(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの回転軸の結合および切り離しを電磁力の作用によって行う電磁式２方向クラッチであって、
前記２つの回転軸の一方の回転軸と相対的に回転不能に備えられ、径方向に貫通する磁気回路の形成を抑制するｎ箇所（ｎは２以上の整数）の前記摩擦係合器の径方向に貫通する磁気回路の形成を抑制する第１の抑制機構を有する第１の摩擦係合器と、
他方の回転軸と相対的に回転不能に備えられ、径方向に貫通する磁気回路の形成を抑制するｎ−１箇所の前記摩擦係合器の径方向に貫通する磁気回路の形成を抑制する第２の抑制機構を有する第２の摩擦係合器と、
前記第１の摩擦係合器および第２の摩擦係合器を貫通する磁気回路を形成せしめる電磁石とを備え、
前記第１および第２の摩擦係合器の抑制機構は、
前記第１の抑制機構と第２の抑制機構とが径方向に交互に配置される条件、
前記第１の摩擦係合器に対する前記第２の摩擦係合器の相対的な回転に拘わらず、各第２の抑制機構は、その内外に隣接して位置する２つの第１の抑制機構の中間よりも常に外径側に設けられている条件、
を満足する配置で備えられている機構である電磁式２方向クラッチ。
【請求項２】
請求項１記載の電磁式２方向クラッチであって、
前記第１および第２の抑制機構は、さらに、前記第１の摩擦係合器と第２の摩擦係合器とを貫通する磁気回路が形成される２ｎ箇所の領域の面積が同等となる位置関係で備えられている電磁式２方向クラッチ。
【請求項３】
請求項１記載の電磁式２方向クラッチであって、
前記第１および第２の抑制機構は、互いに隣り合う前記第１の抑制機構と前記第２の抑制機構の間隔が外径方向に行くほど狭くなるように、前記第１および第２の摩擦係合器にそれぞれ備えられている電磁式２方向クラッチ。
【請求項４】
請求項１記載の電磁式２方向クラッチであって、
前記抑制機構は、前記第１および第２の摩擦係合器の接触面側において、非係合時における両者の間隔以上の空隙を与える孔または窪みである電磁式２方向クラッチ。
【請求項５】
請求項４記載の電磁式２方向クラッチであって、
前記抑制機構は、それぞれ第１の摩擦係合器と第２の摩擦係合器の少なくとも一部において周方向の位置をずらして設けられている電磁式２方向クラッチ。
【請求項６】
請求項１記載の電磁式２方向クラッチであって、
前記第１の摩擦係合器および第２の摩擦係合器は、前記抑制機構とは別に、該第１および第２の摩擦係合器において、前記抑制機構の間を径方向に貫通する磁気回路の形成を抑制するためのスリットを備える電磁式２方向クラッチ。
【請求項７】
請求項１記載の電磁式２方向クラッチであって、
前記電磁石の非通電時に、前記第１および第２の摩擦係合器が離反する方向に弾性力を作用させるための離反用弾性部材を有しており、
該離反用弾性部材は、磁性体で形成されるとともに、前記非通電時に第１および第２の摩擦係合器の双方に接触する状態で、前記第１および第２の摩擦係合器の間を磁気回路が貫通する部位に設けられている電磁式２方向クラッチ。
【請求項８】
請求項７記載の電磁式２方向クラッチであって、
前記離反用弾性部材は、前記抑制機構の少なくとも一部と径方向の位置を併せて備えられ、該抑制機構よりも径方向に幅広であり、前記非通電時に抑制機構を除く部位で前記第１および第２の摩擦係合器と接触する状態で備えられている電磁式２方向クラッチ。
【請求項９】
請求項１記載の電磁式２方向クラッチであって、さらに、
前記第１および第２の摩擦係合器を含む回転部に潤滑油を供給する潤滑機構と、
前記第１および第２の摩擦係合器の接触面内径側の領域から潤滑油を排出する排出機構とを備える電磁式２方向クラッチ。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９いずれか記載の電磁式２方向クラッチであって、
同心円状の配置で前記２つの回転軸にそれぞれ固定された２つの部材であって、該部材の対向する面間で、径方向の間隔が周方向の位置によって変動する擬楔状を形成する擬楔状空間形成部材と、
前記径方向の間隔の最小値と最大値の間の径を有し、前記擬楔状空間形成部材の間に配置されたローラと、
前記他方の回転軸に相対的に回動可能、かつ、前記第２の摩擦係合器に相対的に回転不能に連結され、前記ローラを保持する保持器とを備える電磁式２方向クラッチ。
【請求項１１】
第１の回転軸と第２の回転軸との係合および切り離しを行う第１の電磁式２方向クラッチ機構と、該第２の回転軸と第３の回転軸との係合および切り離しを行う第２の電磁式２方向クラッチ機構とを備える電磁式２段クラッチであって、
前記第１および第２の電磁式２方向クラッチは、請求項１〜請求項１０いずれか記載の電磁式２方向クラッチであり、
かつ、該第１および第２の電磁式２方向クラッチが、同心円状に配置された電磁式２段クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は２つの回転軸にそれぞれ設けられた摩擦係合器間に、電磁力の作用により摩擦力を作用させ、回転軸間の動力の伝達状態を切り替える電磁式２方向クラッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
２つの回転軸間で動力の伝達を断続する機構としてクラッチがある。クラッチは種々の装置に適用されているが、例えば車両に適用されたクラッチなどでは走行中に動力の伝達経路を速やかに切り替えられることが要求される。また、車両の走行状態に応じて適切な切り替えを行うために制御ユニットからの制御信号により切断および結合を制御できることが望ましい。かかる要求に応えたクラッチとしては、例えば、特開平１０−５９０１１に記載の回転伝達装置が挙げられる。この回転伝達装置は、ローラを利用して２つの回転軸間で動力の伝達を電磁的に切断・結合する電磁式ローラクラッチである。従来技術として、この電磁式ローラクラッチの概略構成を説明する。
【０００３】
図２０は従来技術としての回転伝達装置の回転軸を含む断面の断面図である。
図２１は従来技術としての回転伝達装置の回転軸に直交する断面の断面図である。図２２は従来技術としての回転伝達装置について保持器の組み付け状態を示す断面図である。特開平１０−５９０１１に記載の装置を示した。この回転伝達装置は、従動部材となる外輪２と、入力軸４とを切断・結合する２方向クラッチである。このクラッチは、図２１に示す通り、外輪２の内側が円形になっており、入力軸４は断面が正八角形の角を丸めた形状をなしており、正八角形の各辺が８つのカム面となる。このカム面は、外輪２の内面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。
【０００４】
入力軸４には外周に環状の保持器８が設けられている。保持器８には周方向に８つのポケットが形成され、各ポケット９に係合子としてのローラ１０が組込まれている。保持器８は周方向に回動可能になっており、図２１中に矢印で示す通り、保持器８の回動に伴ってローラ１０の位置も周方向に移動する。ローラ１０がカム面の中央付近にある場合（図２１の状態）では、ローラ１０と外輪２との間には隙間があり、入力軸４と外輪２とは非係合状態にある。ローラ１０がカム面の狭幅部分に移動すると外輪２と係合し、外輪２と入力軸４を一体化する。
【０００５】
