JP6961000B2 - クラッチ及び車両の動力伝達構造 - Google Patents

Description

本発明は、入力軸と出力軸との間にトルクを伝達または遮断するクラッチ及び車両の動力伝達構造に関するものである。

摩擦力によってトルクを伝達する摩擦クラッチが知られている。特許文献１には、エンジンのトルクが入力される入力軸とモータのトルクが入力される出力軸との間に摩擦クラッチを配置した車両の動力伝達構造が開示されている。

特開２０１６−３７２５２号公報

しかしながら上記従来の技術では、摩擦クラッチの摩擦材に押付荷重を与えて入力軸と出力軸とを同期させるが、入力軸と出力軸とを連結してトルクを伝達するために押付荷重を与え続けなければならないので、押付荷重を与え続けるためのエネルギー損失が生じるという問題点がある。

一方、機械的かみあいによって係合を行う噛み合いクラッチは、入力軸と出力軸とを同期させることができないという問題点や、同期後に押付荷重は要らないが、入力軸と出力軸との相対速度や位相差が大きいときは、かみあいが難しく、ショックが発生したりトルクを伝達できなかったりするという問題点がある。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、入力軸と出力軸との相対速度や位相差が大きいときも滑らかにトルクを伝達できると共に、トルクを伝達するときのエネルギー損失を少なくできるクラッチ及び車両の動力伝達構造を提供することを目的としている。

この目的を達成するために本発明のクラッチは、入力軸と出力軸との間のトルクの伝達と遮断とを切り換えるものであり、入力軸から出力軸へ正転方向および逆転方向のトルクを伝達する噛み合いクラッチと、入力軸から出力軸へトルクを伝達すると共に噛み合いクラッチと並列に設けられる摩擦クラッチと、を備えている。

本発明の車両の動力伝達構造は、本発明のクラッチを備え、入力軸にエンジンのトルクが入力され、出力軸にモータのトルクが入力される。

請求項１記載のクラッチによれば、噛み合いクラッチは、入力軸から出力軸へ正転方向および逆転方向のトルクを伝達する。入力軸から出力軸へトルクを伝達する摩擦クラッチは、噛み合いクラッチと並列に設けられるので、入力軸と出力軸との相対速度や位相差が大きいときも、摩擦クラッチをつないで滑らかにトルクを伝達できる。摩擦クラッチによって入力軸と出力軸とが係合して入力軸と出力軸との相対速度や位相差が小さくなると、噛み合いクラッチを容易につなぐことができる。噛み合いクラッチをつないだ後に摩擦クラッチを切れば、摩擦クラッチの押付荷重は要らなくなる。よって、入力軸と出力軸との相対速度や位相差が大きいときも滑らかにトルクを伝達できると共に、トルクを伝達するときのエネルギー損失を少なくできる。また、摩擦クラッチと噛み合いクラッチとが並列に設けられるので、クラッチの軸方向の寸法が過大にならないようにできる。

噛み合いクラッチは、所定の第１面を有する第１部材が出力軸に結合する。第１面と軸線方向に対向する第２面を有する第２部材が入力軸に結合する。第１面と第２面との間に介在する第１係合子は、第２部材から第１部材への逆転方向のトルクの伝達を遮断すると共に、第１部材と第２部材とを係合して第２部材から第１部材へ正転方向のトルクを伝達する。第１面と第２面との間に介在する第２係合子は、第２部材から第１部材への正転方向のトルクの伝達を遮断すると共に、第１部材と第２部材とを係合して第２部材から第１部材へ逆転方向のトルクを伝達する。

第１係合子および第２係合子は、ばねにより、第１係合子および第２係合子が係合する軸線方向へそれぞれ付勢される。よって、第１係合子または第２係合子は、入力軸と出力軸との相対速度や位相差が小さくなると第１部材および第２部材に係合する。よって、請求項１の効果に加え、噛み合いクラッチを滑らかに係合できる。さらに、噛み合いクラッチの機構を簡略にできるので、軸方向の寸法が過大にならないようにできる。

駆動装置のアクチュエータの出力が、伝達機構により、ばね及び摩擦クラッチへ伝達される。アクチュエータが摩擦クラッチ及び噛み合いクラッチを操作するので、各クラッチ専用のアクチュエータを不要にできる。よってアクチュエータを省略した分だけクラッチを小型化できる。
駆動装置は、ばねを弾性変形させて第１係合子および第２係合子を係合不能にするので、第１部材に対して第２部材を空転させることができる。第１係合子および第２係合子を係合不能にするときは、駆動装置は第１係合子または第２係合子を付勢するばねの弾性力に打ち勝つだけで良いので、それに要する駆動装置のエネルギーを少なくできる。

