JP2015025495A - クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】小さな力で連結を解除することのできるクラッチを提供する。
【解決手段】クラッチ１００は、駆動側回転体１１０と、駆動側回転体１１０に連結される連結位置と連結が解除される解除位置との間を駆動側回転体１１０の軸方向に移動可能な従動側回転体１２０とを備える。従動側回転体１２０は、螺旋溝４１０と環状溝４２０とを有する溝４００を備える。クラッチ１００は、従動側回転体１２０を連結位置に向けて付勢する付勢部材１３５と、溝４００に挿脱可能なピン１４１を有する係止部材１４０と、を備える。クラッチ１００は螺旋溝４１０にピン１４１を挿入することによって従動側回転体１２０を付勢部材１３５の付勢力に抗して解除位置まで移動させる。クラッチ１００では、ピン１４１が環状溝４２０に挿入されている状態において、螺旋溝４１０と環状溝４２０との境界に存在する段差が規制部として作用する。
【選択図】図２

Description

本発明は、駆動側回転体に対する従動側回転体の連結状態を切り替えることによって、従動側回転体への動力の伝達状態を切り替えるクラッチに関する。

冷却水を循環させるための機械式のポンプとクランク軸とをクラッチを介して連結してクランク軸の回転力によってポンプを駆動させたり、クラッチによる連結を解除してポンプの駆動を停止したりすることのできるエンジンが知られている。クランク軸に対するポンプの連結状態を切り替えるためのクラッチとしては、クランク軸に連結された駆動側回転体と、駆動側回転体と相対回転可能に設けられた従動側回転体とを備え、これら回転体を磁石の磁力によって圧接することで、クラッチを連結状態に維持するものがある。

なお、こうしたクラッチにおいて連結状態を解除する場合には、同クラッチに設けられたコイルに対して通電制御を実行し、上記磁力を打ち消す磁界を発生させる（例えば、特許文献１）。

特開２０１０−２０３４０６号公報

ところで、特許文献１のように、駆動側回転体と従動側回転体とを圧接してクラッチを連結状態にする場合には、同クラッチを介して伝達しなければいけないトルクの大きさ、すなわち従動側回転体によって回転駆動される機器が必要とするトルクの大きさが大きいほど大きな圧接力が必要になる。そして、圧接力を大きくするために磁石をより磁力の強いものに変更すると、それに伴い、その磁力を打ち消すためのコイルが大きくなる。

コイルが大きくなると装置が大型化したり、消費電力が大きくなったりしてしまうため、大きなトルクを伝達できるようにしながらも、連結状態の解除に要する力をできるだけ小さくしたいという要請がある。

なお、こうした課題は、上記のように磁界を発生させて磁石の磁力を打ち消すものに限らず、油圧によって連結状態を解除するものなど、アクチュエータによって駆動側回転体と従動側回転体とを相対移動させることにより連結を解除するクラッチにおいては、概ね共通したものとなっている。

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小さな力で連結を解除することのできるクラッチを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するためのクラッチは、駆動側回転体と、該駆動側回転体に連結される連結位置と前記駆動側回転体に対する連結が解除される解除位置との間を前記駆動側回転体の軸方向に沿って移動可能な従動側回転体と、該従動側回転体を前記解除位置から前記連結位置に向けて付勢する付勢部材と、を備え、前記従動側回転体の外周面には、同従動側回転体の軸を中心軸とする螺旋部と、同螺旋部に連続し且つ前記軸方向に直交して全周に亘って延びる環状部とを有する溝が設けられており、前記溝に挿脱可能であるとともに、前記軸方向への移動が規制されているピンを備え、連結を解除する際には、前記ピンを前記螺旋部に挿入して前記螺旋部の側壁と係合させることにより、前記従動側回転体の回転に伴って前記ピンの位置を前記螺旋部から前記環状部へと変位させるとともに、前記従動側回転体を前記付勢部材の付勢力に抗して前記解除位置まで移動させる。そして、クラッチは、前記ピンが前記環状部に位置している状態において前記ピンの位置が前記環状部から前記螺旋部に変位することを規制する規制部を備えている。

上記構成によれば、従動側回転体が付勢部材の付勢力によって連結位置に向けて付勢される。そして、従動側回転体が連結位置にあるときには、駆動側回転体と従動側回転体とが連結状態となる。

一方で、駆動側回転体とともに回転している従動側回転体の螺旋部に、係止部材のピンが挿入されると、螺旋部の側壁にピンが係合した状態で従動側回転体が回転し、従動側回転体が付勢部材の付勢力に抗して連結位置から解除位置に移動する。その結果、駆動側回転体と従動側回転体との連結が解除される。

すなわち、上記構成によれば、クラッチの連結を解除するために必要な力を従動側回転体の回転力から得ることができる。したがって、小さな力で連結を解除することができる。

なお、駆動側回転体と従動側回転体との連結が解除されると、駆動側回転体から従動側回転体へのトルクの伝達がなされない状態になるが、連結が解除された直後は従動側回転体が慣性力で回転し続ける。ただし、従動側回転体が解除位置にあるときにはピンが従動側回転体の全周に亘って延びる環状部内に挿入されているため、従動側回転体は軸方向には変位しない。そして、駆動側回転体からのトルクの伝達がなされなくなっている従動側回転体の回転は次第に遅くなり、従動側回転体はやがて停止する。

上記構成では、従動側回転体が付勢部材の付勢力によって連結位置に向けて付勢されているため、連結を解除した状態を維持するために、ピンを従動側回転体の溝に挿入した状態を維持することになる。そして、再び駆動側回転体と従動側回転体とを連結させるときには、溝の環状部に挿入されているピンを引き抜く。こうしてピンを引き抜くと、ピンと従動側回転体との係合が解除され、付勢部材の付勢力によって従動側回転体が連結位置に移動し、駆動側回転体と従動側回転体とが再び連結された状態になる。

ここで、従動側回転体の外周面に形成される溝では、環状部が、螺旋部に連続しており、且つ従動側回転体の外周面の全周に亘っている。したがって、従動側回転体の溝には、環状部と螺旋部とが直接接続する接続部が存在している。そのため、ピンが環状部に挿入されており従動側回転体が解除位置にあるものの、慣性力で回転している状況においては、ピンが螺旋部と環状部との接続部を通じて環状部から螺旋部に変位してしまう可能性がある。従動側回転体は連結位置に向かって付勢部材によって付勢されているため、ピンが環状部から螺旋部に変位すると、付勢部材からの付勢力によってピンを螺旋部内で変位させるように従動側回転体が回転し、ピンを溝から抜脱していないにもかかわらず、従動側回転体が解除位置から連結位置に移動してしまう可能性がある。この点、上記構成では、ピンが環状部に位置している状態のときに、規制部によって、ピンが環状部から螺旋部に変位することを規制することができるため、ピンを溝から抜脱していないにもかかわらず従動側回転体が連結位置に変位してしまうことを抑制することができる。

上記クラッチでは、前記溝には、前記螺旋部を構成する螺旋溝と、同螺旋溝よりも深く、前記環状部を構成する環状溝とが接続された接続部において段差が形成されており、前記規制部は、前記段差の側壁により構成されているといった態様を採用することができる。

この構成では、螺旋部を構成する螺旋溝よりも環状部を構成する環状溝のほうが深いため、螺旋溝と環状溝との接続部に段差が存在している。したがって、ピンが環状溝に挿入されている状態では、ピンが螺旋溝と環状溝との境界に存在するこの段差の側壁に係合することになる。そのため、ピンが環状溝から引き抜かれるように変位してこの段差を乗り越えない限りは、ピンが環状溝から螺旋溝に変位することはない。したがって、ピンが環状溝に挿入されている状態において、ピンが環状溝から螺旋溝に変位することを規制することができるため、ピンを溝から抜脱していないにもかかわらず従動側回転体が連結位置に変位してしまうことを抑制することができる。

また、上記クラッチでは、前記環状部を構成する環状溝は、前記螺旋部を構成する螺旋溝が接続された接続部を含み、前記規制部は、前記環状溝の底面から突出して同環状溝の延伸方向に沿って少なくとも前記接続部の全長に亘り形成されている凸条と、前記ピンの先端に形成されて同ピンが前記接続部内に位置しているときに前記凸条が係合する凹部とからなるといった態様を採用することができる。

この構成によれば、従動側回転体が解除位置まで移動して慣性力で回転しており、ピンが接続部内に位置する状態になると、ピンの先端に設けられた凹部に環状溝に設けられた凸条が係合するようになる。凸条は環状溝の延伸方向に沿って接続部の全長に亘り形成されているため、従動側回転体が慣性力で回転して、ピンが環状溝の接続部まで移動し、ピンと溝の側面とが離間したとしても、凸条に係合しているピンは環状溝内に保持されることになる。

したがって、ピンが環状溝から引き抜かれるように変位して凹部と凸条との係合が解除されない限りは、ピンが環状溝から螺旋溝に変位することはない。これにより、ピンが環状溝に挿入されている状態において、ピンが環状溝から螺旋溝に変位することを規制することができるため、ピンを溝から抜脱していないにもかかわらず従動側回転体が連結位置に変位してしまうことを抑制することができる。

