(57)【要約】      （修正有）【課題】クラッチを効率的に切れるようにした２方向オーバーランニングクラッチ機構を提供する。【解決手段】円筒形内面を有する外レースと、この円筒形内周面と同軸の外周面を有する内レースと、前記円筒形内周面と外周面との間に挿入されたローラーを備えている。付勢部材がローラーを非係合位置に向けて付勢している。アクチュエーターに通電することによって、ローラーは付勢部材の付勢力に逆らって、非係合位置から係合位置に移動し、内レースと外レースをロックさせ、相対回転できないようにする。作動ディスクは前記端壁に押しつけられると撓み、作動ディスクと端壁はそれぞれ第１部分と第２部分を有し、作動ディスクが端壁に向かって移動すると、第１部分同士がまず面接触し、第２部分は、作動ディスクが端壁に押圧されて、アクチュエーターの力である程度撓んだときに互いに接触する。アクチュエータを切ると、作動ディスクは弾性力で元の状態に戻る。【選択図】図２
2004183892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形内面を有し、一つの軸を中心に回転可能であり、一端を閉じる端壁を備えた外レースと、
前記円筒形内面と同軸で、この円筒形内面との間に隙間を形成している外周面を有し、前記外レースに対し、前記軸を中心に所定の範囲で相対的に回転可能な内レースを備え、
前記内レースの外周面には複数のカム面が円周方向に一列に形成され、
前記外レースの円筒形内面と各カム面の間には、前記円筒形内面と各カム面の中央部との間の距離より小さい径を有するローラーが１本ずつ設けられており、
前記ローラーは、所定の範囲内で前記一つの軸を中心に前記内レースに対して相対的に回転することが可能な保持器によって、一斉に円周方向に移動されるように保持されており、前記保持器は、前記端壁の軸方向内面に向かって軸方向に延び、その先端が前記端壁の軸方向内面から少し離れた位置にあるタブを備え、
前記内レースに支持された第１付勢部材で、前記保持器を、ローラーが各カム面の中央部にある位置に向けて付勢しており、
前記保持器と前記端壁の内面の間に作動ディスクが設けられ、前記保持器のタブが、作動ディスクの外径面に形成された切り欠きに嵌まり、これによって作動ディスクは保持器に対して、相対的に回転できないが、軸方向に移動できるように保持されており、
前記作動ディスクを前記端壁から遠ざかる方向に、前記保持器に向けて付勢する第２付勢部材が、作動ディスクと端壁の内面の間に設けられ、
前記付勢部材に打ち勝って、作動ディスクを前記端壁に接触させるためのアクチュエーターを備え、アクチュエーターによって作動ディスクが端壁に接触した状態で外レースが内レースに対して相対的に回転すると、その回転は、摩擦接触している端壁と作動ディスクを介して保持器に伝わり、保持器が相対回転し、保持器に保持されているローラーが各カム面の中央部から円周方向の一端に向けて移動することにより、前記内レースと外レースの間に食い込み、内レースと外レースをロックさせ、互いに相対回転できないようにするようになっており、
前記作動ディスクは前記端壁に押しつけられると撓むようになっており、作動ディスクと端壁はそれぞれ第１部分と第２部分を一つずつ有し、作動ディスクが端壁に向かって動かされると、第１部分同士がまず面接触し、第２部分は、作動ディスクが端壁に押しつけられて、アクチュエーターの力である程度撓んだときに初めて互いに接触するようになっているオーバーランニングクラッチ機構。
【請求項２】
前記アクチュエーターが、固定のハウジングに取り付けたハウジング内に収容され、前記端壁に隣接して設けられた電磁コイルであり、前記端壁には、円周方向に間隔をおいて複数のスロットが形成されており、電磁コイルに通電すると磁束が前記スロットを通過して、前記作動ディスクに作用し、作動ディスクが端壁に引きつけられるようになっている請求項１のオーバーランニングクラッチ機構。
【請求項３】
前記電磁コイルが収容されているハウジングを、軸受を介して前記端壁に支持することによって、前記端壁と外レースが、前記ハウジングと独立して回転できるようにした請求項２のオーバーランニングクラッチ機構。
【請求項４】
前記第２部分は、作動ディスクと端壁の一方に形成された環状の窪みと、作動ディスクと端壁の他方の、前記窪みに対向する部分から成る請求項１のオーバーランニングクラッチ機構。
【請求項５】
前記環状の窪みが環状の切り欠き部から成る請求項４のオーバーランニングクラッチ機構。
【請求項６】
前記環状の窪みが環状のテーパー部から成る請求項４のオーバーランニングクラッチ機構。
【請求項７】
前記テーパー部が前記作動ディスクに形成されており、前記作動ディスクの第１部分から、前記端壁から遠ざかる方向にテーパーしている請求項６のオーバーランニングクラッチ機構。
