(57)【要約】【課題】永久磁石の軸方向長さを短縮しても、従来と同等の性能を確保することができるようにした軸方向長さのコンパクな回転伝達装置を提供することである。【解決手段】外輪１とカムリング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に併設して、その２方向クラッチ１０の係合および係合解除を制御する電磁クラッチ２０を設ける。電磁クラッチ２０を、２方向クラッチ１０の保持器１４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２１と、外輪１に回り止めされてアーマチュア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とで構成する。ロータ２２に複数の円弧状スリット２９を環状の配置でもって形成し、各スリット２９内に永久磁石３０を組込んで、アーマチュア２１に吸引力を付与する。環状に配置された複数の円弧状スリット２９を半径方向に間隔をおいて複列に形成して、アーマチュア２１に対する吸引力を高め、永久磁石３０の軸方向長さのコンパクト化が図れるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪の内周に円筒面を形成し、外輪の内側に組込まれたカムリングの外周に前記円筒面との間で周方向の両端が狭小のくさび形空間を形成する複数のカム面を等間隔に設け、各カム面と円筒面間にローラを組込み、そのローラを前記外輪とカムリング間に組込まれた保持器で保持し、その保持器にスイッチばねの弾性力を負荷してローラが円筒面とカム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し、前記保持器に回り止めされ、かつ軸方向に移動自在に支持されたアーマチュアに対して外輪に回り止めされたロータを対向し、通電または通電の遮断によってアーマチュアを軸方向に移動させる電磁石をロータに対向し、そのロータから離反する方向にアーマチュアを付勢する弾性部材を設け、前記ロータに複数の円弧状のスリットを環状配置に設け、各スリット内に永久磁石を組込んでアーマチュアにロータに向けての吸引力を付与するようにした回転伝達装置において、
前記環状配置のスリットを半径方向に間隔をおいて複列に設け、各列の複数のスリットのそれぞれ内部に永久磁石を組込み、前記アーマチュアには複列のスリット間と対向する位置に複数の円弧状孔を環状の配置でもって形成したことを特徴とする回転伝達装置。
【請求項２】
前記複数のスリットのそれぞれ内部に同一の磁極が同一の方向を向くよう磁極を揃えて永久磁石を組込んだ請求項１に記載の回転伝達装置。
【請求項３】
前記複列の永久磁石のアーマチュアに対する吸引力を前記弾性部材の押圧力より強くし、前記電磁石の電磁コイルに対する通電により、アーマチュアに永久磁石と逆向きの磁束を発生させてロータからアーマチュアを離反させるようにした請求項１又は２に記載の回転伝達装置。
【請求項４】
前記複列の永久磁石のアーマチュアに対する吸引力を前記弾性部材の押圧力より弱くし、前記電磁石の電磁コイルに対する通電により、アーマチュアに永久磁石と同じ向きの磁束を発生させてロータにアーマチュアを吸着させるようにした請求項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、動力の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】
ＦＲベースの４輪駆動車において、補助駆動輪としての前輪に駆動力の伝達と遮断とを行う回転伝達装置として、外輪とその内側に組込まれたカムリング間に２方向クラッチを組込み、その２方向クラッチに併設した電磁クラッチによって２方向クラッチの係合および係合解除を制御し、上記２方向クラッチの係合により外輪とカムリングを結合して、外輪とカムリングの相互間でトルクの伝達を行うようにしたものが従来から知られている。
【０００３】
ここで、２方向クラッチは、外輪の内周に円筒面を形成し、カムリングの外周には上記円筒面との間で周方向の両端が狭小のくさび形空間を形成するカム面を設け、そのカム面と円筒面との間にローラを組込み、そのローラを保持する保持器と内輪の相対回転によりローラを円筒面およびカム面に係合させるようにしている。また、カムリングと保持器との間にスイッチばねを組込み、そのスイッチばねにより、ローラが円筒面およびカム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している。
