JP2005155659A - Rotation transmitting device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、動力伝達経路上において、動力の伝達と遮断の切換えに用いられる回転伝達装置に関するものである。 The present invention relates to a rotation transmission device used for switching between transmission and cutoff of power on a power transmission path.
2軸の相互間において動力の伝達と遮断とを行なう場合にクラッチが採用される。このクラッチは種々の装置に適用される。 A clutch is employed when power is transmitted and shut off between the two shafts. This clutch is applied to various devices.
例えば、特許文献1では、入力側部材と出力側部材間に2方向クラッチを組込み、その2方向クラッチのオン、オフを電磁クラッチによって制御するようにした回転伝達装置を提案している。
For example,
上記回転伝達装置における2方向クラッチは、入力側部材と出力側部材間に保持器を設け、その保持器に形成されたポケット内に係合子を組込み、前記入力側部材に対する保持器の相対回転により、係合子を入力側部材と出力側部材の対向面に係合または係合解除させるようにしている。 In the two-way clutch in the rotation transmission device, a cage is provided between the input side member and the output side member, an engagement element is incorporated in a pocket formed in the cage, and the cage is rotated relative to the input side member. The engaging element is engaged with or disengaged from the opposing surfaces of the input side member and the output side member.
一方、電磁クラッチは、保持器に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動可能なアーマチュアと、出力側部材に回り止めされて上記アーマチュアと軸方向で対向するロータと、そのロータと軸方向で対向する電磁石とから成り、上記電磁石の電磁コイルに対する通電によりロータにアーマチュアを吸着し、その吸着面に作用する摩擦抵抗により入力側部材に対し保持器を相対回転させて、係合子を入力側部材と出力側部材の対向面に係合させるようにしている。 On the other hand, the electromagnetic clutch is prevented from rotating with respect to the cage and can move in the axial direction, a rotor that is prevented from rotating by the output side member and faces the armature in the axial direction, and the rotor and the axial direction. The armature is attracted to the rotor by energizing the electromagnetic coil of the electromagnet, and the retainer is rotated relative to the input side member by the frictional resistance acting on the attracting surface. And the output side member are engaged with each other.
上記のような回転伝達装置においては、車両の動力伝達経路上に組込むため、走行中に動力の伝達を速やかに切り換えることが要求される。 Since the rotation transmission device as described above is incorporated on the power transmission path of the vehicle, it is required to quickly switch the transmission of power during traveling.
そのような要求に応えるため、上記特許文献1に記載された回転伝達装置においては、電磁クラッチのアーマチュアとロータ間に離反ばねを組込み、その離反ばねによりアーマチュアをロータから離反する方向に押圧して、電磁石に対する通電の遮断時に、アーマチュアをロータから速やかに離反させるようにしている。
In order to meet such a requirement, in the rotation transmission device described in
上記の回転伝達装置においては、2方向クラッチを係合させる場合に、電磁石の電磁コイルに通電するようにしているが、その電磁コイルが断線して通電が不能となり、2方向クラッチが係合しないと安全上問題となる場合のことも考慮して、本件の出願人は、永久磁石の吸引力によりロータにアーマチュアを吸着して2方向クラッチを係合させると共に、電磁石の電磁コイルに対する通電によりアーマチュアの吸着を解除して2方向クラッチを係合解除させるようにした逆作動型の回転伝達装置を特願2002−356988号明細書において提案している。 In the above rotation transmission device, when the two-way clutch is engaged, the electromagnetic coil of the electromagnet is energized. However, the electromagnetic coil is disconnected and cannot be energized, and the two-way clutch is not engaged. In consideration of safety problems, the applicant of the present application applies the armature to the rotor by the attractive force of the permanent magnet to engage the two-way clutch, and the armature by energizing the electromagnetic coil of the electromagnet. Japanese Patent Application No. 2002-356888 proposes a reverse transmission type rotation transmission device in which the two-way clutch is disengaged by releasing the suction.
この逆作動型の回転伝達装置においても、アーマチュアとロータ間に離反ばねを組込んで、アーマチュアをロータから離反させるようにしている。
ところで、前記従来の回転伝達装置においては、離反ばねとして、波形ばねを採用しており、その波形ばねは、図9に示すように、変形量に応じてばね力が比例的に増大するばね特性を有し、一方、電磁石の磁気吸引力は、同図で示すように、距離の2乗に反比例して、アーマチュアの離反状態での吸引力はアーマチュアの密着状態での吸引力より大きく低下するため、波形ばねは、アーマチュアの吸着状態での発生荷重とアーマチュアの離反状態での発生荷重の荷重差が小さく、かつ弾性変形量の少ないものでなければならない。 By the way, in the conventional rotation transmission device, a wave spring is adopted as a separation spring, and the wave spring has a spring characteristic in which the spring force increases in proportion to the amount of deformation, as shown in FIG. On the other hand, as shown in the figure, the magnetic attractive force of the electromagnet is inversely proportional to the square of the distance, and the attractive force in the separated state of the armature is significantly lower than the attractive force in the closely contacted state of the armature. Therefore, the wave spring must have a small difference in load between the generated load in the armature adsorption state and the generated load in the armature separation state and a small amount of elastic deformation.
