JP7046658B2

JP7046658B2 - 回転伝達装置

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Publication number: JP7046658B2
Application number: JP2018044091A
Authority: JP
Inventors: 隆英齋藤; 光司佐藤
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2018-03-12
Filing date: 2018-03-12
Publication date: 2022-04-04
Anticipated expiration: 2038-03-12
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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、入力側部材と、この入力側部材の外方に配置された内周部を有する出力側部材と、それら入力側部材と出力側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、出力側部材の内周部に設けられた円筒面と、入力側部材に設けられ前記円筒面との間にくさび空間を形成するカム面と、円筒面とカム面との間に配置されたローラと、ローラを保持する保持器とを有する。保持器は、周方向にローラと当接可能なポケット面を有する。ローラは、カム面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。保持器とカム面間の相対回転を制御する手段として、電磁アクチュエータが利用されている。

例えば、特許文献１、２のような回転伝達装置は、スイッチばねと、電磁石と、ロータと、アーマチュアとを備える。スイッチばねは、入力側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ローラが中立位置に移動するように保持器を復帰回転させる。アーマチュアは、軸方向に移動可能に支持されており、電磁石の電磁コイルに対する通電により、保持器に対して回り止めされる。ロータは、出力側部材に回り止めされている。アーマチュアが、前述の通電により、ロータに吸着されると、保持器が、アーマチュア、ロータを介して出力側部材に接続され、その保持器と入力側部材の相対回転により、ローラが出力側部材の円筒面および入力側部材のカム面に係合させられ、入力側部材と出力側部材間において回転トルクが伝達される。前述の通電を解除すると、スイッチばねのばね力により保持器が復帰回転させられ、この保持器のポケット面に周方向に押されるローラが中立位置に移動させられ、円筒面及びカム面に対するローラの係合が解除される。

特開２００７－２４７７１３号公報特開２００５－９０６７８号公報

上述のようなクラッチ機構においては、ローラが中立位置にある状態で入力側部材が高速に回転する場合、その入力側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が入力側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出力側部材の円筒面に押し付けられ、その状態で入力側部材及び保持器と共に円筒面に対して相対的に高速回転し続けるため、円筒面とローラの接触部で引き摺りトルクが増大し、ローラや円筒面が摩耗する可能性があった。

そこで、この発明が解決しようとする課題は、クラッチ機構のローラが中立位置にある状態で入力側部材及び保持器と共に出力側部材の円筒面に対して高速回転することによるローラや円筒面の摩耗を防ぐことである。

上記の課題を達成するため、この発明に係る第一の解決手段は、入力側部材と、前記入力側部材の外方に配置された内周部を有する出力側部材と、前記入力側部材と前記出力側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、前記クラッチ機構が、前記出力側部材の前記内周部に設けられた円筒面と、前記入力側部材に設けられ前記円筒面との間にくさび空間を形成するカム面と、前記円筒面と前記カム面との間に配置されたローラと、前記ローラを保持する保持器とを有し、前記保持器が、周方向に前記ローラと当接可能なポケット面を有し、前記ローラが、前記カム面に対する前記保持器の相対回転によって前記円筒面及び前記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回転伝達装置において、前記ポケット面の算術平均粗さＲａの値が、前記円筒面の算術平均粗さＲａの値以下である構成を採用することである。ここで、算術平均粗さＲａは、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｂ０６０１：２０１３で規定される算術平均粗さＲａのことをいう。

上記第一の解決手段の構成によれば、保持器のポケット面の算術平均粗さＲａの値が出力側部材の円筒面の算術平均粗さＲａの値以下であるため、中立位置のローラが入力側部材及び保持器と共に高速回転する際、円筒面とローラ間の摩擦係数に対してポケット面と当該ローラ間の摩擦係数が同等以下に低減される。このため、円筒面との間の摩擦抵抗力でローラが容易に自転させられるので、ローラと円筒面間の引き摺りトルクが低減され、ひいては、ローラや円筒面の摩耗を防止することができる。

具体的には、前記ポケット面が、前記保持器を形成する金属材に施された表面処理部からなるとよい。このようにすると、保持器形状に加工された金属材の表面に対してポケット面を低摩擦な表面性状に改質することができる。

例えば、前記表面処理が、めっきである。めっきにより、保持器素材である金属材の表面に比してポケット面の算術平均粗さＲａの値を小さくすることができる。

例えば、前記表面処理が、ショットブラスト加工である。ショットブラスト加工により、保持器素材である金属材の表面に比してポケット面の算術平均粗さＲａの値を小さくすることができる。

例えば、前記表面処理が、化学研磨である。化学研磨により、保持器素材である金属材の表面に比してポケット面の算術平均粗さＲａの値を小さくすることができる。化学研磨は、めっき、ショットブラスト加工よりも比較的低コストに実施可能な点で好ましい表面処理手段である。

