WO2017043393A1 - 自動クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

軸力発生機構（４０）を、変速機（１１）におけるインプットシャフト（１２）の軸端部の外周囲に配置された電動モータ（４１）と、その電動モータ（４１）のロータ（４２）の回転運動をレリーズ軸受（３０）の直線運動に変換する回転／直動運動変換機構（５０）とで形成する。回転／直動運動変換機構（５０）をインプットシャフト（１２）上において伸縮筒（５４）を形成する複数の径の異なる筒体（５１、５２、５３）と、スライド自在に嵌合された一対の筒体の相互間に設けられて大径側筒体の回転を小径側筒体の直線運動に変換するカム機構（６０）とで形成して自動クラッチ装置の小型化と応答性の向上を図る。

Description

自動クラッチ装置

　この発明は、エンジンのクランクシャフトから出力される動力を変速機のインプットシャフトに対して断続する自動クラッチ装置に関する。

　マニュアル・トランスミッション（ＭＴ）やオートメーテッド・マニュアル・トランスミッション（ＡＭＴ）におけるクラッチを自動断続する自動クラッチ装置として、下記特許文献１および下記特許文献２に記載されたものが従来から知られている。

　特許文献１に記載された自動クラッチ装置においては、クラッチペダルの踏み込みにより、そのクラッチペダルに機械的連結されたマスタシリンダで油圧を発生させ、その油圧をクラッチレリーズシリンダに送り、そのクラッチレリーズシリンダによりレリーズフォークを揺動させてレリーズ軸受を押圧し、そのレリーズ軸受からプレシャープレートに負荷される押し込み力により、そのプレシャープレートをフライホイールに圧接させてクラッチを入り状態としている。

　一方、特許文献２に記載された自動クラッチ装置は、上記特許文献１と同様に、クラッチペダルの踏み込みによりクラッチマスタシリンダを作動させて油圧を発生させ、その油圧をクラッチレリーズシリンダに送り、そのクラッチレリーズシリンダによりレリーズフォークを揺動させて、そのレリーズフォークによりレリーズ軸受を押圧してクラッチを切り状態としている。

特開２０１０-７８１５６号公報 特開２０１４-２０２２３８号公報

　ところで、上記特許文献１および２のいずれも、クラッチレリーズシリンダの作動によりレリーズフォークを揺動させてクラッチを断続するものであるため、自動クラッチ装置が大型化し、しかも、油圧ポンプを必要とし、その油圧ポンプとクラッチレリーズシリンダを管路で接続する必要があるため、組み付けに大きなスペースを確保しなければならないという不都合がある。

　また、クラッチレリーズシリンダを作動させる油圧は、低温時、油の粘度が高くなって油圧管路内での流動性が悪くなり、クラッチレリーズシリンダの応答性が低下するという不都合もある。

　この発明の課題は、レリーズ軸受に対する押し込み力の負荷によってエンジンから変速機のインプットシャフトへの動力の断続を行う自動クラッチ装置の小型化と応答性の向上を図ることである。

　上記の課題を解決するため、この発明においては、エンジンのクランクシャフトの軸端部に取付けられたフライホイールと、変速機のインプットシャフトの軸端部に設けられて前記フライホールに対向配置されたクラッチディスクと、そのクラッチディスクを前記フライホイールに向けて付勢するプレッシャプレートと、そのプレッシャプレートに対して進退自在に設けられたレリーズ軸受と、前記レリーズ軸受を前記プレッシャプレートに向けて加圧移動させる軸力発生機構とを有してなり、前記レリーズ軸受によりプレッシャプレートを押圧して、前記フライホイールとクラッチディスクとのクラッチ結合を解除する自動クラッチ装置において、前記軸力発生機構が、電動モータと、その電動モータにおけるロータの回転運動を前記レリーズ軸受の直線運動に変換する回転／直動運動変換機構とを有してなり、その回転／直動運動変換機構が、前記インプットシャフト上において伸縮筒を形成する複数の径の異なる筒体と、スライド自在に嵌合された一対の筒体の相互間に設けられて大径側筒体の回転を小径側筒体の直線運動に変換するカム機構とからなり、前記複数の筒体のうち、最大径の筒体が前記電動モータからの回転が入力される入力側筒体とされ、最小径の筒体が前記レリーズ軸受を押圧する出力側筒体とされ、前記電動モータから出力側筒体に至るトルク伝達系に前記レリーズ軸受側からの逆入力を遮断する逆入力遮断機構が設けられてなる構成としたのである。

　上記の構成からなる自動クラッチ装置において、電動モータの停止状態においては、プレッシャプレートの弾性力によりクラッチディスクがフライホイールに圧接されてクラッチが入り状態にあり、エンジンのクランクシャフトの回転は変速機のインプットシャフトに入力される。

　電動モータを駆動すると、その電動モータのロータの回転は回転／直動運動変換機構を構成する伸縮筒の入力側筒体に入力され、その入力側筒体が回転する。このとき、伸縮筒を形成する複数の筒体の相互間には大径側筒体の回転を小径側筒体の直線運動に変換するカム機構が設けられているため、入力側筒体の回転運動は出力側筒体の直線運動に変換されて伸縮筒が伸長し、出力側筒体がレリーズ軸受を押圧する。

　レリーズ軸受は出力側筒体の押圧により軸方向に移動してプレッシャプレートを押圧し、その押圧によりプレッシャプレートが弾性変形してクラッチディスクの押圧を解除し、フライホイールに対するクラッチディスクの圧接解除によってクラッチが切り状態となり、クランクシャフトからインプットシャフトへの動力伝達が遮断される。

　上記のように、電動モータの駆動、停止によってクラッチが入り切りするため、クランクシャフトから出力される動力をインプットシャフトに対して断続することができる。

　ここで、電動モータのロータの回転運動を直動運動に変換する回転／直動運動変換機構は、伸縮筒を形成する径の異なる複数の筒体と、複数の筒体の相互間に設けられたカム機構とで形成され、上記伸縮筒がインプットシャフト上に設けられ、その伸縮筒の周囲に電動モータが配置されるものであるため、小型の自動クラッチ装置とすることができ、しかも、電動モータを駆動源とするため、組み付けに際しては配線の取り回しをするのみでよいため、大きな組込みスペースを確保する必要がない。

