JP7085443B2 - 回転伝達装置 - Google Patents

Description

この発明は、高速回転に対応した回転伝達装置に関する。

内方部材から外輪部材に回転を伝達する締結状態と、内方部材から外輪部材への回転の伝達を遮断する空転状態とを切り替える回転伝達装置として、例えば、特許文献１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、内方部材と、内方部材の外周を囲むように設けられた外輪部材と、内方部材の外周と径方向に対向するように外輪部材の内周に形成された円筒面と、その円筒面との間に周方向中央から周方向両端に向かって次第に狭小となるくさび空間を形成するように内方部材の外周に形成された複数のカム面と、円筒面と各カム面との間に１個ずつ組み込まれたローラと、そのローラを保持する保持器とを有する。

保持器には、径方向に貫通するポケットが周方向に間隔をおいて複数形成され、その各ポケットにローラが収容されている。この保持器は、各ポケットに収容されたローラをカム面の中央に保持する中立位置と、ローラを円筒面とカム面の間に噛み込ませる係合位置との間で、内方部材に対して周方向に移動可能に支持されている。

またこの回転伝達装置は、保持器に回り止めされたアーマチュアと、外輪部材に回り止めされたロータと、通電によりアーマチュアを軸方向に移動させてロータに吸着させる電磁石と、内方部材に対する保持器の周方向位置を弾性的に保持する中立ばねとを有する。

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状態では、保持器が中立ばねによって中立位置に保持されるので、ローラは、円筒面とカム面の間に係合せず、内方部材と外輪部材の間での回転の伝達が遮断される空転状態となる。

一方、電磁石に通電すると、アーマチュアがロータに吸着され、その状態で内方部材が外輪部材に対して回転すると、アーマチュアとロータが共回りし、アーマチュアに回り止めされた保持器が内方部材に対して周方向に移動するので、保持器が中立位置から係合位置に移動し、ローラが円筒面とカム面の間に係合する。すなわち、回転伝達装置は、内方部材と外輪部材の間で回転が伝達される締結状態となる。

特開２００５－９０６７８号公報

本願の発明者が、特許文献１の回転伝達装置を、内方部材が高速回転する用途で使用することを検討したところ、空転状態において内方部材が高速回転したときに、内方部材と外輪部材の間に組み込まれたローラが外輪部材の円筒面に接触し、引き摺りトルクが生じる問題があることが分かった。

すなわち、空転状態において内方部材が回転するとき、内方部材と外輪部材の間に組み込まれたローラは、内方部材と一緒に移動する。ここで、内方部材が高速回転すると、内方部材と一緒に回転するローラに大きい遠心力が作用し、その遠心力によってローラが外輪部材の内周の円筒面に接触するおそれが生じる。そして、ローラが、遠心力によって外輪部材の円筒面に接触すると、ローラと外輪部材の円筒面との間の摩擦によって引き摺りトルク（内方部材の回転抵抗）が生じ、空転時のエネルギー損失が大きくなるという問題があることが分かった。また、ローラが、遠心力によって外輪部材の円筒面に接触すると、ローラの摩耗や、外輪部材の円筒面の摩耗が生じる問題もある。さらに、ローラが、遠心力によって外輪部材の円筒面に接触すると、外輪部材の円筒面に対するローラの摩擦抵抗によってローラおよび保持器が内方部材に対して周方向に移動し、ローラがミス係合するおそれもある。

この発明が解決しようとする課題は、空転状態において内方部材が高速回転するときに、内方部材と外輪部材の間に組み込まれたローラが外輪部材の円筒面に接触することによる引き摺りトルクを防止することである。

上記の課題を解決するため、この発明においては、以下の構成の回転伝達装置を提供する。
内方部材と、
前記内方部材の外周を囲むように設けられ、前記内方部材に対して相対回転可能に支持された外輪部材と、
前記内方部材の外周と径方向に対向するように前記外輪部材の内周に形成された円筒面と、
前記円筒面との間に周方向中央から周方向両端に向かって次第に狭小となるくさび空間を形成するように前記内方部材の外周に形成された複数のカム面と、
前記円筒面と前記各カム面との間に１個ずつ組み込まれたローラと、
前記ローラに対して周方向の一方側に対向する第１柱部をもつ第１分割保持器と、
前記ローラに対して周方向の他方側に対向する第２柱部をもつ第２分割保持器と、
前記第１柱部および前記第２柱部で前記ローラを前記カム面の中央に保持する中立位置と、前記第１柱部または前記第２柱部で前記ローラを周方向に押し動かし、前記ローラを前記円筒面と前記カム面の間に噛み込ませる係合位置との間で、前記第１分割保持器および前記第２分割保持器を前記内方部材に対して周方向に移動させる保持器移動機構と、
前記保持器移動機構の動作に連動して、前記第１柱部の前記ローラに対する対向面と前記第２柱部の前記ローラに対する対向面とで区画されるポケットの幅を狭めて前記第１柱部および前記第２柱部で前記ローラを挟持するローラ挟持状態と、前記ポケットの幅を広げて前記第１柱部および前記第２柱部による前記ローラの挟持を解除するローラ挟持解除状態とを切り替えるように前記第１分割保持器と前記第２分割保持器を周方向に相対変位させるポケット幅変化機構と、
を備える回転伝達装置。

