JP7085446B2 - 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、同軸に配置された内方部材と外方部材間で軸線回りの二方向のいずれの方向についても回転の伝達と遮断とを実行可能なものがある。この種の回転伝達装置には、内方部材の外周と外方部材の内周間に係合子を配置し、電磁石に対する通電制御により係合子を内方部材と外方部材間の回転トルクの伝達と遮断の切り替えを行えるようにしたものがある。この種の回転伝達装置は、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使用される。

特許文献１の回転伝達装置では、係合子としてローラが採用され、そのローラが保持器のポケットに収容されている。内方部材と保持器間に中立ばねが介在している。中立ばねは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、その中立ばねの復元弾性により、内方部材がローラを中立位置に移動させるように復帰回転させられる。アーマチュアが、内方部材に対して軸方向に移動可能に支持され、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、ローラ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ローラ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、ローラの係合によって大きな回転トルクの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回転トルクとなり、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、円筒面状の内方係合面を有する内方部材と、前記内方係合面を取り囲む円筒面状の外方係合面を有する外方部材と、前記内方係合面と前記外方係合面間に配置された第一スプラグと、前記内方係合面と前記外方係合面間に前記第一スプラグと対に配置された第二スプラグと、前記対の第一スプラグと第二スプラグ間に介在する弾性部材と、前記対の第一スプラグと第二スプラグに対して周方向一方側に位置する第一柱部を有する第一保持器と、前記対の第一スプラグと第二スプラグに対して周方向他方側に位置する第二柱部を有する第二保持器と、前記第一保持器と一体に軸方向へ移動しかつ回転するように設けら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、前記内方部材に対して前記第一保持器と前記アーマチュアが回転可能かつ軸方向に移動可能に配置されており、前記第二保持器が前記内方部材に対して回転可能に配置されており、前記第一スプラグと前記第二スプラグが、それぞれ前記外方係合面に接触不可な中立位置と、前記外方係合面に接触する係合待機位置との間を揺動可能に配置されており、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対の第一スプラグと第二スプラグを前記係合待機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おり、前記第一スプラグが、周方向他方側へ凹んだ第一凹部を有し、前記第二スプラグが、周方向一方側へ凹んだ第二凹部を有し、前記第一柱部が、前記中立位置の前記第一スプラグの外方移動を前記外方係合面と接触不可な範囲に規制するように前記第一凹部に入り込む形状であり、前記第二柱部が、前記中立位置の前記第二スプラグの外方移動を前記外方合面と接触不可な範囲に規制するように前記第二凹部に入り込む形状である構成を採用した。

上記構成によれば、電磁石に通電されていない状態のとき、係合子としての第一スプラグと第二スプラグが、弾性部材の付勢により、内方部材の内方係合面と外方部材の外方係合面とに接触する係合待機位置に保たれる。このため、内方部材と外方部材の一方が入力側となって内方部材と外方部材が相対回転する場合、その入力側に対応側の第一スプラグ又は第二スプラグが内方係合面と外方係合面に係合し、回転トルクの伝達が行われる。電磁石に通電されると、吸引されるアーマチュアと一体に動く第一保持器の軸方向移動がカム機構により第一保持器と第二保持器の相対的な回転運動に変換され、これに伴い、第一柱部と第二柱部により、対の第一スプラグと第二スプラグが弾性部材に抗して中立位置へ押し動かされる。そして、電磁石への通電が継続されている限り、中立位置にある第一スプラグの第一凹部に第一柱部が入り込んだ状態に保たれ、同じく第二スプラグの第二凹部に第二柱部が入り込んだ状態に保たれる。それら第一柱部が第一凹部において第一スプラグの外方移動を外方円筒面と接触不可な範囲に規制し、第二柱部が第二凹部において第二スプラグの外方移動を外方円筒面と接触不可な範囲に規制する。このため、回転伝達装置が高速に空転する際、第一スプラグ、第二スプラグに遠心力が作用しても、係合子としての第一スプラグ、第二スプラグと外方部材の外方係合面との接触が防止される。これにより、回転伝達装置が高速に空転する際の係合子（第一スプラグ、第二スプラグ）の引き摺りが防止される。

具体的には、前記第一スプラグの第一凹部が、前記中立位置で前記第一柱部の第一内方端面と径方向に係合する第一段差面を有し、前記第二スプラグの第二凹部が、前記中立位置で前記第二柱部の第二内方端面と径方向に係合する第二段差面を有するとよい。このようにすると、第一段差面と第一柱部の第一内方端面の係合で第一スプラグの外方移動を確実に防止し、第二段差面と第二柱部の第二内方端面の係合で第二スプラグの外方移動を確実に防止することができる。

