(57)【要約】【課題】切り離し特性に優れた製造管理の容易な回転伝達装置を提供することである。【解決手段】入力軸１と外輪２間に２方向クラッチ１０を組込み、その２方向クラッチ１０のオン、オフを制御する電磁クラッチ２０を２方向クラッチ１０に並設する。２方向クラッチ１０の保持器１４に回り止めされた電磁クラッチ２０のアーマチュア２１と、電磁石２３への通電によって上記アーマチュア２１を吸着するロータ２２間に非直線のばね特性を有する離反ばね２４を組込んで、電磁クラッチ２０の切り離し特性の向上を図る。【選択図】図１
2005155659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側部材と出力側部材とを内外に配置して相対的に回転自在に支持し、その入力側部材と出力側部材間に、係合子およびその係合子を保持する保持器を有し、前記入力側部材に対する保持器の相対回転により係合子を入力側部材および出力側部材の対向面に係合させる２方向クラッチを組込み、前記入力側部材と保持器の相互間に、係合子が入力側部材と出力側部材の対向面に対して係合解除される中立位置に保持器を弾性保持するスイッチばねを設け、前記保持器に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動可能に支持されたアーマチュアに対して軸方向に対向配置されたロータを出力側部材に回り止めし、そのロータにアーマチュアを吸着させる電磁石を設け、前記アーマチュアとロータ間に、アーマチュアをロータから離反させる離反ばねを組込んだ回転伝達装置において、前記離反ばねが、変形と共にばね力が直線的に増大し、所定量変形したのちにばね力が急激に増大する非直線ばね特性を有するばねから成ることを特徴とする回転伝達装置。
【請求項２】
入力側部材と出力側部材とを内外に配置して相対的に回転自在に支持し、その入力側部材と出力側部材間に、係合子およびその係合子を保持する保持器を有し、前記入力側部材に対する保持器の相対回転により係合子を入力側部材および出力側部材の対向面に係合させる２方向クラッチを組込み、前記入力側部材と保持器の相互間に、係合子が入力側部材と出力側部材の対向面に対して係合解除される中立位置に保持器を弾性保持するスイッチばねを設け、前記保持器に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動可能に支持されたアーマチュアに対して軸方向に対向配置されたロータを出力側部材に回り止めし、そのロータに対向して電磁石を設け、前記アーマチュアとロータ間に、アーマチュアをロータから離反させる離反ばねを組込み、前記ロータに埋設された永久磁石によってそのロータにアーマチュアを吸着させ、前記電磁石に対する通電によってアーマチュアの吸着を解除させるようにした回転伝達装置において、前記離反ばねが、変形と共にばね力が直線的に増大し、所定量変形したのちにばね力が急激に増加する非直線ばね特性を有するばねから成ることを特徴とする回転伝達装置。
【請求項３】
前記離反ばねが、内周と外周の一方が円形とされ、他方が角形とされた環状板の周方向に山と谷とを、その山の頂部が環状板の狭小部に位置し、かつ谷の底部が広幅部に位置するよう交互に形成した波形ばねから成る請求項１又は２に記載の回転伝達装置。
【請求項４】
前記離反ばねが、内周および外周が円形とされた環状板の周方向に山と谷とを交互に形成し、前記山を高さの異なる２種類の山とし、その２種類の山を周方向に交互に配置した波形ばねから成る請求項１又は２に記載の回転伝達装置。
【請求項５】
前記離反ばねが、不等ピッチのコイルばねから成る請求項１又は２に記載の回転伝達装置。
【請求項６】
前記離反ばねが、円錐コイルばねから成る請求項１又は２に記載の回転伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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換えに用いられる回転伝達装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２軸の相互間において動力の伝達と遮断とを行なう場合にクラッチが採用される。このクラッチは種々の装置に適用される。
【０００３】
例えば、特許文献１では、入力側部材と出力側部材間に２方向クラッチを組込み、その２方向クラッチのオン、オフを電磁クラッチによって制御するようにした回転伝達装置を提案している。
