(57)【要約】【課題】一つの回転軸と他の２つの回転軸との結合状態を電磁的に切り替える小型の電磁式２段クラッチを提供する。【解決手段】回転軸中心から内軸、中間軸、外軸を配置する。内軸と中間軸との間に内側電磁クラッチユニット、中間軸と外軸との間に外側電磁クラッチユニットを組み付ける。中間軸は径方向側面を挟んで太径部と細径部とを有する形状とする。径方向側面は内軸に組み付けられたアマチュアが電磁力により吸着する摩擦係合器を兼用する。磁気回路を形成すべき領域については、磁束の飽和を回避するため磁束が貫通する領域の断面積がほぼ一定となるように寸法を決定する。磁束の漏れを回避すべき部位には、スリットなど磁気回路の形成を抑制する機構を設ける。また、係合時の摩擦力を確保するよう、アマチュアの吸着面近傍に潤滑油の排出孔を設ける。【選択図】図１
2010210096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸中心から外側に順に設けられた内軸、中間軸、外軸と、中間軸と内軸とを電磁力の作用によって結合および切り離す内側電磁クラッチユニットと、中間軸と外軸とを電磁力の作用によって結合および切り離す外側電磁クラッチユニットとを備える電磁式２段クラッチであって、
前記内側電磁クラッチユニットおよび外側電磁クラッチユニットの少なくとも一方は、前記電磁力を生じさせるコイルと、磁性体で形成され、該コイルが巻回されるフィールドコアとを備え、
該フィールドコアは、前記回転軸を中心とし、前記電磁力を作用せしめる方向に開口し他方が閉鎖された断面形状の円輪であり、該断面形状の一部を構成する二側壁のうち内径側の肉厚が、少なくとも前記閉鎖側において外径側の肉厚よりも厚い形状をなしている電磁式２段クラッチ。
【請求項２】
前記二側壁の肉厚は、少なくとも前記閉鎖側で内径側の断面積と外径側の断面積とが同等となる関係にある請求項１記載の電磁式２段クラッチ。
【請求項３】
請求項１記載の電磁式２段クラッチであって、
前記中間軸は、前記回転軸に直交する径方向側面を挟んで一方が太径、他方が細径の軸であり、
前記内側電磁クラッチおよび外側電磁クラッチを構成するフィールドコアが、ともに前記中間軸の細径部と外軸との間に介在されている電磁式２段クラッチ。
【請求項４】
請求項３記載の電磁式２段クラッチであって、
前記内側電磁クラッチを形成するフィールドコアは、前記閉鎖側の一部の領域において、前記内径側の側壁の肉厚が開口部近傍の肉厚よりも回転軸中心方向に厚い肉厚部をなし、
前記中間軸の前記細径部は、前記フィールドコアの前記該肉厚部と径方向に対向する領域の径が、前記フィールドコアの前記開口部近傍と対向する領域における径よりも細く形成されている電磁式２段クラッチ。
【請求項５】
回転軸中心から外側に順に設けられた内軸、中間軸、外軸と、中間軸と内軸とを電磁力の作用によって結合および切り離す内側電磁クラッチユニットと、中間軸と外軸とを電磁力の作用によって結合および切り離す外側電磁クラッチユニットとを備える電磁式２段クラッチであって、
前記中間軸は、磁性体で形成され、前記回転軸に直交する径方向側面を挟んで一方が太径、他方が細径の軸であり、
前記内側電磁クラッチユニットおよび外側電磁クラッチユニットの少なくとも一方は、前記径方向側面を貫通する磁気回路を形成することによって、前記電磁力を作用せしめる電磁石を備え、
前記径方向側面は、該側面に沿って径方向に貫通する磁束の形成を抑制する抑制機構が備えられるとともに、前記電磁石から放射される磁束が貫通する放射側領域と、前記電磁石に入射する磁束が貫通する入射側領域とが同等の断面積を有する形状である電磁式２段クラッチ。
【請求項６】
前記抑制機構は、前記径方向側面に設けられた孔である請求項５記載の電磁式２段クラッチ。
【請求項７】
請求項５記載の電磁式２段クラッチであって、
前記電磁力によって前記径方向側面に吸着される吸着体であるアマチュアと、該アマチュアと前記径方向側面とを離反する離反用弾性部材とを、前記径方向側面を挟んで前記電磁石と対向する側に備え、
前記径方向側面は、前記径方向側面が前記アマチュアと対向する領域から、前記抑制機構および前記離反用弾性部材が備えられている領域を除いた領域について、前記放射側領域と入射側領域の面積が等しい条件を満足する形状である電磁式２段クラッチ。
【請求項８】
前記アマチュアは、前記径方向側面に吸着される面の面積が、前記回転軸に直交する断面の面積のうち最大値となる形状を有する請求項７記載の電磁式２段クラッチ。
【請求項９】
回転軸中心から外側に順に設けられた内軸、中間軸、外軸と、中間軸と内軸とを電磁力の作用によって結合および切り離す内側電磁クラッチユニットと、中間軸と外軸とを電磁力の作用によって結合および切り離す外側電磁クラッチユニットとを備える電磁式２段クラッチであって、
前記内側電磁クラッチユニットおよび外側電磁クラッチユニットの少なくとも一方は、前記中間軸を貫通する磁気回路を形成することによって、前記電磁力を作用せしめる電磁石を備え、
前記中間軸は、
磁性体で形成され、
前記回転軸に直交する径方向側面を挟んで一方が太径、他方が細径の軸であり、
前記径方向側面には、該側面に沿って径方向に貫通する磁束の形成を抑制する抑制機構が備えられ、
少なくとも前記磁気回路を形成する領域は熱処理を施されていない材料で構成された軸である電磁式２段クラッチ。
【請求項１０】
請求項９記載の電磁式２段クラッチであって、
前記熱処理を施されない領域は、前記径方向側面を含み、フィールドコアと径方向に対向する面に至る連続領域である電磁式２段クラッチ。
【請求項１１】
回転軸中心から外側に順に設けられた内軸、中間軸、外軸と、中間軸と内軸とを電磁力の作用によって結合および切り離す内側電磁クラッチユニットと、中間軸と外軸とを電磁力の作用によって結合および切り離す外側電磁クラッチユニットとを備える電磁式２段クラッチであって、
前記内側電磁クラッチユニットにおいて前記電磁力を生じさせる内側コイルと、
前記外側電磁クラッチユニットにおいて前記電磁力を生じさせる外側コイルと、
磁性体で形成され、前記内側コイルが巻回される内側コアと外側コイルが巻回される外側コアとを有するフィールドコアを備え、
該フィールドコアは、前記内側コアと外側コアとを貫通する磁束の形成を抑制する抑制機構を備える電磁式２段クラッチ。
【請求項１２】
前記抑制機構は、前記フィールドコアにおいて、前記内側コアと外側コアの連結部に、設けられた孔である請求項１１記載の電磁式２段クラッチ。
【請求項１３】
請求項１１記載の電磁式２段クラッチであって、
前記内側電磁クラッチユニットおよび外側電磁クラッチユニットは、それぞれ前記電磁力によって吸着される吸着体であるアマチュアを備え、
前記抑制機構は、前記内側電磁クラッチユニットおよび外側電磁クラッチユニットの少なくとも一方のアマチュアと軸方向の位置を合わせて、前記中間軸に設けられた非磁性体のリングである電磁式２段クラッチ。
【請求項１４】
回転軸中心から外側に順に設けられた内軸、中間軸、外軸と、中間軸と内軸とを電磁力の作用によって結合および切り離す内側電磁クラッチユニットと、中間軸と外軸とを電磁力の作用によって結合および切り離す外側電磁クラッチユニットとを備える電磁式２段クラッチであって、
前記内側電磁クラッチユニットにおいて前記電磁力を生じさせる内側コイルと、
前記外側電磁クラッチユニットにおいて前記電磁力を生じさせる外側コイルと、
磁性体で形成され、前記内側コイルが巻回される内側コアと外側コイルが巻回される外側コアとを有するフィールドコアと、
前記内側コアと外側コアの連結部に取り付けられ、前記フィールドコアを外部の固定部材に固定するためのアダプタを備え、
該アダプタは非磁性体で形成されていることを特徴とする電磁式２段クラッチ。
【請求項１５】
回転軸中心から外側に順に設けられた内軸、中間軸、外軸と、中間軸と内軸とを電磁力の作用によって結合および切り離す内側電磁クラッチユニットと、中間軸と外軸とを電磁力の作用によって結合および切り離す外側電磁クラッチユニットとを備える電磁式２段クラッチであって、
前記内側電磁クラッチユニットおよび外側電磁クラッチユニットの少なくとも一方は、
それぞれ結合対象となる２軸のうち一方に備えられた摩擦係合面と、
前記２軸のうち他方の軸と相対的な回転不能に連結され、電磁力の作用によって前記摩擦係合面と吸着するアマチュアと、
前記アマチュアに電磁力を作用せしめる電磁石とを備え、
さらに、前記電磁力を作用させた場合に前記摩擦係合面とアマチュアとの接触面に介在する潤滑油を除去する潤滑油除去機構を備えるクラッチユニットである電磁式２段クラッチ。
【請求項１６】
請求項１５記載の電磁式２段クラッチユニットであって、
前記潤滑油除去機構として、前記２軸のうち外周に位置する軸には、前記摩擦係合面の近傍に該摩擦係合面に付着した潤滑油を排出する排出孔が備えられた電磁式２段クラッチ。
【請求項１７】
請求項１５記載の電磁式２段クラッチユニットであって、
前記潤滑油除去機構は、前記摩擦係合面またはアマチュアの少なくとも一方に設けられた径方向に延伸し、遠心力の作用によって前記摩擦係合面に付着した潤滑油を排出する潤滑油排出溝である電磁式２段クラッチ。
【請求項１８】
請求項１ないし請求項１７いずれか記載の電磁式２段クラッチであって、
前記内側電磁クラッチユニットおよび外側電磁クラッチユニットは、
それぞれ結合対象となる２軸の断面形状は、両者が対向する面の径方向の間隔が周方向の位置によって変動する形状であり、
前記径方向の間隔の最小値と最大値の間の径を有し、前記２軸の間に備えられたローラと、
前記２軸のうち一方に相対的に回転可能に連結され、前記ローラを保持する保持器と、
前記２軸のうち他方に固定された第１の摩擦係合器と、
前記保持器と相対的な回転不能に連結され、電磁力の作用によって前記摩擦面と接触および離反可能に設けられた第２の摩擦係合器と、
