JPWO2020136856A1 - クラッチ - Google Patents

Abstract

係合時のショックを抑制できるクラッチを提供する。クラッチ（１０）は、第１面（２１）を有する第１部材（２０）と、第１面（２１）と軸線の方向に対向する第２面（５１）を有する第２部材（５０）と、トルクを伝達できる状態にする切換装置（６０）と、を備える。第１部材（２０）は、第１面（２１）に複数の第１穴（２２）が形成され、第１穴（２２）に第１係合子（４０）が揺動可能に配置される。第２部材（５０）は、第２面（５１）に複数の第２穴（５２）が形成され、トルクを伝達するときは第１係合子（４０）が第１穴（２２）及び第２穴（５２）に係合する。トルクを伝達するときに係合する第１係合子（４０）の数Ｎｅは１であり、第２穴（５２）の数Ｎｎは、配置された第１係合子（４０）の数Ｎｐで割り切れない数である。

Description

本発明はトルクの伝達・遮断を行うクラッチに関するものである。

軸線に交差する第１面に複数の係合子が配置された第１部材と、第１面と軸線の方向に対向する第２面に複数の穴が形成された第２部材と、トルクの伝達が遮断された状態からトルクを伝達できる状態にする切換装置と、を備えるクラッチが知られている（特許文献１及び２）。特許文献１及び２に開示される技術では、切換装置を作動させると、第１部材に配置された係合子が第２部材の穴に係合した後に、第１部材と第２部材との間にトルクが伝達される。

特許第５１４５０１９号公報 特許第６２０９６０８号公報

しかし上記従来の技術では、第２部材に形成された穴と穴との間に距離があるので、ある穴に係合子が係合できないときは、次に係合できる穴に係合子が達するまで、第２部材に対して第１部材が相対回転する。この間の第１部材の相対的な加速度が大きいと、係合時の第１部材と第２部材との間の速度差が大きくなるので、係合時のショックが大きくなる。このショックを抑制する技術が求められている。

本発明はこの要求に応えるためになされたものであり、係合時のショックを抑制できるクラッチを提供することを目的としている。

この目的を達成するために本発明のクラッチは、軸線に交差する第１面を有する第１部材と、第１面と軸線の方向に対向する第２面を有する第２部材と、トルクの伝達が遮断された状態から第１部材と第２部材との間に軸線回りのトルクを伝達できる状態にする切換装置と、を備える。第１部材は、第１面の軸線を中心とする第１円周上に複数の第１穴が形成され、第１穴の各々に第１係合子が揺動可能に配置される。第２部材は、第２面の軸線を中心とする第２円周上に複数の第２穴が形成され、トルクを伝達するときは第１係合子が第１穴の縁部および第２穴の縁部にそれぞれ係合する。トルクを伝達するときに係合する第１係合子の数Ｎｅは１であり、第２穴の数Ｎｎは、第１円周上に配置された第１係合子の数Ｎｐで割り切れない数である。

請求項１記載のクラッチによれば、トルクを伝達するときに係合する第１係合子の数Ｎｅは１であり、第２穴の数Ｎｎは、第１円周上に配置された第１係合子の数Ｎｐで割り切れない数である。これにより、係合できる穴に第１係合子が達するまで第１部材が相対回転する角度を、隣り合う第２穴の縁部と第２穴の縁部との間の弧の中心角よりも小さくできる。これにより、第１部材の相対的な加速度が大きくても係合時の第１部材と第２部材との間の速度差を生じ難くできる。よって、係合時のショックを抑制できる。

請求項２記載のクラッチによれば、第１部材および第２部材のそれぞれに形成された径方向の外側を向く面および径方向の内側を向く面が、接触部により、直接または軸受を介して互いに接触する。第１係合子が係合したときに第１部材と第２部材との間に生じる回転方向および径方向の反力を接触部が受けるので、応力を軽減できる。よって、請求項１の効果に加え、クラッチの耐久性を確保できる。

請求項３記載のクラッチによれば、第１穴の縁部は第１円周上に等間隔に配置され、第２穴の縁部は第２円周上に等間隔に配置される。よって、請求項１又は２の効果に加え、係合できずに第１部材が相対回転する角度を任意の位置で小さくできる。

請求項４記載のクラッチによれば、第１部材は、第１面の第１円周上に複数の第３穴が形成され、第３穴の各々に第２係合子が揺動可能に配置される。第２係合子は、第１係合子が係合する回転方向と逆方向の回転により第３穴の縁部および第２穴の縁部にそれぞれ係合する。トルクを伝達するときに係合する第２係合子の数Ｎｆは、第１円周上に配置された第２係合子の数Ｎｑよりも少なく、数Ｎｎは数Ｎｑで割り切れない数なので、請求項１から３のいずれかの効果に加え、第２係合子の係合時のショックも抑制できる。

請求項５記載のクラッチによれば、第１部材は、軸線を中心とし第１円とは直径が異なる第１面の第３円周上に複数の第３穴が形成される。第２部材は、軸線を中心とし第２円とは直径が異なる第２面の第４円周上に複数の第４穴が形成される。第３穴の各々に第２係合子が揺動可能に配置され、第２係合子は、第１係合子が係合する回転方向と逆方向の回転により第３穴の縁部および第４穴の縁部にそれぞれ係合する。トルクを伝達するときに係合する第２係合子の数Ｎｆは、第３円周上に配置された第２係合子の数Ｎｑよりも少なく、第４穴の数Ｎｍは数Ｎｑで割り切れない数なので、請求項１から３のいずれかの効果に加え、第２係合子の係合時のショックも抑制できる。

