JP6251063B2 - 回転伝達装置 - Google Patents

Description

この発明は、回転の伝達と遮断の切り換えに用いられる回転伝達装置に関する。

入力軸から出力軸に回転が伝達する状態と、その回転の伝達を遮断する状態とを切り換えるために用いられる回転伝達装置として、例えば、特許文献１、２に記載のものが知られている。

特許文献１に記載の回転伝達装置は、外輪と、外輪の内側に配置された内方部材と、外輪の内周の円筒面と内方部材の外周のカム面との間に周方向に対向するように組み込まれた一対のローラと、その一対のローラの間隔を広げる方向に各ローラを押圧するばね部材と、前記一対のローラを保持するローラ保持器とを有する。

ローラ保持器は、相対回転可能に支持された２個の分割保持器からなる。この２個の分割保持器は、その相対回転に応じて前記一対のローラの間隔が変化するように前記一対のローラを個別に支持しており、前記一対のローラの間隔を広げることにより外輪の内周の円筒面と内方部材の外周のカム面との間に各ローラを係合させる係合位置と、前記一対のローラの間隔を狭めることにより外輪の内周の円筒面と内方部材の外周のカム面との間への各ローラの係合を解除させる係合解除位置との間で移動可能となっている。

また、この回転伝達装置は、２個の分割保持器を係合位置から係合解除位置に移動させるための手段として、軸方向に移動可能に支持されたアーマチュアと、アーマチュアと軸方向に対向して配置されたロータと、通電によりアーマチュアをロータに吸着させる電磁石と、アーマチュアがロータに吸着される動作を、２個の分割保持器が係合位置から係合解除位置に移動する動作に変換するボールランプ機構とを有する。

ここで、アーマチュアは、各ローラを押圧する上記ばね部材の力によって、ロータから離れる方向に付勢されている。すなわち、上記ばね部材が一対のローラの間隔を広げる方向に各ローラを押圧する力が２個の分割保持器に伝達し、この分割保持器が受ける周方向の力が、ボールランプ機構で軸方向の力に変換されてアーマチュアに伝達することにより、アーマチュアは、ロータから離れる方向のばね荷重が負荷された状態となっている。

この特許文献１の回転伝達装置は、電磁石への通電を停止しているとき、外輪と内方部材の間で回転が伝達する係合状態となる。すなわち、電磁石への通電を停止しているとき、前記一対のローラは、ローラ同士の間隔が広がる方向にばね部材で押圧されているので、各ローラが、外輪の内周の円筒面と内方部材の外周のカム面との間に係合した状態となる。この状態で外輪または内方部材に回転が入力されると、その回転はローラを介して外輪と内方部材の間を伝達する。

一方、電磁石に通電しているとき、外輪と内方部材の間での回転伝達が遮断される係合解除状態（空転状態）となる。すなわち、電磁石に通電すると、アーマチュアがロータに吸着され、このアーマチュアの動作に連動して２個の分割保持器が一対のローラの間隔を狭める方向に相対回転するので、外輪と内方部材の間への各ローラの係合が解除された状態となる。この状態で外輪または内方部材に回転が入力されても、その回転は外輪と内方部材の間を伝達しない。

特許文献２に記載の回転伝達装置は、外輪と、外輪の内側に配置された内方部材と、外輪の内周の円筒面と内方部材の外周のカム面との間に組み込まれたローラと、そのローラを保持するローラ保持器とを有する。このローラ保持器は、外輪の内周の円筒面と内方部材の外周のカム面との間にローラを係合させる係合位置と、そのローラの係合を解除させる係合解除位置との間で周方向に移動可能に支持されている。また、ローラ保持器は、スイッチばねの力で係合解除位置に保持されている。

また、この回転伝達装置は、ローラ保持器を係合解除位置から係合位置に移動させるための手段として、軸方向に移動可能に支持されたアーマチュアと、アーマチュアと軸方向に対向して配置されたロータと、アーマチュアをロータから離れる方向に押圧するばね部材と、通電によりアーマチュアをロータに吸着させる電磁石と、アーマチュアがロータに吸着される動作を、ローラ保持器が係合解除位置から係合位置に移動する動作に変換する摩擦クラッチ機構とを有する。

この特許文献２の回転伝達装置は、電磁石への通電を停止すると、外輪と内方部材の間での回転伝達が遮断される係合解除状態（空転状態）となる。すなわち、電磁石への通電を停止しているとき、ローラ保持器は、スイッチばねにより係合解除位置に保持されるので、外輪と内方部材の間へのローラの係合が解除された状態となる。この状態で外輪または内方部材に回転が入力されても、その回転は外輪と内方部材の間を伝達しない。

一方、電磁石に通電すると、外輪と内方部材の間で回転が伝達する係合状態となる。すなわち、電磁石に通電したとき、アーマチュアがロータに吸着され、このアーマチュアの動作に連動してローラ保持器が係合解除位置から係合位置に移動するので、ローラが、外輪の内周の円筒面と内方部材の外周のカム面との間に係合した状態となる。この状態で外輪または内方部材に回転が入力されると、その回転はローラを介して外輪と内方部材の間を伝達する。

特開２００９−２９３６５４号公報 特開２００９−００８１７２号公報

ところで、上述のような回転伝達装置において、電磁石への通電によりアーマチュアがロータに吸着されるとき、アーマチュアとロータの間に衝突音が生じる。この衝突音は、近年、高い静音性が求められる自動車の分野（例えば、ステアバイワイヤ方式の操舵装置に使用されるバックアップクラッチの分野等）においては特に問題となる。

そこで、本願の発明者らは、アーマチュアがロータに吸着されるときの衝突音を低減するため、特許文献１と同様の回転伝達装置において、アーマチュアとロータの間にゴム部材を付加した構成の試作品を社内において製作し、その評価試験を行なった。そして、この試験の結果、アーマチュアとロータの間にゴム部材を付加した場合に、アーマチュアの動作が不安定となるおそれがあることが分かった。

すなわち、電磁石に通電したとき、アーマチュアには、電磁石への通電によってロータに引き寄せられる力だけでなく、ゴム部材とばね部材によってロータから離反する方向の力も作用する。そして、アーマチュアがロータに引き寄せられる力が、ロータから離反する方向の力を上回ることにより、アーマチュアはロータに吸着される。

