JPH11193833A - クラッチアセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボールランプ機構を利用したクラッチアセン
ブリにおいて、ドライブ（駆動）および惰力走行モード
の両方において、クラッチ押圧力を維持する。 【解決手段】 クラッチアセンブリ２は、ボールランプ
機構５を用いて、コイル30の通電によってコイル磁極32
に生じる電磁界に応答してクラッチディスク10，11に押
圧力を与える。一方クラッチ44A,45A を有する一対に遊
星歯車機構21A,21によって、クラッチディスク10，11に
滑りが生じたとき、フライホィール４と変速機入力軸８
との相対速度の方向にかかわらず、ボールランプ機構５
の制御リング14と作動リング12とを一定の方向に相対回
転させてクラッチ押圧力を増大させる。制御リング14の
駆動チャンネル37とクラッチ延長部29の駆動フランジ38
との係合によって、変速機入力軸８の回転力を制御リン
グ14に伝達するようにしたので、円錐クラッチ28が自動
的に調心されることになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両のドライブラ
インクラッチ、特に、ボールランプアクチュエータを用
いて摩擦ディスクをエンジンフライホィールに押し付
け、遊星歯車に一方クラッチを設けた遊星歯車機構が、
ドライブ（駆動）および惰力走行状態の両方において、
ロックアップを可能としたドライブラインクラッチに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ドライブラインマスタクラッチは一般的
に、複数のばねを使用して摩擦ディスクをエンジンフラ
イホィールに押し付ける。これらのばねは、フライホィ
ールにボルトで留められた圧力プレートアセンブリ内に
配置されている。この圧力プレートばね機構を制御する
機械式リンク機構を運転者が操作することによって、ド
ライブラインクラッチのロックアップ及び解除を制御す
ることができる。

【０００３】電子機器を用いてドライブラインクラッチ
の作動を自動化しようとする努力が現在進行中である。
変速機のシフト中にクラッチの作動をより正確にするた
めに、実質的に運転者の代わりをするように機械式リン
ク機構に連結された電気機械式または油圧式アクチュエ
ータを使用することが知られている。この場合、様々な
車両センサ入力を作動状態に基づいて処理して、いつ、
どのようにドライブラインクラッチを作動させるか、作
動解除させるかを決定する中央マイクロプロセッサが発
生する電気制御信号に応答して、そのようなアクチュエ
ータを使用して機械式リンク機構を移動させる。

【０００４】車両ドライブライン差動装置において、ク
ラッチパックを押し付けるためにボールランプアクチュ
エータを使用することは既知である。米国特許第4,805,
486号及び第5,092,825 号は、 その開示内容が参考とし
て本説明に含まれているが、サーボモータの回転または
作動リング上のソレノイド作動式ブレーキシューによっ
て開始されるボールランプアクチュエータの作動に応じ
てクラッチパックが押し付けられるようにした差動制限
装置を開示している。ボールランプ機構が他のアクチュ
エータより優れている点は、非常に高い力増幅度で、多
くの場合は１００：１以上で回転移動を軸方向移動に変
換することにある。ボールランプアクチュエータは、米
国特許第5,078,249 号に開示されているように、信号に
応じて歯車クラッチパックを押圧することによって歯車
装置の連結及び切り離しを行うために車両変速機にも使
用されており、この特許の開示内容は参考として本説明
に含まれる。

【０００５】これらの車両用途の両方において、ボール
ランプアクチュエータの一方の、一般的に制御リングと
呼ばれる側が、コイルで発生した電磁界によって誘導さ
れた力を介してケース基部(case ground) に対して反作
用する、すなわち、電動モータによってケース基部に対
して回転する。さらに大きい押し付け力を発生するため
に、コイルまたはモータに供給される電流を増加させる
と、それによってケース基部に対する制御リングの反作
用が増加して、制御リングが作動リングに対して回転す
ることによって、転動要素が制御及び作動リング内のラ
ンプを進み、これによって軸方向移動量及びクラッチパ
ックに対する押し付け力が増加する。

【０００６】米国特許第1,974,390 号、 第2,861,225
号、 第3,000,479 号、 第5,441,137 号、 第5,469,、948
号、 第5,485,904 号及び第5,505,286 号に開示されてい
るように、車両ドライブラインクラッチを押圧するため
にボールランプアクチュエータを使用することも知られ
ており、これらの特許の開示内容は参考として本説明に
含まれる。車両ドライブラインクラッチに押し付け力を
与えるためにボールランプアクチュエータを使用する場
合の１つの問題は、従来の一方向ボールランプ機構の構
造では、車両が惰力走行状態にある時に押し付け力に損
失が生じることにある。エンジン出力が低下して、ドラ
イブラインが実際にエンジンをオーバーランしている
（惰力走行モード）場合、単一ランプの一方向作動を伴
った従来のボールランプアクチュエータでは、クラッチ
を切り離すため、車両のエンジンブレーキが作用しな
い。

