JP5618448B2 - クラッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、一定方向に回転を伝達するクラッチ装置に関し、特に、一定方向への回転の伝達および遮断の切り換えを必要に応じて行うことができるクラッチ装置に関するものである。

一定方向に回転を伝達するクラッチ装置として、例えば特許文献１には、内輪および外輪と、これら内外輪間の周方向に所定間隔で複数配設されるスプラグと、これらスプラグの内側部分および外側部分をそれぞれ保持する内保持器および外保持器とを備えるクラッチ装置が開示されている。特許文献１に開示される技術では、内輪と外輪とが一方向に相対回転することによりスプラグが内外輪間に係合して動力が伝達され、内輪と外輪とが他方向に相対回転することによりスプラグの係合が解除されて動力の伝達が遮断される。

特開２００７−９２８７０号公報

しかしながら、特許文献１に開示される技術では、内輪と外輪とが一方向に相対回転する場合はスプラグが内外輪間に係合するので、動力が必ず伝達されてしまう。このように内輪と外輪とが一方向に相対回転するときには、動力の伝達を遮断することができなかった。即ち、一定方向への回転の伝達および遮断の切り換えを必要に応じて行うことができないという問題点があった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、一定方向への回転の伝達および遮断の切り換えを必要に応じて行うことができるクラッチ装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段および発明の効果

請求項１記載のクラッチ装置によれば、荷重付与装置により内保持器または外保持器の少なくとも一方に荷重が付与され、内保持器および外保持器が軸心回りに相対移動される。その結果、内保持器および外保持器に保持されるスプラグが、付与される荷重に応じて内輪および外輪の対向間で傾動される。一方、その内保持器および外保持器の相対移動方向と逆方向に、付勢部材により内保持器または外保持器の少なくとも一方が付勢されるので、荷重付与装置を駆動することにより、内輪の外周面および外輪の内周面とスプラグの係合面との係合および係合解除を切り換えることができる。これにより、一定方向への回転の伝達および遮断の切り換えを必要に応じて行うことができる効果がある。
また、それぞれ軸心回りに回転する第１回転部および第２回転部により、内保持器および外保持器にそれぞれ荷重が伝達される。第２回転部および第１回転部に係合子が係合され、荷重付与装置により、係合子が軸方向に往復動されることで第１回転部および第２回転部が軸心回りに相対移動される。係合子を往復動させる簡単な構成でスプラグの係合と係合解除とを切り換えられるので、装置構成を簡素化できる効果がある。

請求項２記載のクラッチ装置によれば、スプラグは、内輪の外周面または外輪の内周面の少なくとも一方とスプラグの係合面との係合が解除されて傾動されると、スプラグが内保持器および外保持器に挟持され、それ以上の傾動が規制される。その結果、スプラグが内保持器および外保持器に挟持されると、スプラグを保持する内保持器および外保持器のそれ以上の相対移動も規制される。従って、内保持器および外保持器の相対移動量を規制する位置決め部材等を設ける必要がなく、請求項1の効果に加え、装置構成を簡素化できる効果がある。

請求項３記載のクラッチ装置によれば、付勢部材は、内輪の外周面および外輪の内周面とスプラグの係合面とが係合するように付勢力を付与しているので、荷重付与装置により荷重が付与されていないときは、内輪の外周面および外輪の内周面とスプラグの係合面とが係合され動力の伝達が行われる。一方、荷重付与装置により荷重が付与されると、内輪の外周面および外輪の内周面とスプラグの係合面との係合が解除され、動力の伝達が遮断される。これにより、請求項１又は２の効果に加え、荷重の付与を解除することで、内輪の外周面および外輪の内周面にスプラグの係合面を迅速に係合させることができ、動力の伝達が遮断された状態から動力が伝達される状態に時間ロスなく切り換えることができる効果がある。また、荷重付与装置により荷重を付与することで、内輪の外周面および外輪の内周面からスプラグの係合面の係合を解除でき、動力が伝達される状態から動力の伝達が遮断される状態に時間ロスなく切り換えることができる効果がある。

請求項４記載のクラッチ装置によれば、スプラグは、内輪の外周面および外輪の内周面とスプラグの係合面との係合が解除されて傾動されると、スプラグ同士が当接し、内保持器および外保持器のそれ以上の相対移動も規制される。従って、内保持器および外保持器の相対移動量を規制する位置決め部材等を設ける必要がなく、請求項1から３のいずれかの効果に加え、装置構成を簡素化できる効果がある。

請求項５記載のクラッチ装置によれば、スプラグは、内輪の外周面および外輪の内周面とスプラグの係合面との係合が解除されて傾動されると、外輪の半径方向におけるスプラグの係合面間の距離が内輪の外周面と外輪の内周面との間隔より小さくなり、内輪の外周面および外輪の内周面とスプラグの係合面とに隙間が形成される。その結果、内輪の外周面および外輪の内周面とスプラグの係合面とが非接触状態に保持され、内輪の外周面および外輪の内周面をスプラグの係合面が摺動することが防止される。これにより、請求項２又は４の効果に加え、スプラグの係合面に生ずる引きずりトルクを抑制できる効果がある。さらに、外周面および内周面をスプラグの係合面が摺動することが防止されるので、磨耗や発熱等が生じることを抑制できる効果がある。

請求項６記載のクラッチ装置によれば、スプラグは、内保持器および外保持器にそれぞれ形成されるポケットに挿入されて保持されるものであり、スプラグの外輪側の回転方向における幅は、内保持器に形成されるポケットの回転方向における幅より狭く設定されている。そのため、クラッチ装置を組み立てる際に、ポケットが形成された内保持器および外保持器を配置した後、内保持器のポケットからスプラグの外輪側の端部を挿入し、その端部を外保持器のポケットに挿入して、内保持器および外保持器にスプラグを保持させることができる。これにより、請求項１から５のいずれかの効果に加え、内保持器および外保持器にスプラグを保持させる組立作業を容易にできる効果がある。