前記第２の摩擦係合器に前記電磁力を作用せしめる電磁石とを備えるクラッチユニットである電磁式２段クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の回転軸間で、一の回転軸と他の２つの回転軸との間で動力の伝達状態を電磁力の作用により切り替える２段クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの回転軸間で動力の伝達を断続する機構としてクラッチがある。クラッチは種々の装置に適用されているが、例えば車両に適用されたクラッチなどでは走行中に動力の伝達経路を速やかに切り替えられることが要求される。また、車両の走行状態に応じて適切な切り替えを行うために制御ユニットからの制御信号により切断および結合を制御できることが望ましい。かかる要求に応えたクラッチとしては、例えば、特開平１０−５９０１１に記載の回転伝達装置が挙げられる。この回転伝達装置は、２つの回転軸間で動力の伝達を電磁的に切断・結合するクラッチである。従来技術としての上記回転伝達装置の概略構成を説明する。
【０００３】
図２６は従来技術としての回転伝達装置の回転軸を含む断面の断面図である。図２７は従来技術としての回転伝達装置の回転軸に直交する断面の断面図である。図２８は従来技術としての回転伝達装置について保持器の組み付け状態を示す断面図である。特開平１０−５９０１１に記載の装置を示した。この回転伝達装置は、従動部材となる外輪２と、入力軸４とを切断・結合する２方向クラッチである。このクラッチは、図２７に示す通り、外輪２の内側が円形になっており、入力軸４は断面が正八角形の角を丸めた形状をなしており、正八角形の各辺が８つのカム面となる。このカム面は、外輪２の内面との間で円周方向の両側が狭幅になる楔状空間を形成している。
【０００４】
入力軸４には外周に環状の保持器８が設けられている。保持器８には周方向に８つのポケットが形成され、各ポケット９に係合子としてのローラ１０が組込まれている。保持器８は周方向に回動可能になっており、図２７中に矢印で示す通り、保持器８の回動に伴ってローラ１０の位置も周方向に移動する。ローラ１０がカム面の中央付近にある場合（図２７の状態）では、ローラ１０と外輪２との間には隙間があり、入力軸４と外輪２とは非係合状態にある。ローラ１０がカム面の狭幅部分に移動すると外輪２と係合し、外輪２と入力軸４を一体化する。
【０００５】
図２８に示す通り、保持器８と入力軸４の両者には、周方向の一部に切り欠き１があり、弾性部材であるスイッチバネ１３が組み付けられている。保持器８に外力が作用していない状態では、スイッチバネ１３の弾性力が周方向に作用し、ローラ１０が非係合位置になるよう保持器８を保持する。
【０００６】
回転伝達装置には図２６に示す通り、入力軸４と外輪２の間に電磁クラッチが組込まれている。この電磁クラッチは、ケース等に固定された電磁石１６と、外輪２に固定されたロータ１８と、アーマチュア２１とからなる。アーマチュア２１はロータ１８と保持器８の間に設けられており、保持器８に対して回転不能で軸方向の移動は可能となっている。電磁石１６に通電するとアーマチュア２１が引きつけられ、アーマチュア２１とロータ１８とが摩擦力で結合した状態となる。この結果、保持器８は外輪２から回転方向の外力を受ける。この外力によって保持器８はスイッチバネ１３の弾性力に抗じて周方向に移動し、ローラ１０を係合位置に移動させる。こうして回転伝達装置は入力軸４と外輪２とが係合する。
【０００７】
電磁石１６に通電しない状態では、アーマチュア２１とロータ１８との間に十分な摩擦力が働かないため、保持器８およびローラ１０はスイッチバネ１３の弾性力によって非係合位置に保持される。こうして回転伝達装置は非係合状態となる。かかる回転伝達装置は、電磁石１６への通電により係合状態と非係合状態を速やかに切り替え可能である利点がある。
【０００８】
一方、一の回転軸と他の２つの回転軸との間で選択的に動力を伝達するクラッチとしては、例えば特開平７−９１４６１記載の２方向２段クラッチが挙げられる。これは回転軸中心側から、内側軸、外側軸、ハウジングという３つの動力入出力部を有しており、外側軸を内側軸またはハウジングに選択的に結合可能にしたものである。具体的には外側軸の内周面を利用して内側軸と係合可能なローラクラッチを構成し、外側軸の外周面を利用してハウジングと係合可能なローラクラッチを構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−５９０１１号公報
【特許文献２】特開平７−９１４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、以上で紹介した従来技術としてのクラッチでは、一の回転軸と他の２つの回転軸との間で選択的に動力を伝達しつつ、その動作を電磁的作用により制御することができなかった。特開平１０−５９０１１に記載の回転伝達装置は電磁的に切断・結合を制御することができるものの、２つの回転軸間に適用することができるに過ぎない。
【００１１】
特開平７−９１４６１記載の２段クラッチは手動で切り替える構成であり、電磁的作用によりその動作を制御することができない。また、特開平７−９１４６１の切り替え機構は固定輪と可動輪という相対的に回転方向に移動する２つのカム面を使用するものであり、単一のカム面と保持器を使用する特開平１０−５９０１１記載の機構とは根本的に異なるものである。従って、特開平７−９１４６１と特開平１０−５９０１１の両者に記載された技術の組み合わせによるクラッチを実現することも困難であった。
【００１２】
かかる課題を解決するためには、２組の電磁式クラッチを用い、一の回転軸と他の２つの回転軸との間で選択的に動力を伝達しつつ、その動作を電磁的作用により制御することができる電磁式２段クラッチを構成することが好ましい。ところが、電磁式２段クラッチでは、２つの電磁クラッチの一方で生じる磁界が他方の動作に影響を与えるおそれがある。かかる影響を回避するために、それぞれの電磁クラッチで生じる磁界の強さを弱めれば、十分な係合力を確保することができなくなる。本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、上述した磁界による弊害を回避しつつ、十分な係合力で係合可能な電磁式２段クラッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は次の構成を採った。
本発明の第１の電磁式２段クラッチは、
回転軸中心から外側に順に設けられた内軸、中間軸、外軸と、中間軸と内軸とを電磁力の作用によって結合および切り離す内側電磁クラッチユニットと、中間軸と外軸とを電磁力の作用によって結合および切り離す外側電磁クラッチユニットとを備える電磁式２段クラッチであって、
前記内側電磁クラッチユニットおよび外側電磁クラッチユニットの少なくとも一方は、前記電磁力を生じさせるコイルと、磁性体で形成され、該コイルが巻回されるフィールドコアとを備え、
該フィールドコアは、前記回転軸を中心とし、前記電磁力を作用せしめる方向に開口し他方が閉鎖された断面形状の円輪であり、該断面形状の一部を構成する二側壁のうち内径側の肉厚が、少なくとも前記閉鎖側において外径側の肉厚よりも厚い形状をなしていることを要旨とする。
【００１４】
電磁式２段クラッチは、コイルに通電した際に生じる電磁力によってクラッチの結合および切り離しを行う。結合時に伝達可能な最大トルク、即ち、係合力は、電磁力の強さに基づいて定まる。従って、電磁式２段クラッチにおいて、コイルの大型化を招くことなく十分な係合力を確保するためには、電磁力を効率的に作用させる構成が必要となる。本発明の電磁式２段クラッチは、コイルを磁性体のフィールドコアに巻回しており、通電時にはこのフィールドコアに沿った磁界が形成される。フィールドコアは、一方が閉鎖されているから、磁束が閉鎖側に漏れるのを回避でき、開口部側に効率的に電磁力を作用させることができる。しかも、本発明のフィールドコアは、内径側の側壁が外径側よりも肉厚に構成されている。フィールドコアは円輪状の形状であるため、仮に内径側と外径側の肉厚が同等であれば、回転軸に直交する断面を見た場合、半径が小さい分だけ内径側の側壁の断面積の方が、外径側の側壁の断面積よりも小さくなってしまう。この状態で、コイルに通電すると、内径側の側壁で磁束が飽和状態となり、外径側の側壁には磁束が貫通する余裕があるにも関わらず発生する電磁力が抑制される結果となる。本発明の電磁式２段クラッチは、フィールドコアの内径側の側壁を肉厚にすることにより、この側壁で生じる磁束の飽和を緩和し、より効率的に電磁力を作用させることが可能となる。従って、装置の大型化を招くことなく、クラッチの係合力を増大することができる。
【００１５】
内径側の側壁を肉厚にすれば、その程度に応じて磁束飽和を緩和する効果が得られるが、好ましくは、前記二側壁の肉厚は、少なくとも前記閉鎖側で内径側の断面積と外径側の断面積とが同等となる関係にあることが望ましい。
こうすることにより、内径側の側壁、外径側の側壁の一方のみで磁束飽和を生じることなく、両者を貫通する磁気回路を効率的に形成することができる。
【００１６】
内径側の側壁の肉厚を厚くする構成は、種々の構成の電磁式２段クラッチに適用可能であるが、
前記中間軸は、前記回転軸に直交する径方向側面を挟んで一方が太径、他方が細径の軸であり、
前記内側電磁クラッチおよび外側電磁クラッチを構成するフィールドコアが、ともに前記中間軸の細径部と外軸との間に介在されている電磁式２段クラッチに適用する場合に有効性が高い。かかる構成の電磁式２段クラッチの場合には、中間軸と外軸との間への収納を可能とするため、フィールドコアを小型化する必要性が高いが、本発明の構成を適用することにより、小型化を図しても十分な電磁力を作用させることができる点で有効性が高い。
【００１７】
上述の構成は、例えば、
前記内側電磁クラッチを形成するフィールドコアは、前記閉鎖側の一部の領域において、前記内径側の側壁の肉厚が開口部近傍の肉厚よりも回転軸中心方向に厚い肉厚部をなし、
前記中間軸の前記細径部は、前記フィールドコアの前記該肉厚部と径方向に対向する領域の径が、前記フィールドコアの前記開口部近傍と対向する領域における径よりも細く形成することにより実現できる。
フィールドコアをいわゆる段付き形状にし、中間軸の細径部の径をそれに合わせて変化させるのである。こうすることで、フィールドコアをコンパクトに収納する要求と、内径側の側壁の肉厚を厚くする要求とを同時に満足する構成を実現することができる。
