JP6163988B2 - 電磁クラッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、電磁コイルの磁力によって作動する電磁クラッチ装置に関する。

従来、例えば車両の駆動力伝達経路に設けられ、電磁的手段によってトルクの伝達及び遮断を切り替えるクラッチ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の駆動力伝達装置は、電動モータ及び減速機を備えたアクチュエータと、アクチュエータによって回転駆動されるピニオンギヤと、ピニオンギヤに噛み合うラックギヤを介して軸方向に駆動されるシフトロッドと、シフトロッドに装着されたシフトフォークによる進退移動によってクラッチギヤに噛み合う結合状態とクラッチギヤとの結合が解除された非結合状態とが切り替わるカップリングスリーブとを有している。カップリングスリーブ及びクラッチギヤは噛み合いクラッチ機構を構成し、カップリングスリーブがクラッチギヤに噛み合った状態では前後輪に駆動力が伝達される４輪駆動状態となり、カップリングスリーブとクラッチギヤとの結合が解除されると前輪のみに駆動力が伝達される２輪駆動状態となる。また、シフトロッドとケース部材との間には、シフトロッド及びシフトフォークをカップリングスリーブとクラッチギヤとの結合方向に付勢するバネが配置されている。

４輪駆動状態から２輪駆動状態への切り替えの際には、電動モータによってピニオンギヤを回転駆動し、バネの付勢力に抗してカップリングスリーブをクラッチギヤに噛み合わせる。また、２輪駆動状態から４輪駆動状態への切り替えの際には、シフトフォークをフリー状態としてバネの付勢力によってカップリングスリーブをクラッチギヤの端面に押し当て、カップリングスリーブとクラッチギヤとの回転が同期したとき、バネの付勢力によってカップリングスリーブをクラッチギヤに噛み合わせる。

特開２０１０−２５４０５８号公報

ところで、例えばウェット路面等の低μ路を２輪駆動状態で走行中に車輪がスリップした場合などには、迅速に４輪駆動状態に切り替えて車両の走行を安定させる必要がある。しかし、特許文献１に記載のものでは、カップリングスリーブとクラッチギヤとの回転が同期するまで待たなければ４輪駆動状態への切り替えが行われず、必ずしも迅速な４輪駆動状態への切り替えが行えない場合がある。そこで、一対の回転部材が相対回転している場合でも、これら一対の回転部材を速やかに連結することが可能な電磁クラッチ装置が要望されていた。

そこで、本発明は、相対回転可能な第１回転部材及び第２回転部材の非連結状態から連結状態への切り換え応答性を高めることが可能な電磁クラッチ装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、第１回転部材と第２回転部材とがトルク伝達可能に連結された連結状態と非連結状態とを切替可能な電磁クラッチ装置であって、前記第１回転部材に設けられた第１噛合部に噛み合う第２噛合部を有し、前記第２回転部材に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結された噛み合い部材と、通電により磁力を発生する電磁コイルと、前記磁力によって軸方向移動するアーマチャと、前記アーマチャの軸方向移動により前記噛み合い部材を押圧して軸方向移動させる押圧機構とを備え、前記押圧機構は、前記第１回転部材に対して軸方向移動不能かつ前記アーマチャに対して相対回転不能に設けられた係止部と、軸方向の異なる位置で前記係止部に係止される複数の被係止部が形成された円筒状のカム部材とを有し、前記アーマチャの軸方向移動に応動して前記係止部が前記複数の被係止部のうち軸方向の位置が異なる他の被係止部を係止するように構成され、前記アーマチャの軸方向移動による前記カム部材の軸方向移動に伴い、前記非連結状態から前記連結状態に移行する過程で前記第１回転部材の回転と前記第２回転部材の回転とを同期させる摩擦トルクが発生する電磁クラッチ装置を提供する。

本発明によれば、相対回転可能な第１回転部材及び第２回転部材の非連結状態から連結状態への切り換え応答性を高めることが可能となる。

本発明の実施の形態に係る電磁クラッチ装置の断面図である。 アーマチャを示す斜視図である。 第２ハウジング部材に設けられた複数の係止部を示す斜視図である。 カム部材を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は、カム部材をアーマチャの押圧突起及び係止部と共に示す押圧機構の斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は、押圧機構の動作を説明するために示すカム部材、アーマチャの押圧突起、及び係止部の模式図である。 （ａ）〜（ｄ）は、電磁クラッチ装置が非連結状態から連結状態に移行する際の押圧機構の動作を説明するために示すカム部材、アーマチャの押圧突起、及び係止部の模式図である。 第２の実施の形態に係る電磁クラッチ装置を拡大した拡大図である。 第３の実施の形態に係る電磁クラッチ装置を拡大した拡大図である。 第４の実施の形態に係る電磁クラッチ装置及びその周辺部の断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、第４の実施の形態に係る第２回転部材の平面図及び断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第４の実施の形態に係る摩擦部材の平面図，断面図及び外周部の拡大斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、キーの平面図，側面図，及び斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、電磁クラッチ装置の動作を説明する動作説明図である。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電磁クラッチ装置及びその周辺部の断面図である。この電磁クラッチ装置は、例えば車両のエンジン等の駆動源の駆動力を断続可能に伝達するために用いられる。

この電磁クラッチ装置１は、第１回転部材１１と第２回転部材１２とをトルク伝達可能に連結する。第１回転部材１１及び第２回転部材１２は、回転軸線Ｏを共有して同軸上で相対回転可能にハウジング１０に支持されている。ハウジング１０は、第１ハウジング部材１０１及び第２ハウジング部材１０２からなり、第１ハウジング部材１０１と第２ハウジング部材１０２とが複数のボルト１０３（図１には１つのボルト１０３のみを示す）によって相互に固定されている。

第２回転部材１２は、第１ハウジング部材１０１との間に配置された玉軸受１６によって回転可能に支持されている。第２回転部材１２は、玉軸受１６に支持された軸部１２１と、軸部１２１の端部から径方向外方に張り出して形成された張り出し部１２２と、張り出し部１２２の外径端部から回転軸線Ｏに沿って第１回転部材１１側に延在する円筒部１２３と、円筒部１２３の先端部からさらに径方向外方に張り出して形成されたフランジ部１２４と、フランジ部１２４の外周に形成されたスプライン嵌合部１２５とを一体に有している。

第１回転部材１１は、第２ハウジング部材１０２に形成された開口１０２ａから挿入されるシャフト１００を挿通させる挿通孔１１ａが形成された円筒部１１０と、円筒部１１０の外周面から径方向外方に張り出して形成されたフランジ部１１１と、フランジ部１１１の外周に形成された第１噛合部としてのスプライン嵌合部１１２とを一体に有している。挿通孔１１ａの内面には、シャフト１００の外周スプライン嵌合部１００ａにスプライン嵌合する内周スプライン嵌合部１１ｂが形成されている。第１回転部材１１とシャフト１００とは、内周スプライン嵌合部１１ｂと外周スプライン嵌合部１００ａとのスプライン嵌合により相対回転不能に連結され、かつスナップリング１００ｃによって軸方向の相対移動が規制されている。シャフト１００の外周面と第２ハウジング部材１０２の開口１０２ａの内面との間は、シール部材１００ｄによって封止されている。

第１回転部材１１は、その軸方向における第２回転部材１２側の端部に設けられた一端小径部１１０ｂが第２回転部材１２の円筒部１１３の内側に配置された玉軸受１７によって支持され、第２ハウジング部材１０２の開口１０２ａ側の端部に設けられた他端小径部１１０ｃが第２ハウジング部材１０２との間に配置された玉軸受１８によって支持されている。一端小径部１１０ｂと他端小径部１１０ｃとの間には、一端小径部１１０ｂ及び他端小径部１１０ｃよりも外径が大きい大径部１１０ａが形成され、フランジ部１１１は、大径部１１０ａにおける一端小径部１１０ｂ側の端部に設けられている。第１回転部材１１の外周面とハウジング１０との間には、電磁クラッチ装置１が配置されている。

電磁クラッチ装置１は、第２回転部材１２に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結された噛み合い部材２と、通電により磁力を発生する電磁コイル３と、電磁コイル３の磁力によって軸方向移動するアーマチャ４と、噛み合い部材２を軸方向に付勢する付勢部材７と、アーマチャ４の軸方向移動により付勢部材７の付勢力に抗して噛み合い部材２を押圧して軸方向移動させる押圧機構１ａとを有している。

