JP2004239405A - Clutch device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize the simplification of a constitution of a clutch device 1, which switches a connection state to transmit rotational power between a first rotating shaft 2 and a second rotating shaft 3 to be arranged along on the same axis line and a disconnection state not to transmit it, and the cost reduction. <P>SOLUTION: Centrifugal friction members 10, 11, which are operated corresponding to the magnitude of centrifugal force, are made to automatically execute the operation of whether rotational resistance is imparted to a clutch body 5 or not in order to switch the connection state and the disconnection state. By this, the constitution can be made simpler compared with the conventional electromagnetic brake, and at the same time, a device and power for controlling operations of the electromagnetic brake are not required. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クラッチ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
本願出願人は、構成簡素なクラッチ装置を提案している(特許文献1参照)。このクラッチ装置は、筒軸と、その内周に転がり軸受を介して相対回転可能に挿通される中心軸と、前記筒軸の内周に対して前記中心軸と同一軸線上に向き合う状態で挿通配置される制御軸と、前記制御軸が回転抵抗を受けないときに前記筒軸と中心軸との間で回転動力を伝達しない切断状態とする一方で制御軸が回転抵抗を受けたときに筒軸と中心軸との間で回転動力を伝達する接続状態にするクラッチ作用部とを有する。なお、制御軸に対して回転抵抗を付与するものとして、電磁ブレーキを用いている。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−213500号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本願出願人は、上記クラッチ装置の開発を進めている過程で、さらなる構成簡素化と低コスト化を図ることを見出した。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明のクラッチ装置は、同一軸線上に沿って配置される第1、第2回転軸の間で回転動力を伝達する接続状態や伝達しない切断状態に切り換えるもので、前記第1回転軸の外周に軸方向ならびに周方向に相対変位可能に嵌合されかつ摩擦面を有するクラッチ体と、前記第2回転軸に設けられて前記クラッチ体の摩擦面が接触・離隔される摩擦面と、前記クラッチ体の摩擦面を前記第2回転軸側の摩擦面から離す向きに常時付勢する付勢部材と、所定以上の遠心力を受けていないときに前記クラッチ体に対して回転抵抗を付与する一方で、所定以上の遠心力を受けたときに前記クラッチ体に対して回転抵抗を付与しない遠心摩擦部材と、前記遠心摩擦部材で前記クラッチ体に回転抵抗を付与しているときに、当該クラッチ体の摩擦面を前記第2回転軸の摩擦面に対して圧接させて前記接続状態とする一方で、前記遠心摩擦部材で前記クラッチ体に回転抵抗を付与していないときに、当該クラッチ体の摩擦面を前記第2回転軸の摩擦面から離して前記切断状態とするカム機構とを含むことを特徴とするものである。
【0006】
この構成では、クラッチ体に対して回転抵抗を付与するかしないかを、遠心力で動作する遠心摩擦部材で自動的に行うようにしている。これにより、従来例のような電磁ブレーキと異なり、構成が簡素で済むとともに、電磁ブレーキの動作を制御するための装置や電力が不要となる。
【0007】
ところで、上記前記カム機構は、前記第1回転軸の外周において前記クラッチ体よりも外端側に軸方向隣り合わせで軸方向ならびに周方向に不動に嵌合される固定環体と、この固定環体および前記クラッチ体において互いに対向する面の円周数ヶ所に設けられかつ少なくとも周方向一方へ向けて溝深さが漸次浅く設定されるカム溝と、両カム溝間に周方向転動可能に介装されるクラッチ用玉とを含み、前記クラッチ用玉が前記両カム溝の深い部分に位置したときに、前記クラッチ体を前記固定環体側に近づけて前記両摩擦面を離隔させる一方で、前記クラッチ用玉が前記両カム溝の浅い部分に位置したときに、前記クラッチ体を前記固定環体から遠ざけて前記両摩擦面を圧接させるものとすることができる。
【0008】
この場合、接続状態や切断状態を維持しやすくなり、動作が安定する。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1から図7に本発明の一実施形態を示している。図例のクラッチ装置1は、同一軸線上に沿って配置されている第1回転軸2と第2回転軸3との間で回転動力を伝達するクラッチ接続状態と回転動力の伝達を遮断するクラッチ切断状態とに切り換えるものである。
【0010】
第1回転軸2の外周面において軸方向中間領域は大径に設定されている。第2回転軸3は、外周にスプライン歯3cが形成された軸部3aと、軸部3aにおいて第1回転軸2側の端部に一体形成された円筒部3bとを有している。
【0011】
