JP2013199993A - 回転伝達装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】2方向クラッチをミス係合させることなく精度よく作動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。
【解決手段】電磁クラッチ60によって係合および係合解除が制御され、入力軸1と出力軸2との間で回転の伝達と遮断とを行なう2方向クラッチ10の保持器16を制御保持器16Aと回転保持器16Bとで形成し、制御保持器と回転保持器をフランジ21、25の外周部に形成された柱部22、26を周方向に交互に並べ、柱部間にポケット27を形成し、ポケット内に組み込まれた一対のローラ15が制御保持器と回転保持器の相対回転により柱部で係合解除位置まで変位されるようにする。入力軸1と制御保持器および回転保持器間に、保持器のさらなる同方向への相対回転を阻止する回転角規制手段を設けて、制御保持器および回転保持器を中立位置で停止させた際の衝撃力がローラを抜止めするばねホルダ55に負荷されるのを防止する。
【選択図】図1

Description

この発明は、回転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。
駆動軸から従動軸への回転の伝達と遮断とを行う回転伝達装置として、2方向クラッチを有し、その2方向クラッチの係合および解除を電磁クラッチにより制御するようにしたものが従来から知られている。
特許文献1に記載された回転伝達装置においては、外輪とその内側に組み込まれたカムリングとの間に制御保持器と回転保持器とを、各保持器に形成された柱部が周方向で交互に配置されるよう組込み、隣接する柱部間に形成されたポケット内に対向一対のローラを組込み、その一対のローラを、その対向部間に組み込まれた弾性部材で離反する方向に付勢して、外輪の内周に形成された円筒面とカムリングの外周に形成されたカム面に係合する位置にスタンバイさせ、上記カムリングの一方向への回転により一方のローラを円筒面およびカム面に係合させ、カムリングの回転を外輪に伝達するようにしている。
また、カムリングが設けられた入力軸上に電磁クラッチを設け、その電磁クラッチにより制御保持器を軸方向に移動させ、その制御保持器のフランジと回転保持器のフランジの対向面間に設けられたトルクカムの作用によりポケットの周方向幅が小さくなる方向に制御保持器と回転保持器とを相対回転させて、各保持器の柱部で一対のローラを係合解除位置まで移動させ、カムリングから外輪への回転伝達を遮断するようにしている。
上記回転伝達装置においては、電磁クラッチにより制御保持器のフランジが回転保持器のフランジから離反する方向に制御保持器を移動させると、対向一対のローラ間に組み込まれた弾性部材の押圧作用により制御保持器と回転保持器とがポケットの周方向幅が大きくなる方向に相対回転して対向一対のローラが円筒面およびカム面に直ちに係合するため、回転方向ガタがきわめて小さく、応答性に優れているという特徴を有している。
特開2009−293679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、入力軸にばねホルダを嵌合し、上記入力軸の外周対向位置に設けられた平坦面にばねホルダの内周に形成された係合面を係合させてばねホルダを回り止めし、そのばねホルダの外周に形成された制動片の側縁に対する柱部の当接によって制御保持器および回転保持器のそれぞれを中立位置に保持するようにしているが、柱部は上記制動片に衝撃的に当接すると共に、微妙な時間差をもって当接する場合が多いため、平坦面と係合面の係合部に変形や損傷が生じ易く、その変形や損傷によって2方向クラッチに悪影響を及ぼす可能性がある。
すなわち、平坦面と係合面の係合部に変形が生じると、ばねホルダにガタツキが生じて軸方向に移動し、その移動時に傾きが生じると、制御保持器の移動を阻害して、電磁クラッチに対する通電の解除時に、制御保持器を規定された係合位置まで戻すことができず、2方向クラッチがミス係合することになる。