噛み合い部材２は、第１回転部材１１の円筒部１１０における大径部１１０ａに外嵌された円筒部２１と、円筒部２１における第１回転部材１１のフランジ部１１１側の端部から径方向外方に張り出して形成されたフランジ部２２と、フランジ部２２の外径側の端部から回転軸線Ｏに沿って第２回転部材１２側に延在する円筒部２３と、円筒部２３の内周に形成された第２噛合部としてのスプライン嵌合部２４とを一体に有している。

噛み合い部材２のフランジ部２２における第１回転部材１１のフランジ部１１１との対向面２２ａ、及び第１回転部材１１のフランジ部１１１における噛み合い部材２のフランジ部２２との対向面１１１ａは、図１において回転軸線Ｏよりも下側に示すように、第１回転部材１１と第２回転部材１２との連結状態において隙間を介して軸方向に向かい合う。本実施の形態では、両対向面１１１ａ，２２ａが共に回転軸線Ｏの径方向に対して平行な平坦な面であり、後述するカム部材５の軸方向移動によって噛み合い部材２が第２回転部材１２側に押圧される際に、対向面２２ａが対向面１１１ａに押し付けられて摩擦摺動する。

噛み合い部材２は、そのスプライン嵌合部２４が第２回転部材１２に設けられたスプライン嵌合部１２５に常に噛み合い、第２回転部材１２との相対回転が規制されている。また、噛み合い部材２は、第２回転部材１２から離間する方向への軸方向移動によって、スプライン嵌合部２４が第１回転部材１１に設けられたスプライン嵌合部１１２に噛み合う。噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４が第２回転部材１２のスプライン嵌合部１２５及び第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２に共に噛み合うと、第１回転部材１１と第２回転部材１２とが噛み合い部材２を介してトルク伝達可能に連結される。

図１では、回転軸線Ｏよりも上側に噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４が第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２に噛み合っていない状態（非連結状態）を示し、回転軸線Ｏよりも下側に噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４が第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２に噛み合った状態（連結状態）を示している。

付勢部材７は、噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４が第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２に噛み合う方向に噛み合い部材２を付勢する。本実施の形態では、複数の皿バネ７０を回転軸線Ｏ方向に沿って配列して付勢部材７が構成されているが、付勢部材７をコイルバネやゴム等の弾性体によって構成してもよい。また、付勢部材７は、回転軸線Ｏに沿った軸方向の一端が第２回転部材１２の円筒部１２３の外周に嵌合された止め輪７１に当接し、かつ軸方向の他端が噛み合い部材２の円筒部２３の軸方向端面２３ａに当接し、噛み合い部材２の円筒部２３を第１回転部材１１のフランジ部１１１側に押し付けている。

電磁コイル３は、樹脂からなるボビン３１に図略のコントローラから供給される電流が流れる巻線３２を巻き回してなる。この電磁コイル３は、鉄等の強磁性体からなる環状のヨーク３０に保持され、ヨーク３０は第２ハウジング部材１０２に支持されている。ヨーク３０には、回転軸線Ｏに平行となるように配置された円柱状のピン３００が嵌合する複数の穴部３０ａが形成され、この穴部３０ａにピン３００の一端部が挿入されている。また、第２ハウジング部材１０２には、ピン３００の他端部が嵌合する複数の穴部１０２ｂが形成されている。

図２は、アーマチャ４を示す斜視図である。アーマチャ４は、中心部に第１回転部材１１を挿通させる貫通孔４ａが形成された円環板状の本体４０と、貫通孔４ａの内周面から本体４０の中心に向かって突出する複数（本実施の形態では６つ）の押圧突起４１とを一体に有している。本体４０には、貫通孔４ａの周囲に複数のピン３００（図１に示す）を挿通させるピン挿通孔４ｂが複数箇所（本実施の形態では４箇所）に形成されている。押圧突起４１は、後述するカム部材５の第１乃至第４の被係止部５１〜５４における軸方向端面５１ａ〜５４ａに対向する対向面４１ａが、本体４０の厚さ方向（回転軸線Ｏに平行な方向）に対して傾斜した傾斜面として形成されている。

アーマチャ４は、図１に示すように、本体４０とヨーク３０との間に配置された皿バネ３０１によって、ヨーク３０から離間する方向に弾性的に押し付けられている。アーマチャ４は、電磁コイル３が非通電であるときには、皿バネ３０１の押し付け力によって第２ハウジング部材１０２の受け部１０２ｃに当接し、電磁コイル３に通電されると、その磁力によってヨーク３０に引き寄せられる。また、アーマチャ４は、ピン挿通孔４ｂに挿通された複数のピン３００によって第２ハウジング部材１０２及びヨーク３０に対する回転が規制されている。したがって、アーマチャ４は、第２ハウジング部材１０２の受け部１０２ｃに当接した第１位置と、ヨーク３０に接近した第２位置との間を、複数のピン３００に案内されて移動する。図１では、回転軸線Ｏよりも上側にアーマチャ４が第２位置にある状態を示し、回転軸線Ｏよりも下側にアーマチャ４が第１位置にある状態を示している。

押圧機構１ａは、第１回転部材１１に対して軸方向移動不能かつアーマチャ４に対して相対回転不能に設けられた係止部１９と、軸方向の異なる位置で係止部１９に係止される複数の被係止部（後述する第１乃至第４の被係止部５１〜５４）が形成された円筒状のカム部材５とを有し、アーマチャ４の軸方向移動に応動して係止部１９が複数の被係止部のうち軸方向の位置が異なる他の被係止部を係止するように構成されている。

カム部材５は、噛み合い部材２と共に第１回転部材１１の円筒部１１０における大径部１１０ａに外嵌されている。噛み合い部材２及びカム部材５は、第１回転部材１１の円筒部１１０に隙間嵌めされ、第１回転部材１１に対して軸方向移動可能かつ相対回転可能である。噛み合い部材２とカム部材５との間には、転がり軸受６が配置されている。本実施の形態では、転がり軸受６が針状スラストころ軸受からなる。噛み合い部材２は転がり軸受６よりも第２回転部材１２側に、またカム部材５は転がり軸受６よりも係止部１９側に、それぞれ配置されている。

カム部材５は、付勢部材７による押圧力を噛み合い部材２から転がり軸受６を介して複数の係止部１９側への軸方向の付勢力として受ける。本実施の形態では、複数の係止部１９が第２ハウジング部材１０２に一体に設けられているが、複数の係止部１９は第２ハウジング部材１０２と別体でもよい。

カム部材５は、アーマチャ４の軸方向移動に応動し、噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４と第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２との噛み合いが解除される方向に、噛み合い部材２を回転軸線Ｏに沿って軸方向に押圧する。

図３は、第２ハウジング部材１０２に設けられた複数の係止部１９を示す斜視図である。

第２ハウジング部材１０２には、第１回転部材１１を挿通させる貫通孔１０２ｄが形成され、複数の係止部１９は、貫通孔１０２ｄの内周面から第１回転部材１１側に向かって突出し、かつ回転軸線Ｏに沿ってカム部材５側に突出している。複数の係止部１９は、貫通孔１０２ｄの周方向に沿って等間隔に設けられ、その個数はアーマチャ４の押圧突起４１の個数と同じである。係止部１９は、アーマチャ４の押圧突起４１における対向面４１ａと同様に、後述するカム部材５の被係止部５１〜５４における軸方向端面５１ａ〜５４ａに対向する先端面１９ａが、回転軸線Ｏに平行な方向に対して傾斜した傾斜面として形成されている。

図４は、カム部材５を示す斜視図である。このカム部材５には、軸方向の異なる位置で係止部１９に係止される複数の被係止部が周方向に隣り合って形成されている。本実施の形態では、この複数の被係止部が第１乃至第４の被係止部５１〜５４からなる。これら第１乃至第４の被係止部５１〜５４は、転がり軸受６が当接する基端面５ａとは反対側の端部に、周方向に沿って６組形成されている。

各組における第１乃至第４の被係止部５１〜５４は、カム部材５を回転軸線Ｏの方向から時計回りに見た場合に、第１の被係止部５１に隣接して第２の被係止部５２が形成され、第２の被係止部５２に隣接して第３の被係止部５３が形成され、第３の被係止部５３に隣接して第４の被係止部５４が形成されている。第４の被係止部５４における第３の被係止部５３とは反対側の端部には、軸方向に突出する壁部５５が形成されている。

