JP2015081678A - Clutch device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はクラッチ装置に係る。特に、本発明は、駆動側回転体に対して従動側回転体を進退移動させることによって、これら両者の連結状態を切り換えるクラッチ装置の改良に関する。 The present invention relates to a clutch device. In particular, the present invention relates to an improvement in a clutch device that switches a connected state of both of them by moving a driven-side rotator forward and backward relative to a drive-side rotator.
従来、エンジンの動力をウォータポンプに伝達する係合状態と伝達しない解放状態とを切り換えるクラッチ装置が知られている。例えば特許文献1には、クランク軸に連繋された駆動側回転体と、ウォータポンプに連繋された従動側回転体とを備え、これら回転体同士を、磁力を利用して圧接することにより係合状態となるクラッチ装置が開示されている。具体的に、この特許文献1に開示されているクラッチ装置は、駆動側回転体に向かう磁力を従動側回転体に付与する磁石と、通電されることによって前記磁石の磁界を打ち消すコイルとを備えている。そして、コイルの非通電時には、磁石の磁力によって駆動側回転体と従動側回転体とが圧接して係合状態となる。これにより、ウォータポンプに動力が伝達される。一方、コイルの通電時には、コイルの周囲に発生する磁界によって磁石の磁界が打ち消されて駆動側回転体と従動側回転体とが離間して解放状態となる。これにより、ウォータポンプには動力が伝達されないことになる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a clutch device that switches between an engaged state where engine power is transmitted to a water pump and a released state where engine power is not transmitted is known. For example,
しかしながら、この特許文献1の構成では、ウォータポンプに伝達すべきトルクが大きい場合、回転体同士を圧接させるための圧接力を大きくしておく必要がある。この場合、前記磁石を大型化する必要がある。また、この大型の磁石の磁界を打ち消すための(係合状態から解放状態へ切り換えるための)前記コイルも大型化しておく必要がある。このため、特許文献1の構成ではクラッチ装置全体としての小型化を図ることが難しい。
However, in the configuration of
そこで、本願特許出願人は、従動側回転体の回転力を利用して係合状態から解放状態への切り換えを可能にするクラッチ装置について出願している(特願2012−211046号および特願2013−154986号)。 Therefore, the present patent applicant has applied for a clutch device that enables switching from the engaged state to the released state using the rotational force of the driven side rotating body (Japanese Patent Application Nos. 2012-211046 and 2013). -154986).
具体的には、従動側回転体を駆動側回転体に対して進退移動自在とする。また、駆動側回転体に向かう付勢力を従動側回転体に作用させる付勢手段を設ける。また、従動側回転体の外周面に螺旋溝および環状溝を互いに隣接して設けると共に、この螺旋溝に挿入可能な係止部材を設ける。そして、螺旋溝に係止部材が挿入されていない状態では、前記付勢手段の付勢力によって従動側回転体が駆動側回転体に向かって前進移動し、これら回転体同士が連結されてクラッチ装置が係合状態となる。一方、螺旋溝に係止部材が挿入されると、係止部材と螺旋溝の側壁との当接により、従動側回転体の回転力が、この従動側回転体をスライド移動させる力に変換される。これにより、従動側回転体が回転しながら駆動側回転体から後退し、これら回転体同士が離間してクラッチ装置が解放状態となる。そして、従動側回転体の回転が更に進んで係止部材が螺旋溝から環状溝に移ると、係止部材と環状溝の側壁とが当接する。これにより、従動側回転体の進退移動が規制されることでクラッチ装置の解放状態が維持されるようになっている。 Specifically, the driven-side rotator is movable forward and backward with respect to the drive-side rotator. Further, an urging means for applying an urging force toward the driving side rotator to the driven side rotator is provided. In addition, a spiral groove and an annular groove are provided adjacent to each other on the outer peripheral surface of the driven-side rotating body, and a locking member that can be inserted into the spiral groove is provided. In a state where the locking member is not inserted into the spiral groove, the driven-side rotator moves forward toward the drive-side rotator by the urging force of the urging means, and the rotators are connected to each other to connect the clutch device. Is engaged. On the other hand, when the locking member is inserted into the spiral groove, the rotational force of the driven-side rotator is converted into a force for sliding the driven-side rotator by the contact between the locking member and the side wall of the spiral groove. The As a result, the driven-side rotator rotates while retreating from the drive-side rotator, the rotators are separated from each other, and the clutch device is released. Then, when the rotation of the driven rotating body further proceeds and the locking member moves from the spiral groove to the annular groove, the locking member and the side wall of the annular groove come into contact with each other. Thereby, the released state of the clutch device is maintained by restricting the forward / backward movement of the driven-side rotator.
本発明の発明者は、前記出願に係るクラッチ装置の実用性を高めるための更なる改良について考察した。そして、係止部材に螺旋溝の側壁が当接する際に、この両者間に生じる接触荷重(衝撃荷重)を緩和できるようにしておく必要があることに着目した。以下、前記出願に係るクラッチ装置において、この接触荷重が大きくなる状況について説明する。 The inventor of the present invention considered further improvements for enhancing the practicality of the clutch device according to the application. Then, when the side wall of the spiral groove is brought into contact with the locking member, it has been noted that the contact load (impact load) generated between the two needs to be reduced. Hereinafter, the situation where the contact load increases in the clutch device according to the application will be described.
前記クラッチ装置は、ウォータポンプの回転速度を減速側に制御する際や、ウォータポンプを停止させる際などにおいて係合状態から解放状態になる。つまり、クラッチ解放要求に応じて係止部材が従動側回転体の螺旋溝に向かって前進(例えば係止部材が従動側回転体に向かって回動)し、この係止部材が螺旋溝に挿入される。つまり、係止部材が従動側回転体の螺旋溝に向けて前進を開始するタイミングは、従動側回転体の回転位置に関わりなく決定される。 The clutch device changes from the engaged state to the released state when the rotational speed of the water pump is controlled to the deceleration side or when the water pump is stopped. That is, the locking member moves forward toward the spiral groove of the driven-side rotator in response to a clutch release request (for example, the locking member rotates toward the driven-side rotator), and the locking member is inserted into the spiral groove. Is done. That is, the timing at which the locking member starts moving forward toward the spiral groove of the driven-side rotator is determined regardless of the rotational position of the driven-side rotator.
また、一般に、クラッチ装置の係合状態で回転している従動側回転体の螺旋溝に係止部材が挿入された時点では、この係止部材と螺旋溝の側壁との間に僅かな隙間(回転軸心に沿う方向の隙間)が生じている。そして、この螺旋溝に係止部材が挿入された時点から従動側回転体の回転が進むに従って螺旋溝の側壁が係止部材に近付いていき、この両者が当接した後に前述した従動側回転体の後退移動(駆動側回転体からの後退移動)が開始されることになる。 In general, when the locking member is inserted into the spiral groove of the driven rotating body that is rotating in the engaged state of the clutch device, a slight gap (between the locking member and the side wall of the spiral groove ( There is a gap in the direction along the rotational axis. The side wall of the spiral groove approaches the locking member as the rotation of the driven side rotating body progresses from the time when the locking member is inserted into the spiral groove, and the driven side rotating body described above comes into contact with both of them. The backward movement (backward movement from the driving side rotator) is started.
ところが、前述した如く係止部材が螺旋溝に向けて前進を開始するタイミングは従動側回転体の回転位置に応じて制御されていないため、この係止部材が前進を開始するタイミングによっては、螺旋溝への係止部材の挿入動作の途中で(挿入動作が未完了の状態で)、この係止部材に螺旋溝の側壁が接触することがある。例えば、係止部材が螺旋溝に向かって前進を開始した時点で、既に、この係止部材が挿入されるべき箇所に向けて螺旋溝の側壁が近付いていっている(螺旋溝の側壁の位置が係止部材が挿入されるべき箇所に向けて移動している)場合である。このような状況では、螺旋溝に対する係止部材の挿入量が少ない(挿入深さが浅い)状態で、係止部材に螺旋溝の側壁が接触する可能性がある。図12は、このようなタイミングで係止部材aに螺旋溝bの側壁b1が接触した状態を示す図(従動側回転体cの軸心に沿った方向から見た図)である。また、図13は、このようなタイミングで係止部材aに螺旋溝bの側壁b1が接触した状態における螺旋溝bの展開図である。 However, as described above, the timing at which the locking member starts to advance toward the spiral groove is not controlled according to the rotational position of the driven-side rotator, so depending on the timing at which the locking member starts to move forward, During the operation of inserting the locking member into the groove (when the insertion operation is not completed), the side wall of the spiral groove may come into contact with the locking member. For example, when the locking member starts to advance toward the spiral groove, the side wall of the spiral groove is already approaching the location where the locking member is to be inserted (the position of the side wall of the spiral groove is This is the case where the locking member is moving toward the place to be inserted. In such a situation, the side wall of the spiral groove may come into contact with the locking member in a state where the amount of the locking member inserted into the spiral groove is small (the insertion depth is shallow). FIG. 12 is a diagram showing a state in which the side wall b1 of the spiral groove b is in contact with the locking member a at such a timing (viewed from the direction along the axis of the driven side rotating body c). FIG. 13 is a development view of the spiral groove b in a state in which the side wall b1 of the spiral groove b contacts the locking member a at such timing.