上記の課題を達成するため、この発明に係る第二の解決手段は、入力側部材と、前記入力側部材の外方に配置された内周部を有する出力側部材と、前記入力側部材と前記出力側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、前記クラッチ機構が、前記出力側部材の前記内周部に設けられた円筒面と、前記入力側部材に設けられ前記円筒面との間にくさび空間を形成するカム面と、前記円筒面と前記カム面との間に配置されたローラと、前記ローラを保持する保持器とを有し、前記保持器が、周方向に前記ローラと当接可能なポケット面を有し、前記ローラが、前記カム面に対する前記保持器の相対回転によって前記円筒面及び前記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回転伝達装置において、前記保持器が、周方向に前記ローラと対向する位置に前記ポケット面から深さをもった複数のポケット溝部を有し、前記ポケット溝部が、当該ポケット溝部の軸方向両側の溝終端から前記ローラの自転方向に向かって当該ポケット溝部の軸方向中央部へ油を導く形状を有する構成を採用することである。

上記第二の解決手段の構成によれば、中立位置のローラが入力側部材及び保持器と共に高速回転する際、遠心力によって円筒面に押し付けられるローラが自転させられ、クラッチ機構を潤滑する油をポケット溝部に引き込む。ポケット溝部に引き込まれた油は、自転するローラに引き摺られてポケット溝部の軸方向両側から軸方向中央部側へ進み、やがてポケット溝部の軸方向中央部で合流する。この合流部分では油圧が高まってローラとポケット面間に油膜が形成されるため、ローラとポケット面間の摩擦係数が低減される。これにより、円筒面との間の摩擦抵抗力でローラが容易に自転させられるので、ローラと円筒面間の引き摺りトルクが低減され、ひいては、ローラや円筒面の摩耗を防止することができる。

前記出力側部材が、前記円筒面から深さをもちかつ前記ローラとの間に周方向に向かって次第に狭小となる隙間を形成する外方溝部を有するとよい。このようにすると、入力側部材及び保持器と共にローラが隙間の狭小側に向かって高速回転すると、油も同時に回転する。このため、ローラと外方溝部との間において、油が外方溝部の深い側から浅い側に向かって引き摺られることに伴って油圧が高まるくさび効果が生じ、ローラと円筒面間に油膜が形成される。これにより、ローラと円筒面間の摩擦係数を低減することができる。

上述のように、この発明は、クラッチ機構のローラが中立位置にある状態で入力側部材及び保持器と共に出力側部材の円筒面に対して高速回転する際、ローラと保持器のポケット面間の摩擦係数が低減され、ローラの自転が容易化されるので、ローラと円筒面間の引き摺りトルクが低減され、これにより、ローラや円筒面の摩耗を防ぐことができる。

この発明の第一実施形態の回転伝達装置でのローラの接触態様を示す断面図図１の回転伝達装置の全体的な構造を示す断面図図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線の断面図この発明の第二実施形態に係る回転伝達装置の全体的な構造を示す断面図図４のＶ－Ｖ線の断面図図４の保持器の斜視図図４の保持器の断面図この発明の第三実施形態に係る回転伝達装置の全体的な構造を示す断面図図８のＩＸ－ＩＸ線の断面図

この発明の上記第一の解決手段に係る一例としての第一実施形態を図１～図３に基づいて説明する。図２に示すように、第一実施形態に係る回転伝達装置は、入力側部材１と、入力側部材１と同軸上に配置された出力側部材２と、入力側部材１と出力側部材２間で入力側部材１から出力側部材２への回転の伝達と遮断とを行なうクラッチ機構３とを備える。

以下、入力側部材１と出力側部材２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、その軸線回りの円周方向を「周方向」という。

クラッチ機構３は、筒状のハウジング４によって覆われている。

入力側部材１は、動力伝達経路の構成要素となる軸である。入力側部材１は、中空軸状に形成されている。入力側部材１の内周側には、外部から回転トルクを伝達する入力軸Ｓが連結されている。入力軸Ｓは、ハウジング４の軸方向一方側（図２において左側）の開口部５に挿通されている。ハウジング４の開口部５と入力軸Ｓとの間にシールないし軸受６が設けられている。シール６の場合、軸Ｓとハウジング４間を密封するためのものである。軸受６の場合、入力軸Ｓをハウジング４に対して回転自在に支持するためのものであり、シール付転がり軸受を採用してシールを兼ねてもよい。

出力側部材２は、動力伝達経路の構成要素となる軸であって、クラッチ機構３から回転トルクを伝達される部材である。出力側部材２は、入力側部材１の外方に配置された内周部７と、ハウジング４の軸方向他方側（図２において右側）から外部へ延びる軸部８とを有する。出力側部材２の外周とハウジング４の内周との間に軸受９が設けられている。軸受９は、出力側部材２をハウジング４に対して回転自在かつ軸方向に非可動に支持するためのものである。軸部８は、動力伝達経路の他の構成要素に連結される。