請求項２記載のクラッチによれば、噛み合いクラッチは、正転方向における第２部材の回転数が第１部材の回転数より高いときに第１係合子を係合不能にしつつ第２係合子を係合可能にする規制部材を備えている。規制部材は、第２係合子が係合した状態で正転方向における第１部材の回転数が第２部材の回転数より高いときに第１係合子を係合可能にする。従って、請求項１の効果に加え、第１係合子が係合した後、第２部材の回転数が第１部材の回転数より高くなると、第１係合子を介して第２部材から第１部材へ正転方向のトルクを伝達できる。

請求項３記載のクラッチによれば、駆動装置は、第２係合子を係合可能にした後、摩擦クラッチへのアクチュエータの出力の伝達を解除する。その結果、摩擦クラッチを係合する時間が過大にならないようにできるので、請求項１又は２の効果に加え、摩擦クラッチの係合に要するエネルギーを抑制できる。

請求項４記載のクラッチによれば、伝達機構は、第１係合子または第２係合子と第１部材および第２部材とが係合した状態では、摩擦クラッチを切った状態で駆動装置による第１係合子および第２係合子の操作を不能にする。よって、請求項１から３のいずれかの効果に加え、摩擦クラッチの押付荷重を不要にしつつ、第１係合子または第２係合子と第１部材および第２部材とが係合した状態を維持できる。

請求項５記載の車両の動力伝達構造によれば、請求項１から４のいずれかに記載のクラッチを備え、入力軸にエンジンのトルクが入力され、出力軸にモータのトルクが入力される。入力軸と出力軸との間にクラッチが配置されているので、エンジンやモータを始動したり停止したりしても、トルクの伝達経路の切り換えを滑らかに行うことができる。

本発明の一実施の形態におけるクラッチの断面図である。 第１部材の正面図である。 （ａ）は第２部材の背面図であり、（ｂ）は第１係合子の背面図であり、（ｃ）は第１係合子の側面図である。 （ａ）は第１係合子、第２係合子および規制部材が組み付けられた第２部材の背面図であり、（ｂ）は第１係合子、第２係合子および規制部材が組み付けられた第２部材において、規制部材がスライドした第２部材の背面図である。 クラッチの断面図である。 （ａ）は第１係合子および第２係合子の揺動が規制された状態の噛み合いクラッチの模式図であり、（ｂ）及び（ｃ）は第１係合子および第２係合子の揺動が許容された状態の噛み合いクラッチの模式図である。 （ａ）は第２係合子が凹部に係合した噛み合いクラッチの模式図であり、（ｂ）及び（ｃ）は第１係合子および第２係合子の揺動が許容された状態で第１部材に対して第２部材が正転方向へ相対回転するときの噛み合いクラッチの模式図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず図１を参照してクラッチ１０の概略構成について説明する。図１は本発明の一実施の形態におけるクラッチ１０の軸方向断面図である。

図１に示すようにクラッチ１０は、入力軸１１の軸線Ｏ上に入力軸１１に対して回動自在に配置される出力軸１２と入力軸１１との間のトルクの伝達と遮断とを切り換える装置である。本実施の形態では、変速機（図示せず）を介してエンジン１４のトルクが入力軸１１に入力され、出力軸１２にモータ１５（電動機）のトルクが入力される。クラッチ１０は、摩擦クラッチ２０及び噛み合いクラッチ４０を備え、潤滑油が収容されたケース１３にそれらが収容されている。

摩擦クラッチ２０は、入力軸１１に結合するクラッチハブ２１と、出力軸１２に結合するクラッチドラム２２と、クラッチドラム２２とクラッチハブ２１との間に配置されたクラッチ板２３と、を備えている。本実施の形態では、クラッチハブ２１は、噛み合いクラッチ４０の第２部材６０の外周に結合している。クラッチ板２３は、クラッチハブ２１及びクラッチドラム２２の径方向に重複する部分に配置されており、軸方向に移動可能にクラッチハブ２１及びクラッチドラム２２に支持されている。

押付部材２４は、クラッチ板２３によるクラッチハブ２１とクラッチドラム２２との締結力を調整する。押付部材２４は、クラッチハブ２１とクラッチドラム２２との間に配置されたばね２５により、トルクの伝達を開放する方向へ付勢されている。押付部材２４は、アクチュエータ２６の駆動により、クラッチ板２３を押圧する軸線Ｏ方向へ移動してクラッチ板２３が伝達するトルクを大きくする。本実施の形態では、摩擦クラッチ２０は、係合面が円板形状の湿式多板クラッチ（ディスククラッチ）である。