第2回転軸3の円筒部3bの内周に対して第1回転軸2の内端側が深溝型玉軸受などの転がり軸受20を介して相対回転可能な状態で挿入されている。第1回転軸2の外端側には深溝型玉軸受などの転がり軸受21が取り付けられている。
【0012】
第1回転軸2の大径領域には、固定環体4およびクラッチ体5が軸方向隣り合わせで嵌合されている。具体的に、固定環体4の円筒部4aが第1回転軸2に対して「すきま嵌め」されており、クラッチ体5の円筒部5aが第1回転軸2に対して軸方向ならびに周方向に相対変位可能に「すきま嵌め」されている。これら両環体4,5は、第1回転軸2の軸方向両端に取り付けてある転がり軸受20,21で軸方向に位置決めされている。クラッチ体5と図中右側の転がり軸受20との間には、クラッチ体5を固定環体4側へ弾発付勢する付勢部材として皿ばね7が介装されている。
【0013】
固定環体4およびクラッチ体5の各鍔部4b,5bの各対向面の円周数ヶ所には、一対となるカム溝4c,5cが設けられている。両カム溝4c,5cの間にクラッチ用玉6が介装されている。両カム溝4c,5cは、それぞれ、周方向に沿う長溝形状に形成されており、その周方向中央から周方向両側へ向けて漸次浅くなるすり鉢形状になっている。
【0014】
上記固定環体4のカム溝4c、クラッチ体5のカム溝5c、クラッチ用玉6がカム機構を構成している。つまり、このカム機構は、固定環体4とクラッチ体5との相対回転に伴い両カム溝4c,5c間においてクラッチ用玉6が周方向に転動して可動部材5を制御部材4に対して近接・離隔させるよう動作する。
【0015】
第2回転軸3の円筒部3bの開口側内周面には、外側へ向けて拡径するテーパコーン形状の摩擦面3dが設けられている。クラッチ体5の外周面は、第2回転軸3の円筒部3bに設けてある摩擦面3dに対して合致するテーパコーン形状の摩擦面5dとされている。
【0016】
固定環体4の鍔部4bの外径部分には、歯車22がボルトにより取り付けられている。この歯車22には、図示しないモータなどの出力ギヤが噛合される。一方、第2回転軸3の軸部3aのスプライン歯3cには、歯車23がスプライン嵌合されている。この歯車23は、軸部3aにおいて図中の右側に外装される深溝型玉軸受などの転がり軸受24と円筒部3bとにより軸方向に位置決めされている。
【0017】
第2回転軸3の円筒部3bの内周とクラッチ体5の円筒部5aの外周との間の空間には、遠心摩擦部材としての二つの半円筒形のブレーキシュー10,11が円筒形となるように配置されている。これらブレーキシュー10,11において、各一端は、第2回転軸3の円筒部3b内底部に対してピン12a,12bを介して揺動可能に支持されており、各他端には、引っ張りばね13が互いを近接させるように取り付けられている。なお、ブレーキシュー10,11の内径部分には、クラッチ体5の円筒部5a外周面に対して当接される凸部10a,11aが設けられている。なお、この凸部10a,11aは、ブレーキシュー10,11においてピン12a,12b寄りに設けており、この配置により、円筒部5a外周面に対して大きな摩擦力を付与できるようになる。
【0018】
次に、動作について説明する。ここでは、図示しないモータの回転動力を歯車22を介して第1回転軸2に入力させて、第1回転軸2の回転速度に応じて第1回転軸2から第2回転軸3に対して回転動力を伝達または遮断するようにしている。つまり、第1回転軸2を回転動力の入力側とし、第2回転軸3を出力側とする。
【0019】
まず、第1回転軸2が非回転の状態では、図6に示すように、クラッチ用玉6が両カム溝4c,5cの浅い部分に位置していて、クラッチ体5が皿ばね7の弾発付勢力に抗して固定環体4から遠ざけられているとともに、クラッチ体5の摩擦面5dが第2回転軸3の摩擦面3dに対して圧接されている。このとき、ブレーキシュー10,11に対して遠心力が作用していないので、引っ張りばね13の引っ張り弾力でもってブレーキシュー10,11の凸部10a,11aがクラッチ体5の円筒部5aの外周面に対して圧接されており、この摩擦トルクによってクラッチ体5が軸方向に不動となっている。このため、第1回転軸2と第2回転軸3が一体化して同期回転する状態、つまり第1回転軸2から第2回転軸3へ回転動力を伝達できる接続状態になっている。
【0020】
ここで、第1回転軸2に回転動力を入力することにより、第1回転軸2の回転速度が所定の回転速度を越えるまでは、上記接続状態を維持するが、前記所定の回転速度を越えると、ブレーキシュー10,11に作用する遠心力が、引っ張りばね13の引っ張り弾力に打ち勝つことになって、ブレーキシュー10,11が径方向外向きに開いてブレーキシュー10,11の凸部10a,11aがクラッチ体5の円筒部5aの外周面から離隔する。これにより、皿ばね7の弾発付勢力によってクラッチ体5が固定環体4に近づく向きに移動させられるととともに、クラッチ体5の回転速度が固定環体4および第1回転軸2よりも遅くなる。そのため、固定環体4のカム溝4cがクラッチ体5のカム溝5cに対して周方向一方へずれ動かされて、図7に示すように、クラッチ用玉6が両カム溝4c,5cの深い部分に位置する。これにより、クラッチ体5の摩擦面5dが第2回転軸3の摩擦面3dから離隔されて、第1回転軸2に対して第2回転軸3が相対回転する状態、つまり第1回転軸2から第2回転軸3に対して回転動力を伝達しない切断状態になる。
【0021】
このような状態から、第1回転軸2の回転数が所定未満に下がって、ブレーキシュー10,11に作用する遠心力よりも引っ張りばね13の引っ張り弾力が勝ると、ブレーキシュー10,11が径方向内向きに閉じてその凸部10a,11aがクラッチ体5の円筒部5a外周に圧接されるので、その摩擦トルクによりクラッチ体5の回転速度が固定環体4よりも遅れる。これにより、クラッチ用玉6が両カム溝4c,5cの浅い部分に位置することになり、クラッチ体5が皿ばね7の弾発付勢力に抗して固定環体4から遠ざかる向きに移動させられるので、クラッチ体5の摩擦面5dが第2回転軸3の摩擦面3dに圧接されることになる。このため、第1回転軸2に対して第2回転軸3が一体化して同期回転する状態、つまり第1回転軸2から第2回転軸3に対して回転動力を伝達する接続状態になる。
【0022】
なお、上記とは逆に、第2回転軸3を入力側として、第1回転軸2を出力側としても上記同様に接続状態と切断状態とに切り換えることができる。
【0023】
