(57)【要約】【課題】過大トルクの負荷時に保持器柱部が変形したり破損したりするのを防止することができるようにした２方向クラッチを提供することである。【解決手段】インプットギヤ１とトルク伝達軸２との間に保持器９を組込み、その保持器９に設けられたポケット１０に係合子１１を組込む。保持器９に摩擦抵抗を付与する摩擦抵抗付与機構２０を設ける。インプットギヤ１と保持器９の相互間にＣ形ばね３１を組込み、係合子１１がインプットギヤ１のカム面とトルク伝達軸２の円筒面に係合するトルク伝達時に過大トルクが負荷され、保持器９の柱部が係合子１１で押されて保持器９がインプットギヤ１に対して相対回転したときＣ形ばね３１を弾性変形させて保持器９の相対回転を吸収し、係合子１１の押圧によって柱部が変形し、あるいは破損するのを防止する。【選択図】  図１
2004324782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側部材と、その入力側部材に対して相対的に回転自在に支持された出力側部材と、前記入力側部材と出力側部材の対向面間に組込まれた保持器と、その保持器に形成されたポケット内に組込まれ、前記入力側部材と保持器の相対的な回転によって入力側部材と出力側部材の対向面に係合する係合子と、前記保持器に摩擦抵抗を付与する摩擦抵抗付与手段と、前記係合子が入力側部材と出力側部材の対向面に係合する状態において入力側部材と保持器の相対的な回転を規制すると共に、係合子が隣接するポケット間の柱部を押圧して保持器が前記規制範囲を超えて入力側部材に対して相対的に回転したとき弾性変形して両部材の相対的な回転を吸収する弾性部材とから成り、前記弾性部材のばね力を前記摩擦抵抗付与手段の摩擦抵抗力より大きくした２方向クラッチ。
【請求項２】
前記弾性部材が、Ｃ形ばねから成り、そのＣ形ばねの両端に設けられた一対の係合片を保持器に形成された切欠部から入力側部材の周面に設けられた係合孔内に挿入し、前記切欠部の周方向で対向する端面を一対の係合片で押圧すると共に、その係合片と係合孔の周方向で対向する端面間に回転方向隙間を形成した請求項１に記載の２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】
この発明は、正転方向と逆転方向の２方向に回転トルクの伝達・遮断の切換えを行うことができる２方向クラッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
無段変速機の副動力伝達経路内やハイブリッド車両の補助駆動経路内等に組込まれる２方向クラッチとして特許文献１に記載されたものが従来から知られている。
【０００３】
図８および図９は上記特許文献１に記載された２方向クラッチを示す。この２方向クラッチは、インプットギヤ４０とトルク伝達軸４１との間に保持器４２を組込み、その保持器４２に形成されたポケット４３にローラ４４を収容し、上記保持器４２の端部に嵌合した摩擦板４５を波形ばね４６によって保持器４２に設けられたフランジ４７に圧接し、前記摩擦板４５を静止系の部材に係合して回り止めし、前記インプットギヤ４０と保持器４２の相対的な回転によりローラ４４をインプットギヤ４０の内周に形成されたカム面４８とトルク伝達軸４１の円筒形外周面４９に係合させてインプットギヤ４０の回転トルクをトルク伝達軸４１に伝えるようにしている。
【０００４】
そして、トルク伝達軸４１の回転速度がインプットギヤ４０の回転速度を上回ると、係合が解除され、トルク伝達軸を空転させるようにしている。
【０００５】
上記の動作は、インプットギヤ４０の逆方向の回転においても同様に行なわれる。
【０００６】
ここで、上記特許文献１には記載されていないが、インプットギヤ４０と保持器４２の相対的な回転範囲を規制する規制手段が存在しないと、カム面４８および円筒形外周面４９に係合する係合位置のローラ４４に隣接するポケット４３間の柱部５０が当接して、柱部５０に摩耗や変形が生じ、あるいは破損するおそれが生じる。また、ローラ４４をカム面４８および円筒形外周面４９に押圧する一対のばね片５１が疲労破損するおそれが生じる。
