JP5112957B2 - 回転伝達装置 - Google Patents

Description

この発明は、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、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トルクの伝達を行うようにしたものが従来から知られている（特許文献１参照）。

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を組込み、そのローラを保持する保持器と内輪の相対回転によりローラ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、ローラ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に外輪に接続されたロータを対向すると共に、そのロータに電磁石を対向し、その電磁石に対する通電と遮断とにより、ロータにアーマチュアを吸着し、または、吸着を解除し、その吸着状態において、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ローラを円筒面およびカム面に係合させるようにしている。
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、入力軸としてのトルク伝達軸の端部外周に内輪をスプライン嵌合して、内輪を回り止めするようにしている。

このとき、スプライン嵌合部に回転方向のガタがあると、トルク伝達軸から内輪へのトルク伝達時に、回転方向ガタ分だけトルク伝達軸と内輪が相対回転して回転方向に係合し、その係合時に異音が発生するという問題が発生する。

その問題点を解決するには、スプラインを圧入による嵌合とすることが有効であるが、この場合、上記スプラインを高精度に仕上げる必要があるため、加工が困難となり、また、内輪の組付け、および、分解に手間がかかるという問題が生じる。

この発明の課題は、トルク伝達軸と内輪の相互に回転方向のガタのない接続状態を得ることができると共に、内輪の組付けや分解を容易に行なうことができるようにした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、この発明においては、トルク伝達軸の端部に設けられた内輪を外輪の内側に組込んで相対的に回転自在に支持し、その内輪の外周と外輪の内周間に組込まれた係合子を内輪の外周と外輪の内周に係脱させて、内輪と外輪の相互間で回転トルクの伝達と遮断とを行うようにした回転伝達装置において、前記トルク伝達軸の軸端部における外径面に前記内輪を軸方向に位置決めする大径部と、その大径部から軸端側に雄ねじとを設け、前記内輪の内径面に雌ねじを形成し、その内輪を前記雄ねじにねじ係合して、前記大径部により内輪を軸方向に位置決めし、前記雄ねじにねじ係合されたナットの締め付けにより内輪を固定し、前記トルク伝達軸の大径部と雄ねじのねじ切り端との間に円筒形の案内面を形成し、内輪のねじ込み側端部の内周に前記案内面に嵌合される嵌合面を設けた構成を採用したのである。

上記のように、トルク伝達軸の大径部と雄ねじのねじ切り端との間に円筒形の案内面を形成し、内輪のねじ込み側端部の内周に前記案内面に嵌合される嵌合面を設けると、トルク伝達軸と内輪の同軸度を高めることができ、外輪と内輪の対向面間に形成されたクラッチ空間を周方向の全体にわたって均一化することができ、複数の係合子のそれぞれを内輪外周と外輪内周に精度よく係合させることができる。

ここで、雄ねじおよび雌ねじのそれぞれを細目ねじとすると、トルク伝達軸と内輪の回転方向のガタをより低減することができる。

また、内輪とナットの対向面間に菊座金を組み込み、あるいは、トルク伝達軸の雄ねじに弾性係合可能なフリクションリングをねじ込み方向の後行側の端部内周に有してなるナットを採用することにより、ナットに弛みが生じるのを防止することができ、トルク伝達軸と内輪の相互に安定した結合状態を得ることができる。

上記のように、この発明に係る回転伝達装置においては、トルク伝達軸と内輪をねじ係合して、トルク伝達軸に設けた大径部で内輪を軸方向に位置決めし、上記トルク伝達軸の雄ねじにねじ係合したナットの締付けにより内輪を固定するようにしたので、トルク伝達軸と内輪の相互において回転方向ガタのない接続状態を得ることができ、異音の発生防止に効果を挙げることができる。

また、内輪およびナットのねじ込みによって内輪を固定するため、内輪の組付けが容易であり、しかも、簡単に分解することができる。

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は、この発明に係る回転伝達装置の実施の形態を示す。図示のように、回転伝達装置は、２方向ローラクラッチ１０を備えている。

２方向ローラクラッチ１０は、外輪１１と、その外輪１１の内側に組込まれた内輪１２とを有し、上記内輪１２の一端部にはボス部１２ａが形成され、そのボス部１２ａの端部に嵌合された軸受１３を介して外輪１１と内輪１２は相対的に回転自在とされている。