以上説明したように、上記クラッチ装置1は、接続状態と切断状態との切り換えを、遠心力で動作するブレーキシュー10,11で自動的に行うようにしているから、従来例の電磁ブレーキよりも遥かに簡素な構成であるとともに、電磁ブレーキの動作を制御するための装置や前記動作制御のための電力が不要となるなど、イニシャルコストならびにランニングコストの低減に貢献できる。
【0024】
図8から図10に、本発明の他の実施形態を示している。この実施形態では、クラッチ体5の円筒部5aを無くし、第2回転軸3の円筒部3bにおいて摩擦面3dの領域の円周1ヶ所に、径方向に貫通する貫通孔3eを設け、この貫通孔3eに対して円柱形状の遠心摩擦部材15をスライド自在に収納するとともに、この遠心摩擦部材15の外径側に円筒コイルバネ16を配置し、この円筒コイルバネ16を止め輪17で抜け止めしている。なお、皿ばね7の代わりに、円錐コイルバネ7aを用いている。
【0025】
この場合の動作を説明する。まず、第1回転軸2が回転していない状態では、クラッチ用玉6が両カム溝4c,5cの浅い部分に位置しているとともに、クラッチ体5が円錐コイルバネ7aの弾発付勢力に抗して固定環体4から遠ざけられており、クラッチ体5の摩擦面5dが円筒部3bの摩擦面3dに圧接されている。これにより、第1回転軸2と第2回転軸3とが接続状態になっている。このとき、遠心力が働いていないので、円筒コイルバネ16により弾発付勢されている遠心摩擦部材15がクラッチ体5の摩擦面5dに押し付けられている。そのため、クラッチ体5の摩擦面5dが円筒部3bの摩擦面3dに対して滑らなくなっており、前記接続状態が保たれている。
【0026】
この状態で第1回転軸2および第2回転軸3を所定の回転速度以上で回転させると、遠心力により遠心摩擦部材15が円筒コイルバネ16を圧縮させつつ径方向外向きに変位してクラッチ体5の摩擦面5dから離れる。これにより、クラッチ体5の摩擦面5dと円筒部3bの摩擦面3dとの間の摩擦トルクよりも、円錐コイルバネ8aの弾発付勢力が打ち勝つので、クラッチ体5が固定環体4側へ旋回移動することになって、クラッチ用玉6が両カム溝4c,5cの深い部分に移動し、クラッチ体5の摩擦面5dが円筒部3bの摩擦面3dから離隔される。したがって、第1回転軸2から第2回転軸3へ回転動力を伝達しない切断状態になる。
【0027】
ところで、上記各実施形態の動作を成立させるための条件を説明する。
【0028】
Ti:入力側トルク
To:出力側トルク
Ni:入力側回転数
No:出力側回転数
Tf:入力側で発生する摩擦トルク(ひきずりトルク)
Fc1:切断状態においてカム機構部によりクラッチ体5を摩擦面3dに押し付ける力(カム押付力)
Fc2:接続状態においてカム機構部によりクラッチ体5を摩擦面3dに押し付ける力(カム押付力)
Fs1:切断状態における皿ばね7(円錐コイルバネ7a)の反力
Fs2:接続状態における皿ばね7(円錐コイルバネ7a)の反力
Ts1:切断状態で皿ばね7(円錐コイルバネ7a)の反力を加味したブレーキシュー10,11の摩擦トルク
Ts2:接続状態で皿ばね7(円錐コイルバネ7a)の反力を加味したブレーキシュー10,11の摩擦トルク
rc:カム溝の回転半径
θc:カム溝の円周方向での占有角度
(1)切断状態を保持する条件を説明する。
【0029】
Ni=0 , To=0
Fc1=(Tf+Ts1)/(rc・tanθc)<Fs1 …▲1▼
Tf>Ts1 …▲2▼
(2)接続状態を保持する条件を説明する。
【0030】
Ni=No≠0 , Ti=To≠0 , Ti>Tf
Fc2=Ti/(rc・tanθc)>Fs2 …▲3▼
(3)切断状態から接続状態に切り換わるときの条件を説明する。
【0031】
Fc1>Fs1 …▲4▼
Fc2>Fs2(摩擦面3d,5dの接触直前) …▲5▼
Ti>Ts1 …▲6▼
Ti>Ts2(摩擦面3d,5dの接触直前) …▲7▼
(4)接続状態から切断状態に切り換わるときの条件を説明する。
【0032】
Fc2=(Tf+Ts2)/(rc・tanθc)<Fs2 …▲8▼
Fc1<Fs1 …▲9▼
なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が可能である。
【0033】
(1)上述したクラッチ装置1は、例えば自動車のエンジンとモータの2種の動力源を有するハイブリッドカーにおいて、自動車の走行速度が一定の速度に到達するまでの間において上記エンジン動力で前輪を駆動させるとともに上記モータ動力で後輪を駆動させる四輪駆動形態とし、自動車の走行速度が一定の速度を越えた場合に、後輪へのモータ動力の伝達を遮断して前二輪駆動形態とするために利用することができる。
【0034】
(2)上記実施形態のカム溝4c,5cについては、周方向一方へのみ漸次浅くした形状にすることができる。この場合、一対のカム溝4c,5cは、互いに周方向逆向きに配置する必要がある。このような構成では、入力軸となる第1回転軸2をいずれか一方のみに回転駆動させる必要がある。
【0035】
(3)上記実施形態において、クラッチ装置1の皿ばね7は、円錐コイルバネや円筒コイルバネなどを用いても同様に実施できる。
【0036】
【発明の効果】
本発明では、第1回転軸と第2回転軸との間で回転動力を伝達させる接続状態と伝達しない切断状態との切り換えについて、遠心力に応じて動作する遠心摩擦部材で自動的に行わせるようにしており、構成簡素化ならびに低コスト化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るクラッチ装置の接続状態を示す断面図
【図2】図1のクラッチ装置の切断状態を示す断面図
【図3】図1の(3)−(3)線断面の矢視図
【図4】図2の(4)−(4)線断面の矢視図
【図5】図1の固定環体およびクラッチ体の斜視図
【図6】図1のカム機構の接続状態を示す要部拡大図
【図7】図2のカム機構の切断状態を示す要部拡大図
【図8】本発明の他の実施形態に係るクラッチ装置の接続状態を示す断面図
【図9】図1のクラッチ装置の切断状態を示す断面図
【図10】図8の(10)−(10)線断面の矢視図
【符号の説明】
1 クラッチ装置
2 第1回転軸
3 第2回転軸
3d 第2回転軸の摩擦面
4 固定環体
4c 固定環体のカム溝
5 クラッチ体
5c クラッチ体のカム溝
5d クラッチ体の摩擦面
6 クラッチ用玉
7 皿ばね
10,11 ブレーキシュー
