JPWO2010087446A1 - Clutch device - Google Patents

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Abstract

【課題】一定方向への回転の伝達および遮断の切り替えを素早く行うと共に回転伝達時の衝撃を防止することができる小型のクラッチ装置を提供すること。【解決手段】クラッチ装置(1)によれば、荷重付与装置(10)によりリボンスプリング(6)の付勢力に抗してスプラグ(4)に荷重が付与されスプラグ(4)が反セルフロック方向へ傾動することで、内輪(2)及び外輪(3)へのスプラグ(4)の係合が解除され内輪(2)と外輪(3)とが両回転方向に相対回転する。よって、スプラグ(4)を傾動させて一定方向への回転の伝達および遮断の切り替えを行うので、スプラグ(4)を移動させて切り替えを行う場合と比較して、切り替えを素早く行うことができる。また、切り替えを素早く行うことができるので、回転が遮断された状態から回転が伝達されるまでの間に内輪(2)と外輪(3)とが空転することもなく、回転伝達時の衝撃を防止することができる。【選択図】図2To provide a small clutch device capable of quickly switching between rotation transmission and interruption in a certain direction and preventing an impact during rotation transmission. According to a clutch device (1), a load is applied to a sprag (4) against a biasing force of a ribbon spring (6) by a load applying device (10), and the sprag (4) is anti-locked. By tilting to the right, the engagement of the sprag (4) with the inner ring (2) and the outer ring (3) is released, and the inner ring (2) and the outer ring (3) rotate relative to each other in both rotational directions. Therefore, since the sprag (4) is tilted to transmit the rotation in a certain direction and the switching is cut off, the switching can be quickly performed as compared with the case where the switching is performed by moving the sprag (4). In addition, since the switching can be performed quickly, the inner ring (2) and the outer ring (3) do not idle during the period from when the rotation is blocked until the rotation is transmitted. Can be prevented. [Selection] Figure 2

Description

本発明は、一定方向にのみ回転を伝達するクラッチ装置に関し、特に、一定方向への回転の伝達および遮断の切り替えを素早く行うと共に回転伝達時の衝撃を防止することができる小型のクラッチ装置に関するものである。   The present invention relates to a clutch device that transmits rotation only in a certain direction, and more particularly, to a small clutch device that can quickly switch between rotation and blocking in a certain direction and prevent an impact during rotation transmission. It is.

一定方向にのみ回転を伝達するクラッチ装置として、例えば、特許文献1には、低中速回転時はスプラグに付勢力が付与されることで、内輪および外輪へのスプラグの係合が解除され内輪と外輪とが相対回転すると共に、高速回転時は付勢力に抗してスプラグに遠心力が付与されることで、内輪および外輪にスプラグが係合して内輪と外輪との相対回転が規制されるスプラグ型ワンウェイクラッチが開示されている。   As a clutch device that transmits rotation only in a certain direction, for example, Patent Document 1 discloses that the sprag is disengaged from the inner ring and the outer ring by applying a biasing force to the sprag during low and medium speed rotation. The outer ring and the outer ring rotate relative to each other, and at the time of high-speed rotation, centrifugal force is applied to the sprag against the biasing force, so that the sprag is engaged with the inner ring and the outer ring, and the relative rotation between the inner ring and the outer ring is restricted. A sprag type one-way clutch is disclosed.

しかしながら、この特許文献1に開示されるスプラグ型ワンウェイクラッチでは、低中速回転時には回転を伝達できず、また、高速回転時には一定方向に常時回転を伝達してしまうので、一定方向への回転の伝達および遮断の切り替えを必要に応じて行うことはできない。   However, the sprag type one-way clutch disclosed in Patent Document 1 cannot transmit rotation during low and medium speed rotations, and always transmits rotation in a fixed direction during high speed rotations. Switching between transmission and disconnection cannot be performed as required.

これに対し、特許文献2には、内輪と外輪との対向間にくさび形空間を形成し、保持器をスイッチばねにより押圧して係合子をくさび形空間の中立位置に保持することで、内輪および外輪への係合子の係合が解除され内輪と外輪とが相対回転すると共に、スイッチばねによる保持力以上の荷重を保持器に付与して係合子をくさび形空間の中立位置から回転方向に移動させることで、内輪および外輪に係合子が係合して内輪と外輪との相対回転が規制される回転伝達装置が開示されている。   On the other hand, in Patent Document 2, a wedge-shaped space is formed between the inner ring and the outer ring facing each other, and the retainer is pressed by a switch spring to hold the engaging element at the neutral position of the wedge-shaped space. The engagement of the engagement element with the outer ring is released and the inner ring and the outer ring rotate relative to each other, and a load greater than the holding force by the switch spring is applied to the cage to move the engagement element from the neutral position of the wedge-shaped space in the rotation direction. A rotation transmission device is disclosed in which an engagement element is engaged with an inner ring and an outer ring and relative rotation between the inner ring and the outer ring is restricted by being moved.

また、特許文献3には、入力軸と出力軸との対向間に対向間隔が変化する隙間を設け、リテーナをばねにより押圧して摩擦子を隙間の大きい部位に保持することで、入力軸および出力軸への摩擦子の係合が解除され入力軸と出力軸とが相対回転すると共に、ばねによる保持力以上の荷重をリテーナに付与して摩擦子を回転方向の隙間の小さい部位に移動させることで、入力軸および出力軸に摩擦子が係合して入力軸と出力軸との相対回転が規制される摩擦式一方向クラッチの断続装置が開示されている。   Further, in Patent Document 3, a gap in which the facing interval changes is provided between the input shaft and the output shaft, and the retainer is pressed by a spring to hold the friction element at a portion having a large gap. The engagement of the friction element with the output shaft is released, the input shaft and the output shaft rotate relative to each other, and a load greater than the holding force by the spring is applied to the retainer to move the friction element to a portion with a small clearance in the rotational direction. Thus, there is disclosed a friction type one-way clutch on / off device in which a friction element engages with an input shaft and an output shaft to restrict relative rotation between the input shaft and the output shaft.

これら特許文献2及び3に開示される装置によれば、係合子または摩擦子に荷重を付与して係合子または摩擦子を移動させることで、一定方向への回転の伝達および遮断の切り替えを行うことができる。   According to these apparatuses disclosed in Patent Documents 2 and 3, rotation is transmitted in a certain direction and switching between interruption is performed by applying a load to the engagement element or the friction element and moving the engagement element or the friction element. be able to.

実開昭62−151440号Japanese Utility Model Sho 62-151440 特開2005−30443号JP-A-2005-30443 特開平5−149351号JP-A-5-149351

しかしながら、特許文献2及び3に開示される装置では、一定方向への回転の伝達および遮断の切り替えを行うために、係合子または摩擦子を回転方向に移動させる必要があるので、それら係合子または摩擦子の移動に時間がかかり、切り替えに時間を要するという問題点があった。   However, in the apparatuses disclosed in Patent Documents 2 and 3, in order to transmit rotation in a certain direction and switch between interruptions, it is necessary to move the engagement element or the friction element in the rotation direction. There is a problem that it takes time to move the friction element and time is required for switching.

また、切り替えに時間を要するため、回転が遮断された状態から回転が伝達されるまでの間に、内輪または入力軸と外輪または出力軸とが空転して、回転伝達時に衝撃が生じるという問題点があった。   In addition, since switching takes time, the inner ring or the input shaft and the outer ring or the output shaft run idle until the rotation is transmitted from the state where the rotation is interrupted, and an impact is generated when the rotation is transmitted. was there.

更に、係合子または摩擦子を移動させるために、ばねによる保持力以上の荷重を保持器またはリテーナに付与する必要があるので、装置の大型化を招くという問題点があった。また、荷重を付与するためのエネルギーロスも大きかった。   Furthermore, in order to move the engagement element or the friction element, it is necessary to apply a load more than the holding force by the spring to the cage or the retainer, which causes a problem that the apparatus is increased in size. Moreover, the energy loss for giving a load was also large.

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、一定方向への回転の伝達および遮断の切り替えを素早く行うと共に回転伝達時の衝撃を防止することができる小型のクラッチ装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a compact clutch device capable of quickly switching between rotation transmission and interruption in a certain direction and preventing an impact during rotation transmission. It is intended to provide.

課題を解決するための手段および発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

請求項1記載のクラッチ装置によれば、付勢部材によりスプラグに付勢力が付与され外周面および内周面に係合面が接するようにスプラグがセルフロック方向へ傾動することで、外周面および内周面への係合面の接点に摩擦力が発生すると共にセルフロック角により内輪および外輪にスプラグが係合して内輪と外輪との一定回転方向への相対回転が規制される。これに対し、荷重付与装置により付勢部材の付勢力に抗してスプラグに荷重が付与されスプラグが反セルフロック方向へ傾動することで、内輪および外輪へのスプラグの係合が解除され内輪と外輪とが両回転方向に相対回転する。   According to the clutch device of claim 1, a biasing force is applied to the sprag by the biasing member, and the sprag is tilted in the self-locking direction so that the engagement surface is in contact with the outer peripheral surface and the inner peripheral surface. A frictional force is generated at the contact point of the engagement surface with the inner peripheral surface, and a sprag is engaged with the inner ring and the outer ring by the self-locking angle, thereby restricting relative rotation between the inner ring and the outer ring in a constant rotation direction. On the other hand, a load is applied to the sprag against the urging force of the urging member by the load applying device, and the sprag is tilted in the anti-self-locking direction, so that the engagement of the sprag with the inner ring and the outer ring is released. The outer ring rotates relative to both rotation directions.

このように、本発明によれば、スプラグを傾動させて一定方向への回転の伝達および遮断の切り替えを行うので、従来のように、スプラグを移動させて切り替えを行う場合と比較して、切り替えに要する時間を短縮でき、切り替えを素早く行うことができるという効果がある。   As described above, according to the present invention, the sprag is tilted to transmit the rotation in a certain direction and the switching of the cutoff is performed, so that the switching is performed as compared with the case where the switching is performed by moving the sprag as in the prior art. Time can be shortened and switching can be performed quickly.

また、切り替えを素早く行うことができるので、従来のように、回転が遮断された状態から回転が伝達されるまでの間に内輪と外輪とが空転することもなく、回転伝達時の衝撃を防止することができるという効果がある。   In addition, since switching can be performed quickly, the inner ring and the outer ring do not run idle until the rotation is transmitted from the state where the rotation is interrupted as in the conventional case, preventing the shock during rotation transmission. There is an effect that can be done.

更に、スプラグを傾動させて一定方向への回転の伝達および遮断の切り替えを行うので、従来のように、装置の大型化を招くこともなく、クラッチ装置の小型化を図ることができるという効果がある。   Further, since the sprag is tilted to transmit rotation in a fixed direction and switch between cutoffs, the clutch device can be reduced in size without increasing the size of the device as in the prior art. is there.

請求項2記載のクラッチ装置によれば、請求項1記載のクラッチ装置の奏する効果に加え、荷重付与装置は、付勢部材の付勢力によりスプラグに作用する接点回りの回転モーメントが0となる荷重であって、接点においてスプラグに外周面および内周面の法線方向へ作用する反力が0以下となる荷重をスプラグに付与するので、付勢部材の付勢力よりも大きい荷重をスプラグに付与しなくとも、内輪および外輪へのスプラグの係合を解除することができる。よって、スプラグに付与すべき必要な荷重を小さくでき、その分、荷重付与装置の小型化を図ることができるという効果がある。   According to the clutch device of the second aspect, in addition to the effect produced by the clutch device of the first aspect, the load applying device is a load in which the rotational moment around the contact acting on the sprag by the biasing force of the biasing member becomes zero. In addition, since a load is applied to the sprag that causes the reaction force acting on the sprags in the normal direction of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface to be 0 or less at the contact, a load larger than the biasing force of the biasing member is applied to the sprag. Without this, the engagement of the sprags with the inner ring and the outer ring can be released. Therefore, it is possible to reduce the necessary load to be applied to the sprags, and accordingly, there is an effect that the load applying device can be reduced in size.

