JP2019056453A - 回転伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２方向クラッチと電磁クラッチとを組み合わせて、動力の伝達と遮断の切り換えをおこなう回転伝達装置において、電磁クラッチの通電解除時にアーマチュアをロータから離反させる離反ばねが、アーマチュアとロータとの回転差により磨耗するのを防止する。【解決手段】離反ばね２４の一端部をアーマチュア２１のロータ２２との吸着面に接触させて支持するとともに、ロータ２２に近接する他端部を、内輪２の小径軸部５の係合溝３１にはめ込んだ止め輪３３で支持する構成を採用する。内輪２とアーマチュア２１とは電磁クラッチ２０の通電解除時に一体に回転することから、離反ばね２４両端を支持する部材の間に回転差が生じることはない。したがって、離反ばね２４の片方の端部がロータ２２に接触して支持されている場合とは異なり、回転差により離反ばね２４に磨耗が生じることはない。【選択図】図２

Description

本発明は、動力伝達経路における動力の伝達と遮断の切り換えに用いられる回転伝達装置に関する。

回転伝達装置として、特許文献１に記載されているように、２方向クラッチと電磁クラッチとを組み合わせた装置が知られている。この種の回転伝達装置は、入力側部材としての内方部材の外側に、出力側部材としての外方部材を設け、その内方部材と外方部材の間に２方向クラッチを組込み、その２方向クラッチのトルク伝達状態とトルク遮断状態との切り替えを電磁クラッチにより制御するようにしている。

ここで、２方向クラッチは、内方部材の外周に、外方部材の内周に形成された円筒面との間でくさび形空間を形成するカム面を設け、そのカム面と円筒面との間に組込まれた係合子としてのローラを、保持器で保持する構成を採用している。
その保持器には、スイッチばねのばね力が付与されて、ローラのカム面および円筒面に対する噛みこみが解除される中立位置に保持器を弾性的に保持している。

また、電磁クラッチは、電磁石に対する通電により、保持器に対して回り止めされ、かつ軸方向にスライド可能に支持されたアーマチュアを、外方部材に回り止めされたロータに吸着して、保持器を外方部材に対して結合可能な構成を採用している。

いま、電磁石に通電すると、ロータに吸着したアーマチュアには、回転方向の摩擦抵抗が生じ、このアーマチュアに回り止めされた保持器が、内方部材に対し相対回転するため、中立位置から変位する。保持器に保持されたローラは、保持器の変位に伴なって円筒面およびカム面に噛みこむため、２方向クラッチはトルク伝達状態となって、内方部材の回転がローラを介して外方部材へと伝達されることになる。

一方、電磁石に対する通電を解除すると、アーマチュアのロータに対する吸着力は消失する。この際に、アーマチュアをロータから速やかに離反させるために、離反ばねのばね力が利用されている。
ロータとアーマチュアとの接触に伴なう摩擦抵抗から解放された保持器は、スイッチばねのばね力により中立位置に戻される。したがって、保持器に保持されたローラの円筒面およびカム面に対する噛みこみが解除され、２方向クラッチはトルク遮断状態となって内方部材が空転することになる。

特開２００７−２４７７１３号公報

ところで、従来のこの種の回転伝達装置では、電磁クラッチにおける電磁石の通電解除時に、アーマチュアのロータからの離反を補助する離反ばねは、その一端部がアーマチュアのロータとの吸着面に接触することで支持され、その他端部がロータのアーマチュアとの対向面に接触することで支持されていた。

このような構成を採用した場合、２方向クラッチをトルク伝達状態からトルク遮断状態に切り替える際、ともに高速回転している内方部材から外方部材への動力の伝達が遮断されることで、内方部材と一体に回転するアーマチュアと外方部材と一体に回転するロータとの間に大きな回転差が生じる。
したがって、両端部がアーマチュアとロータにそれぞれ支持されている離反ばねは、この回転差により摩耗することが懸念される。離反ばねのばね力が低下すると、電磁クラッチにおける電磁石の通電を解除した場合にも、アーマチュアがロータから離れにくくなるため、２方向クラッチにおけるトルク伝達状態とトルク遮断状態との切り替えがスムーズに行われなくなるおそれがある。

