JPH05149353A

JPH05149353A - 回転伝達装置

Info

Publication number: JPH05149353A
Application number: JP31621591A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Ito; 健一郎伊藤; Tateo Adachi; 健郎安達; Makoto Yasui; 誠安井
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1991-11-29
Filing date: 1991-11-29
Publication date: 1993-06-15

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、機械式クラッチによりトルクの伝
達と遮断を行なう回転伝達装置において、クラッチの作
動を切換える差動手段の耐久性を向上させる。【構成】外輪１１の円筒面１５と、内方部材１２のカ
ム面１７との間に、ローラ２０を組込み、そのローラ２
０の保持器１８に、差動手段２８を連結する。この差動
手段２８は、ピッチ円径の異なる２個の転がり軸受２
９、３０を縦列配置し、その各軸受２９、３０の転動体
の保持器３８を一体のもので共用する。上記の構造で
は、内方部材１２が回転すると、両軸受２９、３０のピ
ッチ円径の違いと各転動体の公転運動により軸受３０の
内輪の回転が遅れ、その回転差により保持器１８が内方
部材１２に対して相対回転し、ローラ２０を係合位置に
移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、回転伝達装置に関
し、例えば、自動車の駆動軸と車輪の間において駆動ト
ルクの伝達と遮断の切換えに用いられる。

【０００２】

【従来の技術】機械式クラッチの特性を利用し、入出力
間の速度差に応じて駆動トルクの伝達と遮断の切換えを
行なうようにした回転伝達装置を、本願人は、先に提案
している。（特願平３−２８２８１号、特願平３−２８
５２４号、特願平３−２８６５５号）これら提案の装置
は、外輪又は内方部材と、その両者間に設けた係合子の
保持器とを回転方向すき間を介して共回り可能に連結
し、その保持器又はそれが連結する外輪又は内方部材の
一方に、両者間で速度差を生じさせる差動手段を連結
し、この差動手段の作用により保持器と外輪又は内方部
材を相対回転せしめ、係合子の係合と離脱を行なわせる
ようになっている。

【０００３】ここで、機械式クラッチのオンオフを制御
する差動手段としては、転がり抵抗を大きくした差動軸
受や、歯車減速機構、或いはすべり摩擦によって減速力
を発生させるブレーキ機構等が提案され、これら差動手
段から保持器等に回転抵抗を与えて、速度差を生じせし
めるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記構造の回転伝達装
置においては、装置の作動中、差動手段が常に回転抵抗
を発生させるため、その差動手段の発熱や耐久性が伝達
装置の安定した作動を図る上で重要になる。

【０００５】これに対し、提案された差動軸受等の各機
構は、発熱性や摩耗性の点で優れた性能を備えている
が、高速の回転を連続して伝達しようとする場合には、
より一層発熱が小さく、摩耗発生の少ない差動機構が求
められる。

【０００６】また、上記の提案された各差動手段は、い
ずれも保持器等に減速力を与えて速度差を生じさせるも
のであり、保持器等に速度差を付加する方法や構造は類
似した構造にならざるを得ない。しかし、保持器と外輪
又は内方部材を相対回転させるには、一方を減速させる
のではなく増速させてもよく、したがって、差動手段が
減速力だけでなく増速できる機能をもつものであれば、
保持器等に対する速度の制御方法も種々のものが可能に
なり、回転伝達装置の設計の自由度も大きく広がる可能
性がある。

【０００７】そこで、この発明は、差動機構の発熱や摩
耗発生が極めて少なく、しかも減速と増速の両方の速度
差を与えることが可能な差動手段の構造を提供すること
を目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は、外輪とそれに嵌合する内方部材との間
に、外輪又は内方部材との相対回転によって係合子をそ
の外輪と内方部材の間に係合させる保持器を設け、この
保持器と外輪又は内方部材とを回転方向すき間を介して
共回り可能に連結すると共に、上記保持器とそれが連結
する外輪又は内方部材との間に回転差を生じさせる差動
手段を備えた回転伝達装置において、上記差動手段を、
転動体のピッチ円径が異なる複数の転がり軸受を縦列配
置し、その各転がり軸受の転動体の保持器を連結して構
成したのである。

