JP3558583B2

JP3558583B2 - 電磁式ローラクラッチ

Info

Publication number: JP3558583B2
Application number: JP2000176516A
Authority: JP
Inventors: 良則山田; 茂隆永松; 孝志野▲崎▼; 隆英齋藤
Original assignee: NTN Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: NTN Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-06-13
Filing date: 2000-06-13
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2020-06-13
Also published as: JP2001355657A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電磁式ローラクラッチにおいて、非係合時の摩擦損失を低減する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２つの回転軸間で動力の伝達を断続する電磁式ローラクラッチとして、例えば、特開平１０−５９０１１に記載の回転伝達装置が知られている。従来技術として、この電磁式ローラクラッチの概略構成を説明する。
【０００３】
図９は従来技術としての回転伝達装置の回転軸を含む断面の断面図である。図１０は従来技術としての回転伝達装置の回転軸に直交する断面の断面図である。図１１は従来技術としての回転伝達装置について保持器の組み付け状態を示す断面図である。特開平１０−５９０１１に記載の装置を示した。この回転伝達装置は、従動部材となる外輪２と、入力軸４とを切断・結合する２方向クラッチである。このクラッチは、図１０に示す通り、外輪２の内側が円形になっており、入力軸４は断面が正八角形の角を丸めた形状をなしており、正八角形の各辺が８つのカム面となる。このカム面は、外輪２の内面との間で円周方向の両側が狭幅になる楔状空間を形成している。
【０００４】
入力軸４には外周に環状の保持器８が設けられている。保持器８には周方向に８つのポケットが形成され、各ポケット９に係合子としてのローラ１０が組込まれている。保持器８は周方向に回動可能になっており、図１０中に矢印で示す通り、保持器８の回動に伴ってローラ１０の位置も周方向に移動する。ローラ１０がカム面の中央付近にある場合（図１０の状態）では、ローラ１０と外輪２との間には隙間があり、入力軸４と外輪２とは非係合状態にある。ローラ１０がカム面の狭幅部分に移動すると外輪２と係合し、外輪２と入力軸４を一体化する。
【０００５】
図１１に示す通り、保持器８と入力軸４の両者には、周方向の一部に切り欠き１があり、弾性部材であるスイッチバネ１３が組み付けられている。保持器８に外力が作用していない状態では、スイッチバネ１３の弾性力が周方向に作用し、ローラ１０が非係合位置になるよう保持器８を保持する。
【０００６】
回転伝達装置には図９に示す通り、入力軸４と外輪２の間に電磁クラッチが組込まれている。この電磁クラッチは、ケース等に固定された電磁石１６と、外輪２に固定されたロータ１８と、アーマチュア２１とからなる。アーマチュア２１はロータ１８と保持器８の間に設けられており、保持器８に対して回転不能で軸方向の移動は可能となっている。電磁石１６に通電するとアーマチュア２１が引きつけられ、アーマチュア２１とロータ１８とが摩擦力で結合した状態となる。この結果、保持器８は外輪２から回転方向の外力を受ける。この外力によって保持器８はスイッチバネ１３の弾性力に抗じて周方向に移動し、ローラ１０を係合位置に移動させる。こうして回転伝達装置は入力軸４と外輪２とが係合する。
【０００７】