【００１８】
本発明の第２の電磁式２段クラッチは、
回転軸中心から外側に順に設けられた内軸、中間軸、外軸と、中間軸と内軸とを電磁力の作用によって結合および切り離す内側電磁クラッチユニットと、中間軸と外軸とを電磁力の作用によって結合および切り離す外側電磁クラッチユニットとを備える電磁式２段クラッチであって、
前記中間軸は、磁性体で形成され、前記回転軸に直交する径方向側面を挟んで一方が太径、他方が細径の軸であり、
前記内側電磁クラッチユニットおよび外側電磁クラッチユニットの少なくとも一方は、前記径方向側面を貫通する磁気回路を形成することによって、前記電磁力を作用せしめる電磁石を備え、
前記径方向側面は、該側面に沿って径方向に貫通する磁束の形成を抑制する抑制機構が備えられるとともに、前記電磁石から放射される磁束が貫通する放射側領域と、前記電磁石に入射する磁束が貫通する入射側領域とが同等の断面積を有する形状であることを要旨とする。
ここで、前記抑制機構は、例えば、前記径方向側面に設けられた孔であるものとすることができる。他にも、径方向側面の一部の肉厚を薄くするものとしてもよいし、非磁性体のリングを径方向側面に埋め込むものとしてもよい。
【００１９】
先に説明したように、中間軸と外軸との間にフィールドコアを配置する構成を採用することにより、電磁式２段クラッチの小型化を図ることができる。中間軸と内軸との間にフィールドコアを配置するものとしてもよい。かかる場合、電磁石は、中間軸の径方向側面を貫通する磁束によって電磁力を作用させることになる。この場合、径方向側面から外部に出ることなく、その内部を径方向に通り抜ける磁束が生じると、外部に作用する磁束が減少し、電磁力が弱まってしまう。また、貫通する磁束の入射側領域と放射側領域との面積が相違すれば、いずれか一方で磁束飽和が生じるため、電磁力が弱まってしまう。上記構成の電磁式２段クラッチによれば、抑制機構によって径方向側面の内部を通り抜ける磁束が形成されるのを抑制し、入射側領域と放射側領域の面積を同等にすることにより、いずれか一方の領域で磁束飽和が生じることを回避することができる。従って、装置の小型化を図りつつ、電磁力を効率的に作用させることができる。
【００２０】
このように入射側領域と放射側領域の面積が同等に構成された電磁式２段クラッチが、前記電磁力によって前記径方向側面に吸着される吸着体であるアマチュアと、該アマチュアと前記径方向側面とを離反する離反用弾性部材とを、前記径方向側面を挟んで前記電磁石と対向する側に備える構造である場合には、
前記径方向側面は、実質的に磁束が貫通可能な領域、即ち、前記径方向側面が前記アマチュアと対向する領域から、前記抑制機構および前記離反用弾性部材が備えられている領域を除いた領域について、前記放射側領域と入射側領域の面積が等しい条件を満足する形状とすることが好ましい。磁束は、アマチュアと径方向側面の対向する領域で形成されるとともに、離反用弾性部材や抑制機構は、径方向側面を貫通する磁束をほとんど形成し得ないからである。
【００２１】
なお、アマチュアは種々の形状を適用することができるが、好ましくは、前記径方向側面に吸着される面の面積が、前記回転軸に直交する断面の面積のうち最大値となる形状を有することが望ましい。こうすることにより、吸着される面でアマチュア内部に磁束飽和が生じることを回避することができる。アマチュアは、円板状に形成されることが多いが、かかる場合、上記形状は、径方向側面との吸着側について面取り加工を省略することにより容易に実現することができる。
【００２２】
また、径方向側面を貫通して電磁力を作用させる構成の電磁式２段クラッチでは、電磁力を効率的に作用させるために、中間軸のうち、少なくとも前記磁気回路を形成する領域は熱処理を施されていない材料で構成することが望ましい。
中間軸は、一般に鋼などの磁性体で形成するのが通常であり、強度を向上するために焼き入れなどの熱処理を施すのが通常である。しかしながら、これらの熱処理を施すことにより、磁束の貫通が抑制されることが知られている。従って、磁気回路を形成する領域は熱処理を施さないことにより、効率的に磁気回路を形成することができる。これに併せて、磁気回路を形成する領域以外の領域には熱処理を施すものとすれば、中間軸の強度を十分に確保することができるとともに、これらの領域に漏れる磁束を抑制することができ、磁気回路をより効率的に形成することが可能となる。なお、このように部分的に熱処理を禁止する方法としては、熱処理を禁止する箇所に所定の塗料を塗布した上で、全体に熱処理を施す方法などが知られている。
【００２３】
このように部分的に熱処理を禁止する場合、その領域は、電磁式２段クラッチの構成に応じて磁気回路を効率的に形成できるように種々設定することができるが、一例としては、前記径方向側面を含み、フィールドコアと径方向に対向する面に至る連続領域であるものとすることができる。先に説明した通り、磁気回路は、フィールドコアに沿って形成されるため、径方向側面のみならず、フィールドコアと対向する面に至る領域に熱処理を禁止することにより、効率的に磁気回路を形成することが可能となる。
【００２４】
本発明の第３の電磁式２段クラッチは、
回転軸中心から外側に順に設けられた内軸、中間軸、外軸と、中間軸と内軸とを電磁力の作用によって結合および切り離す内側電磁クラッチユニットと、中間軸と外軸とを電磁力の作用によって結合および切り離す外側電磁クラッチユニットとを備える電磁式２段クラッチであって、
前記内側電磁クラッチユニットにおいて前記電磁力を生じさせる内側コイルと、
前記外側電磁クラッチユニットにおいて前記電磁力を生じさせる外側コイルと、
磁性体で形成され、前記内側コイルが巻回される内側コアと外側コイルが巻回される外側コアとを有するフィールドコアを備え、
該フィールドコアは、前記内側コアと外側コアとを貫通する磁束の形成を抑制する抑制機構を備えることを要旨とする。
【００２５】
電磁式２段クラッチでは、内側電磁クラッチユニットと外側電磁クラッチユニットが個別に適正に動作することが必要である。例えば、一方の電磁クラッチユニットをオンにした場合に、そこで生じた磁界が他方の電磁クラッチユニットに影響を与え、他方の電磁クラッチまでオンになる不適切な動作を回避する必要がある。このような不適切な動作は、一方の電磁クラッチユニットにより生じた磁束が、他方の電磁クラッチユニット周りに磁気回路を形成することによって誘因される。本発明の第３の電磁クラッチユニットによれば、外側コアと内側コアの連結部に備えられた抑制機構により、両者を貫通する磁気回路の形成が抑制される。従って、かかる電磁式２段クラッチによれば、内側電磁クラッチユニットと外側電磁クラッチユニットを個別に適切に動作させることができる。
【００２６】
ここで、前記抑制機構は、例えば、前記フィールドコアにおいて、前記内側コアと外側コアの連結部に、設けられた孔であるものとすることができる。その他、連結部の一部で肉厚を薄くするものとしてもよいし、連結部に非磁性体の部材を埋め込むものとしてもよい。
また、前記内側電磁クラッチユニットおよび外側電磁クラッチユニットは、それぞれ前記電磁力によって吸着される吸着体であるアマチュアを備える場合には、
前記抑制機構は、前記内側電磁クラッチユニットおよび外側電磁クラッチユニットの少なくとも一方のアマチュアと軸方向の位置を合わせて、前記中間軸に設けられた非磁性体のリングであるものとすることもできる。内側電磁クラッチユニットと外側電磁クラッチユニットの両者を貫通する磁気回路は、アマチュアを貫通する状態で形成されるから、アマチュアに位置を合わせて非磁性体のリングを備えれば、かかる磁気回路の形成を抑制することができるのである。
【００２７】
内側電磁クラッチユニットと外側電磁クラッチユニットの両者を貫通する磁気回路の形成を抑制するために、
前記内側コアと外側コアの連結部に取り付けられ、前記フィールドコアを外部の固定部材に固定するためのアダプタを備える場合には、このアダプタを非磁性体で形成することも好ましい。こうすることによって、アダプタを通って、内側電磁クラッチユニットと外側電磁クラッチユニットの両者を貫通する磁気回路が形成されることを抑制することができる。
【００２８】
電磁式２段クラッチにおいて、以上では、電磁力を有効に作用させることにより、装置の大型化を招くことなくクラッチの係合力および適切な動作を確保する発明を説明した。クラッチは少なくとも一部で摩擦力を利用して２軸を係合させる作用を奏するものであるから、装置の大型化を招くことなく係合力を強めるという課題を解決する方法としては、摩擦力を高める方法を採ることもできる。
【００２９】
かかる観点でなされた本発明の第４の電磁式２段クラッチは、
回転軸中心から外側に順に設けられた内軸、中間軸、外軸と、中間軸と内軸とを電磁力の作用によって結合および切り離す内側電磁クラッチユニットと、中間軸と外軸とを電磁力の作用によって結合および切り離す外側電磁クラッチユニットとを備える電磁式２段クラッチであって、
前記内側電磁クラッチユニットおよび外側電磁クラッチユニットの少なくとも一方は、
それぞれ結合対象となる２軸のうち一方に備えられた摩擦係合面と、
前記２軸のうち他方の軸と相対的な回転不能に連結され、電磁力の作用によって前記摩擦係合面と吸着するアマチュアと、
前記アマチュアに電磁力を作用せしめる電磁石とを備え、
さらに、前記電磁力を作用させた場合に前記摩擦係合面とアマチュアとの接触面に介在する潤滑油を除去する潤滑油除去機構を備えるクラッチユニットであることを要旨とする。一般にクラッチは回転機構であるため、潤滑油が不可欠であるが、かかる構成を適用すれば、摩擦係合面に付着した潤滑油を除去することができるから、摩擦力を十分に確保することができ、クラッチの係合力を強めることができる。
【００３０】
潤滑油除去機構は、種々の機構を適用することができ、
例えば、前記潤滑油除去機構として、前記２軸のうち外周に位置する軸には、前記摩擦係合面の近傍に該摩擦係合面に付着した潤滑油を排出する排出孔を備えるものとしてもよいし、