ここで、電磁石への通電によってアーマチュアがロータに引き寄せられる力は、アーマチュアとロータの距離に応じて変化し、アーマチュアがロータに近づくに従って増加する。この増加の仕方は、アーマチュアがロータから比較的遠いときは緩やかであり、アーマチュアがロータに比較的近いときは急となる。つまり、アーマチュアはロータに近づくほど大きく加速する傾向がある。

そのため、ゴム圧縮荷重（すなわち、ゴム部材を圧縮するのに要する力）の小さいゴム部材を使用したのでは、アーマチュアがロータに吸着される寸前でのアーマチュアの加速を抑えることができず、アーマチュアとロータの衝突音を効果的に低減することができない。一方、ゴム圧縮荷重の大きいゴム部材を使用すると、アーマチュアがロータに向けて動き始めてからロータに吸着されるまでの途中において、アーマチュアがゴム部材とばね部材から受けるロータから離反する方向の力が、電磁石への通電によってアーマチュアがロータに引き寄せられる力を一時的に上回る可能性が生じ、アーマチュアがロータに吸着されないおそれがあることが分かった。

特許文献２の回転伝達装置においても同様に、アーマチュアとロータの衝突音を低減するため、アーマチュアとロータの間にゴム部材を付加した場合、アーマチュアの動作が不安定となるおそれがある。

この発明が解決しようとする課題は、アーマチュアとロータの衝突音が生じにくく、かつ、アーマチュアがロータに吸着される動作が安定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、以下の構成を回転伝達装置に採用した。
外輪と、
前記外輪の内側に配置され、前記外輪に対して相対回転可能に支持された内方部材と、
前記外輪の内周と前記内方部材の外周との間に組み込まれた係合子と、
前記係合子を介して前記外輪と内方部材の間で回転が伝達するように前記係合子を外輪と内方部材の間に係合させる係合位置と、前記外輪と内方部材の間での回転伝達が遮断されるように前記係合子の係合を解除させる係合解除位置との間で移動可能に支持された係合子保持器と、
軸方向に移動可能に支持されたアーマチュアと、
軸方向に移動しないように支持され、前記アーマチュアと軸方向に対向して配置されたロータと、
前記アーマチュアを前記ロータから離れる方向に付勢するばね部材と、
通電により前記アーマチュアを前記ロータに吸着させる電磁石と、
前記アーマチュアが前記ロータに吸着される動作を、前記係合子保持器が前記係合位置と係合解除位置のうち一方から他方に移動する動作に変換する動作変換機構とを有する回転伝達装置において、
前記アーマチュアと前記ロータの間に、前記アーマチュアが前記ロータに吸着されるときの衝撃を吸収する緩衝部材を設け、
その緩衝部材は、前記アーマチュアと前記ロータのうちいずれか一方の部材に軸方向に移動可能に支持された金属環と、前記アーマチュアが前記ロータに近づくに従って、前記アーマチュアと前記ロータのうち前記金属環を支持する側の部材と前記金属環との間で軸方向に圧縮されるように両部材の間に設けられたゴム環とからなり、
前記ゴム環は、軸方向の圧縮量が小さいときよりも軸方向の圧縮量が大きいときの方が周方向に長い領域で圧縮されるように軸方向厚さが周方向に沿って変化する形状を有することを特徴とする回転伝達装置。

このようにすると、前記ゴム環は、軸方向の圧縮量が小さいときよりも軸方向の圧縮量が大きいときの方が周方向に長い領域で圧縮されるように軸方向厚さが周方向に沿って変化するので、前記ゴム環を軸方向に圧縮するのに要する力の増加の仕方が、ゴム環の軸方向の圧縮量が小さい段階では緩やかとなり、ゴム環の軸方向の圧縮量が大きい段階では急となる。そのため、電磁石への通電によりアーマチュアがロータに吸着されるときに、アーマチュアがゴム環とばね部材から受けるロータから離反する方向の力が、電磁石への通電によってアーマチュアがロータに引き寄せられる力を上回る事態が防止され、その結果、アーマチュアがロータに吸着される動作が安定する。また、アーマチュアがロータに吸着される寸前でのアーマチュアの加速が効果的に抑えられ、アーマチュアとロータの衝突音を効果的に低減することが可能となる。

しかも、アーマチュアがロータに吸着されるときに、アーマチュアまたはロータがゴム環に直接接触せずに、金属環を介して間接的にゴム環に接触するので、金属製の弾性部材に比較して衝撃吸収性能に優れたゴム環を使用しつつ、そのゴム環の耐久性を確保することが可能となっている。

前記ゴム環は、一定の軸方向厚さをもつ環状のベース部と、周方向に間隔をおいた複数位置で前記ベース部から軸方向に突出して形成された第１突起部と、周方向に間隔をおいた複数位置で前記ベース部から前記第１突起部よりも低い高さをもって軸方向に突出して形成された第２突起部とを有するものを採用することができる。

このようにすると、前記ゴム環が軸方向に圧縮されるときに、ゴム環の軸方向の圧縮量が比較的小さい段階（すなわち、第１突起部が軸方向に圧縮されるが、第２突起部は軸方向に圧縮されない段階）では、ゴム環を軸方向に圧縮するのに要する力の増加の仕方が緩やかとなり、ゴム環の軸方向の圧縮量が比較的大きい段階（すなわち、第１突起部と第２突起部の両方が軸方向に圧縮される段階）では、ゴム環を軸方向に圧縮するのに要する力の増加の仕方が急となる。そして、第１突起部と第２突起部の寸法をそれぞれ変化させることにより、ゴム環を軸方向に圧縮するのに要する力の増加の仕方を容易に調節することが可能である。

また、前記第１突起部と第２突起部は、周方向に隙間なく連続するように形成することも可能であるが、前記第２突起部は、第１突起部と第２突起部の間に第２突起部よりも高さの低い部分が形成されるように前記第１突起部から周方向に離れた位置に形成すると好ましい。

このようにすると、第１突起部が、第２突起部よりも高さの低い部分を介して第２突起部から離れているので、第１突起部が軸方向に圧縮されて変形するときに、第１突起部と第２突起部の間の空間が、第１突起部の逃げ場として作用する。そのため、第１突起部を小さい力で圧縮することが可能となる。