第１乃至第４の被係止部５１〜５４は、カム部材５の軸方向の位置が互いに異なり、第２の被係止部５２は第１の被係止部５１よりも基端面５ａから離間し、第３の被係止部５３は第２の被係止部５２よりも基端面５ａから離間し、第４の被係止部５４は第３の被係止部５３よりも基端面５ａからさらに離間して形成されている。

第１乃至第４の被係止部５１〜５４のそれぞれの軸方向端面５１ａ〜５４ａは、カム部材５の周方向に対して傾斜している。より具体的には、第１の被係止部５１の軸方向端面５１ａは第２の被係止部５２側の端部ほど基端面５ａに近づくように傾斜し、第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａは第３の被係止部５３側の端部ほど基端面５ａに近づくように傾斜し、第３の被係止部５３の軸方向端面５３ａは第４の被係止部５４側の端部ほど基端面５ａに近づくように傾斜し、第４の被係止部５４の軸方向端面５４ａは壁部５５側の端部ほど基端面５ａに近づくように傾斜している。

壁部５５は、その軸方向の端面５５ａが軸方向端面５１ａ〜５４ａと同方向に傾斜している。また、壁部５５は、その周方向における一方の側面５５ｂが第４の被係止部５４に面している。

第１乃至第４の被係止部５１〜５４の軸方向端面５１ａ〜５４ａには、アーマチャ４の押圧突起４１における対向面４１ａ及び係止部１９の先端面１９ａが当接する。アーマチャ４の対向面４１ａは、軸方向端面５１ａ〜５４ａのカム部材５の径方向外側の部分に当接し、係止部１９の先端面１９ａは、軸方向端面５１ａ〜５４ａのカム部材５の径方向内側の部分に当接する。カム部材５は、付勢部材７により、軸方向端面５１ａ〜５４ａがアーマチャ４の押圧突起４１及び係止部１９に押し付けられる軸方向の付勢力を受ける。

係止部１９が第１の被係止部５１を係止するとき、係止部１９の先端面１９ａと基端面５ａとの間隔は最も短くなる。また、係止部１９が第４の被係止部５４を係止するとき、係止部１９の先端面１９ａと基端面５ａとの間隔は最も長くなる。

係止部１９が第１の被係止部５１を係止するとき、図１において回転軸線Ｏよりも下側に示すように噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４が第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２に噛み合い、係止部１９が第４の被係止部５４を係止するとき、図１において回転軸線Ｏよりも上側に示すように噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４と第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２との噛み合いが解除される。係止部１９が第２の被係止部５２又は第３の被係止部５３を係止した状態では、噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４が第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２の一部に噛み合う。

（押圧機構１ａの動作）
次に、押圧機構１ａの動作について、図５及び図６を参照して説明する。

図５（ａ）〜（ｄ）は、第２ハウジング部材１０２における複数の係止部１９以外の部分の図示を省略してアーマチャ４及びカム部材５を示す斜視図である。図６（ａ）〜（ｄ）は、カム部材５をアーマチャ４の押圧突起４１及び係止部１９と共に径方向の外側から見た状態を示す模式図である。

図５（ａ）及び図６（ａ）は、係止部１９が第１の被係止部５１を係止し、アーマチャ４が第１位置にある第１状態を示している。この第１状態では、付勢部材７の付勢力により第１の被係止部５１の軸方向端面５１ａが係止部１９の先端面１９ａに押し付けられ、かつアーマチャ４の押圧突起４１における対向面４１ａに対向する。また、係止部１９は第１の被係止部５１の周方向の側面５１ｂに当接し、アーマチャ４の押圧突起４１は側面５１ｂからカム部材５の周方向に離間した位置で軸方向端面５１ａに対向する。第１の被係止部５１の側面５１ｂは、第１の被係止部５１と第２の被係止部５２との間に形成された段差面であり、カム部材５の軸方向に平行な平坦な面である。第１の被係止部５１において、軸方向端面５１ａと側面５１ｂとがなす角は鋭角である。

図５（ｂ）及び図６（ｂ）は、電磁コイル３に通電され、図５（ａ）及び図６（ａ）に示す第１状態からアーマチャ４が第２位置に移動した第２状態を示している。アーマチャ４は、第１状態から第２状態に移行する過程で押圧突起４１の対向面４１ａが軸方向端面５１ａに当接し、押圧突起４１がカム部材５を噛み合い部材２側に押圧する。また、この第２状態では、係止部１９が第１の被係止部５１の側面５１ｂに当接した状態が解除され、カム部材５は、第１の被係止部５１の軸方向端面５１ａとアーマチャ４の押圧突起４１の対向面４１ａとの摺動により、第１所定角度だけ矢印Ａ方向に回転する。このカム部材５の回転により、第１の被係止部５１の側面５１ｂがアーマチャ４の押圧突起４１の側面４１ｂに当接する。

つまり、アーマチャ４は、その軸方向の第１位置から第２位置への移動によってカム部材５を噛み合い部材２側に押し込む押し込み動作を行うことにより、カム部材５を噛み合い部材２側に移動させると共に、カム部材５を第１所定角度だけ回転させる。この第１所定角度は、図６（ａ）に示すアーマチャ４の押圧突起４１と第１の被係止部５１の側面５１ｂとの間の隙間の距離ｄ_１に対応した角度である。

アーマチャ４が第２位置にあるとき、係止部１９の先端面１９ａは、第２の被係止部５２との間に隙間をあけて軸方向端面５２ａに対向する。つまり、アーマチャ４が第２位置に移動したとき、カム部材５が第１所定角度回転して押圧突起４１が側面５１ｂに当接し、係止部１９の先端面１９ａが第１の被係止部５１に隣り合う第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａに対向する。

図５（ｃ）及び図６（ｃ）は、電磁コイル３への通電が遮断され、アーマチャ４が第２位置から第１位置に戻る途中の第３状態を示している。この第３状態では、係止部１９の先端面１９ａが第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａに当接する。この係止部１９の先端面１９ａと第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａとの当接により、カム部材５には、矢印Ａ方向への回転力が作用するが、矢印Ａ方向への回転は、アーマチャ４の押圧突起４１の側面４１ｂと第１の被係止部５１の側面５１ｂとの当接により規制されている。

図５（ｄ）及び図６（ｄ）は、アーマチャ４が第１位置に戻り、カム部材５が係止部１９の側面１９ｂに第２の被係止部５２の周方向の側面５２ｂが当接するまで矢印Ａ方向に回転した第４状態を示している。この第４状態では、付勢部材７の付勢力を受けたカム部材５の第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａと係止部１９の先端面１９ａとの摺動により、カム部材５が係止部１９に対して第２所定角度回転する。これにより、係止部１９が第２の被係止部５２を係止する。この第２所定角度は、図６（ｃ）に示す第３状態における第２の被係止部５２の側面５２ｂと係止部１９との間の距離ｄ_２に対応した角度である。つまり、アーマチャ４の第２位置から第１位置への移動によってカム部材５が第２所定角度さらに回転し、係止部１９が第１の被係止部５１に隣り合う第２の被係止部５２を係止する。

押圧機構１ａは、アーマチャ４が第１位置と第２位置との間を複数回往復することにより、カム部材５が付勢部材７の付勢力に抗して噛み合い部材２を軸方向移動させる。本実施の形態では、カム部材５に階段状に形成された４つの被係止部（第１乃至第４の被係止部５１〜５４）を有するので、電磁コイル３への通電及び通電遮断が３回行われ、アーマチャ４が第１位置と第２位置の間を３往復することにより、係止部１９が第１の被係止部５１を係止する位置から第４の被係止部５４を係止する位置までカム部材５が回転する。

図６（ａ）に示すように、基端面５ａから第１の被係止部５１の軸方向端面５１ａまでの距離をｄ_３とし、基端面５ａから第４の被係止部５４の軸方向端面５４ａまでの距離をｄ_４とすると、距離ｄ_４は距離ｄ_３よりも長く、カム部材５は、この距離ｄ_４と距離をｄ_３との差に応じた範囲で軸方向に進退移動する。

図７は、係止部１９が第４の被係止部５４を係止する状態から第１の被係止部５１に移行する状態となり、電磁クラッチ装置１が非連結状態から連結状態に移行する際の動作を説明する模式図である。

図７（ａ）は、係止部１９が第４の被係止部５４を係止し、アーマチャ４が第１位置にある状態を示している。この状態では、係止部１９が第４の被係止部５４の軸方向端面５４ａ及び壁部５５の周方向の側面５５ｂに当接する。

