JPH10184731A - ボールランプアクチュエータ - Google Patents

ボールランプアクチュエータ

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JPH10184731A
JPH10184731A JP9342635A JP34263597A JPH10184731A JP H10184731 A JPH10184731 A JP H10184731A JP 9342635 A JP9342635 A JP 9342635A JP 34263597 A JP34263597 A JP 34263597A JP H10184731 A JPH10184731 A JP H10184731A
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JP
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ring
control
clutch
coil
ball ramp
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JP9342635A
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Gregory J Organek
ジョセフ オルガネク グレゴリー
David Michael Preston
マイケル プレストン デヴィッド
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Eaton Corp
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Eaton Corp
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Publication date
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    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/12—Mechanical clutch-actuating mechanisms arranged outside the clutch as such
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D13/00—Friction clutches
    • F16D13/04—Friction clutches with means for actuating or keeping engaged by a force derived at least partially from one of the shafts to be connected
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】入力トルクが逆転するとき、ボールランプ作動
式クラッチが切り離されないようにするボールランプア
クチュエータを提供すること。 【解決手段】駆動系クラッチ２に締付力を加えるために
作動リング12とともに作用する制御リング14を有するボ
ールランプ機構11であって、太陽ギア40とこれに噛み合
う遊星ギア42の間に一方向クラッチを作用させる遊星ギ
アセット39を用い、ボールランプ機構11がさらに作動す
る方向に作動リングに対して制御リング14を回転させ
る。車両の駆動モード時に、遊星ギアセット39が一方向
クラッチ46によってロックされ、惰走モード時に、一方
向クラッチ46を解放して遊星ギアセット39がコイル極32
を介して制御リング14をボールランプ機構11をさらに作
動させる方向に回転する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両の駆動系クラ
ッチ、特に、摩擦ディスクがボールランプアクチュエー
タを使用するエンジンフライホィールにクランプされ、
一方向クラッチと遊星ギアセットが、駆動時及び惰走時
の駆動系クラッチのロックアップを与えるように用いら
れる駆動系クラッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】駆動系クラッチは、一般に、複数のばね
を用いて摩擦ディスクをエンジンフライホィールにクラ
ンプする。これらのばねは、フライホィールにボルト締
めされる圧力板アセンブリ内に配置されている。この圧
力板のばね機構を調整する機械的リンク機構が、クラッ
チのロックアップ及び解放を制御しようとする運転者に
よって変位される。
【０００３】電子機器を用いてクラッチの作動を自動化
する努力が現在進行中である。特に、変速機のシフト中
により正確なクラッチ作動を行うために、運転者の代わ
りに、機械的リンク機構に連結された電気機械式または
油圧式のアクチュエータを使用することが知られてい
る。
【０００４】このようなアクチュエータを用いて、機械
的リンク機構が中央マイクロプロセッサによって発生し
た電気制御信号に応答して動かされ、このプロセッサ
は、駆動系クラッチをいつ、どのように作動しあるいは
不作動にするかを決定するために作動条件に基づいた種
々の車両センサ入力を処理するのに用いられる。
【０００５】車両の駆動系差動装置におけるクラッチパ
ックに負荷を加えるためのボールランプアクチュエータ
を使用することは知られている。米国特許明細書第４，
８０５，４８６号及び同第５，０９２，８２５号には、
サーボモータの回転あるいは作動リングに作用するソレ
ノイド駆動のブレーキシューによって開始されるボール
ランプアクチュエータの作動に応じてクラッチパックに
負荷が与えられる制限スリップ式の差動装置を開示し、
