(57)【要約】【課題】通電、非通電によりアーマチュア９を軸方向に移動させる電磁コイル１３を設け、アーマチュア８を対向するロータ１０に対して摩擦接触させることにより、クラッチの締結を行う回転伝達装置において、クラッチ締結後における摩擦抵抗の付与に必要なエネルギーを最小限に抑制する。【解決手段】電磁コイル１３のフィールド１４内に永久磁石１５を配置することにより、クラッチ締結後における摩擦抵抗の付与を永久磁石１５の磁束により行い、電磁コイル１３の通電を最小限に抑制するようにした。【選択図】　図１
2004076746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と入力軸の対向面の一方に円筒面を、他方にその円筒面との間で楔空間を形成する複数のカム面を形成し、その対向面間に、回転方向に弾性的に保持された保持器を設け、この保持器のポケットに外輪と入力軸の係合子であるローラを組み込み、保持器に対して軸方向のみ移動可能なアーマチュアを設け、通電、非通電によりアーマチュアを軸方向に移動させる電磁コイルを設け、アーマチュアを対向するロータに対して摩擦接触させることにより、クラッチの締結、非締結を切り換える回転伝達装置において、上記電磁コイルのフィールド内に永久磁石を配置したことを特徴とする回転伝達装置。
【請求項２】
上記永久磁石の一定方向の磁束に対し、同相もしくは逆相の磁束を電磁コイルにより付与できるようにしたことを特徴とする請求項１記載の回転伝達装置。
【請求項３】
上記アーマチュアをロータに対して遠ざける方向に弾性力を付与する弾性部材を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の回転伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、動力伝達経路上において、動力の伝達と遮断の切り換えに用いる回転伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の回転伝達装置の一例として、特開平１１−３３６７９９号公報に示すものがある。
【０００３】
この回転伝達装置３１は、図８に示すように、従動部材となる外輪３２の内部に軸受を介して入力軸３３が回転自在に収納され、この外輪３２と入力軸３３の間に、２ウエイクラッチＡと、該２ウエイクラッチＡを係脱する電磁クラッチＣとが設けられ、入力軸３３の一方端部にスプラインを介して入力用リング３４が取り付けられている。上記２ウエイクラッチＡは、外輪３２の内径面に円筒面３５が形成され、これに対応するよう入力軸３３に設けた大径部３６の外径面に所定の間隔をおいて複数の平坦なカム面３７が形成され、各カム面３７は、外輪３２の円筒面３５との間で円周方向の両側が狭幅になる楔状空間を形成している。前記入力軸３３の大径部３６の外径面と外輪３２の円筒面３５の間に保持器３８が外嵌挿入され、保持器３８の両端はそれぞれプレート３９、４０を介して入力軸３３に回転自在に支持されている。この保持器３８には、図９に示すように、周方向にカム面３７と同じ数のポケット４１が形成され、その各ポケット４１に係合子としてのローラ４２が組み込まれている。ローラ４２は、入力軸３３の各カム面３７に対してそれぞれ１個ずつ組み込まれており、保持器３８によって周方向に所定量移動すると、カム面３７と円筒面３５の間に締結し、外輪３２と入力軸３３を一体化する。
【０００４】
上記保持器３８と入力軸３３の両者には、図１０に示すように、周方向の一部に切り欠き部４３、４４が設けられ、そこに弾性部材４５として、ばねの両端を撓ませてセットする。両者の切り欠き部４３、４４は、後述するアーマチュア５３に隣接する側面に設けられている。保持器３８と入力軸３３は、互いの切り欠き部４３、４４が合致しているときは、入力軸３３のカム面３７と保持器３８のポケット４１及びローラ４２の位置関係が、ローラ４２と外輪３２の間に隙間が存在するようになっており、弾性部材４５により、入力軸３３と外輪３２は締結されず、空転が可能な状態となる。
【０００５】
