(57)【要約】【課題】機構が簡素化され、原動側及び従動側の回転数差が大きくても短時間に結合させることが可能なクラッチを提供する。【解決手段】原動側部材２の外周面に回転中心Ｘと平行な溝２ａが周方向に等間隔に形成されている。溝２ａにはボール４が収容されている。原動側部材２の外方にボール４を溝２ａ内で第１位置と第２位置との間で制御する位置制御手段６が配置されている。従動側部材８の内周面に溝８ａが周方向に等間隔に形成されている。溝８ａは一方端が開放されており、ボール４は、第１位置にある時には溝８ａ内に収容されて位置し且つ第２位置にある時には溝８ａから離脱して内周面８ｂに当接して位置する。位置制御手段６はボール４が配置される貫通孔６ａを備えている。溝８ａは一方端から他方端の方へと次第に幅が狭くなるように、斜面８ａ’が形成されている。【選択図】　　図１
2004125140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心の周りで同軸にて互いに回転可能に配置された第１の回転部材と第２の回転部材との間での回転力伝達の断続を行うクラッチであって、
前記第１の回転部材の外周面には前記回転中心と平行な軸方向の成分をもって延びた第１の溝が前記回転中心の周りの周方向に等間隔に複数配列されて形成されており、
前記第１の溝にはそれぞれ回転力伝達ボールが前記第１の溝に沿って移動可能なように部分的に収容されて位置しており、
前記第１の回転部材の外周面の外方には前記ボールを前記第１の溝内にて第１の位置と第２の位置との間で移動させて前記第１の溝に対する前記ボールの位置を制御するボール位置制御手段が配置されており、
前記第２の回転部材の内周面には前記第１の溝と同数の第２の溝が前記周方向に等間隔に配列されて形成されており、前記ボールが前記第１の溝内にて前記第１の位置にある時には前記ボールは前記第２の溝内に部分的に収容されて位置し、且つ、前記ボールが前記第１の溝内にて前記第２の位置にある時には前記ボールは前記第２の溝から離脱して位置するように、前記第２の溝は前記軸方向に関して一方端が開放されていることを特徴とするクラッチ。
【請求項２】
前記第１の溝は前記軸方向に延びていることを特徴とする、請求項１に記載のクラッチ。
【請求項３】
前記ボール位置制御手段は前記ボールのそれぞれに対し当接する複数の当接部を備えており、該当接部は前記第１の溝の方向に関して双方の向きに前記ボールを押すことが可能なものであることを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載のクラッチ。
【請求項４】
前記ボール位置制御手段は筒状をなしており、前記当接部は前記筒状のボール位置制御手段に前記周方向に均等に配列されて形成され前記ボールを部分的に収容する貫通孔であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のクラッチ。
【請求項５】
前記第２の溝は前記一方端の側において該一方端から他方端の方へと次第に幅が狭くなる部分を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のクラッチ。
【請求項６】
前記一方端から他方端の方へと次第に幅が狭くなる部分は前記周方向に関して一方の向きの側面の形状を連続的に変化させることで形成されていることを特徴とする、請求項５に記載のクラッチ。
【請求項７】
前記第２の回転部材は、前記第２の溝の形成されている部分に対して前記軸方向に関し隣接する部分において、前記第２の位置にある前記ボールに対する当接面を形成するように前記回転中心に関して回転対称な円筒状内周面を備えていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のクラッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転力伝達の技術分野に属するものであり、特に機構部に特徴を有するクラッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
回転力伝達系において、所望により原動軸側から従動軸側への回転力伝達の断続を行うためにクラッチが利用される。クラッチにおいては、特に、回転力伝達が遮断されている時に原動軸側の回転部材と従動軸側の回転部材とで回転数の差が大きくなることがある。そのような場合でも、回転力伝達のために原動軸側回転部材と従動軸側回転部材とを短時間に結合させることが要求される。