このため、アーマチュアの切り離し特性が良いとは言えず、しかも、波形ばねの弾性変形量が小さいため、アーマチュアの作動距離を長く設定することができず、周辺部材のクリアランスの設定が小さくなり、製造管理が困難であってコストが高くなるという問題がある。 For this reason, it cannot be said that the armature's separation characteristics are good, and since the elastic deformation amount of the wave spring is small, the armature's working distance cannot be set long, and the clearance setting of the peripheral members becomes small, making it There is a problem that the management is difficult and the cost is high.
また、永久磁石によってアーマチュアを吸着状態に保持し、電磁石に対する通電によってアーマチュアをロータから離反させるようにした逆作動型の回転伝達装置においては、波形ばねのアーマチュアの吸着状態での発生荷重とアーマチュアの離反状態での発生荷重差が小さいため、永久磁石の磁力と電磁石の磁力差を小さくシビアに設定管理する必要が生じ、製造管理が困難であって、コストが高くなるという問題がある。 Further, in a reverse operation type rotation transmission device in which the armature is held in the attracted state by the permanent magnet and the armature is separated from the rotor by energizing the electromagnet, the generated load in the attracted state of the armature of the wave spring and the armature Since the generated load difference in the separated state is small, it is necessary to set and manage the magnetic force difference between the permanent magnet and the electromagnet to be small, and there is a problem that manufacturing management is difficult and the cost is high.
この発明の課題は、切り離し特性に優れた製造管理の容易な回転伝達装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a rotation transmission device with excellent separation characteristics and easy manufacturing management.
上記の課題を解決するために、第1の発明においては、入力側部材と出力側部材とを内外に配置して相対的に回転自在に支持し、その入力側部材と出力側部材間に、係合子およびその係合子を保持する保持器を有し、前記入力側部材に対する保持器の相対回転により係合子を入力側部材および出力側部材の対向面に係合させる2方向クラッチを組込み、前記入力側部材と保持器の相互間に、係合子が入力側部材と出力側部材の対向面に対して係合解除される中立位置に保持器を弾性保持するスイッチばねを設け、前記保持器に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動可能に支持されたアーマチュアに対して軸方向に対向配置されたロータを出力側部材に回り止めし、そのロータにアーマチュアを吸着させる電磁石を設け、前記アーマチュアとロータ間に、アーマチュアをロータから離反させる離反ばねを組込んだ回転伝達装置において、前記離反ばねが、変形と共にばね力が直線的に増大し、所定量変形したのちにばね力が急激に増大する非直線ばね特性を有するばねから成る構成を採用したのである。 In order to solve the above-mentioned problem, in the first invention, the input side member and the output side member are arranged inside and outside and are relatively rotatably supported, and between the input side member and the output side member, An engagement element and a retainer for holding the engagement element, and incorporating a two-way clutch for engaging the engagement element with opposing surfaces of the input-side member and the output-side member by relative rotation of the retainer with respect to the input-side member; A switch spring is provided between the input side member and the cage to elastically hold the cage in a neutral position where the engagement element is disengaged from the opposing surfaces of the input side member and the output side member. The armature is provided with an electromagnet for preventing the rotation of the rotor disposed on the output side member against the armature supported against the armature which is prevented from rotating in the axial direction and movable in the axial direction, and attracts the armature to the rotor. When In a rotation transmission device incorporating a separation spring that separates the armature from the rotor between the rotors, the spring force increases linearly with deformation, and the spring force increases rapidly after being deformed by a predetermined amount. Thus, a configuration comprising a spring having a non-linear spring characteristic is employed.