また、付勢部材の付勢力よりも大きい荷重をスプラグに付与する構成の場合には、荷重付与装置が大型化し、クラッチ装置の大型化を招くところ、荷重付与装置の小型化を図ることができれば、クラッチ装置の小型化を図ることができるという効果がある。   Further, in the case of a configuration in which a load larger than the urging force of the urging member is applied to the sprag, the load applying device increases in size and causes an increase in the size of the clutch device, so that the load applying device can be reduced in size. There is an effect that the clutch device can be miniaturized.

請求項3記載のクラッチ装置によれば、請求項1又は2に記載のクラッチ装置の奏する効果に加え、荷重付与装置は、スプラグが内輪および外輪に係合して内輪および外輪の回転に伴い軸心回りに公転している状態では、遠心力によりスプラグに作用する接点回りの回転モーメントと、付勢部材の付勢力によりスプラグに作用する接点回りの回転モーメントとの合計が0となる荷重をスプラグに付与するので、クラッチ装置が回転を伝達している状態にあっても内輪および外輪へのスプラグの係合を確実に解除することができるという効果がある。   According to the clutch device of the third aspect, in addition to the effect produced by the clutch device of the first or second aspect, the load applying device is configured such that the sprag is engaged with the inner ring and the outer ring and the shaft is rotated along with the rotation of the inner ring and the outer ring. In the state of revolving around the center, the sprag is a load where the sum of the rotational moment around the contact acting on the sprag due to centrifugal force and the rotational moment around the contact acting on the sprag due to the biasing force of the biasing member is zero. Therefore, there is an effect that the sprags can be reliably released from the inner ring and the outer ring even when the clutch device is transmitting rotation.

請求項4記載のクラッチ装置によれば、請求項1から3のいずれかに記載のクラッチ装置の奏する効果に加え、保持器は、軸心方向に延設されスプラグを保持する保持部と、軸心方向と交差する方向に延設され荷重付与装置から荷重が伝達される荷重伝達部とを備え、荷重付与装置は、保持器を介してスプラグに荷重を付与するので、複数のスプラグに一度に荷重を付与することができ、効率良くスプラグに荷重を付与することができるという効果がある。   According to the clutch device of the fourth aspect, in addition to the effect produced by the clutch device according to any one of the first to third aspects, the cage includes a holding portion that extends in the axial direction and holds the sprag, and a shaft. A load transmitting portion that extends in a direction that intersects the center direction and that transmits a load from the load applying device, and the load applying device applies a load to the sprags via the cage, so that a plurality of sprags are applied to the sprags at a time. The load can be applied, and there is an effect that the load can be efficiently applied to the sprag.

また、荷重伝達部は、軸心方向と交差する方向に延設されているので、荷重伝達部を軸心方向に延設する場合と比較して、保持器の軸心方向の寸法を短縮でき、クラッチ装置の小型化を図ることができるという効果がある。   In addition, since the load transmission part extends in the direction intersecting the axial direction, the dimension of the cage in the axial direction can be shortened compared to the case where the load transmission part extends in the axial direction. There is an effect that the clutch device can be miniaturized.

請求項5記載のクラッチ装置によれば、請求項4記載のクラッチ装置の奏する効果に加え、荷重伝達部は、歯車状に形成され、歯車機構を介して荷重付与装置から荷重が伝達されるので、荷重付与装置から保持器までの荷重の伝達経路中に生じるエネルギー損失を小さくでき、効率良く保持器に荷重を伝達することができるという効果がある。   According to the clutch device of the fifth aspect, in addition to the effect achieved by the clutch device of the fourth aspect, the load transmitting portion is formed in a gear shape, and the load is transmitted from the load applying device via the gear mechanism. The energy loss generated in the load transmission path from the load applying device to the cage can be reduced, and the load can be efficiently transmitted to the cage.

請求項6記載のクラッチ装置によれば、荷重伝達部は円形状に形成されると共に、荷重付与装置の作動により押さえ込まれて制動される。荷重伝達部および保持器が制動されることで、スプラグがセルフロック方向へ傾動することが阻止され、内輪および外輪へのスプラグの係合が阻止される。このように、外輪や内輪につれて回転しようとする保持器を制動することでスプラグの係合を解除できるので、装置構成を簡略化できる効果がある。また、荷重付与装置から保持器までの荷重の伝達経路中に生じるエネルギー損失を小さくでき、効率良く保持器に荷重を伝達できる効果がある。   According to the clutch device of the sixth aspect, the load transmitting portion is formed in a circular shape, and is pressed and braked by the operation of the load applying device. By braking the load transmitting portion and the cage, the sprag is prevented from tilting in the self-locking direction, and the engagement of the sprag to the inner ring and the outer ring is prevented. In this way, the sprag can be disengaged by braking the cage that is to rotate with the outer ring or the inner ring, so that the apparatus configuration can be simplified. Moreover, the energy loss which arises in the transmission path of the load from a load provision apparatus to a holder | retainer can be made small, and there exists an effect which can transmit a load to a holder | retainer efficiently.

請求項7記載のクラッチ装置によれば、請求項1から6のいずれかに記載のクラッチ装置の奏する効果に加え、荷重付与装置は電動機により構成されているので、例えば、荷重付与装置をシリンダやソレノイド等により構成する場合と比較して、荷重付与装置の構造を簡素化すると共に荷重付与装置の小型化を図ることができるという効果がある。   According to the clutch device of the seventh aspect, in addition to the effect exerted by the clutch device according to any one of the first to sixth aspects, the load applying device is constituted by an electric motor. Compared with the case of using a solenoid or the like, there is an effect that the structure of the load applying device can be simplified and the load applying device can be downsized.

また、荷重付与装置の構造が複雑な場合には、荷重付与装置が大型化し、クラッチ装置の大型化を招くところ、荷重付与装置の構造を簡素化すると共に荷重付与装置の小型化を図ることができれば、クラッチ装置の小型化を図ることができるという効果がある。   In addition, when the structure of the load applying device is complicated, the load applying device is enlarged and the size of the clutch device is increased. Therefore, the structure of the load applying device can be simplified and the load applying device can be downsized. If possible, the clutch device can be reduced in size.

また、荷重付与装置が保持器を介してスプラグに荷重を付与する構成の場合には、クラッチ装置が回転を伝達している状態では、保持器が内輪および外輪の回転に伴い軸心回りに回転するので、荷重付与装置が保持器の回転抵抗となるが、荷重付与装置を電動機により構成することで、保持器の回転抵抗を小さくでき、内輪および外輪を高速回転させることができる。一方、クラッチ装置が回転を遮断している状態では、保持器は回転しないので、荷重付与装置を電動機により構成することで、小さい駆動エネルギーでスプラグに荷重を付与することができるという効果がある。   In addition, when the load applying device is configured to apply a load to the sprags via the cage, the cage rotates around the axis along with the rotation of the inner ring and the outer ring when the clutch device transmits the rotation. Therefore, the load applying device serves as the rotational resistance of the cage, but by configuring the load applying device with an electric motor, the rotational resistance of the cage can be reduced, and the inner ring and the outer ring can be rotated at high speed. On the other hand, since the cage does not rotate in a state where the rotation of the clutch device is interrupted, it is possible to apply a load to the sprag with a small drive energy by configuring the load applying device with an electric motor.

請求項8記載のクラッチ装置によれば、請求項7記載のクラッチ装置の奏する効果に加え、荷重付与装置は、内輪または外輪がスプラグに対してセルフロック方向へ回転しつつ内輪および外輪が荷重付与装置によるスプラグへの荷重付与方向と逆方向へ回転する場合に発電機として作用すると共に発生した電力を回生可能に構成されているので、荷重付与装置の省エネルギー化を図ることができるという効果がある。   According to the clutch device of the eighth aspect, in addition to the effect achieved by the clutch device of the seventh aspect, the load applying device is configured such that the inner ring and the outer ring apply load while the inner ring or the outer ring rotates in a self-locking direction with respect to the sprag. When the device rotates in the direction opposite to the direction in which the load is applied to the sprag by the device, it acts as a generator and is configured to be able to regenerate the generated electric power, so that the load applying device can save energy. .

請求項9記載のクラッチ装置によれば、請求項8記載のクラッチ装置の奏する効果に加え、荷重付与装置が発電機として作用する場合には、スプラグに作用する接点回りの回転モーメントが0となる荷重が荷重付与装置のブレーキ力によりスプラグに付与されるので、荷重付与装置によりスプラグに荷重を付与して内輪と外輪とが相対回転した後は、荷重付与装置を発電機として作用させることで、荷重付与装置を駆動し続けなくとも、内輪および外輪へのスプラグの係合が解除された状態を維持することができる。よって、荷重付与装置の更なる省エネルギー化を図ることができるという効果がある。   According to the clutch device of claim 9, in addition to the effect of the clutch device of claim 8, when the load applying device acts as a generator, the rotational moment around the contact acting on the sprag becomes zero. Since the load is applied to the sprag by the braking force of the load applying device, after applying the load to the sprag by the load applying device and rotating the inner ring and the outer ring relatively, by causing the load applying device to act as a generator, Even if the load applying device is not continuously driven, the state where the engagement of the sprags with the inner ring and the outer ring is released can be maintained. Therefore, there is an effect that further energy saving of the load applying device can be achieved.

本発明の一実施の形態におけるクラッチ装置が搭載される車両を模式的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed typically the vehicle by which the clutch apparatus in one embodiment of this invention is mounted. 動力伝達装置の一部を断面図として示した部分断面図である。It is the fragmentary sectional view which showed a part of power transmission device as sectional drawing. 図2のIII−III線における動力伝達装置の断面図である。It is sectional drawing of the power transmission device in the III-III line of FIG. 図3のIVで示す部分を拡大して示した動力伝達装置の部分拡大断面図である。It is the elements on larger scale of the power transmission device which expanded and showed the part shown by IV of FIG. 第2実施の形態における荷重付与装置の電力エネルギーを示すグラフである。It is a graph which shows the electric power energy of the load provision apparatus in 2nd Embodiment. 第3実施の形態における動力伝達装置の一部を断面図として示した部分断面図である。It is the fragmentary sectional view which showed a part of power transmission device in 3rd Embodiment as sectional drawing. 押圧部および軸部を斜視図として示した分解斜視図である。It is the disassembled perspective view which showed the press part and the axial part as a perspective view. 図6のVIII−VIII線における動力伝達装置の断面図である。It is sectional drawing of the power transmission device in the VIII-VIII line of FIG. 図8のIXで示す部分を拡大して示した動力伝達装置の部分拡大断面図である。It is the elements on larger scale of the power transmission device which expanded and showed the part shown by IX of FIG.

以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図1から図4を参照して、第1実施の形態について説明する。図1は、本発明の一実施の形態におけるクラッチ装置1が搭載される車両100を模式的に示した模式図である。なお、図1の矢印F−B,L−Rは、車両100の前後方向、左右方向をそれぞれ示している。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, a first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing a vehicle 100 on which a clutch device 1 according to an embodiment of the present invention is mounted. Note that arrows FB and LR in FIG. 1 indicate the front-rear direction and the left-right direction of the vehicle 100, respectively.

まず、車両100の概略構成について説明する。車両100は、図1に示すように、前輪101(左の前輪101FL及び右の前輪101FR)を駆動するフロントユニット110と、後輪102(左の後輪102BL及び右の後輪102BR)を駆動するリヤユニット120とを備え、前輪101及び後輪102をそれぞれ独立して駆動可能に構成されている。   First, a schematic configuration of the vehicle 100 will be described. As shown in FIG. 1, the vehicle 100 drives a front unit 110 that drives a front wheel 101 (left front wheel 101FL and right front wheel 101FR) and a rear wheel 102 (left rear wheel 102BL and right rear wheel 102BR). The rear unit 120 is configured to be able to drive the front wheel 101 and the rear wheel 102 independently of each other.

フロントユニット110は、動力源としてのエンジン111及びモータ112と、それらエンジン111及びモータ112の動力を前輪101に伝達する動力伝達装置113とを主に備え、エンジン111及びモータ112の2つの動力を使い分けて前輪101を駆動可能に構成されている。   The front unit 110 mainly includes an engine 111 and a motor 112 as a power source, and a power transmission device 113 that transmits the power of the engine 111 and the motor 112 to the front wheels 101. The front unit 110 supplies two powers of the engine 111 and the motor 112. The front wheel 101 can be driven by properly using it.