【０００４】
上記回転伝達装置における２方向クラッチは、入力側部材と出力側部材間に保持器を設け、その保持器に形成されたポケット内に係合子を組込み、前記入力側部材に対する保持器の相対回転により、係合子を入力側部材と出力側部材の対向面に係合または係合解除させるようにしている。
【０００５】
一方、電磁クラッチは、保持器に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動可能なアーマチュアと、出力側部材に回り止めされて上記アーマチュアと軸方向で対向するロータと、そのロータと軸方向で対向する電磁石とから成り、上記電磁石の電磁コイルに対する通電によりロータにアーマチュアを吸着し、その吸着面に作用する摩擦抵抗により入力側部材に対し保持器を相対回転させて、係合子を入力側部材と出力側部材の対向面に係合させるようにしている。
【０００６】
上記のような回転伝達装置においては、車両の動力伝達経路上に組込むため、走行中に動力の伝達を速やかに切り換えることが要求される。
【０００７】
そのような要求に応えるため、上記特許文献１に記載された回転伝達装置においては、電磁クラッチのアーマチュアとロータ間に離反ばねを組込み、その離反ばねによりアーマチュアをロータから離反する方向に押圧して、電磁石に対する通電の遮断時に、アーマチュアをロータから速やかに離反させるようにしている。
【０００８】
上記の回転伝達装置においては、２方向クラッチを係合させる場合に、電磁石の電磁コイルに通電するようにしているが、その電磁コイルが断線して通電が不能となり、２方向クラッチが係合しないと安全上問題となる場合のことも考慮して、本件の出願人は、永久磁石の吸引力によりロータにアーマチュアを吸着して２方向クラッチを係合させると共に、電磁石の電磁コイルに対する通電によりアーマチュアの吸着を解除して２方向クラッチを係合解除させるようにした逆作動型の回転伝達装置を特願２００２−３５６９８８号明細書において提案している。
【０００９】
この逆作動型の回転伝達装置においても、アーマチュアとロータ間に離反ばねを組込んで、アーマチュアをロータから離反させるようにしている。
【特許文献１】特開平１０−７１８７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、前記従来の回転伝達装置においては、離反ばねとして、波形ばねを採用しており、その波形ばねは、図９に示すように、変形量に応じてばね力が比例的に増大するばね特性を有し、一方、電磁石の磁気吸引力は、同図で示すように、距離の２乗に反比例して、アーマチュアの離反状態での吸引力はアーマチュアの密着状態での吸引力より大きく低下するため、波形ばねは、アーマチュアの吸着状態での発生荷重とアーマチュアの離反状態での発生荷重の荷重差が小さく、かつ弾性変形量の少ないものでなければならない。
【００１１】
このため、アーマチュアの切り離し特性が良いとは言えず、しかも、波形ばねの弾性変形量が小さいため、アーマチュアの作動距離を長く設定することができず、周辺部材のクリアランスの設定が小さくなり、製造管理が困難であってコストが高くなるという問題がある。
【００１２】
また、永久磁石によってアーマチュアを吸着状態に保持し、電磁石に対する通電によってアーマチュアをロータから離反させるようにした逆作動型の回転伝達装置においては、波形ばねのアーマチュアの吸着状態での発生荷重とアーマチュアの離反状態での発生荷重差が小さいため、永久磁石の磁力と電磁石の磁力差を小さくシビアに設定管理する必要が生じ、製造管理が困難であって、コストが高くなるという問題がある。
【００１３】
この発明の課題は、切り離し特性に優れた製造管理の容易な回転伝達装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するために、第１の発明においては、入力側部材と出力側部材とを内外に配置して相対的に回転自在に支持し、その入力側部材と出力側部材間に、係合子およびその係合子を保持する保持器を有し、前記入力側部材に対する保持器の相対回転により係合子を入力側部材および出力側部材の対向面に係合させる２方向クラッチを組込み、前記入力側部材と保持器の相互間に、係合子が入力側部材と出力側部材の対向面に対して係合解除される中立位置に保持器を弾性保持するスイッチばねを設け、前記保持器に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動可能に支持されたアーマチュアに対して軸方向に対向配置されたロータを出力側部材に回り止めし、そのロータにアーマチュアを吸着させる電磁石を設け、前記アーマチュアとロータ間に、アーマチュアをロータから離反させる離反ばねを組込んだ回転伝達装置において、前記離反ばねが、変形と共にばね力が直線的に増大し、所定量変形したのちにばね力が急激に増大する非直線ばね特性を有するばねから成る構成を採用したのである。