アクチュエータ２６は、モータ２７と、モータ２７の出力を減速する減速機２８とを備えている。減速機２８はケース１３に固定され、モータ２７はブラケット（図示せず）を介してケース１３に固定されている。モータ２７の回転運動は、ボールカム３０により直線運動に変換される。

ボールカム３０は、クラッチ板２３の締結力を無段階に精度良く調整する。ボールカム３０は、駆動側の第１プレート３１、反力側の第２プレート３２及びボール３３を備えている。第１プレート３１及び第２プレート３２は、入力軸１１の外周に回転自在に支持されている。第２プレート３２は、入力軸１１に対する軸方向の移動が規制されており、第１プレート３１は、スラスト軸受を介して押付部材２４に対面している。第１プレート３１の先端は、減速機２８の出力軸に接続されたギヤ３４と噛み合わされている。第１プレート３１及び第２プレート３２が互いに対向するカム面には、軸線Ｏを中心とする同一円周上に所定の位相差を設けた複数の溝が形成されており、カム面にボール３３が回転自在に挟持されている。

摩擦クラッチ２０を締結する場合は、減速機２８のギヤ３４を介して第２プレート３２に対して第１プレート３１を回転させると、第１プレート３１はボール３３の押圧を受けながら押付部材２４の方向へ移動する。第１プレート３１によって押付部材２４が軸線Ｏ方向へ押されると、押付部材２４はクラッチ板２３を押す。一方、摩擦クラッチ２０の締結を解除する場合は、減速機２８のギヤ３４を逆方向に回転させることで、押付部材２４から離れる方向へ第１プレート３１が移動する。第１プレート３１が移動した分だけ押付部材２４をばね２５が第１プレート３１側へ押すので、押付部材２４はクラッチ板２３を押す力を弱める。

噛み合いクラッチ４０は、出力軸１２に結合される第１部材５０と、入力軸１１に結合される第２部材６０と、第１部材５０と第２部材６０とを係合する第１係合子７０及び第２係合子８０と、第１部材５０及び第２部材６０が係合する方向へそれぞれ第１係合子７０及び第２係合子８０を付勢するばね７３，８３と、ばね７３，８３の弾性力に抗して第１係合子７０及び第２係合子８０を係合不能にする伝達機構１００と、を備えている。

図２を参照して第１部材５０について説明する。図２は第１部材５０の正面図である。第１部材５０は第１面５１を備える略円環状の部材である。第１面５１は、軸線Ｏと直交する平坦面である。第１部材５０は、軸線Ｏ方向に延びるスプライン５２により出力軸１２に結合される。

第１部材５０は、第１面５１に円環状の溝５３が形成されている。第１面５１は、溝５３上に複数（本実施の形態では８個）の凹部５４が形成されている。第１部材５０は、第１部材５０を厚さ方向（軸線Ｏ方向）に貫通する貫通孔５５が、凹部５４内の溝５３上に成形されている。

凹部５４は、第２部材６０に揺動可能に支持される第１係合子７０及び第２係合子８０が進入する部位である。凹部５４は、正面視が略矩形の開口を有し、溝５３の円周上にそれぞれ略均等な間隔で形成されている。凹部５４の径方向の幅は、第１係合子７０の本体部７１及び第２係合子８０の本体部８１（いずれも後述する）の幅よりわずかに大きい。これにより、本体部７１，８１は凹部５４に進入できる。

溝５３はリング部材５６（図１参照）を周方向および軸線Ｏ方向に移動可能に収容する部位である。溝５３は軸線Ｏを含む断面において矩形の断面形状を有している。貫通孔５５は、ピン５７（図１参照）がそれぞれ摺動可能に嵌る部位である。ピン５７は、リング部材５６に伝達機構１００の力を伝達する。リング部材５６は第１係合子７０及び第２係合子８０の揺動を規制する。

図３（ａ）を参照して第２部材６０について説明する。図３（ａ）は第２部材６０の背面図である。第２部材６０は第２面６１を備える略円環状の部材である。第２面６１は、軸線Ｏと直交する平坦面である。第２面６１は、第１部材５０の第１面５１と軸線Ｏ方向に対向する。第２部材６０は、軸線Ｏ方向に延びるスプライン６２により入力軸１１に結合される。

