JP2015200362A - 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部材を設ける。また、従動側回転体の外周面に傾斜溝および環状溝を互いに隣接して設けると共に、この傾斜溝に挿入可能な係止部材を設ける。そして、傾斜溝に係止部材が挿入されていない状態では、前記付勢部材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、傾斜溝に係止部材が挿入されると、係止部材と傾斜溝の側面との当接により、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傾斜溝から環状溝に移ると、係止部材と環状溝の側面とが当接する。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. In addition, an urging member that causes the urging force directed to the driving side rotator to act on the driven side rotator is provided. In addition, an inclined 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 inclined groove is provided. In a state in which the locking member is not inserted into the inclined groove, the driven-side rotator moves forward toward the drive-side rotator by the urging force of the urging member, 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 inclined 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 surface of the inclined 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 side rotating body further proceeds and the locking member moves from the inclined groove to the annular groove, the locking member and the side surface 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.
ここで、上記したクラッチ装置では、係止部材を回動させるためにソレノイドアクチュエータが設けられている。そして、ソレノイドアクチュエータの復帰ばねの付勢力によって、係止部材が傾斜溝に挿入され、ソレノイドアクチュエータの電磁力によって、係止部材が環状溝から排出される(引き抜かれる)ようになっている。なお、このソレノイドアクチュエータは、自己保持型であり、係止部材を駆動(挿入および排出)するとき以外は通電する必要がないので、消費電力の低減を図ることが可能である。 Here, in the clutch device described above, a solenoid actuator is provided to rotate the locking member. The locking member is inserted into the inclined groove by the biasing force of the return spring of the solenoid actuator, and the locking member is ejected (pulled out) from the annular groove by the electromagnetic force of the solenoid actuator. Since this solenoid actuator is a self-holding type and does not need to be energized except when driving (inserting and discharging) the locking member, it is possible to reduce power consumption.
しかしながら、係止部材を回動させるためにソレノイドアクチュエータを用いた場合には、係止部材を挿入および排出する力を大きくすることが困難であることから、係止部材の挿入動作および排出動作の確実性の向上を図ることが困難である。 However, when a solenoid actuator is used to rotate the locking member, it is difficult to increase the force for inserting and discharging the locking member. It is difficult to improve the certainty.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、係止部材を挿入および排出する際の確実性の向上を図ることが可能なクラッチ装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a clutch device capable of improving the reliability when the locking member is inserted and discharged. It is.
本発明によるクラッチ装置は、駆動側回転体と、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に設けられ、傾斜溝が形成された従動側回転体と、従動側回転体を連結位置側に付勢する付勢部材と、従動側回転体の傾斜溝に挿入可能な係止部材と、係止部材を回動させる回動機構部とを備える。クラッチ装置は、従動側回転体が連結位置にある状態で、回動機構部により係止部材が従動側回転体の傾斜溝に挿入された場合に、傾斜溝が係止部材に当接することにより、従動側回転体がその回転に伴って解除位置に向かって移動するように構成されている。そして、回動機構部は、モータと、モータの出力トルクを増幅する減速装置と、係止部材に連結される連結部材とを含み、モータの出力トルクが減速装置により増幅されて連結部材に伝達されることにより、係止部材が回動されるように構成されている。 The clutch device according to the present invention is provided so as to be movable between a drive-side rotator, a connection position connected to the drive-side rotator, and a release position where the connection is released, and a driven side in which an inclined groove is formed. A rotating body; a biasing member that biases the driven-side rotating body toward the coupling position; a locking member that can be inserted into the inclined groove of the driven-side rotating body; and a rotation mechanism that rotates the locking member. Prepare. The clutch device is configured such that when the locking member is inserted into the inclined groove of the driven side rotating body by the rotation mechanism portion in a state where the driven side rotating body is in the coupling position, the inclined groove contacts the locking member. The driven-side rotator is configured to move toward the release position along with the rotation. The rotation mechanism unit includes a motor, a reduction gear that amplifies the output torque of the motor, and a connecting member that is connected to the locking member, and the output torque of the motor is amplified by the reduction device and transmitted to the connecting member. By doing so, the locking member is configured to be rotated.