図８に示すように、入力軸３３と外輪３２の間に電磁クラッチＣが組み込まれている。この電磁クラッチＣは、外輪３２の端部から一部が外側に突出する固定部４７に電磁コイル４８を収納するフィールドコア４９が嵌合固定され、このフィールドコア４９に回転可能となるよう外嵌するロータ５０が、外輪３２内に嵌挿したロータガイド５１内に圧入固定されており、また、ロータガイド５１はピン５２によって外輪３２と回転止めがなされている。従って、フィールドコア４９は固定部材であり、また、外輪３２、ロータガイド５１、ロータ５０はいかなるときも相対回転しないと共に、ロータ５０が外輪３２に固定された摩擦部材となる。前記ロータ５０と、このロータ５０に固定されたロータガイド５１のフランジ５１ａとの対向面間には、電磁コイル４８の磁力によって移動吸着されるアーマチュア５３が、軸方向に隙間をもって挟み込まれており、アーマチュア５３とロータ５０の間に設けた波ばね５４が、ロータガイド５１のフランジ５１ａの面に向けてアーマチュア５３を軽く付勢している。ここで、ロータガイド５１は、アルミや銅等の非磁性材料からなっており、ロータ５０の外周はもちろんのこと、アーマチュア５３が外輪３２へ接触して磁力が外輪３２へ漏洩しないように設定している。これにより、外輪３２への磁力の逃げを防止し、意図するアーマチュア５３の吸着力が得られるようにしている。このように、非磁性体とロータ５０の摩擦面との間にアーマチュア５３を遊嵌することによって、これら２つの部品によってアーマチュア５３の移動量を管理調節することができ、また、外輪３２への磁力の漏洩を防止することができる。前記アーマチュア５３には、図８に示すように、保持器３８側に延びる一対の突部５５が設けられ、その突部５５が上記弾性部材４５が設置されている保持器３８の切り欠き部４４と同一の切り欠きに嵌め合わされ、保持器３８に対して回転不能で軸方向の移動は可能となっている。
【０００６】
すなわち、ロータ５０はロータガイド５１を介して外輪３２とつながっており、アーマチュア５３は、保持器３８、弾性部材４５を介して入力軸３３とつながっているため、外輪３２と入力軸３３の相対回転が可能である。
【０００７】
上記構造の回転伝達装置３１は、電磁コイル４８への電流が流れていないとき、２ウエイクラッチＡは、弾性部材４５の作用により、上述のようにローラ４２はカム面３７に締結しない中立位置へ保持され、２ウエイクラッチＡは外輪３２と入力軸３３の締結が解かれた状態となる。
【０００８】
一方、電磁コイル４８に電流が流れると、電磁コイル４８の磁力により、アーマチュア５３とロータ５０が圧接され、この状態で入力軸３３と外輪３２が相対空転しようとすると、アーマチュア５３とロータ５０間に発生した摩擦力によって、保持器３８と外輪３２を一体化させるため、ローラ４２はカム面３７の中立位置から楔空間の締結位置へ移動し、２ウエイクラッチＡは外輪３２と入力軸３３（カム）が締結する。したがって、電磁コイル４８に通電すると、外輪３２と入力軸３３を締結できるのである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の回転伝達装置は、上記のように、内径側から、外径面にカム面３７が形成された入力軸３３、保持器３８、外輪３２の順で同軸上に配置され、入力軸３３と保持器３８が、回転方向に弾性的に保持されている。そして、２ウエイクラッチＡの空転から締結への切り換えは、外輪３２と一体に嵌合されたロータ５０のフランジ面と、保持器３８に対し軸方向のみ移動可能に結合されたアーマチュア５３との間に摩擦抵抗を付与することによって行っていた。摩擦抵抗の付与手段としては、電磁クラッチＣに電流を印加することで、ロータ５０のフランジ面とアーマチュア５３との間に磁気的吸引力を発生させるものである。
【００１０】
一方、２ウエイクラッチＡの締結から空転への切り換えは、入力軸３３に対して、保持器３８を弾性的に保持している弾性部材４５の反力によって行っていた。
【００１１】
したがって、２ウエイクラッチＡの締結状態から締結を外したいとき、上記従来例の場合、アーマチュア５３の摩擦抵抗をなくすと、たわんでいた弾性部材４５が解放されようとする。その解放力が保持器３８を介し締結しているローラ４２に作用する。その解放力が、締結方向に残っている力を上回れば締結が外れる。