前記第１突起部を周方向に等間隔となるように配置し、前記第２突起部も周方向に等間隔となるように配置すると好ましい。

このようにすると、第１突起部と第２突起部が周方向に等間隔に位置するので、ゴム環が軸方向に圧縮されるときに、偏りなく均一に圧縮される。そのため、アーマチュアがロータに吸着される動作がきわめて安定したものとなる。

前記金属環は、前記ゴム環が接着固定された環状板部と、前記ゴム環の外径側を覆うように前記環状板部の外縁から軸方向に延びる外側筒部を有するものを採用すると好ましい。

このようにすると、万一、ゴム環の一部が破損して破片となったときに、金属環の外側筒部がゴム環の破片を受け止めるので、ゴム環の破片が金属環の外側に異物として排出されるのを防止することができる。

前記金属環は、前記環状板部の内縁からゴム環が配置された側に延びる環状の内側突起を更に有するものとすることができる。

このようにすると、万一、ゴム環の一部が破損して破片となったときに、その破片が金属環の径方向内方に排出されるのを内側突起で防止することができ、安全性を更に高めることが可能となる。

この発明の回転伝達装置は、前記ゴム環が、軸方向の圧縮量が小さいときよりも軸方向の圧縮量が大きいときの方が周方向に長い領域で圧縮されるように軸方向厚さが周方向に沿って変化する形状を有するので、前記ゴム環を軸方向に圧縮するのに要する力の増加の仕方が、ゴム環の軸方向の圧縮量が小さい段階では緩やかとなり、ゴム環の軸方向の圧縮量が大きい段階では急となる。そのため、アーマチュアとロータの衝突音を効果的に低減すると同時に、アーマチュアがロータに吸着される動作を安定させることが可能である。

この発明の実施形態にかかる回転伝達装置を示す断面図 図１のII−II線に沿った断面図 図２のばね部材を間にして周方向に対向する一対のローラの近傍を拡大して示す断面図 図１のIV−IV線に沿った断面図 図４のV−V線に沿った断面図 図１のVI−VI線に沿った断面図 （ａ）は図６のVII−VII線に沿った断面図、（ｂ）は（ａ）に示すボールが各傾斜溝の最深部に向けて転がることにより、第１の分割保持器と第２の分割保持器が相対回転した状態を示す断面図 図１に示す緩衝部材の第１突起部の近傍を拡大して示す断面図 図１に示す緩衝部材の第２突起部の近傍を拡大して示す断面図 図１に示す緩衝部材を取り出してゴム環の側から軸方向に見た図 図１０のXI−XI線に沿った断面図 図１０のXII−XII線に沿った断面図 図１０のXIII−XIII線に沿った断面図 この発明の実施形態にかかる回転伝達装置において、アーマチュアがロータに引き寄せられる力と、ばね荷重とゴム圧縮荷重の合力と、ばね荷重と、ゴム圧縮荷重とが、アーマチュアとロータの間の距離に応じてそれぞれどのように変化するかを示した図。 図１０〜図１３に示すゴム環にかえて、軸方向の圧縮量にかかわらず軸方向に圧縮される領域の周方向長さが変化しないゴム環を使用した場合に、アーマチュアがロータに引き寄せられる力と、ばね荷重とゴム圧縮荷重の合力と、ばね荷重と、ゴム圧縮荷重とが、アーマチュアとロータの間の距離に応じてそれぞれどのように変化するかを示した図。

図１に、この発明の実施形態にかかる回転伝達装置を示す。この回転伝達装置は、外輪１と、外輪１の内側に配置された内方部材２と、外輪１の内周と内方部材２の外周との間に組み込まれた複数のローラ３ａ，３ｂと、これらのローラ３ａ，３ｂを保持するローラ保持器４とを有する。内方部材２には入力軸５が接続され、外輪１には出力軸６が接続されている。入力軸５と出力軸６は同軸上に配置されている。

入力軸５は、セレーションが外周に形成されたセレーション軸部７を有する。セレーション軸部７は、内方部材２の中心に形成されたセレーション穴８に嵌め込まれている。このセレーション軸部７とセレーション穴８の嵌合により、入力軸５は、内方部材２と一体回転するように内方部材２に接続されている。この実施形態では、入力軸５と内方部材２を別部材としているが、入力軸５と内方部材２を継ぎ目のない一体の部材として形成してもよい。

出力軸６は、外輪１と一体に形成されている。この実施形態では、出力軸６と外輪１を継ぎ目のない一体の部材としているが、出力軸６と外輪１を別部材とし、その出力軸６を、外輪１と一体回転するように外輪１に接続してもよい。外輪１と内方部材２の間には、内方部材２を外輪１に対して相対回転可能に支持する転がり軸受９が組み込まれている。回転伝達装置の構成部材を収容する筒状のハウジング１０の出力軸６側の端部には、出力軸６を回転可能に支持する転がり軸受１１が組み込まれている。

図２、図３に示すように、内方部材２の外周には、周方向に等間隔に複数のカム面１２が設けられている。カム面１２は、前方カム面１２ａと、前方カム面１２ａに対して内方部材２の正転方向後方に配置された後方カム面１２ｂとからなる。外輪１の内周には、カム面１２と半径方向に対向する円筒面１３が設けられている。

カム面１２と円筒面１３の間には、ばね部材１４を間に挟んで周方向に対向する一対のローラ３ａ，３ｂが組み込まれている。この一対のローラ３ａ，３ｂのうち正転方向の前側のローラ３ａは前方カム面１２ａと円筒面１３の間に組み込まれ、正転方向の後側のローラ３ｂは後方カム面１２ｂと円筒面１３の間に組み込まれている。この一対のローラ３ａ，３ｂの間には、一対のローラ３ａ，３ｂの間隔を広げる方向に各ローラ３ａ，３ｂを押圧するばね部材１４が組み込まれている。

前方カム面１２ａは、円筒面１３との間の径方向の距離が、ローラ３ａの位置から正転方向前方に向かって次第に小さくなるように形成されている。後方カム面１２ｂは、円筒面１３との間の径方向の距離が、ローラ３ｂの位置から正転方向後方に向かって次第に小さくなるように形成されている。図では、前方カム面１２ａと後方カム面１２ｂを、相反する方向に傾斜した別々の平面となるように形成しているが、前方カム面１２ａと後方カム面１２ｂは、単一平面の正転方向の前側部分が前方カム面１２ａ、後側部分が後方カム面１２ｂとなるように、同一平面上に形成することも可能である。また、前方カム面１２ａと後方カム面１２ｂは、曲面とすることも可能であるが、図のように平面とすると加工コストを低減することができる。

