(57)【要約】【課題】係止部材を挿入および排出する際の確実性の向上を図ることが可能なクラッチ装置を提供する。【解決手段】クラッチ装置１は、従動側回転体５が連結位置にある状態で、回動機構部９０により係止部材６１が従動側回転体５の傾斜溝５７に挿入された場合に、傾斜溝５７が係止部材６１に当接することにより、従動側回転体５がその回転に伴って解除位置に向かって移動するように構成されている。そして、回動機構部９０は、モータ９１と、モータ９１の出力トルクを増幅するウォーム９１ａおよびウォームホイール９２と、係止部材６１に連結される連結部材９４とを含み、モータ９１の出力トルクが増幅されて連結部材９４に伝達されることにより、係止部材６１が回動されるように構成されている。【選択図】図６
2015200362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動側回転体と、
前記駆動側回転体に連結される連結位置とその連結が解除される解除位置との間で移動可能に設けられ、傾斜溝が形成された従動側回転体と、
前記従動側回転体を前記連結位置側に付勢する付勢部材と、
前記従動側回転体の傾斜溝に挿入可能な係止部材と、
前記係止部材を回動させる回動機構部とを備え、
前記従動側回転体が前記連結位置にある状態で、前記回動機構部により前記係止部材が前記従動側回転体の傾斜溝に挿入された場合に、前記傾斜溝が前記係止部材に当接することにより、前記従動側回転体がその回転に伴って前記解除位置に向かって移動するクラッチ装置であって、
前記回動機構部は、モータと、前記モータの出力トルクを増幅する減速装置と、前記係止部材に連結される連結部材とを含み、前記モータの出力トルクが前記減速装置により増幅されて前記連結部材に伝達されることにより、前記係止部材が回動されるように構成されていることを特徴とするクラッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はクラッチ装置に係る。特に、本発明は、駆動側回転体に対して従動側回転体を進退移動させることによって、これら両者の連結状態を切り換えるクラッチ装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの動力をウォータポンプに伝達する係合状態と伝達しない解放状態とを切り換えるクラッチ装置が知られている。例えば特許文献１には、クランク軸に連繋された駆動側回転体と、ウォータポンプに連繋された従動側回転体とを備え、これら回転体同士を、磁力を利用して圧接することにより係合状態となるクラッチ装置が開示されている。具体的に、この特許文献１に開示されているクラッチ装置は、駆動側回転体に向かう磁力を従動側回転体に付与する磁石と、通電されることによって前記磁石の磁界を打ち消すコイルとを備えている。そして、コイルの非通電時には、磁石の磁力によって駆動側回転体と従動側回転体とが圧接して係合状態となる。これにより、ウォータポンプに動力が伝達される。一方、コイルの通電時には、コイルの周囲に発生する磁界によって磁石の磁界が打ち消されて駆動側回転体と従動側回転体とが離間して解放状態となる。これにより、ウォータポンプには動力が伝達されないことになる。
【０００３】
しかしながら、この特許文献１の構成では、ウォータポンプに伝達すべきトルクが大きい場合、回転体同士を圧接させるための圧接力を大きくしておく必要がある。この場合、前記磁石を大型化する必要がある。また、この大型の磁石の磁界を打ち消すための（係合状態から解放状態へ切り換えるための）前記コイルも大型化しておく必要がある。このため、特許文献１の構成ではクラッチ装置全体としての小型化を図ることが難しい。
【０００４】
そこで、本願特許出願人は、従動側回転体の回転力を利用して係合状態から解放状態への切り換えを可能にするクラッチ装置について出願している（特願２０１２−２１１０４６号および特願２０１３−１５４９８６号）。
【０００５】
具体的には、従動側回転体を駆動側回転体に対して進退移動自在とする。また、駆動側回転体に向かう付勢力を従動側回転体に作用させる付勢部材を設ける。また、従動側回転体の外周面に傾斜溝および環状溝を互いに隣接して設けると共に、この傾斜溝に挿入可能な係止部材を設ける。そして、傾斜溝に係止部材が挿入されていない状態では、前記付勢部材の付勢力によって従動側回転体が駆動側回転体に向かって前進移動し、これら回転体同士が連結されてクラッチ装置が係合状態となる。一方、傾斜溝に係止部材が挿入されると、係止部材と傾斜溝の側面との当接により、従動側回転体の回転力が、この従動側回転体をスライド移動させる力に変換される。これにより、従動側回転体が回転しながら駆動側回転体から後退し、これら回転体同士が離間してクラッチ装置が解放状態となる。そして、従動側回転体の回転が更に進んで係止部材が傾斜溝から環状溝に移ると、係止部材と環状溝の側面とが当接する。これにより、従動側回転体の進退移動が規制されることでクラッチ装置の解放状態が維持されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２０３４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、上記したクラッチ装置では、係止部材を回動させるためにソレノイドアクチュエータが設けられている。そして、ソレノイドアクチュエータの復帰ばねの付勢力によって、係止部材が傾斜溝に挿入され、ソレノイドアクチュエータの電磁力によって、係止部材が環状溝から排出される（引き抜かれる）ようになっている。なお、このソレノイドアクチュエータは、自己保持型であり、係止部材を駆動（挿入および排出）するとき以外は通電する必要がないので、消費電力の低減を図ることが可能である。