図７（ｂ）は、アーマチャ４が第２位置に移動した状態を示している。アーマチャ４は、第１位置から第２位置に移動する過程で、押圧突起４１が押し込み動作によってカム部材５を噛み合い部材２側に押圧して移動させる。この際、図１において回転軸線Ｏよりも上側に示すように、噛み合い部材２のフランジ部２２における対向面２２ａが第１回転部材１１のフランジ部１１１における対向面１１１ａに軸方向に押し付けられる。これにより、第１回転部材１１と第２回転部材１２とが回転速度差をもって相対回転している場合には、両対向面２２ａ，１１１ａが摩擦摺動することにより、第１回転部材１１の回転と第２回転部材１２の回転とを同期させる摩擦トルクが発生する。

より具体的には、摩擦トルクは、アーマチャ４の押し込み動作に伴うカム部材５の軸方向移動によって、第１回転部材１１のフランジ部１１１における対向面１１１ａに、噛み合い部材２のフランジ部２２における対向面２２ａが押し付けられることにより発生する。つまり、アーマチャ４は、係止部１９が第１の被係止部５１を係止する前にカム部材５を押し込む押し込み動作を行うことにより、摩擦トルクを発生させて第１回転部材１１と第２回転部材１２とが回転速度差を小さくする。

また、この押し込み動作によって係止部１９が壁部５５の周方向の側面５５ｂに当接した状態が解除されることにより、カム部材５が矢印Ａ方向に第１所定角度だけ回転する。

第１回転部材１１のフランジ部１１１における対向面１１１ａは、本発明の「第１回転部材側の第１摩擦面」の一態様であり、噛み合い部材２のフランジ部２２における対向面２２ａは、本発明の「第２回転部材側の第２摩擦面」の一態様である。ここで、「第１回転部材側の第１摩擦面」は、第１回転部材１１に形成された摩擦面の他、第１回転部材１１と一体に回転するように設けられた部材に形成された摩擦面も含むものとし、「第２回転部材側の第２摩擦面」は、第２回転部材１２に形成された摩擦面の他、第２回転部材１２と一体に回転するように設けられた部材（噛み合い部材２）に形成された摩擦面も含むものとする。例えば、第１回転部材１１と相対回転不能に設けられた部材に形成された第１摩擦面と第２回転部材１２に形成された第２摩擦面とが摩擦摺動することにより摩擦トルクを発生させてもよい。

図７（ｃ）は、アーマチャ４が第２位置から第１位置に戻る途中の状態を示している。この状態では、係止部１９の先端面１９ａが壁部５５の軸方向の端面５５ａに当接し、カム部材５には、矢印Ａ方向への回転力が作用する。

図７（ｄ）は、アーマチャ４が第１位置に戻り、係止部１９が第１の被係止部５１を係止するまで矢印Ａ方向に回転した状態を示している。図７（ｃ）に示す状態から図７（ｄ）に示す状態まで移行する過程で、カム部材５は距離ｄ_３と距離をｄ_４との差に応じた範囲の全体に亘って軸方向に大きく変位し、噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４が第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２に噛み合う。

このように、アーマチャ４が磁力によって軸方向移動する方向と反対側にカム部材５が軸方向移動したときに、付勢部材７の付勢力によって噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４が第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２に噛み合う。より具体的には、噛み合い部材２は、係止部１９が第１乃至第４の被係止部５１〜５４のうち噛み合い部材２から最も遠い位置に形成された第４の被係止部５４との係止が解除されて噛み合い部材２に最も近い位置に形成された第１の被係止部５１を係止するとき、付勢部材７の付勢力によってスプライン嵌合部２４が第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２に噛み合い、第１回転部材１１と第２回転部材１２とがトルク伝達可能に連結された連結状態となる。

（第１の実施の形態の作用及び効果）
以上説明した実施の形態によれば、次に述べる作用及び効果が得られる。

（１）噛み合い部材２は、アーマチャ４の第１位置から第２位置への軸方向移動に伴って軸方向に移動し、第２回転部材１２と噛み合うので、例えば電動モータ及び減速機をクラッチ装置を作動させるアクチュエータとして用いた場合に比較して、連結状態と非連結状態との切り換えを速やかに行うことができる。すなわち、切り換え応答性が向上する。

（２）電磁クラッチ装置１は、第１回転部材１１と第２回転部材１２とが非連結状態から連結状態に移行する過程で、噛み合い部材２のフランジ部２２における対向面２２ａが第１回転部材１１のフランジ部１１１における対向面１１１ａに軸方向に押し付けられ、第１回転部材１１の回転と第２回転部材１２の回転とを同期させる摩擦トルクが発生するので、この摩擦トルクが発生しない場合に比較して、噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４と第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２との噛み合わせが円滑に行われる。これにより、非連結状態から連結状態への切り換えを速やかに行うことが可能となり、非連結状態から連結状態への切り換え応答性が高まる。

（３）カム部材５は、第１乃至第４の被係止部５１〜５４の軸方向端面５１ａ〜５４ａが周方向に対して傾斜しているので、アーマチャ４の第１位置から第２位置への軸方向移動によって押圧突起４１の対向面４１ａを軸方向端面５１ａ〜５４ａが摺動し、カム部材５が第１所定角度回転する。また、カム部材５は、軸方向端面５１ａ〜５４ａの傾斜により、アーマチャ４の第２位置から第１位置への軸方向移動によってカム部材５が第２所定角度回転する。つまり、アーマチャ４の軸方向移動によってカム部材５が回転するので、カム部材５を回転させるモータ等の回転駆動機構を要することなく、係止部１９が第１乃至第４の被係止部５１〜５４のそれぞれを係止した状態を順次切り替えることが可能となる。これにより、電磁クラッチ装置１を小型化及び低コスト化することができる。

（４）付勢部材７は、第２回転部材１２と噛み合い部材２との間に配置され、その付勢力によって噛み合い部材２を第１回転部材１１側に付勢すると共に、転がり軸受６を介してカム部材５を係止部１９及びアーマチャ４の押圧突起４１側に押し付ける。これにより、係止部１９が第１の被係止部５１を係止する際に速やかに噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４を第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２に噛み合わせることができ、かつ第１乃至第４の被係止部５１〜５４の軸方向端面５１ａ〜５４ａ及び壁部５５の軸方向の端面５５ａと押圧突起４１の対向面４１ａ及び係止部１９の先端面１９ａとの摺動により、カム部材５を回転させることができる。

（５）噛み合い部材２は、係止部１９がカム部材５の第１の被係止部５１を係止し、電磁コイル３への通電が遮断された状態で第１回転部材１１に噛み合うので、連結状態において電磁コイル３への通電を継続する必要がない。このため、電磁クラッチ装置１の作動時における消費電力や発熱を低減することが可能となる。

（６）カム部材５は、軸方向の異なる位置に第１乃至第４の被係止部５１〜５４を有し、噛み合い部材２から最も遠い位置に形成された第４の被係止部５４と最も近い位置に形成された第１の被係止部５１との軸方向の距離に応じた範囲で軸方向移動可能であるので、噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４と第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２とが噛み合う軸方向の長さを長くすることができる。これにより、例えば車両の駆動力等の大きなトルクを伝達することが可能となる。

（７）噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４は、アーマチャ４が磁力によって軸方向移動する方向と反対側にカム部材５が軸方向移動したときに、第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２に噛み合う。つまり、付勢部材７が噛み合い部材２を付勢する方向と皿バネ３０１がアーマチャ４を付勢する方向とが同じであるので、付勢部材７の付勢力によって噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４を第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２に噛み合わせる際に、皿バネ３０１の付勢力が噛み合い部材２の移動を妨げない。これにより、非連結状態から連結状態への切り換え応答性を高めることができる。

なお、本実施では、カム部材５の軸方向の異なる位置に４つの被係止部（第１乃至第４の被係止部５１〜５４）を有する場合について説明したが、軸方向における少なくとも３つの異なる位置に複数の被係止部が形成されていれば、本実施の形態の作用及び効果を得ることができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について、図８を参照して説明する。図８は、第２の実施の形態に係る噛み合い部材２、第１回転部材１１、及び第２回転部材１２の要部を拡大した拡大図である。なお、図８では、図１と同様に回転軸線Ｏよりも上側に非連結状態を示し、回転軸線Ｏより下側に連結状態を示している。また、第２の実施の形態において、第１の実施の形態について説明したものと共通する機能を有する構成要素については、同一の又は対応する符号及び名称を付してその説明を省略する。