【００１２】
一度楔に入り込んだローラ４２は、アーマチュア５３の摩擦抵抗をなくしても、入力軸３３と外輪３２の動力の大小関係に変化がなければ外れない。例えば、入力軸３３側が駆動で、外輪３２が従動という関係が持続する場合には外れない。しかしながら、この大小関係が変化するアプリケーション、例えば内燃機関等の出力変動が大きいものにおいては、摩擦抵抗をなくすとクラッチが外れてしまうので、クラッチが外れないようにするためには、クラッチ締結後も電磁コイル４８の通電を持続し、アーマチュア５３に対し摩擦抵抗を付与し続ける必要がある。
【００１３】
そこで、この発明は、クラッチ締結後における摩擦抵抗の付与に必要なエネルギーを最小限に抑制しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するために、外輪と入力軸の対向面の一方に円筒面を、他方にその円筒面との間で楔空間を形成する複数のカム面を形成し、その対向面間に、回転方向に弾性的に保持された保持器を設け、この保持器のポケットに外輪と入力軸の係合子であるローラを組み込み、保持器に対して軸方向のみ移動可能なアーマチュアを設け、通電、非通電によりアーマチュアを軸方向に移動させる電磁コイルを設け、アーマチュアを対向するロータに対して摩擦接触させることにより、クラッチの締結、非締結を切り換える回転伝達装置において、上記電磁コイルのフィールド内に永久磁石を配置したのである。
【００１５】
電磁コイルに通電して、アーマチュアをロータに吸着して摩擦抵抗を付与すると、ロータとアーマチュア間のエアギャップがなくなる。
【００１６】
したがって、電磁コイルの通電をなくしても、フィールド内の永久磁石の磁束により、アーマチュアとロータは吸着状態にあり、クラッチを締結した状態に保持することが可能となるため、摩擦抵抗の付与に必要なエネルギーを最小限に抑制することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を説明する。
この実施形態の基本構造は、従来構造と同一である。
【００１８】
即ち、外輪１２とカムリング２の対向面間に、保持器４により円周等配に保持されたローラ３を組み込み、カムリング２に対してローラ３をカムリング２と外輪１２によって形成される楔空間に押し込むことによって、外輪１２とカムリング２とを締結させ、その結果、カムリング２と一体に結合した入力軸１と外輪１２とを締結する構造である。従来と異なる点は、電磁コイル１３を内装したフィールド１４の一部に、永久磁石１５を配置した点である。
【００１９】
上記保持器４には、入力軸１のカムリング２のカム面と同じ数のポケット４ａが形成され、その各ポケット４ａに係合子としてのローラ３が組み込まれている。ローラ３は、カムリング２の各カム面に対してそれぞれ１個ずつ組み込まれており、保持器４によって周方向に所定量移動すると、カムリング２と、外輪１２の円筒面１２ａの間に締結し、外輪１２と入力軸１が一体化する。
【００２０】
図１の例では、スイッチばね２０によって保持器４が弾性的に保持され、ローラ３が中立位置に保持されている。保持器４の一方の端部には、スイッチばね押え７を介してアーマチュア９が設けられ、対向する電磁コイル１３の通電、非通電によりアーマチュア９が軸方向に移動するように制御されている。
【００２１】
クラッチの作動を図１〜７に基づいて順番に説明する。
空転状態における電磁コイル１３の周辺拡大図を図２に示す。また、図３はそのときのカムリング２、ローラ３、および外輪１２の位置関係を示したものである。図２において、アーマチュア９はスイッチばね押え７と軸方向のみ可動に結合しており、かつ、アーマチュア９およびスイッチばね押え７の間には、アーマチュア９を常にカムリング２側に引き寄せるように弾性部材８が配置されている。永久磁石１５の磁束１６は、ロータ１０に設けられたスリット１９により、主に永久磁石１５→フィールド１４→ロータ１０→アーマチュア９→ロータ１０→フィールド１４→永久磁石１５と流れる。
【００２２】