【０００７】単一のランプ角だけを有する一方向ボール
ランプを用いたボールランプ作動式クラッチは、車両が
惰力走行中である時などでエンジンが変速機に回転エネ
ルギを供給していない時、クラッチが切り離される。惰
力走行時には、フライホィールは、回転エネルギを変速
機にも、ボールランプアクチュエータにも供給しない。
この状況では、作動リングと制御リングとの相対回転が
逆転するため、ボールランプの軸方向変位が消失するこ
とによって、圧力プレートがクラッチディスクから引き
離される。その結果、エンジンが変速機から切り離さ
れ、エンジンブレーキが作用しなくなる。

【０００８】両方向ボールランプ作動式クラッチが、米
国特許第2,937,729 号及び第5,505,285 号に開示されて
いる。より高コストで複雑なこの技術を使用する場合、
ボールランプアクチュエータは、制御リングと作動リン
グとの間にいずれか一方の方向の相対回転がある時に作
動を行う両方向ランプを組み込んでいる。しかし、この
ボールランプは、不作動状態を通過する必要があり、そ
れによって一時的な望ましくないクラッチの滑りを生
じ、また、部品の製造コストが一方向装置の場合よりも
高くなる。また、両方向ボールランプは、所与のパッケ
ージサイズにおける制御リングと作動リングとの間の回
転移動量が、一方向ボールランプ機構に比べて減少す
る。このため、車両のドライブ及び惰力走行の両作動モ
ードで作動するように構成できれば、一方向ボールラン
プ機構の方が好ましい。

【０００９】ボールランプアクチュエータは、複数の転
動要素と、制御リングと、対向する作動リングを含み、
作動リング及び制御リングによって少なくとも３つの対
向する単一ランプ表面が円周方向の半円形溝として形成
され、対向する溝の各対に１つの転動要素が収容されて
いる。制御リングとハウジング部材との間にスラスト軸
受けが配置されて、フライホィール等の入力部材に連結
されてそれと共に回転する。電磁コイルが制御クラッチ
の一方の部材に隣接して配置されて、それが発生する磁
界が制御クラッチを押圧し、それがボールランプアクチ
ュエータの制御リングに順に力を加える。制御クラッチ
は、車両の空調用コンプレッサに一般的に使用されてい
るものと同様としたり、伝達作動力を増加させるために
コーン形制御クラッチとすることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の１つの目的
は、入力トルクが反転したとき、ボールランプ作動され
たクラッチが離脱するのを防止することである。

【００１１】本発明の他の目的は、ドライブライントル
クが惰力走行モードにあるとき、遊星歯車装置の遊星歯
車に作用する一方クラッチを用いて制御リングと作動リ
ングとの間の回転方向を一定にすることにより、一方向
ランプを有するボールランプ作動されたクラッチが離脱
するのを防止することである。

【００１２】本発明の他の目的は、ドライブライントル
クが惰力走行モードにあるとき、２つの遊星歯車装置を
利用して、一方向ランプを有するボールランプ作動され
るドライブラインクラッチがその結合レベルを増大でき
るようにすることである。

【００１３】本発明の他の目的は、伝達されるドライブ
ライントルクの方向が反転したとき、各遊星歯車が支持
リングに取付けられた支持ピンに回転しないように取付
けられた一方クラッチに支持されている２つの遊星歯車
装置を利用して、一方向ランプを有するボールランプア
クチュエータによって作動されるドライブラインクラッ
チがその作動力を増大できるようにすることである。

【００１４】本発明のさらなる目的は、制御リングと変
速機入力軸との間に作用する遊星歯車を有し、複数の一
方クラッチが遊星歯車の逆回転を阻止する遊星歯車装置
および部分的な遊星歯車装置を利用して、伝達されるド
ライブライントルクの方向が反転したとき、一方向ラン
プを有するボールランプアクチュエータによって作動さ
れるドライブラインクラッチがその作動力を増大できる
ようにすることである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、原動機によっ
て駆動されるフライホィール（入力要素）と、変速機入
力軸（出力要素）とのボールランプ作動式クラッチによ
る結合を特徴としている。ボールランプ機構は、複数の
一方向可変深さ溝（ランプ）を有する制御リングと、こ
の制御リングの溝と少なくとも部分的に対向してそれと
ほぼ同一形状である一方向可変深さ溝を有する作動リン
グとを含む。ボールランプアクチュエータクラッチ装置
の例が、米国特許第1,974,390 号、 第2,861,225 号、 第
2,937,729 号、 第3,000,479 号、 第5,485,904 号及び第
5,505,285 号に開示されている。作動リングは、一方ク
ラッチの使用によって、車両の惰力走行モードでクラッ
チがロックアップした時の逆回転が防止される。２つの
遊星歯車装置（一方は部分的遊星装置であって、大径の
一方クラッチとして機能する）を使用することによっ
て、ボールランプアクチュエータは、一方のモードから
他方のモードへ移行する時に押圧力をまったく低減させ
ることなく、ドライブ及び惰力走行モードの両方でクラ
ッチ摩擦ディスクに対する押圧力を増加させることがで
きる。

【００１６】このように、本発明を利用すれば、ボール
ランプ機構は、車両がドライブモードから惰力走行モー
ドへ移行する際に、従来技術装置では避けられなかった
不作動状態を通過することがなく、クラッチの滑りが減
少される。一旦電磁コイルが励磁されると、ボールラン
プ機構は、車両運転状態にかかわらず、押圧力を増大さ
せることのみが可能である。

