JP6083447B2 - セレクタブルワンウエイクラッチ - Google Patents
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Description
本発明は、ワンウエイクラッチの機能を選択的に発揮させることが可能なセレクタブルワンウエイクラッチに関する。
セレクタブルワンウエイクラッチとして、爪部材が突出可能に設けられたプレートと爪部材が噛み合う凹部が形成されたプレートとが同一軸線上に設けられ、爪部材の状態を2つのプレート間に設けられたセレクタプレートによって変更することにより、2つのプレート間のトルク伝達を所定の一方向の回転時のみ許容するロックモードと、2つのプレート間のトルク伝達を両方向の回転時で遮断する解放モードとを選択可能なものが知られている(特許文献1)。
特許文献1のセレクタブルワンウエイクラッチの構造上、爪部材が凹部に噛み合って2つのプレートが接合したときに2つのプレートの軸心が製造設計時の公差分だけずれる結果、部品の耐久性や静粛性に影響を及ぼすおそれがある。
そこで、本発明は、2つのプレートの接合時の軸心のずれを低減できるセレクタブルワンウエイクラッチを提供することを目的とする。
本発明のセレクタブルワンウエイクラッチは、互いに同一軸線上に配置された第1プレート及び第2プレートと、前記第1プレートから前記第2プレートに向かって突出可能な状態で前記第1プレートに設けられ、前記第1プレートから突出した場合に前記第2プレートが所定の回転方向の時に限って前記第2プレートに形成された凹部に噛み合う爪部材と、前記第1プレートと前記第2プレートとの間に配置され、前記爪部材が前記第1プレートから突出可能な状態と、前記爪部材が前記第1プレート側に収納されたままに維持される状態との間で前記爪部材の状態を変更可能なセレクタプレートと、前記第1プレートの外周を覆う外殻と、を備え、前記第1プレートは、前記軸線の回りに回転不能かつ前記軸線方向に移動可能な状態で保持部材に装着され、前記外殻は、前記軸線を基準として半径方向に位置決めされた状態で前記保持部材に対して移動不能であり、前記外殻で覆われた前記第1プレートの外周部分と、前記第1プレートの前記外周部分を覆う前記外殻の内周部分とが、前記第2プレートから離れる方向に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成されているものである(請求項1)。
このセレクタブルワンウエイクラッチによれば、第1プレートに設けられた爪部材が第2プレートに形成された凹部に噛み合うことによって第1プレートと第2プレートとが接合した場合には、第1プレート及び第2プレートにはこれらが互いに軸心をずらしながら離される力が働く。軸線を基準として半径方向に位置決めされ第1プレートが装着される保持部材に対して移動不能な外殻の内周部分と、その外殻で覆われた第1プレートの外周部分とは、第2プレートから離れる方向に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成されている。このため、第1プレートが第2プレートから離れる方向に移動する過程で外殻の内周部分と第1プレートの外周部分とが互いに接触することによって第1プレートの軸心のずれが外殻にて低減される調心機能が働く。このセレクタブルワンウエイクラッチはこのような調心機能が働くため、第1プレート等の各部の製造設計時の公差を大きくして軸心のずれの許容範囲を拡大できる。これにより、第1プレートと第2プレートとの接合時に爪部材が第2プレートの凹部に噛み合う際の衝撃エネルギーの一部が運動エネルギーに変換される際の変換量を増やすことができるので爪部材の噛み合い時の衝撃力を緩和することに寄与し得る。
本発明のセレクタブルワンウエイクラッチの一態様において、前記第1プレートと前記外殻との間に設けられ、前記第1プレートと前記外殻とが互いに離れる方向にこれらを付勢する付勢部材を更に備えてもよい(請求項2)。この態様によれば、第1プレートと第2プレートとの接合が解除される場合に、付勢部材によって第1プレートを外殻から離れた初期位置に容易に戻すことが可能となる。また、第1プレートと第2プレートとの接合時に第1プレートが第2プレートから離れる方向に移動して外殻に接触する際に付勢部材によって接触時の衝撃を緩和できる。
