JP6032368B2 - クラッチ - Google Patents

Description

本発明は、クラッチに関するものである。

従来から、外輪とその内側に配設される内輪との動力の伝達状態を切り替えるクラッチが知られている（例えば、特許文献１）。このクラッチでは、外輪と内輪とが対向し合う空間に、係合子としてのローラを収容した環状の保持器が配設されている。内輪の外周面には、平坦なカム面が複数形成されており、このカム面によって外輪との間に周方向の両側に向かって次第に狭くなる楔形の空間が複数形成されている。

このクラッチでは、内輪と外輪とを連結させる際には、保持器を外輪と共に回転させることによって内輪に対して相対回動させ、保持器に収容されたローラを、上記楔形の空間における狭い空間へと追い込み、ローラを内輪と外輪との間に噛み込ませる。これにより、内輪と外輪とがローラを介して連結された状態になり、内輪と外輪とが一体に回転するようになる。

一方、内輪と外輪との連結を解除する際には、保持器と外輪との連結を解除する。すると、保持器は内輪に連結された付勢部材によって押し戻され、保持器に収容されたローラが楔形空間における狭い空間から広い空間へと移動して内輪と外輪との間で回動するようになる。その結果、内輪と外輪との係合が解除され、内輪と外輪との間での動力の伝達がなされなくなる。

特開２００４−２４５３１６号公報

上記のクラッチでは、外輪と内輪との間に保持器を介在させている。そして、内輪の外周面と外輪の内周面と、さらに保持器に形成されたポケットとによって、ローラを収容する空間を形成している。すなわち、３つの部材を組み合せることによってローラを収容する空間が形成されているため、伝達状態の切り替えを適切に行えるようにするためには、内輪、外輪及び保持器の３つの部材それぞれの寸法のばらつきを考慮して公差を管理する必要があり、高い加工精度が要求されることになる。

本発明の目的は、保持器を設けずに内輪と外輪との動力の伝達状態を切り替えることができるクラッチを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に従うクラッチは、回転軸と、前記回転軸の軸線を中心に回転可能な外輪及び内輪と、前記外輪と前記内輪との間に配設される係合子とを備える。前記外輪と前記内輪とは互いに対向する対向面を有し、前記外輪と前記内輪とのうちの一方の対向面は、同対向面の全周に亘って周方向に延びる環状溝を有するとともに、他方の対向面は、前記回転軸の軸線に垂直な面と交差する方向に延びるガイド溝を有している。前記ガイド溝と前記環状溝とが対向する部分には、前記係合子を収容する空間が形成される。前記外輪と前記内輪とを前記回転軸の軸方向に相対移動させることによって、前記係合子を前記ガイド溝及び前記環状溝の内部で移動させる。前記係合子を、前記外輪と前記内輪との隙間が同係合子の直径よりも狭い部分に向かって移動させることにより、前記外輪と前記内輪とに前記係合子を噛み込ませて前記外輪と前記内輪とが連結された連結状態を実現する一方、前記係合子を、前記外輪と前記内輪との隙間が同係合子の直径よりも広い部分に移動させることにより、前記外輪と前記内輪との連結が解除された解除状態を実現する。

上記構成において、ガイド溝は、回転軸の軸線に垂直な面と交差する方向に延びている。そのため、ガイド溝は、環状溝に対して傾斜又は直交して延びていることになる。
そして、上記構成では、環状溝と環状溝に対して傾斜又は直交して延びるガイド溝とが対向している部分に形成される空間に係合子が収容されている。そのため、外輪と内輪とを回転軸の軸方向に相対移動させることにより、環状溝及びガイド溝における互いに対向する部分の位置が変化し、外輪と内輪との間で係合子が移動することになる。

したがって、上記構成によれば、外輪と内輪との間に係合子を収容する保持器を設けることなく、係合子の位置を移動させることができるため、保持器を設けずに内輪と外輪との動力の伝達状態を切り替えることができるようになる。

上記クラッチにおいて、前記外輪は駆動側回転体であり、前記内輪は従動側回転体であり、前記外輪の内周面に前記環状溝が形成されているとともに、前記内輪の外周面に前記ガイド溝が形成されており、前記ガイド溝の深さは、前記連結状態において前記係合子が位置する部分の方が、前記解除状態において前記係合子が位置する部分よりも浅くなっており、前記解除状態から前記連結状態へと移行する際に、前記係合子が前記ガイド溝に沿って前記外輪の回転方向へと移動するように、前記ガイド溝が形成されていることが好ましい。

上記構成によれば、駆動側回転体である外輪の回転に伴って、係合子にはガイド溝内を外輪の回転方向へと移動させる力が作用する。そのため、駆動側回転体である外輪から大きな駆動力が入力されるほど係合子はガイド溝の浅い部分に向かって駆動され、係合子が外輪と内輪との間に噛み込んだ状態が維持されやすい。したがって、大きな駆動力を伝達することができる。

また、上記のように外輪が駆動側回転体であり内輪が従動側回転体であるクラッチにおいては、前記内輪の外周面には前記ガイド溝に加えて、前記回転軸の軸線の周りを延びる螺旋溝を形成し、前記内輪を前記外輪との連結が解除される解除位置から前記外輪と連結される連結位置に向けて付勢する付勢部材と、係止部材とを設ける。そして、係止部材が前記螺旋溝に挿入されて前記螺旋溝の側壁に係合することによって、前記内輪が前記付勢部材の付勢力に抗して前記解除位置まで移動させられることが好ましい。

上記構成によれば、内輪が付勢部材の付勢力によって解除位置から連結位置に向けて付勢される。そして、内輪が連結位置にあるときには、外輪と内輪とが連結状態となる。一方で、連結状態にあり、外輪と共に回転している内輪の螺旋溝に、係止部材が挿入されると、回転軸の軸方向に対して傾斜して延びている螺旋溝の側壁と係止部材とが係合した状態で内輪が回転する。その結果、内輪が付勢部材の付勢力に抗して連結位置から解除位置に移動して、外輪と内輪との連結が解除される。すなわち、上記構成によれば、クラッチの連結を解除するために必要な力を内輪の回転力から得ることができる。したがって、小さな力で連結を解除することができる。

本発明の一態様では、前記ガイド溝は、前記内輪の外周面上に湾曲して延びている曲線溝である。
また、外輪が駆動側回転体であり内輪が従動側回転体である上記態様のクラッチにおいては、前記曲線溝は、前記解除状態において前記係合子が位置する部分から、前記連結状態において前記係合子が位置する部分に向かって、次第に前記外輪の回転方向に対する傾きが小さくなるように、湾曲していることが好ましい。

解除状態から連結状態への切り替えに伴って、係合子が外輪と内輪との間に突然噛み込み、内輪の回転速度が急に立ち上がる場合には、連結状態への切り替え動作に伴って、クラッチに大きな衝撃荷重が作用する。

上記構成によれば、解除状態から連結状態に切り替えるべく、外輪と内輪とを回転軸の軸方向に相対移動させる際、曲線溝に沿って移動する係合子は、連結状態に近づくほど外輪の回転方向への移動量が多くなる。

そのため、解除状態から連結状態への切り替えの序盤では、外輪の回転方向への係合子の移動量が少なく、係合子が外輪と内輪との間に噛み込んでしまわないため、摩擦によって外輪と内輪との回転速度が近づくようになる。そして、解除状態から連結状態への切り替えの終盤では、外輪の回転方向への係合子の移動量が増大し、係合子が内輪と外輪との間に噛み込んで外輪と内輪とが連結されることになる。

