JP7002429B2 - 回転伝達装置 - Google Patents

Description

この発明は、動力伝達経路における動力の伝達と遮断の切り替えに用いられる回転伝達装置に関する。

従来、回転伝達装置として、内方部材と、この内方部材の外方に配置された内周部を有する外方部材と、それら内方部材と外方部材間で回転トルクの伝達と遮断を行うクラッチ機構とを備えるものが知られている。そのクラッチ機構は、外方部材の内周部と、内方部材との間に配置された係合子としてのローラと、係合子を保持する保持器とを有する。係合子は、内方部材に対する保持器の相対回転によって円筒面及びカム面に係合する係合位置と、当該係合を解除する中立位置との間を移動可能に配置されている。保持器の相対回転を制御する手段として、中立ばねと、電磁石と、ロータと、アーマチュアとを備えるものがある（例えば、特許文献１）。

特許文献１の回転伝達装置では、中立ばねが、内方部材に対する保持器の相対回転により弾性変形させられ、その復元弾性により、保持器は、係合子を中立位置に移動させるように復帰回転させられる。アーマチュアは、軸方向に移動可能に支持されており、また、保持器に対して回り止めされている。ロータは、外方部材に対して回り止めされている。電磁石に対する通電により、アーマチュアがロータに吸着されると、保持器が、アーマチュア、ロータを介して外方部材に接続され、その保持器と内方部材の相対回転により、係合子が外方部材および内方部材に係合させられ、内方部材と外方部材間において回転トルクが伝達される。前述の通電を遮断すると、中立ばねのばね力により保持器が復帰回転させられ、この保持器に周方向に押される係合子が中立位置に移動させられて、前述の係合が解除される。特許文献１のような回転伝達装置では、係合子の係合によって大きなトルク伝達容量を実現することができる。

特開２００５－９０６７８号公報

しかしながら、特許文献１のような回転伝達装置では、係合子としてのローラが中立位置にあり、かつ内方部材が外方部材に対して高速に空転することがある。このとき、その内方部材のカム面と保持器のポケット面に保持されたローラは、内方部材及び保持器と共に高速に回転する。このため、ローラに作用する遠心力により、ローラが外方部材の円筒面に押し付けられることがある。ここで、内方部材と外方部材間の相対的な回転速度差が大きい場合、ローラが外方部材の円筒面に対して高速回転し、円筒面とローラの摺動部で生じる摩擦が引き摺りトルクとなり、ローラや円筒面の摩耗、ローラのミス係合（ローラが不正に係合位置へ移動させられる）、動力損失の原因になる。

そこで、この発明が解決しようとする課題は、回転伝達装置が高速に空転する際の係合子の引き摺りを防止することにある。

上記の課題を達成するため、この発明は、内方部材と、前記内方部材と同軸回りに回転可能かつ当該内方部材に対して外方に配置された外方部材と、前記内方部材と前記外方部材のうちの一方の部材と常に一体に回転可能かつ当該一方の部材に対して径方向に移動可能に配置された係合子と、前記一方の部材に対して前記係合子を付勢する弾性部材と、前記係合子に対して周方向一方側に位置する第一柱部を有し、前記一方の部材に対して軸方向に移動可能かつ回転可能に配置された第一保持器と、前記係合子に対して周方向他方側に位置する第二柱部を有し、前記一方の部材に対して回転可能に配置された第二保持器と、前記第一保持器と一体に軸方向に移動可能かつ回転可能に連結されたアーマチュアと、前記アーマチュアを軸方向に吸引可能に配置された電磁石と、前記電磁石の吸引による前記第一保持器の軸方向移動を当該第一保持器と前記第二保持器の相反する方向の回転運動に変換するカム機構と、を備え、前記内方部材と前記外方部材のうちの前記一方の部材と反対の他方の部材が、前記係合子に径方向に対向する係合凹部を有し、前記係合子が、前記他方の部材に接触不可な中立位置と、前記係合凹部に係合する係合位置との間を径方向に往復可能に配置されており、前記弾性部材が、前記係合子を前記係合位置に向けて付勢するように前記一方の部材と当該係合子との間に配置されており、前記第一柱部と前記第二柱部が、前記カム機構で変換された回転運動によって前記係合子を前記係合位置から前記中立位置まで押し動かすように設けられている回転伝達装に構成した。

