JPS597847B2 - 動力伝達装置のクラツチ機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は１個の駆動部材と２個の被動部材とで構成され
る動力伝達装置におけるクラッチ機構に関する。

更に詳しくは、駆動部材の正駆動時と逆駆動時のいずれ
においても動力を両被動部材に伝達でき、且つ駆動部材
からの動力の一方の被動部材に伝達しつつ他方の被動部
材を駆動部材に対し相対的に速い速度で自由に移動させ
ることができ、以上の新規なるクラッチ作動を簡易な構
造で構成した動力伝達装置のクラッチ機構に関する。

動力の接続、断続を行うクラッチ機構は各種の装置、機
器に多用されている。

駆動軸から被動軸に動力を伝達する一般的な一方向クラ
ッチは駆動軸の特定方向への回転を被動軸に伝達し、こ
れとは逆方向への駆動軸の回転は被動軸に伝達せず、駆
動軸と被動軸間を断絶状態にする。一方向クラッチを必
要とする各種装置、機器のうちには特別のクラッチ作動
が要請されるものがあり、例えば駆動軸が１個で、この
駆動軸によつて回転せしめられる被動軸が２個あり、駆
動軸の正回転時と逆回転時にともに両被動軸に動力を伝
達し得て両利きクラッチとなり、しかも外部力等の他の
動力によつて２個の被動軸に回転速度差が生じた場合に
は、一方の被動軸と駆動軸とをロックして接続状態とし
ながらも高速回転する他方の被動軸を，駆動軸から断絶
し、この他方の被動軸を駆動軸に対し速い速度で自由回
転させる。このような特別のクラッチ作動を達成するク
ラッチ機構を適用するに好適な代表例は駆動輪を２個備
える三輪車、四輪車等の車両である。

エンジン動力によつて走行する車両においては、推進軸
（駆動軸）と駆動輪を連結した２個の車軸（被動軸）と
を推進軸の正回転時と逆回転時に接続することにより、
車両を推進、後退させること及びエンジンブレーキによ
り制動させることができ、駆動軸と一方の車軸との接続
状態を確保しつつ他方の車軸を駆動軸から断絶すること
により、この他方の車軸を一方の車軸よりも速い回転速
度で回転する旋回外側にして車両を旋回させることがで
き、このクラッチ機構は従来の制限差動（デフロツク）
装置と同じ機能を発揮するようになる。上記クラッチ作
動を達成するクラッチ機構は制限差動装置のみならず任
意の装置、機器に関する他の技術分野においても有用な
ものとなり、かかるクラッチ機構の実現が要望されてい
る。

本発明者はこの要望に有効に応え、上記クラッチ作動を
達成する新規なりラッチ機構を実現すべく鋭意研究の結
果、本発明を成したものである。

本発明は、１個の駆動部材と２個の被動部材とからなる
動力伝達装置において、駆動部材と両被動部材間に１駆
動部材の正駆動時と逆駆動時のいずれにおいても駆動部
材と両被動部材とを接続する一組のクラッチ素子を夫々
の被動部材別に介入し、この一組のクラッチ素子を一方
の被動部材と，駆動部材とを接続しつつ駆動部材よりも
相対的に速く移動する他方の被動部材を駆動部材に対し
自由とするように構成した動力伝達装置のクラッチ機構
を提供ｒる。従つて本発明の目的は、クラッチ素子によ
り駆動部材の正駆動力、逆駆動力をともに２個の被動部
材に伝達でき、しかも特定の被動部材の移動速度が駆動
部材よりも速くなり、両被動部材に移動速度差が生じた
場合には低速側の被動部材と駆動部材との接続状態を確
保しながら高速側の被動部材を，駆動部材から断絶して
自由移動させることができるようにした動力伝達装置の
クラッチ機構を提供する処にある。

