(57)【要約】【課題】  入力軸の回転速度が上昇した状態においては自動的にクラッチパッドを密着させて完全な動力伝達を行わせることができる自動クラッチ装置を提供する。【解決手段】  発電機３及び入力歯車２を備えた入力軸１と、この発電機３で発生した電力により作動するマグネットブレーキ９を備えた第１軸４と、後段の変速機１５に接続される第２軸１１とを備える。第１軸４にスクリュー溝５を形成し、入力歯車２により回転されるクラッチ歯車６を螺合させる。入力軸１の回転速度が上がるとマグネットブレーキ９が動作して第１軸４とクラッチ歯車６との間に相対回転を生じ、クラッチ歯車６を前進させてその端面に設けられたクラッチパッド１４を第２軸１１の端部のディスクプーリ１３に接触させ、動力を伝達する。【選択図】    図１
2006064131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機及び入力歯車を備えた入力軸と、この発電機で発生した電力により作動するマグネットブレーキを備え自由回転できる第１軸と、この第１軸と同一軸線上に配置され後段の変速機に接続される第２軸とを備え、第１軸にはスクリュー溝を形成して入力歯車により回転されるクラッチ歯車を螺合させるとともに、このクラッチ歯車を入力軸の停止時には第２軸から離れる方向に回転させるリターンスプリングを設け、また第２軸の第１軸側の端部にはディスクプーリを設け、入力軸の回転速度が上がったときにマグネットブレーキを動作させて第１軸とクラッチ歯車との間に相対回転を生じさせ、クラッチ歯車を第２軸の方向に前進させてその端面に設けられたクラッチパッドをディスクプーリと接触させる構造としたことを特徴とする自動クラッチ装置。
【請求項２】
第２軸の端部に第１軸側のスクリュー溝とは逆ネジのスクリュー溝を設けてディスクプーリを螺合させ、減速時にディスクプーリをクラッチ歯車のクラッチパッドにより強く押し付ける構造としたことを特徴とする請求項１記載の自動クラッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両その他の機械装置の入力軸と変速機との間に設けられ、入力軸の回転速度が上がったときに自動的に変速機に回転力を伝達できる自動クラッチ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
入力軸の回転速度が上がったときに自動的に変速機に回転力を伝達できる自動クラッチ装置としては、ＡＴ車に広く用いられているトルクコンバータ（特許文献１）がある。この周知のトルクコンバータは、作動油で満たされた室内に案内羽根（ステータ）を介して２枚の回転羽根を対向させて配置した構造を持つ。ところが入力軸の回転速度が上昇した状態においても、入力軸と出力軸との回転速度には僅かなずれがあり、クラッチパッドを密着させる構造の機械的クラッチに比較して動力伝達効率が低いという問題がある。一方、機械的クラッチはその入り切りの操作が必要であるため、自動車では次第に採用率が低下している。
【非特許文献１】機械工学便覧、Ｂ５-１０５頁以下（トルクコンバータ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、入力軸の回転速度が上昇した状態においては自動的にクラッチパッドを密着させて完全な動力伝達を行わせることができる自動クラッチ装置を提供するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するためになされた本発明の自動クラッチ装置は、発電機及び入力歯車を備えた入力軸と、この発電機で発生した電力により作動するマグネットブレーキを備え自由回転できる第１軸と、この第１軸と同一軸線上に配置され後段の変速機に接続される第２軸とを備え、第１軸にはスクリュー溝を形成して入力歯車により回転されるクラッチ歯車を螺合させるとともに、このクラッチ歯車を入力軸の停止時には第２軸から離れる方向に回転させるリターンスプリングを設け、また第２軸の第１軸側の端部にはディスクプーリを設け、入力軸の回転速度が上がったときにマグネットブレーキを動作させて第１軸とクラッチ歯車との間に相対回転を生じさせ、クラッチ歯車を第２軸の方向に前進させてその端面に設けられたクラッチパッドをディスクプーリと接触させる構造としたことを特徴とするものである。