リヤユニット120は、動力源としてのモータ121と、そのモータ121の動力を後輪102に伝達する動力伝達装置122とを主に備え、前輪101の駆動トルクに応じてモータ121が制御されることで、前輪101及び後輪102の駆動トルクが車両100の走行状態に応じた適切なトルク配分となるように後輪102を駆動可能に構成されている。   The rear unit 120 mainly includes a motor 121 as a power source and a power transmission device 122 that transmits the power of the motor 121 to the rear wheel 102, and the motor 121 is controlled according to the driving torque of the front wheel 101. Thus, the rear wheels 102 can be driven so that the driving torques of the front wheels 101 and the rear wheels 102 can be distributed appropriately according to the traveling state of the vehicle 100.

また、このリヤユニット120の動力伝達装置122には、本発明の一実施の形態におけるクラッチ装置1(図2及び図3参照)が組み込まれており、車両100の走行状態に応じて、モータ121から後輪102までの動力の伝達経路を遮断可能に構成されている。   In addition, the power transmission device 122 of the rear unit 120 incorporates the clutch device 1 (see FIGS. 2 and 3) according to an embodiment of the present invention, and a motor 121 according to the traveling state of the vehicle 100. The power transmission path from the rear wheel 102 to the rear wheel 102 can be cut off.

次いで、図2及び図3を参照して、クラッチ装置1の詳細構成について説明する。図2は、動力伝達装置122の一部を断面図として示した部分断面図であり、図3は、図2のIII−III線における動力伝達装置122の断面図である。   Next, the detailed configuration of the clutch device 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. 2 is a partial cross-sectional view showing a part of the power transmission device 122 as a cross-sectional view, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the power transmission device 122 taken along line III-III in FIG.

クラッチ装置1は、図2及び図3に示すように、内輪2と、その内輪2の外周を囲む外輪3と、それら内輪2と外輪3との間に配設される複数のスプラグ4と、それらスプラグ4を保持する保持器5とを主に備え、モータ121(図1参照)の動力を内輪2及び外輪3を介して後輪102(図1参照)に伝達可能に構成されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the clutch device 1 includes an inner ring 2, an outer ring 3 surrounding the outer periphery of the inner ring 2, a plurality of sprags 4 disposed between the inner ring 2 and the outer ring 3, The retainer 5 that holds the sprags 4 is mainly provided so that the power of the motor 121 (see FIG. 1) can be transmitted to the rear wheel 102 (see FIG. 1) via the inner ring 2 and the outer ring 3.

なお、本実施の形態では、外輪3にモータ121の動力が入力され、外輪3に入力されたモータ121の動力が内輪2を介して後輪102に伝達されるように構成されている。但し、必ずしもこれに限られるものではなく、内輪2にモータ121の動力が入力され、内輪2に入力されたモータ121の動力が外輪3を介して後輪102に伝達されるように構成しても良い。   In the present embodiment, the power of the motor 121 is input to the outer ring 3, and the power of the motor 121 input to the outer ring 3 is transmitted to the rear wheel 102 via the inner ring 2. However, the present invention is not necessarily limited to this, and is configured such that the power of the motor 121 is input to the inner ring 2 and the power of the motor 121 input to the inner ring 2 is transmitted to the rear wheel 102 via the outer ring 3. Also good.

内輪2は、モータ121の動力を後輪102に伝達するための機能を担う部材であり、図2及び図3に示すように、断面円形状の外周面2aを備え、軸心O回りに回転可能に構成されている。なお、本実施の形態における内輪2は、略円柱状に形成され、図2に示すように、ボールベアリングB1を介して動力伝達装置122の外郭をなすケース122aに支持されている。   The inner ring 2 is a member having a function of transmitting the power of the motor 121 to the rear wheel 102. As shown in FIGS. 2 and 3, the inner ring 2 includes an outer peripheral surface 2a having a circular cross section and rotates around the axis O. It is configured to be possible. The inner ring 2 in the present embodiment is formed in a substantially cylindrical shape, and is supported by a case 122a that forms an outline of the power transmission device 122 via a ball bearing B1, as shown in FIG.

外輪3は、内輪2と共にモータ121の動力を後輪102に伝達するための機能を担う部材であり、図2及び図3に示すように、内輪2の外周面2aに対向する断面円形状の内周面3aを備え、内輪2と同様に軸心O回りに回転可能に構成されている。なお、本実施の形態における外輪3aは、略円環状に形成され、図2に示すように、ローラーベアリングB2を介して内輪2に支持されている。   The outer ring 3 is a member responsible for the function of transmitting the power of the motor 121 to the rear wheel 102 together with the inner ring 2, and has a circular cross section facing the outer peripheral surface 2a of the inner ring 2 as shown in FIGS. An inner peripheral surface 3 a is provided, and the inner ring 2 is configured to be rotatable around the axis O similarly to the inner ring 2. In addition, the outer ring | wheel 3a in this Embodiment is formed in a substantially annular shape, and as shown in FIG. 2, it is supported by the inner ring | wheel 2 via the roller bearing B2.

スプラグ4は、内輪2と外輪3との相対回転を規制するための機能を担う部材であり、外周面2a及び内周面3aにそれぞれ接する係合面4a,4b(図4参照)を備え、図3に示すように、外周面2a及び内周面3aの対向間において円周方向に等間隔で複数配設されている。   The sprag 4 is a member that bears a function for restricting the relative rotation between the inner ring 2 and the outer ring 3, and includes engagement surfaces 4a and 4b (see FIG. 4) that are in contact with the outer peripheral surface 2a and the inner peripheral surface 3a, respectively. As shown in FIG. 3, a plurality of elements are arranged at equal intervals in the circumferential direction between the outer peripheral surface 2a and the inner peripheral surface 3a.

また、このスプラグ4は、リボンスプリング6(図4参照)により外周面2a及び内周面3aの円周方向に付勢されている。ここで、図4を参照して、リボンスプリング6について説明する。図4は、図3のIVで示す部分を拡大して示した動力伝達装置122の部分拡大断面図である。   The sprag 4 is urged in the circumferential direction of the outer peripheral surface 2a and the inner peripheral surface 3a by a ribbon spring 6 (see FIG. 4). Here, the ribbon spring 6 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view of the power transmission device 122 in which a portion indicated by IV in FIG. 3 is enlarged.

リボンスプリング6は、スプラグ4に付勢力を付与して外周面2a及び内周面3aに係合面4a,4bが接するようにスプラグ4を図4の矢印Si,So方向(以下「セルフロック方向」と称す)へ傾動させる部材であり、図4に示すように、金属材料に波状の曲げ加工を施して形成され、その弾性を利用して付勢力としての荷重Pをスプラグ4に付与可能に構成されている。但し、このリボンスプリング6は、コイルばねにより構成しても良い。   The ribbon spring 6 applies a biasing force to the sprag 4 so that the sprag 4 is in the directions of arrows Si and So in FIG. 4 (hereinafter referred to as “self-locking direction”) so that the engagement surfaces 4a and 4b are in contact with the outer peripheral surface 2a and the inner peripheral surface 3a. 4), and is formed by applying a wave-like bending process to a metal material, and can apply a load P as an urging force to the sprag 4 using its elasticity. It is configured. However, the ribbon spring 6 may be constituted by a coil spring.

このリボンスプリング6によりスプラグ4に荷重Pが付与されることで、スプラグ4がセルフロック方向へ傾動し、その結果、外周面2a及び内周面3aに係合面4a,4bが接することで、図4に示すように、内周面3aと係合面4bとの接点A及び外周面2aと係合面4aとの接点Bに摩擦力が発生すると共に、外周面2a及び内周面3aの円周方向における各接点A,Bの位置ずれにより、一定回転方向では内輪2及び外輪3にスプラグ4が係合して内輪2と外輪3との相対回転が規制される。   By applying a load P to the sprag 4 by the ribbon spring 6, the sprag 4 tilts in the self-locking direction, and as a result, the engagement surfaces 4a and 4b come into contact with the outer peripheral surface 2a and the inner peripheral surface 3a. As shown in FIG. 4, frictional force is generated at the contact point A between the inner peripheral surface 3a and the engagement surface 4b and the contact point B between the outer peripheral surface 2a and the engagement surface 4a, and between the outer peripheral surface 2a and the inner peripheral surface 3a. Due to the displacement of the contacts A and B in the circumferential direction, the sprag 4 engages with the inner ring 2 and the outer ring 3 in a constant rotation direction, and the relative rotation between the inner ring 2 and the outer ring 3 is restricted.

なお、外周面2a及び内周面3aに係合面4a,4bが接している状態では、図4に示すように、各接点A,Bと軸心Oとを結ぶ各仮想線が所定の角度(以下「セルフロック角α」と称す)をなし、内輪2及び外輪3にスプラグ4が係合するための条件は、μ>tanαとなる。但し、各接点A,Bの摩擦係数をμとする。   In the state where the engagement surfaces 4a and 4b are in contact with the outer peripheral surface 2a and the inner peripheral surface 3a, as shown in FIG. 4, each imaginary line connecting the contacts A and B and the axis O is at a predetermined angle. (Hereinafter referred to as “self-lock angle α”), and the condition for the sprag 4 to engage the inner ring 2 and the outer ring 3 is μ> tan α. However, the friction coefficient of each contact A and B is μ.

図2及び図3に戻って説明する。保持器5は、スプラグ4を外周面2a及び内周面3aの円周方向へ傾動可能に保持する部材であり、図2及び図3に示すように、保持部5aと、荷重伝達部5bとを備えて構成されている。保持部5aは、スプラグ4を保持する部位であり、図2及び図3に示すように、軸心O方向に延設され、スプラグ4の上端側を保持している。   Returning to FIG. 2 and FIG. The cage 5 is a member that holds the sprag 4 so as to be tiltable in the circumferential direction of the outer peripheral surface 2a and the inner peripheral surface 3a. As shown in FIGS. 2 and 3, the retainer 5a, the load transmitting portion 5b, It is configured with. The holding part 5 a is a part that holds the sprag 4 and extends in the direction of the axis O as shown in FIGS. 2 and 3 and holds the upper end side of the sprag 4.

荷重伝達部5bは、後述する荷重付与装置10から荷重が伝達される部位であり、図2に示すように、軸心O方向と交差する方向に延設されている。これにより、荷重伝達部5bを軸心O方向に延設する場合と比較して、保持器5の軸心O方向の寸法を短縮でき、クラッチ装置1の小型化を図ることができる。   The load transmitting portion 5b is a portion to which a load is transmitted from a load applying device 10 described later, and is extended in a direction intersecting with the direction of the axis O as shown in FIG. Thereby, compared with the case where the load transmission part 5b is extended in the axial center O direction, the dimension of the axial direction O of the holder | retainer 5 can be shortened, and size reduction of the clutch apparatus 1 can be achieved.

また、この荷重伝達部5bは、図3に示すように、歯車状に形成され、後述するピニオン12との間に構成される歯車機構を介して荷重付与装置10から荷重が伝達されるように構成されている。これにより、荷重付与装置10から保持器5までの荷重の伝達経路中に生じるエネルギー損失を小さくでき、効率良く保持器5に荷重を伝達することができる。   Further, as shown in FIG. 3, the load transmitting portion 5b is formed in a gear shape so that the load is transmitted from the load applying device 10 via a gear mechanism configured between the pinion 12 and the pinion 12 described later. It is configured. Thereby, the energy loss produced in the load transmission path from the load applying device 10 to the cage 5 can be reduced, and the load can be efficiently transmitted to the cage 5.