【０００７】
そこで、上記２方向クラッチにおいては、インプットギヤ４０と保持器４２との相互間に両部材４０、４２の相対的な回転範囲を所定の範囲に規制する規制手段を設けるようにしている。
【０００８】
規制手段として、特許文献２に記載されたものが知られている。上記特許文献２に記載された規制手段は、図１０（Ｉ）に示すように、インプットギヤ４０の内周に周方向の長いストッパ孔５２を形成し、保持器４２に設けたストッパピン５３を上記ストッパ孔５２に挿入して、ストッパピン５３とストッパ孔５２の周方向両端間に回転方向隙間ａを形成し、ストッパピン５３に対するストッパ孔５２の両端の当接によってインプットギヤ４０と保持器４２の相対的な回転範囲を規制するようにしている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−１９５３０７号公報
【特許文献２】
特開平１０−４７３９１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１０（Ｉ）に示す規制手段を採用した２方向クラッチにおいては下記のような問題が生じる。
【００１１】
すなわち、インプットギヤ４０が図９の矢印方向に回転して、そのインプットギヤ４０と保持器４２が相対的に回転すると、図１１（Ｉ）に示すように、ローラ４４がカム面４８と円筒形外周面４９に係合して、インプットギヤ４０の回転トルクがローラ４４を介してトルク伝達軸４１に伝達される。
【００１２】
このとき、図１０（ＩＩ）に示すように、ストッパ孔５２の一端がストッパピン５３に当接し、インプットギヤ４０と保持器４２の相対的な回転範囲を規制している。
【００１３】
インプットギヤ４０からトルク伝達軸４１への回転トルクの伝達時、トルク伝達軸４１の負荷トルクが大きくなり、インプットギヤ４０とトルク伝達軸４１間に過大トルクが作用すると、ローラ４４がカム面４８および円筒形外周面４９に強く噛み込むことになる。
【００１４】
このとき、図１１（ＩＩ）に示すように、インプットギヤ４０、トルク伝達軸４１およびローラ４４が弾性変形して、各部品の相対的な位相が変化し、ローラ４４が保持器４２の柱部５０を押圧し、ストッパピン５３に大きな負荷が作用する。このため、保持器４２の柱部５０やストッパピン５３が変形し、あるいは破損するという問題が発生する。
【００１５】
上記のような問題点を解決するには、ポケット４３の周方向長さを長くすることが有効であるが、この場合、振動や衝撃トルクの負荷などによってローラ４４がポケット４３内で不規則に移動し易くなり、各ローラ４４が不均一な噛み合いをし、２方向クラッチの信頼性を低下させるおそれが生じる。
【００１６】
この発明の課題は、過大トルクの負荷時に保持器の柱部が変形したり破損したりするのを防止し、かつ振動や衝撃トルクの負荷時にローラがポケット内で不規則に移動するのを防止して耐久性および信頼性に優れた２方向クラッチを提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明においては、入力側部材と、その入力側部材に対して相対的に回転自在に支持された出力側部材と、前記入力側部材と出力側部材の対向面間に組込まれた保持器と、その保持器に形成されたポケット内に組込まれ、前記入力側部材と保持器の相対的な回転によって入力側部材と出力側部材の対向面に係合する係合子と、前記保持器に摩擦抵抗を付与する摩擦抵抗付与手段と、前記係合子が入力側部材と出力側部材の対向面に係合する状態において入力側部材と保持器の相対的な回転を規制すると共に、係合子が隣接するポケット間の柱部を押圧して保持器が前記規制範囲を超えて入力側部材に対して相対的に回転したとき弾性変形して両部材の相対的な回転を吸収する弾性部材とから成り、前記弾性部材のばね力を前記摩擦抵抗付与手段の摩擦抵抗力より大きくした構成を採用したのである。
