JP4976200B2 - 回転伝達装置 - Google Patents

Description

この発明は、動力伝達経路における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。

動力の伝達と遮断の切換えに用いられる回転伝達装置として、外輪の内周に形成された円筒面と内輪の外周に形成されたカム面の間にローラを組み込み、そのローラを保持するローラ保持器を、ローラがカム面と円筒面の間に噛み込む位置（係合位置）とその噛み込みが解除される位置（中立位置）との間で移動可能に設け、そのローラ保持器をスイッチばねで中立位置に弾性保持したものが知られている（特許文献１）。

この回転伝達装置は、ローラ保持器が係合位置にあるときは、ローラがカム面と円筒面の間に噛み込み、内外輪間で回転が伝達される。一方、ローラ保持器が中立位置にあるときは、カム面と円筒面の間へのローラの噛み込みが解除され、内外輪間での回転の伝達が遮断される。

また、上記の回転伝達装置は、ローラ保持器に回り止めしたアーマチュアをローラ保持器に対して軸方向に移動可能に設け、そのアーマチュアと軸方向に対向するロータを設け、そのロータを外輪と一体に回転するようにし、そのロータに、前記アーマチュアを吸着する永久磁石を埋め込み、そのロータと軸方向に対向する電磁石を設けている。

そのため、この回転伝達装置は、電磁石への通電を遮断した状態では、アーマチュアが永久磁石に吸引されてロータに摩擦接触し、その摩擦抵抗により、ローラ保持器が中立位置から係合位置に移動し、ローラがカム面と円筒面の間に噛み込む。

一方、電磁石に通電した状態では、永久磁石の磁界が電磁石の磁界で打ち消され、アーマチュアが離反ばねの付勢力によってロータから離反するので、スイッチばねの付勢力により、ローラ保持器が係合位置から中立位置に移動して、カム面と円筒面の間へのローラの噛み込みが解除される。

ところで、この回転伝達装置は、内外輪間で伝達する回転の方向が切換わるときに、一方の回転方向にローラが噛み込んだ状態から、他方の回転方向にローラが噛み込んだ状態になるまで、ローラ保持器が周方向に移動し（通常１４ｄｅｇ程度）、その間、ローラの噛み込みが解除されるので、応答遅れが生じる。

そこで、この応答遅れを低減するため、カム面と円筒面の間に周方向に並ぶ一対のローラを組み込み、一方の回転方向に噛み込むローラと他方の回転方向に噛み込むローラとを別個のローラとすることによって、ローラ保持器の周方向の移動量を抑えたものが提案されている（特許文献２）。

しかし、このようにしても、中立位置から係合位置までのローラ保持器の移動量を小さくしすぎると、ローラ保持器が中立位置にあるときに、ローラが誤ってカム面と円筒面の間に噛み込む事態（ミス係合）を生じやすくなる。そのため、中立位置から係合位置までのローラ保持器の移動量を３ｄｅｇ程度よりも小さくすることができなかった。
特開２００４−１９０７３０号公報 特開２００３−２６２２３８号公報（第７図）

この発明が解決しようとする課題は、内外輪間で伝達する回転の方向が切換わるときに応答遅れが生じない回転伝達装置を提供することである。

上記の課題を解決するため、外輪の内周と内輪の外周のうちの一方に円筒面を設け、他方にカム面を設け、そのカム面と前記円筒面の間に周方向に並ぶ一対のローラを組み込み、その一対のローラが接近する方向に各ローラを付勢するばね部材を設け、前記一対のローラが接近する方向に一方のローラが移動するのを規制する第１ローラ保持器と、前記一対のローラが接近する方向に他方のローラが移動するのを規制する第２ローラ保持器とを相対移動可能に設け、その第１ローラ保持器と第２ローラ保持器とを前記一対のローラが離反する方向に相対移動させることによって各ローラを共に前記カム面と前記円筒面の間に噛み込ませるようにした構成を回転伝達装置に採用した。

このようにすると、第１ローラ保持器と第２ローラ保持器とを前記一対のローラが離反する方向に相対移動させたときは、各ローラが共にカム面と円筒面の間に噛み込み、いずれの回転方向についても、内外輪間で回転を伝達する状態（係合状態）となる。一方、第１ローラ保持器と第２ローラ保持器とを前記一対のローラが接近する方向に相対移動させたときは、カム面と円筒面の間への各ローラの噛み込みが共に解除され、いずれの回転方向についても、内外輪間での回転の伝達を遮断した状態（空転状態）となる。