すなわち、上記構成によれば、外輪と内輪との連結を緩やかに進行させることができるようになり、解除状態から連結状態への切り替えに伴う衝撃荷重を緩和することができる。

また、本発明の一態様では、前記ガイド溝は、前記内輪の外周面上に直線状に延びている直線溝である。
また、外輪が駆動側回転体であり内輪が従動側回転体である上記態様のクラッチにおいては、前記直線溝は、前記回転軸の軸線に垂直な面に対して４５°傾いて交差することが好ましい。

連結状態において係合子が位置する部分に向かって浅くなる直線溝における単位長さ当たりの深さの変化量が等しい場合には、連結状態と解除状態を切り替えるために必要な直線溝の長さは等しくなる。そのため、この場合、直線溝が回転軸の軸線に垂直な面となす角度がより大きい角度となるほど、すなわち、直線溝の延伸方向がより回転軸の軸方向に沿った角度となるほど、連結状態と解除状態を切り替えるために必要な長さの直線溝を配設するために要する内輪の回転軸方向の長さは長くなる。そのため、直線溝が回転軸の軸線に垂直な面となす角度がより大きい角度となるほど、内輪が回転軸方向に長くなり、クラッチが大型化する。

一方、連結状態から解除状態に切り替えるべく、外輪と内輪とを回転軸の軸方向に相対移動させる際には、直線溝の浅い部分に位置している係合子を外輪及び内輪の回転方向に逆らって移動させる必要がある。直線溝が回転軸の軸線に垂直な面となす角度がより小さい角度となるほど、係合子を外輪及び内輪の回転方向に逆らって移動させる量が多くなるため、解除状態に切り替えるためにより大きな力が必要となる。

この点、上記構成によれば、前記直線溝が、回転軸の軸線に垂直な面に対してと４５°の角度をなすように延びているため、直線溝が形成される内輪の大型化を抑制しつつ、解除状態への切り替えに要する力が大きくなってしまうことを抑制することができる。

また、上記クラッチでは、前記係合子が球体であることが好ましい。
係合子を、異方性がなく、角の存在しない球体にすれば、互いに交差し合うように延びる環状溝とガイド溝とに挟まれた状態でも係合子がスムーズに移動する。したがって、連結状態と解除状態との切り替えをスムーズに行うことができる。

第１の実施形態のクラッチの断面図。 図１のクラッチの連結を解除した状態を示す側面図。 図１のクラッチの連結状態を示す側面図。 図１のクラッチの係止部材を螺旋溝に出し入れするアクチュエータの構造を示す断面図。 第２の実施形態のクラッチにおける従動側回転体の側面図。 図５の従動側回転体の側面図。 第２の実施形態のクラッチにおける解除状態から連結状態への切り替えに要する時間の長さと曲線溝の曲率との関係を示すグラフ。 第２の実施形態のクラッチにおける解除状態から連結状態への切り替え時の衝撃荷重の大きさと曲線溝の曲率との関係を示すグラフ。

（第１の実施形態）
以下、クラッチの第１の実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
本実施形態のクラッチは、エンジンに設けられたクランク軸から、エンジンの冷却水を循環させるウォーターポンプへの動力の伝達状態を切り替えるものである。

図１に示すように、本実施形態のクラッチ１００は、ハウジング３００に設けられた収容部３１０に収容されている。ハウジング３００には、筒状をなす支持部材３２０が嵌め込まれている。回転軸であるクラッチ１００の出力軸２１０は、支持部材３２０の内周側に配置された第１ベアリング３３０を介して、支持部材３２０に回転自在に支持されている。

出力軸２１０の先端部位（図１では右端部位）には、ポンプ２００のインペラ２２０が一体回転可能に取り付けられている。一方、出力軸２１０の基端部位（図１では左端部位）には、駆動側回転体１１０が第２ベアリング３４０を介して回転自在に支持されている。出力軸２１０における第１ベアリング３３０と第２ベアリング３４０との間に位置する部分の外周面には、ストレートスプライン２１２が形成されている。

駆動側回転体１１０には、ハウジング３００の収容部３１０に収容されたクラッチ１００を取り囲むようなカップ状の従動側プーリ２７０が取り付けられている。クランク軸２５０の端部には駆動側プーリ２６０が一体回転可能に取り付けられており、駆動側プーリ２６０と従動側プーリ２７０とは、ベルト２８０が巻き掛けられることにより連結されている。

ハウジング３００と駆動側回転体１１０との間には、従動側回転体１２０が配設されている。従動側回転体１２０は、その内周面に、出力軸２１０のストレートスプライン２１２に嵌合する係合部１２１を有しており、これにより、出力軸２１０と一体となって回転し、且つ出力軸２１０の軸方向に沿って移動可能となっている。なお、本実施形態では、出力軸２１０、駆動側回転体１１０及び従動側回転体１２０の軸線は図１〜図３に一点鎖線で示すように一致しており、以下の説明ではこの軸線の延伸方向を軸方向という。また、図２及び図３に矢印で示すように、駆動側回転体１１０は、出力軸２１０の先端側（図２及び図３では右端側）から駆動側回転体１１０を見たときに時計回りとなる方向に回転し、以下では駆動側回転体１１０が回転する方向を回転方向という。

図１に示すように、従動側回転体１２０は、径の異なる２つの円柱を、軸線を揃えて接合したような外形をなしており、駆動側回転体１１０に近い側（図１では左側）に大径部１２２が、ポンプ２００に近い側（図１では右側）に小径部１２３が位置するような向きで出力軸２１０に支持されている。従動側回転体１２０の大径部１２２は、その外周面が駆動側回転体１１０の内周面と対向するように、駆動側回転体１１０の内側に配置されている。すなわち、本実施形態では、駆動側回転体１１０が外輪を構成する一方、従動側回転体１２０が内輪を構成しており、駆動側回転体１１０の内周面と従動側回転体１２０の大径部１２２の外周面とが、互いに対向し合う対向面となっている。

従動側回転体１２０の小径部１２３には、ポンプ２００に向けて開口する凹部１２４が形成されている。凹部１２４の底部には、付勢部材１３５を収容するための複数の収容凹部１２５が出力軸２１０を囲むように周方向に沿って配置されている。

付勢部材１３５は例えばコイル状のばねであり、従動側回転体１２０の収容凹部１２５に収容され、出力軸２１０に設けられた係止突部２１１に係止される先端を有している。付勢部材１３５は、圧縮された状態で収容凹部１２５内に収容されており、従動側回転体１２０を駆動側回転体１１０に向かって（図１では左方向）に付勢する。

図２及び図３に示すように、従動側回転体１２０は、大径部１２２の外周面に、軸線と垂直な面と交差する方向に延びる複数のガイド溝すなわち複数の直線溝１２７を有しており、これらの直線溝１２７は周方向に間隔をおいて配置されている。また、図１〜図３に示すように、駆動側回転体１１０の内周面には、全周に亘って周方向に延びる環状溝１１１が形成されている。すなわち、環状溝１１１は軸線に垂直な面に沿って延びる溝である。この環状溝１１１は、図１に示すように断面形状が円弧である。そして、各直線溝１２７と環状溝１１１とによって形成される空間には、係合子である球体１３０が収容されている。図３に示すように、球体１３０の直径ｄ１は、直線溝１２７の幅ｄ２及び環状溝１１１の幅ｄ３よりも僅かに大きくなっている。そのため、球体１３０は、各直線溝１２７と環状溝１１１との間の空間内において、直線溝１２７の延伸方向には移動可能であっても、直線溝１２７の幅方向には遊びがほとんどない状態となっている。