このように構成することによって、モータの出力トルクにより係止部材を回動(挿入および排出)させることにより、係止部材を回動させるためにソレノイドアクチュエータを用いる場合に比べて、係止部材を挿入および排出する力を大きくすることができるので、係止部材を挿入および排出する際の確実性の向上を図ることができる。また、減速装置を設けることにより、出力トルクを増加させながら、モータの小型化を図ることができる。 By configuring in this way, the locking member is rotated (inserted and ejected) by the output torque of the motor, so that the locking member is compared with the case where a solenoid actuator is used to rotate the locking member. Since the force for inserting and discharging can be increased, it is possible to improve the reliability when the locking member is inserted and discharged. Further, by providing the reduction gear, it is possible to reduce the size of the motor while increasing the output torque.
本発明のクラッチ装置によれば、係止部材を挿入および排出する際の確実性の向上を図ることができる。 According to the clutch device of the present invention, it is possible to improve the reliability when the locking member is inserted and discharged.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下では、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. Below, the case where the clutch apparatus which concerns on this invention is applied to the water pump with which the cooling system of the engine (internal combustion engine) for motor vehicles was provided is demonstrated. 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.
−第1実施形態−
図1は、第1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。
-First embodiment-
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
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 side rotating body 4 is connected to the driven
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 accommodation recess 52b for accommodating the biasing member SP is formed at the bottom of the
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-side rotator 4 is provided with a
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3に示す位置)と、駆動側回転体4から後退する位置(図4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3(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3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. 3 (side view showing the engaged state of the clutch device 1), when the driven-
一方、図4(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4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. 4 (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 side rotating body 4 and the driven side
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に挿入可能な係止部材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)に対して軸心方向の一方側に向かうように所定角度だけ傾斜した側面57aII(図5を参照)を有する傾斜溝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。これら傾斜溝57および環状溝58の配設位置としては、環状溝58が傾斜溝57よりも大径部51寄りとなっている。
The
前記傾斜溝57は、半径方向に延びる側面57a(後述するピン挿入側面57aIおよび傾斜された(周方向に対して所定角度だけ傾斜された)側面57aIIで成る;図5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5は、前記従動側回転体5の小径部52において傾斜溝57が形成されている領域(以下、傾斜溝形成領域という)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5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5に示すように、小径部52の外周面には、それぞれ周方向に亘る傾斜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. 5 shows a region where the
前記傾斜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5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)傾斜した側面57aIIとなっている。この側面57aIIの傾斜角度および傾斜範囲(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、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
このように周方向に対して傾斜した側面57aIIが形成されているため、この側面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。
Thus, since the side surface 57aII inclined with respect to the circumferential direction is formed, the width dimension (dimension in the direction along the axis) of the
また、この側面57aIIよりも従動側回転体5の回転方向の下流側(図5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 on the downstream side (left side in FIG. 5) of the driven