第１実施の形態におけるクラッチの断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線におけるクラッチの断面図である。 第２部材の正面図である。 （ａ）は図２のＩＶａ−ＩＶａ線におけるクラッチの断面図であり、（ｂ）はトルクを伝達するクラッチの断面図である。 （ａ）は第１部材と第２部材との間の位置関係を示す模式図であり、（ｂ）は第１部材と第２部材との間の別の位置関係を示す模式図であり、（ｃ）は比較例におけるクラッチの位置関係を示す模式図であり、（ｄ）は比較例におけるクラッチの別の位置関係を示す模式図である。 第２実施の形態におけるクラッチの断面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線におけるクラッチの断面図である。 図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線におけるクラッチの断面図である。 （ａ）は第１方向のトルクが入力されたクラッチの模式図であり、（ｂ）は第２方向のトルクが入力されたクラッチの模式図である。 （ａ）は第１部材と第２部材との間の位置関係を示す模式図であり、（ｂ）は第１部材と第２部材との間の別の位置関係を示す模式図であり、（ｃ）は第３実施の形態におけるクラッチの第１部材と第２部材との間の位置関係を示す模式図であり、（ｄ）は第１部材と第２部材との間の別の位置関係を示す模式図である。

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を参照してクラッチ１０の概略構成について説明する。図１は第１実施の形態におけるクラッチ１０の軸線Ｏを含む断面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線におけるクラッチ１０の断面図である。クラッチ１０は、軸線Ｏを中心に回転する第１部材２０、第２部材５０及び切換装置６０を備えている。本実施の形態では入力軸１１及び出力軸１２が同一の軸線Ｏ上に配置され、第１部材２０は入力軸１１（駆動側）に結合し、第２部材５０は出力軸１２（被動側）に結合している。

第１部材２０は、軸線Ｏを中心とする円環状に形成される部材であり、軸線Ｏに交差する（本実施形態では軸線Ｏに直交する）平坦面状の第１面２１に第１穴２２及び第３穴２５（図２参照）が複数形成されている。第１面２１は、第２部材５０の平坦面状の第２面５１と軸線Ｏ方向に対向する。第１穴２２及び第３穴２５には、第２部材５０側を向く第３面２８がそれぞれ形成されている。第３面２８よりも第２部材５０から離れた位置にある第１穴２２及び第３穴２５の底面２９には、第１部材２０の第１面２１の反対側の端面３０に開口する油穴３１が形成されている。

第１穴２２の第３面２８には第１係合子４０が配置され、第３穴２５（図２参照）の第３面２８には第２係合子４３が配置されている。第１穴２２の底面２９と第１係合子４０との間、第３穴２５の底面２９と第２係合子４３との間に、圧縮ばね４６がそれぞれ配置されている。圧縮ばね４６は、第１係合子４０及び第２係合子４３を第２部材５０側へ付勢する。第１部材２０の第１面２１には、第１係合子４０及び第２係合子４３に接触するリテーナ４７が配置されている。

第２部材５０は、軸線Ｏを中心とする円環状に形成される部材であり、軸線Ｏに交差する（本実施形態では軸線Ｏに直交する）平坦面状の第２面５１に第２穴５２が複数形成されている。第２穴５２は、第１部材２０に配置された第１係合子４０及び第２係合子４３（図３参照）が係合する部位である。

図３は第２部材５０の正面図である。第２穴５２は、周方向に互いに間隔をあけて第２部材５０に複数（本実施形態では１０個）形成されている。第２穴５２は同じ大きさであり、軸線Ｏ方向から見て略矩形状である。第２穴５２の周方向に対向する縁部５３，５４は、軸線Ｏを中心とする第２円５５の円周上に位置する。第２部材５０は、第２穴５２を周方向に繋ぐリング溝５６が第２面５１に形成されている。第２部材５０は、リング溝５６の溝底に連通するピン穴５７が複数形成されている。

図１に戻って説明する。ピン穴５７は、第２部材５０の第２面５１の反対側の端面５８に開口する。切換装置６０は、リング６１、ピン６２、板部材６３及びアクチュエータ６４を備えている。リング６１はリング溝５６（図３参照）に収容され、ピン６２はピン穴５７に収容される。ピン６２は、出力軸１２の周囲に配置された円環状の板部材６３を介して、アクチュエータ６４の軸線Ｏ方向の力をリング６１に伝達する。アクチュエータ６４は板部材６３及びピン６２を介してリング６１を軸線Ｏ方向へ移動させる。

クラッチ１０は接触部３４，３７が設けられている。接触部３４は、径方向の外側を向く第２部材５０の外面５０ａとの間に径方向の距離をあけて第１部材２０と一体成形された円環状の第１部３５と、第１部３５の径方向の内側を向く内面３５ａと第２部材５０の外面５０ａとに接触する軸受３６と、を備えている。軸受３６は転がり軸受、すべり軸受などが挙げられる。第１部３５の内面３５ａ及び第２部材５０の外面５０ａは、軸受３６を介して接触している。軸受３６と第１部３５の内面３５ａとは油膜を介して接触していても良い。同様に、軸受３６と第２部材５０の外面５０ａとは油膜を介して接触していても良い。

接触部３７は、接触部３４よりも径方向の内側に設けられている。接触部３７は、第１部材２０の内周に一体成形された円環状の第２部３８と、第２部材５０の内周に一体成形された円環状の第３部３９と、を備えている。第２部３８の径方向の外側を向く外面３８ａと第３部３９の径方向の内側を向く内面３９ａとは、油膜を介して直接接触している。

図２に示すように第１部材２０は、第１穴２２及び第３穴２５が周方向に交互に並んでいる。第１穴２２及び第３穴２５は軸線Ｏ方向から見て略矩形状である。本実施形態では、第１穴２２の周方向の長さは第３穴２５の周方向の長さよりも長い。第１部材２０は、第１穴２２の周方向の一方の縁部２３から径方向の両側に延びる凹部２４が第１面２１に形成されており、第３穴２５の周方向の一方の縁部２６から径方向の両側に延びる凹部２７が第１面２１に形成されている。本実施形態では、凹部２４の周方向の長さは凹部２７の周方向の長さよりも長い。第１穴２２は軸線Ｏの周りに複数（本実施形態では４個）が等間隔に配置され、第３穴２５は軸線Ｏの周りに複数（本実施形態では４個）が等間隔に配置されている。

