(57)【要約】      （修正有）【課題】軸方向長さの短い小型の回転伝達装置を提供する。【解決手段】外輪１に円筒状内面８を形成し、軸４にカムリング６を設け、そのカムリング６の外周に上記円筒状内面８との間で偏心空間を形成する円筒状カム面７を設ける。偏心空間内にアーマチュア９を組込み、そのアーマチュア９に円筒状カム面７によって接触案内される内径面１０を設け、かつ外周に外輪１の円筒状内面８に一部が係合する円筒面１１ａ、１１ｂを設ける。アーマチュア９にスイッチばね１３の弾性力を付与して中立位置にアーマチュア９を保持する。外輪１にロータ１８を取付け、そのロータ１８に電磁石２２を対向する。通電によってロータ１８にアーマチュア９を吸着し、カムリング６とアーマチュア９の相対回転によりアーマチュア９の円筒面１１ａ、１１ｂの一方を外輪１の円筒状内面８に係合させ、軸４の回転を外輪１に伝達する。【選択図】図１
2006312988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪とその内側に挿入された軸とを同軸上に配置して相対的に回転自在に支持し、軸に設けられた大径のカムリングの外周には前記外輪に形成された円筒状内面間に偏心空間を形成する円筒状のカム面を設け、そのカム面と円筒状の内面間の偏心空間にアーマチュアを組込み、そのアーマチュアに前記円筒状カム面に対向する円筒状内径面を設け、かつアーマチュアの外周には、そのアーマチュアとカムリング、又はアーマチュアと外輪の相対回転時に前記円筒状内面に一部が係合する円筒面を形成し、前記アーマチュアをその外周円筒面が外輪の円筒状内面に対して係合解除される中立位置に弾性保持するスイッチばねを設け、前記外輪開口端部又は軸の外周に前記アーマチュアと軸方向で対向するロータを固定し、そのロータと軸方向で対向し、通電によりロータにアーマチュアを吸着させる電磁石を静止部材で支持した回転伝達装置。
【請求項２】
前記外輪の円筒状内面の中心を軸の回転中心に一致させ、カムリングの円筒状カム面の中心を軸の回転中心に対して偏心させて円筒状内面とカム面間に偏心空間を形成した請求項１に記載の回転伝達装置。
【請求項３】
前記円筒状カム面をカムリングの外周対向位置に設けて外輪の円筒状内面との間に２つの偏心空間を形成し、各偏心空間内に、前記円筒状カム面に接触案内される円筒状内径面を有し、径方向幅が両端に至るに従って次第に大きくなる略半円形のアーマチュアを組込み、各アーマチュアをその外周円筒面が外輪の円筒状内面に対して係合解除される中立位置に保持するスイッチばねをガータスプリングとした請求項２に記載の回転伝達装置。
【請求項４】
前記外輪の円筒状内面の中心を軸の回転中心に対して偏心させ、カムリングの円筒状カム面の中心を軸の回転中心に一致させた請求項１に記載の回転伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、動力の伝達と遮断の切換えに用いられる回転伝達装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の回転伝達装置として、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。この回転伝達装置は、大径部を有する入力軸の外側に上記大径部を覆う外輪を設け、その外輪と大径部との間に２方向クラッチを組込み、その２方向クラッチのオン、オフを電磁クラッチにより制御するようにしている。
【０００３】
ここで、２方向クラッチは、外輪の内周に円筒面を形成し、大径部の外周には上記円筒面との間で周方向の両端が狭小のくさび状空間を形成するカム面を設け、そのカム面と円筒面との間に組込まれたローラを外輪と大径部間に組込まれた保持器で保持し、その保持器にスイッチばねのばね力を付与して、ローラがカム面および円筒面に対して係合解除される中立位置に保持器を弾性保持している。
【０００４】