電磁石１６に通電しない状態では、アーマチュア２１とロータ１８との間に十分な摩擦力が働かないため、保持器８およびローラ１０はスイッチバネ１３の弾性力によって非係合位置に保持される。こうして回転伝達装置は非係合状態となる。かかる回転伝達装置は、電磁石１６への通電により係合状態と非係合状態を速やかに切り替え可能である利点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転伝達装置、即ち電磁式ローラクラッチでは、非係合状態、即ち動力の伝達が行われないはずの状態において、遠心力の作用により、ローラと回転軸との接触が生じ、回転軸の回転を阻害するトルク、いわゆる引きずりトルクを生じることがあった。図１２は引きずりトルクの発生原理を示す説明図である。図９〜図１１で示した回転伝達装置のローラ１０近傍の拡大図を示した。非係合状態にあるとき、ローラ１０と外輪２の内面との間には所定のギャップＧが存在する。ところが、回転伝達装置が回転すると、ローラ１０に遠心力ｆが作用し、その位置が破線で示す通り移動する。この結果、ローラ１０は外輪２の内面に接触し、摩擦力による引きずりトルクが生じる。このトルクは、遠心力ｆの増大につれて大きくなる。引きずりトルクは非係合時における動力の損失を招いていた。スイッチバネの弾性力が比較的弱い場合には、引きずりトルクによって、ローラが係合位置に移動することもあり、電磁式ローラクラッチの動作が不安定になることもあった。
【０００９】
ローラを中心方向に付勢するようにガータスプリングなどの弾性部材を取り付け、上記接触を回避することも可能ではある。しかし、高速回転時には遠心力が大きくなるため、接触を十分に回避することができなかった。さらに図１０〜１２で示した８角形のカム面を有する場合には、係合時には非係合時よりもローラと回転軸中心との距離が広がる（図１２において非係合時の半径ｒ１＜係合時の半径ｒ２である）ため、弾性部材はローラの係合位置への移動を阻害する一因ともなっていた。かかる理由から、弾性部材の適用は、安定した係合動作の確保と高速回転時でのひきずりトルクの防止とを両立することが困難であった。
【００１０】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、電磁式ローラクラッチにおいて、安定した動作を確保しつつ、非係合時の引きずりトルクを低減する技術を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題を解決するために、本発明では第１回転軸と第２回転軸の結合および切り離しを電磁力の作用によって行う電磁式ローラクラッチにおいて、
周方向の位置によって径方向の間隔が異なる擬楔状空間を形成する部材として、前記第１回転軸に固定された内側回転部材、および前記内側回転部材の外周に同心円状に配置され前記第２回転軸に固定された中空の外輪を備え、
前記径方向の間隔の最小値と最大値の間の径を有し、前記擬楔状空間内に配置されたローラと、
前記第１回転軸に対し相対的に回動可能に連結され前記ローラの周方向の動きを規制する第１保持器と、
該第１保持器に固定されるとともに、前記第１回転軸に相対的に回動可能に備えられた第１摩擦係合器と、
前記第２回転軸と相対的に回転不能に備えられた第２摩擦係合器と、
前記第１摩擦係合器と第２摩擦係合器とを吸着する電磁力を作用させる電磁石とを備え、
さらに、前記内側回転部材と一体的に回転可能に組み付けられ、前記擬楔状空間内で前記ローラが前記内側回転部材に接触しながら移動する空間に干渉しない形状、かつ非係合時に前記ローラと前記外輪とが接触しない範囲に該ローラの径方向の動きを規制する形状の剛体の第２保持器とを備えるものとした。なお、回動とは、所定の軸周りに３６０度に満たない範囲で姿勢を変えられることを意味するものとし、３６０度以上の範囲で姿勢を変えられる場合には回転という用語を用いるものとする。
【００１２】
第２保持器により、非係合時においてローラと外輪との接触を回避することができ、引きずりトルクの発生を回避することができる。第２保持器は、内側回転部材または第１回転軸に固定される機構であり、ガータスプリングのような弾性部材ではなく、通常は剛体の機構として構成される。剛体とは、弾性部材に対する意味の用語であり、運用時の荷重に対しひずみが無視できる程に小さい材料および形状で形成されることを意味する。第２保持器を剛体とすることにより、高速回転時にも上記作用を確保できる。第２保持器は、ローラが移動する空間に干渉しないため、擬楔状空間内でローラが係合位置に移動するのを妨げないため、安定した係合動作を確保することもできる。