また、第2の発明においては、入力側部材と出力側部材とを内外に配置して相対的に回転自在に支持し、その入力側部材と出力側部材間に、係合子およびその係合子を保持する保持器を有し、前記入力側部材に対する保持器の相対回転により係合子を入力側部材および出力側部材の対向面に係合させる2方向クラッチを組込み、前記入力側部材と保持器の相互間に、係合子が入力側部材と出力側部材の対向面に対して係合解除される中立位置に保持器を弾性保持するスイッチばねを設け、前記保持器に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動可能に支持されたアーマチュアに対して軸方向に対向配置されたロータを出力側部材に回り止めし、そのロータに対向して電磁石を設け、前記アーマチュアとロータ間に、アーマチュアをロータから離反させる離反ばねを組込み、前記ロータに埋設された永久磁石によってそのロータにアーマチュアを吸着させ、前記電磁石に対する通電によってアーマチュアの吸着を解除させるようにした回転伝達装置において、前記離反ばねが、変形と共にばね力が直線的に増大し、所定量変形したのちにばね力が急激に増加する非直線ばね特性を有するばねから成る構成を採用したのである。 In the second invention, the input side member and the output side member are arranged inside and outside and are relatively rotatably supported, and the engaging member and the engaging member are interposed between the input side member and the output side member. A two-way clutch that engages the opposing surfaces of the input side member and the output side member with a relative rotation of the cage with respect to the input side member; A switch spring that elastically holds the cage at a neutral position where the engagement element is disengaged from the opposing surfaces of the input side member and the output side member, and is prevented from rotating with respect to the cage; A rotor disposed axially opposite to an armature supported so as to be movable in the axial direction is prevented from rotating on the output side member, and an electromagnet is provided facing the rotor, and the armature is disposed between the armature and the rotor. Away from In a rotation transmission device in which a separating spring is incorporated, an armature is attracted to the rotor by a permanent magnet embedded in the rotor, and the attracting of the armature is released by energization of the electromagnet, the separating spring is a spring with deformation A configuration comprising a spring having a non-linear spring characteristic in which the force increases linearly and the spring force rapidly increases after a predetermined amount of deformation is adopted.
ここで、前記離反ばねとして、内周と外周の一方が円形とされ、他方が角形とされた環状板の周方向に山と谷とを、その山の頂部が環状板の狭小部に位置し、かつ谷の底部が広幅部に位置するよう交互に形成した波形ばねや、内周および外周が円形とされた環状板の周方向に山と谷とを交互に形成し、前記山を高さの異なる2種類の山とし、その2種類の山を周方向に交互に配置した波形ばねを採用することができる。また、離反ばねとして、不等ピッチのコイルばねや、円錐コイルばねを採用することができる。 Here, as the separation spring, one of the inner circumference and the outer circumference is circular, and the other is a square, and a peak and a valley are located in the circumferential direction of the annular plate, and the top of the peak is located in a narrow portion of the annular plate. In addition, corrugated springs that are alternately formed so that the bottom of the valley is located in the wide portion, and a crest and a trough are alternately formed in the circumferential direction of the annular plate whose inner periphery and outer periphery are circular, It is possible to adopt a wave spring in which two types of peaks are different and the two types of peaks are alternately arranged in the circumferential direction. In addition, an unequal pitch coil spring or a conical coil spring can be employed as the separation spring.
上記のように、アーマチュアをロータから離反させる離反ばねとして、非直線のばね特性を有するばねを採用したことにより、離反ばねのアーマチュア吸着状態でのばね力を大きく設定することができると共に、アーマチュアの離反状態でのばね力を小さく設定することができる。 As described above, by adopting a spring having a non-linear spring characteristic as a separation spring for separating the armature from the rotor, the spring force in the armature adsorption state of the separation spring can be set large, and the armature The spring force in the separated state can be set small.
このため、アーマチュアの切り離し特性の向上を図ることができると共に、アーマチュアの作動距離を大きく設定することができ、それに応じて周辺部材のクリアランスも大きく設定することができるので、製造管理が容易であってコストの低減を図ることができる。 For this reason, the armature separation characteristics can be improved, the working distance of the armature can be set large, and the clearance of the peripheral members can be set large accordingly. The cost can be reduced.
さらに、永久磁石によってアーマチュアを吸着し、電磁石に対する通電によってアーマチュアの吸着を解除する回転伝達装置においては、非直線ばね特性を有するばねによってアーマチュアの吸着状態と離反状態とで発生荷重差(ばね力差)が大きくとれるため、永久磁石の特性のバラツキにより吸着力にバラツキが発生しても安定作動領域が大きく、永久磁石の特性のバラツキ許容差が大きく設定可能となり、製造管理が容易であってコストの低減を図ることができる。 Further, in a rotation transmission device that attracts an armature by a permanent magnet and releases the armature by energizing the electromagnet, a load difference (spring force difference) is generated between the armature attracted state and the separated state by a spring having a non-linear spring characteristic. ) Can be set large, so even if there is a variation in the attractive force due to variations in the characteristics of the permanent magnet, the stable operating range is large, and the tolerance for variations in the characteristics of the permanent magnet can be set large, making production management easy and cost effective. Can be reduced.