上述したように構成されるクラッチ装置1によれば、リボンスプリング6によりスプラグ4に付勢力が付与されることで、内輪2及び外輪3にスプラグ4が係合して内輪2と外輪3との一定回転方向への相対回転が規制される。これに対し、内輪2及び外輪3へのスプラグ4の係合が解除されることで、内輪2と外輪3とが両回転方向に相対回転する。これにより、一定方向への回転の伝達および遮断の切り替えを行うことができる。   According to the clutch device 1 configured as described above, a biasing force is applied to the sprag 4 by the ribbon spring 6, so that the sprag 4 is engaged with the inner ring 2 and the outer ring 3, and the inner ring 2 and the outer ring 3 are engaged. Relative rotation in a constant rotation direction is restricted. On the other hand, the engagement of the sprag 4 with the inner ring 2 and the outer ring 3 is released, so that the inner ring 2 and the outer ring 3 rotate relative to each other in both rotation directions. Thereby, rotation transmission in a fixed direction and switching between cutoffs can be performed.

しかしながら、通常は、リボンスプリング6によりスプラグ4に付勢力が付与され内輪2及び外輪3にスプラグ4が係合しているので、内輪2及び外輪3へのスプラグ4の係合を解除するためには、リボンスプリング6の付勢力に抗してスプラグ4に外力を付与する必要がある。   However, normally, since the urging force is applied to the sprag 4 by the ribbon spring 6 and the sprag 4 is engaged with the inner ring 2 and the outer ring 3, in order to release the engagement of the sprag 4 with the inner ring 2 and the outer ring 3. Needs to apply an external force to the sprag 4 against the urging force of the ribbon spring 6.

そこで、クラッチ装置1には、内輪2及び外輪3へのスプラグ4の係合を強制的に解除するために、リボンスプリング6の付勢力に抗してスプラグ4に荷重を付与してスプラグ4を反セルフロック方向(図4の反矢印Si,So方向)へ傾動させる荷重付与装置10が設けられている。   Therefore, in order to forcibly release the engagement of the sprags 4 with the inner ring 2 and the outer ring 3, the clutch device 1 applies a load to the sprags 4 against the urging force of the ribbon spring 6 to attach the sprags 4. A load applying device 10 for tilting in the anti-self-locking direction (counter arrow Si, So direction in FIG. 4) is provided.

荷重付与装置10は、上述したように、リボンスプリング6の付勢力に抗してスプラグ4に荷重を付与してスプラグ4を反セルフロック方向へ傾動させるための装置であり、図2及び図3に示すように、アクチュエータ11と、ピニオン12とを備えて構成されている。   As described above, the load applying device 10 is a device for applying a load to the sprag 4 against the urging force of the ribbon spring 6 and tilting the sprag 4 in the anti-self-locking direction. As shown, the actuator 11 and the pinion 12 are provided.

アクチュエータ11は、スプラグ4に付与する荷重を生み出す動力源であり、電動機(交流モータ又は直流モータ)により構成され、電源(図示せず)から供給される電力により駆動可能に構成されている。   The actuator 11 is a power source that generates a load to be applied to the sprag 4 and is configured by an electric motor (an AC motor or a DC motor) and is configured to be drivable by electric power supplied from a power source (not shown).

このように、荷重付与装置10(アクチュエータ11)は、電動機により構成されているので、例えば、荷重付与装置10(アクチュエータ11)をシリンダやソレノイド等により構成する場合と比較して、荷重付与装置10の構造を簡素化すると共に荷重付与装置10の小型化を図ることができる。   Thus, since the load application apparatus 10 (actuator 11) is comprised with the electric motor, compared with the case where the load application apparatus 10 (actuator 11) comprises a cylinder, a solenoid, etc., for example, the load application apparatus 10 is comprised. In addition to simplifying the structure, the load applying device 10 can be downsized.

また、荷重付与装置10の構造が複雑な場合には、荷重付与装置10が大型化し、クラッチ装置1の大型化を招くところ、荷重付与装置10の構造を簡素化すると共に荷重付与装置10の小型化を図ることができれば、クラッチ装置1の小型化を図ることができる。   In addition, when the structure of the load applying device 10 is complicated, the load applying device 10 is enlarged and the clutch device 1 is increased in size. However, the structure of the load applying device 10 is simplified and the load applying device 10 is small. If the size can be reduced, the clutch device 1 can be reduced in size.

また、クラッチ装置1が回転を伝達している状態では、保持器5が内輪2及び外輪3の回転に伴い軸心O回りに回転するので、荷重付与装置10が保持器5の回転抵抗となるが、荷重付与装置10(アクチュエータ11)を電動機により構成することで、保持器5の回転抵抗を小さくでき、内輪2及び外輪3を高速回転させることができる。一方、クラッチ装置1が回転を遮断している状態では、保持器5は回転しないので、荷重付与装置10(アクチュエータ11)を電動機により構成することで、小さい駆動エネルギーでスプラグ4に荷重を付与することができる。   Further, in a state where the clutch device 1 is transmitting rotation, the cage 5 rotates around the axis O along with the rotation of the inner ring 2 and the outer ring 3, so that the load applying device 10 becomes the rotational resistance of the cage 5. However, by configuring the load applying device 10 (actuator 11) with an electric motor, the rotational resistance of the cage 5 can be reduced, and the inner ring 2 and the outer ring 3 can be rotated at high speed. On the other hand, in a state where the clutch device 1 is not rotating, the cage 5 does not rotate, so that the load applying device 10 (actuator 11) is configured by an electric motor to apply a load to the sprag 4 with a small drive energy. be able to.

ピニオン12は、アクチュエータ11の動力を保持器5に伝達するための部材であり、図2に示すように、保持器5の荷重伝達部5bと噛み合う歯車状に形成され、荷重伝達部5bとの間に歯車機構が構成されている。   The pinion 12 is a member for transmitting the power of the actuator 11 to the cage 5, and is formed in a gear shape that meshes with the load transmission portion 5b of the cage 5, as shown in FIG. A gear mechanism is formed between them.

このピニオン12によりアクチュエータ11の動力が保持器5に伝達されることで、保持器5を介してスプラグ4に荷重が付与される。このように、荷重付与装置10は、保持器5を介してスプラグ4に荷重を付与するので、複数のスプラグ4に一度に荷重を付与することができ、効率良くスプラグ4に荷重を付与することができる。   When the power of the actuator 11 is transmitted to the cage 5 by the pinion 12, a load is applied to the sprag 4 via the cage 5. As described above, since the load applying device 10 applies a load to the sprags 4 via the cage 5, it is possible to apply a load to the plurality of sprags 4 at a time, and to efficiently apply a load to the sprags 4. Can do.

上述したように構成される荷重付与装置10によれば、リボンスプリング6の付勢力に抗してスプラグ4に荷重を付与することで、スプラグ4を反セルフロック方向へ傾動させて、内輪2及び外輪3へのスプラグ4の係合を強制的に解除することができる。   According to the load applying device 10 configured as described above, by applying a load to the sprag 4 against the urging force of the ribbon spring 6, the sprag 4 is tilted in the anti-self-lock direction, and the inner ring 2 and The engagement of the sprag 4 with the outer ring 3 can be forcibly released.

次いで、図4を参照して、荷重付与装置10によりスプラグ4に付与する荷重Rについて説明する。図4に示すように、内輪2及び外輪3にスプラグ4が係合している状態では、リボンスプリング6によりスプラグ4に付与された荷重Pにより、スプラグ4をセルフロック方向(図4反時計回り)へ傾動させる回転モーメントが生じる。それに伴い接点A及び接点Bに押付け荷重が作用する。その反力として、スプラグ4に対して、接点Aにおいて内周面3aの法線方向へ反力Fが作用すると共に、接点Bにおいて外周面2aの法線方向へ反力Fが作用する。Next, the load R applied to the sprag 4 by the load applying device 10 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, when the sprag 4 is engaged with the inner ring 2 and the outer ring 3, the sprag 4 is moved in a self-locking direction (counterclockwise in FIG. 4) by the load P applied to the sprag 4 by the ribbon spring 6. A rotation moment that tilts to) is generated. Accordingly, a pressing load acts on the contact A and the contact B. As a reaction force against the sprags 4, together with the reaction force F A to the normal direction of the inner peripheral surface 3a acts at the contact A, acting reaction force F B to the normal direction of the outer peripheral surface 2a at the contact B .

また、スプラグ4が内輪2及び外輪3に係合して内輪2及び外輪3の回転に伴い軸心O回りに公転すると、スプラグ4に遠心力Kが働く。スプラグ4の重心(遠心力Kの作用点)と荷重Pの作用点との間を、接点A及び接点Bを結ぶ直線が通過しているので、遠心力Kは、スプラグ4に反セルフロック方向(図4時計回り)の回転モーメントを発生させ、接点A及び接点Bにおける荷重Pによるスプラグ4の押付け荷重を減少させる。   Further, when the sprag 4 engages with the inner ring 2 and the outer ring 3 and revolves around the axis O along with the rotation of the inner ring 2 and the outer ring 3, centrifugal force K acts on the sprag 4. Since the straight line connecting the contact A and the contact B passes between the center of gravity of the sprag 4 (the point of action of the centrifugal force K) and the point of action of the load P, the centrifugal force K acts on the sprag 4 in the anti-self-locking direction. A rotational moment (clockwise in FIG. 4) is generated, and the pressing load of the sprag 4 due to the load P at the contact A and the contact B is reduced.

ここで、スプラグ4に作用する接点B回りの回転モーメントMを考えると、スプラグ4には荷重P、荷重R、反力F及び遠心力Kが作用しているので、M=−Lp・P+Lr・R+Ls・sinβ・F−Lk・K(以下「式(1)」と称す)となる。但し、式(1)において、接点Bから荷重Pの作用点までの水平距離をLp、接点Bから荷重Rの作用点までの垂直距離をLr、接点Bから反力Fの作用点までの直線距離をLs、接点Bからスプラグ4の重心までの水平距離をLk、各接点A,Bを結ぶ仮想線と、接点Aと軸心Oとを結ぶ仮想線とがなす角度をβとし、図4において接点B回りの時計回りの回転モーメントを正とする。Here, considering a contact point B around the rotation moment M B acting on the sprags 4, the load P in the sprag 4, load R, since the reaction force F A and the centrifugal force K is acting, M B = -lp · P + Lr · R + Ls · sinβ · F a -Lk · K ( hereinafter referred to as "formula (1)") and a. However, in the formula (1), the horizontal distance from the contact B to the point of application of load P Lp, the vertical distance from the contact B to the point of application of the load R Lr, the contact point B to the point of application of the reaction force F A The straight line distance is Ls, the horizontal distance from the contact point B to the center of gravity of the sprag 4 is Lk, the angle formed by the virtual line connecting the contact points A and B and the virtual line connecting the contact point A and the axis O is β, In FIG. 4, the clockwise rotational moment around the contact point B is positive.

また、スプラグ4に作用する接点A回りの回転モーメントMを考えると、スプラグ4には荷重P、荷重R、反力F及び遠心力Kが作用しているので、M=−(Lp−Ls・sinβ)・P−(Ls・cosβ−Lr)・R+Ls・sinβ・F・cosα+Ls・cosβ・F・sinα+(Ls・sinβ−Lk)・K=−(Lp−Ls・sinβ)・P−(Ls・cosβ−Lr)・R+Ls・Fp・sin(α+β)+(Ls・sinβ−Lk)・K(以下「式(2)」と称す)となる。但し、式(2)において、図4における接点A回りの時計回りの回転モーメントを正とする。Moreover, given the contact A around a rotational moment M A acting on the sprags 4, the load P in the sprag 4, load R, since the reaction force F B and the centrifugal force K is acting, M A = - (Lp -Ls · sinβ) · P- (Ls · cosβ-Lr) · R + Ls · sinβ · F B · cosα + Ls · cosβ · F B · sinα + (Ls · sinβ-Lk) · K = - (Lp-Ls · sinβ) · P- (Ls.cos.beta.-Lr) .R + Ls.Fp.sin (.alpha. +. Beta.) + (Ls.sin.beta.-Lk) .K (hereinafter referred to as "Expression (2)"). However, in Equation (2), the clockwise rotational moment around the contact A in FIG.

