(57)【要約】【課題】第１回転軸２と第２回転軸３との間で回転動力を伝達する接続状態や伝達しない切断状態に切り換えるクラッチ装置１の構成簡素化とコスト低減を図る。【解決手段】前記接続状態と切断状態とを切り換えるために制御部材４に対して回転抵抗を付与するかしないかを、遠心力の大小に応じて動作する遠心摩擦部材１０，１１で自動的に行わせるようにしている。これにより、従来例のような電磁ブレーキに比べて構成が簡素で済むとともに、電磁ブレーキの動作を制御するための装置や電力が不要となる。【選択図】  図１
2004239406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１回転軸と第２回転軸との間で回転動力を伝達する接続状態や伝達しない切断状態に切り換えるクラッチ装置であって、
前記第１回転軸に対して軸方向に不動で相対回転可能に支持される制御部材と、
前記第１回転軸に設けられる摩擦面と、
前記第２回転軸の外周に対して周方向に不動で軸方向に変位可能に嵌合されかつ前記第１回転軸の摩擦面に対して接触・離隔される摩擦面を有するクラッチ体と、
前記クラッチ体の摩擦面を前記第１回転軸の摩擦面に対して押し付ける向きに常時付勢する付勢部材と、
所定以上の遠心力を受けたときのみ前記制御部材に対して回転抵抗を付与する遠心摩擦部材と、
前記遠心摩擦部材で前記制御部材に回転抵抗を付与していないときに、前記クラッチ体の摩擦面を前記第１回転軸の摩擦面に対して圧接させて前記接続状態とする一方で、前記遠心摩擦部材で前記制御部材に回転抵抗を付与したときに、前記クラッチ体の摩擦面を前記第１回転軸の摩擦面から離隔させて前記切断状態とするカム機構とを含む、クラッチ装置。
【請求項２】
前記カム機構は、前記制御部材および前記クラッチ体において互いに軸方向で対向する面の円周数ヶ所に設けられかつ少なくとも周方向一方へ向けて溝深さが漸次浅く設定されるカム溝と、両カム溝間に周方向転動可能に介装されるクラッチ用玉とを含み、
前記クラッチ用玉が前記両カム溝の深い部分に位置したときに、前記クラッチ体を前記制御部材側へ近づけて前記両摩擦面を圧接させる一方で、前記クラッチ用玉が前記両カム溝の浅い部分に位置したときに、前記クラッチ体を前記制御部材から遠ざけて前記両摩擦面を離隔させる、請求項１のクラッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クラッチ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本願出願人は、構成簡素なクラッチ装置を提案している（特許文献１参照）。
【０００３】
このクラッチ装置は、第１回転軸と、その内周に転がり軸受を介して相対回転可能に挿通される第２回転軸と、前記第１回転軸の内周に対して前記第２回転軸と同一軸線上に向き合う状態で挿通配置される制御軸と、前記制御軸が回転抵抗を受けないときに前記第１回転軸と第２回転軸との間で回転動力を伝達しない切断状態とする一方で制御軸が回転抵抗を受けたときに第１回転軸と第２回転軸との間で回転動力を伝達する接続状態にするクラッチ作用部とを有する。なお、制御軸に対して回転抵抗を付与するものとして、電磁ブレーキを用いている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２１３５００号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本願出願人は、上記クラッチ装置の開発を進めている過程で、さらなる構成簡素化と低コスト化を図ることを見出した。