前記第一スプラグの第一凹部が、外方に向かって周方向他方側へ傾斜した第一斜面を有し、前記第二スプラグの第二凹部が、外方に向かって周方向一方側へ傾斜した第二斜面を有し、前記第一柱部が、前記中立位置で前記第一斜面に面接触する第一対向面を有し、前記第二柱部が、前記中立位置で前記第二斜面に面接触する第二対向面を有するとよい。このようにすると、前述の傾きをもった第一斜面と第一対向面の面接触、第二斜面と第二対向面の面接触で中立位置の第一スプラグ、第二スプラグの外方移動を妨げることができる。

好ましくは、前記弾性部材が、前記中立位置の前記第一斜面と前記第二斜面に向かって付勢するように配置されているとよい。このようにすると、第一斜面に面接触する第一対向面と弾性部材、第二斜面に面接触する第二対向面と弾性部材により、中立位置の第一スプラグ、第二スプラグを安定よく挟むことができる。

前記第一柱部、前記第二柱部及び前記弾性部材に対して内方に配置された第三柱部を有する第三保持器をさらに備え、前記第三保持器が、前記内方部材と一体に回転するように配置されており、前記第一スプラグが、周方向に隣り合う前記第三柱部間に配置された第一内方端面部を有し、前記第二スプラグが、前記第一スプラグの隣の第三柱部間に配置された第二内方端面部を有するとよい。このようにすると、第一スプラグ、第二スプラグの中立位置と係合待機位置間の揺動を確実にすることができる。

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。

この発明の実施形態に係る回転伝達装置の空転状態を図２のＩ－Ｉ線の切断面で示す断面図 図１のＩＩ－ＩＩ線の切断面を示す断面図 図２の部分拡大図 図１の回転伝達装置の伝達状態を示す断面図 図４のＩＶ－ＩＶ線の切断面を示す断面図 図５の部分拡大図 図４の伝達状態におけるカム機構を示す側面図 図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線の切断面を示す断面図 図１の空転状態における図８相当の切断面を示す断面図

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の内周との間に配置された複数の第一スプラグ３及び複数の第二スプラグ４と、相反する向きで対に配置された第一スプラグ３と第二スプラグ４間に介在する弾性部材５と、対の第一スプラグ３と第二スプラグ４に対して周方向一方側に位置する複数の第一柱部６ａを有する第一保持器６と、対の第一スプラグ３と第二スプラグ４に対して周方向他方側に位置する複数の第二柱部７ａを有する第二保持器７と、第一柱部６ａ、第二柱部７ａ及び弾性部材５に対して内方に配置された複数の第三柱部８ａを有する第三保持器８と、第一保持器６と一体に軸方向へ移動しかつ回転するように設けられたアーマチュア９と、アーマチュア９に軸方向に対向するロータ１０と、アーマチュア９をロータ１０側へ軸方向に吸引可能に配置された電磁石１１と、第二保持器７に対する第一保持器６の相対的な軸方向移動を第一保持器６と第二保持器７の相対的な回転運動に変換するカム機構１２と、を備える。

ここで、内方部材と外方部材の同軸（同一の回転軸線）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、その回転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回転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１３が介在している。軸受１３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１３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は、円筒面状の内方係合面１ａと、内方係合面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。

外方部材２は、内方係合面１ａを取り囲む円筒面状の外方係合面２ａと、外方係合面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。

内方係合面１ａと外方係合面２ａは、それぞれ周方向全周に連続する円筒面状である。

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、内方係合面１ａに比して小径になっている。内方係合面１ａと第一軸部１ｂ間は段差状になっている。第一軸部１ｂの周囲には、電磁石１１と、ロータ１０と、シム１４と、支持リング１５、アーマチュア９と、スラスト軸受１６と、第一保持器６と、第二保持器７と、カム機構１２とが配置されている。

ロータ１０は、第一軸部１ｂの外周に固定されている。支持リング１５は、第一軸部１ｂの外周に嵌合され、スラスト軸受け１６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１５は、アーマチュア９の内周と第一軸部１ｂの外周との間に介在している。シム１４は、支持リング１５とロータ１０間に軸方向に挟まれている。スラスト軸受１６は、支持リング１５と第二保持器７との間に介在している。カム機構１２は、第一保持器６と第二保持器７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。

対の第一スプラグ３と第二スプラグ４のうち、周方向一方側に位置する係合子としての第一スプラグ３は、図３に示すように、円弧面状の第一内方端面部３ａと、円弧面状の第一外方端部３ｂと、周方向他方側へ凹んだ第一凹部３ｃとを有する。