【００１５】
また、第２の発明においては、入力側部材と出力側部材とを内外に配置して相対的に回転自在に支持し、その入力側部材と出力側部材間に、係合子およびその係合子を保持する保持器を有し、前記入力側部材に対する保持器の相対回転により係合子を入力側部材および出力側部材の対向面に係合させる２方向クラッチを組込み、前記入力側部材と保持器の相互間に、係合子が入力側部材と出力側部材の対向面に対して係合解除される中立位置に保持器を弾性保持するスイッチばねを設け、前記保持器に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動可能に支持されたアーマチュアに対して軸方向に対向配置されたロータを出力側部材に回り止めし、そのロータに対向して電磁石を設け、前記アーマチュアとロータ間に、アーマチュアをロータから離反させる離反ばねを組込み、前記ロータに埋設された永久磁石によってそのロータにアーマチュアを吸着させ、前記電磁石に対する通電によってアーマチュアの吸着を解除させるようにした回転伝達装置において、前記離反ばねが、変形と共にばね力が直線的に増大し、所定量変形したのちにばね力が急激に増加する非直線ばね特性を有するばねから成る構成を採用したのである。
【００１６】
ここで、前記離反ばねとして、内周と外周の一方が円形とされ、他方が角形とされた環状板の周方向に山と谷とを、その山の頂部が環状板の狭小部に位置し、かつ谷の底部が広幅部に位置するよう交互に形成した波形ばねや、内周および外周が円形とされた環状板の周方向に山と谷とを交互に形成し、前記山を高さの異なる２種類の山とし、その２種類の山を周方向に交互に配置した波形ばねを採用することができる。また、離反ばねとして、不等ピッチのコイルばねや、円錐コイルばねを採用することができる。
【発明の効果】
【００１７】
上記のように、アーマチュアをロータから離反させる離反ばねとして、非直線のばね特性を有するばねを採用したことにより、離反ばねのアーマチュア吸着状態でのばね力を大きく設定することができると共に、アーマチュアの離反状態でのばね力を小さく設定することができる。
【００１８】
このため、アーマチュアの切り離し特性の向上を図ることができると共に、アーマチュアの作動距離を大きく設定することができ、それに応じて周辺部材のクリアランスも大きく設定することができるので、製造管理が容易であってコストの低減を図ることができる。
【００１９】
さらに、永久磁石によってアーマチュアを吸着し、電磁石に対する通電によってアーマチュアの吸着を解除する回転伝達装置においては、非直線ばね特性を有するばねによってアーマチュアの吸着状態と離反状態とで発生荷重差（ばね力差）が大きくとれるため、永久磁石の特性のバラツキにより吸着力にバラツキが発生しても安定作動領域が大きく、永久磁石の特性のバラツキ許容差が大きく設定可能となり、製造管理が容易であってコストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、入力側部材としての入力軸１は大径部１ａを有している。入力軸１とその外側に設けられた出力側部材としての外輪２は軸受３を介して相対的に回転自在に支持され、その入力軸１と外輪２間に２方向クラッチ１０が設けられ、この２方向クラッチ１０に並設して電磁クラッチ２０が設けられている。
【００２１】
図１および図２に示すように、２方向クラッチ１０は、外輪２の内周に円筒面１１を形成し、入力軸１の大径部１ａにおける外周には上記円筒面１１との間でくさび形空間を形成する複数のカム面１２を周方向に等間隔に設け、各カム面１２と円筒面間にローラから成る係合子１３を組込み、各係合子１３を入力軸１と外輪２間に組込んだ保持器１４により保持している。
【００２２】
上記２方向クラッチ１０は、入力軸１に対する保持器１４の相対回転によって係合子１３を円筒面１１およびカム面１２に係合および係合解除させるようにしている。
【００２３】