【０００３】
しかるに、従来より使用されているクラッチは、以上のような短時間での結合の要求を満たすために、複雑な機構が採用されており、高価なものにならざるを得なかった。
【０００４】
そこで、本発明は、簡素化された機構を持ち、且つ原動軸側回転部材と従動軸側回転部材との回転数差が大きい場合であっても短時間に結合させることが可能なクラッチを提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
回転中心の周りで同軸にて互いに回転可能に配置された第１の回転部材と第２の回転部材との間での回転力伝達の断続を行うクラッチであって、
前記第１の回転部材の外周面には前記回転中心と平行な軸方向の成分をもって延びた第１の溝が前記回転中心の周りの周方向に等間隔に複数配列されて形成されており、
前記第１の溝にはそれぞれ回転力伝達ボールが前記第１の溝に沿って移動可能なように部分的に収容されて位置しており、
前記第１の回転部材の外周面の外方には前記ボールを前記第１の溝内にて第１の位置と第２の位置との間で移動させて前記第１の溝に対する前記ボールの位置を制御するボール位置制御手段が配置されており、
前記第２の回転部材の内周面には前記第１の溝と同数の第２の溝が前記周方向に等間隔に配列されて形成されており、前記ボールが前記第１の溝内にて前記第１の位置にある時には前記ボールは前記第２の溝内に部分的に収容されて位置し、且つ、前記ボールが前記第１の溝内にて前記第２の位置にある時には前記ボールは前記第２の溝から離脱して位置するように、前記第２の溝は前記軸方向に関して一方端が開放されていることを特徴とするクラッチ、
が提供される。
【０００６】
本発明の一態様においては、前記第１の溝は前記軸方向に延びている。本発明の一態様においては、前記ボール位置制御手段は前記ボールのそれぞれに対し当接する複数の当接部を備えており、該当接部は前記第１の溝の方向に関して双方の向きに前記ボールを押すことが可能なものである。本発明の一態様においては、前記ボール位置制御手段は筒状をなしており、前記当接部は前記筒状のボール位置制御手段に前記周方向に均等に配列されて形成され前記ボールを部分的に収容する貫通孔である。
【０００７】
本発明の一態様においては、前記第２の溝は前記一方端の側において該一方端から他方端の方へと次第に幅が狭くなる部分を有する。本発明の一態様においては、前記一方端から他方端の方へと次第に幅が狭くなる部分は前記周方向に関して一方の向きの側面の形状を連続的に変化させることで形成されている。本発明の一態様においては、前記第２の回転部材は、前記第２の溝の形成されている部分に対して前記軸方向に関し隣接する部分において、前記第２の位置にある前記ボールに対する当接面を形成するように前記回転中心に関して回転対称な円筒状内周面を備えている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【０００９】
図１及び図２は本発明によるクラッチの一実施形態を示す断面図であり、図３はその分解斜視図である。
【００１０】
これらの図に示されているように、本実施形態のクラッチは、大略円柱形状の原動軸側回転部材（第１の回転部材）２と、回転力伝達ボール４と、大略円筒形状のボール位置制御手段６と、大略円筒形状の従動軸側回転部材（第２の回転部材）８とを備えている。図１に示されているように、原動軸側回転部材２にはギヤ３がキー結合されている。また、従動軸側回転部材８にはギヤ９がボルト止めにより固定されている。原動軸側回転部材２と従動軸側回転部材８とは、ベアリング１０を介して回転中心Ｘの周りで同軸にて互いに回転可能に配置されている。
【００１１】
原動軸側回転部材２の外周面には回転中心Ｘと平行に延びた第１の溝２ａが複数個（図では８個）形成されている。これらの溝２ａは、必ずしも回転中心Ｘと平行な方向（軸方向）に延びていなくともよく、回転部材２の外周面において軸方向に対して同一の向きに同一の角度傾いていてもよく、要は軸方向の成分をもって延びたものであればよい。これらの溝２ａは回転中心Ｘの周りの周方向に等間隔に配列されている。この溝に、それぞれ回転力伝達ボール４が適合しており、ボール４は溝２ａに沿って移動可能なように部分的（例えばボール直径の１／３）に溝に収容されている。