第一内方端面部３ａと第一外方端部３ｂの夫々の円弧面状の中心は、第一スプラグ３の重心を通る径方向直線上に位置する。第一スプラグ３の径方向の高さは、重心回りに時計回りに回転することにより次第に高くなる。

第一凹部３ｃは、第一スプラグ３の外方側へ偏らせた配置で形成されている。第一スプラグ３は、第一凹部３ｃのみにおいて第一柱部６ａと接触可能になっている。

その第一凹部３ｃは、外方に向かって周方向他方側へ傾斜した第一斜面３ｄと、第一斜面３ｄの内方端面辺から周方向一方側へ段差を成すように延びる第一段差面３ｅと、第一斜面３ｄの外方端辺から外方に向かって周方向一方側へ傾くように延びる第一逆斜面３ｆとで形成されている。

対の第一スプラグ３と第二スプラグ４のうち、周方向他方側に位置する係合子としての第二スプラグ４は、第一スプラグ３と同形のものを用いた例を示しているが、周方向に相反する向きで配置されている。すなわち、第二スプラグ４は、円弧面状の第二内方端面部４ａと、円弧面状の第二外方端部４ｂと、周方向一方側へ凹んだ第二凹部４ｃとを有する。第二凹部４ｃは、外方に向かって周方向一方側へ傾斜した第二斜面４ｄと、第二斜面４ｄの内方端面辺から周方向他方側へ段差を成すように延びる第二段差面４ｅと、第二斜面４ｄの外方端辺から外方に向かって周方向他方側へ傾くように延びる第二逆斜面４ｆとで形成されている。第二スプラグ４は、第二スプラグ４の外方側へ偏らせた配置の第二凹部４ｃのみにおいて第二柱部７ａと接触可能である。

図１～図３に示すように、第一スプラグ３、第二スプラグ４は、それぞれ第一内方端面部３ａ、第二内方端面部４ａにおいて内方係合面１ａに接触する状態で外方係合面２ａに接触不可な中立位置（すなわち外方係合面２ａとの間に隙間が残る位置）と、図４～図６に示すように、第一内方端面部３ａ、第二内方端面部４ａにおいて内方係合面１ａに接触する状態で外方係合面２ａに接触する係合待機位置との間を揺動可能になっている。

図３に示すように、第一スプラグ３と第二スプラグ４が中立位置にあるとき、両スプラグ３、４と外方係合面２ａ間に僅かな隙間があるため、両スプラグ３、４のいずれも外方係合面２ａと内方係合面１ａに係合することができず、外方係合面２ａと内方係合面１ａ間で両スプラグ３、４を介して回転トルクが伝達されない。図６に示すように、第一スプラグ３と第二スプラグ４が係合待機位置にあるとき、外方係合面２ａが内方係合面１ａに対して相対的に時計回りの方向に回転する場合、第一スプラグ３が両係合面１ａ，２ａに係合するが、第二スプラグ４は両係合面１ａ，２ａに係合せず、外方係合面２ａが内方係合面１ａに対して相対的に反時計回りの方向に回転する場合、第二スプラグ４が両係合面１ａ，２ａに係合するが、第一スプラグ３は両係合面１ａ，２ａに係合しない。

図２、図３に示すように、弾性部材５は、第一スプラグ３の周方向他方側の端部と、第二スプラグ４の周方向一方側の端部との間に介在している。このため、弾性部材５は、内方部材１に対して対の第一スプラグ３と第二スプラグ４を係合待機位置に向けて付勢することになる。

弾性部材５の周方向一端は、中立位置の第一斜面３ｄと周方向に対向する位置で第一スプラグ３に接触し、弾性部材５の周方向他端は、中立位置の第二斜面４ｄと周方向に対向する位置で第二スプラグ４に接触している。このため、弾性部材５は、中立位置の第一斜面３ｄと第二斜面４ｄに向かって付勢することができる。

弾性部材５は、例えば、矩形状又は長楕円状に巻かれた圧縮コイルばねからなる。なお、図では弾性部材５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。

第一スプラグ３の第一内方端面部３ａは、周方向に隣り合う第三柱部８ａ間に配置されている。第二スプラグ４の第二内方端面部４ａは、第一スプラグ３の隣の第三柱部８ａ間に配置されている。

第三保持器８は、いわゆるかご形のものであり、第三柱部８ａは、第三保持器８の両側の環状部間を第一内方端面部３ａ、第二内方端面部４ａの収容空間に区切っている。それら第三柱部８ａは、周方向に均等間隔で配置されている。

