(57)【要約】【課題】軸方向長さの短い小型コンパクトな軽量の回転伝達装置を提供することである。【解決手段】第１軸１の大径部２の外周にカム面８を設け、大径部２の外側に設けた外輪３の内周に円筒面７を形成し、その円筒面７とカム面８との間に組込んだ円板状のローラ９を磁性体から成る保持器１０の片面に設けられたポケット１１内に収容する。保持器１０と大径部２の相互間にスイッチばね１３を組込んでローラ９が係合解除される中立位置に保持器１０を弾性保持する。外輪３の開口端部内にロータ１８を圧入し、そのロータ１８に電磁石２２を対向する。電磁石２２の電磁コイル２２ａに対する通電によりロータ１８に保持器１０を吸着し、その保持器１０と第１軸１の相対回転によりローラ９を円筒面７およびカム面８に係合させて第１軸１の回転を外輪３に伝達する。【選択図】図１
2006242359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内方部材と、その内方部材の外側に設けられた外方部材と、前記内方部材の外周および外方部材の内周間に組込まれた保持器と、その保持器の一側面に形成された径方向に延びる溝状のポケット内に収容され、前記保持器が内方部材と外方部材の一方に結合されて他方に対する相対回転時に内方部材の外周と外方部材の内周に係合する係合子と、その係合子が外方部材の内周および内方部材の外周に対して係合解除される中立位置に保持器を弾性保持するスイッチばねと、前記内方部材又は外方部材に取付けられて前記保持器のポケット形成面と軸方向で対向するロータと、静止部材に支持されて前記ロータと軸方向で対向する電磁石とから成り、前記係合子と保持器の少なくとも一方を磁性材料で形成して電磁石の電磁コイルに対する通電時にロータに吸着されるようにした回転伝達装置。
【請求項２】
前記係合子が円板状のローラから成り、前記内方部材の外周と外方部材の内周における一方が円筒面とされ、他方がその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とされた請求項１に記載の回転伝達装置。
【請求項３】
前記係合子がスプラグから成り、前記内方部材の外周および外方部材の内周がそれぞれ円筒面とされ、かつ、保持器が径の異なる二つの保持器に分割され、その一方の分割保持器が内方部材又は外方部材に固定され、他方の分割保持器が前記スイッチばねにより中立位置に弾性保持された請求項１に記載の回転伝達装置。
【請求項４】
前記係合子が非磁性体から成り、前記保持器が磁性体から成る請求項１乃至３のいずれかに記載の回転伝達装置。
【請求項５】
前記係合子がアルミニウムまたは合成樹脂の成形品から成る請求項４に記載の回転伝達装置。
【請求項６】
前記係合子が磁性体から成り、前記保持器が非磁性体から成る請求項１乃至３のいずれかに記載の回転伝達装置。
【請求項７】
前記係合子がプレス成形品から成る請求項６に記載の回転伝達装置。
【請求項８】
前記ロータから離反する方向に保持器を付勢する離反ばねを設けた請求項１乃至７のいずれかに記載の回転伝達装置。
【請求項９】
前記ロータに前記離反ばねの一部を収容する窪みを設けた請求項８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と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によっ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】
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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、この発明においては、内方部材と、その内方部材の外側に設けられた外方部材と、前記内方部材の外周および外方部材の内周間に組込まれた保持器と、その保持器の一側面に形成された径方向に延びる溝状のポケット内に収容され、前記保持器が内方部材と外方部材の一方に結合されて他方に対する相対回転時に内方部材の外周と外方部材の内周に係合する係合子と、その係合子が外方部材の内周および内方部材の外周に対して係合解除される中立位置に保持器を弾性保持するスイッチばねと、前記内方部材又は外方部材に取付けられて前記保持器のポケット形成面と軸方向で対向するロータと、静止部材に支持されて前記ロータと軸方向で対向する電磁石とから成り、前記係合子と保持器の少なくとも一方を磁性材料で形成して電磁石の電磁コイルに対する通電時にロータに吸着されるようにした構成を採用したのである。
【０００９】
ここで、係合子は、ローラであってもよく、あるいはスプラグであってもよい。ローラを係合子とする場合は、外方部材の内周と内方部材の外周における一方に円筒面を形成し、他方にその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ローラを組込むようにする。
【００１０】
一方、スプラグを係合子とする場合は、外方部材の内周および内方部材の外周に円筒面を形成し、その対向する円筒面間にスプラグを組込み、このスプラグを保持する保持器を径の異なる二つの保持器で保持し、その一方の分割保持器を内方部材又は外方部材に固定し、他方の分割保持器にスイッチばねの弾性力を付与してスプラグが円筒面に対して係合解除される中立位置に保持する。
【００１１】
この発明に係る回転伝達装置において、係合子を非磁性体とする場合は、保持器を磁性体とする。これとは反対に、係合子を磁性体とする場合は、保持器を磁性体または非磁性体とする。
【００１２】
