(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルクの入力部材を含んで構成される駆動機構と、トルクの入力部材に回転方向に拘束された第一の摩擦ディスクと、第一の摩擦ディスクに同心に配置され、第一の摩擦ディスクとの間の摩擦により動力を伝達される第二の摩擦ディスクを含んで構成される摩擦ディスク機構と、トルクの入力部材に同心に配置され、第二の摩擦ディスクと回転方向に拘束されたトルクの出力部材を含んで構成される被駆動機構と、第一の摩擦ディスクと第二の摩擦ディスクとの間で動力を伝達する摩擦力を発生させるための押し付け力を供給する連結手段と、押し付け手段と摩擦ディスク機構の間に配置され、クラッチの締結過程において不作動で、クラッチが締結に至る押し付け力が十分に大きい状態において押し付け手段が摩擦ディスク機構に供給する押し付け力を保持し、押し付け手段が押し付け力を解除した場合も摩擦ディスク機構に作用する押し付け力を保持し続けるロック手段を有するクラッチ装置であって、
円形状の深浅の溝を有する第一ランプ、両面に円形状の深浅の溝を有する第二ランプと、円形状の深浅の溝を有する第三ランプと、第一ランプの溝と第二ランプの溝との間に配設されたボールおよび第二ランプの他の溝と第三ランプの溝との間に配設された他のボールとからなるボールランプ機構と第二ランプを直線運動させて、前記押し付け力を供給するクラッチ制御装置を備えることを特徴とするクラッチ装置。
【請求項２】
トルクの入力部材を含んで構成される駆動機構と、トルクの入力部材に回転方向に拘束された第一の摩擦ディスクと、第一の摩擦ディスクに同心に配置され、第一の摩擦ディスクとの間の摩擦により動力を伝達される第二の摩擦ディスクを含んで構成される摩擦ディスク機構と、
トルクの入力部材に同心に配置され、第二の摩擦ディスクと回転方向に拘束されたトルクの出力部材を含んで構成される被駆動機構と、
第一の摩擦ディスクと第二の摩擦ディスクとの間で動力を伝達する摩擦力を発生させるための押し付け力を供給する連結手段とを有するクラッチ装置にあって、
前記押し付け手段と摩擦ディスク機構の間に、押し付け手段に接続される切換スロープを有する円筒と、軸方向に移動しない部材に固定される深浅の２つの位置決め溝を有する外筒と、摩擦ディスク機構に接続される移動ピンを有する円筒とを組み合わせて配設し、押し付け手段によりクラッチ機構を締結位置に操作する毎に切換スロープにより、移動ピンが位置決め溝の深溝に位置する状態と浅溝に位置する状態が切換わり、クラッチ機構の締結過程においては、移動ピンが位置決め溝の深溝に位置し、クラッチが締結に至る押し付け力が十分に大きい状態において、移動ピンが浅溝の底部に保持されることにより、摩擦ディスク機構に作用する押し付け力を保持するロック手段を有することを特徴とするクラッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、自動車のクラッチ装置に係わり、特に電気モータで自動的にクラッチを操作して走行する自動ＭＴ装置のクラッチ装置に関する。
【背景技術】  自動車のクラッチは、エンジンの発生する動力の伝達量を調整する機構であり、動力を全く伝えない解放状態から、任意の動力を伝達する半締結状態、回転数を完全に一致させる締結状態等の作動を行い、自動車をスムーズに走行させるために用いられる。クラッチは駆動側（たとえば、エンジン出力軸）に回転方向に拘束された摩擦ディスクと、被駆動側（たとえば、変速機入力軸）に回転方向に拘束された摩擦ディスクとを有し、これら摩擦ディスクどうしに押し付け力を与えて、ディスク間に発生する摩擦力により動力を伝達している。摩擦ディスクどうしに与える押し付け力は、クラッチを締結状態に保つ間必要とされる。クラッチを自動化した場合、操作力を与えて締結させるクラッチでは、自動車がエンジンの動力を伝えて走行している間は、押し付け力を発生する機構を常に作動させる必要があり、エネルギ消費量が増大してしまう。そこで、例えば、押し付け力を発生する機構に一方向クラッチによる運動制御装置を追加して常時押し付け力を付与してロックさせることにより、押し付け力を遮断しても摩擦ディスクどうしに与える押し付け力を保持するクラッチ機構が考案され、特開平１０−３７９８０号公報に記載されている。
【発明の開示】
しかしながら、上記クラッチでは、常時押し付け力を付与しなければならず、またクラッチを解放したい場合には、一方向クラッチを解除させなければならず、このために、何らかの解放手段を準備する必要がある。上記クラッチでは、解放手段は電磁コイルとそれに伴う制御器から構成され、解放手段駆動用のスペース、作動プログラム、電線の設置等の配慮が必要となる。
本発明の目的は、追加される電子的制御装置無しに機構的に摩擦ディスクどうしに与える押し付け力を持続し、ロック状態を維持できるクラッチ装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明では、トルク装置がトルクの入力部材と、トルクの入力部材に回転方向に拘束された第一の摩擦ディスクと、第一の摩擦ディスクに同心に配置され、第一の摩擦ディスクとの間の摩擦により動力を伝達される第二の摩擦ディスクと、トルクの入力部材に同心に配置され、第二の摩擦ディスクと回転方向に拘束されたトルクの出力部材と、クラッチの押し付け力を供給する押し付け手段と、押し付け手段と押し付け力を受ける第一の摩擦ディスクあるいは第二の摩擦ディスクとの間に配置され、押し付け力をロックする押し付け力ロック手段を備える。