第三保持器８は、内方部材１と一体に回転するように配置されている。第一スプラグ３の第一内方端面部３ａ、第二スプラグ４の第二内方端面部４ａが内方係合面１ａに対して周方向にスリップしようとすると、そのスリップ方向側の第三柱部８ａに接触することになる。このため、第一スプラグ３、第二スプラグ４の内方係合面１ａとの接触部を支点とした揺動が確実に起こる。

なお、図１に示すように、第三保持器８は、軸方向一方側の環状部において内径側に向かって屈曲しており、その屈曲部が内方係合面１ａの軸方向一方側の端から内方へ連続する段部に接触している。この第三保持器８の屈曲部と軸受１３との間に、断面Ｌ字状のスペーサ１７が介在している。このスペーサ１７は、第三保持器８の屈曲部を内方部材１の段部との間に挟み込み、第三保持器８の軸方向抜け防止をしている。また、第三保持器８は内径面を内方部材１の外径面に圧入することで内方部材１と一体に回転するように固定されている。

図１、図３、図４、図６に示すように、第一保持器６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７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６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６ｂを有する。第一柱部６ａは、環状の第一フランジ部６ｂから軸方向一方側へ延びている。第一保持器６が有する第一柱部６ａの総数は、図２に示すように、第一スプラグ３の総数と同じである。複数の第一柱部６ａは、周方向に均等間隔で配置されている。

図１、図４に示すように、第一フランジ部６ｂ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６ｂの筒部にアーマチュア９の筒部が嵌合されている。この嵌合により、第一保持器６とアーマチュア９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６ｂの周方向に隣り合う第一柱部６ａ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７の第二柱部７ａが通されている。

第二保持器７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７ｂを有する。第二柱部７ａは、環状の第二フランジ部７ｂから軸方向一方側へ延びている。第二保持器７が有する第二柱部７ａの総数は、図２に示すように、第二スプラグ４の総数と同じである。複数の第二柱部７ａ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６ａの均等間隔と同じである。

図１、図２に示すように、第一柱部６ａ、第二柱部７ａは、内方係合面１ａと外方係合面２ａとの間に配置されている。

図３に示すように、第一柱部６ａは、中立位置の第一スプラグ３の外方移動を外方係合面２ａと接触不可な範囲に規制するように第一凹部３ｃに入り込む形状である。第二柱部７ａは、中立位置の第二スプラグ４の外方移動を外方係合面２ａと接触不可な範囲に規制するように前記第二凹部に入り込む形状である。

第一柱部６ａは、中立位置の第一斜面３ｄと面接触する第一対向面６ｃと、中立位置の第一段差面３ｅと径方向に係合する第一内方端面６ｄとを有する。第一内方端面６ｄは、第一柱部６ａの内径を規定する内径面のうち、周方向他方側の端部からなる。第一対向面６ｃは、第一内方端面６ｄから外方に向かって周方向他方側へ傾いて延びる斜面状である。第一対向面６ｃは、弾性部材５のばね力を受けて第一スプラグ３の外方移動に抵抗する。第一内方端面６ｄは、中立位置から外方へ移動しようとする第一スプラグ３を外方係合面２ａとの接触前に確実に係止する。

また、第一柱部６ａは、図６に示すように、係合待機位置の第一凹部３ｃの第一逆斜面３ｆと周方向に対向し、図３に示すように、中立位置の第一逆斜面３ｆと非接触の第一外方角６ｅを有する。第一外方角６ｅは、第一柱部６ａの外径を規定する外径面と、第一対向面６ｃとを丸く繋ぐ曲面状になっている。第一柱部６ａが、図６に示す係合待機位置の第一スプラグ３を中立位置へ押し動かす際、第一外方角６ｅと第一逆斜面３ｆが摺接し、図３に示すように、第一内方端面６ｄが第一段差面３ｅに係合する状態となるまで第一柱部６ａと第一スプラグ３を案内する。

第二柱部７ａは、図３に示すように、中立位置の第二斜面４ｄと面接触する第二対向面７ｃと、中立位置の第二段差面４ｅと径方向に係合する第二内方端面７ｄとを有する。第二内方端面７ｄは、第二柱部７ａの内径を規定する内径面のうち、周方向一方側の端部からなる。第二対向面７ｃは、第二内方端面７ｄから外方に向かって周方向一方側へ傾いて延びる斜面状である。第二対向面７ｃは、弾性部材５のばね力を受けて第二スプラグ４の外方移動に抵抗する。第二内方端面７ｄは、中立位置から外方へ移動しようとする第二スプラグ４を外方係合面２ａとの接触前に確実に係止する。

