JP6887843B2 - 二方向クラッチ - Google Patents

Description

本発明は、入力軸と出力軸との間にトルクを伝達または遮断する二方向クラッチに関するものである。

入力軸と出力軸との間にトルクを伝達または遮断する二方向クラッチとして、特許文献１や特許文献２に開示される技術が知られている。特許文献１や特許文献２に開示される二方向クラッチは、入力軸に結合する第１部材と、出力軸に結合すると共に第１部材と軸線方向に対向する第２部材と、第１部材と第２部材との間に介在して第１部材と第２部材とを係合する第１係合子および第２係合子と、第１係合子および第２係合子の動作を制限する駆動装置と、を備えている。駆動装置は、電磁力を利用して電気エネルギーを機械運動に変換するソレノイドと、ソレノイドの機械運動により第１係合子および第２係合子の係合の可否を切り換える切換機構と、を備えている。

特許第５１４５０１９号公報 国際公開第２０１５／００１６４２号

しかしながら、上記従来の技術ではソレノイドを備えているので、二方向クラッチが大型化すると共に、ソレノイドの消費電力が生じるという問題点がある。

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、小型化および省電力化を図る二方向クラッチを提供することを目的としている。

この目的を達成するために本発明の二方向クラッチは、入力軸と出力軸とのトルクの伝達と遮断とを切り換えるものである。入力軸に結合する第１部材は所定の第１面を有し、出力軸に結合する第２部材は、第１面と軸線方向に対向する第２面を有する。第１面と第２面との間に介在する第１係合子は、第１部材と第２部材とを係合して第１部材から第２部材へ正転方向のトルクを伝達する。第１面と第２面との間に介在する第２係合子は、第１部材と第２部材とを係合して第１部材から第２部材へ逆転方向のトルクを伝達する。ばねは、第１係合子および第２係合子が係合する軸線方向へ第１係合子および第２係合子を付勢する。カム機構は、入力軸のトルクを軸方向の力に変換し、ばねを弾性変形させて第１係合子および第２係合子を係合不能にする。

請求項１記載の二方向クラッチによれば、ばねにより、第１係合子および第２係合子が係合する軸線方向へ第１係合子および第２係合子が付勢される。カム機構により、入力軸のトルクを軸方向の力に変換することでばねを弾性変形させて第１係合子および第２係合子を係合不能にする。その結果、ソレノイドを不要にできる。よって、ソレノイドを省略できる分だけ、二方向クラッチの小型化および省電力化を図ることができる。

請求項２記載の二方向クラッチによれば、カム機構は、第１カム、第２カム及び第３カムを備えている。第１カムは、第１係合子に対する軸線方向へ入力軸に対して移動可能に配置されると共に入力軸と一体に回転する。第２カムは、第２係合子に対する軸線方向へ入力軸および第１カムに対して移動可能に配置されると共に入力軸と一体に回転する。第３カムは、第１カム及び第２カムと軸線方向に対向しつつ軸線の回りに回転可能かつ軸線方向へ移動不能に配置される。

これにより、入力軸が回転して第１カム及び第２カムが回転すると、第１ボール又は第２ボールを介して第３カムが回転する。第３カムと第１カムとの間に介在する第１ボールは、第１カムの逆転方向における第３カムとの相対回転により第３カムと第１カムとの軸線方向の間隔を広げて第１係合子を係合不能にする。第３カムと第２カムとの間に介在する第２ボールは、第２カムの正転方向における第３カムとの相対回転により第３カムと第２カムとの軸線方向の間隔を広げて第２係合子を係合不能にする。よって、請求項１の効果に加え、カム機構により回転運動を軸線方向の運動に変換し、第１係合子を介して正転方向の入力軸のトルクを出力軸に伝達し、第２係合子を介して逆転方向の入力軸のトルクを出力軸に伝達できる。

請求項３記載の二方向クラッチによれば、第３カムに係合部が設けられる。質量体は、係合部との摩擦によって第３カムと一体に回転しつつ遠心力によって係合部から離れる方向へ移動する。弾性体は、質量体を係合部へ近づく方向へ付勢するので、第３カムの回転数が低いときは、第３カムの回転数が高いときに比べて、質量体および弾性体によって第３カムの慣性質量を大きくできる。よって、請求項２の効果に加え、第３カムの回転数が低いときにカム機構の動作に必要な第１カム及び第２カムと第３カムとの相対回転を発生させてカム機構を動作させ易くできると共に、第３カムの回転数が高いときのフリクションを軽減できる。