なお、出力側部材２として内周部７と軸部８とが一体の部材に形成された例を示したが、出力側部材に軸部は必須でなく、他の軸を出力側部材に連結するようにしてもよい。また、入力側部材１として入力軸Ｓに連結されるものを例示したが、入力側部材に軸部を一体に形成し、その軸部を他の構成要素に連結するようにしてもよい。それら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。

出力側部材２の外周とハウジング４の軸方向他方側との間にシール１０が設けられている。シール１０は、外部からの異物侵入、ハウジング４内から外部への流動性潤滑剤の漏洩を防止するためのものである。

入力側部材１は、入力側部材１の軸方向中間位置で径方向に突き出たカムリング部１１と、カムリング部１１に対して軸方向一方側に位置する第一端部１２と、カムリング部１１に対して軸方向他方側に位置する第二端部１３とを有する。第二端部１３の外周と出力側部材２の内周部７との間に軸受１４が設けられている。軸受１４は、入力側部材１を出力側部材２に対して回転自在に支持するためのものである。

クラッチ機構３は、図２、図３に示すように、出力側部材２の内周部７に設けられた円筒面１５と、入力側部材１のカムリング部１１の外周に設けられたカム面１６と、円筒面１５とカム面１６との間に配置されたローラ１７と、ローラ１７を保持する保持器１８と、保持器１８の位相をばね力で保持するスイッチばね１９と、クラッチ機構３の係合、解除を制御する電磁アクチュエータ２０とを有する。

円筒面１５は、周方向全周に連続する。出力側部材２の全体的な形状は、例えば、鍛造によって形成される。円筒面１５は、例えば、鍛造品に対する研削加工によって仕上げられる。この場合、円筒面１５の算術平均粗さＲａは、例えば、０．８～１．０にすることができる。

カム面１６は、円筒面１５との間にくさび空間を形成する。そのくさび空間は、カム面１６の周方向中央から周方向両端に向かって次第に狭小となっている。すなわち、カム面１６と円筒面１５との間の径方向の距離は、カム面１６の周方向中央に位置する図３のローラ１７の位置から周方向の一方向（図３において左回り）に向かって次第に小さくなり、また、当該ローラ１７の位置から周方向の他方向（図３において右回り）に向かって次第に小さくなっている。なお、カム面１６を単一平面で構成した例を示したが、カム面を複数の面で構成してもよいし、単一の曲面で構成することも可能である。

入力側部材１の外周には、周方向に間隔をおいて複数のカム面１６が形成されている。すなわち、複数のくさび空間が形成され、各くさび空間にローラ１７が配置されている。

ローラ１７は、円筒ころ状に形成されている。ローラ１７は、カム面１６に対する保持器１８の相対回転によって円筒面１５及びカム面１６に係合する係合位置と、円筒面１５及びカム面１６との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。ローラ１７は、入力側部材１に対して保持器１８が相対回転した際、円筒面１５およびカム面１６に係合して、入力側部材１と出力側部材２間で回転トルクを伝達する。

保持器１８は、周方向に並ぶ複数の柱部２１と、これら柱部２１の軸方向一方側に連続する第一環部２２と、これら柱部２１の軸方向他方側に連続する第二環部２３とを有する。周方向に隣り合う柱部２１間の空間が、ローラ１７を収容する空間になっている。

柱部２１は、図１、図３に示すように、ローラ１７と周方向に当接可能なポケット面２４を有する。ポケット面２４は、各柱部２１の周方向両側にそれぞれ形成されている。ポケット面２４は、周方向に隣り合う柱部２１間の空間を周方向に二等分する仮想アキシアル平面（前述の軸線を含む平面）に沿った平坦面になっている。ローラ１７は、周方向に対向するポケット面２４との当接により、カム面１６に対する周方向位置が制限され、また、保持器１８と共に強制的に回転させられる。

ポケット面２４の算術平均粗さＲａの値は、円筒面１５の算術平均粗さＲａの値以下である。

図２に示すように、保持器１８の第二環部２３は、内向きのフランジを有する。第二環部２３は、そのフランジの内周において入力側部材１の第二端部１３の外周に回転自在に嵌合されている。保持器１８は、第二環部２３のフランジにおいて、カムリング部１１と止め輪２５とにより、軸方向に位置決めされている。止め輪２５は、第二端部１３に形成された止め輪溝に取り付けられている。

