(57)【要約】【課題】車両の動力伝達装置内に設けられる電磁クラッチスイッチ式２方向クラッチに複数列のローラを組み込む場合に、クラッチ内輪のカム面の加工を容易にすることである。【解決手段】電磁クラッチスイッチ式２方向クラッチのクラッチ内輪となるジョイントステム８を、等速ジョイント本体に連結される基部４１と、それぞれの外周面にローラ１列分のカム面８ａを有する複数の短軸状のカム部材４３、４４、４５とに分割することにより、ステムが一体である場合よりもカム面８ａ加工を容易に行えるようにしたのである。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のドライブシャフトに連結された駆動側部材と車輪に固定された従動側部材とを、内外に相対回転可能に嵌合して、駆動側部材の外周面にカム面を、従動側部材の内周面に円筒面をそれぞれ形成し、これらの両部材の間に複数列のローラと各ローラを保持する保持器とを組み込んで、各ローラを前記両部材とその正逆両回転方向で係合可能とした２方向クラッチを形成するとともに、ロータを前記従動側部材に連結した電磁クラッチを併設し、電磁クラッチへの通電の制御により前記保持器を前記ロータに着脱して前記各ローラの係合状態を変えられるようにした電磁クラッチスイッチ式２方向クラッチを備え、この電磁クラッチスイッチ式２方向クラッチを介して、前記ドライブシャフトから車輪へ駆動トルクを伝達する車両の動力伝達装置において、前記駆動側部材を複数のカム部材に分割し、これらの各カム部材の外周面にそれぞれ少なくとも前記ローラ１列分のカム面を形成したことを特徴とする車両の動力伝達装置。
【請求項２】
前記各列のローラを、互いに周方向配置数を異ならせて組み込んだことを特徴とする請求項１に記載の車両の動力伝達装置。
【請求項３】
前記各カム部材のカム面を、互いに周方向位置を異ならせて形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の車両の動力伝達装置。
【請求項４】
前記各カム部材が、互いに結合されて、前記ドライブシャフトと一体に回転するジョイントステムの軸部を形成するものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両の動力伝達装置。
【請求項５】
前記各カム部材の互いの結合、および前記ジョイントステムの軸部と基部との結合が、セレーション結合、スプライン結合、キー結合のいずれかであることを特徴とする請求項４に記載の車両の動力伝達装置。
【請求項６】
前記各カム部材の互いの結合部、および前記ジョイントステムの軸部と基部との結合部に、弾性体を介在させたことを特徴とする請求項５に記載の車両の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の駆動トルクを車輪へ伝達する動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車製造の分野では、環境対策として、駆動源に電動モータを用いた電気自動車や、従来のエンジンと電動モータとを併用するハイブリッドカーの開発が盛んに行われており、一部実用化されている。これらの車両の電動モータの駆動トルクを車輪へ伝達する動力伝達装置は、通常、車輪からの逆入力トルクによるモータの過回転を防止してモータを保護したり、モータの異常に起因する走行中の事故を防ぐためのクラッチを備えている。
【０００３】
上記動力伝達装置内に設けられるクラッチとして、本出願人は、駆動側部材と従動側部材とを内外に回転可能に嵌合して、駆動側部材の外周面にカム面を、従動側部材の内周面に円筒面をそれぞれ形成し、これらの両部材の間に複数のローラと各ローラを保持する保持器とを組み込んで、各ローラを両部材とその正逆両回転方向で係合可能とした２方向クラッチを形成するとともに、ロータを従動側部材に連結した電磁クラッチを併設し、電磁クラッチへの通電の制御により保持器をロータに着脱して各ローラの係合状態を変えられるようにした電磁クラッチスイッチ式２方向クラッチを採用することを提案している（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００４】
