JP2016061326A

JP2016061326A - 回転伝達装置

Info

Publication number: JP2016061326A
Application number: JP2014187742A
Authority: JP
Inventors: 尚弘岡田; Naohiro Okada; 直嗣北山; Naotsugu KITAYAMA; 佐藤　光司; Koji Sato; 光司佐藤
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2014-09-16
Filing date: 2014-09-16
Publication date: 2016-04-25

Abstract

【課題】電磁クラッチによって２方向クラッチの係合、解除する回転伝達装置の軸方向長さのコンパクト化と軽量化とを図ることである。
【解決手段】電磁クラッチ５０によって係合および係合解除が制御される２方向クラッチ１０の保持器１６を制御保持器１６Ａと回転保持器１６Ｂとで形成し、その回転保持器１６Ｂをすべり軸受３１で回転自在に支持して回転伝達装置の軸方向長さのコンパクト化と軽量化とを図る。
【選択図】図１

Description

この発明は、入力軸から出力軸への回転の伝達と遮断の切換えに用いられる回転伝達装置に関する。

入力軸から出力軸への回転の伝達と遮断とを行う回転伝達装置として、入力軸と出力軸とを結合および解除する２方向クラッチを有し、その２方向クラッチの係合および解除を電磁クラッチにより制御するようにしたものが従来から知られている。

特許文献１に記載された回転伝達装置においては、外輪とその内側に組み込まれた内輪との間に制御保持器に設けられた複数の柱部と回転保持器に設けられた複数の柱部が周方向で交互に配置されるよう組込み、隣接する柱部間に形成されたポケット内に対向一対のローラを組込み、その一対のローラを、その対向部間に組み込まれた弾性部材で離反する方向に付勢して、外輪の内周に形成された円筒面と内輪の外周に形成されたカム面に係合する位置にスタンバイさせ、上記内輪の一方向への回転により一方のローラを円筒面およびカム面に係合させ、内輪の回転を外輪に伝達するようにしている。

また、内輪に接続された入力軸上に電磁クラッチを設け、その電磁クラッチの電磁コイルに対する通電によりロータに対向配置されたアーマチュアに磁気吸引力を付与して、アーマチュアおよびそのアーマチュアに連結された制御保持器を軸方向に移動させ、その制御保持器のフランジと回転保持器のフランジの対向面間に設けられたトルクカムの作用によりポケットの周方向幅が小さくなる方向に制御保持器と回転保持器とを相対回転させて、各保持器の柱部で一対のローラを係合解除位置まで移動させ、内輪から外輪への回転伝達を遮断するようにしている。

上記回転伝達装置においては、電磁クラッチの電磁コイルに対する通電を解除すると、対向一対のローラ間に組み込まれた弾性部材の押圧作用により制御保持器と回転保持器とがポケットの周方向幅が大きくなる方向に相対回転して対向一対のローラが円筒面およびカム面に当接するスタンバイ状態に保持されるため、内輪の回転によりローラが円筒面およびカム面に直ちに係合することになり、回転方向ガタがきわめて小さく、応答性に優れているという特徴を有している。

特開２０１３−２０４７６４号公報

ところで、上記特許文献１に記載された回転伝達装置においては、回転保持器の軸方向の一端側において段部を設け、その段部と電磁クラッチのロータ間に支持リングを組み込んで軸方向に位置決めし、その支持リングと回転保持器の対向部間に組み込まれた軸受で回転保持器を回転自在に支持しているが、軸受としてスラストニードル軸受を採用しているため、回転伝達装置の軸方向長さが長くなって重量も重くなり、コストも高いという問題があり、改善すべき点が残されている。