本実施の形態では、第１回転部材１１、第２回転部材１２、及び噛み合い部材２の形状が第１の実施の形態と異なっている。

本実施の形態に係る第１回転部材１１のフランジ部１１１には、フランジ部１１１の外径側の端部から回転軸線Ｏに平行な方向の第２回転部材側に向かって突出する鍔部１１３が形成されており、この鍔部１１３の外周にスプライン嵌合部１１２が形成されている。また、フランジ部１１１の外周面１１１ｂは、回転軸線Ｏに平行な方向に対して傾斜し、噛み合い部材２のフランジ部２２側からスプライン嵌合部１１２側に向かって徐々に外径が拡大するテーパ面として形成されている。

また、本実施の形態に係る第２回転部材１２には、第１回転部材１１の鍔部１１３の内側でフランジ部１１１に向かって突出し、円筒部１２３よりも外径が小さく形成された円筒状の小径筒部１２６が形成されている。

またさらに、本実施の形態に係る噛み合い部材２は、その円筒部２３の形状が第１の実施の形態と異なり、円筒部２３のフランジ部２２側の端部に径方向内方に向かって膨出した膨出部２３１が形成されている。この膨出部２３１における内周面２３１ａは、第１回転部材１１のフランジ部１１１の外周面１１１ｂと平行に向かい合うように回転軸線Ｏに対して傾斜したテーパ面として形成されている。

本実施の形態では、第１の実施の形態において図７を参照して説明した非連結状態から連結状態に移行する過程で、アーマチャ４がカム部材５を噛み合い部材２側に押し込む押し込み動作を行うと、カム部材５の軸方向移動によって第１回転部材１１のフランジ部１１１の外周面１１１ｂに噛み合い部材２の膨出部２３１における内周面２３１ａが押し付けられて摩擦摺動し、摩擦トルクが発生する。この摩擦トルクによって第１回転部材１１の回転と第２回転部材１２の回転とが同期する。第１回転部材１１のフランジ部１１１の外周面１１１ｂは、本発明の第１摩擦面の一態様であり、噛み合い部材２の膨出部２３１における内周面２３１ａは、本発明の第２摩擦面の一態様である。

なお、本実施の形態では、第１回転部材１１のフランジ部１１１の外周面１１１ｂと噛み合い部材２の膨出部２３１における内周面２３１ａとが摩擦摺動する際、第１回転部材１１のフランジ部１１１における対向面１１１ａと噛み合い部材２のフランジ部２２における対向面２２ａとは接触しない。つまり、アーマチャ４の押し込み動作による押圧力は、噛み合い部材２の膨出部２３１の内周面２３１ａが第１回転部材１１のフランジ部１１１の外周面１１１ｂに当接することによって受け止められる。

（第２の実施の形態の作用及び効果）
第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の作用及び効果に加え、互いに摩擦摺動する第１回転部材１１のフランジ部１１１の外周面１１１ｂ及び噛み合い部材２の膨出部２３１における内周面２３１ａがテーパ面であるので、第１の実施の形態に比較して、第１回転部材１１のフランジ部１１１の外周面１１１ｂ（第１摩擦面）が噛み合い部材２の膨出部２３１における内周面２３１ａ（第２摩擦面）から受ける面圧が高くなる。これにより、摩擦トルクをより大きくすることができ、非連結状態から連結状態への切り換え応答性をさらに高めることが可能となる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について、図９を参照して説明する。図９は、第３の実施の形態に係る噛み合い部材２、第１回転部材１３、及び第２回転部材１２の要部を拡大した拡大図である。なお、図９では、図１及び図８と同様に、回転軸線Ｏよりも上側に非連結状態を示し、回転軸線Ｏより下側に連結状態を示している。また、第３の実施の形態において、第１又は第２の実施の形態について説明したものと共通する機能を有する構成要素については、同一の又は対応する符号及び名称を付してその説明を省略する。

第３の実施の形態に係る第１回転部材１３は、その構成が第２の実施の形態に係る第１回転部材１１の形状と異なり、円筒状の固定部材１３０と、第１回転部材１３の外周面から径方向外方へ向かって突出した移動部材１３１とを有して構成されている。移動部材１３１は、固定部材１３０に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に設けられており、第２回転部材１２に対しても回転軸線Ｏに沿って軸方向に移動可能である。

固定部材１３０の内周面には、シャフト１００の外周スプライン嵌合部１００ａにスプライン嵌合する内周スプライン嵌合部１３０ａが形成されている。固定部材１３０は、内周スプライン嵌合部１３０ａがシャフト１００の外周スプライン嵌合部１００ａとスプライン嵌合して相対回転が規制され、かつスナップリング１００ｃによって軸方向の相対移動が規制されてシャフト１００に固定されている。

また、固定部材１３０の外周面には、外周スプライン嵌合部１３０ｂが回転軸線Ｏに沿って形成されている。この外周スプライン嵌合部１３０ｂには、その軸方向の１箇所に、移動部材１３１の軸方向への移動範囲を制限する係止突起１３０ｃが形成されている。

移動部材１３１は、固定部材１３０の外周スプライン嵌合部１３０ｂにスプライン嵌合する内周スプライン嵌合部１３２ａが形成された円筒部１３２と、円筒部１３２の第２回転部材１２側の端部から径方向外方に向かって延出された円環板状の円板部１３３と、円板部１３３の外径側の端部から回転軸線Ｏに平行な方向の第２回転部材１２側に向かって突出する鍔部１３４と、鍔部１３４の外周に形成されたスプライン嵌合部１３５とを一体に有している。

移動部材１３１は、内周スプライン嵌合部１３２ａと固定部材１３０の外周スプライン嵌合部１３０ｂとのスプライン嵌合により、固定部材１３０に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能である。また、移動部材１３１は、円筒部１３２が係止突起１３０ｃに係止されることで、カム部材５側への軸方向移動が制限される。

第１回転部材１３は、移動部材１３１のスプライン嵌合部１３５が噛み合い部材２のスプライン嵌合部１２５にスプライン嵌合することで、第２回転部材１２とトルク伝達可能に連結される。

円板部１３３の外周面１３３ｂは、回転軸線Ｏに平行な方向に対して傾斜し、噛み合い部材２のフランジ部２２側からスプライン嵌合部１３５側に向かって徐々に外径が拡大するテーパ面として形成されている。また、鍔部１３４の内周面１３４ａは、回転軸線Ｏに平行な方向に対して傾斜し、円板部１３３側ほど内径が小さくなるテーパ面として形成されている。

また、本実施の形態では、第２回転部材１２の小径筒部１２６の外周面１２６ａが移動部材１３１の鍔部１３４における内周面１３４ａと平行に向かい合うテーパ面として形成されている。

本実施の形態では、第１の実施の形態において図７を参照して説明した非連結状態から連結状態に移行する過程で、アーマチャ４がカム部材５を噛み合い部材２側に押し込む押し込み動作を行うと、噛み合い部材２の軸方向移動によって膨出部２３１における内周面２３１ａが円板部１３３の外周面１３３ｂに押し付けられる。また、円板部１３３の外周面１３３ｂがこの押し付け力を受けることによって移動部材１３１が第２回転部材１２側に軸方向移動し、鍔部１３４の内周面１３４ａが第２回転部材１２の小径筒部１２６の外周面１２６ａに押し付けられる。

これにより、第１回転部材１１と第２回転部材１２とが回転速度差をもって相対回転しているときにアーマチャ４が押し込み動作を行うと、噛み合い部材２の膨出部２３１における内周面２３１ａと移動部材１３１の円板部１３３における外周面１３３ｂ、及び移動部材１３１の鍔部１３４における内周面１３４ａと第２回転部材１２の小径筒部１２６の外周面１２６ａが摩擦摺動することにより、第１回転部材１１の回転と第２回転部材１２の回転とを同期させる摩擦トルクが発生する。

移動部材１３１の円板部１３３における外周面１３３ｂ、及び鍔部１３４における内周面１３４ａは、本発明の第１摩擦面の一態様である。また、噛み合い部材２の膨出部２３１における内周面２３１ａ、及び第２回転部材１２の小径筒部１２６における外周面１２６ａは、本発明の第２摩擦面の一態様である。

