JP2017040336A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 二方向クラッチにおける加工コストの低減、小型化および部品点数の低減を容易に図る。
【解決手段】 入力軸と出力軸との間に配置され、入力軸から出力軸への回転トルクの伝達と遮断とを行う二方向クラッチ１３と、二方向クラッチ１３の係合および解除を制御する電磁クラッチとを具備した動力伝達装置であって、二方向クラッチ１３は、出力軸と一体的に形成された円筒形状の外輪部１８と、入力軸と一体的に形成されて外輪部１８の内側に配置された軸形状の内輪部１９と、外輪部１８と内輪部１９との間での係合および離脱により、内輪部１９から入力される回転トルクの伝達と遮断とを制御する係合子２０とを備え、外輪部１８に対して内輪部１９を偏心させ、その偏心により外輪部１８の内周面２６と内輪部１９の外周面２７との間に形成された環状の楔隙間２８に、円弧楔形状の係合子２０を配置した構造を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、入力軸から出力軸への回転トルクの伝達と遮断を行う二方向クラッチを有し、その二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動力伝達装置に関する。

本出願人は、入力軸と出力軸との間に配置され、入力軸から出力軸への回転トルクの伝達と遮断を行う二方向クラッチと、その二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とを具備した動力伝達装置を先に提案している（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１で開示された動力伝達装置における二方向クラッチは、出力軸の軸端部に設けられた外輪の内周に円筒面を設け、入力軸の軸端部に設けられたカムリングの外周に複数のカム面を周方向に形成し、カムリングのカム面と外輪の円筒面との間に一対のローラとコイルばねとを介在させ、ローラを制御保持器および回転保持器で保持し、カムリングの回転によりローラをカムリングのカム面および外輪の円筒面に係合させてカムリングの回転を外輪に伝達する構造を具備する。

この二方向クラッチにおいて、一対のローラ間に配置されたコイルばねは、一対のローラを互いに離間させる方向、つまり、カムリングのカム面と外輪の円筒面との間に形成された楔隙間に係合させる方向に弾性力を付勢する。また、ローラを保持する制御保持器と回転保持器との間には、運動変換機構としてのトルクカムが設けられている。

また、この動力伝達装置における電磁クラッチは、制御保持器と連結一体化されて回転自在かつ摺動自在に支持されたアーマチュアと、そのアーマチュアと軸方向で対向し、入力軸に対して回り止めされたロータと、そのロータと軸方向で対向する電磁石とで構成されている。

以上の構成からなる二方向クラッチおよび電磁クラッチを具備した動力伝達装置において、電磁クラッチのＯＮ時、二方向クラッチの解除により、入力軸から出力軸への回転トルクを遮断し、電磁クラッチのＯＦＦ時、二方向クラッチの係合により、入力軸から出力軸への回転トルクを伝達するようにしている。

電磁クラッチをＯＮすると、電磁石への通電によりアーマチュアが軸方向に移動してロータに吸着される。二方向クラッチでは、アーマチュアと連結一体化された制御保持器が回転保持器に近接する方向に移動し、制御保持器と回転保持器との間のトルクカムにより、制御保持器と回転保持器とが周方向で互いに接近する方向に相対回転する。この制御保持器と回転保持器との相対回転により、コイルばねの弾性力に抗して一対のローラがカムリングのカム面と外輪の円筒面との間の楔隙間から離脱する。このローラの離脱により、カムリングが空転してその回転は外輪に伝達されない。つまり、入力軸からの回転トルクを遮断するようにしている。

電磁クラッチをＯＦＦすると、電磁石への非通電によりアーマチュアのロータへの吸着が解除されてアーマチュアが回転自在となる。この吸着解除により、二方向クラッチでは、コイルばねの弾性力により、制御保持器と回転保持器とが周方向で互いに離間する方向に相対回転し、一対のローラがカムリングのカム面と外輪の円筒面との間の楔隙間に係合する。このローラの係合により、カムリングの回転は外輪に伝達される。つまり、入力軸からの回転トルクが出力軸に伝達されることになる。