また、第二柱部７ａは、図６に示すように、係合待機位置の第二凹部４ｃの第二逆斜面４ｆと周方向に対向し、図３に示すように、中立位置の逆斜面４ｆと非接触の第二外方角７ｅを有する。第二外方角７ｅは、第二柱部７ａの外径を規定する外径面と、第二対向面７ｃとを丸く繋ぐ曲面状になっている。第二柱部７ａが、図６に示す係合待機位置の第二スプラグ４を中立位置へ押し動かす際、第一外方角６ｅと第一逆斜面３ｆが摺接し、図３に示すように第二内方端面７ｄが第二段差面４ｅに係合する状態となるまで第二柱部７ａと第二スプラグ４を案内する。

図１、図４に示すように、第一保持器６、第二保持器７は、第一フランジ部６ｂ、第二フランジ部７ｂ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１０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９及び第一フランジ部６ｂが図１の位置と図４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７は、第二フランジ部７ｂにおいてスラスト軸受１６に接触している。スラスト軸受１６は、その内輪において第一軸部１ｂの外周に嵌合されることにより、内方部材１に対して軸方向に移動しないように取り付けられている。スラスト軸受１６は、第二保持器７の軸方向他方側への移動を阻止する状態で第二保持器７を回転自在に軸方向に支持する。

第一保持器６の第一フランジ部６ｂと、第二保持器７の第二フランジ部７ｂとの間に、カム機構１２が設けられている。カム機構１２は、軸方向に向き合う第一カム溝１２ａ及び第二カム溝１２ｂと、これら第一カム溝１２ａと第二カム溝１２ｂとの間に介在するボール１２ｃ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１２ａは、第一フランジ部６ｂに形成されている。第二カム溝１２ｂは、第二フランジ部７ｂに形成されている。図７に示すように、第一カム溝１２ａと第二カム溝１２ｂ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７では、第一カム溝１２ａを例に示したが、第二カム溝１２ｂも同様に配置されている。第一カム溝１２ａ、第二カム溝１２ｂ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６ｂと第二フランジ部７ｂをカム溝１２ａ、１２ｂ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１、図７、図８に示すように、第一カム溝１２ａと第二カム溝１２ｂ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１２ａと第二カム溝１２ｂ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。

第一保持器６が図４の位置にあるとき、カム機構１２は図８の状態にあり、図６に示すように第一柱部６ａと第二柱部７ａが係合待機位置の第一スプラグ３、第二スプラグ４の係合動作を妨げない位置にある。第一保持器６が図４の位置から軸方向に第二保持器７に向かって（軸方向他方側へ）図１の位置まで移動する際、図８の位置にあったボール１２ｃが第一カム溝１２ａ、第二カム溝１２ｂの溝深さの最も深い位置に向けて転がる。このボール１２ｃの移動の際、図６の位置にあった第一柱部６ａと第二柱部７ａが図３に示すように周方向に近づく方向へ、図４の位置にあった第一保持器６と第二保持器７が相対回転させられる。すなわち、カム機構１２は、第一保持器６の軸方向移動を第一保持器６と第二保持器７が互いに第一柱部６ａと第二柱部７ａ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１２ａ、第二カム溝１２ｂとして、円弧状の溝を示したが、Ｖ溝であってもよい。また、カム機構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。例えば、カム機構として、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を採用することも可能である。

図１、図４に示すように、アーマチュア９は、支持リング１５の外周に嵌合されている。アーマチュア９は、支持リング１５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９と第一保持器６は、支持リング１５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１５は、スラスト軸受１６、ロータ１０及びシム１４によって軸方向に支持されている。

ロータ１０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１０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１１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１１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１０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４の状態で電磁石１１の電磁コイルに通電されると、電磁石１１による磁気的な吸引力がアーマチュア９に作用し、アーマチュア９と第一保持器６が一体に軸方向に移動させられて、図１に示すようにアーマチュア９がロータ１０に吸着される。このとき、カム機構１２により、前述のように第一保持器６と第二保持器７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１１に通電されている状態では、電磁石１１の磁気的な吸引力により、図１に示すように、アーマチュア９と一体化された第一保持器６が、第二保持器７側へ軸方向に吸引されている。このため、カム機構１２のボール１２ｃは、図９に示すように、第一カム溝１２ａと第二カム溝１２ｂの周方向中央部間に留められる。このとき、第一柱部６ａと弾性部材５が、図３に示すように、第一スプラグ３を周方向に挟み、第二柱部７ａと弾性部材５が第二スプラグ４を周方向に挟んでおり、対の第一スプラグ３と第二スプラグ４が外方係合面２ａと接触不可な中立位置にある。