【００１２】
ボール位置制御手段６は、ボール４に対応して回転中心Ｘの周りの周方向に等間隔に配列された貫通孔６ａを有する。該貫通孔６ａにはボールが部分的（例えばボール直径の１／３）に収容されている。即ち、貫通孔６ａの形成されている部分では、制御手段６の径方向（回転中心に対する径方向）の寸法（即ち厚さ）はボール直径より小さい。ボール位置制御手段６は、その貫通孔内面がボール４に対し当接する当接部として機能する。制御手段６は、回転中心Ｘの方向に貫通孔６ａから隔てられた位置において、外周面に環状溝６ｂが形成されている。該環状溝６ｂには、不図示の操作手段が適合され、該操作手段に対して制御手段６が回転中心Ｘの周りで回転可能とされている。操作手段は、制御手段６を溝２ａの方向に双方の向きに移動させることが出来る。この移動の際に、貫通孔６ａの内面がボール４を押す。
【００１３】
従動軸側回転部材８の内周面には、原動軸側回転部材の溝２ａと同数の第２の溝８ａが周方向に等間隔に配列されて形成されている。この溝８ａに、それぞれ上記回転力伝達ボール４が適合可能である。ボール４は溝８ａに沿って移動可能なように部分的（例えばボール直径の１／３）に溝に収容される。この溝８ａは、軸方向に延びているが、必ずしも軸方向に延びていなくともよく、回転部材８の内周面において軸方向に対して同一の向きに同一の角度傾いていてもよく、要は軸方向の成分をもって延びたものであればよい。溝８ａは回転中心方向に関して一方端（図１では左方端）が開放されており、該端に続いて軸方向に関し隣接する部分には、溝８ａの開放端から移動してくるボール４に対する当接面を形成するように回転中心Ｘに関して回転対称な円筒状内周面８ｂが形成されている。
【００１４】
溝８ａは開放端の側において他方端の方へと次第に幅が狭くなる部分を有する。この部分は、周方向に関して一方の向きの溝の側面の形状を連続的に変化するような斜面８ａ’とすることで形成されている。
【００１５】
次に、本実施形態の動作を説明する。操作手段によりボール位置制御手段６が軸方向に移動せしめられ、これによりボール４を第１の溝２ａ内にて第１の位置（図１では回転中心Ｘより下方において示されている位置）と第２の位置（図１では回転中心Ｘより上方において示されている位置）との間で移動させることが出来る。ボール４が溝２ａ内にて第１の位置にある時には、ボール４は第２の溝８ａ内に部分的に収容されて位置し、これにより原動軸側回転部材２から従動軸側回転部材８へと回転力が伝達される結合状態が実現する。一方、ボール４が溝２ａ内にて第２の位置にある時には、ボール４は第２の溝８ａから離脱して円筒状内周面８ｂに当接して位置し、これにより原動軸側回転部材２から従動軸側回転部材８への回転力伝達が遮断された状態が実現する。原動軸側回転部材２の回転の向きに関して、従動軸側回転部材８の溝の斜面８ａ’が該溝に収容されるボール４の後方側となるように位置している。
【００１６】
以上のようにして、制御手段６を軸方向に移動させることで、回転力伝達の断続を行うことが出来る。本実施形態においては、第２の溝８ａに斜面８ａ’が形成されているので、原動軸側回転部材と従動軸側回転部材とで回転数が大きく相違しても、ボールを第２の溝８ａ内へと適合させる動作を迅速且つ的確に行うことが可能となる。
【００１７】
図４は本発明によるクラッチの他の実施形態を示す断面図であり、図５及び図６はそれぞれその分解斜視図及び斜視図である。これらの図において、図１〜図３におけると同様の機能を有する部材または部分には同一の符号が付されている。
【００１８】
本実施形態では、ボール位置制御手段６の操作手段として、支持台１２により支持された環状のカム部材１４に形成されたカム溝１４ａ及び該カム溝に適合して径方向に延び且つ制御手段６に取り付けられた操作レバー１６を含んでいる。操作レバー１６を周方向に移動させる（即ち回転中心Ｘの周りで回転させる）ことで、該操作レバーはカム溝１４ａによりガイドされて制御手段６と共に軸方向に移動する。操作レバーが図７に示す周方向位置１６１にある時には、制御手段６は、図４の回転中心Ｘより下方において示されている位置にあり、これによりボール４は従動軸側回転部材８の第２の溝８ａ内に部分的に収容された第１の位置にある。また、操作レバーが図７に示す周方向位置１６２にある時には、制御手段６は、図４の回転中心Ｘより上方において示されている位置にあり、これによりボール４は従動軸側回転部材８の第２の溝８ａから離脱して内周面８ｂに当接する第２の位置にある。