非磁性体から成る係合子の場合、その係合子をアルミニウムや合成樹脂の成形品とすることによりコストの低減を図ることができる。
【００１３】
磁性体から成る係合子の場合、その係合子をプレス成形品とすることにより、上記と同様にコストの低減を図ることができる。
【００１４】
この発明に係る回転伝達装置において、外方部材と内方部材はいずれに回転トルクを入力してもよい。例えば、内方部材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、スイッチばねの弾性力により係合子が外方部材の内周および内方部材の外周に対して係合解除される中立位置に保持されているため、内方部材に入力される回転トルクは外方部材に伝達されず、内方部材のみがフリー回転する。
【００１５】
電磁石の電磁コイルに通電すると、ロータに係合子又は保持器が吸着される。このとき、ロータが外方部材に取付けられていると、係合子および保持器が外方部材に連結されて内方部材と係合子および保持器が相対回転し、その相対回転により係合子がくさび状空間の狭小部に押し込まれて外方部材の内周および内方部材の外周に係合する。その係合により、内方部材の回転が外方部材に伝達される。
【００１６】
一方、ロータが内方部材に取付けられていると、係合子および保持器が内方部材に連結されて外方部材と係合子および保持器が相対回転し、その相対回転により係合子がくさび状空間の狭小部に押し込まれて内方部材の内周および外方部材の外周に係合する。その係合により、内方部材の回転が外方部材に伝達される。
【００１７】
内方部材又は外方部材に対する係合子および保持器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係合子および保持器は係合解除される中立位置に戻され、内方部材から外方部材の回転トルクの伝達が遮断される。
【００１８】
ここで、上記回転伝達装置をオイルやグリース等の潤滑下で使用する場合は、ロータと保持器間に介在する潤滑剤の粘性により保持器がロータに吸着状態に保持され、誤作動を発生する可能性がある。その誤作動の発生を防止するため、ロータと保持器の対向面間に離反ばねを組込んでロータから離反する方向に保持器を付勢するのが好ましい。この場合、ロータに離反ばねの一部を収容する窪みを設けることによって軸方向長さのコンパクト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
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係合子が外方部材の内周および内方部材の外周に対して係合および係合解除するため、外方部材と内方部材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。
【００２０】
また、係合子を介して回転トルクを伝達するため、トルク容量の大きな回転伝達装置を得ることができる。さらに、係合子を保持する保持器とロータとを軸方向に対向配置し、そのロータに対して電磁石を軸方向に対向配置した部品点数の少ない簡単な構成であり、軸方向長さの短い小型コンパクトな軽量の電磁式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】
【００２１】
以下、この発明の実施の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。
【００２２】
図１（Ｉ）（II）に示すように、内方部材としての第１軸１は大径部２を軸端部に有し、その大径部２を覆うようにして外方部材としての外輪３が設けられている。
【００２３】
外輪３は端板４を有し、その端板４に第２軸５が設けられている。また、外輪３は第１軸１に対して同軸上に配置され、第１軸１の軸端部に設けた軸受６によって外輪３と第１軸１とは相対的に回転自在とされている。
【００２４】
外輪３の内周には円筒面７が形成され、一方、第１軸１の大径部２の外周には上記円筒面７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複数のカム面８が周方向に等間隔に設けられている。
【００２５】
円筒面７と各カム面８との間には係合子としてのローラ９が組込まれている。ローラ９は円板状をなしている。このローラ９は外輪３の円筒面７および大径部２のカム面８に対する係合によって第１軸１と外輪３の相互間で回転トルクを伝達するため、その伝達トルクの大きさに応じて材質を適宜に決定する。
【００２６】
例えば、大きなトルクを伝達する場合は、高い硬度を必要とするため、鉄等の磁性体で形成する。このとき、ローラ９は切削により形成してもよい。あるいはプレス打抜きにより形成してもよい。
【００２７】
一方、小さなトルクを伝達する場合は、アルミニウムや合成樹脂等の非磁性体でローラ９を形成してもよい。この場合、ローラ９は成形によって形成することができるため、コストの安いローラ９を得ることができる。
【００２８】
ローラ９は、大径部２と外輪３間に組込まれた保持器１０によって保持される。保持器１０は径方向に延びる複数の溝状のポケット１１を片面に有し、このポケット１１の幅寸法はローラ９の外径よりやや大きく、そのポケット１１内に上記ローラ９が収容されて半径方向に移動自在とされている。
【００２９】
保持器１０はローラ９の材質に応じて材料を決定する。例えば、ローラ９が磁性体からなる場合は、鉄等の磁性体で形成してもよく、あるいは非磁性体で形成してもよい。また、ローラ９が非磁性体から成る場合は、磁性体で形成する。実施の形態では保持器１０を磁性体で形成している。
【００３０】
大径部２には第１軸１の軸端側の一側面にばね収納凹部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。