一方、電磁クラッチは、２方向クラッチの保持器に回り止めされ、かつ軸方向に移動可能に支持されたアーマチュアと、外輪に回り止めされて上記アーマチュアと軸方向で対向するロータと、そのロータと軸方向で対向する電磁石とから成り、前記電磁石の電磁コイルに対する通電によりロータにアーマチュアを吸着し、その吸着面に作用する摩擦抵抗により入力軸と保持器とを相対回転させてローラを円筒面とカム面に係合させるようにしている。
【０００５】
上記の回転伝達装置においては、外輪と入力軸の大径部間に組込まれた２方向クラッチがローラを係合子とするメカニカルタイプの２方向クラッチであるため、電磁クラッチによってトルクの伝達と遮断とを切換えるようにした回転伝達装置に比較してトルク容量が大きいという特徴を有している。
【特許文献１】特開平１０−５９０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記従来の回転伝達装置においては、メカニカルタイプの２方向クラッチと、その２方向クラッチのオン、オフを制御する電磁クラッチとを軸方向に並設した部品点数の多い構成であるため、回転伝達装置の軸方向長さが長く、また、重量も重く、用途によってはサイズ的な制約を受けて使用することができない場合があり、小型化および軽量化を図るうえにおいて改善すべき点が残されていた。
【０００７】
また、ローラタイプの２方向クラッチは、電磁クラッチに対してトルク容量が大きいが、外輪の円筒面とローラの径差がきわめて大きいため、２方向クラッチの係合時、ローラと円筒面およびカム面は直線で係合してその接触幅は小さく、逆に面圧が高く、サイズの割にはトルク容量が小さく、そのトルク容量を高めるうえにおいても改善すべき点が残されていた。
【０００８】
この発明の課題は、軸方向長さが短い部品点数の少ない小型コンパクトな軽量のトルク容量の大きな回転伝達装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、この発明においては、外輪とその内側に挿入された軸とを同軸上に配置して相対的に回転自在に支持し、軸に設けられた大径のカムリングの外周には前記外輪に形成された円筒状内面間に偏心空間を形成する円筒状のカム面を設け、そのカム面と円筒状の内面間の偏心空間にアーマチュアを組込み、そのアーマチュアに前記円筒状カム面に対向する円筒状内径面を設け、かつアーマチュアの外周には、そのアーマチュアとカムリング、又はアーマチュアと外輪の相対回転時に前記円筒状内面に一部が係合する円筒面を形成し、前記アーマチュアをその外周円筒面が外輪の円筒状内面に対して係合解除される中立位置に弾性保持するスイッチばねを設け、前記外輪開口端部又は軸の外周に前記アーマチュアと軸方向で対向するロータを固定し、そのロータと軸方向で対向し、通電によりロータにアーマチュアを吸着させる電磁石を静止部材で支持した構成を採用したのである。
【００１０】
ここで、外輪とカムリング間の偏心空間の形成に際しては、外輪の円筒状内面の中心を軸の回転中心に一致させ、カムリングの円筒状カム面の中心を軸の回転中心に対して偏心させるようにしてもよく、あるいは、外輪の円筒状内面の中心を軸の回転中心に対して偏心させ、カムリングの円筒状カム面の中心を軸の回転中心に一致させるようにしてもよい。
【００１１】
カムリングの外周に形成された円筒状カム面の中心を軸の回転中心に対して偏心させる偏心空間の形成に際しては、上記円筒状カム面をカムリングの外周対向位置に設けて外輪の円筒状内面間に２つの偏心空間を形成するようにしても良い。この場合、各偏心空間内に径方向幅が両端に至るに従って次第に大きくなる略半円形のアーマチュアを組込み、そのアーマチュアをガータスプリングによって中立位置に保持するようにする。
【００１２】
上記の構成から成る回転伝達装置においては、外輪と軸のいずれに回転トルクを入力しても良い。例えば、軸に回転トルクを入力する使用において、電磁石の電磁コイルに対する通電の遮断状態では、アーマチュアは外輪の円筒状内面に対して係合解除された中立位置に保持されているため、軸に入力される回転トルクは外輪に伝達されず、軸のみがフリー回転する。