保持器１８の全体的な形状は、金属材を素材として、例えば、プレス加工によって形成され、この場合、図３に示す各柱部２１は、金属材を打ち抜くことによって形成される。金属材として、例えば、鋼板が挙げられる。プレス加工で柱部を打ち抜いたワークにおいて、ポケット面形状を有する部分の算術平均粗さＲａの値は、２．０程度になる。そのワークのポケット面形状部分に表面処理を施すことにより、表面処理部からなるポケット面２４を得ることができる。

前述の表面処理として、例えば、パーカー処理、めっき、固体潤滑皮膜処理、ショットブラスト加工、化学研磨が挙げられる。

前述のパーカー処理は、リン酸塩の溶液を用いてワークの表面に不溶性のリン酸塩皮膜を成長させるリン酸塩皮膜処理である。

前述のめっきは、めっき液に含まれる還元剤の酸化によって放出される電子により、ワークの表面に金属皮膜を析出させる処理であり、例えば、無電解ニッケルめっきが挙げられる。めっきの場合、めっき浴中に微粒子を混入させ、金属と同時に共析させる複合めっきを採用することにより、ポケット面２４の耐摩耗性や自己潤滑性をより良好にすることができる。例えば、耐摩耗性を重視する場合、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、ダイヤモンド等を共析させればよい。また、自己潤滑性を重視する場合、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ化黒鉛等を共析させればよい。耐摩耗性と自己潤滑性の両方を重視する場合、ＳｉＣ＋ＢＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４＋ＢＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４＋ＣａＦ_２等を共析させればよい。

前述の固体潤滑皮膜処理は、例えば、微粒子を単独または複合的に塗料中に分散させ、ワークの表面にコーティングする処理であり、パルリューベ処理とも呼ばれる。微粒子として、例えば、フッ素・グラファイト・二硫化モリブデン等が挙げられる。

前述のショットブラスト加工は、粒体の投射材をワークに衝突させ、ワークの表面を研削する処理である。ショットブラスト加工の場合、例えば、二硫化モリブデン粒子等の自己潤滑性に優れた投射材を被加工物に転写させることによりワークの表面をコーティングしてもよい。

前述の化学研磨は、電気を使わず、酸性の化学研磨液にワークの表面を接触させることによりワークの表面を溶かして研磨する処理である。化学研磨によれば、例えば、算術平均粗さＲａの値が２．０程度、この最大高さ粗さＲｚの値が０．９程度であるワーク表面を均一に研磨し、ポケット面２４の算術平均粗さＲａの値を１．０以下、この最大高さ粗さＲｚの値を０．４以下に改質することができ、上述の他の表面処理に比して低コストでありながら、円筒面１５に比して滑らかなポケット面２４を得ることができる。なお、前述の最大高さ粗さＲｚも、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｂ０６０１：２０１３で規定されるものである。

図２に示すスイッチばね１９は、ローラ１７が中立位置となるように保持器１８を弾性的に保持する。スイッチばね１９は、入力側部材１の第一端部１２上に配置されている。クラッチ機構３は、スイッチばね１９を第一端部１２上に保つばね保持リング２６を有する。

スイッチばね１９は、Ｃ形のリング部の両端に一対の係合片２７を外向きに形成した金属ばねからなる。スイッチばね１９のリング部は、第一端部１２の外周に通され、入力側部材１に形成された凹部２８内に嵌合されている。凹部２８は、カムリング部１１の端面において軸方向に一定の深さをもっている。スイッチばね１９の一対の係合片２７は、凹部２８の外側壁に形成された切欠部から、保持器１８の第一環部２２に形成された切欠部２９内に挿入されている。スイッチばね１９の一対の係合片２７は、凹部２８の切欠部、保持器１８の切欠部２９を周方向の相反する方向に向かって押圧する。その押圧によって、保持器１８は、ローラ１７が中立位置となる位相に保持される。

ばね保持リング２６は、入力側部材１の第一端部１２の外周および保持器１８の第一環部２２の内周に嵌合されている。ばね保持リング２６は、第一端部１２の外周に取り付けられた止め輪３０により、軸方向一方側への移動が阻止されている。このため、凹部２８からのスイッチばね１９の脱出は、ばね保持リング２６によって防止される。

電磁アクチュエータ２０は、保持器１８の第一環部２２と軸方向に対向するアーマチュア３１と、アーマチュア３１と軸方向に対向するロータ３２と、ロータ３２と軸方向に対向する電磁石３３と、アーマチュア３１をロータ３２から離反する方向に押圧する離反ばね３４とを有する。

アーマチュア３１は、入力側部材１の第一端部１２の外周にスライド自在に嵌合されている。アーマチュア３１は、保持器１８に対して回り止めされている。アーマチュア３１には、回り止め用の係合孔部４３が形成されている。保持器１８は、第一環部２２から係合孔部４３内へ延びる突片部４４を有する。突片部４４は、アーマチュア３１のストロークの全範囲で係合孔部４３と周方向に係合可能である。その係合により、アーマチュア３１は、保持器１８に対して軸方向に移動可能な状態で回り止めされている。なお、アーマチュアと保持器の回り止めは、特許文献２のようにコネクティングプレートを介在させる構造にしてもよい。