【０００８】
しかしながら、係止部材を回動させるためにソレノイドアクチュエータを用いた場合には、係止部材を挿入および排出する力を大きくすることが困難であることから、係止部材の挿入動作および排出動作の確実性の向上を図ることが困難である。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、係止部材を挿入および排出する際の確実性の向上を図ることが可能なクラッチ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によるクラッチ装置は、駆動側回転体と、駆動側回転体に連結される連結位置とその連結が解除される解除位置との間で移動可能に設けられ、傾斜溝が形成された従動側回転体と、従動側回転体を連結位置側に付勢する付勢部材と、従動側回転体の傾斜溝に挿入可能な係止部材と、係止部材を回動させる回動機構部とを備える。クラッチ装置は、従動側回転体が連結位置にある状態で、回動機構部により係止部材が従動側回転体の傾斜溝に挿入された場合に、傾斜溝が係止部材に当接することにより、従動側回転体がその回転に伴って解除位置に向かって移動するように構成されている。そして、回動機構部は、モータと、モータの出力トルクを増幅する減速装置と、係止部材に連結される連結部材とを含み、モータの出力トルクが減速装置により増幅されて連結部材に伝達されることにより、係止部材が回動されるように構成されている。
【００１１】
このように構成することによって、モータの出力トルクにより係止部材を回動（挿入および排出）させることにより、係止部材を回動させるためにソレノイドアクチュエータを用いる場合に比べて、係止部材を挿入および排出する力を大きくすることができるので、係止部材を挿入および排出する際の確実性の向上を図ることができる。また、減速装置を設けることにより、出力トルクを増加させながら、モータの小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のクラッチ装置によれば、係止部材を挿入および排出する際の確実性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態によるクラッチ装置を示した断面図である。
【図２】クラッチ装置の従動側回転体を示した斜視図である。
【図３】クラッチ装置の係合状態を示した側面図である。
【図４】クラッチ装置の解放状態を示した側面図である。
【図５】従動側回転体の傾斜溝形成領域および環状溝形成領域それぞれを展開して示した図である。
【図６】クラッチ装置が係合状態のときの係止ユニットを示した図である。
【図７】クラッチ装置が解放状態のときの係止ユニットを示した図である。
【図８】本発明の第２実施形態によるクラッチ装置が係合状態のときの係止ユニットを示した図である。
【図９】図８のクラッチ装置が解放状態のときの係止ユニットを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下では、本発明に係るクラッチ装置を自動車用エンジン（内燃機関）の冷却系に備えられたウォータポンプに適用した場合について説明する。つまり、エンジンからウォータポンプへ動力を伝達する動力伝達系に備えられたクラッチ装置であって、エンジンの動力をウォータポンプへ伝達する状態（係合状態）と伝達しない状態（解放状態）とを切り換えるものとして説明する。
【００１５】
−第１実施形態−
図１は、第１実施形態に係るクラッチ装置１の断面図である。この図１では、エンジンの動力をクラッチ装置１へ伝達するための構成部品およびウォータポンプ８の主たる構成部品をそれぞれ仮想線で示している。
【００１６】
この図１に示すように、クラッチ装置１は、クラッチハウジング２と、このクラッチハウジング２の内側空間に配設されたクラッチ機構３とを備えている。
【００１７】
（クラッチハウジングおよびクラッチ出力軸）
クラッチハウジング２は、例えばエンジンのシリンダブロック（図示省略）に固定されており、鉛直方向に延びる平板状のベース部２１と、このベース部２１の一方側の面（図中における左側の面）に形成された略円筒形状のクラッチ機構収容部２２とを備えている。このクラッチ機構収容部２２の内側空間に前記クラッチ機構３が配設されている。
【００１８】
クラッチハウジング２のベース部２１の中央部には水平方向に貫通した貫通孔２３が形成されている。この貫通孔２３には、略円筒形状の支持部材２４が嵌め込まれている。この支持部材２４は、その内側に配設された第１ベアリングＢ１を介して、クラッチ出力軸１１を回転自在に支持している。
【００１９】
クラッチ出力軸１１の先端側（図１における右端側）には、ウォータポンプ８のインペラ８１が一体回転可能に取り付けられている。
【００２０】