また、側面57aIIよりも従動側回転体5の回転方向の上流側(図5における右側)にあっては、傾斜溝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が傾斜溝57に挿入される場合の挿入開始領域に相当する。以下では、この領域を始端部57cと呼ぶ。図5に示す形状の傾斜溝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。また、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、係止ユニット6の係止部材61に備えられたピン69が傾斜溝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 where the pin insertion side surface 57aI is provided corresponds to an insertion start region when the
また、傾斜溝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、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、側面57aIIの形成範囲t2にあっては、その全周囲に亘って傾斜溝57の深さ寸法が一定となっている。
Further, as the depth dimension of the
一方、環状溝58は、前記傾斜溝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。この環状溝58の側面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、環状溝58の底面58bは、前記傾斜溝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、傾斜溝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と傾斜溝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。さらに、この環状溝58では、前記傾斜溝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、傾斜溝57および環状溝58が形成されていることにより、図3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が前記傾斜溝57の始端部57c(ピン挿入側面57aIが形成されている領域)から傾斜溝57に挿入される。このように傾斜溝57にピン69が挿入された場合、傾斜溝57の側面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、傾斜溝57の側面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3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が傾斜溝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。つまり、ピン69は傾斜溝57から脱して環状溝58に嵌り込む。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、傾斜溝57の側面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
(係止ユニット)
次に、図6および図7を参照して、係止ユニット6について説明する。
(Locking unit)
Next, the
第1実施形態による係止ユニット6は、溝56に挿入可能な係止部材61と、係止部材61を回動させる回動機構部90とを備えている。この係止ユニット6は、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ることにより、クラッチ装置1を係合状態から解放状態に切り換えるために設けられている。
The
係止部材61は、基端側に回動軸61aが設けられ、その回動軸61aを中心にして回動可能に構成されている。また、係止部材61は、先端側にピン69が設けられており、そのピン69を従動側回転体5の溝56に対して挿入および排出することが可能である。
The locking
回動機構部90は、モータ91と、ウォームホイール92と、平歯車93と、連結部材94と、ストッパ95aおよび95bとを含んでいる。
The
モータ91は、図示省略した制御回路に接続されており、正逆回転可能に構成されている。このモータ91の出力軸には、ウォームホイール92と噛み合うウォーム91aが設けられている。このため、ウォーム91aおよびウォームホイール92は、モータ91の出力トルクを増幅する減速装置(ウォームギヤ)として機能する。
The
ウォームホイール92は、回転軸92aを中心にして回転可能に設けられている。また、ウォームホイール92には、回転軸92aを中心にして一体的に回転する平歯車92bが設けられている。この平歯車92bは、平歯車93と噛み合っている。平歯車93は、回転軸93aを中心にして回転可能に設けられている。ウォームホイール92、平歯車92bおよび93は、モータ91によって回転されるようになっている。
The
連結部材94は、一方端が平歯車93に連結され、他方端が係止部材61に連結されている。この連結部材94は、モータ91によって回転される平歯車93の回転運動を係止部材61の回動(揺動)運動に変換するために設けられている。ストッパ95aおよび95bは、係止部材61の回動範囲を規制するために設けられている。具体的には、ストッパ95aは、係止部材61が溝56から排出されたときに係止部材61の位置決めをする機能を有し、ストッパ95bは、係止部材61が溝56に挿入されたときに係止部材61の位置決めをする機能を有する。
The connecting
(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
まず、図6に示すように、係止部材61が溝56から排出されてストッパ95aに接触されている。このとき、図3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。
First, as shown in FIG. 6, the locking
このウォータポンプ8の作動状態において、図6に示すように、モータ91が正転方向に回転されると、ウォームホイール92が図6における時計回りに回転される。このとき、ウォームホイール92とともに平歯車92bが回転され、その平歯車92bと噛合する平歯車93が図6において反時計回りに回転される。これにより、連結部材94が従動側回転体5の軸心に近づくように移動され、係止部材61のピン69が溝56に挿入される。
In the operating state of the water pump 8, as shown in FIG. 6, when the
具体的には、係止部材61のピン69が、従動側回転体5の溝56における傾斜溝57に対し、その始端部57c(ピン挿入側面57aIが形成されている領域)から挿入される。なお、この際、係止部材61のピン69が傾斜溝57の始端部57c以外の領域に向けて移動した場合には、ピン69は前記小径部52の外周面に当接することになり、その後、従動側回転体5の回転に伴って、傾斜溝57の始端部57cがピン69に対向する位置に達すると、このピン69が、この始端部57cから傾斜溝57に挿入されることになる。
Specifically, the
ピン69が傾斜溝57に挿入され、このピン69が側面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が傾斜溝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3に示す状態から図4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、傾斜溝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。