入力軸１の大径部１ａの端面にはばね収納凹部１５が形成され、そのばね収納凹部１５内にスイッチばね１６が組込まれている。スイッチばね１６はＣ形をなし、その両端から外向きに形成された一対の係合片１７はばね収納凹部１５の周壁に形成された切欠部１８から保持器１４の端面に設けられた切欠き１９内に挿入されて、切欠部１８および切欠き１９の周方向で対向する端面を相反する方向に押圧し、その押圧によって保持器１４は係合子１３が円筒面１１およびカム面１２に対して係合解除された中立位置に弾性保持されている。
【００２４】
図１および図３に示すように、電磁クラッチ２０は、保持器１４と軸方向で対向するアーマチュア２１と、そのアーマチュア２１と軸方向で対向するロータ２２と、そのロータ２２と軸方向で対向する電磁石２３と、前記アーマチュア２１をロータ２２から離反する方向に押圧する離反ばね２４とから成る。
【００２５】
アーマチュア２１には係合孔２５が設けられ、保持器１４の端面に形成された突片２６の上記係合孔２５に対する挿入により、アーマチュア２１は保持器１４に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動可能とされている。
【００２６】
ロータ２２は磁性体から成る。このロータ２２は外輪２に嵌合されて回り止めされた非磁性体から成るロータガイド２７内に圧入されて、そのロータガイド２７に回り止めされている。
【００２７】
電磁石２３は、フィールドコア２３ａと、そのフィールドコア２３ａに巻付けられた電磁コイル２３ｂとから成り、上記フィールドコア２３ａは静止部材２８に支持されている。
【００２８】
アーマチュア２１をロータ２２から離反させる離反ばね２４は、図９に示すように、変形と共にばね力がほぼ直線的に増大し、所定量変形したのちにばね力が急激に増大する非直線ばね特性を有するばねから成っている。
【００２９】
図６乃至図８は上記離反ばね２４の各例を示している。図６（Ｉ）、（II）に示す離反ばね２４は、内周が円形とされ、外周が角形とされて角部に丸みがつけられた環状板３０の周方向に山３１と谷３２とを、その山３１の頂部イが環状板３０の狭小部に位置し、谷３２の底部ロが環状板３０の広幅部に位置するよう交互に形成した波形ばねから成っている。
【００３０】
なお、図６では環状板３０の内周を円形とし、外周を角形としたが、環状板３０の外周を円形とし、内周を角形としてもよい。
【００３１】
図７に示す離反ばね２４は、内周および外周を円形とした環状板３３の周方向に山３４と谷３５とを交互に形成し、前記山３４を高さが異なる２種類の山３４’、３４”とし、その２種類の山３４’、３４”を周方向に交互に配置した波形ばねから成っている。
【００３２】
図８（Ｉ）に示す離反ばね２４はコイル部２４ａのピッチＰを不等とした不等コイルばねから成り、図８（II）に示す離反ばね２４は円錐コイルばねから成る。
【００３３】
実施の形態で示す回転伝達装置は上記の構造から成り、電磁コイル２３ｂに対する通電の遮断時、２方向クラッチ１０の係合子１３は、図２に示すように、円筒面１１およびカム面１２に対して係合解除された中立位置に保持されている。
【００３４】
このため、入力軸１が回転しても、その回転は外輪２に伝達されず、入力軸１が空転する。このとき、入力軸１と保持器１４の相互間にはスイッチばね１６が設けられているため、保持器１４および係合子１３も入力軸１と共に回転する。
【００３５】
入力軸１の回転状態において、電磁コイル２３ｂに通電すると、ロータ２２とアーマチュア２１の相互間に磁気吸引力が作用してアーマチュア２１が離反ばね２４の弾性に抗してロータ２２側に移動し、図３に示すように、ロータ２２に吸着される。その吸着面に作用する摩擦抵抗は保持器１４の回転抵抗となる。
【００３６】
上記回転抵抗はスイッチばね１６のばね力より大きい値に予め設定されているため、保持器１４は入力軸１に遅れて回転し、その入力軸１と保持器１４の相対回転により、図４に示すように、係合子１３が円筒面１１およびカム面１２に係合すると共に、スイッチばね１６は弾性変形し、上記係合子１３の係合によって、入力軸１の回転が外輪２に伝達される。
【００３７】
電磁石２３の電磁コイル２３ｂに対する通電を遮断すると、離反ばね２４のばね力によりアーマチュア２１がロータ２２から離反する方向に移動し、また、スイッチばね１６のばね力により保持器１４が回動されて、係合子１３は円筒面１１およびカム面１２に対して係合解除された中立位置に戻される。
【００３８】