【００１７】電磁コイルを使用して、制御クラッチを作
動させて、一方の遊星歯車装置を介して制御リングを変
速機入力軸に摩擦結合させる。コイルが励磁された時、
ボールランプ機構は、クラッチ摩擦ディスクに押し付け
力を与え、フライホィールと変速機入力軸との間に回転
速度差が存在する時はいつも、押し付け力の大きさが直
ちに増大する。本発明によれば、遊星歯車装置の個々の
遊星歯車に作用する一方クラッチの作用によって、コイ
ルが励磁されている限り、押し付け力の大きさは、所与
のレベルに保持されるか増加するため、車両が惰力走行
モードに入った（エンジンが、車両を駆動するのではな
く、制動する）時も、ボールランプアクチュエータは完
全作動状態を維持する。ドライブモードでのクラッチの
滑りによって、ボールランプ機構はクラッチディスクに
対する押圧力を増加させる。また、惰力走行モードで、
何らかの理由でクラッチの滑りがある場合、遊星歯車装
置は、制御リングと作動リングとを適当な方向へさらに
相対回転させて、クラッチ摩擦ディスクに対する押圧力
を増加させる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の原理の理解を促すため、
図面に示されている実施例を参照し、それを説明するた
めに特定の用語を使用する。しかし、それらによって発
明の範囲が限定されることはなく、本発明が関連する分
野の専門家であれば、それに示されている装置の変更及
び修正や、それに示されている発明の原理のさらなる応
用を普通に思いつくと考えられることを理解されたい。

【００１９】限定的ではなく、参照を容易にするためだ
けに、一定の用語を以下の説明に使用する。例えば、
「前方」及び「後方」は、車両に通常に取り付けたクラ
ッチアセンブリの前方及び後方の方向を表す。「右方
向」及び「左方向」は、その用語を使用している図面上
での方向を表す。「内向き」及び「外向き」は、それぞ
れ装置の構造中心に向かう方向及びそれから離れる方向
を表す。「上方」及び「下方」は、その用語を使用して
いる図面上での方向を表す。上記用語はすべて、その通
常の派生語及び同義語を含む。

【００２０】次に図面を参照するが、これは本発明を限
定するものではなく、図１は、本発明を利用できる形式
のドライブラインマスタクラッチアセンブリ２の軸方向
断面図である。ドライブラインメインクラッチアセンブ
リ２は、内燃機関等の原動機（図示せず）の出力クラン
ク軸（図示せず）によって回転駆動される、摩擦表面を
有する入力要素としても参照されるフライホィール４を
含み、これは、ボールランプ機構５によって作動するこ
のドライブラインクラッチアセンブリ２によって変速機
（図示せず）に結合される。

【００２１】クラッチベルハウジング６が、ドライブラ
インクラッチアセンブリ２を包囲して、出力要素として
も参照される変速機入力軸８を含む変速機を支持してお
り、変速機入力軸８は、摩擦ディスク１０Ａ及び摩擦デ
ィスク１０Ｂを有する第１クラッチディスク１０と変速
機入力軸８の左端部のスプライン１０Ｃを介して共転す
るよう係合すべく延出しており、変速機入力軸８は、そ
こから右方向へ延びて、変速機歯車機構を駆動する。同
様に、摩擦ディスク１１Ａ及び摩擦ディスク１１Ｂを有
する第２クラッチディスク１１が、スプライン１１Ｃを
介して変速機入力軸８と係合している。

【００２２】第１クラッチディスク１０は、フライホィ
ール４と中間圧力プレート１３Ａのと間で締め付けられ
るのに対して、第２クラッチディスク１１は、中間圧力
プレート１３Ａと主圧力プレート１３Ｂとの間で締め付
けられる。作動リング１２が皿ばねワッシャ１８に作用
して、軸方向力を主圧力プレート１３Ｂに加えて第２ク
ラッチディスク１１及び中間圧力プレート１３Ａを押圧
し、第１クラッチディスク１０を押圧し、さらにフライ
ホィール４のフライホィール摩擦表面４Ａを押圧するこ
とによって、回転力が原動機から変速機入力軸８を介し
て変速機へ、最終的に車両のその他のドライブラインに
伝達される。

【００２３】従来の装置では、複数の加圧ばねを使用し
てクラッチ圧力プレートをフライホィールに押し付けて
いる。運転者がクラッチディスクを切り離したい時、運
転者の足及び脚で機械式解除機構を作動させて、ばね力
に打ち勝ち、それによってクラッチディスクをフライホ
ィールに対して滑らせることができる。しかし、作動ば
ねも、機械式解除機構も本発明の特徴ではないことを理
解されたい。

【００２４】本発明によれば、作動リング１２をフライ
ホィール１４の方へ押し付けるために、可変深さのラン
プすなわち溝２２Ａ及び２３Ａに入っている少なくとも
３つの転動体２０Ａ（転動要素）によって分離させた作
動リング１２と制御リング１４とを組み込んだボールラ
ンプ機構５を使用しており、これは、変速機のシフト動
作中に電子的に運転者の代わりをするクラッチ制御ユニ
ット１５によって制御される。

