JP4023049B2 - クラッチ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、同軸状に離隔して対向配設される二つの回転体の対向間隙に配設されて第1回転体の回転動力を第2回転体に対して伝達する状態と、遮断する状態とに切り換えるクラッチ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のクラッチ装置には、同軸状に駆動と従動の二つの回転体を離隔して対向配設し、電磁コイルへの通電時は第1回転体を第2回転体に圧接させて第1回転体の回転動力を第2回転体に伝達し、非通電時は、第1回転体を第2回転体から離隔させて第1回転体の回転動力を第2回転体に伝達しないようにした電磁クラッチ方式がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このような電磁クラッチ方式では、電磁コイルへの通電が必要となるから使用コストが嵩む。
【0004】
また、回転動力の伝達タイミングを制御する電磁コイルへの通電制御に、複雑な電子制御回路が必要となり、それだけ製作コストが高くなる。
【0005】
さらに、電磁コイルで圧接、離隔させるために回転体の全体を磁性材料で構成する必要がありクラッチ装置の軽量化に限界を生じる。
【0006】
さらにまた、例えば停電等の突発事態で電磁コイルへの電力の供給が停止されて電磁クラッチの機能が停止するような場合には、対処が難しく使い勝手がよくない。
【0007】
したがって、本発明は、クラッチ装置において、電磁コイル等の通電が不要でかつ簡易な構造として使用ならびに製作コストの大幅な低減を可能とし、かつ、軽量化をさらに図れるとともに、その使い勝手の向上を図れるようにすることを解決すべき課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係るクラッチ装置は、同軸状に離隔して対向配置される二つの回転体の対向間隙に配置されて第1回転体に回転動力が入力されたときに第2回転体を同期回転可能に統合する状態と、第2回転体の回転動力が入力されたときに第1回転体を分離させて空転させる状態とに切り換えるクラッチ装置であって、静止時において前記両回転体間において第2回転体と離隔された状態で第1回転体に軸方向変位可能に取り付けられる可動摩擦部材と、可動摩擦部材と第1回転体との間に設けられ、かつ、第1回転体が回転したときに可動摩擦部材を第2回転体に圧接させるよう変位させて摩擦力により前記両回転体を同期回転させる状態にする一方、第2回転体が回転したときに可動摩擦部材を第2回転体から離隔する位置に変位させて前記両回転体を相対回転状態にするカム機構とを含み、前記可動摩擦部材を前記第2回転体から引き離すように弾発付勢する付勢部材が、可動摩擦部材と第2回転体のいずれかの回転中心部に設けてある凹部に収納保持されていることを特徴とする。
【0009】
本発明の請求項2に係るクラッチ装置は、請求項1に記載のクラッチ装置において、付勢部材が、コイルバネとされ、このコイルバネの自由端とそれの付勢相手との間に付勢用玉が配設されている、ことを特徴とする。
【0010】
本発明の請求項3に係るクラッチ装置は、請求項1または2のクラッチ装置において、前記カム機構が、可動摩擦部材と第1回転体の両対向面にそれぞれ設けられるカム溝と、前記可動摩擦部材を第1回転体の各カム溝間に介装されるクラッチ用玉とを有し、第1回転体が回転したとき前記クラッチ用玉がカム溝の浅い領域に収まって可動摩擦部材を第1回転体から引き離し第2回転体に圧接させる状態となる一方、第2回転体が回転したとき前記クラッチ用玉がカム溝の深い領域に収まって可動摩擦部材を第2回転体から引き離し第1回転体側に近接させる状態となることを特徴とする。
【0011】