外輪１１の閉塞端には出力軸１４が設けられている。一方、内輪１２にはトルク伝達軸としての入力軸１５が接続されている。その接続に際して、入力軸１５の軸端部における外径面に内輪１２を軸方向に位置決めする大径部１６と、その大径部１６から軸端側に円筒形の案内面１７と、その案内面１７から軸端側に雄ねじ１８を設け、一方、内輪１２の内径面には雌ねじ１９と、上記案内面１７に嵌合される嵌合面２０とを形成し、その嵌合面２０を先にして内輪１２を雄ねじ１８にねじ係合して、嵌合面２０を案内面１７に嵌合し、大径部１６により内輪１２を軸方向に位置決めする状態で、雄ねじ１８にナット２１をねじ係合し、そのナット２１の締め付けにより内輪１２を固定している。

図２に示すように、外輪１１の内周には円筒面２２が形成され、一方、内輪１２の外周には、その円筒面２２との間で周方向の両端に向けて狭小となるくさび空間を形成する複数の平坦なカム面２３が周方向に等間隔に設けられている。

外輪１１と内輪１２との間には、制御保持器２４Ａと回転保持器２４Ｂが組込まれている。図１および図３に示すように、制御保持器２４Ａは、フランジ２５の外周にカム面２３と同数の柱部２６を周方向に等間隔に設けた構成とされている。一方、回転保持器２４Ｂは、フランジ２７の外周にカム面２３と同数の柱部２８を周方向に等間隔に設けた構成とされている。

回転保持器２４Ｂは、内輪１２のボス部１２ａにフランジ２７が嵌合され、かつ、柱部２８が円筒面２２とカム面２３間に位置する組込みとされて、上記フランジ２７が内輪１２の一側面と対向する組込みとされている。

一方、制御保持器２４Ａも、内輪１２のボス部１２ａにフランジ２５が嵌合されて、そのフランジ２５が回転保持器２４Ｂのフランジ２７と軸方向で対向する組込みとされ、かつ、柱部２６が回転保持器２４Ｂの柱部２８間に位置する組込みとされている。

上記のような保持器２４Ａ、２４Ｂの組込みにより、図２（I）および図３に示すように、制御保持器２４Ａの柱部２６と回転保持器２４Ｂの柱部２８間にポケット２９が形成され、そのポケット２９は内輪１２のカム面２３と径方向で対向し、各ポケット２９内に対向一対の係合子としてのローラ３０と、その一対のローラ３０を相反する方向に向けて付勢するコイルばね３１が組込まれている。

図１に示すように、回転保持器２４Ｂは、内輪１２のボス部１２ａを中心にして回転自在とされ、その回転保持器２４Ｂのフランジ２７と内輪１２の対向面間にスラストニードル軸受３２が組み込まれている。

一方、制御保持器２４Ａは、内輪１２のボス部１２ａを中心に回転自在とされ、かつ、軸方向に移動自在とされている。

図５（I）に示すように、制御保持器２４Ａのフランジ２５と回転保持器２４Ｂのフランジ２７間には、トルクカム４０が設けられている。トルクカム４０は、制御保持器２４Ａのフランジ２５と回転保持器２４Ｂのフランジ２７の対向面それぞれに周方向の中央部で深く両端に至るに従って次第に浅くなる対向一対のカム溝４１、４２を設け、一方のカム溝４１の一端部と他方のカム溝４２の他端部間にボール４３を組み込んだ構成としている。

カム溝４１、４２として、ここではＶ溝を示したが、円弧状の溝であってもよい。

上記トルクカム４０は、制御保持器２４Ａのフランジ２５が回転保持器２４Ｂのフランジ２７に接近する方向に制御保持器２４Ａが軸方向に移動した際に、図５（II）に示すように、ボール４３がカム溝４１、４２の溝深さの最も深い位置に向けて転がり移動し、制御保持器２４Ａと回転保持器２４Ｂをポケット２９の周方向幅が小さくなる方向に相対回転させるようになっている。

図１、図３および図４に示すように、内輪１２の他側面にはばね保持器４５が固定されている。ばね保持器４５は環状板からなり、その外周面には制御保持器２４Ａの柱部２６と回転保持器２４Ｂの柱部２８間の各ポケット２９内に配置される複数の回り止め片４６が形成されている。