第２部材６０は、第２面６１の周囲に、第２面６１を取り囲む円環状の壁部６３が形成されている。壁部６３の内側の第２面６１に規制部材９０（後述する）が配置される。第２面６１は、第１面５１（図２参照）に形成された凹部５４に対応する位置に、複数（本実施の形態では合計８個）の第１凹部６４及び第２凹部６５が形成される。第１凹部６４には第１係合子７０及びばね７３が収容され、第２凹部６５には第２係合子８０及びばね８３が収容される。第１凹部６４及び第２凹部６５は、第２面６１の円周方向に交互に設けられている。

図３（ｂ）及び図３（ｃ）を参照して第１係合子７０及び第２係合子８０について説明する。図３（ｂ）は第１係合子７０の背面図であり、図３（ｃ）は第１係合子７０の側面図である。なお、第１係合子７０及び第２係合子８０は、第２部材６０に配置される周方向の向きが異なる以外は同一に構成されている。よって、第１係合子７０の各部を説明して、第２係合子８０の各部の説明は省略する。

第１係合子７０は、正面視が略Ｔ字状の板状体であり、正面視して略矩形状に形成される本体部７１と、本体部７１の端部の両側縁から両側に突設される略棒状の腕部７２とを備えている。第１係合子７０及び第２係合子８０は、互いに異なる方向のトルクを伝達する。

図３（ａ）に戻って説明する。第１凹部６４は、第１係合子７０の本体部７１が収容される浅い窪みである本体収容部６４ａと、腕部７２が収容される浅い窪みである腕収容部６４ｂとを備えている。腕収容部６４ｂは本体収容部６４ａに連接されている。第１凹部６４は、本体収容部６４ａを円周方向に並べた状態で、腕収容部６４ｂを径方向の内外に向けて配置されている。第１凹部６４は、本体収容部６４ａよりも深い窪みであるばね収容部６４ｃが、腕収容部６４ｂと反対側の本体収容部６４ａに連接されている。ばね収容部６４ｃにばね７３（図１参照）が収容される。

第２凹部６５は、第２係合子８０の本体部８１が収容される浅い窪みである本体収容部６５ａと、腕部８２が収容される浅い窪みである腕収容部６５ｂとを備えている。腕収容部６５ｂは本体収容部６５ａに連接されている。第２凹部６５は、本体収容部６５ａを円周方向に並べた状態で、腕収容部６５ｂを径方向の内外に向けて配置されている。第２凹部６５は、本体収容部６５ａよりも深い窪みであるばね収容部６５ｃが、腕収容部６５ｂと反対側の本体収容部６５ａに連接されている。ばね収容部６５ｃにばね８３（図１参照）が収容される。本実施の形態では、ばね７３，８３はねじりコイルばねであるが、これに限られるものではない。ねじりコイルばねに代えて、圧縮コイルばね等を用いることは当然可能である。

第２凹部６５の本体収容部６５ａ及び腕収容部６５ｂは、第１凹部６４の本体収容部６４ａ及び腕収容部６４ｂと向き合う位置に配置される。また、第２凹部６５の本体収容部６５ａ及び腕収容部６５ｂは、第１凹部６４の本体収容部６４ａ及び腕収容部６４ｂよりも周方向の長さが大きく設定されている。

第２部材６０は、円周方向に延びる略円弧状の溝部６６が第２面６１の径方向内側寄りに形成されている。溝部６６は、規制部材９０（後述する）を周方向の一方に付勢するコイルばね９６（後述する）が配置される部位である。

図４を参照して規制部材９０について説明する。図４（ａ）は第１係合子７０、第２係合子８０及び規制部材９０が組み付けられた第２部材６０の背面図であり、図４（ｂ）は第１係合子７０、第２係合子８０及び規制部材９０が組み付けられた第２部材６０において、規制部材９０がスライドした第２部材６０の背面図である。なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）では理解を容易にするため、第１凹部６４及び第２凹部６５のばね収容部６４ｃ，６５ｃの図示を省略する。

図４（ａ）に示すように第２部材６０は、第２面６１に形成された第１凹部６４及び第２凹部６５に、それぞれ第１係合子７０及び第２係合子８０が配置される。第１係合子７０及び第２係合子８０は、第１凹部６４及び第２凹部６５に収容されたばね７３，８３（図１参照）により、腕部７２，８２を中心にそれぞれ揺動する。第２凹部６５の本体収容部６５ａ及び腕収容部６５ｂは、第１凹部６４の本体収容部６４ａ及び腕収容部６４ｂよりも周方向の長さが大きく設定されているので、第２係合子８０の本体部８１及び腕部８２は、本体収容部６５ａ及び腕収容部６５ｂ内を周方向に移動できる。

