(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸状に離隔して対向配置される二つの回転体の対向間隙に配置されて第１回転体に回転動力が入力されたときに第２回転体を同期回転可能に統合する状態と、第２回転体の回転動力が入力されたときに第１回転体を分離させて空転させる状態とに切り換えるクラッチ装置であって、
静止時において前記両回転体間において第２回転体と離隔された状態で第１回転体に軸方向変位可能に取り付けられる可動摩擦部材と、
可動摩擦部材と第１回転体との間に設けられ、かつ、第１回転体が回転したときに可動摩擦部材を第２回転体に圧接させるよう変位させて摩擦力により前記両回転体を同期回転させる状態にする一方、第２回転体が回転したときに可動摩擦部材を第２回転体から離隔する位置に変位させて前記両回転体を相対回転状態にするカム機構と、を含み、
前記可動摩擦部材を前記第２回転体から引き離すように弾発付勢する付勢部材が、可動摩擦部材と第２回転体のいずれかの回転中心部に設けてある凹部に収納保持されている、ことを特徴とするクラッチ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のクラッチ装置において、
付勢部材が、コイルバネとされ、このコイルバネの自由端とそれの付勢相手との間に付勢用玉が配設されている、ことを特徴とするクラッチ装置。
【請求項３】
請求項１または２のクラッチ装置において、
前記カム機構が、可動摩擦部材と第１回転体の両対向面にそれぞれ設けられるカム溝と、
前記可動摩擦部材を第１回転体の各カム溝間に介装されるクラッチ用玉とを有し、
第１回転体が回転したとき前記クラッチ用玉がカム溝の浅い領域に収まって可動摩擦部材を第１回転体から引き離し第２回転体に圧接させる状態となる一方、第２回転体が回転したとき前記クラッチ用玉がカム溝の深い領域に収まって可動摩擦部材を第２回転体から引き離し第１回転体側に近接させる状態となる、
ことを特徴とするクラッチ装置。
【請求項４】
請求項１または２のクラッチ装置において、
前記カム機構が、可動摩擦部材と第１回転体の両対向面に振り分けられて設けられる一対のカム溝およびカム状凸部とを有し、
第１回転体が回転したとき前記カム状凸部がカム溝の浅い領域に収まって可動摩擦部材を第１回転体から引き離し第２回転体に圧接させる状態となる一方、
第２回転体が回転したとき前記カム状凸部がカム溝の深い領域に収まって可動摩擦部材を第２回転体から引き離し第１回転体側に近接させる状態となる、
ことを特徴とするクラッチ装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかのクラッチ装置において、
可動摩擦部材と第２回転体との少なくともいずれかに、それらの圧接時に摩擦抵抗を大とする摩擦材が設けられている、ことを特徴とするクラッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同軸状に離隔して対向配設される二つの回転体の対向間隙に配設されて第１回転体の回転動力を第２回転体に対して伝達する状態と、遮断する状態とに切り換えるクラッチ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のクラッチ装置には、同軸状に駆動と従動の二つの回転体を離隔して対向配設し、電磁コイルへの通電時は第１回転体を第２回転体に圧接させて第１回転体の回転動力を第２回転体に伝達し、非通電時は、第１回転体を第２回転体から離隔させて第１回転体の回転動力を第２回転体に伝達しないようにした電磁クラッチ方式がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような電磁クラッチ方式では、電磁コイルへの通電が必要となるから使用コストが嵩む。
【０００４】
また、回転動力の伝達タイミングを制御する電磁コイルへの通電制御に、複雑な電子制御回路が必要となり、それだけ製作コストが高くなる。
【０００５】
さらに、電磁コイルで圧接、離隔させるために回転体の全体を磁性材料で構成する必要がありクラッチ装置の軽量化に限界を生じる。
【０００６】
さらにまた、例えば停電等の突発事態で電磁コイルへの電力の供給が停止されて電磁クラッチの機能が停止するような場合には、対処が難しく使い勝手がよくない。
