(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外方部材の内周と、その内側に組込まれた内方部材の外周の一方に円筒面を設け、他方にその円筒面との間で周方向の両端に至るに従って間隔が狭くなる楔形空間を形成するカム面を設け、外方部材と内方部材の間に組込まれた保持器には上記カム面と対向する位置にポケットを形成し、そのポケット内に、前記保持器とカム面を有する側の部材の相対回転によってカム面と円筒面に係合するローラを収納し、前記保持器とカム面を有する側の部材の相互間に、ローラがカム面および円筒面に対して非係合の中立位置に保持器を保持する第１の弾性部材を組込み、前記保持器の一端面側に設けられたアーマチュアを保持器に対して回り止めし、かつ軸方向に移動自在に支持し、前記外方部材と内方部材の間に、円筒面を有する側の部材に固定された摩擦部材を有し、その摩擦部材に前記アーマチュアを吸着させる電磁石を組込んだ電磁式ローラクラッチにおいて、前記アーマチュアを摩擦部材から離反する方向に押圧すると共に、そのアーマチュアを介して保持器を軸方向に押圧する第２の弾性部材を設け、前記カム面を有する側の部材にはその第２の弾性部材から保持器に付与される軸方向の押圧力を受けて保持器に回転抵抗を付与する摩擦抵抗付与面を設け、その摩擦抵抗付与面と保持器間の摩擦係数をアーマチュアと第２の弾性部材間の摩擦係数より大きくしたことを特徴とする電磁式ローラクラッチ。
【請求項２】
前記第２の弾性部材を摩擦部材とアーマチュアとの間に設けた請求項１に記載の電磁式ローラクラッチ。
【請求項３】
前記摩擦抵抗付与面が環状の支持プレートから成る請求項１又は２に記載の電磁式ローラクラッチ。
【請求項４】
前記支持プレートが非金属材料から成る請求項３に記載の電磁式ローラクラッチ。
【請求項５】
前記非金属材料がエラストマから成る請求項３に記載の電磁式ローラクラッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、４輪駆動車（４ＷＤ車）の駆動経路に組込まれ、車両の走行状態に応じて駆動力の伝達と遮断とを行なう電磁式ローラクラッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パートタイム４ＷＤ車の駆動経路に組込まれて車両の走行状態に応じて、二輪駆動（２ＷＤ）と四輪駆動（４ＷＤ）の切換えを行なう電磁式ローラクラッチとして図９および図１０に示したものが従来から知られている。
【０００３】
この電磁式ローラクラッチは、従動側としての外方部材５０の内周に円筒面５１を形成し、上記外方部材５０の端部内に組込まれた軸受５２によって入力軸５３を回転自在に支持し、その入力軸５３にスプライン結合された内方部材５４の外周に上記円筒面５１との間に楔形空間を形成するカム面５５を設け、前記外方部材５０と内方部材５４間に組込まれた保持器５６には上記カム面５５と対向する位置にポケット５７を形成し、そのポケット５７内にローラ５８を収容している。
【０００４】
また、保持器５６と内方部材５４との間に、前記ローラ５８が円筒面５１とカム面５５に対して非係合の中立位置に保持器５６を保持する第１の弾性部材としてのスイッチばね６０を設けている。
【０００５】
前記スイッチばね６０は、内方部材５４の端面に形成された収納凹部６３内に収納され、そのスイッチばね６０の両端に設けられた一対の係合片６０ａを収納凹部６３の周壁に形成された切欠部６４から保持器５６の端面に設けられた切欠部６５内に挿入して、そのスイッチばね６０の弾力によって保持器５６を中立位置に保持している。
【０００６】
前記内方部材５４の端部には小径軸部５４ａが設けられ、その小径軸部５４ａに保持器５６に対して回り止めされた回り止めリング６６とアーマチュア６７とを嵌合し、回り止めリング６６を止め輪６８によって抜け止めすると共に、アーマチュア６７を軸方向にスライド自在に支持し、そのアーマチュア６７に設けられた孔６９に回り止めリング６６に設けられた突片７０を係合してアーマチュア６７を内方部材５４に対して回り止めしている。
【０００７】
さらに、外方部材５０の端部内にアーマチュア６７を吸着する電磁石７１を組込んでいる。ここで、電磁石７１は、コイルが巻付けられたフィールドコア７２と、磁性体から成るロータ７３とから成り、フィールドコア７２は車両に対して固定され、一方、ロータ７３はロータホルダ７４を介して外方部材５０に固定されている。