具体的には、本発明は、トルクの入力部材を含んで構成される駆動機構と、トルクの入力部材に回転方向に拘束された第一の摩擦ディスクと、第一の摩擦ディスクに同心に配置され、第一の摩擦ディスクとの間の摩擦により動力を伝達される第二の摩擦ディスクを含んで構成される摩擦ディスク機構と、トルクの入力部材に同心に配置され、第二の摩擦ディスクと回転方向に拘束されたトルクの出力部材を含んで構成される被駆動機構と、第一の摩擦ディスクと第二の摩擦ディスクとの間で動力を伝達する摩擦力を発生させるための押し付け力を供給する押し付け手段とを有するクラッチにおいて、クラッチの半締結状態において不作動で、クラッチが締結に至る押し付け力が十分に大きい状態において押し付け手段が摩擦ディスク機構に供給する押し付け力を保持し、該押し付け力が解除された時に摩擦ディスク機構に作用する押し付け力を維持するロック手段を前記押し付け手段と摩擦ディスク機構の間に備えるクラッチ装置を提供する。
また、本発明は、トルクの入力部材を含んで構成される駆動機構と、トルクの入力部材に回転方向に拘束された第一の摩擦ディスクと、第一の摩擦ディスクに同心に配置され、第一の摩擦ディスクとの間の摩擦により動力を伝達される第二の摩擦ディスクを含んで構成される摩擦ディスク機構と、トルクの入力部材に同心に配置され、第二の摩擦ディスクと回転方向に拘束されたトルクの出力部材を含んで構成される被駆動機構と、第一の摩擦ディスクと第二の摩擦ディスクとの間で動力を伝達する摩擦力を発生させるための押し付け力を供給する押し付け手段とを有するクラッチにおいて、クラッチの半締結状態において不作動で、クラッチが締結に至る押し付け力が十分に大きい状態において、押し付け手段が摩擦ディスク機構に供給する押し付け力を保持し、該押し付け力が解除されたときに摩擦ディスク機構に作用する押し付け力を維持するロック手段を前記押し付け手段と摩擦ディスク機構の間に備え、前記押し付け手段から、前記押し付け力と逆作用の解放力が供給されると、前記ロック手段が解放され、引き続いて一連の動作として、前記摩擦ディスク機構が開放されるようにしたクラッチ装置を提供する。
本発明は、トルクの入力部材を含んで構成される駆動機構と、トルクの入力部材に回転方向に拘束された第一の摩擦ディスクと、第一の摩擦ディスクに同心に配置され、第一の摩擦ディスクとの間の摩擦により動力を伝達される第二の摩擦ディスクを含んで構成される摩擦ディスク機構と、トルクの入力部材に同心に配置され、第二の摩擦ディスクと回転方向に拘束されたトルクの出力部材を含んで構成される被駆動機構と、第一の摩擦ディスクと第二の摩擦ディスクとの間で動力を伝達する摩擦力を発生させるための押し付け力を供給する連結手段とを有するクラッチ装置において、押し付け手段と摩擦ディスク機構の間に配置され、クラッチの締結過程において不作動で、クラッチが締結に至る押し付け力が十分に大きい状態において押し付け手段が摩擦ディスク機構に供給する押し付け力を保持し、押し付け手段が押し付け力を解除したときにも摩擦ディスク機構に作用する押し付け力を保持し続けるロック手段を有することを特徴とするクラッチ装置を提供する。
また、本発明は、トルクの入力部材を含んで構成される駆動機構と、トルクの入力部材に回転方向に拘束された第一の摩擦ディスクと、第一の摩擦ディスクに同心に配置され、第一の摩擦ディスクとの間の摩擦により動力を伝達される第二の摩擦ディスクを含んで構成される摩擦ディスク機構と、トルクの入力部材に同心に配置され、第二の摩擦ディスクと回転方向に拘束されたトルクの出力部材を含んで構成される被駆動機構と、第一の摩擦ディスクと第二の摩擦ディスクとの間で動力を伝達する摩擦力を発生させるための押し付け力を供給する連結手段とを有するクラッチ装置であって、押し付け手段と摩擦ディスク機構の間に配置され、クラッチの半締結状態において不作動で、クラッチが締結に至る押し付け力が十分に大きい状態において押し付け手段が摩擦ディスク機構に供給する押し付け力を保持し、押し付け手段が押し付け力を解除したときにも摩擦ディスク機構に作用する押し付け力を保持し続け、前記押し付け手段から前記押し付け力と逆作用の引き離し力が供給されると押し付け力保持を解除し、引き続いて一連の動作として、前記引き離し力の供給と共に摩擦ディスク機構に作用する押し付け力を下げるロック手段を有するクラッチ装置を提供する。
また、本発明は、トルクの入力部材を含んで構成される駆動機構と、トルクの入力部材に回転方向に拘束された第一の摩擦ディスクと、第一の摩擦ディスクに同心に配置され、第一の摩擦ディスクとの間の摩擦により動力を伝達される第二の摩擦ディスクを含んで構成される摩擦ディスク機構と、トルクの入力部材に同心に配置され、第二の摩擦ディスクと回転方向に拘束されたトルクの出力部材を含んで構成される被駆動機構と、第一の摩擦ディスクと第二の摩擦ディスクとの間で動力を伝達する摩擦力を発生させるための押し付け力を供給する連結手段とを有するクラッチ装置であって、押し付け手段と摩擦ディスク機構の間に配置され、クラッチの締結状態で保持する操作位置では、入力変位に対する出力変位を十分に小さくまたは逆特性になるように構成し、クラッチ反力による押し付け手段の位置変化を防止するロック手段を有するクラッチ装置を提供する。