一方、クラッチ出力軸１１の基端側（図１における左端側）には、クラッチ機構３を構成する駆動側回転体４および従動側回転体５が設けられている。これら駆動側回転体４および従動側回転体５の配設位置としては、従動側回転体５が駆動側回転体４よりもウォータポンプ寄りとなっている。駆動側回転体４は、第２ベアリングＢ２を介してクラッチ出力軸１１に、相対回転自在に支持されている。従動側回転体５は、スプライン嵌合によってクラッチ出力軸１１に、一体回転可能に且つ軸心方向に沿って移動自在に支持されている。これら駆動側回転体４および従動側回転体５の構成については後述する。
【００２１】
（クラッチ機構）
クラッチ機構３は、所謂ボールロック式のクラッチ機構で構成されており、前記駆動側回転体４および従動側回転体５を備えている。このクラッチ機構３は、駆動側回転体４と従動側回転体５とを連結することによってクラッチ装置１の係合状態を成立させ、これにより、ウォータポンプ８を作動させる。また、クラッチ機構３は、駆動側回転体４と従動側回転体５との連結を解除することによってクラッチ装置１の解放状態を成立させ、これにより、ウォータポンプ８を停止または減速させる。例えば、所定期間内においてクラッチ装置１を係合状態にする期間と解放状態にする期間との比を調整することによって、ウォータポンプ８の回転速度を任意に調整することが可能である。以下、駆動側回転体４および従動側回転体５の構成について具体的に説明する。
【００２２】
駆動側回転体４は、ボルト止め等の手段によって従動側プーリ７１に一体回転可能に連結されている。この従動側プーリ７１は、クラッチ機構３の外周側および前記クラッチハウジング２のクラッチ機構収容部２２の外周側を囲む形状となっている。また、この従動側プーリ７１は、第３ベアリングＢ３を介してクラッチハウジング２により回転自在に支持されている。一方、エンジン（動力発生源）のクランクシャフト７２の端部には駆動側プーリ７３が一体回転可能に連結されている。そして、これら従動側プーリ７１と駆動側プーリ７３とに亘って補機用ベルト７４が架け渡されている。これにより、クランクシャフト７２の回転力が駆動側プーリ７３および補機用ベルト７４を介して従動側プーリ７１に伝達されるようになっている。この回転力の伝達によって従動側プーリ７１が回転すると、それに伴って駆動側回転体４も回転する。
【００２３】
従動側回転体５は、図２（従動側回転体５の斜視図）にも示すように、外径寸法が互いに異なる大径部５１と小径部５２とを備えている。大径部５１は軸心方向の駆動側回転体４側（図１における左側）に位置している。小径部５２は軸心方向のウォータポンプ８側（図１における右側）に位置している。
【００２４】
従動側回転体５の小径部５２には、ウォータポンプ８側に向かって開放する凹部５２ａ（図１を参照）が形成されている。この凹部５２ａの内径寸法は前記支持部材２４の外径寸法よりも僅かに大きく設定され、この凹部５２ａの内部に支持部材２４の一部が挿入されている。
【００２５】
この凹部５２ａの底部には、付勢部材ＳＰを収容するための収容凹部５２ｂが形成されている。この収容凹部５２ｂは前記クラッチ出力軸１１の外周側において周方向に亘る複数箇所に設けられている。
【００２６】
前記付勢部材ＳＰは例えばコイルスプリングで成る。前記クラッチ出力軸１１の外周面には、前記収容凹部５２ｂに対面するフランジ形状の係止突起１１ａが設けられている。前記付勢部材ＳＰは、この係止突起１１ａと前記従動側回転体５の収容凹部５２ｂとの間に圧縮された状態で配設されている。これにより、従動側回転体５は、駆動側回転体４に向かって（図１における左側に向かって）付勢されている。
【００２７】
前記駆動側回転体４には、従動側回転体５側に向かって開放する凹部４１が設けられている。この凹部４１の内径寸法は前記従動側回転体５の大径部５１よりも大径となっており、この凹部４１内に従動側回転体５の大径部５１が挿入されている。これにより、従動側回転体５の大径部５１の外周面と、駆動側回転体４の凹部４１の内周面とが、半径方向で対面している。
【００２８】
従動側回転体５の大径部５１には、前記駆動側回転体４の凹部４１に向かって延びる複数（例えば３個）の延長部５１ａ，５１ａ，５１ａが設けられている。これら延長部５１ａ，５１ａ，５１ａは、図２に示すように、大径部５１の周方向で等間隔を存した位置に設けられている。
【００２９】
これら延長部５１ａ，５１ａ，５１ａの外周面には、球体収容溝５３がそれぞれ形成されている。この球体収容溝５３は、連結解除溝部５４と連結溝部５５とを備えている。連結解除溝部５４は、従動側回転体５の軸心方向に沿って延びている。連結溝部５５は、連結解除溝部５４の一端（小径部５２寄りの一端）から従動側回転体５の周方向に沿って延びている。この連結解除溝部５４の一端からの連結溝部５５の延長方向は、前記クランクシャフト７２から回転力を受けた際の駆動側回転体４の回転方向の下流側に向かう方向（クラッチ出力軸１１の先端側（図１における右側）から駆動側回転体４を見た場合の時計回り方向）となっている。
【００３０】
前記球体収容溝５３の深さ寸法としては、連結解除溝部５４が最も深く、連結溝部５５が最も浅くなっている。そして、この深さ寸法は、連結解除溝部５４から連結溝部５５に向かって次第に浅くなっている。
【００３１】
一方、駆動側回転体４の凹部４１の内周面には、その全周囲に亘って円弧溝４２が形成されている。この円弧溝４２は、図１に示すように断面形状が略円弧状である。この円弧溝４２の深さ寸法は、駆動側回転体４の全周囲に亘って略同一となっている。これにより、この駆動側回転体４の円弧溝４２と前記従動側回転体５の球体収容溝５３とが対面している。そして、これら円弧溝４２と球体収容溝５３とによって形成される空間に球体３１が収容されている（図１、図３、図４を参照）。