前記摩擦係合面またはアマチュアの少なくとも一方に設けられた径方向に延伸し、遠心力の作用によって前記摩擦係合面に付着した潤滑油を排出する潤滑油排出溝であるものとしてもよい。
【００３１】
前者の態様によれば、外周側に位置する軸に排出孔が設けられているため、遠心力の作用によって、潤滑油を外部に排出することができる。排出孔は、摩擦係合面の近傍のうち、特に、摩擦係合面と軸方向の位置を合わせて設けることが好ましい。後者の態様によれば、係合時に、少なくとも摩擦係合面とアマチュアとの間に潤滑油が介在することを回避することができる。
【００３２】
以上で説明した本発明の各電磁式２段クラッチは、結合対象となる２軸を電磁力の作用で吸着させ、両者間の摩擦力によってトルクを伝達する機構によって構成するものとしてもよいが、
前記内側電磁クラッチユニットおよび外側電磁クラッチユニットは、
それぞれ結合対象となる２軸の断面形状は、両者が対向する面の径方向の間隔が周方向の位置によって変動する形状であり、
前記径方向の間隔の最小値と最大値の間の径を有し、前記２軸の間に備えられたローラと、
前記２軸のうち一方に相対的に回転可能に連結され、前記ローラを保持する保持器と、
前記２軸のうち他方に固定された第１の摩擦係合器と、
前記保持器と相対的な回転不能に連結され、電磁力の作用によって前記摩擦面と接触および離反可能に設けられた第２の摩擦係合器と、
前記第２の摩擦係合器に前記電磁力を作用せしめる電磁石とを備えるクラッチユニットであるものとすることがより好ましい。つまり、ローラクラッチを適用して構成することが望ましい。ローラクラッチは、電磁力の作用によって摩擦係合器を係合させ、そこで作用する摩擦力によってローラの位置を移動させて２軸を係合させる機構である。係合位置にローラが移動した後は、ローラを介してトルクが伝達されるため、小型の装置で大きなトルクを伝達することができる利点がある。本発明は、装置の小型化を図りつつ、係合力を確保することを目的としているため、かかる機構により構成された電磁式２段クラッチに有効に適用することができる。なお、以上で説明した第１ないし第４の電磁式２段クラッチは、それぞれの要素を併せ持つ電磁式２段クラッチとして構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例としての電磁式２段クラッチの概略構成を示す説明図である。
【図２】内側回転部１００の構成を示す説明図である。
【図３】内側回転部１００のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図４】内側回転部１００のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。
【図５】外側回転部３００の構成を示す説明図である。
【図６】中間回転部２００の構成を示す説明図である。
【図７】比較例としての電磁式２段クラッチの概略構成を示す説明図である。
【図８】実施例と比較例のコアの形状を対比して示す説明図である。
【図９】比較例のコア４０４Ａについての磁場解析の結果を示す説明図である。
【図１０】実施例のコア４０４についての磁場解析の結果を示す説明図である。
【図１１】中間軸の熱処理について示す説明図である。
【図１２】径方向側面、アマチュアの形状および位置関係を示す説明図である。
【図１３】比較例としての電磁式２段クラッチにおける磁気回路の様子を示す説明図である。
【図１４】本実施例の電磁式２段クラッチの連結部４０６近傍の構造を示す説明図である。
【図１５】コアおよび連結部を回転軸方向から見た状態を示す説明図である。
【図１６】貫通磁束抑制機構を備えない電磁式２段クラッチにおいて、外側クラッチユニットのみをオンさせた場合の磁気回路の様子を示す説明図である。
【図１７】貫通磁束抑制機構を備える電磁式２段クラッチにおいて、外側クラッチユニットのみをオンさせた場合の磁気回路の様子を示す説明図である。
【図１８】貫通磁束抑制機構を備えない電磁式２段クラッチにおいて、内側クラッチユニットのみをオンさせた場合の磁気回路の様子を示す説明図である。
【図１９】貫通磁束抑制機構を備える電磁式２段クラッチにおいて、内側クラッチユニットのみをオンさせた場合の磁気回路の様子を示す説明図である。
【図２０】磁性体で形成されたアダプタ４０５を備える電磁式２段クラッチにおいて、内側クラッチユニットのみをオンさせた場合の磁気回路の様子を示す説明図である。
【図２１】潤滑油排出機構の構成を示す説明図である。
【図２２】中間軸に設けられた排出孔の様子を示す説明図である。
【図２３】アマチュア２０７を回転軸方向から見た状態を示す説明図である。
【図２４】第１の変形例としての電磁式２段クラッチの構成を示す説明図である。
【図２５】第２の変形例としての電磁式２段クラッチの構成を示す説明図である。
【図２６】従来技術としての回転伝達装置の回転軸を含む断面の断面図である。
【図２７】従来技術としての回転伝達装置の回転軸に直交する断面の断面図である。
【図２８】従来技術としての回転伝達装置について保持器の組み付け状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明の実施の形態について実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．全体構成
Ｂ．内側回転部の構成
Ｃ．外側回転部の構成
Ｄ．中間回転部の構成
Ｅ．電磁式２段クラッチの動作
Ｆ．比較例としての電磁式２段クラッチの構成：
Ｇ．コア形状の肉厚による作用：
Ｈ．中間軸の熱処理による作用：
Ｉ．径方向側面とアマチュアとの相互作用：
Ｊ．コア、アダプタの形状および材質による作用：
Ｋ．潤滑油排出機構による作用：
Ｌ．電磁式２段クラッチの適用例：
Ｍ．変形例：
【００３５】
Ａ．全体構成：
図１は実施例としての電磁式２段クラッチの概略構成を示す説明図である。回転軸を含む断面図で示した。本実施例のクラッチは、３つの回転ユニットと１つの固定ユニットから構成される。回転ユニットは回転軸側から内側回転部１００、中間回転部２００、外側回転部３００の順に配置され、それぞれ軸受５０１〜５０４により相対的に回転可能に組み付けられている。軸受５０１，５０２は針状ころ軸受であり、軸受５０３，５０４は玉軸受である。各回転部の構成は後で詳述する。
【００３６】
固定ユニット４００は磁性体で形成され、電磁石を形成するコイル４０１，４０３を収納するコア４０２，４０４を有している。固定ユニット４００はアダプタ４０５を介してクラッチの収納ケース等にボルトで固定される。
【００３７】
Ｂ．内側回転部の構成：
図２は内側回転部１００の構成を示す説明図である。図１の全体構成のうち、内側回転部１００およびその周囲のみを示した。実線で示した部分が内側回転部１００に相当する。内側回転部１００の動力伝達軸は内軸１０１である。内軸１０１の外周にはカム１０２が固定されている。図３は内側回転部１００のＡ−Ａ断面を示す断面図である。図示する通り、カム１０２は正十角形の断面形状をなしている。中間回転部２００の動力伝達軸となる中間軸２０１の内周は円形断面であるため、この内周面とカム１０２の外周面との間隔は正十角形の頂点近傍で狭く、各辺の中央近傍で広い擬楔状空間を形成している。なお、カム１０２は内軸１０１と一体形成しても構わない。
【００３８】
カム１０２の外周には保持器１０５およびローラ１０４が周方向に回転可能に組み付けられている。図３に示す通り、保持器１０５は周方向に１０カ所のポケットがあり、１０個のローラ１０４が保持器１０５の各ポケットに入っている。ローラ１０４の径は中間軸２０１とカム１０２との間隔の最大値よりも小さく、最小値よりも大きい値である。つまり、ローラ１０４が擬楔状空間の中央付近にある場合には、カム１０２、ローラ１０４、中間軸２０１の間に隙間が生じ、内軸１０１と中間軸２０１の間で動力の伝達はできない。
【００３９】
ローラが図３中に矢印で示す通り、周方向に移動し、擬楔状空間の両端ＷＲまたはＷＬ近傍に来ると、カム１０２、ローラ１０４、中間軸２０１が一体的に係合し、内軸１０１と中間軸２０１の間で動力の伝達が可能となる。内軸１０１が右側に回転している場合にはローラ１０４がＷＲ部で係合することにより、中間軸２０１に動力を伝達することができる。左側に回転している場合にはローラ１０４がＷＬ部で係合することにより、中間軸２０１に動力を伝達することができる。
【００４０】
このように本実施例のクラッチは、ローラ１０４の位置によって内軸１０１と中間軸２０１との結合・切り離しを行うことができる。続いて、ローラ１０４の位置を制御するための機構について説明する。図２に示す通り、保持器１０５およびカム１０２には一端にスイッチバネ１０３が取り付けられている。図４は内側回転部１００のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。カム１０２および保持器１０５はそれぞれ一部に切り欠きが設けてあり、そこにスイッチバネ１０３がセットされている。スイッチバネ１０３は図４中に矢印で示す方向に弾性力を作用させ、外力が働かない状態では保持器１０５を図示する位置、即ちニュートラル状態に保つ。
【００４１】
図２に示す通り、保持器１０５にはスイッチバネ１０３と同じ側の端の数カ所に円柱状の突起１０６が固定されている。また、この突起１０６に円板状のアマチュア１０７がはめ込まれている。アマチュア１０７は突起１０６があるため、保持器１０５と一体的に回転する。しかしながら、アマチュア１０７は突起１０６に固定されている訳ではなく、若干の隙間をもってはめ込まれており、回転軸方向に移動可能になっている。アマチュア１０７には離反バネ１０８が設けられており、この離反バネ１０８によりアマチュア１０７は中間軸２０１の径方向側面２１０から離反する方向に付勢されている。
【００４２】
コイル４０３に通電すると、アマチュア１０７が離反バネ１０８に抗して中間軸２０１の径方向側面２１０に吸着し、両者は一体となって回転しようとする。アマチュア１０７と径方向側面２１０との吸着力は十分強いため、スイッチバネ１０３の弾性力に抗じて保持器１０５も周方向に移動する。従って、ローラ１０４の位置が周方向に移動し、先に図３で説明した通り、内軸１０１と中間軸２０１とが係合状態となる。このように本実施例では、カム１０２、ローラ１０４、保持器１０５および突起１０６、アマチュア１０７および離反バネ１０８、スイッチバネ１０３、コイル４０３、径方向側面２１０が内側クラッチユニットを構成する。アマチュア１０７および径方向側面２１０が内側クラッチユニットの摩擦係合器に相当する。