このように、螺旋溝bに対する係止部材aの挿入量が少ない状態で、係止部材aに螺旋溝bの側壁b1が接触した場合、その接触が開始された時点にあっては、係止部材aの先端部分のみが螺旋溝bの側壁b1からの接触荷重を受けることになる。このため、この係止部材aの先端部分に作用する接触荷重が極端に大きくなってしまう。 As described above, when the side wall b1 of the spiral groove b comes into contact with the locking member a in a state where the insertion amount of the locking member a with respect to the spiral groove b is small, the locking is started when the contact is started. Only the tip portion of the member a receives a contact load from the side wall b1 of the spiral groove b. For this reason, the contact load which acts on the front-end | tip part of this latching member a will become extremely large.
このような大きな接触荷重が作用する状況が頻繁に現れると、係止部材の一部(先端部分)が摩耗するなどして、クラッチ装置の解放動作に悪影響を与えたり、係止部材の長寿命化に悪影響を与えたりしてしまう可能性がある。また、この接触荷重によって螺旋溝の側壁の一部が摩耗してしまう可能性もある。 If a situation where such a large contact load acts frequently appears, a part of the locking member (tip portion) will be worn down, which will adversely affect the releasing operation of the clutch device, and the long life of the locking member. There is a possibility of adversely affecting the conversion. Moreover, a part of the side wall of the spiral groove may be worn by this contact load.
このため、係止部材が螺旋溝に挿入されるタイミングを、前記接触荷重が大きくならないタイミングに設定し、これによって、クラッチ装置の動作の信頼性の向上、および、クラッチ装置を構成する各部材の長寿命化を図る必要があることを本発明の発明者は見出した。 For this reason, the timing at which the locking member is inserted into the spiral groove is set to a timing at which the contact load does not increase, thereby improving the reliability of the operation of the clutch device and the components of the clutch device. The inventors of the present invention have found that it is necessary to extend the service life.
なお、係止部材が螺旋溝に挿入されるタイミングを制御するために従動側回転体の回転位置を検出する角度センサを備えさせることが考えられる。しかしながら、これでは、コストの高騰を招いてしまうため好ましくない。 In addition, in order to control the timing at which the locking member is inserted into the spiral groove, it is conceivable to include an angle sensor that detects the rotational position of the driven-side rotator. However, this is not preferable because it causes an increase in cost.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従動側回転体の回転位置を検出する必要なしに、係止部材が螺旋溝に挿入されるタイミングを規定し、これにより、係止部材に螺旋溝の側壁が接触する際の接触荷重を緩和することができるクラッチ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to define the timing at which the locking member is inserted into the spiral groove without the need to detect the rotational position of the driven side rotating body. Thus, an object of the present invention is to provide a clutch device that can relieve the contact load when the side wall of the spiral groove contacts the locking member.
−発明の解決原理−
前記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、螺旋溝の側壁に、係止部材をガイドする機能部分を設けることにより、螺旋溝に対する係止部材の挿入位置を規定する。これにより、係止部材と螺旋溝の側壁との間に生じる接触荷重が大きくなる状況を回避できるようにしている。
-Solution principle of the invention-
The solution principle of the present invention devised in order to achieve the above object defines the insertion position of the locking member with respect to the spiral groove by providing a functional part for guiding the locking member on the side wall of the spiral groove. Thereby, the situation where the contact load which arises between a locking member and the side wall of a spiral groove becomes large can be avoided.
−解決手段−
具体的に、本発明は、動力発生源からの動力を受ける駆動側回転体と、この駆動側回転体に連結される連結位置とその連結が解除される解除位置との間で移動可能な従動側回転体と、前記従動側回転体に形成された螺旋溝に挿入される係止部材とを備え、前記従動側回転体が前記連結位置にある状態で、前記係止部材が前記螺旋溝に挿入された際、この螺旋溝に設けられた傾斜側面と係止部材との当接により、前記従動側回転体がその回転に伴って前記解除位置に向かって移動するクラッチ装置を対象とする。このクラッチ装置に対し、前記螺旋溝の側面の外周縁に、係止部材が螺旋溝に向けて移動する際に係止部材が当接することで螺旋溝への係止部材の挿入を禁止する領域、および、係止部材が螺旋溝に向けて移動する際に係止部材を螺旋溝の底面に向けて案内する案内領域を備えさせる。そして、前記案内領域における螺旋溝の側面に、螺旋溝の底面に向かって傾斜する傾斜部を設け、この傾斜部の外周側端の位置を前記係止部材における前記解除位置側の端縁よりも更に前記解除位置側に位置させている。
-Solution-
Specifically, the present invention provides a driven-side rotating body that receives power from a power generation source, a driven position that is movable between a connecting position connected to the driving-side rotating body and a release position where the connection is released. A side rotating body and a locking member inserted into a spiral groove formed in the driven side rotating body, and the locking member is in the spiral groove in a state where the driven side rotating body is in the coupling position. When inserted, the clutch device in which the driven-side rotating body moves toward the release position along with its rotation due to the contact between the inclined side surface provided in the spiral groove and the locking member. A region in which insertion of the locking member into the spiral groove is prohibited when the locking member comes into contact with the outer peripheral edge of the side surface of the spiral groove when the locking member moves toward the spiral groove. And a guide region for guiding the locking member toward the bottom surface of the spiral groove when the locking member moves toward the spiral groove. And the inclined part which inclines toward the bottom face of a spiral groove is provided in the side surface of the spiral groove in the said guidance area | region, and the position of the outer peripheral side edge of this inclined part is rather than the edge of the said releasing position side in the said locking member Furthermore, it is located on the release position side.
この特定事項により、従動側回転体が連結位置にある状態で、係止部材が螺旋溝に向けて移動した場合、係止部材は、前記案内領域においてのみ、螺旋溝に挿入され、この螺旋溝の底面に向けて案内される。このため、螺旋溝に対する係止部材の挿入位置を規定することが可能になり、螺旋溝に対する係止部材の挿入量が少ない(挿入深さが浅い)状態で、係止部材に螺旋溝の傾斜側面が当接してしまうといった状況を招くことがないように係止部材の挿入位置を規定することができる。これにより、係止部材に作用する接触荷重を緩和することができる。その結果、係止部材の摩耗や螺旋溝の傾斜側面の摩耗を抑制することができ、クラッチ装置の動作の信頼性の向上、および、クラッチ装置を構成する各部材の長寿命化を図ることが可能になる。 Due to this specific matter, when the locking member moves toward the spiral groove in a state where the driven-side rotating body is in the coupling position, the locking member is inserted into the spiral groove only in the guide region. Guided towards the bottom of the. For this reason, it becomes possible to prescribe | regulate the insertion position of the latching member with respect to a spiral groove, and inclination of a spiral groove to a latching member in the state where the insertion amount of the latching member with respect to a spiral groove is small (insertion depth is shallow). The insertion position of the locking member can be defined so as not to cause a situation where the side surfaces come into contact. Thereby, the contact load which acts on a locking member can be relieved. As a result, the wear of the locking member and the wear of the inclined side surface of the spiral groove can be suppressed, the reliability of the operation of the clutch device can be improved, and the life of each member constituting the clutch device can be extended. It becomes possible.
本発明では、螺旋溝の側面の外周縁の一部に、係止部材が螺旋溝に向けて移動する際に係止部材を螺旋溝の底面に案内する案内領域を備えさせている。このため、螺旋溝に対する係止部材の挿入量が少ない状態で、係止部材に螺旋溝の傾斜側面が当接してしまうといった状況を招くことを回避でき、係止部材に作用する接触荷重を緩和することができる。 In the present invention, a guide region for guiding the locking member to the bottom surface of the spiral groove when the locking member moves toward the spiral groove is provided on a part of the outer peripheral edge of the side surface of the spiral groove. For this reason, it is possible to avoid a situation in which the inclined side surface of the spiral groove comes into contact with the locking member in a state where the amount of the locking member inserted into the spiral groove is small, and the contact load acting on the locking member is reduced. can do.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、本発明に係るクラッチ装置を自動車用エンジン(内燃機関)の冷却系に備えられたウォータポンプに適用した場合について説明する。つまり、エンジンからウォータポンプへ動力を伝達する動力伝達系に備えられたクラッチ装置であって、エンジンの動力をウォータポンプへ伝達する状態(係合状態)と伝達しない状態(解放状態)とを切り換えるものとして説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment demonstrates the case where the clutch apparatus based on this invention is applied to the water pump with which the cooling system of the engine (internal combustion engine) for motor vehicles was equipped. That is, it is a clutch device provided in a power transmission system that transmits power from the engine to the water pump, and switches between a state (engaged state) in which the engine power is transmitted to the water pump and a state in which it is not transmitted (released state). It will be explained as a thing.