請求項４記載の二方向クラッチによれば、摩擦材は固定要素に対する摩擦力を第３カムに付与するので、カム機構の動作に必要な第１カム及び第２カムと第３カムとの相対回転を発生させることができる。よって、請求項２又は３の効果に加え、入力軸の回転数が低いときにカム機構を動作させ易くできる。

請求項５記載の二方向クラッチによれば、制動機構は質量体に回転方向の摩擦力を付与するので、請求項３の効果に加え、第３カムの回転数が高いときのフリクションは軽減しつつ、第３カムの回転数が低いときにカム機構をより動作させ易くできる。

請求項６記載の二方向クラッチによれば、カム機構は、逆転方向から正転方向へ第１カムの回転方向を切り換えるときに第１係合子および第２係合子の噛み合いが外れるように軸方向の移動量が設定されている。よって、請求項２から５のいずれかの効果に加え、第１係合子および第２係合子が同時に噛み合わないようにできる。

請求項７記載の二方向クラッチによれば、カム機構は、逆転方向から正転方向へ第１カムの回転方向を切り換えるときに第１係合子および第２係合子が噛み合うように軸方向の移動量が設定されている。よって、請求項２から６のいずれかの効果に加え、第１部材と第２部材とを素早く同期できる。

本発明の一実施の形態における二方向クラッチの断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における二方向クラッチの断面図である。 （ａ）は図１のＩＩＩａ−ＩＩＩａ線における二方向クラッチの断面図であり、（ｂ）は第１係合子の正面図であり、（ｃ）は第１係合子の側面図である。 （ａ）は第３カムの模式図であり、（ｂ）は別の第３カムの模式図である。 図１のＶ−Ｖ線における二方向クラッチの断面図である。 （ａ）は入力軸に正転方向のトルクが入力された二方向クラッチの模式図であり、（ｂ）は入力軸に逆転方向のトルクが入力された二方向クラッチの模式図である。

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を参照して本発明の第１実施の形態における二方向クラッチ１０について説明する。図１は本発明の一実施の形態における二方向クラッチ１０の断面図である。二方向クラッチ１０は、本実施の形態では車両に搭載されている。

図１に示すように二方向クラッチ１０は、同一の軸線Ｏ上に配置される入力軸１１と出力軸１２との間のトルクの伝達または遮断を行うための装置である。二方向クラッチ１０は、入力軸１１に結合される第１部材２０と、出力軸１２に結合される第２部材３０と、第１部材２０と第２部材３０とを係合する第１係合子４０及び第２係合子５０と、第１部材２０及び第２部材３０が係合する方向へそれぞれ第１係合子４０及び第２係合子５０を付勢するばね４３，５３と、ばね４３，５３の弾性力に抗して第１係合子４０及び第２係合子５０の係合を解除するカム機構６０と、を備えている。

図２を参照して第１部材２０について説明する。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線における二方向クラッチ１０の断面図である。第１部材２０は入力軸１１に結合すると共に、軸受１３によって出力軸１２に内周が回転可能に支持される略円環状の部材である。第１部材２０の第１面２１は軸線Ｏと直交する平坦面である。第１部材２０には、軸線Ｏ方向に延びる円筒部２２が、第１面２１の外周に結合している。

第１部材２０は、第１面２１に、直径の異なる円環状の溝２３，２６が形成されている。第１面２１は、溝２３上に複数（本実施の形態では８個）の第１凹部２４が形成され、溝２６上に複数（本実施の形態では８個）の第２凹部２７が形成されている。溝２６の直径は溝２３の直径よりも小さい。第１部材２０は、第１部材２０を厚さ方向（軸線Ｏ方向）に貫通する貫通孔２５が、第１凹部２４内の溝２３上に成形されており、第１部材２０を厚さ方向に貫通する貫通孔２８が、第２凹部２７内の溝２６上に成形されている。

第１凹部２４は、第２部材３０に揺動可能に支持される第１係合子４０の本体部４１（後述する）が進入する部位である。第２凹部２７は、第２部材３０に揺動可能に支持される第２係合子５０の本体部５１（後述する）が進入する部位である。第１凹部２４及び第２凹部２７は、正面視が略矩形の開口を有し、溝２３，２６の円周上にそれぞれ略均等な間隔で形成されている。第１凹部２４及び第２凹部２７の径方向の幅は、第１係合子４０の本体部４１及び第２係合子５０の本体部５１の幅よりわずかに大きい。これにより、本体部４１，５１は第１凹部２４及び第２凹部２７に進入できる。