更に、前記駆動機構と前記摩擦ディスク機構と前記非駆動機構と前記押し付け手段とで構成される系統には、少なくとも二つの系統からなり、前記押し付け手段と摩擦ディスク機構の間に、クラッチを締結状態で保持したい操作位置では、入力変位に対する出力変位を十分に小さくまたは逆特性になるように構成し、クラッチ反力による押し付け手段の位置変化を防止するロック手段を設ける。
また、本発明は、トルクの入力部材を含んで構成される駆動機構と、トルクの入力部材に回転方向に拘束された第一の摩擦ディスクと、第一の摩擦ディスクに同心に配置され、第一の摩擦ディスクとの間の摩擦により動力を伝達される第二の摩擦ディスクを含んで構成される摩擦ディスク機構と、トルクの入力部材に同心に配置され、第二の摩擦ディスクと回転方向に拘束されたトルクの出力部材を含んで構成される被駆動機構と、第一の摩擦ディスクと第二の摩擦ディスクとの間で動力を伝達する摩擦力を発生させるための押し付け力を供給する連結手段とを有するクラッチ装置にあって、前記押し付け手段と摩擦ディスク機構の間に、押し付け手段に接続される切換スロープを有する円筒と、軸方向に移動しない部材に固定される深浅の２つの位置決め溝を有する外筒と、摩擦ディスク機構に接続される移動ピンを有する円筒とを組み合わせて配設し、押し付け手段によりクラッチ機構を締結位置に操作する毎に切換スロープにより、移動ピンが位置決め溝の深溝に位置する状態と浅溝に位置する状態が切換わり、クラッチ機構の締結過程においては、移動ピンが位置決め溝の深溝に位置し、クラッチが締結に至る押し付け力が十分に大きい状態において、移動ピンが浅溝の底部に保持されることにより、摩擦ディスク機構に作用する押し付け力を保持するロック手段を有するクラッチ装置を提供する。
更に、円形状の深浅の溝を有する第一ランプ、両面に円形状の深浅の溝を有する第二ランプと、円形状の深浅の溝を有する第三ランプと、第一ランプの溝と第二ランプの溝との間に配設されたボールおよび第二ランプの他の溝と第三ランプの溝との間に配設された他のボールとからなるボールランプ機構と第二ランプを直線運動させて、前記押し付け力を供給するクラッチ制御装置を備える。
本発明によれば外部より作動を制御しなければならない電子的制御装置を追加することなしに、機構的に締結手段によって作動時を特定したロック手段によるクラッチのロック状態を維持できることが可能となり、構造が簡単になると共に、追加の電子的制御装置の故障によるクラッチ自体の作動不良を引き起こしてしまう事態を無くすことができ、クラッチの信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】  第１図は、本発明のクラッチを有する変速機の一実施例のクラッチ部分の断面図示した図である。
第２図は、カムリンクの作動過程を説明する図である。
第３図は、基本的なボールランプ機構ランプを示した図である。
第４図は、基本的なボールランプ機構の初期状態でのランプとボールの関係を示した図である。
第５図は、基本的なボールランプ機構の作動状態でのランプとボールの関係を示した図である。
第６図は、本発明のクラッチを有する変速機の一実施例におけるボールランプ機構の初期状態でのランプとボールの関係を示した図である。
第７図は、本発明のクラッチを有する変速機の一実施例におけるボールランプ機構の作動状態でのランプとボールの関係を示した図である。
第８図は、本発明のクラッチの有する変速機の一実施例におけるカムリンク機構の非ロック状態を示す図である。
第９図は、本発明のクラッチの有する変速機の一実施例におけるカムリンク機構のロック状態を示す図である。
第１０図は、本発明のクラッチの有する変速機の一実施例におけるカムリンク機構の入力変位と出力変位の特性を示す図である。
第１１図は、本発明のクラッチの有する変速機の一実施例における円筒ラッチによるロック機構の概要を示す図である。
第１２図は、本発明のクラッチの有する変速機の一実施例における円筒ラッチによるロック機構の構成部品を示す図である。
第１３図は、本発明のクラッチの有する変速機の一実施例における円筒ラッチによるロック機構の構成部品の展開図を示す図である。
第１４図は、本発明のクラッチの有する変速機の一実施例における円筒ラッチによるロック機構の動作を示す図である。
第１５図は、本発明のクラッチを有する変速機の他の実施例のクラッチ部分の断面図示した図である。
第１６図は、本発明の概念を示すための図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例１】  以下、本発明の一実施例を第１図ないし第１０図を用いて説明する。