ここで、回転モーメントM≧0又は回転モーメントM≧0となると共に、反力F≦0又は反力F≦0となれば、内輪2の外周面2a又は外輪3の内周面3aとスプラグ4とが接触しなくなるので、結果的にμ≒0となり、内輪2及び外輪3へのスプラグ4の係合が解除される。Here, if the rotational moment M A ≧ 0 or the rotational moment M B ≧ 0 and the reaction force F A ≦ 0 or the reaction force F B ≦ 0, the outer peripheral surface 2a of the inner ring 2 or the inner peripheral surface of the outer ring 3 3a and the sprag 4 do not come into contact with each other. As a result, μ≈0, and the engagement of the sprag 4 with the inner ring 2 and the outer ring 3 is released.

従って、接点Bにおいて、内輪2の外周面2aとスプラグ4との係合を解除するために荷重付与装置10がスプラグ4に付与する荷重Rは、式(1)において、M=0かつF≦0となるRを算出することにより求められる。式(1)にこれらを代入すると、Lr・R≧Lp・P+Lk・Kとなる。これにより、R≧(Lp・P+Lk・K)/Lr(以下「式(3)」と称す)となる。Therefore, the load R applied to the sprag 4 by the load applying device 10 in order to release the engagement between the outer peripheral surface 2a of the inner ring 2 and the sprag 4 at the contact B is M B = 0 and F in the equation (1). It is obtained by calculating R that satisfies A ≦ 0. Substituting these into equation (1) results in Lr · R ≧ Lp · P + Lk · K. Thereby, R ≧ (Lp · P + Lk · K) / Lr (hereinafter referred to as “Expression (3)”).

上述したように、遠心力Kは、スプラグ4に反セルフロック方向(図4時計回り)の回転モーメントを発生させて、接点Bにおける荷重Pによるスプラグ4の押付け荷重を減少させるので、最も大きな荷重Rが必要となるのは遠心力K=0のときである。式(3)にK=0を代入すると、R≧Lp/Lr・Pとなる。Lp<Lrであるとすれば、Lp/Lr<1である。即ち、荷重R≧Lp/Lr・P<Pであり、リボンスプリング6の付勢力(荷重P)よりも大きい荷重をスプラグ4に付与しなくとも、内輪2へのスプラグ4の係合を解除することができる。   As described above, the centrifugal force K causes the sprag 4 to generate a rotational moment in the anti-self-locking direction (clockwise in FIG. 4) to reduce the pressing load of the sprag 4 due to the load P at the contact B. R is required when centrifugal force K = 0. Substituting K = 0 into equation (3), R ≧ Lp / Lr · P. If Lp <Lr, then Lp / Lr <1. That is, the load R ≧ Lp / Lr · P <P, and the sprag 4 is disengaged from the inner ring 2 without applying a load larger than the urging force (load P) of the ribbon spring 6 to the sprag 4. be able to.

また、接点Aにおいて、外輪3の内周面3aとスプラグ4との係合を解除するために荷重付与装置10がスプラグ4に付与する荷重Rは、式(2)において、M=0かつF≦0となるRを算出することにより求められる。式(2)にこれらを代入すると、(Ls・cosβ−Lr)・R≦(Ls・sinβ−Lk)・K−(Lp−Ls・sinβ)・Pとなる。これにより、R≧{(Lp−Ls・sinβ)・P−(Ls・sinβ−Lk)・K}/(Ls・cosβ−Lr)(以下「式(4)」と称す)となる。In addition, at the contact A, the load R applied to the sprag 4 by the load applying device 10 to release the engagement between the inner peripheral surface 3a of the outer ring 3 and the sprag 4 is M A = 0 and It is obtained by calculating R such that F B ≦ 0. Substituting these into equation (2) results in (Ls · cosβ−Lr) · R ≦ (Ls · sinβ−Lk) · K− (Lp−Ls · sinβ) · P. Accordingly, R ≧ {(Lp−Ls · sinβ) · P− (Ls · sinβ−Lk) · K} / (Ls · cosβ−Lr) (hereinafter referred to as “Expression (4)”).

上述したように、遠心力Kは、スプラグ4に反セルフロック方向(図4時計回り)の回転モーメントを発生させて、接点Aにおける荷重Pによるスプラグ4の押付け荷重を減少させるので、最も大きな荷重Rが必要となるのは遠心力K=0のときである。式(4)にK=0を代入すると、R≧(Lp−Ls・sinβ)/(Ls・cosβ−Lr)・Pとなる。(Lp−Ls・sinβ)<(Ls・cosβ−Lr)であるとすれば、(Lp−Ls・sinβ)/(Ls・cosβ−Lr)<1である。即ち、荷重R≧(Lp−Ls・sinβ)/(Ls・cosβ−Lr)・P<Pであり、リボンスプリング6の付勢力(荷重P)よりも大きい荷重をスプラグ4に付与しなくとも、外輪3へのスプラグ4の係合を解除することができる。   As described above, the centrifugal force K causes the sprag 4 to generate a rotational moment in the anti-self-locking direction (clockwise in FIG. 4) to reduce the pressing load of the sprag 4 due to the load P at the contact A. R is required when centrifugal force K = 0. Substituting K = 0 into Equation (4), R ≧ (Lp−Ls · sinβ) / (Ls · cosβ−Lr) · P. If (Lp−Ls · sinβ) <(Ls · cosβ−Lr), then (Lp−Ls · sinβ) / (Ls · cosβ−Lr) <1. That is, the load R ≧ (Lp−Ls · sinβ) / (Ls · cosβ−Lr) · P <P, and even if a load larger than the urging force (load P) of the ribbon spring 6 is not applied to the sprag 4, The engagement of the sprag 4 with the outer ring 3 can be released.

なお、本実施の形態における荷重付与装置10では、内輪2及びスプラグ4の係合、又は、外輪3及びスプラグ4の係合のいずれかが解除されるように、即ち、式(3)に示す荷重R≧(Lp・P+Lk・K)/Lr、又は、式(4)に示す荷重R≧{(Lp−Ls・sinβ)・P−(Ls・sinβ−Lk)・K}/(Ls・cosβ−Lr)をスプラグ4に付与するように構成されている。   In the load application device 10 according to the present embodiment, either the engagement of the inner ring 2 and the sprag 4 or the engagement of the outer ring 3 and the sprag 4 is released, that is, as shown in Expression (3). Load R ≧ (Lp · P + Lk · K) / Lr or load R ≧ {(Lp−Ls · sinβ) · P− (Ls · sinβ−Lk) · K} / (Ls · cosβ shown in Expression (4) -Lr) is applied to the sprag 4.

これにより、リボンスプリング6の付勢力よりも大きい荷重をスプラグ4に付与しなくとも、内輪2及び外輪3へのスプラグ4の係合を解除することができるので、スプラグ4に付与すべき必要な荷重Rを小さくでき、その分、荷重付与装置10の小型化を図ることができる。その結果、クラッチ装置1の小型化を図ることができる。   Accordingly, the sprag 4 can be disengaged from the inner ring 2 and the outer ring 3 without applying a load larger than the urging force of the ribbon spring 6 to the sprag 4. The load R can be reduced, and the load applying device 10 can be downsized accordingly. As a result, the size of the clutch device 1 can be reduced.

また、本実施の形態における荷重付与装置10では、遠心力Kを考慮した回転モーメントMが0となる荷重Rをスプラグ4に付与するので、クラッチ装置1が回転を伝達している状態にあっても内輪2及び外輪3へのスプラグ4の係合を確実に解除することができる。   Further, in the load application device 10 in the present embodiment, the load R is applied to the sprag 4 so that the rotational moment M considering the centrifugal force K is 0, so that the clutch device 1 is in a state of transmitting the rotation. Also, the engagement of the sprag 4 with the inner ring 2 and the outer ring 3 can be reliably released.

以上説明したように、クラッチ装置1によれば、スプラグ4を傾動させて一定方向への回転の伝達および遮断の切り替えを行うので、スプラグ4を移動させて切り替えを行う場合と比較して、切り替えに要する時間を短縮でき、切り替えを素早く行うことができる。   As described above, according to the clutch device 1, the sprag 4 is tilted to transmit the rotation in a certain direction and the switching is cut off. Therefore, the switching is performed in comparison with the case where the switching is performed by moving the sprag 4. Time can be shortened and switching can be performed quickly.

また、切り替えを素早く行うことができるので、回転が遮断された状態から回転が伝達されるまでの間に内輪2と外輪3とが空転することもなく、回転伝達時の衝撃を防止することができる。   Further, since the switching can be performed quickly, the inner ring 2 and the outer ring 3 do not idle during the period from when the rotation is blocked until the rotation is transmitted, and it is possible to prevent an impact during rotation transmission. it can.

更に、スプラグ4を傾動させて一定方向への回転の伝達および遮断の切り替えを行うので、装置の大型化を招くこともなく、クラッチ装置1の小型化を図ることができる。   Furthermore, since the sprag 4 is tilted to transmit rotation in a fixed direction and switch between cutoffs, the clutch device 1 can be reduced in size without increasing the size of the device.

次いで、図5を参照して、第2実施の形態について説明する。第2実施の形態における荷重付与装置10は、電動機により構成されるアクチュエータ11が発電機として作用すると共にアクチュエータ11により発生した電力を回生可能に構成されている。図5は、第2実施の形態における荷重付与装置10の電力エネルギーを示すグラフである。図5において、横軸には内輪2と外輪3とを比較して回転速度が遅い方の回転数N(rotational speed)を示し、縦軸にはスプラグ4に付与する荷重付与装置10の電力エネルギーW(electric power)を示す。以下、第1実施の形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明を省略する。   Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. The load application device 10 according to the second embodiment is configured such that an actuator 11 constituted by an electric motor acts as a generator and can regenerate electric power generated by the actuator 11. FIG. 5 is a graph showing the power energy of the load application device 10 according to the second embodiment. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the rotational speed N (rotational speed) of the lower rotational speed compared with the inner ring 2 and the outer ring 3, and the vertical axis indicates the power energy of the load applying device 10 applied to the sprag 4. W (electric power) is shown. Hereinafter, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

第2実施の形態における荷重付与装置10は、内輪2又は外輪3がスプラグ4に対してセルフロック方向へ回転しつつ内輪2及び外輪3が荷重付与装置10によるスプラグ4への荷重付与方向と逆方向へ回転する場合に、アクチュエータ11が発電機として作用すると共に、発生した電力を回生可能に構成されている。これにより、荷重付与装置10の省エネルギー化を図ることができる。   In the load application device 10 according to the second embodiment, the inner ring 2 or the outer ring 3 rotates in the self-locking direction with respect to the sprag 4 while the inner ring 2 and the outer ring 3 are opposite to the load application direction to the sprag 4 by the load application device 10. When rotating in the direction, the actuator 11 acts as a generator, and the generated power can be regenerated. Thereby, energy saving of the load application apparatus 10 can be achieved.

具体的には、図5に示すように、回転数Nが0〜Naの状態では、アクチュエータ11が電動機として作用し、電力エネルギーWaをスプラグ4に付与する一方、回転数NがNa〜Nmax(最高回転数)の状態では、スプラグ4への電力エネルギーの付与を中止すると共にアクチュエータ11が発電機として作用し、ブレーキエネルギーWaを回生可能に構成されている。   Specifically, as shown in FIG. 5, in a state where the rotational speed N is 0 to Na, the actuator 11 acts as an electric motor and applies electric power energy Wa to the sprag 4, while the rotational speed N is Na to Nmax ( In the state of the maximum number of revolutions), the application of power energy to the sprag 4 is stopped and the actuator 11 acts as a generator so that the brake energy Wa can be regenerated.

なお、アクチュエータ11により発生した電力を電源(図示せず)に回生するための構成については、周知(例えば、特開2000−217371号公報など)であるため、その説明および図示を省略する。   In addition, since the structure for regenerating the electric power generated by the actuator 11 to a power source (not shown) is well known (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-217371), the description and illustration are omitted.

また、この第2実施の形態における荷重付与装置10は、アクチュエータ11が発電機として作用する場合には、スプラグ4に作用する接点B回りの回転モーメントが0となる荷重が荷重付与装置10(アクチュエータ11)のブレーキ力によりスプラグ4に付与されるように構成されている。   Further, in the load applying device 10 in the second embodiment, when the actuator 11 acts as a generator, the load giving the rotational moment around the contact B acting on the sprag 4 becomes zero. 11) is configured to be applied to the sprag 4 by the brake force.

