JP2016194361A - セレクタブルワンウエイクラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】セレクタプレートが意図せずに回転する誤動作の発生を抑制できるセレクタブルワンウエイクラッチを提供する。【解決手段】セレクタブルワンウエイクラッチ１は、保持プレート２に隣接して配置され、爪部材１１が保持プレート２から突出可能なロック位置と爪部材１１が保持プレート２側に収納されたままに維持される解放位置との間で保持プレート２に対して相対回転可能なセレクタプレート４と、セレクタプレート４に対して相対回転が制限された状態でセレクタプレート４と回転プレート３との間に配置され、セレクタプレート４と回転プレート３とが対面する面積を低減する追加プレート５とを備える。【選択図】図６

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）。

特開２００２−５１４２９２号公報

特許文献１のセレクタブルワンウエイクラッチは、セレクタプレートを回転させることによりロックモードと解放モードとを切り替えている。そのため、このセレクタブルワンウエイクラッチがギアオイルに浸された環境下にある場合、凹部が形成されたプレートとセレクタプレートとの間に介在するギアオイルの粘性の影響を受ける。特に、ギアオイルの温度が低い場合にはギアオイルの粘性が高くなるので粘性の影響を受けやすい。ギアオイルの粘性が高くなると、凹部が形成されたプレートとセレクタプレートとの間に介在するギアオイルの剪断力が大きくなる。そのため、プレートの回転によってセレクタプレートに作用するトルクがセレクタプレートを解放モードに保持するトルクを上回り、セレクタプレートが意図せずに回転して解放モードからロックモードへ切り替わる誤動作が生じるおそれがある。

そこで、本発明は、セレクタプレートが意図せずに回転する誤動作の発生を抑制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プレートに隣接して配置され、前記爪部材が前記第１プレートから突出可能なロック位置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解放位置との間で前記第１プレートに対して相対回転可能なセレクタプレートと、前記セレクタプレートに対して相対回転が制限された状態で前記セレクタプレートと前記第２プレートとの間に配置され、前記セレクタプレートと前記第２プレートとが対面する面積を低減する介在部材と、を備えるものである（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、セレクタプレートに対して相対回転が制限された状態で設けられた介在部材がセレクタプレートと第２プレートとの間に配置されている。この介在部材によって、セレクタプレートと第２プレートとが対面する面積が低減するので、セレクタブルワンウエイクラッチがギアオイルに浸された環境下にあっても、ギアオイルの粘性の影響を少なくできる。つまり、介在部材が存在しない場合に比べて第２プレートの回転によってセレクタプレートに作用するトルクが小さくなる。これにより、セレクタプレートが意図せずに回転する誤動作の発生を抑制できる。

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、前記セレクタプレートには、前記ロック位置の状態で前記爪部材の通過を許容する貫通孔が形成されており、前記介在部材として、前記セレクタプレートが前記ロック位置の状態で前記貫通孔に一致する位置に開口して前記爪部材の通過を許容する開口部が形成された追加プレートが設けられてもよい（請求項２）。この態様によれば、追加プレートによって第２プレートとセレクタプレートとの対面が遮られる範囲を、爪部材の動作に支障のない限度まで増やすことができるので、ギアオイルの粘性の影響をより一層低減できる。

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、ギアオイルが供給されたケース内に収容され、少なくとも３つの回転要素を有する遊星歯車機構を含む動力伝達装置に適用され、前記ケースに前記第１プレートが固定され、前記遊星歯車機構の前記３つの回転要素のいずれか一つの回転要素と一体回転可能な状態で前記第２プレートが連結されてもよい（請求項３）。この態様によれば、セレクタブルワンウエイクラッチによって、遊星歯車機構の３つの回転要素のいずれか一つの回転要素をケースに対して固定するモードと、その回転要素を解放するモードとの間で動作モードを切り替えることができる。また、ギアオイルの温度が低い条件で上記回転要素を解放するモードに維持する場合でも、介在部材によってギアオイルの粘性の影響が低減するので、セレクタプレートが意図せずに回転して上記回転要素がケースに対して固定するモードに切り替わる誤動作を抑制できる。

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、介在部材によってセレクタプレートと第２プレートとが対面する面積が低減するので、セレクタブルワンウエイクラッチがギアオイルに浸された環境下にあっても、ギアオイルの粘性の影響を少なくできる。これにより、セレクタプレートが意図せずに回転する誤動作の発生を抑制できる。