そこで本発明の解決すべき課題は、２方向クラッチと電磁クラッチとを組み合わせて、動力の伝達と遮断の切り換えをおこなう回転伝達装置において、電磁クラッチの通電解除時にアーマチュアをロータから離反させる離反ばねが、アーマチュアとロータとの回転差により磨耗するのを防止することである。

上記した課題を解決するため、発明にかかる回転伝達装置を、内方部材と、前記内方部材の外側に、前記内方部材と同軸上に配置された外方部材と、前記内方部材から前記外方部材へと、正逆両方向への回転トルクを伝達するトルク伝達状態と回転トルクを遮断するトルク遮断状態との間で切り替え可能な２方向クラッチと、前記２方向クラッチの作動時と非作動時との切り替えを制御する電磁クラッチと、を備えるものとしたのである。
そして、前記２方向クラッチは、前記内方部材の外径面と前記外方部材の内径面の間に配置された係合子と、前記係合子を保持する保持器と、前記保持器を中立位置に付勢するスイッチばねと、を有するものとしたのである。ここで、前記２方向クラッチは、前記トルク伝達状態のときには、前記保持器が前記スイッチばねの付勢に抗して中立位置から変位することで、前記係合子が前記内方部材と前記外方部材の対向面間に噛みこみ、前記トルク遮断状態のときには、前記保持器は前記スイッチばねの付勢により中立位置に復帰することで、前記係合子の前記内方部材と前記外方部材の対向面間への噛みこみは解除されるものとする。
また、前記電磁クラッチは、前記内方部材に軸方向にスライド可能に嵌合され、かつ前記保持器に回り止めされたアーマチュアと、前記外方部材に回り止めされて前記アーマチュアと軸方向に対向するロータと、前記アーマチュアを前記ロータから離反する方向に付勢する離反ばねと、前記ロータと軸方向に対向し、通電により前記ロータに前記アーマチュアを吸着させ、通電遮断により前記ロータへの前記アーマチュアの吸着を解除する電磁石と、を有するものとしたのである。ここで前記電磁クラッチは、前記電磁石の通電時には、前記アーマチュアの前記ロータへの吸着により、アーマチュアに回り止めされた前記保持器はロータからの回転抵抗を受けて前記中立位置から変位し、前記電磁石の通電遮断時には、前記離反ばねの付勢により前記アーマチュアは前記ロータから離反して、ロータからの回転抵抗から解放された前記保持器は前記スイッチばねの付勢で前記中立位置へと復帰するものとする。
さらに、前記離反ばねは、その一端部が前記アーマチュアのロータへの吸着面に支持されており、その他端部が前記内方部材の外周に形成されたばね受け凸部に支持されているものとしたのである。

発明にかかる回転伝達装置では、離反ばねのロータに近接する側の端部が、内方部材の外周に形成されたばね受け凸部に支持されているところ、内方部材とアーマチュアとは電磁クラッチの通電解除時に一体に回転することから、離反ばねの両端を支持する部材の間に回転差が生じることはない。したがって、離反ばねの片方の端部がロータに接触して支持されている場合とは異なり、回転差により離反ばねに磨耗が生じることはない。
このため、離反ばねのばね力が長期にわたって維持され、電磁石の通電を解除した場合に、アーマチュアがロータから速やかに離反し、内方部材から外方部材への動力の遮断がスムーズに行われる。

発明にかかる回転伝達装置では、前記内方部材のばね受け凸部は、前記内方部材の外周に外嵌された止め輪である構成を採用するのが好ましい。
このようにすると、安価かつ簡単にばね受け凸部を形成することができる。

発明にかかる回転伝達装置では、前記アーマチュアは、前記ロータへの吸着面に、前記離反ばねの一端部が格納されるばね端格納溝を有している構成を採用するのが好ましい。このようにすると、アーマチュアの回転に伴ない、離反ばねに遠心力が生じるなどしても、ばねの端部がばね端格納溝に格納されて位置決めされていることから、アーマチュアの径方向にずれ動くことが防止される。したがって、離反ばねの片当りなどに伴なう、偏荷重の負荷が抑制され、破損を防止することができる。

発明にかかる回転伝達装置を以上のように構成したので、電磁クラッチの通電解除時にアーマチュアをロータから離反させる離反ばねが、アーマチュアとロータとの回転差により磨耗するのを防止することが可能となった。

