(57)【要約】  本発明は、径方向に外方に突出した第１のギヤ歯（３）を一体的に備えたシャフト（７）と、径方向に外方に突出した第２のギヤ歯（５）を一体的に備え且つシャフト（７）を同軸に囲み第１のギヤ歯（３）と軸方向に隣接するアウタドラム（９）と、スリーブ（２１）を備え且つアウタドラム（９）をシャフト（７）に対して回転可能に支持するドラムボトム（１９）と、シャフト（７）及びアウタドラム（９）に夫々結合するプレート（１３，１５）が軸方向に交互に配列されて構成されるクラッチプレート組（１１）と、ドラムボトム（１９）との間に形成された室（２３）内の流体圧により、クラッチプレート組（１１）を軸方向に押圧するプランジャ（１７）と、流体回路（３１）と連通し且つシャフト（７）内に形成された軸方向路（３３）を備え、軸方向路（３３）と室（２３）とをスリーブ（２１）を貫いて連通する流路（３３，３５，３７，７１）と、を備える流体圧クラッチに関する。
2019003297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の流体回路から流体圧を供給して作動する流体圧クラッチであって、  径方向に外方に突出した第１のギヤ歯を一体的に備えたシャフトと、  径方向に外方に突出した第２のギヤ歯を一体的に備え、前記シャフトを同軸に囲み前記第１のギヤ歯に軸方向に隣接したアウタドラムと、  前記シャフトに回転可能に嵌合するスリーブを備え、前記アウタドラムと前記シャフトとの間に介在して前記アウタドラムを前記シャフトに対して回転可能に支持するドラムボトムと、  前記シャフトに結合した第１のプレートと、前記アウタドラムに結合した第２のプレートと、を備え、前記第１のプレートと前記第２のプレートは軸方向に互いに重なり合うべく配列された、クラッチプレート組と、  前記ドラムボトムとの組み合わせが室を囲むべく前記ドラムボトムに流体密的に嵌合して軸方向に移動可能であり、前記クラッチプレート組を軸方向に押圧できるように配置されたプランジャと、  前記シャフト内を軸方向に走る軸方向路を含み、前記スリーブを貫いて前記流体回路を前記室に流体連通して前記室に前記流体圧を生ぜしめる流路と、  を備えた流体圧クラッチ。
【請求項２】
前記アウタドラムと同軸に径方向に内方に配置され、前記シャフトと前記第１のプレートとの間に介在したインナドラムをさらに備え、  前記シャフトと前記インナドラムとは、溶接、スプライン係合、圧入の何れか１以上により固定的に結合されている、請求項１の流体圧クラッチ。
【請求項３】
前記第２のギヤ歯と、前記クラッチプレート組と、前記インナドラムとは、互いに軸方向にオーバーラップするべく配置され、前記第１のギヤ歯と前記インナドラムとは軸方向に隣接するべく配置されている、請求項２の流体圧クラッチ。
【請求項４】
前記ドラムボトムは、前記プランジャに関して前記クラッチプレート組とは軸方向に反対側に、軸方向に向いたスラストベアリングまたは前記スリーブと前記シャフトとの間に介在したボールベアリングを備える、請求項１の流体圧クラッチ。
【請求項５】
前記流路は前記シャフトを前記軸方向路から前記スリーブに向かって径方向に貫く第１の放射路と前記スリーブを前記室に向かって径方向に貫く第２の放射路とを含み、前記スリーブと前記シャフトとの何れか一以上は、前記前記第１の放射路および前記第２の放射路に周方向に交差する周溝を備え、以って前記スリーブが前記シャフトに対して回転しても前記周溝は前記第１の放射路と前記第２の放射路との流体連通を維持する、請求項１の流体圧クラッチ。
【請求項６】
前記シャフトは前記流体回路に流体密的に回転可能に嵌入するべく軸方向に延びた延長部を備え、前記流路は前記延長部を前記軸方向路から前記流体回路に向かって径方向に貫く第３の放射路を含み、前記延長部は前記第３の放射路に周方向に交差する第２の周溝を備え、以って前記シャフトが前記流体回路に対して回転しても前記第２の周溝は前記流体回路と前記第３の放射路との流体連通を維持する、請求項５の流体圧クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  以下の開示は、軸方向にコンパクトな流体圧クラッチに関し、特に外部の流体回路からシャフトを軸方向に経由して流体圧を供給して作動する構造でありながら軸方向の寸法を制限してコンパクトな流体圧クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、エネルギ効率の向上のために、二以上の動力源を組み合わせた車両が市場に登場している。その代表的な例は、所謂ハイブリッド車である。燃焼機関の出力は、車軸の駆動のみならず、バッテリの充電にも利用され、その際にはモータはジェネレータとして作用し、燃焼機関の出力の一部を受けて発電する。また多くの場合において、車両が減速する際にもモータはジェネレータとして作用し、車両の慣性エネルギを電力として回生する。すなわちトルクは二以上の動力源と車軸の間で、三方向にやりとりされる必要がある。【０００３】  特許文献１は、関連する技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特許公開２０１２−９１６３４号
