(57)【要約】【課題】電磁スプリングクラッチの接続時に発生するショックトルクを低減できるようにする。【解決手段】入力軸２と、インプットロータ４と、アウトプットハブ６と、インプットロータ４の外周面４Ｂとアウトプットロータ６の外周面６Ｂの径方向外側に巻回された状態で配置され、縮径されることにより外周面４Ｂと外周面６Ｂとを外周側から巻き締めて、インプットロータ４とアウトプットハブ６との間のトルク伝達を可能にするスプリング７と、スプリング７の一端の爪部７Ａが係合され、インプットロータ４に吸着されて回転可能となるアーマチュア５と、外周面４Ｂ及び外周面６Ｂの軸方向の少なくとも一部の範囲とスプリング７の内周面との間に介装され、スプリング７が縮径されていない状態において、インプットロータ４及びアウトプットハブ６と相対回転可能になっているとともに、スリット８Ａが形成されている介装部材８と、を備えるように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力が入力されて回転可能な入力軸と、
前記入力軸に相対回転不能に固定され、前記入力軸の軸方向に延びる入力側外周面を有する入力ハブと、
前記入力ハブと同軸に配置され、前記入力軸の軸方向に延びる出力側外周面を有する出力ハブと、
前記入力ハブの入力側外周面と前記出力ハブの前記出力側外周面の径方向外側に巻回された状態で配置され、縮径されることにより前記入力ハブの入力側外周面と前記出力ハブの出力側外周面とを径方向外側から巻き締めて、前記入力ハブと前記出力ハブとの間のトルク伝達を可能にするスプリングと、
前記スプリングの一端が係合され、電磁力により前記入力ハブに吸着され、摩擦力により前記入力ハブと同方向に回転可能となるアーマチュアと、
前記入力ハブの入力側外周面及び前記出力ハブの出力側外周面の軸方向の少なくとも一部の範囲と前記スプリングの内周面との間に介装され、前記スプリングが縮径されていない状態において、前記入力ハブ及び前記出力ハブと相対回転可能になっているとともに、入力ハブ側の端部から出力ハブ側の端部までに通じる隙間が確保されている介装部材と、
を備える電磁スプリングクラッチ。
【請求項２】
前記介装部材は、前記入力ハブ側の端部から前記出力ハブ側の端部までに通じるスリットが形成されている円筒状の部材を含む
請求項１に記載の電磁スプリングクラッチ。
【請求項３】
前記介装部材は、前記軸方向における前記スプリングの前記入力ハブ側の端部近傍から前記出力ハブ側の端部近傍までの範囲に介装されている
請求項１又は請求項２に記載の電磁スプリングクラッチ。
【請求項４】
前記介装部材は、前記軸に対して垂直な断面の形状が略部分円弧である複数の部分円筒部材が周方向に隙間を開けて配置されて形成されている
請求項１に記載の電磁スプリングクラッチ。
【請求項５】
前記介装部材は、前記入力ハブ及び前記出力ハブよりも硬い材料で形成されている
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の電磁スプリングクラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力側と出力側とをスプリングの巻き締め力により連結する電磁スプリングクラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トラック等の車両には、エンジンやモータ等の動力源による駆動力を車両の架装物を駆動させる動力として出力するための動力出力機構（ＰＴＯ）が設けられているものがある。動力出力機構には、動力源から架装物側への駆動力の断接を行うための電磁スプリングクラッチが設けられているものがある。
【０００３】
電磁スプリングクラッチに関する技術としては、電磁スプリングクラッチの入力ハブと出力ハブのそれぞれの外周側に金属材製のカラーを嵌合させて固着させるようにし、このカラーの外周面にコイルばねを巻回させるようにする技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３３２３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電磁スプリングクラッチを接続する際には、スプリングが捩られることにより縮径されて、入力ハブと出力ハブとの外周面を巻き締めることにより、入力ハブと出力ハブとが連結される。このように電磁スプリングクラッチを接続する際には、一時的に過大なトルク（ショックトルク）が発生する。