上記構成によれば、内方部材と外方部材の一方の部材が入力側又は出力側となるとき、他方の部材が、一方の部材に対して出力側又は入力側となるように、回転伝達装置を使用することができる。電磁石に通電されている状態の間、その磁気的な吸引力により、カム機構を介して第一保持器と第二保持器の相対回転が阻止される。このとき、一方の部材と一体に回転可能な係合子が第一柱部と第二柱部で弾性部材に抗して規制され、他方の部材と接触不可な中立位置に保たれる。一方、係合子と係合凹部が径方向に対向する状態で電磁石への通電が遮断されると、第一柱部と第二柱部による規制がなくなるので、弾性部材のばね力により、係合子が係合位置へ移動させられる。係合位置の係合子を介して内方部材と外方部材間でトルク伝達が行われる。このとき、電磁石に通電されると、アーマチュアと一体の第一保持器の軸方向移動がカム機構で第一保持器と第二保持器の相反する回転運動に変換される。その回転運動に伴い、互いに周方向に接近する第一柱部と第二柱部によって係合子が中立位置まで押し動かされる。このため、その回転運動が停止しても電磁石への通電が継続されている限り、第一柱部と第二柱部によって係合子が中立位置に保持される。これにより、回転伝達装置が高速に空転する際の係合子の引き摺りが防止される。

前記一方の部材が、前記係合子の基部と前記弾性部材とを収容する凹部を有し、前記凹部が、前記係合子の基部を径方向に案内する形状であり、前記係合子が、前記中立位置において前記凹部から径方向に前記他方の部材側へ突出し、かつ前記係合位置において前記係合凹部に入り込む突部を有するとよい。このようにすると、係合子の基部と弾性部材を凹部に収容する簡単な構造により、係合子を一方の部材と一体に回転可能かつ中立位置と係合位置間を径方向に往復移動可能に配置すると共に、弾性部材で係合位置に向けて付勢することができる。また、係合子の突部が中立位置において凹部から突出し、係合位置において係合凹部に入り込むため、中立位置で係合子全体が凹部に没入する場合に比して、係合子の係合位置への移動距離を抑え、回転伝達装置のクラッチとしての応答性を良くすることもできる。

また、前記第一柱部が、前記係合子の周方向一方側との接触部になる第一端面を有し、前記第二柱部が、前記係合子の周方向他方側との接触部になる第二端面を有し、前記第一端面と前記第二端面が、径方向に前記他方の部材側に向かって互いに周方向に近くなる形状であるとよい。このようにすると、電磁石に通電時、第一柱部と第二柱部の接近動により、第一端面と第二端面で係合子を中立位置へ押すことができる一方、その通電の遮断時、弾性部材のばね力により、係合子で第一端面と第二端面を押して第一保持器と第二保持器を相反する方向に相対回転させ、係合子を係合位置へ移動させることができる。

前記係合子が、前記第一柱部と前記第二柱部によって周方向両側から押される対の接触面を有し、前記対の接触面が、径方向に前記他方の部材側に向かって互いに周方向に近くなる形状であるとよい。このようにすると、電磁石に通電時、第一柱部と第二柱部の接近動により、係合子の対の接触面を挟んで係合子を中立位置へ押すことができる一方、その通電の遮断時、弾性部材のばね力により、係合子の対の接触面で第一柱部と第二柱部を押して周方向に押し退け、第一保持器と第二保持器を相反する方向に相対回転させ、係合子を係合位置へ移動させることができる。

前記カム機構は、例えば、軸方向に向き合う第一カム溝及び第二カム溝と、これらカム溝間に介在するボールとで運動変換を行うボールカム機構、又は周方向に向かって軸方向に傾いた第一斜面と第二斜面同士で運動変換を行うスライドカム機構からなる。

上述のように、この発明は、上記構成の採用により、回転伝達装置が高速に空転する際の係合子の引き摺りを防止することができる。

この発明の第一実施形態に係る回転伝達装置の空転状態を示す断面図 図１のＩＩ－ＩＩ線の切断面を示す断面図 図１の回転伝達装置の伝達状態を示す断面図 図３のＩＶ－ＩＶ線の切断面を示す断面図 図３の伝達状態におけるカム機構を示す側面図 図５のＶＩ－ＶＩ線の切断面を示す断面図 図１の空転状態における図６相当の切断面を示す断面図 この発明の第二実施形態に係る回転伝達装置の空転状態を示す断面図 図８の空転状態におけるカム機構の要部を示す断面図 図８の回転伝達装置の伝達状態を示す断面図 図１０の伝達状態におけるカム機構の要部を示す断面図

この発明に係る一例としての第一実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、第一実施形態の回転伝達装置を、例えば、自動車用トランスミッションの隔壁の一部である静止部材Ｗに取り付けた状態を示している。

図１、図２に示すように、この回転伝達装置は、内方部材１と、内方部材１と同軸回りに回転可能かつ内方部材１に対して外方に配置された外方部材２と、内方部材１と外方部材２との間に配置された複数の係合子３と、係合子３を付勢する弾性部材４と、係合子３に対して周方向一方側に位置する複数の第一柱部５ａを含む第一保持器５と、係合子３に対して周方向他方側に位置する複数の第二柱部６ａを含む第二保持器６と、第一保持器５に連結されたアーマチュア７と、アーマチュア７に軸方向に対向するロータ８と、アーマチュア７をロータ８側へ軸方向に吸引可能に配置された電磁石９と、第二保持器６に対する第一保持器５の相対的な軸方向移動を第一保持器５と第二保持器６の相対的な回転運動に変換するカム機構１０と、を備える。