この発明の課題は、電磁クラッチによって２方向クラッチの係合、解除する回転伝達装置の軸方向長さのコンパクト化と軽量化とを図ることである。

上記の課題を解決するため、この発明においては、入力軸と、その入力軸と同軸上に配置された出力軸の相互間において回転の伝達と遮断とを行なう２方向クラッチおよびその２方向クラッチの係合および解除を制御する電磁クラッチを有し、前記２方向クラッチが、軸方向に移動自在に、かつ、回転自在に支持された制御保持器および入力軸上に設けられた軸受部材により回転自在に支持された回転保持器を具え、それぞれの保持器に設けられた複数の柱部が前記出力軸の軸端部に設けられた外輪の内周と前記入力軸の軸端部に設けられた内輪の外周間において周方向に交互に配置される組込みとされ、隣接する柱部間に形成されたポケット内に前記外輪の内周および内輪の外周に対して係合可能な一対の係合子と、その一対の係合子を離反する方向に付勢する弾性部材とが組込まれた構成とされ、
前記制御保持器と回転保持器の相互間に、制御保持器の軸方向への移動を前記ポケットの周方向幅が小さくなる方向に両保持器を相対回転させる運動に変換する運動変換機構が組み込まれ、前記電磁クラッチが、前記制御保持器に連結されたアーマチュアと、そのアーマチュアと軸方向に対向するロータと、そのロータと軸方向で対向する電磁石とを有し、その電磁石に対する通電により前記アーマチュアと共に制御保持器を軸方向に移動させる構成とされた回転伝達装置において、前記回転保持器を回転自在に支持する軸受部材をすべり軸受とした構成を採用したのである。

上記のように、すべり軸受で回転保持器を回転自在に支持することにより、スラストニードル軸受で回転保持器を回転自在に支持する場合に比較して、回転伝達装置の軸方向長さのコンパクト化と軽量化を図ることができると共に、コストを低減することができる。

また、軸方向長さを従来の回転伝達装置と同一とした場合に、２方向クラッチのローラの長さを長くすることができ、負荷容量の大きな回転伝達装置を得ることができる。

ここで、すべり軸受として、焼結金属あるいは合成樹脂の多孔質材料に潤滑油を含浸させた含油軸受を採用することにより、回転保持器に負荷される回転抵抗が小さく、回転保持器を円滑に回転させることができる。

また、すべり軸受の外径を回転保持器の外径に等しくすることにより、外径が回転保持器の外径より小さくされたすべり軸受に比較して面圧が小さくなり、耐久性の向上を図ることができる。

上記のようなすべり軸受の採用に際しては、入力軸上において軸方向に位置決めされた支持リングでバックアップする。その際、すべり軸受を省略し、支持リングを軸受部材とし、その支持リングと回転保持器の少なくとも一方を多孔質材料に潤滑油を含浸させたものとすることで、回転伝達装置の軸方向長さをよりコンパクト化することができると共により軽量化することができる。

この発明においては、上記のように、回転保持器を回転自在に支持する軸受部材をすべり軸受としたことにより、回転伝達装置の軸方向長さのコンパクト化と軽量化を図ることができる。

この発明に係る回転伝達装置の実施の形態を示す縦断面図図１の電磁クラッチ部の一部を拡大して示す断面図図１のIII−III線に沿った断面図図３に示すローラの係合解除状態を示す断面図図１のV−V線に沿った断面図図５のVI−VI線に沿った断面図図１のVII−VII線に沿った断面図（ａ）は図７のVIII−VIII線に沿った断面図、(ｂ)は作動状態を示す断面図この発明に係る回転伝達装置の他の実施の形態を示す縦断面図

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係る回転伝達装置の実施の形態を示す。図示のように、回転伝達装置は、入力軸Ｓ_１と、その入力軸Ｓ_１と同軸上に配置された出力軸Ｓ_２と、その両軸の軸端部を覆うハウジング１と、そのハウジング１内に組み込まれて入力軸Ｓ_１から出力軸Ｓ_２への回転の伝達と遮断とを行なう２方向クラッチ１０およびその２方向クラッチ１０の係合、解除を制御する電磁クラッチ５０とからなる。