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a clutch device.
[0002]
[Prior art]
The present applicant has proposed a clutch device having a simple configuration (see Patent Document 1). The clutch device includes a cylindrical shaft, a central shaft inserted into the inner periphery of the cylindrical shaft so as to be relatively rotatable via a rolling bearing, and a central shaft that is inserted into the inner periphery of the cylindrical shaft so as to face the same axis as the central shaft. A control shaft to be disposed, and a cutting state in which no rotational power is transmitted between the cylindrical shaft and the central shaft when the control shaft does not receive rotational resistance; And a clutch operating portion for establishing a connection state for transmitting rotational power between the shaft and the central shaft. Note that an electromagnetic brake is used to impart rotational resistance to the control shaft.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-213500
[Problems to be solved by the invention]
In the process of developing the clutch device, the applicant of the present application has found that the structure is further simplified and the cost is reduced.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The clutch device according to the present invention switches between a connected state in which rotational power is transmitted between the first and second rotary shafts disposed along the same axis and a disconnected state in which the rotational power is not transmitted. A clutch body fitted with a friction surface so as to be relatively displaceable in the axial direction and the circumferential direction, a friction surface provided on the second rotating shaft, the friction surface of the clutch body being in contact with and separated from the clutch body; An urging member that constantly urges the friction surface of the body in a direction away from the friction surface on the second rotation shaft side; and a device that imparts rotational resistance to the clutch body when not receiving a predetermined centrifugal force or more. A centrifugal friction member that does not impart rotational resistance to the clutch body when subjected to a predetermined centrifugal force, and a clutch element that applies rotational resistance to the clutch body with the centrifugal friction member. The friction surface While the frictional surface of the rotating shaft is pressed against the friction surface to establish the connection state, when the centrifugal friction member does not impart rotational resistance to the clutch body, the friction surface of the clutch body is moved to the second rotating shaft. And a cam mechanism that separates from the friction surface to set the cutting state.