また、上記クラッチでは、前記環状部を構成する環状溝は、前記螺旋部を構成する螺旋溝が接続された接続部を含み、前記規制部は、前記環状溝の底面に同環状溝の延伸方向に沿って少なくとも前記接続部の全長に亘り形成されている凹溝と、前記ピンの先端に形成されて同ピンが前記接続部内に位置しているときに前記凹溝に係合する凸部とからなるといった態様を採用することができる。

上記構成によれば、従動側回転体が解除位置まで移動して慣性力で回転しており、ピンが接続部内に位置する状態になると、ピンの先端に設けられた凸部が環状溝に形成された凹溝に係合するようになる。凹溝は環状溝の延伸方向に沿って接続部の全長に亘り形成されているため、従動側回転体が慣性力で回転して、ピンが環状溝の接続部まで移動し、ピンと溝の側面とが離間したとしても、凹溝に係合しているピンは環状溝内に保持されることになる。

したがって、ピンが環状溝から引き抜かれるように変位して凹溝とピンの凸部との係合が解除されない限りは、ピンが環状溝から螺旋溝に変位することはない。これにより、ピンが環状溝に挿入されている状態において、ピンが環状溝から螺旋溝に変位することを規制することができるため、ピンを溝から抜脱していないにもかかわらず従動側回転体が連結位置に変位してしまうことを抑制することができる。

第１実施形態のクラッチの断面図。 第１実施形態のクラッチの連結を解除した状態を示す側面図。 第１実施形態のクラッチの連結状態を示す側面図。 第１実施形態の従動側回転体の溝と係止部材との関係並びに係止部材を駆動するアクチュエータの構造を示す断面図。 第２実施形態のクラッチの連結を解除した状態を示す側面図。 第２実施形態のクラッチの連結状態を示す側面図。 第２実施形態の溝の展開図。 第３実施形態のクラッチの連結を解除した状態を示す側面図。 第３実施形態のクラッチの連結状態を示す側面図。 第３実施形態の溝の展開図。 第３実施形態の変形例の溝の展開図。 （ａ）〜（ｄ）は、第４実施形態のクラッチの状態の変化を示す模式図。 （ａ）〜（ｄ）は、第５実施形態のクラッチの状態の変化を示す模式図。 その他の実施形態おける従動側回転体の斜視図。

（第１実施形態）
以下、上記課題を解決するクラッチの第１実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。

第１実施形態のクラッチは、エンジンに設けられたクランク軸から、エンジンの冷却水を循環させるウォーターポンプへの動力の伝達状態を切り替えるものである。
図１に示すように、本実施形態のクラッチ１００は、ハウジング３００に設けられた収容部３１０に収容されている。ハウジング３００には、略筒状をなす支持部材３２０が嵌め込まれている。クラッチ１００の出力軸２１０は、支持部材３２０の内周側に配置された第１ベアリング３３０を介して、支持部材３２０に回転自在に支持されている。

出力軸２１０の先端側（図１では右端側）には、ポンプ２００のインペラ２２０が一体回転可能に取り付けられている。一方、出力軸２１０の基端側（図１では左端側）には、駆動側回転体１１０が第２ベアリング３４０を介して回転自在に支持されている。そして、出力軸２１０における第１ベアリング３３０と第２ベアリング３４０との間に位置する部分の外周面には、ストレートスプライン２１２が形成されている。

図１に示すように、ハウジング３００と駆動側回転体１１０との間には、従動側回転体１２０が配設されている。従動側回転体１２０は、内周面に設けられた係合部１２１が出力軸２１０のストレートスプライン２１２に嵌合しており、これにより、出力軸２１０と一体となって回転し、且つ出力軸２１０の軸方向に沿って移動可能となっている。なお、本実施形態では、出力軸２１０、駆動側回転体１１０及び従動側回転体１２０の回転軸は図１〜図３に一点鎖線で示すように一致しており、以下の説明ではこの回転軸の延伸方向を軸方向という。

従動側回転体１２０は、径の異なる２つの円柱を、中心軸を揃えて接合したような外形をなしており、駆動側回転体１１０側（図１では左側）に大径部１２２が、ポンプ２００側（図１では右側）に小径部１２３が位置するような向きで出力軸２１０に支持されている。

従動側回転体１２０の小径部１２３には、ポンプ２００側に向けて開口する凹部１２４が形成されている。凹部１２４の底部には、付勢部材１３５を収容するための収容凹部１２５が出力軸２１０を囲むように周方向に沿って複数形成されている。

付勢部材１３５は例えばコイル状のばねであり、従動側回転体１２０の収容凹部１２５に収容され、先端が出力軸２１０に設けられた係止突部２１１に係止されている。付勢部材１３５は、圧縮された状態で収容凹部１２５内に収容されており、従動側回転体１２０を駆動側回転体１１０に向かって（図１では左方向）に付勢する。

従動側回転体１２０の大径部１２２には、球体１３０を収容する球体収容溝１２７が周方向に複数形成されている。また、駆動側回転体１１０の内周面には、全周に亘って円弧溝１１１が形成されている。この円弧溝１１１は、図１に示すように断面形状が円弧状となっている。これら球体収容溝１２７と円弧溝１１１とによって形成される空間に球体１３０が収容されている。

従動側回転体１２０が付勢部材１３５の付勢力によって駆動側回転体１１０に近づくように移動し、図１に示される位置にあるときには、この球体１３０を介して駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０とが連結される。

なお、以下の説明では出力軸２１０に沿って軸方向に移動する従動側回転体１２０の軸方向における位置のうち、図１に示されるように駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０とが連結された状態になる位置を連結位置という。

駆動側回転体１１０には、ハウジング３００の収容部３１０に収容されたクラッチ１００を取り囲むようなカップ状の従動側プーリ２７０が取り付けられている。クランク軸２５０の端部には駆動側プーリ２６０が一体回転可能に取り付けられており、駆動側プーリ２６０と従動側プーリ２７０とは、ベルト２８０が巻き掛けられることにより連結されている。

したがって、図１に示すように、従動側回転体１２０が連結位置にあり、球体１３０を介して駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０とが連結されている場合には、クランク軸２５０の回転が駆動側プーリ２６０及びベルト２８０を介して従動側回転体１２０及び出力軸２１０に伝達される。そして、出力軸２１０と一体となって回転するインペラ２２０によって、ポンプ２００から冷却水が送出される。なお、図２及び図３に矢印で示すように、駆動側回転体１１０は、出力軸２１０の先端側（図２及び図３では右端側）から駆動側回転体１１０を見たときに時計回りとなる方向に回転する。

図２及び図３に示すように、従動側回転体１２０の大径部１２２に形成された球体収容溝１２７は、大径部１２２の端面から軸方向に沿って延びるとともに、途中で屈曲し、駆動側回転体１１０の回転方向に沿って延びており、その終端が保持部１２８になっている。

球体収容溝１２７の深さは駆動側回転体１１０の回転方向に沿って浅くなっており、保持部１２８における深さが最も浅くなっている。
そのため、図２に示されるように球体１３０が球体収容溝１２７の軸方向に延びている部分に収容されているときには、球体収容溝１２７と駆動側回転体１１０の円弧溝１１１（図１参照）との間に、球体１３０の回転を許容する隙間が形成される。

一方、図３に示されるように、球体１３０が球体収容溝１２７内を移動して保持部１２８内に位置するようになると、この部分における球体収容溝１２７と駆動側回転体１１０の円弧溝１１１（図１参照）との間にできる隙間が小さいため、球体１３０は従動側回転体１２０と駆動側回転体１１０とに挟まれて回転不能になる。

こうして従動側回転体１２０が図３に示す連結位置に移動したときに球体１３０が回転不能になることで、従動側回転体１２０が駆動側回転体１１０と一緒に回転するようになる。すなわち、球体１３０は、従動側回転体１２０が連結位置に移動したときに従動側回転体１２０と駆動側回転体１１０との間に回転不能に嵌合されて、従動側回転体１２０を駆動側回転体１１０に対して連結する。

一方、従動側回転体１２０が図２に示す位置に移動したときには、球体１３０が保持部１２８から外れて球体収容溝１２７の軸方向に延びている部分に入る。これは、球体１３０は、そのほぼ半分が駆動側回転体１１０の円弧溝１１１に収容されており、駆動側回転体１１０に対する軸方向の相対移動を規制されているためである。こうして球体１３０が深さの浅くなっている保持部１２８から外れて、保持部１２８よりも深くなっている軸方向に延びている部分に入ると、従動側回転体１２０と駆動側回転体１１０との間で球体１３０が回転するようになる。その結果、駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との相対回動が許容されるようになり、従動側回転体１２０の駆動側回転体１１０に対する連結が解除される。

なお、以下の説明では出力軸２１０に沿って軸方向に移動する従動側回転体１２０の軸方向における位置のうち、図２に示されるように駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との連結が解除された状態になる位置を解除位置という。

