JP2006118538A - 回転伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の少ない小型軽量の回転伝達装置を提供することである。
【解決手段】入力軸４と出力軸５とを同軸上に配置し、出力軸５の軸端部に設けたフランジ部６に対して入力軸４の軸端部に設けたカムプレート９を軸方向で対向する。カムプレート９に凹状のＶ形カム面１１を形成し、このカム面１１とフランジ部６の平坦面７間に組込まれた円筒ローラ１２を保持プレート１３で保持する。フランジ部６の外周に設けられた円筒部８の内側に電磁石２１を組込み、その電磁石２１の電磁コイル２１ｂに対する通電により保持プレート１３をフランジ部６に吸着し、入力軸４と保持プレート１３の相対回転によりカム面１１とフランジ部６の平坦面７に形成されたくさび状空間の狭小部に円筒ローラ１２を噛み込ませて入力軸４の回転を出力軸５に伝達する。
【選択図】図１

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。

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、入力側部材としてのカムリングの外側に出力側部材としての外輪を設け、そのカムリングと外輪間に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り制御するようにしている。

ここで、２方向クラッチは、カムリングの外周に外輪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との間に組込まれたローラをカムリングと外輪間に組込まれた保持器で保持し、その保持器にスイッチばねのばね力を付与して、ローラがカム面および円筒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している。

一方、電磁クラッチは、電磁石の電磁コイルに対する通電により、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を外輪に回り止めされたロータに吸着して、保持器を外輪に結合するようにしている。

上述の構成から成る回転伝達装置において、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すると、その吸着面に作用する摩擦抵抗により、カムリングに対し保持器が相対回転し、ローラが円筒面およびカム面に係合して、カムリングの回転が係合子を介して外輪に伝達される。

また、電磁石の電磁コイルに対する通電を解除すると、スイッチばねのばね力により保持器が中立位置に戻されて、ローラの円筒面およびカム面に対する係合が解除され、カムリングが空転する。
特開平１１−３３６７９９号公報

ところで、上記従来の回転伝達装置においては、カムリング上に、保持器、その保持器を中立位置に弾性保持するスイッチばね、保持器の両端部を支持するプレート、アーマチュアおよびローラがクラッチ空転時に一体に回転されるよう配置されており、一方、外輪にはロータおよびそのロータを支持するロータガイドを嵌合した部品点数の多い構成であり、これらの各部品は機能上必須のものであるため、これらを削減して低コスト化を図ることはできない。

また、クラッチ締結状態で伝達トルクが増大すると、ローラが円筒面およびカム面で形成されるくさび形空間の狭小部に押し込まれ続け、ローラとそのローラの噛み込み部位で過大な変形が生じ、その変形によるエネルギによりローラがくさび状空間の狭小部から勢いよくはじき出される現象（ポップアウト）や、変形量過大によりローラが隣接するくさび形空間に侵入する現象（ロールオーバ）を発生するという不都合があった。

かかる不都合を未然に防止するには、過大トルクの伝達を遮断するトルクリミッタを動力伝達系に付加することが有効であるが、そのトルクリミッタの付加によって回転伝達装置が大型化し、また、コストが高くなるという問題が発生する。

さらに、２方向クラッチがラジアル型であるため、回転伝達装置の軸方向長さが長いという不都合もあった。

この発明の課題は、トルクリミッタ機能を有する部品点数の少ない小型軽量のコストの安い回転伝達装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、入力軸と出力軸とを軸端面を対向して同軸上に配置し、前記出力軸の軸端部に設けられたフランジ部の外周に円筒部を設け、前記入力軸の軸端部に前記フランジ部と軸方向で対向するカムプレートを設け、そのカムプレートとフランジ部の対向面を互に平行する平坦面とし、カムプレートの平坦面にはフランジ部の平坦面との間で周方向の両端が狭小のくさび状空間を形成するＶ形のカム面を設け、そのカム面とフランジ部の平坦面間に組込まれた係合子を前記フランジ部とカムプレート間に組込まれた保持プレートで保持し、電磁コイルを有し、その電磁コイルに対する通電により保持プレートに磁気吸引力を付与してフランジ部に吸着させる電磁石を前記円筒部内に配置して静止部材で支持した構成を採用したのである。