【０００８】
上記の構成から成る電磁式ローラクラッチは、トランスミッションからトランスファに伝達される回転が入力軸５３に伝達されると共に、外方部材５０の回転が被駆動輪の車軸間に組込まれたディファレンシャルに伝達される組込みとされる。
【０００９】
上記のような４ＷＤ車への組込みにおいて、保持器５６がスイッチばね６０の弾性力によって中立位置に保持されていると、ローラ５８は円筒面５１およびカム面５５に対して非係合位置にあるため、入力軸５３の回転は外方部材５０に伝達されず、入力軸５３、内方部材５４および保持器５６は外方部材５０に対してフリー回転し、４ＷＤ車は二輪駆動の状態で走行する。
【００１０】
その走行状態において、電磁石７１のコイルに通電すると、アーマチュア６７がロータ７３に吸着され、内方部材５４と保持器５６が相対的に回転し、その相対回転によりローラ５８が円筒面５１およびカム面５５に係合する。
【００１１】
このため、入力軸５３の回転はローラ５８を介して外方部材５０に伝達され、４ＷＤ車は四輪駆動の状態に切り換えられる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記電磁式ローラクラッチにおいては、４ＷＤ車の二輪駆動による走行状態では、入力軸５３と一体に回転する内方部材５４の回転はスイッチバネ６０を介して保持器５６に伝達される構成であるため、４ＷＤ車がアクセルペダルの踏み込みによって急激に加速され、あるいは、ブレーキペダルの踏み込みによって急激に減速されると、保持器５６の慣性力により内方部材５４とローラ５８を保持する保持器５６が相対回転し、ローラ５８が円筒面５１とカム面５５に係合して四輪駆動の状態に切り換わるおそれがある。
【００１３】
ここで、４ＷＤ車が急激な加減速によって２ＷＤから４ＷＤに切り換わると、その４ＷＤ車が急なカーブを回るとき、タイトコーナブレーキ現象が生じ、走行安定性が損なわれることになる。
【００１４】
これを防止するためには、スイッチばね６０のばね剛性を高める必要があり、そのばね剛性を高めると、電磁石７１はスイッチばね６０の弾力に抗してアーマチュア６７を吸着させる必要が生じるため、電磁石７１としては容量の大きい大型のものを用いる必要が生じ、スペースおよびコスト面において不利となる。
【００１５】
この発明の課題は、４ＷＤ車が二輪駆動の走行状態で急激に加減速されても保持器を中立位置に保持することができるようにした電磁式ローラクラッチを提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明においては、外方部材の内周と、その内側に組込まれた内方部材の外周の一方に円筒面を設け、他方にその円筒面との間で周方向の両端に至るに従って間隔が狭くなる楔形空間を形成するカム面を設け、外方部材と内方部材の間に組込まれた保持器には上記カム面と対向する位置にポケットを形成し、そのポケット内に、前記保持器とカム面を有する側の部材の相対回転によってカム面と円筒面に係合するローラを収納し、前記保持器とカム面を有する側の部材の相互間に、ローラがカム面および円筒面に対して非係合の中立位置に保持器を保持する第１の弾性部材を組込み、前記保持器の一端面側に設けられたアーマチュアを保持器に対して回り止めし、かつ軸方向に移動自在に支持し、前記外方部材と内方部材の間に、円筒面を有する側の部材に固定された摩擦部材を有し、その摩擦部材に前記アーマチュアを吸着させる電磁石を組込んだ電磁式ローラクラッチにおいて、前記アーマチュアを摩擦部材から離反する方向に押圧すると共に、そのアーマチュアを介して保持器を軸方向に押圧する第２の弾性部材を設け、前記カム面を有する側の部材にはその第２の弾性部材から保持器に付与される軸方向の押圧力を受けて保持器に回転抵抗を付与する摩擦抵抗付与面を設け、その摩擦抵抗付与面と保持器間の摩擦係数をアーマチュアと第２の弾性部材間の摩擦係数より大きくした構成を採用している。
【００１７】
上記のように構成すれば、保持器の中立状態において、その保持器は第２の弾性部材の押圧によって摩擦抵抗付与面に押し付けられ、その摩擦抵抗付与面と保持器の接触部に作用する摩擦抵抗と第１の弾性部材の弾性力によって保持器は中立位置に保持されることになる。
【００１８】
このため、４ＷＤ車が二輪駆動の走行状態で急激に加減速されても、保持器はローラが円筒面とカム面と非係合の中立位置を維持し、二輪駆動から四輪駆動に切り換わるのを確実に防止することができる。