【００１３】
電磁石の電磁コイルに通電すると、アーマチュアがロータに吸着され、そのアーマチュアはカムリング又は外輪に対して相対回転する。その相対回転により、アーマチュアの外周円筒面の一部が外輪の円筒状内面に係合すると共に、内径面の一部がカムリング外周の円筒状カム面に係合し、軸の回転がアーマチュアを介して外輪に伝達される。
【００１４】
アーマチュアとカムリングの相対回転によりスイッチばねが弾性変形する。このため、電磁石の電磁コイルに対する通電を遮断すると、スイッチばねの復元弾性によりアーマチュアが係合解除される中立位置に戻され、軸から外輪への回転伝達が遮断される。
【発明の効果】
【００１５】
上記のように、この発明においては、電磁石の電磁コイルに対する通電と遮断とによって、アーマチュアの外周円筒面の一部が外輪の円筒状内面に係合すると共に内径面の一部がカムリングの円筒状カム面に対して係脱するため、外輪と軸の相互間で回転トルクの伝達と遮断とを行なうことができる。
【００１６】
また、ロータに吸着されるアーマチュアを係合子としたので、前述した従来の回転伝達装置の２方向クラッチを不要とすることができ、軸方向長さの短かい部品点数の少ない小型コンパクトな回転伝達装置を得ることができる。
【００１７】
さらに、アーマチュアの外周円筒面と外輪の円筒状内面の径差およびアーマチュアの内径面とカムリングの円筒状カム面の径差が小さいため、アーマチュアの係合状態で円筒状内面および円筒状カム面との接触幅が大きく、面圧は逆に小さくなるため、負荷容量の大きな回転伝達装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１乃至図４は、この発明に係る回転伝達装置の第１の実施形態を示す。図１に示すように、外輪１は端板２を有し、その端板２に軸部３が設けられている。
【００１９】
外輪１の内側に挿入された軸４は外輪１と同軸上に配置され、上記軸４の端部に取付けた軸受５によって外輪１と軸４は相対的に回転自在とされている。
【００２０】
軸４には外輪１内に位置する部分に大径のカムリング６が設けられている。カムリング６の外周には円筒状のカム面７が形成され、そのカム面７の中心Ｏ1は軸４の回転中心Ｏ0に対して偏心している。図1（II）に示すδは偏心量を示す。
【００２１】
一方、外輪１には円筒状内面８が設けられ、その円筒状内面８の中心は軸４の回転中心Ｏ0と一致しており、上記円筒状内面８とカムリング６の円筒状カム面７間に偏心空間が形成され、その偏心空間内にアーマチュア９が組込まれている。
【００２２】
アーマチュア９は、カムリング６の円筒状カム面７によって接触案内される内径面１０を有し、外周には２つの円筒面１１ａ、１１ｂが対向位置に形成されている。
【００２３】
２つの円筒面１１ａ、１１ｂの中心Ｏａ、Ｏｂは円筒状カム面７の中心Ｏ1を通る半径方向の直線上に位置して上記中心Ｏ1から相反する方向に等距離オフセットされている。
【００２４】
このため、アーマチュア９の径方向の幅寸法は周方向に変化し、各中心Ｏ1、Ｏａ、Ｏｂを結ぶ半径方向の直線上での幅寸法は最大とされ、その最大幅部から９０°ずれた位置での幅寸法は最小とされている。
【００２５】
ここで、最大幅部での幅寸法をＷ1、最小幅部での幅寸法をＷ2、偏心空間の最小間隔をＷ0としたとき、Ｗ1＞Ｗ0＞Ｗ2の関係が成り立つような寸法関係とされている。
【００２６】
図1に示す例では、アーマチュア９の外周に２つの円筒面１１ａ、１１ｂを形成したが、内径面１０の中心に対する偏心位置に中心をもつ単一の円筒面を形成するようにしてもよい。
【００２７】
カムリング６の軸端側の一側面にはばね収納凹部１２が形成され、そのばね収納凹部１２内にスイッチばね１３が組込まれている。
【００２８】