このようにすると、保持器移動機構が第１分割保持器および第２分割保持器を係合位置から中立位置に移動させたときに、その動作に連動して第１分割保持器と第２分割保持器が周方向に相対変位することで、第１分割保持器の第１柱部と第２分割保持器の第２柱部とがローラを挟持し、ローラの径方向移動を防止する。そのため、空転状態において内方部材が高速回転するときに、内方部材と外輪部材の間に組み込まれたローラが遠心力によって外輪部材の内周の円筒面に接触するのが防止され、ローラが外輪部材の円筒面に接触することによる引き摺りトルクを防止することができる。また、空転状態において内方部材が高速回転するときに、内方部材と外輪部材の間に組み込まれたローラが外輪部材の円筒面に接触することによるローラおよび外輪部材の摩耗や、ローラのミス係合を防止することも可能となる。

前記第１柱部および前記第２柱部で前記ローラを挟持したときに、前記ローラの中心位置を通る仮想円よりも径方向外側で前記第１柱部および前記第２柱部が前記ローラの外周に接触し、かつ、前記第１柱部の前記ローラに対する接触点と前記第２柱部の前記ローラに対する接触点との間の周方向間隔が、前記ローラの直径よりも小さくなるように、前記第１柱部および前記第２柱部を形成すると好ましい。

このようにすると、第１柱部と第２柱部とでローラを挟持したときに、ローラの中心を通る仮想円よりも径方向外側における第１柱部と第２柱部の周方向間隔が、ローラの直径よりも狭くなるので、ローラが径方向外方に移動するのを確実に防止することが可能となる。

前記第１柱部の前記ローラに対する対向面と、前記第２柱部の前記ローラに対する対向面は、前記ローラの中心位置を挟んで周方向に対向する中央対向部と、その中央対向部の外径側に連なり、周方向に突出して形成された外径側対向部とで構成すると好ましい。

このようにすると、第１柱部および第２柱部の中央対向部で第１柱部および第２柱部の剛性を確保しながら、第１柱部および第２柱部の外径側対向部でローラの径方向外方への移動を効果的に防止することが可能となる。

前記保持器移動機構は、
前記第１分割保持器または前記第２分割保持器に回り止めされたアーマチュアと、
前記外輪部材に回り止めされ、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、
通電により前記アーマチュアを軸方向に移動させて前記ロータに吸着させる電磁石と、
前記内方部材に対する前記第１分割保持器または前記第２分割保持器の周方向位置を弾性的に保持する中立ばねと、
を有するものを採用することができる。

前記ポケット幅変化機構は、
前記電磁石の通電による前記アーマチュアの軸方向移動を、前記ポケットの幅が広がる方向の前記第１分割保持器と前記第２分割保持器の周方向の相対変位に変換する運動変換機構と、
前記第１分割保持器および前記第２分割保持器を前記ポケットの幅が狭まる方向に付勢する弾性部材とで構成したものを採用することができる。

このようにすると、電磁石の通電によりアーマチュアをロータに吸着したときは、そのアーマチュアの軸方向移動が運動変換機構によって第１分割保持器と第２分割保持器の周方向の相対変位に変換され、ポケットの幅が広がる。一方、電磁石の通電を停止したときは、弾性部材の付勢力によって第１分割保持器と第２分割保持器が周方向に相対変位し、ポケットの幅が狭まる。

前記アーマチュアは、前記第１分割保持器または前記第２分割保持器に軸方向に一体に移動するように連結することができる。この場合、前記運動変換機構としては、前記第１分割保持器と前記第２分割保持器の間で軸方向に対向するように両分割保持器にそれぞれ設けられた軸方向の対向面と、前記第１分割保持器の第２分割保持器に対する軸方向の対向面に周方向に延びるように形成された第１傾斜溝と、前記第２分割保持器の第１分割保持器に対する軸方向の対向面に周方向に延びるように形成された第２傾斜溝と、前記第１傾斜溝と前記第２傾斜溝の間に組み込まれたボールとからなるボールカム機構を採用することができる。