ハウジング１は円筒状をなし、その一端部には小径の軸受筒２が設けられ、他端部内周には電磁クラッチ５０を抜止めする止め輪３が取付けられている。

図１および図３に示すように、２方向クラッチ１０は、出力軸Ｓ_２の軸端部に設けられた外輪１１の内周に円筒面１２を設け、入力軸Ｓ_１の軸端部に設けられた内輪１３の外周に複数のカム面１４を周方向に形成し、その複数のカム面１４のそれぞれと円筒面１２間に一対の係合子としてのローラ１５と弾性部材２１とを組込み、そのローラ１５を保持器１６で保持し、上記内輪１３の一方向への回転により一対のローラ１５の一方を円筒面１２およびカム面１４に係合させて内輪１３の回転を外輪１１に伝達し、また、内輪１３の他方向への回転時に他方のローラ１５を円筒面１２およびカム面１４に係合させて内輪１３の回転を外輪１１に伝達するようにしている。

ここで、外輪１１の閉塞端部の内面側には小径の凹部１８が形成され、その凹部１８内に組み込まれた軸受１９によって入力軸Ｓ_１の軸端部が回転自在に支持されている。

内輪１３は入力軸Ｓ_１に一体に形成されている。その内輪１３の外周に形成されたカム面１４は、図３に示すように、相反する方向に傾斜する一対の傾斜面１４ａ、１４ｂから形成されて外輪１１の円筒面１２との間に周方向の両端が狭小のくさび形空間を形成しており、上記一対の傾斜面１４ａ、１４ｂ間には内輪１３の接線方向に向く平坦面２０が設けられ、その平坦面２０によって弾性部材２１が支持されている。

弾性部材２１はコイルばねからなる。この弾性部材２１は一対のローラ１５間に配置される組込みとされ、その弾性部材２１で一対のローラ１５は離反する方向に付勢されて、円筒面１２およびカム面１４に係合するスタンバイ位置に配置されている。

図１に示すように、保持器１６は、制御保持器１６Ａと、回転保持器１６Ｂとからなる。制御保持器１６Ａは、環状のフランジ２２の片面外周部にカム面１４と同数の柱部２３を周方向に等間隔に設け、その隣接する柱部２３間に円弧状の長孔２４を形成し、外周には柱部２３と反対向きに筒部２５を設けた構成とされている。

一方、回転保持器１６Ｂは、環状のフランジ２６の外周にカム面１４と同数の柱部２７を周方向に等間隔に設けた構成とされている。

制御保持器１６Ａと回転保持器１６Ｂは、制御保持器１６Ａの長孔２４内に回転保持器１６Ｂの柱部２７が挿入されて、その柱部２３、２７が周方向に交互に並ぶ組み合わせとされる。そして、その組み合わせ状態で柱部２３、２７の先端部が外輪１１と内輪１３間に配置され、制御保持器１６Ａのフランジ２２および回転保持器１６Ｂのフランジ２６が入力軸Ｓ_１の外周に嵌合された支持リング２８と外輪１１の開口端面間に位置する組込みとされている。

上記のような保持器１６Ａ、１６Ｂの組込みによって、図３および図４に示すように、制御保持器１６Ａの柱部２３と回転保持器１６Ｂの柱部２７間にポケット２９が形成される。ポケット２９は内輪１３のカム面１４と径方向で対向し、各ポケット２９内に対向一対の係合子としてのローラ１５および弾性部材２１が組込まれている。

図１および図２に示すように、制御保持器１６Ａのフランジ２２は、入力軸Ｓ_１の外周に形成されたスライド案内面３０に沿ってスライド自在に支持されている。一方、回転保持器１６Ｂは、フランジ２６と入力軸Ｓ_１に嵌合された上述の支持リング２８でバックアップされる軸受部材３１により回転自在に支持されている。