又本発明の目的は、上記クラッチ素子として爪体、ロー
ラ、スプラグの各形式を採用したクラッチ機構を提供し
、これらのクラッチ素子及び付属部品の少数の部品点数
で構成でき、構造が簡易であつて構成の簡単化を図つた
動力伝達装置のクラッチ機構を提供する処である。

以下に本発明の好適各実施例を添付図面に基づいて詳述
する。

第１図は本発明に係るクラッチ機構を適用した動力伝達
装置の要部断面図で、上下対称であるため半裁断面図と
して示した。

第２図乃至第６図は第１実施例を示し、第７図乃至第１
０図は第２実施例を、第１１図乃至第１４図は第３実施
例を夫夫示す。第１図で示す通り動力伝達装置１はリン
グギヤ状に形成された１個の駆動軸２と左右２個の被動
軸３，４とで構成され、両被動軸３，４の対向端部間に
ローラ軸受５が介入されて両被動軸３，４の相対回転運
動を可能にしている。

両被動軸３，４の端部は大径部３ａ，４ａとして形成さ
れ、この大径部３ａ，４ａの外周にリングギヤ状駆動軸
２が左右の軸受６，７によつて嵌合支持され、軸受６，
７間に配置したクラッチ機構８を構成する２個一組のク
ラッチ素子８ａ，８ｂが左右の被動軸３，４別に駆動軸
２と両被動軸３，４間に介入されている。このクラッチ
素子８ａ，８ｂからなるクラッチ機構８は動力源に連ら
なる駆動軸２の正回転時、駆動軸２からの動力を両被動
軸３，４に伝達するのみならず、駆動軸２の逆回転時に
おいても動力を両被動軸３，４に伝達して回転させ、両
利きクラッチとして作動する。又、特定の被動軸、例え
ば左被動軸３が他の外部力によつて駆動軸２よりも速く
回転せしめられるようになつた場合にはこの被動軸３と
駆動軸２間のクラッチ素子８ａの接続機能が消滅し、被
動軸３は駆動軸２に対し自由に相対回転し、右被動軸４
のみがクラッチ素子８ｂにより駆動軸２の動力で回転せ
しめられるようになつている。以上のクラッチ機構８の
第１実施例に係る具体的な構成を第２図に基づいて述べ
ると、第２図中１０ａ，１０ｂは前記２個一組のクラッ
チ素子８ａ，８ｂに相当する爪体であり、この一組の爪
体１０ａ，１０ｂは駆動軸２と一体化されたピン１０に
開閉自在に枢着されている。

両被動軸３，４には同一方向へ傾斜した斜歯１２・・・
，１３・・・が連続して形成され、爪体１０ａ，１０ｂ
と斜歯１２，１３とによりクラッチ機構８はラチエツト
機構として構成されている。第３図に示す如く一組の爪
体１０ａ，１０ｂにはスプリング１４によつて拡開方向
への弾発力が付与されており、又第４図に示す如く爪体
１０ａ，１０ｂ自身に形成した段部１０ｃ，１０ｄ相互
の当接により爪体１０ａ，１０ｂの閉じ角度は制限され
ている。このように爪体１０ａ，１０ｂが互いに干渉し
合つて最小閉じ角度になつた場合における爪体１０ａ，
１０ｂの先端距離１２が第５図Ａに示す斜歯１２，１３
の歯先部間の距離１１よりも大きくなるように設定され
ている。又先端距離１２は同じ突出量となつている斜歯
１２，１３の一方の歯先部と他方の歯底部間の距離１３
よりも小さく設定されている。以上を整理すると１，，
１２，１３は不等式を用いて１，く１２〈１３で表わさ
れる。

駆動軸２の正回転によりピン１０とともに爪体１０ａ，
１０ｂが第２図中Ａ方向に移動すると、スプリング１４
で拡開している爪体１０ａ，１０ｂは斜歯１２，１３と
係合して両被動軸３，４を同方向へ回転せしめる。