本発明の請求項4に係る発明は、請求項1または2のクラッチ装置において、前記カム機構が、可動摩擦部材と第1回転体の両対向面に振り分けられて設けられる一対のカム溝およびカム状凸部とを有し、第1回転体が回転したとき前記カム状凸部がカム溝の浅い領域に収まって可動摩擦部材を第1回転体から引き離し第2回転体に圧接させる状態となる一方、第2回転体が回転したとき前記カム状凸部がカム溝の深い領域に収まって可動摩擦部材を第2回転体から引き離し第1回転体側に近接させる状態となることを特徴とする。
【0012】
本発明の請求項5に係る発明は、請求項1ないし4のいずれかのクラッチ装置において、可動摩擦部材と第2回転体との少なくともいずれかに、それらの圧接時に摩擦抵抗を大とする摩擦材が設けられていることを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【0016】
図1ないし図4は、本発明の実施形態1に係り、図1は、動力を伝達しない状態にあるクラッチ装置の側面断面図、図2は、図1の要部拡大図、図3は、動力を伝達する状態にあるクラッチ装置の側面断面図、図4は、図3の要部拡大図である。
【0017】
ハウジング1内に軸受2を介して入力軸3、出力軸4が挿入される。そして、このハウジング1内で入力軸3、出力軸4それぞれの端部に第1回転体5と第2回転体6とが同軸状に対向するように固定されている。
【0018】
両回転体5,6間には、可動摩擦部材7が静止時に第2回転体6と離隔された状態で第1回転体5に軸方向変位可能に配設されている。
【0019】
可動摩擦部材7と第1回転体5との両対向面にはカム溝8,9が形成されている。各カム溝8,9間にクラッチ用玉10が介装されている。カム溝8,9は、それぞれ、周方向において軸方向の溝深さが浅い領域と深い領域とを有する。
【0020】
これら各カム溝8,9とクラッチ用玉10とでカム機構が構成されている。
【0021】
クラッチ用玉10が、カム溝8,9内の浅い領域に収まることで可動摩擦部材7が軸方向に変位して、可動摩擦部材7が第2回転体6に強く当接し、第1回転体5と可動摩擦部材7と第2回転体6との三者が一体となり、第1回転体5と第2回転体6とが一体に同期回転可能状態となる。
【0022】
また、クラッチ用玉10が、カム溝8,9内の深い領域に収まることで可動摩擦部材7は第2回転体6から離隔し、これによって、第1回転体5と第2回転体6が分離して第2回転体6は空転状態または停止状態となり、その結果、第1回転体5と第2回転体6は相対回転状態となる。
【0023】
この場合、第2回転体6は、可動摩擦部材7が軸方向一方に変位しこれとの圧接による摩擦でもって可動摩擦部材7と同期回転するが、実施形態1では、その摩擦の抵抗をより大としてその同期回転をより確実化とするために、可動摩擦部材7との対向面に摩擦材11が設けられている。この場合、摩擦材11は、可動摩擦部材7に設けられても、両方に設けられてもよい。
【0024】
第2回転体6には、可動摩擦部材7を第2回転体6から引き離すように弾発付勢する付勢部材としてコイルバネ12と、このコイルバネ12の自由端に配設された付勢用玉13とを含む。コイルバネ12は、第2回転体6の回転中心部に設けられてある凹部14に収納保持されている。
【0025】
この場合、コイルバネ12は、可動摩擦部材7に設けられ、第2回転体6を付勢相手として可動摩擦部材7を第2回転体6から引き離すように弾発付勢するものであってもよい。
【0026】
作用を説明する。
【0027】
図1および図2で示すように、可動摩擦部材7と第1回転体5の両対向面間のカム溝8,9の深い領域にクラッチ用玉10が収まり、第1回転体5と可動摩擦部材7は同期回転する一方、第2回転体6は、可動摩擦部材7に対してはコイルバネ12の先端の付勢用玉13と点接触しているだけであるので、第1回転体5の回転とは無関係に空転または回転停止している。この状態は、第1回転体5と第2回転体6とが相対回転状態となる。
【0028】
この状態で、第1回転体5に急激なトルクが作用するとクラッチ用玉10が両カム溝8,9の浅い領域に収まり、可動摩擦部材7は、軸方向一方に変位させられて、可動摩擦部材7の対向面と第2回転体6の対向面とが図3および図4で示すように強く当接し、第2回転体6と可動摩擦部材7と第1回転体5との三者が一体となり、第2回転体6は、第1回転体5と同期回転に結合する。