実施形態の回転伝達装置の全体縦断面図 実施形態の回転伝達装置におけるアーマチュアがロータから離反した状態を示す要部拡大縦断面図 図２のIII−III線断面図 実施形態の回転伝達装置におけるアーマチュアがロータに吸着した状態を示す要部拡大縦断面図 他の実施形態の回転伝達装置の要部拡大縦断面図

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。

図１から図３に示す、実施形態の回転伝達装置では、ハウジング１内に内方部材としての内輪２が組込まれている。この内輪２は、カムリング３を軸方向の中央部に有し、そのカムリング３の両端に一対の小径軸部４，５を設けた構成とされている。
内輪２の内径面には、スプライン２ａが形成されており、ここに図示省略の入力軸が嵌合されている。また、内輪２の内径面には、シール２ｂが設けられている。

内輪２の外側には外方部材としての外輪６が設けられ、その外輪６と内輪２は軸受７を介して相対的に回転自在に支持されている。また、外輪６はハウジング１内に組込まれた軸受８を介して回転自在に支持されている。外輪６とハウジング１の開放端との間には、シール９が設けられている。
外輪６の内径面には、スプライン６ａが形成されており、ここに図示省略の出力軸が嵌合されている。入力軸とハウジング１の間は、オイルシール１ａにより閉塞されている。

内輪２と外輪６との間には２方向クラッチ１０が設けられ、その２方向クラッチ１０の作動および非作動を制御する電磁クラッチ２０が上記２方向クラッチ１０と回転伝達装置の軸方向に隣接して並設されている。

図３に示すように、２方向クラッチ１０は、外輪６の内径面に円筒面１１を形成し、カムリング３の外径面には円筒面１１との間でくさび形空間を形成する複数のカム面１２を周方向に間隔をおいて設け、各カム面１２と円筒面１１間に係合子としてのローラ１３を組込み、そのローラ１３を内輪２と外輪６の間に組込まれた保持器１４で保持したローラクラッチからなる。

内輪２と保持器１４の相互間には、ローラ１３が円筒面１１およびカム面１２に対して係合解除される中立位置に保持器１４を弾性保持するためのスイッチばね１５が組込まれている。
このスイッチばね１５は、Ｃ形リング部１５ａの両端に一対の押圧片１５ｂを外向きに形成した構成とされている。

図２および図３に示すように、スイッチばね１５は、カムリング３の端面に形成されたばね収納凹部１６内にＣ形リング部１５ａが嵌合される組付けとされている。
一対の押圧片１５ｂは、ばね収納凹部１６の周壁に形成された切欠き部１７を通じて保持器１４の端面に設けられた切欠き１８内に挿入されている。これにより、スイッチばね１５は、切欠き部１７および切欠き１８の周方向で対向する端面を相反する方向に押圧し、ローラ１３を中立位置に保持している。
スイッチばね１５は、内輪２の小径軸部５に嵌合されたばね押え１９により、軸方向に固定されている。ばね押え１９は、保持器１４と係合することで保持器１４に対して回り止めされている。

図１および図２に示すように、電磁クラッチ２０は、内輪２の小径軸部５にスライド自在に嵌合されて保持器１４の端面と軸方向で対向するアーマチュア２１と、そのアーマチュア２１と軸方向で対向するロータ２２と、そのロータ２２と軸方向で対向する電磁石２３と、アーマチュア２１をロータ２２から離反する方向に押圧する離反ばね２４とからなる。

図１および図２に示すように、アーマチュア２１には係合孔２５が形成され、その係合孔２５にばね押え１９の外縁に設けられた突片２６が挿入されている。
その突片２６と係合孔２５の係合によって、アーマチュア２１はばね押え１９を介して保持器１４に対して回り止めされ、かつ、軸方向にスライド可能となっている。

図１に示すように、ロータ２２は、内周および外周に円筒部２２ａ、２２ｂを有し、外周の円筒部２２ｂが外輪６の開口端部内に取付けられた非磁性体から成るロータガイド２７内に圧入されて外輪６に回り止めされている。
ロータ２２の内側の円筒部２２ａの内径面には、図示省略の入力軸を回転可能に支持するための軸受２２ｃが設けられている。