【００３２】
前述した如く従動側回転体５は、クラッチ出力軸１１の軸心方向に沿って移動自在となっている。つまり、従動側回転体５は、駆動側回転体４に近付く位置（図３に示す位置）と、駆動側回転体４から後退する位置（図４に示す位置）との間で軸心方向に沿って進退移動（スライド移動）自在となっている。
【００３３】
図３（クラッチ装置１の係合状態を示す側面図）に示すように、従動側回転体５が前記付勢部材ＳＰの付勢力によって駆動側回転体４に近付く位置に移動した場合には、駆動側回転体４の円弧溝４２と従動側回転体５の連結溝部５５とが対面する。前述した如く、連結溝部５５の深さは浅くなっている。具体的に、駆動側回転体４の凹部４１の内周面と従動側回転体５の大径部５１の外周面との間の間隔寸法と、連結溝部５５の深さ寸法と、円弧溝４２の深さ寸法との総和は、球体３１の外径寸法よりも僅かに小さくなっている。このため、図３に示すように球体３１が連結溝部５５の近傍に位置している場合には、この連結溝部５５と円弧溝４２との間に挟まれることで球体３１の回転は不能となる。つまり、球体３１が連結溝部５５と円弧溝４２との間に回転不能に嵌合され、これによって、駆動側回転体４の回転力が、球体３１を介して従動側回転体５に伝達されることになる。すなわち、駆動側回転体４と従動側回転体５とが連結される。この場合、従動側回転体５の回転に伴ってクラッチ出力軸１１およびウォータポンプ８のインペラ８１も回転し、ウォータポンプ８から冷却水が吐出されることになる。以下では、この駆動側回転体４と従動側回転体５とが連結された状態における従動側回転体５の位置（軸心に沿ったスライド移動位置）をロック位置（本発明でいう連結位置）と呼ぶ。
【００３４】
一方、図４（クラッチ装置１の解放状態を示す側面図）に示すように、従動側回転体５が前記付勢部材ＳＰの付勢力に抗して駆動側回転体４から後退する位置に移動した場合には、駆動側回転体４の円弧溝４２と従動側回転体５の連結解除溝部５４とが対面する。前述した如く、連結解除溝部５４の深さは深くなっている。具体的に、駆動側回転体４の凹部４１の内周面と従動側回転体５の大径部５１の外周面との間の間隔寸法と、連結解除溝部５４の深さ寸法と、円弧溝４２の深さ寸法との総和は、球体３１の外径寸法よりも僅かに大きくなっている。このため、図４に示すように球体３１が連結解除溝部５４に位置している場合には、この連結解除溝部５４と円弧溝４２との間に球体３１の回転（空転）を許容する隙間が形成される。この場合、クランクシャフト７２から回転力を受けることで駆動側回転体４が回転しても、球体３１による従動側回転体５への回転力の伝達は行われないことになる。すなわち、駆動側回転体４と従動側回転体５との連結が解除される。この場合、クラッチ出力軸１１およびウォータポンプ８のインペラ８１への回転力の伝達も行われないため、ウォータポンプ８は停止または減速されることになる。以下では、この駆動側回転体４と従動側回転体５との連結が解除された状態における従動側回転体５の位置（軸心に沿ったスライド移動位置）をアンロック位置（本発明でいう解除位置）と呼ぶ。
【００３５】
このように、駆動側回転体４と従動側回転体５との連結状態および連結解除状態は、従動側回転体５を駆動側回転体４に向かって進退移動させる機構によって実現される。つまり、従動側回転体５を駆動側回転体４に向けて前進させてロック位置にすることで駆動側回転体４と従動側回転体５とは連結状態（クラッチ装置１の係合状態）となる。一方、従動側回転体５を駆動側回転体４から後退させてアンロック位置にすることで駆動側回転体４と従動側回転体５とは連結解除状態（クラッチ装置１の解放状態）となる。
【００３６】
以下、この従動側回転体５を進退移動させるための機構（進退移動機構）について説明する。
【００３７】
（進退移動機構）
図３および図４に示すように、進退移動機構３２は、従動側回転体５の外周面に形成された溝５６、および、この溝５６に挿入可能な係止部材６１を有する係止ユニット６を備えている。以下、具体的に説明する。
【００３８】
従動側回転体５の小径部５２の外周面において、大径部５１に近接した位置には、周方向に延びる前記溝５６が形成されている。この溝５６は、周方向（軸心方向に直交する方向）に対して軸心方向の一方側に向かうように所定角度だけ傾斜した側面５７ａII（図５を参照）を有する傾斜溝５７と、軸心方向に対して直交する方向に延びる側面５８ａを有する環状溝５８とを備えている。これら傾斜溝５７および環状溝５８の配設位置としては、環状溝５８が傾斜溝５７よりも大径部５１寄りとなっている。
【００３９】
前記傾斜溝５７は、半径方向に延びる側面５７ａ（後述するピン挿入側面５７ａＩおよび傾斜された（周方向に対して所定角度だけ傾斜された）側面５７ａIIで成る；図５を参照）と、この側面５７ａの内周端から環状溝５８側に向かって軸心に沿う方向に延びる底面５７ｂとを備えている。
【００４０】
図５は、前記従動側回転体５の小径部５２において傾斜溝５７が形成されている領域（以下、傾斜溝形成領域という）および環状溝５８が形成されている領域（以下、環状溝形成領域という）それぞれを展開して示す図である。この図５では、左右方向が小径部５２の周方向であり、上下方向が小径部５２の軸心方向である。この図５に示すように、小径部５２の外周面には、それぞれ周方向に亘る傾斜溝形成領域および環状溝形成領域が隣接して設けられている。