図２に示すように、従動側回転体１２０の小径部１２３の外周面には、周方向に延びる溝４００が形成されている。溝４００は、軸方向に対して傾斜して延びる螺旋部としての螺旋溝４１０と、軸方向に直交して延びる環状部としての環状溝４２０とを有している。螺旋溝４１０は、従動側回転体１２０の外周面を一周して、駆動側回転体１１０の回転方向後方側ほど駆動側回転体１１０に近づくように傾斜している。また、環状溝４２０は、螺旋溝４１０に連続し且つ従動側回転体１２０の外周面の全周に亘って形成されている。なお、溝４００の構成については、後に詳細に説明する。

図２及び図３に示すように、クラッチ１００は、係止部材１４０と、係止部材１４０の先端に設けられるピン１４１を溝４００に出し入れするためのアクチュエータ１５０とを備えている。係止部材１４０は軸方向の位置が規制されている。図３に示すように、従動側回転体１２０が連結位置にあるときに、溝４００における螺旋溝４１０の始端４１１近傍にピン１４１が挿入できるように軸方向における位置が設定されている。これにより、係止部材１４０は従動側回転体１２０が連結位置にあるときに、アクチュエータ１５０によって従動側回転体１２０側に駆動されると、ピン１４１が螺旋溝４１０の始端４１１近傍に挿入されることになる。螺旋溝４１０に挿入されたピン１４１は、螺旋溝４１０の側壁４１３と係合することによって、付勢部材１３５の付勢力に抗して従動側回転体１２０を係止する。

従動側回転体１２０が駆動側回転体１１０と連結されている状態において、螺旋溝４１０に係止部材１４０のピン１４１が挿入されると、螺旋溝４１０の側壁４１３にピン１４１が係合した状態で従動側回転体１２０が回転する。そして、ピン１４１が螺旋溝４１０の側壁４１３を摺動する間に、従動側回転体１２０が連結位置から解除位置に向かって軸方向に移動する。ピン１４１が螺旋溝４１０の終端４１２に到達すると、ピン１４１は環状溝４２０に挿入され、従動側回転体１２０が連結位置から解除位置に移動する。このようにして、クラッチ１００では、溝４００に係止部材１４０のピン１４１を挿入し、螺旋溝４１０の側壁４１３にピン１４１を係合させることによって従動側回転体１２０を付勢部材１３５の付勢力に抗して解除位置まで移動させる。

なお、駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との連結が解除されると、駆動側回転体１１０から従動側回転体１２０へのトルクの伝達がなされない状態になるが、連結が解除された直後は従動側回転体１２０が慣性力で回転し続ける。ただし、従動側回転体１２０が解除位置にあるときにはピン１４１が従動側回転体１２０の全周に亘って延びる環状溝４２０内に挿入されているため、従動側回転体１２０は軸方向には変位しない。そして、従動側回転体１２０には、駆動側回転体１１０からのトルクの伝達がなされなくなっているため、その回転速度が次第に低下して回転が停止する。

従動側回転体１２０は、付勢部材１３５の付勢力によって連結位置に向けて付勢されているため、連結を解除した状態を維持するためには、係止部材１４０のピン１４１を従動側回転体１２０の環状溝４２０に挿入した状態を維持することになる。そして、再び駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０とを連結させるときには、アクチュエータ１５０により溝４００の環状溝４２０に挿入されているピン１４１を引き抜く。こうしてピン１４１を引き抜くと、係止部材１４０と従動側回転体１２０との係合が解除され、付勢部材１３５の付勢力によって従動側回転体１２０が連結位置に移動し、駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０とが再び連結された状態になる。

ここで、従動側回転体１２０の外周面に形成される溝４００では、環状溝４２０が、螺旋溝４１０に連続しており、且つ従動側回転体１２０の外周面の全周に亘っている。したがって、従動側回転体１２０の溝４００には、環状溝４２０と螺旋溝４１０とが接続する接続部が存在している。そのため、ピン１４１が環状溝４２０に挿入されており従動側回転体１２０が解除位置にあるものの、慣性力で回転している状況においては、ピン１４１が螺旋溝４１０と環状溝４２０との接続部を通じて螺旋溝４１０に変位してしまう可能性がある。そこで、本実施形態のクラッチ１００は、ピン１４１が環状溝４２０に挿入されている状態において、ピン１４１が環状溝４２０から螺旋溝４１０に変位することを規制する規制部を備えている。

この規制部は、以下のようにして構成されている。すなわち、図２〜図４に示すように、上記溝４００において、環状溝４２０は、螺旋溝４１０よりも深く形成されており、環状溝４２０と螺旋溝４１０とは、段差がある状態で接続されている。そして、本実施形態では、この段差、すなわち環状溝４２０の側壁４２３が、規制部を構成している。

なお、図２及び図３に示すように、螺旋溝４１０の幅は、始端４１１側よりも終端４１２側において狭くなっている。そのため、ピン１４１が螺旋溝４１０の始端４１１側に挿入された後に、従動側回転体１２０が回転してピン１４１の挿入位置が螺旋溝４１０の終端４１２に達すると、ピン１４１が螺旋溝４１０の側壁４１３に押圧されることによって、螺旋溝４１０よりも深い環状溝４２０に挿入されるようになっている。

また、図４に示すように、螺旋溝４１０の深さは、始端４１１から終端４１２にかけて漸次深くなっている。そして、環状溝４２０の深さは、螺旋溝４１０の終端４１２に対応する環状溝４２０の始端４２１において、従動側回転体１２０の周方向における他の部位よりも相対的に浅くなっている。したがって、環状溝４２０の底面と螺旋溝４１０の底面との間の距離は、螺旋溝４１０の終端４１２及び環状溝４２０の始端４２１において他の部位よりも相対的に短くなっている。すなわち、この部位では、螺旋溝４１０と環状溝４２０との段差が相対的に小さくなっている。したがって、この段差が周方向において一定の大きさに設定されている場合に比べて、ピン１４１が、螺旋溝４１０の終端４１２に達して同螺旋溝４１０よりも深い環状溝４２０に挿入されるときの衝撃が緩和される。なお、この部位における段差は、こうした衝撃を緩和しつつ、ピン１４１の環状溝４２０から螺旋溝４１０への変位を抑制することができる大きさに設定されている。

次に、アクチュエータ１５０の構成について詳述する。
図４に示すように、本実施形態のアクチュエータ１５０は、第１ケース１５２内に収容されたコイル１５３に通電することによって発生する磁界の作用を利用して駆動する電磁アクチュエータである。

第１ケース１５２は、有底筒状をなしており、その底部には固定芯１５４が固定されている。第１ケース１５２の内部にはこの固定芯１５４を取り囲むようにコイル１５３が配設されている。すなわち、このアクチュエータ１５０では、固定芯１５４とコイル１５３とによって電磁石が構成されている。また、第１ケース１５２のコイル１５３内には、固定芯１５４と対向する位置に可動芯１５５が移動可能に収容されている。なお、本実施形態における固定芯１５４及び可動芯１５５は鉄芯である。

第１ケース１５２の先端側（図４では右端側）には、筒状の第２ケース１５８が固定されている。第２ケース１５８において第１ケース１５２側の端部には、可動芯１５５の周囲を囲むように永久磁石１５９が固定されている。可動芯１５５は、上述したように基端側（図４では左端側）が固定芯１５４と対向するように第１ケース１５２内に収容される一方、先端側（図４では右端側）が第２ケース１５８から外側に突出している。

可動芯１５５の第２ケース１５８内に収容されている部分にはリング部材１６０が取り付けられている。そして、第２ケース１５８内には、一端が第２ケース１５８に係止される一方で他端がリング部材１６０に係止されたコイルばね１６１が圧縮された状態で収容されている。

コイルばね１６１は、可動芯１５５を第２ケース１５８から突出させる方向（図４では右方向）に付勢している。そして、可動芯１５５の第２ケース１５８から突出した先端側は、固定ピン１６２を介して係止部材１４０と連結されている。

係止部材１４０は、基端が可動芯１５５と回動可能に連結されるとともに、回動軸１５６によって回動可能に支持されている。したがって、係止部材１４０は、可動芯１５５の移動に伴って、回動支点となる回動軸１５６を中心に回動する。そのため、図４に実線で示すように、コイルばね１６１の付勢力によって可動芯１５５が第２ケース１５８から突出した度合が大きくなることによって、係止部材１４０のピン１４１が従動側回転体１２０の螺旋溝４１０及び環状溝４２０へと順次挿入される。

そして、この状態でコイル１５３に通電すると、通電によって発生する磁界によって固定芯１５４及び可動芯１５５が磁化され、可動芯１５５はコイルばね１６１の付勢力に抗して固定芯１５４側に吸引される。なお、このときにコイル１５３に発生する磁界の向きは、永久磁石１５９の磁界と向きと一致している。

吸引された可動芯１５５が固定芯１５４に近づく方向（図４では左方向）に移動すると、係止部材１４０は図４における時計回りに回動して、係止部材１４０の先端が溝４００から引き抜かれる。すなわち、アクチュエータ１５０は、コイル１５３への通電によって生じる磁力を利用して可動芯１５５を吸引することにより、係止部材１４０を溝４００から引き抜く。

