JP2007232060A - 回転伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２方向クラッチのミス係合を防止することができるようにした信頼性の高い回転伝達装置を提供することである。
【解決手段】入力軸１に設けられたカムリング２の外周にカム面１２を設け、そのカム面１２と外輪３の内周に形成された円筒面１１との間にローラ１３と、そのローラ１３を保持する保持器１４とを組込む。保持器１４と入力軸１との間にスイッチばね１５を組込んでローラ１３をカム面１２および円筒面１１に係合解除された中立位置に保持する。スイッチばね１５の内側に組込まれたウェイト３２を揺動自在に支持し、そのウェイト３２をばね３３により内方に付勢する。入力軸１が空転する回転時に遠心力によりウェイト３２を外方に揺動させ、そのウェイト３２によりスイッチばね１５を押圧して縮径するのを防止し、２方向クラッチのミス係合を防止する。
【選択図】図１

Description

この発明は、動力伝達経路における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。

上記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、保持器がカムリングに対し相対回転し、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ローラ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。

ところで、上記従来の回転伝達装置においては、カムリングのみが高速で回転する空転時に、そのカムリングと保持器に保持されたローラが共に回転し、ローラに作用する遠心力によりローラが半径方向外方に移動して外輪の円筒面に接触し、その接触部に作用する引きずりトルクにより、カムリングと保持器が相対回転してローラがカム面および円筒面にミス係合するおそれがあり、改善すべき点が残されている。

また、カムリングが急激な加減速を行ないつつ空転する場合、カムリングと弾性的に結合している保持器、アーマチュアおよびローラの慣性により、カムリングと保持器、アーマチュアおよびローラとが相対回転してローラがカム面および円筒面にミス係合するおそれがある。

そのような不都合を解消するため、特許文献２に記載された回転伝達装置においては、電磁石に対する通電の遮断状態で、アーマチュアに設けられた円筒部をスイッチばねの内側に嵌合させ、あるいはアーマチュアに設けられた突起部をスイッチばねの両端に形成された一対の係合片間に進入させてスイッチばねの縮径を防止し、２方向クラッチがミス係合するのを防止するようにしている。
特開平１１−３３６７９９号公報 特開２００５−０８３５６０号公報

ところで、特許文献２に記載された回転伝達装置においては、スイッチばねの内径に、アーマチュアと一体となった円筒部を挿置することで、ミス係合防止機能を成立させている。しかしながら、アーマチュアの軸方向可動距離の制限(Ｍａｘ１ｍｍ程度)があり、信頼性向上のためには部品毎の精度向上が必要となり、コストアップにつながっていた。

ここでの信頼性とは、クラッチフリーの際には円筒部がスイッチばねの内径に嵌合し、クラッチロック時には、それらがはずれなければならないため、それら両作動が確実に実現されることである。

この発明の課題は、２方向クラッチのミス係合を防止することができるようにした信頼性の高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、第１の発明においては、入力側部材とその外側に設けられた出力側部材の相互間に、その両部材の相互間で回転トルクの伝達と遮断とを行なう２方向クラッチと、その２方向クラッチの係合および係合解除を制御する電磁クラッチとを組込み、前記２方向クラッチが、入力側部材の外周に前記出力側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を入力側部材と出力側部材間に組込まれた保持器で保持した２方向ローラクラッチから成り、この２方向ローラクラッチの保持器と入力側部材の相互間にローラが円筒面および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んだ回転伝達装置において、前記スイッチばねの内側に、一端部が入力側部材に支持され、遠心力により他端部が半径方向外方に揺動してスイッチばねの内径部を押圧する揺動可能なウェイトを設け、そのウェイトの揺動側端部をばねによって半径方向内方に付勢した構成を採用したのである。

また、第２の発明においては、入力側部材とその外側に設けられた出力側部材の相互間に、その両部材の相互間で回転トルクの伝達と遮断とを行なう２方向クラッチと、その２方向クラッチの係合および係合解除を制御する電磁クラッチとを組込み、前記２方向クラッチが、入力側部材の外周に前記出力側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を入力側部材と出力側部材間に組込まれた保持器で保持した２方向ローラクラッチから成り、この２方向ローラクラッチの保持器と入力側部材の相互間にローラが円筒面および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んだ回転伝達装置において、前記スイッチばねの内側に、入力側部材により半径方向にスライド自在に支持されて遠心力により半径方向外方に移動し、スイッチばねの両端に設けられた一対の押圧片間に対する進入によってスイッチばねの縮径を防止するウェイトを設け、そのウェイトをばねによって半径方向内方に付勢した構成を採用したのである。

第１の発明に係る回転伝達装置においては、入力側部材が高速回転すると、遠心力によりウェイトが半径方向外方に揺動してスイッチばねの内径部を押圧し、その押圧力は上記入力側部材の回転数が高くなるにつれて強くなり、上記押圧力が所定の圧力に達すると、スイッチばねは縮径するのが防止されるため、２方向クラッチのミス係合を防止することができ、信頼性の高い回転伝達装置を得ることができる。