【０００７】
したがって、本発明は、クラッチ装置において、電磁コイル等の通電が不要でかつ簡易な構造として使用ならびに製作コストの大幅な低減を可能とし、かつ、軽量化をさらに図れるとともに、その使い勝手の向上を図れるようにすることを解決すべき課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るクラッチ装置は、同軸状に離隔して対向配置される二つの回転体の対向間隙に配置されて第１回転体に回転動力が入力されたときに第２回転体を同期回転可能に統合する状態と、第２回転体の回転動力が入力されたときに第１回転体を分離させて空転させる状態とに切り換えるクラッチ装置であって、静止時において前記両回転体間において第２回転体と離隔された状態で第１回転体に軸方向変位可能に取り付けられる可動摩擦部材と、可動摩擦部材と第１回転体との間に設けられ、かつ、第１回転体が回転したときに可動摩擦部材を第２回転体に圧接させるよう変位させて摩擦力により前記両回転体を同期回転させる状態にする一方、第２回転体が回転したときに可動摩擦部材を第２回転体から離隔する位置に変位させて前記両回転体を相対回転状態にするカム機構とを含み、前記可動摩擦部材を前記第２回転体から引き離すように弾発付勢する付勢部材が、可動摩擦部材と第２回転体のいずれかの回転中心部に設けてある凹部に収納保持されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２に係るクラッチ装置は、請求項１に記載のクラッチ装置において、付勢部材が、コイルバネとされ、このコイルバネの自由端とそれの付勢相手との間に付勢用玉が配設されている、ことを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項３に係るクラッチ装置は、請求項１または２のクラッチ装置において、前記カム機構が、可動摩擦部材と第１回転体の両対向面にそれぞれ設けられるカム溝と、前記可動摩擦部材を第１回転体の各カム溝間に介装されるクラッチ用玉とを有し、第１回転体が回転したとき前記クラッチ用玉がカム溝の浅い領域に収まって可動摩擦部材を第１回転体から引き離し第２回転体に圧接させる状態となる一方、第２回転体が回転したとき前記クラッチ用玉がカム溝の深い領域に収まって可動摩擦部材を第２回転体から引き離し第１回転体側に近接させる状態となることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項４に係る発明は、請求項１または２のクラッチ装置において、前記カム機構が、可動摩擦部材と第１回転体の両対向面に振り分けられて設けられる一対のカム溝およびカム状凸部とを有し、第１回転体が回転したとき前記カム状凸部がカム溝の浅い領域に収まって可動摩擦部材を第１回転体から引き離し第２回転体に圧接させる状態となる一方、第２回転体が回転したとき前記カム状凸部がカム溝の深い領域に収まって可動摩擦部材を第２回転体から引き離し第１回転体側に近接させる状態となることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれかのクラッチ装置において、可動摩擦部材と第２回転体との少なくともいずれかに、それらの圧接時に摩擦抵抗を大とする摩擦材が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１６】
図１ないし図４は、本発明の実施形態１に係り、図１は、動力を伝達しない状態にあるクラッチ装置の側面断面図、図２は、図１の要部拡大図、図３は、動力を伝達する状態にあるクラッチ装置の側面断面図、図４は、図３の要部拡大図である。
【００１７】
ハウジング１内に軸受２を介して入力軸３、出力軸４が挿入される。そして、このハウジング１内で入力軸３、出力軸４それぞれの端部に第１回転体５と第２回転体６とが同軸状に対向するように固定されている。
【００１８】
両回転体５，６間には、可動摩擦部材７が静止時に第２回転体６と離隔された状態で第１回転体５に軸方向変位可能に配設されている。
【００１９】
可動摩擦部材７と第１回転体５との両対向面にはカム溝８，９が形成されている。各カム溝８，９間にクラッチ用玉１０が介装されている。カム溝８，９は、それぞれ、周方向において軸方向の溝深さが浅い領域と深い領域とを有する。
