JP2009008172A - 回転伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータとアーマチュアの対向面間エアギャップのバラツキを小さくし、コイルへの通電によってロータにアーマチュアを確実に吸着する回転伝達装置を提供する。
【解決手段】外輪１と内輪２間に２方向クラッチ１０を組込み、併設して電磁クラッチ２０を設ける。電磁クラッチを２方向クラッチの保持器１４に回り止めされて軸方向に移動自在のアーマチュア２１と、外輪に回り止めされたロータガイド２２と、ロータガイド内に組込まれたロータ２３と、ロータに対向配置された電磁石２４と、アーマチュアをロータから離反する離反ばね２５とで形成する。内輪と同軸上に配置されて一体回転する入力軸４に一対の軸受Ｂ１、Ｂ２でロータを回転自在に支持すると共に、軸方向に位置決めしてロータとアーマチュアの対向面間エアギャップのバラツキを小さく抑える。また、一対の軸受を非磁性材料で形成してロータ内を流れる磁束が漏洩するのを防止する。
【選択図】図１

Description

この発明は、動力の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。

ＦＲベースの４輪駆動車において、補助駆動輪としての前輪に駆動力の伝達と遮断とを行う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。

上記特許文献１に記載された回転伝達装置においては、入力側部材に形成された大径部とその外側に設けられた外輪間に２方向クラッチを組込み、その２方向クラッチに併設した電磁クラッチによって２方向クラッチの係合および係合解除を制御し、上記２方向クラッチの係合により入力側部材と外輪を結合して、入力側部材と外輪の相互間で回転トルクの伝達を行うようにしている。

ここで、２方向クラッチは、外輪の内周に円筒面を形成し、入力側部材の大径部の外周には上記円筒面との間で周方向の両端が狭小の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ローラからなる係合子を組込み、その係合子を保持する保持器と入力側部材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ている。また、入力側部材と保持器との間にスイッチばねを組込み、そのスイッチばねにより、係合子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している。

一方、電磁クラッチは、保持器に回り止めされ、かつ軸方向に移動自在に支持されたアーマチュアと、外輪に接続されて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、上記アーマチュアをロータから離反する方向に付勢する離反ばねとからなり、上記電磁石に対する通電により、ロータにアーマチュアを吸着し、外輪に結合されたアーマチュアと入力側部材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ている。

ここで、アーマチュアとロータの対向面間に形成される軸方向のエアギャップが必要以上に大きくなり過ぎると、電磁石に通電してもアーマチュアを吸着することができなくなるため、アーマチュアとの間に適正な大きさのエアギャップが形成されるようロータを軸方向に位置決めする必要がある。

特開２００５−２４９００３号公報

ところで、上記特許文献１に記載された回転伝達装置においては、外輪の開口端部に先端から第１円筒部と第２円筒部を設け、その第１円筒部内に円筒状のロータガイドを嵌合して位置決めし、そのロータガイド内にロータを嵌合して位置決めする構成であるため、各部品の寸法公差の累積によりロータとアーマチュア間に形成される軸方向のエアギャップのバラツキが大きいという問題があり、改善すべき点が残されていた。

この発明の課題は、ロータとアーマチュアの対向面間に形成されるエアギャップのバラツキを小さい範囲に抑えることができるようにして、電磁石の電磁コイルに対する通電によってロータにアーマチュアを確実に吸着させることができるようにした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、この発明においては、外輪とその内側に組込まれた内輪との間に、係合子およびその係合子を保持する保持器を有し、その保持器の回転制御により係合子を外輪と内輪の対向面に噛み込ませて外輪と内輪とを結合する２方向クラッチを組込み、その２方向クラッチに併設して、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を設け、その電磁クラッチが、前記保持器に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動自在に支持された孔の空いた円盤状のアーマチュアと、前記外輪の開口端部に嵌合されて回り止めされた円筒状のロータガイドと、そのロータガイド内に組込まれてアーマチュアと軸方向で対向し、その対向面に複数の円弧状のスリットが同一円上に等間隔に設けられたロータと、そのロータから離反する方向にアーマチュアを付勢する離反ばねと、前記ロータと軸方向で対向し、通電によってロータにアーマチュアを吸着させる電磁石とからなる回転伝達装置において、前記内輪と同軸上に配置されて内輪と一体に回転する回転軸上にロータのアーマチュアに近接するインナ側の端部およびアウタ側の端部を支持する一対の軸受を嵌合して軸方向に非可動に支持し、その一対の軸受とロータの相互間にロータを軸方向に位置決めする位置決め手段を設け、前記回転軸の外周にはアーマチュアの離反位置を規制するストッパを設け、前記一対の軸受の外輪、内輪および転動体の少なくとも一つを非磁性材料で形成した構成を採用したのである。