（第３の実施の形態の作用及び効果）
第３の実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様の作用及び効果に加え、移動部材１３１の鍔部１３４における内周面１３４ａと第２回転部材１２の小径筒部１２６における外周面１２６ａとの間でも摩擦トルクが発生するので、第２の実施の形態に比較して、さらに摩擦トルクをより大きくすることができ、非連結状態から連結状態への切り換え応答性をさらに高めることが可能となる。

［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について、図１０乃至図１４を参照して説明する。図１０乃至図１４において、第１の実施の形態について説明した構成要素と実質的に共通する機能を有する部材又は部分については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。

図１０は、本実施の形態に係る電磁クラッチ装置１Ｂ及びその周辺部の断面図である。第１乃至第３の実施の形態では、シャフト１００に第１回転部材１１，１３が相対回転不能にスプライン嵌合し、電磁クラッチ装置１によって第２回転部材１２と第１回転部材１１，１３とをトルク伝達可能に連結していたが、本実施の形態では、シャフト１００に第２回転部材１４が相対回転不能にスプライン嵌合し、この第２回転部材１４に噛み合い部材２Ｂが軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結されている。電磁クラッチ装置１Ｂは、第２回転部材１４と、この第２回転部材１４に同軸上で相対回転可能にハウジング１０に支持された第１回転部材１５とをトルク伝達可能に連結する。

また、第１乃至第３の実施の形態では、第１回転部材１１，１３と第２回転部材１２とが直接的に接触していたが、本実施の形態では、噛み合い部材２Ｂと第１回転部材１５との間にリング状の摩擦部材８が配置され、この摩擦部材８が噛み合い部材２Ｂに所定範囲で弾性的に係合する複数のキー９を介して第１回転部材１５側への押し付け力を受け、第１回転部材１５との間に摩擦トルクを発生させる。噛み合い部材２Ｂは、後述する第２回転部材１４のフランジ部１４３との間に配置された複数のコイルバネ２００によって軸方向に付勢され、複数のキー９は、キースプリング９００によって噛み合い部材２Ｂに弾性的に押し付けられている。以下、これらの各部材の構成について、詳細に説明する。

第１回転部材１５は、第１ハウジング部材１０１との間に配置された玉軸受１６によって回転可能に支持されている。第１回転部材１５は、玉軸受１６に支持された軸部１５１と、軸部１５１における第２回転部材１４側の端部から径方向外方に突出して形成されたフランジ部１５２と、フランジ部１５２の外周に形成された第１噛合部としてのスプライン嵌合部１５３と、フランジ部１５２における第２回転部材１４側（軸部１５１とは反対側）の軸方向端部からさらに第２回転部材１４側に延出された円筒部１５４とを一体に有している。

円筒部１５４の外径は、フランジ部１５２の外径よりも小さく形成され、その外周面１５４ａは、摩擦部材８と摩擦摺動して第１回転部材１５の回転と第２回転部材１４の回転とを同期させる摩擦トルクを発生させる。すなわち、本実施の形態では、第１回転部材１５の円筒部１５４における外周面１５４ａが本発明の第１摩擦面に相当する。

噛み合い部材２Ｂは、第１回転部材１５のスプライン嵌合部１５３に噛み合う第２噛合部としてのスプライン嵌合部２５１が内周面に形成された円筒部２５と、円筒部２５の軸方向の一端部に内方に突出して形成された環状の被押圧部２６とを一体に有している。噛み合い部材２Ｂの軸方向における被押圧部２６の一方の端面には転がり軸受６が当接し、他方の端面には複数のコイルバネ２００が当接する。コイルバネ２００は、噛み合い部材２Ｂをカム部材５側に付勢し、カム部材５は、アーマチャ４の軸方向移動に応動して、コイルバネ２００の付勢力に抗して噛み合い部材２Ｂを第１回転部材１５側に軸方向移動させる。

図１１は、第２回転部材１４を示し、（ａ）は第２回転部材１４を回転軸線Ｏに沿って第１回転部材１５側から見た軸方向端面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は第２回転部材１４を回転軸線Ｏに沿って第１回転部材１５とは反対側（第２ハウジング部材１０２の開口１０２ａ側）から見た軸方向端面図である。

第２回転部材１４は、中心部にシャフト１００の一端を収容するシャフト収容孔１４ａが形成された有底円筒状であり、シャフト収容孔１４ａの内面には、シャフト１００の外周スプライン嵌合部１００ａにスプライン嵌合する内周スプライン嵌合部１４ｂが形成されている。第２回転部材１４とシャフト１００とは、内周スプライン嵌合部１４ｂと外周スプライン嵌合部１００ａとのスプライン嵌合により相対回転不能に連結され、かつスナップリング１００ｃによって軸方向の相対移動が規制されている。

第２回転部材１４は、シャフト収容孔１４ａが形成された円筒部１４０と、シャフト収容孔１４ａの軸方向の底面１４ｃを有する底部１４１と、底部１４１における底面１４ｃとは反対側の面から軸方向に突出するボス部１４２と、円筒部１４０の外周面１４０ａから径方向外方に突出して形成されたフランジ部１４３と、フランジ部１４３の外周に形成されたスプライン嵌合部１４４とを一体に有している。

円筒部１４０は、カム部材５が外嵌される大径部１４０ａと、底部１４１とは反対側の端部に形成され、玉軸受１８に支持される小径部１４０ｂとを有している。フランジ部１４３は、大径部１４０ａの径方向外方に突出して形成され、カム部材５は、大径部１４０ａにおけるフランジ部１４３よりも小径部１４０ｂ側に外嵌される。カム部材５は、円筒部１４０の大径部１４０ａに隙間嵌めされ、第２回転部材１４に対して軸方向移動可能かつ相対回転可能である。

フランジ部１４３には、複数のコイルバネ２００のそれぞれの一端部を収容する複数のバネ収容孔１４３ａが小径部１４０ｂ側に開口して形成されている。また、フランジ部１４３には、キースプリング９００を収容する環状のキースプリング収容部１４３ｂがボス部１４２側に開口して形成されている。またさらに、フランジ部１４３には、その外周面から径方向内方に窪んで形成された複数のキー収容溝１４３ｃが形成されている。それぞれのキー収容溝１４３ｃには、キー９の端部が収容される。

キースプリング収容部１４３ｂは、第２回転部材１４の周方向に沿ってフランジ部１４３の全周に形成されている。キー収容溝１４３ｃは、キースプリング収容部１４３ｂに連通し、キー収容溝１４３ｃに一端部が収容されたキー９が、キースプリング９００から第２回転部材１４の径方向外方への付勢力を受けるように構成されている。

本実施の形態では、フランジ部１４３に３つのキー収容溝１４３ｃが周方向に等間隔に形成され、これら３つのキー収容溝１４３ｃの間に９つのバネ収容孔１４３ａが形成されている。つまり、周方向に隣り合う一対のキー収容溝１４３ｃの間にそれぞれ３つのバネ収容孔１４３ａが形成されている。

また、本実施の形態では、キースプリング収容部１４３ｂに複数（２つ）のキースプリング９００が収容されている。それぞれのキースプリング９００は、例えばＣ字状のバネ鋼からなる弾性部材であり、複数のキー９によって縮径するように弾性変形した状態でキースプリング収容部１４３ｂに収容されている。

第２回転部材１４のスプライン嵌合部１４４には、噛み合い部材２Ｂのスプライン嵌合部２５１がスプライン嵌合する。このスプライン嵌合により、噛み合い部材２Ｂは、第２回転部材１４に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結されている。

図１２は、摩擦部材８を示し、（ａ）は摩擦部材８を回転軸線Ｏに沿って第２回転部材１４のフランジ部１４３側から見た軸方向端面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は摩擦部材８の外周の一部をフランジ部１４３側から見た拡大斜視図を示している。

摩擦部材８は、第１回転部材１５の円筒部１５４に外嵌されたリング状であり、その内周面８ａが第１回転部材１５の円筒部１５４における外周面１５４ａに対向する。この外周面１５４ａは、円筒部１５４における軸方向の先端側ほど外径が縮小するように、回転軸線Ｏに平行な軸方向に対して傾斜して形成されたテーパ面であり、摩擦部材８の内周面８ａは、円筒部１５４の外周面１５４ａに平行となるように形成されたテーパ面である。

摩擦部材８は、第１回転部材１５に対して軸方向移動可能であり、その内周面８ａが円筒部１５４の外周面１５４ａに軸方向に押し付けられることにより、第１回転部材１５との間に摩擦トルクを発生させる。すなわち、本実施の形態では、摩擦部材８の内周面８ａが本発明の第２摩擦面に相当する。

