JPH11125267A - ボールクラッチの切換え構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クラッチＯＮ時の噛合ショックによるボール
の破損、異音の発生あるいは周辺機構に対する衝撃を可
及的に抑制して、高い耐久性を保持した切換え作動を行
うことができるボールクラッチの切換え構造を提供す
る。 【解決手段】 出力軸１２に軸方向摺動自在に設けた切
換え体１６の筒状スリーブ１６ａの周縁部から内周面に
至る間にすり鉢面２３を周設し、かつ出力軸１２の外面
を周方向に切削して断面三角状の係止体２４を一体に形
成すると共に、上記係止体２４の頂点２４ａ間で形成さ
れる各平面域２４ｂと、これを外方から包覆する筒状ス
リーブ１６ａのすり鉢面２３との間に係止ボール２５を
遊動自在に介装し、切換え体１６の摺動作動に連繋して
軸芯方向に移動する係止ボール２５に、係止体の頂点２
４ａを係止するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駆動力の入力側と
これを受ける出力側との間にボールを介在させて、当該
ボールの嵌脱切換えにより駆動力の伝達を断続するボー
ルクラッチの切換え構造に係り、特にクラッチＯＮ時の
噛合ショックによるボールの破損、異音の発生あるいは
周辺機構に対する衝撃を可及的に抑制して、高い耐久性
を保持した切換え作動を行うことができるボールクラッ
チの切換え構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にトラクタ等の移動農機において
は、エンジンからの駆動力を走行駆動系や作業駆動系に
伝達するために種々の変速機構および切換え機構を装備
し、所要とする駆動力の断続作動を必要に応じて行うよ
うになっているが、この種の駆動力の断続作動に用いら
れるクラッチ機構としては、従来から噛合式クラッチ、
ボールクラッチ等が採用されており、汎用のボールクラ
ッチ機構の構成提案例として特開平３−１８９４２０、
また移動農機の分野におけるクラッチ機構の構成提案例
としては、特公平２−４２６８８や本出願人が提案した
実公平７−５５１４７が知られている。

