(57)【要約】      （修正有）【課題】ロータと電磁コイルを備え、磁束の漏れを最小限にできる、軽量の電磁クラッチ機構を提供する。【解決手段】外レース１２と内レース２０を有し、両者の間に周方向に大きさが変化する隙間２４が形成されたオーバーランニングクラッチを提供する。複数の転動体２６が内レース２０と外レース１２の間に設けられており、保持器２８によって連結されている。ロータ３６が非磁性体スリーブ３８によって外レース１２に設けられている。アーマチュア７６が保持器２８に対して相対回転しないように設けられている。電磁コイル４４がロータ３６に設けられており、磁束を発生させて、アーマチュア７６を引き寄せ、ロータ３６に押し付ける。そして外レース１２の回転は、摩擦が生じることによってアーマチュア７６と保持器２８に伝わり、ローラが移動して内レース２０と外レース１２の間に噛み込んで、クラッチ１０がロックされる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面を有し、第１の軸に対して回転自在の外レースと、
前記外レースと共軸で、外面を有する内レースを備え、前記内レースの前記外面と前記内面の間には隙間があり、前記内レースは前記外レースに対して所定の範囲で、前記第１の軸を中心に回転可能であり、
複数のカム面が前記内面と前記外面の一方に、周方向に隣接して設けられており、前記複数のカム面は中点と両端を有し、
複数の転動体が前記外レースと前記内レースの間に設けられ、前記複数の転動体の直径は、前記カム面の中点と前記カム面の両端のうちの一方における前記内面と前記外面の間の隙間よりも大きく、前記カム面の中点と前記カム面の両端のうちの他方における前記内面と前記外面の間の隙間よりも小さく、
前記転動体は一体となって動くように保持器によって保持されており、前記保持器は前記第１の軸に対して回転自在で、軸方向に延びる複数の保持器タブを有し、
ロータが前記外レースに互いに相対回転しないように連結されており、前記ロータと前記外レースは非磁性体スリーブを介して、互いに連結されており、前記非磁性体スリーブの一部は、前記外輪の対応する部分に係合しており、
アーマチュアが前記保持器と前記ロータの間に設けられており、前記アーマチュアには複数の開口部が周方向に間隔を置いて形成されており、前記保持器タブが軸方向に前記開口部に挿入されており、それによってアーマチュアは前記保持器に対して相対回転はできないが、軸方向には所定の範囲で動くように連結されており、
電磁コイルが前記ロータに囲まれており、前記電磁コイルは磁力によって、前記アーマチュアを前記ロータと接触するまで引き寄せ、前記外レースの回転をアーマチュアとロータ間に発生する摩擦力によって前記アーマチュアと保持器に伝えることによって、前記ローラが前記内レースと前記外レースとの間に係合する位置まで前記カム面上を移動させ、前記内レースと前記外レースが相対回転しないようにしているオーバーランニングクラッチ。
【請求項２】
前記ロータが前記スリーブの内周面に、前記スリーブに対して相対回転しないように取り付けられている、請求項１に記載のオーバーランニングクラッチ。
【請求項３】
前記スリーブが前記外レースの外面に、前記外レースに対して相対回転せず、軸方向に移動しないように取り付けられている、請求項１に記載のオーバーランニングクラッチ。
【請求項４】
外レースの外面に凹部が設けられ、前記スリーブの一部が前記凹部に嵌まることによって、前記スリーブが前記外レースの前記外面に回転方向にも軸方向にも動かないように固定されている、請求項３に記載のオーバーランニングクラッチ。
【請求項５】
前記外レースの外面と、前記スリーブの内面の一方に軸方向の突条が設けられており、前記外面と前記内面のうちの他方には前記突条に対応した凹部が設けられており、前記突条が前記凹部に嵌まることにより、前記スリーブが前記外レースに対して相対回転しないように固定されている、請求項３に記載のオーバーランニングクラッチ。
【請求項６】
前記外レースの前記外面には周方向かつ半径方向に延びる突条が形成されており、前記スリーブの一部が前記突条を越えて延びており、これによって前記スリーブを軸方向に動かないように前記外レースに固定している、請求項５に記載のオーバーランニングクラッチ。
【請求項７】
前記外レースの前記外周面にスプラインが形成されており、前記スプラインを前記スリーブの内周面に係合させることによって、前記スリーブを前記外周面に対して相対回転しないように固定している、請求項３に記載のオーバーランニングクラッチ。
【請求項８】