ここで、非磁性材料として、セラミックやステンレスを採用することができる。

また、一対の軸受を軸方向に非可動に支持する支持手段として、回転軸の外周においてインナ側軸受の内側面およびアウタ側軸受の外側面のそれぞれと対向する位置に係合溝を形成し、各係合溝に止め輪を取付け、一対の軸受をその対向面間に組込まれた間座によって止め輪に押し付けるようにした構成からなるものを採用することができる。

この場合、アウタ側軸受を軸方向に非可動に支持するアウタ側止め輪の外側面を止め輪の内径部を外径部より薄肉厚とするテーパ面とし、その止め輪が係合される係合溝の外側面を前記止め輪のテーパ面に適合するテーパ面とすることにより、係合溝に対する止め輪の取付けによって、止め輪はテーパ面同士の接触で軸方向に移動してアウタ側軸受をインナ側軸受に向けて押圧するため、一対の軸受を軸方向にガタのない支持とすることができる。

この発明に係る回転伝達装置において、一対の軸受における転動体のみを非磁性材料で形成し、外輪および間座を磁性材料で形成することにより、外輪および間座が電磁石における電磁コイルの磁路を形成することになるため、アーマチュアに負荷される吸引力の確保に大きな効果を挙げることができる。

また、ロータの同一円上に等間隔に設けられた複数の円弧状のスリットをロータの半径方向に位置をずらして形成する（いわゆるダブルフラックス）と、アーマチュアのロータと対向する面の全体にわたって略均一な大きさの吸引力を負荷することができ、安定した吸着状態を得ることができる。

上記のように、この発明においては、内輪と一体に回転する回転軸に一対の軸受を嵌合して軸方向に非可動に支持し、その軸受でロータを回転自在に支持して軸方向に位置決めし、かつ、回転軸の外周に形成した大径部によりアーマチュアの離反量を規制したことにより、外輪に対してロータガイドを位置決めし、そのロータガイドにロータを位置決めする従来の回転伝達装置に比較して、寸法公差の累積が少なく、ロータとアーマチュアの対向部間にバラツキの小さな軸方向のエアギャップを形成することができ、電磁石に対する通電によってロータにアーマチュアを確実に吸着させることができる。

また、一対の軸受でロータの内径面のインナ側端部およびアウタ側端部を回転自在に支持したことにより、回転軸と同軸上にロータを保持することができ、ロータとアーマチュアの対向部間に周方向の全体にわたって均一な大きさのエアギャップを形成することができる。

さらに、一対の軸受の外輪、内輪および転動体のうち少なくとも一つをセラミックやステンレス等の非磁性材料で形成したことにより、ロータを流れる磁束が軸受側に漏洩するのを防止することができ、アーマチュアに対する吸引力の低下を抑制し、アーマチュアをより確実に吸着することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図１に示すように、外輪１の内側には内輪２が組込まれ、その外輪１と内輪２は軸受３によって相対的に回転自在に支持されている。

内輪２の内側には回転軸としての入力軸４が挿入され、その入力軸４と内輪２はセレーション５により回り止めされて、入力軸４と内輪２が一体に回転するようになっている。

外輪１と内輪２に形成された大径部２ａとの間には２方向クラッチ１０が組込まれている。図２に示すように、２方向クラッチ１０は、外輪１の内周に円筒面１１を形成し、内輪２の大径部２ａの外周には上記円筒面１１との間で周方向の両端が狭小のくさび形空間を形成する平坦なカム面１２を周方向に間隔をおいて設け、その各カム面１２と円筒面１１間にローラからなる係合子１３を組込み、その係合子１３を保持器１４によって保持している。

また、内輪２の端部内に周方向の一部が切り離されたスイッチばね１５を組込み、そのスイッチばね１５の両端から外向きに形成された一対の押圧片１５ａを内輪２の端面に形成された切欠部１６から保持器１４の端部に設けられた切欠き１７内に挿入して切欠部１６および切欠き１７の周方向で対向する側面を相反する方向に押圧し、その押圧によって係合子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。

図１に示すように、外輪１と保持器１４の相互間には、上記２方向クラッチ１０に併設してその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が設けられている。