溝２３はリング部材４４（図１参照）を周方向および軸線Ｏ方向に移動可能に収容する部位であり、溝２６はリング部材５４（図１参照）を周方向および軸線Ｏ方向に移動可能に収容する部位である。溝２３，２６はいずれも軸線Ｏを含む断面において矩形の断面形状を有している。貫通孔２５，２８は、ピン４５，５５（図１参照）がそれぞれ摺動可能に嵌る部位である。ピン４５，５５は、リング部材４４，５４にカム機構６０の力を伝達する。リング部材４４，５４は第１係合子４０及び第２係合子５０の揺動を規制する。

図３（ａ）を参照して第２部材３０について説明する。図３（ａ）は図１のＩＩＩａ−ＩＩＩａ線における二方向クラッチ１０の断面図である。第２部材３０は、スプラインによって出力軸１２に結合する略円環状の部材である。第２部材３０は円筒部２２（図１参照）の内側に配置される。第２部材３０は、円筒部２２に固定された規制部材１４（図１参照）によって、第１部材２０に対する軸線Ｏ方向の移動が規制される。第２部材３０の第２面３１は軸線Ｏと直交する平坦面である。第２面３１は、第１部材２０の第１面２１と軸線Ｏ方向に対向する。

第２面３１は、第１面２１（図２参照）の第１凹部２４に対応する位置に、複数（本実施の形態では８個）の第１収容部３２が形成されており、第１面２１の第２凹部２７に対応する位置に複数（本実施の形態では８個）の第２収容部３６が形成されている。第１収容部３２に第１係合子４０が収容され、第２収容部３６に第２係合子５０が収容される。

図３（ｂ）及び図３（ｃ）を参照して第１係合子４０及び第２係合子５０について説明する。図３（ｂ）は第１係合子４０の正面図であり、図３（ｃ）は第１係合子４０の側面図である。なお、第１係合子４０及び第２係合子５０は、第２部材３０に配置される周方向の向きが異なる以外は同一に構成されている。よって、第１係合子４０の各部を説明して、第２係合子５０の各部の説明は省略する。

第１係合子４０は、正面視が略Ｔ字状の板状体であり、正面視して略矩形状に形成される本体部４１と、本体部４１の端部の両側縁から両側に突設される略棒状の腕部４２とを備えている。第１係合子４０及び第２係合子５０は、互いに異なる方向のトルクを伝達する。

図３（ａ）に戻って説明する。第１収容部３２は、第１係合子４０の本体部４１が収容される浅い窪みである本体収容部３３と、腕部４２が収容される浅い窪みである腕収容部３４とを備えている。腕収容部３４は本体収容部３３に連接されている。第１収容部３２は、本体収容部３３を円周方向に並べた状態で、腕収容部３４を径方向の内外に向けて配置されている。

第１収容部３２は、本体収容部３３よりも深い窪みであるばね収容部３５が、腕収容部３４と反対側の本体収容部３３に連接されている。ばね収容部３５にばね４３（図１参照）が収容される。ばね収容部３５を本体収容部３３に加えた周方向の長さは、本体収容部３３及びばね収容部３５に第１係合子４０の本体部４１を収容するため、第１係合子４０の本体部４１の長さよりもわずかに長い。円周方向に隣り合う第１収容部３２は、腕収容部３４とばね収容部３５とが向き合う。本実施の形態では、ばね４３はねじりコイルばねであるが、これに限られるものではない。ねじりコイルばねに代えて、圧縮コイルばね等を用いることは当然可能である。

第２収容部３６は、第２係合子５０の本体部５１が収容される浅い窪みである本体収容部３７と、腕部５２が収容される浅い窪みである腕収容部３８とを備えている。腕収容部３８は本体収容部３７に連接されている。第２収容部３６は、本体収容部３７を円周方向に並べた状態で、腕収容部３８を径方向の内外に向けて配置されている。

第２収容部３６は、本体収容部３７よりも深い窪みであるばね収容部３９が、腕収容部３８と反対側の本体収容部３７に連接されている。ばね収容部３９にばね５３（図１参照）が収容される。本実施の形態では、ばね５３はねじりコイルばねである。ばね収容部３９を本体収容部３７に加えた周方向の長さは、本体収容部３７及びばね収容部３９に第２係合子５０の本体部５１を収容するため、第２係合子５０の本体部５１の長さよりもわずかに長い。円周方向に隣り合う第２収容部３６は、腕収容部３８とばね収容部３９とが向き合う。第２収容部３６及び第１収容部３２は、周方向の向きを互いに異ならせて配置されている。

図１に示すように、第２部材３０の第１収容部３２に第１係合子４０及びばね４３が収容され、第２収容部３６に第２係合子５０及びばね５３が収容される。一方、第１部材２０の溝２３，２６にリング部材４４，５４がそれぞれ収容される。第２部材３０の第２面３１が第１部材２０の第１面２１と対面するように、第１部材２０に第２部材３０が組み付けられる。