【００２０】
これら各カム溝８，９とクラッチ用玉１０とでカム機構が構成されている。
【００２１】
クラッチ用玉１０が、カム溝８，９内の浅い領域に収まることで可動摩擦部材７が軸方向に変位して、可動摩擦部材７が第２回転体６に強く当接し、第１回転体５と可動摩擦部材７と第２回転体６との三者が一体となり、第１回転体５と第２回転体６とが一体に同期回転可能状態となる。
【００２２】
また、クラッチ用玉１０が、カム溝８，９内の深い領域に収まることで可動摩擦部材７は第２回転体６から離隔し、これによって、第１回転体５と第２回転体６が分離して第２回転体６は空転状態または停止状態となり、その結果、第１回転体５と第２回転体６は相対回転状態となる。
【００２３】
この場合、第２回転体６は、可動摩擦部材７が軸方向一方に変位しこれとの圧接による摩擦でもって可動摩擦部材７と同期回転するが、実施形態１では、その摩擦の抵抗をより大としてその同期回転をより確実化とするために、可動摩擦部材７との対向面に摩擦材１１が設けられている。この場合、摩擦材１１は、可動摩擦部材７に設けられても、両方に設けられてもよい。
【００２４】
第２回転体６には、可動摩擦部材７を第２回転体６から引き離すように弾発付勢する付勢部材としてコイルバネ１２と、このコイルバネ１２の自由端に配設された付勢用玉１３とを含む。コイルバネ１２は、第２回転体６の回転中心部に設けられてある凹部１４に収納保持されている。
【００２５】
この場合、コイルバネ１２は、可動摩擦部材７に設けられ、第２回転体６を付勢相手として可動摩擦部材７を第２回転体６から引き離すように弾発付勢するものであってもよい。
【００２６】
作用を説明する。
【００２７】
図１および図２で示すように、可動摩擦部材７と第１回転体５の両対向面間のカム溝８，９の深い領域にクラッチ用玉１０が収まり、第１回転体５と可動摩擦部材７は同期回転する一方、第２回転体６は、可動摩擦部材７に対してはコイルバネ１２の先端の付勢用玉１３と点接触しているだけであるので、第１回転体５の回転とは無関係に空転または回転停止している。この状態は、第１回転体５と第２回転体６とが相対回転状態となる。
【００２８】
この状態で、第１回転体５に急激なトルクが作用するとクラッチ用玉１０が両カム溝８，９の浅い領域に収まり、可動摩擦部材７は、軸方向一方に変位させられて、可動摩擦部材７の対向面と第２回転体６の対向面とが図３および図４で示すように強く当接し、第２回転体６と可動摩擦部材７と第１回転体５との三者が一体となり、第２回転体６は、第１回転体５と同期回転に結合する。
【００２９】
この場合、第２回転体６側が非回転状態にロックされたり、あるいは、第２回転体６側から第１回転体５を逆回転させるような回転入力があると、可動摩擦部材７が回転してクラッチ用玉１０が転動し両カム溝８，９の深い領域に収まる結果、第２回転体６は、付勢用玉１３で可動摩擦部材７と点接触するだけとなり、第２回転体６は空転し、したがって、第１回転体５側は、第２回転体６に影響されずに、回転することができる。
【００３０】
そのため、例えば第１回転体５の入力軸３がモータで回転駆動されるような場合、第２回転体６が回転を停止されたりしても、モータへの逆入力が遮断されるから、モータの過負荷による焼損等の不具合を防止できる。
【００３１】
なお、本発明は、上述の実施形態１に限定されるものではなく、種々の応用や変形が可能である。
【００３２】
（１）上述の実施形態１では可動摩擦部材７と第２回転体６の両対向面は軸方向に直交する平坦面であったが、図５の実施形態２で示すように、可動摩擦部材７の対向面７ａを円錐凸部、第２回転体６の対向面６ａを円錐凹部としても構わない。こうした形状の場合、可動摩擦部材７と第２回転体６の両対向面７ａ，６ａが圧接し、これらはより大きな摩擦力で係合できるから、第２回転体６は、第１回転体５の回転により同期した状態で回転できる。
【００３３】
（２）上述の実施形態１のカム機構は、可動摩擦部材７と第１回転体５それぞれの両対向面に形成されたカム溝と、これに収められるクラッチ用玉とで構成されているが、本発明は、このようなカム機構に限定されるものではない。
【００３４】