【００４３】
Ｃ．外側回転部の構成：
図５は外側回転部３００の構成を示す説明図である。図１の概略構成のうち、外側回転部３００に相当する部分を示した。外側回転部３００の動力伝達軸は外軸３０１である。外軸３０１にはコイル４０１に対向する部位にロータ３０２がはめ込まれている。ロータ３０２は磁性体で形成されており、リング形状をなしており、外軸３０１と一体的に回転するように固定されている。ロータ３０２の回転を妨げないよう、ロータ３０２とコイル４０１との間にはわずかの隙間が設けてある。ロータ３０２は、外側電磁クラッチユニットの摩擦係合器となる。外軸３０１はその動力をチェーンベルトで抽出できるよう、一部がスプロケット３０３となっている。なお、コイル４０１で形成された磁束が外軸３０１側に逃げることを回避するために、外軸３０１とロータ３０２との間には非磁性体のリング３０２ａがはめ込まれている。
【００４４】
Ｄ．中間回転部の構成：
図６は中間回転部２００の構成を示す説明図である。図１の概略構成のうち、中間回転部２００およびその近傍を示した。中間回転部２００の動力伝達軸は中間軸２０１である。中間軸２０１は鋼で形成されており、図示する通り、フランジとなる円板状の径方向側面２１０を挟んで太径部と細径部とを有している。太径部の外周と、外軸３０１との間で外側電磁クラッチユニットが構成される。外側電磁クラッチユニットの構成は、内側電磁クラッチユニットとほぼ同じである。中間軸２０１の太径部の外周にカム２０２が固定されている。カム２０２の外周にはローラ２０４と保持器２０５がスイッチバネ２０３と共に組み付けられている。保持器２０５には突起２０６が設けてあり、アマチュア２０７が挿入されている。このアマチュア２０７には、ロータ３０２から離反させる方向に付勢している離反バネ２０８が設けられている。これらの各要素、およびロータ３０２、コイル４０１が外側電磁クラッチユニットを構成する。その動作は、内側電磁クラッチユニットと同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００４５】
既に説明した通り、中間軸２０１は外周面に設けられたカム２０２等が外側電磁クラッチユニットを構成すると同時に、内周面および径方向側面２１０が内側電磁クラッチユニットを構成する。中間軸２０１には、コイル４０３に通電した際に、径方向側面２１０、内軸に備えられたアマチュア１０７を貫通してコア４０４に戻る磁気回路を適切に形成する機構として、長孔２１１とリング２０９が設けられている。長孔２１１の形状は、後述するが、径方向側面２１０にこのような孔を設けることにより、径方向側面２１０を貫通する磁気回路の形成を抑制することができる。また、リング２０９は非磁性体で形成されており、かかるリングを設けることにより、上述の磁気回路から磁束が漏れることを抑制できる。
【００４６】
Ｅ．電磁式２段クラッチの動作：
以上で説明した本実施例の電磁式２段クラッチの動作について説明する。コイル４０１、４０３に通電していない状態では、外側クラッチユニットおよび内側クラッチユニットのアマチュア２０７，１０７はそれぞれロータ３０２、径方向側面２１０から離れた状態にあり、内軸１０１、中間軸２０１、外軸３０１は互いに切り離された状態となる。コイル４０１に通電すると、アマチュア２０７がロータ３０２に吸着し、外側クラッチユニットが係合する結果、中間軸２０１と外軸３０１とが係合状態となる。コイル４０３に通電すると、アマチュア１０７が径方向側面２１０に吸着し、内側クラッチユニットが係合する結果、中間軸２０１と内軸１０１とが係合状態となる。コイル４０１，４０３の双方に通電すれば、内側クラッチユニット、外側クラッチユニットの双方が係合状態となる結果、内軸１０１、中間軸２０１、外軸３０１は全て一体的に回転する。
【００４７】
コイル４０１，４０３への通電制御は、種々の方法で実現可能である。例えば、リレーを介してコイル４０１，４０３を電源に接続しておき、制御信号でリレーをオン・オフして通電を制御することができる。リレーに代えてトランジスタやサイリスタ等のスイッチング素子を用いるものとしてもよい。
【００４８】
以上で説明した実施例の電磁式２段クラッチによれば、コイル４０１，４０３への通電制御により、中間軸２０１と内軸１０１および外軸３０１との結合状態を速やかに切り替えることができる。なお、こうした動作を適切に実現するためには、第１にコイル４０１，４０３への通電時にアマチュア１０７、２０７を十分吸着可能な電磁力が作用することが必要である。第２に外側クラッチユニットを構成するコイル４０１に通電した場合には対応するアマチュア２０７のみが吸着され、内側クラッチユニットを構成するコイル４０３に通電した場合には対応するアマチュア１０７のみが吸着されることが必要である。第３にアマチュア１０７，２０７を吸着した際に、ローラを移動せしめるのに十分な摩擦力が作用することが必要である。本実施例では、種々の構成により、これらの作用を奏している。以下では、まず本実施例と類似の構成を備える電磁式２段クラッチを比較例として示し、これとの比較によって、上述の各作用を奏するために本実施例に備えられた構成について説明する。
【００４９】
Ｆ．比較例としての電磁式２段クラッチの構成：
図７は比較例としての電磁式２段クラッチの概略構成を示す説明図である。回転軸を含む断面図である。比較例としての電磁式２段クラッチの構成は、実施例の電磁式２段クラッチの構成とほぼ同じであり、クラッチの動作原理についても同じであるため、ここでは、実施例と比較例の相違点についてのみ説明する。
【００５０】
第１に比較例と実施例とは、コア４０４、４０４Ａの内径側の側壁の肉厚が相違する。図７中に示した領域α部分の肉厚である。実施例のコア４０４の肉厚は、比較例のコア４０４Ａの肉厚よりも厚くなっている。第２に径方向側面２１０，２１０Ａの熱処理が相違する。かかる相違は、図面には現れないが、比較例の径方向側面２１０Ａは熱処理が施されており、実施例の径方向側面２１０は熱処理が施されていない。第３に径方向側面２１０，２１０Ａおよびアマチュア１０７，１０７Ａの形状および両者の位置関係が相違する。かかる相違については、後で詳述する。第４にコアの連結部４０６Ａの形状が相違する。比較例では、連結部４０６Ａにスリットが設けられていないが、実施例では、後述する通り、この部分にスリットが設けられている。第５にアダプタ４０５，４０５Ａの材料が相違する。かかる相違は、図面には現れないが、比較例のアダプタ４０５Ａは磁性体で形成されており、実施例のアダプタ４０５は非磁性体で形成されている。第６に潤滑油排出機構が相違する。この機構については、後で詳述する。
【００５１】
実施例の電磁式２段クラッチは、これらの相違により、比較例の電磁式２段クラッチよりも係合力が強く、適切な動作を確保することができるという利点がある。以下、それぞれの作用について個別に説明する。
【００５２】
Ｇ．コア形状の肉厚による作用：
図８は実施例と比較例のコアの形状を対比して示す説明図である。図の右側には、実施例のコア４０２，４０４の回転軸を含む平面における断面図を示した。図の左側には、比較例のコアの断面図を示した。これらの断面図については、回転軸の上半分のみを示した。図の中央には、回転軸側から見た場合の正面図を示した。
【００５３】
図示する通り、実施例のコア４０４は、コイル４０３を２つの側壁４１３，４１４で保持している。外径側の側壁４１３は、軸方向に一定の肉厚を有しており、内径側の側壁４１４は付け根近傍で肉厚が厚くなっている。これに対し、比較例のコア４０４Ａは、外径側の側壁４１３Ａ、内径側の側壁４１４Ａともに一定の肉厚に形成されており、両者の肉厚も等しい。実施例と比較例とは、内径側の側壁４１４，４１４Ａの肉厚が相違するのみであり、その他の形状および材質は同一である。
【００５４】
コイル４０３に通電すると、図中に矢印で示すように、コア４０４の内部を貫通し、外径側の側壁４１３から入射して内径側の側壁４１４から放射する磁束が形成される。電流の向きによってはこれと逆向きの磁束が形成される場合もある。コア４０４は回転軸を中心とする円輪状に形成されているから、外径側の側壁４１３を貫通する磁束は、図の中央における領域Ｓ１を貫通することになる。内径側の側壁４１４を貫通する磁束は、付け根部分では、実線で囲まれたドーナツ形の領域Ｓ２を貫通することになる。一方、比較例の場合、外径側の側壁４１３Ａを貫通する磁束は、流域Ｓ１を貫通することになるが、内径側の側壁４１４Ａを貫通する磁束は、図中の実線と破線で挟まれた領域Ｓ３を貫通することになる。
【００５５】
一般に磁性体を貫通可能な磁束の密度には、磁性体の種類に応じた上限値がある。磁束密度がこの上限値に達すると、磁束飽和が生じるため、コイル４０３への通電量を増やしても、いわゆる磁束の漏れが増すだけであり、磁気回路を効率的に形成することができなくなる。
【００５６】
比較例のコア４０４Ａでは、側壁４１３Ａ、４１４Ａが同じ肉厚で形成されているから、内径側の側壁４１４Ａの方が半径が小さい分、領域Ｓ３の面積は領域Ｓ３の面積よりも小さくなる。従って、コイルへの通電力を増していくと、内径側の側壁４１４Ａで磁束飽和が生じ、外径側の側壁４１３Ａには、磁束密度に余裕があるにもかかわらず、電磁力を強めることができなくなる。
【００５７】
実施例のコア４０４は、かかる弊害を回避する観点から肉厚が設定されており、内径側の側壁４１４の付け根部の肉厚は、側壁４１４を磁束が貫通する領域Ｓ２の面積が外径側の側壁４１３を磁束が貫通する領域Ｓ１の面積と同等になるように設定されている。半径が小さい分、内径側の側壁４１４の方が肉厚が厚くなるのである。このように設定することにより、実施例のコア４０４は、コイル４０３に通電した場合に、側壁４１３，４１４のいずれか一方でのみ磁束飽和が生じることを回避でき、最も効率的に磁気回路が形成できるようになる。