図１〜図３に示すように、ローラ保持器４は、ばね部材１４を間にして周方向に対向する一対のローラ３ａ，３ｂのうち一方のローラ３ａを支持する第１の分割保持器４Ａと、他方のローラ３ｂを支持する第２の分割保持器４Ｂとからなる。第１の分割保持器４Ａと第２の分割保持器４Ｂは相対回転可能に支持されており、その相対回転に応じて一対のローラ３ａ，３ｂの間隔が変化するように一対のローラ３ａ，３ｂを個別に支持している。

第１の分割保持器４Ａは、周方向に間隔をおいて配置された複数の柱部１５ａと、これらの柱部１５ａの端部同士を連結する環状のフランジ部１６ａとを有する。同様に、第２の分割保持器４Ｂも、周方向に間隔をおいて配置された複数の柱部１５ｂと、これらの柱部１５ｂの端部同士を連結する環状のフランジ部１６ｂとを有する。

第１の分割保持器４Ａの柱部１５ａと第２の分割保持器４Ｂの柱部１５ｂは、ばね部材１４を間にして周方向に対向する一対のローラ３ａ，３ｂを周方向の両側から挟み込むように、外輪１の内周と内方部材２の外周の間に挿入されている。

図１に示すように、第１の分割保持器４Ａのフランジ部１６ａと第２の分割保持器４Ｂのフランジ部１６ｂは、第２の分割保持器４Ｂのフランジ部１６ｂが第１の分割保持器４Ａのフランジ部１６ａよりも内方部材２に対して軸方向に近い側となる向きで、軸方向に対向して配置されている。そして、第２の分割保持器４Ｂのフランジ部１６ｂには、第１の分割保持器４Ａの柱部１５ａとの干渉を避けるための切欠き１７が周方向に間隔をおいて複数設けられている。

第１の分割保持器４Ａのフランジ部１６ａの内周と第２の分割保持器４Ｂのフランジ部１６ｂの内周は、入力軸５の外周に設けられた円筒面１８でそれぞれ回転可能に支持されている。これにより、第１の分割保持器４Ａと第２の分割保持器４Ｂは、一対のローラ３ａ，３ｂの間隔を広げることにより円筒面１３とカム面１２との間に各ローラ３ａ，３ｂを係合させる係合位置と、一対のローラ３ａ，３ｂの間隔を狭めることにより円筒面１３とカム面１２との間への各ローラ３ａ，３ｂの係合を解除させる係合解除位置との間で移動可能となっている。第１の分割保持器４Ａのフランジ部１６ａは、スラスト軸受１９を介して、入力軸５の外周に設けられた環状突起２０で軸方向に支持され、これにより軸方向の移動が規制されている。

図４に示すように、内方部材２の側面には、サイドプレート２１が固定されている。サイドプレート２１は、一対のローラ３ａ，３ｂを間に挟んで周方向に対向する両柱部１５ａ，１５ｂの間に位置するストッパ片２２を有する。このストッパ片２２は、両柱部１５ａ，１５ｂが一対のローラ３ａ，３ｂの間隔を狭める方向に移動したときに、ストッパ片２２の両側の縁が各柱部１５ａ，１５ｂを受け止める。これにより、一対のローラ３ａ，３ｂの間にあるばね部材１４が過度に圧縮して破損するのを防止するとともに、一対のローラ３ａ，３ｂの間隔が狭まったときの内方部材２に対する各ローラ３ａ，３ｂの位置を一定させることが可能となっている。

図５に示すように、サイドプレート２１は、ばね部材１４を保持するばね保持片２３を有する。ばね保持片２３は、外輪１の内周と内方部材２の外周の間を軸方向に延びるようにストッパ片２２と一体に形成されている。ばね保持片２３は、内方部材２の外周の前方カム面１２ａと後方カム面１２ｂとの間に形成されたばね支持面２４（図２参照）に対して半径方向に対向するように配置されている。ばね保持片２３のばね支持面２４に対する対向面には、ばね部材１４を収容する凹部２５が形成されている。ばね部材１４はコイルばねである。このばね保持片２３は、ばね部材１４の移動を凹部２５で規制することにより、ばね部材１４が外輪１の内周と内方部材２の外周との間から軸方向に脱落するのを防止している。

図１に示すように、この回転伝達装置は、第１の分割保持器４Ａおよび第２の分割保持器４Ｂを係合位置から係合解除位置に移動させるための手段として、軸方向に移動可能に支持されたアーマチュア３０と、アーマチュア３０と軸方向に対向して配置されたロータ３１と、通電によりアーマチュア３０をロータ３１に吸着させる電磁石３２と、アーマチュア３０がロータ３１に吸着される動作を、第１の分割保持器４Ａおよび第２の分割保持器４Ｂが係合位置から係合解除位置に移動する動作に変換するボールランプ機構３３とを有する。

アーマチュア３０は、環状の円盤部３４と、円盤部３４の外周から軸方向に延びるように一体に形成された円筒部３５とを有する。アーマチュア３０の円筒部３５には、第２の分割保持器４Ｂのフランジ部１６ｂの外周から軸方向に延びるように一体に形成された円筒部３６が圧入され、この圧入により、アーマチュア３０は、第２の分割保持器４Ｂと軸方向に一体に移動するように第２の分割保持器４Ｂに連結されている。また、アーマチュア３０は、入力軸５の外周に設けられた円筒面３７で回転可能かつ軸方向に移動可能に支持されている。ここで、アーマチュア３０は、軸方向に離れた２箇所（すなわちアーマチュア３０の内周と、第２の分割保持器４Ｂの内周）において軸方向に移動可能に支持することにより、アーマチュア３０の姿勢が軸直角方向に対して傾くのが防止されている。