また、図２及び図３に示すように、直線溝１２７は、環状溝１１１に対して傾いて延びている。詳細には、直線溝１２７は、回転方向の前方の端部（図２及び図３において紙面表側に位置する直線溝１２７においては図２及び図３における上方の端部）が回転方向後方の端部から従動側回転体１２０の小径部１２３に向かってずれた位置（図２及び図３では右側の位置）に配置されるように傾斜している。そして、直線溝１２７の延伸方向と環状溝１１１の延伸方向とがなす角度が４５°となっている。すなわち、直線溝１２７は、軸線に垂直な面に対して４５°傾いて交差する。また、直線溝１２７において、回転方向の前方側の端部は、他の部分よりも深さが浅い保持部１２８を形成している。詳細には、直線溝１２７は、回転方向の前方側に位置する保持部１２８において最も浅く、回転方向の後方ほど漸次深くなっている。

従動側回転体１２０が付勢部材１３５の付勢力によって駆動側回転体１１０に近づくように移動し、図３に示される位置にあるときには、球体１３０が直線溝１２７の保持部１２８内に位置するようになる。上述したように保持部１２８は浅くなっているため、この部分における直線溝１２７と駆動側回転体１１０の環状溝１１１（図１参照）との間にできる隙間は狭くなっている。そのため、球体１３０は従動側回転体１２０と駆動側回転体１１０との間に噛み込まれて、従動側回転体１２０と共に駆動側回転体１１０に対して回転することが阻止される。これにより、駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０とが球体１３０を介して連結される。

なお、以下の説明では出力軸２１０に沿って軸方向に移動する従動側回転体１２０の軸方向における位置のうち、図１及び図３に示されるように駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０とが連結された状態になる位置を連結位置という。

したがって、図１に示すように、従動側回転体１２０が連結位置にあり、球体１３０を介して駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０とが連結されている場合には、クランク軸２５０の回転が駆動側プーリ２６０及びベルト２８０を介して従動側回転体１２０及び出力軸２１０に伝達される。そして、出力軸２１０と一体となって回転するインペラ２２０によって、ポンプ２００から冷却水が送出される。

また、上記の通り、直線溝１２７の深さは駆動側回転体１１０の回転方向後方ほど深くなっている。そのため、従動側回転体１２０が図２に示す位置に移動したときには、球体１３０が直線溝１２７における保持部１２８よりも深い部位に位置することになる。これは、球体１３０は、そのほぼ半分が駆動側回転体１１０の環状溝１１１に収容されており、駆動側回転体１１０に対する軸方向の相対移動を規制されているためである。こうして球体１３０が深さの浅い保持部１２８から外れて、直線溝１２７における保持部１２８よりも深くなっている部分に入ると、球体１３０が従動側回転体１２０と共に駆動側回転体１１０に対して回転することが許容されるようになる。その結果、駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との相対回動が許容されるようになり、従動側回転体１２０の駆動側回転体１１０に対する連結が解除される状態となる。

なお、以下の説明では出力軸２１０に沿って軸方向に移動する従動側回転体１２０の軸方向における位置のうち、図２に示されるように駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との連結が解除された状態になる位置を解除位置という。

なお、本実施形態において、直線溝１２７が軸線に垂直な面に対して４５°傾いて延びるように形成しているのは、以下の理由による。すなわち、直線溝１２７における単位長さ当たりの深さの変化量が等しい場合には、連結状態と解除状態を切り替えるために必要な直線溝１２７の長さは等しくなる。そのため、この場合、直線溝１２７が軸線に垂直な面となす角度がより大きい角度となるほど、すなわち、直線溝１２７の延伸方向がより軸方向に沿った角度となるほど、直線溝１２７が形成される従動側回転体１２０軸方向の長さは長くなる。そのため、直線溝１２７が軸線に垂直な面となす角度がより大きい角度となるほど、従動側回転体１２０が軸方向に長くなり、クラッチ１００が大型化する。一方、連結状態から解除状態に切り替えるべく、従動側回転体１２０を解除位置に移動させる際には、直線溝１２７の回転方向前方側の浅い部分に位置している球体１３０を２つの回転体１１０，１２０の回転方向後方側に移動させる必要がある。直線溝１２７が軸線に垂直な面となす角度がより小さい角度となるほど、球体１３０を２つの回転体１１０，１２０の回転方向に逆らって回転方向後方側に移動させる量が多くなるため、解除状態に切り替えるためにより大きな力が必要となる。そこで、本実施形態では、直線溝１２７が軸線に垂直な面に対して４５°傾いて延びるように形成することで、従動側回転体１２０の大型化を抑制しつつ、解除状態への切り替えに要する力が大きくなってしまうことを抑制するようにしている。

次に、従動側回転体１２０を解除位置と連結位置との間で移動させる構成について説明する。
図２に示すように、従動側回転体１２０の小径部１２３の外周面には、周方向に延びる係止溝４００が形成されている。係止溝４００は、軸方向に対して傾斜し、同軸線を中心とする螺旋状に延びる螺旋溝４１０と、軸方向に対して直交して延びる直交溝４２０とを有している。

螺旋溝４１０は、詳細には、従動側回転体１２０の外周面を一周して、駆動側回転体１１０の回転方向後方側ほど駆動側回転体１１０に近づくように傾斜している。また、螺旋溝４１０の幅は、始端４１１から終端４１２に近づくほど狭くなっている。

直交溝４２０は、螺旋溝４１０に連続し且つ従動側回転体１２０の外周面を一周している。また、直交溝４２０は、螺旋溝４１０よりも深く形成されており、螺旋溝４１０とは段差がある状態で接続されている。

図２及び図３に示すように、クラッチ１００は、係止部材１４０と、係止部材１４０の先端に設けられるピン１４１を係止溝４００に出し入れするためのアクチュエータ１５０とを備えている。係止部材１４０は軸方向の位置が規制されるように構成されている。図３に示すように、従動側回転体１２０が連結位置にあるときに、係止溝４００における螺旋溝４１０の始端４１１近傍にピン１４１が挿入できるように、軸方向における係止部材１４０の位置が設定されている。従動側回転体１２０が連結位置にあるときに、係止部材１４０がアクチュエータ１５０によって従動側回転体１２０に向かって駆動されると、ピン１４１が螺旋溝４１０の始端４１１近傍に挿入される。螺旋溝４１０に挿入されたピン１４１は、螺旋溝４１０の側壁４１３と係合することによって、付勢部材１３５の付勢力に抗して従動側回転体１２０を係止する。

従動側回転体１２０が駆動側回転体１１０と連結されている状態において、螺旋溝４１０に係止部材１４０のピン１４１が挿入されると、螺旋溝４１０の側壁４１３にピン１４１が係合した状態で従動側回転体１２０が回転する。そして、ピン１４１が螺旋溝４１０の側壁４１３を摺動する間に、従動側回転体１２０が連結位置から解除位置に向かって軸方向に移動する。従動側回転体１２０が回転してピン１４１の挿入位置が螺旋溝４１０の終端４１２に達すると、ピン１４１が螺旋溝４１０の側壁４１３に押圧されることによって、螺旋溝４１０よりも深い直交溝４２０に挿入される。このようにして、従動側回転体１２０が連結位置から解除位置に移動する。すなわち、クラッチ１００は、係止溝４００に係止部材１４０のピン１４１を挿入し、螺旋溝４１０の側壁４１３にピン１４１を係合させることによって、従動側回転体１２０を付勢部材１３５の付勢力に抗して解除位置まで移動させるように構成されている。