この電磁クラッチスイッチ式２方向クラッチは、噛み合いクラッチよりも入切操作がしやすく、摩擦クラッチに比べると、切状態で確実にモータを保護できる利点がある。そして、このクラッチをハイブリッドカーに適用する場合は、車輪支持用のハブ軸受の近傍に配置することにより、クラッチ従動側から車輪までの部材を回転させるためのトルク（引きずりトルク）を少なくして、燃費の改善を図ることができる。このとき、クラッチがハブ軸受よりも外側にはみ出すと安全性や意匠性の面で好ましくなく、内側にはみ出すと等速ジョイント等の駆動側部材の設計上の制約となりやすいので、少なくとも２方向クラッチの部分はハブ軸受の内周に組み込んでしまうことが望ましい。
【０００５】
一方、２方向クラッチの部分をハブ軸受内周に組み込む場合（特許文献２）は、ローラが小径化されて、ローラとクラッチ内外輪（駆動側部材および従動側部材）との接触面積が少なくなるため、クラッチが伝達できるトルクが小さくなってしまう。従って、伝達可能トルクを所定の大きさ以上に引き上げるために、何らかの方法でローラの接触面積を大きくする必要がある。
【０００６】
ローラの接触面積を大きくする方法としては、ローラ長を長くするか、ローラ数を増やすことが考えられる。しかし、ローラ長を長くすると、車輪にかかる衝撃荷重等によりクラッチ内外輪のたわみが大きくなって両軌道輪間の隙間が変化したときに、ローラの係合や係合解除が意図せずに行われ、クラッチの誤動作が生じやすい。また、ローラの周方向の配置数を増やすと、ローラがクラッチ内外輪と係合しない周方向の領域が狭くなるので、振動や衝撃等により保持器が周方向にずれたときに、クラッチが誤動作するおそれがある。
【０００７】
これに対して、ローラを複数列配置して、ローラの周方向配置数を変えずにローラ数を増やすようにすれば、上記のようにクラッチ動作の安定性を低下させることなく、ローラの接触面積を大きくして、伝達可能トルクを引き上げることができる。
【０００８】
しかしながら、複数列のローラをクラッチ内外輪間に組み込む場合には、クラッチ内輪の外周面に軸方向に長いカム面を形成することが必要となるので、カム面の加工が難しくなって、カム面加工の手間やコストが大きく増える問題がある。
【特許文献１】特開２０００−３２６７４９号公報
【特許文献２】特開２００３−３２８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明の課題は、車両の動力伝達装置内に設けられる電磁クラッチスイッチ式２方向クラッチに複数列のローラを組み込む場合に、クラッチ内輪のカム面の加工を容易にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、この発明の車両の動力伝達装置は、車両のドライブシャフトに連結された駆動側部材と車輪に固定された従動側部材とを、内外に相対回転可能に嵌合して、駆動側部材の外周面にカム面を、従動側部材の内周面に円筒面をそれぞれ形成し、これらの両部材の間に複数列のローラと各ローラを保持する保持器とを組み込んで、各ローラを前記両部材とその正逆両回転方向で係合可能とした２方向クラッチを形成するとともに、ロータを前記従動側部材に連結した電磁クラッチを併設し、電磁クラッチへの通電の制御により前記保持器を前記ロータに着脱して前記各ローラの係合状態を変えられるようにした電磁クラッチスイッチ式２方向クラッチを備え、この電磁クラッチスイッチ式２方向クラッチを介して、前記ドライブシャフトから車輪へ駆動トルクを伝達する車両の動力伝達装置において、前記駆動側部材を複数のカム部材に分割し、これらの各カム部材の外周面にそれぞれ少なくとも前記ローラ１列分のカム面を形成した構成を採用したのである。
【００１１】
すなわち、電磁クラッチスイッチ式２方向クラッチに複数列のローラを組み込む場合に、クラッチ内輪（駆動側部材）を、それぞれが少なくともローラ１列分のカム面を有する複数のカム部材に分割することにより、カム面加工が容易に行えるようにしたのである。
【００１２】
上記の構成においては、前記各列のローラを、互いに周方向配置数を異ならせて組み込んだり、前記各カム部材のカム面を、互いに周方向位置を異ならせて形成したりすることができる。
【００１３】
また、前記各カム部材は、互いに結合されて、前記ドライブシャフトと一体に回転するジョイントステムの軸部を形成するものとすることができる。このとき、前記各カム部材の互いの結合、および前記ジョイントステムの軸部と基部との結合は、セレーション結合、スプライン結合、キー結合のいずれかを採用するとよい。そして、前記各カム部材の互いの結合部、および前記ジョイントステムの軸部と基部との結合部には、弾性体を介在させることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