【請求項８】
前記テーパー部が前記端壁に形成されており、前記端壁の第１部分から、前記作動ディスクから遠ざかる方向にテーパーしている請求項６のオーバーランニングクラッチ機構。
【請求項９】
前記作動ディスクが複数のインサートを有し、前記インサートは前記作動ディスクの軸方向の面を超えて外側に延び、前記インサートと前記端壁の前記インサートと向き合う部分が前記第１部分となっている請求項１のオーバーランニングクラッチ機構。
【請求項１０】
前記第１付勢部材が、前記内レースと保持器の間に設けられ、前記保持器を、ローラーが前記内レースの各カム面の中央部にある中立位置に向けて付勢しているバネである請求項１のオーバーランニングクラッチ機構。
【請求項１１】
前記作動ディスクと端壁の一方の、作動ディスクと端壁の他方と向き合う面に凹部が形成されており、前記第２付勢部材はこの凹部に嵌まった波バネであり、この波バネは作動ディスクが端壁の内面に押しつけられると、両者の間で圧縮されて凹部内に完全に引っ込むようになっている請求項１のオーバーランニングクラッチ機構。
【請求項１２】
第１、第２の車軸と、
車軸ハウジングと、
車軸ハウジング内に回転自在に取り付けられた差動機ハウジングと、
前記差動機ハウジングに対して第１の軸を中心に回転自在に取り付けられた少なくとも２つのスパイダーギアと、
第１、第２の車軸にそれぞれ固定した第１、第２のサイドギアと、
前記差動機ハウジングと一方の車軸に連結したクラッチ機構とから成り、前記クラッチ機構は、円筒形内面を有し、一つの軸を中心に回転可能であり、一端を閉じる端壁を備えた外レースと、前記円筒形内面と同軸で、この円筒形内面との間に隙間を形成している外周面を有し、前記外レースに対し、前記軸を中心に所定の範囲で相対的に回転可能な内レースを備え、前記内レースの外周面には複数のカム面が円周方向に一列に形成され、前記外レースの円筒形内面と各カム面の間には、前記円筒形内面と各カム面の中央部との間の距離より小さい径を有するローラーが１本ずつ設けられており、前記ローラーは、所定の範囲内で前記一つの軸を中心に前記内レースに対して相対的に回転することが可能な保持器によって、一斉に円周方向に移動されるように保持されており、前記保持器は、前記端壁の軸方向内面に向かって軸方向に延び、その先端が前記端壁の軸方向内面から少し離れた位置にあるタブを備え、前記内レースに支持された第１付勢部材で、前記保持器を、ローラーが各カム面の中央部にある位置に向けて付勢しており、前記保持器と前記端壁の内面の間に作動ディスクが設けられ、前記保持器のタブが、作動ディスクの外径面に形成された切り欠きに嵌まり、これによって作動ディスクは保持器に対して、相対的に回転できないが、軸方向に移動できるように保持されており、前記作動ディスクを前記端壁から遠ざかる方向に、前記保持器に向けて付勢する第２付勢部材が、作動ディスクと端壁の内面の間に設けられ、前記付勢部材に打ち勝って、作動ディスクを前記端壁に接触させるためのアクチュエーターを備え、アクチュエーターによって作動ディスクが端壁に接触した状態で外レースが内レースに対して相対的に回転すると、その回転は、摩擦接触している端壁と作動ディスクを介して保持器に伝わり、保持器が相対回転し、保持器に保持されているローラーが各カム面の中央部から円周方向の一端に向けて移動することにより、前記内レースと外レースの間に食い込み、内レースと外レースをロックさせ、互いに相対回転できないようにするようになっており、前記作動ディスクは前記端壁に押しつけられると撓むようになっており、作動ディスクと端壁はそれぞれ第１部分と第２部分を一つずつ有し、作動ディスクが端壁に向かって動かされると、第１部分同士がまず面接触し、第２部分は、作動ディスクが端壁に押しつけられて、アクチュエーターの力である程度撓んだときに初めて互いに接触するようになっている駆動系機構。
【請求項１３】
前記第１軸は、前記ハウジング内に取り付けられたシャフトの中心軸であり、前記スパイダーギアは前記シャフトに回転自在に取り付けられている請求項１２の駆動系機構。
【請求項１４】
前記第１サイドギアを前記内レースに固定することによって、前記第１車軸を前記内レースに固定し、前記第２サイドギアを前記ハウジングに回転自在に支持することによって、前記第２車軸を前記ハウジングに対して回転自在に支持している請求項１２の駆動系機構。
【請求項１５】
前記内レースを前記第１サイドギアに固定し、前記第２サイドギアを前記ハウジングで回転自在に支持することによって、前記第２車軸を前記ハウジングに対して回転自在に支持している請求項１２の駆動系機構。
【請求項１６】