スイッチばね１３はＣ形をなし、その両端には外向きに一対の押圧片１３ａが設けられている。一対の押圧片１３ａはばね収納凹部１２の周壁に形成された切欠き１４からアーマチュア９の内周に設けられた切欠部１５内に挿入されて、切欠き１４および切欠部１５の周方向で対向する端面を相反する方向に押圧しており、その押圧によってアーマチュア９は、外周の円筒面１１ａ、１１ｂが外輪１の円筒状内面８に対して係合解除される中立位置に弾性保持されている。
【００２９】
軸４の端部にはストッパプレート１６が嵌合され、軸端部の外周に取付けた止め輪１７によってカムリング６の一側面に嵌合する状態に保持されている。このストッパプレート１６はスイッチばね１３がばね収納凹部１２から抜け出るのを防止すると共に、後述するロータ１８からのアーマチュア９の離反量を制限している。
【００３０】
アーマチュア９の外輪開口側の一側方には磁性体から成るロータ１８が設けられている。ロータ１８は外周および内周に同方向に向く円筒部１８ａ、１８ｂが設けられ、外側円筒部１８ａは外輪１の開口端部内に圧入されて外輪１に一体化されている。
【００３１】
ここで、外輪１が磁性体から成る場合、外輪１の開口端部に非磁性体から成る円筒状のロータガイドを接続し、そのロータガイド内にロータ１８の外側円筒部１８ａを圧入して、ロータ１８から外輪１に磁気が漏洩するのを防止するのが良い。
【００３２】
ロータ１８の内側円筒部１８ｂは軸４の外側に設けた軸受１９によって回転自在に支持されている。
【００３３】
図２に示すように、ロータ１８のアーマチュア９に対する対向面には環状の窪み２０が形成され、その窪み２０内に組込まれた離反ばね２１はロータ１８から離反する方向にアーマチュア９を付勢している。
【００３４】
ロータ１８の外側円筒部１８ａと内側円筒部１８ｂ間には電磁石２２が組込まれている。電磁石２２は、電磁コイル２２ａと、その電磁コイル２２ａを支持するコア２２ｂとから成り、コア２２ｂは静止部材２３に支持されて固定の配置とされている。
【００３５】
第１の実施形態で示す回転伝達装置は上記の構造から成り、図１および図２は、電磁石２２の電磁コイル２２ａに対する通電の遮断状態を示し、アーマチュア９は離反ばね２１の押圧によってロータ１８から離反している。また、スイッチばね１３の弾性力によって、アーマチュア９はその外周の円筒面１１ａ、１１ｂが外輪１の円筒状内面８に対して係合解除された中立位置に保持されている。
【００３６】
このため、軸４に回転トルクが入力されて軸４が回転しても、その回転は外輪１に伝達されず、軸４のみがフリー回転する。
【００３７】
軸４の回転状態において、電磁石２２の電磁コイル２２ａに通電すると、図３の一点鎖線ａで示すように、コア２２ｂ、ロータ１８およびアーマチュア９の相互間で磁気回路が形成されてロータ１８にアーマチュア９が吸着され、そのロータ１８を介してアーマチュア９が外輪１に結合される。
【００３８】
このため、軸４とアーマチュア９は相対回転する。軸４が図１（II）の矢印方向に回転している状態で軸４とアーマチュア９が相対回転すると、図４に示すように、アーマチュア９の外周円筒面１１ｂ一部が外輪１の円筒状内面８に係合すると共に、アーマチュア９の内径面１０の一部がカムリング６の円筒状カム面７に係合する。このため、軸４の回転はアーマチュア９を介して外輪１に伝達され、上記外輪１が軸４と同方向に回転する。なお、軸４が矢印で示す方向と反対方向に回転する状態で電磁コイル２２ａに通電すると、外周円筒面１１ａの一部が外輪１の円筒状内面８に係合する。
【００３９】
また、軸４とアーマチュア９が相対回転すると、図４に示すように、スイッチばね１３が弾性変形する。このため、電磁石２２の電磁コイル２２ａに対する通電を遮断すると、スイッチばね１３の復元弾性によりアーマチュア９が回動され、図１（II）に示すように、アーマチュア９は、外周円筒面１１ｂが外輪１の円筒状内面８に対して係合解除される中立位置に戻され、軸４から外輪１へのトルク伝達が遮断される。
【００４０】