【０００４】
一方、電磁クラッチは、保持器に回り止めされ、かつ軸方向に移動自在に支持されたアーマチュアに外輪に接続されたロータを対向すると共に、そのロータに電磁石を対向し、この電磁石に対する通電により、ロータにアーマチュアを吸着し、外輪に結合されたアーマチュアとカムリングの相対回転によりローラを円筒面およびカム面に係合させるようにしている。
【０００５】
上記回転伝達装置においては、電磁石の電磁コイルに対する通電によって２方向クラッチを係合させる構成であり、その２方向クラッチの係合状態を維持するために、電磁コイルに比較的大きな電流を流し続ける必要があるため、経済性に問題がある。また電磁コイルが断線すると、２方向クラッチを係合させることができなくなり、安全上問題となるおそれがある。
【０００６】
そのような不都合を解消するため、本件出願人は、特許文献１において、ロータにスリットを形成し、そのスリット内に永久磁石を組込み、その永久磁石によりアーマチュアを吸着状態に保持し、カムリングと保持器の相対回転により２方向クラッチを係合せしめ、電磁コイルに対する通電によりロータからアーマチュアを離反させて、２方向クラッチを係合解除させるようにした回転伝達装置を提案している。
【特許文献１】特開２００４−１９０７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記特許文献１に記載された回転伝達装置においては、限られた比較的狭いスペースに組込む必要性から軸方向長さのコンパクト化が要求されているが、そのコンパクト化によってクラッチのトルク容量、および作動性確保への影響が懸念される。特に、永久磁石の軸方向長さは、吸引力確保のための重要なファクタであり、軸方向長さの短縮が困難であった。
【０００８】
この発明の課題は、永久磁石の軸方向長さを短縮しても、従来と同等の性能を確保することができるようにした軸方向長さのコンパク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】
【０００９】
上記の課題を解決するため、この発明においては、外輪の内周に円筒面を形成し、外輪の内側に組込まれたカムリングの外周に前記円筒面との間で周方向の両端が狭小のくさび形空間を形成する複数のカム面を等間隔に設け、各カム面と円筒面間にローラを組込み、そのローラを前記外輪とカムリング間に組込まれた保持器で保持し、その保持器にスイッチばねの弾性力を負荷してローラが円筒面とカム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し、前記保持器に回り止めされ、かつ軸方向に移動自在に支持されたアーマチュアに対して外輪に回り止めされたロータを対向し、通電または通電の遮断によってアーマチュアを軸方向に移動させる電磁石をロータに対向し、そのロータから離反する方向にアーマチュアを付勢する弾性部材を設け、前記ロータに複数の円弧状のスリットを環状配置に設け、各スリット内に永久磁石を組込んでアーマチュアにロータに向けての吸引力を付与するようにした回転伝達装置において、前記環状配置のスリットを半径方向に間隔をおいて複列に設け、各列の複数のスリットのそれぞれ内部に永久磁石を組込み、前記アーマチュアには複列のスリット間と対向する位置に複数の円弧状孔を環状の配置でもって形成した構成を採用したのである。
【００１０】
ここで、複数のスリットのそれぞれ内部に同一の磁極が同一の方向を向くよう磁極を揃えて永久磁石を組込むことにより、吸着時に吸引力を増すことができる。
【００１１】
また、複列の永久磁石のアーマチュアに対する吸引力を弾性部材の押圧力より強くし、電磁石の電磁コイルに対する通電により、アーマチュアに永久磁石と逆向きの磁束を発生させてロータからアーマチュアを離反させるようにすると、電磁コイルに対する通電の遮断状態でアーマチュアはロータに吸着される状態に保持されるため、カムリングの回転により２方向クラッチは直ちに係合することになり、電磁コイルが断線した場合であっても２方向クラッチを確実に係合させることができる。
【００１２】