[0006]
In this configuration, whether or not rotational resistance is applied to the clutch body is automatically determined by a centrifugal friction member that operates with centrifugal force. Thus, unlike the conventional electromagnetic brake, the configuration can be simplified, and a device and electric power for controlling the operation of the electromagnetic brake are not required.
[0007]
The cam mechanism includes a fixed ring that is axially and circumferentially immovably fitted to the outer periphery of the first rotation shaft on the outer end side of the clutch body and adjacent to the clutch body in the axial direction. A cam groove which is provided at several places on the surface of the clutch body facing each other and whose groove depth is set to be gradually shallower at least in one circumferential direction; A clutch ball to be mounted, and when the clutch ball is located in a deep portion of the two cam grooves, while bringing the clutch body closer to the fixed ring side to separate the two friction surfaces, When the clutch ball is located at a shallow portion of the two cam grooves, the clutch body may be moved away from the fixed ring body so that the friction surfaces are pressed against each other.
[0008]
In this case, the connected state and the disconnected state are easily maintained, and the operation is stabilized.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 to 7 show an embodiment of the present invention. The clutch device 1 shown in the figure has a clutch connection state for transmitting rotational power between a first rotary shaft 2 and a second rotary shaft 3 disposed along the same axis, and a clutch for interrupting the transmission of rotational power. It switches to the disconnected state.
[0010]
The axially intermediate region on the outer peripheral surface of the first rotating shaft 2 is set to have a large diameter. The second rotating shaft 3 has a shaft portion 3a having spline teeth 3c formed on the outer periphery, and a cylindrical portion 3b integrally formed at the shaft portion 3a at the end on the first rotating shaft 2 side.
[0011]
The inner end side of the first rotating shaft 2 is inserted into the inner periphery of the cylindrical portion 3b of the second rotating shaft 3 via a rolling bearing 20 such as a deep groove ball bearing so as to be relatively rotatable. A rolling bearing 21 such as a deep groove ball bearing is mounted on the outer end side of the first rotating shaft 2.
[0012]
The fixed ring 4 and the clutch body 5 are fitted in the large-diameter region of the first rotating shaft 2 so as to be adjacent to each other in the axial direction. Specifically, the cylindrical portion 4a of the fixed ring body 4 is "clear-fit" to the first rotating shaft 2, and the cylindrical portion 5a of the clutch body 5 is axially and circumferentially fitted to the first rotating shaft 2. "Gap fit" so as to be relatively displaceable. These two annular bodies 4 and 5 are positioned in the axial direction by rolling bearings 20 and 21 attached to both axial ends of the first rotary shaft 2. A disc spring 7 is interposed between the clutch body 5 and the rolling bearing 20 on the right side in the figure as an urging member for urging the clutch body 5 toward the fixed ring body 4.
[0013]
A pair of cam grooves 4c and 5c are provided at several locations on the circumference of each of the facing surfaces of the flanges 4b and 5b of the fixed ring 4 and the clutch body 5. A ball for clutch 6 is interposed between the cam grooves 4c and 5c. Each of the cam grooves 4c and 5c is formed in a long groove shape along the circumferential direction, and has a mortar shape that gradually becomes shallower from the center in the circumferential direction toward both sides in the circumferential direction.
[0014]
The cam groove 4c of the fixed ring 4, the cam groove 5c of the clutch body 5, and the clutch ball 6 constitute a cam mechanism. That is, this cam mechanism causes the clutch ball 6 to roll in the circumferential direction between the two cam grooves 4c and 5c with the relative rotation of the fixed ring body 4 and the clutch body 5 to move the movable member 5 relative to the control member 4. Operate to move closer and further away.
[0015]
On the inner peripheral surface on the opening side of the cylindrical portion 3b of the second rotating shaft 3, there is provided a tapered cone-shaped friction surface 3d whose diameter increases outward. The outer peripheral surface of the clutch body 5 is a tapered cone-shaped friction surface 5d that matches the friction surface 3d provided on the cylindrical portion 3b of the second rotating shaft 3.
[0016]
A gear 22 is attached to an outer diameter portion of the flange portion 4b of the fixed ring body 4 by a bolt. An output gear such as a motor (not shown) is meshed with the gear 22. On the other hand, a gear 23 is spline-fitted to the spline teeth 3c of the shaft portion 3a of the second rotating shaft 3. The gear 23 is positioned in the axial direction by a rolling bearing 24 such as a deep groove ball bearing and the like, which is provided on the right side in the figure at the shaft portion 3a and the cylindrical portion 3b.
[0017]
In the space between the inner periphery of the cylindrical portion 3b of the second rotating shaft 3 and the outer periphery of the cylindrical portion 5a of the clutch body 5, two semi-cylindrical brake shoes 10, 11 as centrifugal friction members are cylindrical. It is arranged to become. One end of each of the brake shoes 10 and 11 is swingably supported on the inner bottom of the cylindrical portion 3b of the second rotating shaft 3 via pins 12a and 12b. 13 are mounted so as to be close to each other. In addition, convex portions 10 a and 11 a that are in contact with the outer peripheral surface of the cylindrical portion 5 a of the clutch body 5 are provided on the inner diameter portions of the brake shoes 10 and 11. The projections 10a and 11a are provided near the pins 12a and 12b in the brake shoes 10 and 11, and by this arrangement, a large frictional force can be applied to the outer peripheral surface of the cylindrical portion 5a.