図２２に示す通り、保持器８と入力軸４の両者には、周方向の一部に切り欠き１があり、弾性部材であるスイッチバネ１３が組み付けられている。保持器８に外力が作用していない状態では、スイッチバネ１３の弾性力が周方向に作用し、ローラ１０が非係合位置になるよう保持器８を保持する。
【０００６】
回転伝達装置には図２０に示す通り、入力軸４と外輪２の間に電磁クラッチが組込まれている。この電磁クラッチは、ケース等に固定された電磁石１６と、外輪２に固定されたロータ１８と、アーマチュア２１とからなる。アーマチュア２１はロータ１８と保持器８の間に設けられており、保持器８に対して回転不能で軸方向の移動は可能となっている。電磁石１６に通電するとアーマチュア２１が引きつけられ、アーマチュア２１とロータ１８とが摩擦力で結合した状態となる。この結果、保持器８は外輪２から回転方向の外力を受ける。この外力によって保持器８はスイッチバネ１３の弾性力に抗じて周方向に移動し、ローラ１０を係合位置に移動させる。こうして回転伝達装置は入力軸４と外輪２とが係合する。
【０００７】
電磁石１６に通電しない状態では、アーマチュア２１とロータ１８との間に十分な摩擦力が働かないため、保持器８およびローラ１０はスイッチバネ１３の弾性力によって非係合位置に保持される。こうして回転伝達装置は非係合状態となる。かかる回転伝達装置は、電磁石１６への通電により係合状態と非係合状態を速やかに切り替え可能である利点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の電磁クラッチでは、電磁石１６によるアーマチュア２１とロータ１８との間の吸着力の不足により、係合が不安定となる場合があった。アーマチュア２１とロータ１８との間の吸着力が不足することにより両者間に作用する摩擦力が低減し、スイッチバネ１３の弾性力に抗ってローラを係合位置に安定して移動することができなくなることがあった。電磁石１６による電磁力を強くすることによってかかる課題の解決を図ろうとすれば、電磁石１６のサイズ、ひいては電磁クラッチ全体の大型化、および消費電力の増大という別の課題を招くことになる。
【０００９】
電磁力の不足によって係合状態が不安定となるのは、上述のローラクラッチに限らず、電磁式２方向クラッチ一般に共通する課題であった。本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、電磁式２方向クラッチにおいて、電磁石の極端な大型化を招くことなく、２つの回転軸を安定して係合するための技術を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題を解決するために、本発明では以下の構成を適用した。
本発明の第１の電磁式２方向クラッチは、２つの回転軸の結合および切り離しを電磁力の作用によって行う電磁式２方向クラッチであって、
前記２つの回転軸の一方の回転軸と相対的に回転不能に備えられ、径方向に貫通する磁気回路の形成を抑制するｎ箇所（ｎは２以上の整数）の前記摩擦係合器の径方向に貫通する磁気回路の形成を抑制する第１の抑制機構を有する第１の摩擦係合器と、
他方の回転軸と相対的に回転不能に備えられ、径方向に貫通する磁気回路の形成を抑制するｎ−１箇所の前記摩擦係合器の径方向に貫通する磁気回路の形成を抑制する第２の抑制機構を有する第２の摩擦係合器と、
前記第１の摩擦係合器および第２の摩擦係合器を貫通する磁気回路を形成せしめる電磁石とを備え、
前記第１および第２の摩擦係合器の抑制機構は、
前記第１の抑制機構と第２の抑制機構とが径方向に交互に配置される条件、
各第２の抑制機構は、その内外に隣接して位置する２つの第１の抑制機構の中間よりも外径側に設けられている条件、
を満足する配置で備えられている機構であることを要旨とする。
【００１１】
本発明の電磁式２方向クラッチは、第１の摩擦係合器と第２の摩擦係合器とを通過する磁気回路を形成することによって、両者間に電磁力を作用せしめ、２つの回転軸間のトルク伝達を可能にする。第１および第２の摩擦係合器の間に作用する電磁力は、磁気回路が両者を貫通する磁束に影響を受けることが知られている。つまり、第１の摩擦係合器内部に形成された磁気回路が第２の摩擦係合器に移行する部位の磁束、逆に第２の摩擦係合器内部に形成された磁気回路が第１の摩擦係合器に移行する部位の磁束の総量が増える程、電磁力が強くなる傾向にあることが知られている。
【００１２】
ここで、本発明の電磁式２方向クラッチでは第１および第２の摩擦係合器に備えられた抑制機構の作用によって、第１および第２の摩擦係合器を貫通する磁束を増やすことができる。第１に、抑制機構は、第１および第２の摩擦係合器を径方向に貫通する磁束の形成を抑制する作用を奏するため、電磁石で生じた磁束が第１および第２の摩擦係合器の両者を貫通する磁気回路を形成することを促進することができる。
【００１３】
第２に、第１の摩擦係合器の一方にｎ箇所、第２の摩擦係合器にｎ−１箇所の抑制機構が、径方向に交互に配置される位置関係で備えられることにより、第１および第２の摩擦係合器との間を２ｎ箇所で貫通する磁気回路の形成を促進する。例えば、電磁石から発した磁束は「第１の摩擦係合器→第２の摩擦係合器→第１の摩擦係合器→第２の摩擦係合器→第１の摩擦係合器」と通過して電磁石に戻る磁気回路を形成する。この例では、矢印に対応する４カ所（ｎ＝２に相当）で第１および第２の摩擦係合器を貫通していることになる。第１および第２の摩擦係合器を２ｎ箇所で貫通する磁気回路を形成すれば、両者を貫通する磁束の総量が増える。換言すれば、一つの磁気回路が、２ｎ箇所で第１および第２の摩擦係合器間に吸着力を生じさせることになる。従って、本発明の電磁式２方向クラッチによれば、電磁石のサイズ、消費電力の極端な増大を招くことなく、電磁力を強化することが可能となる。この結果、電磁式２方向クラッチを安定して係合することが可能となる。
【００１４】
図１は抑制機構の一例を示す説明図である。回転軸を含む断面の片側を示した。この機構では、第１の回転軸ＲＡ１に結合された第１の摩擦係合器ＦＣ１、第２の回転軸ＲＡ２に結合された第２の摩擦係合器ＦＣ２を備える。第１の摩擦係合器ＦＣ１の背面、即ち第２の摩擦係合器ＦＣ２とは逆側の面には、電磁石ＥＣが備えられている。この電磁石ＥＣに通電すると、図中に矢印で示す通り、第１の摩擦係合器ＦＣ１，第２の摩擦係合器ＦＣ２を通る磁気回路が形成される。
【００１５】
ここで、第１の摩擦係合器ＦＣ１には、図中に塗りつぶした領域で示す抑制機構ＧＭ１、ＧＭ２・・・ＧＭｎが備えられている。第２の摩擦係合器ＦＣ２には、抑制機構ｇｍ１・・・ｇｍ（ｎ−１）が備えられている。抑制機構は、外径側から第１の摩擦係合器側の抑制機構ＧＭ（１）、第２の摩擦係合器側の抑制機構ｇｍ（１）の順に交互に配置されている。換言すれば、第２の摩擦係合器側の抑制機構ｇｍ（１）・・・ｇｍ（ｎ−１）は、それぞれ第１の摩擦係合器側の抑制機構ＧＭ（１）・・・ＧＭ（ｎ）に挟まれた位置関係で設けられている。
【００１６】
それぞれの抑制機構は、摩擦係合器ＦＣ１．ＦＣ２を径方向に貫通する磁気回路の形成を抑制する。抑制機構によって径方向への通過が抑制される結果、第１の摩擦係合器ＦＣ１を通過してきた磁気回路は、抑制機構の部分で第２の摩擦係合器ＦＣ２側に移行する。第２の摩擦係合器ＦＣ２を通過してきた磁気回路は、抑制機構の部分で第１の摩擦係合器ＦＣ１側に移行する。この結果、磁気回路は、第１の摩擦係合器ＦＣ１および第２の摩擦係合器ＦＣ２を交互に複数回貫通する態様で形成される。従って、摩擦係合器ＦＣ１，ＦＣ２の間には、図中に破線で囲った複数の領域で電磁力による吸着力が作用する。ここでは、特定のクラッチ機構について例示したが、かかる機構に限らず上記作用効果が実現されることは言うまでもない。