これらはここに参考文献として包含される。
【０００６】ボールランプ機構が他のアクチュエータよ
り優れている点は、回転運動を非常に高い力倍率で、多
くの場合、１００：１あるいはそれ以上で軸方向運動に
変換できることである。
【０００７】ボールランプアクチュエータは、米国特許
明細書第５，０７８，２４９号に記載されているよう
に、車両変速機において、信号に応じてギア式クラッチ
パックに負荷を加えることによってギアセットの連結・
切り離しを行うために使用されており、この特許の開示
内容も参考としてここに包含される。
【０００８】これらの車両の応用例において、ボールラ
ンプアクチュエータの一方側、一般的に制御リングと呼
ばれているが、これは、コイルを流れる電流によって発
生する電磁界で誘導される力によってケースグラウンド
に対して反作用させるか、あるいは制御リングが電気モ
ータによってケースグラウンドに対して回転させる。
【０００９】さらに、大きい締付力を発生するために、
コイルまたはモータに供給される電流を増加させ、それ
によって制御リングを作動リングに対して回転させるケ
ースグラウンドに制御リングの反力を増大させて、ボー
ルランプ機構内の転動部材を制御リング及び作動リング
内の対応のランプと係合させ、それによって軸方向移動
及びクラッチパック上の締付力を増加させる。
【００１０】米国特許明細書第１，９７４，３９０号、
同第２，８６１，２２５号、同第３，０００，４７９
号、同第５，４４１，１３７号、同第５，４６９，９４
８号、同第５，５０５，２８５号に記載されているよう
に、車両の主クラッチに負荷を加えるためにボールラン
プアクチュエータを用いることが知られており、これら
の開示内容も、ここに参考として包含される。
【００１１】車両の駆動系クラッチの締付力を与えるた
めにボールランプアクチュエータを使用する場合の１つ
の問題は、従来の一方向ボールランプ機構の仕組みで
は、車両が惰走モードにあるとき締付力が失われること
である。
【００１２】エンジン出力が減少し、駆動系が実際にエ
ンジンをオーバーラン（惰走）させると、従来の単一ラ
ンプの一方向作動を有するボールランプアクチュエータ
では、クラッチを切り離し、それにより車両のエンジン
ブレーキのためのポテンシャルがなくなる。
【００１３】言い換えると、１つのランプ角を有する一
方向ボールランプを用いるこの形式のボールランプ作動
式クラッチでは、車両が惰走モードであるときのよう
に、エンジンが回転エネルギーを変速機に供給できない
とき、駆動系クラッチが切り離される。
【００１４】この惰走時において、フライホィールは、
もはや、回転エネルギーを変速機あるいはボールランプ
アクチュエータのいずれにも供給することはできない。
このような状況では、作動リング及び制御リングの相対
回転が逆転して、ボールランプの軸方向変位が消失する
ため、圧力プレートはクラッチディスクから引き離され
る。その結果、エンジンが変速機から切り離されて、エ
ンジンの制動力も失われる。
【００１５】双方向性のボールランプ作動式クラッチ
が、米国特許明細書第２，９３７，７２９号及び同第
５，５０５，２８５号に開示されている。このより高価
で複雑な技術を用いることによって、ボールランプアク
チュエータは、制御リングと作動リングの間の相対回転
がいずれかの方向にあるとき、作動が行われる双方向ラ
ンプを含んでいる。
【００１６】しかしながら、ボールランプは、非作動状
態を介して変位しなければならず、一時的に望ましくな
いクラッチのスリップを生じる結果となり、また構成部
品は、一方向ユニットに比較して製造コストが更に高価
となる。
【００１７】また、双方向ボールランプは、一方向ボー
ルランプ機構に比較して所定のパッケージ寸法におい
て、制御リングと作動リングの間の回転軌道を減少させ
ることになる。こうして、一方向ボールランプ機構は、
車両の駆動時及び惰走時の作動モードの両方において利
用できるようにすることが好ましい。
【００１８】このボールランプアクチュエータは、複数
の転動部材と、制御リングと、向き合った作動リングと
を備えており、作動リング及び制御リングによって少な
くとも３つの向き合った一方向ランプ表面が円周方向半
円溝として形成され、各対の向き合った溝に１つの転動
部材が収容されている。
【００１９】制御リングとハウジング部材との間にスラ
ストローラ（または他の形式のスラスト軸受）が配置さ
れて、フライホィール等の入力部材に連結されてそれと
共転する。制御クラッチの１つの部材に隣接して電磁コ
イルが配置されて、これに誘導される磁界が制御クラッ
チに負荷を加えることによって、ボールランプアクチュ
エータの制御リングに力を加える。この制御クラッチ
は、車両空調用のコンプレッサのために一般的に用いら
れるものと同様のものにすることができる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】このような事情に鑑み
て、本発明の１つの目的は、入力トルクが逆転すると
き、ボールランプ作動式クラッチが切り離されないよう
にするボールランプアクチュエータを提供することであ
る。
【００２１】また、他の目的は、一方向クラッチに用い
る制御リングと作動リングの間の回転をロックすること
によって、ドライブライントルクが惰走モードにあると
き、一方向ランプを有するボールランプ作動式クラッチ
が切り離されないようにすることである。
【００２２】本発明の別の目的は、ボールランプ作動式
クラッチが一方向ランプを有し、ドライブライントルク
が、遊星ギアセットを使う惰走モードにあるとき、クラ
ッチの係合レベルを増加させることである。
【００２３】さらに別の目的は、制御リングと変速機入
力軸の間に作用する一方向クラッチに含まれる遊星ギア
セットを用いて、伝達されるドライブライントルクが逆
転するとき、一方向ランプを有するボールランプアクチ