　また、温度変化等の周囲の環境の変化に左右されることなく電動モータの駆動を迅速に制御することができ、応答性に優れた自動クラッチ装置を得ることができる。

　この発明に係る自動クラッチ装置において、複数の筒体の相互間に設けられたカム機構として、互いに嵌合された一対の筒体の、一方の筒体に形成された傾斜状のカム溝と、他方の筒体に設けられて上記カム溝にスライド自在に挿入されたピンとからなるものを採用することができる。

　上記カム機構の採用において、カム溝の一端に円周方向に延びる周方向溝を形成すると、その周方向溝にピンが嵌まり込むことによって回転方向分力の発生が防止されるため、ピンとの間でレリーズ軸受からの逆入力を遮断する逆入力遮断機構を形成することができる。

　この発明に係る自動クラッチ装置において、電動モータは、ロータが筒状とされた中空モータであってもよく、ロータが中実軸からなる電動モータであってもよい。中空モータの採用においては、その中空モータを伸縮筒の入力側筒体に外嵌合する組み込みとして、上記入力側筒体を直接駆動することができるため、自動クラッチ装置をより小型化することができる。

　中実軸からなる電動モータの採用においては、その電動モータをインプットシャフトと直交する配置としてもよく、あるいは、インプットシャフトと平行する配置としてもよい。

　電動モータをインプットシャフトと直交する配置とする場合には、電動モータのロータと伸縮筒の入力側筒体との間にウォームおよびウォームホイールからなる回転伝達機構を設けて電動モータのロータの回転を入力側筒体に入力する。この場合、ウォームおよびウォームホイールは、回転伝達機構としての機能の他、レリーズ軸受側からの逆入力を遮断する逆入力遮断機構としての機能を発揮する。

　一方、電動モータをインプットシャフトと平行する配置とする場合は、電動モータのロータと伸縮筒の入力側筒体との間に一対の互いに噛合する平歯車からなる回転伝達機構を設けて電動モータのロータの回転を入力側筒体に入力する。この場合、入力側平歯車の歯車軸と電動モータのロータ間に逆入力遮断クラッチを組み込んで、歯車軸側からの逆入力を遮断するようにしてもよい。

　また、上記の課題を解決するため、この発明においては、エンジンのクランクシャフトの軸端部に取付けられたフライホイールと、変速機のインプットシャフトの軸端部に設けられて前記フライホールに対向配置されたクラッチディスクと、そのクラッチディスクを前記フライホイールに向けて付勢するプレッシャプレートと、そのプレッシャプレートに対して進退自在に設けられたレリーズ軸受と、前記レリーズ軸受を前記プレッシャプレートに向けて加圧移動させる軸力発生機構とを有してなり、前記レリーズ軸受によりプレッシャプレートを押圧して、前記フライホイールとクラッチディスクとのクラッチ結合を解除とする自動クラッチ装置において、前記軸力発生機構が、電動モータと、その電動モータのロータの回転運動を前記レリーズ軸受の直線運動に変換する回転／直動運動変換機構とを有してなり、前記回転／直動運動変換機構が、前記インプットシャフト上に設けられて前記電動モータで回転駆動される筒状のナット部材と、そのナット部材の内周に形成された雌ねじにねじ係合される雄ねじを外周に有し、前記ナット部材の回転により軸方向に移動して前記レリーズ軸受を押圧する筒状の雄ねじ部材とからなり、前記電動モータと前記ナット部材間に、電動モータからナット部材への回転伝達を可能とし、ナット部材からの逆入力を遮断する逆入力遮断機構を設けた構成としたのである。

　上記の構成からなる自動クラッチ装置において、電動モータの停止状態においては、プレッシャプレートの弾性力によりクラッチディスクがフライホイールに圧接されてクラッチが入り状態にあり、エンジンのクランクシャフトの回転は変速機のインプットシャフトに入力される。

　電動モータを駆動すると、その電動モータのロータの回転がナット部材に入力されて、ナット部材が回転する。このとき、ナット部材に雄ねじ部材がねじ係合しているため、ナット部材の回転により雄ねじ部材が軸方向に移動してリーズ軸受を押圧する。

　レリーズ軸受は、上記雄ねじ部材の押圧により軸方向に移動してプレッシャプレートを押圧し、その押圧によりプレッシャプレートが弾性変形してクラッチディスクの押圧を解除し、フライホイールに対するクラッチディスクの圧接解除によってクラッチが切り状態となり、クランクシャフトからインプットシャフトへの動力伝達が遮断される。

　上記のように、電動モータの駆動、停止による運転の制御によってクラッチが入り切りされるため、クランクシャフトから出力される動力をインプットシャフトに対して断続することができる。

　ここで、電動モータのロータの回転運動を直動運動に変換する回転／直動運動変換機構は、ナット部材と、そのナット部材にねじ係合された雄ねじ部材であり、そのナット部材および雄ねじ部材のそれぞれはインプットシャフト上に設けられ、上記ナット部材の周囲に電動モータが設けられるため、小型の自動クラッチ装置とすることができ、しかも、電動モータを駆動源とするため、組み付けに際しては配線の取り回しをするのみでよいため、大きな組込みスペースを確保する必要がない。

　また、温度変化等の周囲の環境の変化に左右されることなく電動モータの駆動を迅速に制御することができ、応答性に優れた自動クラッチ装置を得ることができる。

　この発明に係る自動クラッチ装置において、電動モータはインプットシャフトと直交する配置としてもよく、あるいは、インプットシャフトに平行する配置としてもよい。

　電動モータをインプットシャフトと直交する配置とする場合、ウォームおよびウォームホイールを介してロータの回転をナット部材に入力する。このとき、ウォームおよびウォームホイールは、電動モータのロータの回転をナット部材に伝達する回転伝達機構としての機能の他、ナット部材側からの逆入力を遮断する逆入力遮断機構としての機能を発揮するため、逆入力遮断機構を別途設ける必要がなく、自動クラッチ装置のより小型化を図ることができる。