第１実施の形態におけるクラッチ装置の一部の模式図である。 クラッチ装置の軸方向断面図である。 （ａ）はクラッチ装置の一部の分解立体図であり、（ｂ）は第１カム溝および第２カム溝と係合子との位置関係を示す模式図であり、（ｃ）は係合子の往復動と第１カム溝および第２カム溝の相対移動との関係を示す模式図である。 （ａ）は内輪および外輪とスプラグとが係合するクラッチ装置の模式図であり、（ｂ）は内輪および外輪とスプラグとの係合が解除されたクラッチ装置の模式図であり、（ｃ）は内輪および外輪とスプラグとの係合が解除されたクラッチ装置の要部模式図である。 （ａ）は第２実施の形態におけるクラッチ装置において、内輪および外輪とスプラグとが係合する状態を示す模式図であり、（ｂ）は内輪および外輪とスプラグとの係合が解除された状態を示す模式図である。 第３実施の形態におけるクラッチ装置の軸方向断面図である。 クラッチ装置の一部の分解立体図である。 （ａ）は第４実施の形態におけるクラッチ装置の要部模式図であり、（ｂ）は第５実施の形態におけるクラッチ装置の要部模式図であり、（ｃ）は第６実施の形態におけるクラッチ装置の要部模式図であり、（ｄ）は第７実施の形態におけるクラッチ装置の要部模式図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１から図４を参照して、第１実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１実施の形態におけるクラッチ装置１の一部の模式図である。

クラッチ装置１は、図１に示すように、内輪２と、その内輪２の外周を囲む外輪３と、それら内輪２と外輪３との間に配設される複数のスプラグ４と、それらスプラグ４の内輪２側の部位および外輪３側の部位をそれぞれ保持する内保持器５及び外保持器６とを備えて構成されている。内保持器５及び外保持器６にはそれぞれポケット５ａ，６ａが形成されており、ポケット５ａ，６ａにスプラグ４の端部をそれぞれ挿入することで、内輪２の外周面２ａと外輪３の内周面３ａとの対向間の収容空間ｇにスプラグ４は傾動可能に保持される。

次いで、図２を参照して、クラッチ装置１の詳細構成について説明する。図２は、クラッチ装置１の軸方向断面図である。内輪２は、図２に示すように、断面円形状の外周面２ａを備え、軸心Ｏ回りに回転可能に構成されている。本実施の形態における内輪２は、円柱状に形成された中心軸７にローラーベアリングＢ１を介して支持されている。内輪２は軸方向（図２右側）に軸心Ｏ回りに回転するギヤ２ｂが延設されているので、ギヤ２ｂを介して内輪２に回転を伝達できると共に、内輪２の回転がギヤ２ｂを介して出力される。

外輪３は、内輪２の外周面２ａに対向する断面円形状の内周面３ａを備え、内輪２と同様に軸心Ｏ回りに回転可能に構成されている。本実施の形態における外輪３は略円環状に形成され、図２に示すように、ボールベアリングＢ２を介してケースＣに支持されると共に、ローラーベアリングＢ３を介して中心軸７に支持されている。

スプラグ４は、内輪２と外輪３との相対回転を規制するための機能を担う部材であり、外周面２ａ及び内周面３ａにそれぞれ接する係合面４ａ，４ｂ（図１参照）を備え、外周面２ａ及び内周面３ａの間の収容空間ｇにおいて円周方向に等間隔で複数配設されている。

内保持器５は、スプラグ４の内輪２側の部位を保持する円筒状の部材であり、第１円盤部８の軸心Ｏ側に支持されている。第１円盤部８は軸心Ｏ方向と交差する円盤状に形成される部材であり、収容空間ｇの外側で内輪２の外周側に配設されている。第１回転部９は、内輪２と同軸の円筒状に形成される部材であり、第１円盤部８の外周から軸心Ｏと平行方向に延設されると共に、内保持器５と一体に回転可能に構成されている。本実施の形態では、第１回転部９は内輪２の外周面２ａと対向して配設されている。これにより、内輪２及び第１回転部９の軸心Ｏ方向の長さを短くすることができ、クラッチ装置１を小型化できる。

外保持器６は、スプラグ４の外輪３側の部位を保持する円筒状の部材であり、第１円盤部８に面して配設される第２円盤部１０の軸心Ｏ側に支持されている。第２円盤部１０は軸心Ｏ方向と交差する円盤状に形成される部材であり、収容空間ｇの外側に配設されている。第２回転部１１は、内輪２と同軸の円筒状に形成される部材であり、外輪３の外周面３ａと第１回転部９との間に位置し、第２円盤部１０の外周から軸心Ｏと平行方向に延設されると共に、外保持器６と一体に回転可能に構成されている。第１回転部９及び第２回転部１１は、軸心Ｏ方向に沿う周面にそれぞれ第１カム溝９ａ及び第２カム溝１１ａが貫穿されている。本実施の形態では、第１回転部９及び第２回転部１１は、軸心Ｏ方向に沿って互いに重なり合う部位を有しており、その重なり合う部位に第１カム溝９ａ及び第２カム溝１１ａが斜交して形成されている。

荷重付与装置２０は、アクチュエータ２１と、往復部２２とを備えて構成されている。アクチュエータ２１は内保持器５及び外保持器６に付与する荷重を生み出す動力源であり、ケースＣに固定されている。往復部２２はアクチュエータ２１の動力を内保持器５及び外保持器６に伝達するための部位であり、軸心Ｏと平行に配設されており、アクチュエータ２１を駆動させることにより軸心Ｏと平行に往復動される。

環状部材１２は、第１回転部９の周面９ｂに沿って配設される円環状の部材であり、外周面の円周方向に一連の溝状に形成される第１係合部１２ａを備え、第１回転部９の周面９ｂに沿って回転可能に構成されている。第１係合部１２ａは、アーム状に形成される往復部２２の先端から軸心方向に突出する第２係合部２２ａが円周方向に摺動可能に係合される部位である。環状部材１２は、軸心Ｏ方向に凸設される係合子１３を備えている。係合子１３は、第１回転部９に貫穿される第１カム溝９ａに貫装されると共に、第２回転部１１に貫穿される第２カム溝１１ａに係合されている。本実施の形態では、外輪３の外周面３ｂに軸心Ｏと平行に溝部３ｃが形成されており、係合子１３は第１カム溝９ａ及び第２カム溝１１ａに貫装されつつ先端が溝部３ｃに係合されている。