ここで、これら対の第一スプラグ３と第二スプラグ４を係合待機位置に向けて付勢する弾性部材５のばね力は、第一スプラグ３の第一斜面３ｄから第一柱部６ａの第一対向面６ｃに向けて負荷され、また、第二スプラグ４の第二斜面４ｄから第二柱部７ａの第二対向面７ｃに向けて負荷されている。第一斜面３ｄと第一対向面６ｃの面接触部、第二斜面４ｄと第二対向面７ｃの面接触部が前述のように径方向に対して傾いているため、その面接触部において第一対向面６ｃ、第二対向面７ｃを周方向に押す分力（周方向分力）と、第一斜面３ｄ、第二斜面４ｄを内方へ押す分力（内方分力）とが生じる。

このとき、弾性部材５のばね力が前述の面接触部に向かって作用するので、第一スプラグ３が第一対向面６ｃを支点として当該ばね力で傾かず、第二スプラグ４が第二対向面７ｃを支点として当該ばね力で傾くことはない。このため、第一対向面６ｃと弾性部材５、第二対向面７ｃと弾性部材５により、中立位置の第一スプラグ３、第二スプラグ４が安定よく挟持される。

さらに、各弾性部材５のばね力の前述の内方分力は、第一スプラグ３、第二スプラグ４の外方への移動を妨げるように作用する。

また、中立位置の第一スプラグ３が前述の内方分力に抗して外方へ移動しようとしても、その第一スプラグ３の第一段差面３ｅと径方向に係合する第一柱部６ａの第一内方端面６ｄにより、その第一スプラグ３の外方移動が確実に防止される。同じく、中立位置の第二スプラグ４が外方へ移動しようとも第二段差面４ｅと第二柱部７ａの第二内方端面７ｄの径方向係合により、第二スプラグ４の外方移動が確実に防止される。

なお、各弾性部材５のばね力の前述の周方向分力は、図１に示す第一保持器６、第二保持器７に対して第一柱部６ａと第二柱部７ａ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１１の吸引力は、それらばね力の周方向分力に抗して第一保持器６と第二保持器７間の相対回転を阻止可能な強さに設定されている。

図２に示す全ての第一スプラグ３、第二スプラグ４が、図３に示すように外方係合面２ａと内方係合面１ａに同時接触しない中立位置にある限り、図１に示す内方部材１、外方部材２が図２、図３における時計回り又は反時計回りのいずれに回転するとしても、その回転トルクは、係合子としての第一スプラグ３、第二スプラグ４を介して内方係合面１ａと外方係合面２ａ間で伝達されず、図１に示す内方部材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、図１～図３に示す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、内方部材１が回転する場合、ロータ１０、アーマチュア９、第一保持器６、第二保持器７、カム機構１２、支持リング１５、シム１４及びスラスト軸受１６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６と第二保持器７が相対回転させられることはない。

前述の係合解除状態において、電磁石１１への通電が遮断されると、各弾性部材５の前述の周方向分力により、第一保持器６と第二保持器７は、互いに第一柱部６ａと第二柱部７ａ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、ボール１２ｃが図８の位置へ移動するカム機構１２により、図４に示すように、アーマチュア９と第一保持器６の軸方向一方側への移動に変換され、アーマチュア９がロータ１０から離れる。これに伴い、第一スプラグ３と第二スプラグ４は、図５、図６に示す弾性部材５の弾性復元により、係合待機位置まで押し動かされる（すなわち係合待機位置まで揺動させられる）。このため、図４に示す内方部材１又は外方部材２の入力側からの回転トルクは、図５、図６に示す外方係合面２ａが内方係合面１ａに対して相対的に回転する方向に対応側の第一スプラグ３又は第二スプラグ４が外方係合面２ａと内方係合面１ａに係合し、当該対応側の第一スプラグ３又は第二スプラグ４を介して出力側に伝達される。つまり、図４～図６に示すこの回転伝達装置は、当該対応側の第一スプラグ３又は第二スプラグ４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。なお、係合状態になったとき、第一保持器６は、図４の位置にあり、内方部材１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６のそれ以上の軸方向一方側への移動が阻止される。