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のクラッチ装置は、第１回転軸と第２回転軸との間で回転動力を伝達する接続状態や伝達しない切断状態に切り換えるもので、前記第１回転軸に対して軸方向に不動で相対回転可能に支持される制御部材と、前記第１回転軸に設けられる摩擦面と、前記第２回転軸の外周に対して周方向に不動で軸方向に変位可能に嵌合されかつ前記第１回転軸の摩擦面に対して接触・離隔される摩擦面を有するクラッチ体と、前記クラッチ体の摩擦面を前記第１回転軸の摩擦面に対して押し付ける向きに常時付勢する付勢部材と、所定以上の遠心力を受けたときのみ前記制御部材に対して回転抵抗を付与する遠心摩擦部材と、前記遠心摩擦部材で前記制御部材に回転抵抗を付与していないときに、前記クラッチ体の摩擦面を前記第１回転軸の摩擦面に対して圧接させて前記接続状態とする一方で、前記遠心摩擦部材で前記制御部材に回転抵抗を付与したときに、前記クラッチ体の摩擦面を前記第１回転軸の摩擦面から離隔させて前記切断状態とするカム機構とを含む。
【０００７】
この構成では、制御部材に対して回転抵抗を付与するかしないかを、所定回転数を超えたときに遠心力で動作する遠心摩擦部材で自動的に行うようにしている。これにより、従来例のような電磁ブレーキと異なり、構成が簡素で済むとともに、電磁ブレーキの動作を制御するための装置や電力が不要となる。
【０００８】
ところで、上記カム機構は、前記制御部材および前記クラッチ体において互いに軸方向で対向する面の円周数ヶ所に設けられかつ少なくとも周方向一方へ向けて溝深さが漸次浅く設定されるカム溝と、両カム溝間に周方向転動可能に介装されるクラッチ用玉とを含み、前記クラッチ用玉が前記両カム溝の深い部分に位置したときに、前記クラッチ体を前記制御部材側へ近づけて前記両摩擦面を圧接させる一方で、前記クラッチ用玉が前記両カム溝の浅い部分に位置したときに、前記クラッチ体を前記制御部材から遠ざけて前記両摩擦面を離隔させるようにすることができる。
【０００９】
この場合、接続状態や切断状態を維持しやすくなり、動作が安定する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１から図７に本発明の一実施形態を示している。図例のクラッチ装置１は、同心に配置される第１回転軸２と第２回転軸３との間で回転動力を伝達するクラッチ接続状態と遮断するクラッチ切断状態とに切り換えるものである。
【００１１】
第１回転軸２は、円筒形に形成されており、第２回転軸３は、円柱形に形成されている。第１回転軸２の内周に第２回転軸３の一端側（図の左側）が同心状に挿入されている。
【００１２】
上記第１回転軸２の内周面において軸方向途中から一方軸端（図の右側）までの領域には、外側へ向けて拡径するテーパコーン形状の摩擦面２ａが設けられている。また、第１回転軸２の内周面において円筒形の領域には、深溝型玉軸受などの転がり軸受２０を介して制御部材４が軸方向に不動で相対回転可能に挿入されている。
【００１３】
一方、第２回転軸３の外周面において軸方向中間領域には、スプライン歯３ａが形成されており、このスプライン歯３ａには、クラッチ体５がスプライン嵌合されることにより周方向に不動で軸方向に変位可能に取り付けられている。このクラッチ体５は、第１回転軸２の内周において摩擦面２ａの存在する範囲内に配置されている。
【００１４】
上記制御部材４は、円筒部４ａの一端側に径方向外向きに延びる鍔部４ｂを設けた形状である。この制御部材４の円筒部４ａ内周に対して第２回転軸３の一方軸端が相対回転可能に嵌入支持されているとともに、Ｃ形リング２１を介して軸方向に位置決めされている。
【００１５】
上記クラッチ体５は、環状板からなり、その外周には、第１回転軸２の摩擦面２ａに対して合致するテーパコーン形状の摩擦面５ａが設けられている。このクラッチ体５は、第１回転軸２の摩擦面２ａの内周において制御部材４の鍔部４ｂと軸方向で対向する状態で配置されている。
【００１６】
このクラッチ体５と、第２回転軸３のスプライン歯３ａの軸方向途中に係合された止め輪２２との間には、クラッチ体５を制御部材４側へ常時弾発付勢する付勢部材としての円錐コイルバネ７が介装されている。
【００１７】
上記制御部材４の鍔部４ｂとクラッチ体５との各対向面の円周数ヶ所には、一対となるカム溝４ｃ，５ｂが設けられており、両カム溝４ｃ，５ｂの間にクラッチ用玉６が介装されている。カム溝４ｃ，５ｂは、それぞれ、周方向に沿う長溝形状に形成されており、その周方向中央から周方向両側へ向けて漸次浅くなるすり鉢形状になっている。