この回転伝達装置は、前記第１ローラ保持器を、前記内輪と前記外輪のうちの前記カム面を形成した側の部材に対して軸方向に移動可能に支持し、前記第２ローラ保持器を、前記内輪と前記外輪のうちの前記カム面を形成した側の部材に軸方向に固定し、前記第１ローラ保持器を軸方向に移動させる軸方向移動手段を設け、その第１ローラ保持器の軸方向の移動に応じて前記第１ローラ保持器と前記第２ローラ保持器とを周方向に相対移動させる案内部を設けることができる。

この回転伝達装置は、さらに次の構成を加えることができる。
１）前記案内部が、前記第１ローラ保持器と前記第２ローラ保持器の摺接面であり、その摺接面が、軸方向に対して周方向に傾斜して形成されている。
２）前記軸方向移動手段が、前記第１ローラ保持器と軸方向に一体に移動し、かつ、前記第１ローラ保持器に対して回転可能に支持されたアーマチュアと、そのアーマチュアに対して軸方向に対向配置した電磁石と、前記アーマチュアを前記第１ローラ保持器から離反する方向に付勢する離反ばねとからなる。

上記２）の構成を加える場合、前記電磁石の軸方向位置を調節可能な位置調節手段をさらに設けることができ、この場合、前記位置調節手段は、前記電磁石に固定した固定板を軸方向に挟む一対のリング部材と、その各リング部材の外周に形成した雄ねじにねじ係合する雌ねじを内周に形成した筒状のハウジングとで構成することができる。

この発明の回転伝達装置は、周方向に並ぶ一対のローラが共にカム面と円筒面の間に噛み込んだ状態では、いずれの回転方向についても、内外輪間で回転を伝達可能である。そのため、内外輪間で伝達する回転の方向が切換わるときに、応答遅れが生じない。

図１から図５に、この発明の実施形態の回転伝達装置を示す。図１、図２に示すように、この回転伝達装置は、筒状のハウジング１の内周に設けた転がり軸受２で回転可能に支持された外輪３と、その外輪３の内周に設けた転がり軸受４で回転可能に支持された内輪５とを有し、内輪５には、外周にスプラインを形成した入力軸６が挿入されている。入力軸６のスプラインは、内輪５の内周に形成したスプラインに係合しており、その係合によって、入力軸６と内輪５が一体に回転するようになっている。外輪３には、出力軸７が一体に設けられている。

図４に示すように、外輪３の内周には、円筒面８が形成され、内輪５の外周には、円筒面８との間にくさび空間を形成するカム面９が形成されている。円筒面８とカム面９の間のくさび空間は、径方向の幅が、周方向中央から周方向両端に向かって次第に狭小する形状となっている。カム面９は、周方向に一定の間隔をおいて複数形成されている。

各カム面９と円筒面８の間には、周方向に並ぶ一対のローラ１０，１０が組み込まれている。また、ローラ１０，１０を挟む両側には、図３に示すように、平行に配置した一対のコイル部１１，１１と、そのコイル部１１，１１の一端同士を連結する連結部１２とからなるばね部材１３が設けられている。各コイル部１１は、ローラ１０の一端外周と他端外周を同時に押圧しており、その押圧によって、各ローラ１０を、ローラ１０，１０同士が接近する方向に付勢している。

図２に示すように、内輪５の軸方向端面には、ばね保持器１４がビス１５で固定されている。ばね保持器１４は、図３に示すように、軸方向に延びる柱部１６を有し、その柱部１６で、ばね部材１３を支持している。また、柱部１６には、ばね部材１３の連結部１２を係止する突起１７が形成されており、その係止によって、ばね部材１３を保持している。

図２に示すように、入力軸６の外周には、第１ローラ保持器１８が回転可能に嵌め合わされている。入力軸６は、第１ローラ保持器１８を軸方向に摺動可能に支持しており、これにより、第１ローラ保持器１８は、内輪５に対して軸方向に移動可能となっている。

また、内輪５の外周には、第２ローラ保持器１９が回転可能に嵌め合わされている。第２ローラ保持器１９は、内輪５の外周に形成した段部２０と、内輪５の外周に取り付けた止め輪２１とで軸方向に挟まれており、これにより、内輪５に対する軸方向位置が固定されている。

第１ローラ保持器１８は、図３、図５に示すように、ばね保持器１４に形成した切り欠き２２を通ってローラ１０，１０間に延びる突起部２３を有し、また、第２ローラ保持器１９も、第１ローラ保持器１８の突起部２３とは反対側からローラ１０，１０間に延びる突起部２４を有する。