本発明の一形態に係るセレクタブルワンウエイクラッチが組み込まれた使用例を示した図。 図１のセレクタブルワンウエイクラッチを示した図。 セレクタブルワンウエイクラッチの構成要素を模式的に示した図。 保持プレートの一部を示した図。 追加プレートの一部を示した図。 図１のVI-VI線に関するロックモード時の断面図。 図１のVI-VI線に関する解放モード時の断面図。 動力分割機構の速度線図を示した図。 メッシュ状部材の一部を示した図。 ホイール状部材の一部を示した図。 図１０のXI-XI線に関する断面図。

図１に示すように、セレクタブルワンウエイクラッチ（以下、クラッチという。）１はハイブリッド車両に搭載されるハイブリッドトランスアクスル（以下、トランスアクスルという。）ＴＡに組み込まれて使用されている。動力伝達装置としてのトランスアクスルＴＡは、シングルピニオン型の２つの遊星歯車機構１０１、１０２が組み合わされた動力分割機構１０３と、２つのモータ・ジェネレータ１０４、１０５と、動力分割機構１０３及び各モータ・ジェネレータ１０４、１０５並びにその他の伝達要素を収容するケース１０６とを備えている。

動力分割機構１０３は、第１遊星歯車機構１０１のサンギアＳ１と第２遊星歯車機構１０２のサンギアＳ２とが連結されるとともに、第１遊星歯車機構１０１のキャリアＣ１と第２遊星歯車機構１０２のリングギアＲ２とが連結されることにより構成されている。これにより、動力分割機構１０３は互いに差動回転する４つの回転要素を有する。第１遊星歯車機構１０１のキャリアＣ１には内燃機関１０８のクランク軸１０８ａが連結される。第１モータ・ジェネレータ１０４は第１遊星歯車機構１０１のサンギアＳ１及び第２遊星歯車機構１０２のサンギアＳ２に連結され、第２モータ・ジェネレータ１０５は第１遊星歯車機構１０１のリングギアＲ１に連結される。リングギアＲ１には不図示の駆動輪にトルクを出力するための出力部１０９が連結されている。

クラッチ１は動力分割機構１０３の一つの回転要素であるキャリアＣ２とケース１０６との間に介在するブレーキとして機能している。図２に示すように、クラッチ１は、キャリアＣ２の回転方向がＲａの場合にキャリアＣ２からケース１０６へのトルク伝達を許容してキャリアＣ２を固定する状態と回転方向が反対のＲｂの場合にそのトルク伝達を遮断してキャリアＣ２を解放する状態とが切り替わるロックモードと、キャリアＣ２の回転方向がＲａ及びＲｂのいずれの方向においてもキャリアＣ２からケース１０６へのトルク伝達を遮断してキャリアＣ２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２及び図３に示すように、クラッチ１は、ケース１０６に固定された固定軸１１０に軸線Ａｘの回りに回転不能な状態で設けられた保持プレート２と、軸線Ａｘの回りにキャリアＣ２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、回転プレート３とセレクタプレート４との間に配置され、かつケース１０６に固定された介在部材としての追加プレート５とを備えている。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プレートにそれぞれ相当する。

図２、図４及び図６にも示されているように、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。

図２及び図６にも示されているように、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６参照）。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。また、セレクタプレート４に隣接しかつケース１０６に固定された追加プレート５には、図５に示すように周方向に並びかつ突出した爪部材１１の通過を許容する複数の開口部１７が形成されており、追加プレート５の各開口部１７はセレクタプレート４がロック位置の状態で各貫通孔１６に一致する位置に開口している。そのため、追加プレート５によって回転プレート３とセレクタプレート４との対面が遮られる範囲を、爪部材１１の動作に支障のない限度まで増やすことができる。これにより、後述するギアオイルの粘性の影響をより一層低減できる。

セレクタプレート４の回転位置は、爪部材１１がセレクタプレート４の貫通孔１６及び追加プレート５の開口部１７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６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側に収納したままに維持可能な図７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。

図２に示したように、セレクタプレート４には半径方向に延びる作動用アーム４ａが設けられていて、その作動用アーム４ａを駆動装置２０にて駆動することにより、セレクタプレート４の回転位置が切り替えられる。駆動装置２０は、アクチュエータ２１と、アクチュエータ２１の動作をセレクタプレート４の作動用アーム４ａに伝達する伝達機構２２とを備えている。アクチュエータ２１は、ケース１０６に固定されたメインボディ２３と、メインボディ２３に対して進退可能でかつ作動用アーム４ａにリンク結合された駆動ロッド２４とを含んでいる。伝達機構２２は、ケース１０６に固定され、アクチュエータ２１の駆動ロッド２４をガイドするガイド部材２５と、駆動ロッド２４に固定されたスプリングシート２６と、ガイド部材２５とスプリングシート２６との間に圧縮状態で装着されたリターンばね２７とを含む。