ュエータによって作動する駆動系クラッチが、その作動
力を増加させることである。
【００２４】さらなる本発明の目的は、制御リングと変
速機入力軸の間に作用する遊星ギアセットを用いて、伝
達されるドライブライントルクが逆転するとき、一方向
クラッチが変速機入力軸に対して遊星ギアの逆回転を防
止し、一方向ランプを有するボールランプアクチュエー
タによって作動する駆動系クラッチが、その作動力を増
加させることである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、請求項に記載の各構成を有する。本発明
は、原動機によって駆動されるフライホィールと、ボー
ルランプ作動式クラッチを介する変速機入力軸によって
特徴付けられる。ボールランプ機構は、複数の一方向性
の可変深さの溝（ランプ）と、少なくとも部分的に対向
しかつ制御リングの溝に対してほぼ同形状の単一方向の
可変深さの溝を有する作動リングを有している。
【００２６】ボールランプアクチュエータのクラッチ装
置の例は、米国特許明細書第１，９７４，３９０号、同
第２，８６１，２２５号、同第２，９３７，７２９号、
同第３，０００，４７９号、同第５，４８５，９０４
号、および同第５，５０５，２８５号に示されている。
【００２７】この作動リングは、一方向クラッチの使用
によって、車両の惰走モードでのクラッチのロックアッ
プ時に逆回転しないようになっている。遊星ギアセット
は、ボールランプアクチュエータが惰走モードにおける
クラッチ摩擦板に加わる締付力を増加させるのに用いら
れる。
【００２８】こうして、本発明を用いることにより、ボ
ールランプ機構は、車両が駆動モードから惰走モードに
移行するとき非作動状態を介して変位せず、また、クラ
ッチのスリップが減少する。
【００２９】遊星ギアセットを介して制御リングを変速
機入力軸に摩擦的に連結する制御クラッチを作動させる
ために、電磁コイルが用いられる。クラッチがコイルに
よって作動すると、ボールランプ機構は、入力フライホ
ィールと車両変速機の入力軸の間の回転速度差があると
きには、クラッチの摩擦板に締付力を与え、締付力の大
きさを直ちに増加する。
【００３０】本発明によれば、締付力の大きさ、コイル
が一方向クラッチの作動により励磁されている限りは、
一定のレベルに保持され、その結果、車両を運転駆動す
るのに対向してエンジンに制動力を加える惰走モードに
車両が入る時、ボールランプアクチュエータは、作動状
態のまま残る。駆動モードにおけるクラッチのスリップ
によって、ボールランプ機構は、クラッチディスク上に
加わる締付力を増加させる。また、惰走モードでは、何
らかの理由で、クラッチのスリップがあると、遊星ギア
セットは、制御リングと作動リングの間の適当な方向に
付加的な相対回転を与え、クラッチ摩擦板に作用する締
付力を増加させる。
【００３１】
【発明の実施の形態】本発明に係るボールランプアクチ
ュエータの実施の形態を図面に基づいて説明する。本発
明の原理の理解を助けるために、以下に図示する実施の
形態を参照し、それを説明するために特定の用語を用い
る。しかし、それによって、本発明の範囲を限定するも
のではなく、図示の装置のそのような変更及びさらなる
変化、さらに本発明の原理を図示のように応用すること
は、本発明が関連する当業者には通常思い付くことであ
ると考えられる。
【００３２】本発明において、以下の説明で便宜上一定
の用語を用いるが、それらは、参考にすぎず、限定的な
ものではない。例えば、「前方」及び「後方」は、車両
に通常取り付けるように、クラッチアセンブリの前方及
び後方を示す方向を示す。「右方向」および「左方向」
は、その用語を使用している図面上での方向を示してい
る。「内方」及び「外方」は、本発明の装置の構造中心
に対してそれぞれ向かう方向及び離れる方向を示してい
る。「上方」及び「下方」は、その用語を使用している
図面上での方向を示している。上記用語はすべて、通常
の派生語及び類似語を含む。
【００３３】本発明を限定するものではない図面におい
て、図１は、本発明が利用される形式の主駆動系のクラ
ッチアセンブリ２の軸方向断面図である。主駆動系のク
ラッチアセンブリ２は、エンジンの出力クランク軸３が
クラッチアセンブリ２によって変速機７に連結される内
燃エンジン等の原動機（図示略) によって回転駆動され
るフライホィール（入力部材）４を有する。
【００３４】フライホィール４を取り囲むベルハウジン
グ６は、フライホィールの摩擦面４Ａを有し、変速機入
力軸（出力部材）８を有する変速機７を支持する。変速
機入力軸８は、この入力軸の左端部にあるスプライン１
０Ｃを介して摩擦パッド１０Ａと摩擦パッド１０Ｂを有
するクラッチディスク１０と一体に連結するように伸び
ている。また、変速機入力軸８は、変速機ギア装置を駆
動するためにさらに右方向に伸びている。
【００３５】圧力板として機能する作動リング１２は、
圧力板ハウジング１６に回転自在に連結され、フライホ
ィールの摩擦面４Ａでフライホィールに対して摩擦パッ
ド１０Ａと１０Ｂが取付られたクラッチディスク１０を
締付けるのに用いられる。これにより、原動機から変速
機７に変速機入力軸８を介して回転力が伝達され、さら
に残りの車両駆動系に伝達される。
【００３６】従来の装置において、クラッチの圧力板
は、多数の負荷スプリングを用いるフライホィールに向
けて付勢される。運転者が、クラッチディスクをを切り
離そうと望むとき、負荷スプリングの力に打ち勝つ運転
者の足によって機械式リリース機構が作動する。これに
より、クラッチディスクがフライホィールに対してスリ
ップする。
【００３７】しかし、作動スプリングあるいは機械式リ
リース機構の両方とも本発明の特徴ではないことを理解
しなければならない。本発明によれば、ボールランプ機
構１１は、フライホィール４に向けて作動リング１２を
付勢するのに用いられ、このフライホィール４は、変速