突起部２３の側面は、一方のローラ１０の外周に当接しており、ローラ１０，１０同士が接近する方向に、そのローラ１０が移動するのを規制している。また、突起部２４の側面は、他方のローラ１０の外周に当接しており、ローラ１０，１０同士が接近する方向に、そのローラ１０が移動するのを規制している。

第１ローラ保持器１８の突起部２３と、第２ローラ保持器１９の突起部２４とは、図３に示すように、軸方向に対して周方向に傾斜して形成した摺接面２５に沿って摺動可能に接触しており、第１ローラ保持器１８を軸方向に移動させたときに、第１ローラ保持器１８と第２ローラ保持器１９が摺接面２５に沿って案内され、周方向に相対移動するようになっている。

図２に示すように、第１ローラ保持器１８の端部外周には、滑り軸受２６で回転可能に支持された円板状のアーマチュア２７が設けられている。アーマチュア２７は、強磁性体（鉄など）からなり、電磁石２８と軸方向に対向して配置されている。電磁石２８は、環状のフィールドコア２９と、そのフィールドコア２９に巻回した電磁コイル３０とからなり、電磁コイル３０に通電することにより、アーマチュア２７をフィールドコア２９に吸着可能となっている。また、アーマチュア２７は、フィールドコア２９の外周に設けた離反ばね３１でフィールドコア２９から離反する方向に付勢されている。

アーマチュア２７は、第１ローラ保持器１８の端部外周に形成した段部３２と、第１ローラ保持器１８の端部外周に取り付けた止め輪３３とで軸方向に挟まれており、これにより、第１ローラ保持器１８とアーマチュア２７が軸方向に一体に移動するようになっている。

フィールドコア２９の背面には、図１に示すように、固定板３４が固定されている。固定板３４は、ハウジング１の内周に形成された雌ねじにねじ係合する雄ねじを外周に形成した対向一対のリング部材３５，３５で軸方向に挟まれており、その各リング部材３５をハウジング１に対して回転させることによって、電磁石２８の軸方向位置を調節可能となっている。また、フィールドコア２９は、リング部材３５の内周で径方向に位置決めされている。

この回転伝達装置の動作例を説明する。電磁コイル３０に通電すると、図６に示すように、電磁石２８がアーマチュア２７を吸着し、そのアーマチュア２７と一体に第１ローラ保持器１８が軸方向に移動する。このとき、図７に示すように、第１ローラ保持器１８と第２ローラ保持器１９が摺接面２５に沿って案内されて周方向に相対移動し、ローラ１０，１０同士が接近するので、図８に示すように、ローラ１０，１０は、いずれもカム面９と円筒面８の間への噛み込みを解除した状態（空転状態）となる。この状態では、一方の回転方向へのローラ１０の噛み込みと、他方の回転方向へのローラ１０の噛み込みとが共に解除されるので、いずれの回転方向についても、内輪５と外輪３の間での回転の伝達が遮断される。

一方、電磁コイル３０への通電を遮断すると、図２に示すように、離反ばね３１の付勢力によってアーマチュア２７がフィールドコア２９から離反し、そのアーマチュア２７と一体に第１ローラ保持器１８が軸方向に移動する。このとき、図３に示すように、第１ローラ保持器１８と第２ローラ保持器１９が摺接面２５に沿って案内されて周方向に相対移動し、ローラ１０，１０同士が離反する方向に各ローラ１０が移動するので、図４に示すように、ローラ１０，１０は、いずれもカム面９と円筒面８の間に噛み込んだ状態（係合状態）となる。この状態では、一方の回転方向にローラ１０が噛み込むと同時に、他方の回転方向にローラ１０が噛み込んでいるので、いずれの回転方向についても、内輪５と外輪３の間で回転を伝達することが可能である。

この回転伝達装置は、ローラ１０，１０が、いずれもカム面９と円筒面８の間に噛み込んだ状態では、いずれの回転方向についても、内輪５と外輪３の間で回転を伝達可能である。そのため、内輪５と外輪３の間で伝達する回転の方向が切換わるときに、応答遅れが生じない。

また、この回転伝達装置は、内輪５と外輪３の間で伝達する回転の方向が切換わるときの応答遅れを防止するために、空転状態と係合状態とを切換えるときのローラ保持器１８，１９の移動量を小さくする必要がない。そのため、ローラ１０が誤ってカム面９と円筒面８の間に噛み込む事態（ミス係合）を生じにくく、動作の安定性に優れる。