ここで、内方部材と外方部材の同軸の軸線（回転中心線）に沿った方向を「軸方向」という。また、その軸方向に直交する方向を「径方向」という。また、その軸線回りに一周する円周方向を「周方向」という。

内方部材１は、回転伝達経路を構成する回転軸（図示省略）に連結される。一方、外方部材２は、その回転伝達経路を構成する他の回転軸（図示省略）に連結される。内方部材１と外方部材２の一方が他方側へ回転トルクを伝達する入力軸となり、他方が一方側から伝達されたトルクで回転する出力軸となる。内方部材１と外方部材２のどちらが入力軸となるかは限定されない。

内方部材１の軸方向一方側（図１において右方向側）の端部の外周と、外方部材２の内周との間に軸受１１が介在している。軸受１１は、内方部材１と外方部材２を同軸上で相対回転自在に支持するためのものである。軸受１１として、玉軸受が例示されている。

図１、図２に示すように、内方部材１と外方部材２のうち、一方の部材である内方部材１は、係合子３の基部３ａと弾性部材４とを収容する複数の凹部１ａと、これら複数の凹部１ａに対して軸方向他方側（図１において左方向側）へ延びる第一軸部１ｂとを有する。

内方部材１と外方部材２のうち、内方部材１と反対の他方の部材である外方部材２は、係合子３に径方向に対向する二箇所以上の係合凹部２ａと、これら係合凹部２ａに対して軸方向一方側に位置する第二軸部２ｂとを有する。

内方部材１の第一軸部１ｂ、外方部材２の第二軸部２ｂは、それぞれ前述の回転軸との連結に使用される。

内方部材１の第一軸部１ｂは、軸方向他方側に向かって段階的に外径が小さくなる段付き軸状になっている。第一軸部１ｂは、前述の回転軸との連結に使用される。第一軸部１ｂの周囲には、ロータ８と、シム１２と、支持リング１３と、アーマチュア７と、スラスト軸受１４と、第一保持器５と、第二保持器６と、カム機構１０とが配置されている。ロータ８は、第一軸部１ｂの外周に固定されている。支持リング１３は、第一軸部１ｂの外周に嵌合され、第一軸部１ｂの段差部に対して軸方向一方側に向かって突き当てられている。支持リング１３は、アーマチュア７の内周と第一軸部１ｂの外周との間に介在している。シム１２は、支持リング１３とロータ８間に軸方向に挟まれている。スラスト軸受１４は、支持リング１３と第二保持器６との間に介在している。カム機構１０は、第一保持器５と第二保持器６間に設けられている。

なお、内方部材１、外方部材２の全体を一体に形成する必要はなく、別体の軸部を内方部材本体、外方部材本体に連結するようにしてもよい。その連結手段は特に限定されず、例えば、セレーション嵌合、スプライン嵌合、キーによる連結等が挙げられる。また、軸部を中実状にする必要はなく、中空軸状にしてもよい。また、内方部材及び外方部材を収容するハウジングを備え、そのハウジングに電磁石を取り付け、外方部材の外周とハウジングの内周間に軸受を配置して外方部材をハウジングに対して回転自在に支持し、そのハウジングを壁部等の他の静止部位に固定するようにしてもよい。

内方部材１の凹部１ａは、内方部材１の外周から径方向に深さをもち、係合子３の基部３ａを径方向に案内可能な穴状になっている。凹部１ａの穴内周面は、径方向に沿い、かつ係合子３の基部３ａに嵌合する。凹部１ａの数は、係合子３と同数である。凹部１ａは、周方向に均等間隔で配置されている。内方部材１の外周のうち、周方向に隣り合う凹部１ａ同士の間は、周方向に連続する円弧面状になっている。

弾性部材４は、係合子３の基部３ａと凹部１ａの穴底面との間に介在している。弾性部材４は、凹部１ａの穴内周面に沿う形状に巻かれた圧縮コイルばねからなる。凹部１ａの穴内周面は、弾性部材４を係合子３の基部３ａと径方向に対向する状態に支持する。なお、図では弾性部材４として圧縮コイルばねを例示したが、これに限定されるものではない。

係合子３は、弾性部材４の径方向の伸縮に応じて内方部材１に対して径方向に移動可能に配置されている。係合子３の基部３ａは、内方部材１に対する係合子３の径方向の往復ストロークの全域において凹部１ａの内側に位置する。内方部材１の回転時、係合子３の基部３ａが凹部１ａによって連れ回される。このように、係合子３は、内方部材１と常に一体に回転可能、かつ内方部材１に対して径方向に移動可能に配置されている。

前述の係合子３の往復ストロークは、図１、図２に示すように、外方部材２に接触不可な中立位置と、図３、図４に示すように、外方部材２の係合凹部２ａに周方向に係合する係合位置との間である。弾性部材４は、係合子３の基部３ａと内方部材１の凹部１ａの穴底面との間に配置されているので、内方部材１に対して係合子３を係合位置に向けて付勢することになる。