　電動モータをインプットシャフトと平行する配置とする場合は、互いに噛合する一対の平歯車を介してロータの回転をナット部材に入力する。この場合、逆入力遮断機構として逆入力遮断クラッチを採用し、その逆入力遮断クラッチを入力側平歯車の歯車軸と電動モータのロータ間に組み込んで、ナット部材側からの逆入力を遮断する。

　なお、ウォームおよびウォームホイールからなる回転伝達機構を採用する場合において、ウォームに設けられた歯車軸と電動モータのロータ間に逆入力遮断クラッチを組み込んで、逆入力の遮断効果を高めるようにしてもよい。

　この発明においては、上記のように、電動モータの駆動によりインプットシャフト上に設けられた伸縮筒を伸長させてレリーズ軸受をプレッシャプレートに向けて直線運動させるようにしたので、クラッチレリーズシリンダによりレリーズフォークを揺動させてレリーズ軸受をプレッシャプレートに向けて移動させるようにした従来の自動クラッチ装置に比較して、大きな組込みスペースを確保する必要のない小型の自動クラッチ装置を得ることができる。

　また、駆動源となる電動モータはスイッチ操作によって駆動が制御されるものであって、温度変化等の周囲の環境の変化によって動作が左右されることがないため、応答性に優れた自動クラッチ装置を得ることができる。

　さらに、電動モータから伸縮筒の出力側筒体に至るトルク伝達系に逆入力遮断機構を設けたことにより、レリーズ軸受側からの逆入力を遮断することができる。このため、電動モータへの通電を遮断する状態で自動クラッチ装置をクラッチ解除状態に確実に保持することができ、電流の消費や電動モータの発熱を抑えることができる。

　また、この発明においては、上記のように、電動モータの回転をインプットシャフト上に設けられたナット部材と雄ねじ部材とで形成される回転／直動運動変換機構によりレリーズ軸受の直線運動に変換してプレッシャプレートを押圧するようにしたので、クラッチレリーズシリンダによりレリーズフォークを揺動させてレリーズ軸受をプレッシャプレートに向けて移動させるようにした従来の自動クラッチ装置に比較して、大きな組込みスペースを確保する必要のない小型の自動クラッチ装置を得ることができる。

　また、駆動源となる電動モータはスイッチ操作によって駆動が制御されるものであって、温度変化等の周囲の環境の変化によって動作が左右されることがないため、応答性に優れた自動クラッチ装置を得ることができる。

　さらに、電動モータとナット部材間に、電動モータの回転をナット部材に入力し、ナット部材からの逆入力を遮断する逆入力遮断機構を設けたことにより、レリーズ軸受側からの逆入力を遮断することができ、自動クラッチ装置をクラッチ解除状態に確実に保持することができる。

この発明の第一の実施形態に係る自動クラッチ装置を示す断面図 図１のレリーズ軸受部を拡大して示す断面図 図２のIII－III線に沿った断面図 図２の入力側筒体の一部を外径で示す横断面図 図４に示す伸縮筒の伸長状態を示す断面図 図２に示す回転／直動運動変換機構の分解斜視図 カム機構の他の例を示す断面図 カム機構のさらに他の例を示す断面図 この発明に係る自動クラッチ装置の他の実施の形態を示す断面図 図９のＸ－Ｘ線に沿った断面図 この発明の第二の実施形態に係る自動クラッチ装置を示す断面図 図１１の逆入力遮断機構の他の例を示す断面図 図１２ＡのXII－XII線に沿った断面図 この発明の第三の実施形態に係る自動クラッチ装置を示す断面図 図１３のレリーズ軸受部を拡大して示す断面図 図１４のXV－XV線に沿った断面図 この発明の第四の実施形態に係る自動クラッチ装置を示す断面図 図１６の逆入力遮断機構を示す断面図 図１７ＡのXVII－XVII線に沿った断面図

　以下、この発明の第一の実施の形態を図１～図１０に基づいて説明する。第一の実施の形態は、図１に示すように、エンジンのクランクシャフト１０と、平行軸歯車式の変速機１１におけるインプットシャフト１２は同軸上の配置とされている。

　クランクシャフト１０のインプットシャフト１２に対する軸端部にはフライホイール１３が固定され、そのフライホイール１３が変速機１１に設けられたクラッチハウジング１４内において回転自在とされている。

　フライホイール１３の変速機１１と対向する外側面の外周部にはクラッチカバー１５が取り付けられ、そのクラッチカバー１５内にクラッチディスク１６が組み込まれている。

　クラッチディスク１６のフライホイール１３に対する対向面の外周部にはフェーシング１７が固着されている。このクラッチディスク１６はインプットシャフト１２の軸端部外周に形成されたセレーション１８に嵌合されて回り止めされ、かつ、軸方向にスライド自在とされている。

　また、クラッチカバー１５の内部にはプレッシャプレート１９が組み込まれている。プレッシャプレート１９はダイヤフラムスプリングからなる。ダイヤフラムスプリング１９は環状をなし、その内周部には複数のスロット２０が放射状に形成され、隣接するスロット２０間にばね片２１が設けられている。

　ダイヤフラムスプリング１９には、上記スロット２０の閉塞端を通る外接円と外径面間に複数のピン孔２２が周方向に等間隔に形成され、各ピン孔２２に余裕をもって挿入された支持ピン２３がクラッチカバー１５に取り付けられている。

　複数の支持ピン２３の周囲には、ダイヤフラムスプリング１９を挟む両側に一対のリング２４が掛け渡され、その一対のリング２４と支持ピン２３とでダイヤフラムスプリング１９が支持されている。