そして、吸引された可動芯１５５が固定芯１５４に当接する当接位置（図４に二点鎖線で示す位置）に移動すると、その後に通電を停止しても、永久磁石１５９の磁力によって、可動芯１５５が固定芯１５４に当接した状態が保持される。

一方、可動芯１５５が図４に二点鎖線で示す当接位置にあるときに、コイル１５３に可動芯１５５を吸引するときとは反対方向の電流を通電すると、永久磁石１５９の磁界の向きとは逆向きの磁界が発生する。これにより、永久磁石１５９の吸引力が弱められ、コイルばね１６１の付勢力によって可動芯１５５が固定芯１５４から離間して、図４に実線で示す突出位置に移動する。そして、可動芯１５５が当接位置から突出位置に移動するとき、係止部材１４０は図４における反時計回りに回動して、係止部材１４０のピン１４１が溝４００に挿入される。

可動芯１５５が固定芯１５４から離間した突出位置にあるときには、コイルばね１６１による付勢力の方が永久磁石１５９による吸引力よりも大きくなる。そのため、コイル１５３への通電によって可動芯１５５を固定芯１５４から離間させれば、その後に通電を停止しても、可動芯１５５は突出位置に保持される。

すなわち、本実施形態のアクチュエータ１５０は、異なる方向に直流電流を流して可動芯１５５を移動させることによってクラッチ１００の連結状態を切り変える一方で、連結させた状態または連結を解除した状態を維持するときには通電を要さない自己保持式のソレノイドである。

次に、本実施形態にかかるクラッチ１００の作用について説明する。
図４に二点鎖線で示すように、アクチュエータ１５０の可動芯１５５が当接位置にあるとき、係止部材１４０のピン１４１は溝４００の外に出ている。このとき、従動側回転体１２０は付勢部材１３５の付勢力によって連結位置に保持されているため、クラッチ１００は連結状態にある。すなわち、クラッチ１００は駆動側回転体１１０の回転を出力軸２１０に伝達している。

こうした状態において、アクチュエータ１５０のコイル１５３に永久磁石１５９の磁界の向きと逆向きの磁界を発生させるように通電すると、可動芯１５５がコイルばね１６１の付勢力によって当接位置から図４に実線で示す突出位置に移動する。すると、係止部材１４０が図４における反時計回りに回動するのに伴って、係止部材１４０のピン１４１が、従動側回転体の溝４００における螺旋溝４１０の始端４１１近傍に挿入されて、従動側回転体１２０を係止し、図３に示す状態となる。

ピン１４１が従動側回転体１２０を係止した状態で従動側回転体１２０が駆動側回転体１１０とともに回転して、ピン１４１が螺旋溝４１０内を相対的に移動する間に、従動側回転体１２０は連結位置から解除位置に向かって移動し、図３に示す状態から図２に示す状態へと変化する。このようにして、ピン１４１が環状溝４２０に挿入される状態となり、従動側回転体１２０が解除位置に到達する。これにより、駆動側回転体１１０の回転が従動側回転体１２０に伝達されなくなり、クラッチ１００の連結が解除された状態になる。

従動側回転体１２０と駆動側回転体１１０との連結が解除された直後は、図３に示すように、従動側回転体１２０は、環状溝４２０に挿入された状態で、ピン１４１との間に生じる摩擦力の作用を受けつつ、慣性力によって回転を続ける。そして、ピン１４１が環状溝４２０に挿入された状態で、従動側回転体１２０が回転している状態では、ピン１４１が螺旋溝４１０と環状溝４２０との境界に存在する段差、すなわち、環状溝４２０の側壁４２３に係合している。そのため、ピン１４１が環状溝４２０から引き抜かれるように変位してこの段差を乗り越えない限りは、ピン１４１が螺旋溝４１０に変位することはなく、ピン１４１が環状溝４２０から螺旋溝４１０に変位することが規制される。こうして、従動側回転体１２０の環状溝４２０に係止部材１４０のピン１４１が挿入された状態で、従動側回転体１２０は回転し、回転速度が次第に低下して、その回転がやがて停止する。

一方、クラッチ１００を、連結を解除している状態から連結状態に切り替えるときには、アクチュエータ１５０のコイル１５３に永久磁石１５９の磁界の向きと同じ向きの磁界を発生させるように通電する。すると、可動芯１５５は通電によって生じる磁力によって固定芯１５４に近づくように吸引されて、図４に実線で示す突出位置から同図４に二点鎖線で示す当接位置に移動する。これにより、係止部材１４０が図４における時計回りに回動して、係止部材１４０のピン１４１が溝４００から完全に引き抜かれる。

そして、係止部材１４０による係止が解除された従動側回転体１２０は、付勢部材１３５の付勢力によって連結位置に移動し、従動側回転体１２０と駆動側回転体１１０とが連結され、クラッチ１００が連結状態に切り替わる。

以上説明した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）本実施形態では、従動側回転体１２０の螺旋部に、係止部材１４０のピン１４１が挿入されると、螺旋部の側壁４１３にピン１４１が係合した状態で従動側回転体１２０が回転し、従動側回転体１２０が付勢部材１３５の付勢力に抗して連結位置から解除位置に移動する。このようにして、クラッチ１００の連結を解除するために必要な力を従動側回転体１２０の回転力から得ることができるため、小さな力で駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０連結を解除することができる。

（２）本実施形態では、ピン１４１が環状溝４２０に挿入されている状態では、ピン１４１が螺旋溝４１０と環状溝４２０との境界に存在する段差の側壁４２３に係合することになる。そのため、ピンが環状溝４２０から引き抜かれるように変位してこの段差を乗り越えない限りは、ピン１４１が螺旋溝４１０に変位することはない。すなわち、ピン１４１が環状溝４２０に挿入されている状態において、螺旋溝４１０と環状溝４２０との境界に存在する段差の側壁４２３が規制部として作用する。したがって、ピン１４１が環状溝４２０から螺旋溝４１０に変位することを規制することができるため、ピン１４１を溝４００から抜脱していないにもかかわらず従動側回転体１２０が解除位置に変位してしまうことを抑制することができる。

（３）本実施形態では、環状溝４２０の深さは、その始端４２１近傍において従動側回転体１２０の周方向の他の部位よりも相対的に浅くなっているとともに、螺旋溝４１０の深さは、始端４１１から終端４１２にかけて漸次深くなっている。したがって、螺旋溝４１０の終端４１２と環状溝４２０の始端４２１との段差が、他の部位よりも相対的に小さくなる。これにより、環状溝４２０と螺旋溝４１０との段差を従動側回転体１２０の周方向において一定の大きさに設定した場合に比べて、ピン１４１が、螺旋溝４１０から同螺旋溝４１０よりも深い環状溝４２０に挿入される際の衝撃を緩和することができる。

（第２実施形態）
次に、上記課題を解決するクラッチの第２実施形態について、図５〜図７を参照して説明する。

図５に示すように、第２実施形態のクラッチ５００は、従動側回転体５１０の小径部５１１の外周面に形成される溝５２０の構成、及び係止部材５５０のピン５６０の構成が第１実施形態と異なっている。その他の構成は、第１実施形態と同じであるため、同じ構成については、第１実施形態と同じ符号を用いるとともに、その説明を適宜省略する。

本実施形態では、従動側回転体５１０の溝５２０が、軸方向に対して傾斜して延びる螺旋溝５３０と、同螺旋溝５３０に連続し且つ軸方向に直交して従動側回転体５１０の外周面の全周に亘って延びる環状溝５４０とを有している。

図５〜図７に示すように、溝５２０の環状溝５４０は、螺旋溝５３０と同じ深さであり、螺旋溝５３０に接続されている接続部５４１と、螺旋溝５３０に接続されていない非接続部５４２とからなる。なお、図５〜図７では、環状溝５４０の接続部５４１における螺旋溝５３０との境界を二点鎖線で示している。なお、この境界を示す二点鎖線は環状溝５４０の非接続部５４２の側壁５４４の延長線と等しい。

環状溝５４０には、同環状溝５４０の底面から突出して環状溝５４０の延伸方向に沿って延びる凸条５４３が形成されている。凸条５４３は、接続部５４１の全長に亘り形成されており、その両端が非接続部５４２に位置している。環状溝５４０の凸条５４３は、一定の幅を有し、螺旋溝５３０の側壁５３１と同じ傾斜角度で従動側回転体５１０の軸方向に対して傾斜している。これにより、図７に示すように、従動側回転体５１０の周方向において、螺旋溝５３０の側壁５３１から凸条５４３までの距離は一定の距離ｄ１となっている。

図５〜図７に示すように、係止部材５５０のピン５６０には、先端に上記凸条５４３が進入可能な凹部５６１が形成されている。なお、図７では、従動側回転体５１０が回転している状態において、係止部材５５０のピン５６０が溝５２０内を相対移動するときの様子を二点鎖線で描いたピン５６０を複数表示することによって示している。本実施形態では、環状溝５４０の底面に形成される凸条５４３とピン５６０の凹部５６１とが、規制部を構成している。