この発明の回転伝達装置は、保持器移動機構が第１分割保持器および第２分割保持器を係合位置から中立位置に移動させたときに、その動作に連動して第１分割保持器と第２分割保持器が周方向に相対変位することで、第１分割保持器の第１柱部と第２分割保持器の第２柱部とがローラを挟持し、ローラの径方向移動を防止する。そのため、空転状態において内方部材が高速回転するときに、内方部材と外輪部材の間に組み込まれたローラが遠心力によって外輪部材の内周の円筒面に接触するのが防止され、ローラが外輪部材の円筒面に接触することによる引き摺りトルクを防止することができる。

この発明の実施形態の回転伝達装置を示す断面図 図１の第１分割保持器と第２分割保持器の近傍の拡大図 図２のIII－III線に沿った断面図 図３の一部を拡大して示す図 図２のV－V線に沿った断面図 （ａ）は図５のVI－VI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分割保持器と第２分割保持器が周方向に相対変位した状態を示す断面図 図２のVII－VII線に沿った断面図 図２に示す電磁石に通電してアーマチュアをロータに吸着させた状態を示す図 図８のIX－IX線に沿った断面図 図９に示す第１分割保持器および第２分割保持器が中立位置から係合位置に移動した状態を示す断面図 図８のXI－XI線に沿った断面図

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、内方部材と、内方部材１の外周を囲むように設けられた外輪部材２と、内方部材１の外周と外輪部材２の内周との間に組み込まれた複数のローラ３と、これらのローラ３を保持する保持器４とを有する。内方部材１には入力軸５が接続され、外輪部材２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。

内方部材１は、外部から回転が入力される入力軸５と一体に回転するように、入力軸５に回り止めされている。図では、内方部材１と入力軸５を継ぎ目のない一体の部材としているが、両者を別部材としてセレーション嵌合してもよい。

出力軸６は、外輪部材２と一体に回転するように外輪部材２に回り止めされている。図では、外輪部材２と出力軸６を継ぎ目のない一体の部材としているが、両者を別部材としてセレーション嵌合してもよい。外輪部材２と内方部材１の間には、外輪部材２を内方部材１に対して相対回転可能に支持する転がり軸受７が組み込まれている。

図２、図３に示すように、外輪部材２の内周には、内方部材１の外周と径方向に対向する円筒面８が形成されている。内方部材１の外周には、円筒面８の内径側に対向する複数のカム面９が形成されている。ローラ３は、円筒面８と各カム面９との間に１個ずつ組み込まれている。周方向に隣り合うローラ３の間隔はすべて等しい。ローラ３は、円柱状の鋼製の中実部材である。

図４に示すように、カム面９は、カム面９と円筒面８との間にカム面９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るくさび空間を形成するように内方部材１の外周に形成された面である。すなわち、カム面９と円筒面８の間の径方向の距離は、カム面９の中央から周方向の一方向に向かって次第に小さくなり、カム面９の中央から周方向の他方向に向かっても次第に小さくなっている。そのようなカム面９として軸直角断面が直線となる平面を採用すると、カム面９の加工が容易であり、高い寸法精度でカム面９を形成することができる。

図２に示すように、保持器４は、第１分割保持器１１および第２分割保持器１２からなる。第１分割保持器１１は、周方向に間隔をおいて配置された複数の第１柱部１３と、これらの第１柱部１３の端部同士を連結する環状の第１フランジ部１４とを有する。第１柱部１３の本数は、ローラ３の個数と同じである。同様に、第２分割保持器１２も、周方向に間隔をおいて配置された複数の第２柱部１５と、これらの第２柱部１５の端部同士を連結する環状の第２フランジ部１６とを有する。第２柱部１５の本数も、ローラ３の個数と同じである。

図４に示すように、第１柱部１３は、ローラ３に対して周方向の一方側（図では左側）に対向し、第２柱部１５は、ローラ３に対して周方向の他方側（図では右側）に対向して配置されている。ここで、第１柱部１３のローラ３に対する対向面１７と、第２柱部１５のローラ３に対する対向面１８は、ローラ３を収容するポケットを区画し、各ポケットに、１つずつローラ３が収容されている。第１分割保持器１１と第２分割保持器１２は周方向に相対変位可能に支持されており、その相対変位に伴い、第１柱部１３のローラ３に対する対向面１７と第２柱部１５のローラ３に対する対向面１８との周方向間隔（ポケットの幅）が変化するようになっている。