【００１８】
上記のように、弾性部材によって入力側部材と保持器の相対的な回転を規制することにより、入力側部材と出力側部材の相互間に過大トルクが負荷されて係合子が保持器の柱部を押圧すると、前記弾性部材が弾性変形して、入力側部材と保持器の相対的な回転を吸収することになる。
【００１９】
このため、保持器の柱部が変形し、あるいは破損するのを防止することができ、耐久性に優れた２方向クラッチを得ることができる。
【００２０】
また、弾性部材が入力側部材と保持器の相対的な回転を吸収するため、保持器に形成されたポケットの周方向長さを、そのポケット内で係合子が不規則に移動することのない短い寸法に規制することができ、複数の係合子が均一に噛み合う信頼性に優れた２方向クラッチを得ることができる。
【００２１】
ここで、弾性部材として、両端に一対の係合片を設けたＣ形ばねから成るものを採用することができる。このＣ形ばねはその両端に設けられた一対の係合片を保持器に形成された切欠部内から入力側部材の周面に設けられた係合孔内に挿入して、その係合孔の周方向で対向する端面との間に回転方向隙間を形成し、かつ一対の係合片が切欠部の周方向で対向する端面を押圧する組付けとする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１乃至図７に基づいて説明する。図１は、無段変速機の副動力伝達経路内にこの発明に係る２方向クラッチを組込んだ例を示している。
【００２３】
図１に示すように、２方向クラッチは、入力側部材としてのインプットギヤ１を有し、そのインプットギヤ１の内側に出力側部材としてのトルク伝達軸２が設けられている。
【００２４】
インプットギヤ１とトルク伝達軸２は軸受３を介して相対的に回転自在に支持されている。また、トルク伝達軸２は図示省略されたケーシングに取付けられる軸受４によって両端部が回転自在に支持されている。このトルク伝達軸２にはアウトプットギヤ５が嵌合され、そのアウトプットギヤ５とトルク伝達軸２はスプライン６を介して回り止めされている。
【００２５】
図３に示すように、インプットギヤ１の内周には、トルク伝達軸２の外周に形成された円筒面７との間で楔形空間を形成する複数のカム面８が周方向に等間隔に形成されている。
【００２６】
図５に示すように、カム面８は正転用カム面８ａと逆転用カム面８ｂの二つのカム面から成り、その二つのカム面８ａ、８ｂは相反する方向に傾斜している。
【００２７】
インプットギヤ１とトルク伝達軸２との間には保持器９が組込まれている。保持器９にはインプットギヤ１のカム面８と対応する位置にポケット１０が形成され、そのポケット１０内にローラから成る係合子１１が収容されている。
【００２８】
係合子１１はその両側に設けられた一対のばね片１２ａ、１２ｂによってカム面８と円筒面７に押圧され、前記インプットギヤ１と保持器９とが相対的に回転したとき一方のばね片を弾性変形させて円筒面７およびカム面８に係合し、インプットギヤ１の回転トルクをトルク伝達軸２に伝達する。
【００２９】
図１に示すように、保持器９はトルク伝達軸２との間に組込まれた軸受１３によって回転自在に支持されている。保持器９の一端部はインプットギヤ１の一端より外方に突出し、その突出部に保持器９に摩擦抵抗を付与する摩擦抵抗付与機構２０が設けられている。
【００３０】
摩擦抵抗付与機構２０は、保持器９の端部に回転自在に嵌合された摩擦板２１と、その摩擦板２１を保持器９の端部外周に設けられたフランジ２２に押圧する弾性体２３とから成り、上記摩擦板２１に設けられた係合片２１ａを静止系の部材（図示省略）に係合して摩擦板２１を回り止めし、その摩擦板２１とフランジ２２の接触部に摩擦抵抗を付与している。
【００３１】
図１、図２および図４に示すように、インプットギヤ１と保持器９の相互間には、そのインプットギヤ１と保持器９の相対的な回転を所定の範囲に規制する回転角規制機構３０が設けられている。