【００５８】
図９は比較例のコア４０４Ａについての磁場解析の結果を示す説明図である。コイルに所定の電流を通電した場合の磁力線の様子を数値計算により求めた結果を示した。図示する通り、通電によりコア４０４Ａの側壁４１３Ａ、４１４Ａおよび中間軸を貫通する磁気回路が形成されるが、内径側の側壁４１４Ａの付け根部分（図中の領域β）において、磁力線が非常に密になっており、磁束飽和が生じていることが分かる。
【００５９】
図１０は実施例のコア４０４についての磁場解析の結果を示す説明図である。比較例と同じ電流を通電した場合の磁力線の様子を示した。図示する通り、内径側の側壁４１４の肉厚を厚くすることによって、付け根部分（図中の領域γ）での磁束密度が緩和されていることが分かる。このように本実施例の電磁式２段クラッチは、コア４０４の内径側の側壁４１４の肉厚を厚くすることによって、通電時の磁気回路を効率的に形成することができ、電磁力を有効に作用させることができる。従って、クラッチの係合力を強化することができる。
【００６０】
なお、ここでの説明は、内側クラッチユニットを例にとって説明したが、外側クラッチユニットも同様に、コアの肉厚は、外径側の側壁よりも内径側の側壁を厚くすることが磁気回路を形成する上で好ましい。本実施例では、かかる条件を満足するように各側壁の肉厚が設定されている。
【００６１】
また、本実施例では、内径側の側壁４１４の肉厚を付け根部分でのみ厚くする場合を例示した。コア４０４の寸法上の制約が緩い場合には、付け根部分に限定せず、内径側の側壁４１４の全体に亘って肉厚を厚くしてもよい。本実施例では、図１０に示す通り、付け根部分のみの肉厚を厚くし、中間軸２０１の径をこれに合わせて細くした。こうすることにより、側壁４１４を貫通する磁束を中間軸２０１に流すことができ、磁気回路の形成を妨げることなく、装置の小型化を図ることができる。
【００６２】
本実施例では、内径側の側壁４１４を磁束が貫通する領域と、外径側の側壁４１３を磁束が貫通する領域の面積が同等になるように肉厚を設定した。肉厚は、必ずしもかかる条件を満足する必要はなく、内径側の側壁４１４の肉厚が外径側の側壁４１３の肉厚よりも厚ければ、磁束飽和を緩和する効果を得ることができる。
【００６３】
Ｈ．中間軸の熱処理による作用：
図１１は中間軸の熱処理について示す説明図である。先に説明した通り、本実施例の電磁式２段クラッチは、コイル４０３に通電すると、図１１中に矢印で示したようにコア４０４からアマチュア１０７を貫通する磁気回路を形成して、アマチュア１０７を吸引する。アマチュア１０７に十分な電磁力を作用させるためには、磁気回路を効率的に形成する必要がある。
【００６４】
磁気回路を効率的に形成するために、本実施例では、中間軸２０１について、磁束の通り道となる箇所は、焼き入れを施さずに形成している。焼き入れを施さない領域は、具体的には、コア４０４と径方向に対向する面から径方向側面２１０に至る領域である。本実施例では、中間軸２０１は鋼で形成されており、大トルクを伝達可能に強度を高めるため、焼き入れが施されている。しかしながら、一般に鋼などの磁性体材料は、焼き入れを施すことにより、磁気回路が形成されにくくなることが知られている。従って、コイル４０３への通電時に磁気回路を形成する箇所については、焼き入れを禁止することによって、磁気回路を効率的に形成させているのである。このように部分的に焼き入れを禁止する方法としては、焼き入れを禁止する領域２０１ａに所定の塗料を塗布した後、中間軸２０１全体に焼き入れ処理を施す方法が知られている。
【００６５】
Ｉ．径方向側面とアマチュアとの相互作用：
本実施例では、図１１に示した磁気回路をより効率的に形成することができるよう、径方向側面２１０、アマチュア１０７の形状および両者の位置関係が設定されている。先にコア４０４について生じる磁束飽和の現象について説明した。これと同じ理由から、図１１の磁気回路においても、磁束飽和を生じることなく効率的に磁気回路を形成するためには、径方向側面２１０から磁束が放射する領域の面積と、入射する領域の面積を同等にしておくことが望ましい。本実施例では、かかる関係を満足するように、径方向側面２１０、アマチュア１０７の形状および両者の位置関係を設定しているのである。
【００６６】
また、図１１に示した磁気回路を形成するためには、径方向側面２１０からアマチュア１０７側に磁束が放射される必要がある。かかる磁束を確保するため、径方向側面２１０を完全に貫通する磁気回路の形成を抑制することが望ましい。本実施例では、径方向側面にスリット２１１を設け、かかる磁気回路の形成を抑制している。スリット２１１に相当する位置で、径方向側面２１０の肉厚を薄くしたり、非磁性体のリングを埋め込むことも好ましい。
【００６７】
図１２は径方向側面、アマチュアの形状および位置関係を示す説明図である。図１２の右側には、径方向側面２１０について図１１中のＤ方向に見た場合の視図を示した。図１２の左側には、アマチュア１０７について図１１中のＣ方向に見た場合の視図を示した。図１２の中央には、組み付けられた状態における径方向側面２１０とアマチュア１０７を示した。
【００６８】
図１２の右側に示す通り、径方向側面２１０には、その側面に沿った磁気回路の形成を抑制するスリット２１１が設けられている。このスリット２１１よりも内側の領域で径方向側面２１０からアマチュア１０７に向けて磁束が放射され、外側の領域で径方向側面２１０に磁束が入射される。
【００６９】
一方、アマチュア１０７には、磁気回路の形成を阻害する領域が２つ存在する。一つは、離反バネ１０８を保持する溝１０８ａである。図１２において破線の円で挟まれた領域が溝１０８ａに相当する。この領域には、電磁力が作用していない場合にアマチュア１０７を径方向側面２１０から離反させる離反バネ１０８が埋め込まれる。従って、かかる領域は、径方向側面２１０との距離が大きく、磁気回路の形成に寄与し難い状態にある。磁気回路の形成を阻害する２つめの領域は、スリット１０６ａである。このスリット１０６ａは、アマチュア１０７を内軸１０１と相対的に回転不能に保持する役割を果たす突起１０６が挿入される孔であり、直径方向に２カ所設けられている。アマチュア１０７では、この２つの領域を除いた領域で磁束の入射および放射が行われることになる。
【００７０】
磁気回路を効率的に形成するためには、径方向側面２１０とアマチュア１０７との間で磁束の入射領域と放射領域の面積が等しくなることが望ましい。しかしながら、径方向側面２１０について入射領域と放射領域の面積が等しくなるようにスリット２１１の位置を決定しても、アマチュア１０７の溝１０８ａ、スリット１０６ａとの位置関係によっては、双方の領域の面積が等しくならない可能性がある。本実施例では、かかる観点から、径方向側面２１０とアマチュア１０７とを組み付けた場合に、実際に磁束が貫通可能な領域を対象として入射領域と放射領域の面積が等しくなるように、両者の形状および位置関係を決定した。
【００７１】
図１２の中央に示すように、径方向側面２１０とアマチュア１０７とを組み付けた場合、実際に磁束が貫通可能な領域は、径方向側面２１０の面積から、スリット２１１を除き、さらに、アマチュア１０７のスリット１０６ａおよび溝１０８ａを除いた領域に相当する。かかる領域を可能な限り広く確保するためには、スリット２１１、１０６ａの位置を一致させることが好ましい。また、アマチュア１０７と径方向側面２１０とが接触する領域を十分確保しておくことも望ましい。本実施例では、図１１の領域１０７ａに示す通り、径方向側面２１０と接触する領域では、アマチュア１０７の面取りを行わないことにより、両者の接触面積が減少することを回避した。
【００７２】
このようにスリット２１１，１０６ａの位置を決めると、実際に磁束が貫通する領域は、図１２の中央において、ハッチングを付した３つの領域Ａ１〜Ａ３となる。本実施例では、内側の２つの領域Ａ２，Ａ３の面積の和と、外側の領域Ａ１の面積が等しくなるように溝１０８ａの位置および幅が決定されている。もちろん、領域Ａ１、Ａ２の面積の和と、領域Ａ３の面積とが等しくなるように設定することも可能である。また、ここでは、離反バネ１０８の溝１０８ａがスリット１０６ａよりも内側にある場合を例示したが、スリット１０６ａの外側に離反バネ１０８を組み付けるものとしても構わない。
【００７３】
このように実際に磁束が貫通する領域を対象として、入射側領域と放射側領域の面積を同等にすることにより、本実施例の電磁式２段クラッチでは、磁気回路を効率的に形成することが可能となる。もちろん、両者の面積は、厳密に一致させる必要はなく、その他の設計上の制約が許す範囲で近い値に設定すればよい。
【００７４】
Ｊ．コア、アダプタの形状および材質による作用：
図１３は比較例としての電磁式２段クラッチにおける磁気回路の様子を示す説明図である。ここでは、外側クラッチユニットを構成するコイル４０１Ａに通電した場合の状態を示した。既に説明した通り、コイル４０１Ａに通電すると、コア４０２Ａおよびアマチュア２０７Ａを貫通する磁気回路が形成され、アマチュア２０７Ａが吸着される。しかし、コア４０２Ａ、コア４０４Ａおよび連結部４０６Ａは磁性体で一体的に成形されているため、コア４０２Ａを貫通する磁気回路の一部は連結部４０６Ａを貫通し、さらには、コア４０４Ａおよびアマチュア１０７Ａを貫通する磁気回路（図中の破線で示す磁気回路）をも形成する。かかる磁気回路が形成されると、外側クラッチユニットをオンにするためにコイル４０１Ａに通電しただけで、内側クラッチユニットのアマチュア１０７Ａまでが吸着され、内側クラッチユニットまでオンになる可能性がある。また、これと逆の現象が、内側クラッチユニットを構成するコイル４０３Ａに通電した場合に生じる可能性がある。本実施例では、以下に示す種々の機構（以下、貫通磁束抑制機構と呼ぶ）により、コア４０２Ａ、４０４Ａの両者を磁束が貫通することを抑制している。
【００７５】