【００１９】
本実施形態では、原動軸側回転部材２には取り付け部材３’を介して原動側機器の出力端部３”が取り付けられており、従動側回転部材８には取り付け部材９’が取り付けられている。
【００２０】
図８は従動軸側回転部材の回転中心Ｘに平行な円筒面の断面で示す展開図である。
溝８ａの斜面８ａ’は、回転中心Ｘに直交する面に対して角度θをなす。この角度θは例えば３０°である。
【００２１】
本実施形態においても上記図１〜図３の実施形態に関して説明したような作用効果が得られる。
【００２２】
以上の実施形態では第１の回転部材が原動軸側回転部材であり第２の回転部材が従動軸側回転部材であるとされているが、本発明においては、第１の回転部材を従動軸側回転部材とし第２の回転部材を原動軸側回転部材とすることができる。この場合、図２に示すのと反対の向きに回転させるようにすればよい。
【００２３】
図９は、本発明によるクラッチを適用した回転力伝達系の例を示す模式図である。
【００２４】
この例は、クラッチ２０を自動車の変速装置に適用したものである。エンジン（Ｅ）２１の出力軸の回転力は、流体継手２２を介して変速装置のメインシャフト２３へと伝達される。該メインシャフト及びそれと平行に配置されたカウンタシャフト２４の間には複数のギヤ列が配置されており、該ギヤ列のそれぞれにクラッチ２０が付されている。該クラッチ２０のいずれか１つを選択的に結合させることで、メインシャフト２３から種々の変速比でカウンタシャフト２４へと回転力伝達を行い、該カウンタシャフトから出力回転軸２５を介して車輪２６へと回転力が伝達される。この例では、全てのクラッチ２０の断続をコンピュータにより所要の様式で制御するようにすることが出来る。尚、流体継手２２に代えてトルクコンバータを使用しても良い。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回転力伝達にボールを用いて、簡素化された機構で、原動軸側回転部材と従動軸側回転部材との回転数差が大きい場合であっても短時間に結合させることが可能なクラッチが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるクラッチの実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明によるクラッチの実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明によるクラッチの実施形態を示す分解斜視図である。
【図４】本発明によるクラッチの実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明によるクラッチの実施形態を示す分解斜視図である。
【図６】本発明によるクラッチの実施形態を示す斜視図である。
【図７】本発明によるクラッチの実施形態を示す部分平面図である。
【図８】本発明によるクラッチの実施形態を示す展開断面図である。
【図９】本発明によるクラッチを適用した回転力伝達系の例を示す模式図である。
【符号の説明】
２　　原動軸側回転部材（第１の回転部材）
２ａ　　第１の溝
３　　ギヤ
３’　　取り付け部材
３”　　取原動側機器の出力端部
４　　回転力伝達ボール
６　　ボール位置制御手段
６ａ　　貫通孔
６ｂ　　環状溝
８　　従動軸側回転部材
８ａ　　第２の溝
８ａ’　　斜面
８ｂ　　円筒状内周面
９　　ギヤ
９’　　取り付け部材
１０　　ベアリング
１２　　支持台
１４　　環状カム部材
１４ａ　　カム溝
１６　　操作レバー
１６１，１６２　　操作レバーの周方向位置
Ｘ　　回転中心
【図１】
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【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】
2004125140.tif 000008
【図７】
2004125140.tif 000009
【図８】
2004125140.tif 000010
【図９】
2004125140.tif 000011