さらに、複列の永久磁石のアーマチュアに対する吸引力が弾性部材の押圧力に対し弱い場合は、電磁石の電磁コイルに対する通電により、アーマチュアに永久磁石と逆向きの磁束を発生させてロータにアーマチュアを吸着させるようにすることによって、軸方向の振動等でアーマチュアがロータに吸着しにくくなった場合でも、確実にロータにアーマチュアを吸着させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように、環状に配置された複数の円弧状スリットを半径方向に間隔をおいて複列に設け、各列の複数のスリットのそれぞれ内部に永久磁石を組込み、アーマチュアには複列のスリット間と対向する位置に複数の円弧状孔を環状の配置で形成することによって、単列の環状に配置された複数のスリットのそれぞれ内部に永久磁石を組込んだ従来のものに比較して、吸着時のアーマチュアに対する吸引力の増大を図ることができる。
【００１４】
また、ロータに設けたスリット間の隔壁スペース確保のため、永久磁石が小さくなる場合や、軸方向の振動等で離反時の吸引力が低下する場合があるが、〔００１２〕段落に記載のように、吸着時には電磁コイルに永久磁石と同位相の磁界を発生させることで、電磁コイルが吸着力をアシストすることもできる。
【００１５】
このため、永久磁石の軸方向長さを短くしても、従来のものと同等の性能を確保することができ、回転伝達装置の軸方向長さのコンパクト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図１に示すように、外輪１の内側にはカムリング２が組込まれ、そのカムリング２の一端部に設けられた小径筒部２ａの外側に外輪１とカムリング２を相対的に回転自在に支持する軸受３が組込まれている。
【００１７】
カムリング２は図示省略した入力軸の外周に嵌合され、その内周には入力軸の外周に形成されたセレーション歯に噛合するセレーション歯４が設けられている。また、カムリング２の他端部には大径部２ｂが設けられ、その大径部２ｂと外輪１間に２方向クラッチ１０が組込まれている。
【００１８】
図１および図４に示すように、２方向クラッチ１０は、外輪１の内周に円筒面１１を形成し、カムリング２の外周には上記円筒面１１との間で周方向の両端が狭小のくさび形空間を形成する平坦なカム面１２を周方向に設け、各カム面１２と円筒面１１間にローラ１３を組込み、そのローラ１３を保持器１４によって保持している。
【００１９】
図２および図４に示すように、カムリング２の大径部２ｂの端面にはばね収容凹部１５が形成され、そのばね収容凹部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設けられた一対の押圧片１６ａはばね収容凹部１５の周壁に形成された切欠部１７および保持器１４の端部に設けられた切欠き１８内に挿入されて切欠部１７および切欠き１８の周方向で対向する側面を相反する方向に押圧し、その押圧によって、各ローラ１３が円筒面１１およびカム面１２と係合解除された中立位置に保持される状態に保持器１４を弾性保持している。
【００２０】
図１に示すように、外輪１と保持器１４の相互間には、２方向クラッチ１０の係合および係合解除を制御する電磁クラッチ２０が上記２方向クラッチ１０に併設して設けられている。
【００２１】
電磁クラッチ２０は、保持器１４の端面に対向配置されたアーマチュア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とからなる。
【００２２】
図２に示すように、アーマチュア２１には保持器１４の端面と対向する位置に係合孔２４が形成され、その係合孔２４に保持器１４の端面に設けられた突片２５が係合し、その係合によって、アーマチュア２１は保持器１４に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動自在とされている。
【００２３】
ロータ２２は、円板部２２ａの外周と内周に同方向に向く円筒部２２ｂ、２２ｃを設けた断面コの字形をなし、外側円筒部２２ｂは外輪１の開口端部内に固定された非磁性体からなるロータガイド２６内に嵌合され、その外側円筒部２２ｂの端部に設けられた複数の突片２７はロータガイド２６の端部に形成された切欠部２８に係合し、その係合によってロータ２２はロータガイド２６に回り止めされている。
【００２４】
図２および図５に示すように、ロータ２２の円板部２２ａには、環状に配置された複数の円弧状のスリット２９が半径方向に間隔をおいて複列に形成され、各列の複数のスリット２９のそれぞれ内部にアーマチュア２１に吸引力を付与する永久磁石３０が組込まれている。
【００２５】
永久磁石３０はスリット２９と同形状をなし、同じ磁極が同じ方向に向くよう向きを揃えてスリット２９内に嵌合されている。一方、アーマチュア２１には、複列のスリット２９間と対向する位置に複数の円弧状孔３１が環状の配置でもって形成されている。