規制部材９０は、第１係合子７０の揺動を規制するための板状体であり、第２部材６０の第２面６１と第１部材５０の第１面５１との間に配置される。規制部材９０は、円環状に形成された円環部９１と、円環部９１の外周から径方向の外側に突出する複数（本実施の形態では４つ）の第１凸部９２と、第１凸部９２間の円環部９１から径方向の外側に突出する複数（本実施の形態では４つ）の第２凸部９４とを備えている。

第１凸部９２は、第１凹部６４に収容された第１係合子７０の本体部７１に被さって第１係合子７０の揺動を規制する係止部９３を備えている。係止部９３は、円環部９１と同一面内に位置する第１凸部９２の径方向の外側を折り曲げて、円環部９１及び第１凸部９２よりわずかに軸線方向（図４（ａ）紙面手前側）に位置するように段差状に形成されている。第２凸部９４は、第２凹部６５に収容された第２係合子８０の腕部８２側の端部が当接される当接部９５を備えている。当接部９５は第２凸部９４の周方向の端縁に形成されている。

なお、規制部材９０は、第１凸部９２及び第２凸部９４の径方向の長さ（外径）が、リング部材５６（図１参照）の内径より小さく設定される。規制部材９０とリング部材５６とが干渉することを防ぐためである。

第２部材６０には、第２面６１の径方向の内側寄りに形成された溝部６６（図３（ａ）参照）にコイルばね９６（図６（ａ）参照）が配置される。円環部９１には、軸方向の端面から軸方向に突出する突起部９７（図６（ａ）参照）が設けられている。突起部９７が、コイルばね９６によって周方向の一方側（図４（ａ）時計回り）に向けて押圧されることにより、第２凸部９４の当接部９５が第２係合子８０の腕部８２の周方向端面に当接され、第２係合子８０が周方向に押圧される。押圧された第２係合子８０が第２凹部６５の周方向端部に突き当たる位置で、規制部材９０は停止する。このとき、第１係合子７０の本体部７１に係止部９３が被さった状態となる。

図４（ｂ）に示すように、周方向の他方側（図４（ｂ）反時計回り）に向けて第２係合子８０に荷重を付与すると、第２係合子８０に当接する当接部９５が第２係合子８０に押圧される。その荷重がコイルばね９６（図６（ａ）参照）の付勢力より大きい場合には、第２凹部６５内を第２係合子８０がスライドして、規制部材９０が周方向の他方側（図４（ｂ）反時計回り）に回転する。係止部９３の位置が周方向の他方側（図４（ｂ）反時計回り）にずれるので、第１係合子７０は係止部９３から開放される。

図１及び図５を参照して噛み合いクラッチ４０についてさらに説明する。図５はクラッチ１０の断面図である。図１に示すように、第２部材６０の第１凹部６４（図３（ａ）参照）に第１係合子７０及びばね７３が収容され、第２凹部６５（図３（ａ）参照）に第２係合子８０及びばね８３が収容される。一方、第１部材５０の溝５３（図２参照）にリング部材５６が収容される。第２部材６０の第２面６１が第１部材５０の第１面５１と対面するように、第１部材５０及び第２部材６０が組み付けられる。

伝達機構１００は、アクチュエータ２６の出力を噛み合いクラッチ４０へ伝達する機構である。アクチュエータ２６及び伝達機構１００は駆動装置を構成する。伝達機構１００は、ボールカム３０及び押付部材２４と、押付部材２４の力を操作部材１０２に伝達するピン１０１と、操作部材１０２を第１部材５０側へ付勢するばね１０３とを備えている。ピン１０１は、第２部材６０及びクラッチハブ２１を軸線Ｏ方向に貫通する。ばね１０３は操作部材１０２を介してピン５７を第２部材６０側へ押し込む。ばね１０３の軸線Ｏ方向の弾性力は、ばね７３，８３の軸線Ｏ方向の弾性力よりも大きいので、ピン５７に押されたリング部材５６が凹部５４内へ進入した状態では、第１係合子７０及び第２係合子８０は凹部５４内へ進入できない。

これに対し、図５に示すようにアクチュエータ２６を作動してボールカム３０の第１プレート３１を押付部材２４側へ移動させると、押付部材２４は、クラッチ板２３を締結して入力軸１１と出力軸１２とを連結できる。また、押付部材２４は、ばね１０３を押し込みながらピン１０１を介して操作部材１０２を移動させる。これにより、リング部材５６に作用するばね１０３の弾性力がなくなるので、第１係合子７０及び第２係合子８０は、ばね７３，８３によって凹部５４内へ進入できるようになる。