【００３１】
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から保持器１０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、その押圧によってローラ９が円筒面７およびカム面８に対して係合解除される中立位置に保持器１０を弾性保持している。
【００３２】
第１軸１の軸端部には環状のストッパプレート１６が嵌合され、そのストッパプレート１６は第１軸１の軸端部に取付けた止め輪１７によって大径部２の一側面に衝合する状態に保持されている。このストッパプレート１６はばね収納凹部１２の開口を閉塞し、スイッチばね１３がばね収納凹部１２の開口から抜け出るのを防止している。また、ストッパプレート１６は後述のロータ１８からの保持器１０の離反量を制限する。その離反量はローラ９の厚み以下とされている。
【００３３】
保持器１０の他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を有し、外側円筒部１８ａは外輪３の開口端部内に圧入されて外輪３と一体化されている。
【００３４】
ここで、外輪３が磁性体から成る場合、外輪３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３に磁気が漏洩するのを防止してもよい。
【００３５】
ロータ１８の内側円筒部１８ｂは第１軸１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。
【００３６】
ロータ１８の保持器１０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保持器１０を付勢している。
【００３７】
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。
【００３８】
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（Ｉ）、（II）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、保持器１０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の弾性力によって係合子９は円筒面７およびカム面８に対して係合解除された中立位置に保持されている。
【００３９】
このため、第１軸１に回転トルクが入力されて第１軸１が回転しても、その回転は外輪３に伝達されず、第１軸１のみがフリー回転する。
【００４０】
第１軸１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の一点鎖線で示すように、コア２２ｂ、ロータ１８および保持器１０の相互間に磁気回路ａが形成されてロータ１８に保持器１０が吸着され、そのロータ１８を介して保持器１０が外輪３に結合される。
【００４１】
このため、第１軸１と保持器１０は相対回転し、その相対回転によって図４に示すように、ローラ９が外輪３の円筒面７および大径部２のカム面８に係合する。このため、第１軸１の回転はローラ９を介して外輪３に伝達され、上記外輪３が第１軸１と同方向に回転する。
【００４２】
また、第１軸１と保持器１０が相対回転すると、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の復元弾性により保持器１０が回動され、図１（II）に示すように、ローラ９は円筒面７およびカム面８に対して係合解除される中立位置に戻され、第１軸１から外輪３へのトルク伝達が遮断される。
【００４３】
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りローラ９を係合および係合解除させることができるため、第１軸１と外輪３との間で回転トルクの伝達と遮断とを行なう回転伝達装置を実現することができる。
【００４４】
また、保持器１０は、ローラ９を保持する機能と電磁クラッチのアーマチュアとしての機能の二つの機能を有するため、部品点数の低減化を図ることができると共に、従来の回転伝達装置の電磁クラッチ内に２方向クラッチのローラ９を組込んだ構成であるため、軸方向の長さの短い小型コンパクトな軽量の回転伝達装置を得ることができる。
【００４５】
なお、保持器１０が非磁性体から成る場合、ローラ９は磁性体により形成されるため、電磁コイル２２ａに対する通電時、ローラ９がロータ１８に吸着され、そのローラ９を介して外輪３に保持器１０を結合することができる。このため、保持器１０を第１軸１に対して相対回転させることができ、ローラ９を円筒面７およびカム面８に係合させることができる。また、第１軸１に対する保持器１０の相対回転によってスイッチばね１３を弾性変形させることができるため、電磁コイル２２ａに対する通電の遮断時、スイッチばね１３の復元弾性によりローラ９を係合解除される中立位置に戻すことができる。
【００４６】
したがって、保持器１０が非磁性体から成る場合も前述と同様の作用を行なわせることができ、保持器１０を合成樹脂やアルミニウムで形成し得る分、回転伝達装置のより軽量化を図ることができる。
【００４７】
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３の内周にカム面２４を設け、大径部２の外周に円筒面２５を形成している。この場合、ロータ１８の内側円筒部１８ｂを第１軸１に圧入し、その第１軸１にロータ１８を固定し、ロータ１８の外側円筒部１８ａを外輪３の開口端部内に組込んだ軸受１６で回転自在に支持する。
