JP3631866B2 - クラッチ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力部材の正回転及び逆回転を出力部材に伝達することが可能であり、かつ出力部材の正回転及び逆回転が入力部材に伝達されないようにしたクラッチ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１はかかるクラッチ装置の従来例を示すもので、８角形の断面を有する入力部材０１と、その外周を囲むように配置された環状の出力部材０２との間に、ロック部材としての８個のローラ０３…と、８個のローラ０３…間を仕切る保持部材０４とを備えている。保持部材０４の回転には所定の摩擦抵抗が与えられており、（Ａ）の状態から入力部材０１が例えば矢印方向に回転を始めた瞬間、摩擦力により停止状態にある保持部材０４と入力部材０１との間に僅かな相対回転が生じるため、（Ｂ）に示すように入力部材０１、出力部材０２及び保持部材０４間の空間にローラ０３…が噛み込み、入力部材０１の回転が出力部材０２に伝達される。入力部材０１が逆方向に回転した場合も、前述のようにして入力部材０１から出力部材０２に回転が伝達される。しかしながら、出力部材０２が何れの方向に回転しても、ローラ０３…の噛み込みが発生しないために出力部材０２から入力部材０１への回転の伝達は行われない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、保持部材０４に与える摩擦力は入力軸０１が回転を開始してローラ０３…の噛み込みが完了するまでの間は必要であるが、ローラ０３…の噛み込みが完了して入力部材０１から出力部材０２への動力伝達が開始された後は不要である。しかしながら、上記従来のものは保持部材０４に常時摩擦力が与えられているため、動力伝達中に保持部材０４が前記摩擦力に抗して回転する必要があり、エネルギーロスが発生する問題がある。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ロック部材の確実な噛み込みが可能であり、しかも保持部材に作用する摩擦力によるエネルギー損失を最小限に抑えることが可能なクラッチ装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明では、入力部材にトルクが入力されると、制動力制御手段により制動力を与えられて回転を規制された保持部材に対して入力部材が相対回転するため、保持部材により円周方向の移動を規制されたロック部材が入力部材及び出力部材間に噛み込まれ、入力部材のトルクが出力部材に伝達される。ロック部材の噛み込みが完了すると、制動力制御手段により保持部材に与えられる制動力が解除されるため、保持部材は入力部材及び出力部材と共に自由に回転できるようになり、摩擦抵抗によるエネルギーの損失が最小限に抑えられる。
【０００６】
また請求項２に記載された発明では、入力部材にトルクが入力されないとき、保持部材は摩擦部材に当接して制動力を与えられる。入力部材にトルクが入力されると、カム機構により保持部材が軸方向にスライドして摩擦部材から離反し、、保持部材に与えられる制動力が解除される。
【０００７】
また請求項３に記載された発明では、入力トルクにより二部材が相対回転すると、その一方に設けられたピンと他方に設けられて前記ピンが係合するカム溝とによって保持部材が軸方向にスライドする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【０００９】
図１〜図１０は本発明の一実施例を示すもので、図１はクラッチ装置の側面図、図２はクラッチ装置の縦断面図（図４の２−２線断面図）、図３はクラッチ装置の斜視図、図４は図２の４−４線断面図、図５は図２の５−５線断面図、図６は図２の６方向拡大矢視図、図７〜図１０は作用の説明図である。
【００１０】