前記アクチュエーターが、前記車軸ハウジング内に取り付けたハウジング内に収容され、前記端壁に軸受を介して支持された電磁コイルであり、前記端壁には、円周方向に間隔をおいて複数のスロットが形成されており、電磁コイルに通電すると磁束が前記スロットを通過して、前記作動ディスクに作用し、作動ディスクが端壁に引きつけられるようになっている請求項１２の駆動系機構。
【請求項１７】
前記電磁コイルが収容されているハウジングを、軸受を介して前記端壁に支持することによって、前記端壁と外レースが、前記ハウジングと独立して回転できるようにした請求項１６の駆動系機構。
【請求項１８】
前記第２部分は、作動ディスクと端壁の一方に形成された環状の窪みと、作動ディスクと端壁の他方の、前記窪みに対向する部分から成る請求項１２の駆動系機構。
【請求項１９】
前記環状の窪みが環状の切り欠き部から成る請求項１８の駆動系機構。
【請求項２０】
前記環状の窪みが環状のテーパー部から成る請求項１８の駆動系機構。
【請求項２１】
前記テーパー部が前記作動ディスクに形成されており、前記作動ディスクの第１部分から、前記端壁から遠ざかる方向にテーパーしている請求項２０の駆動系機構。
【請求項２２】
前記テーパー部が前記端壁に形成されており、前記端壁の第１部分から、前記作動ディスクから遠ざかる方向にテーパーしている請求項２０の駆動系機構。
【請求項２３】
前記作動ディスクが複数のインサートを有し、前記インサートは前記作動ディスクの軸方向の面を超えて外側に延び、前記インサートと前記端壁の前記インサートと向き合う部分が前記第１部分となっている請求項１２の駆動系機構。
【請求項２４】
前記第１付勢部材が、前記内レースと保持器の間に設けられ、前記保持器を、ローラーが前記内レースの各カム面の中央部にある中立位置に向けて付勢しているバネである請求項１２の駆動系機構。
【請求項２５】
前記作動ディスクと端壁の一方の、作動ディスクと端壁の他方と向き合う面に凹部が形成されており、前記第２付勢部材はこの凹部に嵌まった波バネであり、この波バネは作動ディスクが端壁の内面に押しつけられると、両者の間で圧縮されて凹部内に完全に引っ込むようになっている請求項１２のオーバーランニングクラッチ機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の差動機やトランスファー等に用いる２方向オーバーランニングクラッチに関する。より具体的には、ローラーとカム面を備え、自動車の差動機やトランスファーなどを選択的にロックさせることが可能で、摩擦係合部にアンダーカット部を設け、クラッチを効率的に切れるようにした２方向オーバーランニングクラッチ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
差動機構は、自動車の複数の駆動輪が異なる回転速度で回転している場合でも、すべての駆動輪に駆動力を伝えることを可能にするものである。現在車軸に駆動力を伝達する様々なタイプの差動機構が用いられている。
【０００３】
標準的なオープン型の差動機においては、車両がカーブを曲がっている間も、動力はピニオンとリングギアを介して差動機のハウジングに伝達される。車両の旋回中は、各駆動輪の回転半径が異なるため、車軸に連結され、スパイダーギアを介して互いに接続されているサイドギアは、異なる速度で回転する。駆動輪のタイヤと路面との摩擦力が十分に大きい間は、駆動力は差動機を介して両車輪に伝達される。しかし路面との摩擦係数が小さくなったり、なくなると、標準的な差動機は空回りして、車輪に駆動力を伝えることができなくなってしまう。たとえば、一方のタイヤが凍結路などの滑りやすい路面に乗り上げ、他方のタイヤは乾いた路面上にある場合、低摩擦側の車輪がスリップし、その結果エンジントルクは殆どすべてスリップしている方の車輪に伝わり、しっかり地面をグリップしている他方の車輪には殆どエンジンのトルクが伝わらないため、車両を前進させることも後退させることもできなくなるという事態が起きる。このような場合は、両車軸を互いに固着させる必要がある。
【０００４】
上記のような標準的な差動機の欠点を克服するために、いわゆるデフロックを備えた差動機がある。典型的なデフロック機構は、２本の駆動輪の車軸をロックさせる「ドッグ」クラッチやアキシャルギアセットを備えている。あるいは一方のサイドギアを差動機のハウジングにロックさせるタイプのものもある。いずれの場合も、両車軸をロックさせて、両車軸を無理やり同一速度で回転させるものである。デフロック機構の大きな欠点は、自動車の走行中に操作することができない点にある。走行中はこれらのクラッチやギアは回転しているため、これらを損傷を伴わずに噛み合わせることは不可能だからである。そこで自動車の走行中に必要に応じて即座に差動機構をロックさせることができる手段が要望されている。