複数の回り止め片４６は、制御保持器２４Ａと回転保持器２４Ｂとがポケット２９の周方向幅を縮小する方向に相対回転した際に、制御保持器２４Ａの柱部２６および回転保持器２４Ｂの柱部２８を両側縁で受け止めて対向一対のローラ３０を中立位置に保持するようになっている。

回り止め片４６のそれぞれには、軸方向に延びる支持片４７が形成され、各支持片４７によってコイルばね３１が支持されている。

図１に示すように、２方向ローラクラッチ１０の軸方向一側には、制御保持器２４Ａを軸方向に移動させるアクチュエータとしての電磁クラッチ５０が設けられている。

電磁クラッチ５０は、制御保持器２４Ａにおける柱部２６の端面と軸方向で対向するアーマチュア５１と、そのアーマチュア５１と軸方向で対向するロータ５２と、そのロータ５２と軸方向で対向する電磁石５３を有している。

アーマチュア５１は、入力軸１５に嵌合されて回転自在に支持され、そのアーマチュア５１と制御保持器２４Ａの柱部２６は、その柱部２６の端面にねじ込まれるボルト５４の締め付けによって連結一体化されている。

ロータ５２は、入力軸１５に圧入嵌合されて回り止めされ、その入力軸１５に設けられた大径部１６の肩１６ａによって位置決めされている。

電磁石５３は、電磁コイル５３ａと、その電磁コイル５３ａを支持するコア５３ｂとからなり、上記コア５３ｂは図示省略した静止部材に支持されている。

実施の形態で示す回転伝達装置は上記の構造からなり、図１は、電磁石５３の電磁コイル５３ａに対する通電の遮断状態を示し、アーマチュア５１はロータ５２から離反する状態にある。また、２方向ローラクラッチ１０の対向一対のローラ３０は、図２（I）に示すように、外輪１１の円筒面２２および内輪１２のカム面２３に対して係合し、２方向ローラクラッチ１０は係合状態とされている。

２方向ローラクラッチ１０の係合状態において、電磁コイル５３ａに通電すると、アーマチュア５１に磁気吸引力が付与され、その磁気吸引力によりアーマチュア５１が軸方向に移動してロータ５２に吸着される。

ここで、アーマチュア５１は制御保持器２４Ａの柱部２６に連結一体化されているため、アーマチュア５１の軸方向への移動に伴って制御保持器２４Ａは、そのフランジ２５が回転保持器２４Ｂのフランジ２７に接近する方向に移動する。

このとき、図５（II）に示すように、ボール４３がカム溝４１、４２の溝深さの最も深い位置に向けて転がり移動し、制御保持器２４Ａと回転保持器２４Ｂはポケット２９の周方向幅が小さくなる方向に相対回転し、図３に示す対向一対のローラ３０が制御保持器２４Ａの柱部２６と回転保持器２４Ｂの柱部２８で押されて、図２（II）に示すように、係合解除し、２方向ローラクラッチ１０は係合解除状態とされる。

２方向ローラクラッチ１０の係合解除状態において、入力軸１５に回転トルクを入力して内輪１２を一方向に回転すると、ばね保持器４５に形成された回り止め片４６が制御保持器２４Ａの柱部２６と回転保持器２４Ｂの柱部２８の一方を押圧するため、内輪１２と共に制御保持器２４Ａおよび回転保持器２４Ｂが回転する。このとき、対向一対のローラ３０は係合解除された中立位置に保持されているため、内輪１２の回転は外輪１１に伝達されず、内輪１２はフリー回転する。

このように、制御保持器２４Ａのフランジ２５が回転保持器２４Ｂのフランジ２７に接近する方向に制御保持器２４Ａが移動すると、対向一対のローラ３０が制御保持器２４Ａの柱部２６と回転保持器２４Ｂの柱部２８で押されて係合解除状態とされ、その係合解除状態で対向一対のローラ３０は制御保持器２４Ａと回転保持器２４Ｂの柱部２６、２８によってくさび空間の狭小部に向けて移動するのが防止されるため、２方向ローラクラッチ１０の空転時にローラ３０がミス係合するようなことはない。