この発明は、動力伝達装置内に設けられる電磁クラッチスイッチ式２方向クラッチに複数列のローラを組み込む場合に、クラッチ内輪となる駆動側部材を複数のカム部材に分割して、駆動側部材が一体である場合よりもカム面の加工が容易に行えるようにしたので、カム面加工の手間を少なくしてコストを削減することができ、前記クラッチを含む動力伝達装置の量産性を向上させることができる。
【００１５】
また、前記各列のローラを互いに周方向配置数を異ならせて組み込んだり、前記各カム部材のカム面を互いに周方向位置を異ならせて形成することにより、設計の自由度を大きくすることができる。このとき、互いに隣接して形状や周方向位置が異なるカム面どうしの間で駆動側部材を分割すれば、カム面加工の手間は、各カム部材に同一のカム面を形成する場合とほとんど変わらない。
【００１６】
さらに、前記各カム部材を、互いに結合されてジョイントステムの軸部を形成するものとすれば、ローラの列数を多くしようとするときに、カム部材の結合個数を増やすことによって容易に対応することができる。また、各カム部材の互いの結合方法、およびジョイントステムの軸部と基部との結合方法として、セレーション結合、スプライン結合、キー結合のいずれかを採用すれば、それぞれの結合作業が簡単に行えるし、各カム部材の互いの結合部、およびジョイントステムの軸部と基部との結合部に弾性体を介在させることにより、各ローラの係合タイミングが列ごとにずれたときに各結合部に生じる応力集中を緩和でき、ジョイントステム全体としての寿命を延長することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図１乃至図７に基づき、この発明の実施形態を説明する。この動力伝達装置は、図１に示すように、ハイブリッドカーの電動モータ１の駆動トルクを、減速機２、動力分配機構３、ドライブシャフト４、およびハブクラッチユニット５内のクラッチとハブ軸受（図２参照）を介して左右の車輪６に伝達するものである。
【００１８】
前記電動モータ１は、永久磁石型ＤＣモータであり、その出力は、減速機２で減速された後、動力分配機構３に伝達される。これは、通常、電動モータ１は高回転の方が効率がよいからである。減速機２の出力は、動力分配機構３により、そのまま左右のドライブシャフト４に伝達される。そして、各ドライブシャフト４の出力は、その先端に接続されたハブクラッチユニット５を介して左右の車輪６に伝達され、両方の車輪６が同じ回転数で回転する。
【００１９】
図２に示すように、左右のドライブシャフト４の先端には等速ジョイント７が取り付けられており、この等速ジョイント７のステム８を構成部材とするハブクラッチユニット５が設けられている。各ハブクラッチユニット５は、車輪６を回転自在に支持するハブ軸受９と、ドライブシャフト４と車輪６との間でトルク伝達状態を変えるクラッチ１０とで基本的に構成されており、内周側に組み込んだ玉軸受１１と針状ころ軸受１２とで、ステム８を回転自在に支持している。玉軸受１１は、ステム８先端に取り付けられたロックナット１３とともにステム８の軸方向移動の規制も行っている。また、ハブ軸受９およびクラッチ１０には、それぞれシール１４、１５が設けられ、ユニット５内への異物の侵入防止およびユニット５内部の潤滑材の漏出防止が図られている。なお、ステム８の構成の詳細については後述する。
【００２０】
前記ハブ軸受９は、懸架装置の一部であるナックル１６に固定された外輪１７の内周側に、ハブボルト１８で車輪６に固定されるハブ輪１９を挿入し、外輪１７とハブ輪１９との間に複数の玉２０を２列に転動自在に配したものであり、ハブ輪１９から車輪６に駆動トルクを伝達している。なお、ハブ輪１９の一方の列の玉２０と対向する部位は、ハブ輪１９本体と別体の内輪１９ａで形成されており、この内輪１９ａをハブ輪１９本体に嵌め込んだコッタ２１で軸方向内側へ押し込むことにより、ハブ軸受９に予圧がかかるようになっている。
【００２１】
前記クラッチ１０は、等速ジョイント７のステム８とハブ輪１９との間に形成した２方向クラッチ２２と、これに併設した電磁クラッチ２３とからなる電磁クラッチスイッチ式２方向クラッチで、後述するように、２方向クラッチ２２の動作を電磁クラッチ２３への通電により制御するものである。
