JP2005195153A

JP2005195153A - 回転伝達装置

Info

Publication number: JP2005195153A
Application number: JP2004004490A
Authority: JP
Inventors: Takahide Saito; 隆英齋藤
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2004-01-09
Filing date: 2004-01-09
Publication date: 2005-07-21

Abstract

【課題】係合子の噛み込み時の衝撃力が発生するのを抑制することができるようにした回転伝達装置の軸方向長さのコンパクト化を図ることである。
【解決手段】入力軸１の外周にカム面１２を設け、外輪３の内周に円筒面１１を形成し、上記カム面１２と円筒面１１間に組込まれた係合子１３を保持器１４で保持する。保持器１４と入力軸１の相互間に係合子１３を中立位置に保持するスイッチばね１５を組込む。係合子１３の係合および係合解除を制御する電磁クラッチ２０を保持器１４に並設し、上記保持器１４と入力軸１の相互間に、保持器１４に回転抵抗を負荷するロータリ式のダンパ３０をスイッチばね１５に並列に設けて回転伝達装置の軸方向長さのコンパクト化を図る。
【選択図】図１

Description

この発明は、動力の伝達経路において、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。

この種の回転伝達装置として、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。この回転伝達装置は、入力部材と出力部材を内外に配置して相対的に回転自在に支持し、入力部材と出力部材間に２方向のクラッチを組込み、その２方向クラッチのオン、オフを電磁クラッチにより制御するようにしている。

ここで、２方向クラッチとして、ローラタイプの２方向クラッチと、スプラグタイプの２方向クラッチが示され、ローラタイプの２方向クラッチにおいては、入力部材の外周に出力部材の内周に形成された円筒面との間でくさび形空間を形成するカム面を設け、そのカム面と円筒面間に組込まれたローラから成る係合子を保持器で保持し、その保持器と入力部材の相互間にスイッチばねを組込んで、係合子が円筒面およびカム面に対して係合解除された中立位置に保持器を弾性保持する構成とされている。

一方、電磁クラッチは、電磁石を有し、その電磁石の電磁コイルに対する通電により、保持器に回り止めされ、かつ軸方向に移動可能なアーマチュアを出力部材に回り止めされたロータに吸着して、保持器を出力部材に連結し、入力部材と保持器の相対的な回転により、係合子を円筒面およびカム面に係合させるようにしている。

上記特許文献１に記載された回転伝達装置においては、２方向クラッチが係合子をローラやスプラグとするメカニカルタイプの２方向クラッチであるため、入力部材と出力部材を結合するとき、入力部材と出力部材の回転数差が大きい場合に、係合子が衝撃的に噛み合い、きわめて大きな衝撃力が発生する。そのような問題点を解決するため、特許文献１に記載された回転伝達装置においては、出力部材を軸方向に分断して第１の出力部材と第２の出力部材を設け、その第１の出力部材と第２の出力部材の相互間に弾性部材を組込み、係合子の噛み込み時に、第１の出力部材に負荷される衝撃力を弾性部材の弾性変形により吸収するようにしている。
特開２０００−３０４０６９号公報

ところで、特許文献１に記載された回転伝達装置においては、衝撃力を緩衝する弾性部材を２方向クラッチに直列に設けた構成であるため、回転伝達装置の軸方向長さが長くなり、その軸方向長さのコンパクト化を図るうえにおいて改善すべき点が残されている。

また、弾性部材の弾性限界を超えるような大きな衝撃力が第１の出力部材に加わった場合に、その衝撃力を緩衝することができなくなり、トルク容量の大きな２方向クラッチの機能を充分発揮させることができず、その点においても改善すべき点が残されている。