機のシフト動作中に運転者に代わってクラッチ制御ユニ
ット１５により電気的に制御される。
【００３８】クラッチベルハウジング６は、本発明のボ
ールランプ機構１１を含むクラッチアセンブリ２を取り
囲む。制御リングをグラウンドに対して反発させるボー
ルランプアクチュエータは、従来技術として良く知られ
ており、米国特許明細書第５，０７８，２４９号に開示
されているように、変速機のギアクラッチに負荷を加え
るために、また、米国特許明細書第５，０９２，８２５
号に開示されているように、ボールランプの制御リング
がコイルまたはモータによってケースグラウンドに対し
て反動する差動クラッチパックに用いられてきた。
【００３９】要約すると、制御リング１４と作動リング
１２の間の相対回転運動によって、球形部材あるいは円
筒ローラである１つ以上の転動部材２０Ａ，２０Ｂ，２
０Ｃが、制御リング１４内に形成された対向する同数の
ランプ（制御ランプ）２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ、および
作動リング１２内に形成されたランプ（作動ランプ）２
３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃのそれぞれに沿って移動する。ラ
ンプ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ、２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ
は、一方向性で可変の軸方向深さを有している。図２
は、より詳細な構造を説明するもので、これについては
以下で言及する。
【００４０】複数のスラスト部材２７が、いかなるタイ
プでもよい適当なスラスト軸受のスラストリング３４に
対して反動し、転動部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃが制御
リング１４及び作動リング内のそれぞれのランプ２２
Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ、２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃに係合す
るとき、ボールランプの転動部材２０Ａ，２０Ｂ，２０
Ｃによって生じる軸方向力を受ける。
【００４１】スラストリング３４は、圧力板ハウジング
１６に連結される。制御リング１４の作動リング１２に
対する回転によって、作動リング１２がフライホィール
４の方に軸方向移動し、これにより、作動リング１２と
フライホィール４の間のクラッチディスク１０を締付け
る。作動リング１２は、圧力板ハウジング１６に回転自
在に連結されるが、このハウジングに対して軸方向に移
動できる。
【００４２】制御リング１４に可撓性の環状リング延長
部１４Ｂが取付られ、この延長部は、摩擦材料から作ら
れた第１制御摩擦ディスク３７を支持する。制御リング
１４のボールランプ部１４Ａは、ランプ２２Ａ，２２
Ｂ，２３Ｃを含み、軸受１３によって変速機入力軸８に
より回転可能に支持されている。
【００４３】制御摩擦ディスク３７は、コイル３０がコ
ネクタ１７を介してクラッチ制御ユニット１５によって
励磁されるとき、コイル極３２に対して引き出される。
環状の電気コイル３０は、変速機入力軸８を取り囲み、
かつ変速機７に取り付けられた変速機のケース延長部３
１によって支持されている。
【００４４】電気コイル３０は、エアギャップ分だけコ
イルと離れたコイル極３２に近接配置され、変速機入力
軸８の太陽ギア４０上で回転可能に支持されている。こ
の電気コイル３０は、コイル極３２によって部分的に取
り囲まれるように配置され、わずかなエアギャップによ
って分離している。
【００４５】コイル３０は、変速機ケースの延長部３１
に取付けられて、コイル極３２が遊星ギアセット３９の
作用により回転するのに対して静止状態に保持される。
コイル３０は、図１で矢印によって示された電磁束３６
を発生し、この電磁束は、コイル極３２を介してリング
延長部１４Ｂを通り、コイル極３２からコイル３０に戻
る。
【００４６】電磁束３６は、リング延長部１４Ｂをコイ
ル極３２に引き込む方向の力を形成し、これにより、コ
イル極３２上の摩擦ディスク３７に接触して摩擦力を作
り出し、その結果、（フライホィール４と変速機入力軸
８との間の回転速度差により）制御リング１４にトルク
を生じさせる。制御リング１４は、ロックキング方向に
負荷が加えられている一方向クラッチ４６を介してボー
ルランプ機構１１を動かす。
【００４７】クラッチディスク１０は、クランプされな
いか、またはフライホィール４を介して原動機（エンジ
ン）によって供給される過度のトルクによりスリップが
始まるとき、制御リング１４と作動リング１２の間に相
対回転が生じ、これにより、（詳細は後述するが）リン
グ１２，１４をさらに軸方向に離す方向の付勢力が働
き、クラッチディスク１０の摩擦パッド１０Ｂ上でかつ
摩擦パッド１０Ａとフライホィール４との間に働く作動
リングの締付力が増加する。
【００４８】これは、作動リング１２に対する制御リン
グの回転動作が小さい範囲で起こり、この締付力は、フ
ライホィール４と変速機入力軸８の間に起こるどのよう
な回転スリップをも自動的、かつ瞬時に調整する。
【００４９】本発明によれば、クラッチアセンブリ２が
一旦ロックアップすると、コイル極３２は、ホィール４
と同一の速度で回転し、そして、最小寄生電力がコイル
３０に配給されるべく要求されて、クラッチアセンブリ
２のロックアップを維持する。従来技術を用いれば、制
御リング１４は、クラッチベルハウジング６等の接地表
面に対して反動することができるが、連続的なスリップ
が、制御摩擦ディスク３７を介する制御リング１４と、
高い寄生エネルギーの損失をもたらすコイル極３２との