ここで、係合子は、円筒ローラであってもよく、円錐ローラであってもよい。また、鋼球であってもよい。

この発明に係る回転伝達装置において、保持プレートとフランジ部間に、保持プレートをフランジ部から離反する方向に押圧する離反ばねを組込むようにしている。その離反ばねの組込みにより、入力軸の空転時に保持プレートを出力軸のフランジ部から離反させることができる。

また、この発明に係る回転伝達装置において、カムプレートのカム面が形成された一側面に対する背面側に、そのカムプレートをフランジ部に向けて押圧する弾性部材を設けると、電磁石の電磁コイルに対する通電の遮断時に、弾性部材の押圧力によってくさび状空間の狭小部に噛み込む係合子をくさび状空間の広幅部に向けてスムーズに戻すことができる。

この場合、弾性部材をリング状のばね座で支持し、そのばね座を静止部材との間に組込まれた軸受によって回転自在に支持することにより、入力軸の回転時に、その入力軸と弾性部材が相対回転するのを防止することができるため、弾性部材から入力軸に負荷される回転抵抗の低減化を図ることができ、入力軸をスムーズに回転させることができる。

上記の構成から成る回転伝達装置においては、電磁石の電磁コイルに通電すると、保持プレートがフランジ部に吸着され、その吸着面に作用する摩擦抵抗は保持プレートの回転抵抗となるため、入力軸と保持プレートが相対回転し、その相対回転により係合子がくさび状空間の狭小部に噛み込み、その係合子を介して入力軸の回転を出力軸に伝達することができる。

また、電磁コイルに対する通電を遮断すると、保持プレートの吸着が解除され、入出力軸間の伝達トルクがほぼゼロになると、離反ばねの軸方向力により保持プレートがフランジ部から離反し、同時に上記弾性部材の押圧により係合子がくさび状空間の広幅部に戻され、入力軸から出力軸へのトルク伝達を遮断することができる。

ここで、入力軸と出力軸の相互間で回転トルクの伝達と遮断とを行なう２方向クラッチは、軸方向に対向配置されたフランジ部とカムプレート間に係合子とその係合子を保持する保持プレートを組込んだスラスト型であるため、軸方向長さのコンパクトな回転伝達装置を得ることができる。

また、出力軸の軸端部にフランジ部を設け、そのフランジ部の外周に電磁石を覆う円筒部を設けたことによって従来の回転伝達装置で必要とされているロータガイドを不要とし、外輪とロータを一体に形成することができる。また、係合子を保持する保持プレートを上記フランジ部で吸着して回転抵抗を負荷するようにしているため、従来の回転伝達装置のアーマチュアを不要とすることができる。このため、部品点数の少ないコストの安い回転伝達装置を得ることができる。

さらに、入力軸から出力軸への伝達トルクが大きくなると、くさび状空間の狭小部に対する係合子の噛み込み力が増大してカムプレートの軸方向への変位量が大きくなり、上記伝達トルクが所定値を超えると、係合子がくさび状空間の狭小部からフランジ部の平坦面とカムプレートの平坦面間に侵入して伝達トルクを遮断することになる。このため、伝達トルクが所定値を超えることがなく、係合子やフランジ部、あるいは保持プレート等の各種部品の破損を防止し、耐久性に優れた２方向クラッチを得ることができると共に、ポップアウトやロールオーバ現象の発生を防止することができる。

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に示すように、静止部材としてのハウジング１は対向配置の一対の側板２ａ、２ｂを有し、各側板２ａ、２ｂに軸受３ａ、３ｂが取付けられ、一方の軸受３ａによって入力軸４が回転自在に支持されている。また、他方の軸受３ｂによって出力軸５が回転自在に支持されている。

入力軸４と出力軸５は軸端面が対向する同軸上の配置とされ、上記出力軸５のハウジング１内に位置する軸端部にフランジ部６が設けられている。フランジ部６の入力軸４に対向する一側面は平坦面７とされ、外周には他側面側に張り出す円筒部８が設けられている。

一方、入力軸４のハウジング１内に位置する軸端部にはカムプレート９が設けられている。カムプレート９の上記フランジ部６と対向する側面は上記平坦面７に平行する平坦面１０とされている。