以上のように係合子１３が溝部３ｃ、第１カム溝９ａ及び第２カム溝１１ａに係合しているので、軸心Ｏ回りに外輪３が回転すると、外輪３の外周面３ｂに形成された溝部３ｃに係合する係合子１３及び環状部材１２が軸心Ｏ回りに回転される。それに伴い、第１カム溝９ａ及び第２カム溝１１ａに係合子１３が貫装される第１回転部９及び第２回転部１１も軸心Ｏ回りに回転され、第１回転部９及び第２回転部１１と一体化される内保持器５及び外保持器６並びにこれらに保持されるスプラグ４が円周方向に回転される。

次に、図３を参照して、クラッチ装置１についてさらに詳しく説明する。図３（ａ）はクラッチ装置１の一部の分解立体図であり、図３（ｂ）は第１カム溝９ａ及び第２カム溝１１ａと係合子１３との位置関係を示す模式図であり、図３（ｃ）は係合子１３の往復動と第１カム溝９ａ及び第２カム溝１１ａの相対移動との関係を示す模式図である。

図３（ａ）に示すように、第１カム溝９ａ及び第２カム溝１１ａは、第１回転部９及び第２回転部１１の周面に互いに異なる形状で形成されている。具体的には図３（ｂ）に示すように、第１カム溝９ａ及び第２カム溝１１ａは、軸心Ｏと平行な直線Ｌに対して各々が斜交し、アクチュエータ２１（図２参照）から離れるにつれ（図３（ｂ）下向き）、互いに離間されつつ形成されている。これにより、アクチュエータ２１を駆動させて往復部２２をアクチュエータ２１から離れる方向（図３（ａ）右向き）に動かすと、第２係合部２２ａ（図２参照）が第１係合部１２ａに係合することで、環状部材１２が第１回転部９の周面９ｂに沿ってアクチュエータ２１から離れる方向に移動され、環状部材１２に凸設される係合子１３が、第１カム溝９ａ及び第２カム溝１１ａをアクチュエータ２１から離れる方向に移動する。

上述のように第１カム溝９ａ及び第２カム溝１１ａは、軸心Ｏと平行な直線Ｌに対してアクチュエータ２１（図２参照）から離れるにつれ互いに離間されつつ形成されているので、アクチュエータ２１から離れる方向（図３（ｂ）下向き）に第１カム溝９ａ及び第２カム溝１１ａを係合子１３が移動すると、図３（ｃ）に示すように、第１回転部９及び第２回転部１１が軸心Ｏ回りの円周方向（図３（ｃ）に示す矢印方向）に相対移動される。この状態からアクチュエータ２１を駆動させて、アクチュエータ２１に近づく方向（図３（ｃ）上向き）に第１カム溝９ａ及び第２カム溝１１ａを係合子１３が移動すると、第１回転部９及び第２回転部１１が反対方向（図３（ｃ）に示す反矢印方向）に相対移動される。内保持器５及び外保持器６は第１回転部９及び第２回転部１１に連結されているので、第１回転部９及び第２回転部１１の相対移動につれて内保持器５及び外保持器６は相対移動される。

図２に戻って説明する。本実施の形態では、第１円盤部８及び第２円盤部１０を軸心Ｏ回りの円周方向に付勢する付勢部材１４（図２及び図３（ａ）参照）を備えている。付勢部材１４は、円環状のねじりコイルばねで構成されており、第１円盤部８及び第２円盤部１０に沿って第１円盤部８及び第２円盤部１０の間に配設されると共に、両端が第１円盤部８及び第２円盤部１０にそれぞれ係止されている。そして、第１回転部９及び第２回転部１１は、付勢部材１４により、アクチュエータ２１から離れる方向に係合子１３が移動したときの相対移動方向と逆方向に付勢されるように設定されている。これにより、アクチュエータ２１の近くに係合子１３が位置するときは、アクチュエータ２１を駆動しなくても、第１回転部９及び第２回転部１１を付勢部材１４の付勢力で所定位置に維持できる。この位置から第１回転部９及び第２回転部１１を相対移動させるときに荷重付与装置２０を駆動すればよいので、荷重付与装置２０を駆動するのに必要なエネルギー消費を抑制できる。

なお、図３（ａ）に示すように、内保持器５は、第１円盤部８の軸心側に形成される係止孔８ａに先端部５ｂが挿入されて固定される。これにより、内保持器５の組み立てを容易にすることができる。また、外保持器６のポケット６ａにスプラグ４の一端部を挿入した後、内保持器５のポケット５ａにスプラグ４の他端部を挿入しつつ内保持器５の先端部５ｂを係止孔８ａに挿入することで、スプラグ４の保持と内保持器５及び外保持器６の組み立てとを同時に行うことができる。よって、クラッチ装置１の組み立てを容易にすることができる。

また、スプラグ４の外輪３側の回転方向における幅Ｗ１（図１参照）は、内保持器５に形成されるポケット５ａの回転方向における幅Ｗ２より狭くなるように設定されている。そのため、内保持器５及び外保持器６を配置した後にポケット５ａ，６ａにスプラグ４を挿入してクラッチ装置１を組み立てる際に、内保持器５のポケット５ａからスプラグ４の外輪３側の幅Ｗ１（図１参照）の端部を挿入し、その端部を外保持器６のポケット６ａに挿入して、内保持器５及び外保持器６にスプラグ４を保持させることができる。これにより、内保持器５及び外保持器６にスプラグ４を保持させる組立作業を容易にできる。

次に図４を参照して、スプラグ４による内輪２及び外輪３の回転の伝達および遮断について説明する。図４（ａ）は内輪２及び外輪３とスプラグ４とが係合するクラッチ装置１の模式図であり、図４（ｂ）は内輪２及び外輪３とスプラグ４との係合が解除されたクラッチ装置１の模式図であり、図４（ｃ）は内輪２及び外輪３とスプラグ４との係合が解除されたクラッチ装置１の要部模式図である。