【００２５】クラッチベルハウジング６は、本発明のボ
ールランプ機構５を含むドライブラインクラッチアセン
ブリ２を部分的に包囲している。制御リング１４を基部
に反作用させるボールランプアクチュエータは当該分野
では既知であり、米国特許第5,087,249 号に開示されて
いるように変速機歯車クラッチを、また、米国特許第5,
092,825 号に開示されているように差動クラッチパック
を押圧するために使用されており、これらの特許では、
歯車機構を組合せたコイルまたはモータによってボール
ランプ制御リングをケース基部に反作用させる。

【００２６】実際には、制御リング１４と作動リング１
２との間の相対回転運動が、１つまたは複数の球形要素
または円筒形ローラにすることができる転動体２０Ａ、
２０Ｂ（図３参照）及び２０Ｃ（図３参照）を、それぞ
れ制御リング１４及び作動リング１２に対向させて形成
された同数のランプ２２Ａ、２２Ｂ（図３参照）及び２
２Ｃ（図３参照）並びにランプ２３Ａ、２３Ｂ（図３参
照）及び２３Ｃ（図３参照）に沿って移動させる。ラン
プ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２３Ａ、２３Ｂ及び２３Ｃ
は、一方向に変化する軸方向深さを有している。

【００２７】制御リング１４が作動リング１２に対して
回転することによって、作動リング１２がフライホィー
ル４の方へ軸方向移動し、それによって第１及び第２ク
ラッチディスク１０及び１１が作動リング１２とフライ
ホィール４の間で締め付けられる。作動リング１２は、
圧力プレートハウジング１６に回転しないように連結さ
れているが、それに対して軸方向には移動可能である。
図３ないし図５はこの構造をさらに詳細かつ正確に示し
ており、後でそれらを参照する。

【００２８】いずれの適当な形式の軸受でもよいが、ス
ラスト軸受５６が、第１支持ブロック４９Ａに取り付け
られた第２支持ブロック４９Ｂに対して反作用し、ボー
ルランプ転動体２０Ａ、２０Ｂ及び２０Ｃが、それぞれ
制御リング１４及び作動リング１２のランプ２２Ａ、２
２Ｂ、２２Ｃ、２３Ａ、２３Ｂ及び２３Ｃと係合するこ
とによって発生する軸方向力を受けるために使用される
（図１参照）。

【００２９】一般的に、遊星歯車装置は、環状体と、太
陽歯車と、少なくとも３つの遊星歯車とで構成されてい
る。第１遊星歯車装置２１Ａの第１環状体４０Ａが、圧
力プレートハウジング１６を介してフライホィール４に
取り付けられている第１支持ブロック４９Ａに取り付け
られている。第２遊星歯車装置２１Ｂの第２環状体４０
Ｂが、第２支持ブロック４９Ｂによって支持されている
が、それから独立的に回転し、クラッチリング３５に回
転連結されている。

【００３０】太陽歯車５４は、第２遊星歯車装置２１Ｂ
のみと噛み合い、第１遊星歯車装置２１Ａは太陽歯車を
使用しないで、大径の一方クラッチとして機能する。第
１及び第２遊星歯車４２Ａ及び４３Ａは、それぞれの一
方クラッチ４４Ａ及び４５Ａを介して支持ピン４８Ａで
支持されている。支持ピン４８Ａ、４８Ｂ（図示せ
ず）、４８Ｃ及び４８Ｄ（図示せず）がそれぞれ支持リ
ング３９に取り付けられている。他の遊星歯車４２Ｂ
（図示せず）、４３Ｂ（図示せず）、４２Ｃ、４３Ｃ、
４２Ｄ（図示せず）及び４３Ｄ（図示せず）は、それぞ
れ一方クラッチ４４Ｂ（図示せず）、４５Ｂ（図示せ
ず）、４４Ｃ、４５Ｃ、４４Ｄ（図示せず）及び４５Ｄ
（図示せず）を介してそれぞれの支持ピン４８Ａ、４８
Ｂ、４８Ｃ及び４８Ｄで支持されている。

【００３１】クラッチアセンブリ２の後方（図１の右
方）から見たとき、第１遊星歯車４２Ａは反時計回りに
のみ回転できるのに対して、第２遊星歯車４３Ａは時計
回りにのみに回転できる。このため、太陽歯車がない状
態で、第１遊星歯車装置２１Ａは一方クラッチとして機
能する。本発明の要素は、全体として変速機入力軸８を
取り囲んで、回転軸線４７回りに回転する。

【００３２】クラッチ継手２４（制御クラッチ）は、一
側が第２遊星歯車機構２１Ｂのクラッチリング３５で、
他側が結合時に摩擦結合されるクラッチ延長部２９であ
るクラッチ２８からなる。駆動チャンネル３７が制御リ
ング１４から延びて、クラッチ継手２４を形成する制御
クラッチプレート１９に取付けられたクラッチ延長部２
９から延びる駆動フランジ３８に回転結合している。反
対に、駆動フランジ３８を制御リング１４上に形成する
ことができ、駆動チャンネル３７をクラッチ延長部２９
に形成することもできることが考えられる。これによ
り、コイル３０がクラッチ制御ユニット１５によってリ
ード線１７を介して電気的に励磁されて、制御クラッチ
プレート１９を電磁的に引きつけてコーンクラッチ２８
を押圧するとき、円錐クラッチ２８は、制御リング１４
をクラッチリング３５（第２環状体４０Ｂに連結され
る）に摩擦結合させる。