なお、駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との連結が解除されると、駆動側回転体１１０から従動側回転体１２０へのトルクの伝達がなされない状態になるが、連結が解除された直後は従動側回転体１２０が慣性力で回転し続ける。ただし、従動側回転体１２０が解除位置にあるときには、ピン１４１が従動側回転体１２０の外周面を一周している直交溝４２０内に挿入されており、ピン１４１と直交溝４２０の側壁４２３とが係合しているため、従動側回転体１２０は軸方向には移動しない。そして、従動側回転体１２０には駆動側回転体１１０からのトルクの伝達がなされなくなっているため、従動側回転体１２０はその回転速度が次第に低下して回転を停止する。

従動側回転体１２０は、付勢部材１３５の付勢力によって連結位置に向けて付勢されている。そのため、連結を解除した状態を維持するためには、係止部材１４０のピン１４１を従動側回転体１２０の直交溝４２０に挿入した状態を維持する必要がある。そして、再び駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０とを連結させるときには、アクチュエータ１５０により係止溝４００の直交溝４２０に挿入されているピン１４１を引き抜く。こうしてピン１４１を引き抜くと、係止部材１４０と従動側回転体１２０との係合が解除され、付勢部材１３５の付勢力によって従動側回転体１２０が連結位置に移動し、駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０とが再び連結された状態になる。

次に、アクチュエータ１５０の構成について詳述する。
図４に示すように、本実施形態のアクチュエータ１５０は、第１ケース１５２内に収容されたコイル１５３に通電することによって発生する磁界の作用を利用して駆動する電磁アクチュエータである。

第１ケース１５２は、底部を有する筒状をなしており、その底部には固定芯１５４が固定されている。第１ケース１５２の内部にはこの固定芯１５４を取り囲むようにコイル１５３が配設されている。すなわち、このアクチュエータ１５０では、固定芯１５４とコイル１５３とによって電磁石が構成されている。また、第１ケース１５２のコイル１５３内には、固定芯１５４と対向する位置に可動芯１５５が移動可能に収容されている。なお、本実施形態における固定芯１５４及び可動芯１５５は鉄芯である。

第１ケース１５２の先端部位（図４では右端部位）には、筒状の第２ケース１５８が固定されている。第２ケース１５８において第１ケース１５２に固定された端部には、可動芯１５５の周囲を囲むように永久磁石１５９が固定されている。可動芯１５５は、上述したように基端領域（図４では左端領域）が固定芯１５４と対向するように第１ケース１５２内に収容される一方、先端領域（図４では右端領域）が第２ケース１５８から外側に突出している。

可動芯１５５において第２ケース１５８内に収容されている部分にはリング部材１６０が取り付けられている。そして、第２ケース１５８内には、一端が第２ケース１５８に係止される一方で他端がリング部材１６０に係止されたコイルばね１６１が圧縮された状態で収容されている。

コイルばね１６１は、可動芯１５５を第２ケース１５８から突出させる方向（図４では右方向）に付勢している。そして、可動芯１５５において第２ケース１５８から突出した部位は、固定ピン１６２を介して係止部材１４０と連結されている。

係止部材１４０は、その基端において可動芯１５５と回動可能に連結されるとともに、回動軸１５６によって回動可能に支持されている。したがって、係止部材１４０は、可動芯１５５の移動に伴って、回動支点となる回動軸１５６を中心に回動する。そのため、図４に実線で示すように、コイルばね１６１の付勢力によって可動芯１５５が第２ケース１５８から突出した度合いが大きくなることによって、係止部材１４０のピン１４１が従動側回転体１２０の螺旋溝４１０及び直交溝４２０へと順次挿入される。

そして、この状態でコイル１５３に通電すると、通電によって発生する磁界によって固定芯１５４及び可動芯１５５が磁化され、可動芯１５５はコイルばね１６１の付勢力に抗して固定芯１５４に向かって吸引される。なお、このときにコイル１５３に発生する磁界の向きは、永久磁石１５９の磁界と向きと一致している。

吸引された可動芯１５５が固定芯１５４に近づく方向（図４では左方向）に移動すると、係止部材１４０は図４における時計回り方向に回動して、係止部材１４０の先端が係止溝４００から引き抜かれる。すなわち、アクチュエータ１５０は、コイル１５３への通電によって生じる磁力を利用して可動芯１５５を吸引することにより、係止部材１４０を係止溝４００から引き抜く。

そして、吸引された可動芯１５５が固定芯１５４に当接する当接位置（図４に二点鎖線で示す位置）に移動すると、その後に通電を停止しても、永久磁石１５９の磁力によって、可動芯１５５が固定芯１５４に当接した状態が保持される。

一方、可動芯１５５が図４に二点鎖線で示す当接位置にあるときに、コイル１５３に可動芯１５５を吸引するときとは反対方向の電流を通電すると、永久磁石１５９の磁界の向きとは逆向きの磁界が発生する。これにより、永久磁石１５９の吸引力が弱められ、コイルばね１６１の付勢力によって可動芯１５５が固定芯１５４から離間して、図４に実線で示す突出位置に移動する。可動芯１５５が当接位置から突出位置に移動するとき、係止部材１４０は図４における反時計回り方向に回動して、係止部材１４０のピン１４１が係止溝４００に挿入される。

可動芯１５５が固定芯１５４から離間した突出位置にあるときには、コイルばね１６１による付勢力の方が永久磁石１５９による吸引力よりも大きくなる。そのため、コイル１５３への通電によって可動芯１５５を固定芯１５４から離間させれば、その後に通電を停止しても、可動芯１５５は突出位置に保持される。

すなわち、本実施形態のアクチュエータ１５０は、異なる方向に直流電流を流して可動芯１５５を移動させることによってクラッチ１００の連結状態を切り変える一方で、連結させた状態又は連結を解除した状態を維持するときには通電を要さない自己保持式のソレノイドである。

次に、本実施形態にかかるクラッチ１００の作用について説明する。
図４に二点鎖線で示すように、アクチュエータ１５０の可動芯１５５が当接位置にあるとき、係止部材１４０のピン１４１は係止溝４００の外に出ている。このとき、従動側回転体１２０は付勢部材１３５の付勢力によって連結位置に保持されているため、クラッチ１００は連結状態にある。すなわち、クラッチ１００は駆動側回転体１１０の回転を出力軸２１０に伝達している。

こうした状態において、アクチュエータ１５０のコイル１５３に永久磁石１５９の磁界の向きと逆向きの磁界を発生させるように通電すると、可動芯１５５がコイルばね１６１の付勢力によって当接位置から図４に実線で示す突出位置に移動する。すると、係止部材１４０が図４における反時計回り方向に回動するのに伴って、係止部材１４０のピン１４１が、従動側回転体の係止溝４００における螺旋溝４１０の始端４１１近傍に挿入されて、従動側回転体１２０を係止し、図３に示す状態となる。