図１、図２に示すように、係合子３は、中立位置において凹部１ａから径方向に外方部材２側へ突出し、かつ、図３、図４に示すように、係合位置において係合凹部２ａに入り込む突部３ｂを有する。図２に示す係合子３の断面形状は、図１に示す係合子３の軸方向長さの全長に亘って連続している。

係合子３の突部３ｂは、図２、図４に示すように、第一柱部５ａと第二柱部６ａに周方向に対向する対の接触面３ｃを有する。対の接触面３ｃは、径方向に外方部材２側に向かって互いに周方向に近くなる形状である。第一柱部５ａ側に位置する一方の接触面３ｃ、第二柱部６ａ側に位置する他方の接触面３ｃは、いずれも外方に向かって係合子３の周方向中央に近くなる斜面状になっている。対の接触面３ｃは、突部３ｂの先端面まで延びている。

外方部材２の係合凹部２ａは、軸方向に沿った溝状になっている。径方向に沿った断面における係合凹部２ａの形状は、図４に示すように、係合子３の突部３ｂに嵌合する形状になっている。外方部材２が有する係合凹部２ａの総数は、係合子３を係合凹部２ａに突入させることが可能な位相を増やすため、係合子３の総数の９倍とされている。この倍率は任意に変更すればよい。これら多数の係合凹部２ａは、外方部材２の内周において内歯車状を成すように周方向に均等配置で形成されている。

図１に示すように、第一保持器５は、内方部材１に対して軸方向に移動可能かつ内方部材１に対して回転可能に配置されている。第二保持器６は、内方部材１に対して回転可能に配置されている。

第一保持器５は、内方部材１の第一軸部１ｂの外周に嵌合された第一フランジ部５ｂを有する。第一柱部５ａは、環状の第一フランジ部５ｂから軸方向一方側へ延びている。第一保持器５が有する第一柱部５ａの総数は、図２に示すように、係合子３の総数と同じである。複数の第一柱部５ａは、周方向に均等間隔で配置されている。

図１に示すように、第一フランジ部５ｂの外周には、軸方向他方側に延びる筒部が形成されている。その第一フランジ部５ｂの筒部にアーマチュア７の筒部が嵌合されている。この嵌合により、第一保持器５とアーマチュア７が、一体に軸方向に移動可能に連結されると共に、一体に回転可能に連結されている。

また、第一フランジ部５ｂの周方向に隣り合う第一柱部５ａ間の各部位には、円弧状の長孔が形成されている。その長孔に第二保持器６の第二柱部６ａが通されている。

第二保持器６は、内方部材１の第一軸部１ｂの外周に嵌合された第二フランジ部６ｂを有する。第二柱部６ａは、環状の第二フランジ部６ｂから軸方向一方側へ延びている。第二保持器６が有する第二柱部６ａの総数は、図２に示すように、係合子３の総数と同じである。複数の第二柱部６ａは、周方向に均等間隔で配置されている。この均等間隔は、第一柱部５ａの均等間隔と同じである。

図２、図４に示すように、第一柱部５ａ、第二柱部６ａは、外方部材２の内周と内方部材１との間に配置されている。第一柱部５ａは、係合子３の周方向一方側との接触部になる第一端面５ｃを有する。第二柱部６ａは、係合子３の周方向他方側との接触部になる第二端面６ｃを有する。それら第一端面５ｃと第二端面６ｃは、径方向に外方部材２側に向かって互いに周方向に近くなる形状である。第一端面５ｃ、第二端面６ｃは、いずれも外方に向かって係合子３の周方向中央に近くなる斜面状になっている。

図１、図３に示すように、第一保持器５、第二保持器６は、第一フランジ部５ｂ、第二フランジ部６ｂにおいて内方部材１の第一軸部１ｂの外周に沿って軸方向にスライド自在に支持されている。ロータ８と外方部材２との間の距離は、図１の位置のアーマチュア７及び第一フランジ部５ｂが図１の位置と図３の位置との間で一体的な軸方向の往復運動を行えるように確保されている。第二保持器６は、第二フランジ部６ｂにおいてスラスト軸受１４に接触している。スラスト軸受１４は、第二保持器６の軸方向他方側への移動を阻止する状態で第二保持器６を回転自在に軸方向に支持する。