第１柱部１３のローラ３に対する対向面１７と、第２柱部１５のローラ３に対する対向面１８は、ローラ３の中心位置を挟んで周方向に対向する中央対向部１９と、その中央対向部１９の外径側に連なる外径側対向部２０とで構成されている。外径側対向部２０は、中央対向部１９に対して周方向に突出した面である。外径側対向部２０と中央対向部１９は、ローラ３の表面の円筒面に沿って屈曲する凹状のポケット面を形成している。

第１柱部１３の外径側対向部２０と第２柱部１５の外径側対向部２０は、第１柱部１３および第２柱部１５でローラ３を挟持したときに、ローラ３の中心位置を通る仮想円Ｃよりも径方向外側でローラ３の外周に接触する。ここで、第１柱部１３の外径側対向部２０のローラ３に対する接触点と、第２柱部１５の外径側対向部２０のローラ３に対する接触点は、ローラ３の中心位置を通る仮想円Ｃよりも、ローラ３の直径の１／４以上（より好ましくは１／３以上）外径側に位置している。また、第１柱部１３の外径側対向部２０のローラ３に対する接触点と第２柱部１５の外径側対向部２０のローラ３に対する接触点との間の周方向間隔は、ローラ３の直径よりも小さい。

第１柱部１３のローラ３に対する対向面１７とは反対側の面２１と、第２柱部１５のローラ３に対する対向面１８とは反対側の面２２は、周方向に対向している。そして、第１柱部１３のローラ３に対する対向面１７とは反対側の面２１と、第２柱部１５のローラ３に対する対向面１８とは反対側の面２２との間には、弾性部材２３が組み込まれている。弾性部材２３は、周方向に圧縮した状態で組み込まれ、第１柱部１３のローラ３に対する対向面１７と、第２柱部１５のローラ３に対する対向面１８との間隔を狭める方向に第１分割保持器１１および第２分割保持器１２を付勢している。すなわち、弾性部材２３は、その弾性復元力によって、ローラ３を収容するポケットの幅が狭まる方向に第１分割保持器１１と第２分割保持器１２を付勢している。弾性部材２３としては、エラストマや金属製のばねを採用することができる。

図２に示すように、第１フランジ部１４と第２フランジ部１６は、第２フランジ部１６が第１フランジ部１４よりもローラ３に近い側に位置する向きで、軸方向に対向して配置されている。そして、第２フランジ部１６には、第１柱部１３を挿通させる軸方向の貫通孔２４が周方向に間隔をおいて複数設けられている。

第１フランジ部１４の内周と、第２フランジ部１６の内周は、内方部材１の外周に設けられた円筒面２５で、周方向にスライド可能に支持されている。また、第１柱部１３の先端部と、第２柱部１５の先端部も、内方部材１に取り付けたワッシャ２６の外周の円筒面で、周方向にスライド可能に支持されている。第１分割保持器１１と第２分割保持器１２は、図４に示すように、第１柱部１３および第２柱部１５がローラ３をカム面９の中央に保持する中立位置と、図１０に示すように、第１柱部１３または第２柱部１５（図では第２柱部１５）がローラ３を周方向に押し動かし、ローラ３を円筒面８とカム面９の間に噛み込ませる係合位置との間で、内方部材１に対して周方向に移動可能となっている。

この回転伝達装置は、第１分割保持器１１および第２分割保持器１２を、図４に示す中立位置と、図１０に示す係合位置との間で内方部材１に対して周方向に移動させる保持器移動機構３０を有する。

図１に示すように、保持器移動機構３０は、第２分割保持器１２に回り止めされたアーマチュア３１と、アーマチュア３１と軸方向に対向して配置されたロータ３２と、通電によりアーマチュア３１を軸方向に移動させてロータ３２に吸着させる電磁石３３と、内方部材１に対する第１分割保持器１１の周方向位置を弾性的に保持する中立ばね３４とを有する。

図２に示すように、アーマチュア３１は、環状の円盤部３５と、円盤部３５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とを有する。円盤部３５の内周は、入力軸５の外周に装着した支持リング３７の外周で周方向および軸方向にスライド可能に支持されている。円筒部３６には、第２フランジ部１６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３８が圧入され、この圧入により、アーマチュア３１は、第２分割保持器１２と周方向および軸方向に一体に移動するように第２分割保持器１２に連結されている。

図１に示すように、ロータ３２は、外輪部材２の端部内周に圧入して固定され、これによりロータ３２は外輪部材２に回り止めされた状態となっている。ロータ３２は、アーマチュア３１と電磁石３３の軸方向の対向面間に配置されている。ロータ３２のアーマチュア３１に対する対向面には、ロータ３２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３９が周方向に間隔をおいて複数形成されている。ロータ３２の内周には、入力軸５を回転可能に支持する転がり軸受４０が組み込まれている。アーマチュア３１とロータ３２はいずれも強磁性を有する金属で形成されている。

