JP4792298B2

JP4792298B2 - 回転伝達装置

Info

Publication number: JP4792298B2
Application number: JP2006027284A
Authority: JP
Inventors: 哲山形; 隆英齋藤
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2026-02-03
Also published as: JP2007205519A

Description

この発明は、動力の伝達経路上において、動力の伝達と遮断の切換えに用いられる回転伝達装置に関するものである。

ＦＲベースの４輪駆動車において、補助駆動輪としての前輪に駆動力の伝達と遮断とを行う回転伝達装置として、特許文献１あるいは特許文献２に記載されたものが従来から知られている。

特許文献１に記載された回転伝達装置においては、外輪とその内側に組込まれた内輪間に２方向クラッチを組込み、その２方向クラッチに併設した電磁クラッチによって２方向クラッチの係合および係合解除を制御し、上記２方向クラッチの係合により外輪と内輪を結合して、外輪と内輪の相互間で回転トルクの伝達を行うようにしている。

ここで、２方向クラッチは、外輪の内周に円筒面を形成し、内輪の外周には上記円筒面との間で周方向の両端が狭小の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ローラからなる係合子を組込み、その係合子を保持する保持器と内輪の相対回転により係合子を円筒面およびカム面に係合させるようにしている。また、内輪と保持器との間にスイッチばねを組込み、そのスイッチばねにより、係合子が円筒面およびカム面に対して係合解除される中立位置に保持器を弾性保持している。

一方、電磁クラッチは、保持器に回り止めされ、かつ軸方向に移動自在に支持されたアーマチュアと、外輪に接続されてアーマチュアと軸方向で対向するロータと、そのロータと軸方向で対向する電磁石と、上記アーマチュアをロータから離反する方向に付勢する離反ばねとからなり、上記電磁石に対する通電により、ロータにアーマチュアを吸着し、外輪に結合されたアーマチュアと内輪の相対回転により係合子を円筒面およびカム面に係合させるようにしている。

一方、特許文献２に記載された回転伝達装置においては、特許文献１に記載された回転伝達装置において、ロータに形成されたスリット内に永久磁石を組込み、その永久磁石によって離反ばねの弾性に抗する方向にアーマチュアを付勢するようにしている。

上記特許文献１および特許文献２に記載のいずれの回転伝達装置も、アーマチュアの吸着により保持器の回転を制御して、２方向クラッチを係合させるため、アーマチュアを吸着するロータを外輪に対して回り止めし、かつ軸方向に抜止めする必要がある。そこで、いずれの回転伝達装置も、外輪の開口端部にロータガイドを接続して抜止めし、そのロータガイド内にロータを嵌合して抜止めするようにしている。
特開２００５−１４０２１９号公報特開２００４−１９０７３０号公報

ところで、上記特許文献１に記載された回転伝達装置においては、外輪の開口端部の外周にロータガイドの一端部を嵌合して抜止めし、そのロータガイドの他端部内にロータを嵌合して抜止めする構成であって、外輪とロータガイドの接続部と、ロータガイドとロータの接続部が軸方向に位置がずれているため、ロータガイドの抜止めとロータの抜止めの２つの抜止めを必要とし、止め輪等の抜止め部品の数が多くなって、組立てに手間がかかるという不都合があった。

一方、特許文献２に記載された回転伝達装置においては、外輪の開口端部内にロータガイドを嵌合して抜止めし、そのロータガイド内にロータを嵌合して抜止めする構成であって、外輪とロータガイドの接続部と、ロータガイドとロータの接続部が半径方向に重なっているため、径方向の寸法が大きく、回転伝達装置が大型化するという不都合があった。

この発明の課題は、電磁クラッチによって２方向クラッチを制御する上記のような回転伝達装置において、部品点数を削減して組立ての容易化を図ること、および径方向のコンパクト化を図ることである。