図４～図６の係合状態において電磁石１１の電磁コイルに通電されると、電磁石１１によってロータ１０に吸着されるアーマチュア９と一体に第一保持器６の軸方向移動が起こる。この第一保持器６の軸方向移動は、ボール１２ｃが図９の位置へ移動するカム機構１２により、図４に示す第一保持器６と第二保持器７の相反する回転運動に変換される。図１に示すようにアーマチュア９がロータ１０に吸着されて第一保持器６の軸方向移動が停止させられたとき、第一柱部６ａと第二柱部７ａを互いに接近させる第一保持器６と第二保持器７の回転運動は停止することになる。その回転運動に伴い、図６の位置から互いに周方向に接近する第一柱部６ａと第二柱部７ａは、その第一外方角６ｅ、第二外方角７ｅが対応側の第一スプラグ３、第二スプラグ４の第一逆斜面３ｆ、第二逆斜面４ｆを周方向に押して第一凹部３ｃ、第二凹部４ｃに入り込みつつ第一スプラグ３、第二スプラグ４を中立位置へ動かし始め（すなわち中立位置へ揺動させられ始め）、やがて図３に示すように第一対向面６ｃと第一斜面３ｄ、第二対向面７ｃと第二斜面４ｄが面接触し、第一内方端面６ｄと第一段差面３ｅ、第二内方端面７ｄと第二段差面４ｅが径方向に係合して対の第一スプラグ３、第二スプラグ４が第一柱部６ａと第二柱部７ａと弾性部材５とにより中立位置に保持された状態となる。この回転伝達装置が係合解除状態に戻る。電磁石１１への通電が継続されている限り、前述のように、電磁石１１の吸引力により、各弾性部材５のばね力に抗して第一保持器６と第二保持器７の相対回転が阻止されるので、第一柱部６ａ及び第二柱部７ａが図３の保持状態に保たれる。

上述のように、この回転伝達装置は、電磁石１１に通電されていない図４～図６の係合解除状態のとき、係合子としての第一スプラグ３と第二スプラグ４が、弾性部材５の付勢により、内方部材１の内方係合面１ａと外方部材２の外方係合面２ａとに接触する係合待機位置に保たれる。このため、内方部材１と外方部材２の一方が入力側となって内方部材１と外方部材２が相対回転する場合、その入力側に対応側の第一スプラグ３又は第二スプラグ４が内方係合面１ａと外方係合面２ａに係合し、回転トルクの伝達が行われる。電磁石１１に通電されると、吸引されるアーマチュア９と一体に動く第一保持器６の軸方向移動がカム機構１２により第一保持器６と第二保持器７の相対的な回転運動に変換され、これに伴い、第一柱部６ａと第二柱部７ａにより、対の第一スプラグ３と第二スプラグ４が弾性部材５に抗して中立位置へ押し動かされる。そして、電磁石１１への通電が継続されている限り、中立位置にある第一スプラグ３の第一凹部３ｃに第一柱部６ａが入り込んだ状態に保たれ、同じく第二スプラグ４の第二凹部４ｃに第二柱部７ａが入り込んだ状態に保たれる。それら第一柱部６ａが第一凹部３ｃにおいて第一スプラグ３の外方移動を外方係合面２ａと接触不可な範囲に規制し、第二柱部７ａが第二凹部４ｃにおいて第二スプラグ４の外方移動を外方円筒面２ａと接触不可な範囲に規制する。このため、図１～図３の係合解除状態でこの回転伝達装置が高速に空転する際、第一スプラグ３、第二スプラグ４に遠心力が作用しても、係合子としての第一スプラグ３、第二スプラグ４と外方部材２の外方係合面２ａとの接触が防止される。このように、この回転伝達装置は、高速に空転する際の係合子（第一スプラグ３、第二スプラグ４）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、第一スプラグ３の第一凹部３ｃが中立位置で第一柱部６ａの第一内方端面６ｄと径方向に係合する第一段差面３ｅを有し、第二スプラグ４の第二凹部４ｃが中立位置で第二柱部７ａの第二内方端面７ｄと径方向に係合する第二段差面４ｅを有するので、それら係合により、第一スプラグ３、第二スプラグ４の夫々の外方移動を確実に防止することができる。

また、この回転伝達装置は、第一スプラグ３の第一凹部３ｃが外方に向かって周方向他方側へ傾斜した第一斜面３ｄを有し、第二スプラグ４の第二凹部４ｃが外方に向かって周方向一方側へ傾斜した第二斜面４ｄを有し、第一柱部６ａが中立位置で第一斜面３ｄに面接触する第一対向面６ｃを有し、第二柱部７ａが中立位置で第二斜面４ｄに面接触する第二対向面７ｃを有するので、前述の傾きをもった第一斜面３ｄと第一対向面６ｃの面接触、第二斜面４ｄと第二対向面７ｃの面接触により、中立位置の第一スプラグ３、第二スプラグ４の外方移動を妨げることができる。

また、この回転伝達装置は、弾性部材５が中立位置の第一斜面３ｄと第二斜面４ｄに向かって付勢するように配置されているので、第一斜面３ｄに面接触する第一対向面６ｃと弾性部材５、第二斜面４ｄに面接触する第二対向面７ｃと弾性部材５により、中立位置の第一スプラグ３、第二スプラグ４を安定よく挟むことができる。