電磁石３３は、アーマチュア３１を軸方向に吸引するように、アーマチュア３１と軸方向に対向して配置されている。電磁石３３は、ソレノイドコイル４１と、ソレノイドコイル４１が巻回されたフィールドコア４２とを有する。フィールドコア４２は、入力軸５を貫通させる穴４３をもつ静止部材４４に固定されている。この電磁石３３は、ソレノイドコイル４１に通電することにより、フィールドコア４２とロータ３２とアーマチュア３１を通る磁路を形成し、アーマチュア３１をロータ３２に吸着させる。

図７に示すように、中立ばね３４は、鋼線をＣ形に巻いたＣ形環状部４５と、Ｃ形環状部４５の両端からそれぞれ径方向外方に延出する一対の延出部４６とからなる。Ｃ形環状部４５は、内方部材１の軸方向端面に形成された円形のばね収容凹部４７に嵌め込まれている。一対の延出部４６は、ばね収容凹部４７から径方向外方に貫通するように内方部材１の軸方向端面に形成された径方向溝４８に挿入されている。

中立ばね３４の延出部４６は、径方向溝４８の径方向外端から突出しており、その延出部４６の径方向溝４８からの突出部分が、第１分割保持器１１の内周に形成された保持器溝４９に挿入されている。径方向溝４８と保持器溝４９は同じ周方向幅をもつように形成されている。

中立ばね３４の延出部４６は、径方向溝４８の内面と、保持器溝４９の内面にそれぞれ接触しており、その接触部分に作用する周方向の力によって第１分割保持器１１を中立位置に弾性保持している。すなわち、第１分割保持器１１を内方部材１に対して相対回転させて、図７に示す中立位置から周方向に移動させると、図１１に示すように、径方向溝４８の位置と保持器溝４９の位置が周方向にずれるので、一対の延出部４６の間隔が狭まる方向にＣ形環状部４５が弾性変形し、その弾性復元力によって中立ばね３４の一対の延出部４６が径方向溝４８の内面と保持器溝４９の内面を押圧し、その押圧によって第１分割保持器１１を中立位置に戻す方向の力が作用するようになっている。第１分割保持器１１が中立位置に移動すると、第１分割保持器１１と第２分割保持器１２は、弾性部材２３でポケットの幅が狭まる方向に付勢されていることから、第２分割保持器１２も中立位置に移動する。

また、この回転伝達装置は、保持器移動機構３０の動作に連動して、図４に示すようにローラ３を収容するポケットの幅を狭めて第１柱部１３および第２柱部１５でローラ３を挟持するローラ挟持状態と、図９に示すようにポケットの幅を広げて第１柱部１３および第２柱部１５によるローラ３の挟持を解除するローラ挟持解除状態とを切り替えるように第１分割保持器１１と第２分割保持器１２を周方向に相対変位させるポケット幅変化機構５０を有する。ポケット幅変化機構５０は、この実施形態では、図２に示すように、アーマチュア３１の軸方向移動を第１分割保持器１１と第２分割保持器１２の周方向の相対変位に変換する運動変換機構５１と、弾性部材２３（図３参照）とからなる。

図２に示すように、運動変換機構５１は、第１分割保持器１１と第２分割保持器１２の間で軸方向に対向するように、第１フランジ部１４および第２フランジ部１６にそれぞれ設けられた軸方向の対向面と、第１フランジ部１４の第２フランジ部１６に対する軸方向の対向面に周方向に延びるように形成された第１傾斜溝５２と、第２フランジ部１６の第１フランジ部１４に対する軸方向の対向面に周方向に延びるように形成された第２傾斜溝５３と、第１傾斜溝５２と第２傾斜溝５３の間に組み込まれたボール５４とからなるボールカム機構である。第１フランジ部１４は、第２フランジ部１６から離れる方向の軸方向移動を規制するようにスラスト軸受５５で支持されている。

図５および図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第１傾斜溝５２は、軸方向の深さが最も深い最深部５６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をもつ形状とされ、第２傾斜溝５３も、軸方向の深さが最も深い最深部５７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をもつ形状とされている。ボール５４は、周方向に沿って最深部５６と最深部５７の間に配置されている。

この運動変換機構５１は、第２フランジ部１６が第１フランジ部１４に向かって軸方向に移動したときに、ボール５４が各傾斜溝５２，５３の最深部５６，５７に向けて転がることで、第１分割保持器１１と第２分割保持器１２が相対回転し、その相対回転によってローラ３を収容するポケットの幅が広がり、図９に示すように、第１柱部１３と第２柱部１５とがローラ３の挟持を解除するように動作する。すなわち、運動変換機構５１は、電磁石３３の通電によるアーマチュア３１の軸方向移動を、ローラ３を収容するポケットの幅が広がる方向の第１分割保持器１１と第２分割保持器１２の周方向の相対変位に変換する。