【０００６】
このショックトルクは、異音を発生させたり、電磁スプリングクラッチの入力軸に動力を伝達するためのギヤ等の動力伝達部材に損傷を発生させたりする虞がある。このようなショックトルクの影響を防止するために、動力伝達部材に対して表面処理を施したり、動力伝達部材の材質を変えたりすることが行われている。
【０００７】
一方、このショックトルクは、電磁スプリングクラッチを接続した回数が増加するほど大きくなることが判明した。このため、電磁スプリングクラッチの接続を繰り返し行うことにより増加するショックトルクを想定して、動力伝達部材の材質等を考慮しなければならない。増加するショックトルクを想定した動力伝達部材を用意するようにすると、コストが増加してしまう問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、電磁スプリングクラッチの接続時に発生するショックトルクを低減することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するため、本発明の一観点に係る電磁スプリングクラッチは、動力が入力されて回転可能な入力軸と、入力軸に相対回転不能に固定され、入力軸の軸方向に延びる入力側外周面を有する入力ハブと、入力ハブと同軸に配置され、入力軸の軸方向に延びる出力側外周面を有する出力ハブと、入力ハブの入力側外周面と出力ハブの出力側外周面の径方向外側に巻回された状態で配置され、縮径されることにより入力ハブの入力側外周面と出力ハブの出力側外周面とを径方向外側から締め付けて、入力ハブと出力ハブとの間のトルク伝達を可能にするスプリングと、スプリングの一端が係合され、電磁力により入力ハブに吸着され、摩擦力により入力ハブと同方向に回転可能となるアーマチュアと、入力ハブの入力側外周面及び出力ハブの出力側外周面の軸方向の少なくとも一部の範囲とスプリングの内周面との間に介装され、スプリングが縮径されていない状態において、入力ハブ及び出力ハブと相対回転可能になっているとともに、入力ハブ側の端部から出力ハブ側の端部までに通じる隙間が確保されている介装部材と、を備える。
【００１０】
上記電磁スプリングクラッチにおいて、介装部材は、入力ハブ側の端部から出力ハブ側の端部までに通じるスリットが形成されている円筒状の部材を含んでもよい。
【００１１】
また、上記電磁スプリングクラッチにおいて、介装部材は、軸方向におけるスプリングの入力ハブ側の端部近傍から出力ハブ側の端部近傍までの範囲に介装されていてもよい。
【００１２】
また、上記電磁スプリングクラッチにおいて、介装部材は、軸に対して垂直な断面の形状が略部分円弧である複数の部分円筒部材が周方向に隙間を開けて配置されて形成されていてもよい。
【００１３】
また、上記電磁スプリングクラッチにおいて、介装部材は、入力ハブ及び出力ハブよりも硬い材料で形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電磁スプリングクラッチの接続時に発生するショックトルクを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る電磁スプリングクラッチの上半分を示す模式的な断面図である。
【図２】図２（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る電磁スプリングクラッチの断状態を示す模式的な断面図である。図２（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係る電磁スプリングクラッチの接状態を示す模式的な断面図である。