また、外輪内において制御保持器と回転保持器の全体を収容する構成であるため、軸方向長さの長い外輪を必要として重量も重くなり、その軽量化を図る上において改善すべき点が残されている。
この発明の課題は、2方向クラッチをミス係合させることなく精度よく作動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、入力軸から、その入力軸と同軸上に配置された出力軸への回転の伝達と遮断とを行なう2方向クラッチおよびその2方向クラッチの係合および解除を制御する電磁クラッチを有し、前記2方向クラッチが、前記出力軸の軸端部に設けられた外輪の内周に円筒面を形成し、前記入力軸の軸端部に設けられたカムリングの外周に前記円筒面との間で周方向の両端が狭小のくさび型空間を形成する複数のカム面を設け、その複数のカム面と円筒面間に形成されたくさび空間のそれぞれに対向一対のローラと、その対向一対のローラを離反する方向に付勢する弾性部材とを組込み、前記対向一対のローラのそれぞれを保持器で保持し、その保持器が、制御保持器と回転保持器とからなり、その両保持器が、環状のフランジの外周部に前記カム面と同数の柱部が周方向に間隔をおいて形成された構成とされ、その両保持器は、フランジが軸方向で対向し、柱部が周方向に交互に配置される組み合わせとされて、隣接する柱部間に前記対向一対のローラおよび弾性部材が収容されるポケットが形成され、前記制御保持器のフランジと回転保持器のフランジの対向面間に、その対向するフランジ間の間隔が狭くなる方向への制御保持器の移動によってポケットの周方向幅が小さくなる方向に一対の保持器を相対回転させるトルクカムを設け、前記入力軸に前記一対のローラおよび弾性部材が前記ポケットから脱落するのを防止するばねホルダを嵌合し、前記電磁クラッチに対する通電により制御保持器を、対向するフランジ間の間隔が狭くなる方向に移動させるようにした回転伝達装置において、前記入力軸と制御保持器の相互間および入力軸と回転保持器の相互間に、それぞれの保持器が対向一対のローラを中立位置まで押圧変位させた状態からさらに同方向に相対回転するのを阻止する回転角規制手段を設けた構成を採用したのである。
上記のように、制御保持器および回転保持器を、軸方向で対向するフランジが外輪と電磁クラッチ間に配置される組込みとすることによって、制御保持器および回転保持器の全体を外輪とカムリング間に収容する組込みとする場合に比較して外輪の軸方向長さのコンパクト化を図ることができる。
上記の構成からなる回転伝達装置において、電磁クラッチにより制御保持器を、回転保持器に設けられたフランジとの対向間隔が狭くなる方向に移動させると、トルクカムの作用により、制御保持器と回転保持器は、ポケットの周方向幅が狭くなる方向に相対回転し、対向一対のローラは、制御保持器の柱部と回転保持器の柱部で押されて係合解除する中立位置に向けて移動する。
このとき、入力軸と制御保持器および回転保持器の相互間には回転角規制手段が設けられているため、制御保持器および回転保持器は中立位置に向けて所定角度相対回転すると停止する。その停止によって対向一対のローラは中立位置に保持されることになり、入力軸から出力軸への回転伝達が遮断される。
ここで、制御保持器および回転保持器のそれぞれを中立位置で停止させる回転角規制手段は、入力軸との間に設けられているため、制御保持器および回転保持器のそれぞれが中立位置で停止保持される際の衝撃力がばねホルダに負荷されるようなことはない。このため、ばねホルダにガタツキが生じて傾き、制御保持器の軸方向への移動を阻害するという不都合の発生はなく、2方向クラッチをミス係合させることなく精度よく作動させることができる。
この発明に係る回転伝達装置において、回転角規制手段として、入力軸の外周に突出部を設け、制御保持器および回転保持器のフランジ内周に、上記突出部が周方向に余裕をもって挿入される切欠部を設けた構成のものを採用することができる。このとき、回転部品の回り止めに一般的に採用されるキーを突出部として採用することができる。