また、この回転伝達装置は、第一柱部６ａ、第二柱部７ａ及び弾性部材５に対して内方に配置された第三柱部８ａを有する第三保持器８を備え、第三保持器８が内方部材１と一体に回転するように配置され、第一スプラグ３の第一内方端面部３ａが周方向に隣り合う第三柱部８ａ間に配置され、第二スプラグ４の第二内方端面部４ａが第一スプラグ３の隣の第三柱部８ａ間に配置されているので、第一スプラグ３及び第二スプラグ４の位置ずれが第三柱部８ａで防止されることにより、第一スプラグ３、第二スプラグ４の中立位置と係合待機位置間の揺動を確実にすることができる。

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 内方係合面
２ 外方部材
２ａ 外方係合面
３ 第一スプラグ
３ａ 第一内方端面部
３ｃ 第一凹部
３ｄ 第一斜面
３ｅ 第一段差面
４ 第二スプラグ
４ａ 第二内方端面部
４ｃ 第二凹部
４ｄ 第二斜面
４ｅ 第二段差面
５ 弾性部材
６ 第一保持器
６ａ 第一柱部
６ｃ 第一対向面
６ｄ 第一内方端面
７ 第二保持器
７ａ 第二柱部
７ｃ 第二対向面
７ｄ 第二内方端面
８ 第三保持器
８ａ 第三柱部
９ アーマチュア
１１ 電磁石
１２ カム機構

Claims (4)

1. 円筒面状の内方係合面を有する内方部材と、前記内方係合面を取り囲む円筒面状の外方係合面を有する外方部材と、前記内方係合面と前記外方係合面間に配置された第一スプラグと、前記内方係合面と前記外方係合面間に前記第一スプラグと対に配置された第二スプラグと、前記対の第一スプラグと第二スプラグ間に介在する弾性部材と、前記対の第一スプラグと第二スプラグに対して周方向一方側に位置する第一柱部を有する第一保持器と、前記対の第一スプラグと第二スプラグに対して周方向他方側に位置する第二柱部を有する第二保持器と、前記第一保持器と一体に軸方向へ移動しかつ回転するように設けら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、
   前記内方部材に対して前記第一保持器と前記アーマチュアが回転可能かつ軸方向に移動可能に配置されており、前記第二保持器が前記内方部材に対して回転可能に配置されており、
   前記第一スプラグと前記第二スプラグが、それぞれ前記外方係合面に接触不可な中立位置と、前記外方係合面に接触する係合待機位置との間を揺動可能に配置されており、
   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対の第一スプラグと第二スプラグを前記係合待機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おり、
   前記第一スプラグが、周方向他方側へ凹んだ第一凹部を有し、前記第二スプラグが、周方向一方側へ凹んだ第二凹部を有し、
   前記第一柱部が、前記中立位置の前記第一スプラグの外方移動を前記外方係合面と接触不可な範囲に規制するように前記第一凹部に入り込む形状であり、前記第二柱部が、前記中立位置の前記第二スプラグの外方移動を前記外方係合面と接触不可な範囲に規制するように前記第二凹部に入り込む形状であり、
   前記第一スプラグの第一凹部が、外方に向かって周方向他方側へ傾斜した第一斜面を有し、前記第二スプラグの第二凹部が、外方に向かって周方向一方側へ傾斜した第二斜面を有し、
   前記第一柱部が、前記中立位置で前記第一斜面に面接触する第一対向面を有し、前記第二柱部が、前記中立位置で前記第二斜面に面接触する第二対向面を有する回転伝達装置。
2. 前記第一スプラグの第一凹部が、前記中立位置で前記第一柱部の第一内方端面部と径方向に係合する第一段差面を有し、
   前記第二スプラグの第二凹部が、前記中立位置で前記第二柱部の第二内方端面部と径方向に係合する第二段差面を有する請求項１に記載の回転伝達装置。
3. 前記弾性部材が、前記中立位置の前記第一斜面と前記第二斜面に向かって付勢するように配置されている請求項１又は２に記載の回転伝達装置。
4. 前記第一柱部、前記第二柱部及び前記弾性部材に対して内方に配置された第三柱部を有する第三保持器をさらに備え、
   前記第三保持器が、前記内方部材と一体に回転するように配置されており、
   前記第一スプラグが、周方向に隣り合う前記第三柱部間に配置された第一内方端面部を有し、前記第二スプラグが、前記第一スプラグの隣の第三柱部間に配置された第二内方端面部を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の回転伝達装置。

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