[0018]
Next, the operation will be described. Here, the rotational power of a motor (not shown) is input to the first rotating shaft 2 via the gear 22, and the first rotating shaft 2 is moved from the first rotating shaft 2 to the second rotating shaft 3 in accordance with the rotating speed of the first rotating shaft 2. It transmits or shuts off the rotational power. That is, the first rotating shaft 2 is set to the input side of the rotating power, and the second rotating shaft 3 is set to the output side.
[0019]
First, when the first rotating shaft 2 is not rotating, as shown in FIG. 6, the clutch balls 6 are located at the shallow portions of the two cam grooves 4c, 5c, and the clutch body 5 The frictional surface 5 d of the clutch body 5 is pressed against the friction surface 3 d of the second rotating shaft 3 while being kept away from the fixed ring 4 against the urging force. At this time, since the centrifugal force does not act on the brake shoes 10, 11, the projections 10 a, 11 a of the brake shoes 10, 11 are pulled by the tension elasticity of the tension spring 13 so that the outer peripheral surface of the cylindrical portion 5 a of the clutch body 5 is formed. , And the friction torque makes the clutch body 5 immovable in the axial direction. For this reason, the first rotating shaft 2 and the second rotating shaft 3 are integrally rotated synchronously, that is, the first rotating shaft 2 and the second rotating shaft 3 are connected to be able to transmit rotational power from the first rotating shaft 2 to the second rotating shaft 3.
[0020]
Here, by inputting rotational power to the first rotating shaft 2, the above-described connection state is maintained until the rotating speed of the first rotating shaft 2 exceeds a predetermined rotating speed, but the rotation speed exceeds the predetermined rotating speed. Then, the centrifugal force acting on the brake shoes 10, 11 overcomes the tension elasticity of the tension spring 13, so that the brake shoes 10, 11 open radially outward, and the protrusions 10a, 11a is separated from the outer peripheral surface of the cylindrical portion 5a of the clutch body 5. Thereby, the clutch body 5 is moved in a direction approaching the fixed ring body 4 by the resilient urging force of the disc spring 7, and the rotation speed of the clutch body 5 is lower than that of the fixed ring body 4 and the first rotating shaft 2. Become. Therefore, the cam groove 4c of the fixed ring 4 is displaced to one side in the circumferential direction with respect to the cam groove 5c of the clutch body 5, and as shown in FIG. Located on the part. As a result, the friction surface 5d of the clutch body 5 is separated from the friction surface 3d of the second rotation shaft 3, and the second rotation shaft 3 rotates relative to the first rotation shaft 2, that is, the first rotation shaft 2 From the second rotating shaft 3 to the cutting state in which the rotational power is not transmitted.
[0021]
From such a state, when the number of rotations of the first rotating shaft 2 drops below a predetermined value and the tension elasticity of the tension spring 13 exceeds the centrifugal force acting on the brake shoes 10 and 11, the brake shoes 10 and 11 have a diameter. Since the projections 10a and 11a are closed inward in the direction and are pressed against the outer periphery of the cylindrical portion 5a of the clutch body 5, the rotational speed of the clutch body 5 is slower than that of the fixed ring body 4 due to the friction torque. As a result, the clutch ball 6 is located at the shallow portion of the two cam grooves 4c, 5c, and the clutch body 5 is moved away from the fixed ring body 4 against the elastic biasing force of the disc spring 7. Therefore, the friction surface 5 d of the clutch body 5 is pressed against the friction surface 3 d of the second rotating shaft 3. For this reason, the second rotating shaft 3 is integrated with the first rotating shaft 2 so as to rotate synchronously, that is, a connection state in which rotational power is transmitted from the first rotating shaft 2 to the second rotating shaft 3.
[0022]
Contrary to the above, when the second rotating shaft 3 is set as the input side and the first rotating shaft 2 is set as the output side, the connection state and the disconnected state can be switched in the same manner as described above.
[0023]
As described above, the clutch device 1 automatically switches between the connected state and the disconnected state using the brake shoes 10 and 11 that operate by centrifugal force. It has a much simpler configuration, and can contribute to a reduction in initial cost and running cost, for example, because a device for controlling the operation of the electromagnetic brake and electric power for the operation control are not required.
[0024]
8 to 10 show another embodiment of the present invention. In this embodiment, the cylindrical portion 5a of the clutch body 5 is eliminated, and a through hole 3e penetrating in the radial direction is provided at one circumferential position in the region of the friction surface 3d in the cylindrical portion 3b of the second rotary shaft 3, and A cylindrical centrifugal friction member 15 is slidably housed in the hole 3e, and a cylindrical coil spring 16 is arranged on the outer diameter side of the centrifugal friction member 15; I have. Note that a conical coil spring 7a is used instead of the disc spring 7.