前記外レースの前記外面に周方向に延びる溝が形成され、前記スリーブの一部を前記溝に嵌めることによって、前記スリーブが前記外レースに対して軸方向に移動しないように固定している、請求項３に記載のオーバーランニングクラッチ。
【請求項９】
前記外レースの前記外面に第１の周方向に延びる溝と、周方向に一定の間隔を置いて第２の複数の軸方向の溝が形成されており、前記スリーブの一部が第１と第２の溝に嵌まることによって、前記スリーブが前記外レースに回転方向にも軸方向にも動かないように固定されている、請求項３に記載のオーバーランニングクラッチ。
【請求項１０】
前記外レースの前記外面におねじが形成されており、前記スリーブの内周面にめねじが形成されており、前記スリーブが前記外レースの外面にねじ込まれ、回転方向にも軸方向にも動かないように固定されている、請求項３に記載のオーバーランニングクラッチ。
【請求項１１】
前記内レースによって支持された第１の付勢部材を備え、この第１の付勢部材によって前記保持器を円周方向に付勢し、クラッチが係合していない際に、各転動体をカム面の中点か、カム面の両端のうちの一方に保持する、請求項１に記載のオーバーランニングクラッチ。
【請求項１２】
前記第１の付勢部材が、前記内レースと前記保持器の間に保持され、前記保持器を中立位置に向けて付勢しているセンタリングスプリングである、請求項１１に記載のオーバーランニングクラッチ。
【請求項１３】
前記アーマチュアを前記ロータから引き離す方向に付勢する第２の付勢部材が前記アーマチュアと前記ロータの間に設けられている、請求項１に記載のオーバーランニングクラッチ。
【請求項１４】
前記アーマチュアに凹部が形成されており、前記第２の付勢部材が前記凹部に挿入された波ばねであり、前記電磁コイルの磁力によって前記アーマチュアが前記ロータに押し付けられると、前記波ばねが圧縮され前記凹部に完全に収まるようになっている、請求項１３に記載のオーバーランニングクラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両のディファレンシアルあるいはトランスファーケースなどに用いる２方向オーバーランニングクラッチに関する。より具体的には、本発明は非磁性体スリーブで支持されたロータを備えたローラ／ランプタイプの２方向オーバーランニングクラッチ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１の１００は、この種のオーバーランニングクラッチの全体を示す。クラッチ１００は、内レース１２０と、外レース１１２と、前記２つのレースの間に設けられた複数の転動体１２６と、磁力によって転動体１２６を、内レース１２０と外レース１１２とを相対回転しないようにロックさせる位置に動かし、これによってクラッチ１００をロックさせる、電磁コイル１４４を備えている。外レース１１２の軸方向に延びる部分１０２で、ロータ１３６が支持され、ロータ１３６はハウジングに取り付けた電磁コイル１４４を取り囲んでいる。
【０００３】
内レース１２０と外レース１１２には大きな荷重がかかるので、外レース１１２は鋼材で製造するのが一般的である。ロータ１３６を支持する外レース１１２の軸方向に延びる部分１０２によって、クラッチ１００に用いられる鋼材の量が増えるため、クラッチ１００の重量が増大する。さらに、鋼材は一般的に磁気を伝導するので、ロータ１３６を支持するために、外レース１１２の部分１０２を鋼製にすると、電磁コイル１４４によって生じた磁束が、外レース１１２に漏れ、それによってクラッチ１００の性能は低下する。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５９２４５１０号
【０００５】
そこで、本発明の目的はロータと電磁コイルを備え、磁束の漏れを最小限にできる、軽量の電磁クラッチ機構を提供することである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のオーバーランニングクラッチ機構は、円筒状の内周面を有し、軸を中心にして回転自在の外レースと、前記円筒状の内周面と同軸の外周面を有する内レースを備えており、内周面と外周面の間に隙間が設けられている。
【０００７】
内レースは上記軸を中心に、外レースに対して相対回転することができる。内レースの外周面には間隔を置いてカム面が形成されている。外レースと内レースの間には複数のローラが設けられており、各ローラが１つのカム面の中央に位置し、ローラの直径は内レースのカム面の中央と外レースの円筒状の内周面との間の距離よりも小さい。
【０００８】