ロータ３１は、アーマチュア３０と電磁石３２の間に配置されている。また、ロータ３１は、締め代をもって入力軸５の外周に嵌合することにより、軸方向と周方向のいずれにも移動しないように入力軸５の外周で支持されている。ロータ３１およびアーマチュア３０は強磁性を有する金属で形成されている。ロータ３１のアーマチュア３０に対する対向面には、ロータ３１を軸方向に貫通するとともに、円周方向に細長く延びる長孔３８が周方向に間隔をおいて複数形成されている。

電磁石３２は、ソレノイドコイル３９と、ソレノイドコイル３９が巻回されたフィールドコア４０とを有する。フィールドコア４０は、ハウジング１０の入力軸５側の端部に挿入されて、止め輪４１で抜け止めされている。フィールドコア４０の内周には、入力軸５を回転可能に支持する転がり軸受４２が組み込まれている。この電磁石３２は、ソレノイドコイル３９に通電することにより、フィールドコア４０とロータ３１とアーマチュア３０を通る磁路を形成し、アーマチュア３０をロータ３１に吸着させる。このとき、アーマチュア３０のロータ３１に対する対向面は、ロータ３１のアーマチュア３０に対する対向面に面接触した状態となる。

図６および図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ボールランプ機構３３は、第１の分割保持器４Ａのフランジ部１６ａの第２の分割保持器４Ｂのフランジ部１６ｂに対する対向面に設けられた傾斜溝４３ａと、第２の分割保持器４Ｂのフランジ部１６ｂの第１の分割保持器４Ａのフランジ部１６ａに対する対向面に設けられた傾斜溝４３ｂと、傾斜溝４３ａと傾斜溝４３ｂの間に組み込まれたボール４４とからなる。傾斜溝４３ａと傾斜溝４３ｂは、それぞれ周方向に延びるように形成されている。また、傾斜溝４３ａは、軸方向の深さが最も深い最深部４５ａから周方向の一方向に向かって次第に浅くなるように傾斜した溝底４６ａをもつ形状とされ、傾斜溝４３ｂも、軸方向の深さが最も深い最深部４５ｂから周方向の他方向に向かって次第に浅くなるように傾斜した溝底４６ｂをもつ形状とされている。ボール４４は溝底４６ａと溝底４６ｂの間に挟まれるように配置されている。

このボールランプ機構３３は、第２の分割保持器４Ｂのフランジ部１６ｂが、第１の分割保持器４Ａのフランジ部１６ａに向かって軸方向に移動したときに、ボール４４が各傾斜溝４３ａ，４３ｂの最深部４５ａ，４５ｂに向けて転がることにより、第１の分割保持器４Ａと第２の分割保持器４Ｂが相対回転し、その結果、第１の分割保持器４Ａの柱部１５ａと第２の分割保持器４Ｂの柱部１５ｂとが一対のローラ３ａ，３ｂの間隔を狭める方向に移動するように動作する。

アーマチュア３０は、ばね部材１４の力によって、ロータ３１から離れる方向に付勢されている。すなわち、図２に示すばね部材１４が一対のローラ３ａ，３ｂの間隔を広げる方向に各ローラ３ａ，３ｂを押圧する力が、第１の分割保持器４Ａと第２の分割保持器４Ｂに伝達する。そして、第１の分割保持器４Ａと第２の分割保持器４Ｂが受ける周方向の力は、図６および図７（ａ）、（ｂ）に示すボールランプ機構３３によって、ロータ３１から遠ざかる方向の軸方向の力に変換されて第２の分割保持器４Ｂに伝達する。ここで、図１に示すように、アーマチュア３０は、第２の分割保持器４Ｂに固定されているので、結局、アーマチュア３０は、ばね部材１４からボールランプ機構３３を介して伝達する力によって、ロータ３１から離れる方向に付勢された状態となっている。

図１に示すように、アーマチュア３０とロータ３１の間には、アーマチュア３０がロータ３１に吸着されるときの衝撃を吸収する緩衝部材５０が設けられている。

図８、図９に示すように、緩衝部材５０は、アーマチュア３０に軸方向に移動可能に支持された金属環５１と、アーマチュア３０がロータ３１に近づくに従って、アーマチュア３０と金属環５１との間で軸方向に圧縮されるように金属環５１に固定されたゴム環５２とからなる。金属環５１は、ステンレススチール（例えばＳＵＳ３０４）で形成されている。ゴム環５２は、ゴム（例えばエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ））で形成されている。

金属環５１は、ゴム環５２が接着固定された環状板部５３と、ゴム環５２の外径側を覆うように環状板部５３の外縁から軸方向に延びる外側筒部５４と、環状板部５３の内縁からゴム環５２が配置された側に延びる環状の内側突起５５とを有する。

一方、アーマチュア３０のロータ３１に対する対向面には、アーマチュア３０の外周に開放して形成された環状凹部５６と、環状凹部５６の内径側に隣接して形成された環状溝５７とが設けられている。そして、この金属環５１は、環状板部５３がアーマチュア３０の環状凹部５６とゴム環５２を間に挟んで軸方向に対向するとともに、外側筒部５４が、アーマチュア３０の外周と半径方向に対向するように、アーマチュア３０に装着されている。ここで、環状板部５３は、電磁石３２への通電を停止してアーマチュア３０がロータ３１から離反しているとき、ゴム環５２の弾性復元力でアーマチュア３０のロータ３１に対する対向面よりもロータ３１の側に突出した状態となっている。

図８に示すように、金属環５１の外側筒部５４には、アーマチュア３０の外周に形成された円周溝５８に係合する抜け止め突起５９が形成されている。抜け止め突起５９は、円周溝５８のロータ３１に近い側の内側面６０に接触することで、金属環５１のロータ３１に接近する方向の移動範囲を規制し、緩衝部材５０がアーマチュア３０から脱落するのを防止している。抜け止め突起５９は、外側筒部５４を半径方向に貫通する開口が生じないように外側筒部５４をプレスして形成されている。

アーマチュア３０の外周の円周溝５８は、ゴム環５２の軸方向の圧縮に伴う金属環５１の軸方向移動を許容するように、抜け止め突起５９に対して軸方向の遊びをもたせた形状とされている。すなわち、抜け止め突起５９が円周溝５８内をロータ３１から遠ざかる方向に移動できるように、アーマチュア３０の外周の円周溝５８の溝幅は、抜け止め突起５９の軸方向の幅よりも大きく設定されている。これにより、ゴム環５２が軸方向に圧縮したときに、抜け止め突起５９が円周溝５８のロータ３１から遠い側の内側面６１に干渉するのを防止し、ゴム環５２の圧縮に伴う金属環５１の軸方向移動を可能としている。