間に起こり、さらに、クラッチのスリップ時においてボ
ールランプ機構１１が自動的に作動することがない。
【００５０】本発明において説明したように、一方向ク
ラッチ４６の作用によって制御される制御摩擦ディスク
３７と遊星ギアセット３９を介して制御リング１４を変
速機入力軸８に取付けることによって、ボールランプ機
構１１の作動時にほとんどクラッチのスリップは起こら
ず、これによりエネルギーの損失を最小にする。
【００５１】また、本発明に使用する車両の駆動モード
または惰走モードのいずれの場合においても、クラッチ
ディスク１０のスリップは、作動リング１２と制御リン
グとの間の相対運動により生じるので、クラッチディス
ク１０の最小スリップに対する反動時間は、ほぼ同時に
起こり、この相対運動は、制御リング側に設けた制御摩
擦ディスク３７と遊星ギアセット３９を介し、さらに、
圧力板ハウジング１６を介して作動リングへと動く。
【００５２】作動リング１２は、クラッチの圧力板ハウ
ジング１６に連結して回転可能となり、このハウジング
は、フライホィール４に連結されてこれらと共に回転す
る。電気コイル３０が励磁されない、すなわち、ボール
ランプ機構１１を介してほとんど軸方向力が作用しない
とき、特に、エンジンを急速に加速して構成部品の慣性
力を働かせ、かつクラッチ作動を要求しないとき、セン
タリング用ばね４１は、作動リング１２に対する制御リ
ング１４の回転位置を制御するように機能する。
【００５３】センタリング用ばね４１は、ボールランプ
機構１１の一側に、ねじりばねとして示され、制御リン
グ１４を取り囲むように伸びており、一端が制御リング
１４に取り付けら、第二端が作動リング１２に取り付け
られている。
【００５４】作動リング１２に対する制御リング１４の
回転によって、センタリング用ばね４１が応力を受け、
これにより、ボールランプ機構１１によって軸方向力が
発生しないで、作動リング１２と制御リング１４との間
で、回転方向にリングを戻すようなセンタリング力を発
生する。
【００５５】複数の圧力板ばね（図示略）が、圧力板ハ
ウジング１６と作動リング１２の間のスプリング要素と
して作用することによって、クラッチ摩擦ディスク１０
とフライホィールから離れて作動リング１２を引っ張る
ように作用し、これにより、作動リング１２がフライホ
ィール４から離れる方向に付勢される。
【００５６】圧力板ハウジング１６は、フライホィール
４に取付けられて、作動リング１２フライホィール４と
ともに回転し、圧力板ばねを押圧するように働くボール
ランプ機構１１の作用によって制御されつつ、フライホ
ィール４に対して軸方向に移動できる。
【００５７】遊星ギアセット３９は、コイル極３２と変
速機入力軸８の間に配置されている。この遊星ギアセッ
ト３９は、変速機入力軸８によって駆動され、かつそれ
ぞれの支持ピン４４上で回転する複数の遊星ギア４２と
噛み合う太陽ギア４０を含んでいる。遊星ギア４２は、
コイル極３２の延長リング３２Ａの部分で噛み合う。こ
のコイル極３２は太陽ギア４０に支持されて回転可能で
ある。
【００５８】遊星ギア４２は、キャリアリング４８によ
って互いに円周方向に離れている。一方向クラッチ４６
は、キャリアリング４８と太陽ギア４０の間に配置さ
れ、クラッチ部材５２を介して内側リング５０に作用す
るキャリアリング４８を含んでいる。
【００５９】この一方向クラッチ４６は、太陽ギア４０
に対してキャリアギア４８が、ボールランプ機構１１を
不作動にする方向に回転しないようにコイル３０が励磁
されている限り、作動リング１２に対して制御リング１
４が、ボールランプ機構１１を不作動にする方向に回転
するのを防止する。
【００６０】コイルの励磁により、遊星ギアセット３９
と一方向クラッチ４６は、ボールランプ機構１１がさら
に動き、駆動系を介して車両の作動モードに関わらずク
ラッチディスク１０に作用する締付力および駆動系のト
ルク量を増加する方向にのみ、制御リング１４と作動リ
ング１２の相対回転を与える。
【００６１】ボールランプ機構１１によって発生する軸
方向力は、圧力板ハウジング１６を介してフライホィー
ル４に取付けられているスラストリング３４にスラスト
部材２７によって伝達される。反対方向には、ボールラ
ンプ機構１１によって発生した力が、クラッチディスク
１０とフライホィール４に伝達される。
【００６２】一方向クラッチ４６は、コイル極３２の延
長リング３２Ａと、遊星ギアセット３８の太陽ギア４０
との間で作動するように配置されている。太陽ギア４０
は、変速機入力軸８によって駆動され、遊星ギア４２と
噛み合っており、この遊星ギア４２は、ボールランプ機
構１１の制御リング１４に電磁気的かつ摩擦的に結合し
ているコイル極３２の延長リング（リング）３２Ａと噛
み合っている。
【００６３】コイル３０が、クラッチ制御ユニット１５
から連結リード線１７を通って流れる電流により励磁さ
れるとき、コイル極３２に隣接して配置されたコイル３
０は電磁界を形成する。車両の付加的な電子システムに
より、クラッチ制御ユニット１５にラインＡを介して入
力が供給される。
【００６４】エンジンが、ここで駆動モードと称され
る、車両の駆動系に電力を供給しているとき、コイル３
０は励磁され、そして、リング延長部１４Ｂは電磁的に
コイル極３２と結合し、これにより、遊星ギアセット３
９の太陽ギア４０と遊星ギア４２を介して変速機入力軸
８を制御リング１４に回転可能に連結する。
【００６５】変速機入力軸８とフライホィール４の間の
相対回転は、制御リング１４と作動リング１２の間の間
隙６６（図４参照）を広げる方向に、制御リング１４と
作動リング１２の間の相対回転を生じさせる。一方向ク
ラッチ４６は、エンジンパワーが減少するとき、遊星ギ
アセット３９が逆転するのを防止する。
【００６６】コイル３０が励磁されている限り、ボール
ランプ機構１１は作動できる。その理由は、制御リング