電磁クラッチ２０は、保持器１４の端面に対向配置されたアーマチュア２１と、外輪１の開口端部に接続されてアーマチュア２１を覆う円筒状のロータガイド２２と、そのロータガイド２２内に組込まれてアーマチュア２１と軸方向で対向するロータ２３と、そのロータ２３と軸方向で対向する電磁石２４と、上記ロータ２３から離反する方向にアーマチュア２１を付勢する離反ばね２５とからなる。

図３に示すように、アーマチュア２１は入力軸４に嵌合されてスライド自在に支持されている。このアーマチュア２１は係合孔２６を有し、その係合孔２６に保持器１４の端部に形成された突片２７が係合し、その突片２７と係合孔２６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、かつ軸方向に移動自在とされている。

また、アーマチュア２１は上記離反ばね２５の押圧により入力軸４の外周に形成されたストッパとしての大径部４ａに押し付けられて離反位置が規制されている。

ロータガイド２２は非磁性体からなる。このロータガイド２２は外輪１の開口端部の外周に嵌合され、その嵌合面間に形成されたスプライン２８により外輪１に回り止めされ、軸方向にはスライド自在とされている。

ロータ２３には、複数の円弧状のスリット２９が同一円上に等間隔に形成されている。また、ロータ２３は外周および内周に同方向に向く円筒部２３ａ、２３ｂを有し、外側円筒部２３ａがロータガイド２２内に圧入されて回り止めされ、そのロータガイド２２の内周に形成された肩部２２ａとロータガイド２２の開口端部の内周に取付けた止め輪３０によって軸方向に位置決めされている。

一方、内側円筒部２３ｂは入力軸４の外周に嵌合された一対の軸受Ｂ_１、Ｂ_２によってアーマチュア２１に近接するインナ側の端部およびアウタ側の端部が回転自在に支持されている。

一対の軸受Ｂ_１、Ｂ_２は、外輪３１ａ、内輪３１ｂおよび転動体３１ｃからなり、全体がセラミックやステンレス等の非磁性材料から形成されている。

ロータ２３のインナ側端部を支持するインナ側軸受Ｂ_１とアウタ側端部を支持するアウタ側軸受Ｂ_２は軸方向に非可動の支持とされている。各軸受Ｂ_１、Ｂ_２の支持に際して、ここでは、入力軸４の外周に一対の係合溝３２を形成し、各係合溝３２に止め輪３３を取付け、その止め輪３３間にインナ側軸受Ｂ_１とアウタ側軸受Ｂ_２とを組込むと共に、その軸受Ｂ_１、Ｂ_２間に間座３４を組込んで、インナ側軸受Ｂ_１の内側面を止め輪３３に押し付け、アウタ側軸受Ｂ_２の外側面を止め輪３３に押し付けて各軸受Ｂ_１、Ｂ_２を軸方向に非可動の支持としている。

ロータ２３は、一対の軸受Ｂ_１、Ｂ_２に対して軸方向に位置決めされている。位置決め手段として、ここでは、内側円筒部２３ｂのアーマチュア２１に近接する内端部の内径面にインナ側軸受Ｂ_１の内側面と軸方向で対向する内向きのフランジ３５を形成し、上記内側円筒部２３ｂの外端部の内径面にはアウタ側軸受Ｂ_２の外側面と対向する位置に係合溝３６を設け、その係合溝３６に取付けた止め輪３７と上記フランジ３５とで一対の軸受Ｂ_１、Ｂ_２を両側より挟持してロータ２３を軸方向に位置決めしている。

電磁石２４は、電磁コイル２４ａと、その電磁コイル２４ａを支持する固定配置のコア２４ｂとからなり、上記電磁コイル２４ａに通電すると、コア２４ｂ、ロータ２３およびアーマチュア２１に磁束が流れ、アーマチュア２１に吸引力が付与されるようになっている。

実施の形態で示す回転伝達装置は上記の構造からなり、図１および図３は、電磁石２４の電磁コイル２４ａに対する通電の遮断状態を示し、アーマチュア２１はロータ２３から離反して、そのロータ２３との間に軸方向のエアギャップｇが形成されている。また、２方向クラッチ１０は係合解除状態とされている。このため、内輪２が回転してもその回転は外輪１に伝達されず、内輪２はフリー回転する。

内輪２の回転状態において、電磁石２４の電磁コイル２４ａに通電すると、コア２４ｂ、ロータ２３およびアーマチュア２１間に磁束が流れ、アーマチュア２１がロータ２３に吸着される。