【００３２】
回転角規制機構３０は保持器９の端部内周に弾性部材としてのＣ形ばね３１を設け、そのＣ形ばね３１の両端から外向きに形成された一対の係合片３２ａ、３２ｂを保持器９に形成された切欠部３３からインプットギヤ１の内周面に形成された周方向に長い係合孔３４内に挿入し、上記係合片３２ａ、３２ｂによって切欠部３３の周方向で対向する端面を相反する方向に押圧し、かつ係合片３２ａ、３２ｂと係合孔３４の周方向で対向する端面間に図２に示すように回転方向隙間δを設けた構成としている。
【００３３】
ここで、Ｃ形ばね３１のばね力は前記摩擦抵抗付与機構２０の摩擦抵抗力より大きくなっている。
【００３４】
実施の形態で示す２方向クラッチは上記の構造から成り、次にその作用を説明する。
【００３５】
いま、エンジン側のギヤからインプットギヤ１に回転トルクが伝達されてインプットギヤ１が図２の矢印方向に回転すると、保持器９は摩擦板２１とフランジ２２の接触部において摩擦抵抗が付与されているため、インプットギヤ１と保持器９が相対的に回転する。
【００３６】
インプットギヤ１と保持器９の相対回転によって、係合子１１は図５に示すように、カム面８の正転用カム面８ａと円筒面７とに係合すると共に、Ｃ形ばね３１の係合片３２ａが図４に示すように、係合孔３４の端面に係合する。
【００３７】
このとき、Ｃ形ばね３１のばね力は摩擦板２１とフランジ２２の接触部に作用する摩擦抵抗力より大きいため、保持器９は摩擦板２１とフランジ２２の接触部で滑りを生じつつインプットギヤ１と共に回転すると共に、インプットギヤ１の回転は係合子１１を介してトルク伝達軸２に伝達され、そのトルク伝達軸２に取付けたアウトプットギヤ５から出力されて車両が前進する。
【００３８】
上記のようなインプットギヤ１とトルク伝達軸２の相互間におけるトルク伝達時に、トルク伝達軸２の負荷が大きくなり、インプットギヤ１とトルク伝達軸２の相互間に過大トルクが作用すると、インプットギヤ１、トルク伝達軸２および係合子１１が図５の矢印で示す方向に移動し、図７に示すように、保持器９の隣接するポケット１０間の柱部１０ａに当接する。
【００３９】
上記当接状態から係合子１１がさらに周方向に移動すると、係合子１１が柱部１０ａを押圧するため、保持器９がインプットギヤ１に対して相対回転する。
【００４０】
このとき、保持器９に形成された切欠部３３の端面がＣ形ばね３１の係合片３２ｂを押圧するため、図６に示すように、Ｃ形ばね３１は弾性変形し、その変形によって保持器９とインプットギヤ１の相対回転を吸収することになる。
【００４１】
このように、インプットギヤ１とトルク伝達軸２の相互間における回転トルクの伝達時に、過大トルクが負荷されて保持器９が係合子１１の押圧によりインプットギヤ１に対して相対回転すると、Ｃ形ばね３１が弾性変形して保持器９とインプットギヤ１の相対回転を吸収するため、保持器９の柱部１０ａが変形したり、あるいは破損したりするのを防止することができ、耐久性に優れた２方向クラッチを得ることができる。
【００４２】
ここで、過大トルクが抜けると、Ｃ形ばね３１は自己の弾性によって図４の状態に戻ると共に、係合子１１は図５に示す状態に戻される。
【００４３】
また、車両が高速走行状態にあるとき、アウトプットギヤ５およびトルク伝達軸２はインプットギヤ１の回転より速く回転するよう設定されているため、車両が高速走行状態になると、係合が解除され、トルク伝達軸２が空転し、インプットギヤ１からトルク伝達軸２への回転伝達が遮断される。
【００４４】
なお、インプットギヤ１が図２の矢印で示す方向と反対の方向に回転した場合、係合子１１がカム面８の逆転用カム面８ｂに係合して、インプットギヤ１からトルク伝達軸２に回転トルクが伝達されると共に、係合孔３４の回転方向後行側の端面がＣ形ばね３１の係合片３２ｂに係合する。
【００４５】