よって、荷重付与装置10によりスプラグ4に荷重を付与して内輪2と外輪3とが相対回転した後は、荷重付与装置10(アクチュエータ11)を発電機として作用させることで、荷重付与装置10を駆動し続けなくとも、内輪2及び外輪3へのスプラグ4の係合が解除された状態を維持することができる。よって、荷重付与装置10の更なる省エネルギー化を図ることができる。   Therefore, after the load is applied to the sprag 4 by the load applying device 10 and the inner ring 2 and the outer ring 3 are relatively rotated, the load applying device 10 (actuator 11) is caused to act as a power generator, so that the load applying device 10 is Even if the driving is not continued, the state where the engagement of the sprags 4 with the inner ring 2 and the outer ring 3 is released can be maintained. Therefore, further energy saving of the load applying device 10 can be achieved.

次いで、図6から図9を参照して第3実施の形態について説明する。第3実施の形態におけるクラッチ装置201は、荷重伝達部205bが円形状に形成されると共に、荷重付与装置210の作動により荷重伝達部205bが押さえ込まれて制動されるものである。以下、第1実施の形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明を省略する。図6は、動力伝達装置210の一部を断面図として示した部分断面図であり、図7は、押圧部220及び軸部211を斜視図として示した分解斜視図である。   Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. In the clutch device 201 according to the third embodiment, the load transmitting unit 205b is formed in a circular shape, and the load transmitting unit 205b is pressed and braked by the operation of the load applying device 210. Hereinafter, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a part of the power transmission device 210 as a cross-sectional view, and FIG. 7 is an exploded perspective view showing the pressing part 220 and the shaft part 211 as a perspective view.

保持器205は、スプラグ4を外周面2a及び内周面3aの円周方向へ傾動可能に保持する部材であり、スプラグ4を保持する保持部5aと、荷重伝達部205bとを備えて構成されている。保持部5aは軸心O方向に延設されスプラグ4の上端側を保持している。   The cage 205 is a member that holds the sprag 4 so as to be tiltable in the circumferential direction of the outer peripheral surface 2a and the inner peripheral surface 3a, and includes a holding portion 5a that holds the sprag 4 and a load transmitting portion 205b. ing. The holding part 5 a extends in the direction of the axis O and holds the upper end side of the sprag 4.

荷重伝達部205bは、後述する荷重付与装置210の作動により押さえ込まれて制動される部位であり、図6に示すように、軸心O方向と交差する方向に保持部5aから延設され、円盤状に形成されている。荷重伝達部205bの外周縁部は、縁端に向かって先細り状に形成されたテーパ部205cを全周に亘って備えている。   The load transmitting portion 205b is a portion that is pressed and braked by the operation of a load applying device 210 described later, and extends from the holding portion 5a in a direction crossing the direction of the axis O as shown in FIG. It is formed in a shape. The outer peripheral edge part of the load transmission part 205b is provided with the taper part 205c formed in the taper shape toward the edge over the perimeter.

荷重付与装置210は、リボンスプリング6の付勢力に抗してスプラグ4に荷重を付与してスプラグ4を反セルフロック方向へ傾動させるための装置であり、図6に示すように、アクチュエータ(図示せず)と、アクチュエータによって回動される軸部211と、軸部211に同軸に連結されると共に荷重伝達部205bを両側から押え付ける押圧部220とを備えて構成されている。   The load applying device 210 is a device for applying a load to the sprag 4 against the urging force of the ribbon spring 6 and tilting the sprag 4 in the anti-self-locking direction. As shown in FIG. (Not shown), a shaft portion 211 rotated by an actuator, and a pressing portion 220 that is coaxially connected to the shaft portion 211 and presses the load transmitting portion 205b from both sides.

軸部211は、アクチュエータ(図示せず)によって回動可能に構成される部材であり、一端(図6左側)がアクチュエータに連結され、他端が回動可能に筐体212に固定されている。アクチュエータは電動機(交流モータ又は直流モータ)により構成され、電源(図示せず)から供給される電力により駆動可能に構成されている。アクチュエータを駆動することにより軸部211を回動させて、軸部211に配設された押圧部220が回動される。押圧部220は、荷重伝達部205bを両側から押え付けて、回転する荷重伝達部205bを制動する部位であり、軸部211の他端側に配設されている。   The shaft portion 211 is a member configured to be rotatable by an actuator (not shown), one end (left side in FIG. 6) is connected to the actuator, and the other end is fixed to the housing 212 to be rotatable. . The actuator is constituted by an electric motor (AC motor or DC motor), and is configured to be drivable by electric power supplied from a power source (not shown). By driving the actuator, the shaft portion 211 is rotated, and the pressing portion 220 disposed on the shaft portion 211 is rotated. The pressing portion 220 is a portion that presses the load transmitting portion 205b from both sides and brakes the rotating load transmitting portion 205b, and is disposed on the other end side of the shaft portion 211.

以下、図7を参照して、押圧部220の詳細構成について説明する。押圧部220は、円盤状に形成され軸部211が貫通孔233に貫入される第1押圧部230と、軸部211が貫通孔243に貫入されて軸部211の軸方向に対して摺動可能に構成される第2押圧部240とを備えて構成されている。   Hereinafter, the detailed configuration of the pressing portion 220 will be described with reference to FIG. The pressing portion 220 is formed in a disk shape, and the first pressing portion 230 in which the shaft portion 211 is inserted into the through hole 233, and the shaft portion 211 is inserted into the through hole 243 and slides in the axial direction of the shaft portion 211. It is configured to include a second pressing portion 240 that can be configured.

第1押圧部230は、軸部211の一端側(図7左側)に面して構成される一端面231と、一端面231の反対面側に形成され筐体212(図6参照)に当接する他端面232と、一端面231と他端面232とを貫く貫通孔233とを備えて構成されている。   The first pressing portion 230 is formed on one end surface 231 configured to face one end side (left side in FIG. 7) of the shaft portion 211 and the housing 212 (see FIG. 6). The other end surface 232 in contact with each other and a through hole 233 that penetrates the one end surface 231 and the other end surface 232 are configured.

第2押圧部240は、第1押圧部230と略同一の外径に形成されて第1押圧部230の一端面231に当接可能に構成される当接部241と、軸部211の一端側(図7左側)に向かって軸方向に当接部241から延設される筒状部242と、当接部241と筒状部242とを貫く貫通孔243とを備えて構成されている。   The second pressing portion 240 has an outer diameter substantially the same as that of the first pressing portion 230 and is configured to be able to contact one end surface 231 of the first pressing portion 230 and one end of the shaft portion 211. A cylindrical portion 242 extending from the contact portion 241 in the axial direction toward the side (left side in FIG. 7), and a through hole 243 penetrating the contact portion 241 and the cylindrical portion 242 are configured. .

第2押圧部240の筒状部242は、一端側(図7左側)に周方向の一部を切欠して略矩形状に形成された切欠部244を備えている。切欠部244は、周方向に第1受け部244a及び第2受け部244bが形成され、軸方向に第3受け部244cが形成されている。一方、軸部211は、軸方向と交差する方向に突起213が形成されており、突起213は切欠部244内に設けられている。   The cylindrical part 242 of the second pressing part 240 includes a notch part 244 formed in a substantially rectangular shape by notching a part in the circumferential direction on one end side (left side in FIG. 7). The notch portion 244 has a first receiving portion 244a and a second receiving portion 244b formed in the circumferential direction, and a third receiving portion 244c formed in the axial direction. On the other hand, the shaft portion 211 has a protrusion 213 formed in a direction intersecting the axial direction, and the protrusion 213 is provided in the notch 244.

ここで、第2押圧部240は軸部211に対して摺動可能に構成されているので、軸部211を矢印L方向に回動して、突起213が第1受け部244aに当接すると第1受け部244aが突起213に押されて、第2押圧部240は矢印L方向に回動する。また、軸部211を矢印R方向に回動して、突起213が第2受け部244bに当接すると第2受け部244bは突起213に押されて、第2押圧部240は矢印R方向に回動する。さらに、切欠部244の第3受け部244cと突起213との間に遊間が設けられているので、第2押圧部240は軸部211の一端側(図7左側)へ移動可能に構成されているが、その移動は第3受け部244cが突起213に当接することにより、それ以上の移動が規制される。   Here, since the second pressing portion 240 is configured to be slidable with respect to the shaft portion 211, when the shaft portion 211 is rotated in the direction of the arrow L and the protrusion 213 contacts the first receiving portion 244a. The first receiving portion 244a is pressed by the protrusion 213, and the second pressing portion 240 rotates in the arrow L direction. Further, when the shaft portion 211 is rotated in the arrow R direction and the projection 213 comes into contact with the second receiving portion 244b, the second receiving portion 244b is pushed by the projection 213, and the second pressing portion 240 is moved in the arrow R direction. Rotate. Further, since a gap is provided between the third receiving portion 244c of the notch portion 244 and the protrusion 213, the second pressing portion 240 is configured to be movable to one end side (left side in FIG. 7) of the shaft portion 211. However, when the third receiving portion 244c abuts against the protrusion 213, the further movement is restricted.

第2押圧部240の当接部241は、第1押圧部230の一端面231側の外周縁部の一部が所定の幅の帯状に形成され、長さ方向に亘って傾斜して形成された傾斜面245を備えている。傾斜面245は、荷重伝達部205bの一側面に押圧される部位である。傾斜面245は、一端245a(図7下側)から他端245b(図7上側)まで当接部241の周方向に沿って、軸部211の他端側(図7右側)からみて、軸部211の一端側(図7左側)に向かって漸次下降傾斜するように構成されている。そのため、第1押圧部230の一端面231と傾斜面245との間隔は、傾斜面245の一端245a(図7下側)から他端245b(図7上側)に向かって、漸次広くなるように構成されており、その間隔は、荷重伝達部205bの厚さと比較して、傾斜面245の一端245a側(図7下側)では狭く、他端245b側(図7上側)では広く形成されている。   The contact portion 241 of the second pressing portion 240 is formed such that a part of the outer peripheral edge portion on the one end surface 231 side of the first pressing portion 230 is formed in a belt shape having a predetermined width and is inclined in the length direction. The inclined surface 245 is provided. The inclined surface 245 is a portion that is pressed against one side surface of the load transmitting portion 205b. The inclined surface 245 extends from the one end 245a (the lower side in FIG. 7) to the other end 245b (the upper side in FIG. 7) along the circumferential direction of the contact portion 241 as viewed from the other end side (the right side in FIG. 7) of the shaft portion 211. It is configured so as to gradually descend and incline toward one end side (left side in FIG. 7) of the portion 211. Therefore, the distance between the one end surface 231 and the inclined surface 245 of the first pressing portion 230 is gradually increased from one end 245a (lower side in FIG. 7) to the other end 245b (upper side in FIG. 7). Compared with the thickness of the load transmitting portion 205b, the interval is narrow on the one end 245a side (lower side in FIG. 7) of the inclined surface 245 and wider on the other end 245b side (upper side in FIG. 7). Yes.

さらに、傾斜面245は、荷重伝達部205b(図6参照)のテーパ部205cの形状に対応して、当接部241の中心側から外縁に亘り、軸部211の一端側(図7左側)に向かって漸次傾斜して形成されている。これにより傾斜面245の広範な部位をテーパ部205cに押し当てることができる。   Further, the inclined surface 245 corresponds to the shape of the tapered portion 205c of the load transmitting portion 205b (see FIG. 6) and extends from the center side to the outer edge of the contact portion 241 at one end side (left side in FIG. 7) of the shaft portion 211. It is formed so as to be gradually inclined toward the. Accordingly, a wide part of the inclined surface 245 can be pressed against the tapered portion 205c.