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1に示すように、入力側部材としての入力軸1は大径部1aを有している。入力軸1とその外側に設けられた出力側部材としての外輪2は軸受3を介して相対的に回転自在に支持され、その入力軸1と外輪2間に2方向クラッチ10が設けられ、この2方向クラッチ10に並設して電磁クラッチ20が設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the
図1および図2に示すように、2方向クラッチ10は、外輪2の内周に円筒面11を形成し、入力軸1の大径部1aにおける外周には上記円筒面11との間でくさび形空間を形成する複数のカム面12を周方向に等間隔に設け、各カム面12と円筒面間にローラから成る係合子13を組込み、各係合子13を入力軸1と外輪2間に組込んだ保持器14により保持している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the two-
上記2方向クラッチ10は、入力軸1に対する保持器14の相対回転によって係合子13を円筒面11およびカム面12に係合および係合解除させるようにしている。
The two-
入力軸1の大径部1aの端面にはばね収納凹部15が形成され、そのばね収納凹部15内にスイッチばね16が組込まれている。スイッチばね16はC形をなし、その両端から外向きに形成された一対の係合片17はばね収納凹部15の周壁に形成された切欠部18から保持器14の端面に設けられた切欠き19内に挿入されて、切欠部18および切欠き19の周方向で対向する端面を相反する方向に押圧し、その押圧によって保持器14は係合子13が円筒面11およびカム面12に対して係合解除された中立位置に弾性保持されている。
A spring
図1および図3に示すように、電磁クラッチ20は、保持器14と軸方向で対向するアーマチュア21と、そのアーマチュア21と軸方向で対向するロータ22と、そのロータ22と軸方向で対向する電磁石23と、前記アーマチュア21をロータ22から離反する方向に押圧する離反ばね24とから成る。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
アーマチュア21には係合孔25が設けられ、保持器14の端面に形成された突片26の上記係合孔25に対する挿入により、アーマチュア21は保持器14に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動可能とされている。
The
ロータ22は磁性体から成る。このロータ22は外輪2に嵌合されて回り止めされた非磁性体から成るロータガイド27内に圧入されて、そのロータガイド27に回り止めされている。
The
電磁石23は、フィールドコア23aと、そのフィールドコア23aに巻付けられた電磁コイル23bとから成り、上記フィールドコア23aは静止部材28に支持されている。
The
アーマチュア21をロータ22から離反させる離反ばね24は、図9に示すように、変形と共にばね力がほぼ直線的に増大し、所定量変形したのちにばね力が急激に増大する非直線ばね特性を有するばねから成っている。
As shown in FIG. 9, the
図6乃至図8は上記離反ばね24の各例を示している。図6(I)、(II)に示す離反ばね24は、内周が円形とされ、外周が角形とされて角部に丸みがつけられた環状板30の周方向に山31と谷32とを、その山31の頂部イが環状板30の狭小部に位置し、谷32の底部ロが環状板30の広幅部に位置するよう交互に形成した波形ばねから成っている。
6 to 8 show examples of the
なお、図6では環状板30の内周を円形とし、外周を角形としたが、環状板30の外周を円形とし、内周を角形としてもよい。
In FIG. 6, the inner periphery of the
図7に示す離反ばね24は、内周および外周を円形とした環状板33の周方向に山34と谷35とを交互に形成し、前記山34を高さが異なる2種類の山34’、34”とし、その2種類の山34’、34”を周方向に交互に配置した波形ばねから成っている。
The
図8(I)に示す離反ばね24はコイル部24aのピッチPを不等とした不等コイルばねから成り、図8(II)に示す離反ばね24は円錐コイルばねから成る。
The separating
実施の形態で示す回転伝達装置は上記の構造から成り、電磁コイル23bに対する通電の遮断時、2方向クラッチ10の係合子13は、図2に示すように、円筒面11およびカム面12に対して係合解除された中立位置に保持されている。
The rotation transmission device shown in the embodiment has the above-described structure, and when the energization to the
このため、入力軸1が回転しても、その回転は外輪2に伝達されず、入力軸1が空転する。このとき、入力軸1と保持器14の相互間にはスイッチばね16が設けられているため、保持器14および係合子13も入力軸1と共に回転する。
For this reason, even if the
入力軸1の回転状態において、電磁コイル23bに通電すると、ロータ22とアーマチュア21の相互間に磁気吸引力が作用してアーマチュア21が離反ばね24の弾性に抗してロータ22側に移動し、図3に示すように、ロータ22に吸着される。その吸着面に作用する摩擦抵抗は保持器14の回転抵抗となる。
When the
上記回転抵抗はスイッチばね16のばね力より大きい値に予め設定されているため、保持器14は入力軸1に遅れて回転し、その入力軸1と保持器14の相対回転により、図4に示すように、係合子13が円筒面11およびカム面12に係合すると共に、スイッチばね16は弾性変形し、上記係合子13の係合によって、入力軸1の回転が外輪2に伝達される。