ロータ３２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を有する。ロータ３２は、その外方円筒部の外周においてロータガイド４５内に圧入されている。ロータガイド４５は、出力側部材２の外周端部に取り付けられている。ロータ３２は、ロータガイド４５を介して出力側部材２に対して回り止めされている。このため、ロータ３２は、出力側部材２と一体に回転することができる。なお、ロータガイド４５は、非磁性体によって形成されている。

ロータ３２の内方円筒部の内周と入力軸Ｓの外周との間に軸受４６が設けられている。軸受４６は、ロータ３２を入力軸Ｓに対して回転自在に支持するためのものである。

電磁石３３は、フィールドコア４７と、フィールドコア４７に支持された電磁コイル４８とからなる。電磁石３３は、ロータ３２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。フィールドコア４７は、ハウジング４の閉塞端に回転不可な状態に支持されている。

離反ばね３４は、アーマチュア３１とロータ３２の対向面間に介在している。アーマチュア３１がロータ３２から軸方向に離反する量は、止め輪３０により制限される。なお、止め輪３０は、ばね保持リング２６の規制用と兼用にしたが、別途に設けてもよい。

第一実施形態に係る回転伝達装置の動作について説明する（図２、図３を適宜、参照）。先ず、電磁アクチュエータ２０の電磁コイル４８への通電が遮断されている状態では、ローラ１７が中立位置にあり、保持器１８は、スイッチばね１９のばね力により、カム面１６に対してローラ１７を中立位置に保つ位相に保持される。このため、入力軸Ｓが図３における左回り又は右回りのいずれに回転したとしても、入力軸Ｓと一体に回転する入力側部材１の回転トルクは、出力側部材２に伝達されず、出力側部材２に対して入力側部材１が空転（フリー回転）する。つまり、クラッチ機構３は、入力側部材１から出力側部材２への回転トルクの伝達を遮断する係合解除状態にある。

この係合解除状態のとき、入力側部材１の回転は、スイッチばね１９を介して保持器１８に伝達され、保持器１８及びローラ１７が共に回転する。また、アーマチュア３１は、保持器１８に回り止めされているため、アーマチュア３１も共に回転する。

入力側部材１が回転する状態において、電磁コイル４８に通電すると、アーマチュア３１に吸引力が付与される。このため、アーマチュア３１は、離反ばね３４の弾性に抗して移動し、ロータ３２に吸着される。

ロータ３２とアーマチュア３１の吸着面に作用する摩擦抵抗は、保持器１８の回転抵抗となる。その摩擦抵抗は、スイッチばね１９のばね力よりも予め大きな値に設定されている。このため、スイッチばね１９が弾性変形を生じて、保持器１８が入力側部材１に対して相対回転する。その相対回転により、ローラ１７は、円筒面１５とカム面１６間のくさび空間の狭小部に押し込まれて円筒面１５及びカム面１６に係合する。このため、入力側部材１の回転トルクは、ローラ１７を介して出力側部材２に伝達される。つまり、クラッチ機構３は、入力側部材１から出力側部材２への回転トルクを伝達する係合状態にある。

この係合状態において、電磁コイル４８に対する通電を遮断すると、離反ばね３４の押圧により、アーマチュア３１はロータ３２から離反して、止め輪３０に当接する位置まで移動する。また、アーマチュア３１がロータ３２から離反すると、スイッチばね１９のばね力により、保持器１８が入力側部材１に対して係合時の逆方向に回転し、柱部２１のポケット面２４に押されたローラ１７が中立位置に戻る。このため、クラッチ機構３は、係合解除状態に戻る。

例えば、図１に示すように、クラッチ機構３が係合解除状態にあって入力側部材１が右回り（矢線Ａ方向）に回転するとき、入力側部材１と保持器１８がスイッチばね１９によって弾性的に連結されているため、入力側部材１及び保持器１８が共に右回りに回転する。その保持器１８の柱部２１のポケット面２４に当接するローラ１７も保持器１８等と共に右回りに回転する。

このため、入力側部材１が高速に右回りに空転する場合、ローラ１７は、遠心力により径方向外方へ移動して円筒面１５に接触する。その接触部に作用する摩擦抵抗力μ_１・Ｎにより、ローラ１７及び保持器１８を円筒面１５に対して引き摺る引き摺りトルクが発生する。この引き摺りトルクは、ローラ１７を自転させようとすると共に、スイッチばね１９のばね力に抗して作用し、入力側部材１に対して保持器１８を相対回転させようとする。このとき、ローラ１７は、右回りの回転において回転方向後ろ側となる図中左側の柱部２１のポケット面２４に接触する。その接触部に作用する摩擦抵抗力μ_２・Ｆは、ローラ１７の自転を阻害するブレーキトルクを生む。