【０００５】
差動機以外の駆動系の部品を、ローラーとカム面を有するクラッチ機構を用いて選択的にロックさせる方法は従来から公知である。たとえばＮＴＮ株式会社に譲渡された米国特許５９２７４５６には、ローラーとカム面を有し、ローラーをカム面に対して非係合位置と係合位置の間で動かす機構を備えた２方向オーバーランニングクラッチ機構が開示されている。またやはりＮＴＮ株式会社に譲渡されている米国特許５９２４５１０には、四輪駆動車のトランスファーに取り付けられ、駆動トルクを選択的に分配することができるクラッチ機構を備えた回転伝達装置が開示されている。
【０００６】
本願の発明者は、このような装置を自動車の差動機に用いて、自動車の走行中に選択的に両車軸をロックさせるようにすることを考えた。そこで本発明の主要な目的は、たとえば米国特許５９２７４５６や５９２４５１６に開示されているような２方向オーバーランニングクラッチを、自動車の差動機構に設けて、このクラッチを係合させることによって一方のサイドギアまたは一方の車軸を差動機のハウジングに固着させて、２つの駆動輪が相対回転できないようにすることである。この場合２方向クラッチは、電磁トリガークラッチや、油圧あるいは空気圧アクチュエーター等の手段を用いて、選択的に係合させる。
【０００７】
本発明のもう一つの目的は、車両の走行中に、必要が生じたら即座にロックさせることができる差動機構を提供することである。
【発明の開示】
【０００８】
本発明のオーバーランニングクラッチ機構は、円筒形内面を有し、一つの軸を中心に回転可能であり、一端を閉じる端壁を備えた外レースと、前記円筒形内面と同軸で、この円筒形内面との間に隙間を形成している外周面を有し、前記外レースに対し、前記軸を中心に所定の範囲で相対的に回転可能な内レースを備えている。前記内レースの外周面には複数のカム面が円周方向に一列に形成され、前記外レースの円筒形内面と各カム面の間には、前記円筒形内面と各カム面の中央部との間の距離より小さい径を有するローラーが１本ずつ設けられている。前記ローラーは、所定の範囲内で前記一つの軸を中心に前記内レースに対して相対的に回転することが可能な保持器によって、一斉に円周方向に移動されるように保持されている。
【０００９】
前記保持器は、前記端壁の軸方向内面に向かって軸方向に延び、その先端が前記端壁の軸方向内面から少し離れた位置にあるタブを少なくとも２個、好ましくは４個備えている。前記内レースに支持された第１付勢部材で、前記保持器を、ローラーが各カム面の中央部にある位置に向けて付勢しており、前記保持器と前記端壁の内面の間に作動ディスクが設けられ、前記保持器のタブが、作動ディスクの外径面に形成された切り欠きに嵌まり、これによって作動ディスクは保持機に対して、相対的に回転できないが、軸方向に移動できるように保持されており、前記作動ディスクを前記端壁から遠ざかる方向に、前記保持器に向けて付勢する第２付勢部材が、作動ディスクと端壁の内面の間に設けられている。
【００１０】
クラッチ機構はさらに前記付勢部材に打ち勝って、作動ディスクを前記端壁に接触させるためのアクチュエーターを備え、アクチュエーターによって作動ディスクが端壁に接触した状態で外レースが内レースに対して相対的に回転すると、その回転は、摩擦接触している端壁と作動ディスクを介して保持器に伝わり、保持器が相対回転し、保持器に保持されているローラーが各カム面の中央部から円周方向の一端に向けて移動することにより、前記内レースと外レースの間に食い込み、内レースと外レースをロックさせ、互いに相対回転できないようにするようになっている。
【００１１】
さらに作動ディスクと端壁の軸方向内面の一方には、切下げ部が形成されている。作動ディスクと端壁の内面が接触した瞬間には切下げ部の部分では、作動ディスクと端壁は接触していないため、両者の間の接触面積は小さい。その後アクチュエーターの力で作動ディスクが撓むと、切下げ部でも両者は接触する。アクチュエーターの通電を切ると、撓んでいた作動ディスクは弾性復元力により元の平板状態に勢いよく戻る。この弾性復元力と第２付勢部材のバネ力を合わせた力により、作動ディスクは表面張力による抵抗に打ち勝って、端壁の軸方向内面から素早く離れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
下記の好ましい実施例の説明は、本発明の範囲をこれらの実施例に限定することを意図したものではなく、単に当業者が本願発明を実施することができるようにするためのものである。
【００１３】