上記の回転伝達装置において、アーマチュア２１とロータ２２間に組込まれた離反ばね２４は、図９のグラフで示すように、変形と共にばね力が直線的に増大し、所定量変形したのちにばね力が急激に増大する非直線のばね特性をするばねであるため、アーマチュア２１の吸着状態でのばね力を大きく、離反状態でのばね力を小さく設定することができ、ロータ２２からアーマチュア２１を離反させる際の切り離し特性の向上を図ることができる。
【００３９】
また、電磁石２３が離反状態のアーマチュア２１を吸引する際の吸着力の低減化を図ることができると共に、アーマチュア２１の作動距離を大きく設定することが可能となり、周辺部材のクリアランスも大きく設定することができるので、製造管理が容易であってコストの低減を図ることができる。
【００４０】
図５は、この発明に係る回転伝達装置の他の実施形態を示す。この実施形態では、保持器１４の端部内にコネクティングプレート４０を嵌合し、そのコネクティングプレート４０の外周に形成されたＬ形の突片４１を保持器１４の端部に形成された切欠き１９からアーマチュア２１に設けられた係合孔２５に挿入して保持器１４を回り止めし、かつ軸方向に移動自在に支持している。
【００４１】
また、外輪２の端部開口内にロータガイド２７を圧入し、そのロータガイド２７内に嵌合されて回り止めされたロータ２２のアーマチュア吸着面にスリット４２を形成し、そのスリット４２内に組込んだ永久磁石４３の磁気吸引力によってロータ２２にアーマチュア２１を吸着し、電磁石２３の電磁コイル２３ｂに対する通電により、アーマチュア２１の吸着を解除させるようにしている。他の構成は図１に示す回転伝達装置と同一であるため、同一部品に同一符号を付して説明を省略する。
【００４２】
図５に示す回転伝達装置においても、アーマチュア２１とロータ２２間に非直線のばね特性を有する図６乃至図８に示す離反ばね２４が組込まれている。
【００４３】
上記のように、アーマチュア２１とロータ２２間に非直線のばね特性を有する離反ばね２４を組込むことにより、アーマチュア２１の吸着状態での発生荷重（ばね力）と離反状態での発生荷重（ばね力）の荷重差を大きくとることができるため、永久磁石４３の特性のバラツキにより吸着力のバラツキが発生しても安定作動領域が大きく、その結果、永久磁石４３の特性のバラツキ許容差を大きく設定することができるので、製造管理が容易になり、コイルの低減を図ることができる。
【００４４】
図１に示す実施形態では、入力軸１の大径部１ａの外周にカム面１２を設け、外輪２の内周に円筒面１１を形成したが、大径部１ａの外周に円筒面を形成し、外輪２の内周にカム面を形成してもよい。この場合、保持器と外輪の相互間にスイッチばねを組込んで係合子を中立位置に保持すると共に、ロータを入力軸に対して回り止めする。また、外輪を入力側部材とし、入力軸を出力側部材として使用する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明に係る回転伝達装置の実施形態を示す縦断正面図
【図２】図１のII−II線に沿った断面図
【図３】アーマチュアの吸着状態を示す断面図
【図４】２方向クラッチの係合状態を示す断面図
【図５】この発明に係る回転伝達装置の他の実施形態を示す断面図
【図６】（Ｉ）は離反ばねの正面図、（II）は（Ｉ）の側面図
【図７】（Ｉ）は離反ばねの他の例を示す正面図、（II）は側面図
【図８】（Ｉ）は離反ばねの他の例を示す断面図、（II）は離反ばねのさらに他の例を示す断面図
【図９】電磁石の磁気吸引力および離反ばねのばね特性を示すグラフ
【符号の説明】
【００４６】
１    入力軸（入力側部材）
２    外輪（出力型部材）
１０    ２方向クラッチ
１３    係合子
１４    保持器
１６    スイッチばね
２１    アーマチュア
２２    ロータ
２３    電磁石
２４    離反ばね
３０    環状板
３１    山
３２    谷
３３    環状板
３４    山
３５    谷
４３    永久磁石
【図１】
2005155659.tif 000003
【図２】
2005155659.tif 000004
【図３】
2005155659.tif 000005
【図４】
2005155659.tif 000006
【図５】
2005155659.tif 000007
【図６】
2005155659.tif 000008
【図７】
2005155659.tif 000009
【図８】
2005155659.tif 000010
【図９】
2005155659.tif 000011