【００２６】
また、ロータ２２とアーマチュア２１の対向端面間には、アーマチュア２１をロータ２２から離反する方向に付勢する弾性部材３２が組込まれている。
【００２７】
電磁石２３は、電磁コイル２３ａと、その電磁コイル２３ａを支持するコア２３ｂとからなり、電磁石２３が非通電状態の時は、永久磁石２９の磁束によりアーマチュア２１に吸引力が付与されている。
【００２８】
また、通電状態のときは、コア２３ｂ、ロータ２２およびアーマチュア２１に磁束が流れ、例えば、永久磁石２９と逆位相の磁束を発生させると、アーマチュア２１の吸引力が弱くなり、前記弾性部材３２の弾性力により、アーマチュア２１は離反状態となる。
【００２９】
また、吸着時、通電オフ時には永久磁石２９の磁束により吸引力が発生するが、電磁コイル２３ａに永久磁石２９と同位相の磁束を発生させるよう通電することで、アーマチュア２１に付与させている吸引力を増大させることも可能である。
【００３０】
実施の形態で示す回転伝達装置は上記の構造からなり、スリット２９内に組込まれた永久磁石３０は、アーマチュア２１がロータ２２から離反する状態での吸引力が弾性部材３２の弾性力より強いもの(説明の都合上、その永久磁石を第１永久磁石という)であってもよく、あるいは、アーマチュア２１がロータ２２から離反する状態での吸引力が弾性部材３２の弾性力より弱く、かつアーマチュア２１がロータ２２に吸着された状態での吸引力が弾性部材３２の弾性力より強いもの(説明の都合上、その永久磁石を第２永久磁石という)であってもよい。
【００３１】
図２に示す回転伝達装置においては、永久磁石として、第１永久磁石３０を採用している。その第１永久磁石３０から発生する磁束４０はロータ２２とアーマチュア２１間に流れてアーマチュア２１に弾性部材３２の弾性力より強い吸引力が負荷され、その吸引力によってアーマチュア２１はロータ２２に吸着された状態に保持されている。
【００３２】
図２に示す状態からカムリング２が回転すると、アーマチュア２１とロータ２２の吸着面に作用する摩擦抵抗は保持器１４の回転抵抗となるため、カムリング２と保持器１４が相対回転する。その相対回転により、ローラ１３が円筒面１１およびカム面１２に係合して２方向クラッチ１０が係合状態となり、カムリング２の回転がローラ１３を介して外輪１に伝達される。また、カムリング２と保持器１４の相対回転により、スイッチばね１６が弾性変形する。
【００３３】
２方向クラッチ１０の係合解除に際しては、電磁コイル２３ａに対する通電により、図３に示すように、アーマチュア２１に第１永久磁石３０によって発生される磁束４０と逆向きの磁束４１を発生させるようにする。その磁束４１の発生により、第１永久磁石３０からアーマチュア２１に負荷される吸引力が弱められ、弾性部材３２の押圧力によって、同図の鎖線で示すように、ロータ２２からアーマチュア２１が離反する。
【００３４】
その離反後、スイッチばね１６の復元弾性により、保持器１４が回転し、ローラ１３は円筒面１１およびカム面１２に対して係合解除される中立位置に戻されて、２方向クラッチ１０は係合解除状態となり、カムリング２から外輪１への回転伝達が遮断されてカムリング２がフリー回転する。
【００３５】
上記のように、スリット２９内に組込まれた永久磁石３０として、アーマチュア２１がロータ２２から離反する状態での吸引力が弾性部材３２の弾性力より強いもの(第１永久磁石)を用いることにより、電磁コイル２３ａに対する通電の遮断状態でアーマチュア２１はロータ２２に吸着された状態に保持されるため、電磁コイル２３ａが断線した場合でも、２方向クラッチ１０を係合状態とすることができる。
【００３６】
図６は、永久磁石として、第２永久磁石３０を採用した場合を示している。この場合、同図で示すように、第２永久磁石３０から発生する磁束４０は、ロータ２２とアーマチュア２１間に流れてアーマチュア２１に吸引力が負荷されるが、アーマチュア２１はロータ２２に吸着されず、ロータ２２との間にエアギャップが形成されている。
【００３７】
図６に示す状態では、２方向クラッチ１０は係合解除状態とされ、カムリング２が回転しても、その回転は外輪１に伝達されず、カムリング２はフリー回転する。
【００３８】