【０００９】

【作用】図１に示すように、ボールピッチ円径Ｄ₁、Ｄ
₂（Ｄ₁＜Ｄ₂）が異なる２個の転がり軸受１、２を縦
列配置し、各軸受１、２の転動体３、４の保持器５を一
体で形成し、各軸受１、２の外輪を固定した場合、各転
がり軸受１、２が回転すると、各転動体３、４の公転数
は一体の保持器５によって同一に規制される。この場
合、各転動体３、４のピッチ円径Ｄ₁、Ｄ₂が異なるた
め、回転伝達の方向によって転がり軸受１、２の一方の
内輪は減速され、他方の内輪は増速される。

【００１０】例えば、ピッチ円径の小さい軸受１が回転
し、ピッチ円径の大きい軸受２を駆動する場合、ピッチ
円径が異なる各転動体３、４が同一の公転数で回転する
ため、ピッチ円径が大きい軸受２の内輪７は、他方の軸
受１の内輪６に対して減速される。

【００１１】逆に、ピッチ円径の大きい軸受２が回転し
てピッチ円径の小さい軸受１を駆動する場合は、ピッチ
円径の小さい軸受１の内輪６は増速される。

【００１２】このように減速又は増速される転がり軸受
の回転数Ｎは、次の式で表すことができる。Ｎ＝（１−ｄ／Ｄ）×ｎ／２ここで、ｄは転動体の直径、ｎは内輪の回転数である。

【００１３】なお、上記の図では２個の転がり軸受１、
２を使用した例を示したが、３個以上の転がり軸受を縦
列配置して使用するようにしてもよい。

【００１４】

【実施例】図２乃至図５は、この発明の第１実施例を示
している。図２に示すように、外輪１１の内部に、中空
軸から成る内方部材１２の一端が挿入され、その両者の
間に組込んだ軸受１３、１３により、外輪１１を内方部
材１２に対して回転自在に支持している。また、内方部
材１２の他方の端部には、入力用リング１４が連結さ
れ、その入力用リング１４と外輪１１の間に、後述する
差動手段２８が組込まれている。

【００１５】図３に示すように、上記外輪１１の内周面
は円筒面１５とされ、その円筒面１５に対向する内方部
材１２の円周部分は角軸部１６となっており、この角軸
部１６の外周に、上記円筒面１５に対してくさび状の空
間をなす複数のカム面１７が形成されている。

【００１６】上記の円筒面１５とカム面１７の間には、
環状の保持器１８が回動可能に組込まれ、その保持器１
８に形成した複数のポケット１９に、それぞれ係合子で
ある一対のローラ２０、２１と、その各ローラ２０、２
１をポケット１９の周方向に対向する側面へ押圧するバ
ネ２２とが組込まれている。上記各ローラ２０、２１
と、円筒面１５及びカム面１７との間には、通常の組立
て状態で、すきまが設けられており、保持器１８と内方
部材１２が正逆両方向に相対回転すると、両ローラ２
０、２１がポケット１９の側面で押され、ローラの一方
が円筒面１５及びカム面１７に交互に係合する。

【００１７】また、内方部材１２のカム面１７に連続す
る外周面には、図４に示すように、円周方向の数か所に
軸方向に延びる溝２３が形成され、その各溝２３に、上
記保持器１８に連結した連結子２４が嵌め込まれてい
る。この連結子２４の端部には、内方部材１２の端面に
すべり接触する円板２５が取付けられ、一方、内方部材
１２の端面には、上記円板２５のすべり抵抗を小さくす
るために低摩擦係数の滑り材２６が取付けられている。