【００１７】
第３に、各第２の抑制機構は、その内外に隣接して位置する２つの第１の抑制機構の中間よりも外径側に設けられていることにより、磁束飽和を抑制し、磁気回路を効率的に形成することができる利点がある。例えば、図１において、摩擦係合器ＦＣ２に設けられた抑制機構ｇｍ（１）は、その内外に隣接して第１の摩擦係合器ＦＣ１に設けられた２つの抑制機構ＧＭ（１）、ＧＭ（２）の中間よりも外径側に設けられていることになる。つまり、図１中の間隔ｄｉｎよりもｄｏｕｔの方が小さくなる。このように抑制機構を配置することにより、第１の摩擦係合器と第２の摩擦係合器を磁気回路が行き来する領域の面積の差違を低減することができる。図１において、領域ＡｏｕｔとＡｉｎの面積の差違を低減することができ、磁束飽和の発生を抑制することができる。かかる観点から、第２の抑制機構は、その内外で第１の摩擦係合器と第２の摩擦係合器との間を磁束が行き来する領域の面積が同等になる位置に設けられていることが望ましい。
【００１８】
本発明の電磁式２方向クラッチにおいて抑制機構は、
前記第１の摩擦係合器と第２の摩擦係合器とを貫通する磁気回路が形成される２ｎ箇所の領域の面積が同等となる位置関係で備えられていることが望ましい。
図１の例に即して説明すれば、図中に破線で示した領域の断面積が全て同等となることが望ましい。こうすることにより、いずれの箇所でも磁束飽和を生じることなく磁気回路を効率的に形成することが可能となる。かかる構成は、第１の摩擦係合器側の抑制機構と第２の摩擦係合器側の抑制機構との間隔、即ち、図中の間隔ｄが外径方向に行くほど狭くなるように各抑制機構を配置することにより実現される。第１の摩擦係合器、第２の摩擦係合器は回転軸を中心とした円盤状に形成されているため、外径側ほど抑制機構の間隔を狭くすることにより、各抑制機構で挟まれた領域の面積を同等にすることができるのである。
【００１９】
抑制機構としては、種々の機構を適用可能であり、例えば、
前記抑制機構は、前記第１および第２の摩擦係合器の接触面側において、非係合時における両者の間隔以上の空隙を与える孔または窪みであるものとすることができる。こうすれば、比較的簡易な構成で抑制機構を実現することができる。抑制機構としての作用を実現するためには、第１の摩擦係合器と第２の摩擦係合器とを貫通する磁気回路の形成よりも、孔または窪みの空隙を通過する磁気回路の形成の方が困難となる条件で孔または窪みを設ける必要がある。上述の条件を満足する範囲の空隙を与える孔または窪みを設けることにより、抑制機構としての作用を確保することが可能となる。
【００２０】
もちろん、抑制機構は、かかる構成に限定されるものではなく、例えば、非磁性体で形成されたリングを埋め込むものとしてもよいし、部分的に薄肉部を設けるものとしてもよい。焼き入れによって磁束の通過が抑制されることも知られているため、部分的に焼き入れを施す態様をとってもよい。
【００２１】
孔または窪みを抑制機構として適用する場合には、
前記抑制機構は、それぞれ第１の摩擦係合器と第２の摩擦係合器の少なくとも一部において周方向の位置をずらして設けられていることが望ましい。
または、
前記第１の摩擦係合器および第２の摩擦係合器は、前記抑制機構とは別に、該第１および第２の摩擦係合器において、前記抑制機構の間を径方向に貫通する磁気回路の形成を抑制するためのスリットを備えることが望ましい。
【００２２】
孔を抑制機構に適用する場合、全周に亘って孔を設けることは機構上無理であり、周方向のいずれかの箇所に孔が存在しない部位が現れることになる。かかる部位では、径方向に磁気回路の形成が許容される。ここで、複数の孔が設けられている場合には、それぞれ周方向の位置をずらすことによって、孔が存在しない部位が径方向に連続することを回避できる。つまり、いずれかの抑制機構によって、完全に径方向に貫通する磁気回路の形成を抑制することができる。孔とは別にスリットを設ける場合も同様の作用により、径方向に完全に貫通する磁気回路の形成を抑制することができる。この結果、上記構成を適用すれば、磁束を無駄なく摩擦係合器ＦＣ１，ＦＣ２の吸着に供することができる。窪みについても、動力伝達に関わる強度上の制限から、全集に亘って窪みを設けることができないことがある。かかる場合には、上記構成を同様に適用可能である。
【００２３】
本発明の電磁式２方向クラッチにおいては、
前記電磁石の非通電時に、前記第１および第２の摩擦係合器が離反する方向に弾性力を作用させるための離反用弾性部材を有しており、
該離反用弾性部材は、磁性体で形成されるとともに、前記非通電時に第１および第２の摩擦係合器の双方に接触する状態で、前記第１および第２の摩擦係合器の間を磁気回路が貫通する部位に設けられていることが望ましい。
【００２４】
先に説明した通り、本発明の電磁式２方向クラッチでは、第１および第２の摩擦係合器を複数回貫通する態様で磁気回路が形成される。これは、第１および第２の摩擦係合器が十分に吸着するまでの間は、双方の摩擦係合器間の空気層を磁気回路が複数回通過することを意味する。十分な磁束密度で磁気回路を形成するためには、空気層を低減することが望ましい。上記構成の電磁式２方向クラッチによれば、磁性体で形成された離反用弾性部材が第１および第２の摩擦係合器の双方に接触する状態で設けられているため、空気層を低減することができ、効率的に磁気回路を形成可能となり、電磁石の大型化を回避することができる。特に、第１および第２の摩擦係合器を磁気回路が貫通する部位、先に示した図１の破線部分の領域に離反用弾性部材を設けることにより、離反用弾性部材を磁気回路の一部として確実に使用することができる。離反用弾性部材は、第１および第２の摩擦係合器を磁気回路が貫通する部位に可能な限り多く設けられていることが望ましいが、必ずしも全ての部位に設けられている必要はない。
【００２５】
また、
前記離反用弾性部材は、前記抑制機構の少なくとも一部と径方向の位置を併せて備えられ、該抑制機構よりも径方向に幅広であり、前記非通電時に抑制機構を除く部位で前記第１および第２の摩擦係合器と接触する状態で備えられているものとしてもよい。
【００２６】
こうすれば、一つの離反用部材を、第１および第２の摩擦係合器を磁気回路が貫通する２カ所の部位に共用することができる。抑制機構を除く部位で第１および第２の摩擦係合器と接触する状態とは、抑制機構とは接触しない状態で備えることを意味する。抑制機構の部位で離反用弾性部材が接触するのを回避することにより、離反用弾性部材が抑制機構をリークする磁気回路の通路を提供することを回避することができる。
【００２７】
本発明の第２の電磁式２方向クラッチは、
２つの回転軸の結合および切り離しを電磁力の作用によって行う電磁式２方向クラッチであって、
前記２つの回転軸の一方の回転軸と相対的に回転不能に備えられた第１の摩擦係合器と、
他方の回転軸と相対的に回転不能に備えられた第２の摩擦係合器と、
前記第１の摩擦係合器および第２の摩擦係合器を貫通する磁気回路を形成せしめる電磁石と、
前記第１および第２の摩擦係合器を含む回転部に潤滑油を供給する潤滑機構と、