【００２２】
２方向クラッチ２２は、駆動側部材であるステム８と従動側部材であるハブ輪１９との間に、３列のローラ２４と各ローラ２４を保持する保持器２５を組み込んで形成したものである。図３に示すように、クラッチ外輪となるハブ輪１９は、内周面が円筒面に形成され、クラッチ内輪となるステム８の外周面には、各ローラ２４と対向する位置に、ハブ輪１９内周の円筒面との間に回転方向両側で楔形空間２６ａ、２６ｂを形成するカム面８ａが設けられている。すなわち、保持器２５が、各ローラ２４をカム面８ａの中央付近に保持する中立位置から回転方向にずれて、各ローラ２４を両楔形空間２６ａ、２６ｂのいずれか一方に押し込むと、各ローラ２４はステム８およびハブ輪１９と係合する。
【００２３】
保持器２５は、一側の環状部２５ａをステム８の小径部の外周に嵌め込まれた保持器ガイド２７で、他側の環状部２５ｂをステム８の大径部でそれぞれ支持されて、ステム８と同心に保持されている。また、一側の環状部２５ａの上下２箇所に形成された切欠き２５ｃには、ステム８にピン２８で係止されたＵ字状のスイッチばね２９が挿入され、このスイッチばね２９の弾性復元力により、前記中立位置を維持するように周方向に位置決めされている。
【００２４】
一方、電磁クラッチ２３は、電磁石３０を収納した電磁石ホルダ３１をハブ軸受９の外輪１７にボルト止めするとともに、ロータ３２をハブ輪１９に固定したロータホルダ３３に取り付け、ロータ３２を挟んで電磁石３０と対向する位置にアーマチュア３４を組み込み、このアーマチュア３４を、２方向クラッチ２２の保持器２５と一体に回転し、かつ軸方向には保持器２５と摺動するように保持器２５と係合させたものである。また、ロータ３２とアーマチュア３４との間には、両者を互いに離反する方向に付勢する離反ばね３５が設けられている。
【００２５】
従って、このクラッチ１０は、電磁クラッチ２３の電磁石３０に通電していないときには、ハブ輪１９に取り付けたロータ３２と保持器２５に結合したアーマチュア３４とが離反ばね３５によって切り離され、かつ、図４（ａ）に示すように、保持器２５が中立位置にあって各ローラ２４とハブ輪１９との間に隙間が生じているため、ハブ輪１９とステム８とが相対回転可能な状態、すなわちクラッチ１０が切れた状態にある。
【００２６】
電磁石３０に通電すると、離反ばね３５の力よりも大きい磁力がアーマチュア３４に作用し、アーマチュア３４が電磁石３０に吸引されてロータ３２に押しつけられる。このため、ハブ輪１９とステム８とが相対回転しようとすると、ロータ３２とアーマチュア３４との間に摩擦力が作用して、アーマチュア３４の回転がロータ３２に拘束されるようになる。これにより、図４（ｂ）または（ｃ）に示すように、アーマチュア３４と一体に回転する保持器２５が、スイッチばね２９の弾性復元力に抗して中立位置からステム８に対して回転方向にわずかに相対移動し、各ローラ２４を両側の楔形空間２６ａ、２６ｂのいずれか一方に押し込んでステム８およびハブ輪１９と係合させる。その結果、クラッチ１０がつながった状態となり、ハブ輪１９とステム８とが一体に回転するようになる。
【００２７】
この動力伝達装置は、上記の構成であり、電磁クラッチスイッチ式２方向クラッチ１０のローラ２４を３列配置としたので、２方向クラッチ２２の部分をハブ軸受９内周に組み込めるようにローラ２４を小径化していても、所定の大きさの駆動トルクを伝達することができ、クラッチ動作も安定している。
【００２８】
次に、クラッチ１０のクラッチ内輪となるジョイントステム８の構成について詳細に説明する。このジョイントステム８は、図５に示すように、等速ジョイント７本体に連結されるステム基部４１と、ステム軸部４２を形成する３つの短軸状のカム部材４３、４４、４５とからなる。各カム部材４３、４４、４５は、それぞれの外周面にローラ２４の１列分のカム面８ａが形成されており、互いにスプライン結合されている。同様に、基部４１と軸部４２基端側のカム部材４５もスプライン結合されている。基部４１および軸部４２基端側の２つのカム部材４４、４５のスプライン軸には、それぞれＣ字状のリング部材４６が軸外周面から一部突出した状態で遊嵌されており、これらのリング部材４６が各スプライン軸の相手方の凹部に形成された環状溝（図示省略）に係合して、各カム部材４３、４４、４５がステム８軸方向に脱落しないようになっている。また、各カム部材４３、４４、４５のカム面８ａは、形状および結合時の周方向位置が同じであり、ローラ２４が各列で同数だけ同じ周方向位置に組み込まれるようになっている。