まず図１、２に示すように、本発明のオーバーランニングクラッチ機構１０の外レース１２は円筒内面１４を有し、軸１６を中心に回転自在に支持されている。外レース１２はさらに、その一端を閉じる端壁１８を有する。クラッチ機構１０の内レース２０の外周面２２は、外レース１２の円筒内面１４と同軸である。外レース１２の円筒内面１４と内レース２０の外周面２２の間に隙間２４が形成されている。内レース２０も軸１６を中心に回転自在に支持されている。複数の転動体（ローラー）３４が隙間２４に嵌まっている。転動体３４、内レース２０、外レース１２はスチール製とするのが好ましい、ローラー３４には高いヘルツィアン（Hertzian）接触応力がかかるので、外レース１２の内面１４、内レース２０の外面２２、転動体３４は焼き入れ、研磨処理する。
【００１４】
内レース２０の外周面２２には、円周方向に間隔をあけて複数のカム面が形成されている。各カム面につき転動体３４が一本ずつ対応して設けられている。転動体３４の径は、円筒内周面１４と各カム面の中央部との間の距離２４より小さく、各カム面の円周方向両端と円筒内周面１４との距離より大きい値に設定されている。転動体３４は保持器３６によって、一斉に円周方向に移動されるように保持されている。保持器３６は内レース２０に対して、軸１６の回りに所定の範囲内で相対回転できるように支持されている。保持器３６は、端壁１８の内面４０に向かって軸方向に突出する１対のタブ３８を備えている。タブ３８の先端は、端壁１８の内面４０から約１mm以上離れた位置にある。
【００１５】
保持器３６には、保持器３６を内レース２０に対して、転動体３４が各カム面の中央に来る位置に保持するための第１付勢部材４２が取り付けられている。作動ディスク４４が、保持器３６と、端壁１８の内面４０の間に取り付けられている。作動ディスク４４の外径面または内径面には１対の切り欠き４５が設けられ、各切り欠きに上記タブ３８を一本ずつ挿入することにより、作動ディスク４４を保持器３６に対して軸方向には移動できるが、相対回転はできないように保持している。すなわち切り欠き４５とタブ３８によって、作動ディスク４４を保持器３６に対して軸方向には移動できるが、相対的に回転できないようにしている。このためには上記とは逆に、切り欠きを保持器３６に設け、タブを作動ディスク４４に設けることも考えられる。あるいは別の方法も考えられる。
【００１６】
作動ディスク４４と端壁１８の内面４０は、クラッチ機構内の潤滑油を介して面接触しているため、表面張力により作動ディスク４４は端壁１８の内面４０に密着する。この作動ディスク４４と端壁１８の内面４０間の表面張力を小さくするために、作動ディスク４４と端壁１８の内面には第１部分４６ａ，４６ｂと第２部分４８ａ，４８ｂをそれぞれ設けている。
【００１７】
第１部分４６ａ，４６ｂは作動ディスク４４と端壁１８の内面４０のそれぞれに互いに平行に対向して設けられ、作動ディスク４４が端壁１８の内面４０に押しつけられると、互いに面接触し、両者の間に必要な摩擦力が生じる。第２部分４８ａ，４８ｂは、作動ディスク４４と端壁１８の内面４０の別の対向部分であり、両者の間には隙間が形成されており、作動ディスク４４がたわむまでは、第２部分４８ａ，４８ｂは接触しない。
【００１８】
図３乃至図６に示すように、第１の好ましい実施例においては、作動ディスク４４にはくり抜き部５０が形成され、このくり抜き部が第２部分４８ａに相当する。すなわちくり抜き部５０を形成することによって、第２部分４８ａ，４８ｂの間に上記隙間が形成される。このくり抜き部５０は、図３、４、５に示すような環状の切り欠きや、図６に示すようなテーパー部などが考えられる。
【００１９】
図７、８に示す第２実施例においては、端壁１８の内面４０の第２部分４８ｂがアンダーカット部５２になっており、このアンダーカット部５２によって、端壁１８の内面４０と作動ディスク４４のそれぞれの第２部分４８ａ，４８ｂの間に隙間が形成されている。アンダーカット部５２は図７に示すような切り欠きであったり、図８に示すようなテーパー部であってもよい。
【００２０】
図１１、１２の第３実施例の作動ディスク４４は、複数のインサート５４を備えている。インサートは作動ディスク４４の軸方向の面を超えて外向きに延び、作動ディスク４４の第１部分４６ａを形成している。インサートによって、作動ディスクの第２部分４８ａは、作動ディスクが撓むまでは、端壁１８の内面４０に接触しないようになっている。
【００２１】
図２に戻って説明すると、第２付勢部材５６が、作動ディスク４４と端壁１８の内面４０の間に設けられ、作動ディスク４４を端壁１８から遠ざかる方向に保持器３６に向かって押圧している。第２付勢部材５６として好ましいのは波バネである。
【００２２】