前記第１および第２の摩擦係合器の接触面内径側の領域から潤滑油を排出する排出機構とを備えることを要旨とする。
【００２８】
電磁式２方向クラッチには、潤滑機構が設けられている場合、回転中は、クラッチに供給された潤滑油に遠心力が作用する。潤滑油が第１および第２の摩擦係合器の接触面に蓄積される状態で潤滑機構が備えられている場合、遠心力によって潤滑油は第１および第２の摩擦係合器の接触面に入り込むため、両者を離反させる作用を奏する。上記構成によれば、第１および第２の摩擦係合器の内径側の領域から潤滑油を排出することができるため、遠心力の作用による離反作用を抑制することができる。従って、上記構成の電磁式２方向クラッチによれば、第１および第２の摩擦係合器の吸着力を向上することが可能となる。ここで、排出機構は、種々の構成を適用可能であり、例えば、第１および第２の摩擦係合器のいずれか一方に潤滑油を遠心力で外部に排出できる溝、孔を設ける構成を適用することができる。
【００２９】
本発明の第１および第２の電磁式２方向クラッチとしては、種々の機構を適用可能であるが、
同心円状の配置で前記２つの回転軸にそれぞれ固定された２つの部材であって、該部材の対向する面間で、径方向の間隔が周方向の位置によって変動する擬楔状を形成する擬楔状空間形成部材と、
前記径方向の間隔の最小値と最大値の間の径を有し、前記擬楔状空間形成部材の間に配置されたローラと、
前記他方の回転軸に相対的に回動可能、かつ、前記第２の摩擦係合器に相対的に回転不能に連結され、前記ローラを保持する保持器とを備える機構とすることが望ましい。いわゆるローラクラッチとしての機構である。本発明をローラクラッチとして構成すれば、摩擦係合器に作用する電磁力を強化することにより、保持器を介したローラの移動を安定して実現することができ、クラッチの係合および切り離しを安定して行うことが可能となる。ここで、回転可能とはある軸周りの位置関係が３６０度いかなる範囲にも変えられる状態をいう。回動可能とはある軸周りの位置関係が３６０度よりも小さい所定の範囲内でのみ変えられる状態をいう。回動可能とは、同時に回転は不能であることを意味する。
【００３０】
本発明は、ローラクラッチの他、先に図１に示したように、第１および第２の摩擦係合器間に作用する摩擦力によってのみ動力の伝達を行うクラッチにも適用可能であることはいうまでもない。
【００３１】
本発明は、２つの回転軸の係合および切り離しを行う機構として構成する他、第１ないし第３の回転軸と、該第１の回転軸と第２の回転軸との係合および切り離しを行う第１の電磁式２方向クラッチ機構と、該第２の回転軸と第３の回転軸との係合および切り離しを行う第２の電磁式２方向クラッチ機構とを備える電磁式２段クラッチとして構成することも可能である。かかる場合には、前記第１および第２の電磁式２方向クラッチとして、上述した本発明の電磁式２方向クラッチを適用すればよい。また、該第１および第２の電磁式２方向クラッチを、同心円状に配置することが好ましい。いわゆる２段クラッチとしての構成である。２段クラッチとして構成する場合には、装置全体の小型化を図る必要性から、クラッチ機構を組み込む部位の空間的制約が比較的厳しいのが通常である。本発明を適用すれば、電磁石の大型化を招くことなく電磁力を強化することができるため、かかる空間的制約の下でも安定して動作する２段クラッチを実現することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．全体構成
Ｂ．内側回転部の構成
Ｃ．外側回転部の構成
Ｄ．中間回転部の構成
Ｅ．電磁式２段クラッチの動作
Ｆ．抑制機構
Ｇ．潤滑油排出機構
Ｈ．第１変形例
Ｉ．第２変形例
Ｊ．電磁式２段クラッチの適用例
【００３３】
Ａ．全体構成：
図２は実施例としての電磁式２段クラッチの概略構成を示す説明図である。回転軸を含む断面の上半分を示した。実施例のクラッチは、３つの回転ユニットと１つの固定ユニットから構成される。回転ユニットは回転軸中心から内側回転部１００、中間回転部２００、外側回転部３００の順に配置され、それぞれ軸受５０１〜５０４により相対的に回転可能に組み付けられている。本実施例では、軸受５０１，５０２として針状ころ軸受を適用して径方向の小型化を図った。軸受５０３、５０４は玉軸受を適用した。各回転部の構成は後で詳述する。
【００３４】
固定ユニット４００は磁性体で形成され、電磁石を形成するコイル４０１，４０３を収納するコア４０２，４０４を有している。固定ユニット４００はボルト４０５によりクラッチの収納ケース等に固定される。
【００３５】
Ｂ．内側回転部の構成：
図３は内側回転部１００の構成を示す説明図である。実線で示した部分が内側回転部１００に相当する。内側回転部１００の動力伝達軸は内軸１０１である。
内軸１０１の外周にはカム１０２が固定されている。図４は内側回転部１００についてカム１０２、保持器１０５を含む断面を示す断面図である。図示する通り、カム１０２は正十角形の断面形状をなしている。中間回転部２００の動力伝達軸となる中間軸２０１の内周は円形断面であるため、この内周面とカム１０２の外周面との間隔は正十角形の頂点近傍で狭く、各辺の中央近傍で広い擬楔状空間を形成している。なお、カム１０２は内軸１０１と一体形成しても構わない。
【００３６】
カム１０２の外周には保持器１０５およびローラ１０４が周方向に回転可能に組み付けられている。図４に示す通り、保持器１０５は周方向に１０カ所のポケットがあり、１０個のローラ１０４が保持器１０５の各ポケットに入っている。
ローラ１０４の径は中間軸２０１とカム１０２との間隔の最大値よりも小さく、最小値よりも大きい値である。つまり、ローラ１０４が擬楔状空間の中央付近にある場合には、カム１０２、ローラ１０４、中間軸２０１の間に隙間が生じ、内軸１０１と中間軸２０１の間で動力の伝達はできない。
【００３７】
ローラが図４中に矢印で示す通り、周方向に移動し、擬楔状空間の両端ＷＲまたはＷＬ近傍に来ると、カム１０２、ローラ１０４、中間軸２０１が一体的に係合し、内軸１０１と中間軸２０１の間で動力の伝達が可能となる。内軸１０１が右側に回転している場合にはローラ１０４がＷＬ部で係合することにより、中間軸２０１に動力を伝達することができる。左側に回転している場合にはローラ１０４がＷＲ部で係合することにより、中間軸２０１に動力を伝達することができる。
【００３８】
このように本実施例のクラッチは、ローラ１０４の位置によって内軸１０１と中間軸２０１との結合・切り離しを行うことができる。続いて、ローラ１０４の位置を制御するための機構について説明する。図３に示す通り、保持器１０５およびカム１０２には一端にスイッチバネ１０３が取り付けられている。図５は内側回転部１００についてスイッチバネを含む断面における断面図である。カム１０２および保持器１０５はそれぞれ一部に切り欠きが設けてあり、そこにスイッチバネ１０３がセットされている。スイッチバネ１０３は図５中に矢印で示す方向に弾性力を作用させ、外力が働かない状態では保持器１０５を図示する位置、即ちニュートラル状態に保つ。
【００３９】
図３に示す通り、保持器１０５にはスイッチバネ１０３が突起１０６を設けたスイッチバネ押えによって組み付けられている。この突起１０６には円盤状のアマチュア１０７がはめ込まれている。アマチュア１０７は突起１０６があるため、保持器１０５と一体的に回転する。しかしながら、アマチュア１０７は突起１０６に固定されている訳ではなく、若干の隙間をもってはめ込まれており、回転軸方向に移動可能になっている。アマチュア１０７には離反バネ１０８が設けられており、この離反バネ１０８によりアマチュア１０７は中間軸２０１の径方向側面２１０から離反する方向に付勢されている。