【００２９】
図６に示すように、ステム基部４１と基端側のカム部材４５との結合部には、スプライン軸の歯とこの歯に噛み合う凹部との間に、弾性体としての板ばね４７が挿入されている。板ばね４７の代わりに、コイルばねや皿ばねを使用してもよいし、図７に示すように、ゴム４８を挿入してもよい。そして、図示は省略するが、カム部材４３、４４、４５どうしの結合部にも、板ばね４７等のばねまたはゴム４８が挿入されている。
【００３０】
従って、このジョイントステム８では、カム面８ａの加工をカム部材４３、４４、４５ごとに行うことができ、ステムが一体である場合に比べて、カム面加工に手間がかからず、加工コストも削減できる。また、ステム８各部の結合にスプライン結合を採用しているので、結合作業も簡単である。スプライン結合に代えて、セレーション結合やキー結合を採用することもできる。さらに、各結合部に板ばね４７等の弾性体を介在させているので、クラッチ１０のローラ係合タイミングが列ごとにずれたときにも、各結合部に生じる応力集中が緩和され、ステム８全体としての寿命が長い。
【００３１】
上述した実施形態では、クラッチに３列のローラを組み込むようにしたが、ローラ列数は２列または４列以上としてもよい。ローラの列数を変えるときには、カム部材の結合個数の変更により容易に対応することができる。なお、ローラ列数が３列以上の場合は、必ずしもステム軸部をローラ１列分ごとに分割する必要はなく、各カム部材が少なくともローラ１列分のカム面を有するように、任意に分割数を設定することができる。
【００３２】
また、各列のローラ配置は同一としたが、各列のローラを互いに周方向配置数を異ならせて組み込んだり、各カム部材のカム面を互いに周方向位置を異ならせて形成することにより、各列のローラの組込位置を異ならせて、クラッチの設計の自由度を大きくすることもできる。このように、互いに隣接するカム面の形状や周方向位置が異なる場合でも、各カム面を別々に加工できるので、カム面加工の手間はほとんど変わらない。
【００３３】
なお、この発明は、実施形態のような電動モータで駆動する車両の動力伝達装置だけでなく、エンジンの駆動トルクを車輪へ伝達する動力伝達装置にも、もちろん適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施形態の動力伝達装置の概要図
【図２】図１の動力伝達装置の要部の縦断正面図
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図
【図４】ａ、ｂ、ｃは、それぞれ図１の動力伝達装置のクラッチ動作の説明図
【図５】図２のクラッチを構成するジョイントステムの分解正面図
【図６】図５のジョイントステムの基部と軸部との結合部の要部拡大縦断面図
【図７】同上の結合部の変形例を示す要部拡大縦断面図
【符号の説明】
【００３５】
１  電動モータ
２  減速機
３  動力分配機構
４  ドライブシャフト
５  ハブクラッチユニット
６  車輪
７  等速ジョイント
８  ステム
８ａ  カム面
９  ハブ軸受
１０  クラッチ
１７  外輪
１９  ハブ輪
１９ａ  内輪
２０  玉
２２  ２方向クラッチ
２３  電磁クラッチ
２４  ローラ
２５  保持器
２５ａ、２５ｂ  環状部
２５ｃ  切欠き
２６ａ、２６ｂ  楔形空間
２９  スイッチばね
３０  電磁石
３１  電磁石ホルダ
３２  ロータ
３３  ロータホルダ
３４  アーマチュア
３５  離反ばね
４１  基部                                                                      ４２  軸部                                                                      ４３、４４、４５  カム部材
４７  板ばね
４８  ゴム
【図１】
2005114114.tif 000003
【図２】
2005114114.tif 000004
【図３】
2005114114.tif 000005
【図４】
2005114114.tif 000006
【図５】
2005114114.tif 000007
【図６】
2005114114.tif 000008
【図７】
2005114114.tif 000009