When the
なお、係止部材61のピン69が環状溝58に挿入されると、係止部材61がストッパ95bに接触される。そして、ストッパ95bにより係止部材61の移動が規制されることによって、過負荷に起因するモータ91の電流増加が検出された場合に、モータ91への通電が停止される。このとき、ウォームホイール92側からウォーム91aを駆動することが困難であることから、係止部材61のピン69が環状溝58に挿入された状態で維持される。つまり、モータ91に対して通電されていない状態で、係止部材61が環状溝58に挿入された状態で維持されるとともに、クラッチ装置1が解放状態で維持される。
When 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4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が傾斜溝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が傾斜溝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、図7に示すように、モータ91が逆転方向に回転され、ウォームホイール92が図7における反時計回りに回転される。このとき、ウォームホイール92とともに平歯車92bが回転され、その平歯車92bと噛合する平歯車93が図7において時計回りに回転される。これにより、連結部材94が従動側回転体5の軸心から離れるように移動され、係止部材61のピン69が環状溝58から引き抜かれる(排出される)。
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
なお、係止部材61のピン69が環状溝58から排出されると、係止部材61がストッパ95aに接触される。そして、ストッパ95aにより係止部材61の移動が規制されることによって、過負荷に起因するモータ91の電流増加が検出された場合に、モータ91への通電が停止される。このとき、ウォームホイール92側からウォーム91aを駆動することが困難であることから、係止部材61のピン69が溝56から排出された状態で維持される。つまり、モータ91に対して通電されていない状態で、係止部材61が溝56から排出された状態で維持されるとともに、クラッチ装置1が係合状態で維持される。
When the
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
(効果)
第1実施形態では、上記のように、モータ91の出力トルクにより係止部材61を回動(挿入および排出)させることによって、係止部材61を回動させるためにソレノイドアクチュエータ(図示省略)を用いる場合に比べて、係止部材61を挿入および排出する力を大きくする(たとえば、10N以上にする)ことができるので、係止部材61を挿入および排出する際の確実性の向上を図ることができる。また、ウォームホイール92を設けるとともに、モータ91の出力軸にウォーム91aを設けることによって、出力トルクを増加させながら、モータ91の小型化を図ることができる。
(effect)
In the first embodiment, as described above, a solenoid actuator (not shown) is rotated to rotate the locking
また、第1実施形態では、ウォームホイール92側からウォーム91aを駆動することが困難であることによって、係止部材61が溝56に挿入および排出されたときに、その状態を維持するためにモータ91に対して通電する必要がないので、消費電力の低減を図ることができる。
In the first embodiment, since it is difficult to drive the
また、第1実施形態では、モータ91を駆動力源とする回動機構部90によって係止部材61を回動(揺動)させることによって、係止部材61を回動させるためにソレノイドアクチュエータ(図示省略)を用いる場合に比べて、係止部材61の揺動範囲を広くすることができるので、設計の自由度を向上させることができる。
In the first embodiment, a solenoid actuator (in order to rotate the locking
−第2実施形態−
次に、図8および図9を参照して、第2実施形態によるクラッチ装置の回動機構部200について説明する。
-Second Embodiment-
Next, with reference to FIG. 8 and FIG. 9, the
第2実施形態の回動機構部200は、モータ201と、ウォームホイール92と、平歯車93と、連結部材94とを備えている。モータ201は、一方向のみに回転可能に構成されている。回動機構部200には、ストッパ95aおよび95b(図6および図7参照)が設けられていない。なお、回動機構部200のその他の構成は、回動機構部90と同様である。
The
そして、図8に示すように、係止部材61が溝56から排出された状態から、モータ201が一方向に回転されると、ウォームホイール92が図8における時計回りに回転される。このとき、ウォームホイール92とともに平歯車92bが回転され、その平歯車92bと噛合する平歯車93が図8において反時計回りに回転される。これにより、連結部材94が従動側回転体5の軸心に近づくように移動され、係止部材61のピン69が溝56に挿入される。
Then, as shown in FIG. 8, when the
そして、係止部材61のピン69が環状溝58に挿入されると、モータ201への通電が停止される。このとき、ウォームホイール92側からウォーム91aを駆動することが困難であることから、係止部材61のピン69が環状溝58に挿入された状態で維持される。
When the
その後、図9に示すように、モータ201が一方向に回転されると、ウォームホイール92が図9における時計回りに回転される。このとき、ウォームホイール92とともに平歯車92bが回転され、その平歯車92bと噛合する平歯車93が図9において反時計回りに回転される。これにより、連結部材94が従動側回転体5の軸心から離れるように移動され、係止部材61のピン69が環状溝58から引き抜かれる(排出される)。
Thereafter, as shown in FIG. 9, when the
そして、係止部材61のピン69が環状溝58から排出されると、モータ201への通電が停止される。このとき、ウォームホイール92側からウォーム91aを駆動することが困難であることから、係止部材61のピン69が溝56から排出された状態で維持される。
Then, when the
なお、係止部材61の溝56への挿入および排出は、たとえば、モータ201のステップ数に基づいて判断するようにしてもよいし、係止部材61の位置を検出するセンサ(図示省略)を設け、そのセンサの検出結果に基づいて判断するようにしてもよい。また、ウォームホイール92または平歯車93の位置(角度)を検出するセンサ(図示省略)を設け、そのセンサの検出結果に基づいて判断するようにしてもよい。
Note that the insertion and ejection of the locking
上述したように、回動機構部200は、一方向のみに回転するモータ201が設けられており、そのモータ201によりウォームホイール92が一回転される毎に、係止部材61が挿入および排出されるように構成されている。
As described above, the
(効果)
第2実施形態では、上記のように、一方向のみに回転されるモータ201を設けることによって、モータ201への通電方向を切り換える必要がないので、モータ201を制御する制御回路を簡素化することができる。また、ウォーム91aおよびウォームホイール92などにおいて、歯面の片側のみを摺動させることができる。
(effect)
In the second embodiment, as described above, by providing the
なお、第2実施形態のその他の効果は、第1実施形態と同様である。 The remaining effects of the second embodiment are similar to those of the first embodiment.