上述のようにクラッチ装置１は、アクチュエータ２１（図２参照）の近くに係合子１３が位置するときは（図３（ｂ）参照）、アクチュエータ２１を駆動しなくても、第１回転部９及び第２回転部１１は付勢部材１４の付勢力で所定位置に維持される。このとき図４（ａ）に示すように、スプラグ４の係合面４ａ，４ｂが内輪２の外周面２ａと外輪３の内周面３ａとに接触する位置で、内保持器５及び外保持器６のポケット５ａ，６ａの位置関係が決定される。また、第１カム溝９ａ及び第２カム溝１１ａは、係合子１３に対して溝の長さ（図３（ｂ）及び図３（ｃ）の上下方向）及び幅（図３（ｂ）及び図３（ｃ）の左右方向）に余裕をもたせているので、図４（ａ）に示すように、付勢部材１４の付勢力（図４（ａ）矢印Ｂ）によりスプラグ４がセルフロック方向（図４（ａ）矢印Ｓ方向）に傾動され、内輪２の外周面２ａと外輪３の内周面３ａとスプラグ４の係合面４ａ，４ｂとが係合する。

この状態において、内輪２との相対回転で内輪２側からみて、図４（ａ）の矢印Ｒｏ方向（以下「ロック方向」と称す）に外輪３が回転するときは、内輪２と外輪３との相対回転が規制され、外輪３の回転が内輪２に伝達される。同様に、外輪３との相対回転で外輪３側からみて、図４（ａ）の矢印Ｒｉ方向（以下「ロック方向」と称す）に内輪２が回転するときも、内輪２と外輪３との相対回転が規制され、内輪２の回転が外輪３に伝達される。

これらに対し、内輪２との相対回転で内輪２側からみて、図４（ａ）の反矢印Ｒｏ方向（以下「フリー方向」と称す）に外輪３が回転するときは、スプラグ４が反セルフロック方向（図４（ａ）反矢印Ｓ方向）に傾動され、内輪２及び外輪３へのスプラグ４の係合が解除される。その結果、内輪２と外輪３とが相対回転され、外輪３の回転の内輪２への伝達が遮断される。同様に、外輪３との相対回転で外輪３側からみて、図４（ａ）の反矢印Ｒｉ方向（以下「フリー方向」と称す）に内輪２が回転するときも、スプラグ４が反セルフロック方向（図４（ａ）反矢印Ｓ方向）に傾動されるため、内輪２と外輪３とが相対回転され、内輪２の回転の外輪３への伝達が遮断される。

また、内輪２との相対回転で内輪２側からみて、ロック方向（図４（ａ）矢印Ｒｏ方向）に外輪３が回転しても、荷重付与装置２０（図２参照）により付勢部材１４の付勢力に抗する荷重（図４（ｂ）矢印Ｌ）を付与することで、内保持器５及び外保持器６が相対移動され、ポケット５ａ，６ａに挿入されたスプラグ４が反セルフロック方向（図４（ａ）反矢印方向）に傾動される。これにより内輪２の外周面２ａと外輪３の内周面３ａとスプラグ４の係合面４ａ，４ｂとの係合を解除できる。同様に、外輪３との相対回転で外輪３側からみて、ロック方向（図４（ａ）矢印Ｒｉ方向）に内輪２が回転しても、荷重付与装置２０により付勢部材１４の付勢力に抗する荷重（図４（ｂ）矢印Ｌ）を付与することで、内保持器５及び外保持器６が相対移動され、スプラグ４が反セルフロック方向（図４（ａ）反矢印方向）に傾動される。これにより内輪２の外周面２ａと外輪３の内周面３ａとスプラグ４の係合面４ａ，４ｂとの係合を解除できる。

また、内輪２の外周面２ａと外輪３の内周面３ａとスプラグ４の係合面４ａ，４ｂとの係合が解除されてスプラグ４が傾動されると、図４（ｂ）に示すように隣り合うスプラグ４同士が接点Ｐで当接し、スプラグ４のそれ以上の傾動が規制される。その結果、スプラグ４を挟持する内保持器５及び外保持器６のそれ以上の相対移動も規制される。従って、内保持器５及び外保持器６の相対移動量を規制する位置決め部材等を設ける必要がなく、装置構成を簡素化できる。

また、スプラグ４が傾動されて、内輪２の外周面２ａ及び外輪３の内周面３ａとスプラグ４の係合面４ａ，４ｂとの係合が解除されると、図４（ｃ）に示すように、外輪３の半径方向におけるスプラグ４の係合面４ａ，４ｂ間の距離ｌ２が、内輪２の外周面２ａと外輪３の内周面３ａとの間隔ｌ１より小さくなり、内輪２の外周面２ａ及び外輪３の内周面３ａとスプラグ４の係合面４ａ，４ｂとに隙間が形成される。これにより、スプラグ４の係合面４ａ，４ｂに生ずる引きずりトルクを抑制できる。さらに、外周面２ａ及び内周面３ａをスプラグ４の係合面４ａ，４ｂが摺動することが防止されるので、磨耗や発熱等が生じることを抑制できる。

さらに、内輪２の外周面２ａ及び外輪３の内周面３ａとスプラグ４の係合面４ａ，４ｂとに隙間が形成されることで、内輪２がロック方向（図４（ｂ）矢印Ｒｉ方向）に回転する場合に、内輪２の外周面２ａとスプラグ４の係合面４ａとが接触することが確実に防止され、スプラグ４による動力の伝達を確実に遮断できる。

以上のように構成される第１実施の形態におけるクラッチ装置１によれば、荷重付与装置２０により第１回転部９及び第２回転部１１に接触荷重を付与して、その接触荷重に連動させて内保持器５及び外保持器６を軸心Ｏ回りに相対移動させるので、従来のように磁力によって非接触で保持器を軸心回りに相対移動させるものと比較して、部材の材質や部品の配置に関する制約を受け難くすることができ、設計の自由度を確保できると共に、確実に内保持器５及び外保持器６を軸心Ｏ回りに相対移動させることができ、回転の伝達および遮断の切り換えの確実性を向上できる。