アーマチュア３０のロータ３１に対する対向面の環状溝５７は、金属環５１の内側突起５５と軸方向に対向するように配置されている。内側突起５５と環状溝５７の間には、アーマチュア３０がロータ３１に吸着されたときに内側突起５５が環状溝５７の内面に接触しないように、軸方向の隙間が設けられている。また、金属環５１の内側突起５５は、抜け止め突起５９が円周溝５８のロータ３１に近い側の内側面６０に接触した状態において、内側突起５５の先端が環状凹部５６内に位置するように（すなわち、内側突起５５の先端が、アーマチュア３０のロータ３１に対する対向面よりも内側に位置するように）形成されている。

ゴム環５２は、金属環５１の環状板部５３のロータ３１と接触する側とは反対側の表面に加硫接着されている。ゴム環５２は、軸方向の圧縮量が小さいときよりも軸方向の圧縮量が大きいときの方が周方向に長い領域で圧縮されるように軸方向厚さが周方向に沿って変化する形状を有するものとされている。

そのような形状を有するゴム環５２として、この実施形態では、図１０〜図１３に示すように、一定の軸方向厚さをもつ環状のベース部６２と、周方向に間隔をおいた複数位置でベース部６２から軸方向に突出して形成された第１突起部６３と、周方向に間隔をおいた複数位置でベース部６２から第１突起部６３よりも低い高さをもって軸方向に突出して形成された第２突起部６４とを有するものを採用している。すなわち、ゴム環５２を軸方向に圧縮したときに、その圧縮量が比較的小さいときは、第１突起部６３と第２突起部６４のうち第１突起部６３のみが軸方向に圧縮され、圧縮量が比較的大きいときは、第１突起部６３と第２突起部６４がいずれも軸方向に圧縮されるようになっている。ベース部６２は、環状板部５３に近づくに従って半径方向の幅が大きくなる断面台形とされている。これにより、ゴム環５２が軸方向に圧縮されるときにベース部６２が軸方向に対して傾くのを防止し、第１突起部６３と第２突起部６４の倒れを防止している。

図１０に示すように、第１突起部６３と第２突起部６４は同一の円周上に配置されている。そして、第１突起部６３の周方向の長さは、第１突起部６３が全周に占める割合が１０〜２０％の範囲となるように設定され、第２突起部６４の周方向の長さは、第２突起部６４が全周に占める割合が５０〜７５％の範囲となるように設定されている。第１突起部６３は周方向に等間隔となるように配置され、第２突起部６４も周方向に等間隔となるように配置されている。

第２突起部６４は、第１突起部６３と第２突起部６４の間に第２突起部６４よりも高さの低い部分６５が形成されるように第１突起部６３から周方向に離れた位置に形成されている。すなわち、第１突起部６３と第２突起部６４の間が不連続となるように、第１突起部６３と第２突起部６４の間に第２突起部６４よりも高さの低い部分６５（図ではベース部６２と同じ高さの部分）が形成されている。

図８に示すように、第１突起部６３の高さは、抜け止め突起５９が円周溝５８のロータ３１に近い側の内側面６０に接触した状態においても、第１突起部６３が環状凹部５６の内面から離反せずに接触を保つ程度の高さに設定されている。これにより、アーマチュア３０がロータ３１から離反した状態での緩衝部材５０のがたつきを防止している。

この回転伝達装置の動作例を説明する。

図１に示すように、電磁石３２への通電を停止しているとき、この回転伝達装置は、外輪１と内方部材２の間で回転が伝達する係合状態となる。すなわち、電磁石３２への通電を停止しているとき、アーマチュア３０は、ばね部材１４の力によってロータ３１から離反した状態となっている。また、このとき、一対のローラ３ａ，３ｂの間隔が広がる方向に各ローラ３ａ，３ｂを押圧するばね部材１４の力によって、正転方向の前側のローラ３ａは、外輪１の内周の円筒面１３と内方部材２の外周の前方カム面１２ａとの間に係合し、かつ、正転方向の後側のローラ３ｂは、外輪１の内周の円筒面１３と内方部材２の外周の後方カム面１２ｂとの間に係合した状態となっている。この状態で、内方部材２が正転方向に回転すると、その回転は、正転方向の後側のローラ３ｂを介して内方部材２から外輪１に伝達する。また、内方部材２が逆転方向に回転すると、その回転は、正転方向の前側のローラ３ａを介して内方部材２から外輪１に伝達する。

一方、電磁石３２に通電しているとき、この回転伝達装置は、外輪１と内方部材２の間での回転伝達が遮断される係合解除状態（空転状態）となる。すなわち、電磁石３２に通電すると、アーマチュア３０はロータ３１に吸着され、このアーマチュア３０の動作に連動して、第２の分割保持器４Ｂのフランジ部１６ｂが第１の分割保持器４Ａのフランジ部１６ａに向かって軸方向に移動する。このとき、ボールランプ機構３３のボール４４が各傾斜溝４３ａ，４３ｂの最深部４５ａ，４５ｂに向けて転がることにより、第１の分割保持器４Ａと第２の分割保持器４Ｂとが相対回転する。そして、この第１の分割保持器４Ａと第２の分割保持器４Ｂの相対回転により、第１の分割保持器４Ａの柱部１５ａと第２の分割保持器４Ｂの柱部１５ｂとが、一対のローラ３ａ，３ｂの間隔が狭まる方向に各ローラ３ａ，３ｂを押圧し、その結果、外輪１の内周の円筒面１３と内方部材２の外周の前方カム面１２ａとの間への正転方向の前側のローラ３ａの係合が解除されるとともに、外輪１の内周の円筒面１３と内方部材２の外周の後方カム面１２ｂとの間への正転方向の後側のローラ３ｂの係合も解除された状態となる。この状態で、内方部材２に回転が入力されても、その回転は内方部材２から外輪１に伝達せず、内方部材２は空転する。