第一保持器５の第一フランジ部５ｂと、第二保持器６の第二フランジ部６ｂとの間に、カム機構１０が設けられている。カム機構１０は、軸方向に向き合う第一カム溝１０ａ及び第二カム溝１０ｂと、これら第一カム溝１０ａと第二カム溝１０ｂとの間に介在するボール１０ｃとで運動変換を行うボールカム機構からなる。第一カム溝１０ａは、第一フランジ部５ｂに形成されている。第二カム溝１０ｂは、第二フランジ部６ｂに形成されている。図３、図５に示すように、第一カム溝１０ａと第二カム溝１０ｂは、それぞれ周方向に均等な間隔で配置されている。なお、図５では、第一カム溝１０ａを例に示したが、第二カム溝１０ｂも第一カム溝１０ａと同様に配置されている。第一カム溝１０ａ、第二カム溝１０ｂは、少なくとも三か所に配置するとよい。これは、第一フランジ部５ｂと第二フランジ部６ｂをカム溝１０ａ、１０ｂ以外の箇所で接触させて傾きを規制することが不要になるためである。

図３、図５、図６に示すように、第一カム溝１０ａと第二カム溝１０ｂは、それぞれ軸方向に溝深さをもって周方向に延びている。第一カム溝１０ａと第二カム溝１０ｂは、それぞれ周方向中間の中立位置から周方向両側に向かって次第に浅くなっている。つまり、第一保持器５と第二保持器６の相対回転が同軸回りのいずれの方向に起こるとしても、第一カム溝１０ａは、ボール１０ｃとの接触位置から周方向の一方向に向かって次第に深くなる形状である一方、第二カム溝１０ｂは、ボール１０ｃとの接触位置から周方向の他方向に向かって次第に深くなる形状である。

図３の位置の第一保持器５が軸方向に第二保持器６に向かって（軸方向他方側へ）移動した際、図７に示すように、ボール１０ｃが第一カム溝１０ａ、第二カム溝１０ｂの溝深さの最も深い位置に向けて転がり、係合子３を周方向両側から挟む第一柱部５ａと第二柱部６ａが周方向に近づく方向に第一保持器５と第二保持器６が相対回転させられる。すなわち、カム機構１０は、第一保持器５の軸方向移動を第一保持器５と第二保持器６が互いに第一柱部５ａと第二柱部６ａを周方向に接近させる方へ回転する運動に変換する。なお、第一カム溝１０ａ、第二カム溝１０ｂとして、円弧状の溝を示したが、Ｖ溝であってもよい。

図１に示すように、アーマチュア７は、支持リング１３の外周に嵌合されている。アーマチュア７は、支持リング１３により、回転自在に、かつ、軸方向にスライド自在に支持されている。前述のように一体に運動するように連結されたアーマチュア７と第一保持器５は、支持リング１３の外周と、内方部材１の第一軸部１ｂの外周との軸方向の２箇所においてスライド自在に支持される。

その支持リング１３は、第一軸部１ｂの段差と、ロータ８、シム１２とによって軸方向に支持されている。

ロータ８は、内方円筒部と、この内方円筒部の外方に位置する外方円筒部と、これら円筒部の軸方向一方側の端部同士を繋ぐ側面部とを有する。ロータ８は、その内方円筒部を第一軸部１ｂに圧入することによって内方部材１と同軸上で一体回転可能かつ軸方向に移動不可に取り付けられている。

電磁石９は、ヨークとして機能する強磁性材製のフィールドコアと、フィールドコアに支持された電磁コイルとからなる。電磁石９は、そのフィールドコアにおいて静止部材Ｗに固定されている。なお、フィールドコアは、ロータ８の内方円筒部と外方円筒部との間の空間に配置されている。その電磁コイルは、フィールドコア内の環状空間に配置されており、当該環状空間への樹脂充填、接着、フィールドコアへの巻き付け等の適宜の手段でフィールドコアに固定されている。

図３の状態で電磁石９の電磁コイルに通電されると、電磁石９による磁気的な吸引力がアーマチュア７に作用し、アーマチュア７と第一保持器５が一体に軸方向に移動させられて、図１に示すようにロータ８に吸着される。このとき、カム機構１０により、前述のように第一保持器５と第二保持器６が、互いに相反する方向に相対回転させられることになる。

この回転伝達装置の動作について説明する。先ず、電磁石９に通電されている状態では、電磁石９の吸引力により、図１に示すように、アーマチュア７と一体化された第一保持器５が、第二保持器６側へ軸方向に吸引されている。このため、カム機構１０のボール１０ｃは、図７に示すように、第一カム溝１０ａと第二カム溝１０ｂの周方向中央部間に留められる。このとき、第一柱部５ａの第一端面５ｃと第二柱部６ａの第二端面６ｃは、図２に示すように、係合子３の対の接触面３ｃを周方向両側から挟んでおり、係合子３は、図１、図２に示すように、外方部材２と接触不可な中立位置にある。その係合子３を付勢する弾性部材４のばね力が、係合子３の対の接触面３ｃから第一端面５ｃと第二端面６ｃに負荷される。第一端面５ｃ、第二端面６ｃと対の接触面３ｃの接触部が径方向に対して傾いているため、その接触部において周方向の分力が生じる。各弾性部材４のばね力の周方向分力が、第一保持器５、第二保持器６に対し、それぞれ第一柱部５ａと第二柱部６ａを周方向に遠ざける方向の回転トルクとして作用する。電磁石９の吸引力は、それらばね力の周方向分力に抗して全ての係合子３を中立位置に保てるように第一保持器５と第二保持器６間の相対回転を阻止可能な強さに設定されている。