特開２０１３−２０４７６４号公報

ところで、特許文献１で開示された従来の動力伝達装置における二方向クラッチでは、ローラが係合および離脱する楔隙間が、入力軸の軸端部に設けられたカムリングのカム面と、出力軸の軸端部に設けられた外輪の円筒面とで構成されている。このカムリングのカム面は平面で構成する必要があることから、入力軸を通常の円筒研削加工により加工することが困難である。そのため、入力軸に対して平面研削や超硬エンドミルでの仕上げ加工が必要となり、装置のコストアップを招くことになる。

また、カムリングのカム面とローラとが線接触で接触するため、トルク負荷時の接触面圧が高くなる。このことから、カムリングの強度を確保するためには、カムリングの径方向寸法や軸方向寸法を大きくする必要があり、装置の大型化を招くことになる。また、カムリングの径方向寸法を大きくすると、ローラの数が多くなり、部品点数の増加を招くことになる。

そこで、本発明は前述の改善点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、二方向クラッチにおける加工コストの低減、小型化および部品点数の低減を容易に図り得る構造を具備した動力伝達装置を提供することにある。

本発明に係る動力伝達装置は、入力部材と出力部材との間に配置され、入力部材から出力部材への回転トルクの伝達と遮断とを行う二方向クラッチと、その二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とを具備する構成を前提とする。

二方向クラッチは、出力部材と一体的に形成された円筒形状の外輪部と、入力部材と一体的に形成されて外輪部の内側に配置された軸形状の内輪部と、外輪部と内輪部との間での係合および離脱により、内輪部から入力される回転トルクの伝達と遮断とを制御する係合子とを備えた構成を具備する。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明に係る二方向クラッチは、外輪部に対して内輪部を偏心させ、その偏心により外輪部の内周面と内輪部の外周面との間に形成された環状の楔隙間に、円弧楔形状の係合子を配置した構造を有することを特徴とする。

本発明では、軸形状の内輪部を採用したことにより、内輪部の加工コストの低減が図れる。また、外輪部に対して内輪部を偏心させることにより形成された環状の楔隙間に円弧楔形状の係合子を配置したことから、内輪部と係合子とが面接触で接触するので、トルク負荷時の接触面圧を低減させることが容易となる。このことから、二方向クラッチの小型化および部品点数の低減も容易に図れる。

本発明において、環状の楔隙間に一対の円弧楔形状の係合子を配置し、係合子の幅広端部間に、両係合子同士に円周方向への離反力を付勢する弾性部材を介在させ、係合子の幅狭端部間に、楔隙間での係合および離脱を制御する摺動保持器および回転保持器を介在させた構成が望ましい。

このような構成を採用すれば、弾性部材の弾性力により摺動保持器と回転保持器とを周方向で互いに接近する方向に相対回転させることで、一対の係合子が外輪部と内輪部との間の楔隙間に係合する。この係合子の係合により、入力部材からの回転トルクが出力部材に伝達される。一方、弾性部材の弾性力に抗して摺動保持器と回転保持器とを周方向で互いに離間する方向に相対回転させることで、一対の係合子が外輪部と内輪部との間の楔隙間から離脱する。この係合子の離脱により、入力部材からの回転トルクが遮断される。

本発明によれば、軸形状の内輪部を採用したことにより、内輪部の加工コストの低減が図れる。また、外輪部に対して内輪部を偏心させることにより形成された環状の楔隙間に円弧楔形状の係合子を配置したことから、内輪部と係合子とが面接触で接触するので、トルク負荷時の接触面圧を低減させることが容易となる。このことから、二方向クラッチの小型化および部品点数の低減も容易に図れる。その結果、コンパクトで安価な動力伝達装置を提供することができる。