【００３３】コーンクラッチ２８の制御クラッチ延出部
材２９とクラッチリング３５の両方またはいずれか一方
に摩擦材を取付けて、コイル３０の励磁時にこれらの部
材間で所望のトルク伝達が行われるようにすることが望
ましい。クラッチ延出部材２９は、それから延出してい
る駆動フランジ３８を用いて円錐クラッチ２８の一方側
を回転駆動することができ、駆動フランジ３８が駆動チ
ャンネル３７に係合している構造のため、半径方向及び
軸方向の調心の問題がない。駆動チャンネル３７および
駆動フランジ３８を使用しなければ、コーンクラッチ２
８は、クラッチ継手２４を構成する部材の製造公差及び
摩耗によって固着を生じやすい。

【００３４】図２は、本発明のクラッチ継手２４の部分
斜視図であり、制御リング１４およびクラッチ延長部２
９にそれぞれ形成された駆動チャンネル３７およびこれ
に噛み合う駆動フランジ３８の一実施形態の形状および
方向を示している。円錐クラッチ２８は、製造公差およ
び摩耗を許容するために、ある程度の部品の遊びが必要
である。駆動フランジ３８は、それぞれの駆動チャンネ
ル３７に係合して、回転運動を伝達するとともに、円錐
クラッチ２８が適切に作動するためにクラッチ延長部２
９がクラッチリング３５と調心できるようにしている。
いくつかの駆動チャンネル３７および駆動フランジ３８
は、この機能を提供するために利用することができる。

【００３５】再び図１を参照して、制御リング１４は、
ランプ２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃを含み、コイル３０の
励磁時にクラッチ継手２４の作用によってクラッチリン
グ３５に摩擦回転可能に連結される。クラッチ制御ユニ
ット１５がリード線１７を介してコイル３０を励磁させ
た時、制御クラッチ部材１９はコイル磁極３２に引き寄
せられる。環状の電気コイル３０は変速機入力軸８の周
囲に設けられ、クラッチベルハウジング６に取り付けら
れたコイル支持部材３１によって支持されている。電気
コイル３０は、コイル磁極３２に近接配置されており、
コイル磁極３２はスプライン付きスリーブ３３上で変速
機入力軸８に回転しないように支持されている。このた
め、スプライン付きスリーブ３３とコイル磁極３２と太
陽歯車５４はすべて、変速機入力軸８と共に回転する。

【００３６】電気コイル３０は、コイル磁極３２によっ
て部分的に包囲されるように配置され、わずかなエアギ
ャップをもってそれから分離されている。コイル３０
は、クラッチベルハウジング６に取り付けられ、従っ
て、静止状態に保持されているのに対して、コイル磁極
３２は入力軸８の回転に伴って回転する。

【００３７】コイル３０は、図１に矢印３６で示されて
いる電磁束を発生し、これはコイル磁極３２を通って制
御クラッチ部材１９へ流れてから、コイル磁極３２を通
ってコイル３０に戻る。この電磁束は、クラッチ部材１
９をコイル磁極３２へ引き付けようとする力を発生し、
これにより、クラッチ延出部材２９がクラッチリング３
５に接触することによる摩擦力および結果として制御リ
ング１４にトルクを作用させる遊星歯車装置２１Ａ及び
２１Ｂへのトルクが発生する（フライホィール４と変速
機入力軸８の間に回転速度差があるものと仮定する）。
ボールランプ機構５は、車両が惰力走行またはドライブ
モードのいずれにあるときでも、制御リング１４をロッ
ク方向へ回転させる第１及び第２遊星歯車装置２１Ａ、
２１Ｂを介して適当に作動される。

【００３８】クラッチディスク１０および１１が原動機
（エンジン）によってフライホィール４を介して与えら
れる過大なトルクのために切り離される、すなわち、滑
り始めた時、制御リング１４と作動リング１２との間に
相対回転があるため、これによりリング１２及び１４
は、（詳細に後述するように）強制的に軸方向にさらに
離され、これによって、作動リング１２が主圧力プレー
ト１３Ａと中間圧力プレート１３Ａとフライホィール４
との間でクラッチディスク１０及び１１の摩擦パッド１
０Ａ、１０Ｂ、１１Ａ及び１１Ｂに加える押圧力が増大
する。これは、作動リング１２に対する制御リング１４
の小範囲の回転移動によって発生し、フライホィール４
と変速機入力軸８との間に相対回転が発生したとき、ボ
ールランプ機構５の作動によって、自動的にほとんど瞬
時に押圧力の調節が行われる。