以上説明したように、本発明のセレクタブルワンウエイクラッチによれば、軸線を基準として半径方向に位置決めされ第1プレートが装着される保持部材に対して移動不能な外殻の内周部分とその外殻で覆われた第1プレートの外周部分とが第2プレートから離れる方向に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成されている。このため、第1プレートが第2プレートから離れる方向に移動する過程で外殻の内周部分と第1プレートの外周部分とが互いに接触することによって第1プレートの軸心のずれを低減できる。
(第1の形態)
図1〜図3に示したセレクタブルワンウエイクラッチ(以下、クラッチという。)1Aは不図示のハイブリッドトランスアクスルに組み込まれて使用される。クラッチ1Aは、ケース100に固定された固定軸101と、固定軸101と同一の軸線Axの回りに回転可能な回転軸102との間に介在する。クラッチ1Aは、回転軸102の回転方向がR1の場合に回転軸102から固定軸101へのトルク伝達を許容して回転軸102を固定する状態と回転方向が反対のR2の場合にそのトルク伝達を遮断して回転軸102を解放する状態とが切り替わるロックモードと、回転軸102の回転方向がR1及びR2のいずれの方向においても回転軸102から固定軸101へのトルク伝達を遮断して回転軸102を解放する状態に維持する解放モードとの間で動作モードを選択できる。
図1〜図3に示したセレクタブルワンウエイクラッチ(以下、クラッチという。)1Aは不図示のハイブリッドトランスアクスルに組み込まれて使用される。クラッチ1Aは、ケース100に固定された固定軸101と、固定軸101と同一の軸線Axの回りに回転可能な回転軸102との間に介在する。クラッチ1Aは、回転軸102の回転方向がR1の場合に回転軸102から固定軸101へのトルク伝達を許容して回転軸102を固定する状態と回転方向が反対のR2の場合にそのトルク伝達を遮断して回転軸102を解放する状態とが切り替わるロックモードと、回転軸102の回転方向がR1及びR2のいずれの方向においても回転軸102から固定軸101へのトルク伝達を遮断して回転軸102を解放する状態に維持する解放モードとの間で動作モードを選択できる。
クラッチ1Aは、軸線Axの回りに回転不能かつ軸線Ax方向に移動可能な状態で固定軸101にスプライン結合された保持プレート2と、軸線Axの回りに回転軸102と一体回転可能に設けられた回転プレート3と、保持プレート2と回転プレート3との間に配置されて軸線Axの回りに回転可能に設けられたセレクタプレート4と、保持プレート2の外周を覆う外殻5とを備えている。外殻5は、軸線Axを基準として半径方向に位置決めされた状態で固定軸101に固定されることにより、固定軸101及びケース100に対して移動不能な状態となっている。保持プレート2は本発明に係る第1プレートに、回転プレート3は本発明に係る第2プレートに、保持プレート2が装着される固定軸101は本発明に係る保持部材に、それぞれ相当する。
保持プレート2には、回転プレート3と対向する側に開口し周方向に並ぶ複数の保持室10が形成されている。各保持室10には回転プレート3と噛み合う爪部材11が一つずつ設けられている。各爪部材11は、その基端部11aが保持プレート2の半径方向に延びる軸線Ax1の回りに回転可能に支軸Pを介して保持プレート2に取り付けられ、かつ回転プレート3側に向かう突出方向にばね12にて付勢されている。これにより、各爪部材11は保持プレート2側に後退して保持室10に収納された状態と、保持プレート2から回転プレート3に向かって突出する状態との間で動作できる。つまり、各爪部材11は突出可能な状態で保持プレート2に設けられる。
回転プレート3には、保持プレート2と対向する側に開口し周方向に並ぶ複数の凹部15が形成されている。各凹部15は突出した爪部材11が噛み合う際に爪部材11の先端部11bが突き当たる壁部15aを有している。図示を省略したが、凹部15の個数は爪部材11の個数よりも多く、かつ各凹部15の位相と各爪部材11の位相とが互いに異なっている(図2参照)。したがって、突出した複数の爪部材11の一部が、複数の凹部15の一部と噛み合うことになる。
セレクタプレート4には、周方向に並びかつ突出した爪部材11の一部分が通過可能な複数の貫通孔16が各爪部材11と同位相で形成されている。セレクタプレート4の回転位置は、爪部材11が貫通孔16を通過して回転プレート3の凹部15に噛み合うことが可能な図2のロック位置と、爪部材11の先端部11bがセレクタプレート4に突き当たることによって爪部材11の突出を制限して爪部材11が保持プレート2側に収納されたままに維持可能な図3の解放位置との間で切り替えることができる。これにより、上述したロックモードと解放モードとが選択的に実施される。セレクタプレート4の回転位置の切り替えは不図示のアクチュエータで行われる。