【００４０】
本実施例では、カム１０２、ローラ１０４、保持器１０５および突起１０６、アマチュア１０７および離反バネ１０８、スイッチバネ１０３、コイル４０３、径方向側面２１０が内側クラッチユニットを構成する。径方向側面２１０が内側クラッチユニットの第１の摩擦係合器に相当する。アマチュア１０７が第２の摩擦係合器に相当する。
【００４１】
コイル４０３に通電すると、中間軸２０１の径方向側面２１０およびアマチュア１０７を貫通する磁気回路が形成される。この結果、アマチュア１０７が離反バネ１０８に抗して中間軸２０１の径方向側面２１０側に引き寄せられ、それに応じて径方向側面２１０およびアマチュア１０７が互いに接触する。接触面では摩擦力が作用し、中間軸２０１と内軸１０１とは一体となって回転しようとする。この摩擦力は磁気回路の強さに応じて変化する。摩擦力によるトルク（以下、「摩擦トルク」と呼ぶ）が十分に高い場合には、スイッチバネ１０３の弾性力によるトルク（以下、「ローラ噛み込みトルク」と呼ぶ）に逆らって保持器１０５が周方向に移動することによって、ローラ１０４が係合位置に移動し、先に図４で説明した通り、内軸１０１と中間軸２０１とが係合状態となる。ローラ噛み込みトルクよりも摩擦トルクが低い場合には、中間軸２０１と内軸１０１との間では摩擦トルクに相当するトルク伝達が行われる。
【００４２】
Ｃ．外側回転部の構成：
図６は外側回転部３００の構成を示す説明図である。実線で示した部分が外側回転部３００に相当する。外側回転部３００の動力伝達軸は外軸３０１である。外軸３０１にはコイル４０１に対向する部位にロータ３０２がはめ込まれている。ロータ３０２は磁性体で形成されており、リング形状をなしており、外軸３０１と一体的に回転するように固定されている。ロータ３０２の回転を妨げないよう、ロータ３０２とコイル４０１との間にはわずかの隙間が設けてある。ロータ３０２は、外側電磁クラッチユニットについて第１の摩擦係合器となる。外側電磁クラッチユニットについての第２の摩擦係合器に相当する構成は、後述する中間軸２０１に設けられているアマチュア２０７である。
【００４３】
コイル４０１に通電して電磁力を作用させると、内側クラッチユニットについて説明したと同様、アマチュア２０７がロータ３０２側に吸引され、第１および第２の摩擦係合器を構成する各板状部材の間で摩擦力が作用し、クラッチを係合することができる。アマチュア２０７を吸着する磁気回路の形成を助けるスリット３１１ａ，３１１ｂが設けられている。このスリット３１１ａ，３１１ｂの構成については後述する。なお、外側クラッチユニットについても外軸３０１はその動力をチェーンベルトで抽出できるよう、一部がスプロケット３０３となっている。
【００４４】
Ｄ．中間回転部の構成：
図７は中間回転部２００の構成を示す説明図である。実線で示した部分が中間回転部２００に相当する。中間回転部２００の動力伝達軸は中間軸２０１である。中間軸２０１は鋼で形成されており、図示する通り、円盤状の径方向側面２１０を挟んで太径部と細径部とを有している。太径部の外周と、外軸３０１との間には外側電磁クラッチユニットが備えられている。外側電磁クラッチユニットの構成は、内側電磁クラッチユニットとほぼ同じである。即ち、中間軸２０１の太径部の外周にカム２０２が固定されている。カム２０２の外周にはローラ２０４と保持器２０５設けられるとともに、スイッチバネ２０３が、突起２０６を有するスイッチバネ押えによって組み付けられている。突起２０６には、アマチュア２０７が挿入されている。このアマチュア２０７には、ロータ３０２から離反させる方向に付勢している離反バネ２０８が設けられている。これらの各要素、およびロータ３０２、コイル４０１が外側電磁クラッチユニットを構成する。その動作は、内側電磁クラッチユニットと同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００４５】
なお、中間軸２０１には、内側電磁クラッチユニットが動作する際に磁気回路の形成を助けるスリット２１１ａ，２１１ｂが径方向側面２１０に設けられている。これらのスリット２１１ａ，２１１ｂの形状および作用については後述する。
【００４６】
Ｅ．電磁式２段クラッチの動作：
以上で説明した本実施例の電磁式２段クラッチの動作について説明する。コイル４０１、４０３に通電していない状態では、外側クラッチユニットおよび内側クラッチユニットの第１および第２の摩擦係合器は、それぞれ接触していない状態にあり、内軸１０１、中間軸２０１、外軸３０１は互いに切り離された状態となる。コイル４０１に通電すると、外側電磁クラッチユニットのアマチュア２０７がロータ３０２側に吸引され両者の間に摩擦力が生じる。コイル４０３に通電すると、内側電磁クラッチユニットのアマチュア１０７が径方向側面２１０側に吸引され両者の間に摩擦力が生じる。
【００４７】
この摩擦力が小さい間は、スイッチバネ１０３，２０３の弾性力に逆らってローラを係合させることができない。従って、トルクは摩擦力によってのみ伝達される。十分な摩擦力が作用すると、摩擦力によるトルクがスイッチバネ１０３，２０３の弾性力にうち勝つようになり、ローラを係合位置に移動させる。この結果、電磁クラッチユニットは、係合状態となり、ローラを介してトルクが伝達される。コイル４０１，４０３への通電制御は、種々の方法で実現可能である。例えば、トランジスタやサイリスタ等のスイッチング素子を用いることができる。この場合には、スイッチング素子がオンとなっているデューティを制御することにより、コイル４０１，４０３の電圧を制御することができる。本実施例の電磁クラッチユニットを安定して作動させるためには、スイッチバネ１０３，２０３に抗し得る摩擦力を作用させることが必要となる。摩擦力は、電磁力によって摩擦係合器が吸着される吸着力に比例するから、上述の条件に見合う電磁力を安定して作用させることが必要となる。本実施例では、磁気回路の形成状態を制御することによって、コイル４０１，４０３の大型化を招くことなく、十分強力な電磁力を作用させることができる。以下、磁気回路の形成状態を制御するための機構について説明する。
【００４８】
Ｆ．抑制機構：
磁気回路の制御機構について、外側電磁式クラッチユニットを例にとって説明する。図８はアマチュア２０７をロータ３０２との接触面側から見た状態を示す説明図である。アマチュア２０７には、図７で示した突起２０６が挿入される挿入孔２０６ｈが設けられている。また、離反バネ２０８がはめ込まれる収納溝２０８ｈが設けられている。図示する通り、これらの加工とは別に、アマチュア２０７には円弧状のスリット２２０が４カ所設けられている。径方向の位置は、挿入孔２０６ｈと合わせてある。スリット２２０の径方向の幅は、電磁式クラッチユニットが非係合状態にあるときのアマチュア２０７とロータ３０２の間隔よりも若干広い。スリット２２０の部位は、磁性体が存在しないため、径方向の磁気回路の形成が抑制される。つまり、スリット２２０は磁気回路の抑制機構として作用する。
【００４９】