【発明の概要】
【０００５】  上述のごときトルクのやりとりを実現するべく、動力伝達装置はクラッチを内包するが、かかるクラッチを外部からどのようにして作動させるかは、レイアウトに関連して難しい問題を惹起する。すなわち、エンジンルームは二以上の動力源を搭載せねばならないので、利用可能な空間は従来の車両以上に少ない。これらの動力源は、例えば車両の幅方向に並べて配置されるが、動力伝達装置にはその間の僅かな隙間しか搭載の余地がない。一方、クラッチを作動させるアクチュエータは、しばしばクラッチのシャフトの軸上であって動力伝達装置よりも外側に置かれるが、軸方向は車両の幅方向に一致するので、アクチュエータはかかる僅かな隙間すら消費してしまう。
【０００６】  以下に開示する装置は、上述の問題に鑑みて創作されたものである。
【０００７】  その一局面によれば、外部の流体回路から流体圧を供給して作動する流体圧クラッチは、径方向に外方に突出した第１のギヤ歯を一体的に備えたシャフトと、径方向に外方に突出した第２のギヤ歯を一体的に備え、前記シャフトを同軸に囲み前記第１のギヤ歯に軸方向に隣接したアウタドラムと、前記シャフトに回転可能に嵌合するスリーブを備え、前記アウタドラムと前記シャフトとの間に介在して前記アウタドラムを前記シャフトに対して回転可能に支持するドラムボトムと、前記シャフトに結合した第１のプレートと、前記アウタドラムに結合した第２のプレートと、を備え、前記第１のプレートと前記第２のプレートは軸方向に互いに重なり合うべく配列された、クラッチプレート組と、前記ドラムボトムとの組み合わせが室を囲むべく前記ドラムボトムに流体密的に嵌合して軸方向に移動可能であり、前記クラッチプレート組を軸方向に押圧できるように配置されたプランジャと、前記シャフト内を軸方向に走る軸方向路を含み、前記スリーブを貫いて前記流体回路を前記室に流体連通して前記室に前記流体圧を生ぜしめる流路と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、一実施形態に係る流体圧クラッチを備えた動力伝達装置の模式図である。
【図２】図２は、流体圧クラッチおよび流体回路の縦断面図である。
【図３】図３は、流体圧クラッチにおいてクラッチドラムとその関連要素を拡大して示す縦断面図である。
【図４】図４は、主に流体回路および流路を示す縦断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、主にスリーブおよび周溝を示す部分断面立面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、周溝の周囲の部分を主に示すシャフトの平面図である。
【図６】図６は、他の例によるクラッチドラムとその関連要素を示す縦断面図である。
【図７】図７は、さらに他の例によるクラッチドラムとその関連要素を示す縦断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、別の例によるクラッチドラムとその関連要素を示す縦断面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、主にスリーブとその内面のオイル溝を示す縦断面図である。
【図９】図９は、さらに別の例によるクラッチドラムとその関連要素を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】  添付の図面を参照して以下に幾つかの例示的な実施形態を説明する。
【００１０】  以下の説明および添付の請求の範囲において、特段の説明がなければ、軸はクラッチのシャフトの軸Ｘを意味し、軸方向はそれに平行な方向を意味する。
【００１１】  図１を参照するに、所謂ハイブリッド車は、例えば電動モータである第１の動力源１０３と、例えば内燃機関である第２の動力源１０５とを備え、その両方を利用して駆動輪Ｗを駆動する。第２の動力源１０５には、また、ジェネレータ１０７が一体に、あるいはギヤ組を介して接続されて、発生したトルクが発電に利用され、電力は電動モータや他の電装品、またジェネレータ１０７自身を駆動するのに用いられる。