【０００３】そして、上述の構成提案例のうちボールク
ラッチをクラッチ機構として採用する場合には、駆動力
の入力側とこれを受ける出力側との間に、ボールとこれ
を嵌脱するボール溝を介在させて、当該ボール溝への嵌
脱切換えにより駆動力の伝達を断続する構成であるた
め、クラッチＯＮの瞬時においてボールとボール溝の双
方に伝達駆動力の強大な負荷がかかり、当該各部位の破
損や欠落を誘発し易く、特に実公平７−５５１４７に示
した構成提案例のボールクラッチは、図４（ｂ）に示す
ように、出力軸ａの外面に切削加工を施して長穴状のボ
ール溝ｂを周方向に複数形成し、かつ当該各ボール溝
ｂ、ｂ間に係止部ｃを突成させて、出力軸ａを外方から
包覆する切換え体ｄを出力軸ａの軸方向に摺動作動した
際に、該切換え体ｄの内周面と出力軸ａの外周面との間
に介在させた係止ボールｅを点線で示す位置から矢印方
向の軸芯側に移動し、内方に突出した係止ボールｅに係
止部ｃを係止させて、切換え体ｄの回転方向に出力軸ａ
を回転駆動する構成であるため、他の構成提案例に示さ
れたクラッチ機構に比して簡易かつ耐久性の高い構造と
することができるものの、出力軸ａに対するボール溝ｂ
の形成に関しては、同図５（ｂ）および前述の実公平７
−５５１４７の第３図に示されているように、複雑で精
密な機械切削加工を依然として必要とするばかりでな
く、係止部ｃに係止ボールｅが係止するまでの角度範囲
θ1が小さいため、クラッチＯＮ時の噛合ショックによ
るボールの破損、異音を誘発し易く、スムーズなボール
クラッチのＯＮ／ＯＦＦを確保する上で未だ改良の余地
を残すものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の如き実
状に鑑みボールクラッチの切換え作動に関する研究、開
発の過程で創案されたものであって、その目的とすると
ころは、クラッチＯＮ時の噛合ショックによるボールの
破損、異音の発生あるいは周辺機構に対する衝撃を可及
的に抑制し、かつ製造コストの低減を達成しながら高い
耐久性を保持した円滑な切換え作動を行うことができる
ボールクラッチの切換え構造を提供しようとするもので
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】課題を解決するため、本
発明が採用した技術的手段は、フランジ部の外周縁に筒
状スリーブを同軸状に形成してなる切換え体を出力軸に
軸方向摺動自在に軸支し、かつ当該筒状スリーブの内周
面と出力軸の外周面との間に、軸芯方向にのみ移動自在
な係止ボールを介在させて、その嵌脱作動により切換え
体に入力される回転駆動力を出力軸に接離自在に伝達す
るようにしたボールクラッチであって、上記筒状スリー
ブの周縁部から内周面に至る間にすり鉢面を周設する一
方、切換え体を軸支する出力軸の外面を周方向に切削し
て断面三角状の係止体を一体に形成すると共に、上記係
止体の頂点間で形成される各平面域と、これを外方から
包覆する筒状スリーブのすり鉢面との間にそれぞれ係止
ボールを遊動自在に介装し、前記切換え体を軸方向に摺
動作動した際に、出力軸に形成した係止体の頂点を、筒
状スリーブのすり鉢面から内周面に向けて軸芯方向に移
動する係止ボールに係止させて、切換え体の回転方向に
出力軸を回転駆動するように構成したことを特徴とする
ものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明のボールクラッチの構成
を、図面に示したトラクタのトランスミッションに採用
した場合の一実施例として詳細に説明する。図１におい
て、１はトランスミッションケースであって、該トラン
スミッションケース１内には、図示しないエンジンに連
結されるクラッチ機構２の出力側に静油圧式変速機構３
（以下、ＨＳＴ変速機構３という）の入力軸４を接続
し、該ＨＳＴ変速機構３の出力軸５にトランスミッショ
ンケース１内後方に設けたＰＴＯ変速機構６が接続され
ていると共に、上記ＨＳＴ変速機構３のカウンタ出力軸
７には、第１減速機構８を介して副変速機構９が設けら
れ、更に当該第１減速機構８に並設した４ＷＤ伝動軸１
０から４ＷＤ駆動と前輪増速駆動とを切換えるコントロ
ールクラッチ機構１１を介して４ＷＤ出力軸１２を回転
駆動するように構成されている。

【０００７】上記コントロールクラッチ機構１１は、図
２に示すように、４ＷＤ出力軸１２に湿式多板クラッチ
１３とこれを押圧する加圧フランジ１４を装備し、かつ
噛合面１５を先端縁に周設した筒状スリーブ１６ａを、
当該加圧フランジ１４の背面側に一体に形成して切換え
体１６が構成されていると共に、上記湿式多板クラッチ
１３側に設けた受圧板１７の外周に、中間伝動機構１８
の中間ギヤ１８ａに噛合する噛合面１７ａを形成する一
方、上記４ＷＤ出力軸１２の端部には、４ＷＤ伝動軸１
０に軸支した入力ギヤ１９に噛合する伝動ギヤ２０が、
その側面に形成した噛合面２０ａを筒状スリーブ１６ａ
の噛合面１５側に向けて同軸状に遊嵌されている。

【０００８】そして、図３（ａ）に示すように、常時は
湿式多板クラッチ１３に内装したコイル弾機２１の付勢
により筒状スリーブ１６ａの噛合面１５と伝動ギヤ２０
の噛合面２０ａとを噛合させ、かつ上記加圧フランジ１
４による湿式多板クラッチ１３の押圧作動を解除して、
該湿式多板クラッチ１３をクラッチＯＦＦ状態を保持す
ることにより、４ＷＤ伝動軸１０から伝動ギヤ２０に入
力される回転駆動力を、点線矢印で示すように、切換え
体１６から後述するボールクラッチ２２を経て４ＷＤ出
力軸１２に伝達し、図示しないトラクタを四輪駆動状態
で走行するように構成されている。