全ての係合子３が中立位置にある限り、内方部材１、外方部材２が図２における左回り又は右回りのいずれに回転するとしても、その回転トルクは、係合子３を介して内方部材１と外方部材２間で伝達されず、内方部材１と外方部材２が相対的に空転（フリー回転）する状態にある。つまり、この回転伝達装置は、内方部材１と外方部材２間での回転トルクの伝達を遮断する係合解除状態にある。ここで、この係合解除状態において、図１に示す内方部材１が回転する場合、ロータ８、アーマチュア７、第一保持器５、第二保持器６、カム機構１０、支持リング１３及びシム１２が一体に回転するため、内方部材１の回転トルクによって第一保持器５と第二保持器６が相対回転させられることはない。

係合子３の突部３ｂを外方部材２の係合凹部２ａに突入させることが可能な位相で内方部材１と外方部材２が同期回転している状態において、電磁石９への通電が遮断されると、図４に示すように、各弾性部材４の前述の周方向分力により、第一保持器５と第二保持器６は、互いに第一柱部５ａと第二柱部６ａを周方向に遠ざける方向へ回転させられる。この相対回転の運動は、カム機構１０により、第一保持器５の軸方向一方側への移動に変換される。これに伴い、係合子３は、弾性部材４の弾性復元により、外方部材２の係合凹部２ａに向けて径方向に押し動かされ、図３、図４に示すように、係合子３の突部３ｂが、外方部材２の係合凹部２ａに周方向に係合する係合位置まで移動させられる。このため、内方部材１又は外方部材２の入力側からの回転トルクは、左回りと右回りのいずれの入力回転の場合でも、係合凹部２ａに対して対応の周方向に係合する係合子３を介して出力側に伝達される。つまり、この回転伝達装置は、係合子３を介して内方部材１と外方部材２間で回転トルクを伝達する係合状態になる。係合状態になったとき、第一保持器５は、図３の位置にあり、外方部材２の軸方向他方側の端面に突き当っている。このため、第一保持器５のそれ以上の軸方向一方側への移動が阻止される。

図３、図４に示す係合状態において、電磁石９の電磁コイルに通電されると、電磁石９によってロータ８に吸着されるアーマチュア７と一体に第一保持器５の軸方向移動が起こる。この第一保持器５の軸方向移動は、カム機構１０により、図２に示すように、第一保持器５と第二保持器６の相反する回転運動に変換される。その回転運動に伴い、互いに周方向に接近する第一柱部５ａの第一端面５ｃと第二柱部６ａの第二端面６ｃとによって、係合子３の対の接触面３ｃが周方向両側から押される。第一端面５ｃ、第二端面６ｃと対の接触面３ｃの接触部が周方向に対して傾いているため、その接触部において径方向の分力が生じる。第一保持器５と第二保持器６の回転トルクの径方向分力が、係合子３の対の接触面３ｃに対し、それぞれ係合子３を弾性部材４に抗して内方部材１の凹部１ａに押し込む力として作用する。アーマチュア７がロータ８に吸着されて第一保持器５の軸方向移動が図１の位置で停止させられたとき、第一柱部５ａと第二柱部６ａを互いに接近させる第一保持器５と第二保持器６の回転運動は停止することになる。このとき、係合子３が第一柱部５ａと第二柱部６ａとによって中立位置まで凹部１ａに押し込まれ、この回転伝達装置が係合解除状態に戻っている。電磁石９への通電が継続されている限り、前述のように、電磁石９の吸引力により、各弾性部材４のばね力に抗して第一保持器５と第二保持器６の相対回転が阻止されるので、第一柱部５ａの第一端面５ｃ及び第二柱部６ａの第二端面６ｃが係合子３の対の接触面３ｃを周方向両側から挟む接触状態に保たれる。このため、係合子３は、第一柱部５ａの第一端面５ｃ及び第二柱部６ａの第二端面６ｃにより中立位置に保たれる。これにより、この回転伝達装置が高速に空転する際の係合子の引き摺りが防止される。