アーマチュア２１の吸着により、その吸着面に作用する摩擦抵抗は保持器１４の回転抵抗となるため、内輪２と保持器１４が相対回転する。その相対回転により、係合子１３が円筒面１１およびカム面１２に係合して、２方向クラッチ１０は係合状態となり、内輪２の回転が外輪１に伝達される。また、内輪２と保持器１４の相対回転により、スイッチばね１５が弾性変形する。

このため、電磁コイル２４ａに対する通電を遮断すると、離反ばね２５の押圧力によって、アーマチュア２１がロータ２３から離反すると共に、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、２方向クラッチ１０は係合解除状態とされて、内輪２から外輪１への回転伝達が遮断される。

回転伝達装置は、上記のように、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を吸着させて２方向クラッチ１０を係合状態とするため、ロータ２３とアーマチュア２１の対向面間に形成されたエアギャップｇが必要以上に大きくなり過ぎると、アーマチュア２１を吸着させることができず、２方向クラッチ１０を確実に作動させることができなくなる。

実施の形態に示すように、入力軸４の外周に嵌合された一対の軸受Ｂ_１、Ｂ_２を入力軸４の外周に取付けた一対の止め輪３３により軸方向に非可動の支持とし、ロータ２３の内端部の内周に形成されたフランジ３５と外端部の内周に取付けた止め輪３７によりその一対の軸受Ｂ_１、Ｂ_２を両側から挟持してロータ２３を軸方向に位置決めし、かつ、入力軸４に形成された大径部４ａによりアーマチュア２１の離反位置を規制することによって、ロータ２３とアーマチュア２１の対向面間にバラツキの小さな適正大きさのエアギャップｇを確保することができる。

このため、電磁コイル２４ａに対する通電によってロータ２３にアーマチュア２１を確実に吸着することができる。

また、一対の軸受Ｂ_１、Ｂ_２によってロータ２３を回転自在に支持することによって、ロータ２３は入力軸４と同軸上に保持することができる。このため、入力軸４によってスライド自在に支持されたアーマチュア２１とロータ２３の対向面間に周方向の全体にわたって均一な大きさのエアギャップｇを形成することができ、電磁コイル２４ａに対する通電によってロータ２３にアーマチュア２１をより確実に吸着することができる。

さらに、一対の軸受Ｂ_１、Ｂ_２は、全体が非磁性材料によって形成されているため、ロータ２３を流れる磁束が一対の軸受Ｂ_１、Ｂ_２から漏洩するのを防止することができ、アーマチュア２１に対する吸引力の低下がなく、アーマチュア２１をより確実に吸着することができる。

また、アーマチュア２１とロータ２３間に適正大きさのエアギャップｇを確保し易い構成であるため、図４に示すように、ロータ２３のスリット２９を径方向に位置をずらして形成することにより、いわゆるダブルフラックスを形成することができ、その結果、安定した吸着状態を得ることができる。

図３に示す例においては、磁束の漏洩を防止するため、一対の軸受Ｂ_１、Ｂ_２の全体を非磁性材料で形成したが、外輪３１ａ、内輪３１ｂ、転動体３１ｃの少なくとも一つを非磁性材料で形成するようにしてもよい。

ここで、転動体３１ｃのみを非磁性材料で形成し、外輪３１ａおよび間座３４を磁性材料で形成すると、外輪３１ａおよび間座３４が電磁コイル２４ａの磁路を形成することになるため、アーマチュア２１に負荷される吸引力の確保に大きな効果を挙げることができる。

図５は、一対の軸受Ｂ_１、Ｂ_２を軸方向に非可動に支持する支持装置およびロータ２３を軸方向に位置決めする位置決め手段の他の例を示している。この例では、アウタ側軸受Ｂ_２を軸方向に非可動に支持するアウタ側止め輪３３の外側面を止め輪３３の内径部を外径部より薄肉厚とするテーパ面３３ａとし、その止め輪３３が係合される係合溝３２の外側面を前記止め輪３３のテーパ面３３ａに適合するテーパ面３２ａとしている。

また、ロータ２３をフランジ３５とで軸方向に位置決めする止め輪３７の外側面を止め輪３７の外径部を内径部より薄肉厚とするテーパ面３７ａとし、その止め輪３７が係合される係合溝３６の外側面を上記止め輪３７のテーパ面３７ａに適合するテーパ面３６ａとしている。