また、第１回転部９及び第２回転部１１の周面に形成される第１カム溝９ａ及び第２カム溝１１ａと、それら第１カム溝９ａ及び第２カム溝１１ａに係合されると共に軸心Ｏと交差する面内を回転自在に構成される係合子１３とを備えているので、内保持器５及び外保持器６が軸心Ｏ回りに回転されると、これに連動して第１カム溝９ａ及び第２カム溝１１ａに係合子１３が係合された状態で第１回転部９及び第２回転部１１が軸心Ｏ回りに回転される。互いに異なる形状で形成される第１カム溝９ａ及び第２カム溝１１ａに沿って係合子１３が往復動されると、係合子１３の往復動に連動して内保持器５及び外保持器６は軸心Ｏ回りに相対移動され、その結果、外周面２ａ及び内周面３ａに対するスプラグ４の係合と係合解除とが切り換えられる。以上のように、第１カム溝９ａ及び第２カム溝１１ａに係合子１３を往復動させる簡単な構成でスプラグ４の係合と係合解除とを切り換えられるので、装置構成を簡素化できる。

また、第１回転部９及び第２回転部１１に形成される第１カム溝９ａ及び第２カム溝１１ａに係合子１３が係合されているので、第１カム溝９ａ及び第２カム溝１１ａで係合子１３の動きが規制される。これにより、第１回転部９及び第２回転部１１が高速回転する場合においても、係合子１３の前後動に外保持器５及び内保持器６の相対移動を追随させることができ、素早い切換えが可能となる。

また、図４（ａ）に示すように、付勢部材１４の付勢力（図４（ａ）矢印Ｂ）により内保持器５及び外保持器６が相対移動されると、スプラグ４が内輪２及び外輪３に係合し、それ以上の内保持器５及び外保持器６の相対移動が規制される。一方、図４（ｂ）に示すように、荷重付与装置２０の荷重（図４（ｂ）矢印Ｌ）により内保持器５及び外保持器６が相対移動され、内輪２及び外輪３とスプラグ４との係合が解除されると、スプラグ４同士が接点Ｐで当接し、それ以上の内保持器５及び外保持器６の相対移動が規制される。これにより、内保持器５及び外保持器６にそれぞれ連結される第１回転部９及び第２回転部１１の相対位置も、スプラグ４の係合または当接によって決められる。従って、第１回転部９及び第２回転部１１を相対移動させる係合子１３に対して、位置決め等の精度を不要にできる。係合子１３は、往復動をすることにより第１回転部９及び第２回転部１１に荷重を付与する機構であれば良いため、装置構成を簡素化できる。

さらに、第１回転部９及び第２回転部１１は、軸心Ｏ方向に沿って互いに重なり合う部位を有し、その部位に第１カム溝９ａ及び第２カム溝１１ａは形成されると共に、第１カム溝９ａ及び第２カム溝１１ａは第１回転部９及び第２回転部１１に貫穿される。係合子１３は第１カム溝９ａ及び第２カム溝１１ａに貫装されているので、１個の係合子１３の往復動で内保持器５及び外保持器６を軸心Ｏ回りに相対移動させることができる。これにより、装置構成をさらに簡素化できる。

次に図５を参照して、第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、付勢部材１４により内保持器５及び外保持器６を一方向に付勢するが、スプラグ４自体をセルフロック方向（図４（ａ）矢印Ｓ方向）又は反セルフロック方向（図４（ａ）反矢印Ｓ方向）に付勢する付勢部材を備えていない場合について説明した。これに対し第２実施の形態では、セルフロック方向または反セルフロック方向にスプラグ４を付勢する付勢部材１１４を備える場合について説明する。

図５（ａ）は第２実施の形態におけるクラッチ装置１０１において、内輪２及び外輪３とスプラグ４とが係合する状態を示す模式図であり、図５（ｂ）は内輪２及び外輪３とスプラグ４との係合が解除された状態を示す模式図である。なお、第１実施の形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明を省略する。また、荷重付与装置２０（図２参照）を備え、荷重付与装置２０により係合子１３を前後動させて第１回転部９及び第２回転部１１を相対移動させ、内保持器５及び外保持器６を相対移動させる構成は第１実施の形態と同様であるため、それらの説明も省略する。

付勢部材１１４は、スプラグ４の所定部に係着され、スプラグ４自体をセルフロック方向または反セルフロック方向に付勢する部材である。本実施の形態では、付勢部材１１４はリボンスプリングにより構成され、内輪２の外周面２ａ及び外輪３の内周面３ａにスプラグ４の係合面４ａ，４ｂを係合させるようにスプラグ４を付勢する。これにより、アクチュエータ２１（図２参照）の近くに係合子１３が位置するときは（図３（ｂ）参照）、アクチュエータ２１を駆動しなくても、スプラグ４は付勢部材１１４の付勢力（図５（ａ）矢印Ｂ）によりセルフロック方向に傾動され、内輪２の外周面２ａと外輪３の内周面３ａとスプラグ４の係合面４ａ，４ｂとが係合する。

この状態において、内輪２との相対回転で内輪２側からみて、外輪がロック方向（図５（ａ）矢印Ｒｏ方向）に回転するときは、内輪２と外輪３との相対回転が規制され、外輪３の回転が内輪２に伝達される。同様に、外輪３との相対回転で外輪３側からみて、内輪２がロック方向（図５（ａ）矢印Ｒｉ方向）に回転するときも、内輪２と外輪３との相対回転が規制され、内輪２の回転が外輪３に伝達される。

また、内輪２との相対回転で内輪２側からみて、ロック方向（図５（ａ）矢印Ｒｏ方向）に外輪３が回転しても、荷重付与装置２０（図２参照）により付勢部材１１４の付勢力（図５（ａ）矢印Ｂ）に抗する荷重（図５（ｂ）矢印Ｌ）を付与することで、内保持器５及び外保持器６を相対移動させ、スプラグ４を反セルフロック方向に傾動させて、図５（ｂ）に示すように内輪２の外周面２ａと外輪３の内周面３ａとスプラグ４の係合面４ａ，４ｂとの係合を解除できる。同様に、外輪３との相対回転で外輪３側からみて、ロック方向（図５（ａ）矢印Ｒｉ方向）に内輪２が回転しても、荷重付与装置２０により付勢部材１１４の付勢力（図５（ａ）矢印Ｂ）に抗する荷重（図５（ｂ）矢印Ｌ）を付与することで、内保持器５及び外保持器６を相対移動させ、スプラグ４を反セルフロック方向に傾動させて、内輪２の外周面２ａと外輪３の内周面３ａとスプラグ４の係合面４ａ，４ｂとの係合を解除できる。