なお、クラッチ板２３を締結し、入力軸１１と出力軸１２とを連結して第１部材５０と第２部材６０とが同期する前に、第２係合子８０が凹部５４内へ進入できるように（第２係合子８０が係合可能となるように）、ピン１０１や操作部材１０２等は軸線Ｏ方向の長さが設定されている。

次に図６及び図７を参照して、噛み合いクラッチ４０の動作について説明する。図６（ａ）は第１係合子７０及び第２係合子８０の揺動が規制された状態の噛み合いクラッチ４０の模式図であり、図６（ｂ）及び図６（ｃ）は第１係合子７０及び第２係合子８０の揺動が許容された状態の噛み合いクラッチ４０の模式図である。

また、図７（ａ）は第２係合子８０が凹部５４に係合した噛み合いクラッチ４０の模式図であり、図７（ｂ）及び図７（ｃ）は第１係合子７０及び第２係合子８０の揺動が許容された状態で第１部材５０に対して第２部材６０が正転方向（矢印方向）へ相対回転するときの噛み合いクラッチ４０の模式図である。なお、図６及び図７では、理解を容易にするために第１部材５０及び第２部材６０の一部を簡略化して図示する。図６及び図７に示す矢印の長さは、正転方向における第１部材５０及び第２部材６０の回転数の高低を表している。

図６（ａ）に示すように、コイルばね９６によって周方向へ付勢された規制部材９０により、第１係合子７０と第１部材５０との間に係止部９３が介在し、第２係合子８０に当接部９５が当接する。第２係合子８０は当接部９５により周方向へ押圧されて、腕収容部６５ｂの端部に腕部８２が固定される。リング部材５６が第１部材５０の凹部５４に進入した状態では、第１係合子７０及び第２係合子８０は凹部５４へ進入して係合できないので、第１部材５０と第２部材６０との間のトルク伝達は遮断される。

図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、リング部材５６が第１部材５０の凹部５４から退出した状態では、第２係合子８０は揺動する。しかし、正転方向における第２部材６０の回転数が第１部材５０の回転数より高いときは、第２係合子８０は凹部５４に係合できない。よって、第１部材５０と第２部材６０との間のトルク伝達は遮断される。

図７（ａ）に示すように、正転方向における第１部材５０の回転数が第２部材６０の回転数より高いときは、凹部５４に進入した第２係合子８０が周方向に押されると、コイルばね９６を押し込みながら、当接部９５によって規制部材９０が周方向に押される。係止部９３が第１係合子７０を開放すると、図７（ｃ）に示すように第１係合子７０が凹部５４へ進入して係合する。第２部材６０が正転方向に駆動すると、第１係合子７０を介して第１部材５０が被動し、第２部材６０から第１部材５０へトルクが伝達される。

なお、リング部材５６を凹部５４内に進入させることにより、凹部５４に進入した第１係合子７０及び第２係合子８０を凹部５４から退出させ、第１部材５０と第２部材６０との間の動力伝達を遮断できる。噛み合いクラッチ４０は、正転方向のトルクを第１係合子７０が伝達し、逆転方向のトルクを第２係合子８０が伝達する二方向クラッチである。

次に図１及び図５を参照して、クラッチ１０の入力軸１１にエンジン１４のトルクが入力され、出力軸１２にモータ１５のトルクが入力される車両の動力伝達構造におけるクラッチ１０の動作の一例を説明する。

車両の発進時および低中速走行ではエンジン１４を停止し、図１に示すようにクラッチ１０の摩擦クラッチ２０及び噛み合いクラッチ４０を切る。これにより、車両はモータ１５を使って発進し走行する。

通常走行のときは、モータ１５のトルクを出力軸１２に入力した状態で、図５に示すようにアクチュエータ２６を作動して押付部材２４を移動させる。押付部材２４は、ばね１０３を押し込みながらピン１０１を介して操作部材１０２を移動させる。その結果、リング部材５６に作用するばね１０３の弾性力がなくなるので、第２係合子８０は、ばね８３によって凹部５４内へ進入する。

押付部材２４が移動することによって摩擦クラッチ２０が係合する。摩擦クラッチ２０はクラッチ板２３を滑らせながら、モータ１５のトルクが入力される出力軸１２から入力軸１１へ滑らかにトルクを伝達する。摩擦クラッチ２０が滑り状態にあるときは、出力軸１２に結合した第１部材５０の回転数は、入力軸１１に結合した第２部材６０の回転数より高い。よって、第２係合子８０は凹部５４に係合する。第１部材５０に押された第２係合子８０は、規制部材９０を押す。第１係合子７０と第１部材５０との間に介在する係止部９３がなくなるので、第１係合子７０は、ばね７３によって凹部５４内へ進入する。このときにショックはほとんど生じない。