第１付勢部材４２は、内レース２０に支持され、保持器３６を、転動体３４が内レース２０の各カム面の中央にあり、外レース１２と内レース２０が自由に相対回転できる中立位置に向けて付勢しているバネである。この第１付勢部材４２には、保持器３６に形成された小さい切り欠き（図示略）に係合する複数の半径方向外側または内側に延びる小突起（図示略）が形成されている。第１付勢部材４２のバネ力は、クラッチ機構１０が非係合の状態において、保持器３６と転動体３４を容易に中立位置まで動かすことができるだけの大きさにする必要があるが、作動ディスク４４と端壁１８の間に発生する摩擦力に打ち勝つほど大きいと、クラッチ機構１０を作動させることができなくなくなってしまうので、注意深く設定する必要がある。
【００２３】
クラッチ機構１０はさらに、第２付勢部材５６のバネ力に打ち勝って作動ディスク４４を端壁１８に押しつけるためのアクチュエーター５８を備えている。作動ディスク４４は保持器３６に対して軸方向には自由に動けるので、第２付勢部材５６のバネ力に打ち勝つ吸引力がアクチュエーター５８から発生すると、作動ディスク４４は端壁１８の内面に向かって、作動ディスク４４と端壁１８の第１部分４６ａ，４６ｂが互いに接触するまで軸方向に移動する。作動ディスク４４と端壁１８の第１部分４６ａ，４６ｂが接触した後は、アクチュエーター５８の吸引力によって、作動ディスク４４が撓み、作動ディスク４４の第２部分４８ａが部分的に端壁１８の第２部分４８ｂに接触する。アクチュエーター５８から作動ディスク４４に作用する力によって、作動ディスク４４が端壁１８に向けて引きつけられ、端壁１８に接触した後、アクチュエーター５８の力で作動ディスク４４はたわんで、作動ディスク４４の第２部分４８ａが部分的に端壁１８の第２部分４８ｂに接触する。
【００２４】
作動ディスク４４と端壁１８の少なくとも第１部分４６ａ，４６ｂが接触している状態では、外レース１２とその端壁１８が内レースに対して相対的に回転すると、端壁と作動ディスク４４間の摩擦力により、その相対回転運動は作動ディスク４４に伝わる。作動ディスク４４は保持器のタブ３８に相対回転しないように連結されているため、端壁１８を含む外レース１２の回転は作動ディスク４４を介して保持器３６に伝わることになる。
【００２５】
こうして保持器３６が内レース２０に対して相対回転すると、転動体３４は、各カム面の中央の中立位置から円周方向の一端に向けて移動する。転動体の径は、各カム面両端の空間２４より大きいため、転動体３４は中立位置から円周方向のどちらかに動くと、内レース２０の外周面２２と外レース２０の内周面１４の間に食い込んで、内レース２０と外レース１２を相対回転できない状態にロックさせる。転動体３４が内レース１２と外レース２０の間に食い込んだ状態で、内レース２０の各カム面と、各転動体と外レース１２の内周面１４との接線とは所定の角度で交差している。
【００２６】
転動体３４を外レース１２の内面１４と内レース２０の外面２２の間に問題なく食い込ませるためには、上記角度は約４°〜約１０°の間に設定するのがよい。この角度が上記範囲を下回ると、ヘルツィアン（Hertzian）接触力が大きくなりすぎ、転動体３４がつぶれたり、内外レース１２、２０の面が窪まされたりしやすくなる。逆にこの角度が大きすぎると、転動体３４は外レース１２の内面１４と内レース２０の外面２２に押し返されて、両者の間に食い込むことができなくなってしまう。カム面の形状や転動体がカム面にどのように食い込んだり、外れたりするかについての詳しい説明は、ＮＴＮ株式会社に譲渡された米国特許５９２７４５６および５９２４５１０にある。これらの文献を本願の参考資料とする。
【００２７】
図２、７、８に示すように、好ましい実施例のアクチュエーター５８は、固定の車軸ハウジング（図示略）の内周に取り付けたハウジング６２内に保持された電磁コイル６０である。端壁１８には、複数の円弧状スロット６６が円周方向に間隔をおいて貫通して形成されている。電磁コイル６０に通電すると、コイルからの磁気吸引力で作動ディスク４４は、第２付勢部材５６のバネ力に打ち勝って端壁１８の内面４０に向かって軸方向に動き始める。
【００２８】
アクチュエーター５８としては電磁コイル６０が最もよいが、違うタイプのアクチュエーターを用いてもよい。たとえば作動ディスク４４は油圧手段、空気圧手段などで動かしてもよい。本発明では、アクチュエーター５８を駆動機構の固定の車軸ハウジングに直接取り付けているため、本発明による差動機を既存の軸受キャリアに取り付けるだけで、差動機の入替えができるので、入替えのコストを低く抑えられる。
【００２９】
アクチュエーター５８への通電を切ると、端壁１８の内面４０に作用していた磁気吸引力が消滅するため、作動ディスク４４の撓みはなくなり、作動ディスク４４と端壁１８の内面の第２部分４８ａ，４８ｂの間に隙間ができる。この状態では第２部分同士は接触していないため、作動ディスク４４とケース端壁１８間の表面張力は減少する。このため、第２付勢部材５６によって、作動ディスク４４は簡単に端壁１８の内面４０から引き離すことができる。