図２および図３に示すように、カムプレート９の平坦面１０には、上記フランジ部６の平坦面７との間に周方向の両端が狭小となるくさび状空間を形成する複数のＶ形のカム面１１が周方向に間隔をおいて形成され、各カム面１１とフランジ部６の平坦面７間のくさび状空間内に係合子としての円筒ローラ１２が組込まれている。円筒ローラ１２は両端部の外周部に丸みを有し、長さ方向の中央部には小径部１２ａが設けられている。

図１および図２に示すように、フランジ部６とカムプレート９の対向面間には保持プレート１３が組込まれている。保持プレート１３の上記カムプレート９に対する対向面の中央部には円形の突軸部１４が設けられ、その突軸部１４はカムプレート９の中央部に形成された円形凹部１５内に挿入されて回転自在に、かつスライド自在に支持されている。

保持プレート１３にはカムプレート９に形成された前記カム面１１に対向してポケット１６が形成され、そのポケット１６内に前記円筒ローラ１２が組込まれている。

保持プレート１３とフランジ部６間には離反ばね１７が組込まれている。離反ばね１７はフランジ部６から離反する方向に保持プレート１３を付勢している。

図１に示すように、カムプレート９とハウジング１の一方の側板２ａ間には、弾性部材１８と、その弾性部材１８を支持するリング状のばね座１９と、そのばね座１９を回転自在に支持する軸受２０とが組込まれ、上記弾性部材１８によってカムプレート９がフランジ部６に向けて押圧されている。

フランジ部６の外周に設けた円筒部８の内側には電磁石２１が組込まれている。電磁石２１は断面形状がコの字形のフィールド２１ａと、そのフィールド２１ａにより支持された電磁コイル２１ｂとから成り、上記フィールド２１ａが静止部材としての前記ハウジング１に支持されている。

電磁石２１におけるフィールド２１ａの内周と出力軸５の外周間には内筒２２および外筒２３が組込まれている。内筒２２は非磁性体から成り、出力軸５の外周に対する圧入によって出力軸５に固定されている。一方、外筒２３は磁性体から成り、上記内筒２２の外周に圧入されて内筒２２に一体化されている。

フランジ部６には、出力軸５を中心とする円周上に、円弧状の複数のスリット２４が形成されている。

実施の形態で示す回転伝達装置は上記の構造から成り、図１は、電磁石２１の電磁コイル２１ｂに対する通電の遮断状態を示し、円筒ローラ１２はフランジ部６の平坦面７とカムプレート９のカム面１１で形成されるくさび状空間の広幅部に配置されている。

このため、入力軸４が回転すると、その入力軸４と共に保持プレート１３が空転し、出力軸５に回転トルクが伝達されることはない。

入力軸４の回転状態において、電磁石２１の電磁コイル２１ｂに通電すると、電磁コイル２１ｂに発生した磁束が図１の矢印（イ）で示すように流れてループを作り、保持プレート１３に磁気吸引力が作用して、図４に示すように、保持プレート１３がフランジ部６に吸着される。その吸着面に作用する摩擦抵抗は保持プレート１３の回転抵抗となるため、入力軸４と保持プレート１３が相対回転する。その相対回転によって、円筒ローラ１２が図５に示すように、カム面１１とフランジ部６の平坦面７間に形成されるくさび状空間の狭小部に噛み込み、上記円筒ローラ１２を介して入力軸４の回転が出力軸５に伝達される。

入力軸４と出力軸５の相互間における回転トルクの伝達状態において、電磁コイル２１ｂに対する通電を遮断すると、離反ばね１７の押圧により保持プレート１３がフランジ部６から離反する方向に移動して、図１に示すように、カムプレート９に密着する。同時に入・出力軸４、５間の伝達トルクがゼロになると、弾性部材１８の押圧力によって円筒ローラ１２が図２に示すように、カム面１１とフランジ部６の平坦面７とで形成されるくさび状空間の広幅部に戻り、入力軸４から出力軸５への回転伝達が遮断される。

ここで、図４および図５に示すように、円筒ローラ１２がくさび状空間の狭小部に噛み込むトルク伝達状態において、伝達トルクが増大すると、くさび状空間の狭小部に対する円筒ローラ１２の噛み込み力が増大してカムプレート９が入力軸４と共に軸方向に移動し、上記伝達トルクが設定値を超えると、図７に示すように、円筒ローラ１２がカムプレート９の平坦面１０とフランジ部６の平坦面７間に侵入し、入力軸４から出力軸５への過大なトルク伝達が遮断される。