第１図は本発明によるクラッチを自動車の変速機に適用した場合の断面を示したものである。駆動機構を構成する入力軸１にクラッチハブ１１とガイド５３が固定ナット８２にて締め付けられて固定されている。入力軸１は、軸受ベアリング１４によって変速機ケース２３に回転可能に保持されている。クラッチハブ１１の外径にはスプラインが形成されており、ここに第一の摩擦ディスク２がスプラインによって回転方向に拘束されて設置される。本実施例では、クラッチをマルチプレートによる構成とし、第一の摩擦ディスク２は６枚取り付けられている。第一の摩擦ディスク２と交互に第二の摩擦ディスク３が設置される。第二の摩擦ディスク３は、本実施例では５枚が取り付けられている。第二の摩擦ディスク３はその外周にスプラインが形成されており、これがクラッチドラム４の内歯スプラインと噛み合い、クラッチドラム４と回転方向に拘束されて設置される。このように第一の摩擦ディスク２と間に動力を伝達される第二の摩擦ディスク２３を含んで摩擦ディスク機構が構成される。本実施例ではこれらの摩擦ディスク機構は変速機内部に設置される形式をとり、潤滑油中に摩擦ディスクがあるため湿式クラッチと呼ばれる分類になる。クラッチドラム４の端部には動力伝達ギヤ５が形成されており、動力伝達ギヤ５はカウンタシャフト４２のカウンタギヤ４１と噛み合っている。また、カウンタシャフト４２は、カウンタ軸受ベアリング１５によって変速機ケース２３に回転可能に保持されている。クラッチドラム４の回転はカウンタギヤ４１を通じてカウンタシャフト４２側へと伝達される。このように、第二の摩擦ディスク３と回転方向に高速されたトルクの出力部材であるカウンタシャフト４２を含んで被駆動機構が構成される。クラッチドラム４はニードルベアリング２１によって入力軸１に支持されており、入力軸１とは回転方向に自由となる。第一の摩擦ディスク２と第二の摩擦ディスク３を押し付ける、あるいは解放する動力を発生するためモータ２０が設置される。モータ２０は図示しないバッテリーや制御器によって印加される電力を調整され、図示しない上位のクラッチ制御器の制御信号によって制御される。このように、モータ２０、クラッチ制御器および下記する動力伝達機構を含めてクラッチ制御装置が構成される。モータ２０は変速機内部の熱、潤滑油等の影響を受けないように変速機ケース２３の外側に設置している。変速機ケース２３は、第一変速機ケース２３ａ、第二変速機ケース２３ｂ、第三変速機ケース２３ｃからなる。モータ２０の出力軸２２にはピニオンギヤ２４が取り付けられ、ピニオンギヤ２４とかみ合うように中間ギヤ２５が設置され、中間ギヤ２５は、第三変速機ケース２３ｃに取り付けた軸２６に設けたベアリング２７に取り付けられ、モータ２０の動力は変速機内へと導かれる。中間ギヤ２５を用いて動力を伝達するとともに、モータ２０を中間ギヤ２５よりクラッチ寄りの位置に設置し、変速機の全長を短く抑える配置となっている。モータ２０の動力は中間ギヤ２５からボールランプ機構３０の制御部材となる第二ランプ３２に導かれる。第二ランプ３２は外周に中間ギヤ２５と噛み合う歯が形成されており、すべり無く回転させられる。ボールランプ機構３０は第一ランプ３１、第二ランプ３２、第三ランプ３３と第一ランプ３１と第二ランプ３２の間の第一ボール３４と第二ランプ３２と第三ランプ３３の間の第二ボール３５とから構成される。第一ランプ３１と第三ランプ３３は変速機ケース２３に固定されている。このようにして、動力伝達機構が構成され、これによって後述するように第６図に示すように組み合わせられ、直線運動機構が構成される。
ここで、ボールランプ機構３０について詳しく説明する。第一、第二、第三の各ランプ３１、３２、３３には第３図に示すようにボールを保持する凹溝３６があり、凹溝３６の深さは徐々に変化するように深浅に形成されている。ランプ３１、３２、３３で形成される一対のランプとボールを組み合わせた形状を第４図に示す。この際、ボールの位置は凹溝３６の一番深い位置のあるとする。次に、片方のランプを固定し（第４図にあっては下方のランプ）、片方のランプ（第４図にあっては上方のランプ）を回転運動させた場合を第５図に示す。片方のランプを回転運動させた場合、ボールが凹溝３６の中を回転して移動し、凹溝３６の浅い部分へ移動してくるためランプは軸方向で互いの距離を開く方向へ移動することとなる。すなわちボールランプ機構３０は回転を直線運動に変換する役目を成す。ただし、ランプ間の距離を縮める方向には力を発生することはできない。本実施例では、二対のボールランプを組み合わせて用いており、各ランプの凹溝とボールの状態は第６図に示すようになる。第６図において、第二ランプ３２の両側には凹溝３６ｂ、３６ｃが形成され、第一ランプ３１には上側に凹溝３６ａが、そして第三ランプ３３には下側に凹溝３６ｄが形成されており、二対のランプのそれぞれとボールとはボールランプ機構としてはたらく。第二ランプ３２を回転させると、第一ランプ３１と第一ボール３４と第二ランプ３２の組み合わせで、第二ランプ３２を第一ランプ３１から遠ざける方向の運動が生じ、第二ランプ３２と第二ボール３５と第三ランプ３３の組み合わせで、第二ランプ３２を第一ランプ３１の方へ近づける方向の運動が生じる。すなわち、本実施例でのボールランプ機構３０は、二対のボールランプを用いることにより、両方向の運動が可能とされている。
第１図において、第二ランプ３２の直線運動は、操作ベアリング４５を介して第一の摩擦ディスク２および第二の摩擦ディスク３からなるクラッチに伝えられる。クラッチは入力軸１と共に回転しており、第二ランプ３２は変速機ケース２３に設置され、回転しないので、操作ベアリング４５を用いることによって回転が遮断されている。従って、第二ランプ３２は制御部材として機能すると共に、直線運動伝達機能も有する。操作ベアリング４５の直線運動は直動リンク５１に伝えられる。直線運動は直動リンク５１を介して締結力として作用する。すなわち、直線運動は、直動リンク５１に支持するカムリンク５２に伝えられ更にカムリンク５２からプレッシャープレート６へと伝えられ、更にプレッシャープレート６の側方に配設された皿ばね７を介して、第一の摩擦ディスク２と第二の摩擦ディスク３からなるクラッチパックの押し付け力として伝達される。クラッチパックはクラッチハブ１１にＣリング１２で軸方向の運動を拘束されており、クラッチパックはプレッシャープレート６と、Ｃリング１２によって挟み込まれて押し付け力が作用する構成となる。なお、プレッシヤープレート６とクラッチハブ１１の間にはスプリング３７が設けてあってプレッシャープレート６を押し戻す方向にスプリング力が作用している。参照番号５５は押さえ部材である。