第１穴２２の縁部２３及び第３穴２５の縁部２６は、軸線Ｏを中心とする第１円３２の円周上に位置する。第１円３２の直径は、第２円５５（図３参照）の直径と同一である。第１部材２０は、第１穴２２及び第３穴２５を周方向に繋ぐ円形の溝３３が第１面２１に形成されている。溝３３は、第２部材５０（図１参照）に配置されたリング６１が進入する窪みである。

第１係合子４０は第１穴２２に配置され、第２係合子４３は第３穴２５に配置される。第１係合子４０は、矩形の板状の支柱４１と、支柱４１の端から支柱４１の幅方向の両側に突出する腕４２と、を備えている。第２係合子４３は、矩形の板状の支柱４４と、支柱４４の端から支柱４４の幅方向の両側に突出する腕４５と、を備えている。第１係合子４０及び第２係合子４３は、第１部材２０に配置される周方向の向きが異なる以外は同一の部品である。

第１係合子４０の腕４２は凹部２４に収容され、第２係合子４３の腕４５は凹部２７に収容される。第１穴２２及び凹部２４の周方向の長さは第１係合子４０の支柱４１及び腕４２の周方向の長さよりも長いので、第１係合子４０は、第１穴２２の内側を周方向にスライドできる。

リテーナ４７は円板状の部材であり、放射状に延びる複数の第１腕４８及び第２腕４９が、周方向に交互に配置されている。リテーナ４７は、第１部材２０に配置された圧縮ばね（図示せず）の復元力により、軸線Ｏを中心に第１方向（矢印Ｆ方向）に付勢されている。リテーナ４７が第１方向（矢印Ｆ方向）に付勢された状態で、第１腕４８は第１係合子４０の支柱４１の周方向の端面に当接し、第２腕４９は第２係合子４３の支柱４４の一部を覆う。

図４（ａ）は図２のＩＶａ−ＩＶａ線におけるクラッチ１０の断面図であり、図４（ｂ）はトルクを伝達するクラッチ１０の断面図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）では、説明を容易にするため、第１部材２０の第１面２１に第２部材５０の第２面５１を向かい合わせた状態が図示されている。

第１穴２２の第３面２８に配置された第１係合子４０と第１穴２２の底面２９との間に配置された圧縮ばね４６は、第１係合子４０の支柱４１のうち腕４２（図２参照）が設けられた部分と反対側の部分に弾性力（復元力）を加える。本実施形態では、圧縮ばね４６はねじりコイルばねである。リテーナ４７（図２参照）の第１腕４８は第１係合子４０の腕４２側の支柱４１の端面に押し当てられており、第１係合子４０の腕４２は第２部材５０の第２面５１に押さえられるので、第１係合子４０は腕４２を中心に揺動できる。

しかし、切換装置６０（図１参照）のリング６１が第２穴５２に進入している場合は、第１係合子４０は、リング６１に当たって第２穴５２に係合できない。また、切換装置６０を作動させてリング６１が第２穴５２から退出しても、図４（ａ）のように、第２部材５０に対して第１部材２０が第２方向（反矢印Ｆ方向）へ相対回転する場合は、第１係合子４０は第２穴５２に係合できない。このときの第２係合子４３は、リテーナ４７の第２腕４９に支柱４４の一部が覆われているので、第２穴５２に進入できない。

これに対し、第２部材５０に対して第１部材２０が第１方向（矢印Ｆ方向）へ相対回転する場合に、切換装置６０を作動させてリング６１を第２穴５２から退出させると、第１係合子４０は起き上がり、第２穴５２に進入できる。そうすると第１腕４８が第１係合子４０に押され、リテーナ４７は第２方向（反矢印Ｆ方向）へ回転する。その結果、図４（ｂ）のように、第１係合子４０はリテーナ４７を押し退けて第１穴２２の縁部２３及び第２穴５２の縁部５３にそれぞれ係合する。これにより、第１部材２０及び第２部材５０は第１方向（矢印Ｆ方向）へ一体に回転し、トルクを伝達する。

第１係合子４０に押し退けられたリテーナ４７の第２腕４９は第２係合子４３を覆えなくなるので、第２係合子４３は圧縮ばね４６の弾性力によって第２部材５０側へ起き上がる。第２部材５０の第２穴５２は、第２部材５０側へ起き上がった第２係合子４３が進入できる位置に形成されているので、第２係合子４３は第２部材５０の第２穴５２に進入する。これにより、第２部材５０に対して第１部材２０が第２方向（反矢印Ｆ方向）へ相対回転する場合に、第２係合子４３は第３穴２５の縁部２６及び第２穴５２の縁部５４にそれぞれ係合して、第１部材２０及び第２部材５０は一体に回転しトルクを伝達する。

ここで、第２部材５０に形成された第２穴５２と第２穴５２との間は周方向に距離があるので、第２部材５０に対して第１部材２０が第１方向（矢印Ｆ方向）へ相対回転する場合に、あるタイミングで第１係合子４０が第２穴５２に係合できないときは、次に係合できる第２穴５２に第１係合子４０が達するまで、第２部材５０に対して第１部材２０が相対回転する。この間の第１部材２０の相対的な加速度が大きいと、係合時の第１部材２０と第２部材５０との間の速度差が大きくなる。これにより、係合時のショックが大きくなるという問題点がある。

この問題点を解決するには、次に係合できる第２穴５２の位置に第１係合子４０が達するまでに第１部材２０が相対回転する角度を小さくすることが有効である。この角度を小さくできれば、相対的な加速度が大きくても係合時の第１部材２０と第２部材５０との間の速度差を生じ難くできるので、係合時のショックを抑制できるからである。