本発明の実施形態で、動力伝達装置の全体構成を示す縦断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 二方向クラッチの作動状態を示す断面図である。 摺動保持器を示す斜視図である。 回転保持器を示す斜視図である。 （Ａ）は図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（Ｂ）は（Ａ）のボールカム機構の作動状態を示す断面図である。

本発明に係る動力伝達装置の実施形態について、図面を参照しながら以下に詳述する。

この実施形態の動力伝達装置は、図１に示すように、入力部材である入力軸１１と、その入力軸１１と同軸上に配置された出力部材である出力軸１２と、入力軸１１と出力軸１２との間に配置され、入力軸１１から出力軸１２への回転トルクの伝達と遮断とを行う二方向クラッチ１３と、入力軸１１側に配置され、二方向クラッチ１３の係合および解除を制御する電磁クラッチ１４とで主要部が構成されている。

入力軸１１は、カップ状のハウジング１５に対して後述の電磁石４５を介して転がり軸受１６によって回転自在に支持されている。また、出力軸１２は、ハウジング１５に対して転がり軸受１７によって回転自在に支持されている。二方向クラッチ１３および電磁クラッチ１４は、ハウジング１５内に収容されている。

二方向クラッチ１３は、図１および図２に示すように、出力軸１２の軸端部に一体的に形成された円筒形状の外輪部１８と、入力軸１１の軸端部に一体的に形成されて外輪部１８の内側に配置された内輪部１９と、外輪部１８と内輪部１９との間の左右両側（図２参照）に配置された一対の円弧楔形状（勾玉形状）の係合子２０と、一対の係合子２０間に配置された弾性部材であるコイルばね２１と、一対の係合子２０の両側に配置された摺動保持器２２および回転保持器２３と、摺動保持器２２と回転保持器２３との間に配置されたボールカム機構２４（図１参照）とで主要部が構成されている。

入力軸１１の軸端部は、出力軸１２の外輪部１８に対して転がり軸受２５によって回転自在に支持されている。入力軸１１の軸端部に設けられた内輪部１９は、外輪部１８に対して偏心している。つまり、内輪部１９の軸中心Ｏ₁は、外輪部１８の軸中心Ｏ₂に対して偏心量ｔだけ下方にずれている（図１および図２参照）。

この外輪部１８に対する内輪部１９の偏心により、外輪部１８の円筒状内周面２６と内輪部１９の円柱状外周面２７との間に環状の楔隙間２８（図２参照）が形成される。この環状の楔隙間２８は、図２の最下方位置で最も幅狭となり、その最下方位置から両側上方に向けて徐々に幅広となり、最上方位置で最も幅広となっている。

この環状の楔隙間２８に一対の円弧楔形状の係合子２０を配置している。係合子２０は、上方に位置する幅広端部２９から下方に位置する幅狭端部３０へ向けて徐々に幅が小さくなって楔隙間２８に合致した勾玉形状をなす。係合子２０の幅広端部２９間にコイルばね２１が配置され、係合子２０の幅狭端部３０の両側に摺動保持器２２および回転保持器２３が配置されている。係合子２０は、例えば焼結加工、プレス加工、鍛造加工あるいは引抜加工などにより製作可能である。

コイルばね２１は、一対の係合子２０を互いに離間させる方向、つまり、外輪部１８の内周面２６と内輪部１９の外周面２７との間の楔隙間２８に係合させる方向に弾性力を付勢する。なお、内輪部１９には、コイルばね２１が一対の係合子２０間から外径側に離脱することを防止するための押え板３１が取り付けられている。

摺動保持器２２は、図４に示すように、筒状部３２の出力側端部を径方向内側に延在させて円盤部３３を形成し、その円盤部３３の下部から軸方向に突出する柱部３４を設けた構造を有する。摺動保持器２２の柱部３４は、外輪部１８と内輪部１９との間の楔隙間２８に挿入され、一方の係合子２０の幅狭端部３０の外側に配置される（図２参照）。この摺動保持器２２の筒状部３２は、後述する電磁クラッチ１４のアーマチュア４３に取り付けられる（図１参照）。