また、第２の発明に係る回転伝達装置においては、入力側部材が高速回転すると、ウェイトがばねの弾性に抗して半径方向外方に移動してスイッチばねの両端に設けられた一対の押圧片間に進入し、その進入によってスイッチばねは縮径するのが防止されるため、２方向クラッチのミス係合を防止することができ、信頼性の高い回転伝達装置を得ることができる。

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(イ)、(ロ)に示すように、入力側部材としての入力軸１にはカムリング２が設けられている。

入力軸１の外側には出力側部材としての外輪３が設けられ、その外輪３と入力軸１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との間には２方向クラッチ１０が設けられ、その２方向クラッチ１０の係合および係合解除を制御する電磁クラッチ２０が上記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を周方向に間隔をおいて設け、各カム面１２と円筒面１１間にローラ１３を組込み、そのローラ１３を入力軸１と外輪３間に組込まれた保持器１４で保持した２方向ローラクラッチから成っている。

入力軸１と保持器１４の相互間には、ローラ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を弾性保持するスイッチばね１５が組込まれている。

スイッチばね１５は一部が切り離されたリング部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の端面に形成されたばね収納凹部１６内にリング部１５ａが嵌合される組付けとされ、一対の押圧片１５ｂはばね収納凹部１６の周壁に形成さたれ切欠部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、その押圧によってローラ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の端面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、アーマチュア２１がロータ２２から離反する方向に押圧する離反ばね２４とから成る。

アーマチュア２１には係合孔２５が形成され、その係合孔２５に保持器１４の端面に設けられた突片２６が挿入され、その突片２６と係合孔２５の係合によって、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。

ロータ２２は、内周および外周に円筒部２２ａ、２２ｂを有し、外周の円筒部２２ｂが外輪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２７内に圧入されて外輪３に回り止めされている。

電磁石２３は、フィールドコア２３ａと、そのフィールドコア２３ａに支持された電磁コイル２３ｂから成る。この電磁石２３は、ロータ２２の内、外の円筒部２２ａ、２２ｂ間に配置され、フィールドコア２３ａが静止部材２８に取付けられて非回転の支持とされている。

図１(ロ)および図２に示すように、スイッチばね１５のリング部１５ａの内側には、そのスイッチばね１５の縮径を防止して２方向クラッチ１０がミス係合するのを防止する縮径防止手段３０が設けられている。

縮径防止手段３０は、ばね収納凹部１６の閉塞端に支持されたピン３１を中心として揺動自在に支持された複数の円弧状のウェイト３２と、各ウェイト３２の揺動側端部を半径方向内方に向けて付勢するばね３３とからなり、前記入力軸１が空転する高速回転時に、遠心力によりウェイト３２を半径方向外方に揺動させてスイッチばね１５のリング部１５ａを外方に向けて押圧し、その押圧によってスイッチばね１５が縮径するのを防止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２３の電磁コイル２３ｂに対する通電の遮断状態では、スイッチばね１５のばね力によりローラ１３は中立状態に保持されるため、入力軸１の回転は外輪３に伝達されず、入力軸１が空転する。

入力軸１の回転状態において、電磁石２３の電磁コイル２３ｂに通電すると、アーマチュア２１に吸引力が付与され、アーマチュア２１は離反ばね２４の弾性に抗して移動してロータ２２に吸着される。

ロータ２２とアーマチュア２１の吸着面に作用する摩擦抵抗は保持器１４の回転抵抗となり、その摩擦抵抗は、スイッチばね１５のばね力より予め大きな値に設定されているため、スイッチばね１５は図３に示すように弾性変形して、入力軸１と保持器１４とが相対回転する。その相対回転により、ローラ１３がくさび形空間の狭小部に押し込まれて円筒面１１およびカム面１２に係合し、入力軸１の回転はローラ１３を介して外輪３に伝達される。

入力軸１から外輪３へのトルク伝達状態において、電磁コイル２３ｂに対する通電を遮断すると、スイッチばね１５のばね力により保持器１４が入力軸１に対して係合時の逆方向に回転され、ローラ１３は円筒面１１およびカム面１２から係合解除されて中立位置に戻される。このため、入力軸１から外輪３への回転伝達が遮断される。

入力軸１の空転状態では、その入力軸１と保持器１４がスイッチばね１５によって弾性的に連結されているため、入力軸１と保持器１４およびその保持器１４に保持されたローラ１３が共に回転する。

このため、入力軸１が高速度で空転すると、ローラ１３は遠心力により半径方向外方へ移動して円筒面１１に接触し、その接触部に作用する摩擦抵抗によって保持器１４に引きずりトルクが発生する。この引きずりトルクはスイッチばね１５の弾性保持力に抗して作用するため、上記引きずりトルクが弾性保持力より大きくなると、保持器１４が入力軸１に対して相対回転してローラ１３が円筒面１１およびカム面１２にミス係合することになる。