【００１８】また、図４に示すごとく連結子２４と各溝
２３の側壁との間には、内方部材１２の回転方向にすき
間Ｘが設けられている。この回転方向すき間Ｘは、保持
器１８と内方部材１２との相対移動量を決めるもので、
その大きさは、各ローラ２０、２１が中立位置から円筒
面１５とカム面１７の間に接触するまでの距離より大き
く設定されている。

【００１９】一方、上記円板２５には、図５に示すよう
に、押圧摩擦手段２７を介して差動手段２８が接続され
ている。この差動手段２８は、転動体の軌道半径を異な
らせた２個の転がり軸受２９、３０を縦列に配置し、そ
の両転がり軸受２９、３０の各外輪を、外部の固定部材
に連結される外筒３１に圧入嵌合して形成されており、
軌道半径の小さい転がり軸受２９の内輪３２を、スペー
サ３４を介して内方部材１２に圧入し、軌道半径の大き
い転がり軸受３０の内輪３３にセレーション付スリーブ
３５を取付けている。

【００２０】また、上記両転がり軸受２９、３０のそれ
ぞれの転動体（ボール）３６、３７は、一体の保持器３
８で保持されており、その保持器３８により各転動体３
６、３７の公転数が同じになるように連結されている。

【００２１】さらに、上記各転がり軸受２９、３０の転
動体３６、３７には、各内輪３２、３３に圧入するスペ
ーサ３４及びセレーション付スリーブ３５により予圧が
かけられ、この予圧によって転動体３６、３７の公転時
のすべりが出来る限り小さくなるように設定されてい
る。また、転動体３６、３７の潤滑材には鉱油をベース
とした摩擦係数の大きなグリースが使用され、転動体３
６、３７のすべりを防止している。

【００２２】一方、上記差動手段２８と連結子２４の円
板２５との間に組込まれた押圧摩擦手段２７は、セレー
ション付スリーブ３５のセレーション溝３９に噛み合う
摩擦円板４０と、その摩擦円板４０を連結子２４の円板
２６に向かって押圧する皿バネ４１とから成っており、
摩擦円板４０が円板２５にすべり接触し、発生する摩擦
力によって転がり軸受３０の内輪３３の回転を連結子２
４に伝達している。

【００２３】この実施例の回転伝達装置は、上記のよう
な構造であり、内方部材１２が回転すると、差動手段２
８の転がり軸受２９、３０の内輪３２、３３が回転する
が、この場合、両転がり軸受２９、３０の各外輪が外筒
３１に固定され、各転動体３６、３７の公転数が一体の
保持器３８によって同一に規制されているため、軌道半
径が大きな転がり軸受３０の内輪３３の回転速度が、他
方の転がり軸受３１の内輪３２よりも若干遅れる。

【００２４】この内輪３３の回転は、押圧摩擦手段２７
を介して連結子２４に伝わり、保持器１８の回転を遅ら
せる。すなわち、保持器１８は、上記回転方向すき間Ｘ
の範囲で内方部材１２に対して相対回転し、この保持器
１８の動きにより、ローラ２０、２１が内方部材１２の
回転方向とは反対方向に押され、円筒面１５とカム面１
７に接触して係合待機状態になる。

【００２５】この状態で、内方部材１２と外輪１１との
間に、内方部材１２側が速くなるような回転差が生じる
と、係合待機状態にあるローラが即座に係合し、外輪１
１と内方部材１２を一体に回転させる。

【００２６】逆に、外輪１１が内方部材１２より速く回
転すると、外輪１１がローラ２０、２１に対してオーバ
ーランニングするため、ローラは係合せず、外輪は内方
部材と切離されて回転する。

【００２７】一方、内方部材１２が逆方向に回転する
と、保持器１８が逆向きに相対移動し、ローラ２０、２
１が係合作動位置に移動する。このため、上記と全く同
様に駆動力の伝達と遮断を行なうことができる。

【００２８】このように駆動力の伝達方向は、内方部材
１２から外輪１１へ向かう一方向だけであり、外輪１１
から内方部材１２に向かうトルクは遮断され、その方向
における両者の回転差は吸収される。