第2押圧部240の当接部241及び第1押圧部230には、連通孔246,234がそれぞれ形成されている。ねじりコイルばね214(図6参照)は、一端が連通孔246,234に挿入固定されると共に、他端は筐体212に固定されている。連通孔246,234にねじりコイルばね214の一端が挿入固定されているので、軸部211を回動して第2押圧部240を回動させると、連通孔246,234に挿入されたねじりコイルばね214によって、第1押圧部230も同じ方向に回動される。なお、ねじりコイルばね214は、第1押圧部230及び第2押圧部240を軸回りに回転させる付勢力を与えるように筐体212及び押圧部220に装着されており、本実施の形態では、その付勢力の方向は矢印T方向である(矢印R方向と同一方向)。   Communication holes 246 and 234 are formed in the contact portion 241 and the first pressing portion 230 of the second pressing portion 240, respectively. The torsion coil spring 214 (see FIG. 6) has one end inserted and fixed in the communication holes 246 and 234 and the other end fixed to the housing 212. Since one end of the torsion coil spring 214 is inserted and fixed in the communication holes 246 and 234, when the second pressing portion 240 is rotated by rotating the shaft portion 211, the torsion coil inserted in the communication holes 246 and 234 The first pressing portion 230 is also rotated in the same direction by the spring 214. The torsion coil spring 214 is attached to the housing 212 and the pressing portion 220 so as to apply a biasing force that rotates the first pressing portion 230 and the second pressing portion 240 about the axis. The direction of the biasing force is the arrow T direction (the same direction as the arrow R direction).

その結果、軸部211の回動が規制されると共に、第1受け部244aに突起213が当接している状態では、矢印T方向の付勢力が作用していても、第1押圧部230及び第2押圧部240は矢印R方向に回動できない。しかし、図7に示すように、軸部211を矢印R方向に回動させて突起213と第1受け部244aとの当接を解除すると、突起213が第2受け部244bに押し付けられなくても、ねじりコイルばね214(図6参照)の矢印T方向の付勢力によって、第1押圧部230及び第2押圧部240は矢印R方向に回動される。さらに軸部211を矢印R方向に回動させて突起213を第2受け部244bに押し付けると、ねじりコイルばね214の矢印T方向の付勢力がなくても、第1押圧部230及び第2押圧部240は矢印R方向に回動される。   As a result, in the state where the rotation of the shaft portion 211 is restricted and the projection 213 is in contact with the first receiving portion 244a, the first pressing portion 230 and the urging force in the direction of the arrow T are applied. The second pressing part 240 cannot rotate in the direction of arrow R. However, as shown in FIG. 7, when the shaft portion 211 is rotated in the direction of arrow R to release the contact between the protrusion 213 and the first receiving portion 244a, the protrusion 213 is not pressed against the second receiving portion 244b. In addition, the first pressing portion 230 and the second pressing portion 240 are rotated in the arrow R direction by the biasing force in the arrow T direction of the torsion coil spring 214 (see FIG. 6). Further, when the shaft portion 211 is rotated in the direction of the arrow R and the protrusion 213 is pressed against the second receiving portion 244b, the first pressing portion 230 and the second pressing portion can be pressed without the biasing force of the torsion coil spring 214 in the arrow T direction. Part 240 is rotated in the direction of arrow R.

図6に戻って説明する。軸部211には、一端が軸部211の一端側(図6左側)に固定された圧縮コイルばね215が配設されている。圧縮コイルばね215の他端側(図6右側)は第2押圧部240の筒状部242(図7参照)の端面を押圧しており、第2押圧部240を第1押圧部230へと付勢している(図7に示す矢印S方向)。   Returning to FIG. The shaft portion 211 is provided with a compression coil spring 215 having one end fixed to one end side (left side in FIG. 6) of the shaft portion 211. The other end side (the right side in FIG. 6) of the compression coil spring 215 presses the end surface of the cylindrical portion 242 (see FIG. 7) of the second pressing portion 240, and the second pressing portion 240 becomes the first pressing portion 230. It is energized (in the direction of arrow S shown in FIG. 7).

次に、図8を参照して、保持器205と押圧部220との関係について説明する。図8は、図6のVIII−VIII線における動力伝達装置122の断面図である。前述のように第2押圧部240は傾斜面245を有しており、傾斜面245と第1押圧部230の一端面231(図7参照)との間隔は、荷重伝達部205bの厚さと比較して、傾斜面245の一端245a側では広く、他端245b側では狭く形成されている。また、図8に示すように、荷重伝達部205bのテーパ部205cが傾斜面245に位置するように、押圧部220が配設されている。そのため、軸部211を矢印R方向に回動すると、荷重伝達部205bのテーパ部205cに傾斜面245の一端245a側が押し付けられる。また、軸部211を矢印L方向に回動すると、荷重伝達部205bのテーパ部205cから傾斜面245が離れる。   Next, with reference to FIG. 8, the relationship between the holder | retainer 205 and the press part 220 is demonstrated. 8 is a cross-sectional view of the power transmission device 122 taken along line VIII-VIII in FIG. As described above, the second pressing portion 240 has the inclined surface 245, and the distance between the inclined surface 245 and the one end surface 231 (see FIG. 7) of the first pressing portion 230 is compared with the thickness of the load transmitting portion 205b. The inclined surface 245 is wide at the one end 245a side and narrow at the other end 245b side. In addition, as shown in FIG. 8, the pressing portion 220 is disposed so that the tapered portion 205 c of the load transmitting portion 205 b is positioned on the inclined surface 245. Therefore, when the shaft portion 211 is rotated in the arrow R direction, the one end 245a side of the inclined surface 245 is pressed against the tapered portion 205c of the load transmitting portion 205b. Further, when the shaft portion 211 is rotated in the arrow L direction, the inclined surface 245 is separated from the tapered portion 205c of the load transmitting portion 205b.

ここで、内輪2及び外輪3にスプラグ4が係合することで内輪2及び外輪3に動力が伝達され、外輪3及びスプラグ4が矢印方向(図8反時計回り)に回転している場合には、それらの回転に伴って保持器205も矢印方向(図8反時計回り)に回転している。このような状態では、軸部211を矢印L方向に回動させて、荷重伝達部205bのテーパ部205cから傾斜面245が離れるようにすることで、荷重伝達部205b(保持器205)は自由に回転できるので、内輪2及び外輪3へ動力が伝達される。   Here, when the sprag 4 is engaged with the inner ring 2 and the outer ring 3, power is transmitted to the inner ring 2 and the outer ring 3, and the outer ring 3 and the sprag 4 are rotated in the direction of the arrow (counterclockwise in FIG. 8). The holder 205 is also rotated in the direction of the arrow (counterclockwise in FIG. 8) with the rotation thereof. In such a state, by rotating the shaft portion 211 in the arrow L direction so that the inclined surface 245 is separated from the tapered portion 205c of the load transmitting portion 205b, the load transmitting portion 205b (the retainer 205) is free. Therefore, power is transmitted to the inner ring 2 and the outer ring 3.

これに対し、軸部211を矢印R方向に回動すると、荷重伝達部205bのテーパ部205cに傾斜面245の一端245a側が押し付けられ、傾斜面245及び第1押圧部230の一端面231(図7参照)に荷重伝達部205bのテーパ部205cが押え付けられる。これにより、回転する荷重伝達部205b(保持器205)が制動される。この場合は、外輪3との相対関係で、保持部5a(保持器205)からスプラグ4に、慣性力を利用して荷重R(図4参照)が付与されたことと等しくなる。従って、スプラグ4は反セルフロック方向(図4時計回り)に傾動し、スプラグ4による動力の伝達が遮断される。   On the other hand, when the shaft portion 211 is rotated in the arrow R direction, the one end 245a side of the inclined surface 245 is pressed against the tapered portion 205c of the load transmitting portion 205b, and the inclined surface 245 and the one end surface 231 of the first pressing portion 230 (see FIG. 7), the tapered portion 205c of the load transmitting portion 205b is pressed. Thereby, the rotating load transmission part 205b (cage 205) is braked. In this case, the load R (see FIG. 4) is applied to the sprag 4 from the holding portion 5a (the holder 205) using the inertial force in a relative relationship with the outer ring 3. Accordingly, the sprag 4 tilts in the anti-self-lock direction (clockwise in FIG. 4), and the transmission of power by the sprag 4 is interrupted.

次に、内輪2及び外輪3にスプラグ4が係合することで動力が伝達されている動作時に、慣性力を利用して保持器205を制動するのではなく、内輪2及び外輪3が静止している始動時に保持器205を制動する(回転を阻止する)場合について説明する。図9は、図8のIXで示す部分を拡大して示した動力伝達装置122の部分拡大断面図である。   Next, during the operation in which power is transmitted by engaging the sprag 4 with the inner ring 2 and the outer ring 3, the inner ring 2 and the outer ring 3 are stopped without using the inertia force to brake the cage 205. A description will be given of a case where the cage 205 is braked (inhibiting rotation) during starting. FIG. 9 is a partially enlarged cross-sectional view of the power transmission device 122 in which the portion indicated by IX in FIG. 8 is enlarged.

図9に示すように、スプラグ4の上端側を保持する保持部5a(保持器205)は、スプラグ4との間にわずかな間隙Gを有している。間隙Gがあるので、保持部5aに保持されたスプラグ4は、セルフロック方向(矢印Lo方向)及び反セルフロック方向(矢印Fr方向)に傾動できる。そのため、図9(a)に示すように、スプラグ4における荷重R(図4参照)の作用点4aと保持部5aとに間隙が形成されている場合、始動時に外輪3が反時計回りに回転すると(或いは内輪2が時計回りに回転すると)、スプラグ4による動力の伝達を遮断したい場合でも、スプラグ4と外周面2a及び内周面3aとが係合し、スプラグ4によって動力が伝達されてしまう問題が生ずる。   As shown in FIG. 9, the holding portion 5 a (the holder 205) that holds the upper end side of the sprag 4 has a slight gap G between the sprag 4. Since there is a gap G, the sprag 4 held by the holding portion 5a can tilt in the self-lock direction (arrow Lo direction) and the anti-self-lock direction (arrow Fr direction). Therefore, as shown in FIG. 9 (a), when a gap is formed between the action point 4a of the load R (see FIG. 4) in the sprag 4 and the holding portion 5a, the outer ring 3 rotates counterclockwise at the start. Then (or when the inner ring 2 rotates clockwise), even if it is desired to interrupt the transmission of power by the sprag 4, the sprag 4 is engaged with the outer peripheral surface 2a and the inner peripheral surface 3a, and the power is transmitted by the sprag 4. Problem arises.

これに対し、本実施の形態では、第2押圧部240に切欠部244(図7参照)を備えると共に、ねじりコイルばね214(図6参照)によって、第1押圧部230及び第2押圧部240に矢印T方向(図7,図8参照)の付勢力を生じさせている。さらに、圧縮コイルばね215(図6参照)によって、第2押圧部240に矢印S方向(図7参照)の付勢力を生じさせている。   In contrast, in the present embodiment, the second pressing portion 240 is provided with the notch portion 244 (see FIG. 7), and the first pressing portion 230 and the second pressing portion 240 are provided by the torsion coil spring 214 (see FIG. 6). An urging force in the direction of arrow T (see FIGS. 7 and 8) is generated. Furthermore, the urging | biasing force of the arrow S direction (refer FIG. 7) is produced in the 2nd press part 240 by the compression coil spring 215 (refer FIG. 6).

これにより、始動時に、まず軸部211を矢印R方向(図8参照)にわずかに回動させて、切欠部244の第1受け部244aと突起213(図7参照)との当接を解除すると、突起213が第2受け部244bに押し付けられなくても、ねじりコイルばね214(図6参照)の矢印T方向の付勢力によって、第1押圧部230及び第2押圧部240は矢印R方向に回動される。その結果、荷重伝達部205bのテーパ部205cに傾斜面245の一端245aが次第に近付き、ついには荷重伝達部205bのテーパ部205cは、第2押圧部240の傾斜面245と第1押圧部230の一端面231とに挟まれる。   Thereby, at the time of starting, first, the shaft portion 211 is slightly rotated in the direction of arrow R (see FIG. 8) to release the contact between the first receiving portion 244a of the notch portion 244 and the protrusion 213 (see FIG. 7). Then, even if the protrusion 213 is not pressed against the second receiving portion 244b, the first pressing portion 230 and the second pressing portion 240 are moved in the arrow R direction by the biasing force in the arrow T direction of the torsion coil spring 214 (see FIG. 6). Is rotated. As a result, the one end 245a of the inclined surface 245 gradually approaches the tapered portion 205c of the load transmitting portion 205b, and finally the tapered portion 205c of the load transmitting portion 205b is connected to the inclined surface 245 of the second pressing portion 240 and the first pressing portion 230. It is sandwiched between one end surface 231.