図９はロータ３０２をコイル４０１側から見た状態を示す説明図である。ロータ３０２にもアマチュアと同様、円弧状のスリット３１１ａ、３１１ｂが周方向にそれぞれ４カ所設けられている。スリット３１１ａ、３１１ｂは、径方向の異なる位置に設けられており、スリット３１１ａがスリット３１１ｂよりも外側に設けられている。スリット３１１ａ、３１１ｂの周方向の位置は一致させてある。スリット３１１ａ，３１１ｂの径方向の幅は、電磁式クラッチユニットが非係合状態にあるときのアマチュア２０７とロータ３０２の間隔よりも若干広い。図中にはアマチュア２０７のスリット２２０を破線で示した。図示する通り、スリット３１１ａはアマチュア２０７のスリット２２０よりも外側に設けられており、スリット３１１ｂはアマチュア２０７のスリット２２０よりも内側に設けられている。スリット３１１ａ、３１１ｂは、アマチュア２０７のスリット２２０と同様、ロータ３０２を径方向に貫通する磁気回路の形成を抑制する抑制機構として作用する。
【００５０】
アマチュア２０７のスリット２２０、およびロータ３０２のスリット３１１ａ，３１１ｂが磁気回路の形成に与える作用について説明する。図１０は磁気回路の様子を示す説明図である。外側電磁クラッチユニットでは、コイル４０１への通電によりコア４０２，ロータ３０２、アマチュア２０７を通過する磁気回路が形成される。図中に磁気回路を矢印で示した。磁気回路は、コア４０２を通ってロータ３０２に移行する。ロータ３０２には径方向に磁束が貫通することを抑制するスリット３１１ａが設けられているため、磁気回路は、径方向ではなく軸方向に形成され、アマチュア２０７に移行する。アマチュア２０７では、磁気回路は、スリット２２０が設けられている位置まで径方向内側に形成される。スリット２２０の位置に来ると、磁束は径方への通過が抑制されるため、磁束は再び軸方向に進み、磁気回路はロータ３０２に移行する。先に図９で説明した通り、アマチュア２０７のスリット２２０と、ロータ３０２のスリット３１１ａ，３１１ｂとは径方向の位置が異なっているから、アマチュア２０７からロータ３０２への磁気回路の移行は妨げられない。
【００５１】
ロータ３０２では、スリット３１１ｂの位置まで径方向に磁束は通過する。スリット３１１ｂの位置で、磁束は径方向への通過が抑制されるため、磁気回路は再びアマチュア２０７に移行する。アマチュア２０７に移行した磁気回路は、最内径部近傍で再びロータ３０２に移行し、コア４０２に戻る。
【００５２】
以上で説明した通り、スリット２２０，３１１ａ，３１１ｂが径方向の磁束の貫通を抑制することにより、磁気回路は、アマチュア２０７、ロータ３０２を複数回行き来する形で形成される。図１１は磁気回路の解析結果を示す説明図である。コイル４０２に通電することによって、アマチュア２０７とロータ３０２が吸着された状態での磁気回路の様子を示している。図１０と同様、ロータ３０２とアマチュア２０７とを複数回行き来する形で磁気回路が形成されることが確認される。
【００５３】
かかる磁気回路の形成は、スリット２２０，３１１ａ，３１１ｂの径方向の幅によっても影響を受ける。つまり、スリット２２０、３１１ａ，３１１ｂの幅は、径方向の磁気回路の形成を十分に抑制可能な程度に設定されることが望ましい。スリットの幅が、非係合状態におけるアマチュア２０７とロータ３０２との間隔よりも狭い場合には、非係合状態においてスリットを径方向に貫通する磁気回路が形成される可能性がある。本実施例では、アマチュア２０７とロータ３０２とを行き来する磁気回路よりも若干広く設定してあるため、非係合状態でも図１０に示した磁気回路の形成を促進することができる。
【００５４】
但し、アマチュア２０７とロータ３０２とが一旦吸着されれば、スリットを除く部分で磁性体が連続するため、図１０及び図１１に示す態様での磁気回路の形成を実現することができる。従って、スリットの幅は、必ずしも非係合時におけるアマチュア２０７とロータ３０２の間隔よりも広げる必要はない。非係合時において図１０および図１１に示した態様での磁気回路の形成を促進する必要性、スリットを設けることによるアマチュア２０７、ロータ３０２のねじり剛性の低下を総合的に勘案して、任意の幅に設定することができる。
【００５５】
図１０および図１１に示した通り、アマチュア２０７とロータ３０２を複数回行き来する状態で磁気回路が形成されることにより、本実施例の電磁式クラッチでは、電磁力によるアマチュア２０７とロータ３０２の吸着力を強化することができる。一般に、アマチュア２０７とロータ３０２の吸着力は、両者間を貫通する磁束の量に影響を受けることが知られている。磁束の総量が多くなる程、吸着力が増大する。通常、磁気回路は、ロータ３０２からアマチュア２０７に移行した後、アマチュア２０７を径方向に貫通し、ロータ３０２に戻る状態で形成される。つまり、一つの磁気回路はアマチュア２０７とロータ３０２とを２カ所で貫通しているに過ぎず、２カ所の領域で吸着力を作用させるに過ぎない。これに対し、本実施例では、図１０および図１１に示す通り、磁気回路がアマチュア２０７とロータ３０２とを４カ所で貫通する状態で形成される。つまり、一つの磁気回路がアマチュア２０７とロータ３０２の吸着に４カ所で利用された状態となり、両者を貫通する磁束の総量が通常の約２倍に増大することになる。従って、本実施例によれば、磁気回路の形成を制御することにより、電磁石のサイズ、通電量を変更することなく、電磁力を約２倍に強化することができる。
【００５６】
以上では、外側電磁式クラッチユニットを例にとって説明した。本実施例では、内側電磁式クラッチユニットにも同様の抑制機構が設けられている。つまり、内側電磁式クラッチユニットを構成する径方向側面２１０およびアマチュア１０７には、それぞれ径方向の磁気回路の形成を抑制するスリットが設けられている。これらのスリットの作用により、内側電磁式クラッチユニットについても図１０に示すようにアマチュア１０７と径方向側面２１０とを４カ所で行き来する状態で磁気回路を形成することができ、両者を吸着する電磁力を強化することができる。
【００５７】
なお、ロータ３０２およびアマチュア２０７には先に図８、図９で示した態様の他、種々の態様でスリットを設けることが可能である。図１２は第１変形例としてのスリットを示す説明図である。ロータ３０２Ａに設けられたスリットを示した。第１変形例では、円弧状のスリット３１１ｃ，３１１ｄがロータ３０２Ａの異なる径方向位置に設けられている点では、実施例（図９参照）と同様である。第１変形例では、スリット３１１ｃとスリット３１１ｄの周方向の位置をずらしてある点で実施例と相違する。径方向の磁気回路の形成を抑制する機構としてスリットを用いる場合、スリットは全周に空けることは不可能であるから、スリットにはさまれた部位では、径方向に磁気回路が形成される可能性がある。第１変形例では、スリット３１１ｃ，３１１ｄを周方向にずらして配置することによって、図中に矢印で示す通り、径方向の磁気回路の形成を少なくとも一方のスリットで抑制することができる。従って、アマチュア２０７とロータ３０２とを貫通する磁気回路をより効率的に形成することが可能となる。
【００５８】
図１３は第２変形例としてのスリットを示す説明図である。ロータ３０２Ｂに設けられたスリットを示した。第２変形例では、実施例と同様のスリット３１１ａ，３１１ｂに加えて、短い円弧状のスリット３１１ｅが設けられている。短いスリット３１１ｅは、スリット３１１ａ，３１１ｂの各スリットの間に設けられている。短いスリット３１１ｅを設けることにより、図１３中に矢印で示す通り、径方向の磁気回路の形成を抑制することができる。