【００３０】
さらに、磁気吸引力で撓んでいた作動ディスク４４が、勢いよく元の状態に戻るときの力も、第２付勢部材５６のバネ力に加わるため、より容易に作動ディスク４４を端壁１８の内面４０から引き離すことができる。このため磁気吸引力が消滅した後も、作動ディスクと端壁の間の摩擦力で、外レースの回転が作動ディスク４４に伝わってしまうという事態を防ぐことができる。
【００３１】
こうして、アクチュエーター５８に通電することによって、作動ディスク４４を端壁１８の内面に磁力で引きつけたときの作動ディスク４４と端壁１８間に発生する摩擦力は維持したままで、アクチュエーターの通電を切ったときには、クラッチ機構１０の係合を素早く外すことが可能になる。
【００３２】
保持器３６と転動体３４に中立位置から係合位置に移動させる回転力が働いていない状態では、第一付勢部材４２によって、保持器３６は中立位置に保持され、転動体３４はカム面の中央に保持されるため、クラッチ機構１０は、外レース１２が内レース２０に対して自由に相対回転できる非係合位置に保持される。
【００３３】
作動ディスク４４の内径面には、端壁１８の内面４０に対向する環状の切り欠き６７が形成されており、この切り欠き６７に第２付勢部材５６が挿入されている。作動ディスク４４が端壁１８の内面４０に向かって引っ張られると、第２付勢部材５６は切り欠き６７にすっぽり嵌まるようになっている。第２付勢部材５６としては、電磁コイル６０の力が波バネ５６のバネ力を上回った時、切り欠き６７にすっぽりはまることができる波バネ５６がよい。
【００３４】
電磁コイル６０のハウジング６２は固定の車軸キャリヤに取り付けられ、軸受６８により端壁１８に回転自在に支持されている。軸受６８は、電磁コイル６０とハウジング６２を車軸ハウジング／キャリアに固定状態に保持できるものであれば、玉軸受でも、ころ軸受でも、ジャーナル軸受でもよい。電磁コイル６０は固定部材に取り付けているため、回転部材に取り付ける場合に比べ、配線をずっと単純化できる。ハウジング６２と端壁１８の外面を回転自在に保持する手段は特に限定されない。
【００３５】
このクラッチ機構は、図９、１０に部品番号７０で示す自動車の差動機内に取り付け、左右２本の車軸を選択的にロックさせるのに用いることができる。差動機のハウジング７２の外径面には、図には示していないが入力用のリングギアが取り付けられている。エンジンからの回転力はこのリングギアからハウジング７２に伝わる。ハウジング内７２には、第１および第２の車軸（図示略）に接続された第１、第２のサイドギア７６、７８が設けられている。ハウジング７２に取り付けた２個以上のスパイダーギア８０が第１、第２サイドギア７６、７８の両方と噛み合っている。
【００３６】
車両が普通に直進している状態では、エンジン出力はリングギアからハウジング７２に伝わり、２本の車軸は同一速度で回転しているため、ハウジング７２と車軸も同一速度で回転し、サイドギア７６、７８とスパイダーギア８０は相対回転しない。車両がカーブを曲がるときは、両駆動輪のタイヤの描く円形軌道の大きさが異なるため、両車軸は異なる速度で回転する。車軸が異なる速度で回転すると、サイドギア７６、７８も互いに異なる速度で回転することになるため、両サイドギアに噛み合っているスパイダーギア８０が回転し、トルクを両サイドに均等に分配する。
【００３７】
クラッチ機構１０がこの差動機のハウジング７２内に設けられ、第１のサイドギア７６を選択的にロックさせることにより、両車軸を互いにロックさせるようになっている。図１０に示すように、第２のサイドギア７８はハウジング７２の第２の端部８４に、ハウジングに対して軸方向には移動できないが回転自在に取り付けられている。端壁を有する外レースはハウジングの第１端８２に固定されている。
【００３８】
図１０に示すように、クラッチ機構１０と差動機のハウジング７２はそれぞれフランジ８６、８８を有し、このフランジを機械的連結手段を用いて互いに固定している。しかしフランジ８６、８８を連結する代わりに、クラッチ機構１０の外レースの外径面９０と、差動機のハウジング７２の第１端８２の内径面９２にそれぞれスプラインを形成し、上記外径面９０と内径面９２を、内径面が外径面に圧入されるようなサイズに形成し、圧入とスプライン結合により、クラッチ機構を差動機のハウジングに取り付けるようにしてもよい。こうすれば機械的連結手段が不要になる。
【００３９】