第２図にカムリンク５２の作動状態を示す。図に示すように、カムリンク５２は、入力支点（入力点）７１、回転支点（回転点）７２および、作用支点（作用点）７３（微小面積を含む）を有する。第２図（ａ）に示すように作用支点７３はプレッシヤープレート６に接触し、押し付け力が作用するが、回転支点７２と作用支点７３とを結ぶ直線Ｔはクラッチの半締結状態にあってはプレッシャープレート６の動作方向に平行で回転点を通る線である水平線Ｈよりも上側に、すなわち作用支点は上側に位置している。カムリンク５２が更に回動すると、第２図（ｂ）に示すように、作用支点７３は、すなわち結ぶ直線Ｔは水平線Ｈよりも下側に位置する。作用点７３の位置移動はリターンスプリング３７によって押圧されたプレッシャープレート６の水平方向の移動に伴なってなされる。この状態では、押し付け手段が押し付け力を解除した場合にあっても摩擦ディスク機構に作用する押し付け力を保持し続けるロック手段が構成される。
入力変位と出力変位の関係を第１０図に示す。第１０に示すように、入力変位と出力変位の関係は、途中で極大値をもち、極大値以降は入力変位を増大させる出力変位が減少する逆特性を持つように構成する。このように構成することで、押し付け力をクラッチの第一の摩擦ディスク２と第二の摩擦ディスク３とに伝達して、両者を締結する押し付け手段、および両者が締結したときに前記押し付け力が解除されると、両者の締結を維持（保持）するロック手段が構成されることになる。
ロック手段は、ストローク入力に対するストローク出力の特性が非線形を持ち、ロック状態では、ストローク入力に対するストローク出力の変化量を十分に小さくして、反力により押し戻す力が機構の持つ摩擦力等の力以下になるように設定することでロック手段が形成され、クラッチのロック機能を実現することができる。
ロック手段は、押し付け手段から押し付け力と逆作用の引き離し力が供給されると、押し付け力の保持を解除し、引き続いて一連の動作として引き離し力の供給と共に摩擦ディスク機構に作用する押し付け力を下げる作用をなす。
ここで、本実施例では、クラッチの押し付けにモータ２０とボールランプ機構３０を用いたが、押し付け力と引き離し力（解放力）を発生できるものであれば、ボールねじ、すべりねじ、またはリンク機構等の他の構成でも良い。また、クラッチのロック機構にカムリンク５２を用いたが、押し付け力をロックすることができものであれば、偏芯円形カム、円筒カム等の他の構成でも良い。また、クラッチはマルチプレートの湿式クラッチとしたが、乾式クラッチであっても良いし、単板クラッチであっても良い。また、クラッチは外部から操作力を加えない状態では解放状態となるノーマルオープン形式のものを例としたが、クラッチは外部から操作力を加えない状態で締結状態となるノーマルクローズ形式のものでも良い。
さて、上記構成の本実施例でのクラッチの動作について説明すれば以下のようになる。
まず、モータ２０が何も操作されていない状態では第一の摩擦ディスク２と第二の摩擦ディスク３は擦り合いにより若干の動力は伝達するものの、その伝達動力は無視できるレベルである。したがって、第一の摩擦ディスク２と回転方向に固定されたクラッチハブ１１、および入力軸１と、第二の摩擦ディスク３と回転方向に固定されたクラッチドラム４の間の動力伝達は無く、入力軸１とクラッチドラム４は互いに自由に回転し、クラッチドラム４に形成されたギヤと噛み合うカウンタギヤ４１を有するカウンタシャフト４２と、入力軸１の間の動力伝達は無い状態である。この状態におけるカムリンク周辺の詳細図を第８図に示す。
第８図の状態からクラッチを作動させて、動力を入力軸からカウンタシャフト４２へ伝達しようとする場合、モータ２０に電力を供給し、回転力を発生させる。モータ２０の回転力は、ピニオンギヤ２４、中間ギヤ２５から第二ランプ３２へと伝えられる。第二ランプ３２が回転すると、第一ランプ３１と第一ボール３４、第二ランプ３２との組み合わせにより第二ランプ３２は軸方向でクラッチヘ向かって直線運動する。第二ランプ３２の直線運動は、操作ベアリング４５、直動リンク５１を経てカムリンク５２へと伝えられる。カムリンク５２は支点をガイド５３に支持されて回転運動を成し、カムリンク５２の作用支点がプレッシャープレート６を直線運動させる。プレッシャープレート６が直線運動すると皿ばね７が押し付けを受け、皿ばね７を介して、第一の摩擦ディスク２と第二の摩擦ディスク３からなるクラッチパックを押し付ける力が作用する。ここで、クラッチパックは、クラッチハブ１１にＣリング１２により軸方向の変位を規制されているのでクラッチパックは押し付け力を受け、第一の摩擦ディスク２と第二の摩擦ディスク３の間に摩擦による伝達トルクを生じる。