以上のように構成される第２実施の形態におけるクラッチ装置１０１によれば、スプラグ４の所定部に係着される付勢部材１１４を備え、スプラグ４がセルフロック方向に付勢されるので、内保持器５及び外保持器６のポケット５ａ，６ａ（図１参照）やスプラグ４の寸法公差が第１実施の形態のクラッチ装置１における寸法公差より大きい場合でも、内輪２の外周面２ａ及び外輪３の内周面３ａにスプラグ４の係合面４ａ，４ｂを付勢部材１１４の付勢力により確実に係合できる。これにより、内保持器５及び外保持器６のポケット５ａ，６ａやスプラグ４の寸法公差を緩和できる。

次に図６及び図７を参照して、第３実施の形態について説明する。第１実施の形態では、第１回転部９及び第２回転部１１の回転中心が内輪２及び外輪３の軸心Ｏと同軸に形成される場合について説明した。これに対し第３実施の形態では、第１回転部２０９及び第２回転部２１１の回転中心が内輪２及び外輪３の軸心Ｏと平行に形成される場合について説明する。図６は第３実施の形態におけるクラッチ装置２０１の軸方向断面図であり、図７はクラッチ装置２０１の一部の分解立体図である。なお、第１実施の形態と同一の部分は、同一の符号を付して、その説明を省略する。

内保持器２０５は、スプラグ４の内輪２側の部位を保持する円筒状の部材であり、図７に示すように、第１円盤部２０８の軸心Ｏ側から軸心Ｏと平行方向に凸設されている。なお、内保持器２０５に形成されるポケット２０５ａは、片方（図７左側）の縁辺が除去されている。これにより、クラッチ装置２０１を組み立てるときには、除去された縁辺から内保持器２０５にスプラグ４を挿入することができるので、組み立てを容易にすることができる。なお、第１円盤部２０８は外周にピニオン２０８ａが形成されている。また、第１円盤部２０８はピン（図示せず）により内輪２に対する相対回転が規制されているので、内保持器２０５は、内輪２の回転に伴い回転される。

外保持器２０６は、スプラグ４の外輪３側の部位を保持する円筒状の部材であり、図７に示すように、第２円盤部２１０の軸心Ｏ側から軸心Ｏと平行方向に凸設されている。第２円盤部２１０は第１円盤部２０８に面して配設されると共に、外周にピニオン２１０ａが形成されている。また、第１円盤部２０８及び第２円盤部２１０は、ねじれコイルばねで構成される付勢部材２１４が係着され、第１円盤部２０８及び第２円盤部２１０を相対移動させるように付勢力が付与される。

ピニオン２０８ａ，２１０ａと噛み合う第１ピニオン２３１及び第２ピニオン２４１は、中心軸７と平行して配設される平行軸２３０に回動可能に支持されている。第１ピニオン２３１は、平行軸２３０に沿って第２ピニオン２４１側に凸設される第１回転部２３２が一体に形成されている。第１回転部２３２は、筒状に形成されると共に、平行軸２３０と平行に端部から周面に切込部２３２ａが貫穿されている。

第２ピニオン２４１は、平行軸２３０に沿って第１ピニオン２３１の反対側に凸設される第２回転部２４２が一体に形成されている。第２回転部２４２は、第１回転部２３２より大径の筒状に形成されると共に、平行軸２３０に対して斜交するカム溝２４２ａが端部から周面に貫穿されている。第１回転部２３２及び第２回転部２４２は、平行軸２３０に沿って互いに重なり合う部位を有しており、その部位に切込部２３２ａ及びカム溝２４２ａがそれぞれ形成されている。

荷重付与装置２２０は、アクチュエータ２２１と、往復部２２２とを備えて構成されている。アクチュエータ２２１は内保持器２０５及び外保持器２０６に付与する荷重を生み出す動力源であり、平行軸２３０に沿う移動が規制されつつ平行軸２３０に対して回転可能に構成されている。往復部２２２はアクチュエータ２２１の動力を内保持器２０５及び外保持器２０６に伝達するための部材であり、平行軸２３０に対して回転可能かつ往復動可能に構成されており、アクチュエータ２２１を駆動させることにより平行軸２３０と平行に往復動される。

本実施の形態では、アクチュエータ２２１はソレノイドで構成され、往復部２２２は往復動されるプランジャ２２３の先端に固定されている。アクチュエータ２２１と往復部２２２との間には、往復部２２２を第１回転部２３２側および第２回転部２４２側に付勢する開放用スプリング２２４が配設されている。これにより、アクチュエータ２２１へ通電するとプランジャ２２３が引き込まれ、往復部２２２がアクチュエータ２２１に近付き、通電を解除すると開放用スプリング２２４により往復部２２２がアクチュエータ２２１から遠ざかる。

係合子２１３は、往復部２２２から平行軸２３０の軸心Ｏｐ方向に凸設される部位であり、カム溝２４２ａに貫装されると共に切込部２３２ａに係合されている。上述のように内保持器２０５は内輪２の回転に伴い回転されるので、軸心Ｏ回りに内輪２が回転すると、ピニオン２０８ａに噛み合う第１ピニオン２３１に回転が伝達される。係合子２１３はカム溝２４２ａ及び切込部２３２ａに係合しているので、第１ピニオン２３１の回転が係合子２１３を介して第２ピニオン２４１に伝達され、第２ピニオン２４１に噛み合うピニオン２１０ａに伝達されると、外保持器２０６が内保持器２０５と同じ速度で回転する。それに伴い、内保持器２０５及び外保持器２０６並びに内保持器２０５及び外保持器２０６に保持されるスプラグ４が内輪３と共に円周方向に回転される。