【００４１】
前記傾斜溝形成領域における側面５７ａの周方向の所定範囲は、駆動側回転体４の回転方向（クラッチ装置１が係合状態にある場合には従動側回転体５の回転方向でもあるので、以下では、従動側回転体５の回転方向と呼ぶ場合もある）の上流側に向かって（図５における右方向に向かって）駆動側回転体４に次第に近付くように（環状溝５８に次第に近付くように）傾斜した側面５７ａIIとなっている。この側面５７ａIIの傾斜角度および傾斜範囲（側面５７ａIIが設けられている周方向の角度範囲）は、従動側回転体５の小径部５２の全周囲長さや従動側回転体５に必要な移動量（前記ロック位置とアンロック位置との間での移動量）に応じて適宜設定される。例えば前記ロック位置とアンロック位置との間での移動量（図中における寸法ｔ１）は２．０ｍｍであり、側面５７ａIIの傾斜角度（図中における角度α）は３°に設定されている。また、この側面５７ａIIが設けられている領域の周方向の角度範囲（図中における範囲ｔ２）としては２５０°の範囲に設定されている。これらの値はこれに限定されるものではない。
【００４２】
このように周方向に対して傾斜した側面５７ａIIが形成されているため、この側面５７ａIIが設けられている範囲ｔ２にあっては、前記底面５７ｂの幅寸法（軸心に沿う方向の寸法）は、周方向に亘って（従動側回転体５の回転方向の上流側に向かって）次第に狭くなっている。
【００４３】
また、この側面５７ａIIよりも従動側回転体５の回転方向の下流側（図５における左側）には、軸心方向に対して直交する方向に延びる（傾斜していない）ピン挿入側面５７ａＩが設けられている。このピン挿入側面５７ａＩが設けられている範囲ｔ３にあっては、前記底面５７ｂの幅寸法（軸心に沿う方向の寸法）は、周方向に亘って均一となっている。
【００４４】
また、側面５７ａIIよりも従動側回転体５の回転方向の上流側（図５における右側）にあっては、傾斜溝５７が形成されておらず、この領域は小径部５２の外周面と面一の（小径部５２の外周面と径方向の寸法が一致した）円弧面５７ａIIIとなっている。
【００４５】
前記ピン挿入側面５７ａＩが設けられている部分は、係止ユニット６の係止部材６１に備えられたピン６９が傾斜溝５７に挿入される場合の挿入開始領域に相当する。以下では、この領域を始端部５７ｃと呼ぶ。図５に示す形状の傾斜溝５７にあっては、前述した図中の範囲ｔ３が前記始端部５７ｃを構成するピン挿入側面５７ａＩの形成範囲となっている。また、側面５７ａIIにおける従動側回転体５の回転方向の上流側の端部は、係止ユニット６の係止部材６１に備えられたピン６９が傾斜溝５７から脱して環状溝５８に挿入される場合の挿入開始位置に相当する。以下では、この部分を終端部５７ｄと呼ぶ。
【００４６】
また、傾斜溝５７の深さ寸法として、前記ピン挿入側面５７ａＩの形成範囲ｔ３にあっては、側面５７ａIIの形成範囲ｔ２に向けて次第に深くなっている。また、側面５７ａIIの形成範囲ｔ２にあっては、その全周囲に亘って傾斜溝５７の深さ寸法が一定となっている。
【００４７】
一方、環状溝５８は、前記傾斜溝５７に隣接し且つ従動側回転体５の外周面の全周に亘って形成されている。また、この環状溝５８は、半径方向に延びる前記側面５８ａと、この側面５８ａの内周端から大径部５１側に向かって軸心に沿う方向に延びる底面５８ｂとを備えている。この環状溝５８の側面５８ａはその全面が軸心に対して直交する平面となっている。つまり、この側面５８ａは傾斜していない。また、環状溝５８の底面５８ｂは、前記傾斜溝５７の底面５７ｂよりも内周側に位置している。つまり、環状溝５８の深さ寸法は、傾斜溝５７の深さ寸法よりも大きくなっている。このため、環状溝５８と傾斜溝５７とは、これらの間に段差が存在する状態で隣接している。さらに、この環状溝５８では、前記傾斜溝５７の終端部５７ｄに隣接する位置が、前記ピン６９の挿入が開始される始端部５８ｃとなっている。
【００４８】
このように、傾斜溝５７および環状溝５８が形成されていることにより、図３に示すように従動側回転体５がロック位置にあって、駆動側回転体４と従動側回転体５とが連結状態である場合に、係止部材６１が溝５６に向けて回動した場合には、この係止部材６１のピン６９が前記傾斜溝５７の始端部５７ｃ（ピン挿入側面５７ａＩが形成されている領域）から傾斜溝５７に挿入される。このように傾斜溝５７にピン６９が挿入された場合、傾斜溝５７の側面５７ａIIがピン６９に当接した状態で従動側回転体５が回転することになる。そして、傾斜溝５７の側面５７ａIIがピン６９に摺動する間に、従動側回転体５がロック位置からアンロック位置に向かって軸心に沿う方向（図３における右方向）に移動する。この従動側回転体５の移動に伴い、前記球体３１は、従動側回転体５に設けられている前記連結溝部５５から前記連結解除溝部５４に向けて相対移動していく。
【００４９】
そして、ピン６９が傾斜溝５７の終端部５７ｄに達すると、ピン６９は環状溝５８の始端部５８ｃから環状溝５８に挿入される。つまり、ピン６９は傾斜溝５７から脱して環状溝５８に嵌り込む。これにより、従動側回転体５はロック位置からアンロック位置への移動が完了することになる。これに伴い、前記球体３１は前記連結解除溝部５４に嵌り込むことになる。このようにして、クラッチ装置１では、溝５６に係止部材６１のピン６９を挿入し、傾斜溝５７の側面５７ａIIにピン６９を係合させることによって前記付勢部材ＳＰの付勢力に抗して従動側回転体５をロック位置からアンロック位置までスライド移動させて、係合状態から解放状態に切り換わる。