図５を参照して、第１部材２０と第２部材５０との間にトルクが伝達される状態を説明する。図５（ａ）は第１部材２０と第２部材５０との間の位置関係を示す模式図であり、図５（ｂ）は第１部材２０と第２部材５０との間の別の位置関係を示す模式図である。図５（ｃ）は比較例におけるクラッチ２００の位置関係を示す模式図であり、図５（ｄ）は比較例におけるクラッチ２００の別の位置関係を示す模式図である。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１面２１（第１部材２０）の第１円３２、及び、第２面５１（第２部材５０）の第２円５５の円周をそれぞれ線分に展開した図である。各線分の両端の点は、円周上の同じ点を示す。第１円３２の円周は、第２円５５の円周と同じ長さである。

第１部材２０は、第２部材５０に対して第１方向（矢印Ｆ方向）に相対移動する。第２円５５の円周上に等間隔に配置された第２穴５２（Ｎｎ＝１０）に、第１円３２の円周上に等間隔に配置された第１係合子４０（Ｎｐ＝３）のいずれかが一致すると、第１係合子４０により第１部材２０と第２部材５０との間にトルクが伝達される。また、第２穴５２（Ｎｎ＝１０）に、第１円３２の円周上に等間隔に配置された第２係合子４３（Ｎｆ＝３）のいずれかが一致すると、第２係合子４３により第１部材２０と第２部材５０との間にトルクが伝達される。

図５（ａ）に示すようにクラッチ１０は、３つの第１係合子４０のうちの１つが第２穴５２と一致する（Ｎｅ＝１）。このタイミングで第１係合子４０が第２穴５２に係合できないときは、第２部材５０に対して第１部材２０が第１方向（矢印Ｆ方向）へ相対移動する。そうすると、図５（ｂ）に示すように、第１係合子４０のうち別の１つが第２穴５２と一致する。図５（ａ）に示すタイミングから図５（ｂ）に示すタイミングになるまで、第１部材２０が相対移動する角度Ｒは、式（１）で表される。

Ｒ（°）＝３６０°／（Ｎｎ・Ｎｐ／Ｎｅ） …式（１）
本実施形態ではＮｐ＝３，Ｎｅ＝１，Ｎｎ＝１０なので、これらを式（１）に代入すると、Ｒ１＝１２°となる。

これに対し、図５（ｃ）に示す比較例におけるクラッチ２００は、第１部材２１０の第１円３２の円周上に４つの第１係合子４０が等間隔に配置されている（Ｎｐ＝４）。第２部材２２０の第２円５５の円周上に１２個の第２穴５２が等間隔に形成されている（Ｎｎ＝１２）。クラッチ２００は、４つの第１係合子４０の全てが第２穴５２と一致する（Ｎｅ＝４）。このタイミングで第１係合子４０が第２穴５２に係合できないときに、第２穴５２の間隔の分（Ｒ２＝３０°）だけ第２部材２２０に対して第１部材２１０が第１方向（矢印Ｆ方向）へ相対移動すると、図５（ｄ）に示すように、第１係合子４０の全てが別の第２穴５２と一致する。

比較例におけるクラッチ２００では、トルクを伝達するときに係合する第１係合子４０の数Ｎｅが第１係合子４０の数Ｎｐと同じなので、あるタイミングで第１係合子４０が第２穴５２に係合できないときに、次に係合できるタイミングになるのは、第２穴５２の間隔の分だけ、第２部材２２０に対して第１部材２１０が相対回転したときである。この間の第１部材２０の相対的な加速度が大きいと、係合時の第１部材２０と第２部材５０との間の速度差が大きくなるので、係合時のショックが大きくなる。

一方、クラッチ１０は、トルクを伝達するときに係合する第１係合子４０の数Ｎｅが１であり、第２穴５２の数Ｎｎ（＝１０）が数Ｎｐ（＝３）で割り切れない数に設定されている。その結果、次に係合できる第２穴５２に第１係合子４０が達するまで第１部材２０が相対回転する角度Ｒを、第２穴５２の間隔（隣り合う第２穴５２の縁部５３と第２穴５２の縁部５３との間の弧の中心角）よりも小さくできる。これにより、第１部材の加速度が大きくても係合時の第１部材２０と第２部材５０との間の速度差を生じ難くできる。よって、係合時のショックを抑制できる。

また、Ｎｐ（＝３），Ｎｎ（＝１０）は１以外に公約数をもたない数なので、トルクを伝達するときに係合する第１係合子４０の数Ｎｅを１にできる。これにより、トルクを伝達するときに複数の第１係合子４０が同時に係合するようにクラッチを製造する場合に比べ、第１部材２０、第２部材５０及び第１係合子４０の寸法公差を緩和できる。

クラッチ１０は、第１穴２２の縁部２３が第１円３２の円周上に等間隔に配置され、第２穴５２の縁部５３が第２円５５の円周上に等間隔に配置されるので、第１部材２０が相対回転する角度Ｒを任意の位置で小さくできる。

クラッチ１０は、トルクを伝達するときに係合する第２係合子４３の数Ｎｆ（＝１）が、配置された第２係合子４３の数Ｎｑ（＝３）よりも少なく、第２穴５２の数Ｎｎ（＝１０）が数Ｎｑで割り切れない数に設定されている。よって、第２係合子４３により第１部材２０と第２部材５０との間にトルクが伝達されるときも同様に、係合時のショックを抑制できる。

接触部３４，３７は、第１係合子４０や第２係合子４３が係合したときに第１部材１０と第２部材５０との間に生じる回転方向および径方向の反力を受ける。接触部３４，３７により第１部材１０や第２部材５０に生じる応力を軽減できるので、クラッチ１０の耐久性を確保できる。

次に第２実施の形態について説明する。第１実施形態では、第１部材２０の第１円３２の円周上に第１係合子４０及び第２係合子４３が配置された場合について説明した。これに対し第２実施形態では、第１部材８０の第１円８５の円周上に第１係合子８９が配置され、第１円８５と大きさが異なる第３円８８の円周上に第２係合子９０が配置される場合について説明する。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図６は第２実施の形態におけるクラッチ７０の軸線Ｏを含む断面図である。