ピン１４１が従動側回転体１２０を係止した状態で従動側回転体１２０が駆動側回転体１１０と共に回転して、ピン１４１が螺旋溝４１０内を相対的に移動する間に、従動側回転体１２０は連結位置から解除位置に向かって移動し、図３に示す状態から図２に示す状態へと変化する。このようにして、ピン１４１が直交溝４２０に挿入される状態となり、従動側回転体１２０が解除位置に到達する。これにより、球体１３０が、直線溝１２７の深さが深い部位と環状溝１１１との間の空間に位置し、球体１３０が回転可能となるため、駆動側回転体１１０の回転が従動側回転体１２０に伝達されなくなり、クラッチ１００の連結が解除された状態になる。なお、球体１３０の直径ｄ１は、直線溝１２７の幅ｄ２及び環状溝１１１の幅ｄ３よりも僅かに大きい。そのため、従動側回転体１２０が解除位置に移動するのに伴って、球体１３０は、直線溝１２７内で保持部１２８から深さの深い部位に向かって移動するものの、この際に、球体が直線溝１２７の幅方向に移動することが抑制され、直線溝１２７の延伸方向に向かってスムーズに移動する。

従動側回転体１２０と駆動側回転体１１０との連結が解除された直後は、図２に示すように、従動側回転体１２０は、係止部材１４０のピン１４１が直交溝４２０に挿入された状態で、ピン１４１との間に生じる摩擦力の作用を受けつつ、慣性力によって回転を続け、その後、回転速度が次第に低下して、その回転がやがて停止する。

一方、クラッチ１００を、連結を解除している状態から連結状態に切り替えるときには、アクチュエータ１５０のコイル１５３に永久磁石１５９の磁界の向きと同じ向きの磁界を発生させるように通電する。すると、可動芯１５５は通電によって生じる磁力によって固定芯１５４に近づくように吸引されて、図４に実線で示す突出位置から同図４に二点鎖線で示す当接位置に移動する。これにより、係止部材１４０が図４における時計回り方向に回動して、係止部材１４０のピン１４１が係止溝４００から完全に引き抜かれる。

そして、係止部材１４０による係止が解除された従動側回転体１２０は、付勢部材１３５の付勢力によって連結位置に移動し、従動側回転体１２０と駆動側回転体１１０とが連結される。また、駆動側回転体１１０の回転に伴って、球体１３０には、直線溝１２７内を回転方向前方に移動させる力が作用する。そのため、駆動側回転体１１０から大きな駆動力が入力されるほど球体１３０は、直線溝１２７における深さの浅い保持部１２８に向かう方向に駆動される。そのため、球体１３０が直線溝１２７の保持部１２８と環状溝１１１との間に位置し、球体１３０が駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との間に噛み込んだ状態が維持されやすくなるため、大きな駆動力を伝達することができる。なお、球体１３０の直径ｄ１は、直線溝１２７の幅ｄ２及び環状溝１１１の幅ｄ３よりも僅かに大きい。そのため、従動側回転体１２０が連結位置に移動するのに伴って、球体１３０は直線溝１２７内で深さの深い部位から保持部１２８に向かって移動する際に、同直線溝１２７の幅方向に移動することが抑制され、直線溝１２７の延伸方向にスムーズに移動する。

以上説明した第１の実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）本実施形態では、ガイド溝である直線溝１２７は、環状溝１１１に対して傾斜して延びている。そして、環状溝１１１と環状溝１１１に対して傾斜して延びる直線溝１２７とが対向している部分に形成される空間に球体１３０が収容されている。そのため、駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０とを軸方向に相対移動させることにより、環状溝１１１及び直線溝１２７における互いに対向する部分の位置が変化し、駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との間で球体１３０が移動することになる。したがって、駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との間に球体１３０を収容する保持器を設けることなく、球体１３０の位置を移動させることができるため、保持器を設けずに従動側回転体１２０と駆動側回転体１１０との動力の伝達状態を切り替えることができるようになる。

（２）本実施形態では、直線溝１２７の回転方向前方側の端部が同直線溝１２７の他の部分よりも浅い保持部１２８となっている。駆動側回転体１１０の回転に伴って球体１３０には、直線溝１２７内を駆動側回転体１１０の回転方向、すなわち回転方向前方に移動させる力が作用する。そのため、本実施形態では、駆動側回転体１１０から大きな駆動力が入力されるほど球体１３０は直線溝１２７の浅い保持部１２８に向かって駆動され、球体１３０が駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との間に噛み込んだ状態が維持されやすい。したがって、大きな駆動力を伝達することができる。

（３）本実施形態では、従動側回転体１２０が付勢部材１３５の付勢力によって連結位置に向けて付勢される。そして、従動側回転体１２０が連結位置にあるときには、駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０とが連結状態となる。一方で、連結状態にあり、駆動側回転体１１０と共に回転している従動側回転体１２０の螺旋溝４１０に、係止部材１４０のピン１４１が挿入されると、軸線の周りで軸方向に対して傾斜して延びている螺旋溝４１０の側壁４１３と係止部材１４０とが係合した状態で従動側回転体１２０が回転する。その結果、従動側回転体１２０が付勢部材１３５の付勢力に抗して連結位置から解除位置に移動して、駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との連結が解除される。このようにして、クラッチ１００の連結を解除するために必要な力を従動側回転体１２０の回転力から得ることができるため、小さな力で連結を解除することができる。

（４）本実施形態では、直線溝１２７は、環状溝１１１に対して４５°傾いて延びている。すなわち、直線溝１２７は、軸線に垂直な面に対して４５°傾いて交差している。そのため、直線溝１２７が形成される従動側回転体１２０の大型化を抑制しつつ、解除状態への切り替えに要する力が大きくなってしまうことを抑制することができる。

（５）本実施形態では、係合子が球体１３０である。球体１３０は、異方性がなく、角が存在しないため、互いに傾斜した環状溝１１１と直線溝１２７とに挟まれた状態でもスムーズに移動する。したがって、クラッチ１００の連結状態と解除状態との切り替えをスムーズに行うことができる。

（６）本実施形態では、球体１３０の直径ｄ１は、直線溝１２７の幅ｄ２及び環状溝１１１の幅ｄ３よりも僅かに大きい。そのため、クラッチ１００における解除状態と連結状態との切り替えにおいて、球体１３０が直線溝１２７内の延伸方向に移動する際に、同直線溝１２７の幅方向に無駄に移動して振動が大きくなることが抑制することができる。また、クラッチ１００が解除状態から連結状態に切り替えられる際に、球体１３０の位置が安定しにくいことにより、球体１３０が保持部１２８に到達して動力の伝達状態を切り替えるのに長時間を要したりするといったことが抑制される。

なお、第１の実施形態は例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記実施形態では、直線溝が環状溝に対して４５°傾いて延びるようにしている。しかしながら、直線溝の延伸方向と環状溝とがなす角度はこの角度に限定されず、直線溝は環状溝に対して４５°よりも大きい角度をなして傾斜していてもよいし、環状溝に対して４５°よりも小さい角度をなして傾斜していてもよい。また、直線溝を軸方向に沿って延びるように構成してもよい。また、クラッチが連結状態となるときに球体が直線溝における回転方向後方に位置し、解除状態となるときに球体が直線溝における回転方向前方に位置するように直線溝を傾斜させてもよく、このような場合には、深さの浅い保持部を直線溝の回転方向後方に配設するようにすればよい。なお、このような場合には、駆動側回転体の回転力によって、球体を直線溝内の保持部に移動させるといった作用は得られにくいものの、このような場合であっても、付勢部材の付勢力を大きくすることで、クラッチを連結状態とすることができる。