【００５０】
（係止ユニット）
次に、図６および図７を参照して、係止ユニット６について説明する。
【００５１】
第１実施形態による係止ユニット６は、溝５６に挿入可能な係止部材６１と、係止部材６１を回動させる回動機構部９０とを備えている。この係止ユニット６は、付勢部材ＳＰの付勢力に抗して従動側回転体５をロック位置からアンロック位置までスライド移動させることにより、クラッチ装置１を係合状態から解放状態に切り換えるために設けられている。
【００５２】
係止部材６１は、基端側に回動軸６１ａが設けられ、その回動軸６１ａを中心にして回動可能に構成されている。また、係止部材６１は、先端側にピン６９が設けられており、そのピン６９を従動側回転体５の溝５６に対して挿入および排出することが可能である。
【００５３】
回動機構部９０は、モータ９１と、ウォームホイール９２と、平歯車９３と、連結部材９４と、ストッパ９５ａおよび９５ｂとを含んでいる。
【００５４】
モータ９１は、図示省略した制御回路に接続されており、正逆回転可能に構成されている。このモータ９１の出力軸には、ウォームホイール９２と噛み合うウォーム９１ａが設けられている。このため、ウォーム９１ａおよびウォームホイール９２は、モータ９１の出力トルクを増幅する減速装置（ウォームギヤ）として機能する。
【００５５】
ウォームホイール９２は、回転軸９２ａを中心にして回転可能に設けられている。また、ウォームホイール９２には、回転軸９２ａを中心にして一体的に回転する平歯車９２ｂが設けられている。この平歯車９２ｂは、平歯車９３と噛み合っている。平歯車９３は、回転軸９３ａを中心にして回転可能に設けられている。ウォームホイール９２、平歯車９２ｂおよび９３は、モータ９１によって回転されるようになっている。
【００５６】
連結部材９４は、一方端が平歯車９３に連結され、他方端が係止部材６１に連結されている。この連結部材９４は、モータ９１によって回転される平歯車９３の回転運動を係止部材６１の回動（揺動）運動に変換するために設けられている。ストッパ９５ａおよび９５ｂは、係止部材６１の回動範囲を規制するために設けられている。具体的には、ストッパ９５ａは、係止部材６１が溝５６から排出されたときに係止部材６１の位置決めをする機能を有し、ストッパ９５ｂは、係止部材６１が溝５６に挿入されたときに係止部材６１の位置決めをする機能を有する。
【００５７】
（クラッチ装置の動作）
次に、前述の如く構成されたクラッチ装置１の動作について説明する。
【００５８】
まず、図６に示すように、係止部材６１が溝５６から排出されてストッパ９５ａに接触されている。このとき、図３に示すように、従動側回転体５は付勢部材ＳＰの付勢力によってロック位置に保持されているため、球体３１は連結溝部５５に位置しており、クラッチ装置１は係合状態にある。すなわち、クラッチ装置１は駆動側回転体４の回転を、従動側回転体５を介してクラッチ出力軸１１に伝達している。これによりウォータポンプ８は作動している。
【００５９】
このウォータポンプ８の作動状態において、図６に示すように、モータ９１が正転方向に回転されると、ウォームホイール９２が図６における時計回りに回転される。このとき、ウォームホイール９２とともに平歯車９２ｂが回転され、その平歯車９２ｂと噛合する平歯車９３が図６において反時計回りに回転される。これにより、連結部材９４が従動側回転体５の軸心に近づくように移動され、係止部材６１のピン６９が溝５６に挿入される。
【００６０】
具体的には、係止部材６１のピン６９が、従動側回転体５の溝５６における傾斜溝５７に対し、その始端部５７ｃ（ピン挿入側面５７ａＩが形成されている領域）から挿入される。なお、この際、係止部材６１のピン６９が傾斜溝５７の始端部５７ｃ以外の領域に向けて移動した場合には、ピン６９は前記小径部５２の外周面に当接することになり、その後、従動側回転体５の回転に伴って、傾斜溝５７の始端部５７ｃがピン６９に対向する位置に達すると、このピン６９が、この始端部５７ｃから傾斜溝５７に挿入されることになる。
【００６１】
ピン６９が傾斜溝５７に挿入され、このピン６９が側面５７ａIIに当接した状態で、従動側回転体５が駆動側回転体４とともに回転すると、ピン６９が傾斜溝５７内を相対的に移動する間に、従動側回転体５はロック位置からアンロック位置に向かって移動する。つまり、図３に示す状態から図４に示す状態へと変化する。その後、従動側回転体５の回転が進むと、ピン６９は、傾斜溝５７の終端部５７ｄから環状溝５８の始端部５８ｃを経て環状溝５８に挿入される状態となる。これにより、従動側回転体５がアンロック位置に到達する。従動側回転体５がアンロック位置に達すると、球体３１が連結解除溝部５４に位置することになり、駆動側回転体４の回転が従動側回転体５に伝達されなくなり、クラッチ装置１は解放状態となる。
【００６２】
なお、係止部材６１のピン６９が環状溝５８に挿入されると、係止部材６１がストッパ９５ｂに接触される。そして、ストッパ９５ｂにより係止部材６１の移動が規制されることによって、過負荷に起因するモータ９１の電流増加が検出された場合に、モータ９１への通電が停止される。このとき、ウォームホイール９２側からウォーム９１ａを駆動することが困難であることから、係止部材６１のピン６９が環状溝５８に挿入された状態で維持される。つまり、モータ９１に対して通電されていない状態で、係止部材６１が環状溝５８に挿入された状態で維持されるとともに、クラッチ装置１が解放状態で維持される。
