(57)【要約】【課題】過大トルクの負荷時に保持器の柱部や保持器とインプットギヤの相対的な回転量を規制するストッパピン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との間に内側保持器９ａと、その内側保持器９ａの端部に回転可能に嵌合された外側保持器９ｂとを組込む。外側保持器９ｂに回転抵抗を付与する摩擦抵抗付与機構１３を設け、その外側保持器９ｂに設けたストッパピン１８をインプットギヤ１の内周に形成されたストッパ孔１９に回転方向すきまをもって挿入する。内側保持器９ａに設けられたポケット１０に係合子１１を組込む。内側保持器９ａと外側保持器９ｂとをＣ形ばね２０で連結する。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たとき、内側保持器９ａと外側保持器９ｂとを相対回転させて内側保持器９ａの柱部およびストッパピン１８の損傷を防止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側部材と、その入力側部材の内側に組込まれ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を有し、前記保持器がポケットを有する第１保持器と、その第１保持器の端部に回転可能に嵌合された第２保持器とから成り、前記第２保持器に回転抵抗を付与する摩擦抵抗付与手段を設け、第２保持器に固定されたストッパピンを入力側部材の内周に形成されたストッパ孔内に回転方向すきまをもって挿入し、前記第１保持器と第２保持器とを前記摩擦抵抗付与手段の回転抵抗力より小さいばね力を有する弾性部材で連結した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第１保持器の端部に形成された切欠部および第２保持器の端部に設けられた係合孔の周方向で対向する端面のそれぞれに圧接させた請求項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に押圧するばね片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やストッパピン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、その入力側部材の内側に組込まれ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を有し、前記保持器がポケットを有する第１保持器と、その第１保持器の端部に回転可能に嵌合された第２保持器とから成り、前記第２保持器に回転抵抗を付与する摩擦抵抗付与手段を設け、第２保持器に固定されたストッパピンを入力側部材の内周に形成されたストッパ孔内に回転方向すきまをもって挿入し、前記第１保持器と第２保持器とを前記摩擦抵抗付与手段の回転抵抗力より小さいばね力を有する弾性部材で連結した構成を採用したのである。
【００１８】
上記のように、保持器を第１保持器と第２保持器の２つの保持器とし、第２保持器に摩擦抵抗付与手段によって回転抵抗を付与し、かつ第１保持器と第２保持器とを摩擦抵抗付与手段による回転抵抗力より小さいばね力を有する弾性部材で連結することにより、係合子が入力側部材と出力側部材の対向面に係合する回転トルクの伝達時に出力側部材の負荷が大きくなって過大トルクが負荷され、係合子が第１保持器の柱部を押圧すると、第１保持器が第２保持器に対して相対回転し、その相対回転によって柱部を押圧する押圧力を吸収する。
【００１９】
このため、柱部やストッパピンに大きな力が作用せず、柱部およびストッパピンが変形し、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、第１保持器と第２保持器とを弾性部材で連結することにより、柱部が係合子を押圧する作用によってその係合子を入力側部材と出力側部材の対向面に噛み込ませることができるため、従来の２方向クラッチにおいて必要であった一対のばね片を不要とすることができると共に、ポケットも係合子との間に極く小さなポケットすき間が形成される程度の大きさとすることができるため、ポケット内で係合子が不規則に移動することがなく、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形ばねは第１保持器で支持し、その両端に設けられた一対の係合片を第１保持器の端部に設けられた切欠部から第２保持器の端部に設けられた係合孔に挿入して、切欠部および係合孔の周方向で対向する端面のそれぞれを相反する方向に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４（ＩＩ）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】
図１、図２および図４（Ｉ）、（ＩＩ）に示すように、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。
【００２８】
保持器９は第１保持器としての内側保持器９ａと、その内側保持器９ａの一端部外側に嵌合されて相対的に回転可能な第２保持器としての外側保持器９ｂとから成る。内側保持器９ａ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。係合子１１はインプットギヤ１と内側保持器９ａとが相対的に回転したとき円筒面７およびカム面８に係合する。
【００２９】
図１に示すように、外側保持器９ｂはトルク伝達軸２との間に組込まれた軸受１２によって回転自在に支持されている。外側保持器９ｂの一端部はインプットギヤ１の一端より外方に突出し、その突出部に外側保持器９ｂに回転抵抗を付与する摩擦抵抗付与機構１３が設けられている。
【００３０】
摩擦抵抗付与機構１３は、外側保持器９ｂの端部に回転自在に嵌合された摩擦板１４と、その摩擦板１４を外側保持器９ｂの端部外周に設けられたフランジ１５に押圧する弾性体１６とから成り、上記摩擦板１４に設けられた係合片１４ａを静止系の部材に係合して摩擦板１４を回り止めし、その摩擦板１４とフランジ１５の接触部に摩擦抵抗を付与している。
【００３１】
図２および図４に示すように、インプットギヤ１と外側保持器９ｂの相互間には、そのインプットギヤ１と外側保持器９ｂ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１７が設けられている。
【００３２】
回転角規制機構１７は、外側保持器９ｂにストッパピン１８を固定し、そのストッパピン１８をインプットギヤ１の内周に形成されたストッパ孔１９内に挿入し、そのストッパ孔１９を周方向に長い長孔として、周方向で対向する端面１９ａ、１９ｂとストッパピン１８との間に回転方向すきまδを設け、上記端面１９ａ、１９ｂに対するストッパピン１８の当接によってインプットギヤ１と外側保持器９ｂの相対的な回転を規制している。