軸受部材３１は、すべり軸受からなる。このすべり軸受３１は、焼結金属あるいは合成樹脂の多孔質材料に潤滑油を含浸させた含油軸受により形成されている。

制御保持器１６Ａのフランジ２２と回転保持器１６Ｂのフランジ２６間には、制御保持器１６Ａの軸方向への移動を、その制御保持器１６Ａと回転保持器１６Ｂの相対的な回転運動に変換する運動変換機構としてのトルクカム４０が設けられている。

図２、図７および図８（ａ）に示すように、トルクカム４０は、制御保持器１６Ａのフランジ２２と回転保持器１６Ｂのフランジ２６の対向面それぞれに周方向の中央部で深く両端に至るに従って次第に浅くなる対向一対のカム溝４１、４２を設け、そのカム溝４１の一端部と他方のカム溝４２の他端部間にボール４３を組み込んだ構成としている。

カム溝４１、４２として、ここでは断面形状が円弧状の溝を示したが溝断面形状がＶ型の溝であってもよい。

上記トルクカム４０は、制御保持器１６Ａのフランジ２２が回転保持器１６Ｂのフランジ２６に接近する方向に制御保持器１６Ａが軸方向に移動した際に、図８（ｂ）に示すように、ボール４３がカム溝４１、４２の溝深さの最も深い位置に向けて転がり移動し、制御保持器１６Ａと回転保持器１６Ｂをポケット２９の周方向幅が小さくなる方向に相対回転させるようになっている。

図６に示すように、内輪１３には、入力軸Ｓ_１に形成されたスライド案内面３０側の端部に、そのスライド案内面３０より大径のホルダ嵌合面４４が形成され、そのホルダ嵌合面４４にローラ１５および弾性部材２１の軸方向への脱落を防止する環状のばねホルダ４５が嵌合されている。

ばねホルダ４５は、内輪１３の軸方向端面に衝合する状態で軸方向に位置決めされている。図５および図６に示すように、ばねホルダ４５の外周には制御保持器１６Ａの柱部２３と回転保持器１６Ｂの柱部２７間に配置される複数の制動片４６が形成されている。

複数の制動片４６は、制御保持器１６Ａと回転保持器１６Ｂとがポケット２９の周方向幅を縮小する方向に相対回転した際に、制御保持器１６Ａの柱部２３および回転保持器１６Ｂの柱部２７を両側縁で受け止めて対向一対のローラ１５を係合解除する中立位置に保持するようになっている。

ばねホルダ４５の外周部には、軸方向に延びて弾性部材２１の外側に張り出す保持片４７が形成され、その保持片４７によって弾性部材２１が一対のローラ１５間から脱落するのが防止されている。

図１および図２に示すように、電磁クラッチ５０は、制御保持器１６Ａに形成された筒部２５の端面と軸方向で対向するアーマチュア５１と、そのアーマチュア５１と軸方向で対向するロータ５２と、そのロータ５２と軸方向で対向する電磁石５３とを有している。

アーマチュア５１は、入力軸Ｓ_１に設けられた前述の支持リング２８によって回転自在かつスライド自在に支持されている。アーマチュア５１の外周部には連結筒５４が設けられ、その連結筒５４の内径面に制御保持器１６Ａの筒部２５が圧入されて、制御保持器１６Ａとアーマチュア５１が連結一体化されている。その連結によってアーマチュア５１は、支持リング２８の外周と入力軸Ｓ_１の外周のスライド案内面３０の軸方向の２箇所においてスライド自在の支持とされる。

ここで、支持リング２８は、入力軸Ｓ_１のスライド案内面３０の軸方向他側に設けられた段部３２によって軸方向に位置決めされている。

ロータ５２は、外・内周に外筒部５２ａおよび内筒部５２ｂを有し、その内筒部５２ｂが入力軸Ｓ_１に圧入固定されている。また、ロータ５２は支持リング２８との間に組み込まれたシム５５によって軸方向に位置決めされている。