【図３】図３（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る介装部材の斜視図である。図３（Ｂ）は、第１変形例に係る介装部材の斜視図である。図３（Ｃ）は、第２変形例に係る介装部材の斜視図である。図３（Ｄ）は、第３変形例に係る介装部材の斜視図である。図３（Ｅ）は、第４変形例に係る介装部材の斜視図である。図３（Ｆ）は、第５変形例に係る介装部材の斜視図である。図３（Ｇ）は、第６変形例に係る介装部材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る電磁スプリングクラッチを説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る電磁スプリングクラッチの上半分を示す模式的な断面図である。図３（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る介装部材の斜視図である。
【００１８】
電磁スプリングクラッチ１は、入力軸２と、磁力発生部３と、入力ハブの一例としてのインプットロータ４と、アーマチュア５と、出力ハブの一例としてのアウトプットハブ６と、スプリング７と、介装部材８と、スプリングカバー９と、アダプター１０とを備える。
【００１９】
入力軸２は、図示しないベアリングにより回転可能に固定されている。入力軸２には、図示しないエンジン等の動力源からの駆動力がギヤ等を介して伝達されるようになっている。
【００２０】
磁力発生部３は、円環状の部材であり、内周側に入力軸２が挿通された状態で図示しないケースに固定される。磁力発生部３は、鉄等の強磁性体の部材により構成された円環状のヨーク３Ａと、通電されるとアーマチュア５を引き寄せる磁力を発生させる励磁コイル３Ｂとを備える。
【００２１】
インプットロータ４は、略円筒状の部材であり、入力軸２に一体回転可能に接続される。インプットロータ４は、入力軸２の軸Ｏに垂直な面であって、磁力発生部３により引き寄せられたアーマチュア５が吸着される吸着面４Ａと、外周側にスプリング７が巻回される、軸方向に延びる外周面（入力側外周面）４Ｂとを有する。
【００２２】
アーマチュア５は、インプットロータ４の外周面４Ｂの外径よりも長い内径を有する円環状の部材であり、例えば、永久磁石、又は磁性体で構成される。アーマチュア５は、一方側（図中Ａ側）の面がインプットロータ４の吸着面４Ａと対向するように配置される。アーマチュア５は、スプリング７のＡ方向側の端部の爪部７Ａと係合する溝部５Ａを有する。アーマチュア５は、磁力発生部３により磁力が発生されていない場合には、インプットロータ４から離れた状態となっている一方、磁力発生部３により磁力が発生されている場合には、Ａ方向に吸引されて、インプットロータ４の吸着面４Ａに吸着され、インプットロータ４との間の摩擦力によりインプットロータ４と回転可能な状態となる。
【００２３】
アウトプットハブ６は、略円筒状の部材であり、入力軸２の周囲に軸受１２，１３を介して、回転可能に配置される。アウトプットハブ６は、スプリング７のＢ方向側の端部の爪部７Ｂと係合する溝部６Ａと、外周側にスプリング７が巻回される、軸方向に延びる外周面（出力側外周面）６Ｂとを有する。アウトプットハブ６の外周面６Ｂの外径は、インプットロータ４の外周面４Ｂの外径と略同じ径となっているが、径が異なっていてもよい。
【００２４】
スプリング７は、所定のスプリング部材が巻回されて形成されたスプリングであり、スプリング７の無負荷時の内周の径は、インプットロータ４の外周面４Ｂ及びアウトプットハブ６の外周面６Ｂの径より長くなるように形成されている。スプリング７は、アウトプットハブ６の外周面６Ｂ及びインプットロータ４の外周面４Ｂの径方向外側を取り囲むように配置される。スプリング７のＡ方向側の端部には、アーマチュア５の溝部５Ａと係合するための径方向外側に突出する爪部７Ａが形成され、Ｂ方向側の端部には、アウトプットハブ６の溝部６Ａと係合するための径方向内側に突出する爪部７Ｂが形成されている。
【００２５】