実施の形態では、トルク伝達軸２の外周に円筒面７を形成し、インプットギヤ１の内周にカム面８を設けたが、上記とは逆にインプットギヤ１の内周に円筒面を形成し、トルク伝達軸２の外周に上記円筒面との間で楔形空間を形成するカム面を設けるようにしてもよい。この場合、トルク伝達軸２が入力側部材、インプットギヤ１が出力側部材となる。
【００４６】
トルク伝達軸２を入力側部材とし、インプットギヤ１を出力側部材とする場合、保持器９の外側にＣ形ばね３１を設け、そのＣ形ばね３１の両端から内向きに形成された一対の係合片を保持器に形成された切欠部からトルク伝達軸の外周に形成された係合孔内に挿入して、切欠部の周方向で対向する端面を相反する方向に押圧し、かつ係合片と係合孔の周方向で対向する端面間に回転方向隙間を設けるようにする。
【００４７】
また、実施の形態では、この発明に係る２方向クラッチを無段変速機の副動力伝達経路内に用いた場合を例にとって説明したが、特開平１１−２９１７７４号公報に記載されているように、ハイブリッド車両の補助駆動経路内などにも用いることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、この発明においては、入力側部材と出力側部材の相互間におけるトルク伝達時に過大トルクが負荷され、保持器の柱部が係合子で押圧されて保持器が入力側部材に対して相対回転すると、弾性部材が弾性変形して入力側部材と保持器の相対回転を吸収するため、保持器の柱部が変形したり破損したりするのを防止することができ、耐久性に優れた２方向クラッチを得ることができる。
【００４９】
また、弾性部材が入力側部材と保持器の相対的な回転を吸収するため、保持器に形成されたポケットの周方向長さを、そのポケット内で係合子が不規則に移動することのない短い寸法に規制することができ、その結果、複数の係合子が均一に噛み合う信頼性の高い２方向クラッチを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る２方向クラッチの実施形態を示す縦断正面図
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図
【図３】図１のＩＩＩ  −ＩＩＩ  線に沿った断面図
【図４】回転トルク伝達時におけるＣ形ばねの状態を示す断面図
【図５】回転トルク伝達時における係合子の係合状態を示す断面図
【図６】過大トルク負荷時におけるＣ形ばねの状態を示す断面図
【図７】過大トルク負荷時における係合子の係合状態を示す断面図
【図８】従来の２方向クラッチを示す縦断正面図
【図９】図８に示す２方向クラッチのローラ部分を拡大して示す断面図
【図１０】（Ｉ）は図８に示す２方向クラッチのインプットギヤと保持器の相対的な回転範囲を規制する規制機構の断面図、（ＩＩ）はその規制機構の作動状態を示す断面図
【図１１】（Ｉ）は図８に示す２方向クラッチの回転トルクの伝達状態を示す断面図、（ＩＩ）は過大トルクの負荷時の状態を示す断面図
【符号の説明】
１  インプットギヤ（入力側部材）
２  トルク伝達軸（出力側部材）
９  保持器
１０  ポケット
１０ａ  柱部
１１  係合子
２０  摩擦抵抗付与機構
３１  Ｃ形ばね
３２ａ、３２ｂ  係合片
【図１】
2004324782.tif 000003
【図２】
2004324782.tif 000004
【図３】
2004324782.tif 000005
【図４】
2004324782.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004324782.tif 000008
【図７】
2004324782.tif 000009
【図８】
2004324782.tif 000010
【図９】
2004324782.tif 000011
【図１０】
2004324782.tif 000012
【図１１】
2004324782.tif 000013