図2を参照すると明らかなように、回転プレート3の回転方向がR1の時には爪部材11の先端部11bが凹部15の壁部15aに突き当たる。したがって、爪部材11が回転プレート3の凹部15に噛み合って保持プレート2と回転プレート3とが接合されてこれらのトルク伝達が可能となり回転軸102は固定される。一方、回転プレート3の回転方向がR2の時には爪部材11がR2の方向に向かって傾斜しているので、爪部材11が回転プレート3の凹部15に干渉しても爪部材11が保持プレート2側に押し戻されるにすぎない。そのため、爪部材11が凹部15に噛み合わない。したがって、図2のロックモードの場合、回転プレート3の回転方向がR2の時には保持プレート2と回転プレート3との間のトルク伝達は遮断されて回転プレート3は解放される。
一方、図3の解放モードの場合には、セレクタプレート4によって各爪部材11が保持プレート2側に収納されたままの状態となり回転プレート3の凹部15に達しない。したがって、回転プレート3はR1及びR2のいずれの回転方向であっても回転プレート3から保持プレート2へのトルク伝達が遮断されて回転プレート3は解放される。
ロックモード時に爪部材11が凹部15に噛み合って保持プレート2と回転プレート3とが接合すると、図4に示したように爪部材11にトルクTが入力される。トルクTの入力によって爪部材11の基端部11aに位置する支軸Pには力Fが入力される。力Fは軸線Ax方向の分力fxと保持プレート2の接線方向の分力ftとを有する。上述したように、保持プレート2は固定軸101にスプライン結合されていて軸線Ax方向への移動が許容されている。したがって、爪部材11の支軸Pに力Fが入力されることにより、保持プレート2と回転プレート3とは互いに軸心がずれながら離れる。
クラッチ1Aには、軸心がずれた保持プレート2の軸心のずれを戻す調心機能を与えるため外殻5が設けられている。上述したように外殻5は固定軸101に固定されていて、回転プレート3と対向する対向側2aを除いた保持プレート2の周囲を覆っている。外殻5と保持プレート2との間には所定のクリアランスが確保されている。外殻5の内周部分20は精度良く加工されており、軸線Axから内周部分20までの内径は全周でほぼ一致している。
図5に示したように、外殻5の内周部分20と、その内周部分20にて覆われる保持プレート2の外周部分21とは、回転プレート3から離れる方向に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成されている。内周部分20のテーパ角θiと外周部分21のテーパ角θoとは互いに等しく設定されているが、これらが異なっていても構わない。また、内周部分20及び外周部分21並びにこれらの間のクリアランスCは、保持プレート2が軸線Ax方向に移動した際に保持プレート2の対向側2aの反対側2bと、保持プレート2に対向する外殻5の内面5aとが互いに接触しないように構成されている。
これにより、保持プレート2が回転プレート3から離れる方向に移動する過程で外殻5の内周部分20と保持プレート2の外周部分21とが互いに接触することによって、保持プレート2の軸心のずれが外殻5にて低減される調心機能が働く。したがって、クラッチ1Aは保持プレート2と回転プレート3との接合時にこのような調心機能が働くため、保持プレート2等の各部の製造設計時の公差を大きくして軸心のずれの許容範囲を拡大できる。これにより、保持プレート2と回転プレート3との接合時に爪部材11が回転プレート3の凹部15に噛み合う際の衝撃エネルギーの一部が運動エネルギーに変換される際の変換量を増やすことができるので爪部材11の噛み合い時の衝撃力を緩和することに寄与し得る。
(第2の形態)
次に、図6及び図7を参照ながら本発明の第2の形態を説明する。以下、第1の形態と同じ構成には同一の参照符号を図面に付して説明を省略する。
次に、図6及び図7を参照ながら本発明の第2の形態を説明する。以下、第1の形態と同じ構成には同一の参照符号を図面に付して説明を省略する。