また、摩擦部材８には、キー９の端部が収容されるキー収容溝８ｂが形成されている。本実施の形態では、第２回転部材１４のフランジ部１４３に形成された３つのキー収容溝１４３ｃのそれぞれに対応するように、３つのキー収容溝８ｂが周方向に等間隔に形成されている。またさらに、摩擦部材８の外周には、複数のスプライン歯８１１が設けられたスプライン嵌合部８１が形成されている。スプライン歯８１１は、回転軸線Ｏと平行な軸方向におけるキー収容溝８ｂ側の歯面中央部を頂点として左右対称に傾斜する一対のチャンファ面８１１ａが形成されている。

図１３は、キー９を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）はキー９をカム部材５側から見た軸方向端面図、（ｃ）は斜視図である。

キー９は、直方体状の基部９０と、噛み合い部材２Ｂの円筒部２１に対向する基部９０の外面９０ａから噛み合い部材２Ｂの円筒部２１側に突出するように形成された凸部９１とを一体に有している。凸部９１は、その突出方向の先端面９１ａが基部９０の外面９０ａと平行な平坦面として形成されている。また、回転軸線Ｏに平行なキー９の長手方向における凸部９１の両端部において、凸部９１の先端面９１ａと基部９０の外面９０ａとの間が傾斜面９１ｂ，９１ｃによって接続されている。傾斜面９１ｂ，９１ｃと基部９０の外面９０ａとがなす角は鈍角であり、凸部９１は、図１３（ａ）に示す側面視において山型に形成されている。

キー９は、基部９０の長手方向における一端面９０ｄが摩擦部材８のキー収容溝８ｂにおける軸方向の底面８ｃに対向し、基部９０の長手方向における他端面９０ｅが噛み合い部材２Ｂの被押圧部２６に対向するように配置される。凸部９１における傾斜面９１ｂは先端面９１ａよりも一端面９０ｄ側に形成され、傾斜面９１ｃは先端面９１ａよりも他端面９０ｅ側に形成されている。

また、キー９の基部９０における外面９０ａの裏側の内面９０ｂには、外面９０ａに向かって窪んで形成された窪み部９０ｃが形成されている。この窪み部９０ｃには、図１０に示すように、複数のキースプリング９００が嵌入される。

噛み合い部材２Ｂのスプライン嵌合部２５１には、図１０に示すように、キー９の凸部９１が弾性的に係合する凹部２５０が形成されている。この凹部２５０は、噛み合い部材２Ｂのスプライン嵌合部２５１を構成する複数のスプライン山部２５１ｂの径方向の高さが軸方向の一部において低くなることにより形成されている。

複数のキー９は、噛み合い部材２Ｂの軸方向移動範囲のうち、スプライン嵌合部２５１が第１回転部材１５のスプライン嵌合部１５３に噛み合わない所定範囲で噛み合い部材２Ｂに弾性的に係合する。より具体的には、係止部１９がカム部材５の第１の被係止部５１を係止した状態でキー９の凸部９１が噛み合い部材２Ｂの凹部２５０に弾性的に係止し、係止部１９がカム部材５の第３の被係止部５３又は第４の被係止部５４を係止した状態では、噛み合い部材２Ｂの軸方向移動によって複数のキー９が第２回転部材１４の径方向内方へ移動し、凸部９１が噛み合い部材２Ｂの凹部２５０から離脱する。つまり、噛み合い部材２Ｂのスプライン嵌合部２５１が第１回転部材１５のスプライン嵌合部１５３に噛み合わない所定範囲から両スプライン嵌合部２５１，１５３が互いに噛み合う位置への噛み合い部材２Ｂの軸方向移動によってキー９の凸部９１が噛み合い部材２Ｂの凹部２５０から離脱する。

摩擦部材８は、係止部１９がカム部材５の第１の被係止部５１を係止する第１状態（図６（ａ）参照）からアーマチャ４がカム部材５を噛み合い部材２Ｂ側に押し込む第２状態となったときに、内周面８ａが第１回転部材１５の円筒部１５４における外周面１５４ａに軸方向に押し付けられ、第１回転部材１５の回転と第２回転部材１４の回転とを同期させる摩擦トルクを発生させる。つまり、第１回転部材１５の回転速度と第２回転部材１４の回転速度との間に回転速度差がある場合でも、この摩擦トルクによって回転速度差が小さくなり、噛み合い部材２Ｂのスプライン嵌合部２５１と第１回転部材１５のスプライン嵌合部１５３とのスプライン嵌合が円滑に行われる。

（電磁クラッチ装置１Ｂの動作）
図１４（ａ）〜（ｃ）は、電磁クラッチ装置１Ｂの動作を説明する動作説明図である。

図１４（ａ）は、噛み合い部材２Ｂが、その軸方向移動範囲のうち、スプライン嵌合部２５１が第１回転部材１５のスプライン嵌合部１５３に噛み合わない所定範囲にあり、第１回転部材１５と第２回転部材１４とが相対回転可能な非連結状態を示している。この非連結状態では、噛み合い部材２Ｂの凹部２５０にキー９の凸部９１が嵌合している。噛み合い部材２Ｂの凹部２５０には、凸部９１の先端面９１ａに対向する底面２５０ａと、凸部９１の一方の傾斜面９１ｂに対向する傾斜面２５０ｂと、凸部９１の他方の傾斜面９１ｃに対向する傾斜面２５０ｃとが形成されている。

図１４（ｂ）は、非連結状態においてアーマチャ４がカム部材５を噛み合い部材２Ｂ側に押し込み、キー９の凸部９１と噛み合い部材２Ｂの凹部２５０との嵌合によってキー９の基部９０における長手方向の一端面９０ｄが摩擦部材８のキー収容溝８ｂにおける底面８ｃに押し付けられた状態を示している。

摩擦部材８は、アーマチャ４による軸方向の押し付け力を複数のキー９を介して受けることにより、内周面８ａが第１回転部材１５の円筒部１５４における外周面１５４ａに押し付けられ、摩擦トルクを発生させ、噛み合い部材２Ｂがさらに軸方向に移動するとアーマチャ４による軸方向の押し付け力をチャンファ面８１ａで受けることで摩擦トルクを増大させる。その後、摩擦部材８のスプライン嵌合部８１に噛み合い部材２Ｂのスプライン嵌合部２５１がスプライン嵌合する。摩擦部材８のキー収容溝８ｂは、キー収容溝８ｂにキー９の一端部が収容された状態でスプライン嵌合部８１に噛み合い部材２Ｂのスプライン嵌合部２５１がスプライン嵌合となるように、摩擦部材８の周方向におけるキー収容溝８ｂの幅ｗ_１が同方向におけるキー９の基部９０の幅ｗ_２よりも広く、キー収容溝８ｂの幅ｗ_１（図１２（ａ）参照）とキー９の基部９０の幅ｗ_２（図１３（ｂ）参照）との差は、スプライン嵌合部８１におけるスプラインピッチの半位相分に相当する。

図１４（ｃ）は、噛み合い部材２Ｂがさらに軸方向に第１カム部材１５側に移動し、スプライン嵌合部２５１が第１回転部材１５のスプライン嵌合部１５３に噛み合った第１回転部材１５と第２回転部材１４との連結状態を示している。

図１４（ｂ）に示す状態から図１４（ｃ）に示す状態に移行する過程で、キー９が摩擦部材８のキー収容溝８ｂ及び噛み合い部材２Ｂのキー収容溝１４３ｃの内部において噛み合い部材２Ｂの円筒部２５から離間するように径方向内方に移動し、キー９の凸部９１が噛み合い部材２Ｂの凹部２５０から離脱する。つまり、キー９は、凸部９１における傾斜面９１ｃと噛み合い部材２Ｂの凹部２５０における傾斜面２５１ｃとの当接により、キースプリング９００の付勢力に抗して径方向内方に移動する。

また、図１４（ｃ）に示す連結状態からさらにアーマチャ４が第１位置と第２位置との間を往復し、係止部１９がカム部材５の第１の被係止部５１を係止した状態となると、コイルバネ２００の付勢力によって噛み合い部材２Ｂが係止部１９側に軸方向移動し、噛み合い部材２Ｂのスプライン嵌合部２５１と第１回転部材１５のスプライン嵌合部１５３との噛み合いが解除され、第１回転部材１５と第２回転部材１４とが非連結状態となる。