・上記実施形態では、球体の直径が環状溝及び直線溝の幅よりも僅かに大きくなっている。しかしながら、例えば、球体の直径が環状溝や直線溝の幅とほぼ同じであってもよい。すなわち、球体の直径を環状溝及び直線溝の幅と等しくてもよいし、環状溝及び直線溝の幅が球体の直径よりも僅かに大きくなっていてもよい。こうした場合においても、球体が直線溝の幅方向には遊びがほとんどない状態となるため、球体が環状溝や直線溝の延伸方向に移動可能であって、幅方向には無駄に移動することを抑制することができる。さらに、球体の直径と環状溝及び直線溝の幅との関係は、これら例示した態様に限定されない。すなわち、球体が直線溝と前記環状溝とが対向する部分に形成される空間に収容され、この空間内で移動することにより、連結状態と解除状態とを切り替えることのできる構成であればよい。

（第２の実施形態）
次に、クラッチの第２の実施形態について、図５〜図８を参照して説明する。
第２の実施形態のクラッチも、第１の実施形態におけるクラッチと同様に、エンジンに設けられたクランク軸から、エンジンの冷却水を循環させるウォーターポンプへの動力の伝達状態を切り替えるものである。

第２の実施形態におけるクラッチ１００は、従動側回転体１２０におけるガイド溝の形状が、第１の実施形態におけるクラッチ１００とは異なっている。具体的には、第２の実施形態のクラッチ１００における従動側回転体１２０に設けられたガイド溝は、図５に示すように、従動側回転体１２０の外周面上に湾曲して延びている曲線溝１２９である。

その他の構成は第１の実施形態におけるクラッチ１００と同一であるため、ここでは、同一の構成については同一の符号を付して説明を割愛し、第１の実施形態におけるクラッチ１００と第２の実施形態におけるクラッチ１００との相違点を中心に説明する。

図５に示すように、第２の実施形態におけるクラッチ１００の従動側回転体１２０は、大径部１２２の外周面に、軸線と垂直な面と交差する方向に延びる複数のガイド溝すなわち複数の曲線溝１２９を有し、これらの曲線溝１２９は周方向に間隔をおいて配置されている。そして、駆動側回転体１１０の内周面に形成された環状溝１１１と、この曲線溝１２９とによって形成される空間には、係合子である球体１３０が収容されている。

なお、球体１３０の直径は６．０ミリメートルであり、曲線溝１２９及び環状溝１１１の幅は６．１ミリメートルになっている。これにより、球体１３０は、曲線溝１２９と環状溝１１１との間の空間内において、曲線溝１２９の延伸方向には移動可能であっても、曲線溝１２９の幅方向には遊びがほとんどない状態となっている。

図５に示すように、曲線溝１２９は、中心線の曲率がＲ８になっている。すなわち、曲線溝１２９は、その中心線が半径８ミリメートルの円弧を描くように湾曲している。
また、図５に示すように、曲線溝１２９は、回転方向の前方の端部（図５において紙面表側に位置する曲線溝１２９においては図５における上方の端部）が回転方向後方の端部から従動側回転体１２０の小径部１２３に向かってずれた位置（図５では右側の位置）に配置されるように傾斜している。また、曲線溝１２９において、回転方向の前方側の端部は、他の部分よりも深さが浅い保持部１２８を形成している。詳細には、曲線溝１２９は、回転方向の前方側に位置する保持部１２８において最も浅く、回転方向の後方ほど漸次深くなっている。

従動側回転体１２０が付勢部材１３５の付勢力によって駆動側回転体１１０に近づくように移動し、従動側回転体１２０が連結位置にあるときには、図６に実線で示すように、球体１３０が曲線溝１２９の保持部１２８内に位置する。上述したように保持部１２８は浅くなっているため、この場合には、この部分における曲線溝１２９と駆動側回転体１１０の環状溝１１１との間にできる隙間は狭くなっている。そのため、球体１３０は従動側回転体１２０と駆動側回転体１１０との間に噛み込まれて回転不能になる。これにより、駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０とが球体１３０を介して連結された連結状態になる。

したがって、従動側回転体１２０が連結位置にあり、球体１３０を介して駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０とが連結されている場合には、クランク軸２５０の回転が駆動側プーリ２６０及びベルト２８０を介して従動側回転体１２０及び出力軸２１０に伝達される。そして、出力軸２１０と一体となって回転するインペラ２２０によって、ポンプ２００から冷却水が送出される。

また、上記の通り、曲線溝１２９の深さは駆動側回転体１１０の回転方向後方ほど深くなっている。そのため、従動側回転体１２０が解除位置に移動したときには、図６に一点鎖線で示すように、球体１３０が曲線溝１２９における保持部１２８よりも深い部位に位置することになる。これは、球体１３０は、そのほぼ半分が駆動側回転体１１０の環状溝１１１に収容されており、駆動側回転体１１０に対する軸方向の相対移動を規制されているためである。こうして球体１３０が深さの浅い保持部１２８から外れて、曲線溝１２９における保持部１２８よりも深くなっている部分に入ると、球体１３０の回転が許容されるようになる。その結果、駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との相対回動が許容されるようになり、従動側回転体１２０の駆動側回転体１１０に対する連結が解除される解除状態になる。

ところで、解除状態から連結状態への切り替え動作に伴って、球体１３０が駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との間に突然噛み込み、従動側回転体１２０の回転速度が急に立ち上がる場合には、連結状態への切り替え動作に伴って、クラッチ１００に大きな衝撃荷重が作用する。

これに対して、第２の実施形態のクラッチ１００では、従動側回転体１２０における曲線溝１２９が、上述したように湾曲している。
図６に示すように、曲線溝１２９は、解除状態において球体１３０が位置する部分から、連結状態において球体１３０が位置する部分に向かって、駆動側回転体１１０の回転方向に対する傾きが次第に小さくなるように、湾曲している。言い換えれば、曲線溝１２９は、解除状態において球体１３０が位置する部分から、連結状態において球体１３０が位置する部分に向かって、次第に駆動側回転体１１０の回転方向前方側に変位するように、湾曲している。

こうした構成によれば、解除状態から連結状態に切り替えるべく、駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０とを軸方向に相対移動させる際、曲線溝１２９に沿って移動する球体１３０は、連結状態に近づくほど曲線溝１２９内における駆動側回転体１１０の回転方向への移動量が多くなる。

そのため、解除状態から連結状態への切り替え動作の序盤では、曲線溝１２９内における上記回転方向への球体１３０の移動量が少なく、球体１３０が駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との間に噛み込んでしまわず、摩擦によって駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との回転速度が近づくようになる。そして、解除状態から連結状態への切り替え動作の終盤では、曲線溝１２９内における上記回転方向への球体１３０の移動量が増大し、球体１３０が駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との間に噛み込んで駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０とが連結されることになる。

すなわち、上記構成によれば、駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との連結を緩やかに進行させることができるようになり、解除状態から連結状態への切り替え動作に伴う衝撃荷重を緩和することができる。

なお、図７は解除状態から連結状態への切り替えに伴う従動側回転体１２０の回転速度の変化を示すグラフである。図７では、第２の実施形態のクラッチ１００における従動側回転体１２０の回転速度の変化を実線で示している。一方で、ガイド溝が直線溝である場合の従動側回転体１２０の回転速度の変化を破線で示している。また、ガイド溝が曲線溝であるものの、その中心線の曲率がＲ１４である場合の従動側回転体１２０の回転速度の変化を一点鎖線で示している。