ここで、制御保持器２４Ａと回転保持器２４Ｂがポケット２９の周方向幅を小さくなる方向に相対回転すると、制御保持器２４Ａの柱部２６と回転保持器２４Ｂの柱部２８がばね保持器４５の回り止め片４６の両側縁に当接して相対回転量が規制される。

このため、コイルばね３１は必要以上に収縮することはなくなり、伸長と収縮が繰り返し行われても疲労によって破損するようなことはない。

内輪１２のフリー回転状態において、電磁コイル５３ａに対する通電を解除すると、アーマチュア５１は吸着が解除されて回転自在となる。その吸着解除により、コイルばね３１の押圧によって制御保持器２４Ａと回転保持器２４Ｂがポケット２９の周方向幅が大きくなる方向に相対回転し、対向一対のローラ３０のそれぞれが、図２（I）に示すように、くさび空間の狭小部に直ちに噛み込み、その対向一対のローラ３０の一方を介して内輪１２と外輪１１の相互間で一方向の回転トルクが伝達される。

また、制御保持器２４Ａと回転保持器２４Ｂの相対回転により、トルクカム４０のボール４３はカム溝４１、４２の浅溝部に向けて転がり移動するため、制御保持器２４Ａは、そのフランジ２５が回転保持器２４Ｂのフランジ２７から離反する方向に向けて移動し、その移動によってアーマチュア５１はロータ５２から離反する。

ここで、入力軸１５を停止して、その入力軸１５の回転方向を切換えると、他方のローラ３０を介して内輪１２の回転が外輪１１に伝達される。

このように、電磁コイル５３ａに対する通電の遮断により、制御保持器２４Ａと回転保持器２４Ｂがポケット２９の周方向幅が大きくなる方向に相対回転して、対向一対のローラ３０のそれぞれがくさび空間の両端の狭小部に直ちに噛み込むため、回転方向ガタは小さく、内輪１２の回転を外輪１１に直ちに伝達することができる。

また、内輪１２から外輪１１への回転トルクの伝達は、カム面２３と同数のローラ３０を介して行われるため、内輪１２から外輪１１に大きな回転トルクを伝達することができる。

ここで、入力軸１５から内輪１２に回転トルクが伝達されるとき、あるいは、入力軸１５の回転方向が切り換えられるとき、上記入力軸１５と内輪１２の接続部間に回転方向のガタがあると、入力軸１５と内輪１２は回転方向のガタ分だけ
相対的に回転して回転方向に係合し、その係合時に異音が発生することになる。

しかしながら、実施の形態では、入力軸１５に形成された雄ねじ１８に内輪１２をねじ係合し、入力軸１５に設けた大径部１６で内輪１２を軸方向に位置決めし、上記入力軸１５の雄ねじ１８にねじ係合したナット２１の締付けにより内輪１２を固定しているため、入力軸１５と内輪１２の接続部には回転方向ガタがなく、異音を発生するようなことはない。

ここで、雄ねじ１８および雌ねじ１９のそれぞれを細目ねじとすると、入力軸１５と内輪１２の回転方向のガタをより低減することができる。

図１に示すように、入力軸１５に円筒形の案内面１７を形成し、内輪１２のねじ込み側端部の内周に形成された嵌合面２０を上記案内面１７に嵌合することにより、入力軸１５と内輪１２を高精度に同軸上に保持することができる。

このため、入力軸１５の回転時に内輪１２が振れ回るようなことがなく、外輪１１と内輪１２の対向面間に形成されたクラッチ空間は周方向の全体にわたって均一化され、複数のローラ３０のそれぞれを円筒面２２およびカム面２３に精度よく係合させることができる。

図１に示すように、内輪１２のボス部１２ａとナット２１の対向面間に菊座金６０を組み込み、あるいは、図６に示すように、入力軸１５の雄ねじ１８に係合可能なフリクションリング６２をねじ込み方向の後行側の端部内周に有するナット６１の締付けによって内輪１２を固定することにより、ナット２１、６１に弛みが生じるのを防止することができる。

実施の形態においては、入力軸１５の端部外周に形成された雄ねじ１８に内輪１２およびナット２１をねじ込んで内輪１２を固定する接続であるため、内輪１２を容易に組付けることができ、また、簡単に分解することができる。