図１４は本実施例の電磁式２段クラッチの連結部４０６近傍の構造を示す説明図である。第１の貫通磁束抑制機構として、本実施例では連結部にスリット４０７を設けている。図１５はコアおよび連結部を回転軸方向から見た説明図である。図１５に示すように、スリット４０７として、連結部に６カ所の長孔を設けてある。なお、連結部４０６には、この他に、アダプタ４０５にボルトで締結するためのボルト孔４０８が６カ所設けられている。このようにスリット４０７、ボルト孔４０８を設けることにより、連結部４０６では、磁束が貫通可能な領域が非常に狭くなる。従って、磁束の貫通を抑制することができる。
【００７６】
第２の貫通磁束抑制機構として、本実施例では、非磁性体のリング４０９を備えている。このリング４０９は、図１４に示す通り、中間軸に固定されており、アマチュア１０７，２０７と軸方向の位置を合わせて取り付けられている。図１３に破線で示した通り、抑制の対象となる磁束は、アマチュア１０７，２０７を貫通する磁束であるから、非磁性体のリング４０９を、アマチュア１０７，２０７の間に介在させることにより、両者間を貫通する磁束を抑制することができる。
【００７７】
上述した２つの機構による効果を具体的に示す。図１６は貫通磁束抑制機構を備えない電磁式２段クラッチにおいて、外側クラッチユニットのみをオンさせた場合の磁気回路の様子を示す説明図である。数値計算による解析結果である。図示する通り、外側のコア４０２を貫通する磁気回路が形成されるとともに、内側のコア４０４を貫通する磁束も形成されており、特に、内側のコア４０４の外径側の側壁４１３を多くの磁束が貫通していることが分かる。図１７は貫通磁束抑制機構を備える電磁式２段クラッチにおいて、外側クラッチユニットのみをオンさせた場合の磁気回路の様子を示す説明図である。図示する通り、内側のコア４０４を貫通する磁束の形成が抑制されており、特に、側壁４１３を貫通する磁束の抑制効果が顕著に現れることが分かる。
【００７８】
図１８は貫通磁束抑制機構を備えない電磁式２段クラッチにおいて、内側クラッチユニットのみをオンさせた場合の磁気回路の様子を示す説明図である。図示する通り、内側のコア４０４を貫通する磁気回路が形成されるとともに、内側のコア４０２を貫通する磁束も形成されることが分かる。図１９は貫通磁束抑制機構を備える電磁式２段クラッチにおいて、内側クラッチユニットのみをオンさせた場合の磁気回路の様子を示す説明図である。図示する通り、外側のコア４０２を貫通する磁束の形成が抑制されることが分かる。
【００７９】
本実施例では、さらに磁束の貫通を抑制するため、第３の貫通磁束抑制機構として、アダプタ４０５を非磁性体で形成している。図２０は磁性体で形成されたアダプタ４０５を備える電磁式２段クラッチにおいて、内側クラッチユニットのみをオンさせた場合の磁気回路の様子を示す説明図である。ここでは、スリット４０７および非磁性体のリング４０９を備えない場合を例示した。図示する通り、コア４０４，４０２の双方を貫通する磁気回路が形成される際に、アダプタ４０５を貫通する磁束が相当量存在することが分かる。アダプタ４０５を非磁性体で形成するものとすれば、アダプタ４０５を貫通する磁束を抑制することができるため、それに応じてコア４０２，４０４の両者を貫通する磁気回路の形成を抑制することができる。
【００８０】
以上で説明した３種類の貫通磁束抑制機構を備えれば、内側クラッチユニット、外側クラッチユニットの両者を貫通する磁束が抑制されることが分かる。従って、かかる機構を備えれば、内側クラッチユニットまたは外側クラッチユニットの一方をオンにした場合に、他方がオンになることを回避することができ、電磁式２段クラッチの適切な動作を確保することができる。なお、上述した３種類の貫通磁束抑制機構は、３種類全てを備えることが必須の条件ではなく、貫通する磁束を抑制する必要性に応じて一部の機構を選択して用いるものとしても構わない。
【００８１】
Ｋ．潤滑油排出機構による作用：
本実施例の電磁式２段クラッチは、既に説明した通り、アマチュア１０７、２０７がそれぞれ径方向側面２１０、ロータ３０２と吸着し、両者間で作用する摩擦力によってローラを移動させることによって係合する。従って、係合力を強め、クラッチの動作を安定させるためには、摩擦力の大きさを十分に確保する必要がある。本実施例では、先に説明した種々の機構によって、アマチュア１０７，２０７に作用する電磁力を強め摩擦力を高めている。これに併せて、本実施例では、アマチュア１０７，２０７と径方向側面２１０、ロータ３０２との接触面における摩擦係数の低減を抑制することによっても摩擦力を高めている。即ち、以下に示す通り、潤滑油排出機構を設け、接触面に潤滑油が付着することを回避しているのである。
【００８２】
図２１は潤滑油排出機構の構成を示す説明図である。本実施例の電磁式２段クラッチは、中空に形成された回転軸を通って、図中に矢印で示す３カ所から潤滑油が供給される。供給された潤滑油は、各回転軸の回転時に遠心力によって、各回転軸の間隙を通り、潤滑作用を施しながら外周方向に運搬される。ここで、アマチュア１０７、２０７と径方向側面２１０、ロータ３０２との接触面との接触面に潤滑油が多量に付着すると接触面での摩擦係数が低下するから、かかる現象を回避するためには、アマチュア１０７，２０７近傍の潤滑油を効率的に排出する必要がある。かかる観点から、本実施例の電磁クラッチユニットでは、アマチュア１０７，２０７と軸方向の位置を合わせて外周側に潤滑油の排出孔を設けている。中間軸にはアマチュア１０７の外周近傍に排出孔２２０が設けられ、外軸にはアマチュア２０７の外周近傍に排出孔３２０が設けられる。
【００８３】
図２２は中間軸に設けられた排出孔の様子を示す説明図である。図２１中のＥ方向に見た状態を示した。既に説明した通り、中間軸２０１の径方向側面にはスリット２１１が設けられている。Ｅ方向からの視図であるため、図中の破線で示した円よりも外側が中間軸２０１の太径部に相当する。排出孔２２０は、図示する通り、この太径部の周囲に６カ所設けられている。外軸に設けられた排出孔３２０については、図示を省略するが、中間軸２０１の排出孔２２０と同様の形状で６カ所設けられている。
【００８４】
排出孔２２０，３２０が設けられているため、アマチュア１０７，２０７近傍に流れてきた潤滑油は、遠心力の作用により、速やかにこれらの排出孔２２０，３２０から外部に排出される。従って、潤滑油が付着した状態でアマチュア１０７，２０７と径方向側面２１０、ロータ３０２とが吸着されることを回避できる。かかる作用により本実施例の電磁式２段クラッチは、接触面における摩擦力の低減を回避することができる。特に、本実施例の構成においては、アマチュア１０７，２０７の近傍では、径方向側面２１０およびロータ３０２が回転軸方向に潤滑油が流れることを阻止する壁として作用し、潤滑油が非常にたまりやすい領域となっている。従って、排出孔２２０，３２０はかかる領域に潤滑油がたまることを抑制する点で非常に有効性が高い。
【００８５】
本実施例では、これらの排出孔２２０，３２０に加えて、以下に示す通り、アマチュア１０７，２０７にも潤滑油の排出機構を設け、摩擦力の低減のより一層の抑制を図っている。図２３はアマチュア２０７を回転軸方向から見た状態を示す説明図である。アマチュア２０７がロータ３０２と接触する側の面の状態を示した。既に説明した通り、アマチュア２０７はドーナツ形をしている。スリット２０６ａは、中間軸２０１と相対的な回転不能にアマチュア２０７を保持するための突起が挿入される孔であり、直径方向に２カ所に設けられている。溝２０８ａはアマチュア２０７をロータ３０２から離反させるための離反バネ２０８が埋め込まれる部分である。アマチュア２０７には、ロータ３０２と接触する側の面に、さらにスパイラル状の潤滑油排出溝２０７ａが８本刻まれている。これらは潤滑油を排出可能な深さに刻まれていればよく、本実施例では、数ｍｍの深さである。
【００８６】
アマチュア２０７とロータ３０２とが吸着した際、両者の接触面に付着していた潤滑油は、これらの潤滑油排出溝２０７ａを通って接触面から排出される。図２３中の右方向にアマチュア２０７が回転している場合、潤滑油排出溝２０７ａの中の潤滑油には、遠心力Ｆｒと回転時の慣性力Ｆｔとが作用するが、潤滑油排出溝２０７ａはスパイラル状に刻まれているため、溝の形成方向が力Ｆｒ、Ｆｔの合力方向にほぼ沿っており、潤滑油を速やかに排出することができる。潤滑油排出溝２０７ａは必ずしもスパイラル形状である必要はなく、少なくとも遠心力の作用によって潤滑油を排出可能に径方向に延伸した形状に刻まれていれば足りる。アマチュア１０７については図示を省略するが、径方向側面２１０との接触面側に同様の潤滑油排出溝が形成されている。このようにアマチュア１０７，２０７に潤滑油排出溝を設けることにより、アマチュア１０７，２０７と径方向側面２１０、ロータ３０２との接触面における摩擦係数の低下をより一層抑制することができ、接触面で作用する摩擦力を高めることができる。
【００８７】
以上で説明した本実施例の電磁式２段クラッチによれば、第１に磁束飽和を緩和し、アマチュア１０７，２０７に効率的に電磁力を作用させることができる。従って、装置の小型化を図りつつ、クラッチの係合力を強めることができる。第２に外側クラッチユニットと内側クラッチユニットの両者を貫通する磁束を抑制することができる。従って、一方のクラッチユニットをオンにした場合に他方のクラッチユニットまでオンされるという不適切な動作を抑制することができ、電磁式２段クラッチの適切な動作を確保することができる。第３にアマチュア１０７，２０７近傍の潤滑油を適切に排出することができ、吸着時に十分な摩擦力を作用させることができる。従って、装置の小型化を図りつつ、クラッチの係合力を強めることができる。
【００８８】
Ｌ．電磁式２段クラッチの適用例：
実施例の電磁式２段クラッチは、一つの回転軸と他の２つの回転軸との結合状態を切り替える必要がある種々の装置に適用することができる。例えば、車両に適用することにより、駆動軸を自在に切り替えることが可能となる。この場合は、エンジンを中間軸２０１に結合し、前車軸を内軸１０１、後車軸を外軸３０１に結合すればよい。中間軸２０１と内軸１０１とを結合すれば、前輪駆動車両となる。中間軸２０１と外軸３０１とを結合すれば、後輪駆動車両となる。中間軸２０１を内軸１０１、外軸３０１の双方に結合すれば、四輪駆動車両となる。また、同様にモータとエンジンと動力源として備えるハイブリッド車両に適用することもできる。