は、遊星ギアセット３９の太陽ギア４０と遊星ギア４２
に作用する一方向クラッチ４６によって、作動リング１
２に対して静止状態であるが回転できるからである。
【００６７】車両が惰走モードに変わるとき、ドライブ
ライントルクが逆転して、ホィールが駆動側で、かつエ
ンジンは被駆動側となり車両の動きを制動するようにな
る状態となる。ボールランプ機構１１が制御リング１４
と作動リング１２（米国特許明細書第２，９８７，７２
９号及び同明細書第５，５０５，２８５号を参照）によ
り形成される２つの作用傾斜部を有していなければ、従
来のシステムを利用するとき、一方向のボールランプ機
構１１では、通常解放状態となり、エンジンブレーキ作
動させることができない。
【００６８】本発明によれば、一方向クラッチ４６とと
もに遊星ギアセット３９が変速機入力軸８と制御リング
１４との間に配置され、その結果、車両が惰走モードの
とき、変速機入力軸８とフライホィール４との間の相対
回転によって、ボールランプ機構１１の作動を増大させ
る。
【００６９】惰走モードにおいて、一方向クラッチ４６
はロックせず、太陽ギア４０に対する遊星ギア４２の回
転が生じ、これにより変速機入力軸８に対するコイル極
の回転が逆転し、さらにボールランプ機構１１を作動さ
せる。
【００７０】このようにして、本発明は、コイル３０が
励磁され、かつ変速機入力軸８とフライホィール４の間
の相対回転がいずれかの方向にあるときは、ボールラン
プ機構１１が増加する方向に作動することになり、そし
て、フライホィール４と変速機入力軸８の回転速度に差
が生じると、クラッチディスク１０に作用する締付力が
増加するという特徴を備えている。
【００７１】一方向クラッチ４６は、コイル３０が励磁
されているときに遊星ギアセット３９が動かなくなるこ
とによってボールランプ機構１１が不作動になるのを防
止ための方法を提供する。
【００７２】ここで、ボールランプ機構１１の作動を説
明するために、図２，図３，及び図４を参照すると、図
２にボールランプ機構１１の断面が示され、図３と図４
には、球形の転動部材２０Ａによって分離された作動リ
ング１２と制御リング１４のIII−III 線に沿って見た
図がある。
【００７３】球形の３つの転動部材２０Ａ，２０Ｂ，２
０Ｃは、制御リング１４が作動リング１２に対して回転
するとき、約１２０°の間隔を置いて３つのランプ２２
Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ内に配置されている。これらのラン
プは、制御リング１４が作動リング１２に対して回転す
るにつれて、それぞれ変化する軸方向深さを有する。
【００７４】転動部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃとそれぞ
れのランプ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２３Ａ，２３Ｂ，
２３Ｃの数のいくつを利用するかは、ボールランプ機構
１１の所望の回転及び軸方向動きによる。制御リング１
４と作動リング１２の両方にそれぞれ形成された同数の
等しい間隔に配置されて押圧されたランプ２２Ａ，２２
Ｂ，２２Ｃ，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ上を動く少なくと
も３つの転動部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを使用するこ
と、および制御リング１４と作動リング１２に軸方向及
び回転方向の安定性を与えることは必要なことである。
【００７５】前述したように、いかなる形式の、例え
ば、ボールあるいは円筒ローラ等の転動部材を利用する
ことができる。作動リング１２は、フライホィール４
と、圧力板ハウジング１６と、変速機入力軸８の回転軸
線と一致した回転軸４７の回りを回転するスラストリン
グ３４とともに回転することが示されている。
【００７６】２つの半円筒の周面ランプ２３Ａ，２３
Ｂ，２３Ｃは、作動リング１２の表面に形成されてお
り、これに対向して制御リング１４の表面に形成され、
同様に押圧されたランプ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃととも
に示されている。
【００７７】制御リング１４と作動リング１２は、高剛
性のスチール製で作られ、浸炭処理されるとともにロッ
クウエルＣ硬度（Ｒc ) が５５〜６０である単一方向に
テーパーとなったランプ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２３
Ａ，２３Ｂ，２３Ｃを有する。
【００７８】このランプ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２３
Ａ，２３Ｂ，２３Ｃは、図３において明らかにされてい
るように、深さがテーパー形状であり、参考としてラン
プ２２Ａ及び２３Ａを示し、ほぼ１２０°（ランプ間の
間隙を許容するために実際は１２０°よりも小さい角
度）で周面に伸びている。
【００７９】この制御リング１４と作動リング１２の間
の間隙６６は、例えば２つの対向して押圧したランプ２
２Ａとランプ２３Ａ間の回転方向によって決定されてお
り、制御リング１４が同一の回転軸上の作動リング１２
に対して回転するとき、転動部材２０Ａがこれらのラン
プ２２Ａ，２３Ａの上を転がるようになっている。ほぼ
同一の方法で、転動部材２０Ｂは、ランプ２２Ｂ，２３
Ｂの上を転がり、転動部材２０Ｃは、ランプ２２Ｃ，２
３Ｃの上を転がる。
【００８０】この相対回転は、転動部材２０Ａ，２０
Ｂ，２０Ｃの位置またはそれらの各ランプ対２２Ａ，２
３Ａ及び２２Ｂ，２３Ｂ及び２２Ｃ，２３Ｃによって決
定されるように、２つのリング１４，１２を軸方向に引
き離し、あるいは２つのリングをより近付けるように働