【００１３】
擬楔状空間は、例えば、外輪の内周を円形とし、内側回転部材を多角形断面として形成することもできるし、外輪の内周を多角形とし、内側回転部材の外周を円形として形成することもできる。本発明の電磁式ローラクラッチは、いずれのタイプにも適用可能である。第２保持器の形状は、外輪、内側回転部材、ローラの形状に応じて、上述の条件下で適宜設定可能である。
【００１４】
第２保持器は、外周側から該軸部に力を加えて、即ち外周側からローラを中心方向に押さえることによって動きを規制する機構と、内周側からローラを中心方向に引っ張ることによって動きを規制する機構とに分けられる。
【００１５】
前者として、ローラがその径よりも細径の軸部を有している場合には、
例えば、前記第２保持器は、
外周側から該軸部に力を加えて前記規制を行う規制部を有する条件、
前記擬楔状空間における前記ローラの可動範囲では、該規制部の内周面と前記内側回転部材の外周面との間隔が一定値である条件を満足する機構とすることができる。
【００１６】
より具体的には、
前記ローラの軸方向両端に前記軸部を備えるものとし、
前記第２保持器は前記第１保持器の外周に位置する機構であり、
前記規制部は前記ローラの軸部を含む軸長よりも狭く、軸部を除く軸長よりも広い幅の孔とすることができる。ローラの軸部を除く中央部分は、孔を移動可能であるが軸部は孔を通り抜けることができない。従って、ローラの周方向の動きは確保しつつ、径方向の動きを規制することができる。
【００１７】
第２保持器に付加的な機能を持たせることも可能である。
例えば、前記第２保持器が前記第１保持器の軸方向の動きを規制するよう、前記ローラから軸方向に第１保持器、第２保持器の順にそれぞれが配置され、
前記第１保持器は前記内側回転部材の外周面によって支持されているものとしてもよい。第２保持器は、第１保持器が軸方向に移動するのを規制する機能も果たす。第１保持器を内側回転部材で支持することにより、軸方向の小型化を図ることができる。第２保持器に第１保持器を支持させることも可能ではあるが、内側回転部で第１保持器を支持することにより、回転中心から支持部までの距離を短縮できるため、支持部で生じる摩擦トルクを抑制できる。従って、クラッチの係合および切り離し時の第１保持器の回動を小さいトルクで安定して行うことが可能となる。
【００１８】
第２保持器について、後者の機構、即ち、内周側からローラを中心方向に引っ張ることによって動きを規制する機構としては、例えば次の構成が挙げられる。前記第２保持器は、前記ローラの中心と前記内側回転部材または前記第１回転軸とを連結する機構であり、
該第２保持器が連結される内側回転部材または第１回転軸には、前記擬楔状空間における前記ローラの可動範囲において、前記ローラの中心と一定の距離を保った状態で該連結部が移動可能な連結部移動機構が備えられている構成である。
【００１９】
連結はローラの中心に挿入孔を設け、第２の保持器に該挿入孔への挿入軸を設けるものとしてもよいし、第２の保持器をローラの中心部にピン等で止めてもよい。連結部移動機構は、例えば、内側回転部材に上記要件を満足するカム溝を設け、第２の保持器にカム溝中を移動するカム部を設けることにより実現できる。
【００２０】
本発明は、２つの回転軸の係合および切り離しを行う機構として構成する他、第１ないし第３の回転軸と、該第１回転軸と第２回転軸との係合および切り離しを行う第１電磁式ローラクラッチ機構と、該第２回転軸と第３の回転軸との係合および切り離しを行う第２電磁式ローラクラッチ機構とを備える電磁式２段クラッチとして構成することも可能である。かかる場合には、前記第１および第２電磁式ローラクラッチとして、上述した本発明の電磁式ローラクラッチを適用すればよい。また、該第１および第２電磁式ローラクラッチを、同心円状に配置することが好ましい。いわゆる２段クラッチとしての構成である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．全体構成
Ｂ．内側回転部の構成
Ｃ．中間回転部の構成
Ｄ．外側回転部の構成
Ｅ．保持器の構成
Ｆ．電磁式２段クラッチの動作
Ｇ．第２実施例