【００１９】
また、第１の弾性部材は、摩擦抵抗付与面と保持器の接触部に作用する摩擦抵抗とによって保持器を中立位置に保持するため、第１の弾性部材として弾性力の小さいものを使用することができる。
【００２０】
このため、電磁石は、第１の弾性部材と第２の弾性部材の弾性力に抗してアーマチュアを吸着保持することができる程度の容量の小さなものでよく、小型の電磁石を使用することができる。
【００２１】
ここで、アーマチュアを摩擦部材から離反する方向に押圧する第２の弾性部材としてウェーブワッシャを採用し、そのウェーブワッシャを摩擦部材とアーマチュア間に組込むことによって、電磁式ローラクラッチの小型化を図ることができる。
【００２３】
また、摩擦抵抗付与面は、カム面を有する側の部材に直接形成してもよく、あるいは、カム面を有する側の部材に環状の支持プレートを取付け、その支持プレートの保持器の端面と対向する側面を摩擦抵抗付与面としてもよい。
【００２４】
上記支持プレートをエラストマにより形成することによって、保持器と支持プレート間の摩擦係数をアーマプレートと第２の弾性部材間の摩擦係数より大きくすることができ、中立位置の保持器がカム面を有する側の部材に対して周方向にずれ動くのを防止することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１乃至図９に基づいて説明する。図１乃至図６は、この発明に係る電磁式ローラクラッチの第１の実施の形態を示す。図１および図２に示すように、電磁式ローラクラッチは、図９に示す従来の電磁式ローラクラッチと同様に、外方部材１を有し、その外方部材１の内周に円筒面２が形成されている。
【００２６】
外方部材１の内側に組込まれた入力軸３には内方部材４が嵌合されている。入力軸３と内方部材４はセレーション５を介して一体に回転するようになっている。
【００２７】
内方部材４の外周には外方部材１の円筒面２との間で周方向の両端に向けて間隔が次第に小さくなる楔形空間を形成するカム面６が形成されている。
【００２８】
外方部材１と内方部材４との間には保持器７が組込まれている。保持器７にはカム面６と対向する位置にポケット８が形成され、そのポケット８にローラ９が収納されている。ローラ９は、内方部材４と保持器７とが相対的に回転したとき、図２（II）に示すように、円筒面２およびカム面６に係合し、入力軸３と一体に回転する内方部材４の回転を外方部材１に伝達するようになっている。
【００２９】
また、保持器７と内方部材４との間には、図３乃至図５に示すように、保持器７を中立位置に保持する第１の弾性部材としてのスイッチばね１３が組込まれている。スイッチばね１３は、円弧状部１３ａの両端に外方向に向く係合片１３ｂを形成している。このスイッチばね１３は、内方部材４の一端面に形成されたばね収納凹部１４内に組込まれ、そのばね収納凹部１４の周壁に形成された切欠部１５および保持器７の一端部に形成された切欠部１６に一対の係合片１３ｂが挿入されて、各切欠部１５、１６の周方向両端を係合片１３ｂで周方向に押圧している。
【００３０】
ここで、保持器７の中立位置とは、ローラ９が図２（Ｉ）に示すように、円筒面２およびカム面６に対して非係合の位置をいう。
【００３１】
図１に示すように、内方部材４の一端部には小径軸部４ａが設けられ、その小径軸部４ａに回り止めリング１７とアーマチュア１８とが嵌合されている。回り止めリング１７は止め輪１９によって抜け止めされている。この回り止めリング１７は複数の突片２０を外周に有し、各突片２０は保持器７の一端面に設けられた切欠部１６に嵌合され、その嵌合によって回り止めリング１７は保持器７に回り止めされている。
【００３２】
アーマチュア１８は軸方向にスライド自在に支持されている。このアーマチュア１８には孔２１が形成され、その孔２１に対する前記突片２０の係合によってアーマチュア１８は保持器７に対して回り止めされている。
【００３３】
アーマチュア１８は外方部材１の一端部内に組込まれた電磁石２２によって吸着される。電磁石２２はコイル２３が巻付けられたフィールドコア２４と、摩擦部材としてのロータ２５とから成り、フィールドコア２４は電磁式ローラクラッチの車両への組付け時に車体に取付けられる。
【００３４】