図１〜図３に示すように、クラッチ装置Ｃはハウジング１の内部に同軸に配置された入力軸２と、入力輪３と、出力輪４と、トーションバー５と、保持部材６と、スライダー７とを備える。入力軸２には、軸方向一端側から他端側に向けて入力部２_１ と、フランジ部２_２ と、スライダー支持部２_３ と、軸受部２_４ とが順次形成されており、軸受部２_４ 及びスライダー支持部２_３ 内に緩く挿入されたトーションバー５の一端がピン８で入力軸２に結合される。入力輪３には、軸方向一端側から他端側に向けてスライダー支持部３_１ と、第１軸受部３_２ と、第２軸受部３_３ とが順次形成されており、第１軸受部３_２ 及び第２軸受部３_３ の間からカム部３_４ が半径方向外側に延びている。第１軸受部３_２ の内周面が前記入力軸２の軸受部２_４ の外周にニードルベアリング９を介して回転自在に支持されるとともに、第２軸受部３_３ に前記トーションバー５の他端が結合される。従って、入力軸２と入力輪３とは、トーションバー５の捩じれ分だけ相対回転可能である。
【００１１】
保持部材６は半径方向内側の軸受部６_１ と、軸受部６_１ から半径方向外側に延びる受圧部６_２ と、受圧部６_２ から更に半径方向外側に延びる摩擦部６_３ と、受圧部６_２ から軸方向に延びる３個のローラ保持部６_４ …（図５参照）とを備えており、軸受部６_１ の内周面が前記入力輪３の第１軸受部３_２ の外周にニードルベアリング１０を介して回転自在に支持される。スライダー７は筒状部７_１ と、筒状部７_１ から半径方向外側に延びる押圧部７_２ とを備えており、筒状部７_１ は前記入力軸２のスライダー支持部２_３ 及び前記入力輪３のスライダー支持部３_１ の外周に軸方向摺動自在に嵌まっている。保持部材６の受圧部６_２ とスライダー７の押圧部７_２ とはスラストベアリング１１を挟んで相互に対向しており、保持部材６は入力輪３のカム部３_４ との間に設けた圧縮スプリング１２によりスライダー７に向けて付勢されるとともに、スライダー７は入力軸２のフランジ部２_２ に固定したスプリングシート１３との間に設けた圧縮スプリング１４により保持部材６に向けて付勢される。
【００１２】
図４を併せて参照すると明らかなように、入力輪３のスライダー支持部３_１ には直径方向に貫通する切欠３_５ が形成されており、この切欠３_５ に偏平に形成された前記入力軸２のスライダー支持部２_３ が嵌まり合う。このとき、入力軸２と入力輪３とは、正転方向及び逆転方向にそれぞれ角度αずつ相対回転可能である。入力軸２に入力されるトルクが設定トルク（例えば、０．１ｋｇｍ）になると、トーションバー前記角度αだけ捩じれ、それ以上の捩じれが規制される。入力軸２のスライダー支持部２_３ の外周に軸方向に延びる２本のガイド溝３_６ ，３_６ が形成されており、このガイド溝３_６ ，３_６ にスライダー６の軸受部６_１ に内向きに固定した２本のピン１８，１８が係合する。従って、スライダー７は入力軸２に対して相対回転不能かつ軸方向摺動自在である。
【００１３】
図６を併せて参照すると明らかなように、入力輪３のスライダー支持部３_１ から半径方向外側に突出するピン１９，１９が、スライダー７の筒状部７_１ を貫通するように形成した概略「く」字状のカム溝７_３ ，７_３ に係合する。カム溝７_３ ，７_３ は、中央に円周方向に延びる不感帯部ａを備えるとともに、その両端に保持部材６に向けて左右斜め方向に延びる傾斜部ｂ，ｃを備えている。
【００１４】
図２に戻り、ハウジング１の内周にリング状の摩擦部材１５が複数のノックピン１６…及びクリップ１７で回転不能に固定されており、この摩擦部材１４に前記保持部材６の摩擦部６_３ が当接可能に対向する。
【００１５】
出力輪４は、中央の出力部４_１ と、その半径方向外側に連なる軸受部４_２ と、更にその半径方向外側に連なるローラガイド部４_３ とを備えており、軸受部４_２ の内周がボールベアリング２０を介して前記入力輪３の第２軸受部３_３ の外周に回転自在に支持される。
【００１６】
図５を併せて参照すると明らかなように、出力輪４の環状に形成されたローラガイド部４_３ 内周に沿って前記保持部材６の３個のローラ保持部６_４ …が１２０°間隔で配置されて折り、その内側に前記入力輪３のカム部３_４ が配置される。各ローラ保持部６_４ の両側には２個のローラ２１，２１が配置されており、これらローラ２１，２１は圧縮スプリング２２によってローラ保持部６_４ に向けて付勢される。３個のローラ保持部６_４ …の内周に対向するカム部３_４ の外周に、半径方向外側に突出する３個のカム突起３_７ …が形成される。ローラ２１…の軸方向両端部は、出力輪４のローラガイド部４_３ と入力輪３のカム部３_４ との間に配置したリング状の軌道輪２３と、前記保持部材６とによって位置決めされる（図２参照）。