上記の課題を解決するため、この発明においては、外輪とその内側に組込まれた内輪との間に、係合子およびその係合子を保持する保持器を有し、その保持器の回転制御により係合子を外輪と内輪の対向面に噛み込ませて外輪と内輪とを結合する２方向クラッチを組込み、その２方向クラッチに併設して、その２方向クラッチの結合および結合解除を制御する電磁クラッチを設け、その電磁クラッチが、前記保持器に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動自在に支持されたアーマチュアと、外輪に接続されてアーマチュアと軸方向で対向するロータと、そのロータと軸方向で対向し、通電によってアーマチュアを軸方向に移動させる電磁石とからなり、前記ロータを外輪の開口端部に接続されたロータガイドに接続するようにした回転伝達装置において、前記ロータガイドの外周に環状の係合溝を形成し、そのロータガイドには、外輪と対向する一端面から軸方向に延びて前記係合溝を横切る対向一対の第１切欠部と、ロータと対向する他端面から軸方向に延びて前記係合溝を横切る対向一対の第２切欠部とを周方向に位相をずらして設け、外輪およびロータには、第１切欠部および第２切欠部に嵌合される回り止め片を形成し、各回り止め片の先端部外周に係合溝に係合された止め輪と係合して回り止め片を抜止めする係合突部を設けた構成を採用したのである。

ここで、ロータガイドの一端面の内周部に外輪の開口端部内に嵌合される小径嵌合筒部を設け、かつ他端面の外周部にロータの端部外周に嵌合される大径嵌合筒部を形成することによって、ロータガイドの径方向のずれ動き、およびロータの径方向のずれ動きを確実に防止することができるため、極めて安定した強固な接続構造を得ることができる。

上記のように構成することによって、外輪に設けた一対の回り止め片と第１切欠部の係合、およびロータに設けられた一対の回り止め片と第２切欠部の係合によってロータガイドおよびロータのそれぞれを確実に回り止めすることができると共に、係合溝に取付けた止め輪と係合突部の係合によって、ロータガイドおよびロータを抜止めすることができる。

また、１つの止め輪によってロータガイドおよびロータのそれぞれを抜止めすることができるため、部品点数が少なく、組立ての容易なコストの安い回転伝達装置を得ることができる。

さらに、外輪とロータガイドの接続部およびロータガイドとロータの接続部が軸方向にずれているため、特許文献１に記載の回転伝達装置と同様に、径方向寸法の小さい小型コンパクトな回転伝達装置を得ることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図１に示すように、外輪１の内側には内輪２が組込まれ、その外輪１と内輪２は軸受３によって相対的に回転自在に支持されている。

外輪１と内輪２に形成された大径部２ａとの間には２方向クラッチ１０が組込まれている。図１および図２に示すように、２方向クラッチ１０は、外輪１の内周に円筒面１１を形成し、内輪２の大径部２ａの外周には上記円筒面１１との間で周方向の両端が狭小のくさび形空間を形成する平坦なカム面１２を周方向に間隔をおいて設け、その各カム面１２と円筒面１１間にローラからなる係合子１３を組込み、その係合子１３を保持器１４によって保持している。

また、内輪２内にＣ形のスイッチばね１５を組込み、そのスイッチばね１５の両端から外向きに形成した一対の押圧片１５ａを内輪の端面に形成された切欠部１６から保持器１４の端部に設けられた切欠き１７内に挿入して切欠部１６および切欠き１７の周方向で対向する側面を相反する方向に押圧し、その押圧によって係合子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を弾性保持している。

図１に示すように、外輪１と保持器１４の相互間には、上記２方向クラッチ１０に併設してその２方向クラッチ１０の係合および係合解除を制御する電磁クラッチ２０が設けられている。

電磁クラッチ２０は、保持器１４の端面に対向配置されたアーマチュア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、上記ロータ２２から離反する方向にアーマチュア２１を付勢する離反ばね２４とからなる。

アーマチュア２１は、係合孔２５を有し、その係合孔２５に保持器１４の端部に形成された突片２６が係合し、その突片２６と係合孔２５の係合によってアーマチュア２１は保持器１４に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動自在とされている。

ロータ２２は、ロータガイド２７を介して外輪１に接続される。図４乃至図７に示すように、ロータガイド２２は、外輪１と対向する一端面内周部に、外輪１の開口端部の内周に形成された大径孔部１ａ内に嵌合される小径嵌合筒部２８を有し、他端面の外周部にはロータ２２の端部外周に嵌合される大径嵌合筒部２９が設けられている。