【００１８】
上記制御部材４のカム溝４ｃ、クラッチ体５のカム溝５ｂ、クラッチ用玉６がカム機構を構成している。つまり、このカム機構は、制御部材４とクラッチ体５との相対回転に伴い両カム溝４ｃ，５ｂ間においてクラッチ用玉６が周方向に転動してクラッチ体５を制御部材４に対して近接・離隔させるよう動作する。
【００１９】
上記制御部材４の円筒部４ａの外側には、遠心摩擦部材としての二つの半円筒形のブレーキシュー１０，１１が円筒形となるように配置されている。これらブレーキシュー１０，１１の各一端は、制御部材４の円筒部４ａ外端面に対してピン１２ａ，１２ｂを介して揺動可能に支持されており、また、ブレーキシュー１０，１１の各他端には、引っ張りばね１３が互いを近接させるように取り付けられている。
【００２０】
このブレーキシュー１０，１１の外径側には、円筒形の固定環体８が配置されている。
【００２１】
なお、ブレーキシュー１０，１１の外径部分には、固定環体８の内周面に対して当接される凸部１０ａ，１１ａが設けられている。なお、この凸部１０ａ，１１ａは、ブレーキシュー１０，１１において引っ張りばね１３寄りに設けられており、この配置により、固定環体８に対して大きな摩擦力を付与できるようになる。
【００２２】
次に、動作について説明する。ここでは、図示しないモータの回転動力を第１回転軸２に入力させて、制御部材４の回転速度に応じて第１回転軸２に入力される回転動力を第２回転軸３に対して伝達または遮断するようにしている。つまり、第１回転軸２を回転動力の入力側とし、第２回転軸３を出力側とする。
【００２３】
まず、第１回転軸２が非回転の状態では、クラッチ体５が円錐コイルバネ７の弾発付勢力によって制御部材４側に近づけられているとともに、図６に示すように、クラッチ用玉６が両カム溝４ｃ，５ｂの深い部分に位置しており、これによってクラッチ体５の摩擦面５ａが第１回転軸２の摩擦面２ａに対して圧接されている。このとき、ブレーキシュー１０，１１に対して遠心力が作用していないので、引っ張りばね１３の引っ張り弾力でもってブレーキシュー１０，１１が径方向内向きに閉じられていて、その凸部１０ａ，１１ａが固定環体８の内周面から離れている。このため、第１回転軸２と第２回転軸３と制御部材４が一体化して同期回転する状態、つまり第１回転軸２から第２回転軸３へ回転動力を伝達できる接続状態になっている。
【００２４】
ここで、第１回転軸２に回転動力を入力することにより、第２回転軸３の回転速度が所定の回転速度を越えるまでは、上記接続状態を維持するが、前記所定の回転速度を越えると、ブレーキシュー１０，１１に作用する遠心力が、引っ張りばね１３の引っ張り弾力に打ち勝つことになって、ブレーキシュー１０，１１が径方向外向きに開いてその凸部１０ａ，１１ａが固定環体８の内周面に対して圧接されることになる。その摩擦トルクにより制御部材４の回転速度がクラッチ体５および第２回転軸３よりも遅くなるので、制御部材４のカム溝４ｃとクラッチ体５のカム溝５ｂとが周方向一方へずれて、図７に示すように、クラッチ用玉６が両カム溝４ｃ，５ｂの浅い部分に位置するとともに、クラッチ体５が円錐コイルバネ７の弾発付勢力に抗して制御部材４から遠ざかる向きに移動させられて、クラッチ体５の摩擦面５ａが第１回転軸２の摩擦面２ａから離隔される。そのため、第１回転軸２に対して第２回転軸３が相対回転する状態、つまり第１回転軸２から第２回転軸３に対して回転動力を伝達しない切断状態になる。
【００２５】
このように切断状態になると、第２回転軸３および制御部材４の回転数が下がるが、この回転速度が所定未満に下がって、ブレーキシュー１０，１１に作用する遠心力よりも引っ張りばね１３の引っ張り弾力が勝ると、ブレーキシュー１０，１１が径方向内向きに閉じてその凸部１０ａ，１１ａが固定環体８の内周面から離れるので、制御部材４の回転抵抗が激減する。この一方で、第２回転軸３が回転動力を伝達する相手部材から回転抵抗を受けているので、制御部材４の回転速度が第２回転軸３およびクラッチ体５の回転速度よりも遅くなって、クラッチ用玉６が両カム溝４ｃ，５ｂの深い部分に位置するとともに、円錐コイルバネ７の弾発付勢力によりクラッチ体５が制御部材４側へ近づく向きに変位して、クラッチ体５の摩擦面５ａが第１回転軸２の摩擦面２ａに対して圧接されることになる。このため、第１回転軸２に対して第２回転軸３および制御部材４が一体化して同期回転する状態、つまり第１回転軸２から第２回転軸３に対して回転動力を伝達する接続状態になる。