【００１７】
尚、前記ピン１９，１９及びカム溝７_３ ，７_３ は本発明のカム機構２４を構成し、また前記入力軸２、入力輪３、出力輪４、トーションバー５、保持部材６、スライダー７、摩擦部材１５及びカム機構２４は本発明の制動力制御手段２５を構成する。
【００１８】
次に、前述の構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。尚、図７〜図１０の（Ｂ）は、理解を容易にするために模式的に示されており、図５に示す実際の形状とは異なっている。
【００１９】
入力軸２にトルクが入力されないとき、図７に示すように入力輪３のピン１９，１９はスライダー７のカム溝７_３ ，７_３ の不感帯部ａ（図６参照）に位置しており、スライダー７の押圧部７_２ にスラストベアリング１１を介して受圧部６_２ を押圧された保持部材６は、その摩擦部６_３ を摩擦部材１５に当接させた制動状態にある。
【００２０】
この状態から、入力軸２に図８の矢印Ａ方向のトルクが入力すると、入力軸２にトーションバー５を介して接続された入力輪３のカム部３_４ が図８の矢印Ａ方向に回転する。このとき、保持部材６は摩擦部６_３ を摩擦部材１５に当接させた制動状態にあるために回転することができず、カム部３_４ は停止した保持部材６のローラ保持部６_４ …に対して相対回転する。その結果、圧縮スプリング２２…が圧縮され、図８に斜線で示した回転方向遅れ側の３個のローラ２１…がカム部３_４ のカム突起３_７ …と出力輪４のローラガイド部４_３ との間に噛み込み、入力輪３、出力輪４及び保持部材６は一体になって矢印Ａ方向に回転する。
【００２１】
このようにして入力軸２から出力輪４にトルクが伝達されると、負荷の増加によってトーションバー５が捩じれるため、入力軸２は入力輪３に対して前記角度αだけ相対回転する。その結果、入力軸２に対してトーションバー５の捩じれ分だけ相対回転する入力輪３と、入力軸２に対して回転不能なスライダー７との間にも相対回転が発生し、入力輪３に設けたピン１９，１９がスライダー７のカム溝７_３ ，７_３ が不感帯部ａから傾斜部ｂに沿って移動することにより、スライダー７が図９の矢印Ｂ方向に移動する。而して、スライダー７が保持部材６から離反する方向に移動し、保持部材６は圧縮スプリング１２の弾発力でスライダー７を追う方向に移動して摩擦部材１５から離反する。
【００２２】
入力軸２にトルクが入力されなくなると、トーションバー５の捩じれがなくなって入力軸２と入力輪３との相対回転、つまりスライダー７と入力輪３との相対回転もなくなるため、ピン１９，１９がカム溝７_３ ，７_３ の傾斜部ｂから不感帯部ａに復帰する。その結果、図７に示す初期状態に復帰し、保持部材６の摩擦部６_３ は再び摩擦部材１５に当接する。
【００２３】
尚、入力軸２に前述と逆方向のトルクが入力された場合にも、前述と同様にして入力軸２から出力輪４にトルクが伝達される。この場合には、ピン１９，１９が図６の不感帯部ａから他方の傾斜部ｃに進入することにより、前述と同様にして保持部材６を摩擦部材１５から離反させることができる。
【００２４】
一方、図１０に示すように、出力輪４側から矢印Ｃ方向或いはその逆方向にトルクが入力された場合には、出力輪４だけが回転してローラ２１…の噛み込みは発生せず、入力軸２へのトルクの逆伝達は行われない。
【００２５】
而して、入力軸２にトルクが入力された瞬間には保持部材６に制動力を作用させてローラ２１…の噛み込みを促進し、入力軸２から出力輪４へのトルク伝達をスムーズに開始させることができる。そして、一旦トルク伝達が開始されると、入力トルクによりスライダー７がスライドして保持部材６を摩擦部材１５から離反させるので、保持部材６と摩擦部材１５との間に不要な摩擦力が発生するのを回避してエネルギー損失を最小限に抑えることができる。
【００２６】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は前記実施例に限定されるものでなく、種々の設計変更を行うことが可能である。
【００２７】
例えば、請求項１に記載された発明において、電磁アクチュエータ、油圧アクチュエータ、空圧アクチュエータ等のアクチュエータを有する制動力制御手段を設け、入力軸２から出力輪４への動力伝達が確認された後に前記アクチュエータで保持部材６をスライドさせて摩擦部材１５から離間させても良い。