図1は、本実施形態に係るクラッチ装置1の断面図である。この図1では、エンジンの動力をクラッチ装置1へ伝達するための構成部品およびウォータポンプ8の主たる構成部品をそれぞれ仮想線で示している。
FIG. 1 is a cross-sectional view of the
この図1に示すように、クラッチ装置1は、クラッチハウジング2と、このクラッチハウジング2の内側空間に配設されたクラッチ機構3とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
(クラッチハウジングおよびクラッチ出力軸)
クラッチハウジング2は、例えばエンジンのシリンダブロック(図示省略)に固定されており、鉛直方向に延びる平板状のベース部21と、このベース部21の一方側の面(図中における左側の面)に形成された略円筒形状のクラッチ機構収容部22とを備えている。このクラッチ機構収容部22の内側空間に前記クラッチ機構3が配設されている。
(Clutch housing and clutch output shaft)
The clutch housing 2 is fixed to, for example, a cylinder block (not shown) of the engine, and has a flat plate-
クラッチハウジング2のベース部21の中央部には水平方向に貫通した貫通孔23が形成されている。この貫通孔23には、略円筒形状の支持部材24が嵌め込まれている。この支持部材24は、その内側に配設された第1ベアリングB1を介して、クラッチ出力軸11を回転自在に支持している。
A through
クラッチ出力軸11の先端側(図1における右端側)には、ウォータポンプ8のインペラ81が一体回転可能に取り付けられている。
An
一方、クラッチ出力軸11の基端側(図1における左端側)には、クラッチ機構3を構成する駆動側回転体4および従動側回転体5が設けられている。これら駆動側回転体4および従動側回転体5の配設位置としては、従動側回転体5が駆動側回転体4よりもウォータポンプ寄りとなっている。駆動側回転体4は、第2ベアリングB2を介してクラッチ出力軸11に、相対回転自在に支持されている。従動側回転体5は、スプライン嵌合によってクラッチ出力軸11に、一体回転可能に且つ軸心方向に沿って移動自在に支持されている。これら駆動側回転体4および従動側回転体5の構成については後述する。
On the other hand, on the base end side (left end side in FIG. 1) of the
(クラッチ機構)
クラッチ機構3は、所謂ボールロック式のクラッチ機構で構成されており、前記駆動側回転体4および従動側回転体5を備えている。このクラッチ機構3は、駆動側回転体4と従動側回転体5とを連結することによってクラッチ装置1の係合状態を成立させ、これにより、ウォータポンプ8を作動させる。また、クラッチ機構3は、駆動側回転体4と従動側回転体5との連結を解除することによってクラッチ装置1の解放状態を成立させ、これにより、ウォータポンプ8を停止または減速させる。例えば、所定期間内においてクラッチ装置1を係合状態にする期間と解放状態にする期間との比を調整することによって、ウォータポンプ8の回転速度を任意に調整することが可能である。以下、駆動側回転体4および従動側回転体5の構成について具体的に説明する。
(Clutch mechanism)
The
駆動側回転体4は、ボルト止め等の手段によって従動側プーリ71に一体回転可能に連結されている。この従動側プーリ71は、クラッチ機構3の外周側および前記クラッチハウジング2のクラッチ機構収容部22の外周側を囲む形状となっている。また、この従動側プーリ71は、第3ベアリングB3を介してクラッチハウジング2により回転自在に支持されている。一方、エンジン(動力発生源)のクランクシャフト72の端部には駆動側プーリ73が一体回転可能に連結されている。そして、これら従動側プーリ71と駆動側プーリ73とに亘って補機用ベルト74が架け渡されている。これにより、クランクシャフト72の回転力が駆動側プーリ73および補機用ベルト74を介して従動側プーリ71に伝達されるようになっている。この回転力の伝達によって従動側プーリ71が回転すると、それに伴って駆動側回転体4も回転する。
The driving
従動側回転体5は、図2(従動側回転体5の斜視図)にも示すように、外径寸法が互いに異なる大径部51と小径部52とを備えている。大径部51は軸心方向の駆動側回転体4側(図1における左側)に位置している。小径部52は軸心方向のウォータポンプ8側(図1における右側)に位置している。
As shown in FIG. 2 (a perspective view of the driven-side rotator 5), the driven-
従動側回転体5の小径部52には、ウォータポンプ8側に向かって開放する凹部52a(図1を参照)が形成されている。この凹部52aの内径寸法は前記支持部材24の外径寸法よりも僅かに大きく設定され、この凹部52aの内部に支持部材24の一部が挿入されている。
The small-
この凹部52aの底部には、付勢部材SPを収容するための収容凹部52bが形成されている。この収容凹部52bは前記クラッチ出力軸11の外周側において周方向に亘る複数箇所に設けられている。
An
前記付勢部材SPは例えばコイルスプリングで成る。前記クラッチ出力軸11の外周面には、前記収容凹部52bに対面するフランジ形状の係止突起11aが設けられている。前記付勢部材SPは、この係止突起11aと前記従動側回転体5の収容凹部52bとの間に圧縮された状態で配設されている。これにより、従動側回転体5は、駆動側回転体4に向かって(図1における左側に向かって)付勢されている。
The urging member SP is made of, for example, a coil spring. On the outer peripheral surface of the
前記駆動側回転体4には、従動側回転体5側に向かって開放する凹部41が設けられている。この凹部41の内径寸法は前記従動側回転体5の大径部51よりも大径となっており、この凹部41内に従動側回転体5の大径部51が挿入されている。これにより、従動側回転体5の大径部51の外周面と、駆動側回転体4の凹部41の内周面とが、半径方向で対面している。
The drive-
従動側回転体5の大径部51には、前記駆動側回転体4の凹部41に向かって延びる複数(例えば3個)の延長部51a,51a,51aが設けられている。これら延長部51a,51a,51aは、図2に示すように、大径部51の周方向で等間隔を存した位置に設けられている。
The large-
これら延長部51a,51a,51aの外周面には、球体収容溝53がそれぞれ形成されている。この球体収容溝53は、連結解除溝部54と連結溝部55とを備えている。連結解除溝部54は、従動側回転体5の軸心方向に沿って延びている。連結溝部55は、連結解除溝部54の一端(小径部52寄りの一端)から従動側回転体5の周方向に沿って延びている。この連結解除溝部54の一端からの連結溝部55の延長方向は、前記クランクシャフト72から回転力を受けた際の駆動側回転体4の回転方向の下流側に向かう方向(クラッチ出力軸11の先端側(図1における右側)から駆動側回転体4を見た場合の時計回り方向)となっている。
前記球体収容溝53の深さ寸法としては、連結解除溝部54が最も深く、連結溝部55が最も浅くなっている。そして、この深さ寸法は、連結解除溝部54から連結溝部55に向かって次第に浅くなっている。
As the depth dimension of the spherical
一方、駆動側回転体4の凹部41の内周面には、その全周囲に亘って円弧溝42が形成されている。この円弧溝42は、図1に示すように断面形状が略円弧状である。この円弧溝42の深さ寸法は、駆動側回転体4の全周囲に亘って略同一となっている。これにより、この駆動側回転体4の円弧溝42と前記従動側回転体5の球体収容溝53とが対面している。そして、これら円弧溝42と球体収容溝53とによって形成される空間に球体31が収容されている(図1、図3、図4を参照)。
On the other hand, an
前述した如く従動側回転体5は、クラッチ出力軸11の軸心方向に沿って移動自在となっている。つまり、従動側回転体5は、駆動側回転体4に近付く位置(図4に示す位置)と、駆動側回転体4から後退する位置(図3に示す位置)との間で軸心方向に沿って進退移動(スライド移動)自在となっている。
As described above, the driven-