−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
-Other embodiments-
In addition, embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It does not become a basis of limited interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention is not interpreted only by the above-described embodiments, but is defined based on the description of the scope of claims. Further, the technical scope of the present invention includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.
たとえば、第1および第2実施形態では、傾斜溝57の側面57aIIの形成範囲t2における溝深さを周方向に亘って均一にする例を示したが、これに限らず、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。
For example, in the first and second embodiments, the example has been shown in which the groove depth in the formation range t2 of the side surface 57aII of the
また、第1および第2実施形態では、環状溝58の深さをその全周囲に亘って一定にする例を示したが、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。
Further, in the first and second embodiments, the example in which the depth of the
また、第1および第2実施形態では、係止部材61のピン69が挿入される溝56を従動側回転体5の外周面に設ける例を示したが、これに限らず、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。
In the first and second embodiments, the example in which the
また、第1および第2実施形態において、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。
In the first and second embodiments, the number of urging members SP can be arbitrarily changed. For example, the driven side
また、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
さらに、第1および第2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。
Furthermore, in the first and second embodiments, the case where the present invention is applied to the
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に利用可能である。 The present invention can be used in a clutch device that switches the connected state of both of them by moving the driven-side rotator forward and backward relative to the drive-side rotator.
1 クラッチ装置
4 駆動側回転体
5 従動側回転体
57 傾斜溝
61 係止部材
90 回動機構部
91 モータ
91a ウォーム(減速装置)
92 ウォームホイール(減速装置)
94 連結部材
200 回動機構部
201 モータ
DESCRIPTION OF
92 Worm wheel (decelerator)
94 Connecting
Claims (1)
前記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に設けられ、傾斜溝が形成された従動側回転体と、
前記従動側回転体を前記連結位置側に付勢する付勢部材と、
前記従動側回転体の傾斜溝に挿入可能な係止部材と、
前記係止部材を回動させる回動機構部とを備え、
前記従動側回転体が前記連結位置にある状態で、前記回動機構部により前記係止部材が前記従動側回転体の傾斜溝に挿入された場合に、前記傾斜溝が前記係止部材に当接することにより、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、
前記回動機構部は、モータと、前記モータの出力トルクを増幅する減速装置と、前記係止部材に連結される連結部材とを含み、前記モータの出力トルクが前記減速装置により増幅されて前記連結部材に伝達されることにより、前記係止部材が回動されるように構成されていることを特徴とするクラッチ装置。 A driving side rotating body;
A driven-side rotator which is provided so as to be movable between a connection position connected to the drive-side rotator and a release position where the connection is released, and in which an inclined groove is formed;
A biasing member that biases the driven-side rotating body toward the coupling position;
A locking member that can be inserted into the inclined groove of the driven-side rotating body;
A rotation mechanism for rotating the locking member,
When the locking member is inserted into the inclined groove of the driven-side rotating body by the rotation mechanism portion in a state where the driven-side rotating body is in the coupling position, the inclined groove contacts the locking member. A clutch device in which the driven-side rotator moves toward the release position along with the rotation, by contacting with the clutch device;
The rotation mechanism unit includes a motor, a reduction device that amplifies the output torque of the motor, and a connecting member that is connected to the locking member, and the output torque of the motor is amplified by the reduction device and the A clutch device configured to rotate the locking member by being transmitted to a connecting member.
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