図７に破線で示すようにガイド溝が直線溝である場合には、タイミングｔ１０において解除状態から連結状態への切り替え動作を開始し、従動側回転体１２０を解除位置から連結位置に向かって移動させると、従動側回転体１２０の回転速度が急峻に上昇する。そして、タイミングｔ１１において、従動側回転体１２０の回転速度がｒ１０に達し、連結状態への切り替えが完了する。

これに対して、第２の実施形態のクラッチ１００では、図７に実線で示すように、タイミングｔ１０において解除状態から連結状態への切り替え動作を開始し、従動側回転体１２０を解除位置から連結位置に向かって移動させると、回転を始めた従動側回転体１２０の回転速度は破線で示す直線溝の場合よりも緩やかに上昇する。そして、タイミングｔ１２において、従動側回転体１２０の回転速度がｒ１０に達し、連結状態への切り替えが完了する。

なお、図７に一点鎖線で示すように曲線溝の中心線の曲率がＲ１４である場合には、従動側回転体１２０の回転速度は、破線で示す直線溝の場合よりも緩やかに上昇するものの、実線で示す第２の実施形態におけるクラッチ１００の場合よりも、速やかに上昇する。

このように、第２の実施形態のクラッチ１００によれば、ガイド溝が曲線溝であってもその中心線の曲率がＲ１４である場合や、ガイド溝が直線溝である場合よりも、駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との連結を緩やかに進行させることができるようになる。

また、図８は解除状態から連結状態への切り替え時の衝撃荷重の大きさを示すグラフである。図８の右側に示すように、第２の実施形態のクラッチ１００のように曲線溝１２９の中心線の曲率がＲ８である場合には、ガイド溝が曲線溝であってもその中心線の曲率がＲ１４である場合や、ガイド溝が直線溝である場合よりも衝撃荷重は小さくなる。なお、図８によれば、ガイド溝が曲線溝であれば、その中心線の曲率がＲ１４である場合であってもガイド溝が直線溝である場合よりも衝撃荷重は小さくなることがわかる。

このように、第２の実施形態のクラッチ１００によれば、ガイド溝が曲線溝であってもその中心線の曲率がＲ１４である場合や、ガイド溝が直線溝である場合よりも、解除状態から連結状態への切り替え動作に伴う衝撃荷重を緩和することができる。

以上説明した第２の実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）第２の実施形態でも、ガイド溝である曲線溝１２９は、環状溝１１１に対して傾斜して延びている。そして、環状溝１１１と環状溝１１１に対して傾斜して延びる曲線溝１２９とが対向している部分に形成される空間に球体１３０が収容されている。そのため、駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０とを軸方向に相対移動させることにより、環状溝１１１及び曲線溝１２９における互いに対向する部分の位置が変化し、駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との間で球体１３０が移動することになる。したがって、駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との間に球体１３０を収容する保持器を設けることなく、球体１３０の位置を移動させることができるため、保持器を設けずに従動側回転体１２０と駆動側回転体１１０との動力の伝達状態を切り替えることができるようになる。

（２）第２の実施形態でも、ガイド溝である曲線溝１２９の回転方向前方側の端部が同曲線溝１２９の他の部分よりも浅い保持部１２８となっている。駆動側回転体１１０の回転に伴って球体１３０には、曲線溝１２９内を駆動側回転体１１０の回転方向、すなわち回転方向前方に移動させる力が作用する。第２の実施形態では、駆動側回転体１１０から大きな駆動力が入力されるほど球体１３０は曲線溝１２９の浅い保持部１２８に向かって駆動され、球体１３０が駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との間に噛み込んだ状態が維持されやすい。したがって、大きな駆動力を伝達することができる。

（３）第２の実施形態でも、従動側回転体１２０が付勢部材１３５の付勢力によって連結位置に向けて付勢される。そして、従動側回転体１２０が連結位置にあるときには、駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０とが連結状態となる。一方で、連結状態にあり、駆動側回転体１１０と共に回転している従動側回転体１２０の螺旋溝４１０に、係止部材１４０のピン１４１が挿入されると、軸線の周りで軸方向に対して傾斜して延びている螺旋溝４１０の側壁４１３と係止部材１４０とが係合した状態で従動側回転体１２０が回転する。その結果、従動側回転体１２０が付勢部材１３５の付勢力に抗して連結位置から解除位置に移動して、駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との連結が解除される。このようにして、クラッチ１００の連結を解除するために必要な力を従動側回転体１２０の回転力から得ることができるため、小さな力で連結を解除することができる。

（４）解除状態から連結状態への切り替え動作に伴って、球体１３０が駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との間に突然噛み込み、従動側回転体１２０の回転速度が急に立ち上がる場合には、連結状態への切り替え動作に伴って、クラッチ１００に大きな衝撃荷重が作用する。

第２の実施形態では、解除状態から連結状態への切り替え動作の序盤では、曲線溝１２９内における上記回転方向への球体１３０の移動量が少なく、球体１３０が駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との間に噛み込んでしまわないため、摩擦によって駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との回転速度が近づくようになる。そして、解除状態から連結状態への切り替え動作の終盤では、曲線溝１２９内における上記回転方向への球体１３０の移動量が増大し、球体１３０が駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との間に噛み込んで駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０とが連結されることになる。

すなわち、第２の実施形態の構成によれば、駆動側回転体１１０と従動側回転体１２０との連結を緩やかに進行させることができるようになり、解除状態から連結状態への切り替え動作に伴う衝撃荷重を緩和することができる。

（５）第２の実施形態では、係合子が球体１３０である。球体１３０は、異方性がなく、角が存在しないため、互いに傾斜した環状溝１１１と曲線溝１２９とに挟まれた状態でもスムーズに移動する。したがって、クラッチ１００の連結状態と解除状態との切り替えをスムーズに行うことができる。

（６）第２の実施形態では、曲線溝１２９の幅及び環状溝１１１の幅が、球体１３０の直径よりも僅かに大きく設定されている。その結果、球体１３０は、曲線溝１２９の幅方向には遊びがほとんどない状態で曲線溝１２９内に収容されている。そのため、クラッチ１００における解除状態と連結状態との切り替えにおいて、球体１３０が曲線溝１２９内の延伸方向に移動する際に、同曲線溝１２９の幅方向に無駄に移動して振動が大きくなることが抑制することができる。また、クラッチ１００が解除状態から連結状態に切り替えられる際に、球体１３０の位置が安定しにくいことにより、球体１３０が保持部１２８に到達して動力の伝達状態を切り替えるのに長時間を要したりするといったことが抑制される。

なお、第２の実施形態における各部の構成は、例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記第２の実施形態では、曲線溝の中心線の曲率がＲ８になっている例を示したが、曲線溝の曲率は適宜変更することができる。

・上記第２の実施形態では、曲線溝が全長に亘って一定の曲率で湾曲した形状をなしていた。しかしながら、曲線溝の形状はこうした形状に限定されず、曲線溝の曲率は途中で変化していてもよい。また、曲線溝は、必ずしも、解除状態において球体が位置する部分から、連結状態において球体が位置する部分に向かって、次第に駆動側回転体の回転方向に対する傾きが小さくなるように湾曲している必要はない。しかし、駆動側回転体と従動側回転体との連結を緩やかに進行させ、解除状態から連結状態への切り替え動作に伴う衝撃荷重を緩和する上では、曲線溝は、上記第２の実施形態のように、次第に駆動側回転体の回転方向に対する傾きが小さくなるように湾曲していることが望ましい。