【０００９】一方上述のようなトラクタの四輪駆動状態
で、操向輪をなす図示しない前輪が一定の切れ角度以上
に達すると、図３（ｂ）に示すように、４ＷＤ出力軸１
２に内挿した油路１２ａに図示しない油圧回路機構から
分岐供給された圧油が供給されて、切換え体１６がコイ
ル弾機２１の付勢に抗して湿式多板クラッチ１３側に移
動し、これに設けた加圧フランジ１４の押圧作動により
当該湿式多板クラッチ１３がＯＮとなると共に、筒状ス
リーブ１６ａの噛合面１５と伝動ギヤ２０の噛合面２０
ａとの噛合が解除されて、４ＷＤ伝動軸１０から伝動ギ
ヤ２０に入力される回転駆動力は、点線矢印で示すよう
に、中間伝動機構１８の中間ギヤ１８ｂおよび中間ギヤ
１８ａを経て受圧板１７の噛合面１７ａに伝達され、該
受圧板１７の回転駆動に連繋して４ＷＤ出力軸１２が四
輪駆動時に比して約２倍の回転数で回転し、これにより
前輪も約２倍の回転駆動状態、すなわち前輪増速状態に
切り替わる構成となっている。

【００１０】ここで前記したボールクラッチ２２は、図
４（ａ）に示す構成となっている。すなわち図におい
て、４ＷＤ出力軸１２を包覆する切換え体１６の筒状ス
リーブ１６ａには、その周縁部から内周面に至る間にす
り鉢面２３が周設され、また上記４ＷＤ出力軸１２の外
周面には、切削加工により断面三角状の係止体２４がが
一体に形成されていると共に、上記係止体２４の頂点２
４ａ…間でそれぞれ形成される平面域２４ｂ…と、筒状
スリーブ１６ａのすり鉢面２３との間には、軸芯方向に
のみ移動自在な３個の係止ボール２５が介装されてボー
ルクラッチ２２が構成されている。

【００１１】本発明は叙上の如く構成されているから、
湿式多板クラッチ１３に内装したコイル弾機２１の付勢
により筒状スリーブ１６ａの噛合面１５と伝動ギヤ２０
の噛合面２０ａとが噛合する通常の四輪駆動状態となる
場合は、係止体２４の各頂点２４ａ…に対して、回転駆
動状態にある切換え体１６の筒状スリーブ１６ａのすり
鉢面２３から内周面に向けて係止ボール２５…がそれぞ
れ軸芯方向の内方に相対移動し、この内方に突出した係
止ボール２５…に係止体２４の各頂点２４ａ…が係止し
て切換え体１６の回転方向に４ＷＤ出力軸１２が回転駆
動する。

【００１２】また、切換え体１６がコイル弾機２１の付
勢に抗して湿式多板クラッチ１３側に移動して前輪増速
状態に切り換わる場合は、当該切換え体１６の筒状スリ
ーブ１６ａが摺動作動するに連繋して該筒状スリーブ１
６ａの内周面からすり鉢面２３側に係止ボール２５…が
軸芯方向の外方に退避し、係止体２４の各頂点２４ａと
の係止が解除されて４ＷＤ出力軸１２が一旦フリー回転
状態になると同時に、湿式多板クラッチ１３側に摺動す
る切換え体１６の加圧フランジ１４が湿式多板クラッチ
１３を押圧することにより、中間伝動機構１８を介した
回転駆動力が受圧板１７から加圧フランジ１４を経て４
ＷＤ出力軸１２に伝達されることになる。

【００１３】このようなコントロールクラッチ機構１１
の切換え作動で、前輪増速状態から四輪駆動状態に復帰
する際には、湿式多板クラッチ１３のクラッチＯＦＦ動
作と筒状スリーブ１６ａによるボールクラッチ２２のク
ラッチＯＮ動作が同時に進行するが、この切換え過渡時
において、回転駆動状態にある切換え体１６の筒状スリ
ーブ１６ａのすり鉢面２３から内周面に向けて軸芯方向
の内方に移動する係止ボール２５…は、例えば図４
（ａ）に示すＡ位置で軸芯方向の内方に相対移動した際
に、切換え体１６の矢印で示す回転方向でＢ位置にある
係止体２４の頂点２４ａに係止するまでの角度範囲θ2
が、同図（ｂ）に示す従来の角度範囲θ1より大きく取
ることができるので、クラッチＯＮの相互係止に至る際
の噛合ショックが和らげられてボールの破損、異音を可
及的に抑制することができ、スムーズなボールクラッチ
２２のＯＮ／ＯＦＦ切換え作動を確保することができ、
ボールクラッチ２２の耐久性を向上できると共に、４Ｗ
Ｄ出力軸１２側に設ける係止体２４は、平面域２４ｂ…
からなる断面三角状の平面域２４ｂを機械加工で形成す
るのみで済むので、複雑かつ精密度の高い切削加工を要
することがない。