二方向クラッチ１０は、第１部材２０と第２部材３０との相対回転によって第１凹部２４の位置に第１係合子４０が来ると、ばね４３の弾性力により、第１係合子４０の腕部４２を軸にして本体部４１が揺動し、本体部４１の端部が第１凹部２４に進入する。同様に、第２凹部２７の位置に第２係合子５０が来ると、ばね５３の弾性力により、第２係合子５０の腕部５２を軸にして本体部５１が揺動し、本体部５１の端部が第２凹部２７に進入する。

これに対し、後述するカム機構６０（図１参照）が、貫通孔２５，２８に嵌ったピン４５，５５を第１凹部２４及び第２凹部２７側へ押し出すと、溝２３，２６に収容されたリング部材４４，５４が第１凹部２４及び第２凹部２７内へ押し出される。第１凹部２４及び第２凹部２７内へ押し出されたリング部材４４，５４は、第１係合子４０及び第２係合子５０の第１凹部２４及び第２凹部２７への進入を阻止する。

次にカム機構６０（図１参照）について説明する。カム機構６０は、第１係合子４０及び第２係合子５０の動作を制限する機構である。カム機構６０は、第１係合子４０に対する軸線Ｏ方向に配置された第１カム６１と、第２係合子５０に対する軸線Ｏ方向に配置された第２カム６３と、第１カム６１及び第２カム６３に対向する第３カム６５と、を備えている。第１カム６１と第３カム６５との間に複数の第１ボール６８が介在し、第２カム６３と第３カム６５との間に複数の第２ボール６９が介在する。

第１カム６１は、第１部材２０を挟んで第２部材３０の反対側に入力軸１１を取り囲んで配置される円環状の部材である。第１カム６１は、円筒部２２及び第１カム６１に形成されたスプラインの係合により円筒部２２と一体に回転すると共に、円筒部２２に対して軸線Ｏ方向に移動可能に円筒部２２の内側に配置されている。第１カム６１には、第１部材２０の反対側に開放するカム溝６２が形成されている。カム溝６２は、径方向へ延びる例えば断面三角形の溝であり、周方向に間隔をあけて複数設けられている。

第２カム６３は、第１部材２０を挟んで第２部材３０の反対側、且つ、第１カム６１の内側（軸線Ｏ側）に配置される円環状の部材である。第２カム６３は入力軸１１を取り囲んでいる。第２カム６３は、入力軸１１及び第２カム６３に形成されたスプラインの係合により入力軸１１と一体に回転すると共に、入力軸１１に対して軸線Ｏ方向に移動可能に入力軸１１の外側に配置されている。第２カム６３は、第１カム６１に対して軸線Ｏ方向に移動可能である。第２カム６３には、第１部材２０の反対側に開放するカム溝６４が形成されている。カム溝６４は、径方向へ延びる例えば断面三角形の溝であり、周方向に間隔をあけて複数設けられている。

第３カム６５は、第１カム６１及び第２カム６３に対向する円環状の部材である。第３カム６５は入力軸１１を取り囲んでいる。第３カム６５は、入力軸１１及び円筒部２２に対して回転自在に円筒部２２の内側に配置されている。第３カム６５は、円筒部２２に固定された円環状の軸受７０により、第１部材２０と反対側への軸線Ｏ方向の移動が規制されている。第３カム６５には、第１部材２０側に開放するカム溝６６，６７が形成されている。カム溝６６は、第１カム６１のカム溝６２と対向する位置に設けられており、カム溝６７は、第２カム６３のカム溝６４と対向する位置に設けられている。カム溝６６，６７は、径方向に延びる例えば断面三角形の溝である。

第１カム６１及び第２カム６３と第３カム６５とは、回転方向の位相差が設けられている。第１カム６１及び第２カム６３と第３カム６５とは、その位相差の分だけ、第１ボール６８及び第２ボール６９の反力を受けながら相対回転できる。第１カム６１及び第２カム６３と第３カム６５との相対回転により、第１ボール６８又は第２ボール６９が第１カム６１又は第２カム６３と第３カム６５とに係合すると、第１カム６１又は第２カム６３と第３カム６５とは一体に回転する。第３カム６５は軸線Ｏ方向の移動が規制されているので、第１カム６１及び第２カム６３と第３カム６５とに回転差が生じると、第１カム６１又は第２カム６３を軸線Ｏ方向（第２部材３０側）へ移動させる。