【０００５】
なお、第２軸の端部に第１軸側のスクリュー溝とは逆ネジのスクリュー溝を設けてディスクプーリを螺合させ、減速時にディスクプーリをクラッチ歯車のクラッチパッドにより強く押し付ける構造とすることが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の自動クラッチ装置は、入力軸が停止時あるいは低速回転時には、入力歯車により回転されるクラッチ歯車との摩擦により自由回転できる第１軸がクラッチ歯車と同一速度で回転し、クラッチ歯車と第１軸との間に相対回転は生じない。このためクラッチ歯車はリターンスプリングにより第２軸から離れた位置に保たれ、第２軸のディスクプーリとは接触しないので、変速機に接続される第２軸に動力は伝達されないクラッチオフの状態が保たれる。
【０００７】
しかし入力軸の回転速度が次第に上がると、入力軸により駆動される発電機の発電力が上昇し、この発電機で発生した電力により作動するマグネットブレーキの制動力が増加する。このため第１軸の回転速度は入力歯車により直接回転されるクラッチ歯車よりも遅くなり、第１軸とクラッチ歯車との間に相対回転が生じる。これによりクラッチ歯車はリターンスプリングに抗しつつ第２軸の方向に前進し、その端面に設けられたクラッチパッドをディスクプーリと接触させる。
【０００８】
このため、入力軸の回転速度の増減に応じて自動的にクラッチのオンオフを行うことができ、しかもクラッチを機械的にディスクプーリと機械的に接触させるため、高速回転時には動力伝達ロスはない。また請求項２のように第２軸の端部に第１軸側のスクリュー溝とは逆ネジのスクリュー溝を設けてディスクプーリを螺合させ、減速時にディスクプーリをクラッチ歯車のクラッチパッドにより強く押し付けるようにすれば、エンジンブレーキを確実に効かせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１において、１は一定方向に回転される入力軸であり、車両の場合にはエンジンにより回転される。この入力軸１には入力歯車２が固定されているとともに、入力軸１により駆動される発電機３が設けられている。この発電機３は入力軸１の回転速度に応じた起電力を発生させるものである。なおこの電力は後述するマグネットブレーキ９を作動させることができれば十分であるため、小型で小出力のもので十分である。
【００１０】
４はこの入力軸１と平行な第１軸である。第１軸４は図示を略したベアリングにより、自由に回転できるが軸方向には移動できないように支持されている。この第１軸４の一部にはスクリュー溝５が形成されており、このスクリュー溝５の外周にクラッチ歯車６が螺合されている。このため、後述するように第１軸４とクラッチ歯車６との間に相対回転が生ずると、クラッチ歯車６は第１軸４上を回転しつつ移動することとなる。なおクラッチ歯車６の左右両側にはオイルシールを兼ねるベアリング７，８が設けられており、これらのベアリング７，８もクラッチ歯車６と一体的に第１軸４上を移動することができる。
【００１１】
クラッチ歯車６の外周は入力軸１の入力歯車２と噛み合っており、入力軸１により回転される。クラッチ歯車６の内周のメネジ部とスクリュー溝５との間の摩擦により、図１に示す状態（入力軸１の低速回転時）では、第１軸４はクラッチ歯車６と同一速度で回転する。
【００１２】
また第１軸４にはマグネットブレーキ９が設けられている。このマグネットブレーキ９には前記した発電機３からの電力が供給されており、入力軸１の回転速度が上昇したときに第１軸４にブレーキをかけて第１軸４の回転速度を低下させる。一方、クラッチ歯車６は入力軸１により回転されているため、第１軸４の回転速度よりもクラッチ歯車６の回転速度が速くなり、クラッチ歯車６は回転しながら右方向に前進して図２の状態となる。しかし第１軸４の端部とクラッチ歯車６との間にはねじりコイルバネからなるリターンスプリング１０が設けられているため、入力軸１の回転速度が低下しマグネットブレーキ９のブレーキ力が低下すると、クラッチ歯車６は図１の位置に後退する。
【００１３】