また、制御保持器および回転保持器を、その柱部が外輪とカムリング間に配置され、軸方向で対向するフランジが外輪と電磁クラッチ間に配置される組込みとすることによって、制御保持器および回転保持器の全体を外輪とカムリング間に収容する組込みとする場合に比較して外輪の軸方向長さのコンパクト化を図ることができる。
この発明においては、上記のように、入力軸と制御保持器の相互間および入力軸と回転保持器の相互間に回転角規制手段を設けたことによって、制御保持器および回転保持器が中立位置で停止される際の衝撃力がばねホルダに負荷されるのを防止することができる。このため、ばねホルダにガタツキが生じて傾き、制御保持器の軸方向への移動を阻害するという不都合の発生はなく、2方向クラッチをミス係合させることなく常に精度よく作動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の形態を示す縦断面図 図1の2方向クラッチ部を拡大して示す断面図 (a)は、図1のIII−III線に沿った断面図、(b)は、ローラの係合状態を示す断面図 図1のIV−IV線に沿った断面図 図4のV−V線に沿った断面図 図1のVI−VI線に沿った断面図 (c)は、図6のVII−VII線に沿った断面図、(d)は、作動状態を示す断面図 図1のVIII−VIII線に沿った断面図 (e)は、図8に示す回転角規制手段部の拡大図、(f)は、規制解除状態を示す拡大図
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は、この発明に係る回転伝達装置の実施の形態を示す。図示のように、回転伝達装置は、入力軸1と、その入力軸1と同軸上に配置された出力軸2と、その両軸の軸端部を覆うハウジング3と、そのハウジング3内に組み込まれて入力軸1から出力軸2への回転の伝達と遮断とを行なう2方向クラッチ10およびその2方向クラッチ10の係合、解除を制御する電磁クラッチ60とからなる。
ハウジング3は円筒状をなし、その一端部には小径の軸受筒4が設けられ、その軸受筒4内に組み込まれた軸受5によって出力軸2が回転自在に支持されている。
図1乃至図3に示すように、2方向クラッチ10は、出力軸2の軸端部に設けられた外輪11の内周に円筒面12を設け、入力軸1の軸端部に設けられたカムリング13の外周に複数のカム面14を周方向に形成し、その複数のカム面14のそれぞれと円筒面12間に一対のローラ15と弾性部材20とを組込み、そのローラ15を保持器16で保持し、上記カムリング13の一方向への回転により一対のローラ15の一方を円筒面12およびカム面14に係合させてカムリング13の回転を外輪11に伝達し、また、カムリング13の他方向への回転時に他方のローラ15を円筒面12およびカム面14に係合させてカムリング13の回転を外輪11に伝達するようにしている。
ここで、外輪11の閉塞端部の内面側には小径の凹部17が形成され、その凹部17内に組み込まれた軸受18によって入力軸1の軸端部が回転自在に支持されている。
カムリング13は入力軸1に一体に形成されている。そのカムリング13の外周に形成されたカム面14は、相反する方向に傾斜する一対の傾斜面14a、14bから形成されて外輪11の円筒面12との間に周方向の両端が狭小のくさび形空間を形成しており、上記一対の傾斜面14a、14b間にはカムリング13の接線方向に向く平坦なばね支持面19が設けられ、そのばね支持面19によって弾性部材20が支持されている。
弾性部材20はコイルばねからなる。この弾性部材20は一対のローラ15間に配置される組込みとされ、その弾性部材20で一対のローラ15は離反する方向に付勢されて、円筒面12およびカム面14に係合するスタンバイ位置に配置されている。
保持器16は、制御保持器16Aと、回転保持器16Bとからなる。図2および図6に示すように、制御保持器16Aは、環状のフランジ21の片面外周部にカム面14と同数の柱部22を周方向に等間隔に設け、その隣接する柱部22間に円弧状の長孔23を形成し、外周には柱部22と反対向きに筒部24を設けた構成とされている。
一方、回転保持器16Bは、環状のフランジ25の外周にカム面14と同数の柱部26を周方向に等間隔に設けた構成とされている。