図４（ａ）は第３カム６５の模式図（カム線図）である。図４（ａ）は、第３カム６５のカム溝６６，６７が、軸線Ｏ回りの回転角を合わせて左右に図示されている。図４（ａ）に示す矢印Ｆは、入力軸１１（図１参照）の回転方向（正転方向）を示している（以上は図４（ｂ）においても同じ）。

図４（ａ）に示すように、カム溝６６の回転方向における傾斜の向きは、カム溝６７の回転方向における傾斜の向きと反対である。第２カム６３（図１参照）と第３カム６５との相対回転（矢印Ｆ方向）により、カム溝６７の傾斜に沿って第２ボール６９が軸線Ｏ方向の第１部材２０側（図４（ａ）右側）へ近づくと、第２ボール６９がカム溝６４（図１参照）を軸線Ｏ方向へ押して、第２カム６３は第３カム６５から遠ざかるように軸線Ｏ方向へ移動する。第２カム６３が回転するときは第１カム６１も回転するが、カム溝６６の傾斜の向きはカム溝６７の傾斜の向きと反対なので、第１ボール６８は第１カム６１（図１参照）を軸線Ｏ方向に移動させない。

これにより、図１に示すように、第２カム６３は貫通孔２８に嵌ったピン５５を第２凹部２７側へ押し出し、溝２６に収容されたリング部材５４を第２凹部２７内へ押し出す。第２凹部２７内へ押し出されたリング部材５４は、第２係合子５０の第２凹部２７への進入を阻止する。

これとは反対に、図４（ａ）に示すように、第１カム６１（図１参照）と第３カム６５との相対回転（反矢印Ｆ方向）により、カム溝６６の傾斜に沿って第１ボール６８が軸線Ｏ方向の第１部材２０側（図４（ａ）右側）へ近づくと、第１ボール６８がカム溝６２（図１参照）を軸線Ｏ方向へ押して、第１カム６１は第３カム６５から遠ざかるように軸線Ｏ方向へ移動する。第１カム６１が回転するときは第２カム６３も回転するが、カム溝６７の傾斜の向きはカム溝６６の傾斜の向きと反対なので、第２ボール６９は第２カム６３（図１参照）を軸線Ｏ方向に移動させない。

これにより、図１に示すように、第１カム６１は貫通孔２５に嵌ったピン４５を第１凹部２４側へ押し出し、溝２３に収容されたリング部材４４を第１凹部２４内へ押し出す。第１凹部２４内へ押し出されたリング部材４４は、第１係合子４０の第１凹部２４への進入を阻止する。

なお、図４（ａ）に示す第３カム６５は、第１部材２０側へ第１カム６１及び第２カム６３がピン４５，５５を押し出さない位置（カム溝６６，６７の底の位置）が同じ回転角となるようにカム溝６６，６７が設定されている。即ち、カム機構６０は、逆転方向（反矢印Ｆ方向）から正転方向（矢印Ｆ方向）へ第１カム６１の回転方向を切り換えるときに第１係合子４０及び第２係合子５０が噛み合うように軸方向の移動量が設定されている。第１係合子４０及び第２係合子５０が第１凹部２４及び第２凹部２７にそれぞれ噛み合った後、第２係合子５０の噛み合いが外れるので、第１カム６１及び第２カム６３と第３カム６５との相対回転によって、第１係合子４０又は第２係合子５０を第１凹部２４又は第２凹部２７に噛み合い易くできる（遊びを少なくできる）。よって、第１部材２０と第３部材３０とを素早く同期できる。

図１に示すように第３カム６５は、カム溝６６が形成された面の反対側の面に、係合部７１が設けられている。本実施の形態では、係合部７１は第３カム６５の径方向の中心から軸線Ｏ方向に突出した円筒状の部位であり、係合部７１は第３カム６５に結合する。

図５は図１のＶ−Ｖ線における二方向クラッチ１０の断面図である。図５に示すように第３カム６５は、係合部７１に質量体７２が取り付けられている。質量体７２は、第３カム６５の慣性質量を大きくするための部材であり、軸線Ｏ方向から見て各々が略扇形に形成されている。質量体７２は、係合部７１の周囲に複数（本実施の形態では２つ）が互いに周方向に間隔をあけて配置されている。質量体７２は、係合部７１の外周に接触面７３が接触する。質量体７２の外周に形成された周方向に延びる溝部７４に、弾性体７５が巻かれている。溝部７４は弾性体７５の軸線Ｏ方向の移動を規制する。本実施の形態では、弾性体７５は引張コイルばねの両端に設けられたフックを互いに掛けて環状に形成されている。