【００３９】本発明によれば、クラッチアセンブリ２が
ロックアップした場合、コイル磁極３２はフライホィー
ル４と同じ速度で回転し、クラッチアセンブリ２のロッ
クアップ状態を維持するためにコイル３０へ送る必要が
ある寄生電力が最小限に抑えられる。従来技術の教示を
使用すると、制御リング１４はクラッチベルハウジング
６等の基部表面に対して反作用することができるが、制
御リング１４間に連続的な滑りが発生するため、寄生エ
ネルギ損失が大きくなると共に、クラッチの滑りの際に
ボールランプ機構５の自動的な作動が行われない。

【００４０】本適用例に示されているように、一方クラ
ッチ４４Ａ、４４Ｃ、４５Ａ、４５Ｃの作用によって制
御される第１及び第２遊星歯車装置２１Ａ及び２１Ｂを
介して制御リング１４を変速機入力軸８に結合すること
によって、車両の作動モードに関係なく、クラッチの滑
りがボールランプ機構５をさらに作動させるため、クラ
ッチの滑りが最小限に抑えられる。本発明を使用した場
合、車両のドライブまたは惰力走行モードのいずれにあ
る時でも、クラッチディスク１０及び１１の最小滑りに
対する反応時間はほぼ瞬時であり、それは、クラッチデ
ィスク１０及び１１の滑りが、摩擦ロックしたクラッチ
継手２４、制御リング１４側の第１及び第２遊星歯車装
置２１Ａ及び２１Ｂ、さらに圧力プレートハウジング１
６を介して作動リング１２に達することにより、作動リ
ング１２と制御リング１４とが直ちに相対移動して、そ
の結果、ボールランプ機構５をさらに作動させるためで
ある。作動リング１２はクラッチ圧力プレートハウジン
グ１６に回転結合され、このハウジングはフライホィー
ル４に連結されるので、これらはすべて共に回転する。

【００４１】付勢ばね２６（付勢手段）は、制御クラッ
チプレート１９をコイル磁極３２側へ予め押圧し、エア
ギャップの影響を最小限にして、コイル３０が最初に励
磁されたとき、円滑な結合が得られるようにしている。
付勢ばね２６（圧縮コイルばねとして示されているが、
いかなる適当な弾撥手段とすることもできる）がない場
合、円錐クラッチ２８は、エアギャップが閉じると吸引
力が急激に増大するので、コイル３０への所与の電流レ
ベルで、制御クラッチプレート１９とコイル磁極３２と
の間のエアギャップが閉じられたとき、磁力によって過
度に結合しやすくなる。精巧な電子制御システムなしで
は、円錐クラッチ２８に伝達される力は、ドライブライ
ンクラッチアセンブリ２の円滑な作動のために望ましい
レベルを越えることになるであろう。

【００４２】複数の圧力プレートばね５０が、圧力プレ
ートハウジング１６と作動リング１２との間のばね部材
として作動し、それによって作動リング１２をフライホ
ィール４から引き離すことによって、作動リング１２を
含むボールランプ機構５をクラッチ摩擦ディスク１０及
び１１並びにフライホィール４から引き離す方向に作用
する。圧力プレートハウジング１６は、作動リング１２
がフライホィール４と共に回転するが、圧力プレートば
ね５０を圧縮するボールランプ機構５の作動によって制
御されてフライホィール４に対して軸方向移動できるよ
うにフライホィール４に取付けられている。

【００４３】ボールランプ機構５で発生した軸方向力
は、スラスト軸受５６によって圧力プレートハウジング
１６を介してフライホィール４に取り付けられている第
２ブロック４９Ｂに伝達される。ボールランプ機構５で
発生した反対方向の軸方向力は、クラッチディスク１
０，１１およびフライホィール４に伝達される。中間圧
力プレート１３Ａをなくして１つのクラッチディスクの
みとする場合を含めて、いずれの数のクラッチディスク
でも使用できることに注意されたい。

【００４４】次に、ボールランプ機構５の作動を説明す
るために図３、図４及び図５を参照すると、ボールラン
プ機構５の断面が図３に示されており、転動体２０Ａで
分離された作動リング１２及び制御リング１４のIV−IV
線に沿った断面が、図４及び図５に示されている。３つ
の球形の転動体２０Ａ、２０Ｂ及び２０Ｃが、それぞれ
可変軸方向深さを有する３つのランプ２２Ａ、２２Ｂ及
び２２Ｃ内に約１２０゜の間隔で配置されて、制御リン
グ１４が作動リング１２に対して回転するとき、その内
部を転動する。

【００４５】ボールランプ機構５の所望の回転及び軸方
向運動に応じて、いずれの数の球形転動体２０Ａ、２０
Ｂ、２０Ｃ及びそれぞれのランプ２２Ａ、２２Ｂ、２２
Ｃ、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃを用いることもできる。制
御リング１４及び作動リング１２に軸方向及び半径方向
の安定性を与えるために、少なくとも３つの球形転動体
２０Ａ、２０Ｂ及び２０Ｃを、それぞれ制御リング１４
及び作動リング１２に形成された同数の等間隔に配置さ
れた対向する同一のランプ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２
３Ａ、２３Ｂ及び２３Ｃ上で移動するように用いること
が必須である。

