JP6206020B2

JP6206020B2 - 電磁クラッチ装置

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Publication number: JP6206020B2
Application number: JP2013189160A
Authority: JP
Inventors: 則行藤井; 鈴木　邦彦; 邦彦鈴木; 宅野　博; 博宅野
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2013-09-12
Filing date: 2013-09-12
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2033-09-12
Also published as: JP2015055300A

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に記載の駆動力切換機構は、車両の２輪駆動状態と４輪駆動状態とを切り替えるためのクラッチ装置として機能し、電動モータ及び減速機を備えたアクチュエータと、アクチュエータの出力ギヤの回転を軸方向の変位に変換するラックと、ラックの軸方向移動によって第１回転部材及び第２回転部材にスプライン係合するスリーブとを備えている。第１回転部材と第２回転部材とをトルク伝達可能に連結する際には、電動モータに電流を供給し、減速機によって減速された出力ギヤの回転によってラックを軸方向移動させ、スリーブを第１回転部材及び第２回転部材にスプライン係合させる。これにより、車両の駆動源の駆動力伝達経路が切り換えられ、車両の駆動状態が２輪駆動状態から４輪駆動状態に切り替わる。

特開２００１−８０３８５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、電動モータのロータの回転が減速されて出力ギヤから出力され、かつラックによって出力ギヤの回転が軸方向の変位に変換されてスリーブが軸方向移動するので、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。そのため、第１回転部材と第２回転部材との相対回転が可能な非連結状態から第１回転部材及び第２回転部材が連結された連結状態への切り換えを速やかに行う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回転部材とをトルク伝達可能に連結する電磁クラッチであって、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、前記第２噛合部が前記第１噛合部に噛み合う方向に前記噛み合い部材を付勢する付勢部材と、前記アーマチャの軸方向移動により前記付勢部材の付勢力に抗して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、前記電磁コイルを支持するハウジングに対して軸方向移動不能かつ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応動して前記カム部材が前記噛み合い部材とは反対側に移動するとき、前記付勢部材の付勢力によって前記第２噛合部が前記第１噛合部に噛み合う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。

［実施の形態］
図１は、本発明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１００（図１には１つのボルト１００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１３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１３の外周スプライン嵌合部１３ａ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１３とは、内周スプライン嵌合部１１ｂと外周スプライン嵌合部１３ａ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１４によって軸方向の相対移動が規制されている。シャフト１３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１５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。フランジ部１１１は、一端小径部１１０ｂと他端小径部１１０ｃとの間の大径部１１０ａにおける一端小径部１１０ｂ側の端部に設けられている。大径部１１０ａは、一端小径部１１０ｂ及び他端小径部１１０ｃよりも外径が大きく形成されている。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。つまり、噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４は第２回転部材１２と常に噛み合い、噛み合い部材２が軸方向に移動することによりスプライン嵌合部２４が第１回転部材１１とも噛み合って、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の被係止部における軸方向端面に対向する対向面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に当接した第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、電磁コイル３を支持するハウジング１０に対して軸方向移動不能かつ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）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の被係止部における軸方向端面に対向する先端面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が当接する軸方向端面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よりも軸方向端面５ａから離間し、第３の被係止部５３は第２の被係止部５２よりも軸方向端面５ａから離間し、第４の被係止部５４は第３の被係止部５３よりも軸方向端面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側の端部ほど軸方向端面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側の端部ほど軸方向端面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側の端部ほど軸方向端面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側の端部ほど軸方向端面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と軸方向端面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と軸方向端面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の回転軸線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の回転軸線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を係止する状態では、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乃至図７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側に押圧すると共に、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、軸方向端面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、軸方向端面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を係止する状態に移行し、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状態から第２状態に移行する過程で、押圧突起４１がカム部材５を噛み合い部材２側に押圧し、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。

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の軸方向移動に応動してカム部材５が噛み合い部材２とは反対側に移動するとき、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を係止する状態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。