また、ロータガイド２７には、外周面に環状の係合溝３０と、小径嵌合筒部２８の端面から軸方向に延びて上記係合溝３０を横切る対向一対の第１切欠部３１と、大径嵌合筒部２９の端面から軸方向に延びて係合溝３０を横切る対向一対の第２切欠部３２とがそれぞれ形成され、上記一対の第１切欠部３１と一対の第２切欠部３２は周方向に９０°位相がずれている。

一方、外輪１の開口端面には、上記一対の第１切欠部３１内に嵌合される一対の回り止め片３３が形成され、その回り止め片３３と第１切欠部３１の嵌合によってロータガイド２７は外輪１に対して回り止めされている。

一対の回り止め片３３の先端部外周には係合突部３４が設けられ、その係合突部３４は係合溝３０に取付けた止め輪３５と係合し、その係合によってロータガイド２７は抜止めされている。

他方、ロータ２２には、上記一対の第２切欠部３２内に嵌合される一対の回り止め片３６が形成され、その回り止め片３６と第２切欠部３２の嵌合によってロータ２２はロータガイド２７に対して回り止めされている。

一対の回り止め片３６の先端部外周には係合突部３７が設けられ、その係合突部３７は係合溝３０に取付けた上記止め輪３５と係合し、その係合によってロータ２２は抜止めされている。

図１に示すように、ロータ２２には複数の円弧状のスリット３８が周方向に間隔をおいて形成され、各スリット３８内にアーマチュア２１をロータ２２に向けて引き寄せる永久磁石３９が組込まれている。

永久磁石３９として、ここでは、アーマチュア２１がロータ２２から離反する状態での吸引力が離反ばね２４の弾性力より弱く、かつアーマチュア２１がロータ２２に吸着された状態での吸引力が離反ばね２４の弾性力より強いものが採用されているが、アーマチュア２１がロータ２２から離反する状態での吸引力が離反ばね２４の弾性力より強いものを採用する場合もある。

また、ロータ２２のアーマチュア２１と対向する吸着面の外周部には、環状の凹部４０が形成され、その凹部４０に上記離反ばね２４が組込まれている。

電磁石２３は、電磁コイル２３ａと、その電磁コイル２３ａを支持するコア２３ｂとからなり、上記電磁コイル２３ａに通電すると、コア２３ｂ、ロータ２２およびアーマチュア２１に磁束が流れ、アーマチュア２１に吸引力が付与されるようになっている。

実施の形態で示す回転伝達装置は上記の構造からなり、永久磁石３９から発生する磁束５０は、ロータ２２とアーマチュア２１間に流れてアーマチュア２１に吸引力が負荷されるが、アーマチュア２１はロータ２２に吸着されず、ロータ２２との間にエアギャップが形成されている。

図１に示す状態では、２方向クラッチ１０は係合解除状態とされ、内輪２が回転してもその回転は外輪１に伝達されず、内輪２はフリー回転する。

内輪２の回転状態において、電磁石２３の電磁コイル２３ａに通電すると、コア２３ｂ、ロータ２２およびアーマチュア２１間に磁束が流れる。このとき、電磁コイル２３ａによって発生される磁束の流れは永久磁石３９によって発生する磁束５０と同じ向きとされ、その電磁コイル２３ａによって発生する磁束によってアーマチュア２１がロータ２２に吸着される。

アーマチュア２１の吸着により、その吸着面に作用する摩擦抵抗は保持器１４の回転抵抗となるため、内輪２と保持器１４が相対回転し、その相対回転により、係合子１３が円筒面１１およびカム面１２に係合して、２方向クラッチ１０は係合状態となり、内輪２の回転が外輪１に伝達される。

ここで、アーマチュア２１の吸着状態では、そのアーマチュア２１と永久磁石３９間のギャップが小さくなり、永久磁石３９の吸引力は離反ばね２４の弾性力より強くなるため、電磁コイル２３ａに対する通電を遮断してもアーマチュア２１は吸着状態に保持される。このため、電気エネルギの消費が少なく、きわめて経済的である。

その２方向クラッチ１０の係合解除に際しては、電磁コイル２３ａに対する通電により、アーマチュア２１に永久磁石３９によって発生される磁束と逆向きの磁束を発生させてアーマチュア２１に負荷される吸引力を弱め、離反ばね２４の押圧力によって、ロータ２２からアーマチュア２１を離反させるようにする。