次に、エンジン１４のトルクが入力軸１１へ伝達され、入力軸１１に結合する第２部材６０の回転数が第１部材５０の回転数より高くなると、第１係合子７０を介して第２部材６０から第１部材５０へトルクが伝達される。次いで、摩擦クラッチ２０を切るために、アクチュエータ２６を作動して押付部材２４を元の位置へ戻す。これにより、車両はエンジン１４及びモータ１５を使って走行できる。なお、モータ１５を停止して、エンジン１４を使って走行しても良い。その場合には、停止したモータ１５により発電できる。

第２部材６０が駆動して第１係合子７０がトルクを伝達する間は、ばね１０３の弾性力では第１係合子７０の係合を解除できないので、押付部材２４を元の位置へ戻して摩擦クラッチ２０を切っても第１係合子７０の係合状態が維持される。摩擦クラッチ２０の役割は、第１部材５０と第２部材６０とを同期して第１係合子７０を係合させることなので、第１係合子７０が係合した後は、摩擦クラッチ２０を切っても良い。従って、アクチュエータ２６によってクラッチ板２３に荷重を付与する時間を短くできる。よって、アクチュエータ２６の消費エネルギーを少なくできる。

伝達機構１００は、ばね１０３が、摩擦クラッチ２０を締結するときの押付部材２４の移動方向とは逆向きの弾性力を第１係合子７０及び第２係合子８０に付与して、第１係合子７０及び第２係合子８０を係合不能にする。従って、摩擦クラッチ２０をつないだ状態では、第１係合子７０又は第２係合子８０と第１部材５０及び第２部材６０との係合を許容する。また、第１係合子７０又は第２係合子８０と第１部材５０及び第２部材６０とが係合した状態では、摩擦クラッチ２０を切った状態でアクチュエータ２６による第１係合子７０及び第２係合子８０の操作を不能にする。よって、第１係合子７０や第２係合子８０が係合したときは、摩擦クラッチ２０の押付荷重を不要にしつつ、第１係合子７０や第２係合子８０の係合状態を維持できる。その結果、摩擦クラッチ２０の係合に要するエネルギーを抑制できる。

通常走行において減速や制動のときは、エンジン１４及びモータ１５を停止する。出力軸１２に結合する第１部材５０から、第２係合子８０を介して、入力軸１１に結合する第２部材６０へ正転方向のトルクが伝わる。第１部材５０の回転数と第２部材６０の回転数とが略等しくなると、ばね１０３の弾性力が、第１係合子７０及び第２係合子８０が凹部５４に噛み込む力、並びに、ばね７３，８３の弾性力に打ち勝ち、操作部材１０２、ピン５７及びリング部材５６が第２部材６０側へ押され、第１係合子７０及び第２係合子８０が凹部５４から退出する。これにより、入力軸１１の連れ回りによる出力軸１２のトルクの低下を防止できるので、モータ１５の出力軸１２による発電時の損失を抑制できる。

クラッチ１０は、アクチュエータ２６が伝達機構１００を介して摩擦クラッチ２０及び噛み合いクラッチ４０を操作するので、摩擦クラッチ２０及び噛み合いクラッチ４０の各々に専用のアクチュエータを設けなくても良い。従って、片方のアクチュエータを省略した分だけクラッチ１０を小型化・軽量化できる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、第１係合子７０及び第２係合子８０の数や形状は例示であり、適宜設定できる。

上記実施の形態では、摩擦クラッチ２０がディスククラッチの場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他のクラッチを採用することは当然可能である。他のクラッチとしては、例えばドラムクラッチ、円すいクラッチ等が挙げられる。また、摩擦クラッチ２０が湿式多板クラッチの場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、乾式クラッチ、単板クラッチ、複板クラッチ等を採用することは当然可能である。また、モータ２７（電動機）及びボールカム３０を作動して機能を発揮する摩擦クラッチ２０について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、油圧作動、空気圧作動、ソレノイド等の電磁作動などの摩擦クラッチを採用することは当然可能である。

上記実施の形態では、第１係合子７０の揺動を規制する規制部材９０が配置された噛み合いクラッチ４０について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、規制部材９０を省略することは当然可能である。規制部材９０を省略する場合には、第２係合子８０が第２凹部６５内をスライドできないように、第２凹部６５の周方向の長さを短くする。