図２に実線で示された状態は、駆動装置２０のアクチュエータ２１が作動することによって駆動ロッド２４がターンばね２７の弾性力に抗してメインボディ２３から突出してセレクタプレート４がロック位置に切り替えられた状態である。この状態のクラッチ１は上述したロックモードとなる。一方、図２の実線で示された状態から駆動装置２０のアクチュエータ２１が非作動に切り替えられると、リターンばね２７の弾性力によって駆動ロッド２４がメインボディ２３側に後退して作動用アーム４ａが２点鎖線で示した位置に移動してセレクタプレート４が解放位置に切り替えられる。これによりクラッチ１は解放モードとなる。

図６のロックモードの場合、回転プレート３の回転方向がＲａ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キャリアＣ２はケース１０６に対して固定される。一方、回転プレート３の回転方向がＲｂの時には爪部材１１がＲｂ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、クラッチ１がロックモードの場合、回転プレート３の回転方向がＲｂ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７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側に収納し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Ｒａ及びＲｂ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。図７の解放モードの状態は、上述したリターンばね２７の弾性力によって維持される。

クラッチ１はケース１０６内のギアオイルに浸された環境下にあり、各プレート２、３、４、５間にギアオイルが介在する。ギアオイルは粘性を有しているため、回転プレート３が回転するとそのトルクの一部がギアオイルを介して他のプレートに伝達するのでクラッチ１はギアオイルの粘性の影響を受ける。

内燃機関１０８の始動時にはクラッチ１はリターンばね２７によって解放モードに維持される。図８に破線で示したように、車両が停止した状態で内燃機関１０８を始動する場合には回転プレート３と一体回転するキャリアＣ２が正回転する。そのため、セレクタプレート４には回転プレート３の回転に伴い解放位置からロック位置に向かう方向のトルクが作用する。特に、低温環境下における内燃機関１０８の初回始動時のようにギアオイルの粘性が高い場合には、そのトルクは他の環境下に比べて大きくなる。

このような状況で、セレクタプレート４に作用するトルクがリターンばね２７の弾性力によって生じるトルクを上回ると駆動装置２０のアクチュエータ２１が非作動であるにも拘わらずセレクタプレート４が意図せずに回転してロック位置に切り替わる誤動作が生じる可能性がある。そのため、リターンばね２７として、解放モードの場合のこうした誤動作の発生を抑制するために回転プレート３の回転によってセレクタプレート４に伝達し得るトルクに対抗可能なトルクを解放モード時に発生させるものを採用する必要がある。

クラッチ１は、ケース１０６に固定された追加プレート５が回転プレート３とセレクタプレート４との間に介在している。そのため、追加プレート５が存在せずに回転プレート３とセレクタプレート４とが対面する場合と比べて、クラッチ１は回転プレート３とセレクタプレート４とが対面する面積が追加プレート５により低減する。そのため、クラッチ１がギアオイルに浸された環境下にあってもギアオイルの粘性の影響を少なくできる。つまり、回転プレート３の回転によってセレクタプレート４に伝達するトルクが小さくなる。これにより、解放モードの場合における上述した誤動作の発生を抑制できる。しかも、追加プレート５が存在しない場合と比べてばね定数が小さいものをリターンばね２７として採用することが可能となるから、リターンばね２７の弾性力に抗して動作させるアクチュエータ２１として出力が小さいものを採用できる。これによりアクチュエータ２１を動作させるエネルギーを低減できる。

本発明は上記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。上記形態のクラッチは動力伝達装置であるトランスアクスルＴＡに組み込まれて遊星歯車機構の一要素を選択的に固定するブレーキとして使用されているが一つの適用例にすぎない。例えば、本発明のクラッチは動力伝達装置のオートマチックトランスミッションに組み込まれて使用されてもよい。

上記形態の追加プレート５は、回転プレート３とセレクタプレート４との対面が遮られる範囲を爪部材１１の動作に支障のない限度まで増やすことができる利点があるが、介在部材の一例にすぎない。例えば、追加プレート５の代わりに図９〜図１１に示した介在部材を設けて本発明を実施することもできる。