【００５９】
実施例および変形例においては、アマチュア２０７側のスリットが、ロータ３０２側の２つのスリットで挟まれる位置関係で、それぞれ任意の径方向位置に設けることができるが、図１０に示した態様での磁気回路の形成を促進するために、次の条件を満足する状態で各スリットの径方向位置を設定することが望ましい。即ち、磁気回路が通過する領域の面積がほぼ一定になるように各スリットの径方向位置を設定することが望ましい。図１０において、離反バネ２０８の外側の領域、離反バネ２０８の内径とスリット２２０で挟まれる円輪状の領域、スリット３１１ｂとスリット２２０とで挟まれる円輪状の領域、スリット３１１ｂの内径側の領域の面積がそれぞれ同等となる条件で各スリットの位置を設定することが望ましい。このように設けることにより、いずれの領域でも磁束飽和を招くことなく効率的に磁気回路を形成することができる。
【００６０】
本実施例では、ロータ３０２側に内外２箇所のスリットを設け、アマチュア２０７に１カ所のスリットを設けたが、スリットの数はこれらに限定されるものではない。ロータ３０２側の径方向にｎ箇所（ｎは２以上の整数）、アマチュア２０７側にｎ−１箇所のスリットを任意に設けることができる。
【００６１】
Ｇ．潤滑油排出機構：
先に図８に示した通り、アマチュア２０７は内径側に突起部２２１が４カ所設けられている。この突起部２２１が中間軸２０１にはめ込まれることで、アマチュア２０７は径方向の動きが規制される。このとき、アマチュア２０７と中間軸の間には、図８中の領域ＣＡに相当する部位で空隙が形成される。本実施例では、この空隙が潤滑油の排出機構として作用する。
【００６２】
図１４は潤滑油排出機構を示す説明図である。外側電磁式クラッチユニットを構成するアマチュア２０７近傍の状態を拡大図で示した。上述の通り、アマチュア２０７は突起部２２１で中間軸２０１とはめ込まれるものの、突起部２２１以外の部位では、図１４中の破線で示す位置が最内径となり、中間軸との間に空隙ＣＡを形成する。ロータ３０２の内径部に供給された潤滑油ＯＩＬは、この空隙を通ってアマチュア２０７の背面、さらにクラッチユニットの外側に排出される。
【００６３】
この潤滑油排出機構は、潤滑油ＯＩＬによるロータ３０２とアマチュア２０７との吸着力の低下を抑制する作用を奏する。仮に、潤滑油排出機構が設けられていなかった場合を考える。この場合ロータ３０２の内径部（図１４中に示す部位）に供給された潤滑油ＯＩＬは排出されずにロータ３０２とアマチュア２０７の内径部近傍に蓄積される。電磁式クラッチユニットが回転して、この潤滑油ＯＩＬに遠心力が作用すると、潤滑油ＯＩＬが徐々にロータ３０２とアマチュア２０７の隙間に入り込む。隙間に入り込んだ潤滑油ＯＩＬは、ロータ３０２とアマチュア２０７との摩擦力を低減させるのみならず、その非圧縮性に起因して、両者の隙間を広げる力を作用させる。この結果、ロータ３２０とアマチュア２０７の吸着力はますます低減することになる。本実施例では、潤滑油排出機構を設けることにより、ロータ３０２の内径部に供給された潤滑油ＯＩＬを効率的に外部に排出することができるため、上述した作用による吸着力の低下を回避することができる。ここでは、外側クラッチユニットを例にとって説明したが、内側クラッチユニットを構成するアマチュア１０７も同様の潤滑油排出機構を備えている。
【００６４】
なお、図１４に示した潤滑油排出機構は、一例に過ぎない。潤滑油排出機構としては、ロータ３０２の内径側から潤滑油を排出可能な種々の機構を適用可能である。例えば、空隙ＣＡが図１４中に一点鎖線で示すようにテーパ状に設けられるものとしてもよい。つまり、アマチュア２０７と中間軸２０１との間隔がロータ３０２との接触面側では狭く、背面側では広くなるように空隙ＣＡをテーパ状に設けても良い。こうすれば、潤滑油ＯＩＬが排出される際に、遠心力の軸方向成分がアマチュア２０７とロータ３０２とを吸着させる方向に作用するため、両者の吸着力を強化することができる。
【００６５】
以上で説明した本実施例の電磁式２段クラッチによれば、磁気回路の形成を制御することによって、電磁石の大型化や消費電力の増大を招くことなく、摩擦係合器の吸着力を強化することができる。また、潤滑油排出機構の作用により、潤滑油に起因する吸着力の低下を抑制することができる。この結果、本実施例の電磁式２段クラッチは、摩擦係合器間で十分な摩擦力を作用させることができ、クラッチの係合、切り離し動作の安定性を向上することができる。
【００６６】
Ｈ．第１変形例：
図１５は第１変形例としての電磁式２段クラッチの概略構成を示す説明図である。第１変形例では、アマチュア２０７Ａに離反バネ２０８ａ，２０８ｂが異なる径方向位置に２カ所設けられている点で実施例と相違する。離反バネ２０８ａ，２０８ｂは、それぞれロータ３０２とアマチュア２０７Ａとを磁気回路が通過する部位に設けられている。
【００６７】
図１６は離反バネ２０８ａの形状を示す説明図である。左側に軸方向に見た状態を示す正面図、右側に軸に直交する方向から見た側面図を示した。図示する通り、離反バネ２０８ａは波状に形成された円輪、いわゆるウェーブワッシャとして形成されている。離反バネ２０８ａは、一方の面Ｓａにおいてアマチュア２０７Ａと接触し、他方の面Ｓｂにおいてロータ３０２と接触する状態で組み込まれている。また、離反バネ２０８ａは磁性体で形成されている。第１変形例では、磁性体で形成された離反バネ２０８ａが磁気回路上に設けられていることになる。離反バネ２０８ｂも同様にウェーブワッシャとして形成されている。
【００６８】
第１変形例の電磁式２段クラッチによれば、クラッチが非係合状態にあるときでも、図１０に示した態様での磁気回路を容易に形成することができる利点がある。非係合状態においては、アマチュア２０７とロータ３０２とが非接触状態にある。この状態で図１０に示した態様でアマチュア２０７とロータ３０２とを複数回往復する態様の磁気回路を形成しようとすれば、通常、磁気回路は、アマチュア２０７とロータ３０２との間の空気層を４回以上通過することになる。これに対し、第１変形例では、非係合状態でも磁気回路上に磁性体で形成された離反バネ２０８ａ、２０８ｂが存在するから、磁気回路はこの離反バネ２０８ａ，２０８ｂを通過する状態で形成される。従って、非係合状態においてアマチュア２０７とロータ３０２とを貫通する磁気回路を効率的に形成することができ、吸引初期において電磁力を安定して作用させることができる。この結果、第１変形例の電磁式２段クラッチは、より安定した動作を実現することが可能となる。
【００６９】
第１変形例では、外側電磁クラッチユニットについて離反バネ２０８ａ，２０８ｂが磁気回路の一部を構成する場合を例示した。内側電磁クラッチユニットについても同様の構成を適用可能であることはいうまでもない。また、第１変形例では、離反バネ２０８ａ，２０８ｂを２カ所に設ける場合を例示したが、離反バネの数には制限はなく、空気層を通って磁気回路が形成される全ての部位に離反バネを設けるものとしてもよい。
【００７０】
Ｉ．第２変形例：
図１７は第２変形例としての電磁式２段クラッチの概略構成を示す説明図である。第２変形例は、離反バネ２０８ｃを磁気回路の形成に利用する点では、第１変形例と共通するが、一つの離反バネ２０８ｃを２カ所の磁気回路の形成に供給する点で第１変形例と相違する。