図７に示すように、係止部材５５０のピン５６０の幅ｄ２は、螺旋溝５３０の側壁５３１から凸条５４３までの距離ｄ１よりも僅かに小さくなっている。また、凸条５４３の始端、すなわち、従動側回転体５１０の回転に伴ってピン５６０が最初に到達する凸条５４３の端部から環状溝５４０の側壁５４４までの距離ｄ３は、ピン５６０の側面から凹部５６１までの長さｄ４とほぼ同じであるが僅かに大きくなっている。そして、凹部５６１の幅ｄ５は、凸条５４３の幅ｄ６よりも大きくなっている。

次に、本実施形態の作用を説明する。
図６に示すように、従動側回転体５１０が駆動側回転体１１０と連結された状態で、アクチュエータ１５０の動作により係止部材５５０のピン５６０が溝５２０の螺旋溝５３０における始端５３２に挿入されると、ピン５６０が、螺旋溝５３０の側壁５３１と係合することによって、付勢部材１３５の付勢力に抗して従動側回転体１２０を係止する。そして、従動側回転体５１０が回転するのに伴って、ピン５６０が螺旋溝５３０の側壁５３１と係合しつつ溝５２０内を周方向に相対的に移動する。ここで、ピン５６０の幅ｄ２が、螺旋溝５３０の側壁５３１から凸条５４３までの距離ｄ１よりも僅かに小さいため、ピン５６０が螺旋溝５３０の側壁５３１と係合して溝５２０内を相対的に移動する際に、ピン５６０の移動が凸条５４３によって妨げられることがなく、ピン５６０は螺旋溝５３０内を相対的に移動する。これにより、ピン５６０が環状溝５４０に達し、従動側回転体５１０の回転に伴ってピン５６０が溝５２０における環状溝５４０内を相対的に移動する状態となり、従動側回転体５１０が慣性力により解除位置で回転する。

また、上記の通り、凸条５４３の始端から環状溝５４０の側壁５４４までの距離ｄ３は、ピン５６０の側面から凹部５６１までの長さｄ４とほぼ同じであるが僅かに大きい。そして、凹部５６１の幅ｄ５は、凸条５４３の幅ｄ６よりも大きい。そのため、従動側回転体５１０の回転によりピン５６０が環状溝５４０を相対的に移動して凸条５４３の始端に達すると、凹部５６１に環状溝５４０に設けられた凸条５４３が進入してこれらが係合するようになる。凸条５４３は環状溝５４０の延伸方向に沿って接続部５４１の全長に亘り形成されている。そのため、従動側回転体５１０が慣性力で回転して、ピン５６０が環状溝５４０の接続部５４１まで移動し、ピン５６０と溝５２０の側面、すなわち環状溝５４０の非接続部５４２における側壁５４４とが離間したとしても、ピン５６０は凸条５４３に係合しているため、環状溝５４０内に保持される。

そして、クラッチ５００を、連結を解除している状態から連結状態に切り替えるときには、アクチュエータ１５０の駆動により、係止部材５５０のピン５６０を溝５２０の環状溝５４０から引き抜く。これにより、ピン５６０の凹部５６１と環状溝５４０の凸条５４３との係合も解除されることになる。このようにして、係止部材５５０のピン５６０が溝５２０から引き抜かれることにより、従動側回転体５１０が付勢部材１３５の付勢力によって連結位置に移動し、従動側回転体５１０と駆動側回転体１１０とが連結されてクラッチ５００が連結状態に切り替わる。

第２実施形態では、上記第１実施形態における（１）と同等の効果、及び以下の（４）の効果を奏することができる。
（４）本実施形態では、ピン５６０が環状溝５４０から引き抜かれるように変位してピン５６０の凹部５６１と環状溝５４０の凸条５４３との係合が解除されない限りは、ピン５６０が環状溝５４０から螺旋溝５３０に変位することはない。すなわち、ピン５６０が環状溝５４０に挿入されている状態において、ピン５６０の凹部５６１と環状溝５４０の凸条５４３とが規制部として作用する。したがって、ピン５６０が環状溝５４０から螺旋溝５３０に変位することを規制することができるため、ピン５６０を溝５２０から抜脱していないにもかかわらず従動側回転体５１０が連結位置に変位してしまうことを抑制することができる。

（第３実施形態）
次に、上記課題を解決するクラッチの第３実施形態について、図８〜図１０を参照して説明する。

図８に示すように、第３実施形態のクラッチ６００は、従動側回転体６１０の小径部６１１の外周面に形成される溝６２０の構成、及び係止部材６５０のピン６６０の構成が上記各実施形態と異なっている。その他の構成は、第１実施形態と同じであるため、同じ構成については、第１実施形態と同じ符号を用いるとともに、その説明を適宜省略する。

本実施形態では、従動側回転体６１０の溝６２０が、軸方向に対して傾斜して延びる螺旋溝６３０と、同螺旋溝６３０に連続し且つ軸方向に直交して従動側回転体６１０の外周面の全周に亘って延びる環状溝６４０とを有している。

図８〜図１０に示すように、溝６２０の環状溝６４０は、螺旋溝６３０と同じ深さであり、螺旋溝６３０に直接接続されている接続部６４１と、螺旋溝６３０に直接接続されていない非接続部６４２とからなる。なお、図８〜図１０では、環状溝６４０の接続部６４１における螺旋溝６３０との境界を二点鎖線で示している。なお、この境界を示す二点鎖線は環状溝６４０の非接続部６４２の側壁６４４の延長線と等しい。

環状溝６４０には、環状溝６４０の延伸方向に沿って延びる凹溝６４３が形成されている。詳細には、凹溝６４３は、従動側回転体６１０の軸方向と直交する方向に延びている。また、凹溝６４３は、環状溝６４０の全長に亘って形成されている。すなわち、凹溝６４３は、従動側回転体６１０の外周面の全周に亘って形成されている。

図８〜図１０に示すように、係止部材６５０のピン６６０には、先端に上記凹溝６４３に挿入可能な凸部６６１が形成されている。なお、図１０では、従動側回転体６１０が回転している状態において、係止部材６５０のピン６６０が溝６２０内を相対移動するときの様子を二点鎖線で描いたピン６６０を複数表示することによって示している。本実施形態では、環状溝６４０の底面に形成される凹溝６４３とピン６６０の凸部６６１とが、規制部を構成している。

図１０に示すように、係止部材６５０のピン６６０の側面から凸部６６１までの長さｄ１は、環状溝６４０の側壁６４４から凹溝６４３までの距離ｄ２とほぼ同じであるが僅かに大きい。また、ピン６６０の凸部６６１の幅ｄ３は、環状溝６４０の凹溝６４３の幅ｄ４よりも狭くなっている。

次に、本実施形態の作用を説明する。
図９に示すように、従動側回転体６１０が駆動側回転体１１０と連結された状態で、アクチュエータ１５０の動作により係止部材６５０のピン６６０が溝６２０の螺旋溝６３０における始端６３２に挿入されると、ピン６６０が、螺旋溝６３０の側壁６３１と係合することによって、付勢部材１３５の付勢力に抗して従動側回転体１２０を係止する。そして、従動側回転体６１０が回転するのに伴って、ピン６６０が螺旋溝６３０の側壁６３１と係合しつつ溝６２０内を周方向に相対移動する。これにより、ピン６６０が環状溝６４０に達し、従動側回転体６１０が解除位置に移動して慣性力で回転し、図８に示すように、ピン６６０が環状溝６４０内を相対的に移動する状態となる。

上記のように、係止部材６５０のピン６６０の側面から凸部６６１までの長さｄ１は、環状溝６４０の側壁６４４から凹溝６４３までの距離ｄ２とほぼ同じであるが僅かに大きい。また、ピン６６０の凸部６６１の幅ｄ３は、環状溝６４０の凹溝６４３の幅ｄ４よりも狭くなっている。そのため、従動側回転体６１０が回転して、ピン６６０が環状溝６４０内を相対的に移動する状態になると、ピン６６０の凸部６６１が環状溝６４０に形成された凹溝６４３に進入してこれらが係合するようになる。凹溝６４３は環状溝６４０の延伸方向に沿って同環状溝６４０の全長に亘り形成されている。そのため、従動側回転体６１０が慣性力で回転して、ピン６６０が環状溝６４０の接続部６４１まで移動し、ピン６６０と溝６２０の側面、すなわち環状溝６４０の非接続部６４２における側壁６４４とが離間したとしても、ピン６６０の凸部６６１が凹溝６４３に係合しているため、ピン６６０は環状溝６４０内に保持されることになる。

そして、クラッチ６００を、連結を解除している状態から連結状態に切り替えるときには、アクチュエータ１５０の駆動により、係止部材６５０のピン６６０を溝６２０の環状溝６４０から引き抜く。これにより、ピン６６０の凸部６６１が環状溝６４０の凹溝６４３から抜き出され、ピン６６０の凸部６６１と環状溝６４０の凹溝６４３との係合も解除される。そして、従動側回転体５１０は、付勢部材１３５の付勢力によって連結位置に移動し、従動側回転体５１０と駆動側回転体１１０とが連結されてクラッチ５００が連結状態に切り替わる。