図６に示すようにクラッチ７０は、入力軸１１と出力軸１２との間のトルクの伝達または遮断を行うための装置である。クラッチ７０は、出力軸１２に結合される第１部材８０と、入力軸１１に結合される第２部材１００と、切換装置１２０と、を備えている。第１部材８０は、第２部材１００の円筒部１１２の内側に配置される。第１部材８０は、円筒部１１２に固定された規制部材１１３によって、第２部材１００に対する軸線方向の移動が規制される。第１部材８０の第１面８１は軸線Ｏと直交する平坦面である。第１面８１は、第２部材１００の第２面１０１と軸線方向に対向する。

図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線におけるクラッチ７０の断面図である。第１部材８０は、スプラインによって出力軸１２に結合する略円環状の部材である。第１部材８０は、有底の第１穴８２及び第３穴８６が、第１面８１に複数形成されている。第１穴８２及び第３穴８６には、第２部材１００側を向く第３面８４（図９（ａ）参照）がそれぞれ形成されている。第１穴８２及び第３穴８６は、第１実施形態で説明した第３穴２５と同一の形状である。

第１穴８２の縁部８３は、軸線Ｏを中心とする第１円８５の円周上に位置する。第３穴８６の縁部８７は、軸線Ｏを中心とする第３円８８の円周上に位置する。第３円８８の直径は第１円８５の直径よりも小さい。第１穴８２に第１係合子８９が配置され、第３穴８６に第２係合子９０が配置される。本実施形態では、第１係合子８９及び第２係合子９０はそれぞれ４個ずつ配置されている（Ｎｐ＝Ｎｑ＝４）。

第１係合子８９及び第２係合子９０は、第１部材８０に配置される周方向の向きが異なる以外は互いに同一の部品であり、第１実施形態で説明した第１係合子４０と同一の部品である。第１係合子８９及び第２係合子９０は、第１穴８２及び第３穴８６にそれぞれ配置された圧縮ばね９１，９２（図１参照）により、第２部材１００側へ付勢されている。本実施形態では、圧縮ばね９１，９２はねじりコイルばねである。

図８は図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線におけるクラッチ７０の断面図である。第２部材１００は、軸線Ｏを中心とする円環状に形成される部材であり、軸線Ｏに交差する（本実施形態では軸線Ｏに直交する）平坦面状の第２面１０１に、第２穴１０２及び第４穴１０７が複数形成されている。第２穴１０２は第１係合子８９が係合する部位であり、第４穴１０７は第２係合子９０が係合する部位である。

第２穴１０２は、周方向に互いに間隔をあけて第２部材１００に複数（本実施形態では９個）形成されている（Ｎｎ＝９）。第２穴１０２は同じ大きさであり、等間隔に配置されている。周方向に位置する第２穴１０２の片方の縁部１０３は、軸線Ｏを中心とする第２円１０４の円周上に位置する。第２円１０４の直径は第１円８５の直径と同じ大きさである。第２部材１００は、第２穴１０２を周方向に繋ぐリング溝１０５が第２面１０１に形成されている。第２部材１００は、リング溝１０５の溝底に連通するピン穴１０６が複数形成されている。ピン穴１０６は第２部材１００を厚さ方向（軸線方向）に貫通する。

第４穴１０７は、周方向に互いに間隔をあけて第２部材１００に複数（本実施形態では９個）形成されている（Ｎｍ＝９）。第４穴１０７は同じ大きさであり、等間隔に配置されている。周方向に位置する第４穴１０７の片方の縁部１０８は、軸線Ｏを中心とする第４円１０９の円周上に位置する。第４円１０９の直径は第３円８８の直径と同じ大きさである。第２部材１００は、第４穴１０７を周方向に繋ぐリング溝１１０が第２面１０１に形成されている。第２部材１００は、リング溝１１０の溝底に連通するピン穴１１１が複数形成されている。ピン穴１１１は第２部材１００を厚さ方向（軸線方向）に貫通する。

図６に戻って説明する。クラッチ７０は接触部７１が設けられている。接触部７１は、第１部材８０の内周に一体成形された円環状の第１部７２と、第２部材１００の内周に一体成形された円環状の第２部７３と、を備えている。第１部７２の径方向の外側を向く外面７２ａと第２部７３の径方向の内側を向く内面７３ａとは、油膜を介して直接接触している。

切換装置１２０は、リング１２１，１２２、ピン１２３，１２４及びカム機構１３０を備えている。リング１２１，１２２はそれぞれリング溝１０５，１１０に収容され、ピン１２３，１２４はそれぞれピン穴１０６，１１１に収容される。ピン１２３，１２４は、リング１２１，１２２にカム機構１３０の力を伝達する。リング１２１，１２２は第１係合子８９及び第２係合子９０の揺動を規制する。

カム機構１３０は、第１係合子８９に対する軸線方向に配置された第１カム１３１と、第２係合子９０に対する軸線方向に配置された第２カム１３３と、第１カム１３１及び第２カム１３３に対向する第３カム１３５と、を備えている。第１カム１３１と第３カム１３５との間に複数の第１ボール１３８が介在し、第２カム１３３と第３カム１３５との間に複数の第２ボール１３９が介在する。

第１カム１３１は、第２部材１００を挟んで第１部材８０の反対側に入力軸１１を取り囲んで配置される円環状の部材である。第１カム１３１は、円筒部１１２及び第１カム１３１に形成されたスプラインの係合により円筒部１１２と一体に回転すると共に、円筒部１１２に対して軸線方向に移動可能に円筒部１１２の内側に配置されている。第１カム１３１には、第２部材１００の反対側に開放するカム溝１３２が形成されている。カム溝１３２は、径方向へ延びる例えば断面三角形の溝であり、周方向に間隔をあけて複数設けられている。