次に、係合子２１３（往復部２２２）の前後動に伴う第１回転部２３２及び第２回転部２４２の動作について説明する。上述のようにカム溝２４２ａは平行軸２３０に対して斜交するように形成されており、切込部２３２ａは平行軸２３０に対して平行方向に形成されている。従って、係合子２１３が平行軸２３０に沿って平行軸２３０と平行に往復動をすると、カム溝２４２ａが形成された第２回転部２４２が、第１回転部２３２に対して平行軸２３０回りに相対移動される。この相対移動に伴い内保持器２０５と外保持器２０６との位相が変位される。

ここで、本実施の形態では、内保持器２０５と外保持器２０６との位相（相対位置）は、荷重付与装置２２０のアクチュエータ２２１への通電が解除され開放用スプリング２２４により往復部２２２がアクチュエータ２２１から遠ざかると、第１回転部２３２に対する第２回転部２４２の相対移動により、内輪２の外周面２ａ及び外輪３の内周面３ａにスプラグ４の係合面４ａ，４ｂが係合されるように設定されている。また、付勢部材２１４による付勢力が、係合子２１３（往復部２２２）がアクチュエータ２２１から遠ざかるときの第１回転部２３２に対する第２回転部２４２の相対移動をアシストする方向になるように設定されている。その結果、アクチュエータ２２１への通電が解除され係合子２１３（往復部２２２）がアクチュエータ２２１から遠ざかると、付勢部材２１４の付勢力により内輪２の外周面２ａ及び外輪３の内周面３ａにスプラグ４の係合面４ａ，４ｂが係合される。

これに対し、アクチュエータ２２１への通電により、付勢部材２１４の付勢力に抗してプランジャ２２３が引き込まれ、係合子２１３（往復部２２２）がアクチュエータ２２１に近づくと、カム溝２４２ａ内を係合子２１３が移動することで内保持器２０５と外保持器２０６との位相が変位される。その結果、内輪２の外周面２ａ及び外輪３の内周面３ａとスプラグ４の係合面４ａ，４ｂとの係合が解除される。

以上のように構成される第３実施の形態におけるクラッチ装置２０１によれば、平行軸２３０に配設される第１回転部２３２及び第２回転部２４２を介してピニオン２０８ａ，２１０ａに荷重を付与し、内保持器２０５及び外保持器２０６の相対位置を変位させるので、第１実施の形態および第２実施の形態に比べて第１回転部２３２及び第２回転部２４２の回転半径を小さくすることができる。その結果、クラッチ装置２０１を小型化できる。また、第１回転部２３２及び第２回転部２４２の回転半径を小さくできることから、第１回転部２３２及び第２回転部２４２の摺動接触によるフリクションも小さくできる。

次に、図８を参照して、第４実施の形態から第７実施の形態について説明する。第１実施の形態から第３実施の形態では、スプラグ４を傾動して内輪２及び外輪３とスプラグ４との係合を解除すると、スプラグ４同士が当接し、スプラグ４のそれ以上の傾動が規制される場合について説明した。これに対し、第４実施の形態から第７実施の形態では、スプラグを傾動して内輪２及び外輪３とスプラグとの係合を解除すると、スプラグが内保持器および外保持器に挟持されて、スプラグのそれ以上の傾動が規制される場合について説明する。

図８（ａ）は第４実施の形態におけるクラッチ装置３０１の要部模式図であり、図８（ｂ）は第５実施の形態におけるクラッチ装置４０１の要部模式図であり、図８（ｃ）は第６実施の形態におけるクラッチ装置５０１の要部模式図であり、図８（ｄ）は第７実施の形態におけるクラッチ装置６０１の要部模式図である。なお、第１実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して、以下の説明を省略する。

図８（ａ）に示すように第４実施の形態におけるクラッチ装置３０１では、内保持器３０５ａ，３０５ｂ及び外保持器３０６ａ，３０６ｂによりスプラグ３０４が傾動され、スプラグ３０４の係合面３０４ａ，３０４ｂと内輪２の外周面２ａ及び外輪３の内周面３ａとの係合が解除されると、スプラグ３０４が接点Ｐ１で外保持器３０６ａに接し、接点Ｐ２で内保持器３０５ｂに接する。これにより、スプラグ３０４が内保持器３０５ｂ及び外保持器３０６ａに挟持され、それ以上の傾動が規制される。

図８（ｂ）に示すように第５実施の形態におけるクラッチ装置４０１では、内保持器４０５ａ，４０５ｂ及び外保持器４０６ａ，４０６ｂによりスプラグ４０４が傾動され、スプラグ４０４の係合面４０４ａ，４０４ｂと内輪２の外周面２ａ及び外輪３の内周面３ａとの係合が解除されると、スプラグ４０４が接点Ｐ１，Ｐ２で外保持器４０６ａ，４０６ｂに接し、接点Ｐ３で内保持器４０５ｂに接する。これにより、スプラグ４０４が内保持器４０５ｂ及び外保持器４０６ａ，４０６ｂに挟持され、それ以上の傾動が規制される。

図８（ｃ）に示すように第６実施の形態におけるクラッチ装置５０１では、内保持器５０５ａ，５０５ｂ及び外保持器５０６ａ，５０６ｂによりスプラグ５０４が傾動され、スプラグ５０４の係合面５０４ａ，５０４ｂと内輪２の外周面２ａ及び外輪３の内周面３ａとの係合が解除されると、スプラグ５０４が接点Ｐ１で外保持器５０６ａに接し、接点Ｐ２で内保持器５０５ｂに接する。これにより、スプラグ５０４が内保持器５０５ｂ及び外保持器５０６ａに挟持され、それ以上の傾動が規制される。

図８（ｄ）に示すように第７実施の形態におけるクラッチ装置６０１では、内保持器６０５ａ，６０５ｂ及び外保持器６０６ａ，６０６ｂによりスプラグ６０４が傾動され、スプラグ６０４の係合面６０４ａ，６０４ｂと内輪２の外周面２ａ及び外輪３の内周面３ａとの係合が解除されると、スプラグ６０４が接点Ｐ１で外保持器６０６ａに接し、接点Ｐ２，Ｐ３で内保持器６０５ａ，６０５ｂに接する。これにより、スプラグ６０４が内保持器６０５ａ，６０５ｂ及び外保持器６０６ａに挟持され、それ以上の傾動が規制される。