Since the rotational resistance is set in advance to a value larger than the spring force of the
電磁石23の電磁コイル23bに対する通電を遮断すると、離反ばね24のばね力によりアーマチュア21がロータ22から離反する方向に移動し、また、スイッチばね16のばね力により保持器14が回動されて、係合子13は円筒面11およびカム面12に対して係合解除された中立位置に戻される。
When the energization of the
上記の回転伝達装置において、アーマチュア21とロータ22間に組込まれた離反ばね24は、図9のグラフで示すように、変形と共にばね力が直線的に増大し、所定量変形したのちにばね力が急激に増大する非直線のばね特性をするばねであるため、アーマチュア21の吸着状態でのばね力を大きく、離反状態でのばね力を小さく設定することができ、ロータ22からアーマチュア21を離反させる際の切り離し特性の向上を図ることができる。
In the above rotation transmission device, the
また、電磁石23が離反状態のアーマチュア21を吸引する際の吸着力の低減化を図ることができると共に、アーマチュア21の作動距離を大きく設定することが可能となり、周辺部材のクリアランスも大きく設定することができるので、製造管理が容易であってコストの低減を図ることができる。
Further, it is possible to reduce the attraction force when the
図5は、この発明に係る回転伝達装置の他の実施形態を示す。この実施形態では、保持器14の端部内にコネクティングプレート40を嵌合し、そのコネクティングプレート40の外周に形成されたL形の突片41を保持器14の端部に形成された切欠き19からアーマチュア21に設けられた係合孔25に挿入して保持器14を回り止めし、かつ軸方向に移動自在に支持している。
FIG. 5 shows another embodiment of the rotation transmission device according to the present invention. In this embodiment, the connecting
また、外輪2の端部開口内にロータガイド27を圧入し、そのロータガイド27内に嵌合されて回り止めされたロータ22のアーマチュア吸着面にスリット42を形成し、そのスリット42内に組込んだ永久磁石43の磁気吸引力によってロータ22にアーマチュア21を吸着し、電磁石23の電磁コイル23bに対する通電により、アーマチュア21の吸着を解除させるようにしている。他の構成は図1に示す回転伝達装置と同一であるため、同一部品に同一符号を付して説明を省略する。
The
図5に示す回転伝達装置においても、アーマチュア21とロータ22間に非直線のばね特性を有する図6乃至図8に示す離反ばね24が組込まれている。
Also in the rotation transmission device shown in FIG. 5, a
上記のように、アーマチュア21とロータ22間に非直線のばね特性を有する離反ばね24を組込むことにより、アーマチュア21の吸着状態での発生荷重(ばね力)と離反状態での発生荷重(ばね力)の荷重差を大きくとることができるため、永久磁石43の特性のバラツキにより吸着力のバラツキが発生しても安定作動領域が大きく、その結果、永久磁石43の特性のバラツキ許容差を大きく設定することができるので、製造管理が容易になり、コイルの低減を図ることができる。
As described above, by incorporating the
図1に示す実施形態では、入力軸1の大径部1aの外周にカム面12を設け、外輪2の内周に円筒面11を形成したが、大径部1aの外周に円筒面を形成し、外輪2の内周にカム面を形成してもよい。この場合、保持器と外輪の相互間にスイッチばねを組込んで係合子を中立位置に保持すると共に、ロータを入力軸に対して回り止めする。また、外輪を入力側部材とし、入力軸を出力側部材として使用する。
In the embodiment shown in FIG. 1, the
1 入力軸(入力側部材)
2 外輪(出力型部材)
10 2方向クラッチ
13 係合子
14 保持器
16 スイッチばね
21 アーマチュア
22 ロータ
23 電磁石
24 離反ばね
30 環状板
31 山
32 谷
33 環状板
34 山
35 谷
43 永久磁石
1 Input shaft (input side member)
2 Outer ring (output type member)
10 Two-way clutch 13
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014047913A (en) * | 2012-09-04 | 2014-03-17 | Toyota Motor Corp | Clutch device and steering gear |
-
2003
- 2003-11-20 JP JP2003390454A patent/JP2005155659A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014047913A (en) * | 2012-09-04 | 2014-03-17 | Toyota Motor Corp | Clutch device and steering gear |
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