制御保持器16Aと回転保持器16Bは、制御保持器16Aの長孔23内に回転保持器16Bの柱部26が挿入されて、その柱部22、26が周方向に交互に並ぶ組み合わせとされている。そして、その組み合わせ状態で柱部22、26の先端部が外輪11とカムリング13間に配置され、制御保持器16Aのフランジ21および回転保持器16Bのフランジ25が入力軸1の外周に嵌合された支持リング28と外輪11間に位置する組込みとされている。
上記のような保持器16A、16Bの組込みによって、図3に示すように、制御保持器16Aの柱部22と回転保持器16Bの柱部26間にポケット27が形成され、そのポケット27はカムリング13のカム面14と径方向で対向し、各ポケット27内に対向一対のローラ15および弾性部材20が組込まれている。
図2に示すように、制御保持器16Aのフランジ21および回転保持器16Bのフランジ25は入力軸1の外周に形成されたスライド案内面29に沿ってスライド自在に支持され、上記回転保持器16Bのフランジ25と入力軸1に嵌合された上述の支持リング28間にスラスト軸受30が組み込まれている。
スラスト軸受30は、回転保持器16Bが電磁クラッチ60側に移動するのを防止する状態で、その回転保持器16Bを回転自在に支持している。
図2、図8および図9に示すように、入力軸1と制御保持器16Aの相互間および入力軸1と回転保持器16Bの相互間には、それぞれの保持器16A、16Bが対向一対のローラ15を中立位置まで押圧変位させた状態からさらに同方向に相対回転するのを阻止する回転角規制手段40が設けられている。
回転角規制手段40は、入力軸1の外周に形成された軸方向の溝41内に突出部としてのキー42を嵌合して固定し、一方、制御保持器16Aにおけるフランジ21の内周および回転保持器16Bにおけるフランジ25の内周に上記キー42が余裕をもって挿入される切欠部43、44を設け、上記キー42に対する切欠部43の一側縁の当接によって制御保持器16Aを中立位置で停止保持し、かつ、キー42に対する切欠部44の他側縁の当接によって回転保持器16Bを中立位置で停止保持するようにしている。
図2および図6に示すように、制御保持器16Aのフランジ21と回転保持器16Bのフランジ25間には、トルクカム50が設けられている。図7(c)、(d)に示すように、トルクカム50は、制御保持器16Aにおけるフランジ21と回転保持器16Bにおけるフランジ25の対向面それぞれに周方向の中央部で深く両端に至るに従って次第に浅くなる対向一対のカム溝51、52を設け、一方のカム溝51の一端部と他方のカム溝52の他端部間にボール53を組み込んだ構成としている。
カム溝51、52として、ここでは円弧状の溝を示したが、V溝であってもよい。
上記トルクカム50は、制御保持器16Aのフランジ21が回転保持器16Bのフランジ25に接近する方向に制御保持器16Aが軸方向に移動した際に、図7(c)に示すように、ボール53がカム溝51、52の溝深さの最も深い位置に向けて転がり移動し、制御保持器16Aと回転保持器16Bをポケット27の周方向幅が小さくなる方向に相対回転させるようになっている。
図2、図4および図5に示すように、カムリング13の軸方向一端面とスライド案内面29の交差部には、そのスライド案内面29より大径の円筒形のホルダ嵌合面54が形成され、そのホルダ嵌合面54にばねホルダ55が嵌合されている。
ばねホルダ55は、その内周の対向位置に形成された係合面56とホルダ嵌合面54に設けられた平坦面57との係合によって回り止めされ、かつ、軸方向に非可動の支持とされ、外周にはローラ15が軸方向に脱落するのを防止する抜止め片58が設けられている。また、抜止め片58には、弾性部材20の径方向外方への移動および軸方向への移動を防止するばね保持片59が設けられている。
図1に示すように、電磁クラッチ60は、制御保持器16Aに形成された筒部24の端面と軸方向で対向するアーマチュア61と、そのアーマチュア61と軸方向で対向するロータ62と、そのロータ62と軸方向で対向する電磁石63とを有している。