介装部材８は、略円筒状の部材である。介装部材８は、例えば、インプットロータ４及びアウトプットハブ６を構成する部材よりも硬い部材、例えば、バネ鋼や炭素工具鋼（ＳＫ材）で構成されている。介装部材８には、Ａ方向側の端部からＢ方向側の端部まで軸方向に平行に延びるスリット８Ａが形成されている。介装部材８は、インプットロータ４の外周面４Ｂ及びアウトプットハブ６の外周面６Ｂの軸方向の少なくとも一部の範囲と、スプリング７との間に介装される。本実施形態では、例えば、軸方向におけるスプリング７のインプットロータ４側の端部近傍からアウトプットハブ６側の端部近傍までの範囲に介装されている。介装部材８の内径は、インプットロータ４の外周面４Ｂ及びアウトプットハブ６の外周面６Ｂの外径よりも長くなっており、径方向外側のスプリング７が縮径していない状態、すなわち、スプリング７により外周面が巻き締められていない状態においては、インプットロータ４及びアウトプットハブ６と相対回転可能となっている。
【００２６】
この介装部材８によると、インプットロータ４及びアウトプットハブ６を構成する部材よりも硬い部材で構成されているので、インプットロータ４及びアウトプットハブ６をスプリング７により直接巻き締める場合に比して、摩擦粉の発生を低減させることができる。
【００２７】
スプリングカバー９は、略円筒状の部材であり、スプリング７のＢ方向側端部のＢ方向側と、スプリング７の径方向外側と、アーマチュア５の径方向外側とを取り囲むように配置される。
【００２８】
アダプター１０は、略円筒状の部材であり、入力軸２の周囲に軸受１４を介して、回転可能に配置される。アダプター１０は、アウトプットハブ６に図示しないボルトにより一体回転可能に接続される。アダプター１０には、入力軸２からの駆動力を必要とする駆動部に駆動力を伝達するための部材が接続される。
【００２９】
次に、本実施形態に係る電磁スプリングクラッチ１の動作について説明する。
【００３０】
まず、電磁スプリングクラッチが断状態である場合、すなわち、入力軸２からの駆動力を出力側（アウトプットハブ６側）に伝達しない場合について説明する。図２（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る電磁スプリングクラッチの断状態を示す模式的な断面図である。
【００３１】
この場合には、磁力発生部３の励磁コイル３Ｂは、通電されていない状態とされており、アーマチュア５は、インプットロータ４から離れた状態となっている。このため、入力軸２に駆動力が加えられている状態では、入力軸２とインプットロータ４とは一体回転するが、アーマチュア５は回転しない。したがって、スプリング７は縮径されず、スプリング７によるインプットロータ４及びアウトプットハブ６の巻き締めは行われないので、インプットロータ４とアウトプットハブ６とは結合されず、入力軸２からの駆動力が出力側には伝達されない。
【００３２】
次に、電磁スプリングクラッチを接状態にする場合、すなわち、入力軸２からの駆動力を出力側（アウトプットハブ６側）に伝達する場合について説明する。図２（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係る電磁スプリングクラッチの接状態を示す模式的な断面図である。
【００３３】
この場合には、磁力発生部３の励磁コイル３Ｂは、通電されている状態とされる。これにより、アーマチュア５は、インプットロータ４に吸着される。
【００３４】
入力軸２に駆動力が加えられている状態では、入力軸２とインプットロータ４とは一体回転し、アーマチュア５はインプットロータ４に吸着されているので、インプットロータ４とともに回転を開始する。なお、アーマチュア５は、インプットロータ４との摩擦力がスプリング７から受けるトルクに勝る場合には、インプットロータ４と一体回転し、インプットロータ４との摩擦力がスプリング７から受けるトルクに劣る場合には、インプットロータ４との間に滑りを発生しながら回転する。この結果、アーマチュア５に一端が係合されているスプリング７が徐々に縮径されて、スプリング７によるインプットロータ４及びアウトプットハブ６の巻き締めが開始される。スプリング７は、インプットロータ４の外周面４Ｂと、アウトプットハブ６の外周面６Ｂとを、介装部材８が介装された状態で巻き締める。このため、スプリング７による巻き締める力（巻締力）は、介装部材８の縮径に対する反力の影響を受けるために、スプリング７によりインプットロータ４の外周面４Ｂ及びアウトプットハブ６の外周面６Ｂを直接巻き締める場合に比して弱くなる。これにより、インプットロータ４と、アウトプットハブ６とが完全に結合されるまでの時間（接続時間）が長期化される。