しかしながら、入力軸１が高速度で空転するとき、その入力軸１と共に回転する複数のウェイト３２に遠心力が作用し、その遠心力によりウェイト３２がピン３１を中心に外方に揺動してスイッチばね１５のリング部１５ａを外方に向けて押圧する。その押圧力は入力軸１の回転速度が速くなるにつれて大きくなり、上記押圧力が所要の値に達するとスイッチばね１５は縮径するのが防止される。

その結果、保持器１４は入力軸１に対して相対回転せず、ローラ１３は円筒面１１およびカム面１２に対してミス係合するのが防止される。

このように、スイッチばね１５のリング部１５ａの内側に設けたウェイト３２は負荷される遠心力により半径方向外方に揺動してスイッチばね１５の縮径を防止するため、入力軸１が空転する回転時に２方向クラッチ１０がミス係合するのを防止することができる。

ウェイト３２がスイッチばね１５のリング部１５ａを押圧する縮径防止手段３０の機能状態から入力軸１の回転速度が低下すると、ばね３３の弾性によりウェイト３２が半径方向内方に揺動してリング部１５ａの押圧を解除し、スイッチばね１５の縮径を阻害するようなことはない。

図４は、縮径防止手段３０の他の例を示す。この縮径防止手段３０は、入力軸１にスイッチばね１５の一対の押圧片１５ｂ間に対向して半径方向に延びるガイド孔３４を形成し、そのガイド孔３４内にスイッチばね１５の線径より厚みのある板片状のウェイト３５と、そのウェイト３５を半径方向内方に向けて付勢するばね３６とを組込み、入力軸１が空転する回転時に、遠心力によりウェイト３５をばね３６の弾性に抗して半径方向外方に移動させ、そのウェイト３５を図４に示すように、一対の押圧片１５ｂ間に進入させてスイッチばね１５が縮径するのを防止するようにしている。

上記縮径防止手段３０においても、入力軸１が空転する回転時に、２方向クラッチ１０がミス係合するのを防止することができる。

なお、図５に示すように、ウェイト３５が一対の押圧片１５ｂから退避する状態で、入力軸１と保持器１４が相対回転すると、同図で示すように、スイッチばね１５が縮径し、２方向クラッチ１０の作動を阻害するようなことはない。

(イ)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、(ロ)は(イ)のＩ−Ｉ線に沿った断面図 図１(イ)の縮径防止手段の組込み部を拡大して示す断面図 図１の２方向クラッチの係合状態を示す断面図 縮径防止手段の他の例を示す断面図 図４の２方向クラッチの係合状態を示す断面図

符号の説明

１ 入力軸（入力側部材）
３ 外輪（出力側部材）
１０ ２方向ローラクラッチ
１１ 円筒面
１２ カム面
１３ ローラ
１４ 保持器
１５ スイッチばね
３２ ウェイト
３３ ばね
３５ ウェイト
３６ ばね

Claims (2)

1. 入力側部材とその外側に設けられた出力側部材の相互間に、その両部材の相互間で回転トルクの伝達と遮断とを行なう２方向クラッチと、その２方向クラッチの係合および係合解除を制御する電磁クラッチとを組込み、前記２方向クラッチが、入力側部材の外周に前記出力側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を入力側部材と出力側部材間に組込まれた保持器で保持した２方向ローラクラッチから成り、この２方向ローラクラッチの保持器と入力側部材の相互間にローラが円筒面および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んだ回転伝達装置において、
   前記スイッチばねの内側に、一端部が入力側部材に支持され、遠心力により他端部が半径方向外方に揺動してスイッチばねの内径部を押圧する揺動可能なウェイトを設け、そのウェイトの揺動側端部をばねによって半径方向内方に付勢したことを特徴とする回転伝達装置。
2. 入力側部材とその外側に設けられた出力側部材の相互間に、その両部材の相互間で回転トルクの伝達と遮断とを行なう２方向クラッチと、その２方向クラッチの係合および係合解除を制御する電磁クラッチとを組込み、前記２方向クラッチが、入力側部材の外周に前記出力側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を入力側部材と出力側部材間に組込まれた保持器で保持した２方向ローラクラッチから成り、この２方向ローラクラッチの保持器と入力側部材の相互間にローラが円筒面および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んだ回転伝達装置において、
   前記スイッチばねの内側に、入力側部材により半径方向にスライド自在に支持されて遠心力により半径方向外方に移動し、スイッチばねの両端に設けられた一対の押圧片間に対する進入によってスイッチばねの縮径を防止するウェイトを設け、そのウェイトをばねによって半径方向内方に付勢したことを特徴とする回転伝達装置。

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