【００１２】  これらの動力源１０３，１０５やジェネレータ１０７と駆動輪Ｗとの間には、動力伝達装置が介在してトルクを伝達する。動力伝達装置は、例えば第１のギヤ組１０９と、リングギヤ１１３を有したデファレンシャル１１１と、第２のギヤ組１１５と、第２のギヤ組１１５とリングギヤ１１３との間に介在したクラッチ１と、を備え、その全体はケーシング１０１に収容される。デファレンシャル１１１からは両アクスルがケーシング１０１外に引き出されてそれぞれ駆動輪Ｗに結合する。
【００１３】  かかる例では、第１の動力源１０３は第１のギヤ組１０９を介してデファレンシャル１１１に常時駆動的に結合しているが、第２の動力源１０５およびジェネレータ１０７が結合した第２のギヤ組１１５は、クラッチ１が連結したときにのみデファレンシャル１１１に駆動的に結合する。すなわちクラッチ１の断続により走行モードが選択される。
【００１４】  クラッチ１は例えば油圧のごとき流体圧により作動する流体圧クラッチであり、これを作動させるアクチュエータには、流体回路３１を利用することができる。流体回路３１はクラッチ１に近接するように、例えばケーシング１０１の側面に張り出すように、あるいはケーシング１０１の外部に、配置される。作動流体Ｆは例えば油だが、油圧のための専用のものでなくてもよく、動力伝達装置内の潤滑油の一部を流体回路３１に導入して利用することができる。
【００１５】  図１と組み合わせて図２を参照するに、流体回路３１は加圧した流体Ｆをクラッチ１に供給し、その圧によりクラッチ１は作動する。クラッチ１は、概して、第１のギヤ歯３を備えたシャフト７と、第２のギヤ歯５を備えたアウタドラム９と、シャフト７とアウタドラム９との間に介在したクラッチプレート組１１と、流体圧により軸方向に駆動されてクラッチプレート組１１を押圧するプランジャ１７と、よりなる。
【００１６】  シャフト７は、例えばボールベアリングのごとき一対のベアリング５１，５３によりケーシング１０１に回転可能に支持される。安定した回転を実現する観点からは、ベアリング５１，５３はそれぞれシャフト７の両端に近づけるほうがよい。図２の例ではベアリング５３はシャフト７の一方の端に置かれ、ベアリング５１はアウタドラム９と流体回路３１との間に置かれる。可能ならばベアリング５１は流体回路３１より外側に、シャフト７の他方の端に置いてもよい。これは回転の安定のみならず、流体Ｆの流路を短縮する点でも有利である。
【００１７】  シャフト７からは第１のギヤ歯３が径方向に外方に突出しており、これはリングギヤ１１３に噛合する。製作の便宜および強度の確保の観点から、シャフト７と第１のギヤ歯３とは一体に成形することができるが、あるいは別体としてそれぞれ製作して後から一体に結合せしめてもよい。詳しくは後述するが、流体Ｆの流路として、シャフト７はその軸Ｘに沿って軸方向に走る軸方向路３３を備える。シャフト７はさらに、軸方向路３３からは独立した他の流路を備えてもよく、これは例えばシャフト７の周りの要素に潤滑油を供給するのに役立つ。
【００１８】  アウタドラム９は、シャフト７と同軸であってこれを囲む概して筒状の要素であって、その外周には径方向に外方に突出した第２のギヤ歯５が刻まれている。第２のギヤ歯５は第２のギヤ組１１５と噛合する。第２のギヤ歯５もアウタドラム９とは別体にすることができ、後からアウタドラム９に一体に結合せしめてもよい。アウタドラム９は、第１のギヤ歯３に軸方向に隣接せしめることができる。
【００１９】  クラッチ１はさらに、シャフト７とアウタドラム９との間に、アウタドラム９の一端を塞ぐようにドラムボトム１９を備え、これはシャフト７に対して相対回転可能であり、またアウタドラム９にスプライン結合してこれを支持する。すなわちアウタドラム９はドラムボトム１９と共に、シャフト７に対して相対回転する。
【００２０】  図１，２と組み合わせて図３を参照するに、ドラムボトム１９は、シャフト７に回転可能に嵌合する筒状のスリーブ２１を一体に備える。スリーブ２１とシャフト７との間には、回転を円滑にするべく、ニードルベアリング５５が介在してもよい。シャフト７の潤滑油の流路は、軸心からニードルベアリング５５に向けて径方向に延びていてもよく、これは遠心力を利用して潤滑油をニードルベアリング５５に供給する。ニードルベアリング５５に代わりブッシュを利用してもよく、あるいは図７，９に示すごとく、一以上のボールベアリング５７が利用されてもよい。
【００２１】  あるいは、図８Ａに示すごとく、ベアリングやブッシュの介在なしに直接にスリーブ２１がシャフト７に嵌合してもよい。潤滑油を界面に保持する便宜のために、図８Ｂに示すごとくスリーブ２１またはブッシュの内面にオイル溝５９が刻まれていてもよい。あるいはスリーブ２１またはブッシュに鋳鉄のごとき油膜を保持する性質に優れた材料を利用して、オイル溝を省いてもよい。