さらに、圧縮コイルばね215(図6参照)によって、矢印S方向(図7参照)の付勢力が第2押圧部240に生じているので、荷重伝達部205bのテーパ部205cと第2押圧部240との間に摩擦が生じる。以上のように、ねじりコイルばね214(図6参照)による矢印T方向(図8参照)の付勢力によって、始動時に、荷重伝達部205b(保持器205)を図9(a)の矢印方向に引きずり、図9(b)に示すように、スプラグ4の作用点4aと保持部5a(保持器205)との間隙Gを消滅させることができる。   Further, since the urging force in the direction of arrow S (see FIG. 7) is generated in the second pressing portion 240 by the compression coil spring 215 (see FIG. 6), the tapered portion 205c and the second pressing portion 240 of the load transmitting portion 205b. Friction occurs between As described above, the urging force in the direction of arrow T (see FIG. 8) by the torsion coil spring 214 (see FIG. 6) causes the load transmitting portion 205b (the retainer 205) to move in the direction of the arrow in FIG. As shown in FIG. 9B, the gap G between the action point 4a of the sprag 4 and the holding portion 5a (the holder 205) can be eliminated.

さらに、軸部211を回動させて突起213を第2受け部244bに押付けることで、外輪3が反時計回りに回転しても(或いは内輪2が時計回りに回転しても)、スプラグ4の作用点4aに保持部5aが押付けられるので、スプラグ4をセルフロック方向(矢印Lo方向)に傾動できなくすることができる。この結果、始動時にスプラグ4と外周面2a及び内周面3aとが係合することが防止され、スプラグ4による動力の伝達を確実に遮断できる。   Further, by rotating the shaft portion 211 and pressing the protrusion 213 against the second receiving portion 244b, even if the outer ring 3 rotates counterclockwise (or the inner ring 2 rotates clockwise), the sprag Since the holding portion 5a is pressed against the fourth action point 4a, the sprag 4 cannot be tilted in the self-locking direction (arrow Lo direction). As a result, the sprag 4 is prevented from engaging with the outer peripheral surface 2a and the inner peripheral surface 3a at the time of starting, and transmission of power by the sprag 4 can be reliably interrupted.

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。   The present invention has been described above based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It can be easily guessed.

例えば、上記実施の形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。   For example, the numerical values given in the above embodiment are merely examples, and other numerical values can naturally be adopted.

上記実施の形態では、クラッチ装置1が車両100の動力伝達装置122に組み込まれる場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、他の車両(機関車、旅客車、貨物車および特殊車など)の走行装置、作業装置および工作機械などの動力伝達装置に組み込むことは当然可能である。   In the above embodiment, the case where the clutch device 1 is incorporated in the power transmission device 122 of the vehicle 100 has been described. However, the present invention is not necessarily limited to this. For example, other vehicles (locomotives, passenger cars, freight cars, Naturally, it can be incorporated into a power transmission device such as a traveling device, a working device, and a machine tool of a special vehicle.

上記第1実施の形態では、アクチュエータ11が電動機(交流電動機または直流電動機)により構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の動力源を採用することは当然可能である。他の動力源としては、例えば、油圧モータ、空気圧シリンダ、油圧シリンダ、交流ソレノイド及び直流ソレノイド等が例示される。   In the first embodiment, the case where the actuator 11 is configured by an electric motor (AC motor or DC motor) has been described. However, the present invention is not necessarily limited to this, and other power sources can naturally be employed. is there. Examples of other power sources include a hydraulic motor, a pneumatic cylinder, a hydraulic cylinder, an AC solenoid, and a DC solenoid.

ここで、アクチュエータ11をソレノイドにより構成する場合には、歯車機構などによりスプラグ4に荷重を付与する場合に限られず、例えば、電磁力を利用してスプラグ4に荷重を付与するように構成しても良い。   Here, when the actuator 11 is configured by a solenoid, the actuator 11 is not limited to the case where a load is applied to the sprag 4 by a gear mechanism or the like. For example, the actuator 11 is configured to apply a load to the sprag 4 using an electromagnetic force. Also good.

1,201 クラッチ装置
2 内輪
2a 外周面
3 外輪
3a 内周面
4 スプラグ
4a,4b 係合面
5,205 保持器
5a 保持部
5b,205b 荷重伝達部
6 リボンスプリング(付勢部材)
10,210 荷重付与装置
11 アクチュエータ(荷重付与装置の一部、電動機)
A,B 接点
O 軸心
α セルフロック角
1,201 Clutch device 2 Inner ring 2a Outer peripheral surface 3 Outer ring 3a Inner peripheral surface 4 Sprags 4a, 4b Engagement surface 5, 205 Cage 5a Holding unit 5b, 205b Load transmitting unit 6 Ribbon spring (biasing member)
10,210 Load applying device 11 Actuator (part of load applying device, electric motor)
A, B Contact O Axis center α Self-locking angle

Claims (9)

断面円形状の外周面を有し軸心回りに回転可能に構成される内輪と、その内輪の前記外周面に対向する断面円形状の内周面を有し前記軸心回りに回転可能に構成される外輪と、前記外周面および前記内周面にそれぞれ接する係合面を有し前記外周面および前記内周面への前記係合面の各接点と前記軸心とを結ぶ各仮想線のなす角度が一定のセルフロック角となるように前記外周面および前記内周面の対向間において円周方向に複数配設されるスプラグと、そのスプラグを前記外周面および前記内周面の円周方向へ傾動可能に保持する保持器と、前記スプラグに付勢力を付与して前記外周面および前記内周面に前記係合面が接するように前記スプラグを前記円周方向のセルフロック方向へ傾動させる付勢部材とを備え、その付勢部材により前記スプラグに付勢力が付与され前記外周面および前記内周面に前記係合面が接するように前記スプラグが前記セルフロック方向へ傾動することで、前記接点に摩擦力が発生すると共に前記セルフロック角により前記内輪および前記外輪に前記スプラグが係合して前記内輪と前記外輪との一定回転方向への相対回転が規制されるクラッチ装置において、
前記付勢部材の付勢力に抗して前記スプラグに荷重を付与して前記セルフロック方向とは逆方向であって前記円周方向の反セルフロック方向へ前記スプラグを傾動させる荷重付与装置を備え、
その荷重付与装置により前記付勢部材の付勢力に抗して前記スプラグに荷重が付与され前記スプラグが前記反セルフロック方向へ傾動することで、前記内輪および前記外輪への前記スプラグの係合が解除され前記内輪と前記外輪とが両回転方向に相対回転することを特徴とするクラッチ装置。
An inner ring having an outer peripheral surface having a circular cross section and configured to be rotatable around an axis, and an inner ring having a circular cross section facing the outer peripheral surface of the inner ring and configured to be rotatable about the axis Each of the imaginary lines connecting the respective contact points of the engaging surface to the outer peripheral surface and the inner peripheral surface and the shaft center. A plurality of sprags arranged in the circumferential direction between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface so that the angle formed is a constant self-locking angle, and the sprags are arranged around the outer peripheral surface and the inner peripheral surface. A retainer that can be tilted in a direction, and a biasing force applied to the sprag so that the sprag is tilted in the circumferential self-locking direction so that the engagement surface is in contact with the outer peripheral surface and the inner peripheral surface. An urging member for causing the urging member to The sprag is tilted in the self-lock direction so that a biasing force is applied to the plug so that the engagement surface is in contact with the outer peripheral surface and the inner peripheral surface, thereby generating a frictional force at the contact and the self-lock angle. In the clutch device in which the sprag is engaged with the inner ring and the outer ring to restrict relative rotation of the inner ring and the outer ring in a constant rotation direction.
A load applying device that applies a load to the sprags against the urging force of the urging member to tilt the sprags in a direction opposite to the self-locking direction and in a circumferential anti-self-locking direction; ,
A load is applied to the sprag against the urging force of the urging member by the load applying device, and the sprag is tilted in the anti-self-locking direction, so that the sprag is engaged with the inner ring and the outer ring. The clutch device, wherein the clutch is released and the inner ring and the outer ring rotate relative to each other in both rotation directions.
前記荷重付与装置は、前記付勢部材の付勢力により前記スプラグに作用する前記接点回りの回転モーメントが0となる荷重であって、前記接点において前記スプラグに前記外周面および前記内周面の法線方向へ作用する反力が0以下となる荷重を前記スプラグに付与することを特徴とする請求項1記載のクラッチ装置。   The load applying device is a load in which a rotational moment around the contact acting on the sprag by the urging force of the urging member becomes zero, and the outer peripheral surface and the inner peripheral surface are applied to the sprag at the contact. The clutch device according to claim 1, wherein a load is applied to the sprags so that a reaction force acting in a linear direction is 0 or less. 前記荷重付与装置は、前記スプラグが前記内輪および前記外輪に係合して前記内輪および前記外輪の回転に伴い前記軸心回りに公転している状態では、遠心力により前記スプラグに作用する前記接点回りの回転モーメントと、前記付勢部材の付勢力により前記スプラグに作用する前記接点回りの回転モーメントとの合計が0となる荷重を前記スプラグに付与することを特徴とする請求項1又は2に記載のクラッチ装置。   In the state in which the sprag is engaged with the inner ring and the outer ring and revolves around the axis with the rotation of the inner ring and the outer ring, the load applying device acts on the sprag by centrifugal force. 3. The load according to claim 1, wherein a load is applied to the sprags, wherein a sum of a rotational moment around the rotation moment and a rotation moment around the contact acting on the sprag by the biasing force of the biasing member is zero. The clutch device as described. 前記保持器は、前記軸心方向に延設され前記スプラグを保持する保持部と、前記軸心方向と交差する方向に延設され前記荷重付与装置から荷重が伝達される荷重伝達部とを備え、
前記荷重付与装置は、前記保持器を介して前記スプラグに荷重を付与することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のクラッチ装置。
The retainer includes a holding portion that extends in the axial direction and holds the sprag, and a load transmission portion that extends in a direction intersecting the axial direction and transmits a load from the load applying device. ,
The clutch device according to any one of claims 1 to 3, wherein the load applying device applies a load to the sprags via the cage.
前記荷重伝達部は、歯車状に形成され、歯車機構により前記荷重付与装置から荷重が伝達されることを特徴とする請求項4記載のクラッチ装置。   The clutch device according to claim 4, wherein the load transmitting portion is formed in a gear shape, and a load is transmitted from the load applying device by a gear mechanism. 前記荷重伝達部は円形状に形成されると共に、前記荷重付与装置の作動により押さえ込まれて制動されることを特徴とする請求項4記載のクラッチ装置。   The clutch device according to claim 4, wherein the load transmitting portion is formed in a circular shape and is pressed and braked by the operation of the load applying device. 前記荷重付与装置は、電動機により構成されていることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のクラッチ装置。   The clutch device according to claim 1, wherein the load applying device is configured by an electric motor. 前記荷重付与装置は、前記内輪または前記外輪が前記スプラグに対して前記セルフロック方向へ回転しつつ前記内輪および前記外輪が前記荷重付与装置による前記スプラグへの荷重付与方向と逆方向へ回転する場合に発電機として作用すると共に発生した電力を回生可能に構成されていることを特徴とする請求項7記載のクラッチ装置。   The load applying device is configured such that the inner ring and the outer ring rotate in the self-locking direction with respect to the sprag while the inner ring and the outer ring rotate in a direction opposite to the load applying direction to the sprag by the load applying device. The clutch device according to claim 7, wherein the clutch device is configured to be capable of regenerating electric power generated while acting as a generator. 前記荷重付与装置が発電機として作用する場合には、前記スプラグに作用する前記接点回りの回転モーメントが0となる荷重が前記荷重付与装置のブレーキ力により前記スプラグに付与されることを特徴とする請求項8記載のクラッチ装置。   When the load applying device acts as a generator, a load with a rotational moment around the contact acting on the sprag being zero is applied to the sprag by the braking force of the load applying device. The clutch device according to claim 8.
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