上述のように、この回転伝達装置は、内方部材１と外方部材２の一方の部材が入力側又は出力側となるとき、他方の部材が、一方の部材に対して出力側又は入力側となるように使用することが可能である。その電磁石９に通電されている状態の間（図１、図２参照）、その磁気的な吸引力により、カム機構１０を介して第一保持器５と第二保持器６の相対回転が阻止される。内方部材１（一方の部材）と一体に回転可能な係合子３が、第一柱部５ａと第二柱部６ａにより、係合子３を係合位置に向けて付勢する弾性部材４に抗して、外方部材２（他方の部材）と接触不可な中立位置に保たれる。一方、係合子３と外方部材２の係合凹部２ａが径方向に対向する状態で電磁石９への通電が遮断されると、第一柱部５ａと第二柱部６ａによる規制がなくなるので、弾性部材４のばね力により、係合子３が係合位置へ移動させられ、その係合子３を介して内方部材１と外方部材２間でトルク伝達が行われる係合状態になる。この係合状態のとき、電磁石９に通電されると、アーマチュア７と一体の第一保持器５の軸方向移動がカム機構１０で第一保持器５と第二保持器６の相反する回転運動に変換され、その回転運動に伴い、互いに周方向に接近する第一柱部５ａと第二柱部６ａによって係合子３が中立位置まで押し動かされる。その回転運動が停止しても、電磁石９への通電が継続されている限り、第一柱部５ａと第二柱部６ａにより、係合子３が中立位置に保持される。このため、この回転伝達装置は、高速に空転する際（内方部材１が外方部材２に対して相対的に高速に空転する際）の係合子３の引き摺りを防止することができる。

また、この回転伝達装置は、内方部材１（一方の部材）が係合子３の基部３ａと弾性部材４とを収容する凹部１ａを有し、その凹部１ａが係合子３の基部３ａを径方向に案内する形状であるので、係合子３の基部３ａと弾性部材４を凹部１ａに収容する簡単な構造により、係合子３を内方部材（一方の部材）と一体に回転可能かつ中立位置と係合位置間を径方向に往復移動可能に配置すると共に、弾性部材４で係合位置に向けて付勢することができる。

また、この回転伝達装置は、その係合子３が中立位置において凹部１ａから径方向に外方部材２（他方の部材）側へ突出し、かつ係合位置において係合凹部２ａに入り込む突部３ｂを有するので、中立位置で係合子３の全体が凹部１ａに没入する場合に比して、係合子３の係合位置への移動距離を抑え、クラッチとしての応答性を良くすることもできる。

また、この回転伝達装置は、第一柱部５ａが係合子３の周方向一方側との接触部になる第一端面５ｃを有し、第二柱部６ａが係合子３の周方向他方側との接触部になる第二端面６ｃを有し、第一端面５ｃと第二端面６ｃが径方向に外方部材２（他方の部材）側に向かって互いに周方向に近くなる形状であるので、電磁石９に通電時、第一柱部５ａと第二柱部６ａの接近動により、第一端面５ｃと第二端面６ｃで係合子３を中立位置へ押すことができる一方、その通電の遮断時、弾性部材４のばね力により、係合子３で第一端面５ｃと第二端面６ｃを押して第一保持器５と第二保持器６を相反する方向に相対回転させ、係合子３を係合位置へ移動させることができる。

また、この回転伝達装置は、係合子３が第一柱部５ａと第二柱部６ａによって周方向両側から押される対の接触面３ｃを有し、これら対の接触面３ｃが径方向に外方部材２（他方の部材）側に向かって互いに周方向に近くなる形状であるので、電磁石９に通電時、第一柱部５ａと第二柱部６ａの接近動により、係合子３の対の接触面３ｃを挟んで係合子３を中立位置へ押すことができる一方、その通電の遮断時、弾性部材４のばね力により、係合子３の対の接触面３ｃで第一柱部５ａと第二柱部６ａを押して周方向に押し退け、第一保持器５と第二保持器６を相反する方向に相対回転させ、係合子３を係合位置へ移動させることができる。特に、係合子３の対の接触面３ｃと、第一柱部５ａの第一端面５ｃと、第二柱部６ａの第二端面６ｃとが上述のような斜面状であれば、互いのエッジ当たりを避け、これらの面の摩耗を防止することができる。

第一実施形態では、内方部材１と係合子３を常に一体に回転する関係としたが、外方部材と係合子を常に一体に回転する関係に変更してもよく、この場合、外方部材の内周に係合子の基部を収容する凹部を設け、内方部材の外周に係合凹部を設けて、第一柱部と第二柱部とで中立位置の係合子の内方への移動を規制すればよいだけのことなので、その図示説明を省略する。また、カム機構１０としてボールカム機構を例示したが、カム機構は、電磁石の吸引による第一保持器の軸方向移動を第一保持器と第二保持器の相反する方向の回転運動に変換することが可能な運動変換機構であればよく、第一保持器のフランジ部と第二保持器のフランジ部間に設けるものであれば、ボールカム機構に代えて単純に置換するだけで済む。その一例としての第二実施形態を図８～図１１に基づいて説明する。なお、以下では、第一実施形態との相違点を述べるに留める。

図８、図９に示すように、第二実施形態に係るカム機構２０は、第一保持器２１に形成された複数のカム軌道２１ａと、第二保持器２２に形成された複数のカム突部２２ａとで運動変換を行うスライドカム機構からなる。なお、図９は、カム軌道２１ａとカム突部２２ａの周方向に沿った断面での形状を示す。