駆動軸２の逆回転時には爪体１０ａ，１０ｂは第５図Ａ
の如くＢ方向に移動し、最小閉じ角度になつても爪体１
０ａ，１０ｂは斜歯１２，１３の斜面と係合するため、
両被動軸３，４はＢ方向へ回転せしめられる。即ち、駆
動軸２の正回転時、逆回転時のいずれにおいてもクラッ
チ機構８の接続状態を維持できて２個の被動軸３，４を
回転させることができ、クラッチ機構８は両利きのクラ
ッチとして作動する。第５図Ｂの如く何んらかの外部力
により特定の被動軸４の回転速度Ｖ２が駆動軸２の回転
速度Ｖ，よりも速くなつた場合には、爪体１０ａのみが
斜歯１２との係合状態を維持し、爪体１０ｂは乗り越え
る斜歯１３によつて閉じ方向に回動せしめられ、従つて
爪体１０ｂは斜歯１３との係合を解除し、方の被動軸３
を駆動軸２によつて回転せしめながらも他方の被動軸４
を駆動軸２に対し自由回転させることができる。被動軸
３が回転速度Ｖ２の高速側になつた場合にも第５図Ｃの
通りクラッチ機構８は同様に作動する。以上のクラッチ
作動を発揮する爪体の形状、構造は前述のものに限定さ
れず、第６図のようにしてもよい。

爪体１０ａ′，１０ｂ′は駆動軸２と一体に２本設けた
ピン１「，１「によつて枢着され、且つスプリング１４
′によつて拡開方向へ弾発付勢されている。

この並夕１ルた爪体１０ａ′，１０ｂ′の相対向する背
面は傾斜面１０ｅ′，１０ｆ′として形成され、背面相
互が当接して干渉し合い、爪体１０ａ′，１０ｂ′が最
小閉じ角度になつた場合における先端距離は前記１２と
同じに設定されている。従つて両被動軸３，４の斜歯１
２，１３の歯先部間の距離１１、及び歯先部と歯底部間
の距離１３と１２との大小関係は前記不等式と同じ１１
く１２〈１３で表わされる。この不等式が成立する限り
において前記爪体１０ａ，１０ｂと同じクラッチ作動を
爪体１０ａ／１０ｂ′は実現する。

次に第７図乃至第１０図で示した第２実施例を説明する
。

この実施例においては両被動軸３，４別に用意した前記
クラッチ素子８ａ，８ｂはローラ１５ａ，１５ｂである
。駆動軸２の両被動軸３，４と対面する面にはカム凹面
１６が形成され、このカム凹面１６は第９図で明らかな
ように２個のローラ１５ａ，１５ｂについて共通したも
のとなつている。カム凹面１６は第８図の如く駆動軸２
の回転方向へ左右対称形状になつており、中央部１６ａ
の窪み量が大きく、左右面１６ｂ，１６ｃは中央部１６
ａから端部側へ窪み量が減少するように傾斜している。
ローラ１５ａ，１５ｂは通常時（ニュートラル時）中央
部１６ａに遊合状態で収容され、右左面１６ｂ，１６ｃ
に移動するとロック状態になり、この両ロック位置まで
がローラ１５ａ，１５ｂの無効ストローク（ニュートラ
ル）ポジション）１６となつている。一組のローラ１５
ａ，１５ｂは両被動軸３，４について共通したリテーナ
１７によつて駆動軸２と両被動軸３，４間に保持され、
第７図の如くリテーナ１７に並設した窓孔１７ａ，１７
ｂに隙間１４，１５をもつてローラ１５ａ，１５ｂが遊
合嵌入されている。

ローラ１５ａ，１５ｂが動き得る隙間の合計１４＋１５
を（１４＋１５）く１６とする。

リテーナ１７には板バネ１８の一端を結合し、他端を２
個の被動軸３，４の夫々に弾性接触させ、両被動軸３，
４とリテーナ１７との間に板バネ１８の弾性力により摺
動抵抗を発生させる。