　ダイヤフラムスプリング１９はクラッチディスク１６の外周部に設けられた突起部２５をフライホイール１３に向けて押圧してフェーシング１７をフライホイール１３に圧接しており、そのダイヤフラムスプリング１９の内周部をフライホイール１３に向けて押し込むことにより、フライホイール１３に対するフェーシング１７の圧接が解除して、クラッチが切り状態とされる。

　図２に示すように、クラッチハウジング１４には、インプットシャフト１２を覆うガイド筒２６が設けられ、そのガイド筒２６の外側にスリーブ２７が嵌合されている。スリーブ２７はガイド筒２６に対して回り止めされ、かつ、軸方向には移動自在に支持されている。

　スリーブ２７の外周囲にはレリーズ軸受３０が設けられている。レリーズ軸受３０は、外輪３１、内輪３２およびボール３３を有し、上記内輪３２がダイヤフラムスプリング１９の内周部に接続されている。

　外輪３１は、ガイド筒２６の外周囲に設けられた軸力発生機構４０によってダイヤフラムスプリング１９に向けて押圧される。

　軸力発生機構４０は、電動モータ４１と、その電動モータ４１のロータ４２の回転をレリーズ軸受３０の直線運動に変換する回転／直動運動変換機構５０からなる。

　電動モータ４１は中空モータからなる。中空モータ４１はクラッチハウジング１４で支持され、図示省略した円筒状のロータの回転を回転／直動運動変換機構５０に直接入力している。

　図２乃至図６に示すように、回転／直動運動変換機構５０は、径の異なる複数の筒体としての外筒５１、中間筒５２および内筒５３のそれぞれをスライド自在に嵌合して伸縮筒５４を形成し、その伸縮筒５４を形成する外筒５１と中間筒５２の相互間および中間筒５２と内筒５３の相互間に相対的な回転運動を直線運動に変換するカム機構６０を設けた構成とされている。

　カム機構６０は、外筒５１および中間筒５２のそれぞれに傾斜状のカム溝６１、６２を形成し、中間筒５２に設けられたピン６３を外筒５１のカム溝６１内にスライド自在に挿入し、内筒５３に設けられたピン６４を中間筒５２に形成されたカム溝６２内にスライド自在に挿入し、上記内筒５３をガイド筒２６に対して回り止めし、かつ、スライド自在に支持している。

　上記の構成からなる回転／直動運動変換機構５０においては、中空モータ４１により入力側筒体としての外筒５１を直接に回転駆動し、その外筒５１に形成されたカム溝６１と中間筒５２に設けられたピン６３の関係により、中間筒５２を回転させつつ軸方向に移動させ、その中間筒５２に設けられたカム溝６２と内筒５３に設けられたピン６４の関係により内筒５３を軸方向に移動させ、その内筒５３でレリーズ軸受３０の外輪３１を押圧するようにしている。

　実施の形態においては、外筒５１、中間筒５２および内筒５３の３本の筒体をスライド自在に嵌合して伸縮筒５４を形成しているが、伸縮筒５４を形成する筒体の数は３本に限定されるものではなく、少なくとも２本以上あればよい。

　また、内筒５３をガイド筒２６に対して回り止めし、かつ、スライド自在に支持するため、ここでは、図２および図３に示すように、内筒５３の内径面にキー溝５５を形成し、ガイド筒２６に取り付けたキー５６をそのキー溝５５にスライド自在に嵌合しているが、これに限定されるものではない。例えば、セレーションやスプラインの嵌合としてもよい。

　ここで、回転／直動運動変換機構５０の内筒５３でレリーズ軸受３０の外輪３１が軸方向に押圧付勢されるようにするため、図２に示すように、外輪３１とスリーブ２７を連結プレート３４で連結して外輪３１を回り止めし、その連結プレート３４を内筒５３で押すようにしている。

　図５および図６に示すように、カム機構６０には、ダイヤフラムスプリング１９からの反力によって回転／直動運動変換機構５０が作動するのを防止する逆入力遮断機構７０が設けられている。

　逆入力遮断機構７０は、外筒５１に形成されたカム溝６１および中間筒５２に形成されたカム溝６２の一端部に円周方向に延びる周方向溝７１、７２を設け、外筒５１と中間筒５２の相対回転および中間筒５２と内筒５３の相対回転による伸縮筒５４の伸長時、ピン６３、６４を周方向溝７１、７２に嵌合させることにより回転方向分力の発生を阻止し、レリーズ軸受３０からの逆入力を遮断するようにしている。

　実施の形態で示す自動クラッチ装置は上記の構造からなり、図１および図２は、回転／直動運動変換機構５０を形成する伸縮筒５４の収縮状態を示す。その収縮状態において、クラッチディスク１６はダイヤフラムスプリング１９によりフライホイール１３に圧接されてクラッチは入り状態にある。このため、クランクシャフト１０の回転はインプットシャフト１２に伝達される。

　上記のようなクラッチの入り状態において、中空モータ４１の駆動により回転／直動運動変換機構５０の外筒５１を回転させると、図３および図４に示すように、外筒５１に形成されたカム溝６１に中間筒５２に設けられたピン６３が挿入されているため、中間筒５２が回転しつつ軸方向に移動する。また、中間筒５２に形成されたカム溝６２に内筒５３に設けられたピン６４が挿入されているため、上記中間筒５２の回転により内筒５３が軸方向に移動して伸縮筒５４が伸長する。

　図５は伸縮筒５４の伸長状態を示し、その伸縮筒５４の伸長により、レリーズ軸受３０が押されて軸方向に移動し、そのレリーズ軸受３０でダイヤフラムスプリング１９の内周部が押圧されてクラッチディスク１６の押圧が解除され、クラッチが切り状態とされる。そのため、図１に示すクランクシャフト１０からインプットシャフト１２への動力伝達が遮断される。

　また、中間筒５２に対する外筒５１の相対回転により、図５に示すように、外筒５１の周方向溝７１に中間筒５２に設けられたピン６３が係合し、また、内筒５３に対する中間筒５２の相対回転により、中間筒５２の周方向溝７２に内筒５３に設けられたピン６４が係合し、その係合によって回転方向分力の発生が防止されるため、レリーズ軸受３０側からの逆入力が遮断され、自動クラッチ装置はクラッチ解除状態に保持される。