【0029】
この場合、第2回転体6側が非回転状態にロックされたり、あるいは、第2回転体6側から第1回転体5を逆回転させるような回転入力があると、可動摩擦部材7が回転してクラッチ用玉10が転動し両カム溝8,9の深い領域に収まる結果、第2回転体6は、付勢用玉13で可動摩擦部材7と点接触するだけとなり、第2回転体6は空転し、したがって、第1回転体5側は、第2回転体6に影響されずに、回転することができる。
【0030】
そのため、例えば第1回転体5の入力軸3がモータで回転駆動されるような場合、第2回転体6が回転を停止されたりしても、モータへの逆入力が遮断されるから、モータの過負荷による焼損等の不具合を防止できる。
【0031】
なお、本発明は、上述の実施形態1に限定されるものではなく、種々の応用や変形が可能である。
【0032】
(1)上述の実施形態1では可動摩擦部材7と第2回転体6の両対向面は軸方向に直交する平坦面であったが、図5の実施形態2で示すように、可動摩擦部材7の対向面7aを円錐凸部、第2回転体6の対向面6aを円錐凹部としても構わない。こうした形状の場合、可動摩擦部材7と第2回転体6の両対向面7a,6aが圧接し、これらはより大きな摩擦力で係合できるから、第2回転体6は、第1回転体5の回転により同期した状態で回転できる。
【0033】
(2)上述の実施形態1のカム機構は、可動摩擦部材7と第1回転体5それぞれの両対向面に形成されたカム溝と、これに収められるクラッチ用玉とで構成されているが、本発明は、このようなカム機構に限定されるものではない。
【0034】
例えば、図6および図7の実施形態3で示すように、可動摩擦部材7側にカム溝8を形成し、第1回転体5側に、このカム溝8に対向するカム状凸部14を有した構成としてもよい。
【0035】
この実施形態3の場合、カム溝8は可動摩擦部材7側に、カム状凸部14は第1回転体5側にそれぞれ設けてあるが、カム溝を第1回転体5側、カム状凸部14を可動摩擦部材7側に設けてもよい。
【0036】
実施形態3のカム機構の場合も、図6のように可動摩擦部材7のカム溝8の深い領域に第1回転体5のカム状凸部14が収まっている。
【0037】
この状態から第1回転体5から可動摩擦部材7に対してトルクが急激に作用した場合、カム状凸部14は可動摩擦部材7のカム溝8の浅い領域に収まる。
【0038】
これによって、可動摩擦部材7は軸方向一方に変位し、可動摩擦部材7の対向面と第2回転体6の対向面とが図7で示すように当接し、第2回転体6は可動摩擦部材7を介して第1回転体5と同期回転状態となる。
【0039】
それ以降の作用は、実施形態1と同様であるのでその説明を省略する。
【0040】
(3)実施形態のクラッチ装置は、無断変速機や電動パワーステアリング等に応用実施することができる。
【0041】
なお、各実施形態のクラッチ装置は、例えばABS(アンチロック・ブレーキ・システム)装着車両における4WD用カップリング取付部に用いることができる。
【0042】
【発明の効果】
本発明の請求項1に係るクラッチ装置は、可動摩擦部材とカム機構とを有した構造であり、したがって、従来のように前記動力の伝達に電磁コイル等の通電が不要な簡易な構造となり、通電コストの完全な削減ならびに部品コストの大幅な削減が可能となり、また、電磁クラッチ方式のように重量のある部品が不要となりその軽量化を図れ、さらには、停電等の心配が不要でその使い勝手の向上を図れる。また、その付勢部材が、可動摩擦部材と第2回転体のいずれかの回転中心部に設けられている凹部に収納保持されているから、装置全体をよりコンパクトにすることができる。
【0043】
本発明の請求項2に係るクラッチ装置は、請求項1に係るクラッチ装置において、付勢部材が、コイルバネとされ、このコイルバネの自由端とそれの付勢相手との間に玉が配設されているから、第2回転体は、可動摩擦部材から引き離された状態で、第1回転体とは無関係に相対回転することができる。
【0044】
本発明の請求項3に係るクラッチ装置の場合、カム機構をカム溝とクラッチ用玉とで構成したから、機構的に簡易であるうえ、確実なカム動作を得られ、信頼性に優れたものとなる。