ここで、そのポケット面２４の算術平均粗さＲａの値が円筒面１５の算術平均粗さＲａの値よりも小さいため、そのポケット面２４とローラ１７の接触部における摩擦係数μ_２は、円筒面１５とローラ１７の接触部における摩擦係数μ_１よりも小さくなり、摩擦抵抗力μ_１・Ｎは、摩擦抵抗力μ_２・Ｆよりも大きくなる。このため、ローラ１７は、容易に自転し、円筒面１５を転がり易くなる。したがって、円筒面１５との間の摩擦抵抗力μ_１・Ｎでローラ１７が容易に自転させられるため、前述の引き摺りトルクが低減され、ひいては、ローラ１７や円筒面１５の摩耗が防止される。

このように、図１～図３に示す回転伝達装置は、クラッチ機構３のローラ１７が中立位置にある状態で入力側部材１及び保持器１８と共に出力側部材２の円筒面１５に対して高速回転する際、前述の引き摺りトルクが低減されるので、ローラ１７や円筒面１５の摩耗を防止することができる。また、前述の引き摺りトルクの低減による副次的な効果として、第一実施形態に係る回転伝達装置は、入力側部材１に対する保持器１８の不正回転を防止し、クラッチ機構３のミス係合の発生を防止することもできる。

この発明の第二実施形態を図４～図７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４は、潤滑油の循環経路にオイルポンプを備える機械の動力伝達経路の一部として回転伝達装置１００が適用された例を示す。回転伝達装置１００は、機械の隔壁Ｗに取り付けられている。入力側部材１０１には、その機械に備わる出力軸（図示省略）から回転トルクが伝達される

出力側部材１０２の内周部１０３の内方にクラッチ機構１０４が配置されている。電磁石１０５は、フィールドコアにおいて隔壁Ｗの開口部の周囲に取り付けられている。ロータ１０６は、出力側部材１０２の内周部１０３に対する圧入によって出力側部材１０２に取り付けられている。

入力側部材１０１の第一端部１０７は、ロータ１０６、電磁石１０５の内方を通って電磁石１０５よりも軸方向一方側へ延びる軸部を含む。第一端部１０７は、その軸部において隔壁Ｗの開口部に挿通され、前述の機械の出力軸に連結される。第一端部１０７の外周とロータ１０６の内周との間に軸受１０８が配置されている。

入力側部材１０１の第二端部１０９と出力側部材１０２の内周部１０３間の軸受１１０は、保持器１１１の第二環部１１２と軸方向に当接し、保持器１１１の軸方向他方側への移動を規制する。

保持器１１１とアーマチュア１１３は、コネクティングプレート１１４を介して回り止めされている。コネクティングプレート１１４は、スイッチばね１１５を規制するばね保持リングを兼ねている。コネクティングプレート１１４は、保持器１１１の第一環部１１６の内周に嵌合された状態で、第一環部１１６の切欠部及びアーマチュア１１３の係合孔部（図示省略）に挿入されている。

このように、回転伝達装置１００は、第一実施形態のハウジング、ハウジングの内周と出力側部材の外周間の軸受、入力軸とロータ間の軸受、及び保持器の第二環部を規制する止め輪が省略された簡素な構造になっている。

入力側部材１０１は、図４、図５に示すように、前述のオイルポンプ（図示省略）で送られる油を入力側部材１０１の内部に通してローラ１１７へ導く給油経路を有する。すなわち、入力側部材１０１は、第一端部１０７の内部を通ってローラ１１７、カム面１１８の内方に至る中心路１１９と、中心路１１９から分岐してローラ１１７と対向する出口路１２０とを有する。出口路１２０は、ローラ１１７ごとに対応して径方向に延びる。油は、中心路１１９から出口路１２０へ流入し、出口路１２０から対応のローラ１１７に向けて流出する。この油は、前述のオイルポンプの作動中、継続的に中心路１１９に送られる。

図５～図７に示すように、保持器１１１の柱部１２１は、周方向にローラ１１７と対向する位置にポケット面１２２から周方向に深さをもった複数の第一のポケット溝部１２３及び第二のポケット溝部１２４を有する。

第一のポケット溝部１２３は、保持器１１１の内径側に向かって尖るＶ字状を有する。第二のポケット溝部１２４は、保持器１１１の外径側に向かって尖る逆Ｖ字状を有する。

ここで、保持器１１１、カム面１１８が図５において右回り（矢線Ａ方向）に回転する場合、ローラ１１７の自転方向は左回りになる。この場合、第一のポケット溝部１２３は、当該ポケット溝部１２３の軸方向両側の溝終端（Ｖ字両端）からローラ１１７の自転方向に向かって当該ポケット溝部１２３の軸方向中央部（Ｖ字尖端）へ油を導く形状を有することになる。