図4(クラッチ装置1の係合状態を示す側面図)に示すように、従動側回転体5が前記付勢部材SPの付勢力によって駆動側回転体4に近付く位置に移動した場合には、駆動側回転体4の円弧溝42と従動側回転体5の連結溝部55とが対面する。前述した如く、連結溝部55の深さは浅くなっている。具体的に、駆動側回転体4の凹部41の内周面と従動側回転体5の大径部51の外周面との間の間隔寸法と、連結溝部55の深さ寸法と、円弧溝42の深さ寸法との総和は、球体31の外径寸法よりも僅かに小さくなっている。このため、図4に示すように球体31が連結溝部55の近傍に位置している場合には、この連結溝部55と円弧溝42との間に挟まれることで球体31の回転は不能となる。つまり、球体31が連結溝部55と円弧溝42との間に回転不能に嵌合され、これによって、駆動側回転体4の回転力が、球体31を介して従動側回転体5に伝達されることになる。すなわち、駆動側回転体4と従動側回転体5とが連結される。この場合、従動側回転体5の回転に伴ってクラッチ出力軸11およびウォータポンプ8のインペラ81も回転し、ウォータポンプ8から冷却水が吐出されることになる。以下では、この駆動側回転体4と従動側回転体5とが連結された状態における従動側回転体5の位置(軸心に沿ったスライド移動位置)をロック位置(本発明でいう連結位置)と呼ぶ。
As shown in FIG. 4 (a side view showing the engaged state of the clutch device 1), when the driven-
一方、図3(クラッチ装置1の解放状態を示す側面図)に示すように、従動側回転体5が前記付勢部材SPの付勢力に抗して駆動側回転体4から後退する位置に移動した場合には、駆動側回転体4の円弧溝42と従動側回転体5の連結解除溝部54とが対面する。前述した如く、連結解除溝部54の深さは深くなっている。具体的に、駆動側回転体4の凹部41の内周面と従動側回転体5の大径部51の外周面との間の間隔寸法と、連結解除溝部54の深さ寸法と、円弧溝42の深さ寸法との総和は、球体31の外径寸法よりも僅かに大きくなっている。このため、図3に示すように球体31が連結解除溝部54に位置している場合には、この連結解除溝部54と円弧溝42との間に球体31の回転(空転)を許容する隙間が形成される。この場合、クランクシャフト72から回転力を受けることで駆動側回転体4が回転しても、球体31による従動側回転体5への回転力の伝達は行われないことになる。すなわち、駆動側回転体4と従動側回転体5との連結が解除される。この場合、クラッチ出力軸11およびウォータポンプ8のインペラ81への回転力の伝達も行われないため、ウォータポンプ8は停止または減速されることになる。以下では、この駆動側回転体4と従動側回転体5との連結が解除された状態における従動側回転体5の位置(軸心に沿ったスライド移動位置)をアンロック位置(本発明でいう解除位置)と呼ぶ。
On the other hand, as shown in FIG. 3 (a side view showing the released state of the clutch device 1), the driven-
このように、駆動側回転体4と従動側回転体5との連結状態および連結解除状態は、従動側回転体5を駆動側回転体4に向かって進退移動させる機構によって実現される。つまり、従動側回転体5を駆動側回転体4に向けて前進させてロック位置にすることで駆動側回転体4と従動側回転体5とは連結状態(クラッチ装置1の係合状態)となる。一方、従動側回転体5を駆動側回転体4から後退させてアンロック位置にすることで駆動側回転体4と従動側回転体5とは連結解除状態(クラッチ装置1の解放状態)となる。
As described above, the connected state and the disconnected state of the driving
以下、この従動側回転体5を進退移動させるための機構(進退移動機構)について説明する。
Hereinafter, a mechanism (advance / retreat mechanism) for moving the driven-
(進退移動機構)
図3および図4に示すように、進退移動機構32は、従動側回転体5の外周面に形成された溝56、および、この溝56に挿入される係止部材61を有する係止ユニット6を備えている。以下、具体的に説明する。
(Advance and retreat mechanism)
As shown in FIGS. 3 and 4, the advancing / retreating
従動側回転体5の小径部52の外周面において、大径部51に近接した位置には、周方向に延びる前記溝56が形成されている。この溝56は、周方向(軸心方向に直交する方向)に対して所定角度だけ傾斜した方向に延びる傾斜側面57aII(図6を参照)を有する螺旋溝57と、軸心方向に対して直交する方向に延びる側面58aを有する環状溝58とを備えている。これら螺旋溝57および環状溝58の配設位置としては、環状溝58が螺旋溝57よりも大径部51寄りとなっている。
The
前記螺旋溝57は、半径方向に延びる側面57a(後述するピン挿入側面57aIおよび傾斜側面57aIIで成る;図6を参照)と、この側面57aの内周端から環状溝58側に向かって軸心に沿う方向に延びる底面57bとを備えている。
The
図6は、前記従動側回転体5の小径部52において螺旋溝57が形成されている領域(以下、螺旋溝形成領域という)および環状溝58が形成されている領域(以下、環状溝形成領域という)それぞれを展開して示す図である。この図6では、左右方向が小径部52の周方向であり、上下方向が小径部52の軸心方向である。この図6に示すように、小径部52の外周面には、それぞれ周方向に延びる螺旋溝形成領域および環状溝形成領域が隣接して設けられている。
FIG. 6 shows a region in which the
前記螺旋溝形成領域における側面57aの周方向の所定範囲は、駆動側回転体4の回転方向(クラッチ装置1が係合状態にある場合には従動側回転体5の回転方向でもあるので、以下では、従動側回転体5の回転方向と呼ぶ場合もある)の上流側に向かって(図6における右方向に向かって)駆動側回転体4に次第に近付くように(環状溝58に次第に近付くように)傾斜した傾斜側面57aIIとなっている。この傾斜側面57aIIの傾斜角度および傾斜範囲(傾斜側面57aIIが設けられている周方向の角度範囲)は、従動側回転体5の小径部52の全周囲長さや従動側回転体5に必要な移動量(前記ロック位置とアンロック位置との間での移動量)に応じて適宜設定される。例えば前記ロック位置とアンロック位置との間での移動量(図中における寸法t1)は2.0mmであり、傾斜側面57aIIの傾斜角度(図中における角度α)は3°に設定されている。また、この傾斜側面57aIIが設けられている領域の周方向の角度範囲(図中における範囲t2)としては250°の範囲に設定されている。これらの値はこれに限定されるものではない。
The predetermined range in the circumferential direction of the
このように傾斜側面57aIIが形成されているため、この傾斜側面57aIIが設けられている範囲t2にあっては、前記底面57bの幅寸法(軸心に沿う方向の寸法)は、周方向に亘って(従動側回転体5の回転方向の上流側に向かって)次第に狭くなっている。
Since the inclined side surface 57aII is formed in this way, in the range t2 where the inclined side surface 57aII is provided, the width dimension (dimension in the direction along the axis) of the
また、この傾斜側面57aIIよりも従動側回転体5の回転方向の下流側(図6における左側)には、軸心方向に対して直交する方向に延びる(傾斜していない)ピン挿入側面57aIが設けられている。このピン挿入側面57aIが設けられている範囲t3にあっては、前記底面57bの幅寸法(軸心に沿う方向の寸法)は、周方向に亘って均一となっている。
Further, a pin insertion side surface 57aI extending in a direction orthogonal to the axial direction (not inclined) is provided downstream of the inclined side surface 57aII in the rotation direction of the driven side rotator 5 (left side in FIG. 6). Is provided. In the range t3 where the pin insertion side surface 57aI is provided, the width dimension (dimension in the direction along the axis) of the
また、傾斜側面57aIIよりも従動側回転体5の回転方向の上流側(図6における右側)にあっては、螺旋溝57が形成されておらず、この領域は小径部52の外周面と面一の(小径部52の外周面と径方向の寸法が一致した)円弧面57aIIIとなっている。
Further, the