【００４６】前述したように、ボール形または円筒形ロ
ーラ等のいずれの形式の転動体を用いてもよい。作動リ
ング１２は、変速機入力軸８の回転軸線と一致した回転
軸線４７回りに回転するフライホィール４、圧力プレー
トハウジング１６及び第１及び第２ブロック４９Ａ、４
９Ｂと共に回転するように示されている。

【００４７】３つの半円形の円周方向ランプ２３Ａ、２
３Ｂ及び２３Ｃが作動リング１２の表面に形成され、そ
れに対応して同一の対向するランプ２２Ａ、２２Ｂ及び
２２Ｃが制御リング１４の表面に形成されている。制御
リング１４及び作動リング１２は、高張力鋼で形成され
ており、単一方向にテーパを付けたランプ２２Ａ、２２
Ｂ、２２Ｃ、２３Ａ、２３Ｂ、２３ＣをR_c55〜60まで浸
炭焼入している。ランプ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２３
Ａ、２３Ｂ、２３Ｃは、図４にランプ２２Ａ及び２３Ａ
についてわかりやすく示されているような深さでテーパ
が付けられて、約１２０゜にわたって（実際には、ラン
プ間に分離部分を設けるために１２０゜より小さい）円
周方向に延在している。

【００４８】制御リング１４と作動リング１２との間の
離隔距離６６は、制御リング１４が作動リング１２に対
して同一回転軸線上で回転するときに、球形転動体２０
Ａが両ランプ２２Ａ及び２３Ａ上で転動する場合の２２
Ａ及び２３Ａのような２つの対応して向き合ったランプ
間の回転位置によって決定される。ほぼ同様にして、転
動部材２０Ｂが両ランプ２２Ｂ及び２３Ｂ上で転動し、
転動部材２０Ｃが両ランプ２２Ｃ及び２３Ｃ上で転動す
る。相対回転は、転動部材２０Ａ、２０Ｂ及び２０Ｃま
たはそれぞれのランプ対２２Ａ、２３Ａ及び２２Ｂ、２
３Ｂ及び２２Ｃ、２２Ｄの位置に応じて、２つのリング
１４，１２を軸方向に押し離すか、それらを互いに接近
させ、それによって作動リング１２とフライホィール４
との間でクラッチディスク１０を押圧するか、解放する
軸方向移動を生じる。

【００４９】図４は、支持リング４８が最小位置にあっ
て、ランプ２２Ａ及び２３Ａが一端部で整合し、球形体
２０Ａがランプ２２Ａ及び２３Ａの最も深い部分に入っ
ているときの制御リング１４及び作動リング１２の回転
位置を示している。フライホィール４と変速機入力軸８
との間に回転速度差があると仮定して、コイル３０の励
磁時に、制御リング１４は、クラッチ継手２４を介して
回転トルク入力を受けて作動リング１２に対して回転
し、ランプ２２Ａ及び２３Ａが相対的に移動することに
よって、球形体２０Ａがランプ表面２２Ａ及び２３Ａの
各々の上を転動して両ランプ２２Ａ及び２３Ａ上の別の
位置へ移動することによって、制御リング１４と作動リ
ング１２とを押し離して、図５に示されているように離
間間隔６６を広くする。ランプ表面２２Ｂ及び２３Ｂ上
を転動する転動体２０Ｂと、ランプ表面２２Ｃ及び２３
Ｃ上を転動する転動体２０Ｃによっても同様な分離力が
発生する。制御リング１４の回転は、図４及び図５を参
照して、制御リング１４が矢印７０の方向に回転するこ
とによって基準点６２及び６４が図４で向き合った位置
から図５のずれた位置へ相対変位することにより、わか
りやすく示されている。

【００５０】制御リング１４に加えられるトルクに対す
る力のレベルは、非常に高く、一般的に１００：１の比
であるため、この軸方向変位量の増加は様々な用途に、
特にドライブラインクラッチに使用することができる。
これは、本適用例で示されているように、車両ドライブ
ラインにおいて作動リング１２をクラッチディスク１
０、１１及びフライホィール４に押し付けるために使用
することができる。ボールランプアクチュエータのさら
に詳細な説明は、米国特許第4,805,486 号に示されてい
る。

【００５１】フライホィール４が変速機入力軸８と同一
速度で回転している場合、コイル３０が励磁されても、
制御リング１４は作動リング１２と同一速度で回転し、
制御リング１４と作動リング１２との間に相対回転が生
じないため、ボールランプ機構５は追加の軸方向力を発
生しない。コイル３０が励磁されたままであり、これに
より本発明に従ってクラッチ継手２４、コイル磁極３
２、第１、第２遊星歯車装置２１Ａ及び２１Ｂを介して
制御リング１４を変速機入力軸８に電磁的に結合してい
るとすると、フライホィール４と変速機入力軸８との間
の相対回転によって、制御リング１４と作動リング１２
との間に、球形体２０Ａ、２０Ｂ及び２０Ｃが制御リン
グ１４と作動リング１２との間の離隔距離６６をさらに
増加させる方向の相対回転が生じ、作動リング１２によ
る追加の押圧力が発生して、フライホィール４の力を用
いてクラッチディスク１０に対するロックアップ力を増
大させることができる。