このように、第１の実施形態で示す回転伝達装置においては、電磁コイル２２ａに対する通電と遮断とによってアーマチュア９を外輪１の円筒状内面８およびカムリング６の円筒状カム面７に係合および係合解除させることができるため、軸４と外輪１との間で回転トルクの伝達を遮断とを行なうことができる。
【００４１】
また、ロータ１８に吸着されるアーマチュア９を係合子としたので、従来の回転伝達装置の２方向クラッチが不要となり、軸方向長さの短い小型コンパクトな部品点数の少ない軽量の回転伝達装置を得ることができる。
【００４２】
さらに、外輪１の円筒状内面８と、その円筒状内面８に係合するアーマチュア９の外周円筒面１１ｂの径差は小さく、また、カムリング６の円筒状カム面７と、そのカム面７に係合するアーマチュア９の内径面１０の径差も小さいため、それぞれの係合部位での接触幅は大きい。このため、係合部での面圧は小さく、軸４と外輪１との間で大きな回転トルクを伝達することが可能であり、トルク容量の大きな回転伝達装置を得ることができる。
【００４３】
図５（Ｉ）、（II）は、この発明に係る回転伝達装置の第２の実施形態を示す、この実施形態では、外輪１に形成された円筒状内面８の中心Ｏ2を軸４の回転中心Ｏ0に対して偏心させ、軸４のカムリング６に形成された円筒状カム面７の中心を軸４の回転中心Ｏ0に一致させるようにしており、上記円筒状カム面７によってアーマチュア９の内径面１０を接触案内している。アーマチュア９は図１に示すものと同一であり、そのアーマチュア９をカムリング６によって支持することによって、アーマチュア９の外周円筒面１１ａ、１１ｂの中心Ｏａ、Ｏｂは軸４の回転中心Ｏ0に対して相反する方向に等距離オフセットされることになる。
【００４４】
また、軸４の外周にロータ１８の内側円筒部１８ｂを圧入し、ロータ１８の外側円筒部１８ａを外輪１の開口端部内に組込んだ軸受２４によって回転自在に支持している。
【００４５】
さらに、スイッチばね１３の両端に形成された一対の押圧片１３ａをばね収納凹部１２の周壁に形成された切欠き１４から外輪１の内周に設けられた切欠部２５に挿入して、切欠き１４および切欠部２５の周方向で対向する端面を相反する方向に押圧し、その押圧によってアーマチュア９を、その外周円筒面１１ａ、１１ｂが外輪１の円筒状内面８に対して係合解除される中立状態に保持している。
【００４６】
また、スイッチばね１３を抜け止めするストッパプレート１６の外周対向位置に一対の突片１６ａを設け、その突片１６ａを外輪１の内周に形成された切欠部２５に挿入してストッパプレート１６を回り止めしている。
【００４７】
他の構成は、第１の実施形態と同一であるため、同一部品には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
上記の構成から成る回転伝達装置においても、前記第１の実施形態と同様に、電磁石２２の電磁コイル２２ａに対する通電と遮断とによってアーマチュア９の外周の円筒面１１ａ、１１ｂの一方を外輪１の円筒状内面８に対して係脱させることができ、軸４と外輪１の相互間で回転トルクの伝達と遮断とを行なうことができる。
【００４９】
図６および図７は、この発明に係る回転伝達装置の第３の実施形態を示す。この実施形態においては、軸４に設けられたカムリング６の外周対向位置に軸４の回転中心Ｏ0に対して偏心位置に中心Ｏ3を有する一対の円筒状カム面２６を設け、各カム面２６と外輪１の円筒状内面８間に形成された一対の偏心空間内のそれぞれに半円状のアーマチュア９ａを組込み、各アーマチュア９ａにカムリング６のカム面２６に接触案内される内径面１０を設け、かつアーマチュア９ａの外周に円筒面１１ｃを形成している。円筒面１１ｃの中心は内径面１０の中心に対して軸４の回転中心Ｏ0側にオフセットされ、アーマチュア９ａの径方向の幅寸法が両端に向けて次第に大きくなるようにされている。
【００５０】