制動機構８０（図１参照）は、ケース８１に固定された摩擦材８２を備えている。摩擦材８２は質量体７２の軸線Ｏ方向の端面に接触して、質量体７２の回転を規制する。質量体７２は、弾性体７５により係合部７１へ近づく方向（径方向の内側）へ付勢され、接触面７３が係合部７１に押し付けられる。従って、第３カム６５及び係合部７１が静止しているときや第３カム６５及び係合部７１の回転数が低いときには、第３カム６５及び係合部７１が第１カム６１又は第２カム６３と一緒に回転しないように、第３カム６５に制動力を与えることができる。質量体７２によって第３カム６５の慣性質量を大きくできるので、位相差の分だけ第１カム６１及び第２カム６３が相対回転するときに、第１ボール６８又は第２ボール６９を第１カム６１又は第２カム６３と第３カム６５とに係合し易くできる。

一方、第１ボール６８又は第２ボール６９が第１カム６１又は第２カム６３と第３カム６５とに係合して、第１カム６１又は第２カム６３と第３カム６５とが一体に回転し、第３カム６５及び係合部７１の回転数が高くなると、弾性体７５の弾性力に抗して、遠心力により質量体７２の重心は係合部７１から離れる方向（径方向の外側）へ移動する。質量体７２の接触面７３と係合部７１との摩擦力が小さくなると、係合部７１は質量体７２に対して滑り状態になる。これにより、第１カム６１又は第２カム６３と一体に回転する第３カム６５の慣性モーメントを軽減できるので、フリクションによる損失を少なくできる。

次に図６を参照して、二方向クラッチ１０の動作について説明する。図６（ａ）は入力軸１１に正転方向（矢印Ｆ方向）のトルクが入力された二方向クラッチ１０の模式図である。図６（ｂ）は入力軸１１に逆転方向（矢印Ｒ方向）のトルクが入力された二方向クラッチ１０の模式図である。

図６（ａ）に示すように第１係合子４０及び第２係合子５０は、ばね４３，５３によって、それぞれ第１部材２０側へ付勢されている。入力軸１１と一体に回転する第１カム６１のカム溝６２と第３カム６５のカム溝６６との間の第１ボール６８が、正転方向（矢印Ｆ方向）へ回転することでカム溝６２，６６に係合し、第１カム６１が第１部材２０に対して遠ざかる。一方、第２カム６３のカム溝６４は、第１カム６１のカム溝６２と位相が異なるため、第３カム６５と第２カム６３との間にある第２ボール６９の反力により、第２カム６３は第１部材２０に近づく。

第２カム６３は、ばね５３の弾性力に抗してピン５５を第１部材２０側へ押し込み、ピン５５に押されたリング部材５４は、第２係合子５０の本体部５１を第２部材３０の第２収容部３６内へ収容する。第２係合子５０は第２凹部２７内へ揺動できないので、第２係合子５０によるトルク伝達は遮断される。

一方、ばね４３に付勢された第１係合子４０は揺動して第１凹部２４内へ進入する。よって、第１係合子４０により第１部材２０から第２部材３０へ正転方向（矢印Ｆ方向）のトルクが伝達される。

この状態から、入力軸１１の回転が遅くなるか出力軸１２の回転が速くなり、第２部材３０の回転数が第１カム６１及び第２カム６３の回転数より高くなると、第１係合子４０の本体部４１は第１凹部２４と係合できないので、トルク伝達が遮断される。

図６（ｂ）に示すように、入力軸１１と一体に回転する第２カム６３のカム溝６４と第３カム６５のカム溝６７との間の第２ボール６９が、逆転方向（矢印Ｒ方向）へ回転することでカム溝６４，６７に係合し、第２カム６３が第１部材２０に対して遠ざかる。一方、第１カム６１のカム溝６２は、第２カム６３のカム溝６４と位相が異なるため、第３カム６５と第１カム６１との間にある第１ボール６８の反力により、第１カム６１は第１部材２０に近づく。

第１カム６１は、ばね４３の弾性力に抗してピン４５を第１部材２０側へ押し込み、ピン４５に押されたリング部材４４は、第１係合子４０の本体部４１を第２部材３０の第１収容部３２内へ収容する。第１係合子４０は第１凹部２４内へ揺動できないので、第１係合子４０によるトルク伝達は遮断される。

一方、ばね５３に付勢された第２係合子５０は揺動して第２凹部２７内へ進入する。よって、第２係合子５０により第１部材２０から第２部材３０へ逆転方向（矢印Ｒ方向）のトルクが伝達される。