カムリング２の回転状態において、電磁石２３の電磁コイル２３ａに通電すると、コア２３ｂ、ロータ２２およびアーマチュア２１間に磁束が流れる。このとき、電磁コイル２３ａによって発生される磁束４１の流れは永久磁石３０によって発生する磁束４０と同じ向きとされ、その電磁コイル２３ａによって発生する磁束によって、図６の鎖線で示すように、アーマチュア２１がロータ２２に吸着される。
【００３９】
アーマチュア２１の吸着により、その吸着面に作用する摩擦抵抗は保持器１４の回転抵抗となるため、カムリング２と保持器１４が相対回転し、その相対回転により、ローラ１３が円筒面１１およびカム面１２に係合して２方向クラッチ１０は係合状態となり、カムリング２の回転がローラ１３を介して外輪１に伝達される。また、カムリング２と保持器１４の相対回転により、スイッチばね１６が弾性変形する。
【００４０】
ここで、アーマチュア２１の吸着状態では、そのアーマチュア２１と永久磁石３０間のギャップが小さくなり、永久磁石３０の吸引力は弾性部材３２の押圧力より強くなるため、電磁コイル２３ａに対する通電を遮断してもアーマチュア２１は吸着状態に保持される。このため、電気エネルギの消費が少なく、きわめて経済的である。
【００４１】
２方向クラッチ１０の係合解除に際しては、電磁コイル２３ａに対する通電により、アーマチュア２１に永久磁石３０によって発生される磁束４０と逆向きの磁束を発生させてアーマチュア２１に負荷される吸引力を弱め、弾性部材３２の押圧力によって、ロータ２２からアーマチュア２１を離反させる。
【００４２】
このとき、スイッチばね１６の復元弾性により、保持器１４が回転し、ローラ１３は円筒面１１およびカム面１２に対して係合解除される中立位置に戻され、カムリング２から外輪１への回転伝達が遮断されてカムリング２がフリー回転する。
【００４３】
実施の形態で示すように、ロータ２２の円板部２２ａに環状に配置された複数の円弧状スリット２９を半径方向に間隔をおいて複列に設け、各列の複数のスリット２９のそれぞれ内部に永久磁石３０を組込むことによって、単列の環状に配置された複数のスリットのそれぞれ内部に永久磁石を組込んだ従来の回転伝達装置に比較して、吸着時の吸引力を高めるだけでなく、〔００１４〕段落に記載のように、離反時からの吸着において、電磁石２３の磁束の向きを制御することにより、一時的にアーマチュア２１に対する吸引力を増大させることができる。このため、永久磁石３０の軸方向長さを短くしても、従来のものと同等の性能を確保することができ、回転伝達装置の軸方向長さのコンパクト化を図ることができる。
【００４４】
また、複数の永久磁石３０を同じ磁極が同じ方向を向くよう向きを揃えてスリット２９に組込み、その永久磁石３０によってアーマチュア２１に弾性部材３２の弾性力より強い磁束を発生させるようにしておくことによって、アーマチュア２１はロータ２２に吸着状態に保持されるため、電磁コイル２３ａが断線した場合でも、２方向クラッチ１０を係合状態とすることができる。
【００４５】
さらに、複数の永久磁石３０を同じ磁極が同じ方向を向くよう向きを揃えてスリット２９に組込み、その永久磁石３０によってアーマチュア２１に形成される磁束と同じ向きの磁束を電磁コイル２３ａに対する通電によって発生させるようにすることによって、アーマチュア２１に極めて大きな吸引力を付与することができ、永久磁石３０の軸方向長さのさらなるコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明に係る回転伝達装置の実施の形態を示す縦断正面図
【図２】図１の電磁クラッチ部を拡大して示す断面図
【図３】図１の電磁クラッチの係合状態を示す断面図
【図４】図１のIV−IV線に沿った断面図
【図５】図１のＶ−Ｖ線に沿った断面図
【図６】ロータのスリット内にアーマチュアに対する吸引力が弾性部材の弾性力より弱い永久磁石を組込んだ状態の断面図
【符号の説明】
【００４７】
１      外輪
２      カムリング
１１    円筒面
１２    カム面
１３    ローラ
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
２３ａ  電磁コイル
２９    スリット
３０    永久磁石
３１    円弧状孔
３２    弾性部材
【図１】
2007315576.tif 000003
【図２】
2007315576.tif 000004
【図３】
2007315576.tif 000005
【図４】
2007315576.tif 000006
【図５】
2007315576.tif 000007
【図６】
2007315576.tif 000008