図6及び図7に示すように、クラッチ1Bは、外殻5の内面5aと保持プレート2の反対側2bとの間に設けられた付勢部材としてのリターンばね30を備えている。リターンばね30は保持プレート2と外殻5とが互いに離れる方向にこれらを付勢する。なお、図6及び図7ではリターンばね30は一つだけ示されているが、リターンばね30は周方向のバランスを考慮して保持プレート2の周方向に関して等間隔で複数個(例えば6個)設けられている。
クラッチ1Bによれば、保持プレート2と回転プレート3との接合が解除される場合に、リターンばね30によって保持プレート2を外殻5から離れた図示の初期位置に容易に戻すことが可能となる。また、保持プレート2と回転プレート3との接合時に保持プレート2が回転プレート3から離れる方向に移動して外殻5に接触する際にリターンばね30によって接触時の衝撃を緩和できる。
本発明は上記各形態に限定されず本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。図示された各形態のクラッチ1A、1Bの構造及び形状は一例であり、これらのクラッチ1A、1Bと同様の機能及び動作を有する限りにおいて、図示の構造及び形状とは異なる形態で本発明を実施することも可能である。
上記各形態は、外殻5が固定され、第1プレートである保持プレート2が回転不能でかつ軸線Ax方向に移動可能であり、かつ第2プレートである回転プレート3が軸線Axの回りに回転可能であるが、上記各形態はクラッチの一適用例にすぎない。例えば、外殻が固定で、第1プレート及び第2プレートが同一の軸線の回りに相対回転可能な形態で本発明を実施することもできるし、外殻と第1プレートとが同一の軸線の回りに一体回転可能でかつ第2プレートが第1プレートと同一の軸線の回りに相対回転可能な形態で本発明を実施することもできる。これらの形態のうち、後者の形態は外殻と第1プレートとの間に回転速度差がないので、第1プレートと第2プレートとが接合していない非係合時に外殻と第1プレートとが接触して摩擦することを回避できる利点がある。
上記各形態では、外殻5が回転プレート3と対向する対向側2aを除いた保持プレート2の周囲を覆っているが一例にすぎない。軸線を基準として半径方向に位置決めされている限りにおいて、外殻が第1プレートの外周を覆っていればよい。例えば、第1プレートの外周をリング状又は筒状の外殻で覆う形態で本発明を実施することも可能である。また、上記各形態では、外殻5が固定軸101に固定されているが、例えば、外殻5が固定される対象が固定軸101に対して静止しているケース100であってもよい。要するに、第1プレートが装着される保持部材に対して外殻が移動不能な状態であればよい。
1A、1B セレクタブルワンウエイクラッチ
2 保持プレート(第1プレート)
3 回転プレート(第2プレート)
4 セレクタプレート
5 外殻
11 爪部材
15 凹部
30 付勢部材(リターンばね)
Ax 軸線
2 保持プレート(第1プレート)
3 回転プレート(第2プレート)
4 セレクタプレート
5 外殻
11 爪部材
15 凹部
30 付勢部材(リターンばね)
Ax 軸線
Claims (2)
- 互いに同一軸線上に配置された第1プレート及び第2プレートと、
前記第1プレートから前記第2プレートに向かって突出可能な状態で前記第1プレートに設けられ、前記第1プレートから突出した場合に前記第2プレートが所定の回転方向の時に限って前記第2プレートに形成された凹部に噛み合う爪部材と、
前記第1プレートと前記第2プレートとの間に配置され、前記爪部材が前記第1プレートから突出可能な状態と、前記爪部材が前記第1プレート側に収納されたままに維持される状態との間で前記爪部材の状態を変更可能なセレクタプレートと、
前記第1プレートの外周を覆う外殻と、を備え、
前記第1プレートは、前記軸線の回りに回転不能かつ前記軸線方向に移動可能な状態で保持部材に装着され、
前記外殻は、前記軸線を基準として半径方向に位置決めされた状態で前記保持部材に対して移動不能であり、
前記外殻で覆われた前記第1プレートの外周部分と、前記第1プレートの前記外周部分を覆う前記外殻の内周部分とが、前記第2プレートから離れる方向に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成されている、セレクタブルワンウエイクラッチ。 - 前記第1プレートと前記外殻との間に設けられ、前記第1プレートと前記外殻とが互いに離れる方向にこれらを付勢する付勢部材を更に備える請求項1に記載のセレクタブルワンウエイクラッチ。
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