一方、保持器１１１、カム面１１８が図５において左回りに回転する場合、ローラ１１７の自転方向は右回りになる。この場合、第二のポケット溝部１２４は、当該ポケット溝部１２４の軸方向両側の溝終端（逆Ｖ字両端）からローラ１１７の自転方向に向かって当該ポケット溝部１２４の軸方向中央部（逆Ｖ字尖端）へ油を導く形状を有することになる。

第一のポケット溝部１２３は、ポケット面１２２の形成範囲の略全域に分布している。この分布は、軸方向及び径方向に二つ以上の第一のポケット溝部１２３が並ぶように配置されている。第二のポケット溝部１２４も、第一のポケット溝部１２３と同様に配置されている。また、第一のポケット溝部１２３と、第二のポケット溝部１２４は、軸方向に交互に並ぶように配置されている。

第一及び第二のポケット溝部１２３，１２４のような浅い溝部は、柱部１２１に対するエッチング加工、面押し加工等の適宜の方法で形成すればよい。

図４に示すクラッチ機構１０４が係合解除状態のとき、例えば、保持器１１１が入力側部材１０１と共に図５において右回りに回転する場合、遠心力によって円筒面１２５に押し付けられる中立位置のローラ１１７が自転させられ、出口路１２０から流出する油を第一及び第二のポケット溝部１２３，１２４に引き込む。ここで、各第一のポケット溝部１２３に引き込まれた油は、自転するローラ１１７に引き摺られて当該第一のポケット溝部１２３の軸方向両側から軸方向中央部側へ進み、やがて当該第一のポケット溝部１２３の軸方向中央部で合流する。この合流部分では油圧が高まってローラ１１７とポケット面１２２間に油膜が形成されるため、ローラ１１７とポケット面１２２間の摩擦係数が低減される。これにより、円筒面１２５との間の摩擦抵抗力でローラ１１７が容易に自転させられるので、ローラ１１７と円筒面１２５間の引き摺りトルクが低減され、ひいては、ローラ１１７や円筒面１２５の摩耗が防止される。なお、保持器１１１がカム面１１８と共に図５において左回りに回転する場合、第二のポケット溝部１２４の合流部分で油圧が高まり、ローラ１１７とポケット面１２２間の摩擦係数が低減され、やはり摩耗が防止される。

このように、回転伝達装置１００は、クラッチ機構１０４のローラ１１７が中立位置にある状態で入力側部材１０１及び保持器１１１と共に出力側部材１０２の円筒面１２５に対して高速回転する際、前述の引き摺りトルクが低減されるので、ローラ１１７や円筒面１２５の摩耗を防止することができる。また、前述の引き摺りトルクの低減による副次的な効果として、回転伝達装置１００は、入力側部材１０１に対する保持器１１１の不正回転を防止し、クラッチ機構１０４のミス係合の発生を防止することもできる。

なお、第一及び第二のポケット溝部１２３，１２４としてＶ字状、逆Ｖ字状を例示したが、Ｕ字状、矢線状等、他の形状に変更してもよい。要は、ローラの自転による油の引き摺りを利用して、軸方向両側の溝終端から溝中央部へ油を合流させて油圧を高める動圧発生作用により、ローラとポケット面間の油膜形成を促進することが可能であればよい。

また、ポケット面１２２の算術平均粗さＲａの値を小さくすることは、ローラ１１７とポケット面１２２間の油膜形成に有利である。このため、第二実施形態においても、ポケット面１２２の算術平均粗さＲａの値は、円筒面１２５の算術平均粗さＲａの値以下にすることが好ましい。

ポケット溝部１２３，１２４を形成する場合、油膜形成の促進によってポケット面１２２とローラ１１７間の接触部における摩擦係数を小さくすることが可能なため、ポケット面１２２の算術平均粗さＲａの値を円筒面１２５の算術平均粗さＲａの値よりも大きくしてもよい。すなわち、ポケット溝部による摩擦低減は、ポケット面と円筒面間の算出平均粗さＲａの大小関係を問わずに採用可能な技術である。

この発明の第三実施形態を図８～図９に基づいて説明する。なお、第三実施形態は、第二実施形態において出力側部材の形状のみを変更したものであるから、以下では、第二実施形態との相違点を述べるに留める。

図８、図９に示す出力側部材１３０は、円筒面１３１から径方向に深さをもって周方向に延びる複数の外方溝部１３２を有する。外方溝部１３２は、ローラ１１７と径方向に対向する位置にある。外方溝部１３２は、周方向一方側の溝終端側に最深部を有し、当該最深部から周方向他方側の溝終端まで次第に浅くなっている。すなわち、外方溝部１３２は、ローラ１１７との間に周方向一方から他方に向かって（図９において周方向の矢線Ａ方向に向かって）次第に狭小となる楔状の空間を形成する。