また、一対のアーマチュア９ａの一側面に円弧状溝２７を形成し、その円弧状溝２７内にスイッチばねとしてのガータスプリング２８を嵌合して一対のアーマチュア９ａの内径面１０を円筒状カム面２６に圧接させると共に、外周の円筒面１１ｃが外輪１の円筒状内面８に対して係合解除された中立位置にアーマチュア９ａを弾性保持している。
【００５１】
他の構造は第１の実施形態と同一であるため、同一部品には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５２】
上記の構成から成る回転伝達装置において、電磁石２２の電磁コイル２２ａに対する通電の遮断状態ではアーマチュア９ａは外周の円筒面１１ｃが外輪１の円筒状内面８に対して係合解除された中立位置に保持されているため、軸４が回転してもその回転は外輪１に伝達されず、軸４のみがフリー回転する。
【００５３】
軸４の回転状態で電磁コイル２２ａに通電すると、一対のアーマチュア９ａがロータ１８に吸着されて外輪１に結合され、一対のアーマチュア９ａと外輪１とが相対回転する。その相対回転により、カムリング６の一対の円筒状カム面２６がアーマチュア９ａの内径面１０を径方向外方に向けて押圧するため、図７に示すように、アーマチュア９ａの外周円筒面１１ｃの端部が外輪１の円筒状内面８に圧接係合すると共に、カムリング６の円筒状カム面２６の一部がアーマチュア９ａの内径面１０の端部に圧接係合し、アーマチュア９ａはその端部が外輪１の円筒状内面８とカムリングのカム面２６とで挾持される状態となる。
【００５４】
このため、軸４の回転は一対のアーマチュア９ａのそれぞれを介して外輪１に伝達され、軸４と同方向に外輪１が回転する。
【００５５】
電磁コイル２２ａに対する通電を遮断すると、ガータスプリング２８の締付け力により一対のアーマチュア９ａはその内径面１０がカムリング６の円筒状カム面２６に接触案内される状態に戻されて、図６（II）に示すように、外輪１の円筒状内面８に対する外周円筒面１１cの係合が解除され、軸４から外輪１への回転伝達が遮断される。
【００５６】
このように、第３の実施形態においても、電磁コイル２２aに対する通電と遮断とによって軸４と外輪１との間で回転トルクの伝達と遮断とを行なうことができる。
【００５７】
また、第１の実施形態と同様に、軸方向長さの短い小型コンパクト化な部品点数の少ない軽量の回転伝達装置を得ることができると共に、トルク容量の大きな回転伝達装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】（Ｉ）は、この発明に係る回転伝達装置の第１の実施形態を示す縦断正面図、（II）は（Ｉ）のイ−イ線に沿った断面図
【図２】図１（Ｉ）の一部分を拡大して示す断面図
【図３】図１（Ｉ）のアーマチュアの吸着状態を示す断面図
【図４】図１（II）のアーマチュアの係合状態を示す断面図
【図５】（Ｉ）はこの発明に係る回転伝達装置の第２の実施形態を示す縦断正面図、（II）は（Ｉ）のロ−ロ線に沿った断面図
【図６】（Ｉ）はこの発明に係る回転伝達装置の第３の実施形態を示す縦断正面図、（II）は（Ｉ）のハ−ハ線に沿った断面図
【図７】図６（II）のアーマチュアの係合状態を示す断面図
【符号の説明】
【００５９】
１    外輪
４    軸
６    カムリング
７    円筒状カム面
８    円筒状内面
９    アーマチュア
９ａ  アーマチュア
１０  内径面
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  外周円筒面
１３  スイッチばね
１８  ロータ
２２  電磁石
２３  静止部材
２６  円筒状カム面
２８  ガータスプリング
【図１】
2006312988.tif 000003
【図２】
2006312988.tif 000004
【図３】
2006312988.tif 000005
【図４】
2006312988.tif 000006
【図５】
2006312988.tif 000007
【図６】
2006312988.tif 000008
【図７】
2006312988.tif 000009