【００３５】
また、アウトプットハブ６に伝わるトルクは、スプリング７と介装部材８との間の摩擦と、介装部材８とインプットロータ４の外周面４Ｂ及びアウトプットハブ６の外周面６Ｂとの間の摩擦との影響を受けることとなるので、スプリング７によりインプットロータ４の外周面４Ｂ及びアウトプットハブ６の外周面６Ｂを直接巻き締める場合に比して弱くなる。
【００３６】
この結果、スプリング７によりインプットロータ４の外周面４Ｂ及びアウトプットハブ６の外周面６Ｂを直接巻き締める場合に比して、インプットロータ４とアウトプットハブ６とが完全に結合されるまでの時間を長期化することができるとともに、伝達されるトルクを低減することができ、ショックトルクを低減、すなわち、発生する最大トルクを低減することができる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態に係る電磁スプリングクラッチ１によると、インプットロータ４の外周面４Ｂ及びアウトプットハブ６の外周面６Ｂとスプリング７の内周面との間に介装され、スプリング７が縮径されていない状態において、インプットロータ４及びアウトプットハブ６と相対回転可能になっているとともに、インプットロータ４側の端部からアウトプットハブ６側の端部までに通じるスリット８Ａが形成されている介装部材８を備えるようにしたので、アーマチュア５がインプットロータ４に吸着されてスプリング７が縮径される場合に、スプリング７の巻締力が介装部材８を介してインプットロータ４及びアウトプットハブ６に伝えられることとなるので、インプットロータ４及びアウトプットハブ６に与える巻締力が、介装部材８の縮径に対する反力によって弱められるとともに、インプットロータ４とアウトプットハブ６と間での伝達トルクが介装部材８とインプットロータ４及びアウトプットハブ６との間の摩擦力の影響を受けることとなるので、インプットロータ４とアウトプットハブ６とが完全に結合されるまでの時間が長期化され、発生するショックトルクを低減することができる。
【００３８】
また、本実施形態に係る電磁スプリングクラッチ１によると、介装部材８がインプットロータ４及びアウトプットハブ６を構成する部材よりも硬い部材で構成されているので、インプットロータ４及びアウトプットハブ６をスプリング７により直接巻き締める場合に比して、摩擦粉の発生を低減させることができる。また、介装部材８と、インプットロータ４及びアウトプットハブ６とは、面接触をするので、摩擦粉の発生を低減させることができる。これにより、電磁スプリングクラッチ１における摩擦粉の発生を低減することができる。また、本実施形態に係る電磁スプリングクラッチ１では、介装部材８と、インプットロータ４及びアウトプットハブ６との接触により発生した摩擦粉は、介装部材８により径方向外側、すなわちスプリング７側に到達し辛くなっているので、スプリング７の動作に対する摩擦粉による悪影響を適切に防止することができる。
【００３９】
次に、本実施形態に係る電磁スプリングクラッチのいくつかの変形例について説明する。なお、上記実施形態と共通する構成等の説明については省略する。
【００４０】
図３（Ｂ）は、第１変形例に係る介装部材の斜視図である。図３（Ｃ）は、第２変形例に係る介装部材の斜視図である。図３（Ｄ）は、第３変形例に係る介装部材の斜視図である。図３（Ｅ）は、第４変形例に係る介装部材の斜視図である。図３（Ｆ）は、第５変形例に係る介装部材の斜視図である。図３（Ｇ）は、第６変形例に係る介装部材の斜視図である。なお、図３（Ｂ）から図３（Ｇ）においては、図面左側が図１のＡ方向に相当し、図面右側が図１のＢ方向に相当する。
【００４１】