き、これにより、作動リング１２とフライホィール４の
間のクラッチディスク１０を締付けまたは解放するため
の軸方向移動を与える。
【００８１】図３は、ランプ２２Ａ，２３Ａが一方の端
部側に整列し、かつ転動部材２０Ａがランプ２２Ａ，２
３Ａの最も深い部分にあるときに、キャリアリング（外
側リング）４８が最小位置となっている場合の、制御リ
ング１４と作動リング１２の回転方向を示している。
【００８２】コイル３０の励磁時において、フライホィ
ール４と変速機入力軸８の回転速度差がある場合に、制
御摩擦ディスク２７を介して回転トルク入力が加わるこ
とによって制御リング１４が作動リング１２に対して回
転し、そして、ランプ２２Ａ，２３Ａが互いに対して動
くことにより、転動部材２０Ａが各ランプ表面上を転が
り、ランプ２２Ａ，２３Ａの異なる位置に移動する。
【００８３】これにより、制御リング１４と作動リング
１２は、図４に示すように、より広い間隙６６を形成す
るように離れる。同様の間隙を引き離す力は、転動部材
２０Ｂをランプ２２Ｂ，２３Ｂ上で転がすことにより、
また、転動部材２０Ｃをランプ２２Ｂ，２３Ｂ上で転が
すことによっても発生する。
【００８４】制御リング１４の回転は、図３及び図４を
参照することによって明らかに説明基準点６２，６４の
位置において、図３の直接に押圧された状態から図４の
オフセットされた位置への相対的なシフトを、矢印４５
の方向に制御リング１４を回転することにより生じさせ
る。
【００８５】制御リング１４に加えられたトルクに対す
る力のレベルがかなり高く、一般的には１００：１の比
率であるので、この軸方向変位における増加は、種々の
利用、特に駆動系クラッチのために使用することができ
る。
【００８６】これは、この利用に示されているように、
車両の駆動系においてクラッチディスク１０及びフライ
ホィールに対して作動リング１２に負荷を加えるために
使用することができる。ボールランプアクチュエータの
作動の付加的な詳細な説明は、米国特許明細書第４，８
０５，４８６号を参照することにより理解できるであろ
う。
【００８７】フライホィール４が変速機入力軸８と同一
速度で回転している場合、コイル３０が励磁されている
としても、制御リング１４と作動リング１２の間の相対
回転がないので、制御リング１４は作動リング１２と同
一速度で回転し、かつボールランプ機構１１によって付
加的な軸方向力は発生しない。
【００８８】コイル３０が励磁されたままの場合、これ
により、本発明によれば、摩擦ディスク３７、コイル極
３２、遊星ギアセット３９を介して制御リング１４を変
速機入力軸８に電磁的に結合し、フライホィール４と変
速機入力軸８との間の相対回転が、制御リング１４と作
動リング１２の間の相対回転を生じさせ、その回転方向
により、転動部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを制御リング
１４と作動リング１２の間の間隙６６をさらに増加さ
せ、これにより、フライホィールのパワーを用いてクラ
ッチディスク１０にロックアップ力を増加させるよう
に、作動リング１２によって付加的な締付力を発生す
る。
【００８９】さらに、図５を参照すると、図１のＶ−Ｖ
線に沿って見た本発明の一部断面図が示されている。変
速機入力軸８は、太陽ギアに対して回転できないように
連結され、この太陽ギアは、支持ピン４４に支持されて
回転する遊星ギア４２と噛み合っている。
【００９０】コイル極の延長リング３２Ａは、遊星ギア
と噛み合って、内側に対面するギア歯を有している。こ
のコイル３０（図示略）は、コイルリング３２内に含ま
れる。遊星ギア４２は、いかなる歯数のものでも利用で
きる。
【００９１】車両の駆動系クラッチアクチュエータは、
回転入力軸を出力軸に連結するために利用することがで
き、図１に示すように、この場合、入力軸がフライホィ
ールに、かつ出力軸が変速機入力軸８に相当する。
【００９２】本発明は、コイル３０が励磁され、これに
より、トルク変位の方向に関わらずコイル３０が入力軸
（フライホィール）と出力軸（変速機入力軸）の間の摩
擦結合が与えられる限り、ボールランプ機構１１がクラ
ッチディスク１０の後退及び切離しを防止する。
【００９３】本発明に関して、当業者が本発明を製造し
かつ使用することができるように、詳細にかつ十分に説
明してきた。種々の変更と上記明細書における理解によ
り、付随する特許請求の範囲内に包含される限り、この
ような変更及び修正の全てが、本発明の一部として包含
されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るボールランプアクチュエータの一
部断面図である。
【図２】図１のII−II線に沿って見た本発明に係るボー
ルランプ機構の軸方向断面図である。
【図３】非作動状態時のボールランプ機構を有する、図
２の III−III 線に沿って見た本発明に係るボールラン
プ機構の断面図である。
【図４】作動状態時のボールランプ機構を有する、図２
の III−III 線に沿って見た本発明に係るボールランプ
機構の断面図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線に沿って見た本発明に係るボー
ルランプアクチュエータの軸方向断面図である。
【符号の説明】
４ フライホィール ８ 変速機入力軸 １１ ボールランプ機構 １２ 作動リング １４ 制御リング １５ 制御ユニット ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ 転動部材 ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ 制御ランプ ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ 作動ランプ ３０ コイル ３２Ａ リング ３９ 遊星ギアセット ４０ 太陽ギア ４２ 遊星ギア ４６ 一方向クラッチ ４７ 回転軸 ４８ 外側リング ５０ 内側リング ５２ クラッチ部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 デヴィッド マイケル プレストン アメリカ合衆国 ミシガン 48346−3614 クラークストン エニスモア ドライブ 4551