【００３３】
図２および図４に示すように、内側保持器９ａと外側保持器９ｂは弾性部材としてのＣ形ばね２０によって互に連結されている。Ｃ形ばね２０は内側保持器９ａの内側に配置され、その両端から外向きに形成された一対の係合片２１ａ、２１ｂが内側保持器９ａの端部に形成された切欠部２２から外側保持器９ｂに設けられた係合孔２３内に挿入された組付けとされ、その一対の係合片２１ａ、２１ｂは切欠部２２および係合孔２３の周方向で対向する端面のそれぞれに圧接して、各端面を周方向に押圧している。このＣ形ばね２０のばね力は前記摩擦抵抗付与機構１３の摩擦板１４とフランジ１５の接触部に作用する回転抵抗力（摩擦抵抗力）より小さくなっている。
【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、外側保持器９ｂは摩擦板１４とフランジ１５の接触部において摩擦抵抗（回転抵抗）が付与されているため、インプットギヤ１が外側保持器９ｂに対して相対的に回転する。また、外側保持器９ｂと内側保持器９ａとはＣ形ばね２０によって連結されているため、インプットギヤ１は内側保持器９ａに対しても相対回転する。
【００３６】
図５（Ｉ）、（ＩＩ）はインプットギヤ１が保持器９に対して相対回転した直後の状態を示し、係合子１１は円筒面７および正転用カム面８ａに接触しており、一方、ストッパピン１８とストッパ孔１９の端面１９ａ間にすきまが形成されている。
【００３７】
上記の状態からインプットギヤ１がさらに同方向に回転すると、正転用カム面８ａが係合子１１を介して内側保持器９ａを押圧するため、インプットギヤ１と内側保持器９ａは共に回転すると共に、外側保持器９ｂには摩擦抵抗付与機構１３によって回転抵抗が付与されているため、外側保持器９ｂは回転しない。
【００３８】
このため、インプットギヤ１および内側保持器９ａはＣ形ばね２０の弾性に抗して外側保持器９ｂに対して相対回転し、図６（Ｉ）に示すように、ストッパ孔１９の端面１９ａがストッパピン１８に当接すると共に、内側保持器９ａの切欠部２２と外側保持器９ｂの係合孔２３が周方向に位相がずれる。
【００３９】
このとき、Ｃ形ばね２０の係合片２１ａは切欠部２２の一方の端面を周方向に押圧し、その押圧によって係合子１１が図６（ＩＩ）に示すように円筒面７および正転用カム面８ａに強く噛み込み、インプットギヤ１の回転トルクは係合子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。
【００４０】
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、図７（ＩＩ）に示すように、内側保持器９ａにおけるポケット１０の回転方向後行側の端面、すなわち、ポケット１０の回転方向後行側の柱部１０ａが係合子１１に当接して、内側保持器９ａは回転方向と逆方向に押圧される。一方、外側保持器９ｂはストッパピン１８とストッパ孔１９の端面１９ａとの係合によって図７の矢印方向に回転されるため、内側保持器９ａと外側保持器９ｂとは相対的に回転する。
【００４１】
このように、過大トルクが作用すると、内側保持器９ａと外側保持器９ｂとが相対的に回転するため、その相対回転によって過大トルクが吸収されることになる。その結果、ストッパピン１８あるいは柱部１０ａが変形し、あるいは破損するのが防止され、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、係合子１１がインプットギヤ１の回転方向に移動して図６（ＩＩ）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、ストッパ孔１９の回転方向後行側の端面１９ｂがストッパピン１８に係合して外側保持器９ｂがインプットギヤ１と同方向に回転する。
【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】
上記のように、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、入力側部材の外周のカム面と出力側部材の内周の円筒面間に第１保持器を組込み、その第１保持器によって係合子を保持し、上記第１保持器の端部内側に第２保持器を嵌合し、その第２保持器に摩擦抵抗付与機構により回転抵抗を付与する。また、第２保持器にストッパピンを取付け、そのストッパピンを入力側部材の外周に形成されたストッパ孔に挿入する。さらに、第１保持器の外側にＣ形ばねを設け、そのＣ形ばねの両端から内向きに形成された一対の係合片を第１保持器の端部に設けられた切欠部および第２保持器に形成された係合孔に挿入して、切欠部および係合孔の周方向で対向する端面を押圧する。
【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作用すると、第１保持器と第２保持器とが相対的に回転して過大トルクを吸収するため、保持器の柱部やストッパピン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、第１保持器と第２保持器とを弾性部材で連結したことにより、その弾性部材のばね力によって複数の係合子のそれぞれを入力側部材と出力側部材の対向面に噛み込ませることができる。このため、従来の２方向クラッチで必要とされる一対のばね片を不要とすることができ、部品点数の削減によって２方向クラッチの組立ての容易化とコストの低減とを図ることができると共に、ポケットも係合子との間に極く小さなポケットすきまができる程度の大きさとすることができるため、ポケット内で係合子が不規則に移動することがなく、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】（Ｉ）は図２の一部を拡大して示す断面図、（ＩＩ）は図３の一部を拡大して示す断面図
【図５】インプットギヤの回転直後の状態を示し、（Ｉ）はストッパピンとストッパ孔の関係を示す断面図、（ＩＩ）はカム面と係合子の関係を示す断面図
【図６】２方向クラッチの回転トルクの伝達状態を示し、（Ｉ）はストッパピンとストッパ孔の関係を示す断面図、（ＩＩ）はカム面と係合子の関係を示す断面図
【図７】過大トルクが負荷された状態を示し、（Ｉ）はストッパピンとストッパ孔の関係を示す断面図、（ＩＩ）はカム面と係合子の関係を示す断面図
【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
９ａ  内側保持器（第１保持器）
９ｂ  外側保持器（第２保持器）
１０  ポケット
１１  係合子
１３  摩擦抵抗付与機構
１８  ストッパピン
１９  ストッパ孔
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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