Ｈ．電磁式２段クラッチの適用例
【００２２】
Ａ．全体構成：
図１は実施例としての電磁式２段クラッチの概略構成を示す説明図である。回転軸を含む断面の上半分を示した。実施例のクラッチは、３つの回転ユニットと１つの固定ユニットから構成される。回転ユニットは回転軸中心から内側回転部１００、中間回転部２００、外側回転部３００の順に配置され、それぞれ軸受５０１〜５０４により相対的に回転可能に組み付けられている。本実施例では、軸受５０１，５０２として針状ころ軸受を適用して径方向の小型化を図った。軸受５０３、５０４は玉軸受を適用した。各回転部の構成は後で詳述する。
【００２３】
固定ユニット４００は磁性体で形成され、電磁石を形成するコイル４０１，４０３を収納するコア４０２，４０４を有している。固定ユニット４００はボルト４０５によりクラッチの収納ケース等に固定されている。
【００２４】
Ｂ．内側回転部の構成：
図２は内側回転部１００の構成を示す説明図である。図１から内側回転部１００に相当する部分のみを抜き出して示した。内側回転部１００の動力伝達軸は内軸１０１である。内軸１０１の外周にはカム１０２がスプライン嵌合されている。カム１０２は正十角形の角を丸めた断面形状をなしている。詳細は後述する。カム１０２は内軸１０１と一体成形しても構わない。
【００２５】
カム１０２の外周には第１保持器１２０およびローラ１０４が周方向に回動可能に組み付けられている。第１保持器１２０はカム１０２の外周面で支持されている。第１保持器１２０にはカム１０２の各辺に対応した１０カ所のポケットがあり、それぞれに１０個のローラ１０４が入っている。詳細は後述する。ローラ１０４は、後述する通り、内軸１０１と中間軸２０１との係合子として機能する。
【００２６】
第１保持器１２０の外周側には第２保持器１３０が組み付けられている。第２保持器１３０はカム１０２に固定されている。第２保持器１３０の形状の詳細は後述する。第２保持器１３０は、第１保持器１２０を挟んでローラ１０４と反対側に取り付けられており、第１保持器１２０が軸方向に脱落するのを防止する機能も果たしている。
【００２７】
第１保持器１２０およびカム１０２には従来の回転伝達装置（図１１参照）と同様の形式でスイッチバネ１０３が取り付けられている。スイッチバネ１０３の弾性力により、非係合時にローラ１０４はニュートラル位置に保持される。
【００２８】
スイッチバネ１０３は、突起１０６を設けたスイッチバネ押えによって組み付けられている。また、この突起１０６には円盤状のアマチュア１０７がはめ込まれている。アマチュア１０７は突起１０６があるため、保持器１２０と一体的に所定範囲で回動する。但し、アマチュア１０７は突起１０６に固定されている訳ではなく、若干の隙間をもってはめ込まれており、軸方向に移動可能であり、電磁力の作用によって、後述する中間軸２０１の径方向側面２１０に吸着される。アマチュア１０７は離反バネ１０８により中間軸２０１の径方向側面２１０から離反する方向に付勢されている。
【００２９】
Ｃ．中間回転部の構成：
図３は中間回転部２００の構成を示す説明図である。図１から中間回転部２００に相当する構成を抜き出して示した。中間回転部２００の動力伝達軸は中間軸２０１である。中間軸２０１は鋼で形成されており、図示する通り、円盤状の径方向側面２１０を挟んで太径部と細径部とを有している。径方向側面２１０には、内側電磁クラッチユニットが動作する際に磁気回路の形成を助けるスリット２１１ａ，２１１ｂが設けられている。
【００３０】
太径部の外周には以下に示す通り内側回転部と同様の機構が組み付けられている。カム２０２は太径部にスプライン嵌合される。カム２０２の外周にはローラ２０４と第１保持器２２０が組み付けられる。第１保持器２２０はカム２０２の外周面で回動可能に支持される。第１保持器２２０の外周には、第２保持器２３０が組み付けられる。第２保持器２３０はカム２０２に固定され、第１保持器２２０が軸方向に脱落するのを防止する機能も果たす。第１保持器２２０には、突起２０６を有するスイッチバネ押えによって、スイッチバネ２０３が組み付けられている。突起２０６には、電磁力によって後述するロータ３０２に吸着されるアマチュア２０７が嵌められる。このアマチュア２０７には、後述するロータ３０２から離反させる方向に付勢する離反バネ２０８が設けられている。