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】２つの回転部材を回転可能に連結するボー
    ルランプアクチュエータであって、 原動機によって駆動され、かつ回転軸(47)の回りに回転
    する入力部材(4) と、前記入力部材(4) の回転軸(47)と
    同軸の回転軸を有し、出力装置を回転するための出力部
    材(8) と、 環状の制御リング(14)と作動リング(12)を有して軸方向
    移動を生じるものであり、前記制御リング(14)は、前記
    回転軸(47)を有するとともに前記制御リング(14)の第１
    面に多数の周面制御ランプ(22A,22B,22C) を有し、この
    制御ランプは、その軸方向深さを変化させ、かつ転動部
    材(20A,20B,20C) と同数の数を有して各制御ランプにそ
    れぞれ１つの転動部材を収容しており、また、前記作動
    リング(12)は、前記制御リング(14)の回転軸(47)と同軸
    の回転軸を有し、前記制御ランプに対してその数、形
    状、及び半径方向位置がほぼ同一である作動ランプ(23
    A,23B,23C) を有し、この作動ランプには、少なくとも
    部分的に前記制御ランプ(22A,22B,22C) を押圧し、かつ
    前記各転動部材(20A,20B,20C) が、前記作動ランプとそ
    れぞれの制御ランプとの間に包含されており、前記制御
    リング(14)が前記作動リング(12)に対して軸方向及び回
    転方向に移動可能に配置されているボールランプ機構(1
    1)と、 前記制御リング(14)に電磁気的に連結されたリング(32
    A) と、前記出力部材(8) によって回転可能に駆動され
    る太陽ギア(40)とを有し、この太陽ギア(40)を前記リン
    グ(32A) に結合する複数の遊星ギア(42)と、 前記リング(32A) 内に電磁界を誘導するためのコイル(3
    0)と、 前記出力部材(8) に連結された内側リング(50)と、前記
    遊星ギア(42)に連結された外側リング(48)とを有し、前
    記内側リング(50)と外側リング(48)が複数のクラッチ部
    材(52)によって連結されている一方向クラッチ(46)と、
    を備えており、 前記一方向クラッチ(46)が、前記作動リング(12)に対し
    て第１方向に前記制御リングが回転することを防止し、
    前記遊星ギアセット(39)は、前記入力部材(4)と出力部
    材(8) の相対回転に関係なく、前記作動リング(12)に対
    して第２方向に前記制御リング(14)の回転を与えること
    を特徴とするボールランプアクチュエータ。
  2. 【請求項２】転動部材(20A,20B,20C) は、球形であるこ
    とを特徴とする請求項１に記載のボールランプアクチュ
    エータ。
  3. 【請求項３】転動部材(20A,20B,20C) は、ローラである
    ことを特徴とする請求項１に記載のボールランプアクチ
    ュエータ。
  4. 【請求項４】制御ランプ(22A,22B,22C) と作動ランプ(2
    3A,23B,23C) は、連続的に増加する軸方向深さを有して
    いることを特徴とする請求項１に記載のボールランプア
    クチュエータ。
  5. 【請求項５】コイル(30)は、制御リング(14)に隣接して
    配置されていることを特徴とする請求項１に記載のボー
    ルランプアクチュエータ。
  6. 【請求項６】コイル(30)は、出力部材(8) を取り囲んで
    いることを特徴とする請求項５に記載のボールランプア
    クチュエータ。
  7. 【請求項７】コイル(30)に電気エネルギーを供給するた
    めに、前記コイル(30)に電気的に接続される制御ユニッ
    ト(15)を更に備えていることを特徴とする請求項６に記
    載のボールランプアクチュエータ。
  8. 【請求項８】クラッチ部材(52)は、制御リング(14)に回
    転可能に電磁気的に連結されていることを特徴とする請
    求項１に記載のボールランプアクチュエータ。
  9. 【請求項９】クラッチ部材(52)は、コイル(30)が消磁さ
    れるとき、内側リング(50)が外側リング(48)に対してい
    ずれかの方向に回転できるように付勢されていることを
    特徴とする請求項８に記載のボールランプアクチュエー
    タ。
  10. 【請求項１０】クラッチ部材(52)は、内側リング(50)
    が、作動リングに対してボールランプ機構(11)を不作動
    にする方向に回転するのを防止するために付勢されてい
    ることを特徴とする請求項８に記載のボールランプアク
    チュエータ。
  11. 【請求項１１】入力部材(4) は、フライホィールであ
    り、出力部材(8) が変速機入力軸であり、また出力装置
    は、変速機であることを特徴とする請求項１に記載のボ
    ールランプアクチュエータ。
JP9342635A 1996-12-13 1997-12-12 ボールランプアクチュエータ Pending JPH10184731A (ja)

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