保持器によって全てのローラが一体となって周方向に動くことができるように連結されている。保持器は上記軸を中心に、内レースに対して一定の範囲内で相対回転することができる。また、第１の付勢部材が保持器に支持されており、保持器を、内レースのカム面の中央に各ローラが保持される位置に向けて、内レースに対して周方向に付勢している。
【０００９】
ロータが外レースと一緒に回転するように外レースに固定されている。アーマチュアが、保持器とロータの間に設けられており、アーマチュアには複数の開口部が周方向に間隔を置いて形成されている。軸方向に延びた保持器タブが前記開口部に貫通しており、それによってアーマチュアが保持器に対して相対回転はできないが、軸方向に所定の範囲で動くことができるように保持されている。
【００１０】
電磁コイルがロータと隣接する位置で固定のハウジングに設けられており、コイルの磁力でアーマチュアは引き寄せられロータと接触するようになっている。アーマチュアとロータが接触すると、両者の間の摩擦力で外レースの回転は、アーマチュアと保持器に伝わり、ローラはカム面上を内レースと外レースの間に噛み合う位置にまで移動し、内レースと外レースが相対回転するのを防ぐ。外レースを小型化し、軽量化し、磁束が外レースに漏れる可能性を減らすため、ロータと外レースは非磁性体スリーブを介して、連結されている。
【００１１】
本発明の他の利点と長所は、当業者ならば添付の図面を参照しながら、後述の本発明の好適な実施例の説明と請求項を読めば明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下の本発明の好適な実施例の説明は、本発明を好適な実施例のみに、限定しようとするものではなく、当業者が本発明を実施できるようにするためのものである。
【００１３】
図２の１０は、本発明のオーバーランニングクラッチの全体を示す。前記オーバーランニングクラッチは第一軸１６を中心に回転し、内面１４を有する外レース１２を備えている。内レース２０は、外レース１２の内面１４と共軸の外面２２を備えている。外レース１２の内面１４と、内レース２０の外面２２の間に隙間２４があり、前記隙間２４の中に、複数の転動体２６が設けられている。
【００１４】
転動体２６と内レース２０と外レース１２は、鋼製であることが好ましい。大きなヘルツ応力が加わるため、外レース１２の内面１４と、内レース２０の外面２２と、転動体２６は、焼入れ、研削加工されていることが好ましい。
【００１５】
内レース２０の外面２２には、隣接する複数のカム面が設けられており、前記カム面は回転軸を中心とした半径に対して垂直をなす平面であることが好ましい。この場合、隙間２４はカム面の中点において最大寸法をとり、隣接する２つのカム面の境界部において最小寸法をとる。転動体２６は、外レース１２と内レース２０の間に設けられ、各転動体２６は内レース２０の各カム面の中点に位置する。転動体２６の直径は内面１４と外面２２のカム面の中点との間における隙間２４よりも小さく、隣接するカム面の境界部と外レースの内面１４との間における隙間２４よりも大きい。
【００１６】
保持器２８によって、全ての転動体は円周方向に一体となって移動するように保持されている。保持器２８は、第１軸１６を中心として内レース２０に対して所定の範囲で相対回転することができる。保持器２８は、保持器から軸方向に延びる少なくとも１つのタブ３０を有する。
【００１７】
第１の付勢部材３４が保持器２８に設けられており、常時、カム面の中央に転動体２６が保持されるように、内レース２０に対する保持器２８の位置を保っている。
【００１８】
ロータ３６がスリーブ３８を介して外レース１２に互いに相対回転しないように固定されている。スリーブ３８は非磁性体で、外レース１２の外面４０に固定されており、ロータ３６は非磁性体スリーブ３８の内面４２に固定されている。したがって、非磁性体スリーブ３８はロータ３６と外レース１２の間に設けられ、両者を連結している。非磁性体スリーブ３８を設けることによって、外レース１２の端部でロータ３６を支持する必要がなくなるので、外レース１２はより小さく、より軽く設計することができる。
【００１９】
ロータ３６は磁束を発生させる電磁コイル４４とコイルハウジング４６を囲んでいる。非磁性体スリーブ３８を、外レース１２のロータ３６を支持するために用いることで、前記磁束が外レース１２に漏れたり、ショートしたりするのを防止している。非磁性体スリーブ３８は、アルミニウムまたはその他の好適な非磁性材からなることが好ましい。スリーブ軸受４８が、ロータ３６の内周面５０内に設けられ、内レース２０の背面５２に当接しており、ロータ３６をオーバーランニングクラッチ１０内において軸方向に位置決めしている。