よって、入力軸に伝えられている動力は、入力軸１からクラッチハブ１１、第一の摩擦ディスク２、第二の摩擦ディスク３、クラッチドラム４、動力伝達ギヤ５、カウンタギヤ４１、カウンタシャフト４２の順で伝えられ、入力軸１からカウンタシャフト４２へ動力が伝達される（締結状態の生成）。ここで、クラッチを締結状態でロックさせる場合について説明する。クラッチを締結した状態からモータ２０に更に電力を供給し、回転力を発生させる。すると、モータ２０の回転力は、ピニオンギヤ２４、中間ギヤ２５から第二ランプ３２へ伝えられて第二ランプ３２の直線運動に変換される。第二ランプ３２の直線運動は、同様に、操作ベアリング４５、直動リンク５１を経てカムリンク５２へと伝えられる。第９図において、カムリンク５２は、前述のように作動により、カムリンク５２の回転支点７２と作用支点７３とが結ぶ直線Ｔが水平方向Ｈと平行になった後に、すなわち直線Ｔとプレッシャープレート６の運動方向が平行になった後に作用支点とカムリンクの回転支点を結ぶ直線Ｔが反対側まで倒れるように設定している。これによって入力変位と出力変位との関係は、第１０図に示すように途中で極大値をもち、極大値以降は入力変位を増大させると出力変位が減少する逆特性を持つような構成となる。よって、カムリンク５２への入力変位が十分に大きくなると、入力変位と出力変位との関係が逆特性になり、クラッチ機構からの反力はカムリンク５２を押し戻す作用をしなくなるようになる（ロック状態の生成）。この状態では、モータ２０への電力を遮断してもクラッチ機構からの反力はカムリンク５２により受け持たれているため、クラッチは解放に向かうことなく、一定の押し付け力が作用したままの状態となり、締結状態を維持できる。この状態ではクラッチの押し付け力の反力は、Ｃリング１２とクラッチハブ１１、ガイド５３、カムリンク５２、プレッシャープレート６の間で閉じるため、変速機ケース２３には軸方向の力は発生せず、軸受けベアリング１４等へのストレスを和らげることができる。
上述のようにロック手段は、押し付け手段と摩擦ディスク機構の間に配置され、クラッチの半締結状態において不作動で、クラッチが締結に至る押し付け力が十分に大きい状態において押し付け手段が摩擦ディスク機構に供給する押し付け力を保持し、押し付け手段が押し付け力を解除した場合も摩擦ディスク機構に作用する押し付け力を保持し続け、前記押し付け手段から前記押し付け力と逆作用の引き離し力が供給されると押し付け力の保持を解除し、引き続いて一連の動作として、前記引き離し力の供給と共に摩擦ディスク機構に作用する押し付け力を下げるように構成される。
次に、クラッチのロック状態から、ロック状態を解除し、クラッチを解放させる場合は、モータ２０にクラッチ締結時と逆方向の回転するように電力を供給し、逆回転力を発生させる。モータ２０の逆回転力は、ピニオンギヤ２４、中間ギヤ２５から第二ランプ３２へ伝えられる。第二ランプが逆回転される場合、第二ランプ３２と第二ボール３５と第三ランプ３３による回転運動から直線運動への変換作用により、第二ランプ３２は軸方向でクラッチから離れる方向に直線運動する。第二ランプ３２の直線運動は、同様に、操作ベアリング４５、直動リンク５１を経てカムリンク５２へと伝えられる。カムリンク５２はクラッチを締結する方向とは逆方向に回転させられる力を受け、カムリンク５２の入力変位と出変位の関係は極大値を超えて順特性の側へ戻り（ロック状態の解除）、第二ランプ３２の直線運動とともに、クラッチの押し付け力は減少するようになる。更にモータ２０が逆方向に回転する電力を与え続けると、プレッシャープレート６がクラッチパックを押し付ける力が完全になくなり、第一の摩擦ディスク２と第二の摩擦ディスク３の間の動力伝達が無くなり、クラッチは解放させられる。ここで、プレッシャープレート６はリターンスプリング３７によりクラッチパックから離れる方向へ力を受けているので、プレッシャープレート６はクラッチパックとクリアランスを持った状態まで下げることができる。
【実施例２】  第１１図ないし第１４図に第２実施例を示す。実施例１と同一構成については同一の参照番号を付し、実施例１の説明を援用する。実施例１と同一構成について図示していない構成があるいが、これらの構成についても実施例１を援用する。以下の実施例についても同じものとする。
第１１図において、ロック手段として、カムリンク５２に代えて円筒ラッチによる機構９０を設けた例を示す。円筒ラッチ機構９０は第１２図に示すように、切換スロープ９１を有する第１の内筒９０と位置決め溝９３を有する外筒９２、および移動ピン９５を有する第２の内筒９４からなり、第１１図に示すように組立てられて位置決め溝９３に移動ピン９５が保持されて位置決めがなされる。
第１３図に切換スロープ９１と位置決め溝９２、および移動ピン９５の形状を示す。図に示すように、切換スロープ９１はノコギリ歯のようにぎざぎざのスロープをなし、位置決め溝９３は２段の深浅スロープ溝との組み合わせからなり、移動ピン９５は突出した２本の棒状ピンからなる。第１４図に切換スロープ９１と位置決め溝９３、および移動ピン９５を組み合わせた場合の展開図を示す。