例えば、図６および図７の実施形態３で示すように、可動摩擦部材７側にカム溝８を形成し、第１回転体５側に、このカム溝８に対向するカム状凸部１４を有した構成としてもよい。
【００３５】
この実施形態３の場合、カム溝８は可動摩擦部材７側に、カム状凸部１４は第１回転体５側にそれぞれ設けてあるが、カム溝を第１回転体５側、カム状凸部１４を可動摩擦部材７側に設けてもよい。
【００３６】
実施形態３のカム機構の場合も、図６のように可動摩擦部材７のカム溝８の深い領域に第１回転体５のカム状凸部１４が収まっている。
【００３７】
この状態から第１回転体５から可動摩擦部材７に対してトルクが急激に作用した場合、カム状凸部１４は可動摩擦部材７のカム溝８の浅い領域に収まる。
【００３８】
これによって、可動摩擦部材７は軸方向一方に変位し、可動摩擦部材７の対向面と第２回転体６の対向面とが図７で示すように当接し、第２回転体６は可動摩擦部材７を介して第１回転体５と同期回転状態となる。
【００３９】
それ以降の作用は、実施形態１と同様であるのでその説明を省略する。
【００４０】
（３）実施形態のクラッチ装置は、無断変速機や電動パワーステアリング等に応用実施することができる。
【００４１】
なお、各実施形態のクラッチ装置は、例えばＡＢＳ（アンチロック・ブレーキ・システム）装着車両における４ＷＤ用カップリング取付部に用いることができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係るクラッチ装置は、可動摩擦部材とカム機構とを有した構造であり、したがって、従来のように前記動力の伝達に電磁コイル等の通電が不要な簡易な構造となり、通電コストの完全な削減ならびに部品コストの大幅な削減が可能となり、また、電磁クラッチ方式のように重量のある部品が不要となりその軽量化を図れ、さらには、停電等の心配が不要でその使い勝手の向上を図れる。また、その付勢部材が、可動摩擦部材と第２回転体のいずれかの回転中心部に設けられている凹部に収納保持されているから、装置全体をよりコンパクトにすることができる。
【００４３】
本発明の請求項２に係るクラッチ装置は、請求項１に係るクラッチ装置において、付勢部材が、コイルバネとされ、このコイルバネの自由端とそれの付勢相手との間に玉が配設されているから、第２回転体は、可動摩擦部材から引き離された状態で、第１回転体とは無関係に相対回転することができる。
【００４４】
本発明の請求項３に係るクラッチ装置の場合、カム機構をカム溝とクラッチ用玉とで構成したから、機構的に簡易であるうえ、確実なカム動作を得られ、信頼性に優れたものとなる。
【００４５】
本発明の請求項４に係るクラッチ装置の場合、カム機構をカム溝とカム状凸部とで構成したから、機構的に簡易であるうえ、確実なカム動作を得られ、信頼性に優れたものとなる。
【００４６】
本発明の請求項５に係るクラッチ装置は、請求項１ないし４のいずれかのクラッチ装置において、可動摩擦部材と第２回転体との少なくもいずれかに、それらの圧接時に摩擦抵抗を大とする摩擦材が設けられているから、可動摩擦部材と第２回転体とを、より確実に同期回転させられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の動力非伝達状態にあるクラッチ装置の側面断面図
【図２】図１の要部拡大図
【図３】本発明の実施形態１の動力伝達状態にあるクラッチ装置の側面断面図
【図４】図３の要部拡大図
【図５】本発明の実施形態２のクラッチ装置の側面断面図
【図６】本発明の実施形態３の動力非伝達状態におけるクラッチ装置の要部拡大図
【図７】本発明の実施形態３の動力伝達状態におけるクラッチ装置の要部拡大図
【符号の説明】
１  ハウジング
３  入力軸
４  出力軸
５  第１回転体
６  第２回転体
７  可動摩擦部材
８，９  カム溝
１０  クラッチ用玉
１２  コイルバネ
１３  付勢用玉
【図１】
0004023049.tif 000002
【図２】
0004023049.tif 000003
【図３】
0004023049.tif 000004
【図４】
0004023049.tif 000005
【図５】
0004023049.tif 000006
【図６】
0004023049.tif 000007
【図７】
0004023049.tif 000008