ところで、電磁石３２に通電したとき、アーマチュア３０には、電磁石３２への通電によってロータ３１に引き寄せられる力だけでなく、ゴム環５２とばね部材１４によってロータ３１から離反する方向の力も作用する。そして、電磁石３２への通電によってアーマチュア３０がロータ３１に引き寄せられる力が、ゴム環５２とばね部材１４によってロータ３１から離反する方向の力を上回ることにより、アーマチュア３０はロータ３１に吸着される。

ここで、図１４、図１５に示すように、電磁石３２への通電によってアーマチュア３０がロータ３１に引き寄せられる力は、アーマチュア３０とロータ３１の距離に応じて変化し、アーマチュア３０がロータ３１に近づくに従って増加する。この増加の仕方は、アーマチュア３０がロータ３１から比較的遠いときは緩やかであり、アーマチュア３０がロータ３１に比較的近いときは急となる。つまり、アーマチュア３０はロータ３１に近づくほど大きく加速する傾向がある。

一方、ばね部材１４によってアーマチュア３０がロータ３１から離反する方向に付勢される力（以下「ばね荷重」という）や、ゴム環５２を軸方向に圧縮するのに要する力（以下「ゴム圧縮荷重」という）も、アーマチュア３０がロータ３１に近づくに従って増加する。そして、ばね荷重の増加の仕方はおよそ一定であり、直線的である。ゴム圧縮荷重の増加の仕方も、軸方向の圧縮量にかかわらず軸方向に圧縮される領域の周方向長さが変化しないゴム環（例えば、軸方向厚さが全周にわたって一定のゴム環）を使用した場合は、図１５に示すようにおよそ一定であり、直線的となる。

そのため、仮に、上記実施形態のゴム環５２にかえて、軸方向の圧縮量にかかわらず軸方向に圧縮される領域の周方向長さが変化しないゴム環を使用した場合、図１５に示すように、アーマチュア３０とロータ３１の間の距離が比較的遠い段階（図において符号Ａで示す領域）において、アーマチュア３０がゴム環５２とばね部材１４から受けるロータ３１から離反する方向の力（ばね荷重＋ゴム圧縮荷重）が、電磁石３２への通電によってアーマチュア３０がロータ３１に引き寄せられる力（電磁石による吸引力）を一時的に上回る可能性が生じる。このとき、アーマチュア３０がロータ３１に吸着されず、アーマチュア３０の動作が不安定となるおそれがある。

これに対し、上記実施形態の回転伝達装置では、軸方向の圧縮量が小さいときよりも軸方向の圧縮量が大きいときの方が周方向に長い領域で圧縮されるように軸方向厚さが周方向に沿って変化するゴム環５２を使用しているので、図１４に示すように、ゴム環５２の軸方向の圧縮量が小さい段階（すなわち、第１突起部６３が軸方向に圧縮されるが、第２突起部６４は軸方向に圧縮されない段階。図１４では、アーマチュア３０とロータ３１の間のギャップが約０．２ｍｍ〜０．５ｍｍに相当する段階）では、ゴム圧縮荷重の増加の仕方が緩やかとなり、ゴム環５２の軸方向の圧縮量が大きい段階（すなわち、第１突起部６３と第２突起部６４の両方が軸方向に圧縮される段階。図１４では、アーマチュア３０とロータ３１の間のギャップが約０ｍｍ〜０．２ｍｍに相当する段階）では、ゴム圧縮荷重の増加の仕方が急となる。そのため、電磁石３２への通電によりアーマチュア３０がロータ３１に吸着されるときに、アーマチュア３０がゴム環５２とばね部材１４から受けるロータ３１から離反する方向の力（ばね荷重＋ゴム圧縮荷重）が、電磁石３２への通電によってアーマチュア３０がロータ３１に引き寄せられる力（電磁石による吸引力）を上回る事態が防止され、その結果、アーマチュア３０がロータ３１に吸着される動作が安定する。また、アーマチュア３０がロータ３１に吸着される寸前でのアーマチュア３０の加速が効果的に抑えられ、アーマチュア３０とロータ３１の衝突音を効果的に低減することが可能となっている。

しかも、アーマチュア３０がロータ３１に吸着されるときに、アーマチュア３０またはロータ３１がゴム環５２に直接接触せずに、金属環５１を介して間接的にゴム環５２に接触するので、金属製の弾性部材に比較して衝撃吸収性能に優れたゴム環５２を使用しつつ、そのゴム環５２の耐久性を確保することが可能となっている。

また、上記実施形態の回転伝達装置では、図１０〜図１３に示すように、一定の軸方向厚さをもつ環状のベース部６２と、周方向に間隔をおいた複数位置でベース部６２から軸方向に突出して形成された第１突起部６３と、周方向に間隔をおいた複数位置でベース部６２から第１突起部６３よりも低い高さをもって軸方向に突出して形成された第２突起部６４とを有するゴム環５２を採用しているので、第１突起部６３と第２突起部６４の寸法（特に周方向長さ）をそれぞれ変化させることにより、ゴム環５２を軸方向に圧縮するのに要する力の増加の仕方を容易に調節することが可能である。

第１突起部６３と第２突起部６４は、周方向に隙間なく連続するように形成することも可能であるが、この実施形態では、図１０に示すように、第１突起部６３と第２突起部６４の間に第２突起部６４よりも高さの低い部分６５が形成されるように第１突起部６３から周方向に離れた位置に第２突起部６４を形成している。このようにすると、第１突起部６３が、第２突起部６４よりも高さの低い部分６５を介して第２突起部６４から離れているので、第１突起部６３が軸方向に圧縮されて変形するときに、第１突起部６３と第２突起部６４の間の空間が、第１突起部６３の逃げ場として作用する。そのため、第１突起部６３を小さい力で圧縮することが可能となっている。

また、上記実施形態の回転伝達装置では、図１０に示すように、第１突起部６３と第２突起部６４とをいずれも周方向に等間隔に配置しているので、ゴム環５２が軸方向に圧縮されるときに、偏りなく均一に圧縮される。そのため、アーマチュア３０がロータ３１に吸着される動作がきわめて安定したものとなる。

また、上記実施形態の回転伝達装置では、図８、図９に示すように、金属環５１がゴム環５２の外径側を覆うように延びる外側筒部５４を有するので、万一、ゴム環５２の一部が破損して破片となったときに、その破片が金属環５１の外側筒部５４で受け止められ、ゴム環５２の破片が金属環５１の外側に異物として排出されるのを防止することができる。その結果、ゴム環５２の破片の混入によるローラ３ａ，３ｂの係合不良等を防止することが可能となっている。