【００３１】
Ｄ．外側回転部の構成：
図４は外側回転部３００の構成を示す説明図である。図１から外側回転部３００に相当する部分を抜き出して示した。外側回転部３００の動力伝達軸は外軸３０１である。外軸３０１にはコイル４０１に対向する部位にロータ３０２がはめ込まれている。ロータ３０２は磁性体でリング形状に形成されており、外軸３０１と一体的に回転する。ロータ３０２の回転を妨げないよう、ロータ３０２とコイル４０１との間にはわずかの隙間が設けてある。ロータ３０２には、アマチュア２０７を吸着する磁気回路の形成を助けるスリット３１１ａ，３１１ｂが設けられている。外軸３０１はその動力をチェーンベルトで抽出できるよう、一部がスプロケット３０３となっている。
【００３２】
Ｅ．保持器の構成：
図５はカムおよび保持器の構成を示す説明図である。図５（ａ）は第２保持器１３０についての外周面からの視図である。図５（ｂ）は第１保持器１２０についての外周面からの視図である。図５（ｃ）は回転軸に直交する断面におけるクラッチの断面図である。図示の都合上、一部のみを示した。図示を省略したが、中間軸２０１に組み付けられる第２保持器２３０，第１保持器２２０は、それぞれ図５（ａ）、図５（ｂ）と同様の形状である。
【００３３】
図５（ｃ）に示す通り、カム１０２，２０２の外周は、多角形の断面形状である。中間軸２０１および外軸３０１の内周面は円形断面であるため、これらとカム１０２，２０２との間には、中央部よりも両側の間隔が狭い擬楔状空間が形成される（図中の領域Ａ）。ローラ１０４、２０４はそれぞれこの擬楔状空間内に保持されている。ローラ１０４，２０４の径は、擬楔状空間の間隔の最大値よりも小さく、最小値よりも大きい。従来技術（図９〜図１１）で説明した機構と同様、ローラ１０４，２０４が擬楔状空間の中央付近にあるとき、ローラ１０４、２０４と中間軸２０１、外軸３０１の内周面との間には所定のギャップが存在し、クラッチは解放状態となる。ローラ１０４，２０４が擬楔状空間内で両脇の間隔が狭い部分に移動すると、クラッチは係合状態となる。
【００３４】
ローラ１０４，２０４の周方向の位置は第１保持器１２０，２２０で規制される。図５（ｂ）に示す通り、第１保持器１２０にはローラを収納するポケット１２１が設けられている。図示する通り、ローラ１０４には、両端に細い径の軸１０４ａが設けられている。ポケット１２１は軸１０４ａも含むローラ１０４の最大軸長およびローラ１０４の最大径よりも広い幅を有している。ローラ１０４はこのポケット１２１に保持されることによって周方向の位置が規制される。ローラ２０４の形状およびそれを保持する第１保持器２２０の形状も同様である。
【００３５】
第２保持器１３０、２３０は第１保持器１２０、２２０の外周面を覆うように取り付けられている。図５（ａ）に示す通り、第２保持器１３０には、ローラ１０４を収納するポケット１３１が設けられている。ポケットは、軸方向については、ローラ１０４の軸１０４ａを含む軸長よりも狭く、軸１０４ａを除く軸長よりも広い幅で形成されている。ローラ１０４はポケット１３１の両側のリム部１３２に軸１０４ａが当たるため、第２保持器１３０によって径方向の動きが規制される。なお、第２保持器１３０は、ローラ１０４の外周面の一部が外側に突出する範囲に肉厚が抑制されている。
【００３６】
ポケット１３１は、周方向については、ローラ１０４の移動を妨げない範囲で設けられている。つまり、周方向のサイズは、ローラ１０４の径よりも十分大きい。図６は領域Ａの拡大図である。図示する通り、リム部１３２の内周面１３２ｉは、ローラ１０４の移動を妨げないようカム１０２の外周面１０２ｃと平行に形成されている。この結果、両者の間隔は一定に保たれるため、図中に示す通り、ローラ１０４は両脇の係合位置Ｐ１，Ｐ２間を第１保持器１２０の回動に伴って移動することができる。ローラ２０４を保持する第２保持器２３０も同様の形状となっている。
【００３７】
先に説明した通り、第１保持器１２０，２２０はそれぞれカム１０２，２０２に支持されている。図６中に支持部の形状を併せて示した。カム１０２は多角形の角を丸めた形状をなしている。図中の領域ＣＰに示す通り、第１保持器１２０は、カム１０２の角を丸めた部分を軸受代わりとして支持されている。第１保持器２２０も同様にカム２０２によって支持されている。