上記のように、アウタ側止め輪３３の外側面をテーパ面３３ａとし、係合溝３２の外側面をテーパ面３２ａとすることにより、係合溝３２に対する止め輪３３の取付けによって、止め輪３３はテーパ面３２ａ、３３ａ同士の接触で軸方向に移動してアウタ側軸受Ｂ_２をインナ側軸受Ｂ_１に向けて押圧するため、一対の軸受Ｂ_１、Ｂ_２を軸方向にガタのない支持とすることができる。

また、ロータ位置決め用止め輪３７の外側面をテーパ面３７ａとし、その止め輪３７が係合される係合溝３６の外側面をテーパ面３６ａとすることにより、上記係合溝３６に対する止め輪３７の取付けによって、止め輪３７はテーパ面３６ａ、３７ａ同士の接触で軸方向に移動してフランジ３５とで一対の軸受Ｂ_１、Ｂ_２を軸方向の両側から挟持することになるため、ロータ２３を軸方向に高精度に位置決めすることができる。

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II−II線に沿った断面図 図１の電磁クラッチ部の一部を拡大して示す断面図 ロータの他の例を示す正面図 軸受支持装置およびロータ位置決め手段の他の例を示す断面図

符号の説明

１ 外輪
２ 内輪
４ 入力軸（回転軸）
４ａ 大径部
１０ ２方向クラッチ
１３ 係合子
１４ 保持器
２０ 電磁クラッチ
２１ アーマチュア
２２ ロータガイド
２３ ロータ
２４ 電磁石
２５ 離反ばね
Ｂ_１ インナ側軸受
Ｂ_２ アウタ側軸受
３１ａ 外輪
３１ｂ 内輪
３１ｃ 転動体
３２ 係合溝
３２ａ テーパ面
３３ 止め輪
３３ａ テーパ面
３４ 間座
３５ フランジ
３６ 係合溝
３６ａ テーパ面
３７ 止め輪
３７ａ テーパ面

Claims (6)

1. 外輪とその内側に組込まれた内輪との間に、係合子およびその係合子を保持する保持器を有し、その保持器の回転制御により係合子を外輪と内輪の対向面に噛み込ませて外輪と内輪とを結合する２方向クラッチを組込み、その２方向クラッチに併設して、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を設け、その電磁クラッチが、前記保持器に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動自在に支持された孔の空いた円盤状のアーマチュアと、前記外輪の開口端部に嵌合されて回り止めされた円筒状のロータガイドと、そのロータガイド内に組込まれてアーマチュアと軸方向で対向し、その対向面に複数の円弧状のスリットが同一円上に等間隔に設けられたロータと、そのロータから離反する方向にアーマチュアを付勢する離反ばねと、前記ロータと軸方向で対向し、通電によってロータにアーマチュアを吸着させる電磁石とからなる回転伝達装置において、
   前記内輪と同軸上に配置されて内輪と一体に回転する回転軸上にロータのアーマチュアに近接するインナ側の端部およびアウタ側の端部を支持する一対の軸受を嵌合して軸方向に非可動に支持し、その一対の軸受とロータの相互間にロータを軸方向に位置決めする位置決め手段を設け、前記回転軸の外周にはアーマチュアの離反位置を規制するストッパを設け、前記一対の軸受の外輪、内輪および転動体の少なくとも一つを非磁性材料で形成したことを特徴とする回転伝達装置。
2. 前記非磁性材料が、セラミックまたはステンレスからなる請求項１に記載の回転伝達装置。
3. 一対の軸受を軸方向に非可動に支持する支持手段が、回転軸の外周においてインナ側軸受の内側面およびアウタ側軸受の外側面のそれぞれと対向する位置に係合溝を形成し、各係合溝に止め輪を取付け、一対の軸受をその対向面間に組込まれた間座によって止め輪に押し付けるようにした構成からなる請求項１又は２に記載の回転伝達装置。
4. 前記アウタ側軸受を軸方向に非可動に支持するアウタ側止め輪の外側面を止め輪の内径部を外径部より薄肉厚とするテーパ面とし、その止め輪が係合される係合溝の外側面を前記止め輪のテーパ面に適合するテーパ面とした請求項３に記載の回転伝達装置。
5. 前記一対の軸受における転動体のみを非磁性材料で形成し、外輪および間座を磁性材料で形成した請求項３又は４に記載の回転伝達装置。
6. 前記同一円上に等間隔に設けられた複数の円弧状のスリットをロータの半径方向に位置をずらして形成した請求項１乃至５のいずれかの項に記載の回転伝達装置。

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