第３実施形態では、上記第１実施形態における（１）と同等の効果、及び以下の（５）の効果を奏することができる。
（５）本実施形態では、ピン６６０が環状溝６４０から引き抜かれるように変位して凹溝６４３とピン６６０の凸部６６１との係合が解除されない限りは、ピン６６０が環状溝６４０から螺旋溝６３０に変位することはない。すなわち、ピン６６０が環状溝６４０に挿入されている状態において、凹溝６４３とピン６６０の凸部６６１とが規制部として作用する。したがって、ピン６６０が環状溝６４０から螺旋溝６３０に変位することを規制することができるため、ピン６６０を凹溝６４３から抜脱していないにもかかわらず従動側回転体６１０が連結位置に変位してしまうことを抑制することができる。

（第３実施形態の変形例）
図１１に示すように、本変形例は、従動側回転体の溝６７０において、螺旋溝６８０の構成が第３実施形態と異なっている。詳細には、本変形例では、螺旋溝６８０にも、螺旋溝６８０の延伸方向に沿って延びる凹溝６８１が形成されている。そして、螺旋溝６８０の凹溝６８１は、環状溝６４０の凹溝６４３に接続されている。

これにより、従動側回転体６１０が駆動側回転体１１０と連結された状態で、アクチュエータ１５０の動作により係止部材６５０のピン６６０が溝６２０の螺旋溝６３０に挿入されると、ピン６６０が、螺旋溝６３０の側壁６３１と係合する。また、ピン６６０の凸部６６１が螺旋溝６８０の凹溝６８１に進入することによって、ピンの凸部６６１と螺旋溝６８０の凹溝６８１とが係合する。そして、従動側回転体の回転に伴って、ピン６６０が螺旋溝６３０を相対的に移動する際に、ピンの凸部６６１と螺旋溝６８０の凹溝６８１との係合が保持され、この係合が保持された状態で、ピン６６０が環状溝６４０に達する。そのため、ピンが環状溝６４０に達したときには、ピン６６０の凸部６６１が、螺旋溝６８０の凹溝６８１と環状溝６４０の凹溝６４３との接続部を通じて、環状溝６４０の凹溝６４３に進入する。すなわち、螺旋溝６８０の凹溝６８１は、ピン６６０の凸部６６１が環状溝６４０の凹溝６４３に進入するのをガイドする。

本実施形態においても、凹溝６４３は環状溝６４０の延伸方向に沿って同環状溝６４０の全長に亘り形成されている。そのため、従動側回転体６１０が慣性力で回転して、ピン６６０が環状溝６４０の接続部６４１まで移動し、ピン６６０と溝６２０の側面とが離間したとしても、ピン６６０の凸部６６１が凹溝６４３に係合しているため、ピン６６０は環状溝６４０内に保持されることになる。

なお、その他の構成、作用及び効果は第３実施形態と同様である。
（第４実施形態）
次に、上記課題を解決するクラッチの第４実施形態について、図１２を参照して説明する。

図１２に示すように、第４実施形態のクラッチ７００は、従動側回転体７１０の構成、及び係止部材７５０の構成が上記各実施形態と異なっている。なお、その他の構成は、第１実施形態と同じであるため、同じ構成については、第１実施形態と同じ符号を用いるとともに、その説明を適宜省略する。また、従動側回転体７１０が軸方向に変位することによる球体収容溝１２７内での球体１３０の位置の変化と、それによる連結状態と連結を解除した状態との切り換え態様は、第１実施形態と同様である。そのため、図１２にあっては球体１３０と球体収容溝１２７の図示は省略している。

図１２に示すように、従動側回転体７１０の小径部７１１の溝７２０は、軸方向に対して傾斜して延びる螺旋溝７３０と、同螺旋溝７３０に連続し且つ軸方向に直交して従動側回転体７１０の外周面の全周に亘って延びる環状溝７４０とを有している。溝７２０の環状溝７４０は、螺旋溝７３０と同じ深さである。なお、図１２では、環状溝７４０において螺旋溝７３０と直接接続される接続部と螺旋溝７３０との境界を二点鎖線で示している。

また、従動側回転体７１０の外周面には、その全周に亘って鍔７７０が形成されている。なお、鍔７７０は従動側回転体７１０の小径部７１１の外周面に設けられている。すなわち鍔７７０は従動側回転体の外周面における溝７２０よりも図１２（ａ）における右側に形成されている。この鍔７７０は、従動側回転体７１０の軸方向に直交しており、環状溝７４０と平行となっている。

係止部材７５０は、従動側回転体７１０の溝７２０に挿入されるピン７６０と、ピン７６０の溝７２０に対する挿脱とともに従動側回転体７１０に対して進退する一方向係止部７８０とを備えている。本実施形態では、この一方向係止部７８０と、従動側回転体７１０の上記鍔７７０とが規制部を構成している。

一方向係止部７８０は、係合部材７８１と、同係合部材７８１を従動側回転体７１０に向かって付勢する弾性部材７８５とを備えている。弾性部材７８５は、例えばコイルばねで構成されている。一方向係止部７８０は、ピン７６０に対して、鍔７７０が溝７２０に対して位置する側（図１２（ａ）では右側）と同じ側に位置している。

ここで、鍔７７０の図１２（ａ）における右側の側面を第１側面７７１とし、図１２（ａ）における左側の側面を第２側面７７２とする。また、係合部材７８１における図１２（ａ）における右側の側面を第１側面７８２とし、図１２（ａ）における左側の側面を第２側面７８３とする。また、ピン７６０の図１２（ａ）における右側の側面を第１側面７６１とする。この場合、各部材の側面間の距離、係合部材７８１の各側面７８２，７８３の形状は、以下のようになっている。

図１２（ａ）に示すように、係止部材７５０において、ピン７６０の第１側面７６１から係合部材７８１の第２側面７８３までの距離ｄ１は、螺旋溝７３０の始端７３１における側壁７３２から鍔７７０の第１側面７７１までの距離ｄ２とほぼ同じであるが僅かに大きくなっている。また、係止部材７５０におけるピン７６０の第１側面７６１から係合部材７８１の第１側面７８２までの距離ｄ３は、環状溝７４０の側壁７４１（環状溝７４０の接続部においては二点鎖線で示す位置）から鍔７７０の第２側面７７２までの距離ｄ４と略同じであるが僅かに小さくなっている。また、係合部材７８１は、第１側面７８２の先端が角部となっており、第２側面７８３の先端が面取りされた曲面となっている。すなわち、第２側面７８３は先端に向かって第１側面７８２側に傾斜している。要するに、係合部材７８１の先端は傾斜しており、次第に細くなっている。

したがって、従動側回転体７１０が連結状態において、図１２（ｂ）に示すように、ピン７６０が溝７２０の螺旋溝７３０の始端７３１に挿入されるときには、係合部材７８１の第２側面７８３が鍔７７０の第１側面７７１と当接する。そして、このときに鍔７７０と当接する係合部材７８１の第２側面７８３は、その先端が上記の通り傾斜している。また、図１２（ｄ）に示すように、ピン７６０が溝７２０の環状溝７４０に挿入される状態にあるときには、係合部材７８１が鍔７７０の第２側面７７２と当接する。そして、このときに鍔７７０と当接する係合部材７８１の第１側面７８２は、その先端が上記の通り角部となっている。

次に、本実施形態の作用を説明する。
図１２（ａ）に示すように、従動側回転体７１０が連結位置にあり、従動側回転体７１０が駆動側回転体１１０と連結されている状態で、アクチュエータ１５０の動作により係止部材７５０のピン７６０が溝７２０の螺旋溝７３０における始端７３１に挿入されると、図１２（ｂ）に示す状態になる。これにより、ピン７６０が、螺旋溝７３０の側壁７３２と係合することによって、付勢部材１３５の付勢力に抗して従動側回転体１２０を係止する。そして、従動側回転体７１０が回転するのに伴って、ピン７６０が螺旋溝７３０の側壁７３２と係合しつつ溝７２０内を周方向に相対的に移動することにより、従動側回転体７１０が連結位置から解除位置に向かって変位する。

従動側回転体７１０が解除位置に向かって変位するのに伴って、ピン７６０の溝７２０内での位置が螺旋溝７３０から環状溝７４０に向かう方向に相対変位すると、これに伴ってピン７６０とともに係止部材７５０に固定されている係合部材７８１も従動側回転体７１０に対して相対変位することになる。ここで、図１２（ｂ）に示すように、ピン７６０が溝７２０の螺旋溝７３０の始端７３１に挿入されるときには、係合部材７８１が鍔７７０の第１側面７７１側に位置し、このとき鍔７７０と対面する係合部材７８１の第２側面７８３の先端が傾斜している。すなわち、従動側回転体７１０が連結位置から解除位置へ向かって変位するときに係合部材７８１が鍔７７０と当接する面が傾斜している。そのため、従動側回転体７１０が連結位置から解除位置へ向かって移動するときには、図１２（ｃ）に示すように、鍔７７０と係合部材７８１とが当接することによって係合部材７８１を弾性部材７８５の付勢力に抗して押し戻す力が作用し、係合部材７８１が鍔７７０を乗り越える。このようにして、ピン７６０が溝７２０の螺旋溝７３０に挿入されるときには、係合部材７８１が鍔７７０と当接していても、従動側回転体７１０の連結位置から解除位置へ向かう方向への移動が許容される。