切換スロープ９１は、押し付け手段によって操作される。位置決め溝９３はガイドに固定され移動ピン９５がプレッシャープレート６に接続されクラッチパックへ押し付け力を伝達する役目をなす。位置決め溝９３の溝には深いものと浅いものが交互に配置され、移動ピン９５がどちらの溝に位置するかで移動ピン９５の位置が変更される。位置決め溝９３の深い溝に移動ピン９５が位置する場合にはクラッチは解放状態まで進むが、位置決め溝９３の浅い溝に移動ピン９５が位置する場合にはクラッチは締結したままロックされるように配置する。切換スロープ９１は傾斜部分で、移動ピン９５を保持しストロークするたびに移動ピン９３を位置決め溝の隣接する溝へと移動させる（第１５図）。すなわち、位置決め溝９３は交互に深いものと浅いものが配置されているので、作動のたびにロックと非ロックの状態を順番に繰り返すことが可能となり、外部からの制御無しにクラッチのロック、非ロックを操作することができる。
以上のように、本実施例によれば、外部より作動を制御しなければならない機構の追加無しに、クラッチの締結状態を維持できることが可能となり、追加機構の故障によりクラッチ自体の作動不良を引き起こしてしまう事態を無くすことができ、クラッチの信頼性を高めることができる。
【実施例３】  本発明の他の実施例である実施例３を第１５図を用いて説明する。
第１５図は本実施例によるクラッチを自動車の変速機の入力クラッチに適用した場合の断面を示したものである。ここで、第１図に示す実施例１との主な相違点は、本実施例はＡ系統とＢ系統の２系統のクラッチを有することにある。従って、実施例の構成に対応する構成については“Ａ”、“Ｂ”を付して表示する。入力軸１にクラッチドラム４がスプラインで回転方向に拘束されて取り付けられている。クラッチドラム４にはＡ系統の第一の摩擦ディスク２ＡとＢ系統の第一の摩擦ディスク２Ｂが回転方向に拘束されて設置される。ただ、この２系統構成の場合に駆動機構に含まれる入力軸１は１としてあり、また被駆動機構に含まれる出力軸２２Ａ、２２Ｂは２つとしてある。このような場合にあっても入力軸を介しての入力動力は分岐されており系統が２つあるものとして扱うことができる。本実施例では、クラッチをマルチプレートによる構成とし、それぞれの系統の第一の摩擦ディスク２Ａ、２Ｂには４枚が取り付けられている。それぞれの系統の第一の摩擦ディスク２Ａ、２Ｂと交互にそれぞれの系統の第二の摩擦ディスク３Ａ、３Ｂが設置される。それぞれの系統の第二の摩擦ディスク３Ａ、３Ｂは、本実施例では３枚が取り付けられている。それぞれの系統の第二の摩擦ディスク３Ａ、３Ｂは内周にスプラインが形成されており、これがそれぞれの系統のクラッチハブ１１Ａ、１１Ｂの外歯スプラインと噛み合い、回転方向に拘束されて設置される。本実施例ではこれらの摩擦ディスクは変速機内部に設置される形式をとり、潤滑油中に摩擦ディスクがあり、２系統のクラッチを有するため湿式デュアルクラッチと呼ばれる分類になる。それぞれの系統のクラッチハブ１１Ａ、１１Ｂはそれぞれの系統の出力軸２２Ａ、２２Ｂとスプラインで噛合され、回転方向に拘束されて取り付けられている。それぞれの系統の第一の摩擦ディスク２Ａ、２Ｂと第二の摩擦ディスク３Ａ、３Ｂを押し付ける動力は図示しないそれぞれの系統の駆動手段によって発生され、図示しない上位のクラッチ制御器の意図によって制御される。それぞれの系統の第一の摩擦ディスク２Ａ、２Ｂと第二の摩擦ディスク３Ａ、３Ｂを押し付ける動力はそれぞれの系統の操作ベアリング４５Ａ、４５Ｂの直線運動となりそれぞれの系統の直動リンク５１Ａ、５１Ｅに伝えられた後、それぞれの系統のロック機構として作用するカムリンク５２Ａ、５２Ｂを介してそれぞれの系統のプレッシャープレート６Ａ、６Ｂへと伝えられ、更にそれぞれの系統の皿ばね７Ａ、７Ｂを介して、それぞれの系統の第一の摩擦ディスク２Ａ、２Ｂと第二の摩擦ディスク３Ａ、３Ｂからなるそれぞれの系統のクラッチパックの押し付け力として伝達される。それぞれの系統のクラッチパックはクラッチドラム４にそれぞれの系統のＣリング１２Ａ、１２Ｂで軸方向の運動を拘束されており、それぞれの系統のクラッチパックはそれぞれの系統のプレッシャープレート６Ａ、６Ｂと、それぞれの系統のＣリング１２Ａ、１２Ｂによって挟み込まれて押し付け力が作用する構成となる。
ここで、クラッチのロック機構にカムリンク５２Ａ、５２Ｂを用いたが、他の実施例と同じく押し付け力をロックすることができものであれば他の構成でも良い。また、クラッチはマルチプレートの湿式デュアルクラッチとしたが、乾式クラッチであっても良いし、単板クラッチであっても良い。
さて、上記構成の本実施例でのクラッチの動作について説明すれば以下のようである。
まず、図示しないそれぞれの系統の駆動手段が何も作用力を及ぼしていない状態ではそれぞれの系統のクラッチには動力の伝達は無く、入力軸１とＡ系統の出力軸２２Ａの間、入力軸１とＢ系統の出力軸２２Ｂの間の動力伝達はどちらも無い状態である。
Ａ系統のクラッチを作動させて動力を入力軸からＡ系統の出力軸へ伝達しようとする場合、図示しないＡ系統の駆動手段にて駆動力を発生させ、Ａ系統の操作ベアリング４５Ａ、Ａ系統の直動リンク５１Ａを経てＡ系統のカムリンク５２Ａへと伝える。カムリンク５２Ａは支点をガイド５３Ａに支持されて回転運動を成し、カムリンク５２Ａの作用支点がＡ系統のプレッシャープレート６Ａを直線運動させる。Ａ系統のプレッシャープレート６Ａが直線運動するとＡ系統の皿ばね７Ａが押し付けを受け、皿ばね７Ａを介して、Ａ系統の第一の摩擦ディスク２ＡとＡ系統の第二の摩擦ディスク３Ａからなるクラッチパックを押し付ける力が作用する。ここで、クラッチパックは、クラッチドラム４にＡ系統のＣリング１２Ａにより軸方向の変位を規制されているのでクラッチパックは押し付け力を受け、Ａ系統の第一の摩擦ディスク２ＡとＡ系統の第二の摩擦ディスク３Ａの間に摩擦による伝達トルクを生じる。よって、入力軸１に伝えられている動力は、入力軸１からクラッチドラム４、Ａ系統の第一の摩擦ディスク２Ａ、Ａ系統の第二の摩擦ディスク３Ａ、Ａ系統のクラッチハブ１１Ａ、Ａ系統の出力軸２２Ａの順で伝えられ、入力軸１からＡ系統の出力軸２２Ａへ動力を伝達し得る。