上記実施の形態では、リング部材５６を介して第１係合子７０及び第２係合子８０を軸線Ｏ方向に押圧する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。リング部材５６を省略し、ピン５７の先端形状や第１係合子７０及び第２係合子８０の形状を変更することで、ピン５７を介して第１係合子７０及び第２係合子８０を軸線Ｏ方向に押圧することは当然可能である。

上記実施の形態では、第１係合子７０及び第２係合子８０が同一形状の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１係合子７０及び第２係合子８０の長さ、幅、厚さが互いに異なるように構成することは当然可能である。

１０ クラッチ
１１ 入力軸
１２ 出力軸
１４ エンジン
１５ モータ
２０ 摩擦クラッチ
２４ 押付部材（伝達機構の一部）
２６ アクチュエータ（駆動装置の一部）
３０ ボールカム（伝達機構の一部）
４０ 噛み合いクラッチ
５０ 第１部材
５１ 第１面
６０ 第２部材
６１ 第２面
７０ 第１係合子
７３ ばね（第１のばね）
８０ 第２係合子
８３ ばね（第１のばね）
９０ 規制部材
１００ 伝達機構（駆動装置の一部）
１０２ 操作部材
１０３ ばね（第２のばね）
Ｏ 軸線

Claims (5)

1. 入力軸と出力軸との間のトルクの伝達と遮断とを切り換えるクラッチであって、
   前記入力軸から前記出力軸へ正転方向および逆転方向のトルクを伝達する噛み合いクラッチと、
   前記入力軸から前記出力軸へトルクを伝達すると共に前記噛み合いクラッチと並列に設けられる摩擦クラッチと、を備え、
   前記噛み合いクラッチは、前記出力軸に結合し所定の第１面を有する第１部材と、
   前記入力軸に結合し前記第１面と軸線方向に対向する第２面を有する第２部材と、
   前記第１面と前記第２面との間に介在し前記第２部材から前記第１部材への逆転方向のトルクの伝達を遮断すると共に、前記第１部材と前記第２部材とを係合して前記第２部材から前記第１部材へ正転方向のトルクを伝達する第１係合子と、
   前記第１面と前記第２面との間に介在し前記第２部材から前記第１部材への正転方向のトルクの伝達を遮断すると共に、前記第１部材と前記第２部材とを係合して前記第２部材から前記第１部材へ逆転方向のトルクを伝達する第２係合子と、
   前記第１係合子および前記第２係合子が係合する前記軸線方向へ前記第１係合子および前記第２係合子をそれぞれ付勢する第１のばねと、
   前記第１のばねを弾性変形させて前記第１係合子および前記第２係合子を係合不能にする駆動装置と、を備え、
   前記駆動装置は、アクチュエータと、
   前記アクチュエータの出力を前記摩擦クラッチへ伝達する伝達機構と、を備え、
   前記伝達機構は、前記アクチュエータの出力により前記軸線方向へ移動して前記摩擦クラッチを締結する押付部材と、
   前記第１のばねの弾性力に抗する弾性力をもち前記第１係合子および前記第２係合子を係合不能にする第２のばねと、
   前記軸線方向へ移動した前記押付部材に押されて前記軸線方向へ移動する操作部材と、を備え、
   前記操作部材は、前記軸線方向へ移動して前記第２のばねの、前記第１のばねに抗する弾性力を小さくし前記第１係合子および前記第２係合子を係合可能にするクラッチ。
2. 前記噛み合いクラッチは、正転方向における前記第２部材の回転数が前記第１部材の回転数より高いときに前記第１係合子を係合不能にしつつ前記第２係合子を係合可能にし、前記第２係合子が係合した状態で正転方向における前記第１部材の回転数が前記第２部材の回転数より高いときに前記第１係合子を係合可能にする規制部材を備える請求項１記載のクラッチ。
3. 前記駆動装置は、前記第２係合子を係合可能にした後、前記摩擦クラッチへの前記アクチュエータの出力の伝達を解除する請求項１又は２に記載のクラッチ。
4. 前記伝達機構は、前記第１係合子または前記第２係合子と前記第１部材および前記第２部材とが係合した状態では、前記摩擦クラッチを切った状態で、前記駆動装置による前記第１係合子および前記第２係合子の操作を不能にする請求項１から３のいずれかに記載のクラッチ。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のクラッチを備え、
   前記入力軸にエンジンのトルクが入力され、前記出力軸にモータのトルクが入力される車両の動力伝達構造。

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