前記ピン挿入側面57aIが設けられている部分は、係止ユニット6の係止部材61に備えられたピン69が螺旋溝57に挿入される場合の挿入開始領域に相当する(より具体的には、後述するように、このピン挿入側面57aIが設けられている部分の一部分のみが、ピン69の挿入開始領域となる)。以下では、この領域を始端部57cと呼ぶ。図6に示す形状の螺旋溝57にあっては、前述した図中の範囲t3が前記始端部57cを構成するピン挿入側面57aIの形成範囲となっている。本実施形態の特徴は、この螺旋溝57の始端部57cの形状にある。この始端部57cの形状の詳細については後述する。また、傾斜側面57aIIにおける従動側回転体5の回転方向の上流側の端部は、前記ピン69が螺旋溝57から脱して環状溝58に挿入される場合の挿入開始位置に相当する。以下では、この部分を終端部57dと呼ぶ。
The portion provided with the pin insertion side surface 57aI corresponds to an insertion start region when the
また、螺旋溝57の深さ寸法として、前記ピン挿入側面57aIの形成範囲t3にあっては、傾斜側面57aIIの形成範囲t2に向けて次第に深くなっている。また、傾斜側面57aIIの形成範囲t2にあっては、その全周囲に亘って螺旋溝57の深さ寸法が一定となっている(図5(図3のV−V線に対応した位置における断面図)に示した螺旋溝57の深さを参照)。
Further, as the depth dimension of the
一方、環状溝58は、前記螺旋溝57に隣接し且つ従動側回転体5の外周面の全周に亘って形成されている。また、この環状溝58は、半径方向に延びる前記側面58aと、この側面58aの内周端から大径部51側に向かって軸心に沿う方向に延びる底面58bとを備えている。側面58aはその全面が軸心に対して直交する平面となっている。つまり、この側面58aは傾斜していない。また、底面58bは、前記螺旋溝57の底面57bよりも内周側に位置している。つまり、環状溝58の深さ寸法は、螺旋溝57の深さ寸法よりも大きくなっている。このため、環状溝58と螺旋溝57とは、これらの間に段差が存在する状態で隣接している。更に、この環状溝58では、前記螺旋溝57の終端部57dに隣接する位置が、前記ピン69の挿入が開始される始端部58cとなっている。
On the other hand, the
このように、螺旋溝57および環状溝58が形成されていることにより、図4に示すように従動側回転体5がロック位置にあって、駆動側回転体4と従動側回転体5とが連結状態である場合に、係止部材61が溝56に向けて回動した場合には、この係止部材61のピン69が前記螺旋溝57の始端部57c(ピン挿入側面57aIが形成されている領域)から螺旋溝57に挿入される(この螺旋溝57へのピン69の挿入動作の詳細については後述する)。このように螺旋溝57にピン69が挿入された場合、螺旋溝57の傾斜側面57aIIがピン69に当接した状態で従動側回転体5が回転することになる。そして、螺旋溝57の傾斜側面57aIIがピン69に摺動する間に、従動側回転体5がロック位置からアンロック位置に向かって軸心に沿う方向(図4における右方向)に移動する。この従動側回転体5の移動に伴い、前記球体31は、従動側回転体5に設けられている前記連結溝部55から前記連結解除溝部54に向けて相対移動していく。
Thus, the
そして、ピン69が螺旋溝57の終端部57dに達すると、ピン69は環状溝58の始端部58cから環状溝58に挿入される。これにより、従動側回転体5はロック位置からアンロック位置への移動が完了することになる。これに伴い、前記球体31は前記連結解除溝部54に嵌り込むことになる。このようにして、クラッチ装置1では、溝56に係止部材61のピン69を挿入し、螺旋溝57の傾斜側面57aIIにピン69を係合させることによって前記付勢部材SPの付勢力に抗して従動側回転体5をロック位置からアンロック位置までスライド移動させて、係合状態から解放状態に切り換わる。
When the
ここで、前記係止部材61を回動させるためのアクチュエータ62について説明する。図5に示すように、アクチュエータ62は、第1ケース64内にコイル64aが収容されており、このコイル64a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。
Here, the
前記第1ケース64は、有底筒状であって、その底部に固定芯64bが設けられている。第1ケース64の内部には、固定芯64bを取り囲むように前記コイル64aが配設されている。すなわち、このアクチュエータ62では、固定芯64bとコイル64aとによって電磁石が構成されている。また、コイル64aの内側には、固定芯64bと対向する位置に可動芯64cが移動可能に収容されている。なお、これら固定芯64bおよび可動芯64cはそれぞれ鉄芯である。
The
第1ケース64の先端側(図5における上端側)には、筒状の第2ケース65が取り付けられている。この第2ケース65において第1ケース64側の端部には可動芯64cの周囲を囲むように永久磁石65aが配設されている。可動芯64cは、前述したように基端部(図5における下側の端部)が固定芯64bと対向するように第1ケース64内に収容されている一方、先端部(図5における上側の端部)が第2ケース65から外側に突出している。
A cylindrical
可動芯64cにおいて第2ケース65内に収容されている部分にはリング部材65bが取り付けられている。そして、第2ケース65内には、この第2ケース65とリング部材65bとの間にコイルばね65cが圧縮された状態で収容されている。このコイルばね65cは、可動芯64cを第2ケース65から突出させる方向に付勢している。そして、可動芯64cにおいて第2ケース65から突出した先端側は、固定ピン64dを介して係止部材61に連結されている。
A
係止部材61は、基端が可動芯64cに回動可能に連結されるとともに、回動軸63によって回動可能に支持されている。従って、係止部材61は、可動芯64cの移動に伴って、回動軸63を中心に回動する。そのため、図5に実線で示すように、コイルばね65cの付勢力によって可動芯64cが第2ケース65から突出した度合が大きくなることによって、係止部材61のピン69が従動側回転体5の溝56に挿入される。なお、係止部材61におけるピン69の支持構造については後述する。
The locking
そして、この状態でコイル64aに通電すると、この通電によって発生する磁界によって固定芯64bおよび可動芯64cが磁化され、可動芯64cはコイルばね65cの付勢力に抗して固定芯64b側に引き込まれる。なお、このときにコイル64aに発生する磁界の大きさは、永久磁石65aの磁界の向きと一致している。
When the
引き込まれた可動芯64cが固定芯64bに近付く方向(図5における下方向)に移動すると、係止部材61は図5における反時計回り方向に回動して、係止部材61のピン69が溝56から引き抜かれる。すなわち、アクチュエータ62は、コイル64aへの通電によって生じる磁力を利用して可動芯64cを吸引することにより、係止部材61を溝56から引き抜く。
When the retracted
そして、吸引された可動芯64cが固定芯64bに当接する位置(図5に仮想線で示す位置)まで移動すると、その後に通電を停止しても、永久磁石65aの磁力によって、可動芯64cが固定芯64bに当接した状態が保持される。
When the attracted
一方、可動芯64cが図5に仮想線で示す当接位置にあるときに、可動芯64cを吸引するときとは反対方向の電流をコイル64aに通電すると、永久磁石65a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65aの吸引力が弱められ、コイルばね65cの付勢力によって可動芯64cが固定芯64bから離間して、図5に実線で示す突出位置に移動する。そして、可動芯64cが当接位置から突出位置に移動するとき、係止部材61は図5における時計回り方向に回動して、係止部材61のピン69が溝56に挿入される。
On the other hand, when the
可動芯64cが固定芯64bから離間した突出位置にあるときには、コイルばね65cによる付勢力の方が永久磁石65aによる吸引力よりも大きくなる。そのため、コイル64aへの通電によって可動芯64cを固定芯64bから離間させれば、その後に通電を停止しても、可動芯64cは突出位置に保持される。
When the
すなわち、本実施形態のアクチュエータ62は、異なる方向に直流電流を流して可動芯64cを移動させることによってクラッチ装置1の連結状態を切り換える一方で、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。
That is, the
(螺旋溝の始端部の構成)
次に、本実施形態の特徴である螺旋溝57の始端部57cの構成についての複数の実施形態を説明する。
(Configuration of the start end of the spiral groove)
Next, a plurality of embodiments of the configuration of the
<第1実施形態>
まず、第1実施形態について説明する。
<First Embodiment>
First, the first embodiment will be described.