図２に示すアーマチュア３１は、弾性部材２３（図３参照）によって、ロータ３２から離れる方向に付勢されている。すなわち、図３に示す弾性部材２３が、ローラ３を収容するポケットの幅を狭める方向に第１分割保持器１１と第２分割保持器１２を付勢し、その弾性部材２３の付勢力が、図５および図６（ａ）、（ｂ）に示す運動変換機構５１によって、第１分割保持器１１と第２分割保持器１２の軸方向間隔を広げる方向の力に変換され、第２分割保持器１２は、図２に示すように、アーマチュア３１と軸方向に一体に移動するように連結されているので、結局、アーマチュア３１は、弾性部材２３の力によって、ロータ３２から離れる方向に付勢された状態となっている。

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３３への通電を停止している状態では、第１分割保持器１１および第２分割保持器１２は、中立ばね３４（図５参照）および弾性部材２３（図３参照）の付勢力によって中立位置に保持される。このとき、図４に示すように、ローラ３は、第１柱部１３および第２柱部１５によってカム面９の中央に保持され、円筒面８とカム面９の間に係合しない。そのため、回転伝達装置は、内方部材１と外輪部材２の間での回転の伝達が遮断される空転状態となる。

ところで、この空転状態において内方部材１が回転するとき、内方部材１と外輪部材２の間に組み込まれたローラ３は、内方部材１と一緒に移動する。ここで、内方部材１が高速回転すると、内方部材１と一緒に回転するローラ３に大きい遠心力が作用し、その遠心力によってローラ３が外輪部材２の内周の円筒面８に接触する可能性が生じる。そして、ローラ３が、遠心力によって外輪部材２の円筒面８に接触すると、ローラ３と外輪部材２の円筒面８との間の摩擦によって引き摺りトルク（内方部材１の回転抵抗）が生じ、空転時のエネルギー損失が大きくなるという問題がある。また、ローラ３が、遠心力によって外輪部材２の円筒面８に接触すると、ローラ３の摩耗や、外輪部材２の円筒面８の摩耗が生じる問題もある。さらに、ローラ３が、遠心力によって外輪部材２の円筒面８に接触すると、外輪部材２の円筒面８に対するローラ３の摩擦抵抗によってローラ３および保持器４が内方部材１に対して周方向に移動し、ローラ３がミス係合するおそれもある。

そこで、この実施形態の回転伝達装置では、内方部材１と外輪部材２の間に組み込まれたローラ３が、遠心力によって外輪部材２の円筒面８に接触するのを防止するため、第１分割保持器１１および第２分割保持器１２が中立位置にあるとき、第１分割保持器１１の第１柱部１３と第２分割保持器１２の第２柱部１５とでローラ３を挟持し、ローラ３の径方向移動を防止するようにしている。

すなわち、図１に示す電磁石３３への通電を停止し、アーマチュア３１がロータ３２から離反したとき、図４に示すように、第１分割保持器１１と第２分割保持器１２が、弾性部材２３の付勢力によってポケットの幅が狭まる方向に相対変位し、第１柱部１３と第２柱部１５とがローラ３を挟持し、これによりローラ３の径方向移動を防止するようにしている。

一方、電磁石３３に通電すると、図８に示すように、アーマチュア３１がロータ３２に吸着され、その状態で内方部材１が外輪部材２に対して回転すると、アーマチュア３１がロータ３２と共回りし、アーマチュア３１に回り止めされた第２分割保持器１２が内方部材１に対して周方向に移動するので、第２分割保持器１２と、運動変換機構５１を介して第２分割保持器１２に接続された第１分割保持器１１とが、中立位置から係合位置に移動し、図１０に示すように、ローラ３が円筒面８とカム面９の間に係合する。すなわち、回転伝達装置は、内方部材１と外輪部材２の間で回転が伝達される締結状態となる。

ここで、電磁石３３の通電によりアーマチュア３１をロータ３２に吸着したとき、そのアーマチュア３１の軸方向移動が、運動変換機構５１によって第１分割保持器１１と第２分割保持器１２の周方向の相対変位に変換され、ローラ３を収容するポケットの幅が広がるので、第１柱部１３と第２柱部１５とによるローラ３の挟持が解除され、ローラ３は、円筒面８とカム面９の間に円滑に噛み込む。