【００２９】上記のように、差動手段２８の減速作用に
よって保持器１８と内方部材１２が相対回転する場合、
保持器１８の移動距離はわずかなものであり、ローラの
位相切換え後は、保持器１８と差動手段２８の間は、連
結子２４と押圧摩擦手段２７の円板２５、４０同士の滑
りによる摩擦接触となる。

【００３０】この場合、保持器１８は、基本的に内方部
材１２と同一回転で回ろうとするため、差動手段２８に
おける減速比が小さければ、保持器１８との相対的な回
転差が小さくなり、円板２５、４０間の接触部における
発熱や摩耗を格段に小さくすることができる。

【００３１】したがって、差動手段２８を構成する２個
の転がり軸受２９、３０は、各内輪３２、３３の回転差
が１：（０．９〜０．９６）程度になるようにピッチ円
径や転動体を選定し、減速比を小さく設定するのがよ
い。

【００３２】なお、この差動手段２８の減速比の設定
は、前述の作用の項で示した計算に基づいて簡単に行な
うことができる。

【００３３】また、上記の構造では、転がり軸受２９、
３０の転動径の差と転動体の公転運動を利用して差速を
発生させ、転がり軸受に大きな予圧をかけないため、従
来の差動手段の構造、例えば、転がり軸受に重予圧を加
えて回転抵抗を生じさせる差動軸受や、連続した滑り摩
擦を利用するブレーキ機構に比べて発熱量を格段に低く
できる。一方、多数の歯車を利用する歯車差速機構等に
比べては、構造が著しく簡単になるために、装置全体の
形状を極めてコンパクトに低コストで製作することがで
きる。

【００３４】図６は、上記実施例の回転伝達装置Ａを４
輪駆動車の駆動経路に組込んだ例を示している。図にお
いて、Ｂはトランスファ、Ｃはフロントプロペラシャフ
ト、Ｄはリヤプロペラシャフト、Ｅはフロントデフであ
り、上記回転伝達装置Ａは、入力用リング１４をフロン
トプロペラシャフトＣに連結し、外輪１１をフロントデ
フＥに連結して装着される。

【００３５】上記の構造において、車両の直進時は、後
輪による２輪駆動で前輪は後輪に共回りしており、内方
部材１２と外輪１１の間に回転差が生じないため、ロー
ラ２０、２１は係合せず、内方部材と外輪は切離されて
回転する。

【００３６】いま、後輪がスリップして車速が落ちる
と、減速する前輪よりもフロントプロペラシャフトＣの
回転が上回るため、内方部材１２の回転が外輪１１より
も速くなる。このため、ローラ２０、２１が係合し、ト
ルクが前輪に伝わり、４輪駆動状態に切換わる。

【００３７】一方、タイトコーナの旋回中に４輪駆動に
切換わった場合、後輪より速く回ろうとする前輪の動き
によって外輪１１が内方部材１２より速く回転し、ロー
ラ２０、２１に対してオーバーランニングする。このた
め、ローラ２０、２１が係合せず、後輪に前輪の動きが
規制されることがなく、ブレーキング現象が生じない。

【００３８】このように、上記の構造では、走行中主駆
動輪である後輪がスリップすると自動的に４輪駆動に切
換わり、タイトコーナの旋回によって前輪の回転が後輪
より速くなると、クラッチのオーバーランニングにより
前後輪の回転差が吸収されるため、スムーズで安定した
４輪駆動走行を行なうことができる。

【００３９】図７及び図８は、第２の実施例を示す。こ
の例では、外輪５１の内径面と、それに対向する内方部
材５２の外径面が、同心の円筒面５３、５４で形成さ
れ、その円筒面５３、５４の間に、内方部材にピン止め
される固定保持器５５と、回転可能な制御保持器５６と
が組込まれている。

【００４０】この固定保持器５５と制御保持器５６に
は、対向して周方向に複数のポケットが形成され、その
各ポケットに、係合子としてのスプラグ５７と付勢バネ
５８が組込まれている。