第８図のニュートラル状態から駆動軸２が第１０図Ａの
如くＡ方向へ正回転すると、両被動軸３，４に対し摩擦
接触しているリテーナ１７によりローラ１５ａ，１５ｂ
はともにカム凹面１６の傾斜右面１６ｂに押し付けられ
、駆動軸２の更なる回転でローラ１５ａ，１５ｂはロッ
ク状態となり、駆動軸２と両被動軸３，４は接続されて
駆動軸２の動力は伝達される。この駆動軸の正回転時、
第１０図Ｂの如く両被動軸３，４のうちの特定の被動軸
に外部力が作用してこの特定の被動軸の回転速度Ｖ２が
駆動軸２の速度Ｖ１よりも速くなつた場合には、高速と
なつた被動軸側のローラ１５ｂはロックが解除されて自
由となり、Ａ方向へ転動移動する。この移動量は前記１
４＋１５だけである。これを詳述すると、リテーナ１７
は回転速度Ｖ２の被動軸に引きずられ、或はローラ１５
ｂ０）Ａ方向への移動に押されてＡ方向へ摺動するもの
の、依然としてロツタ状態を継続しているローラ１５ａ
に阻止されて摺動量は制限され、ローラ１５ａの後面に
当接するとリテーナ１７はそれ以上摺動しない。従つて
ローラ１５ｂの移動量は１４＋１５だけであり、１４＋
１５は無効ストローク１６よりも小さいため、ローラ１
５ｂはカム凹面１６の傾斜左面１６ｃの逆ロック位置ま
で移動せずニュートラル位置に保持される。このため、
駆動軸２の回転動力を両被動軸３，４の一方にローラ１
５ａを介して伝達しつつ他方の被動軸を速度Ｖ２で自由
に駆動軸２に対し相対的に回転させることができる。

第１０図Ｃの如く駆動軸２がＢ方向に逆回転した場合に
も２個のローラ１５ａ，１５ｂは正回転時と同様にロッ
クされるため、両被動軸２，３に動力は伝達される。

又、第１０図Ｄの如く両被動軸２，３のうちの特定の被
動軸が外部力によつて駆動軸２の速度Ｖ１よりも速い速
度Ｖ２になつても、正回転と同様に一方の被動軸に駆動
軸２の動力を伝達しつつ他方の被動軸を速度Ｖ２で自由
に回転させることができる。次に第１１図乃至第１４図
で示した第３実施例を述べる。

この実施例においては前記クラッチ素子８ａ，８ｂはス
プラグ１９ａ，１９ｂであり、この一組のスプラグ１９
ａ，１９ｂは両被動軸３，４別に配置され、且つ第１２
図で明らかなように１駆動軸２と対面する頂面に２個の
弧面状の突面２０ａ，２０ｂが形成された圧右対称形状
の駒体状となつており、ニュートラル時には直立姿勢と
なつている。スプラグ１９ａ，１９ｂを介入した駆動軸
２と両被動軸３，４間には２個のリテーナ２１，２２を
設け、夫々のリテーナ２１，２２を両被動軸３，４につ
いて共通とし、且つ第１１図の如くスプラグ１９ａ，１
９ｂを遊合状態で保持できる窓孔２１ａ，２１ｂ，２２
ａ，２２ｂを形成する。第１４図Ａ及びＣの通りスプラ
グ１９ａ，１９ｂは直立姿勢から左傾動、右傾動した場
合に左右の突面２０ａ，２０ｂが駆動軸２と当接してロ
ック状態となるが、ロック状態となるまでの遊び角をθ
１，θ２とすると、スプラグ１９ａ，１９ｂを遊合した
上記窓孔２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの大きさを後
述の説明で明らかになる通り、ロックが解除された特定
のスプラグが２個のリテーナー２１，２２に規制される
まで起き上がることができる角度θ３，θ４とθ１，θ
２との関係においてθ３又はθ４〈θ１＋θ２ なる不等式が成立するように設定する。