電磁石５３は、電磁コイル５３ａおよびその電磁コイル５３ａを支持するコア５３ｂを有する。コア５３ｂはロータ５２の外筒部５２ａと内筒部５２ｂ間に組み込まれ、端部外周が静止部材としてのハウジング１の内径面で支持されて回り止めされている。

コア５３ｂの外側端面には軸受支持筒５６が設けられている。軸受支持筒５６の内部には入力軸Ｓ_１を回転自在に支持する軸受５７が組み込まれている。軸受５７は、軸受支持筒５６の内周に取り付けた止め輪５８によって抜止めされている。

実施の形態で示す回転伝達装置は上記の構造からなり、図３は、２方向クラッチ１０のローラ１５が円筒面１２およびカム面１４に係合している状態を示す。その２方向クラッチ１０の係合状態で、電磁クラッチ５０の電磁コイル５３ａに通電すると、アーマチュア５１に磁気吸引力が作用し、アーマチュア５１が軸方向に移動してロータ５２に吸着される。

ここで、アーマチュア５１は制御保持器１６Ａに連結一体化されているため、アーマチュア５１の軸方向への移動に伴って制御保持器１６Ａは、そのフランジ２２が回転保持器１６Ｂのフランジ２６に接近する方向に移動する。

このとき、トルクカム４０におけるボール４３が図８(ｂ)に示すように、カム溝４１、４２の溝深さの最も深い位置に向けて転がり移動し、制御保持器１６Ａと回転保持器１６Ｂはポケット２９の周方向幅が小さくなる方向に相対回転し、図４に示す対向一対のローラ１５が制御保持器１６Ａの柱部２３と回転保持器１６Ｂの柱部２７で押されて互いに接近する方向に移動する。

このため、ローラ１５は、図４に示すように、円筒面１２およびカム面１４に対して係合解除する中立位置に変位し、２方向クラッチ１０は係合解除状態とされる。

２方向クラッチ１０の係合解除状態において、入力軸Ｓ_１に回転トルクを入力して内輪１３を一方向に回転すると、ばねホルダ４５に形成された制動片４６が制御保持器１６Ａの柱部２３と回転保持器１６Ｂの柱部２７の一方を押圧するため、内輪１３と共に制御保持器１６Ａおよび回転保持器１６Ｂが回転する。このとき、対向一対のローラ１５は係合解除された中立位置に保持されているため、内輪１３の回転は外輪１１に伝達されず、内輪１３はフリー回転する。

内輪１３のフリー回転状態において、電磁コイル５３ａに対する通電を解除すると、アーマチュア５１は吸着が解除されて回転自在となる。その吸着解除により、一対のローラ１５間に組み込まれた弾性部材２１の押圧によって制御保持器１６Ａと回転保持器１６Ｂがポケット２９の周方向幅が大きくなる方向に相対回転し、対向一対のローラ１５のそれぞれが、図３に示すように、円筒面１２およびカム面１４に係合するスタンバイ状態とされ、その対向一対のローラ１５の一方を介して内輪１３と外輪１１の相互間で一方向の回転トルクが伝達される。

ここで、入力軸Ｓ_１を停止して、その入力軸Ｓ_１の回転方向を切換えると、他方のローラ１５を介して内輪１３の回転が外輪１１に伝達される。

このように、電磁コイル５３ａに対する通電の遮断により、制御保持器１６Ａと回転保持器１６Ｂがポケット２９の周方向幅が大きくなる方向に相対回転して、対向一対のローラ１５のそれぞれが円筒面１２およびカム面１４に直ちに噛み込むスタンバイ状態とされるため、回転方向ガタは小さく、内輪１３の回転を外輪１１に直ちに伝達することができる。

図１および図２に示すように、回転保持器１６Ｂをすべり軸受３１で回転自在に支持することにより、スラストニードル軸受で回転保持器１６Ｂを回転自在に支持する場合に比較して、回転伝達装置の軸方向長さのコンパクト化と軽量化を図ることができると共に、コストを低減することができる。