【００４８】
また、スイッチばね１３の両端に設けられた一対の押圧片１３ａを保持器１０で形成された切欠き２７から外輪３の内周に形成された切欠部２８内に挿入して、その切欠き２７および切欠部２８の周方向で対向する端面を相反する方向に押圧し、その押圧によってローラ９がカム面２４および円筒面２５に対して係合解除される中立位置に保持器１０を弾性保持する。
【００４９】
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。
【００５０】
また、作用および効果については第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００５１】
図６（Ｉ）、（II）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。この第３の実施形態では、大径部２の外周および外輪３の内周を円筒面２９、３０とし、その円筒面２９、３０間に係合子としてのスプラグ３１を組込んでいる。
【００５２】
ここで、スプラグ３１は板体から成り、起立状態で高さが低く、重心回りに回転することで高さが次第に高くなり、両端に設けられた弧状面３１ａ、３１ｂが円筒面２９、３０に係合するようになっている。また、上記起立状態で両端の弧状面３１ａ、３１ｂが円筒面２９、３０に対して非係合の中立位置とされている。
【００５３】
また、保持器１０を径の異なる二つの保持器１０ａ、１０ｂとに二分割し、その小径側の分割保持器１０ｂを大径部２に固定し、その小径保持器１０ｂに対して大径側の分割保持器１０ａを回転自在としている。
【００５４】
さらに、スイッチばね１３の両端の押圧片１３ａを小径側の分割保持器１０ｂに形成された切欠き３２から大径側の分割保持器１０ａに設けられた切欠部３３に挿入して、切欠き３２および切欠部３３の周方向で対向する端面を相反する方向に押圧し、その押圧によってスプラグ３１が円筒面２９、３０に対して係合解除される中立位置に大径側の分割保持器１０ａを弾性保持している。
【００５５】
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。
【００５６】
第３の実施形態で示す回転伝達装置において、電磁コイル２２ａに対する通電の遮断状態では、スプラグ３１は図６（II）に示すように、円筒面２９、３０に対して係合解除される中立位置に保持されている。このため、第１軸１に回転トルクが入力されて回転してもその回転は外輪３に伝達されず、第１軸１がフリー回転する。
【００５７】
第１軸１が図６（II）の矢印で示す方向に回転する状態において、電磁コイル２２ａに通電すると、大径側の分割保持器１０ａがロータ１８に吸着され、第１軸１に固定された小径側の分割保持器１０ｂと大径側の分割保持器１０ａが相対回転し、その相対回転によりスプラグ３１が重心回りに回転して傾き、図７に示すように、両端の弧状面３１ａ、３１ｂが円筒面２９、３０に係合する。その係合により、第１軸１の回転がスプラグ３１を介して外輪３に伝達され、外輪３が第１軸１と同方向に回転する。
【００５８】
また、小径側の分割保持器１０ｂと大径側の分割保持器１０ａの相対回転によりスイッチばね１３が弾性変形する。このため、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の復元弾性により大径側の分割保持器１０ａが回動され、スプラグ３１は図６（II）に示すように円筒面２９、３０に対して係合解除される中立位置に戻され、第１軸１から外輪３への回転トルクの伝達が遮断される。
【００５９】
上記第３の実施形態においても、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な軽量の回転伝達装置を得ることができる。
【００６０】
なお、第３の実施形態において、大径側の分割保持器１０ａを外輪３に固定し、小径側の分割保持器１０ｂを回転自在にしてスイッチばね１３を係止しても同様の効果が挙げられ、その場合はロータと軸を固定する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【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）のロータ部位を拡大して示す断面図
【図３】保持器の吸着状態を示す断面図
【図４】ローラの係合状態を示す縦断側面図
【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に示す回転伝達装置のスプラグの係合状態を示す縦断断面図
【符号の説明】
【００６２】
１      第１軸（内方部材）
３      外輪（外方部材）
７      円筒面
８      カム面
９      ローラ（係合子）
１０    保持器
１０ａ  大径側の分割保持器
１０ｂ  小径側の分割保持器
１１    ポケット
１３    スイッチばね
１８    ロータ
２０    窪み
２１    離反ばね
２２    電磁石
２２ａ  電磁コイル
２３    静止部材
２４    カム面
２５    円筒面
２９    円筒面
３０    円筒面
３１    スプラグ（係合子）
【図１】
2006242359.tif 000003
【図２】
2006242359.tif 000004
【図３】
2006242359.tif 000005
【図４】
2006242359.tif 000006
【図５】
2006242359.tif 000007
【図６】
2006242359.tif 000008
【図７】
2006242359.tif 000009