この発明の課題は、２方向クラッチの結合時に発生する衝撃力を緩衝することができるようにした回転伝達装置の軸方向長さのコンパクト化を図ることである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、入力側部材と出力側部材を内外に配置して相対的に回転自在に支持し、入力側部材と出力側部材の対向面における一方に円筒面を形成し、他方にその円筒面との間でくさび形空間を形成するカム面を設け、そのカム面と円筒面間に組込まれた係合子を保持器で保持し、この保持器と前記カム面が形成された部材の相互間に、係合子が円筒面とカム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組込み、前記保持器に並設した電磁クラッチにより保持器に回転抵抗を負荷して前記カム面が形成された部材に対する保持器の相対回転により係合子を円筒面およびカム面に係合させるようにした回転伝達装置において、前記カム面が形成された部材と保持器の相互間に、保持器に回転抵抗を負荷するロータリ式のダンパを前記スイッチばねに並列に設けた構成を採用したのである。

ここで、前記ダンパとして、保持器に前記カム面が形成された部材の回転軸心を中心とする環状の密閉されたダンパ室を形成し、前記カム面が形成された部材には上記ダンパ室内で回転可能な環状のロータを設け、そのロータとダンパ室間に形成された隙間内に粘性流体を充填した構成から成るものを採用することができる。

上記の構成から成るダンパにおいては、ダンパ室を径の異なる複数のダンパ室とし、各ダンパ室内においてロータを回転自在とすることにより、きわめて大きなダンパ効果を得ることができる。

また、ダンパとして、保持器に前記カム面が形成された部材の回転軸心を中心とする環状の密閉されたダンパ室を形成し、前記カム面が形成された部材には上記ダンパ室内で回転可能な複数の扇形のロータを等間隔に設け、隣接するロータ間に形成された空間内に粘性流体を充填し、各ロータには隣接する空間を連通する通路を設けた構成から成るものを採用することができる。

上記のように、カム面が形成された部材と保持器の相互間にダンパを設けたことによって、カム面が形成された部材に対して保持器を比較的遅い速度で相対回転させることができるため、係合子がカム面および円筒面に衝撃的に係合するのを防止することができ、上記係合子の係合時に衝撃力が発生するのを抑制することができる。

また、ダンパをスイッチばねに並列に設けたことによって、回転伝達装置の軸方向長さのコンパクト化を図ることができる。

ここで、ダンパとして、保持器に設けられたダンパ室内に、カム面が形成された部材に設けられたロータを組込み、そのロータとダンパ室間に形成された隙間内に粘性流体を充填し、上記ロータの回転による粘性流体の剪断抵抗により保持器に回転抵抗を負荷するダンパを採用することにより、入力側部材と出力側部材の相対的な回転速度差が大きい場合でも保持器をカム面が形成された部材に対して遅い速度で相対回転させることができるため、トルク容量の大きなメカニカルタイプの２方向クラッチの機能を充分に発揮させることができ、伝達トルクの大きな動力伝達装置にも適用することができる。

また、ダンパ室内に複数の扇形のロータを組込み、隣接するロータ間の空間に粘性流体を充填し、各ロータに隣接する空間を連通する通路を設けたダンパにおいても２方向クラッチの機能を充分に発揮させることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１および図２に示すように、入力側部材としての入力軸１はカムリング２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３は軸受４を介して相対的に回転自在に支持されている。

入力軸１と外輪３間には２方向クラッチ１０が組込まれ、その２方向クラッチ１０のオン、オフを制御する電磁クラッチ２０が２方向クラッチ１０に並設されている。

２方向クラッチ１０は、外輪３の内周に円筒面１１を形成し、カムリング２の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１１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３に組込まれた保持器１４で保持し、その保持器１４にスイッチばね１５のばね力を付与して、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る中立位置に保持器１４を弾性保持している。

ここで、スイッチばね１５は、切り離しリング部１５ａの両端に一対の押圧片１５ｂを外向きに形成した構成とされている。このスイッチばね１５は、カムリング２の端面に形成したばね収納凹部１６内に切り離しリング部１５ａが収納される組付けとされ、一対の押圧片１５ｂはばね収納凹部１６の周壁に形成された切欠部１７から保持器１４の端面に設けられた切欠き１８内に挿入されて、切欠部１７および切欠き１８の周方向で対向する端面を相反する方向に押圧して、係合子１３を中立位置に保持している。