その結果、スイッチばね１５の復元弾性により、保持器１４が回転し、係合子１３は円筒面１１およびカム面１２に対して係合解除される中立位置に戻され、内輪２から外輪１への回転伝達が遮断される。つまり、図１の状態とされる。

なお、永久磁石３９として、アーマチュア２１がロータ２２から離反する状態での吸引力が離反ばね２４の弾性力より強いものを採用した回転伝達装置においては、永久磁石３９の吸引力によって、アーマチュア２１は吸着状態に保持されるため、内輪２が回転すると、２方向クラッチ１０は直ちに係合状態になり、内輪２から外輪１に回転が伝達される。

実施の形態で示すように、外輪１に設けた一対の回り止め片３３をロータガイド２７に形成された第１切欠部３１に係合し、かつロータ２２に設けられた一対の回り止め片３６をロータガイド２７に形成された第２切欠部３２に係合させることによって、ロータガイド２７およびロータ２２のそれぞれを確実に回り止めすることができると共に、各回り止め片３３，３６に設けた係合突部３４，３７を係合溝３０に取付けた止め輪３５に係合させることによって、ロータガイド２７およびロータ２２を抜止めすることができる。

また、１つの止め輪３５によってロータガイド２７およびロータ２２のそれぞれを抜止めすることができるため、部品点数が少なく、組立ての容易なコストの安い回転伝達装置を得ることができる。

さらに、外輪１とロータガイド２７の接続部およびロータガイド２７とロータ２２の接続部が軸方向にずれているため、径方向寸法の小さい小型コンパクトな回転伝達装置を得ることができる。

実施の形態では、ロータ２２に形成されたスリット３８内に永久磁石３９を組込んだ回転伝達装置を示したが、回転伝達装置はこれに限定されるものではない。例えば、前述の特許文献１に記載された回転伝達装置のように、上記永久磁石３９を省略した回転伝達装置であってもよい。

この発明に係る回転伝達装置の実施の形態を示す縦断正面図図１のII−II線に沿った断面図外輪、ロータガイドおよびロータの接続部を示す展開図図３のIV−IV線に沿った断面図図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図図３のVI−VI線に沿った断面図外輪、ロータガイドおよびロータを示す分解斜視図

符号の説明

１外輪
２内輪
１０２方向クラッチ
１１円筒面
１２カム面
１３係合子
１４保持器
２０電磁クラッチ
２１アーマチュア
２２ロータ
２３電磁石
２７ロータガイド
２８小径嵌合筒部
２９大径嵌合筒部
３０係合溝
３１第１切欠部
３２第２切欠部
３３回り止め片
３４係合突部
３５止め輪
３６回り止め片
３７係合突部

Claims

外輪とその内側に組込まれた内輪との間に、係合子およびその係合子を保持する保持器を有し、その保持器の回転制御により係合子を外輪と内輪の対向面に噛み込ませて外輪と内輪とを結合する２方向クラッチを組込み、その２方向クラッチに併設して、その２方向クラッチの結合および結合解除を制御する電磁クラッチを設け、その電磁クラッチが、前記保持器に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動自在に支持されたアーマチュアと、外輪に接続されてアーマチュアと軸方向で対向するロータと、そのロータと軸方向で対向し、通電によってアーマチュアを軸方向に移動させる電磁石とからなり、前記ロータを外輪の開口端部に接続されたロータガイドに接続するようにした回転伝達装置において、
前記ロータガイドの外周に環状の係合溝を形成し、そのロータガイドには、外輪と対向する一端面から軸方向に延びて前記係合溝を横切る対向一対の第１切欠部と、ロータと対向する他端面から軸方向に延びて前記係合溝を横切る対向一対の第２切欠部とを周方向に位相をずらして設け、外輪およびロータには、第１切欠部および第２切欠部に嵌合される回り止め片を形成し、各回り止め片の先端部外周に係合溝に係合された止め輪と係合して回り止め片を抜止めする係合突部を設けたことを特徴とする回転伝達装置。
前記ロータガイドの一端面の内周部に外輪の開口端部内に嵌合される小径嵌合筒部を設け、かつ他端面の外周部にロータの端部外周に嵌合される大径嵌合筒部を形成した請求項１に記載の回転伝達装置。