そして、図１２（ｄ）に示すように、従動側回転体７１０が解除位置において慣性力により回転して、ピン７６０が環状溝７４０内を相対的に移動する状態となると、係合部材７８１が鍔７７０の第１側面７７１側に位置することになる。ここで、上記のように、この状態では、係合部材７８１の第１側面７８２が、鍔７７０と当接しており、この第１側面７８２の先端は上記のように角部となっている。したがって、ピン７６０が溝７２０における環状溝７４０内を相対的に移動しているときには、係合部材７８１が、鍔７７０によって弾性部材７８５の付勢力に抗して押し戻されることなく、係合部材７８１と鍔７７０との係合が保持される。このようして、従動側回転体７１０の解除位置から連結位置へ向かう方向への移動を規制することができる。すなわち、従動側回転体７１０が解除位置まで移動して慣性力で回転している状態において、ピン７６０が環状溝７４０の接続部まで移動してピン７６０と溝７２０の側面（環状溝７４０の側壁７４１）とが離間した場合であっても、一方向係止部７８０により従動側回転体７１０の変位が規制されてピン７６０が環状溝７４０内に保持されることになる。

そして、クラッチ７００を、連結を解除している状態から連結状態に切り替えるときには、アクチュエータ１５０の駆動により、係止部材７５０のピン７６０を溝７２０の環状溝７４０から引き抜く。これにより、係合部材７８１と鍔７７０との係合も解除される。そして、従動側回転体７１０は、付勢部材１３５の付勢力によって連結位置に移動し従動側回転体７１０と駆動側回転体１１０とが連結され、クラッチ７００が連結状態に切り替わる。

第４実施形態では、上記第１実施形態における（１）と同等の効果、及び以下の（６）の効果を奏することができる。
（６）ピン７６０が環状溝７４０から引き抜かれるように変位して、鍔７７０と一方向係止部７８０との係合が解除されない限りは、ピン７６０が環状溝７４０から螺旋溝７３０に変位することはない。すなわち、鍔７７０と一方向係止部７８０とが規制部として作用する。これにより、ピン７６０が環状溝７４０に挿入されている状態において、ピン７６０が環状溝７４０から螺旋溝７３０に変位することを規制することができるため、ピン７６０を溝７２０から抜脱していないにもかかわらず従動側回転体７１０が連結位置に変位してしまうことを抑制することができる。

（第５実施形態）
次に、上記課題を解決するクラッチの第５実施形態について、図１３を参照して説明する。

図１３に示すように、第５実施形態のクラッチ８００は、係止部材７５０の構成が上記第４実施形態と異なっている。なお、その他の構成は、第４実施形態と同じであるため、同じ構成については、第４実施形態と同じ符号を用いるとともに、その説明を適宜省略する。なお、従動側回転体７１０が軸方向に変位することによる球体収容溝１２７内での球体１３０の位置の変化と、それによる連結状態と連結を解除した状態との切り換え態様は、第１実施形態と同様である。そのため、図１３にあっても球体１３０と球体収容溝１２７の図示は省略している。

図１３に示すように、本実施形態では、従動側回転体７１０が第４実施形態の従動側回転体７１０と同じ構成であり、従動側回転体７１０に鍔７７０が形成されている。
係止部材８５０は、従動側回転体７１０の溝７２０に挿入されるピン８６０と、ピン８６０の溝７２０に対する挿脱とともに従動側回転体７１０に対して進退する一方向係止部８８０とを備えている。本実施形態では、この一方向係止部８８０と、従動側回転体７１０の上記鍔７７０とが規制部を構成している。

一方向係止部８８０は、係合部材８８１と、同係合部材８８１を係止部材８５０に回動可能に支持する回動軸８８５と、係合部材８８１の特定方向（図１３（ａ）では左側）への回動を規制する規制部材８８８とを備えている。これにより、図１３（ａ）に示すように、係合部材８８１の先端が従動側回転体７１０に向かって突出している状態を、係合部材８８１の基準位置としたとき、係合部材８８１は、特定方向の傾倒が規制部材８８８によって規制される一方、基準位置から一定の方向（図１３（ａ）では右側）への傾倒が許容されている。

ここで、鍔７７０の図１３（ａ）における右側の側面を第１側面７７１とし、図１３（ａ）における左側の側面を第２側面７７２とする。また、係合部材８８１が基準位置にあるときに、図１３（ａ）における右側に位置する側面を第１側面８８２とし、図１３（ａ）における左側に位置する側面を第２側面８８３とする。また、ピン８６０の図１３（ａ）における右側の側面を第１側面８６１とする。この場合、各部材の側面間の距離は、以下のようになっている。

図１３（ａ）に示すように、係止部材８５０において、ピン８６０の第１側面８６１から係合部材８８１の第２側面８８３までの距離ｄ１は、螺旋溝７３０の始端７３１における側壁７３２から鍔７７０の第１側面７７１までの距離ｄ２とほぼ同じであるが僅かに大きくなっている。また、係止部材８５０におけるピン８６０の第１側面８６１から係合部材８８１の第１側面８８２までの距離ｄ３は、環状溝７４０の側壁７４１（環状溝７４０の接続部においては、環状溝７４０と螺旋溝７３０との境界位置である二点鎖線で示す位置）から鍔７７０の第２側面７７２までの長さｄ４と略同じであるが僅かに小さくなっている。

したがって、従動側回転体７１０が連結状態において、図１３（ｂ）に示すように、ピン８６０が溝７２０の螺旋溝７３０の始端７３１に挿入されるときには、係合部材８８１の第２側面８８３が鍔７７０の第１側面７７１と当接する。また、図１３（ｄ）に示すように、ピン８６０が溝７２０の環状溝７４０に位置するときには、係合部材８８１が鍔７７０の第２側面７７２と当接する。

次に、本実施形態の作用を説明する。
図１３（ａ）に示すように、従動側回転体７１０が連結位置にあり、従動側回転体７１０が駆動側回転体１１０と連結された状態で、アクチュエータ１５０の動作により係止部材８５０のピン８６０が溝７２０の螺旋溝７３０における始端７３１に挿入されると、図１３（ｂ）に示す状態になる。これにより、ピン８６０が、螺旋溝７３０の側壁７３２と係合することによって、付勢部材１３５の付勢力に抗して従動側回転体１２０を係止する。そして、従動側回転体７１０が回転するのに伴って、ピン８６０が螺旋溝７３０の側壁７３２と係合しつつ溝７２０内を周方向に相対的に移動することにより、従動側回転体７１０が連結位置から解除位置に向かって変位する。

従動側回転体７１０が解除位置に向かって変位するのに伴って、ピン８６０の溝７２０内での位置が螺旋溝７３０から環状溝７４０に向かう方向に相対変位すると、これに伴ってピン８６０とともに係止部材８５０に固定されている係合部材８８１も従動側回転体７１０に対して相対変位することになる。ここで、図１３（ｂ）に示すように、ピン８６０が溝７２０の螺旋溝７３０の始端７３１に挿入されるときには、係合部材８８１が鍔７７０の第１側面７７１に当接している。そして、係合部材８８１が鍔７７０と当接する基準位置から一定の方向（図１３に示す右方向）への傾倒が許容されている。そのため、従動側回転体７１０が連結位置から解除位置へ向かって移動するときには、図１３（ｃ）に示すように、係合部材８８１が鍔７７０に当接して傾倒することで、係合部材８８１が鍔７７０を乗り越える。これにより、ピン８６０が溝７２０の螺旋溝７３０の始端７３１に挿入されるときには、係合部材８８１が鍔７７０と当接していても、従動側回転体７１０の連結位置から解除位置へ向かう方向への移動が許容される。

そして、図１３（ｄ）に示すように、従動側回転体７１０が解除位置において慣性力により回転して、ピン８６０が環状溝７４０内を相対的に移動する状態となると、係合部材８８１が鍔７７０の第２側面７７２側に位置し、係合部材８８１の第１側面８８２が、鍔７７０の第２側面７７２と当接して係合する。ピン８６０が溝７２０における環状溝７４０内を相対的に移動しているときには、係合部材８８１は規制部材８８８によって特定方向（図１３（ｄ）における左側）の傾倒が規制されているため、従動側回転体７１０に付勢部材１３５の付勢力が作用することによって係合部材８８１に鍔７７０から押圧されたとしても、係合部材８８１は傾倒しない。したがって、係合部材８８１が基準位置に保持されるため、鍔７７０との係合が保持される。これにより、従動側回転体７１０の解除位置から連結位置へ向かう方向への移動を規制することができる。すなわち、従動側回転体７１０が解除位置まで移動して慣性力で回転している状態において、ピン８６０が環状溝７４０の接続部まで移動してピン８６０と溝７２０の側面（環状溝７４０の側壁７４１）とが離間した場合であっても、一方向係止部８８０により従動側回転体７１０の変位が規制されてピン８６０が環状溝７４０内に保持されることになる。