以上のように、この回転伝達装置は、保持器移動機構３０が第１分割保持器１１および第２分割保持器１２を係合位置から中立位置に移動させたときに、その動作に連動して第１分割保持器１１と第２分割保持器１２が周方向に相対変位することで、第１分割保持器１１の第１柱部１３と第２分割保持器１２の第２柱部１５とがローラ３を挟持し、ローラ３の径方向移動を防止する。そのため、空転状態において内方部材１が高速回転するときに、内方部材１と外輪部材２の間に組み込まれたローラ３が遠心力によって外輪部材２の内周の円筒面８に接触するのが防止され、ローラ３が外輪部材２の円筒面８に接触することによる引き摺りトルクを防止することができる。また、空転状態において内方部材１が高速回転するときに、内方部材１と外輪部材２の間に組み込まれたローラ３が外輪部材２の円筒面８に接触することによるローラ３および外輪部材２の摩耗や、ローラ３のミス係合を防止することも可能となっている。

また、この回転伝達装置は、図４に示すように、第１柱部１３および第２柱部１５でローラ３を挟持したときに、ローラ３の中心位置を通る仮想円Ｃよりも径方向外側で第１柱部１３および第２柱部１５がローラ３の外周に接触し、かつ、その第１柱部１３のローラ３に対する接触点と第２柱部１５のローラ３に対する接触点との間の周方向間隔が、ローラ３の直径よりも小さくなるので、ローラ３が遠心力によって径方向外方に移動して外輪部材２の円筒面８に接触するのを確実に防止することが可能となっている。

また、この回転伝達装置は、図４に示すように、第１柱部１３および第２柱部１５でローラ３を挟持したときに、ローラ３の中心位置を通る仮想円Ｃよりも、ローラ３の直径の１／４以上外径側の位置で第１柱部１３および第２柱部１５がローラ３の外周に接触するので、ローラ３が径方向外方に移動し、そのローラ３を第１柱部１３および第２柱部１５で受け止めたときに、ローラ３から第１柱部１３および第２柱部１５に作用する力の周方向分力の大きさが小さく抑えられる。そのため、内方部材１が高速回転するときに、ローラ３に作用する遠心力によって第１柱部１３と第２柱部１５の周方向間隔が押し広げられるのを防止することができる。

また、この回転伝達装置は、図４に示すように、第１柱部１３のローラ３に対する対向面１７と、第２柱部１５のローラ３に対する対向面１８とを、ローラ３の中心位置を挟んで周方向に対向する中央対向部１９と、周方向に突出して形成された外径側対向部２０とで構成しているので、第１柱部１３および第２柱部１５の中央対向部１９で第１柱部１３および第２柱部１５の剛性を確保しながら、第１柱部１３および第２柱部１５の外径側対向部２０でローラ３の径方向外方への移動を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、電磁石３３の通電によるアーマチュア３１の軸方向移動を、ポケットの幅が広がる方向の第１分割保持器１１と第２分割保持器１２の周方向の相対変位に変換する運動変換機構５１としてボールカム機構を採用したが、他の形式の運動変換機構５１を採用してもよい。

上記実施形態では、中立ばね３４として、内方部材１に対する第１分割保持器１１の周方向位置を弾性的に保持するものを採用したが、中立ばね３４は、内方部材１に対する第２分割保持器１２の周方向位置を弾性的に保持するものを採用してもよい。また、中立ばね３４として、内方部材１に対する第１分割保持器１１および第２分割保持器１２の周方向位置をそれぞれ弾性的に保持するものを採用することも可能である。

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 内方部材
２ 外輪部材
３ ローラ
８ 円筒面
９ カム面
１１ 第１分割保持器
１２ 第２分割保持器
１３ 第１柱部
１５ 第２柱部
１７，１８ 対向面
１９ 中央対向部
２０ 外径側対向部
２３ 弾性部材
３０ 保持器移動機構
３１ アーマチュア
３２ ロータ
３３ 電磁石
３４ 中立ばね
５０ ポケット幅変化機構
５１ 運動変換機構
５２ 第１傾斜溝
５３ 第２傾斜溝
５４ ボール
Ｃ 仮想円

Claims (4)