Ｂ系統のクラッチを作動させて動力を入力軸１からＢ系統の出力軸２２Ｂへ伝達しようとする場合も同様に、図示しないＢ系統の駆動手段にて駆動力を発生させることで、入力軸からＢ系統の出力軸へ動力を伝達を得る。
ここで、Ａ系統のクラッチを締結状態でロックさせる場合、実施例１の場合と同様にＡ系統のカムリンクによる効果により、Ａ系統のクラッチ機構からの反力はカムリンクにより受け持たれているため、クラッチは解放に向かうことなく、一定の押し付け力が作用したままの状態となり、締結状態を維持できる。この状態ではＡ系統のクラッチの押し付け力の反力は、Ａ系統のＣリング１２Ａとクラッチドラム４Ａ、ガイド５３Ａ、Ａ系統のカムリンク５２Ａ、Ａ系統のプレッシャープレート６Ａの間で閉じるため、変速機ケースには軸方向の力は発生せず、軸受けベアリングＢＧ１Ａ等へのストレスを和らげることができる。
Ｂ系統のクラッチを締結状態でロックさせる場合も同様にＢ系統のカムリンク５２Ｂが作用し、Ｂ系統のクラッチに一定の押し付け力が作用したままの状態とでき、締結状態を維持できる。
次に、Ａ系統のクラッチをロック状態から、解放させる場合は実施例１の場合と同様に図示しないＡ系統の駆動手段よりクラッチを締結させる場合とは逆方向の駆動力を発生させる。Ａ系統のカムリンクはクラッチと締結する方向とは逆方向に回転させられる力を受け、カムリンクの入力変位と出変位の関係は極大値を超えて順特性の側へ戻り、クラッチの押し付け力は減少するようになる。更に、Ａ系統の駆動手段よりクラッチを締結させる場合とは逆方向の駆動力を与えると、Ａ系統のプレッシャープレート６ＡがＡ系統のクラッチパックを押し付ける力が完全になくなり、Ａ系統の第一の摩擦ディスクとＡ系統の第二の摩擦ディスクの間の動力伝達が無くなり、Ａ系統のクラッチは解放させられる。ここで、Ａ系統のプレッシャープレート６ＡはＡ系統のリターンスプリング３７Ａによりクラッチパックから離れる方向へ力を受けているので、Ａ系統のプレッシャープレートはクラッチパックとクリアランスを持った状態まで下げることができる。
Ｂ系統のクラッチをロック状態から、解放させる場合も同様に、図示しないＢ系統の駆動手段にて締結時とは逆方向の駆動力を発生させることで、クラッチを解放し、入力軸１からＢ系統の出力軸２２Ｂへ動力伝達を止めることができる。
以上のように、本実施例によれば、外部より作動を制御しなければならない機構の追加無しに、デュアルクラッチの締結状態を維持できることが可能となり、追加機構の故障によりクラッチ自体の作動不良を引き起こしてしまう事態を無くすことができ、クラッチの信頼性を高めることができる。
第１６図に本発明の概念をまとめて示す。第１６図において、対策１としてクラッチを構成する摩擦ディスクどうしを押し付け（締結機能）、電源を切ったときにも締結継続（ロック機能）を行い、ロック解除、締結解放する場合に、当該ロック解除を特別な手段によることなく行い得るようにして締結解除をスムーズに行い得るようにすること、対策２として特別な手段の故障によるクラッチ自体の作動不良を引き起こす事態をなくして、クラッチの信頼性を高めること、対策３として解放の操作によって、解放・ロック解除を一連のものとして行い、機構的に簡単な摩擦ディスク締結手段を提供することがある。
対応として、カムリンクの回転支点７２と作用支点７３の位置関係が水平方向に一直線上に進んだ後に、作用支点７３は直線Ｈの反対側まで倒れるように設定し、これによって入力変位と出力変位との関係は、途中で極大値を以降は入力変位を増大させると出力変位が減少する逆特性を持つ構成として作動するロック手段の生成を行う。
また、制御を容易にしたランプボール機構を採用する。
具体的構成として、ロック手段がカムリンクで構成される場合；
○駆動側とクラッチ機構とはカムリンクで連結され、
○カムリンクは作用支点７３が直線Ｈに対してなす角度θは直線Ｈの下側において形成される。
締結手段が内筒ラッチ機構で構成される場合；
○駆動側とクラッチ機構とは切換スロープを有する円筒と、この深浅位置決めの溝を有する円筒と、移動ピンを有する円筒とを組み合わせて、移動ピンの深浅の位置制御をする。
駆動側からの押し付け力をクラッチの第１の摩擦ディスクと第２の摩擦ディスクとに伝達して、両者の連結する手段、両者の締結過程において不作動で締結した後において作動するロック手段を有して構成され、押し付け手段を操作し、駆動側からの解放力が前記第一の摩擦ディスクと第２の摩擦ディスクに伝達されるとロック手段が解放され、引き続いて締結手段が解放される。
また、ランプボール機構を構成する第二ランプを制御部材としてかつ押し付け力を伝達する直線運動部材として双方向移動させてロック手段と連結して構成される。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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