図7は、本実施形態に係る螺旋溝57の始端部57cの周辺を示す斜視図である。また、図8は、ピン69の支持構造および螺旋溝57の断面形状を示す図(図6におけるVIII−VIII線に沿った断面図)であって、図8(a)はピン69が螺旋溝57に挿入される前の状態を示す図であり、図8(b)はピン69が螺旋溝57に挿入された状態を示す図である。
FIG. 7 is a perspective view showing the periphery of the
以下の説明では、従動側回転体5の軸心に沿う方向をX方向と呼び、このX方向に直交する方向であって図7における水平方向をY方向と呼び、X方向に直交する方向であって図7および図8における鉛直方向をZ方向と呼ぶこととする。
In the following description, the direction along the axis of the driven
図6〜図8に示すように、螺旋溝57の始端部57cにあっては、従動側回転体5の軸心に直交する方向から見た場合(Z方向に沿って上側から見た場合)の側面57aの位置がピン69の挿入位置に重なり合っている。つまり、側面57aの位置とピン69の挿入位置とがX方向でオーバラップしており、始端部57cに向けてピン69が移動する場合に、このピン69が始端部57cに干渉するようになっている。
As shown in FIGS. 6 to 8, in the
そして、この始端部57cには、従動側回転体5の外周面からピン挿入側面57aIに亘るガイド面(傾斜部)59が設けられている。このガイド面59は、従動側回転体5の外周面とピン挿入側面57aIとの間の稜線部分が切り欠かれた形状の傾斜面で成っている。
The starting
具体的に、このガイド面59は、前記ピン挿入側面57aIが設けられている範囲t3の一部分(周方向の中央部分)に設けられている。また、このガイド面59は、従動側回転体5の外周面からピン挿入側面57aIに亘り且つこの従動側回転体5の外周面から軸心に向かって(Z方向に沿い軸心に向かって)環状溝58に向かう側(X方向に沿って環状溝58に向かう側)に傾斜する第1ガイド面59aを備えている。更に、このガイド面59は、前記第1ガイド面59aの周方向(従動側回転体5の周方向)の両側に位置し、平面視において両外側(周方向の外側)に向かうに従ってピン挿入側面57aI側に傾斜する第2および第3のガイド面59b,59cとを備えている。
Specifically, the
第1ガイド面59aの外周端位置は、前記従動側回転体5の軸心に直交する方向から見た場合(Z方向に沿って上側から見た場合)に、ピン69の挿入位置よりもウォータポンプ8側(従動側回転体5が後退移動する側)に位置している。つまり、ピン69が溝56に向かって移動した場合、このピン69の位置と第1ガイド面59aの位置とが一致した場合(従動側回転体5の周方向で両者の位置が一致した場合)には、ピン69の先端縁が第1ガイド面59aに当接するようになっている。また、この第1ガイド面59aの傾斜角度は、前記始端部57cの形成範囲(始端部57cが設けられている領域の周方向の角度範囲)や螺旋溝57の深さ寸法(ピン挿入側面57aIの高さ寸法)等に基づいて規定される。本実施形態のものでは、底面57bに対して例えば60°の傾斜角度に設定されている。
The outer peripheral end position of the
第2ガイド面59bは、第1ガイド面59aに連続し、この第1ガイド面59aに対して従動側回転体5の回転方向の下流側(図6における左側)に位置している。また、第3ガイド面59cは、第1ガイド面59aに連続し、この第1ガイド面59aに対して従動側回転体5の回転方向の上流側(図6における右側)に位置している。これら第2ガイド面59bおよび第3ガイド面59cの従動側回転体5の周方向に対する傾斜角度としては、第3ガイド面59cの傾斜角度に対して第2ガイド面59bの傾斜角度の方が大きくなっている。例えば第3ガイド面59cの傾斜角度(周方向に対する傾斜角度)が30°であるのに対し、第2ガイド面59bの傾斜角度は45°となっている。これら値はこれに限定されるものではない。
The
このようなガイド面59が設けられているため、ピン69が前記第1ガイド面59aの形成領域以外の領域に対して螺旋溝57に向けて前進した場合、ピン69は、従動側回転体5の外周面に干渉することになる。つまり、ピン69は、この第1ガイド面59aの形成領域以外の領域からは螺旋溝57に挿入できないようになっている。そして、図8(a)に示すように、ピン69が前記第1ガイド面59aの形成領域に対して螺旋溝57に向けて前進した場合には、ピン69が第1ガイド面59aに当接し、この第1ガイド面59aに案内されて螺旋溝57の底面57bに向けて移動するようになっている(図8(b)に示す状態を参照)。このため、前記第1ガイド面59aの形成領域が本発明でいう「係止部材を螺旋溝の底面に向けて案内する案内領域」となる。また、第1ガイド面59aの形成領域以外の領域が本発明でいう「係止部材が螺旋溝に向けて移動する際に係止部材が当接することで螺旋溝への係止部材の挿入を禁止する領域」となる。
Since such a
前記ピン69は、係止部材61の先端部分に備えられており、従動側回転体5の軸心に沿う方向(X方向)に移動自在に弾性支持されている。以下、具体的に説明する。
The
図8に示すように、前記係止部材61の先端部(ピン69が装着される部分)には、ピン収容空間Sが形成されている。このピン収容空間Sは、係止部材61の先端部において、従動側回転体5の軸心に沿う方向の両側に設けられたフランジ部61a,61b同士の間に形成された空間である。これらフランジ部61a,61b同士の間には、ピン支持ロッド61cが架け渡されている。また、ピン69には、ピン支持ロッド61cが挿通可能な貫通孔69bが形成されている。そして、このピン69は、その貫通孔69bにピン支持ロッド61cが挿通された状態で、前記ピン収容空間Sに収容されている。また、このピン支持ロッド61cの軸心に沿う方向におけるピン69の幅寸法は、前記ピン収容空間Sにおける同一方向の空間寸法(前記フランジ部61a,61b同士の間隔寸法)よりも小さくなっている。これにより、ピン69は、ピン支持ロッド61cに案内され、ピン収容空間Sの内部において従動側回転体5の軸心に沿う方向(X方向)に移動自在に装着されている。
As shown in FIG. 8, a pin housing space S is formed at the distal end portion (portion where the
また、ピン69と一方のフランジ部61a(従動側回転体5の大径部51側に位置するフランジ部61a)との間には、コイルばね61dが圧縮された状態で収容されている。このため、ピン69は、他方のフランジ部61b(ウォータポンプ8側に位置するフランジ部61b)に向けて付勢されている。また、このコイルばね61dの付勢力は、前記付勢部材SP(従動側回転体5を駆動側回転体4に向けて付勢している付勢部材SP)の付勢力よりも十分に小さくなっている。つまり、コイルばね61dのバネ定数は付勢部材SPのバネ定数よりも小さくなっている。
A
このような構成により、ピン69が螺旋溝57に挿入されていない状態では、図8(a)に示すように、ピン69は、コイルばね61dの付勢力を受け、前記他方のフランジ部61b側に位置している。この場合、ピン69と前記第1ガイド面59aとは従動側回転体5の半径方向で対向した位置にある。つまり、ピン69がこの位置にある場合、前記第1ガイド面59aの外周縁の位置(図8(a)における位置P1)は、ピン69のウォータポンプ8側の端縁(図8(a)における位置P2)よりも更にウォータポンプ8側に位置しており、この状態で、ピン69が螺旋溝57に向けて前進した場合には、ピン69のウォータポンプ8側の端縁P2が第1ガイド面59aに接触することになる。
With such a configuration, when the
そして、ピン69が螺旋溝57に向けて前進し、ピン69のウォータポンプ8側の端縁P2が第1ガイド面59aに接触すると、この第1ガイド面59aからの反力をピン69が受けることになり、このピン69は、前記コイルばね61dの付勢力に抗して一方のフランジ部61aに向けて移動しながら、螺旋溝57の底面57bに向けて内周側に案内されることになる。なお、前述した如く前記コイルばね61dの付勢力は、前記付勢部材SPの付勢力よりも十分に小さくなっている。このため、ピン69が螺旋溝57の底面57bに向けて案内される際、従動側回転体5が後退移動(前記アンロック位置に向けて後退移動)することはない。
When the
(クラッチ装置の動作)
次に、前述の如く構成されたクラッチ装置1の動作について説明する。
(Operation of clutch device)
Next, the operation of the
アクチュエータ62の可動芯64cが当接位置にあるとき、図5に仮想線で示すように、係止部材61のピン69は溝56から後退している。このとき、図4に示すように、従動側回転体5は付勢部材SPの付勢力によってロック位置に保持されているため、球体31は連結溝部55に位置しており、クラッチ装置1は係合状態にある。すなわち、クラッチ装置1は駆動側回転体4の回転を、従動側回転体5を介してクラッチ出力軸11に伝達している。これによりウォータポンプ8は作動している。
When the
このウォータポンプ8の作動状態において、アクチュエータ62のコイル64aに永久磁石65aの磁界の向きとは逆向きの磁界を発生させるように通電すると、可動芯64cがコイルばね65cの付勢力によって当接位置から図5に実線で示す突出位置に移動する。すると、係止部材61が図5における時計回り方向に回動するのに伴って、係止部材61のピン69が、従動側回転体5の溝56に向かって移動する。
In the operating state of the
そして、前述した如く、ピン69が前記第1ガイド面59aの形成領域以外の領域に対して螺旋溝57に向けて前進した場合には、ピン69は、従動側回転体5の外周面に干渉することになる。つまり、ピン69は、螺旋溝57に挿入されない。一方、図8(a)に示すように、ピン69が前記第1ガイド面59aの形成領域に対して螺旋溝57に向けて前進した場合や、前述した如く、ピン69が前記第1ガイド面59aの形成領域以外の領域に対して螺旋溝57に向けて前進した場合であって、その後に、従動側回転体5の回転が進んで、前記第1ガイド面59aの形成領域がピン69に対応する位置に達した場合には、ピン69が、第1ガイド面59aに当接し、この第1ガイド面59aに案内されて螺旋溝57の底面57bに向けて移動する(図8(b)に示す状態を参照)。つまり、ピン69は、第1ガイド面59aの形成領域においてのみ、螺旋溝57に挿入され、この螺旋溝57の底面57bに向けて案内されることになる。
As described above, when the
ピン69が螺旋溝57に挿入され、このピン69がピン挿入側面57aIの形成範囲から傾斜側面57aIIの形成範囲に達して、この傾斜側面57aIIに当接した状態で、従動側回転体5が駆動側回転体4とともに回転すると、ピン69が螺旋溝57内を相対的に移動する間に、従動側回転体5はロック位置からアンロック位置に向かって移動する。つまり、図4に示す状態から図3に示す状態へと変化する。その後、従動側回転体5の回転が進むと、ピン69は、螺旋溝57の終端部57dから環状溝58の始端部58cを経て環状溝58に挿入される状態となる。これにより、従動側回転体5がアンロック位置に到達する。従動側回転体5がアンロック位置に達すると、球体31が連結解除溝部54に位置することになり、駆動側回転体4の回転が従動側回転体5に伝達されなくなり、クラッチ装置1は解放状態となる。