第４実施の形態から第７実施の形態では、スプラグが内保持器および外保持器に挟持されて、それ以上の傾動が規制されることで、第１実施の形態で説明したように、内保持器および外保持器、第１回転部９，２３２及び第２回転部１１，２４２の相対移動量を規制する位置決め部材等を設ける必要がなく、装置構成を簡素化できる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記実施の形態で挙げた数値や形状は一例であり、他の数値や形状を採用することは当然可能である。

上記各実施の形態では、付勢部材１４，１１４，２１４により内輪２の外周面２ａ及び外輪３の内周面３ａとスプラグ４の係合面４ａ，４ｂとが係合するように付勢力が付与される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、内輪２の外周面２ａ及び外輪３の内周面３ａとスプラグ４の係合面４ａ，４ｂとの係合が解除されるように付勢力が付与されるようにすることも可能である。この場合も、荷重付与装置２０，２２０により付勢部材１４，１１４，２１４の付勢力に抗する荷重を付与することで、動力の伝達と伝達解除とを切り換えることが可能である。また、付勢部材１４，１１４，２１４を配設することなく、荷重付与装置２０，２２０を駆動して荷重を付与する方向を切り換えることで内保持器５，２０５及び外保持器６，２０６の相対位置を異ならせ、動力の伝達と伝達解除とを切り換えることが可能である。

上記第３実施の形態では、アクチュエータ２２１がソレノイドにより構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の動力源を採用することは当然可能である。他の動力源としては、例えば、空気圧シリンダ、油圧シリンダ等が例示される。

上記第２実施の形態では、付勢部材１１４がリボンスプリングにより構成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の付勢部材を採用することは当然可能である。他の付勢部材としては、例えば、コイルスプリングが挙げられる。また、上記第１実施の形態では、付勢部材１４，２１４がねじりコイルばねにより構成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の付勢部材を採用することは当然可能である。他の付勢部材としては、例えば、トーションバーが挙げられる。

上記各実施の形態では、反セルフロック方向（矢印Ｓ方向）に傾動されたスプラグ４が互いに当接して互いを拘束し、それ以上の傾動が規制される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、スプラグ４の形状によっては、例えば、反セルフロック方向に傾動されたスプラグ４を内保持器５，２０５及び外保持器６，２０６に当接させ、それ以上の傾動を規制するようにすることも当然可能である。この場合も同様の作用が得られる。

１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１ クラッチ装置
２ 内輪
２ａ 外周面
３ 外輪
３ａ 内周面
４，３０４，４０４，５０４，６０４ スプラグ
４ａ，４ｂ，３０４ａ，３０４ｂ，４０４ａ，４０４ｂ，
５０４ａ，５０４ｂ，６０４ａ，６０４ｂ 係合面
５，２０５，３０５ａ，３０５ｂ，４０５ａ，４０５ｂ，
５０５ａ，５０５ｂ，６０５ａ，６０５ｂ 内保持器
６，２０６，３０６ａ，３０６ｂ，４０６ａ，４０６ｂ，
５０６ａ，５０６ｂ，６０６ａ，６０６ｂ 外保持器
９，２３２ 第１回転部
１１，２４２ 第２回転部
１３，２１３ 係合子
１４，１１４，２１４ 付勢部材
２０，２２０ 荷重付与装置
Ｏ 軸心

Claims (6)

1. 断面円形状の外周面を有し軸心回りに回転可能に構成される内輪と、
   その内輪の前記外周面に対向する断面円形状の内周面を有し前記軸心回りに回転可能に構成される外輪と、
   前記外周面および前記内周面にそれぞれ接する２つの係合面を有し、それら係合面が前記外周面および前記内周面に係合可能に構成されると共に、前記外周面および前記内周面の対向間の円周方向に複数配設されるスプラグと、
   そのスプラグの前記外輪側の部位を前記内周面の円周方向へ傾動可能に保持しつつ前記内輪または前記外輪の回転に連動して回転可能に構成される外保持器と、
   前記スプラグの前記内輪側の部位を前記外周面の円周方向へ傾動可能に保持しつつ前記内輪または前記外輪の回転に連動して回転可能に構成される内保持器と、
   それぞれ軸心回りに回転すると共に、前記内保持器および前記外保持器にそれぞれ荷重を伝達する第１回転部および第２回転部と、
   その第２回転部および前記第１回転部に係合される係合子と、
   その係合子を軸方向に往復動させることで前記第１回転部および前記第２回転部を軸心回りに相対移動させ、前記内保持器および前記外保持器を軸心回りに相対移動させる荷重付与装置と、
   その荷重付与装置により付与される荷重により相対移動される前記内保持器および前記外保持器の相対移動方向と逆方向に、前記内保持器または前記外保持器の少なくとも一方を付勢する付勢部材とを備えていることを特徴とするクラッチ装置。
2. 前記スプラグは、前記内輪の外周面または前記外輪の内周面の少なくとも一方と前記スプラグの係合面との係合が解除されて傾動されると、前記スプラグが前記内保持器および前記外保持器に挟持され、それ以上の傾動が規制されることを特徴とする請求項１記載のクラッチ装置。
3. 前記付勢部材は、前記内輪の外周面および前記外輪の内周面と前記スプラグの係合面とが係合するように付勢力を付与していることを特徴とする請求項１又は２に記載のクラッチ装置。
4. 前記スプラグは、前記内輪の外周面および前記外輪の内周面と前記スプラグの係合面との係合が解除されて傾動されると、スプラグ同士が当接し、それ以上の傾動が規制されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のクラッチ装置。
5. 前記スプラグは、前記内輪の外周面および前記外輪の内周面と前記スプラグの係合面との係合が解除されて傾動されると、前記外輪の半径方向における前記スプラグの係合面間の距離が前記内輪の外周面と前記外輪の内周面との間隔より小さくなり、前記内輪の外周面および前記外輪の内周面と前記スプラグの係合面とに隙間が形成されることを特徴とする請求項２又は４に記載のクラッチ装置。
6. 前記スプラグは、前記内保持器および前記外保持器にそれぞれ形成されるポケットに挿入されて保持されるものであり、
   前記スプラグの外輪側の回転方向における幅は、前記内保持器に形成されるポケットの回転方向における幅より狭く設定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のクラッチ装置。

Images