[0025]
The operation in this case will be described. First, when the first rotary shaft 2 is not rotating, the clutch balls 6 are located in the shallow portions of the two cam grooves 4c, 5c, and the clutch body 5 resists the elastic biasing force of the conical coil spring 7a. As a result, the friction surface 5d of the clutch body 5 is pressed against the friction surface 3d of the cylindrical portion 3b. Thus, the first rotating shaft 2 and the second rotating shaft 3 are in a connected state. At this time, since the centrifugal force is not acting, the centrifugal friction member 15 elastically urged by the cylindrical coil spring 16 is pressed against the friction surface 5 d of the clutch body 5. Therefore, the friction surface 5d of the clutch body 5 does not slip on the friction surface 3d of the cylindrical portion 3b, and the connection state is maintained.
[0026]
When the first rotary shaft 2 and the second rotary shaft 3 are rotated at a predetermined rotation speed or more in this state, the centrifugal force causes the centrifugal friction member 15 to be displaced radially outward while compressing the cylindrical coil spring 16, thereby causing the clutch body to move. 5 away from the friction surface 5d. As a result, the elastic urging force of the conical coil spring 8a overcomes the friction torque between the friction surface 5d of the clutch body 5 and the friction surface 3d of the cylindrical portion 3b, so that the clutch body 5 pivots toward the fixed ring 4 side. As a result, the clutch ball 6 moves to a deep portion of the two cam grooves 4c, 5c, and the friction surface 5d of the clutch body 5 is separated from the friction surface 3d of the cylindrical portion 3b. Therefore, a cutting state in which the rotational power is not transmitted from the first rotating shaft 2 to the second rotating shaft 3 is established.
[0027]
By the way, conditions for realizing the operation of each of the above embodiments will be described.
[0028]
Ti: input side torque To: output side torque Ni: input side rotation speed No: output side rotation speed Tf: friction torque generated on the input side (dragging torque)
Fc1: Force for pressing the clutch body 5 against the friction surface 3d by the cam mechanism in the disconnected state (cam pressing force).
Fc2: Force for pressing the clutch body 5 against the friction surface 3d by the cam mechanism in the connected state (cam pressing force).
Fs1: Reaction force of the disc spring 7 (cone coil spring 7a) in the cut state Fs2: Reaction force of the disc spring 7 (cone coil spring 7a) in the connected state Ts1: taking into account the reaction force of the disc spring 7 (cone coil spring 7a) in the cut state Friction torque Ts2 of brake shoes 10, 11 applied: friction torque of brake shoes 10, 11 taking into account the reaction force of disc spring 7 (conical coil spring 7a) in the connected state rc: rotation radius θc of cam groove: circumference of cam groove The occupation angle in the direction (1) The condition for maintaining the cutting state will be described.
[0029]
Ni = 0, To = 0
Fc1 = (Tf + Ts1) / (rc · tan θc) <Fs1 (1)
Tf> Ts1… ▲ 2 ▼
(2) The condition for maintaining the connection state will be described.
[0030]
Ni = No ≠ 0, Ti = To ≠ 0, Ti> Tf
Fc2 = Ti / (rc · tan θc)> Fs2 (3)
(3) Conditions for switching from the disconnected state to the connected state will be described.
[0031]
Fc1> Fs1 ... 4
Fc2> Fs2 (immediately before the contact of the friction surfaces 3d and 5d) ... [5]
Ti> Ts1 ... ▲ 6 ▼
Ti> Ts2 (immediately before contact between the friction surfaces 3d and 5d)... (7)
(4) The conditions for switching from the connected state to the disconnected state will be described.
[0032]
Fc2 = (Tf + Ts2) / (rc · tan θc) <Fs2 (8)
Fc1 <Fs1 ... [9]
Note that the present invention is not limited to only the above-described embodiment, and various applications and modifications are possible.
[0033]
(1) In the above-described clutch device 1, for example, in a hybrid car having two kinds of power sources of an engine and a motor of an automobile, the front wheels are driven by the engine power until the traveling speed of the automobile reaches a certain speed. And a four-wheel drive mode in which the rear wheels are driven by the motor power, and when the running speed of the vehicle exceeds a certain speed, transmission of the motor power to the rear wheels is cut off to form a front two-wheel drive mode. Can be used for
[0034]
(2) The cam grooves 4c and 5c of the above embodiment can be formed to have a gradually reduced shape only in one circumferential direction. In this case, the pair of cam grooves 4c and 5c need to be arranged in circumferentially opposite directions. In such a configuration, it is necessary to rotate the first rotary shaft 2 serving as the input shaft to only one of them.
[0035]
(3) In the above embodiment, the disc spring 7 of the clutch device 1 can be similarly implemented by using a conical coil spring, a cylindrical coil spring, or the like.