図９には、介在部材としてのメッシュ状部材３０の一部が示されており、メッシュ状部材３０は、矩形状に形成された複数の貫通部３０ａが規則的に並ぶメッシュ状の素材で構成されている。メッシュ状部材３０には追加プレート５と同様に爪部材１１の通過を許容する複数の開口部３１が形成されている。このメッシュ状部材３０を、追加プレート５の代わりに回転プレート３とセレクタプレート４との間にケース１０６に固定された状態で配置することにより、回転プレート３からセレクタプレート４へのギアオイルを介したトルク伝達がメッシュ状部材３０にて制限される。したがって、メッシュ状部材３０が追加プレート５と同じように機能し、回転プレート３の回転に伴ってセレクタプレート４に作用するトルクが小さくなるのでギアオイルの粘性の影響を少なくできる。

図１０には、介在部材としてのホイール状部材３２の一部が示されており、ホイール状部材３２は、中央部に位置するハブ３２ａと、ハブ３２ａから放射状に延びる棒状に形成された複数のスポーク３２ｂと、各スポーク３２ｂの先端部が連結されたリム３２ｃとを備えている。ホイール状部材３２には、追加プレート５と同様に爪部材１１の通過を許容する複数の窓部３３が形成されている。各窓部３３は枠状に形成されており、一部のスポーク３２ｂを分断している。このホイール状部材３２を、追加プレート５の代わりに回転プレート３とセレクタプレート４との間にケース１０６に固定された状態で配置することにより、半径方向に延びている各スポーク３２ｂが回転プレート３からセレクタプレート４へのギアオイルを介したトルク伝達がホイール部材３２にて制限される。したがって、ホイール部材３２が追加プレート５と同じように機能し、回転プレート３の回転に伴ってセレクタプレート４に作用するトルクが小さくなるのでギアオイルの粘性の影響を少なくできる。各スポーク３２ｂの断面形状は矩形状でも円形状でもよい。また、図１１に示したように、スポーク３２ｂの軸線Ａｘ方向の高さｈは、ハブ３２ａ及びリム３２ｃの軸線Ａｘ方向の高さＨに近いほどギアオイルによるトルク伝達が制限されやすくなるので好ましい。

上記各形態では、追加プレート５、メッシュ状部材３０及びホイール部材３２のそれぞれが全体として中空円板状に形成されているが、それぞれの介在部材を、例えば、半円状、矩形状等の非円形状の形状で構成することも可能である。また、追加プレート５又はメッシュ状部材３０及びホイール状部材３２はケース１０６に固定されることによってセレクタプレート４に対して相対回転が制限されている。しかしながら、追加プレート５等の自由な回転が制限されていれば必ずしも完全に固定されていなくてもよい。

１ 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 追加プレート（介在部材）
１１ 爪部材
１５ 凹部
１６ 貫通孔
１７ 開口部
３０ メッシュ状部材（介在部材）
３２ ホイール状部材（介在部材）
１０１ 第１遊星歯車機構（遊星歯車機構）
１０２ 第２遊星歯車機構（遊星歯車機構）
１０６ ケース
Ａｘ 軸線
ＴＡ トランスアクスル（動力伝達装置）

Claims (3)

1. 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プレートに隣接して配置され、前記爪部材が前記第１プレートから突出可能なロック位置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解放位置との間で前記第１プレートに対して相対回転可能なセレクタプレートと、
   前記セレクタプレートに対して相対回転が制限された状態で前記セレクタプレートと前記第２プレートとの間に配置され、前記セレクタプレートと前記第２プレートとが対面する面積を低減する介在部材と、
   を備えるセレクタブルワンウエイクラッチ。
2. 前記セレクタプレートには、前記ロック位置の状態で前記爪部材の通過を許容する貫通孔が形成されており、
   前記介在部材として、前記セレクタプレートが前記ロック位置の状態で前記貫通孔に一致する位置に開口して前記爪部材の通過を許容する開口部が形成された追加プレートが設けられている請求項１に記載のセレクタブルワンウエイクラッチ。
3. ギアオイルが供給されたケース内に収容され、少なくとも３つの回転要素を有する遊星歯車機構を含む動力伝達装置に適用され、
   前記ケースに前記第１プレートが固定され、前記遊星歯車機構の前記３つの回転要素のいずれか一つの回転要素と一体回転可能な状態で前記第２プレートが連結されている請求項１又は２に記載のセレクタブルワンウエイクラッチ。

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