また、この回転伝達装置は、特開２００４−１９０７３０号公報や特開２００３−２６２２３８号公報に記載の回転伝達装置と比較した場合、外輪３と一体に回転するロータを、電磁石２８とアーマチュア２７の間に設ける必要がないので、低コストである。

また、この回転伝達装置は、特開２００４−１９０７３０号公報に記載の回転伝達装置と比較した場合、電磁石２８への通電時に回転の伝達を遮断し、通電遮断時に回転を伝達する作動を実現するために永久磁石を必要とせず、低コストである。

また、この回転伝達装置は、電磁石２８の軸方向位置を調節することにより、空転状態でのローラ１０の位置を調節し、空転状態と係合状態とを切換えるときの回転伝達装置の応答性を安定させることができる。

この発明の実施形態の回転伝達装置を示す断面図 図１に示す回転伝達装置のローラ近傍の拡大断面図 図２に示す回転伝達装置のローラ近傍の展開図 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２に示す電磁コイルに通電した状態を示す拡大断面図 図６に示す回転伝達装置のローラ近傍の展開図 図７のVIII−VIII線に沿った断面図

符号の説明

１ ハウジング
３ 外輪
５ 内輪
８ 円筒面
９ カム面
１０ ローラ
１３ ばね部材
１８ 第１ローラ保持器
１９ 第２ローラ保持器
２５ 摺接面
２７ アーマチュア
２８ 電磁石
３１ 離反ばね
３４ 固定板
３５ リング部材

Claims (5)

1. 外輪（３）の内周と内輪（５）の外周のうちの一方に円筒面（８）を設け、他方にカム面（９）を設け、そのカム面（９）と前記円筒面（８）の間に周方向に並ぶ一対のローラ（１０，１０）を組み込み、その一対のローラ（１０，１０）が接近する方向に各ローラ（１０）を付勢するばね部材（１３）を設け、前記一対のローラ（１０，１０）が接近する方向に一方のローラ（１０）が移動するのを規制する第１ローラ保持器（１８）と、前記一対のローラ（１０，１０）が接近する方向に他方のローラ（１０）が移動するのを規制する第２ローラ保持器（１９）とを相対移動可能に設け、その第１ローラ保持器（１８）と第２ローラ保持器（１９）とを前記一対のローラ（１０，１０）が離反する方向に相対移動させることによって各ローラ（１０）を共に前記カム面（９）と前記円筒面（８）の間に噛み込ませるようにし、
   前記第１ローラ保持器（１８）を、前記内輪（５）と前記外輪（３）のうちの前記カム面（９）を形成した側の部材（５）に対して軸方向に移動可能に支持し、前記第２ローラ保持器（１９）を、前記内輪（５）と前記外輪（３）のうちの前記カム面（９）を形成した側の部材（５）に軸方向に固定し、前記第１ローラ保持器（１８）を軸方向に移動させる軸方向移動手段を設け、その第１ローラ保持器（１８）の軸方向の移動に応じて前記第１ローラ保持器（１８）と前記第２ローラ保持器（１９）とを周方向に相対移動させる案内部（２５）を設けた回転伝達装置。
2. 前記案内部が、前記第１ローラ保持器（１８）と前記第２ローラ保持器（１９）の摺接面（２５）であり、その摺接面（２５）が、軸方向に対して周方向に傾斜して形成されている請求項１に記載の回転伝達装置。
3. 前記軸方向移動手段が、前記第１ローラ保持器（１８）と軸方向に一体に移動し、かつ、前記第１ローラ保持器（１８）に対して回転可能に支持されたアーマチュア（２７）と、そのアーマチュア（２７）に対して軸方向に対向配置した電磁石（２８）と、前記アーマチュア（２７）を前記第１ローラ保持器（１８）から離反する方向に付勢する離反ばね（３１）とからなる請求項１または２に記載の回転伝達装置。
4. 前記電磁石（２８）の軸方向位置を調節可能な位置調節手段を設けた請求項３に記載の回転伝達装置。
5. 前記位置調節手段が、前記電磁石（２８）に固定した固定板（３４）を軸方向に挟む一対のリング部材（３５）と、その各リング部材（３５）の外周に形成した雄ねじにねじ係合する雌ねじを内周に形成した筒状のハウジング（１）とからなる請求項４に記載の回転伝達装置。
   

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