図５に示すトルクカム４０においては、制御保持器２４Ａのフランジ２５と回転保持器２４Ｂのフランジ２７の対向面それぞれに周方向で対向する一対のカム溝４１、４２を設け、その対向一対のカム溝４１、４２間にボール４３を組み込んだ構成のものを示したが、トルクカム４０はこれに限定されるものではない。

図７（I）は、トルクカム４０の他の例を示す。このトルクカム４０においては、制御保持器２４Ａのフランジ２５と回転保持器２４Ｂのフランジ２７の対向面それぞれに周方向で対向する一対の突出部７１、７２を設け、その一対の突出部７１、７２の対向面それぞれに傾斜カム面７３、７４を設けた構成としている。

上記トルクカム４０は、制御保持器２４Ａのフランジ２５が回転保持器２４Ｂのフランジ２７に接近する方向に制御保持器２４Ａが軸方向に移動した際に傾斜カム面７３、７４のカム作用によって制御保持器２４Ａと回転保持器２４Ｂをポケット２９の周方向幅が小さくなる方向に相対回転させるようになっている。図７（II）は、トルクカム４０によって制御保持器２４Ａと回転保持器２４Ｂを相対回転させた状態を示す。

なお、実施の形態においては、外輪１１の内周に円筒面２２を設け、内輪１２の外周にカム面２３を形成したが、外輪１１の内周にカム面を形成し、内輪１２の外周に円筒面を設けるようにしてもよい。

また、実施の形態においては、外輪１１と内輪１２の対向面間に制御保持器２４Ａと回転保持器２４Ｂとを組込み、その各保持器２４Ａ、２４Ｂの柱部２６、２８間に一対のローラ３０とコイルばね３１を組み込み、上記制御保持器２４Ａを電磁クラッチ５０によって軸方向に移動させるようにした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に記載される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 （Ｉ）は、図１のII−II線に沿った断面図、（II）は、ローラの係合状態を示す断面図 ２方向ローラクラッチの保持器の一部分を示す平面図 図１のIV−IV線に沿った断面図 トルクカムを示し、（I）は、作動前の状態を示す平面図、（II）は、作動状態を示す平面図 ナットの他の例を示す断面図 トルクカムの他の例を示し、（Ｉ）は、作動前の状態を示す平面図、（II）は、作動状態を示す平面図

符号の説明

１１ 外輪
１２ 内輪
１５ 入力軸（トルク伝達軸）
１６ 大径部
１７ 案内面
１８ 雄ねじ
１９ 雌ねじ
２０ 嵌合面
２１ ナット
３０ ローラ（係合子）
６０ 菊座金
６１ ナット
６２ フリクションリング

Claims (5)

1. トルク伝達軸の端部に設けられた内輪を外輪の内側に組込んで相対的に回転自在に支持し、その内輪の外周と外輪の内周間に組込まれた係合子を内輪の外周と外輪の内周に係脱させて、内輪と外輪の相互間で回転トルクの伝達と遮断とを行うようにした回転伝達装置において、
   前記トルク伝達軸の軸端部における外径面に前記内輪を軸方向に位置決めする大径部と、その大径部から軸端側に雄ねじとを設け、前記内輪の内径面に雌ねじを形成し、その内輪を前記雄ねじにねじ係合して、前記大径部により内輪を軸方向に位置決めし、前記雄ねじにねじ係合されたナットの締め付けにより内輪を固定し、前記トルク伝達軸の大径部と雄ねじのねじ切り端との間に円筒形の案内面を形成し、内輪のねじ込み側端部の内周に前記案内面に嵌合される嵌合面を設けたことを特徴とする回転伝達装置。
2. 前記雄ねじおよび雌ねじのそれぞれを細目ねじとした請求項１に記載の回転伝達装置。
3. 前記内輪とナットの対向面間に菊座金を組み込んでナットを弛み止めした請求項１又は２に記載の回転伝達装置。
4. 前記ナットが、トルク伝達軸の雄ねじに対して弾性係合可能なフリクションリングをねじ込み方向の後行側の端部内に有してなる請求項１又は２に記載の回転伝達装置。
5. 前記係合子が、ローラからなる請求項１乃至４のいずれかの項に記載の回転伝達装置。

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