(57)【要約】【課題】比較的簡便を採りながら、動力損失の少ない二方向クラッチを提供する。【解決手段】出力軸７の外周には円筒面１３が形成される一方、ギヤ１１の内周には複数のカム面１５が形成され、円筒面１３と各カム面１５との間にローラ１７が介装されている。ローラ１７は、出力軸７に軸受２１を介して支持された保持器２３のポケット２５に保持されており、アコーディオンスプリング２７によりで右回転方向に付勢されている。保持器２３は、ローラ１７がカム面１５に対して中立となる位置で、センタリングばね５１のばね力によりギヤ１１に対して弾性保持されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム面と円筒面とのいずれか一方が形成された内輪要素と、
カム面と円筒面とのいずれか他方が形成された外輪要素と、
当該カム面と当該円筒面との間に介装され、当該内輪要素と当該外輪要素との間でのトルク伝達を行うトルク伝達部材と、
当該トルク伝達部材を前記カム面に略沿う方向に付勢する付勢手段と、
当該トルク伝達部材および当該付勢手段を保持すると共に、前記カム面に対して相対回動可能に支持された保持器と
を備えた二方向クラッチにおいて、
前記トルク伝達部材が前記カム面に対して中立状態となる位置に前記保持器が弾性保持手段により弾性保持され、かつ、前記付勢手段が前記トルク伝達部材の片側のみに配置されたことを特徴とする二方向クラッチ。
【請求項２】
前記保持器に形成され、前記内輪要素と前記外輪要素とのうちカム面を有するカム面側要素に対して軸方向に延設された延設部と、
当該延設部と当該カム面側要素との間に介装され、当該カム面側要素の回転力を当該保持器に摩擦伝達して当該カム面側要素に対して当該保持器を相対回動させる摩擦駆動手段と
を更に備えたことを特徴とする、請求項１記載の二方向クラッチ。
【請求項３】
前記摩擦駆動手段は、
前記延設部に対して相対回動自在に保持された差動要素または静止要素と、
当該延設部に一体または別体に形成され、当該差動要素または静止要素と摺接する摩擦面と、
当該動要素または静止要素に一体または別体に形成され、当該延設部と摺接する摩擦面と、
当該差動要素または静止要素側の摩擦面と、当該延設部側の摩擦面とを圧接させる押圧手段と
を有することを特徴とする、請求項２記載の二方向クラッチ。
【請求項４】
前記内輪要素に、当該内輪要素と前記トルク伝達部材との接触部位への潤滑油の供給を行う潤滑油路が形成されたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の二方向クラッチ。
【請求項５】
前記保持器に、前記摩擦駆動手段の摩擦面への潤滑油の供給を行う潤滑油路が形成されたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の二方向クラッチ。
【請求項６】
前記トルク伝達部材がローラであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の二方向クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の動力伝達機構や補機駆動系等に用いられる二方向クラッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
２方向クラッチは、自動車の動力伝達機構や補機駆動系等において、動力の伝達経路を切換える手段として用いられている。例えば、内燃機関と電動モータとの二つの動力源を有するハイブリッドカーでは、内燃機関に加えて電動モータによる走行を行う場合、電動モータの回転を正逆両回転方向で二方向クラッチを介して出力軸に伝達させている。その他、二方向クラッチは、電動モータを併用した補機駆動系や四輪駆動車のセンタデフ等にも採用されている（例えば、特許文献１〜６参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−５２００号公報  （第３頁、図３）
【特許文献２】
特開平６−３４４７９６号公報  （第３頁、図２）
【特許文献３】
特開平１０−５３０４４号公報  （第４頁、図２）
【特許文献４】
特開平７−４２７６７号公報  （第２頁、図２）
【特許文献５】
特開平９−２５９５９号公報  （第４頁、図１）
【特許文献６】
米国特許第３２９５６２５号  （第１頁、図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した二方向クラッチは、内輪要素と外輪要素とのいずれか一方に円筒面を形成すると共に、内輪要素と外輪要素とのいずれか他方にカム面を形成し、円筒面とカム面との間にローラやスプラグ等のトルク伝達部材を介装したもので、トルク伝達部材をカム面の中立位置あるいは一方の係合位置に保持し、電磁クラッチ機構や摩擦駆動機構によりトルク伝達部材を保持する保持器の位相を切り替える構成を採っている。ところが、トルク伝達部材がカム面の中立位置に保持されるものにあっては、トルク伝達部材が保持器内の二つの付勢手段により保持されるため、部品点数や製造コストが増大する問題があった。一方、トルク伝達部材がカム面の一方の係合位置に保持されるものにあっては、円筒面とトルク伝達部材とが摺接することになるため、二方向クラッチの非作動時において引き摺りトルクに起因する燃費の低下等が起こる問題があった。