この状態から、入力軸１１の回転が遅くなるか出力軸１２の回転が速くなり、第２部材３０の回転数が第１カム６１及び第２カム６３の回転数より高くなると、第２係合子５０の本体部５１は第２凹部２７と係合できないので、トルク伝達が遮断される。

以上のように、二方向クラッチ１０はカム機構６０により第１係合子４０及び第２係合子５０を係合不能にするので、電気エネルギーを機械運動に変換するソレノイド等の装置を不要にできる。ソレノイド等の装置を不要にできる分だけ、二方向クラッチ１０を小型化できると共に省電力化できる。

第１カム６１、第２カム６３及び第３カム６５を備えるカム機構６０は、第１部材２０及び第２部材３０と同じ軸線Ｏ上に配置される。よって、二方向クラッチ１０の大きさが径方向に拡大しないようにできる。また、第１カム６１及び第２カム６３を備えているので、入力軸１１と出力軸１２との間で、正転方向および逆転方向のトルクを伝達できる。

第３カム６５に配置された弾性体７５は、質量体７２を係合部７１へ近づく方向へ付勢するので、第３カム６５の回転数が低いときは、第３カム６５の回転数が高いときに比べて、質量体７２及び弾性体７５によって第３カム６５の慣性質量を大きくできる。よって、第３カム６５の回転数が低いときにカム機構６０を動作（係合）させ易くできると共に、第３カム６５の回転数が高いときのフリクションを軽減できる。

第３カム６５は、ケース８１に固定された摩擦材８２によって、質量体７２を介して回転方向の摩擦力が付与され、制動作用が生じる。よって、入力軸１１、第１カム６１及び第２カム６３の回転数が低いときは、制動作用によって、カム機構６０の動作に必要な第１カム６１及び第２カム６３と第３カム６５との相対回転を発生させ易くできる。

一方、第３カム６５の回転数が高くなり、遠心力により質量体７２の重心が係合部７１から離れる方向（径方向の外側）へ移動すると、係合部７１は質量体７２に対して滑り状態になるので、摩擦材８２による制動作用が低減する。よって、入力軸１１の回転数が低いときにカム機構６０を動作させ易くできると共に、入力軸１１の回転数が高いときのフリクションを軽減できる。

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、第１係合子４０及び第２係合子５０の数は例示であり、適宜設定できる。

上記実施の形態では、入力軸１１の正転方向のトルクを伝達する第１係合子４０を第２部材３０の外周側に配置し、入力軸１１の逆転方向のトルクを伝達する第２係合子５０を第２部材３０の内周側に配置す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い。これとは逆に、第１係合子４０を内周側に配置し、第２係合子５０を外周側に配置することは当然可能である。

上記実施の形態では、リング部材４４，５４を介して第１係合子４０及び第２係合子５０を軸線Ｏ方向に押圧す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い。リング部材４４，５４を省略し、ピン４５，５５の先端形状や第１係合子４０及び第２係合子５０の形状を変更することで、ピン４５，５５を介して第１係合子４０及び第２係合子５０を軸線Ｏ方向に押圧することは当然可能である。

上記実施の形態では、第１カム６１及び第２カム６３がピン４５，５５を第１部材２０側へ押し出さない位置（カム溝６６，６７の底の位置）が同じ回転角となるように第３カム６５のカム溝６６，６７が設定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い。図４（ｂ）に示すようにカム溝６６，６７を設定することは当然可能である。

図４（ｂ）は別の第３カム８５の模式図である。図４（ｂ）は、第３カム８５のカム溝６６，６７が、軸線Ｏ回りの回転角を合わせて左右に図示されている。第３カム８５は、第１カム６１及び第２カム６３がピン４５，５５を第１部材２０側へ押し出さす位置（カム溝６６，６７の頂の位置）が同じ回転角となるようにカム溝６６，６７が設定されている。

即ち、逆転方向（反矢印Ｆ方向）から正転方向（矢印Ｆ方向）へ第１カム６１の回転方向を切り換えるときに第１係合子４０及び第２係合子５０の噛み合いが外れるように、第３カム８５に対する第１カム６１及び第２カム６３の軸方向の移動量が設定されている。第１係合子４０及び第２係合子５０が第１凹部２４及び第２凹部２７から外れた後、第１係合子４０が第１凹部２４に噛み合うので、第１カム６１及び第２カム６３と第３カム８５との相対回転によって、第１係合子４０及び第２係合子５０を第１凹部２４及び第２凹部２７に噛み合い難くできる（遊びを多くできる）。よって、第１係合子４０及び第２係合子５０が同時に噛み合わないようにできる。