　このため、中空モータ４１に対する通電を遮断してもクラッチを切り状態に保持することができ、電流の消費および中間モータ４１の発熱を抑えることができる。

　図１乃至図６に示す実施の形態の電動クラッチ装置においては、回転／直動運動変換機構５０を形成する伸縮筒５４がインプットシャフト１２上に設けられ、また、中空モータ４１が伸縮筒５４の外側に設けられているため、極めて小型の自動クラッチ装置を得ることができる。しかも、電動モータ４１を駆動源とするため、組み付けに際しては配線の取り回しをするのみでよいため、大きな組込みスペースを確保する必要がない。

　図７に示すように、カム溝６１の内面およびキー溝５５の内面に低摩擦の表面処理層６５を設けておくと、伸縮筒５４を円滑に伸縮させることができる。また、図８に示すように、ピン６３、６４の外側にすべり軸受または転がり軸受６６を設けておくと、上記と同様に、伸縮筒５４を円滑に伸縮させることができる。

　図１および図２では、電動モータ４１として中空モータを採用したが、図９乃至図１１に示すように、ロータ４２（図１０参照）が中実軸からなる電動モータ４１を採用してもよい。

　図９および図１０においては、ブラケット４３を介してクラッチハウジング１４に支持された電動モータ４１をインプットシャフト１２と直交する配置とし、電動モータ４１のロータ４２に設けられたウォーム４５および外筒５１に設けられたウォームホイール４６からなる回転伝達機構４４を介してロータ４２の回転を外筒５１に入力している。

　この発明の第二の実施の形態を、図１１及び図１２に示す。図１１においては、ブラケット４３を介してクラッチハウジング１４に支持された電動モータ４１をインプットシャフト１２と平行する配置とし、電動モータ４１のロータ４２に設けられた平歯車４７および外筒５１に設けられた平歯車４８からなる回転伝達機構４４を介してロータ４２の回転を外筒５１に入力している。

　図１１に示す自動クラッチ装置においては、電動モータ４１のロータと平歯車４７の歯車軸４７ａ間に逆入力遮断機構７０としての逆入力遮断クラッチを組み込んで、レリーズ軸受３０からの逆入力を遮断している。その他の部分については、第一の実施の形態と共通である。

　図９および図１１に示す回転伝達機構４４の採用においては、例えば、図９に示すように、外筒５１をクラッチハウジング１４との間に組み込んだスラスト軸受５７により軸方向への移動を規制する状態で回転自在に支持する。

　ここで、逆入力遮断クラッチ７０は、図１２Ａ、図１２Ｂに示すように、電動モータ４１のロータ４２および歯車軸４７ａの双方に嵌合された軸受７３によって円筒状のクラッチ外輪７４を相対的に回転自在に支持し、歯車軸４７ａにはそのクラッチ外輪７４内で回転可能なクラッチ内輪７５を設け、そのクラッチ内輪７５の外周に、相反する方向に傾斜する一対の傾斜面７６ａ、７６ｂで形成される複数のカム面７６を周方向に間隔をおいて設けている。

　また、電動モータ４１のロータ４２の端部にはクラッチ外輪７４とクラッチ内輪７５間で回転可能な保持器７７を設け、その保持器７７にはクラッチ内輪７５に形成された複数のカム面７６のそれぞれと対向する位置にポケット７８を設け、各ポケット７８内に一対のローラ７９と、そのローラ７９間に弾性部材８０を組み込んで、一対のローラ７９をクラッチ外輪７４の円筒形内面８１およびカム面７６に係合する方向に付勢している。

　さらに、クラッチ内輪７５の端面に径方向溝８２を形成し、ロータ４２の端面には上記径方向溝８２に余裕をもって挿入されるトルク伝達ピン８３を設けている。

　上記構成からなる逆入力遮断クラッチ７０においては、クラッチ外輪７４を固定とする使用状態で電動モータ４１の駆動によりロータ４２が回転すると、そのロータ４２と共に保持器７７が回転し、その保持器７７のポケット７８の一端面がその回転方向前側のローラ７９を押圧して円筒形内面８１およびカム面７６の係合を解除する。その係合解除後、トルク伝達ピン８３が径方向溝８２の一側面に当接して押圧し、ロータ４２の回転が歯車軸４７ａに伝達され、一対の平歯車４７、４８を介して回転／直動運動変換機構５０の外筒５１に入力される。

　このため、図２に示すレリーズ軸受３０から歯車軸４７ａに逆入力が負荷された場合、その逆入力は係合状態にあるローラ７９によって遮断され、図２に示す回転／直動運動変換機構５０は作動することはない。

　上記のような逆入力遮断クラッチ７０は、図９および図１０に示すように、電動モータ４１をインプットシャフト１２に対して直交する配置とした場合にも採用することができ、その逆入力遮断クラッチ７０を採用することで、図５および図６に示す周方向溝７１、７２を省略することができる。

　この発明の第三の実施の形態を図１３～図１５に基づいて説明する。第三の実施の形態は、図１３に示すように、エンジンのクランクシャフト１１０と、平行軸歯車式の変速機１１１におけるインプットシャフト１１２は同軸上の配置とされている。

　クランクシャフト１１０のインプットシャフト１１２に対する軸端部にはフライホイール１１３が固定され、そのフライホイール１１３が変速機１１１に設けられたクラッチハウジング１１４内において回転自在とされている。

　フライホイール１１３には変速機１１１と対向する外側面の外周部にクラッチカバー１１５が取り付けられ、そのクラッチカバー１１５内にクラッチディスク１１６が組み込まれている。

　クラッチディスク１１６のフライホイール１１３に対する対向面の外周部にはフェーシング１１７が固着されている。このクラッチディスク１１６はインプットシャフト１１２の軸端部外周に形成されたセレーション１１８に嵌合されて回り止めされ、かつ、軸方向にスライド自在とされている。