また、軸方向長さをスラストニードル軸受で回転保持器１６Ｂを回転自在に支持する回転伝達装置と同一とする場合に、２方向クラッチ１０のローラ１５の長さを長くすることができ、負荷容量の大きな回転伝達装置を得ることができる。

さらに、すべり軸受３１は、焼結金属あるいは合成樹脂の多孔質材料に潤滑油を含浸させた含油軸受で形成しているため、回転保持器１６Ｂに負荷される回転抵抗が小さく、回転保持器１６Ｂを円滑に回転させることができる。

図９は、この発明に係る回転伝達装置の他の実施の形態を示す。この実施の形態においては、図１および図２に示すすべり軸受３１を省略し、支持リング２８を軸受部材として回転保持器１６Ｂを回転自在に支持している。他の構成は、図１に示す回転伝達装置と同一であるため、同一部品には同一の符号を付して説明を省略する。

ここで、支持リング２８は、焼結金属あるいは合成樹脂の多孔質材料に潤滑油を含浸させた含油軸受で形成されている。

上記のように、含油軸受からなる支持リング２８で回転保持器１６Ｂを回転自在に支持することにより、回転伝達装置の軸方向長さをよりコンパクト化することができると共により軽量化することができる。

Ｓ_１入力軸
Ｓ_２出力軸
１１外輪
１３内輪
１５ローラ（係合子）
１６Ａ制御保持器
１６Ｂ回転保持器
２１弾性部材
２３柱部
２７柱部
２９ポケット
３１すべり軸受（軸受部材）
４０トルクカム(運動変換機構)
５０電磁クラッチ
５１アーマチュア
５２ロータ
５３電磁石

Claims

入力軸と、その入力軸と同軸上に配置された出力軸の相互間において回転の伝達と遮断とを行なう２方向クラッチおよびその２方向クラッチの係合および解除を制御する電磁クラッチを有し、
前記２方向クラッチが、軸方向に移動自在に、かつ、回転自在に支持された制御保持器および入力軸上に設けられた軸受部材により回転自在に支持された回転保持器を具え、それぞれの保持器に設けられた複数の柱部が前記出力軸の軸端部に設けられた外輪の内周と前記入力軸の軸端部に設けられた内輪の外周間において周方向に交互に配置される組込みとされ、隣接する柱部間に形成されたポケット内に前記外輪の内周および内輪の外周に対して係合可能な一対の係合子と、その一対の係合子を離反する方向に付勢する弾性部材とが組込まれた構成とされ、
前記制御保持器と回転保持器の相互間に、制御保持器の軸方向への移動を前記ポケットの周方向幅が小さくなる方向に両保持器を相対回転させる運動に変換する運動変換機構が組み込まれ、
前記電磁クラッチが、前記制御保持器に連結されたアーマチュアと、そのアーマチュアと軸方向に対向するロータと、そのロータと軸方向で対向する電磁石とを有し、その電磁石に対する通電により前記アーマチュアと共に制御保持器を軸方向に移動させる構成とされた回転伝達装置において、
前記回転保持器を回転自在に支持する軸受部材をすべり軸受としたことを特徴とする回転伝達装置。
前記すべり軸受が含油軸受からなる請求項１に記載の回転伝達装置。
前記すべり軸受の外径を前記回転保持器の外径に等しくした請求項１又は２に記載の回転伝達装置。
前記すべり軸受が、前記入力軸上において軸方向に位置決めされた支持リングでバックアップされた請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転伝達装置。
前記軸受部材が、前記回転保持器の軸方向の一端側において前記入力軸に形成された段部と前記回転保持器の対向部間に組み込まれた支持リングからなり、その支持リングと回転保持器の少なくとも一方が多孔質材料に潤滑油を含浸させたものとされた請求項１に記載の回転伝達装置。