【００３８】
Ｆ．電磁式２段クラッチの動作：
本実施例の電磁式２段クラッチは、内軸１０１と中間軸２０１との間に内側電磁クラッチユニットが組み付けられ、中間軸２０１と外軸３０１との間に外側電磁クラッチユニットが組み付けられている。内側電磁クラッチユニットは、内側回転部１００と中間軸２０１および径方向側面２１０、並びにコイル４０３，コア４０４で構成される。内軸１０１が第１回転軸、中間軸２０１が第２回転軸に相当する。アマチュア１０７が第１摩擦係合器、径方向側面２１０が第２摩擦係合器に相当する。外側電磁クラッチユニットは、中間回転部２００と外軸３０１，ロータ３０２、およびコイル４０１、コア４０２で構成される。中間軸２０１が第１回転軸、外軸３０１が第２回転軸に相当する。アマチュア２０７が第１摩擦係合器、ロータ３０２が第２摩擦係合器に相当する。
【００３９】
コイル４０１、４０３に通電していない状態では、外側クラッチユニットおよび内側クラッチユニットの第１および第２摩擦係合器は、それぞれ接触していない状態にあり、内軸１０１、中間軸２０１、外軸３０１は互いに切り離された状態となる。コイル４０１に通電するとアマチュア２０７がロータ３０２に吸着され両者の間に摩擦力が生じる。コイル４０３に通電するとアマチュア１０７が径方向側面２１０側に吸着され両者の間に摩擦力が生じる。
【００４０】
これらの摩擦力が小さい間は、スイッチバネ１０３，２０３の弾性力に逆らってローラを係合させることができない。十分な摩擦力が作用すると、摩擦力によるトルクがスイッチバネ１０３，２０３の弾性力にうち勝つようになり、第１保持器１２０，２２０を回動させ（図６中のＤＩＲ１またはＤＩＲ２方向）、ローラ１０４，２０４を係合位置に移動させる。この結果、電磁クラッチユニットは、係合状態となり、ローラ１０４，２０４を介してトルクが伝達される。コイル４０１，４０３への通電制御は、例えば、トランジスタやサイリスタ等のスイッチング素子を用い、そのデューティ制御によって行うことができる。
【００４１】
以上で説明した電磁式２段クラッチによれば、第２保持器１３０，２３０の作用によって非係合時の引きずりトルクを回避することができる。先に説明した通り、第２保持器１３０，２３０は、リム部１３２によってローラ１０４，２０４の径方向の動きを規制する。図６に示す通り、非係合時に遠心力Ｆが作用しても、ローラ１０４，２０４は中間軸２０１、外軸３０１との間のギャップＧＰが維持される。本実施例のクラッチは、かかる作用により、非係合時の引きずりトルクを回避できる。
【００４２】
第２保持器１３０，２３０をクラッチの運転時にローラ１０４，２０４に作用する遠心力を考慮して、接触を回避できる十分な強度を有する材質、形状で構成すればよい。弾性力を付与してローラ１０４，２０４の径方向の動きを規制する機構と異なり、第２保持器１３０，２３０はローラ１０４，２０４の係合動作を妨げないため、高速回転時にも十分な強度を持たせることが可能である。
【００４３】
Ｇ．第２実施例：
図７は第２実施例としての電磁式２段クラッチの概略構成を示す説明図である。第１実施例のクラッチに対し、内側回転部１００Ａ、中間回転部２００Ａの構成が相違する。それぞれカム１０２Ａ、２０２Ａ、ローラ１０４Ａ，２０４Ａ、第１保持器１２０Ａ，２２０Ａ、および第２保持器１４０，２４０の形状が第１実施例と相違する。その他の構成は、第１実施例と同様である。
【００４４】
第２保持器１４０，２４０は、ローラ１０４Ａ、２０４Ａとカム１０２Ａ，２０２Ａとを連結するＪ字型の部材である。ローラ１０４Ａ、２０４Ａには挿入孔が設けられており、ここに第２保持器１４０，２４０の長軸部が挿入される。カム１０２Ａ，２０２Ａにはカム溝が設けられており、ここに第２保持器１４０，２４０の短軸部が挿入される。
【００４５】
図８は保持器の構成を示す説明図である。図８（ａ）は第１保持器の外周面からの視図である。図８（ｂ）は図７中の切断線Ｂ−Ｂにおけるクラッチの断面図である。
【００４６】