【００５２】本発明によれば、車両ドライブラインのク
ラッチアクチュエータを使用して、回転中の入力軸を出
力軸に連結することができ、図１に示されているよう
に、入力軸はフライホィール４に対応し、出力軸は変速
機入力軸８に対応する。本発明は、コイル３０が励磁さ
れている限り、ボールランプ機構５のクラッチディスク
１０及び１１からの後退及び切り離しを防止し、それに
よって、トルク伝達方向に関係なく、入力軸（フライホ
ィール）と出力軸（変速機入力軸）との間を摩擦結合さ
せることができる。

【００５３】以上に本発明を詳細に説明しており、当該
技術の専門家であれば、それを製造して使用できるであ
ろう。上記明細書を読んで理解すれば、当該技術の専門
家であれば本発明の様々な変更及び修正を考えることが
できると思われ、添付の請求の範囲に入る限り、それら
の変更及び修正は本発明の一部に含まれるものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るクラッチアセンブリ
の部分断面図である。

【図２】図１の装置のクラッチ継手の部分斜視図。

【図３】図１の III−III 線に沿ったボールランプ機構
の軸方向断面図である。

【図４】非係合状態にある図３のボールランプ機構のIV
−IV線に沿った断面図である。

【図５】係合状態にある図３のボールランプ機構のIV−
IV線に沿った断面図である。

【符号の説明】

２ クラッチアセンブリ ４ フライホィール ５ ボールランプ機構 １２ 作動リング １４ 制御リング １９ クラッチプレート ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ 転動体 ２１Ａ、２１Ｂ 遊星歯車機構 ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ 作動ランプ ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ 制御ランプ ２４ クラッチ継手 ２９ クラッチ延長部 ３０ コイル ３２ コイル磁極 ３５ クラッチリング ３７ 駆動チャンネル ３８ 駆動フランジ ４７ 回転軸線

フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ.

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原動機によって駆動されて回転軸線(47)
   回りに回転する入力要素(4) と、 出力要素(8) とを回転
   結合するためのクラッチアセンブリ(2) であって、 軸方向深さが変化する複数の円周方向の制御ランプ(23
   A、23B、23C) を第１面に備え回転軸線(47)を有する環状
   の制御リング(14)と、前記制御ランプ(23A、23B、23C) の
   各々に１つずつ装填される前記制御ランプと同数の転動
   要素(20A、20B、20C) と、前記制御ランプ(23A、23B、23C)
   と数、 形状及び半径方向位置がほぼ同一である複数の作
   動ランプ(22A、22B、22C) を備え前記制御リング(14)の回
   転軸線(47)と同軸の回転軸線(47)を有する作動リング(1
   2)とを具備し、 前記作動ランプ(22A、22B、22C) が前記制
   御ランプ(23A、23B、23C) と少なくとも部分的に対向し、
   前記転動要素(20A、20B、20C) の各々が前記作動ランプ(2
   2A、22B、22C) と対応する前記制御ランプ(23A、23B、23C)
   との間に収容され、前記制御リング(14)が前記作動リン
   グ(12)に対して軸方向及び回転方向に移動可能に配置さ
   れており、軸方向移動を発生するボールランプ機構(5)
   と、電流を通すとコイル磁極(32)に電磁界を生じるコイ
   ル(30)と、前記コイル磁極(32)に隣接して配置されたク
   ラッチプレート(19)を備え、前記コイル(30)によって電
   磁界(36)が発生したとき、駆動チャンネル(37)と係合す
   る駆動フランジ(38)を介して前記制御リング(14)に回転
   トルクを作用させて、前記ボールランプ機構(5) を作動
   させるように配置された制御クラッチ(24)と、前記クラ
   ッチプレート(19)を前記コイル磁極(32)の方へ移動させ
   ようとする力を生じる付勢手段(26)とを備えていること
   を特徴とするクラッチアセンブリ。
2. 【請求項２】 さらに、前記クラッチプレート(19)に取
   付けられたクラッチ延長部(29)を備えていることを特徴
   とする請求項１に記載のクラッチアセンブリ。
3. 【請求項３】 前記駆動フランジ(38)は、前記クラッチ
   延長部(29)に形成され、前記駆動チャンネル(37)は、前
   記制御リング(14)に形成されていることを特徴とする請
   求項２に記載のクラッチアセンブリ。
4. 【請求項４】 円錐クラッチ(28)が前記出力要素(8) を
   前記制御リング(14)に摩擦結合させることを特徴とする
   請求項１にクラッチアセンブリ。
5. 【請求項５】 前記円錐クラッチ(28)は、クラッチ延長
   部(29)とクラッチリング(35)との間に配置されて、少な
   くとも１つの駆動フランジ(38)が前記クラッチ延長部(2
   9)に形成され、前記駆動フランジと対の駆動チャンネル
   (37)が前記制御リング(14)に形成され、前記クラッチリ
   ング(35)は、少なくとも１つの遊星歯車機構(21A、21B)
   を介して前記出力要素(8) に回転結合されることを特徴
   とする請求項４に記載のクラッチアセンブリ。