【００６３】
従動側回転体５と駆動側回転体４との連結が解除された直後は、図４に示すように、従動側回転体５は、環状溝５８にピン６９が挿入された状態で、このピン６９との間に生じる摩擦力の作用を受けつつ、慣性力によって回転を続ける。このようにピン６９が環状溝５８に挿入された状態では、ピン６９が傾斜溝５７と環状溝５８との境界に存在する段差、すなわち、環状溝５８の側面５８ａに係合している。そのため、ピン６９が環状溝５８から引き抜かれるように変位してこの段差を乗り越えない限りは、ピン６９が傾斜溝５７に変位することはない。こうして、従動側回転体５の環状溝５８に係止部材６１のピン６９が挿入された状態で、従動側回転体５は回転し、その回転速度が次第に低下していく。この状態が継続されると、ウォータポンプ８は停止される。
【００６４】
一方、クラッチ装置１を、解放状態から係合状態に切り換えるときには、図７に示すように、モータ９１が逆転方向に回転され、ウォームホイール９２が図７における反時計回りに回転される。このとき、ウォームホイール９２とともに平歯車９２ｂが回転され、その平歯車９２ｂと噛合する平歯車９３が図７において時計回りに回転される。これにより、連結部材９４が従動側回転体５の軸心から離れるように移動され、係止部材６１のピン６９が環状溝５８から引き抜かれる（排出される）。
【００６５】
そして、係止部材６１による係止が解除された従動側回転体５は、付勢部材ＳＰの付勢
力によってロック位置に移動し、従動側回転体５と駆動側回転体４とが連結され、クラッチ装置１が係合状態に切り換わる。
【００６６】
なお、係止部材６１のピン６９が環状溝５８から排出されると、係止部材６１がストッパ９５ａに接触される。そして、ストッパ９５ａにより係止部材６１の移動が規制されることによって、過負荷に起因するモータ９１の電流増加が検出された場合に、モータ９１への通電が停止される。このとき、ウォームホイール９２側からウォーム９１ａを駆動することが困難であることから、係止部材６１のピン６９が溝５６から排出された状態で維持される。つまり、モータ９１に対して通電されていない状態で、係止部材６１が溝５６から排出された状態で維持されるとともに、クラッチ装置１が係合状態で維持される。
【００６７】
このようにしてクラッチ装置１の係合状態と開放状態とが切り換わるようになっているため、前述した如く、所定期間内においてクラッチ装置１を係合状態にする期間と解放状態にする期間との比を調整することによって、ウォータポンプ８の回転速度を任意に調整することが可能となっている。
【００６８】
（効果）
第１実施形態では、上記のように、モータ９１の出力トルクにより係止部材６１を回動（挿入および排出）させることによって、係止部材６１を回動させるためにソレノイドアクチュエータ（図示省略）を用いる場合に比べて、係止部材６１を挿入および排出する力を大きくする（たとえば、１０Ｎ以上にする）ことができるので、係止部材６１を挿入および排出する際の確実性の向上を図ることができる。また、ウォームホイール９２を設けるとともに、モータ９１の出力軸にウォーム９１ａを設けることによって、出力トルクを増加させながら、モータ９１の小型化を図ることができる。
【００６９】
また、第１実施形態では、ウォームホイール９２側からウォーム９１ａを駆動することが困難であることによって、係止部材６１が溝５６に挿入および排出されたときに、その状態を維持するためにモータ９１に対して通電する必要がないので、消費電力の低減を図ることができる。
【００７０】
また、第１実施形態では、モータ９１を駆動力源とする回動機構部９０によって係止部材６１を回動（揺動）させることによって、係止部材６１を回動させるためにソレノイドアクチュエータ（図示省略）を用いる場合に比べて、係止部材６１の揺動範囲を広くすることができるので、設計の自由度を向上させることができる。
【００７１】
−第２実施形態−
次に、図８および図９を参照して、第２実施形態によるクラッチ装置の回動機構部２００について説明する。
【００７２】
第２実施形態の回動機構部２００は、モータ２０１と、ウォームホイール９２と、平歯車９３と、連結部材９４とを備えている。モータ２０１は、一方向のみに回転可能に構成されている。回動機構部２００には、ストッパ９５ａおよび９５ｂ（図６および図７参照）が設けられていない。なお、回動機構部２００のその他の構成は、回動機構部９０と同様である。
【００７３】
そして、図８に示すように、係止部材６１が溝５６から排出された状態から、モータ２０１が一方向に回転されると、ウォームホイール９２が図８における時計回りに回転される。このとき、ウォームホイール９２とともに平歯車９２ｂが回転され、その平歯車９２ｂと噛合する平歯車９３が図８において反時計回りに回転される。これにより、連結部材９４が従動側回転体５の軸心に近づくように移動され、係止部材６１のピン６９が溝５６に挿入される。
【００７４】
そして、係止部材６１のピン６９が環状溝５８に挿入されると、モータ２０１への通電が停止される。このとき、ウォームホイール９２側からウォーム９１ａを駆動することが困難であることから、係止部材６１のピン６９が環状溝５８に挿入された状態で維持される。