【0045】
本発明の請求項4に係るクラッチ装置の場合、カム機構をカム溝とカム状凸部とで構成したから、機構的に簡易であるうえ、確実なカム動作を得られ、信頼性に優れたものとなる。
【0046】
本発明の請求項5に係るクラッチ装置は、請求項1ないし4のいずれかのクラッチ装置において、可動摩擦部材と第2回転体との少なくもいずれかに、それらの圧接時に摩擦抵抗を大とする摩擦材が設けられているから、可動摩擦部材と第2回転体とを、より確実に同期回転させられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1の動力非伝達状態にあるクラッチ装置の側面断面図
【図2】図1の要部拡大図
【図3】本発明の実施形態1の動力伝達状態にあるクラッチ装置の側面断面図
【図4】図3の要部拡大図
【図5】本発明の実施形態2のクラッチ装置の側面断面図
【図6】本発明の実施形態3の動力非伝達状態におけるクラッチ装置の要部拡大図
【図7】本発明の実施形態3の動力伝達状態におけるクラッチ装置の要部拡大図
【符号の説明】
1 ハウジング
3 入力軸
4 出力軸
5 第1回転体
6 第2回転体
7 可動摩擦部材
8,9 カム溝
10 クラッチ用玉
12 コイルバネ
13 付勢用玉
Claims (5)
- 同軸状に離隔して対向配置される二つの回転体の対向間隙に配置されて第1回転体に回転動力が入力されたときに第2回転体を同期回転可能に統合する状態と、第2回転体の回転動力が入力されたときに第1回転体を分離させて空転させる状態とに切り換えるクラッチ装置であって、
静止時において前記両回転体間において第2回転体と離隔された状態で第1回転体に軸方向変位可能に取り付けられる可動摩擦部材と、
可動摩擦部材と第1回転体との間に設けられ、かつ、第1回転体が回転したときに可動摩擦部材を第2回転体に圧接させるよう変位させて摩擦力により前記両回転体を同期回転させる状態にする一方、第2回転体が回転したときに可動摩擦部材を第2回転体から離隔する位置に変位させて前記両回転体を相対回転状態にするカム機構と、を含み、
前記可動摩擦部材を前記第2回転体から引き離すように弾発付勢する付勢部材が、可動摩擦部材と第2回転体のいずれかの回転中心部に設けてある凹部に収納保持されている、ことを特徴とするクラッチ装置。 - 請求項1に記載のクラッチ装置において、
付勢部材が、コイルバネとされ、このコイルバネの自由端とそれの付勢相手との間に付勢用玉が配設されている、ことを特徴とするクラッチ装置。 - 請求項1または2のクラッチ装置において、
前記カム機構が、可動摩擦部材と第1回転体の両対向面にそれぞれ設けられるカム溝と、
前記可動摩擦部材を第1回転体の各カム溝間に介装されるクラッチ用玉とを有し、
第1回転体が回転したとき前記クラッチ用玉がカム溝の浅い領域に収まって可動摩擦部材を第1回転体から引き離し第2回転体に圧接させる状態となる一方、第2回転体が回転したとき前記クラッチ用玉がカム溝の深い領域に収まって可動摩擦部材を第2回転体から引き離し第1回転体側に近接させる状態となる、
ことを特徴とするクラッチ装置。 - 請求項1または2のクラッチ装置において、
前記カム機構が、可動摩擦部材と第1回転体の両対向面に振り分けられて設けられる一対のカム溝およびカム状凸部とを有し、
第1回転体が回転したとき前記カム状凸部がカム溝の浅い領域に収まって可動摩擦部材を第1回転体から引き離し第2回転体に圧接させる状態となる一方、
第2回転体が回転したとき前記カム状凸部がカム溝の深い領域に収まって可動摩擦部材を第2回転体から引き離し第1回転体側に近接させる状態となる、
ことを特徴とするクラッチ装置。 - 請求項1ないし4のいずれかのクラッチ装置において、
可動摩擦部材と第2回転体との少なくともいずれかに、それらの圧接時に摩擦抵抗を大とする摩擦材が設けられている、ことを特徴とするクラッチ装置。
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