図８（ｂ）に示す通り、第２保持器１４０，２４０は、ローラ１０４Ａ，２０４Ａの挿入孔と、カム１０２Ａに設けられたカム溝１４５、カム２０２Ａに設けられたカム溝２４５とを連結する。カム溝１４５は、カム１０２Ａの外周面１０２ｓと平行に設けられている。ローラ１０４Ａの中心とカム溝１４５との距離は一定に保たれるため、第２保持器１４０はローラ１０４Ａの係合位置Ｐ１，Ｐ２間の移動を妨げない。同様にカム溝２４５もカム２０２Ａの外周面に平行に設けられている。
【００４７】
図８（ａ）に示す通り、第１保持器１２０Ａには、ローラ１０４Ａおよび第２保持器１４０を収納するポケット１２１Ａが設けられている。このポケット１２１Ａの作用によりローラ１０４Ａは周方向の位置が規制される。ローラ２０４Ａを収納する第１保持器２２０Ａも同様の形状である。
【００４８】
第２実施例の電磁式クラッチによれば、第２保持器１４０，２４０によってローラ１０４Ａ、２０４Ａの径方向の動きを規制することができる。従って、非係合時の引きずりトルクを回避できる。第２保持器１４０，２４０はローラ１０４Ａ，２０４Ａの係合位置への移動を妨げないので、安定した係合動作を確保することもできる。
【００４９】
なお、第２保持器１４０，２４０は、ローラとカムとを連結する種々の機構を適用可能である。挿入孔に挿入する構成の他、ローラまたはカムにピンで連結される構成としてもよい。カムとの連結部には、ローラの移動時のガタを防止する機構を設けることが好ましい。例えば、第２保持器１４０，２４０の形状をカムとの連結部ではカム溝に沿った幅広形状とすればよい。
【００５０】
Ｈ．電磁式２段クラッチの適用例：
実施例の電磁式２段クラッチは、一つの回転軸と他の２つの回転軸との結合状態を切り替える必要がある種々の装置に適用することができる。例えば、車両に適用することにより、駆動軸を自在に切り替えることが可能となる。この場合は、エンジンを中間軸２０１に結合し、前車軸を内軸１０１、後車軸を外軸３０１に結合すればよい。中間軸２０１と内軸１０１とを結合すれば、前輪駆動車両となる。中間軸２０１と外軸３０１とを結合すれば、後輪駆動車両となる。中間軸２０１を内軸１０１、外軸３０１の双方に結合すれば、四輪駆動車両となる。また、同様にモータとエンジンと動力源として備えるハイブリッド車両に適用することもできる。
【００５１】
このように本実施例の電磁式２段クラッチは、３つの回転軸のうち２つの回転軸の結合状態の切り替えが要求される種々の装置において有効に適用することができる。上述の例では、車両およびハイブリッド車両への適用を挙げたが、これらに限定されるものではない。
【００５２】
また、以上の説明では、電磁式２段クラッチおよびその適用例を例示した。本実施例は、必ずしも２段クラッチとして構成する必要はなく、２軸の係合および切り離しを行う機構、即ち、通常のクラッチ機構として構成してもよい。かかる構成は、例えば、実施例の２段クラッチにおける内側クラッチユニットまたは外側クラッチユニットのいずれか一方を用いることにより容易に実現可能である。但し、２段クラッチでは、外側クラッチユニットの半径が比較的大きく、引きずりトルクが大きくなるため、その低減効果が特に有効である。
【００５３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等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、更に種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例としての電磁式２段クラッチの概略構成を示す説明図である。
【図２】内側回転部１００の構成を示す説明図である。
【図３】中間回転部２００の構成を示す説明図である。
【図４】外側回転部３００の構成を示す説明図である。
【図５】カムおよび保持器の構成を示す説明図である。
【図６】領域Ａの拡大図である。
【図７】第２実施例としての電磁式２段クラッチの概略構成を示す説明図である。
【図８】保持器の構成を示す説明図である。
【図９】従来技術としての回転伝達装置の回転軸を含む断面の断面図である。
【図１０】従来技術としての回転伝達装置の回転軸に直交する断面の断面図である。
【図１１】従来技術としての回転伝達装置について保持器の組み付け状態を示す断面図である。