【０００５】
本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、比較的簡便を採りながら、動力損失の少ない二方向クラッチを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明では、カム面と円筒面とのいずれか一方が形成された内輪要素と、カム面と円筒面とのいずれか他方が形成された外輪要素と、当該カム面と当該円筒面との間に介装され、当該内輪要素と当該外輪要素との間でのトルク伝達を行うトルク伝達部材と、当該トルク伝達部材を前記カム面に略沿う方向に付勢する付勢手段と、当該トルク伝達部材および当該付勢手段を保持すると共に、前記カム面に対して相対回動可能に支持された保持器とを備えた二方向クラッチにおいて、前記トルク伝達部材が前記カム面に対して中立状態となる位置に前記保持器が弾性保持手段により弾性保持され、かつ、前記付勢手段が前記トルク伝達部材の片側のみに配置されたものを提案する。
【０００７】
また、請求項２の発明では、請求項１の二方向クラッチにおいて、前記保持器に形成され、前記内輪要素と前記外輪要素とのうちカム面を有するカム面側要素に対して軸方向に延設された延設部と、当該延設部と当該カム面側要素との間に介装され、当該カム面側要素の回転力を当該保持器に摩擦伝達して当該カム面側要素に対して当該保持器を相対回動させる摩擦駆動手段とを更に備えたものを提案する。
【０００８】
また、請求項３の発明では、請求項２の二方向クラッチにおいて、前記摩擦駆動手段は、前記延設部に対して相対回動自在に保持された差動要素または静止要素と、当該延設部に一体または別体に形成され、当該差動要素または静止要素と摺接する摩擦面と、当該動要素または静止要素に一体または別体に形成され、当該延設部と摺接する摩擦面と、当該差動要素または静止要素側の摩擦面と、当該延設部側の摩擦面とを圧接させる押圧手段とを有するものを提案する。
【０００９】
また、請求項４の発明では、請求項１〜３の二方向クラッチにおいて、前記内輪要素に、当該内輪要素と前記トルク伝達部材との接触部位への潤滑油の供給を行う潤滑油路が形成されたものを提案する。
【００１０】
また、請求項５の発明では、請求項１〜４の二方向クラッチにおいて、前記保持器に、前記摩擦駆動手段の摩擦面への潤滑油の供給を行う潤滑油路が形成されたものを提案する。
【００１１】
また、請求項６の発明では、請求項１〜５の二方向クラッチにおいて、前記トルク伝達部材がローラであるものを提案する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をハイブリッドカーの動力伝達機構における二方向クラッチに適用した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は実施形態に係る二方向クラッチの縦断面図であり、図２は図１中のＡ−Ａ断面図であり、図３は図１中のＢ−Ｂ断面図である。
【００１３】
図１〜図３に示したように、本実施形態の二方向クラッチ１は、軸受３，５を介して図示しないハウジングに支持された出力軸（内輪要素）７と、図示しない電動モータに連結され軸受９を介して出力軸７に支持されたギヤ（外輪要素）１１とを有している。
【００１４】
出力軸７の外周には円筒面１３が形成される一方、ギヤ１１の内周には複数（本実施形態では、１０箇所）のカム面１５が形成され、円筒面１３と各カム面１５との間にローラ（トルク伝達部材）１７が介装されている。図１中、符号１８，１９は出力軸７に形成されてカム面１５とローラ１７との接触部位への潤滑油の供給を行う潤滑油路を示している。
【００１５】
ローラ１７は、出力軸７に軸受２１を介して支持された保持器２３のポケット２５に保持されており、図４に平面視を示すアコーディオンスプリング（付勢手段）２７の押圧部２９により図２中で右回転方向に付勢されている。
【００１６】
保持器２３は、カム面側要素であるギヤ１１に対して軸方向に延設された延設部３１を有しており、この延設部３１とギヤ１１との間に摩擦駆動機構（摩擦駆動手段）３３が介装されている。図１〜図３中で、符号３５は延設部３１の外周に突設されたフランジ部を示しており、このフランジ部３５がギヤ１１の図１中左端面に摺接している。
【００１７】
摩擦駆動機構３３は、図示しないハウジングに固定されると共に延設部３１に回動自在に外嵌したスイッチングプレート（静止要素）４１と、延設部３１にスプライン嵌合した第１，第２摩擦板４３，４５と、延設部３１にスプライン嵌合した波ばね４７とから構成されている。図１中、符号２０は保持器２３に形成されて摩擦駆動機構３３への潤滑油の供給を行う潤滑油路を示している。
【００１８】
本実施形態の場合、出力軸７における円筒面１３とフランジ部３５との間に略Ｃ字形状のセンタリングばね（弾性保持手段）５１が圧縮（与圧）された状態で外嵌している。センタリングばね５１はその自由端側に略Ｌ字形状の第１，第２係止部５３，５５を有しており、これら第１，第２係止部５３，５５は、ギヤ１１の図１，図３中の上部に形成された切欠き５７の内側面にそれぞれ係合すると共に、保持器２３のフランジ部３５に穿設された楕円弧状の係止孔５９の内側面にもそれぞれ係合している。