又夫々のリテーナ２１，２２に板バネ２３，２４を取り
付け、板バネ２４によりリテーナ２１を駆動軸２に、又
板バネ２４によりリテーナ２２を両被動軸３，４に夫々
摩擦接触させる。第１２図のニュートラル状態から駆動
軸２が第１４図Ａの如くＡ方向へ正回転すると、駆動軸
２と摩擦接触している上側リテーナ２１に押されてスプ
ラグ１９ａ，１９ｂは左傾動し、右突面２０ｂが駆動軸
２と当接してロック状態となり、駆動軸２の回転動力は
両被動軸３，４に伝達される。

この時、第１４図Ｂの如く両被動軸３，４のうちの特定
の被動軸が外部力により駆動軸２の回転速度Ｖ１よりも
速い速度Ｖ２になると、高速となつた被動軸側のスプラ
グ１９ｂのロック状態は解除されて自由となり起き上が
ろうとする。下側リテーナ２２は高速の被動軸に引きず
られ、或は起き上がろうとするスプラグ１９ｂに押され
てＡ方向へ摺動するものの、依然としてロック状態を継
続しているスプラグ１９ａの後面下部に当接してこの摺
動は停止する。一方、上側リテーナ２１は起き上がろう
とするスプラグ１９ｂに押されてＡ方向とは逆方向に駆
動軸２に対し摺動するが、この摺動もロツタされている
スプラグ１９ａの前面上部に当接して停止する。従つて
２個のリテーナ２１，２２は多少摺動した位置で固定状
態となるため、スプラグ１９ｂの起き上がり運動はリテ
ーナ２１，２２によつて規制され、角度θ３だけ１９ｂ
は起き上がる。即ち、左突面２０ａによる逆ロック位置
までスプラグ１９ｂが傾動するのが阻止され、ロックさ
れているスプラグ１９ａにより駆動軸２の動力を一方の
被動軸に伝達しつつ他方の被動軸を速度Ｖ２で自由に駆
動軸２に対し相対回転させることができる。第１４図Ｃ
の如く駆動軸２がＢ方向へ逆回転した場合においても、
２個のスプラグ１９ａ，１９ｂはロックされて両被動軸
３，４に動力は伝達され、クラッチ機構８は接続状態と
なる。

第１４図Ｄの如く特定の被動軸が回転速度Ｖ２となつて
Ｖ１の駆動軸２よりも速くなつた場合においても、第１
４図Ｂに比較しスプラグ、リテーナの動きが逆になるだ
けで他の作動は同じであり、一方の被動軸は駆動軸２と
の接続関係を維持し、他方の被動軸は駆動軸２から断絶
する。以上各実施例に係るクラッチ機構を述べたが、こ
のクラッチ機構８の配置位置は第１５図、第１６図に示
す通り駆動軸２と両被動軸３，４との位置関係及びクラ
ッチ素子８ａ，８ｂの形式に対応して適宜に選択するこ
とができる。

即ち、第１５図では内周側とした両被動軸３，４と外周
側とした，駆動軸２との間にクラッチ素子８ａ，８ｂを
配置した。これは第１図に相当する。又第１６図では駆
動軸２を間に挟んで両被動軸３，４を軸方向に対向せし
め、駆動軸２と夫々の被動軸３，４間にクラッチ素子８
ａ，８ｂを配置した。本発明に係るクラッチ機構８は既
述した例えば車両の制限差動装置としての他、任意の各
種装置機器のクラッチとして適用することができるもの
である。以上の説明で明らかな如く本発明によれば、１
駆動部材の正回転時及び逆回転時のいずれにおいても動
力を両被動部材に伝達でき、本クラッチ機構は両利きタ
ラツチとなり、しかも特定の被動軸の移動速度が１駆動
部材よりも速くなつても一方の被動軸との接続状態を維
持しつつ他方の高速となつた被動軸を，駆動軸に対し自
由回転させることができるようになり、独特のクラッチ
作動を達成し、このタラツチ作動が要請される各種装置
、機器に広く適用できる。