図2に示すように、アーマチュア61は、支持リング28の外周に嵌合されて回転自在に、かつ、スライド自在に支持され、そのアーマチュア61の外周部に設けられた連結筒65の内径面に制御保持器16Aの筒部24が圧入されて制御保持器16Aとアーマチュア61が連結一体化されている。その連結によってアーマチュア61は、支持リング28の円筒状外径面64と入力軸1の外周のスライド案内面29の軸方向の2箇所においてスライド自在の支持とされている。
ここで、支持リング28は、入力軸1のスライド案内面29の軸方向他側に形成された段部31によって軸方向に位置決めされている。
ロータ62は、入力軸1に嵌合され、上記支持リング28との間に組み込まれたシム66によって軸方向に位置決めされ、かつ、入力軸1に対して回り止めされている。
図1に示すように、電磁石63は、電磁コイル63aと、その電磁コイル63aを支持するコア63bとからなり、上記コア63bはハウジング3の他端開口内に嵌合され、ハウジング3の他端部開口内に取付けた止め輪6によって抜止めされている。また、コア63bは入力軸1に嵌合された軸受67を介して入力軸1と相対的に回転自在とされている。
実施の形態で示す回転伝達装置は上記の構造からなり、図1に示す電磁クラッチ60の電磁コイル63aに対する通電の遮断状態では、2方向クラッチ10のローラ15は、図3(b)に示すように、外輪11の円筒面12およびカムリング13のカム面14に係合する状態にある。
このため、入力軸1が一方向に回転すると、その回転はカムリング13から対向一対のローラ15の一方を介して外輪11に伝達され、出力軸2が入力軸1と同方向に回転する。また、入力軸1が逆方向に回転すると、その回転は他方のローラ15を介して出力軸2に伝達される。
上記のような2方向クラッチ10の係合状態において、回転角規制手段40においては、図9(f)に示すように、入力軸1に設けられたキー42と制御保持器16Aのフランジ21に形成された切欠部43および回転保持器16Bのフランジ25に形成された切欠部44の両側縁間には間隙が形成された係合解除状態にある。
2方向クラッチ10の係合状態で、電磁クラッチ60の電磁コイル63aに通電すると、アーマチュア61に吸引力が作用し、アーマチュア61が軸方向に移動してロータ62に吸着される。
このとき、アーマチュア61と制御保持器16Aとは、連結筒65と筒部24の嵌合によって連結一体化されているため、アーマチュア61の軸方向への移動に伴って制御保持器16Aは、そのフランジ21が回転保持器16Bのフランジ25に接近する方向に移動する。
制御保持器16Aと回転保持器16Bの相対移動により、図7(d)に示すボール53が、図7(c)に示すように、カム溝51、52の溝深さの最も深い位置に向けて転がり移動し、制御保持器16Aと回転保持器16Bはポケット27の周方向幅が小さくなる方向に相対回転する。
制御保持器16Aと回転保持器16Bの相対回転により、図3(b)に示す対向一対のローラ15は制御保持器16Aの柱部22と回転保持器16Bの柱部26で押されて互いに中立位置に向けて移動する。
このとき、入力軸1と制御保持器16Aおよび回転保持器16Bの相互間には、図8に示すように、回転角規制手段40が設けられているため、制御保持器16Aおよび回転保持器16Bのそれぞれがローラ15を中立位置に向けて押圧移動させる方向に所定角度回転すると、図9(e)に示すように、制御保持器16Aのフランジ21に形成された切欠部43の一側縁および回転保持器16Bのフランジ25に形成された切欠部44の他側縁がキー42に当接する。その当接により、制御保持器16Aおよび回転保持器16Bは停止状態とされ、対向一対のローラ15は、図3(a)に示すように、係合解除状態に保持される。
このため、入力軸1が回転しても、その回転は出力軸2に伝達されず、入力軸1がフリー回転する。
ここで、制御保持器16Aおよび回転保持器16Bのそれぞれを中立位置で停止させる回転角規制手段40は、入力軸1との間に設けられているため、制御保持器16Aおよび回転保持器16Bのそれぞれが中立位置で停止保持される際の衝撃力は、入力軸1に負荷されるのみであって、図4に示すばねホルダ55に負荷されるようなことはない。