上記実施の形態では、第３カム６５に質量体７２及び弾性体７５を配置すると共に、ケース８１に固定された摩擦材８２を質量体７２に接触させ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い。質量体７２及び弾性体７５、摩擦材８２を両方とも省略することは当然可能である。また、質量体７２及び弾性体７５、摩擦材８２のいずれか一方を省略することも当然可能である。質量体７２及び弾性体７５を省略した場合に、ケース８１に固定された摩擦材８２を第３カム６５に接触させて制動作用を得ることは当然可能である。

上記実施の形態では、第１係合子４０及び第２係合子５０が同一形状の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い。第１係合子４０及び第２係合子５０の長さ、幅、厚さが互いに異なるように構成することは当然可能である。

上記実施の形態では、摩擦材８２が固定される固定要素としてケース８１を例示して説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。固定要素は、第３カム６５、８５と一体に回転しない部材であれば、ケース８１以外にも適宜設定できる。

１０ 二方向クラッチ
１１ 入力軸
１２ 出力軸
２０ 第１部材
２１ 第１面
３０ 第２部材
３１ 第２面
４０ 第１係合子
４３ ばね
５０ 第２係合子
５３ ばね
６０ カム機構
６１ 第１カム
６３ 第２カム
６５，８５ 第３カム
６８ 第１ボール
６９ 第２ボール
７１ 係合部
７２ 質量体
７５ 弾性体
８０ 制動機構
８１ ケース（固定要素）
８２ 摩擦材
Ｏ 軸線

Claims (7)

1. 入力軸と出力軸との間のトルクの伝達と遮断とを切り換える二方向クラッチであって、
   前記入力軸に結合し所定の第１面を有する第１部材と、
   前記出力軸に結合し前記第１面と軸線方向に対向する第２面を有する第２部材と、
   前記第１面と前記第２面との間に介在し前記第１部材と前記第２部材とを係合して前記第１部材から前記第２部材へ正転方向のトルクを伝達する第１係合子と、
   前記第１面と前記第２面との間に介在し前記第１部材と前記第２部材とを係合して前記第１部材から前記第２部材へ逆転方向のトルクを伝達する第２係合子と、
   前記第１係合子および前記第２係合子が係合する前記軸線方向へ前記第１係合子および前記第２係合子をそれぞれ付勢するばねと、
   前記入力軸のトルクを軸方向の力に変換し、前記ばねを弾性変形させて前記第１係合子および前記第２係合子を係合不能にするカム機構と、を備える二方向クラッチ。
2. 前記カム機構は、前記第１係合子に対する前記軸線方向へ前記入力軸に対して移動可能に配置されると共に前記入力軸と一体に回転する第１カムと、
   前記第２係合子に対する前記軸線方向へ前記入力軸および前記第１カムに対して移動可能に配置されると共に前記入力軸と一体に回転する第２カムと、
   前記第１カム及び前記第２カムと前記軸線方向に対向しつつ前記軸線の回りに回転可能かつ前記軸線方向へ移動不能に配置される第３カムと、
   前記第３カムと前記第１カムとの間に介在し、前記第１カムの逆転方向における前記第３カムと前記第１カムとの相対回転により前記第３カムと前記第１カムとの前記軸線方向の間隔を広げて前記第１係合子を係合不能にする第１ボールと、
   前記第３カムと前記第２カムとの間に介在し、前記第２カムの正転方向における前記第３カムと前記第２カムとの相対回転により前記第３カムと前記第２カムとの前記軸線方向の間隔を広げて前記第２係合子を係合不能にする第２ボールと、を備える請求項１記載の二方向クラッチ。
3. 前記第３カムに設けられた係合部と、
   前記係合部との摩擦によって前記第３カムと一体に回転しつつ遠心力によって前記係合部から離れる方向へ移動する質量体と、
   前記質量体を前記係合部へ近づく方向へ付勢する弾性体と、を備える請求項２記載の二方向クラッチ。
4. 固定要素に対する摩擦力を前記第３カムに付与する摩擦材を備える請求項２又は３に記載の二方向クラッチ。
5. 前記質量体に回転方向の摩擦力を付与する制動機構を備える請求項３記載の二方向クラッチ。
6. 前記カム機構は、逆転方向から正転方向へ前記第１カムの回転方向を切り換えるときに前記第１係合子および前記第２係合子の噛み合いが外れるように軸方向の移動量が設定されている請求項２から５のいずれかに記載の二方向クラッチ。
7. 前記カム機構は、逆転方向から正転方向へ前記第１カムの回転方向を切り換えるときに前記第１係合子および前記第２係合子が噛み合うように軸方向の移動量が設定されている請求項２から５のいずれかに記載の二方向クラッチ。

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