【００８９】
このように本実施例の電磁式２段クラッチは、３つの回転軸のうち２つの回転軸の結合状態の切り替えが要求される種々の装置において有効に適用することができる。上述の例では、車両およびハイブリッド車両への適用を挙げたが、これらに限定されるものではない。
【００９０】
Ｍ．変形例：
本発明は上記実施例で説明した構成の他、種々の構成で実現することができる。以下、変形例としてのクラッチについて説明する。図２４は第１の変形例としての電磁式２段クラッチの構成を示す説明図である。概略構成を模式的に示した。アマチュアなど細部の図示は省略した。実施例（図１参照）では、中間軸２０１の太径部にカム等を組み込んだ場合を例示した。第１の変形例は、中間軸２０１の細径部にカム等を組み込んだ場合に相当する。
【００９１】
図示する通り、中間軸２０１Ｍは径方向側面２１０Ｍを挟んで細径部と太径部とから構成される点は実施例と同様である。但し、実施例と異なり、細径部の内側に内側クラッチユニットを構成するローラ１０４Ｍ、保持器１０５Ｍが組み付けられている。内側クラッチユニットおよび外側クラッチユニットを構成する２つのコイル４０１Ｍ、４０３Ｍは中間軸２０１Ｍの太径部と内軸１０１Ｍとの間に固定されている。また、変形例のクラッチでは、外軸３０１Ｍの内周面に外側クラッチユニットを構成するローラ２０４Ｍ、保持器２０５Ｍが組み付けられている。中間軸２０１Ｍの径方向側面２１０Ｍは、実施例と異なり、外側クラッチユニットの摩擦係合器を兼用している。内側クラッチユニットは内軸１０１Ｍに固定されたリング１１０Ｍが摩擦係合器として作用する。かかる構成のクラッチでもコイル４０１Ｍ，４０３Ｍへの通電により中間軸２０１Ｍと内軸１０１Ｍおよび外軸３０１Ｍとを結合および切り離すことができる。
【００９２】
かかる構成の電磁式２段クラッチにおいても、実施例で説明した種々の構成を適用することができる。第１に、コイル４０１Ｍ、４０３Ｍを保持するコアの肉厚を内径側で厚くすることによって磁束の飽和を緩和する構成を適用できる。第２に、中間軸の熱処理を部分的に禁止する構成を適用できる。第３に、径方向側面と外側クラッチユニットを構成するアマチュアとの間で実際に磁束が貫通可能な領域を対象として、磁束の入射領域と放射領域とを同等にする構成を適用することができる。第４に磁束の漏れを回避するための構成、即ち、４０１Ｍ、４０３Ｍの双方のコイル周りを貫通する磁束を抑制するための構成を適用することができる。第５に潤滑油排出機構を適用することができる。従って、これらの構成を適用することにより、変形例の電磁式２段クラッチにおいても、装置の小型化を図りつつ、クラッチの係合力を強め、またクラッチの適切な動作を確保することができる。
【００９３】
図２５は第２の変形例としての電磁式２段クラッチの構成を示す説明図である。概略構成を模式的に示した。第２の変形例は、内側クラッチユニットと外側クラッチユニット双方の摩擦係合器が中間軸２０１Ｎに固定されている点で実施例および第１の変形例と相違する。
【００９４】
図示する通り、中間軸２０１Ｎは第１の変形例と同様、径方向側面２１０Ｎを挟んで細径部と太径部とから構成される。内側クラッチユニットを構成するローラ１０４Ｎ、保持器１０５Ｎは内軸１０１Ｎに組み付けられている。外側クラッチユニットを構成するローラ２０４Ｎ、保持器２０５Ｎは外軸３０１Ｎに組み付けられている。内側クラッチユニットおよび外側クラッチユニットを構成する２つのコイル４０１Ｎ、４０３Ｎは中間軸２０１Ｎの太径部と内軸１０１Ｎとの間に固定されている。中間軸２０１Ｎの径方向側面２１０Ｎは外側クラッチユニットの摩擦係合器を兼用する。中間軸２０１Ｎには径方向側面２１０Ｎの回転軸中心側に磁性体のリング１１０Ｎが固定されている。このリング１１０Ｎは内側クラッチユニットの摩擦係合器となる。リング１１０Ｎを中間軸２０１Ｎと一体形成するものとしてもよい。本発明における磁束の飽和や磁束の漏れを回避して適切に電磁力を作用させるための構成、潤滑油を適切に排出するための構成は、第２の変形例の電磁式２段クラッチにおいても適用可能である。
【００９５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、更に種々なる形態で実施し得ることは勿論である。以上の実施例では、ローラクラッチへの適用例を示したが、本発明は、電磁力によって２つの平板を吸着しクラッチを係合させる機構を２組備える電磁式２段クラッチであれば、ローラクラッチに限らず適用可能である。
【符号の説明】
【００９６】
１００…内側回転部
１０１、１０１Ｍ、１０１Ｎ…内軸
１０２…カム
１０３…スイッチバネ
１０４、１０４Ｍ、１０４Ｎ…ローラ
１０５、１０５Ｍ、１０５Ｎ…保持器
１０６…突起
１０６ａ…スリット
１０７，１０７Ａ…アマチュア
１０８…離反バネ
１０８ａ…溝
１１０Ｍ、１１０Ｎ…リング
２００…中間回転部
２０１…中間軸
２０１ａ、２０１Ｍ、２０１Ｎ…中間軸
２０２…カム
２０３…スイッチバネ
２０４、２０４Ｍ、２０４Ｎ…ローラ
２０５、２０５Ｍ、２０５Ｎ…保持器
２０６…突起
２０６ａ…スリット
２０７、２０７Ａ…アマチュア
２０７ａ…潤滑油排出溝
２０８…離反バネ
２０８ａ…溝
２０９…リング
２１０，２１０Ａ、２１０Ｍ、２１０Ｎ…径方向側面
２１１…スリット
２２０…排出孔
３００…外側回転部
３０１、３０１Ｍ、３０１Ｎ…外軸
３０２…ロータ
３０２ａ…リング
３０３…スプロケット
３２０…排出孔
４００…固定ユニット
４０１、４０１Ａ、４０１Ｍ、４０１Ｎ…コイル
４０２、４０２Ａ…コア
４０３、４０３Ａ、４０３Ｍ…コイル
４０４、４０４Ａ…コア
４０５，４０５Ａ…アダプタ
４０６、４０６Ａ…連結部
４０７…スリット
４０８…ボルト孔
４０９…リング
４１３，４１３Ａ、４１４、４１４Ａ…側壁
５０１〜５０４…軸受
【図１】
2010210096.tif 000003
【図２】
2010210096.tif 000004
【図３】
2010210096.tif 000005
【図４】
2010210096.tif 000006
【図５】
2010210096.tif 000007
【図６】
2010210096.tif 000008
【図７】
2010210096.tif 000009
【図８】
2010210096.tif 000010
【図９】
2010210096.tif 000011
【図１０】
2010210096.tif 000012
【図１１】
2010210096.tif 000013
【図１２】
2010210096.tif 000014
【図１３】
2010210096.tif 000015
【図１４】
2010210096.tif 000016
【図１５】
2010210096.tif 000017
【図１６】
2010210096.tif 000018
【図１７】
2010210096.tif 000019
【図１８】
2010210096.tif 000020
【図１９】
2010210096.tif 000021
【図２０】
2010210096.tif 000022
【図２１】
2010210096.tif 000023
【図２２】
2010210096.tif 000024
【図２３】
2010210096.tif 000025
【図２４】
2010210096.tif 000026
【図２５】
2010210096.tif 000027
【図２６】
2010210096.tif 000028
【図２７】
2010210096.tif 000029
【図２８】
2010210096.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成22年7月22日(2010.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸中心から外側に順に設けられた内軸、中間軸、外軸と、中間軸と内軸とを電磁力の作用によって結合および切り離す内側電磁クラッチユニットと、中間軸と外軸とを電磁力の作用によって結合および切り離す外側電磁クラッチユニットとを備える電磁式２段クラッチであって、
前記内側電磁クラッチユニットおよび外側電磁クラッチユニットの少なくとも一方は、
それぞれ結合対象となる２軸のうち一方に備えられた摩擦係合面と、
前記２軸のうち他方の軸と相対的な回転不能に連結され、電磁力の作用によって前記摩擦係合面と吸着するアマチュアと、
前記アマチュアに電磁力を作用せしめる電磁石とを備え、
さらに、前記電磁力を作用させた場合に前記摩擦係合面とアマチュアとの接触面に介在する潤滑油を除去する潤滑油除去機構を備えるクラッチユニットである電磁式２段クラッチ。
【請求項２】
請求項１記載の電磁式２段クラッチユニットであって、
前記潤滑油除去機構として、前記２軸のうち外周に位置する軸には、前記摩擦係合面の近傍に該摩擦係合面に付着した潤滑油を排出する排出孔が備えられた電磁式２段クラッチ。
【請求項３】
請求項１記載の電磁式２段クラッチユニットであって、
前記潤滑油除去機構は、前記摩擦係合面またはアマチュアの少なくとも一方に設けられた径方向に延伸し、遠心力の作用によって前記摩擦係合面に付着した潤滑油を排出する潤滑油排出溝である電磁式２段クラッチ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電磁式２段クラッチであって、
前記内側電磁クラッチユニットおよび外側電磁クラッチユニットは、
それぞれ結合対象となる２軸の断面形状は、両者が対向する面の径方向の間隔が周方向の位置によって変動する形状であり、
前記径方向の間隔の最小値と最大値の間の径を有し、前記２軸の間に備えられたローラと、
前記２軸のうち一方に相対的に回転可能に連結され、前記ローラを保持する保持器と、
前記２軸のうち他方に固定された第１の摩擦係合器と、
前記保持器と相対的な回転不能に連結され、電磁力の作用によって前記摩擦面と接触および離反可能に設けられた第２の摩擦係合器と、
前記第２の摩擦係合器に前記電磁力を作用せしめる電磁石とを備えるクラッチユニットである電磁式２段クラッチ。