空転の条件として、ロータ１０のフランジ面およびアーマチュア９間に発生する永久磁石１５の磁束１６による吸引力Ｆｍは、ロータ１０とアーマチュア９間のクリアランスａを確保した状態での弾性部材８の弾性復元力Ｆｋより小さくなければならない。つまり、Ｆｍ＜Ｆｋとすることで、アーマチュア９はロータ１０と接触しない。
【００２３】
図４は、クラッチが締結した直後の電磁コイル１３の周辺部拡大図を示す。また図５は、そのときのカムリング２、ローラ３、および外輪１２の位置関係を示したものである。図２の状態で、Ｆｋ−Ｆｍを上回る吸引力が発生するように電磁コイル１３に電流を印加すると、アーマチュア９はロータ１０と接触し、図４の状態となる。ただし、永久磁石１５および電磁コイル１３の磁束は同相である。この状態での永久磁石１５の磁束１６ａは、クリアランスａだけ離れていたとき（図２の状態）の永久磁石１５の磁束１６よりはるかに強く、その分吸引力が大きくなる。なぜなら、クリアランスａ、つまりエアギャップがなくなり、磁束の通りがよくなるためである。そのため、クラッチ締結完了後、電磁コイル１３への電流印加をやめて、電磁コイル１３による磁束１７をなくしても、クラッチの締結を持続させるための吸引力は確保される。その状態を図６に示した。このとき、効率よく磁束１６ａを流すためには、ロータガイド１１は非磁性材料が好ましい。また、クラッチ締結中においても、必要に応じて電磁コイル１３に電流を印加することで、アーマチュア９およびロータ１０間の吸引力を増大させることができる。例えば、内燃機関等において、出力変動が過大になったとき等に用いることができる。
【００２４】
次に、クラッチ締結から空転に至るときの作動を説明する。図７にその作動状態を示した。締結を持続させるための磁束１６ａの向きに対して、逆相の磁束１８を電磁コイル１３により発生させることで、磁束１６ａによる吸引力が打ち消され、アーマチュア９およびスイッチばね押え７間の弾性部材８の弾性復元力により、アーマチュア９は空転位置に戻る（図２の状態）。
【００２５】
【発明の効果】
この発明によれば、以上のように、内燃機関等の出力変動が大きいアプリケーションでも、クラッチ締結後に、クラッチが外れないようにするため、電磁コイルの通電を持続する必要がないため、クラッチ締結後における摩擦抵抗の付与に必要なエネルギーを最小限に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る回転伝達装置の実施形態の全体を示す縦断正面図
【図２】空転状態における電磁コイル１３の周辺拡大図
【図３】空転状態におけるカムリング２、ローラ３、および外輪１２の位置関係を示す図１の矢印方向の断面図
【図４】クラッチを締結した直後の状態における電磁コイル１３の周辺拡大図
【図５】図４の状態におけるカムリング２、ローラ３、および外輪１２の位置関係を示す図１の矢印方向の断面図
【図６】クラッチを締結した後、電磁コイルの通電を解除した状態における電磁コイル１３の周辺拡大図
【図７】電磁コイルの磁束を永久磁石の磁束と逆相にした状態における電磁コイル１３の周辺拡大図
【図８】従来例の全体を示す縦断正面図
【図９】図８のＡ−Ａの縦断面図
【図１０】図８のＢ−Ｂの縦断面図
【符号の説明】
１　入力軸
２　カムリング
３　ローラ
７　スイッチばね押え
８　弾性部材
９　アーマチュア
１０　ロータ
１２　外輪
１３　電磁コイル
１４　フィールド
１５　永久磁石
１６、１６ａ、１７、１８　磁束
１９　スリット
２０　スイッチばね
【図１】
2004076746.tif 000003
【図２】
2004076746.tif 000004
【図３】
2004076746.tif 000005
【図４】
2004076746.tif 000006
【図５】
2004076746.tif 000007
【図６】
2004076746.tif 000008
【図７】
2004076746.tif 000009
【図８】
2004076746.tif 000010
【図９】
2004076746.tif 000011
【図１０】
2004076746.tif 000012