【００７５】
その後、図９に示すように、モータ２０１が一方向に回転されると、ウォームホイール９２が図９における時計回りに回転される。このとき、ウォームホイール９２とともに平歯車９２ｂが回転され、その平歯車９２ｂと噛合する平歯車９３が図９において反時計回りに回転される。これにより、連結部材９４が従動側回転体５の軸心から離れるように移動され、係止部材６１のピン６９が環状溝５８から引き抜かれる（排出される）。
【００７６】
そして、係止部材６１のピン６９が環状溝５８から排出されると、モータ２０１への通電が停止される。このとき、ウォームホイール９２側からウォーム９１ａを駆動することが困難であることから、係止部材６１のピン６９が溝５６から排出された状態で維持される。
【００７７】
なお、係止部材６１の溝５６への挿入および排出は、たとえば、モータ２０１のステップ数に基づいて判断するようにしてもよいし、係止部材６１の位置を検出するセンサ（図示省略）を設け、そのセンサの検出結果に基づいて判断するようにしてもよい。また、ウォームホイール９２または平歯車９３の位置（角度）を検出するセンサ（図示省略）を設け、そのセンサの検出結果に基づいて判断するようにしてもよい。
【００７８】
上述したように、回動機構部２００は、一方向のみに回転するモータ２０１が設けられており、そのモータ２０１によりウォームホイール９２が一回転される毎に、係止部材６１が挿入および排出されるように構成されている。
【００７９】
（効果）
第２実施形態では、上記のように、一方向のみに回転されるモータ２０１を設けることによって、モータ２０１への通電方向を切り換える必要がないので、モータ２０１を制御する制御回路を簡素化することができる。また、ウォーム９１ａおよびウォームホイール９２などにおいて、歯面の片側のみを摺動させることができる。
【００８０】
なお、第２実施形態のその他の効果は、第１実施形態と同様である。
【００８１】
−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００８２】
たとえば、第１および第２実施形態では、傾斜溝５７の側面５７ａIIの形成範囲ｔ２における溝深さを周方向に亘って均一にする例を示したが、これに限らず、側面５７ａIIの形成範囲ｔ２において、前記始端部５７ｃから終端部５７ｄにかけて漸次深くなっていく構成としてもよい。
【００８３】
また、第１および第２実施形態では、環状溝５８の深さをその全周囲に亘って一定にする例を示したが、これに限らず、環状溝５８における始端部５８ｃの溝深さがその他の部分の溝深さよりも浅くなっていてもよい。
【００８４】
また、第１および第２実施形態では、係止部材６１のピン６９が挿入される溝５６を従動側回転体５の外周面に設ける例を示したが、これに限らず、溝５６を従動側回転体５の内周面に設け、従動側回転体５の内部空間に挿入された係止部材６１のピン６９が外周側に移動することで溝５６に挿入される構成としてもよい。
【００８５】
また、第１および第２実施形態において、付勢部材ＳＰの数は任意に変更することが可能である。例えば、従動側回転体５を１つの付勢部材で付勢することも可能である。また、この付勢部材ＳＰは従動側回転体５をロック位置に向かって付勢するものであればよく、前述した圧縮コイルスプリングには限定されない。例えば、従動側回転体５をロック位置に向かって引っ張る引張スプリングを付勢部材として適用するようにしてもよい。
【００８６】
また、クラッチ装置１の構成としてはボールロック式には限定されない。例えば圧着式のクラッチ装置としてもよい。
【００８７】
さらに、第１および第２実施形態では、クランクシャフト７２からウォータポンプ８への動力の伝達状態を切り換えるクラッチ装置１に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、オイルポンプやコンプレッサ等、他の補機とクランクシャフト７２との間に配設されたクラッチ装置に対しても適用可能である。また、クランクシャフト７２からの動力の伝達状態を切り換えるものに限らず、他の動力源からの動力の伝達状態を切り換えるクラッチ装置として本発明を適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、駆動側回転体に対して従動側回転体を進退移動させることによって、これら両者の連結状態を切り換えるクラッチ装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１      クラッチ装置
４      駆動側回転体
５      従動側回転体
５７    傾斜溝
６１    係止部材
９０    回動機構部
９１    モータ
９１ａ  ウォーム（減速装置）
９２    ウォームホイール（減速装置）
９４    連結部材
２００  回動機構部
２０１  モータ
【図１】
2015200362.tif 000003
【図２】
2015200362.tif 000004
【図３】
2015200362.tif 000005
【図４】
2015200362.tif 000006
【図５】
2015200362.tif 000007
【図６】
2015200362.tif 000008
【図７】
2015200362.tif 000009
【図８】
2015200362.tif 000010
【図９】
2015200362.tif 000011