電磁クラッチ２０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なアーマチュア２１と、外輪３の開口端部内に取付けられた非磁性体から成るロータガイド２２内に圧入され、かつ、外輪３に回り止めされて上記アーマチュア２１と軸方向で対向するロータ２３と、そのロータ２３と軸方向で対向し、静止部材Ａにより支持された電磁石２４とから成り、上記電磁石２４の電磁コイル２４ａに対する通電によりロータ２３にアーマチュア２１を吸着し、その吸着面に作用する摩擦抵抗により入力軸１と保持器１４を相対回転させて、係合子１３を円筒面１１およびカム面１２に係合させるようにしている。

ここで、保持器１４に対してアーマチュア２１を回り止めするため、保持器１４の端部内にコネクティングプレート２５を嵌合し、そのコネクティングプレート２５の外周に形成されたＬ形の係合片２６を保持器１４に形成された前記切欠き１８とアーマチュア２１に設けられた係合孔２７に挿入するようにしている。このコネクティングプレート２５とアーマチュア２１間には、アーマチュア２１をロータ２３から引き離す離反ばね２８が組込まれている。

図１に示すように、保持器１４の端部にはカムリング２の端面と軸方向で対向するフランジ１４ａが設けられ、そのフランジ１４ａと入力軸１の相互間に、保持器１４に回転抵抗を負荷するロータリ式のダンパ３０が組込まれている。

図３に示すように、ダンパ３０は入力軸１の軸端部にロータ部材３１を取付け、フランジ１４ａの内径部にはダンパケース３２を固定し、そのダンパケース３２内に径の異なる複数の環状のダンパ室３３を設け、このダンパ室３３をロータ部材３１とダンパケース３２間に組込まれたシール部材３４により密閉し、ロータ部材３１には上記各ダンパ室３３内において回転可能な複数の環状のロータ３５を設け、そのロータ３５とダンパ室３３間の隙間にシリコンオイル等の粘性流体を充填し、前記ロータ３５の回転による粘性流体の剪断抵抗により保持器１４に回転抵抗を負荷するようにしている。

実施の形態で示す回転伝達装置は上記の構造から成り、電磁石２４の電磁コイル２４ａ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。

このため、入力軸１は空転する。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１５が組込まれているため、保持器１４および係合子１３も入力軸１と共に回転する。

入力軸１の回転状態において、電磁コイル２４ａに通電すると、ロータ２３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２８の弾性に抗してロータ２３側に移動し、上記ロータ２３にアーマチュア２１が吸着される。その吸着面に作用する摩擦抵抗はアーマチュア２１の回転抵抗となる。

上記回転抵抗はスイッチばね１５のばね力とダンパ３０の回転抵抗力の総和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１５が弾性変形し、上記係合子１３の係合によって入力軸１の回転が外輪３に伝達される。

ここで、入力軸１に対する保持器１４の相対回転時、保持器１４は、スイッチばね１５のばね力とダンパ３０とによって回転抵抗が負荷されるため、保持器１４は入力軸１に対して比較的遅い速度で相対回転することになり、係合子１３は円筒面１１およびカム面１２に対して衝撃的に係合することはない。

このように、係合子１３を円筒面１１およびカム面１２に比較的遅い速度で係合させることができるため、係合子１３の係合時に衝撃力が発生するのを抑制することができると共に、上記ダンパ３０は粘性流体の剪断抵抗を利用するロータリ式のものであるため、入力軸１と外輪３の相対回転速度差が大きい場合でも保持器１４を入力軸１に対して遅い速度で相対回転させることができるため、トルク容量の大きな２方向クラッチの機能を充分に発揮させることができる。

また、ダンパ３０をスイッチばね１５に並列に設けることによって、回転伝達装置の軸方向長さのコンパクト化を図ることができる。

なお、電磁コイル２４ａに対する通電を遮断すると、スイッチばね１５の復元弾性により保持器１４が回転し、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る中立位置に戻される。