【００１４】

【発明の効果】これを要するに本発明は、フランジ部の
外周縁に筒状スリーブを同軸状に形成してなる切換え体
を出力軸に軸方向摺動自在に軸支し、かつ当該筒状スリ
ーブの内周面と出力軸の外周面との間に、軸芯方向にの
み移動自在な係止ボールを介在させて、その嵌脱作動に
より切換え体に入力される回転駆動力を出力軸に接離自
在に伝達するようにしたボールクラッチであって、上記
筒状スリーブの周縁部から内周面に至る間にすり鉢面を
周設する一方、切換え体を軸支する出力軸の外面を周方
向に切削して断面三角状の係止体を一体に形成すると共
に、上記係止体の頂点間で形成される各平面域と、これ
を外方から包覆する筒状スリーブのすり鉢面との間にそ
れぞれ係止ボールを遊動自在に介装し、前記切換え体を
軸方向に摺動作動した際に、出力軸に形成した係止体の
頂点を、筒状スリーブのすり鉢面から内周面に向けて軸
芯方向に移動する係止ボールに係止させて、切換え体の
回転方向に出力軸を回転駆動するように構成したから、
筒状スリーブの内周面と係止体の頂点間で形成される平
面域に介在する係止ボールは、広い遊動範囲をもって出
力軸の係止体に係合することになり、クラッチＯＮの際
に生ずる噛合ショックを適宜に和らげて異音の発生や周
辺機構に対する衝撃を誘発することなく、スムーズな回
転駆動力の接続作動を保持することができると共に、出
力軸側に形成する係止体は、複雑かつ高度な機械切削を
要せずして容易に加工形成することができ、しかも係止
体を断面三角形状としたので、各ボールにかかる回転駆
動力を等分に分散し得てボールクラッチの耐久性を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】トランスミッションの全体縦断展開図である。

【図２】コントロールクラッチ機構の要部拡大断面図で
ある。

【図３】（ａ）は四輪駆動時におけるコントロールクラ
ッチ機構の切換え状態を示す要部断面図である。（ｂ）
は前輪増速時におけるコントロールクラッチ機構の切換
え状態を示す要部断面図である。

【図４】（ａ）は本発明のボールクラッチの構成を示す
作用説明図である。（ｂ）は従来のボールクラッチの構
成を示す作用説明図である。

【符号の説明】

１２ ４ＷＤ出力軸（出力軸） １４ 加圧フランジ（フランジ部） １６ 切換え体 １６ａ 筒状スリーブ ２２ ボールクラッチ ２３ すり鉢面 ２４ 係止体 ２４ａ 頂点 ２４ｂ 平面域 ２５ 係止ボール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フランジ部の外周縁に筒状スリーブを同
   軸状に形成してなる切換え体を出力軸に軸方向摺動自在
   に軸支し、かつ当該筒状スリーブの内周面と出力軸の外
   周面との間に、軸芯方向にのみ移動自在な係止ボールを
   介在させて、その嵌脱作動により切換え体に入力される
   回転駆動力を出力軸に接離自在に伝達するようにしたボ
   ールクラッチであって、上記筒状スリーブの周縁部から
   内周面に至る間にすり鉢面を周設する一方、切換え体を
   軸支する出力軸の外面を周方向に切削して断面三角状の
   係止体を一体に形成すると共に、上記係止体の頂点間で
   形成される各平面域と、これを外方から包覆する筒状ス
   リーブのすり鉢面との間にそれぞれ係止ボールを遊動自
   在に介装し、前記切換え体を軸方向に摺動作動した際
   に、出力軸に形成した係止体の頂点を、筒状スリーブの
   すり鉢面から内周面に向けて軸芯方向に移動する係止ボ
   ールに係止させて、切換え体の回転方向に出力軸を回転
   駆動するように構成したことを特徴とするボールクラッ
   チの切換え構造。