上記実施形態に係る介装部材８に代えて、以下の第１変形例から第６変形例に係る介装部材を用いることができる。
【００４２】
第１変形例に係る介装部材２１は、図３（Ｂ）に示すように、略円筒状の部材である。介装部材２１には、Ａ方向側の端部からＢ方向側の端部まで、水平方向に対して傾いた方向に延びるスリット２１Ａが形成されている。
【００４３】
第２変形例に係る介装部材２２は、図３（Ｃ）に示すように、略円筒状の部材である。介装部材２２には、Ａ方向側の端部からＢ方向側の端部まで、水平方向に延びる部分と、垂直方向に延びる部分とを有するスリット２２Ａが形成されている。
【００４４】
第３変形例に係る介装部材２３は、図３（Ｄ）に示すように、略円筒状の第１円筒部材２４と第２円筒部材２５とを備える。第１円筒部材２４には、Ａ方向側の端部からＢ方向側の端部まで、軸方向に延びるスリット２４Ａが形成され、第２円筒部材２５には、Ａ方向側の端部からＢ方向側の端部まで、軸方向に延びるスリット２５Ａが形成されている。
【００４５】
第４変形例に係る介装部材２６は、図３（Ｅ）に示すように、軸方向に垂直な面での断面形状が部分円弧状である２つの部分円筒部材２７，２８を有する。部分円筒部材２７と、部分円筒部材２８とは、周方向において、隙間Ｇを開けて配置される。
【００４６】
第５変形例に係る介装部材２９は、図３（Ｆ）に示すように、軸方向に垂直な面での断面形状が部分円弧状である４つの部分円筒部材３０〜３３を有する。部分円筒部材３０〜３３のそれぞれは、周方向において、隙間Ｇを開けて配置される。
【００４７】
第６変形例に係る介装部材３４は、図３（Ｇ）に示すように、略円筒状の第１円筒部材３５と、第１円筒部材３５の径方向外側に配置される略円筒状の第２円筒部材３６とを有する。第１円筒部材３５には、Ａ方向側の端部からＢ方向側の端部まで、軸方向に延びるスリット３５Ａが形成され、第２円筒部材３６には、Ａ方向側の端部からＢ方向側の端部まで、軸方向に延びるスリット３６Ａが形成されている。
【００４８】
なお、本発明は、上述の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００４９】
例えば、上記第３変形例に係る介装部材２３は、軸方向に２つの円筒部材２４，２５を備えるようにしていたが、本発明はこれに限られず、軸方向に３以上の円筒部材を備えるようにしてもよい。
【００５０】
また、上記第４変形例に係る介装部材２６では、２つの部分円筒部材２７，２８を有するようにし、上記第５変形例に係る介装部材２９では、４つの部分円筒部材３０〜３３を有するようにしていたが、本発明はこれに限られず、部分円筒部材の個数はこれに限られず、任意の複数としてもよい。
【００５１】
また、上記第６変形例に係る介装部材３４では、２つの円筒部材３５，３６を径方向に並べるようにしていたが、本発明はこれに限られず、３以上の円筒部材を径方向に並べるようにしてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態及び変形例では、介装部材における軸方向に延びる隙間（スリット）の周方向の幅をほぼ同じものとして説明していたが、本発明はこれに限られず、隙間の周方向の幅を軸方向の位置に応じて異ならせるようにしてもよい。
【００５３】
また、上記実施形態及び変形例において、介装部材の内周面又は外周面の少なくとも何れか一方の面に硬さや、摩擦係数を調整するための表面処理を施すようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１  電磁スプリングクラッチ
２  入力軸
３  磁力発生部
４  インプットロータ
４Ａ  吸着面
４Ｂ  外周面
５  アーマチュア
５Ａ  溝部
６  アウトプットハブ
６Ａ  溝部
６Ｂ  外周面
７  スプリング
７Ａ，７Ｂ  爪部
８  介装部材
８Ａ  スリット
９  スプリングカバー
１０  アダプター
【図１】
2017180622.tif 000003
【図２】
2017180622.tif 000004
【図３】
2017180622.tif 000005