　また、クラッチカバー１１５の内部にはプレッシャプレート１１９が組み込まれている。プレッシャプレート１１９はダイヤフラムスプリングからなる。ダイヤフラムスプリング１１９は環状をなし、その内周部には複数のスロット１２０が放射状に形成され、隣接するスロット１２０間にばね片１２１が設けられている。

　ダイヤフラムスプリング１１９には、上記スロット１２０の閉塞端を通る外接円と外径面間に複数のピン孔１２２が周方向に等間隔に形成され、各ピン孔１２２に余裕をもって挿入された支持ピン１２３がクラッチカバー１１５に取り付けられている。

　複数の支持ピン１２３の周囲には、ダイヤフラムスプリング１１９を挟む両側に一対のリング１２４が掛け渡され、その一対のリング１２４と支持ピン１２３とでダイヤフラムスプリング１１９が支持されている。

　ダイヤフラムスプリング１１９は、クラッチディスク１１６の外周部に設けられた突起部１２５をフライホイール１１３に向けて押圧してフェーシング１１７をフライホイール１１３に圧接しており、そのダイヤフラムスプリング１１９の内周部をフライホイール１１３に向けて押し込むことにより、フライホイール１１３に対するフェーシング１７の圧接が解除して、クラッチが切り状態とされる。以上の構成は、第一、第二の実施の形態と共通している。

　図１４に示すように、クラッチハウジング１１４には、インプットシャフト１１２を覆うガイド筒１２６が設けられ、そのガイド筒１２６の外側にスリーブ１２７が嵌合されている。スリーブ１２７の内周にはキー１２８が設けられ、そのキー１２８がガイド筒１２６の外周に形成されたキー溝１２９に嵌合されて、スリーブ１２７は回り止めされ、かつ、スライド自在に支持されている。

　スリーブ１２７の外周囲にはレリーズ軸受１３０が設けられている。レリーズ軸受１３０は、外輪１３１、内輪１３２およびボール１３３を有し、上記内輪１３２がダイヤフラムスプリング１１９の内周部に接続されている。

　レリーズ軸受１３０は、ガイド筒１２６の外周囲に設けられた軸力発生機構１４０によりダイヤフラムスプリング１１９に向けて押圧される。

　軸力発生機構１４０は、電動モータ１４１と、その電動モータ１４１のロータ１４２の回転をレリーズ軸受１３０の直線運動に変換する回転／直動運動変換機構１５０からなる。

　図１５に示すように、電動モータ１４１は、ロータ１４２が中実軸とされている。電動モータ１４１は、図１４および図１５に示すように、インプットシャフト１１２に直交する配置とされ、その電動モータ１４１のロータ１４２の回転はウォーム１４５およびウォームホイール１４６からなる回転伝達機構１４４を介して回転／直動運動変換機構１５０に入力される。

　回転／直動運動変換機構１５０は、筒状のナット部材１５１と、そのナット部材１５１の内周に形成された雌ねじ１５２にねじ係合する雄ねじ１５４を外周に有する雄ねじ部材１５３とからなる。

　ナット部材１５１は、インプットシャフト１１２と同軸上に配置されて、クラッチハウジング１１４の閉塞端に形成された凹部１５５内の軸受１５６により回転自在に支持されており、その外周部にはウォームホイール１４６が一体に設けられて電動モータ１４１のロータ１４２の回転が入力される。

　雄ねじ部材１５３は、筒状をなしてガイド筒１２６の外側に配置され、スリーブ１２７およびレリーズ軸受１３０の外輪１３１に接続されている。このとき、スリーブ１２７は、前述のように、キー１２８とキー溝１２９によりガイド筒１２６に対して回り止めされているため、雄ねじ部材１５３もガイド筒１２６に回り止めされ、軸方向には移動自在とされる。

　上記の構成からなる回転／直動運動変換機構１５０において、電動モータ１４１の駆動によりロータ１４２が回転すると、その回転はナット部材１５１に入力されてナット部材１５１が回転し、そのナット部材１５１にねじ係合する雄ねじ部材１５３が軸方向に移動してレリーズ軸受１３０を押圧し、電動モータ１４１のロータ１４２の回転がレリーズ軸受１３０の直線運動に変換される。

　実施の形態で示す自動クラッチ装置は上記の構造からなり、図１３は、クラッチディスク１１６がダイヤフラムスプリング１１９によりフライホイール１１３に圧接されてクラッチが入りとされた状態を示す。このため、クランクシャフト１１０が回転すると、その回転はインプットシャフト１１２に伝達されて、そのインプットシャフト１１２がクランクシャフト１１０と同方向に回転する。

　クラッチの入り状態において、図１４および図１５に示す電動モータ１４１を駆動してロータ１４２を回転させると、そのロータ１４２の回転はウォーム１４５およびウォームホイール１４６を介してナット部材１５１に伝達され、ナット部材１５１が回転する。

　このとき、ナット部材１５１には雄ねじ部材１５３がねじ係合し、その雄ねじ部材１５３はスリーブ１２７を介してガイド筒１２６に回り止めされているため、ナット部材１５１の回転により雄ねじ部材１５３が軸方向に移動してレリーズ軸受１３０を押圧する。その押圧により、レリーズ軸受１３０が軸方向に移動してダイヤフラムスプリング１１９の内周部をクラッチディスク１１６に向けて押圧するため、フライホイール１１３に対するクラッチディスク１１６の押圧が解除され、クラッチが切り状態とされる。そのため、図１３に示すクランクシャフト１１０からインプットシャフト１１２への動力伝達が遮断される。

　クラッチの切り状態において、ダイヤフラムスプリング１１９の反力によりレリーズ軸受１３０が軸方向に押圧され、レリーズ軸受１３０から逆入力が負荷される。このとき、電動モータ１４１のロータ１４２の回転をナット部材１５１に伝達する回転伝達機構１４４は、ウォーム１４５とウォームホイール１４６からなり、そのウォーム１４５とウォームホイール１４６には逆入力遮断機能を有するため、レリーズ軸受１３０からの逆入力はウォーム１４５とウォームホイール１４６の噛合部において遮断され、自動クラッチ装置はクラッチ解除状態に保持される。