【００２０】
非磁性体スリーブ３８は外レース１２の外周面４０に、外レース１２に対して回転方向にも軸方向にも移動できないように設けられている。第１の実施例においては、外レース１２の外面４０には、くぼみ５４が設けられている。図２に示されているように、非磁性体スリーブ３８の部分５５が、くぼみ５４に対応するように形成され、くぼみ５４に嵌りこんでおり、非磁性体スリーブ３８を外レース１２の外面４０に、回転方向にも軸方向にも移動できないように固定している。
【００２１】
図３、４に示されているように、第２の実施例では、外レース１２の外面４０には、半径方向内側に延びる凹部５６が設けられている。非磁性体スリーブ３８の内面４２には、半径方向内側に向かって突出し、凹部５６に嵌った突起６０が形成されている。外レース１２の凹部５６と非磁性体スリーブ３８の突起６０が互いに係合することによって、非磁性体スリーブ３８は外レース１２に対して回転方向に固定される。外レース１２の外面４０には、外レース１２の円周方向に延びる半径方向の突条６２が形成されている。非磁性体スリーブ３８の一端に突条６２の外径よりも小さい内径を有するリップ６３が形成されている。このリップ６３を突条６２上に嵌め、リップ６３先端を内方向に折り曲げて、非磁性体スリーブ３８を外レース１２に軸方向に固定している。突起６０は外面４０に設けられたに凹部５６と非磁性体スリーブ３８の内面４２に新たに設けられた凹部に嵌る別体の「キー」によって置き換えることが可能である。
【００２２】
第３の実施例では、外レース１２の外周面４０には、スプライン６４が設けられている。スプライン６４は図５に示すように、非磁性体スリーブ３８の内周面４２に係合し、非磁性体スリーブ３８を外レース１２に回転方向にロックする。外レース１２の外面４０には、周方向に延びる溝６６が形成されている。非磁性体スリーブ３８の半径方向内側に延びる部分６７を、溝６６に嵌めることにより、非磁性体スリーブ３８を外レース１２に対して、軸方向に動かないように固定している。
【００２３】
図６の第４の実施例では、第１の半径方向の溝６８が外レース１２の外面４０の周方向に延び、さらに軸方向に延びる複数の第２の溝７０が、外レース４０の周方向に間隔をおいて形成されている。非磁性体スリーブ３８の一部が、第１の溝６８と第２の溝７０に嵌まり、非磁性体スリーブ３８を回転方向にも軸方向にも動かないように外レース１２に固定している。
【００２４】
第５の実施例では、非磁性体スリーブ３８は外レース１２の外面４０にねじ込まれている。すなわち第５の実施例では、外レース１２の外面４０におねじ７２が設けられており、おねじ非磁性体スリーブ３８の内面４２には、めねじ７４が設けられており、おねじ７２とめねじ７４のねじ係合により、非磁性体スリーブ３８は、外レース１２に回転方向にも軸方向にも動かないように固定されている。非磁性体スリーブを外レース１２にねじ込んだ後、非磁性体スリーブ３８をかしめなどによって変形させ、非磁性体スリーブ３８が外レース１２から離れたり、外れたりしないようにすることができる。
【００２５】
全ての実施例において、アーマチュア７６が保持器２８とロータ３６の間に設けられている。アーマチュア７６には、少なくとも一つの開口部７８が設けられており、そこに保持器タブ３０が貫通し、アーマチュア７６が保持器２８に対して相対回転しないように保持器２８に連結されている。アーマチュア７６内の開口部７８は、保持器タブ３０が軸方向に摺動できる位に大きくなければならない。このためアーマチュア７６は保持器２８に対して相対的に回転することはできないが、軸方向に移動することはできる。
【００２６】
第２の付勢部材８０がアーマチュア７６とロータ３６の間に設けられており、アーマチュア７６をロータ３６から離し、保持器２８に近付ける方向に付勢している。第２の付勢部材８０は波ばねであることが好ましい。
【００２７】
第１の付勢部材３４は、内レース２０によって支持され、保持器２８に係合し、保持器２８を転動体２６が内レース２０のカム面２３の中点に位置し、外レース１２と内レース２０が相対回転できる位置に付勢しているセンタリングスプリングである。第１の付勢部材３４は保持器２８の表面のノッチ（図示省略）に係合している、半径方向内側または外側に延びる複数の舌部を備えている。第１の付勢部材３４の付勢力は、オーバーランニングクラッチ１０に対して慎重に調整しなければならない。すなわち、オーバーランニングクラッチ１０が係合していない際には、保持器２８と転動体２６を中立位置に容易に移動させるのに充分なものでなければならない。しかし、この付勢力がアーマチュア７６とロータ３６の間の摩擦力を上回ると、クラッチ１０を作動させられなくなるので、上記摩擦力より小さくなければならない。