又、本発明に係るクラッチ機構は爪体、ローラ、スプラ
グ等のクラッチ素子及びリテーナ等の付属部材の極めて
少数の部品点数で構成でき、構造も簡易であり、上記独
特のクラッチ作動を発揮するにもかかわらず容易に製作
でき、実用的効果は頗る大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は動力伝達装置の半裁断面図、第２図乃至第６図
は爪体による第１実施例を示し、第２図は平面図、第３
図は爪体のみの平面図、第４図は同正面図、第５図Ａ，
Ｂ，Ｃは作動を示す平面図、第６図は爪体の変更例を示
す平面図、第７図乃至第１０図はローラによる第２実施
例を示し、第７図はローラ及びリテーナ部分の平面図、
第８図は側面図、第９図は正面図、第１０図Ａ，Ｂ，Ｃ
，Ｄは作動を示す側面図、第１１図はスプラグによる第
３実施例を示し、第１１図はスプラグ及びリテーナ部分
の平面図、第１２図は側面図、第１３図は正面図、第１
４図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは作動を示す側面図、第１５図及び
第１６図は駆動軸と両被動軸の位置関係及びクラッチ機
構の配置位置を示した動力伝達系の模式図である。 尚図面中、２は駆動部材である駆動軸、３，４は被動部
材である被動軸、８ａ，８ｂはクラッチ素子、１０ａ，
１０ｂ，１０ａ′，１０ｂ′は爪体、１２，１３は斜歯
、１５ａ，１５ｂはローラ、１６はカム凹面、１７はリ
テーナ、１９ａ，１９ｂはスプラグ、２１，２２はリテ
ーナである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １個の駆動部材と２個の被動部材とからなる動力伝
   達装置において、駆動部材と両被動部材間に駆動部材の
   正駆動時及び逆駆動時に両被動部材に駆動部材の動力を
   伝達する２個一組のクラッチ素子を夫々の被動部材別に
   配置し、一方の被動部材に駆動部材からの動力を伝達し
   つつ駆動部材よりも速い速度で移動する他方の被動部材
   を駆動部材から断絶するように上記２個一組のクラッチ
   素子を構成したことを特徴とする動力伝達装置のクラッ
   チ機構。 ２ 前記２個一組のクラッチ素子を前記駆動部材に枢着
   した爪体とし、前記両被動部材に斜歯を形成するととも
   に、一組の爪体の最小閉じ角度における先端距離を該斜
   歯の歯先部間の距離よりも大きく、一方の斜歯の歯先部
   と他方の斜歯の歯元部間の距離よりも小さく設定したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の動力伝達装
   置のクラッチ機構。 ３ 前記２個一組のクラッチ素子をローラとし、前記駆
   動部材に該ローラを遊合状態で収容し、駆動部材の移動
   方向二箇所でローラをロックして駆動部材と両被動部材
   とを接続するカム凹面を形成するとともに、両被動部材
   にその窓孔でローラを遊合保持するリテーナを摩擦接触
   させ、該リテーナ、窓孔内でローラが動き得る量を上記
   二箇所のロック位置までの無効ストロークよりも小さく
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の動力
   伝達装置のクラッチ機構。 ４ 前記２個一組のクラッチ素子を前記駆動部材と対面
   する面に２個の突面が形成され、左右傾動して夫々の該
   突面の駆動部材への当接ロックで駆動部材と両被動部材
   とを接続するスプラグとし、該スプラグを２個のリテー
   ナで遊合保持するとともに、一方のリテーナを駆動部材
   に、他方のリテーナを両被動部材に夫々摩擦接触させ、
   ロックが解除された特定のスプラグが２個のリテーナで
   規制されるまで起き上がることができる角度を上記２個
   の突面による両ロック位置までの遊び角よりも小さく設
   定したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の動
   力伝達装置のクラッチ機構。