外方溝部１３２は、ローラ１１７の軸方向中央部と径方向に対向する位置にだけ形成されている。これは、ローラ１１７の軸方向両側が均等に円筒面１３１に係合可能とするためである。

複数の外方溝部１３２は、周方向全周に連続的に形成されている。ある外方溝部１３２の周方向一方側の溝終端は、隣接する外方溝部１３２の周方向他方側の溝終端に連続する。このため、ローラ１１７は、周方向の殆どの位置において、いずれかの外方溝部１３２との間に前述の楔状の隙間を形成することになる。

図８に示すクラッチ機構１０４が係合解除状態のとき、保持器１１１が入力側部材１０１と共に図９において右回り（矢線Ａ方向）に回転する場合、回転方向後ろ側である周方向一方側の柱部１２１がローラ１１７を押し、ローラ１１７も右回りに公転する。すなわち、ローラ１１７は、外方溝部１３２とローラ１１７間に形成された楔状の隙間の狭小側に向かって高速回転することになり、また、出口路１２０から流出した油も同時に同方向へ回転することになる。このため、ローラ１１７と外方溝部１３２との間において、油が外方溝部１３２の深い側から浅い側に向かって引き摺られることに伴って油圧が高まるくさび効果が生じ、ローラ１１７と円筒面１３１間に油膜が形成される。これにより、ローラ１１７と円筒面１３１間の摩擦係数を低減し、ひいては、ローラ１１７や円筒面１３１の摩耗をより防止することができる。

なお、図８、図９に示す例では、係合解除状態において入力側部材１０１が一方向に回転する場合に有効な外方溝部１３２だけを採用したが、二方向に対応するための外方溝部（すなわち周方向他方側から一方側に向かって狭小となる隙間をローラとの間に形成する外方溝部）を追加してもよい。二方向対応に変更する場合、深さ変化方向が互いに異なる外方溝部を同じ軸方向位置で周方向に交互に形成してもよいし、軸方向の異なる位置に別々に形成してもよい。

また、外方溝部は、全周で連続的に形成する必要はなく、例えば、ローラのピッチ以下のピッチで周方向の複数箇所に外方溝部を形成してもよい。

第三実施形態のように一方向対応の外方溝部のみを有する回転伝達装置は、係合解除状態のとき、入力側部材が一方向回転する時間に比して、他方向回転する時間が短い場合に適している。

今回開示された各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。

１，１０１入力側部材
２，１０２，１３０出力側部材
３，１０４クラッチ機構
７，１０３内周部
１５，１２５，１３１円筒面
１６，１１８カム面
１７，１１７ローラ
１８，１１１保持器
２４，１２２ポケット面
１００回転伝達装置
１２３，１２４ポケット溝部
１３２外方溝部

Claims

入力側部材（１０１）と、前記入力側部材（１０１）の外方に配置された内周部（１０３）を有する出力側部材（１０２，１３０）と、前記入力側部材（１０１）と前記出力側部材（１０２，１３０）間で回転トルクの伝達と遮断を行うクラッチ機構（１０４）とを備え、
前記クラッチ機構（１０４）が、前記出力側部材（１０２，１３０）の前記内周部（１０３）に設けられた円筒面（１２５，１３１）と、前記入力側部材（１０１）に設けられ前記円筒面（１２５，１３１）との間にくさび空間を形成するカム面（１１８）と、前記円筒面（１２５，１３１）と前記カム面（１１８）との間に配置されたローラ（１１７）と、前記ローラ（１１７）を保持する保持器（１１１）とを有し、
前記保持器（１１１）が、周方向に前記ローラ（１１７）と当接可能なポケット面（１２２）を有し、前記ローラ（１１７）が、前記カム面（１１８）に対する前記保持器（１１１）の相対回転によって前記円筒面（１２５，１３１）及び前記カム面（１１８）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回転伝達装置において、
前記保持器（１１１）が、周方向に前記ローラ（１１７）と対向する位置に前記ポケット面（１２２）から深さをもった複数のポケット溝部（１２３，１２４）を有し、前記ポケット溝部（１２３，１２４）が、当該ポケット溝部（１２３，１２４）の軸方向両側の溝終端から前記ローラ（１１７）の自転方向に向かって当該ポケット溝部（１２３，１２４）の軸方向中央部へ油を導く形状を有することを特徴とする回転伝達装置。
前記出力側部材（１３０）が、前記円筒面（１３１）から深さをもちかつ前記ローラ（
１１７）との間に周方向に向かって次第に狭小となる隙間を形成する外方溝部（１３２）を有する請求項１に記載の回転伝達装置。