・上記第２の実施形態では、環状溝及びガイド溝である曲線溝の幅が、球体の直径よりも僅かに大きくなっている。しかしながら、例えば、環状溝や曲線溝の幅が球体の直径とほぼ同じであってもよい。すなわち、環状溝及び曲線溝の幅を球体の直径と等しくてもよいし、環状溝及び曲線溝の幅が球体の直径よりも僅かに小さくなっていてもよい。こうした場合においても、球体が曲線溝の幅方向には遊びがほとんどない状態となるため、球体が環状溝や曲線溝の延伸方向に移動可能であって、幅方向には無駄に移動することを抑制することができる。さらに、球体の直径と環状溝及び曲線溝の幅との関係は、これら例示した態様に限定されない。すなわち、球体が曲線溝と環状溝とが対向する部分に形成される空間に収容され、この空間内で移動することにより、連結状態と解除状態とを切り替えることのできる構成であればよい。

なお、上記課題を解決するためのクラッチは、上記各実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。

・上記各実施形態では、係合子を球体としている。しかしながら、係合子は球体に限定されず、円柱状のローラなど、その他の形状のものであってもよい。すなわち、係合子は、駆動側回転体と従動側回転体とを軸方向に相対移動させることによって、ガイド溝と環状溝とが対向する部分に形成される空間内で移動可能な形状であって、この移動によりクラッチを連結状態と解除状態とに切り替えることが可能な構成であればよい。

・上記各実施形態において、従動側回転体を解除位置に付勢する付勢部材の数は任意に変更することができる。例えば、従動側回転体を１つの付勢部材で付勢することも可能である。

・また、付勢部材は従動側回転体を連結位置に向かって付勢するものであればよく、上記のような圧縮コイルばねに限定されない。例えば、従動側回転体を連結位置に向かって引っ張る引っ張りばねを付勢部材として適用する構成を採用することもできる。

・アクチュエータは自己保持式のソレノイドに限らず、例えばコイルに通電している間のみ、係止部材のピンが係止溝に挿入されるソレノイドにしてもよい。この構成によれば、コイルに通電しているときにのみクラッチの連結が解除されるため、コイルに通電できない場合にはクラッチが連結状態となる。したがって、アクチュエータの作動不良時にもポンプを駆動させることができる。

・アクチュエータはソレノイドに限らず、例えば油圧式のアクチュエータ等、ソレノイド以外のアクチュエータによって係止部材の挿入及び引き抜きを行ってもよい。
・上記各実施形態では、クランク軸からポンプへの動力の伝達状態を切り替えるクラッチを例示したが、コンプレッサやオイルポンプ等、他の補機とクランク軸の間に配設されるクラッチにこのクラッチの構成を適用することもできる。また、クランク軸からの動力の伝達状態を切り替えるものに限らず、他の動力源からの動力の伝達状態を切り替えるクラッチとしてこのクラッチの構成を適用することもできる。

・上記各実施形態のクラッチは、外輪が駆動側回転体であって内輪が従動側回転体であったが、外輪が従動側回転体であって内輪が駆動側回転体であってもよい。また、外輪が駆動側回転体であって内輪が従動側回転体である状態と、外輪が従動側回転体であって内輪が駆動側回転体である状態とに切り替えられる構成であってもよい。

・上記各実施形態では、外輪に環状溝が形成され、内輪にガイド溝としての直線溝や曲線溝が形成されている。しかしながら、外輪にガイド溝が形成され、内輪に環状溝が形成される構成であってもよい。

１００…クラッチ、１１０…駆動側回転体、１１１…環状溝、１２０…従動側回転体、１２１…係合部、１２２…大径部、１２３…小径部、１２４…凹部、１２５…収容凹部、１２７…直線溝、１２８…保持部、１２９…曲線溝、１３０…球体、１３５…付勢部材、１４０…係止部材、１４１…ピン、１５０…アクチュエータ、１５２…第１ケース、１５３…コイル、１５４…固定芯、１５５…可動芯、１５６…回動軸、１５８…第２ケース、１５９…永久磁石、１６０…リング部材、１６１…コイルばね、１６２…固定ピン、２００…ポンプ、２１０…出力軸、２１１…係止突部、２１２…ストレートスプライン、２２０…インペラ、２５０…クランク軸、２６０…駆動側プーリ、２７０…従動側プーリ、２８０…ベルト、３００…ハウジング、３１０…収容部、３２０…支持部材、３３０…第１ベアリング、３４０…第２ベアリング、４００…係止溝、４１０…螺旋溝、４１３…側壁、４２０…直交溝。

Claims (4)

1. 回転軸と、
   前記回転軸の軸線を中心に回転可能な外輪及び内輪と、
   前記外輪と前記内輪との間に配設される係合子とを備え、
   前記外輪の内周面と前記内輪の外周面とは互いに対向しており、前記外輪の内周面は、同内周面の全周に亘って周方向に延びる環状溝を有するとともに、前記内輪の外周面は、前記回転軸の軸線に垂直な面と交差する方向に延びるガイド溝を有しており、
   前記ガイド溝と前記環状溝とが対向する部分には、前記係合子を収容する空間が形成され、前記外輪と前記内輪とを前記回転軸の軸方向に相対移動させることによって、前記係合子を前記ガイド溝及び前記環状溝の内部で移動させ、
   前記係合子を、前記外輪と前記内輪との隙間が同係合子の直径よりも狭い部分に向かって移動させることにより、前記外輪と前記内輪とに前記係合子を噛み込ませて前記外輪と前記内輪とが連結された連結状態を実現する一方、
   前記係合子を、前記外輪と前記内輪との隙間が同係合子の直径よりも広い部分に移動させることにより、前記外輪と前記内輪との連結が解除された解除状態を実現し、
   前記外輪は駆動側回転体であり、前記内輪は従動側回転体であり、
   前記ガイド溝は、前記内輪の外周面上に湾曲して延びている曲線溝であり、
   前記ガイド溝の深さは、前記連結状態において前記係合子が位置する部分の方が、前記解除状態において前記係合子が位置する部分よりも浅くなっており、
   前記解除状態から前記連結状態へと移行する際に、前記係合子が前記ガイド溝に沿って前記外輪の回転方向へと移動するように、前記ガイド溝が形成されているクラッチ。
2. 前記内輪の外周面には前記ガイド溝に加えて、前記回転軸の軸線の周りを延びる螺旋溝が形成されており、
   前記内輪を前記外輪との連結が解除される解除位置から前記外輪と連結される連結位置に向けて付勢する付勢部材と、係止部材とを備え、
   前記係止部材が前記螺旋溝に挿入されて前記螺旋溝の側壁に係合することによって、前記内輪が前記付勢部材の付勢力に抗して前記解除位置まで移動させられる
   請求項１に記載のクラッチ。
3. 前記曲線溝は、前記解除状態において前記係合子が位置する部分から、前記連結状態において前記係合子が位置する部分に向かって、次第に前記外輪の回転方向に対する傾きが小さくなるように、湾曲している
   請求項１又は２に記載のクラッチ。
4. 前記係合子が球体である
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のクラッチ。

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