第２カム１３３は、第２部材１００を挟んで第１部材８０の反対側、且つ、第１カム１３１の内側（軸線Ｏ側）に配置される円環状の部材である。第２カム１３３は入力軸１１を取り囲んでいる。第２カム１３３は、入力軸１１及び第２カム１３３に形成されたスプラインの係合により入力軸１１と一体に回転すると共に、入力軸１１に対して軸線方向に移動可能に入力軸１１の外側に配置されている。第２カム１３３は、第１カム１３１に対して軸線方向に移動可能である。第２カム１３３には、第２部材１００の反対側に開放するカム溝１３４が形成されている。カム溝１３４は、径方向へ延びる例えば断面三角形の溝であり、周方向に間隔をあけて複数設けられている。

第３カム１３５は、第１カム１３１及び第２カム１３３に対向する円環状の部材である。第３カム１３５は入力軸１１を取り囲んでいる。第３カム１３５は、入力軸１１及び円筒部１１２に対して回転自在に円筒部１１２の内側に配置されている。第３カム１３５は、第２部材１００と反対側への軸線方向の移動が規制されている。第３カム１３５には、第２部材１００側に開放するカム溝１３６，１３７が形成されている。カム溝１３６は、第１カム１３１のカム溝１３２と対向する位置に設けられており、カム溝１３７は、第２カム１３３のカム溝１３４と対向する位置に設けられている。カム溝１３６，１３７は、径方向に延びる例えば断面三角形の溝である。

第１カム１３１及び第２カム１３３と第３カム１３５とは、回転方向の位相差が設けられている。第１カム１３１及び第２カム１３３と第３カム１３５とは、その位相差の分だけ、第１ボール１３８及び第２ボール１３９の反力を受けながら相対回転できる。第１カム１３１及び第２カム１３３と第３カム１３５との相対回転により、第１ボール１３８又は第２ボール１３９が第１カム１３１又は第２カム１３３と第３カム１３５とに係合すると、第１カム１３１又は第２カム１３３と第３カム１３５とは一体に回転する。第３カム１３５は軸線方向の移動が規制されているので、第１カム１３１及び第２カム１３３と第３カム１３５とに回転差が生じると、第１カム１３１又は第２カム１３３を軸線方向（第１部材８０側）へ移動させる。

図９を参照してクラッチ７０の動作について説明する。図９（ａ）は入力軸１１に第１方向（矢印Ｆ方向）のトルクが入力されたクラッチ７０の模式図である。図９（ｂ）は入力軸１１に第２方向（矢印Ｒ方向）のトルクが入力されたクラッチ７０の模式図である。

図９（ａ）に示すように第１係合子８９及び第２係合子９０は、圧縮ばね９１，９２によって、それぞれ第２部材１００側へ付勢されている。入力軸１１と一体に回転する第１カム１３１のカム溝１３２と第３カム１３５のカム溝１３６との間の第１ボール１３８が、第１方向（矢印Ｆ方向）へ回転することでカム溝１３２，１３６に係合し、第１カム１３１が第２部材１００に対して遠ざかる。一方、第２カム１３３のカム溝１３４は、第１カム１３１のカム溝１３２と位相が異なるため、第３カム１３５と第２カム１３３との間にある第２ボール１３９の反力により、第２カム１３３は第２部材１００に近づく。

第２カム１３３は、圧縮ばね９２の弾性力に抗してピン１２４を第１部材２０側へ押し込み、ピン１２４に押されたリング１２２は、第２係合子９０を第１部材８０の第３穴８６内へ収容する。第２係合子９０は第４穴１０７内へ揺動できないので、第２係合子９０によるトルク伝達は遮断される。

一方、圧縮ばね９１に付勢された第１係合子８９は揺動して第２穴１０２内へ進入する。第１係合子８９が、第１穴８２の縁部８３及び第２穴１０２の縁部１０３に係合すると、第２部材１００から第１部材８０へ第１方向（矢印Ｆ方向）のトルクが伝達される。

この状態から、入力軸１１の回転が遅くなるか出力軸１２の回転が速くなり、第１部材８０の回転数が第１カム１３１及び第２カム１３３の回転数より高くなると、第１係合子８９は第２穴１０２と係合できないので、トルク伝達が遮断される。

図９（ｂ）に示すように、入力軸１１と一体に回転する第２カム１３３のカム溝１３４と第３カム１３５のカム溝１３７との間の第２ボール１３９が、第２方向（矢印Ｒ方向）へ回転することでカム溝１３４，１３７に係合し、第２カム１３３が第２部材１００に対して遠ざかる。一方、第１カム１３１のカム溝１３２は、第２カム１３３のカム溝１３４と位相が異なるため、第３カム１３５と第１カム１３１との間にある第１ボール１３８の反力により、第１カム１３１は第２部材１００に近づく。

第１カム１３１は、圧縮ばね９１の弾性力に抗してピン１２３を第２部材１００側へ押し込み、ピン１２３に押されたリング１２１は、第１係合子８９を第１部材８０の第１穴８２内へ収容する。第１係合子８９は第１穴８２内へ揺動できないので、第１係合子８９によるトルク伝達は遮断される。

一方、圧縮ばね９２に付勢された第２係合子９０は揺動して第４穴１０７内へ進入する。第２係合子９０が、第３穴８６の縁部８７及び第４穴１０７の縁部１０８に係合すると、第２係合子９０により第２部材１００から第１部材８０へ第２方向（矢印Ｒ方向）のトルクが伝達される。

この状態から、入力軸１１の回転が遅くなるか出力軸１２の回転が速くなり、第１部材８０の回転数が第１カム１３１及び第２カム１３３の回転数より高くなると、第２係合子９０は第４穴１０７と係合できないので、トルク伝達が遮断される。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）を参照して、第１部材８０と第２部材１００との間にトルクが伝達される状態を説明する。図１０（ａ）は第１部材８０と第２部材１００との間の位置関係を示す模式図であり、図１０（ｂ）は第１部材８０と第２部材１００との間の別の位置関係を示す模式図である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第１面８１（第１部材８０）の第１円８５、及び、第２面１０１（第２部材１００）の第２円１０４の円周をそれぞれ線分に展開した図である。各線分の両端の点は、円周上の同じ点を示す。第２部材１００は、第１部材８０に対して第１方向（矢印Ｆ方向）に相対移動する。