回転保持器２３は、図５に示すように、円盤部３５の下部から軸方向に突出する柱部３６を設けた構造を有する。回転保持器２３の柱部３６は、外輪部１８と内輪部１９との間の楔隙間２８に挿入され、他方の係合子２０の幅狭端部３０の外側に配置される（図２参照）。この回転保持器２３の円盤部３５は、入力軸１１の外周に嵌合された支持リング３７にスラスト軸受３８を介して取り付けられている（図１参照）。なお、前述の摺動保持器２２の円盤部３３には、回転保持器２３の柱部３６が挿通される切り欠き３９が設けられている。

ボールカム機構２４は、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、摺動保持器２２の円盤部３３と回転保持器２３の円盤部３５の対向面のそれぞれに形成された一対のカム溝４０，４１と、摺動保持器２２のカム溝４０と回転保持器２３のカム溝４１に嵌め込まれたボール４２とで構成されている。この摺動保持器２２のカム溝４０および回転保持器２３のカム溝４１は、周方向の中央部で深く、かつ、周方向の両端部に向けて次第に浅くなる形状を有する。

次に、電磁クラッチ１４は、図１に示すように、摺動保持器２２の筒状部３２が圧入されて摺動保持器２２と連結一体化されたアーマチュア４３と、そのアーマチュア４３と軸方向で対向するように配置されたロータ４４と、そのロータ４４と軸方向で対向するように配置された電磁石４５とで構成されている。アーマチュア４３は、支持リング３７の外周に嵌合されて回転自在かつスライド自在に支持されている。ロータ４４は、入力軸１１の外周に嵌合され、その入力軸１１に対して回り止めされている。電磁石４５は、ハウジング１５に取り付けられている。

以上の構成からなる二方向クラッチ１３および電磁クラッチ１４を具備した動力伝達装置の動作例を以下に詳述する。この実施形態の動力伝達装置においては、電磁クラッチ１４のＯＦＦ時、二方向クラッチ１３の係合により、入力軸１１から出力軸１２への回転トルクを伝達する。一方、電磁クラッチ１４のＯＮ時、二方向クラッチ１３の解除により、入力軸１１から出力軸１２への回転トルクを遮断する。

なお、図２は、二方向クラッチ１３の係合子２０が外輪部１８と内輪部１９との間の楔隙間２８に係合した状態を示す。図３は、二方向クラッチ１３の係合子２０が外輪部１８と内輪部１９との間の楔隙間２８から離脱した状態を示す。

電磁クラッチ１４をＯＮすると、電磁石４５への通電によりアーマチュア４３が軸方向に移動してロータ４４に吸着される。二方向クラッチ１３では、アーマチュア４３と連結一体化された摺動保持器２２の円盤部３２が回転保持器２３の円盤部３５に近接する方向に移動する。

この摺動保持器２２と回転保持器２３との間に設けられたボールカム機構２４では、図６（Ａ）に示す状態にあるボール４２、つまり、摺動保持器２２のカム溝４０および回転保持器２３のカム溝４１の浅い端部に位置していたボール４２が、両カム溝４０，４１の最も深い中央部に向けて転がり移動し、図６（Ｂ）に示す状態となる。

このボールカム機構２４により、摺動保持器２２は回転保持器２３に対して軸方向に接近しながら相対回転する。この摺動保持器２２と回転保持器２３との相対回転により、図３に示すように、摺動保持器２２の柱部３４と回転保持器２３の柱部３６とが周方向で互いに離間する方向に各係合子２０の幅狭端部３０を押圧する（図中矢印参照）。