そして、クラッチ８００を、連結を解除している状態から連結状態に切り替えるときには、アクチュエータ１５０の駆動により、係止部材８５０のピン８６０を溝７２０の環状溝７４０から引き抜く。これにより、係合部材８８１と鍔７７０との係合も解除される。そして、従動側回転体７１０は、付勢部材１３５の付勢力によって連結位置に移動し従動側回転体７１０と駆動側回転体１１０とが連結され、クラッチ８００が連結状態に切り替わる。

第５実施形態では、上記第１実施形態における（１）と同等の効果、及び第４実施形態の（６）と同等の効果を奏することができる。
なお、上記課題を解決するためのクラッチは、上記各実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。

・第１実施形態においては、環状溝４２０の深さが、その始端４２１近傍において従動側回転体１２０の周方向の他の部位よりも相対的に浅くなっているとともに、螺旋溝４１０の深さが、始端４１１から終端４１２にかけて漸次深くなっている構成を示した。しかし、環状溝や螺旋溝の深さは、周方向において一定であってもよい。すなわち、環状溝と螺旋溝との段差を従動側回転体１２０の周方向において一定の大きさに設定してもよい。

・第２実施形態においては、凸条が溝の接続部の全長に亘り形成されるとともに、その両端が非接続部に達している。しかしながら、凸条が少なくとも溝の接続部の全長に亘り形成されていれば接続部の全長に亘って凸条とピンの凹部とを係合させてピンが螺旋溝に変位してしまうことを抑制することができるため、凸条の両端は必ずしも非接続部まで達していなくてもよい。例えば、一方の端部のみが非接続部まで達している構成や、凸条の長さが接続部の長さと等しく、いずれの端部も非接続部まで達していない構成とすることもできる。さらに、ピンが環状溝から螺旋溝に変位するのを抑制することができ、クラッチが解除されてしまうことを抑制することができるのであれば、凸条は必ずしも接続部の全長に亘って設けられていなくてもよい。例えば、凸条を溝の接続部の一部に設けるようにしてもよい。

・第３実施形態及びその変形例では、凹溝が環状溝の全長に亘って形成されている。しかしながら、凹溝は、少なくとも環状溝の接続部における全長に亘り形成するようにすればよい。すなわち、少なくとも接続部の全長に亘って形成されていれば、環状溝から螺旋溝への変位を抑制することができる。さらに、ピンが環状溝から螺旋溝に変位するのを抑制することができ、クラッチが解除されてしまうことを抑制することができるのであれば、接続部の一部に凹溝を形成するようにしてもよい。

・第４及び第５の各実施形態では、従動側回転体の外周面の全周に亘って鍔を形成するようにしている。しかしながら、ピンが環状溝から螺旋溝に変位するのを抑制することができ、クラッチが解除されてしまうことを抑制することができるのであれば、鍔は必ずしも全周に亘って設ける必要がなく、従動側回転体の周方向に延びるように外周面の一部に設けるようにしてもよい。

・付勢部材の数は任意に変更することができる。例えば、従動側回転体を１つの付勢部材で付勢することも可能である。
・また、付勢部材は従動側回転体を連結位置に向かって付勢するものであればよく、上記のような圧縮コイルばねに限定されない。例えば、従動側回転体を連結位置に向かって引っ張る引っ張りばねを付勢部材として適用する構成を採用することもできる。

・アクチュエータは自己保持式のソレノイドに限らず、例えばコイルに通電している間のみ、係止部材が溝に挿入されるソレノイドにしてもよい。この構成によれば、コイルに通電しているときにのみクラッチの連結が解除されるため、コイルに通電できない場合にはクラッチが連結状態となる。したがって、アクチュエータの作動不良時にもポンプを駆動させることができる。

・アクチュエータはソレノイドに限らず、例えば油圧式のアクチュエータ等、ソレノイド以外のアクチュエータによって係止部材の挿入及び引き抜きを行ってもよい。この場合にも、従動側回転体の溝と係止部材との係合を利用してクラッチの連結を解除する仕組みは変わらないため、クラッチの連結を解除するために必要な力を従動側回転体の回転力から得ることができる。したがって、小さな力で連結を解除することができる。

・クラッチの構成は球体を介して駆動力を伝達するものに限られない。クラッチを圧着式のクラッチにしてもよい。
例えば、駆動側回転体と従動側回転体との対向する面同士を軸方向に対して傾斜した互いに平行なテーパ面にしてこれを圧接面とし、従動側回転体を軸方向に移動させることによりこれら圧接面を押しつけることで従動側回転体と駆動側回転体とを連結させる構成を採用することもできる。

・上記各実施形態で例示したクラッチにおいて、上記各実施形態において説明した作用を生じさせることができるのでれば、各部材の形状などは特に上記各実施形態で例示した形状に限定されない。例えば、図１４に示すように、従動側回転体９１０の大径部９２２に球体収容溝９２７を形成しつつ、球体収容溝９２７が形成されない部位を肉抜きして凹部９２８を形成するようにしてもよい。これにより、従動側回転体９１０を軽量化することができるため、従動側回転体９１０の慣性力を小さくすることができ、従動側回転体９１０が解除位置となったときにその回転を速やかに停止させることができる。

・上記各実施形態では、クランク軸からポンプへの動力の伝達状態を切り替えるクラッチを例示したが、コンプレッサやオイルポンプ等、他の補機とクランク軸の間に配設されるクラッチにこのクラッチの構成を適用することもできる。また、クランク軸からの動力の伝達状態を切り替えるものに限らず、他の動力源からの動力の伝達状態を切り替えるクラッチとしてこのクラッチの構成を適用することもできる。

１００…クラッチ、１１０…駆動側回転体、１１１…円弧溝、１２０…従動側回転体、１２１…係合部、１２２…大径部、１２３…小径部、１２４…凹部、１２５…収容凹部、１２７…球体収容溝、１２８…保持部、１３０…球体、１３５…付勢部材、１４０…係止部材、１４１…ピン、１５０…アクチュエータ、１５２…第１ケース、１５３…コイル、１５４…固定芯、１５５…可動芯、１５６…回動軸、１５８…第２ケース、１５９…永久磁石、１６０…リング部材、１６１…コイルばね、１６２…固定ピン、２００…ポンプ、２１０…出力軸、２１１…係止突部、２１２…ストレートスプライン、２２０…インペラ、２５０…クランク軸、２６０…駆動側プーリ、２７０…従動側プーリ、２８０…ベルト、３００…ハウジング、３１０…収容部、３２０…支持部材、３３０…第１ベアリング、３４０…第２ベアリング、４００…溝、４１０…螺旋溝、４１１…従動側回転体、４２０…環状溝。

Claims (4)

1. 駆動側回転体と、
   該駆動側回転体に連結される連結位置と前記駆動側回転体に対する連結が解除される解除位置との間を前記駆動側回転体の軸方向に沿って移動可能な従動側回転体と、
   該従動側回転体を前記解除位置から前記連結位置に向けて付勢する付勢部材と、を備え、
   前記従動側回転体の外周面には、同従動側回転体の軸を中心軸とする螺旋部と、同螺旋部に連続し且つ前記軸方向に直交して全周に亘って延びる環状部とを有する溝が設けられており、
   前記溝に挿脱可能であるとともに、前記軸方向への移動が規制されているピンを備え、
   連結を解除する際には、前記ピンを前記螺旋部に挿入して前記螺旋部の側壁と係合させることにより、前記従動側回転体の回転に伴って前記ピンの位置を前記螺旋部から前記環状部へと変位させるとともに、前記従動側回転体を前記付勢部材の付勢力に抗して前記解除位置まで移動させるクラッチであり、
   前記ピンが前記環状部に位置している状態において前記ピンの位置が前記環状部から前記螺旋部に変位することを規制する規制部を備えることを特徴とするクラッチ。
2. 前記溝には、前記螺旋部を構成する螺旋溝と、同螺旋溝よりも深く、前記環状部を構成する環状溝とが接続された接続部において段差が形成されており、
   前記規制部は、前記段差の側壁により構成されている請求項１に記載のクラッチ。
3. 前記環状部を構成する環状溝は、前記螺旋部を構成する螺旋溝が接続された接続部を含み、
   前記規制部は、前記環状溝の底面から突出して同環状溝の延伸方向に沿って少なくとも前記接続部の全長に亘り形成されている凸条と、前記ピンの先端に形成されて同ピンが前記接続部内に位置しているときに前記凸条が係合する凹部とからなる請求項１に記載のクラッチ。
4. 前記環状部を構成する環状溝は、前記螺旋部を構成する螺旋溝が接続された接続部を含み、
   前記規制部は、前記環状溝の底面に同環状溝の延伸方向に沿って少なくとも前記接続部の全長に亘り形成されている凹溝と、前記ピンの先端に形成されて同ピンが前記接続部内に位置しているときに前記凹溝に係合する凸部とからなる請求項１に記載のクラッチ。