つまり、第１回転部材１１及び第２回転部材１２の連結状態から非連結状態に移行する際には、アーマチャ４が第１位置と第２位置との間を３往復する必要があるが、非連結状態から連結状態に移行する際には、アーマチャ４が第１位置と第２位置との間を１往復すれば足りる。

（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。特に、本実施の形態では、係止部１９が第４の被係止部５４を係止した状態からアーマチャ４を第１位置と第２位置との間で１往復させることにより、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に噛み合うので、非連結状態から連結状態への切り換え応答性を十分に高めることが可能となる。

（２）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。

（３）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。

（４）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。

（５）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。

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、軸方向における複数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。また、複数の被係止部が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れば、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、アーマチャ４の軸方向移動範囲（第１位置と第２位置との間の移動距離）よりも長い移動距離で噛み合い部材２を付勢部材７の付勢力によって一度に移動させることが可能となる。

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…電磁クラッチ装置、１ａ…押圧機構、２…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…軸方向端面、６…転がり軸受、７…付勢部材、１０…ハウジング、１１…第１回転部材、１２…第２回転部材、１１ａ…挿通孔、１１ｂ…内周スプライン嵌合部、１３…シャフト、１３ａ…外周スプライン嵌合部、１４…スナップリング、１５…シール部材、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、２３…円筒部、２３ａ…軸方向端面、２４…スプライン嵌合部、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、１００…ボルト、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、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、１１２…スプライン嵌合部、１１３…円筒部、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、３００…ピン、３０１…皿バネ

Claims

第１回転部材と第２回転部材とをトルク伝達可能に連結する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、
前記第２噛合部が前記第１噛合部に噛み合う方向に前記噛み合い部材を付勢する付勢部材と、
前記アーマチャの軸方向移動により前記付勢部材の付勢力に抗して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、前記電磁コイルを支持するハウジングに対して軸方向移動不能かつ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応動して前記カム部材が前記噛み合い部材とは反対側に移動するとき、前記付勢部材の付勢力によって前記第２噛合部が前記第１噛合部に噛み合う
電磁クラッチ装置。
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、
前記噛み合い部材は、前記係止部が前記複数の被係止部のうち前記噛み合い部材から最も遠い位置に形成された被係止部を係止する状態が解除されて前記噛み合い部材に最も近い位置に形成された被係止部を係止するとき、前記付勢部材の付勢力によって前記第２噛合部が前記第１噛合部に噛み合う
請求項１に記載の電磁クラッチ装置。
前記カム部材には、前記複数の被係止部が周方向に隣り合って形成され、
前記アーマチャは、その軸方向の第１位置から第２位置への移動によって前記カム部材を前記噛み合い部材側に押圧すると共に前記カム部材を第１所定角度だけ回転させ、
前記アーマチャの前記第２位置から前記第１位置への移動によって前記カム部材が第２所定角度さらに回転し、前記係止部が前記複数の被係止部のうち周方向に隣り合う他の被係止部を係止する、
請求項１又は２に記載の電磁クラッチ装置。
前記アーマチャが前記第１位置にあるとき、前記係止部が前記被係止部における前記軸方向端面及び周方向の側面に当接し、かつ前記アーマチャに設けられた押圧突起が前記側面から前記カム部材の周方向に離間した位置で前記軸方向端面に対向し、
前記アーマチャが前記第２位置に移動したとき、前記カム部材が前記第１所定角度回転して前記押圧突起が前記側面に当接し、前記係止部の先端面が前記他の被係止部の前記軸方向端面に対向する、
請求項３に記載の電磁クラッチ装置。
前記噛み合い部材の前記第２噛合部は前記第２回転部材と常に噛み合い、前記噛み合い部材が軸方向に移動することにより前記第２噛合部が前記第１回転部材とも噛み合って前記第１回転部材と前記第２回転部材とがトルク伝達可能に連結される、
請求項１乃至４の何れか１項に記載の電磁クラッチ装置。