図１０（ａ）に示すようにクラッチ７０は、４個の第１係合子８９のうちの１つが第２穴１０２と一致する（Ｎｅ＝１）。このタイミングで第１係合子８９が第２穴１０２に係合できないときは、第１部材８０に対して第２部材１００が第１方向（矢印Ｆ方向）へ相対移動する。そうすると、図１０（ｂ）に示すように、第１係合子８９のうち別の１つが第２穴１０２と一致する。本実施形態ではＮｐ＝４，Ｎｅ＝１，Ｎｎ＝９なので、これらを式（１）に代入すると、Ｒ３＝１０°となる。

第２係合子９０も同様に、４個の第２係合子９０のうちの１つが第４穴１０７と一致する（Ｎｅ＝１）。このタイミングで第２係合子９０が第４穴１０７に係合できないときは、第１部材８０に対して第２部材１００が第２方向（反矢印Ｆ方向）へ相対移動する。そうすると、第２係合子９０のうち別の１つが第４穴１０７と一致する。本実施形態ではＮｑ＝４，Ｎｆ＝１，Ｎｍ＝９なので、これらを式（２）に代入すると、Ｒ＝１０°となる。

Ｒ（°）＝３６０°／（Ｎｍ・Ｎｑ／Ｎｆ） …式（２）
第２実施形態においても、トルクを伝達するときに係合する第１係合子８９の数Ｎｅが１であり、第２穴１０２の数Ｎｎが数Ｎｐで割り切れない数に設定されているので、第１実施形態と同様に、係合時のショックを抑制できる。

また、トルクを伝達するときに係合する第２係合子９０の数Ｎｆが第２係合子９０の数Ｎｑよりも少なく、第４穴１０７の数Ｎｍは数Ｎｑで割り切れない数なので、第１係合子８９の場合と同様に、第２係合子９０の係合時のショックを抑制できる。さらに、数Ｎｆは１なので、トルクを伝達するときに複数の第２係合子９０が同時に係合するようにクラッチを製造する場合に比べ、第１部材８０、第２部材１００及び第２係合子９０の寸法公差を緩和できる。

図１０（ｃ）及び図１０（ｄ）を参照して第３実施の形態について説明する。第３実施形態におけるクラッチ１４０は、第２穴１０２が第２部材１００に１０個形成され、第４穴１０７が第２部材１００に１０個形成されており、第１係合子８９及び第２係合子９０が等間隔に７個ずつ配置されている以外は、第２実施形態で説明したクラッチ７０と同一である。図１０（ｃ）は第３実施の形態におけるクラッチ１４０の第１部材８０と第２部材１００との間の位置関係を示す模式図であり、図１０（ｄ）は第１部材８０と第２部材１００との間の別の位置関係を示す模式図である。

図１０（ｃ）に示すようにクラッチ１４０は、７個の第１係合子８９のうちの１つが第２穴１０２と一致する（Ｎｅ＝１）。このタイミングで第１係合子８９が第２穴１０２に係合できないときは、第１部材８０に対して第２部材１００が第１方向（矢印Ｆ方向）へ相対移動する。そうすると、図１０（ｄ）に示すように、第１係合子８９のうち別の１つが第２穴１０２と一致する。本実施形態ではＮｐ＝７，Ｎｅ＝１，Ｎｎ＝１０なので、これらを式（１）に代入すると、Ｒ４≒５°となる。

第３実施形態においても、トルクを伝達するときに係合する第１係合子８９の数Ｎｅが１であり、第２穴１０２の数Ｎｎは数Ｎｐで割り切れない数なので、第１実施形態と同様に、係合時のショックを抑制できる。

また、トルクを伝達するときに係合する第２係合子９０の数Ｎｆ（＝１）が第２係合子９０の数Ｎｑ（＝７）よりも少なく、第４穴１０７の数Ｎｍ（＝１０）は数Ｎｑで割り切れない数なので、第１係合子８９の場合と同様に、第２係合子９０の係合時のショックを抑制できる。

接触部７１は、第１係合子８９や第２係合子９０が係合したときに第１部材８０と第２部材１００との間に生じる回転方向および径方向の反力を受ける。接触部７１により第１部材８０や第２部材１００に生じる応力を軽減できるので、クラッチ７０の耐久性を確保できる。

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。例えば、第１係合子４０，８９や第２係合子４３，９０の数や形状、第２穴５２，１０２及び第４穴１０７の数や形状は一例であり、適宜設定できる。

第１実施形態では、第１部材２０が駆動側、第２部材５０が被動側の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１部材２０を被動側、第２部材５０を駆動側とすることは当然可能である。同様に、第２実施形態において、第１部材８０を駆動側、第２部材１００を被動側とすることは当然可能である。

実施形態では、第１係合子４０，８９及び第２係合子４３，９０を備える二方向クラッチの場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第２係合子４３，９０を省略して、一方向クラッチとすることは当然可能である。

第１実施形態では、第２係合子９０の起き上がりを規制するリテーナ４７が配置された場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、リテーナ４７を省略することは当然可能である。リテーナ４７を省略する場合には、第１係合子４０が第１穴２２内をスライドできないように第１穴２２の周方向の長さを短くし、第１円３２の円周上の第３穴２５と第３穴２５との間の中央に第１穴２２を形成する。即ち、第１穴２２と第３穴２５とを軸線Ｏの周りに等間隔に配置できる。

実施形態では、圧縮ばね４６，９１，９２としてねじりコイルばねを用いる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。ねじりコイルばねの代わりに、圧縮コイルばね等の他の圧縮ばねを用いることは当然可能である。