また、上記実施形態の回転伝達装置では、金属環５１が、環状板部５３の内縁から延びる環状の内側突起５５を有するので、万一、ゴム環５２の一部が破損して破片となったときに、その破片が金属環５１の径方向内方に排出されるのを防止することができる。その結果、ゴム環５２の破片の混入によるローラ３ａ，３ｂの係合不良等をより効果的に防止することが可能となっている。

上記実施形態では、アーマチュア３０に緩衝部材５０を装着しているが、アーマチュア３０にかえてロータ３１に緩衝部材５０を装着するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、アーマチュア３０がロータ３１に吸着される動作を、ローラ保持器４が係合位置から係合解除位置に移動する動作に変換する動作変換機構としてボールランプ機構３３を採用しているが、他の形式の動作変換機構を採用することも可能である。例えば、特許文献２のような摩擦クラッチ機構を採用してもよい。

また、上記実施形態では、外輪１の内周に円筒面１３を設け、内方部材２の外周にカム面１２を設けているが、外輪１の内周にカム面１２（前方カム面１２ａと後方カム面１２ｂ）を設け、内方部材２の外周に円筒面１３を設け、外輪１の内周のカム面１２と内方部材２の外周の円筒面１３の間に一対のローラ３ａ，３ｂを組み込むようにしてもよい。

また、上記実施形態では、外輪１の内周と内方部材２の外周の間に組み込む係合子としてローラ３ａ，３ｂを採用しているが、ローラ以外の係合子を採用することも可能である。例えば、外輪１の内周に形成した円筒面と内方部材２の外周に形成した円筒面の間に、起立状態では外輪１の内周と内方部材２の外周との間に係合し、倒伏状態では係合が解除されるように、姿勢に応じて高さ寸法が変化する形状を持つ複数のスプラグ（図示せず）を組み込むことができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 外輪
２ 内方部材
３ａ，３ｂ ローラ
４ ローラ保持器
１４ ばね部材
３０ アーマチュア
３１ ロータ
３２ 電磁石
３３ ボールランプ機構
５０ 緩衝部材
５１ 金属環
５２ ゴム環
５３ 環状板部
５４ 外側筒部
５５ 内側突起
６２ ベース部
６３ 第１突起部
６４ 第２突起部
６５ 第２突起部６４よりも高さの低い部分

Claims (6)

1. 外輪（１）と、
   前記外輪（１）の内側に配置され、前記外輪（１）に対して相対回転可能に支持された内方部材（２）と、
   前記外輪（１）の内周と前記内方部材（２）の外周との間に組み込まれた係合子（３ａ，３ｂ）と、
   前記係合子（３ａ，３ｂ）を介して前記外輪（１）と内方部材（２）の間で回転が伝達するように前記係合子（３ａ，３ｂ）を外輪（１）と内方部材（２）の間に係合させる係合位置と、前記外輪（１）と内方部材（２）の間での回転伝達が遮断されるように前記係合子（３ａ，３ｂ）の係合を解除させる係合解除位置との間で移動可能に支持された係合子保持器（４）と、
   軸方向に移動可能に支持されたアーマチュア（３０）と、
   軸方向に移動しないように支持され、前記アーマチュア（３０）と軸方向に対向して配置されたロータ（３１）と、
   前記アーマチュア（３０）を前記ロータ（３１）から離れる方向に付勢するばね部材（１４）と、
   通電により前記アーマチュア（３０）を前記ロータ（３１）に吸着させる電磁石（３２）と、
   前記アーマチュア（３０）が前記ロータ（３１）に吸着される動作を、前記係合子保持器（４）が前記係合位置と係合解除位置のうち一方から他方に移動する動作に変換する動作変換機構（３３）とを有する回転伝達装置において、
   前記アーマチュア（３０）と前記ロータ（３１）の間に、前記アーマチュア（３０）が前記ロータ（３１）に吸着されるときの衝撃を吸収する緩衝部材（５０）を設け、
   その緩衝部材（５０）は、前記アーマチュア（３０）と前記ロータ（３１）のうちいずれか一方の部材に軸方向に移動可能に支持された金属環（５１）と、前記アーマチュア（３０）が前記ロータ（３１）に近づくに従って、前記アーマチュア（３０）と前記ロータ（３１）のうち前記金属環（５１）を支持する側の部材と前記金属環（５１）との間で軸方向に圧縮されるように両部材の間に設けられたゴム環（５２）とからなり、
   前記ゴム環（５２）は、軸方向の圧縮量が小さいときよりも軸方向の圧縮量が大きいときの方が周方向に長い領域で圧縮されるように軸方向厚さが周方向に沿って変化する形状を有することを特徴とする回転伝達装置。
2. 前記ゴム環（５２）は、一定の軸方向厚さをもつ環状のベース部（６２）と、周方向に間隔をおいた複数位置で前記ベース部（６２）から軸方向に突出して形成された第１突起部（６３）と、周方向に間隔をおいた複数位置で前記ベース部（６２）から前記第１突起部（６３）よりも低い高さをもって軸方向に突出して形成された第２突起部（６４）とを有する請求項１に記載の回転伝達装置。
3. 前記第２突起部（６４）は、第１突起部（６３）と第２突起部（６４）の間に第２突起部（６４）よりも高さの低い部分（６５）が形成されるように前記第１突起部（６３）から周方向に離れた位置に形成されている請求項２に記載の回転伝達装置。
4. 前記第１突起部（６３）が周方向に等間隔となるように配置され、前記第２突起部（６４）も周方向に等間隔となるように配置されている請求項２または３に記載の回転伝達装置。
5. 前記金属環（５１）は、前記ゴム環（５２）が接着固定された環状板部（５３）と、前記ゴム環（５２）の外径側を覆うように前記環状板部（５３）の外縁から軸方向に延びる外側筒部（５４）を有する請求項１から４のいずれかに記載の回転伝達装置。
6. 前記金属環（５１）は、前記環状板部（５３）の内縁からゴム環（５２）が配置された側に延びる環状の内側突起（５５）を更に有する請求項５に記載の回転伝達装置。

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