（第４の実施の形態の作用及び効果）
以上説明した第４の実施の形態によれば、摩擦部材８の内周面８ａが複数のキー９を介して第１回転部材１５の円筒部１５４における外周面１５４ａに軸方向に押し付けられて摩擦トルクを発生させるので、第１回転部材１５の回転と第２回転部材１４の回転とを同期させた後に噛み合い部材２Ｂのスプライン嵌合部２５１と第１回転部材１５のスプライン嵌合部１５３との噛み合わせを行うことができる。これにより、第１回転部材１５と第２回転部材１４とが回転速度差をもって相対回転している場合でも、非連結状態から連結状態に円滑に移行することが可能となる。

また、複数のキー９は、摩擦部材８と第１回転部材１５との間に摩擦トルクを発生させた後、噛み合い部材２Ｂのさらなる第１回転部材１５側への移動によって噛み合い部材２Ｂの凹部２５０から離脱するので、噛み合い部材２Ｂの軸方向移動を妨げることなく、噛み合い部材２Ｂのスプライン嵌合部２５１と第１回転部材１５のスプライン嵌合部１５３とを噛み合わせることができる。

以上、本発明の電磁クラッチ装置１を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。例えば、電磁クラッチ装置１を、車両の駆動力を伝達する用途以外の用途に用いることも可能である。

１，１Ｂ…電磁クラッチ装置、１ａ…押圧機構、２，２Ｂ…噛み合い部材、３…電磁コイル、４…アーマチャ、４ａ…貫通孔、４ｂ…ピン挿通孔、５…カム部材、５ａ…基端面、６…転がり軸受、７…付勢部材、８…摩擦部材、８ａ…内周面、８ｂ…キー収容溝、８ｃ…底面、９…キー、１０…ハウジング、１１，１３，１５…第１回転部材、１１ａ…挿通孔、１１ｂ…内周スプライン嵌合部、１２，１４…第２回転部材、１３ａ…外周スプライン嵌合部、１４ａ…シャフト収容孔、１４ｂ…内周スプライン嵌合部、１４ｃ…底面、１６〜１８…玉軸受、１９…係止部、１９ａ…先端面、１９ｂ…側面、２１…円筒部、２２…フランジ部、２２ａ…対向面、２３…円筒部、２３ａ…軸方向端面、２４…スプライン嵌合部、２５…円筒部、２６…被押圧部、３０…ヨーク、３０ａ…穴部、３１…ボビン、３２…巻線、４０…本体、４１…押圧突起、４１ａ…対向面、４１ｂ…側面、５１〜５４…第１乃至第４の被係止部、５１ａ〜５４ａ…軸方向端面、５１ｂ，５２ｂ…側面、５５…壁部、５５ａ…端面、５５ｂ…側面、７０…皿バネ、７１…止め輪、８１…スプライン嵌合部、８１ａ…チャンファ面、９０…基部、９０ａ…外面、９０ｂ…内面、９０ｃ…窪み部、９０ｄ…一端面、９０ｅ…他端面、９１…凸部、９１ａ…先端面、９１ｂ，９１ｃ…傾斜面、１００…シャフト、１００ａ…外周スプライン嵌合部、１００ｃ…ステップリング、１００ｄ…シール部材、１０１…第１ハウジング部材、１０２…第２ハウジング部材、１０２ａ…開口、１０２ｂ…穴部、１０２ｃ…受け部、１０２ｄ…貫通孔、１０３…ボルト、１１０…円筒部、１１０ａ…大径部、１１０ｂ…一端小径部、１１０ｃ…他端小径部、１１１…フランジ部、１１１ａ…対向面、１１１ｂ…外周面、１１２…スプライン嵌合部、１１３…鍔部、１２１…軸部、１２２…張り出し部、１２３…円筒部、１２４…フランジ部、１２５…スプライン嵌合部、１２６…小径筒部、１３０…固定部材、１３０ａ…内周スプライン嵌合部、１３１…移動部材、１４０…円筒部、１４０ａ…大径部、１４０ｂ…小径部、１４１…底部、１４２…ボス部、１４３…フランジ部、１４３ａ…バネ収容孔、１４３ｂ…キースプリング収容部、１４３ｃ…キー収容溝、１４４…スプライン嵌合部、１５１…軸部、１５２…フランジ部、１５３…スプライン嵌合部、１５４…円筒部、１５４ａ…外周面、２００…コイルバネ、２３１…膨出部、２３１ａ…内周面、２５０…凹部、２５０ａ…底面、２５０ｂ…傾斜面、２５０ｃ…傾斜面、２５１ｂ…スプライン山部、２５１ｃ…傾斜面、３００…ピン、３０１…皿バネ、９００…キースプリング

Claims (10)

1. 第１回転部材と第２回転部材とがトルク伝達可能に連結された連結状態と非連結状態とを切替可能な電磁クラッチ装置であって、
   前記第１回転部材に設けられた第１噛合部に噛み合う第２噛合部を有し、前記第２回転部材に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結された噛み合い部材と、
   通電により磁力を発生する電磁コイルと、
   前記磁力によって軸方向移動するアーマチャと、
   前記アーマチャの軸方向移動により前記噛み合い部材を押圧して軸方向移動させる押圧機構とを備え、
   前記押圧機構は、前記第１回転部材に対して軸方向移動不能かつ前記アーマチャに対して相対回転不能に設けられた係止部と、軸方向の異なる位置で前記係止部に係止される複数の被係止部が形成された円筒状のカム部材とを有し、前記アーマチャの軸方向移動に応動して前記係止部が前記複数の被係止部のうち軸方向の位置が異なる他の被係止部を係止するように構成され、
   前記アーマチャの軸方向移動による前記カム部材の軸方向移動に伴い、前記非連結状態から前記連結状態に移行する過程で前記第１回転部材の回転と前記第２回転部材の回転とを同期させる摩擦トルクが発生する、
   電磁クラッチ装置。
2. 前記摩擦トルクは、前記カム部材の軸方向移動によって前記第１回転部材側の第１摩擦面に前記第２回転部材側の第２摩擦面が軸方向に押し付けられることにより発生する、
   請求項１に記載の電磁クラッチ装置。
3. 前記アーマチャは、前記係止部が前記他の被係止部を係止する前に前記カム部材を前記噛み合い部材側に押し込む押し込み動作を行い、
   前記第２摩擦面は、前記押し込み動作によって前記第１摩擦面に押し付けられる、
   請求項２に記載の電磁クラッチ装置。
4. 前記第２摩擦面は、前記第１回転部材に対して軸方向移動可能な摩擦部材に形成され、
   前記摩擦部材は、前記噛み合い部材の軸方向移動範囲のうち前記第２噛合部が前記第１噛合部に噛み合わない所定範囲で前記噛み合い部材に弾性的に係合する係脱部材を介して前記第１回転部材側への押し付け力を受ける、
   請求項２又は３に記載の電磁クラッチ装置。
5. 前記係脱部材と前記噛み合い部材とは、前記係脱部材及び前記噛み合い部材のいずれか一方の部材に形成された凸部が他方の部材に形成された凹部に弾性的に係合し、前記所定範囲から前記第２噛合部が前記第１噛合部に噛み合う位置への前記噛み合い部材の軸方向移動によって前記凸部が前記凹部から離脱する、
   請求項４に記載の電磁クラッチ装置。
6. 前記噛み合い部材の第２噛合部は、前記アーマチャが前記磁力によって軸方向移動する方向とは反対側に前記カム部材が軸方向移動したときに、前記第１回転部材の第１噛合部と噛み合う、
   請求項２又は３に記載の電磁クラッチ装置。
7. 前記第２摩擦面は、前記噛み合い部材に形成されている、
   請求項６に記載の電磁クラッチ装置。
8. 前記第１摩擦面及び前記第２摩擦面は、軸方向に対して傾斜したテーパ面である、
   請求項７に記載の電磁クラッチ装置。
9. 前記第１回転部材は、円筒状の固定部材と、径方向外方へ突出して前記固定部材と軸方向移動可能かつ相対回転不能に設けられた移動部材とを有し、
   前記移動部材は、前記第２回転部材と前記噛み合い部材との間に配置される、
   請求項７又は８に記載の電磁クラッチ装置。
10. 前記複数の被係止部は、前記カム部材の軸方向における少なくとも３つの異なる位置に形成されている、
    請求項２、３又は６に記載の電磁クラッチ装置。

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