The
従動側回転体5と駆動側回転体4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5は、環状溝58にピン69が挿入された状態で、このピン69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。このようにピン69が環状溝58に挿入された状態では、ピン69が螺旋溝57と環状溝58との境界に存在する段差、すなわち、環状溝58の側面58aに係合している。そのため、ピン69が環状溝58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69が螺旋溝57に変位することはない。こうして、従動側回転体5の環状溝58に係止部材61のピン69が挿入された状態で、従動側回転体5は回転し、その回転速度が次第に低下していく。この状態が継続されると、ウォータポンプ8は停止される。
Immediately after the connection between the driven-
一方、クラッチ装置1を、解放状態から係合状態に切り換えるときには、アクチュエータ62のコイル64aに永久磁石65a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64cは通電によって生じる磁力によって固定芯64bに近付くように吸引されて、図5に実線で示す突出位置から仮想線で示す当接位置に移動する。これにより、係止部材61が図5における反時計回り方向に回動して係止部材61のピン69が溝56から完全に引き抜かれる。
On the other hand, when the
そして、係止部材61による係止が解除された従動側回転体5は、付勢部材SPの付勢力によってロック位置に移動し、従動側回転体5と駆動側回転体4とが連結され、クラッチ装置1が係合状態に切り換わる。
Then, the driven side
このようにしてクラッチ装置1の係合状態と開放状態とが切り換わるようになっているため、前述した如く、所定期間内においてクラッチ装置1を係合状態にする期間と解放状態にする期間との比を調整することによって、ウォータポンプ8の回転速度を任意に調整することが可能となっている。
Since the engaged state and the released state of the
以上説明したように、ピン69は、第1ガイド面59aの形成領域においてのみ螺旋溝57に挿入され、この螺旋溝57の底面57bに向けて案内されるようになっている。また、この第1ガイド面59aは、前記ピン挿入側面57aIに設けられている。このため、ピン69は、ピン挿入側面57aIが形成されている領域のみから螺旋溝57に挿入されることになる。つまり、ピン69が螺旋溝57に挿入された時点にあっては、ピン69は未だ螺旋溝57の傾斜側面57aIIに対向する位置には達していない。このため、ピン69が螺旋溝57に向かって前進を開始した時点で、既に、このピン69が挿入されるべき箇所に向けて螺旋溝57の傾斜側面57aIIが近付いていっている(螺旋溝57の傾斜側面57aIIの位置がピン69が挿入されるべき箇所に向けて移動している)といった状況を招くことはない。つまり、螺旋溝57に対するピン69の挿入量が少ない(挿入深さが浅い)状態で、ピン69に螺旋溝57の傾斜側面57aIIが接触してしまうといった状況を招くことがない。従って、ピン69の先端部分のみが傾斜側面57aIIからの接触荷重を受けるといった状況を招くことがなくなり、ピン69の先端部分の摩耗を抑制することができる。その結果、クラッチ装置1を解放状態にするための動作に悪影響を及ぼすことがなくなる。また、ピン69の長寿命化を図ることもできる。また、この接触荷重の軽減により、螺旋溝57の傾斜側面57aIIの摩耗も抑制することができる。これによっても、クラッチ装置1を解放状態にするための動作に悪影響を及ぼすことがなくなる。また、従動側回転体5の長寿命化を図ることもできる。
As described above, the
また、本実施形態の構成では、螺旋溝57の側面57aの位置とピン69の挿入位置とがオーバラップしており(図7および図8(a)において、従動側回転体5の軸心に直交する方向から見た場合(Z方向に沿って上側から見た場合)の側面57aの位置がピン69の挿入位置に重なり合っており)、前記ガイド面59を経て螺旋溝57にピン69が挿入された時点では、このピン69と螺旋溝57の側面57aとの間に隙間(回転軸心に沿う方向の隙間)は生じないものとなっている。仮に、この隙間が生じる構成であった場合(図13における寸法t4を参照)、部品の加工誤差や組み付け誤差等に起因して前記隙間にバラツキが生じてしまう可能性がある。この場合、この隙間が大きくなっているものでは前記接触荷重が大きくなりやすい。つまり製品によって同じ使用頻度であってもピンの摩耗量に差が生じてしまうため、出荷前の製品の検査が煩雑になったり、使用途中での点検(摩耗状態の点検)が必要になったりする可能性がある。本実施形態の構成は、この隙間が生じないものであるため、前記のバラツキは生じず、全ての製品において低い接触荷重を実現することが可能である。
Further, in the configuration of the present embodiment, the position of the
<第2実施形態>
次に、螺旋溝57の始端部57cの構成についての第2実施形態を説明する。本実施形態は、始端部57cに形成されているガイド面59の形状が第1実施形態のものと異なっている。ここでは、第1実施形態との相違点(ガイド面59の形状)についてのみ説明する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the configuration of the
図9は、本実施形態における従動側回転体5の螺旋溝形成領域の一部を展開して示す図である。
FIG. 9 is a developed view of a part of the spiral groove forming region of the driven-
この図9に示すように、本実施形態に係るガイド面59の外周側縁は、従動側回転体5の軸心に直交する方向から見た場合(Z方向に沿って上側から見た場合)の形状が湾曲面で形成されている。具体的には、従動側回転体5の回転方向の下流側(図9における左側)では、ピン挿入側面57aIからの後退量が大きく、従動側回転体5の回転方向の上流側(図9における右側)に向けてピン挿入側面57aIからの後退量が次第に小さくなっていく湾曲面によってガイド面59が形成されている。
As shown in FIG. 9, the outer peripheral side edge of the
また、このガイド面59の断面形状としては、前記第1実施形態において図8で示したように、従動側回転体5の外周面から軸心に向かって(Z方向に沿い軸心に向かって)環状溝58に向かう側(X方向に沿って環状溝58に向かう側)に傾斜する形状となっている。
Further, as the cross-sectional shape of the
また、ピン69において前記傾斜側面57aIIに摺接する摺接面69aは、前記湾曲面によって形成されているガイド面59の所定位置における接線方向(湾曲面で形成されている外周側縁の所定位置における接線方向)に沿う傾斜面となっている(図9においてピン挿入側面57aIと平行な破線に対して所定角度だけ傾斜した摺接面69aを参照)。例えば、ガイド面(湾曲面)59の曲率が最も大きい部分の接線に沿う方向に延びる傾斜面となっている。
In addition, the
本実施形態の構成によれば、ガイド面59に沿って螺旋溝57の底面57bに向けて案内されたピン69を、ピン挿入側面57aIから傾斜側面57aIIに向けて円滑に案内することが可能になる。このため、ピン69の摺接面69aがピン挿入側面57aIに摺接する状態から傾斜側面57aIIに摺接する状態に移行する際に接触荷重が一時的に大きくなってしまうことを防止できる。
According to the configuration of the present embodiment, the
<第3実施形態>
次に、螺旋溝57の始端部57cの構成についての第3実施形態を説明する。本実施形態は、始端部57cに形成されているガイド面59の形状が第2実施形態のものと異なっている。ここでは、第2実施形態との相違点(ガイド面59の形状)についてのみ説明する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the configuration of the
図10は、本実施形態に係る従動側回転体5の螺旋溝57の始端部57c周辺を示す斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view showing the periphery of the
この図10に示すように、本実施形態に係るガイド面59は、第2実施形態のものと同様に湾曲面(Z方向に沿って上側から見た場合の形状が湾曲面)で形成されている。
As shown in FIG. 10, the
また、本実施形態では、ガイド面59において、従動側回転体5の回転方向の下流側(図10における左側)の領域がピン挿入側面57aIに向けて僅かに膨出した形状となっている。
In the present embodiment, the
この構成によれば、ピン69がガイド面59に当接する際、ピン69の広範囲に亘ってガイド面59に当接させることが可能である。つまり、ガイド面59は湾曲面で形成されているため、この構成(湾曲面で形成されている構成)では、ピン69の摺接面69aのうち、従動側回転体5の回転方向の上流側(図10における右側)の領域(図中のA部分)がガイド面59に当接しやすくなる。これに対し、ガイド面59において、従動側回転体5の回転方向の下流側の領域が僅かに膨出した形状となっているため、この構成(膨出した部分が存在する構成)では、ピン69の摺接面69aのうち、従動側回転体5の回転方向の下流側(図10における左側)の領域(図中のB部分)がガイド面59に当接しやすくなる。
According to this configuration, when the
このように、ピン69の摺接面69aの各所が当接しやすくなるようにガイド面59が形成されている。これにより、ピン69の一部分のみがガイド面59に摺接してしまって、この一部分のみが摩耗してしまうといった状況を回避できる。その結果、クラッチ装置1を解放状態にするための動作に悪影響を及ぼすことがなくなる。また、ピン69の長寿命化を図ることもできる。
Thus, the
<第4実施形態>
次に、螺旋溝57の始端部57cの構成についての第4実施形態を説明する。本実施形態も、始端部57cに形成されているガイド面の形状が第2実施形態のものと異なっている。ここでも、第2実施形態との相違点(ガイド面59の形状)についてのみ説明する。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the configuration of the
図11は、本実施形態における従動側回転体5の螺旋溝形成領域の一部を展開して示す図である。
FIG. 11 is a developed view of a part of the spiral groove forming region of the driven-