【００２８】
上述のように、電磁コイル４４は磁束を生じさせる。ロータ３６には、複数の円弧状のスロット８２が周方向に間隔を置いてロータ３６を貫通して形成されている。電磁コイル４４は通電すると磁束を生じ、磁束はスロット８２を通過しアーマチュア７６に作用する。磁束がアーマチュア７６に作用すると、アーマチュア７６は磁力によってロータ３６の方に引かれる。電磁コイル４４の磁力が第２の付勢部材８０の力を上回ると、アーマチュア７６はロータ３６の方に動き始める。
【００２９】
アーマチュア７６は保持器２８に対して自由に軸方向に動くことができる。そのため電磁コイル４４の吸引力が、第２の付勢部材の力を上回ると、アーマチュア７６はロータ３６と接触するまでロータ３６の方に軸方向に動く。アーマチュア７６とロータ３６が互いに接触すると、両者の間の摩擦力によって、アーマチュア７６はロータ３６と外レース１２と共に回転し始める。アーマチュア７６は相対回転しないように保持器２８に接続されているので、外レース１２の回転はアーマチュア７６を介して保持器２８に伝えられる。
【００３０】
内レース２０に対して保持器２８が回転すると、転動体２６はカム面の中点からカム面に沿って移動する。転動体２６がカム面の中点から移動すると、隙間２４の大きさは転動体２６の直径より小さくなるので、転動体２６は、内レース２０の外面２２と外レース１２の内面２０の間に噛み込み、内レース２０と外レース１２を回転方向に固定する。このカム面の構造及び作用は、米国特許第５９２７４５６号と第５９２４５１０号に詳しく記載されている。
【００３１】
電磁コイルの通電を切ると、アーマチュア７６のロータ３６に対する吸引力は消える。この吸引力が消えると、第２の付勢部材８０の付勢力が、すぐに吸引力を上回り、アーマチュア７６はロータ３６から離され、アーマチュア７６に回転が伝わらなくなる。
【００３２】
保持器２８を回転させ、転動体２６を中立位置から移動させる力がなくなると、第１の付勢部材３４によって保持器２８は中立位置に戻り、転動体２６はカム面の中央に戻る。このため、外レース１２は内レース２０に対して自由に回転できるようになり、オーバーランニングクラッチ１０はアンロックされる。
【００３３】
アーマチュア７６の内周面には環状段部８４が形成されている。環状段部８４は、ロータ３６と対向しており、第２の付勢部材８０が収まる凹部を形成している。第２の付勢部材８０は、電磁コイル４４の磁力が第２の付勢部材８０のばね力を超え、アーマチュア７６が引き寄せられロータ３６と接触すると、最大限に圧縮され、アーマチュア７６に設けられた環状段部８４の内部に完全にはまり込む波ばねである。
【００３４】
上記の説明は、本発明の多様な側面を開示し説明したものである。当業者ならば添付の図面とクレームから、クレームに定義した本発明の正当な範囲から外れることなく、本発明に変更や改良を加えることができることに気が付くであろう。本明細書では実施例を用いて本発明を記述した。したがって、ここで用いた文言は説明を加えるためのものであって、限定を加えるためのものではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来技術のオーバーランニングクラッチ機構の断面図である。
【図２】本発明のオーバーランニングクラッチの第１の実施例の断面図である。
【図３】本発明のオーバーランニングクラッチの第２の実施例の断面図である。
【図４】図３の４−４線に沿った断面図である。
【図５】本発明のオーバーランニングクラッチの第３の実施例の断面図である。
【図６】本発明のオーバーランニングクラッチの第４の実施例の外レースの外周面の一部の斜視図である。
【図７】本発明のオーバーランニングクラッチの第５の実施例の断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  クラッチ
１２  外レース
２０  内レース
２４  隙間
２６  転動体
２８  保持器
３４  第１の付勢部材
３６  ロータ
３８  磁性体スリーブ
４４  電磁コイル
５６  凹部
６０  突起
６４  スプライン
６６、６８、７０  溝
７２  おねじ
７４  めねじ
７７  アーマチュア
８０  第２の付勢部材
【図１】
2006132768.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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