第１サイドギア７６はクラッチ機構１０の内レース２０に固定される。好ましい実施例では、内レース２０に中心孔９４を設け、第１サイドギア７６の外径面９６をこの中心孔９４に圧入またはスプライン結合することにより、第１サイドギア７６を内レース２０に固定している。さらに内レースの中心孔９４と第１サイドギア７６の中心孔にスプラインを設け、これらのスプラインを、第１車軸に設けたスプラインとかみ合わせることにより、内レース２０と第１サイドギア７６の相対回転を防ぐようにしてもよい。どの場合も、第１サイドギア７６と内レース２０は互いに固定され、一体部品として機能する。
【００４０】
ハウジング７２内に設けられたスパイダーギア８０はシャフト１００に支持され、シャフト１００の中心軸である第１軸９８を中心に自転する。第１、第２サイドギア７６、７８もハウジング７２内に設けられ、第１、第２車軸の中心軸である、前記第１軸と直角な第２軸１０２を中心に回転自在である。スパイダーギア８０は第１、第２サイドギア７６、７８と噛み合っている。
【００４１】
クラッチ機構１０が非係合の状態では、内レース２０と外レース１２は相対的に回転することができ、したがって第１サイドギア７６および第１車軸は、差動機のハウジング７２に対して相対回転することができる。たとえば車両がカーブを曲がることなどにより、両車軸間に回転速度差が生じると、サイドギア７６、７８も互いに異なる速度で回転する。このためサイドギアに噛み合っているスパイダーギア８０が自転することにより、トルクが両車輪に適切に分配される。一方（濡れた路面、雪道、凍結路上などで）タイヤのグリップが小さい場合は、駆動輪の一方がスリップすることがある。一方の車輪がスリップすると、差動機７０が働いて、他方の車輪にトルクが伝達されなくなってしまう。このような状況に陥ると、路面をグリップしていない車輪にだけトルクが伝わるので、車両は勾配がほとんどないような坂も登れなくなってしまう。
【００４２】
このような状態においてクラッチ機構１０が係合すると、第１車軸、第１サイドギア７６、内レース２０、外レース１２、差動機のハウジング７２がすべて互いに固着し、一体化される。第１サイドギア７６が差動機のハウジング７２に対して固着され、相対回転できなくなると、第１サイドギア７６に噛み合っているスパイダーギア８０は第１軸９８を中心に自転できなくなり、その結果スパイダーギア８０に噛み合っている第２サイドギア７８は差動機のハウジング７２に対して相対的に回転できなくなる。つまり簡単に言うと、クラッチ機構１０が係合すると、２つのサイドギア７６、７８およびこれに連結された２つの車軸は互いに固着された状態になり、両車軸は相対回転できなくなり、トルクは両車軸に均等に分配される。
【００４３】
以上本発明を説明したが、当業者ならこれらの説明および添付の図面およびクレームから、クレームで定義される本発明の範囲から逸脱することなしに様々な改良を行うことが可能であることを認識すると思われる。明細書で使われている様々な用語は、その特定の用語によって発明が限定されると解釈すべきではない。言葉は当業者が理解しやすいようにと考えて選択している。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のオーバーランニングクラッチの斜視図
【図２】図１のオーバーランニングクラッチの、図１の２−２線に沿った断面図
【図３】図２のオーバーランニングクラッチの部分詳細図
【図４】クラッチ機構の第１実施例の作動ディスクの斜視図
【図５】図４の５−５線に沿った、同図の作動ディスクの断面図
【図６】第１実施例の変形例の作動ディスクの、図５と同じ部分の断面図
【図７】第２実施例の、図３と同じ部分の詳細図
【図８】第２実施例の変形例の、図７と同じ部分の詳細図
【図９】本発明のクラッチ機構を備えた差動機のハウジングの斜視図
【図１０】図９の１０−１０線に沿った断面図
【図１１】第３実施例の作動ディスクの上面図
【図１２】図１１の１２−１２線に沿った断面図
【符号の説明】
【００４５】
１０  オーバーランニングクラッチ機構
１２  外レース
１８  端壁
２０  内レース
２４  隙間
３４  転動体
３６  保持器
４０  内面
４２  第１付勢部材
４４  作動ディスク
４５、６７  切り欠き
４６ａ、４６ｂ  第１部分
４８ａ、４８ｂ  第２部分
５２  アンダーカット部
５４  インサート
５６  第２付勢部材
５８  アクチュエーター
６０  電磁コイル
【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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【図１２】
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