　図１３乃至図１５に示す実施の形態においては、電動モータ１４１の回転をナット部材１５１と雄ねじ部材１５３とで形成される回転／直動運動変換機構１５０によりレリーズ軸受１３０の直線運動に変換してダイヤフラムスプリング１１９を押圧し、クラッチを切り状態とするものであり、回転／直動運動変換機構１５０を形成するナット部材１５１および雄ねじ部材１５３はインプットシャフト１１２上に配置される組み込みであるため、小型の自動クラッチ装置を得ることができる。しかも、電動モータ１４１を駆動源とするため、組み付けに際しては配線の取り回しをするのみでよいため、大きな組込みスペースを確保する必要がない。

　また、温度変化等の周囲の環境の変化に左右されることなく電動モータ１４１の駆動を迅速に制御することができ、応答性に優れた自動クラッチ装置を得ることができる。

　この発明の第四の実施の形態を図１６及び図１７に基づいて説明する。第三の実施の形態を示す図１５では、電動モータ１４１をインプットシャフト１１２と直交する配置としたが、第四の実施の形態では、図１６に示すように、電動モータ１４１をインプットシャフト１１２と平行する配置としている。この場合、電動モータ１４１の回転を互いに噛合する平歯車１４７、１４８を介してナット部材１５１に入力する。

　図１６に示す自動クラッチ装置においては、電動モータ１４１のロータと入力側の平歯車１４７の歯車軸１４７ａ間に逆入力遮断機構としての逆入力遮断クラッチ１６０を組み込んで、レリーズ軸受１３０からの逆入力を遮断している。その他の部分については、第三の実施の形態と共通である。

　ここで、逆入力遮断クラッチ１６０は、図１７Ａ、図１７Ｂに示すように、電動モータ１４１のロータ１４２および歯車軸１４７ａの双方に嵌合された軸受１６１によって円筒状のクラッチ外輪１６２を相対的に回転自在に支持し、歯車軸１４７ａにはそのクラッチ外輪１６２内で回転可能なクラッチ内輪１６３を設け、そのクラッチ内輪１６３の外周に、相反する方向に傾斜する一対の傾斜面１６４ａ、１６４ｂで形成される複数のカム面１６４を周方向に間隔をおいて設けている。

　また、電動モータ１４１のロータ１４２の端部にはクラッチ外輪１６２とクラッチ内輪１６３間で回転可能な保持器１６５を設け、その保持器１６５にはクラッチ内輪１６３に形成された複数のカム面１６４のそれぞれと対向する位置にポケット１６６を設け、各ポケット１６６内に一対のローラ１６７と、そのローラ１６７間に弾性部材１６８を組み込んで、一対のローラ１６７をクラッチ外輪１６２の円筒形内面１６９およびカム面１６４に係合する方向に付勢している。

　さらに、クラッチ内輪１６３の端面に径方向溝１７０を形成し、ロータ１４２の端面には上記径方向溝１７０に余裕をもって挿入されるトルク伝達ピン１７１を設けている。

　上記構成からなる逆入力遮断クラッチ１６０においては、クラッチ外輪１６２を固定とする使用状態で電動モータ１４１の駆動によりロータ１４２が回転すると、そのロータ１４２と共に保持器１６５が回転し、その保持器１６５のポケット１６６の回転方向後行側の端面がその回転方向前側のローラ１６７を押圧して円筒形内面１６９およびカム面１６４の係合を解除する。その係合解除後、トルク伝達ピン１７１が径方向溝１７０の一側面に当接して押圧し、ロータ１４２の回転が歯車軸１４７ａに伝達され、一対の平歯車１４７、１４８を介して回転／直動運動変換機構１５０のナット部材１５１に入力される。

　このため、図１６に示すレリーズ軸受１３０から歯車軸１４７ａに逆入力が負荷された場合、その逆入力は係合状態にあるローラ１６７によって遮断され、図１６に示す回転／直動運動変換機構１５０は作動することはない。

　上記のような逆入力遮断クラッチ１６０は、図１０や図１４、図１５等に示す実施の形態のように、電動モータ１４１をインプットシャフト１１２に対して直交する配置とした場合にも採用することができ、その逆入力遮断クラッチ１６０を採用することで、逆入力の遮断効果を高めることができる。

１０，１１０　クランクシャフト
１１，１１１　変速機
１２，１１２　インプットシャフト
１３，１１３　フライホイール
１６，１１６　クラッチディスク
１９，１１９　ダイヤフラムスプリング（プレッシャプレート）
３０，１３０　レリーズ軸受
４０，１４０　軸力発生機構
４１，１４１　電動モータ
４２，１４２　ロータ
４４，１４４　回転伝達機構
４５，１４５　ウォーム
４６，１４６　ウォームホイール
４７，１４７　平歯車
４８，１４８　平歯車
５０，１５０　回転／直動運動変換機構
５１　外筒（筒体）
５２　中間筒（筒体）
５３　内筒（筒体）
５４　伸縮筒
６０　カム機構
６１　カム溝
６２　カム溝
６３　ピン
６４　ピン
７０，１７０　逆入力遮断機構（逆入力遮断クラッチ）
７１　周方向溝
７２　周方向溝
１５１　ナット部材
１５２　雌ねじ
１５３　雄ねじ部材
１５４　雄ねじ
１６０　逆入力遮断クラッチ（逆入力遮断機構）

Claims (11)