[0036]
【The invention's effect】
In the present invention, the switching between the connected state in which the rotational power is transmitted between the first rotary shaft and the second rotary shaft and the disconnected state in which the rotational power is not transmitted is automatically performed by the centrifugal friction member that operates according to the centrifugal force. Thus, the configuration can be simplified and the cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a connected state of a clutch device according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a cross-sectional view showing a disconnected state of the clutch device of FIG. 1; FIG. FIG. 4 is a perspective view of a fixed ring body and a clutch body of FIG. 1. FIG. 4 is a perspective view of a fixed ring body and a clutch body of FIG. FIG. 7 is an enlarged view of a main part showing a connected state of the cam mechanism. FIG. 7 is an enlarged view of a main part showing a cut state of the cam mechanism in FIG. 2; FIG. 9 is a sectional view showing a disengaged state of the clutch device of FIG. 1; FIG. 10 is a sectional view taken along line (10)-(10) in FIG. 8;
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Clutch device 2 1st rotating shaft 3 2nd rotating shaft 3d Friction surface of 2nd rotating shaft 4 Fixed ring 4c Cam groove 5 of fixed ring 5 Clutch body 5c Cam groove 5d of clutch body Friction surface of clutch body 6 For clutch Ball 7 Disc spring 10, 11 Brake shoe

Claims (2)

同一軸線上に沿って配置される第1、第2回転軸の間で回転動力を伝達する接続状態や伝達しない切断状態に切り換えるクラッチ装置であって、
前記第1回転軸の外周に軸方向ならびに周方向に相対変位可能に嵌合されかつ摩擦面を有するクラッチ体と、
前記第2回転軸に設けられて前記クラッチ体の摩擦面が接触・離隔される摩擦面と、
前記クラッチ体の摩擦面を前記第2回転軸側の摩擦面から離す向きに常時付勢する付勢部材と、
所定以上の遠心力を受けていないときに前記クラッチ体に対して回転抵抗を付与する一方で、所定以上の遠心力を受けたときに前記クラッチ体に対して回転抵抗を付与しない遠心摩擦部材と、
前記遠心摩擦部材で前記クラッチ体に回転抵抗を付与しているときに、当該クラッチ体の摩擦面を前記第2回転軸の摩擦面に対して圧接させて前記接続状態とする一方で、前記遠心摩擦部材で前記クラッチ体に回転抵抗を付与していないときに、当該クラッチ体の摩擦面を前記第2回転軸の摩擦面から離して前記切断状態とするカム機構とを含む、クラッチ装置。
A clutch device that switches between a connected state in which rotational power is transmitted between a first and a second rotating shaft disposed along the same axis and a disconnected state in which no rotational power is transmitted,
A clutch body fitted to the outer periphery of the first rotation shaft so as to be relatively displaceable in the axial direction and the circumferential direction, and having a friction surface;
A friction surface provided on the second rotation shaft, the friction surface of the clutch body being in contact with and separated from the clutch body;
An urging member that constantly urges the friction surface of the clutch body in a direction away from the friction surface on the second rotation shaft side;
A centrifugal friction member that imparts rotational resistance to the clutch body when not receiving a predetermined centrifugal force or more and does not impart rotational resistance to the clutch body when it receives a centrifugal force that is not less than a predetermined value; ,
While the centrifugal friction member applies rotational resistance to the clutch body, the friction surface of the clutch body is brought into pressure contact with the friction surface of the second rotating shaft to establish the connection state, and And a cam mechanism that separates the friction surface of the clutch body from the friction surface of the second rotating shaft to bring the friction member into the disconnected state when a frictional member does not impart rotational resistance to the clutch body.
前記カム機構は、前記第1回転軸の外周において前記クラッチ体よりも外端側に軸方向隣り合わせで軸方向ならびに周方向に不動に嵌合される固定環体と、この固定環体および前記クラッチ体において互いに対向する面の円周数ヶ所に設けられかつ少なくとも周方向一方へ向けて溝深さが漸次浅く設定されるカム溝と、両カム溝間に周方向転動可能に介装されるクラッチ用玉とを含み、
前記クラッチ用玉が前記両カム溝の深い部分に位置したときに、前記クラッチ体を前記固定環体側に近づけて前記両摩擦面を離隔させる一方で、前記クラッチ用玉が前記両カム溝の浅い部分に位置したときに、前記クラッチ体を前記固定環体から遠ざけて前記両摩擦面を圧接させる、請求項1のクラッチ装置。
The cam mechanism includes a fixed ring that is axially adjacent to the outer end of the first rotary shaft and is closer to the outer end than the clutch body and that is fixedly fitted in the axial direction and the circumferential direction, and the fixed ring and the clutch. Cam grooves which are provided at several places on the surface facing each other in the body and whose groove depth is set to be gradually smaller at least in one circumferential direction, are interposed between the two cam grooves so as to be rollable in the circumferential direction. Including clutch balls,
When the clutch ball is located at a deep portion of the two cam grooves, the clutch body is moved closer to the fixed ring to separate the two friction surfaces, while the clutch ball is shallow of the two cam grooves. 2. The clutch device according to claim 1, wherein when located at the portion, the clutch body is moved away from the fixed ring body to press the friction surfaces against each other. 3.
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