電磁石２３は、フィールドコア２３ａと、そのフィールドコア２３ａに支持された電磁コイル２３ｂから成る。この電磁石２３は、ロータ２２の内外の円筒部２２ａ、２２ｂの間に配置され、そのフィールドコア２３ａがハウジング１の閉塞端に非回転に支持されている。フィールドコア２３ａとハウジング１の間には、ワッシャ２９が介在している。

図２に示すように、内輪２の一端側の小径軸部５には、係合溝３０および係合溝３１が二列に形成されており、それぞれ止め輪３２及び止め輪３３が嵌め込まれている。
カムリング３に近い側の止め輪３２は、アーマチュア２１がロータ２２から離反した際に当接してその離反量を制限するものである。また、カムリング３から遠い側の止め輪３３は、後述するように離反ばね２４の端部を支持するものである。

図２のように、離反ばね２４は、アーマチュア２１とロータ２２との間に設けられている。離反ばね２４の両端部のうち一端部は、アーマチュア２１のロータ２２への吸着面に接触することで支持されている。また、離反ばね２４の他端部は、ばね受け凸部としての止め輪３３に接触することで支持されている。図示のように、離反ばね２４とロータ２２とは、非接触の状態にある。

実施形態の回転伝達装置の構成は以上のようであり、いま電磁石２３の電磁コイル２３ｂに対する通電の遮断状態では、図３のように、スイッチばね１５のばね力によりローラ１３は中立状態に保持されるため、内輪２の回転は外輪６に伝達されず、２方向クラッチはトルク遮断状態となって、内輪２が空転する。

このような内輪２の空転状態から、電磁石２３の電磁コイル２３ｂに通電すると、アーマチュア２１に吸引力が付与され、アーマチュア２１は離反ばね２４の弾性に抗して軸方向にスライドして、図４に示すように、ロータ２２に吸着される。

ロータ２２とアーマチュア２１の吸着面に作用する摩擦抵抗は保持器１４の回転抵抗となるが、その摩擦抵抗は、スイッチばね１５のばね力より予め大きな値に設定されている。このため、スイッチばね１５は弾性変形して、内輪２と保持器１４とが相対回転する。その相対回転により、保持器１４は中立位置から変位し、ローラ１３がくさび形空間の狭小部に押し込まれて円筒面１１およびカム面１２に噛みこむ。したがって、２方向クラッチはトルク伝達状態となって、内輪２の回転はローラ１３を介して外輪６に伝達されることになる。

このような内輪２から外輪６へのトルク伝達状態から、電磁コイル２３ｂに対する通電を遮断すると、離反ばね２４の押圧により、アーマチュア２１はロータ２２から離反して、図２に示すように、止め輪３２に当接する位置まで移動する。

また、アーマチュア２１がロータ２２から離反すると、スイッチばね１５のばね力により保持器１４が内輪２に対して係合時の逆方向に回転され、ローラ１３は円筒面１１およびカム面１２への噛みこみが解除されて中立位置に復帰する。このため、内輪２から外輪６への回転伝達が遮断される。

内輪２から外輪６への回転伝達が遮断されると、内輪２と外輪６との間に回転差が生じ、内輪２と一体に回転するアーマチュア２１と外輪６と一体に回転するロータ２２との間にも回転差が生じることになる。
離反ばね２４の両端部がアーマチュア２１とロータ２２にそれぞれ支持されている場合、その両端部における回転差により離反ばね２４が摩耗し、ばね力が低下してしまう恐れがあるが、本実施形態では、離反ばね２４の両端部は内輪２に設けられた止め輪３３と内輪２と一体に回転するアーマチュア２１にそれぞれ支持されているため、離反ばね２４の両端部間に回転差が生じず、摩耗を抑制することができる。したがって、離反ばね２４のばね力の低下が防止され、２方向クラッチ１０の応答性がよく、信頼性の高い回転伝達装置を得ることができる。