【００２２】  図３，６，７，８Ａ，９の何れかを参照するに、ドラムボトム１９において軸Ｘに略直交な壁部分と、その外周の短い周壁と、その内周のスリーブ２１とは、軸Ｘ周りに比較的に浅い円環溝を囲む。かかる円環溝にプランジャ１７が流体密的に（流体Ｆが液体ならば液密的に）嵌合し、かかる組み合わせは室２３を囲む。流体密性を確保するべく、ドラムボトム１９とプランジャ１７にはＯリングのごとき適宜のシール部材が介在してもよい。詳しくは後述するが、室２３は流路を介して流体回路３１と流体連通しており、流体Ｆによる圧を受けてプランジャ１７は軸方向に移動する。
【００２３】  プランジャ１７はさらに軸方向に延びてクラッチプレート組１１に臨んでおり、流体Ｆがプランジャ１７を軸方向に駆動すればプランジャ１７はクラッチプレート組１１を押圧し、以ってクラッチ１が連結される。またクラッチ１を脱連結せしめるよう、プランジャ１７を元の位置に復帰させる向きに、コイルばねのごとき付勢手段がプランジャ１７に結合してもよい。
【００２４】  クラッチプレート組１１は、コーン式、ドッグ式、あるいは多板式クラッチを構成するが、以下では多板式の例を説明する。クラッチプレート組１１は、シャフト７に結合した複数の第１のプレート１３と、アウタドラム９に結合した複数の第２のプレート１５とを備え、第１のプレート１３と第２のプレート１５とは軸方向に互いに重なり合うべく、交互に並べられている。
【００２５】  第１のプレート１３とシャフト７との間にはインナドラム２５が介在してもよい。各図より理解される通り、第２のギヤ歯５、クラッチプレート組１１およびインナドラム２５は、軸Ｘに直交する同一の平面上に概ね並べることができ、換言すれば軸方向には互いにオーバーラップせしめることができる。さらにこれらは第１のギヤ歯３に軸方向に隣接せしめることができる。かかる配置は、クラッチ１の軸方向の寸法を減ずるのに有利である。
【００２６】  インナドラム２５とシャフト７との結合は、図３，８Ａに示すごとく、圧入によってもよいし、あるいは溶接によってもよい。あるいは図６，７，９に示すごとく、スプライン２７による係合によってもよい。プレート１３，１５とシャフト７あるいはインナドラム２５およびアウタドラム９との結合は、例えばスプラインによることができる。
【００２７】  流体圧を受けてプランジャ１７がクラッチプレート組１１を押圧し、これを連結すれば、第２の動力源１０５がクラッチ１を介してデファレンシャル１１１に駆動的に結合し、以って２つの動力源１０３，１０５が共に駆動輪Ｗを駆動する。クラッチ１が脱連結すれば第１の動力源１０３のみが駆動輪Ｗを駆動する。
【００２８】  第２の動力源１０５によるトルクは、第２のギヤ歯５に入力されて、概ね同一平面上に並ぶクラッチプレート組１１およびインナドラム２５に伝えられ、これに隣接した第１のギヤ歯３に伝えられる。トルクは略同一平面上において伝達されるので、かかる構造は捩れに対して強固である。いずれの部材も捩れに対する強度あるいは剛性をそれほど考慮しなくてもよく、従って軽量化に有利である。言うまでもなくアウタドラム９からドラムボトム１９およびスリーブ２１に至る経路はトルクを負担しないので、これらの強度あるいは剛性に対する要求は比較的に軽く、この点でも軽量化に有利である。
【００２９】  図３，６，７，８Ａの何れかを参照するに、プランジャ１７が流体圧を受けるとき、反力を受けてドラムボトム１９はクラッチプレート組１１から遠ざかる向きに押される。これに抗するべく、ドラムボトム１９とケーシング１０１との間にスラストベアリング６１が介在してもよい。スラストベアリング６１は、例えばシャフト７を支持するベアリング５１のアウタレースに当接するように配置することができる。アウタレースは特に硬い素材よりなるので、磨耗や変形をすることなくスラストベアリング６１を支えることができる。代わりにケーシング１０１には比較的に柔らかい素材を適用することができる。
【００３０】  あるいは、図９に示すごとく、軸方向の力がクラッチ１の内部で完結する構造を採用してもよい。かかる例によれば、スラストベアリングがなく、代わりに、プランジャ１７に関してクラッチプレート組１１とは軸方向に反対側であって、スリーブ２１とシャフト７との間に、ボールベアリング６３が介在する。ボールベアリング６３，５７の対は、相対回転を円滑にするだけでなく、反力を支えるにも十分である。かかる例によれば、軸方向の力はクラッチ１の内部で完結して外部に漏れることがないので、クラッチドラムより外側の設計に関して自由度が向上する。