第１軸４の右側には、第１軸４と同一軸線上に第２軸１１が設けられている。この第２軸１１は後段の変速機に接続される軸で、クラッチ装置の出力軸に相当する。この第２軸１１自体は軸方向に移動しないように、図示しないベアリングにより支持されている。第２軸１１の第１軸４側の部分には逆ネジのスクリュー溝１２が形成されており、その外周にディスクプーリ１３を螺合させてある。クラッチ歯車６のディスクプーリ１３に面する端面にはクラッチパッド１４が設けられている。
【００１４】
このため、上記のようにクラッチ歯車６が第２軸１１側に前進すると、図２のようにクラッチパッド１４がディスクプーリ１３と接触し、ディスクプーリ１３を回転させる。スクリュー溝１２は逆ネジであるから、ディスクプーリ１３が回転されたときには第２軸１１と強く係合し、第２軸１１を回転させる。第２軸１１の後段には例えば図３に示されるような多数の歯車列からなる変速機１５が設けられ、最終出力軸１６を駆動する。しかし変速機１４の構造は本発明の要部ではなく、既存のものを利用できるうえに様々な変形が可能であるので、ここでは説明を省略する。
【００１５】
次に、このように構成された本発明の自動クラッチ装置の作動を説明する。
入力軸１が低速回転時（あるいは停止時）には、発電機３の起電力は小さいためにマグネットブレーキ９は働かず、入力軸１の入力歯車２と噛み合うクラッチ歯車６と同一速度で第１軸４は自由回転している。この状態ではリターンスプリング１０によりクラッチ歯車６は第２軸１１から離れた図１の位置にあり、そのクラッチパッド１４はディスクプーリ１３と接触しない。このため第２軸１１は停止している。
【００１６】
入力軸１の回転速度が次第に上昇すると、発電機３の起電力が増加してマグネットブレーキ９が第１軸４にブレーキをかける。クラッチ歯車６は入力軸１により強制的に回転されているので、第１軸４とクラッチ歯車６との間に相対回転が生じ、クラッチ歯車６はリターンスプリング１０に抗して第２軸１１の方向に前進する。この結果、図２のようにクラッチ歯車６のクラッチパッド１４がディスクプーリ１３と接触し、回転が伝達される。すなわち図２の状態では、入力軸１→入力歯車２→クラッチ歯車６→ディスクプーリ１３→第２軸１１の経路で動力が伝達され、後段の変速機１５が駆動される。
【００１７】
このように本発明の自動クラッチ装置は、入力軸１の回転速度が上昇すると自動的にクラッチパッド１４をディスクプーリ１３に密着させ、スリップのない完全な動力伝達を行わせることができる。また入力軸１の回転速度が低下すると、リターンスプリング１０により自動的にクラッチパッド１４を離し、クラッチオフとすることができる。このため手動操作は不要である。
【００１８】
また図２の状態において車両が減速時には、エンジンブレーキが作動して入力軸１の回転速度も低下することとなるが、それによりクラッチオフとなるとエンジンブレーキが効かなくなるおそれがある。しかしこの場合には、ディスクプーリ１３に対して第２軸１１が強制的に回転されることとなるので、逆ネジのスクリュー溝１２の作用によってディスクプーリ１３は第１軸４の方向に移動し、クラッチ歯車６のクラッチパッド１４に強く密着する。このため車両の減速時にクラッチオフとなることがなく、確実にエンジンブレーキを効かせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態を示すクラッチオフ状態の側面図である。
【図２】本発明の実施形態を示すクラッチオン状態の側面図である。
【図３】変速機との組み合せを示す側面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  入力軸
２  入力歯車
３  発電機
４  第１軸
５  スクリュー溝
６  クラッチ歯車
７  ベアリング
８  ベアリング
９  マグネットブレーキ
１０  リターンスプリング
１１  第２軸
１２  逆ネジのスクリュー溝
１３  ディスクプーリ
１４  クラッチパッド
１５  変速機
１６  最終出力軸
【図１】
2006064131.tif 000003
【図２】
2006064131.tif 000004
【図３】
2006064131.tif 000005