【００２６】
なお、上記とは逆に、第２回転軸３を入力側として、第１回転軸２を出力側としても上記同様に接続状態と切断状態とに切り換えることができる。
【００２７】
以上説明したように、上記クラッチ装置１は、接続状態と切断状態との切り換えを、遠心力で動作するブレーキシュー１０，１１で自動的に行うようにしているから、従来例の電磁ブレーキよりも遥かに簡素な構成であるとともに、電磁ブレーキの動作を制御するための装置や前記動作制御のための電力が不要となるなど、イニシャルコストならびにランニングコストの低減に貢献できる。
【００２８】
また、上記実施形態のように、接続状態においてブレーキシュー１０，１１による摩擦トルクが制御部材４に対して作用させないようにしていれば、動力伝達ロスがなく、効率的である。
【００２９】
なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が可能である。
【００３０】
（１）上述したクラッチ装置１は、例えば自動車のエンジンとモータの２種の動力源を有するハイブリッドカーにおいて、自動車の走行速度が一定の速度に到達するまでの間において上記エンジン動力で前輪を駆動させるとともに上記モータ動力で後輪を駆動させる四輪駆動形態とし、自動車の走行速度が一定の速度を越えた場合に、後輪へのモータ動力の伝達を遮断して前二輪駆動形態とするために利用することができる。
【００３１】
（２）上記実施形態のカム溝４ｃ，５ｂについては、周方向一方へのみ漸次浅くした形状にすることができる。この場合、一対のカム溝４ｃ，５ｂは、互いに周方向逆向きに配置する必要がある。このような構成では、入力軸となる第１回転軸２をいずれか一方のみに回転駆動させる必要がある。
【００３２】
（３）上記実施形態において、クラッチ装置１の円錐コイルバネ７は、皿ばねや円筒コイルバネなどを用いても同様に実施できる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明では、第１回転軸と第２回転軸との間で回転動力を伝達させる接続状態と伝達しない切断状態との切り換えについて、遠心力に応じて動作する遠心摩擦部材で自動的に行わせるようにしており、構成簡素化ならびに低コスト化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るクラッチ装置の接続状態を示す断面図
【図２】図１のクラッチ装置の切断状態を示す断面図
【図３】図１の（３）−（３）線断面の矢視図
【図４】図２の（４）−（４）線断面の矢視図
【図５】図１のクラッチ装置の分解斜視図
【図６】図１のカム機構の接続状態を示す要部拡大図
【図７】図２のカム機構の切断状態を示す要部拡大図
【符号の説明】
１      クラッチ装置
２      第１回転軸
３      第２回転軸
３ａ    第２回転軸の摩擦面
４      制御部材
４ｃ    制御部材のカム溝
５      クラッチ体
５ａ    クラッチ体の摩擦面
５ｂ    クラッチ体のカム溝
６      クラッチ用玉
７      円錐コイルバネ
８      固定環体
１０，１１      ブレーキシュー
【図１】
2004239406.tif 000003
【図２】
2004239406.tif 000004
【図３】
2004239406.tif 000005
【図４】
2004239406.tif 000006
【図５】
2004239406.tif 000007
【図６】
2004239406.tif 000008
【図７】
2004239406.tif 000009