この図11に示すように、本実施形態に係るガイド面59の外周側縁は、従動側回転体5の軸心に直交する方向から見た場合(Z方向に沿って上側から見た場合)の形状が湾曲面で形成されている。具体的に、本実施形態におけるガイド面59は、前記ピン挿入側面57aIの略全範囲に亘って形成されている。つまり、ピン挿入側面57aIにおける従動側回転体5の回転方向の下流側(図11における左側)の端部から、従動側回転体5の回転方向の上流側(図11における右側)の端部に亘って湾曲されてガイド面59が形成されている。
As shown in FIG. 11, the outer peripheral side edge of the
この構成によってもガイド面59に沿って螺旋溝57の底面57bに向けて案内されたピン69を、ピン挿入側面57aIから傾斜側面57aIIに向けて円滑に案内することが可能になる。このため、ピン69の摺接面69aがピン挿入側面57aIに摺接する状態から傾斜側面57aIIに摺接する状態に移行する際に接触荷重が一時的に大きくなってしまうことを防止できる。
Also with this configuration, the
−他の実施形態−
以上説明した各実施形態では、螺旋溝57の傾斜側面57aIIの形成範囲t2における溝深さは周方向に亘って均一となっていた。本発明はこれに限らず、傾斜側面57aIIの形成範囲t2において、前記始端部57cから終端部57dにかけて漸次深くなっていく構成としてもよい。
-Other embodiments-
In each embodiment described above, the groove depth in the formation range t2 of the inclined side surface 57aII of the
また、前記各実施形態では、環状溝58の深さはその全周囲に亘って一定となっていた。本発明はこれに限らず、環状溝58における始端部58cの溝深さがその他の部分の溝深さよりも浅くなっていてもよい。
Moreover, in each said embodiment, the depth of the
また、前記各実施形態では、螺旋溝57においてピン挿入側面57aIが形成されている領域のみにガイド面59を設けるようにしていたが、このガイド面59を、ピン挿入側面57aIが形成されている領域から傾斜側面57aIIが形成されている領域に亘って設けるようにしてもよい。また、螺旋溝57の全周囲に亘ってガイド面59を設けるようにしてもよい。
In each of the above embodiments, the
また、前記各実施形態では、係止部材61のピン69が挿入される溝56(螺旋溝57および環状溝58)を従動側回転体5の外周面に設けていた。本発明はこれに限らず、これら溝56を従動側回転体5の内周面に設け、従動側回転体5の内部空間に挿入された係止部材61のピン69が外周側に移動することで溝56に挿入される構成としてもよい。
Further, in each of the embodiments, the groove 56 (the
また、前記付勢部材SPの数は任意に変更することが可能である。例えば、従動側回転体5を1つの付勢部材で付勢することも可能である。また、この付勢部材SPは従動側回転体5をロック位置に向かって付勢するものであればよく、前述した圧縮コイルスプリングには限定されない。例えば、従動側回転体5をロック位置に向かって引っ張る引張スプリングを付勢部材として適用するようにしてもよい。
The number of the urging members SP can be arbitrarily changed. For example, the driven side
前記アクチュエータ62は自己保持式のソレノイドには限定されず、例えばコイルに通電している間のみ、係止部材61が溝56に挿入されるソレノイドで構成してもよい。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装置1が解放状態となるため、コイルに通電できない場合にはクラッチ装置1は係合状態となる。従って、アクチュエータ62の作動不良時にもウォータポンプ8を駆動させることが可能になる。
The
前記アクチュエータ62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であってもよい。
The
クラッチ装置1の構成としてはボールロック式には限定されない。例えば圧着式のクラッチ装置としてもよい。
The configuration of the
前記各実施形態では、クランクシャフト72からウォータポンプ8への動力の伝達状態を切り換えるクラッチ装置1に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、オイルポンプやコンプレッサ等、他の補機とクランクシャフト72との間に配設されたクラッチ装置に対しても適用可能である。また、クランクシャフト72からの動力の伝達状態を切り換えるものに限らず、他の動力源からの動力の伝達状態を切り換えるクラッチ装置として本発明を適用してもよい。
In each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to the
本発明は、エンジンの動力をウォータポンプに伝達する係合状態と伝達しない解放状態とを切り換えるクラッチ装置に適用可能である。 The present invention can be applied to a clutch device that switches between an engaged state where engine power is transmitted to a water pump and a disengaged state where engine power is not transmitted.
1 クラッチ装置
3 クラッチ機構
4 駆動側回転体
5 従動側回転体
57 螺旋溝
57a 側面
57aII 傾斜側面
59 ガイド面
59a 第1ガイド面(傾斜部)
61 係止部材
69 ピン
DESCRIPTION OF
61 Locking
Claims (1)
この駆動側回転体に連結される連結位置と、その連結が解除される解除位置との間で移動可能な従動側回転体と、
前記従動側回転体に形成された螺旋溝に挿入される係止部材とを備え、
前記従動側回転体が前記連結位置にある状態で、前記係止部材が前記螺旋溝に挿入された際、この螺旋溝に設けられた傾斜側面と係止部材との当接により、前記従動側回転体がその回転に伴って前記解除位置に向かって移動するクラッチ装置であって、
前記螺旋溝の側面の外周縁には、係止部材が螺旋溝に向けて移動する際に係止部材が当接することで螺旋溝への係止部材の挿入を禁止する領域、および、係止部材が螺旋溝に向けて移動する際に係止部材を螺旋溝の底面に向けて案内する案内領域を備えており、
前記案内領域における螺旋溝の側面は、螺旋溝の底面に向かって傾斜する傾斜部を有しており、この傾斜部の外周側端の位置が前記係止部材における前記解除位置側の端縁よりも更に前記解除位置側に位置していることを特徴とするクラッチ装置。 A driving side rotating body that receives power from a power generation source;
A driven-side rotator movable between a connection position connected to the drive-side rotator and a release position where the connection is released;
A locking member inserted into a spiral groove formed in the driven side rotating body,
When the locking member is inserted into the spiral groove in a state where the driven-side rotating body is in the coupling position, the driven side is brought into contact with the inclined side surface provided in the spiral groove and the locking member. A clutch device in which a rotating body moves toward the release position along with its rotation,
The outer peripheral edge of the side surface of the spiral groove is a region where the locking member abuts when the locking member moves toward the spiral groove, thereby prohibiting insertion of the locking member into the spiral groove, and the locking A guide region for guiding the locking member toward the bottom surface of the spiral groove when the member moves toward the spiral groove;
The side surface of the spiral groove in the guide region has an inclined portion that is inclined toward the bottom surface of the spiral groove, and the position of the outer peripheral side end of the inclined portion is more than the end edge on the release position side of the locking member. Is further located on the release position side.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013221412A JP2015081678A (en) | 2013-10-24 | 2013-10-24 | Clutch device |
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JP2015081678A true JP2015081678A (en) | 2015-04-27 |
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JP2013221412A Pending JP2015081678A (en) | 2013-10-24 | 2013-10-24 | Clutch device |
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- 2013-10-24 JP JP2013221412A patent/JP2015081678A/en active Pending
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