図９に示すように、カム軌道２１ａは、周方向中央で最も深く、周方向両端に向かって深さが直線的に変化する溝状になっている。カム軌道２１ａの溝底面は、周方向一端に向かって軸方向他方側へ傾いた第一斜面２１ｂと、周方向他端に向かって軸方向他方側へ傾いた第一斜面２１ｃとからなる。

一方、カム突部２２ａは、カム軌道２１ａの第一斜面２１ｂ，２１ｃと嵌合する形状の第二斜面２２ｂ，２２ｃを有する。第二斜面２２ｂは、カム突部２２ａの周方向中央から周方向一端に向かって軸方向他方側へ傾いている。第二斜面２２ｃは、カム突部２２ａの周方向中央から周方向他端に向かって軸方向他方側へ傾いている。

図８、図９に示すように、この回転伝達装置が係合解除状態のとき、第一斜面２１ｂと第二斜面２２ｂ同士、第一斜面２１ｃと第二斜面２２ｃ同士が接触している。この回転伝達装置が係合解除状態から係合状態へ移行するとき、図１０、図１１に例示するように、第一保持器２１と第二保持器２２の相対回転の方向に対応する側の第一斜面２１ｂと第二斜面２２ｂ同士で第一保持器２１の軸方向一方側への移動に変換される。

今回開示された実施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。したがって、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 内方部材
１ａ 凹部
２ 外方部材
２ａ 係合凹部
３ 係合子
３ａ 基部
３ｂ 突部
３ｃ 接触面
４ 弾性部材
５，２１ 第一保持器
５ａ 第一柱部
５ｃ 第一端面
６，２２ 第二保持器
６ａ 第二柱部
６ｃ 第二端面
７ アーマチュア
８ ロータ
９ 電磁石
１０，２０ カム機構
１０ａ 第一カム溝
１０ｂ 第二カム溝
１０ｃ ボール
２１ｂ，２１ｃ 第一斜面
２２ｂ，２２ｃ 第二斜面

Claims (5)

1. 内方部材と、
   前記内方部材と同軸回りに回転可能かつ当該内方部材に対して外方に配置された外方部材と、
   前記内方部材と前記外方部材のうちの一方の部材と常に一体に回転可能かつ当該一方の部材に対して径方向に移動可能に配置された係合子と、
   前記一方の部材に対して前記係合子を付勢する弾性部材と、
   前記係合子に対して周方向一方側に位置する第一柱部を有し、前記一方の部材に対して軸方向に移動可能かつ回転可能に配置された第一保持器と、
   前記係合子に対して周方向他方側に位置する第二柱部を有し、前記一方の部材に対して回転可能に配置された第二保持器と、
   前記第一保持器と一体に軸方向に移動可能かつ回転可能に連結されたアーマチュアと、
   前記アーマチュアを軸方向に吸引可能に配置された電磁石と、
   前記電磁石の吸引による前記第一保持器の軸方向移動を当該第一保持器と前記第二保持器の相反する方向の回転運動に変換するカム機構と、
   を備え、
   前記内方部材と前記外方部材のうちの前記一方の部材と反対の他方の部材が、前記係合子に径方向に対向する係合凹部を有し、
   前記係合子が、前記他方の部材に接触不可な中立位置と、前記係合凹部に係合する係合位置との間を径方向に往復可能に配置されており、
   前記弾性部材が、前記係合子を前記係合位置に向けて付勢するように前記一方の部材と当該係合子との間に配置されており、
   前記第一柱部と前記第二柱部が、前記カム機構で変換された回転運動によって前記係合子を前記係合位置から前記中立位置まで押し動かすように設けられている回転伝達装置。
2. 前記一方の部材が、前記係合子の基部と前記弾性部材とを収容する凹部を有し、前記凹部が、前記係合子の基部を径方向に案内する形状であり、
   前記係合子が、前記中立位置において前記凹部から径方向に前記他方の部材側へ突出し、かつ前記係合位置において前記係合凹部に入り込む突部を有する請求項１に記載の回転伝達装置。
3. 前記第一柱部が、前記係合子の周方向一方側との接触部になる第一端面を有し、前記第二柱部が、前記係合子の周方向他方側との接触部になる第二端面を有し、前記第一端面と前記第二端面が、径方向に前記他方の部材側に向かって互いに周方向に近くなる形状である請求項１又は２に記載の回転伝達装置。
4. 前記係合子が、前記第一柱部と前記第二柱部によって周方向両側から押される対の接触面を有し、前記対の接触面が、径方向に前記他方の部材側に向かって互いに周方向に近くなる形状である請求項１から３のいずれか１項に記載の回転伝達装置。
5. 前記カム機構が、軸方向に向き合う第一カム溝及び第二カム溝と、これらカム溝間に介在するボールとで運動変換を行うボールカム機構、又は周方向に向かって軸方向に傾いた第一斜面と第二斜面同士で運動変換を行うスライドカム機構からなる請求項１から４のいずれか１項に記載の回転伝達装置。

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