実施の形態では、外輪３の内周に円筒面１１を形成し、カムリング２の外周にカム面１２を設けたが、外輪３の内周にカム面を形成し、カムリング２の外周に円筒面を設けるようにしてもよい。この場合、外輪３と保持器１４の相互間にスイッチばね１５を組込むと共に、ロータ２３を入力軸１に対して回り止めする。

図５（Ｉ）、（II）はダンパ３０の他の例を示す。このダンパ３０は、入力軸１の軸端部にロータ部材３６を取付け、保持器１４におけるフランジ部１４ａの内径部にダンパケース３７を固定し、そのダンパケース３７内に形成された環状のダンパ室３８をダンパケース３７とロータ部材３６間に組込まれた一対のシール部材３９で密閉し、ロータ部材３６にはダンパ室３８内で回転可能な複数の扇形のロータ４０を等間隔に設け、隣接するロータ４０間の空間４１にシリコンオイル等の粘性流体を充填し、各ロータ４０には隣接する空間４１を連通する通路４２を設けている。

上記の構成から成るダンパ３０においては、入力軸１に対して保持器１４が相対回転すると、ダンパ室３８内でロータ４０が回転して空間４１内に充填された粘性流体を加圧するため、空間４１内の粘性流体は通路４２から隣接する空間４１内に流れ、上記通路４２の絞り作用によって保持器１４に回転抵抗を負荷することができ、入力軸１に対して保持器１４を比較的遅い速度で相対回転させることができる。

この発明に係る回転伝達装置の実施形態を示す縦断正面図図１のII−II線に沿った断面図図１に示す回転伝達装置のダンパの詳細を示す断面図図１に示す回転伝達装置の２方向クラッチの係合状態を示す断面図（Ｉ）は図１に示す回転伝達装置のダンパの他の例を示す断面図、（II）は（Ｉ）のＶ−Ｖ線に沿った断面図

符号の説明

１入力軸（入力側部材）
３外輪（出力側部材）
１１円筒面
１２カム面
１３係合子
１４保持器
１５スイッチばね
２０電磁クラッチ
３０ダンパ
３３ダンパ室
３５ロータ
３８ダンパ室
４０ロータ
４１空間
４２通路

Claims

入力側部材と出力側部材を内外に配置して相対的に回転自在に支持し、入力側部材と出力側部材の対向面における一方に円筒面を形成し、他方にその円筒面との間でくさび形空間を形成するカム面を設け、そのカム面と円筒面間に組込まれた係合子を保持器で保持し、この保持器と前記カム面が形成された部材の相互間に、係合子が円筒面とカム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組込み、前記保持器に並設した電磁クラッチにより、保持器に回転抵抗を負荷して前記カム面が形成された部材に対する保持器の相対回転により係合子を円筒面およびカム面に係合させるようにした回転伝達装置において、前記カム面が形成された部材と保持器の相互間に、保持器に回転抵抗を負荷するロータリ式のダンパを前記スイッチばねに並列に設けたことを特徴とする回転伝達装置。
前記ダンパが、保持器に前記カム面が形成された部材の回転軸心を中心とする環状の密閉されたダンパ室を形成し、前記カム面が形成された部材には上記ダンパ室内で回転可能な環状のロータを設け、そのロータとダンパ室間に形成された隙間内に粘性流体を充填した構成から成る請求項１に記載の回転伝達装置。
前記ダンパ室が径の異なる複数のダンパ室から成り、各ダンパ室内においてロータを回転自在とした請求項２に記載の回転伝達装置。
前記ダンパが、保持器に前記カム面が形成された部材の回転軸心を中心とする環状の密閉されたダンパ室を形成し、前記カム面が形成された部材には上記ダンパ室内で回転可能な複数の扇形のロータを等間隔に設け、隣接するロータ間に形成された空間内に粘性流体を充填し、各ロータには隣接する空間を連通する通路を設けた構成から成る請求項１に記載の回転伝達装置。