【００３１】  図１，２と組み合わせて主に図４を参照するに、シャフト７は、ドラムボトム１９を超えて軸方向に延長された延長部７９を備え、延長部７９は流体回路３１に流体密的に嵌入する。軸方向路３３は延長部７９にまで延長されており、その端はプラグ８５等により適宜に閉塞される。流体回路３１は静止した構造であって、延長部７９はもちろんこれに対して回転可能である。
【００３２】  流体回路３１は、外部のポンプ、あるいはそれ自身が内包するポンプが発生した圧を利用して、加圧された流体Ｆをクラッチ１に供給する装置である。ポンプの駆動力は電動モータによってもよく、あるいは駆動力はシャフト７から得てもよい。シャフト７から駆動力を取り出すため、流体回路３１はギヤのごとき係合構造８７を備えて延長部７９あるいはプラグ８５と係合していてもよい。
【００３３】  流体回路３１は、一定量の加圧された流体Ｆをオン・オフ切り替え可能に導入するべく切り替えバルブ８３を備え、また流体Ｆの通路の一端はボール８１のごとき封止栓により閉じられていてもよい。これらは延長部７９に向けて開口しており、以って軸方向路３３と流体連通する。加圧された流体Ｆは、軸方向路３３を通って室２３に供給されて、プランジャ１７を駆動する。
【００３４】  シャフト７は、スリーブ２１と流体回路３１との何れに対しても相対回転する。それゆえ互いの嵌合部を越えて流体Ｆの流路が流体連通を維持するには、特別の配慮が必要である。その一例は、図５Ａ，５Ｂに示された構造である。
【００３５】  すなわちシャフト７は、軸方向路３３からスリーブ２１に向かって径方向にシャフト７を貫く一以上の放射路３５を備える。スリーブ２１は、これに対応するように、室２３に向かって径方向にスリーブ２１を貫く一以上の放射路３７を備える。さらにシャフト７の外面およびスリーブ２１の内面の何れかまたは両方は、放射路３５，３７に周方向に交差する周溝７１，７３を備える。例えば図４より理解されるように、回転により放射路３５，３７同士が揃っていないときでも、周溝７１，７３を経由して放射路３５，３７は流体連通できる。
【００３６】  図４に戻って参照するに、同様な構造は流体回路３１に関しても利用することができる。すなわちシャフト７の延長部７９は、軸方向路３３から流体回路３１に向かって延長部７９を貫く一以上の放射路３９を備え、延長部７９の外面および流体回路３１の内面の何れかまたは両方は、放射路３９に周方向に交差する周溝７５，７７を備え、以って相対回転に関わらず流体連通を維持する。
【００３７】  既に述べた通り、クラッチ１は軸方向に短く、従って流体Ｆの流路も短くすることができる。潤滑油を流体Ｆに利用すると、潤滑油は撹拌されることに伴って気泡を含有するので、少なからず圧縮性を有する。気泡が増加して圧縮性が増大すれば、バルブ８３が作動して流体Ｆに加圧が開始されてからクラッチ１が作動するまでのレスポンスが低下しかねない。上述の各実施形態によれば、流路が短いために圧縮性による影響も減じられ、以ってクラッチ１のレスポンスが改善される。
【００３８】  また各実施形態によれば、クラッチ１が連結していないとき、アウタドラム９のみならず、ドラムボトム１９、スリーブ２１、プランジャ１７および関連する部材の全てがシャフト７から自由であり、すなわち車両が進行しているときでもこれらの部材を停止させることができる。第１の動力源１０３はこれらの回転を負担しなくてよいので、車両の燃費向上に貢献することができる。
【００３９】  幾つかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正ないし変形をすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】  軸方向にコンパクトな流体圧クラッチが提供される。
【図１】
2019003297.tif 000003
【図２】
2019003297.tif 000004
【図３】
2019003297.tif 000005
【図４】
2019003297.tif 000006
【図５Ａ】
2019003297.tif 000007
【図５Ｂ】
2019003297.tif 000008
【図６】
2019003297.tif 000009
【図７】
2019003297.tif 000010
【図８Ａ】
2019003297.tif 000011
【図８Ｂ】
2019003297.tif 000012
【図９】
2019003297.tif 000013
【国際調査報告】
2019003297.tif 000014
2019003297.tif 000015