【００７１】
第２変形例では、離反バネ２０８ｃがアマチュア２０７Ｂのスリットと径方向の位置を合わせて設けられている。ロータに設けられたスリット３１１ａ，３１１ｂと離反バネ２０８ｃとは径方向の位置が異なっている。図１８は第２変形例の離反バネ２０８ｃの形状を示す説明図である。右側に正面図、左側に側面図を示した。離反バネ２０８ｃは第１変形例の離反バネ２０８ａと同様、ウェーブワッシャとして形成されている。離反バネ２０８ｃは、ウェーブの山状の部分、即ちアマチュア２０７Ｂと接触する部分に図示するスリット２０９が設けられている。従って、離反バネ２０８ｃは、スリット２０９の内側部２０９ｉと、外側部２０９ｏでアマチュア２０７Ｂと接触することになる。
【００７２】
図１９は第２変形例の離反バネ２０８ｃ近傍を示す拡大断面図である。上述の通り、離反バネ２０８ｃは、スリット２０９の内側部２０９ｉと、外側部２０９ｏでアマチュア２０７Ｂと接触する。離反バネ２０８のスリット２０９は、アマチュア２０７Ｂに設けられたスリット２２０と位置が合わせてある。離反バネ２０８ｃは、アマチュア２０７Ｂのスリット２２０をまたぐようにしてアマチュア２０７Ｂと接触することになる。離反バネ２０８ｃの谷側部分は、ロータ３０２と接触している。
【００７３】
かかる形状の離反バネ２０８ｃを備えることにより、アマチュア２０７Ｂとロータ３０２とが非接触状態にあるときでも、図１９中に矢印で示す磁気回路の形成を促進することができる。離反バネ２０８ｃは磁性体で形成されているため、磁気回路の形成に利用される。しかも、スリット２０９によって、図中に破線で示す磁気回路、即ち、ロータ３０２を貫通することなく径方向にリークする磁気回路の形成を抑制することができる。この結果、第２変形例の電磁式２段クラッチによれば、第１変形例と同様、係合初期における動作の安定性を向上することができる。第２変形例では、単一の離反バネ２０８ｃを、アマチュア２０７とロータ３０２とを往復する磁気回路の２カ所で利用することができる利点もある。このため、離反バネ２０８ｃを設けるスペースの制約が少ない。第２変形例では、離反バネ２０８ｃの山数を増やし、磁気回路をより形成しやすくするとともに、スリット２０９を設けることによって弾性力をクラッチ機構の動作に適した範囲に調整することができる利点もある。
【００７４】
第２変形例の構成は、内側電磁クラッチユニットにも適用可能であることはいうまでもない。また、第２変形例では、離反バネ２０８ｃを１カ所に設ける場合を例示したが、スリット３１１ａ，３１１ｂをまたぐ形で離反バネを設けるものとしてもよい。
【００７５】
Ｊ．電磁式２段クラッチの適用例：
実施例の電磁式２段クラッチは、一つの回転軸と他の２つの回転軸との結合状態を切り替える必要がある種々の装置に適用することができる。例えば、車両に適用することにより、駆動軸を自在に切り替えることが可能となる。この場合は、エンジンを中間軸２０１に結合し、前車軸を内軸１０１、後車軸を外軸３０１に結合すればよい。中間軸２０１と内軸１０１とを結合すれば、前輪駆動車両となる。中間軸２０１と外軸３０１とを結合すれば、後輪駆動車両となる。中間軸２０１を内軸１０１、外軸３０１の双方に結合すれば、四輪駆動車両となる。また、同様にモータとエンジンと動力源として備えるハイブリッド車両に適用することもできる。
【００７６】
このように本実施例の電磁式２段クラッチは、３つの回転軸のうち２つの回転軸の結合状態の切り替えが要求される種々の装置において有効に適用することができる。上述の例では、車両およびハイブリッド車両への適用を挙げたが、これらに限定されるものではない。
【００７７】
また、以上の説明では、電磁式２段クラッチおよびその適用例を例示した。本実施例は、必ずしも２段クラッチとして構成する必要はなく、２軸の係合および切り離しを行う機構、即ち、通常のクラッチ機構として構成してもよい。かかる構成は、例えば、実施例の２段クラッチにおける内側クラッチユニットまたは外側クラッチユニットのいずれか一方を用いることにより容易に実現可能である。
【００７８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、更に種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】抑制機構の一例を示す説明図である。
【図２】実施例としての電磁式２段クラッチの概略構成を示す説明図である。
【図３】内側回転部１００の構成を示す説明図である。
【図４】内側回転部１００についてカム１０２、保持器１０５を含む断面を示す断面図である。
【図５】内側回転部１００についてスイッチバネを含む断面における断面図である。
【図６】外側回転部３００の構成を示す説明図である。
【図７】中間回転部２００の構成を示す説明図である。
【図８】アマチュア２０７をロータ３０２との接触面側から見た状態を示す説明図である。
【図９】ロータ３０２をコイル４０１側から見た状態を示す説明図である。
【図１０】磁気回路の様子を示す説明図である。
【図１１】磁気回路の解析結果を示す説明図である。
【図１２】第１変形例としてのスリットを示す説明図である。
【図１３】第２変形例としてのスリットを示す説明図である。
【図１４】潤滑油排出機構を示す説明図である。
【図１５】第１変形例としての電磁式２段クラッチの概略構成を示す説明図である。
【図１６】離反バネ２０８ａの形状を示す説明図である。
【図１７】第２変形例としての電磁式２段クラッチの概略構成を示す説明図である。
【図１８】第２変形例の離反バネ２０８ｃの形状を示す説明図である。
【図１９】第２変形例の離反バネ２０８ｃ近傍を示す拡大断面図である。
【図２０】従来技術としての回転伝達装置の回転軸を含む断面の断面図である。
【図２１】従来技術としての回転伝達装置の回転軸に直交する断面の断面図である。
【図２２】従来技術としての回転伝達装置について保持器の組み付け状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１００…内側回転部
１０１…内軸
１０２…カム
１０３…スイッチバネ
１０４…ローラ
１０５…保持器
１０６…突起
１０７…アマチュア
１０８…離反バネ
２００…中間回転部
２０１…中間軸
２０２…カム
２０３…スイッチバネ
２０４…ローラ
２０５…保持器
２０６…突起
２０６ｈ…挿入孔
２０７，２０７Ａ，２０７Ｂ…アマチュア
２０８，２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃ…離反バネ
２０８ｈ…収納溝
２０９…スリット
２０９ｉ…内側部
２０９ｏ…外側部
２１０…径方向側面
２１１ａ，２１１ｂ…スリット
２２０…スリット
２２１…突起部
３００…外側回転部
３０１…外軸
３０２，３０２Ａ，３０２Ｂ…ロータ
３０３…スプロケット
３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃ，３１１ｄ，３１１ｅ…スリット
３２０…ロータ
４００…固定ユニット
４０１，４０３…コイル
４０２，４０４…コア
４０５…ボルト
５０１〜５０４…軸受
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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