このように、入力軸４と出力軸５の相互間で回転トルクの伝達と遮断とを行なう２方向クラッチを軸方向で対向するフランジ部６の平坦面７とカムプレート９のカム面１１間に円筒ローラ１２を組込んだスラスト型とすることによって、トルクリミッタ機能を有する２方向クラッチを得ることができる。このため、過大なトルクの伝達を遮断することができるので、フランジ部６やカムプレート９、円筒ローラ１２等の各種部品の破損を防止し、耐久性に優れた回転伝達装置を得ることができる。

また、２方向クラッチをスラスト型とすることによって、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と共に、円筒ローラ１２を保持する保持プレート１３は従来の回転伝達装置における保持器とアーマチュアとを兼用し、しかも、出力軸５に円筒部８を有するフランジ部６を設けたことによって従来の回転伝達装置におけるロータおよびロータガイドを不要とすることができる。したがって、部品点数の少ない小型軽量のコストの安い回転伝達装置を得ることができる。

さらに、カムプレート９を軸方向に押圧する弾性部材１８をばね座１９で支持し、このばね座１９をハウジング１の側板２ａ間に組込んだ軸受２０で回転自在に支持することによって、弾性部材１８からカムプレート９に負荷される回転抵抗は小さく、入力軸４をスムーズに回転させることができる。

実施の形態では、係合子として円筒ローラ１２を用いたが、係合子はこれに限定されるものではない。例えば、円錐ローラや鋼球を係合子として用いるようにしてもよい。

この発明に係る回転伝達装置の実施の形態を示す縦断正面図 図１の入力軸と出力軸のトルク伝達部を示す断面図 図２に示すカムプレートと円筒ころの関係を示す正面図 図１に示す回転伝達装置のトルク伝達状態を示す縦断正面図 図４の入力軸と出力軸のトルク伝達部を示す断面図 図５に示すカムプレートと円筒ころの関係を示す正面図 トルク伝達部の過大な伝達トルクに対する遮断状態を示す断面図

符号の説明

１ ハウジング（静止部材）
４ 入力軸
５ 出力軸
６ フランジ部
７ 平坦面
８ 円筒部
９ カムプレート
１０ 平坦面
１１ カム面
１２ 円筒ローラ（係合子）
２１ 電磁石
２１ｂ 電磁コイル

Claims (7)

1. 入力軸と出力軸とを軸端面を対向して同軸上に配置し、前記出力軸の軸端部に設けられたフランジ部の外周に円筒部を設け、前記入力軸の軸端部に前記フランジ部と軸方向で対向するカムプレートを設け、そのカムプレートとフランジ部の対向面を互に平行する平坦面とし、カムプレートの平坦面にはフランジ部の平坦面との間で周方向の両端が狭小のくさび状空間を形成するＶ形のカム面を設け、そのカム面とフランジ部の平坦面間に組込まれた係合子を前記フランジ部とカムプレート間に組込まれた保持プレートで保持し、電磁コイルを有し、その電磁コイルに対する通電により保持プレートに磁気吸引力を付与してフランジ部に吸着させる電磁石を前記円筒部内に配置して静止部材で支持した回転伝達装置。
2. 前記係合子が円筒ローラから成る請求項１に記載の回転伝達装置。
3. 前記係合子が円錐ローラから成る請求項１に記載の回転伝達装置。
4. 前記係合子が鋼球から成る請求項１に記載の回転伝達装置。
5. 前記保持プレートとフランジ部間に、保持プレートをフランジ部から離反する方向に押圧する離反ばねを組込んだ請求項１乃至４のいずれかに記載の回転伝達装置。
6. 前記カムプレートのカム面が形成された一側面に対する背面側に、そのカムプレートをフランジ部に向けて押圧する弾性部材を設けた請求項１乃至５のいずれかに記載の回転伝達装置。
7. 前記弾性部材と静止部材との間に弾性部材を支持するリング状のばね座と、そのばね座を回転自在に支持する軸受とを組込んだ請求項６に記載の回転伝達装置。

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