実施の形態とは異なって、先行技術文献に記載された回転伝達装置のように、入力軸に回り止めされたばねホルダによって制御保持器と回転保持器とを中立位置で停止保持する構成であると、制御保持器および回転保持器が停止する際の衝撃力がばねホルダに負荷されて入力軸との間でガタツキが生じ、そのばねホルダが軸方向に移動して傾きが生じると、電磁クラッチに対する通電の解除時に、制御保持器を規定された係合位置まで戻すことができず、2方向クラッチがミス係合することになる。
しかし、実施の形態においては、制御保持器16Aおよび回転保持器16Bのそれぞれが中立位置で停止保持される際の衝撃力は、入力軸1に負荷されるのみであって、ばねホルダ55に負荷されるようなことはないため、そのばねホルダ55が軸方向に移動して傾くという不都合の発生はない。このため、ばねホルダ55が制御保持器16Aの軸方向への移動を阻害するようなことがなく、2方向クラッチ10をミス係合させることなく精度よく作動させることができる。
また、図1に示す実施の形態では、制御保持器16Aおよび回転保持器16Bを、その柱部22、26が外輪11とカムリング13間に位置し、軸方向で対向するフランジ21,25が外輪11とアーマチュア61間に配置される組込みとしているため、外輪11の軸方向長さのコンパクト化と軽量化とを図ることができる。
1 入力軸
2 出力軸
10 2方向クラッチ
11 外輪
12 円筒面
13 カムリング
14 カム面
15 ローラ
16 保持器
16A 制御保持器
16B 回転保持器
21 フランジ
22 柱部
25 フランジ
26 柱部
27 ポケット
40 回転角規制手段
42 キー(突出部)
43 切欠部
44 切欠部
50 トルクカム
55 ばねホルダ
60 電磁クラッチ

Claims (4)

  1. 入力軸から、その入力軸と同軸上に配置された出力軸への回転の伝達と遮断とを行なう2方向クラッチおよびその2方向クラッチの係合および解除を制御する電磁クラッチを有し、前記2方向クラッチが、前記出力軸の軸端部に設けられた外輪の内周に円筒面を形成し、前記入力軸の軸端部に設けられたカムリングの外周に前記円筒面との間で周方向の両端が狭小のくさび型空間を形成する複数のカム面を設け、その複数のカム面と円筒面間に形成されたくさび空間のそれぞれに対向一対のローラと、その対向一対のローラを離反する方向に付勢する弾性部材とを組込み、前記対向一対のローラのそれぞれを保持器で保持し、その保持器が、制御保持器と回転保持器とからなり、その両保持器が、環状のフランジの外周部に前記カム面と同数の柱部が周方向に間隔をおいて形成された構成とされ、その両保持器は、フランジが軸方向で対向し、柱部が周方向に交互に配置される組み合わせとされて、隣接する柱部間に前記対向一対のローラおよび弾性部材が収容されるポケットが形成され、前記制御保持器のフランジと回転保持器のフランジの対向面間に、その対向するフランジ間の間隔が狭くなる方向への制御保持器の移動によってポケットの周方向幅が小さくなる方向に一対の保持器を相対回転させるトルクカムを設け、前記入力軸に前記一対のローラおよび弾性部材が前記ポケットから脱落するのを防止するばねホルダを嵌合し、前記電磁クラッチに対する通電により制御保持器を、対向するフランジ間の間隔が狭くなる方向に移動させるようにした回転伝達装置において、
    前記入力軸と制御保持器の相互間および入力軸と回転保持器の相互間に、それぞれの保持器が対向一対のローラを中立位置まで押圧変位させた状態からさらに同方向に相対回転するのを阻止する回転角規制手段を設けたことを特徴とする回転伝達装置。
  2. 前記回転角規制手段が、前記入力軸の外周に突出部を設け、前記制御保持器および回転保持器のフランジ内周にその突出部が周方向に余裕をもって挿入される切欠部を設けた構成からなる請求項1に記載の回転伝達装置。
  3. 前記突出部がキーからなる請求項2に記載の回転伝達装置。
  4. 前記制御保持器および回転保持器を、その柱部が外輪とカムリング間に配置され、フランジが外輪と電磁クラッチ間に配置される組込みとした請求項1乃至3のいずれか1項に記載の回転伝達装置。
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