図５に、他の実施形態の回転伝達装置を示す。
この実施形態では、アーマチュア２１のロータ２２への吸着面の内径側にばね端格納溝３４が設けられており、離反ばね２４のアーマチュア２１に支持される側の端部が、このばね端格納溝３４に格納されている。
内輪２が回転すると、内輪２と一体的に回転するアーマチュア２１に支持される離反ばね２４の端部には、遠心力が生じるなどして、アーマチュア２１の径方向にずれ動きやすくなるが、その端部がばね端格納溝３４に格納されることで、径方向へのずれ動きが防止される。
このように、離反ばね２４がアーマチュア２１に対してずれ動かないように位置決めすることで、片当たり状態が発生するなどして離反ばね２４に偏荷重が負荷される事態が防がれ、その破損が防止される。したがって、離反ばね２４のばね力の低下が一層防止され、一層信頼性の高い回転伝達装置を得ることができる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲内およびこれと均等の意味でのすべての修正と変形を含む。

実施形態では、離反ばね２４のアーマチュア２１に支持される側の逆側の端部を支持するためのばね受け凸部の一例として止め輪を示したが、これに限定されず、たとえば内輪２の外径面に一体に形成されたばね受け凸部としてもよい。また、ばね受け凸部は内輪の外径面の全周に設ける必要はなく、断続的に設けたり、一部に設けたりしてもよい。

実施形態では、内方部材や外方部材の一例として、入力軸や出力軸と別体の内輪と外輪を示したが、これに限定されず、内方部材や外方部材を入力軸や出力軸と一体としてもよい。
実施形態では、２方向クラッチの係合子の一例として、ローラを示したが、これに限定されず、ボール等でもよい。

１ ハウジング、１ａ オイルシール、２ 内輪、２ａ スプライン、２ｂ シール、３ カムリング、４ 小径軸部、５ 小径軸部、６ 外輪、６ａ スプライン、７ 軸受、８ 軸受、９ シール、１０ ２方向クラッチ、１１ 円筒面、１２ カム面、１３ ローラ、１４ 保持器、１５ スイッチばね、１５ａ Ｃ形リング部、１５ｂ 押圧片、１６ ばね収納凹部、１７ 切欠き部、１８ 切欠き、１９ ばね押え、２０ 電磁クラッチ、２１ アーマチュア、２２ ロータ、２２ａ 円筒部、２２ｂ 円筒部、２２ｃ 軸受、２３ 電磁石、２３ａ フィールドコア、２３ｂ 電磁コイル、２４ 離反ばね、２５ 係合孔、２６ 突片、２７ ロータガイド、２８ 軸受、２９ ワッシャ、３０ 係合溝、３１ 係合溝、３２ 止め輪、３３ 止め輪、３４ ばね端格納溝

Claims (3)

1. 内方部材と、
   前記内方部材の外側に、前記内方部材と同軸上に配置された外方部材と、
   前記内方部材から前記外方部材へと、正逆両方向への回転トルクを伝達するトルク伝達状態と回転トルクを遮断するトルク遮断状態との間で切り替え可能な２方向クラッチと、
   前記２方向クラッチのトルク伝達状態とトルク遮断状態との切り替えを制御する電磁クラッチと、を備え、
   前記２方向クラッチは、
   前記内方部材の外径面と前記外方部材の内径面の間に配置された係合子と、
   前記係合子を保持する保持器と、
   前記保持器を中立位置に付勢するスイッチばねと、を有し、
   前記電磁クラッチは、
   前記内方部材に軸方向にスライド可能に嵌合され、かつ前記保持器に回り止めされたアーマチュアと、
   前記外方部材に回り止めされて前記アーマチュアと軸方向に対向するロータと、
   前記アーマチュアを前記ロータから離反する方向に付勢する離反ばねと、
   前記ロータと軸方向に対向し、通電により前記ロータに前記アーマチュアを吸着させ、通電遮断により前記ロータへの前記アーマチュアの吸着を解除する電磁石と、を有し、
   前記離反ばねは、
   その一端部が前記アーマチュアのロータへの吸着面に支持されており、
   その他端部が前記内方部材の外周に形成されたばね受け凸部に支持されている、回転伝達装置。
2. 前記内方部材のばね受け凸部は、
   前記内方部材の外周に外嵌された止め輪である請求項１に記載の回転伝達装置。
3. 前記アーマチュアは、
   前記ロータへの吸着面に、前記離反ばねの一端部が格納されるばね端格納溝を有している請求項１または２に記載の回転伝達装置。

Images