1. 内方部材（１）と、
   前記内方部材（１）の外周を囲むように設けられ、前記内方部材（１）に対して相対回転可能に支持された外輪部材（２）と、
   前記内方部材（１）の外周と径方向に対向するように前記外輪部材（２）の内周に形成された円筒面（８）と、
   前記円筒面（８）との間に周方向中央から周方向両端に向かって次第に狭小となるくさび空間を形成するように前記内方部材（１）の外周に形成された複数のカム面（９）と、
   前記円筒面（８）と前記各カム面（９）との間に１個ずつ組み込まれたローラ（３）と、
   前記ローラ（３）に対して周方向の一方側に対向する第１柱部（１３）をもつ第１分割保持器（１１）と、
   前記ローラ（３）に対して周方向の他方側に対向する第２柱部（１５）をもつ第２分割保持器（１２）と、
   前記第１柱部（１３）および前記第２柱部（１５）で前記ローラ（３）を前記カム面（９）の中央に保持する中立位置と、前記第１柱部（１３）または前記第２柱部（１５）で前記ローラ（３）を周方向に押し動かし、前記ローラ（３）を前記円筒面（８）と前記カム面（９）の間に噛み込ませる係合位置との間で、前記第１分割保持器（１１）および前記第２分割保持器（１２）を前記内方部材（１）に対して周方向に移動させる保持器移動機構（３０）と、
   前記保持器移動機構（３０）の動作に連動して、前記第１柱部（１３）の前記ローラ（３）に対する対向面（１７）と前記第２柱部（１５）の前記ローラ（３）に対する対向面（１８）とで区画されるポケットの幅を狭めて前記中立位置において前記第１柱部（１３）および前記第２柱部（１５）で前記ローラ（３）を挟持するローラ挟持状態と、前記ポケットの幅を広げて前記第１柱部（１３）および前記第２柱部（１５）による前記ローラ（３）の挟持を解除するローラ挟持解除状態とを切り替えるように前記第１分割保持器（１１）と前記第２分割保持器（１２）を周方向に相対変位させるポケット幅変化機構（５０）と、
   を備える回転伝達装置。
2. 前記第１柱部（１３）および前記第２柱部（１５）で前記ローラ（３）を挟持したときに、前記ローラ（３）の中心位置を通る仮想円（Ｃ）よりも径方向外側で前記第１柱部（１３）および前記第２柱部（１５）が前記ローラ（３）の外周に接触し、かつ、前記第１柱部（１３）の前記ローラ（３）に対する接触点と前記第２柱部（１５）の前記ローラ（３）に対する接触点との間の周方向間隔が、前記ローラ（３）の直径よりも小さくなるように、前記第１柱部（１３）および前記第２柱部（１５）が形成されている請求項１に記載の回転伝達装置。
3. 前記第１柱部（１３）の前記ローラ（３）に対する対向面（１７）と、前記第２柱部（１５）の前記ローラ（３）に対する対向面（１８）は、前記ローラ（３）の中心位置を挟んで周方向に対向する中央対向部（１９）と、その中央対向部（１９）の外径側に連なり、周方向に突出して形成された外径側対向部（２０）とで構成されている請求項１または２に記載の回転伝達装置。
4. 前記保持器移動機構（３０）は、
   前記第１分割保持器（１１）または前記第２分割保持器（１２）に回り止めされたアーマチュア（３１）と、
   前記外輪部材（２）に回り止めされ、前記アーマチュア（３１）と軸方向に対向して配置されたロータ（３２）と、
   通電により前記アーマチュア（３１）を軸方向に移動させて前記ロータ（３２）に吸着させる電磁石（３３）と、
   前記内方部材（１）に対する前記第１分割保持器（１１）または前記第２分割保持器（１２）の周方向位置を弾性的に保持する中立ばね（３４）と、を有し、
   前記ポケット幅変化機構（５０）は、
   前記電磁石（３３）の通電による前記アーマチュア（３１）の軸方向移動を、前記ポケットの幅が広がる方向の前記第１分割保持器（１１）と前記第２分割保持器（１２）の周方向の相対変位に変換する運動変換機構（５１）と、
   前記第１分割保持器（１１）および前記第２分割保持器（１２）を前記ポケットの幅が狭まる方向に付勢する弾性部材（２３）とで構成され、
   前記アーマチュア（３１）は、前記第１分割保持器（１１）または前記第２分割保持器（１２）に軸方向に一体に移動するように連結され、
   前記運動変換機構（５１）は、前記第１分割保持器（１１）と前記第２分割保持器（１２）の間で軸方向に対向するように両分割保持器にそれぞれ設けられた軸方向の対向面と、前記第１分割保持器（１１）の第２分割保持器（１２）に対する軸方向の対向面に周方向に延びるように形成された第１傾斜溝（５２）と、前記第２分割保持器（１２）の第１分割保持器（１１）に対する軸方向の対向面に周方向に延びるように形成された第２傾斜溝（５３）と、前記第１傾斜溝（５２）と前記第２傾斜溝（５３）の間に組み込まれたボール（５４）とからなるボールカム機構である請求項１から３のいずれかに記載の回転伝達装置。
   

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