【００１９】
保持器２３は、図２，図３に示したように、ローラ１７がカム面１５に対して中立となる位置で、センタリングばね５１のばね力によりギヤ１１に対して弾性保持されている。また、保持器２３には図１，図３中の下部にギヤ１１側に向けてストッパ６１が突設されており、このストッパ６１がギヤ１１の図１，図３中の下部に形成された切欠き６２内で移動可能となっている。
【００２０】
以下、本実施形態の作用を述べる。
【００２１】
自動車が内燃機関により駆動されている場合、二方向クラッチ１内では出力軸７のみが回転する。この際、本実施形態では、図２に示したように、ローラ１７がカム面１５に対して中立となっているため、二方向クラッチ１によって出力軸７の回転が阻害されず、引き摺りトルクに起因する動力損失等が起こらない。
【００２２】
一方、前進走行時に自動車の駆動源が内燃機関のみの状態から電動モータが更に加わると、電動モータに連結されたギヤ１１が出力軸７の回転数より高い回転数で図３中で左回転方向に回転を始める。すると、ギヤ１１の回転力がセンタリングばね５１を介して保持器２３に伝達され、保持器２３がギヤ１１に対して連れ回ろうとするが、本実施形態の場合、保持器２３は、摩擦駆動機構３３を介して摩擦係合したスイッチングプレート４１により制動されている状態にあるため、ギヤ１１に対して遅れて回転することになる。
【００２３】
これにより、保持器２３は、図５に示したように、弾性体であるセンタリングばね５１を撓めながら、そのストッパ６１が切欠き６２の端面に当接するまでギヤ１１に対して左回転方向に相対回転し、この時点でローラ１７がカム面１５に係合する。その結果、ローラ１７を介してギヤ１１と出力軸７とが連結され、電動モータによる出力軸７の駆動が実現される。
【００２４】
本実施形態の場合、潤滑油路１８，１９を介してカム面１５とローラ１７との接触部位に潤滑油が供給されるため、カム面１５やローラ１７、円筒面１３の摩耗や焼き付き等が抑制される。また、二方向クラッチ１の作動時には、摩擦駆動機構３３内でスイッチングプレート４１と第１，第２摩擦板４３，４５とが摺接することになるが、潤滑油路２０介して摩擦駆動機構３３に潤滑油が供給されるため、これら部材の摺接面の発熱や摩耗が抑制される。
【００２５】
一方、後退走行時に自動車の駆動源が内燃機関のみの状態から電動モータが更に加わると、電動モータに連結されたギヤ１１が出力軸７の回転数より高い回転数で図３中で右回転方向に回転を始める。この場合も、保持器２３は、図６に示したように、弾性体であるセンタリングばね５１を撓めながら、そのストッパ６１が切欠き６２の端面に当接するまでギヤ１１に対して右回転方向に相対回転し、前進走行時と同様の手順で電動モータによる出力軸７の駆動が実現される。
【００２６】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では内輪要素側に円筒面を形成し、外輪要素側にカム面を形成するようにしたが、内輪要素側にカム面を形成し、外輪要素側に円筒面を形成するようにしてもよい。また、摩擦駆動機構についていえば、静止要素たるスイッチングプレートに代えて差動要素を用いるようにしてもよいし、摩擦板の枚数を１枚あるいは３枚以上としてもよいし、押圧手段として波ばね以外のスプリングを採用するようにしてもよい。更には、保持器の駆動手段として摩擦駆動機構に代えて電磁クラッチ機構や油圧または空圧シリンダ、油圧または電動サーボ、電磁弁等を採用してもよい。二方向クラッチの全体構成についても、その他、本発明を逸脱しない範囲であれば、二方向クラッチの全体構成や各部材の具体的形状等についても適宜変更可能である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、比較的簡便を採りながら、動力損失の少ない二方向クラッチが得られ、コストの低減や燃費の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る二方向クラッチの縦断面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１中のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】アコーディオンスプリングの平面図である。
【図５】実施形態の作用を示す説明図である。
【図６】実施形態の作用を示す説明図である。
【符号の説明】
１‥‥二方向クラッチ
３，５‥‥軸受
７‥‥出力軸（内輪要素）
９‥‥軸受
１１‥‥ギヤ（外輪要素）
１３‥‥円筒面
１５‥‥カム面
１７‥‥ローラ
１８〜２０‥‥潤滑油路
２１‥‥軸受
２３‥‥保持器
２５‥‥ポケット
２７‥‥アコーディオンスプリング（付勢手段）
３１‥‥延設部
３３‥‥摩擦駆動機構
３５‥‥フランジ部
４１‥‥スイッチングプレート
４３‥‥第１摩擦板
４５‥‥第２摩擦板
４７‥‥波ばね
５１‥‥センタリングばね（弾性保持手段）
５３‥‥第１係止部
５５‥‥第２係止部
５７‥‥切欠き
５９‥‥係止孔
６１‥‥ストッパ
６２‥‥切欠き
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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