第１実施形態では、アクチュエータ６４を用いてトルクを伝達できる状態にする切換装置６０について説明し、第２実施形態では、カム機構１３０を用いてトルクを伝達できる状態にする切換装置１２０について説明した。しかし、必ずしもこれに限られるものではない。切換装置６０は、公知の機構を適宜設定できる。

実施形態では、切換装置６０，１２０が、リング６１，１２１，１２２やピン６２，１２３，１２４を介して第１係合子４０，８９及び第２係合子４３，９０の揺動を規制する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。リング６１，１２１，１２２を省略し、ピン６２，１２３，１２４の先端形状や第１係合子および第２係合子の形状を変更することで、ピンを介して第１係合子および第２係合子の揺動を規制することは当然可能である。また、ピンやリングに代えて、第２穴５２，１０２や第４穴１０７に第１係合子や第２係合子が進入できないようにする板状のシャッター等を設け、それを切換装置の一部とすることは当然可能である。

実施形態では、第１係合子４０，８９及び第２係合子４３，９０の大きさ及び形状が同じ場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１係合子４０，８９及び第２係合子４３，９０の長さ、幅、厚さが互いに異なるようにすることは当然可能である。

実施形態では、複数の第１係合子４０，８９が軸線Ｏの周りに等間隔に配置される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１係合子４０，８９の軸線Ｏの周りの間隔を互いに異ならせることは当然可能である。同様に、第２係合子４３，９０の軸線Ｏの周りの間隔を互いに異ならせることは当然可能である。

実施形態では、第１係合子４０と第２係合子４３とが同じ数であり、第１係合子８９と第２係合子９０とが同じ数の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１係合子４０の数と第２係合子４３の数とを異ならせたり、第１係合子８９の数と第２係合子９０の数とを異ならせたりすることは当然可能である。

第１実施形態では、接触部３４，３７が設けられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば接触部３４，３７の片方を省略することは当然可能である。また、接触部３４に配置された軸受３６を省略して、油膜を介して内面３５ａと外面５０ａとを直接接触させることは当然可能である。接触部３４のように、接触部３７に軸受を配置することは当然可能である。

第２実施形態では、接触部７１が設けられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。接触部７１よりも径方向の外側に、別の接触部を設けることは当然可能である。第２実施形態において、第１実施形態のように接触部７１に軸受を配置することは当然可能である。

１０，７０，１４０ クラッチ
２０，８０ 第１部材
２１，８１ 第１面
２２，８２ 第１穴
２３，８３ 縁部
２５，８６ 第３穴
２６，８７ 縁部
３２，８５ 第１円
３４，３７，７１ 接触部
３６ 軸受
４０，８９ 第１係合子
４３，９０ 第２係合子
５０，１００ 第２部材
５１，１０１ 第２面
５２，１０２ 第２穴
５３，５４，１０３ 縁部
５５，１０４ 第２円
６０，１２０ 切換装置
１０７ 第４穴
１０８ 縁部
１０９ 第４円
Ｏ 軸線

Claims (5)

1. 軸線に交差する第１面を有する第１部材と、
   前記第１面と前記軸線の方向に対向する第２面を有する第２部材と、
   トルクの伝達が遮断された状態から前記第１部材と前記第２部材との間に前記軸線回りのトルクを伝達できる状態にする切換装置と、を備えるクラッチであって、
   前記第１部材は、前記第１面の前記軸線を中心とする第１円周上に複数の第１穴が形成され、
   前記第１穴の各々に第１係合子が揺動可能に配置され、
   前記第２部材は、前記第２面の前記軸線を中心とする第２円周上に複数の第２穴が形成され、
   トルクを伝達するときは前記第１係合子が前記第１穴の縁部および前記第２穴の縁部にそれぞれ係合し、
   トルクを伝達するときに係合する前記第１係合子の数Ｎｅは１であり、
   前記第２穴の数Ｎｎは、前記第１円周上に配置された前記第１係合子の数Ｎｐで割り切れない数であるクラッチ。
2. 前記第１部材および前記第２部材のそれぞれに形成された径方向の外側を向く面および径方向の内側を向く面が、直接または軸受を介して互いに接触する接触部を備える請求項１記載のクラッチ。
3. 前記第１穴の前記縁部は前記第１円周上に等間隔に配置され、前記第２穴の前記縁部は前記第２円周上に等間隔に配置される請求項１又は２に記載のクラッチ。
4. 前記第１部材は、前記第１面の前記第１円周上に複数の第３穴が形成され、
   前記第３穴の各々に第２係合子が揺動可能に配置され、
   前記第２係合子は、前記第１係合子が係合する回転方向と逆方向の回転により前記第３穴の縁部および前記第２穴の縁部にそれぞれ係合し、
   トルクを伝達するときに係合する前記第２係合子の数Ｎｆは、前記第１円周上に配置された前記第２係合子の数Ｎｑよりも少なく、
   前記数Ｎｎは、前記数Ｎｑで割り切れない数である請求項１から３のいずれかに記載のクラッチ。
5. 前記第１部材は、前記軸線を中心とし前記第１円とは直径が異なる前記第１面の第３円周上に複数の第３穴が形成され、
   前記第２部材は、前記軸線を中心とし前記第２円とは直径が異なる前記第２面の第４円周上に複数の第４穴が形成され、
   前記第３穴の各々に第２係合子が揺動可能に配置され、
   前記第２係合子は、前記第１係合子が係合する回転方向と逆方向の回転により前記第３穴の縁部および前記第４穴の縁部にそれぞれ係合し、
   トルクを伝達するときに係合する前記第２係合子の数Ｎｆは、前記第３円周上に配置された前記第２係合子の数Ｎｑよりも少なく、
   前記第４穴の数Ｎｍは、前記数Ｎｑで割り切れない数である請求項１から３のいずれかに記載のクラッチ。

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