1. 　エンジンのクランクシャフト（１０）の軸端部に取付けられたフライホイール（１３）と、変速機のインプットシャフト（１２）の軸端部に設けられて前記フライホール（１３）に対向配置されたクラッチディスク（１６）と、そのクラッチディスク（１６）を前記フライホイール（１３）に向けて付勢するプレッシャプレート（１９）と、そのプレッシャプレート（１９）に対して進退自在に設けられたレリーズ軸受（３０）と、前記レリーズ軸受（３０）を前記プレッシャプレート（１９）に向けて加圧移動させる軸力発生機構（４０）とを有してなり、前記レリーズ軸受によりプレッシャプレート（１９）を押圧して、前記フライホイール（１３）とクラッチディスク（１６）とのクラッチ結合を解除する自動クラッチ装置において、
   　前記軸力発生機構（４０）が、電動モータ（４１）と、その電動モータ（４１）におけるロータ（４２）の回転運動を前記レリーズ軸受（３０）の直線運動に変換する回転／直動運動変換機構（５０）とを有してなり、その回転／直動運動変換機構（５０）が、前記インプットシャフト（１２）上において伸縮筒（５４）を形成する複数の径の異なる筒体と、スライド自在に嵌合された一対の筒体の相互間に設けられて大径側筒体の回転を小径側筒体の直線運動に変換するカム機構（６０）とからなり、前記複数の筒体のうち、最大径の筒体が前記電動モータ（４１）からの回転が入力される入力側筒体とされ、最小径の筒体が前記レリーズ軸受（３０）を押圧する出力側筒体とされ、前記電動モータ（４１）から出力側筒体に至るトルク伝達系に前記レリーズ軸受（３０）側からの逆入力を遮断する逆入力遮断機構（７０）が設けられていることを特徴とする自動クラッチ装置。
2. 　前記カム機構（６０）が、互いに嵌合された一対の筒体の、一方の筒体に形成された傾斜状のカム溝（６１、６２）と、他方の筒体に設けられて前記カム溝（６１、６２）にスライド自在に挿入されたピン（６３、６４）とからなる請求項１に記載の自動クラッチ装置。
3. 　前記カム溝（６１、６２）の一端に、円周方向に延びて前記ピン（６３、６４）との間で前記逆入力遮断機構（７０）を形成する周方向溝（７１、７２）が設けられた請求項２に記載の自動クラッチ装置。
4. 　前記電動モータ（４１）が、ロータ（４２）を筒状とする中空モータからなり、その中空モータのロータ（４２）が入力側筒体に嵌合されて、ロータ（４２）の回転が入力側筒体に直接入力されるようにした請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自動クラッチ装置。
5. 　前記電動モータ（４１）が、前記インプットシャフト（１２）と直交する配置とされ、その電動モータ（４１）の中実軸からなるロータ（４２）と前記入力側筒体との間にウォーム（４５）およびウォームホイール（４６）からなる回転伝達機構（４４）が設けられた請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自動クラッチ装置。
6. 　前記電動モータ（４１）が、前記インプットシャフト（１２）と平行する配置とされ、その電動モータ（４１）の中実軸からなるロータ（４２）と前記入力側筒体との間に一対の互いに噛合する平歯車（４７、４８）からなる回転伝達機構（４４）が設けられた請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自動クラッチ装置。
7. 　前記逆入力遮断機構が、前記ロータと前記回転伝達機構との間に組み込まれて、ロータの回転を回転伝達機構に伝達し、回転伝達機構側からの逆入力を遮断する逆入力遮断クラッチからなる請求項５又は６に記載の自動クラッチ装置。
8. 　エンジンのクランクシャフト（１１０）の軸端部に取付けられたフライホイール（１１３）と、変速機のインプットシャフト（１１２）の軸端部に設けられて前記フライホール（１１３）に対向配置されたクラッチディスク（１１６）と、そのクラッチディスク（１１６）を前記フライホイール（１１３）に向けて付勢するプレッシャプレート（１１９）と、そのプレッシャプレート（１１９）に対して進退自在に設けられたレリーズ軸受（１３０）と、前記レリーズ軸受（１３０）を前記プレッシャプレート（１１９）に向けて加圧移動させる軸力発生機構（１４０）とを有してなり、前記レリーズ軸受（１３０）によりプレッシャプレート（１１９）を押圧して、前記フライホイール（１１３）とクラッチディスク（１１６）とのクラッチ結合を解除とする自動クラッチ装置において、
   　前記軸力発生機構（１４０）が、電動モータ（１４１）と、その電動モータ（１４１）のロータ（１４２）の回転運動を前記レリーズ軸受（１３０）の直線運動に変換する回転／直動運動変換機構（１５０）とを有してなり、前記回転／直動運動変換機構（１５０）が、前記インプットシャフト（１１２）上に設けられて前記電動モータ（１４１）で回転駆動される筒状のナット部材（１５１）と、そのナット部材（１５１）の内周に形成された雌ねじ（１５２）にねじ係合される雄ねじ（１５４）を外周に有し、前記ナット部材（１５１）の回転により軸方向に移動して前記レリーズ軸受（１３０）を押圧する筒状の雄ねじ部材（１５３）とからなり、前記電動モータ（１４１）と前記ナット部材（１５１）間に、電動モータ（１４１）からナット部材（１５１）への回転伝達を可能とし、ナット部材（１５１）からの逆入力を遮断する逆入力遮断機構（１７０）を設けたことを特徴とする自動クラッチ装置。
9. 　前記電動モータ（１４１）が、前記インプットシャフト（１１２）と直交する配置とされ、その電動モータ（１４１）のロータ（１４２）の回転がウォーム（１４５）およびウォームホイール（１４６）を介して前記ナット部材（１５１）に入力されるようにした請求項８に記載の自動クラッチ装置。
10. 　前記電動モータ（１４１）が、前記インプットシャフト（１１２）と平行する配置とされ、その電動モータ（１４１）のロータ（１４２）の回転が互いに噛合する一対の平歯車（１４７、１４８）を介して前記ナット部材（１５１）に入力されるようにした請求項８に記載の自動クラッチ装置。
11. 　前記逆入力遮断機構（１７０）が、前記電動モータ（１４１）のロータ（１４２）の回転を前記ナット部材（１５１）に伝達し、前記ナット部材（１５１）からの逆入力を遮断する逆入力遮断クラッチ（１６０）からなる請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の自動クラッチ装置。

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