【図１２】引きずりトルクの発生原理を示す説明図である。
【符号の説明】
１００、１００Ａ…内側回転部
１０１…内軸
１０２，１０２Ａ…カム
１０２ｃ、１０２ｓ…外周面
１０３…スイッチバネ
１０４、１０４Ａ…ローラ
１０４ａ…軸
１０６…突起
１０７…アマチュア
１０８…離反バネ
１２０、１２０Ａ…第１保持器
１２１、１２１Ａ…ポケット
１３０…第２保持器
１３１…ポケット
１３２…リム部
１３２ｉ…内周面
１４０…第２保持器
１４５…カム溝
２００…中間回転部
２００Ａ…中間回転部
２０１…中間軸
２０２、２０２Ａ…カム
２０３…スイッチバネ
２０４、２０４Ａ…ローラ
２０６…突起
２０７…アマチュア
２０８…離反バネ
２１０…径方向側面
２１１ａ，２１１ｂ…スリット
２２０、２２０Ａ…第１保持器
２３０…第２保持器
２４０…保持器
２４５…カム溝
３００…外側回転部
３０１…外軸
３０２…ロータ
３０３…スプロケット
３１１ａ，３１１ｂ…スリット
４００…固定ユニット
４０１，４０３…コイル
４０２，４０４…コア
４０５…ボルト
５０１〜５０４…軸受

Claims

第１回転軸と第２回転軸の結合および切り離しを電磁力の作用によって行う電磁式ローラクラッチであって、
周方向の位置によって径方向の間隔が異なる擬楔状空間を形成する部材として、前記第１回転軸に固定された内側回転部材、および前記内側回転部材の外周に同心円状に配置され前記第２回転軸に固定された中空の外輪を備え、
前記径方向の間隔の最小値と最大値の間の径を有し、前記擬楔状空間内に配置されたローラと、
前記第１回転軸に対し相対的に回動可能に連結され前記ローラの周方向の動きを規制する第１保持器と、
該第１保持器に固定されるとともに、前記第１回転軸に相対的に回動可能に備えられた第１摩擦係合器と、
前記第２回転軸と相対的に回転不能に備えられた第２摩擦係合器と、
前記第１摩擦係合器と第２摩擦係合器とを吸着する電磁力を作用させる電磁石とを備え、
さらに、前記内側回転部材と一体的に回転可能に組み付けられ、前記擬楔状空間内で前記ローラが前記内側回転部材に接触しながら移動する空間に干渉しない形状、かつ非係合時に前記ローラと前記外輪とが接触しない範囲に該ローラの径方向の動きを規制する形状の剛体の第２保持器とを備える電磁式ローラクラッチ。
請求項１記載の電磁式ローラクラッチであって、
前記ローラは、その径よりも細径の軸部を有しており、
前記第２保持器は、
外周側から該軸部に力を加えて前記規制を行う規制部を有する条件、
前記擬楔状空間における前記ローラの可動範囲では、該規制部の内周面と前記内側回転部材の外周面との間隔が一定値である条件を満足する機構である電磁式ローラクラッチ。
請求項２記載の電磁式ローラクラッチであって、
前記ローラは、その軸方向両端に前記軸部を備えており、
前記第２保持器は前記第１保持器の外周に位置する機構であり、
前記規制部は前記ローラの軸部を含む軸長よりも狭く、軸部を除く軸長よりも広い幅の孔である電磁式ローラクラッチ。
請求項２記載の電磁式ローラクラッチであって、
前記第２保持器が前記第１保持器の軸方向の動きを規制するよう、前記ローラから軸方向に第１保持器、第２保持器の順にそれぞれが配置され、
前記第１保持器は前記内側回転部材の外周面によって支持されている電磁式ローラクラッチ。
請求項１記載の電磁式ローラクラッチであって、
前記第２保持器は、前記ローラの中心と前記内側回転部材または前記第１回転軸とを連結する機構であり、
該第２保持器が連結される内側回転部材または第１回転軸には、前記擬楔状空間における前記ローラの可動範囲において、前記ローラの中心と一定の距離を保った状態で該連結部が移動可能な連結部移動機構が備えられている電磁式ローラクラッチ。
第１ないし第３回転軸と、該第１回転軸と第２回転軸との係合および切り離しを行う第１電磁式ローラクラッチ機構と、該第２回転軸と第３回転軸との係合および切り離しを行う第２電磁式ローラクラッチ機構とを備える電磁式２段クラッチであって、
前記第１および第２電磁式ローラクラッチは、請求項１〜請求項５いずれか記載の電磁式ローラクラッチであり、
かつ、該第１および第２電磁式ローラクラッチが、同心円状に配置された電磁式２段ローラクラッチ。