【００４１】上記スプラグ５７は、外径側と内径側がス
プラグの中央線上に曲率中心をもつ弧状面で形成され、
左右の両方向に所定角度傾くと、両円筒面５３、５４と
係合して内方部材５２と外輪を一体化する。また、付勢
バネ５８は、制御保持器５６に支持され、各スプラグ５
７を両側から押圧して両円筒面５３、５４と係合しない
中立位置に保持している。

【００４２】さらに、内方部材５２の内部には、作動軸
５９が回動自在に支持され、その作動軸５９の中央部に
取付けた起動ピン６０が、内方部材５２の周壁に設けた
ピン穴６１を挿通して制御保持器５６に連結している。

【００４３】また、作動軸５９の入力用リング側１４の
端部には、内方部材５２の端部のピン穴６３を挿通する
連結ピン６２が取付けられ、その連結ピン６２の先端
に、皿バネ６４を介して差動手段２８が連結されてい
る。この差動手段２８の構造は、前述した第１実施例の
ものと同じであり、同一部品には同じ符号を付して、説
明を省略する。

【００４４】上記起動ピン６０は、内方部材５２のピン
穴６１に対して回転方向すき間Ｘをもって遊嵌され、そ
のすき間Ｘの大きさは、スプラグ５７が円筒面５３、５
４に係合しない中立位置から付勢バネ５８を介して円筒
面５３、５４に接触するまでの距離よりも大きく設定さ
れている。

【００４５】また、連結ピン６２は、内方部材５２のピ
ン穴６３に円周方向すき間をもって遊嵌されるが、この
すき間の大きさは上記回転方向すき間Ｘよりも大きく設
定されている。

【００４６】上記の構造で成る第２実施例の回転伝達装
置においては、入力用リング１４と内方部材５２に回転
が加えられると、差動手段２８の作用によって減速され
る制御保持器５６が、回転方向すき間Ｘの分だけ内方部
材５２より回転が遅れ、固定保持器５５に対して制御保
持器５６が相対回転する。この相対回転により、スプラ
グ５７が内方部材５２の回転方向に対して反対方向に傾
き、円筒面５３、５４と接触して係合待機状態になる。
他の作用については、前述した第１実施例と同様であ
り、説明を省略する。

【００４７】図９乃至図１１は、第３の実施例を示して
いる。この例においては、外輪７１と内方部材７２の間
に、スプラグ５７を保持する大径保持器７３と小径保持
器７４を設け、その大径保持器７３の後端部７３ａを２
層構造の軸受７５、７６の間を挿通して後方に引き出
し、その引き出した端部に、皿バネ７７を介して差動手
段２８を連結している。この差動手段２８の構造は、前
述した第１実施例のものと同様であり、同一の部品には
同じ符号を付して、説明を省略する。

【００４８】また、小径保持器７４の前端部に、内径側
に向かって屈曲する屈曲部７８を設け、その屈曲部７８
を内方部材７２の端面にすべり接触させると共に、この
屈曲部７８と軸受７９との間に、皿バネから成る弾性部
材８０を組込んでいる。

【００４９】この弾性部材８０は、屈曲部７８を内方部
材７２の端面に向かって圧着する方向付勢力を与えてお
り、その押圧力によって両者の接触部に摩擦力を生じさ
せ、その摩擦力により小径保持器７４を内方部材７２に
固定している。

【００５０】また、小径保持器７４の前端部には、スト
ッパピン８１を取付け、そのストッパピン８１を大径保
持器７３に設けた角穴８２に遊嵌しており、このピン８
１と角穴８２の周壁との間に、両保持器７３、７３の相
対回転量を決定する回転方向すき間Ｘを設けている。