これにより、一対の係合子２０がコイルばね２１の弾性力に抗して移動し、外輪部１８の内周面２６と内輪部１９の外周面２７との間の楔隙間２８から離脱する。つまり、内輪部１９の外周面２７と係合子２０との間に隙間ｍが生じる。この係合子２０の離脱により、内輪部１９が空転してその回転は外輪部１８に伝達されない。つまり、入力軸１１からの回転トルクを遮断する。

電磁クラッチ１４をＯＦＦすると、電磁石４５への非通電によりアーマチュア４３のロータ４４への吸着が解除されてアーマチュア４３が回転自在となる。この吸着解除により、二方向クラッチ１３では、コイルばね２１の弾性力により、コイルばね２１の両端部は、摺動保持器２２の柱部３４と回転保持器２３の柱部３６とが周方向で互いに接近する方向に各係合子２０の幅広端部２９を押圧する。

これにより、一対の係合子２０が移動し、外輪部１８の内周面２６と内輪部１９の外周面２７との間の楔隙間２８に係合する（図２参照）。この係合子２０の係合により、内輪部１９の回転は外輪部１８に伝達される。つまり、入力軸１１からの回転トルクが出力軸１２に伝達される。

この時、摺動保持器２２は回転保持器２３に対して軸方向に離間しながら相対回転する。ボールカム機構２４では、図６（Ｂ）に示す状態にあるボール４２、つまり、摺動保持器２２のカム溝４０および回転保持器２３のカム溝４１の最も深い中央部に位置していたボール４２が、両カム溝４０，４１の浅い端部に向けて転がり移動し、図６（Ａ）に示す状態となる。

この実施形態の動力伝達装置における二方向クラッチ１３は、円柱形状の外周面２７を有する内輪部１９で構成されていることにより、内輪部１９が設けられた入力軸１１を通常の円筒研削加工により加工することができるので、加工コストの低減が図れる。その結果、動力伝達装置のコスト低減が図れる。

また、外輪部１８に対して内輪部１９を偏心させることにより形成された環状の楔隙間２８に円弧楔形状の係合子２０を配置したことから、外輪部１８および内輪部１９と係合子２０とが面接触で接触するので、トルク負荷時の接触面圧を低減させることが容易となる。このことから、内輪部１９の径方向寸法や軸方向寸法を小さくすることができるので、二方向クラッチ１３の小型化が図れる。さらに、係合子２０の数も２つで済むため、部品点数の低減も図れる。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１１ 入力部材（入力軸）
１２ 出力部材（出力軸）
１３ 二方向クラッチ
１４ 電磁クラッチ
１８ 外輪部
１９ 内輪部
２０ 係合子
２１ 弾性部材（コイルばね）
２２ 摺動保持器
２３ 回転保持器
２６ 外輪部の内周面
２７ 内輪部の外周面
２８ 楔隙間
２９ 係合子の幅広端部
３０ 係合子の幅狭端部

Claims (2)

1. 入力部材と出力部材との間に配置され、前記入力部材から前記出力部材への回転トルクの伝達と遮断とを行う二方向クラッチと、前記二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とを具備した動力伝達装置であって、
   前記二方向クラッチは、前記出力部材と一体的に形成された円筒形状の外輪部と、前記入力部材と一体的に形成されて前記外輪部の内側に配置された軸形状の内輪部と、外輪部と内輪部との間での係合および離脱により、内輪部から入力される回転トルクの伝達と遮断とを制御する係合子とを備え、外輪部に対して内輪部を偏心させ、その偏心により外輪部の内周面と内輪部の外周面との間に形成された環状の楔隙間に、円弧楔形状の係合子を配置した構造を有することを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記楔隙間に一対の前記係合子を配置し、係合子の幅広端部間に、両係合子同士に円周方向への離反力を付勢する弾性部材を介在させ、係合子の幅狭端部間に、楔隙間での係合および離脱を制御する摺動保持器および回転保持器を介在させた請求項１に記載の動力伝達装置。

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