【００２８】
また実施例では保持部材６の隣接するローラ保持部６_４ ，６_４ 間に２個のローラ２１，２１と１個の圧縮スプリング２２とを配置しているが、圧縮スプリングを用いずに１個のローラだけを配置することができる。またロック部材はローラ２１…に限定されず、入力輪３及び出力輪４に対する傾斜により噛み込みが発生する非円形のスプラグを用いることも可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載された発明によれば、入力部材へのトルク入力開始時に保持部材の回転を規制する制動力を発生させ、ロック部材の噛み込み完了後に制動力を解除する制動力制御手段を備えたことにより、トルク入力開始時にロック部材を確実に噛み込ませてトルク伝達をスムーズに開始させることが可能となり、またトルク伝達が開始された後は保持部材の制動力を解除して摩擦力によるエネルギーロスを最小限に抑えることができる。
【００３０】
また請求項２に記載された発明によれば、制動力制御手段は、入力部材に加わる入力トルクにより保持部材を軸方向にスライドさせるカム機構と、入力トルクの不作用時に保持部材に当接して制動力を発生する摩擦部材とを備えてなり、入力トルクの作用時に保持部材を軸方向にスライドさせて摩擦部材から離反させるので、カム機構と摩擦板とを用いた簡単な構造で保持部材の制動力を制御することができる。
【００３１】
また請求項３に記載された発明によれば、カム機構は、入力トルクにより相対回転する二部材の一方に設けられたピンと、他方に設けられて前記ピンが係合するカム溝とから構成されるので、回転方向のトルクを軸方向の推力に変換してスライダーを確実にスライドさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】クラッチ装置の側面図
【図２】クラッチ装置の縦断面図（図４の２−２線断面図）
【図３】クラッチ装置の斜視図
【図４】図２の４−４線断面図
【図５】図２の５−５線断面図
【図６】図２の６方向拡大矢視図
【図７】入力軸にトルクが入力されないときの作用説明図
【図８】入力軸にトルクが入力された瞬間の作用説明図
【図９】入力軸から出力輪にトルクが伝達されているときの作用説明図
【図１０】出力輪にトルクが伝達されたときの作用説明図
【図１１】従来のクラッチ装置の縦断面図
【符号の説明】
３ 入力輪（入力部材）
４ 出力輪（出力部材）
６ 保持部材
７_３ カム溝
１５ 摩擦部材
１９ ピン
２１ ローラ（ロック部材）
２４ カム機構
２５ 制動力制御手段

Claims (3)

1. 半径方向内外の一方に配置された回転自在な入力部材（３）と、半径方向内外の他方に配置された回転自在な出力部材（４）と、入力部材（３）及び出力部材（４）間に噛み込み可能な複数のロック部材（２１）と、入力部材（３）及び出力部材（４）間に回転自在に配置され、ロック部材（２１）の円周方向の移動を規制して該ロック部材（２１）の噛み込みを補助する保持部材（６）とを備えてなり、入力部材（３）にトルクが入力されたときには、ロック部材（２１）の噛み込みを発生させてトルクを出力部材（４）に伝達するとともに、出力部材（４）にトルクが入力されたときには、ロック部材（２１）の噛み込みを発生させずにトルクを入力部材（３）に伝達しないようにしたクラッチ装置において、
   入力部材（３）へのトルク入力開始時に前記保持部材（６）の回転を規制する制動力を発生させ、ロック部材（２１）の噛み込み完了後に前記制動力を解除する制動力制御手段（２５）を備えたことを特徴とするクラッチ装置。
2. 前記制動力制御手段（２５）は、入力部材（３）に加わる入力トルクにより保持部材（６）を軸方向にスライドさせるカム機構（２４）と、入力トルクの不作用時に保持部材（６）に当接して制動力を発生する摩擦部材（１５）とを備えてなり、入力トルクの作用時に保持部材（６）を軸方向にスライドさせて摩擦部材（１５）から離反させることを特徴とする、請求項１記載のクラッチ装置。
3. 前記カム機構（２４）は、入力トルクにより相対回転する二部材の一方に設けられたピン（１９）と、他方に設けられて前記ピン（１９）が係合するカム溝（７_３ ）とから構成されることを特徴とする、請求項２記載のクラッチ装置。

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