【００５１】上記の構造で成る回転伝達装置では、入力
用リング１４から内方部材７２に回転が加えられると、
小径保持器７４は、弾性部材８０の圧着により内方部材
７２と一体で回転するが、大径保持器７３は、差動手段
２８の作用により回転方向すき間Ｘの分だけ内方部材７
２より回転が遅れ、小径保持器７４に対して相対回転す
る。この相対回転によりスプラグ５７が傾き、係合位置
に待機する。

【００５２】一方、スプラグ５７が係合し、内方部材７
２により外輪７１を駆動している状態で、外輪７１に大
きなブレーキ力が加わり、スプラグ５７に高トルクが負
荷されると、その負荷が弾性部材８０の圧着によって小
径保持器７４と内方部材７２の接触部に生じる摩擦力よ
りも上回った時点で、小径保持器７４が内方部材７２に
対してすべり始め、スプラグ５７と保持器７３、７４と
の干渉量だけ移動する。これにより、上記負荷は緩和さ
れ、両保持器７３、７４とスプラグ５７には無理な力が
加わらず、保持器の破損事故やスプラグの摩耗が抑えら
れる。

【００５３】なお、上述した各実施例では、内方部材を
入力側としたが、外輪を入力側とすることもできる。こ
の場合は、外輪に、係合子の動きを制御する側の保持器
を回転方向すき間を介して連結し、その保持器に差動手
段を連結する。

【００５４】また、上記の各例における差動手段２８
は、いずれも保持器に減速力を与えるようになっている
が、転がり軸受２９、３０の配置を逆にすれば、保持器
を微速増速させる手段に用いることができる。このよう
に保持器を増速して内方部材に対して相対回転させて
も、減速の場合と同様に、ローラやスプラグ等の係合子
をスムーズに係合待機状態に移動させることができると
共に、保持器の制御に種々の方法が可能になり、回転伝
達装置も多種類の構造のものが製作可能となる。

【００５５】さらに、上記の各例では、スプラグとし
て、ローラ２０、２１や、正逆方向の回転で係合するス
プラグ５７を示したが、回転の１方向だけに係合するス
プラグを左右対称に組合わせて使用するようにしてもよ
い。

【００５６】

【効果】以上のように、この発明は、複数の転がり軸受
のピッチ円径の差と、その各軸受の転動体の公転運動を
利用して速度差を生じさせ、軸受自体に大きな予圧をか
けないため、高速で長時間稼働しても発熱や摩耗発生が
極めて少なく、高い耐久寿命を実現することができる。

【００５７】また、減速と増速の両方の速度差を発生さ
せることができるので、保持器等に対する速度の制御方
法も多くの方法を採用でき、回転伝達装置の設計の自由
度を大きく拡大できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の差動手段の作用を説明する図

【図２】第１実施例の縦断正面図

【図３】図２のIII −III 線の断面図

【図４】図２のIV−IV線の断面図

【図５】差動手段を示す断面図

【図６】同上の車両の駆動経路への適用例を示す図

【図７】第２実施例の縦断正面図

【図８】図７のVIII−VIII線の断面図

【図９】第３実施例の縦断正面図

【図１０】図９の一部を拡大した断面図

【図１１】図１０のXI−XI線からみた横断平面図

【符号の説明】

１１、５１、７１外輪１２、５２、７２内方部材１８保持器２０、２１ローラ２８差動手段２９、３０転がり軸受３６、３７転動体３８保持器５５固定保持器５６制御保持器５７スプラグ７３大径保持器７４小径保持器Ａ回転伝達装置Ｘ回転方向すき間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外輪とそれに嵌合する内方部材との間
に、外輪又は内方部材との相対回転によって係合子をそ
の外輪と内方部材の間に係合させる保持器を設け、この
保持器と外輪又は内方部材とを回転方向すき間を介して
共回り可能に連結すると共に、上記保持器とそれが連結
する外輪又は内方部材との間に回転差を生じさせる差動
手段を備えた回転伝達装置において、上記差動手段を、
転動体のピッチ円径が異なる複数の転がり軸受を縦列配
置し、その各転がり軸受の転動体の保持器を連結して構
成したことを特徴とする回転伝達装置。