ロータ２５は磁性体から成る。このロータ２５は非磁性体から成るローラホルダ２６に嵌合され、一方、ロータホルダ２６は外方部材１の端部に嵌合されて外方部材１に回り止めされている。
【００３５】
いま、入力軸３が回転する状態において、コイル２３に通電して電磁石２２によりアーマチュア１８を吸着保持すると、保持器７が回り止めされるため、入力軸３と一体に回転する内方部材４が保持器７に対して相対回転し、図２（II）に示すように、ローラ９が円筒面２およびカム面６に係合し、内方部材４の回転がローラ９を介して外方部材１に伝達される。
【００３６】
内方部材４と保持器７が相対回転するとき、内方部材４に形成された切欠部１５と保持器７に設けられた切欠部１６が周方向に位置がずれ、その位置ずれによってスイッチばね１３が弾性変形する。このため、電磁石２２のコイル２３に対する通電を遮断すると、スイッチばね１３の復元弾性によって保持器７が中立位置に戻され、ローラ９は円筒面２およびカム面６に対する係合が解除され、内方部材４は外方部材１に対してフリー回転する。
【００３７】
前記アーマチュア１８とロータ２５との間には第２の弾性部材としてのウェーブワッシャ２７が組込まれている。図６（Ｉ）、（II）はウェーブワッシャ２７を示し、このウェーブワッシャ２７はアーマチュア１８がロータ２５から離れる方向にアーマチュア１８を押圧しており、その押圧力は電磁石２２の吸着力より小さい値とされている。また、上記ウェーブワッシャ２７は上記アーマチュア１８を介して保持器７を押圧しており、その押圧力を受ける支持プレート２８が内方部材４の他端部に嵌合され、止め輪２９によって抜け止めされている。
【００３８】
支持プレート２８はエラストマ等の非金属から成り、その支持プレート２８と保持器７の接触部の摩擦係数は、アーマチュア１８とウェーブワッシャ２７間の摩擦係数より大きくなっている。
【００３９】
上記のように、ロータ２５とアーマチュア１８間に組込まれたウェーブワッシャ２７によって保持器７を支持プレート２８に押し付けると、保持器７と支持プレート２８の接触部に付与される摩擦力とスイッチばね１３の弾力とによって保持器７を中立位置に保持することができる。
【００４０】
このため、電磁式ローラクラッチを４ＷＤ車に組込んだ使用状態において、その４ＷＤ車が二輪駆動される走行状態で入力軸３が急激に加減速されても、保持器７は内方部材４に対して相対回転することはなく、常に中立位置に保持される。したがって、二輪駆動から四輪駆動に切り換えられるのを防止することができる。
【００４１】
また、スイッチばね１３は支持プレート２８と保持器７の接触部に作用する摩擦抵抗とによって保持器７を中立位置に保持するため、スイッチばね１３としては、係合位置の保持器７を中立位置に戻すことができる程度の弾性力の小さなものでよい。
【００４２】
このため、電磁石２２は、スイッチばね１３とウェーブワッシャ２７の弾性力に抗してアーマチュア１８を吸着保持することができる程度の容量の小さな小型のものを採用することができる。
【００４３】
なお、内方部材４および保持器７が外方部材１に対してフリー回転するとき、保持器７と支持プレート２８間の摩擦係数は、アーマチュア１８とウェーブワッシャ２７間の摩擦係数より高いため、アーマチュア１８とウェーブワッシャ２７間において滑りが生じ、内方部材４と保持器７が相対回転することはない。
【００４４】
図７および図８は、この発明に係る電磁式ローラクラッチの第２の実施の形態を示す。この実施形態では、外方部材３０を入力側とし、内方部材３１を従動側として、内方部材３１の外周に円筒面３２を形成し、外方部材３０の内周にカム面３３を設けている。
【００４５】
また、外方部材３０と内方部材３１間に組込まれた保持器３４のポケット３４ａに、外方部材３０と保持器３４の相対回転によって円筒面３２とカム面３３に係合するローラ３５を組込んでている。
【００４６】
さらに保持器３４の内側にスイッチばね３６を組込み、そのスイッチばね３６の両端に設けられた係合片３６ａを、その保持器３４の一端面に形成された切欠部３７と外方部材３０の内周に形成された切欠部３８の周方向両端に係合させて、保持器３４を中立位置に保持するようにしている。
【００４７】
さらに、内方部材３１の小径軸部３１ａに電磁石３９のロータ４０を固定し、そのロータ４０と回り止めリング４１を介して保持器３４に回り止めされ、かつ軸方向にスライド自在に支持されたアーマチュア４２との間にウェーブワッシャ４３を組込み、そのウェーブワッシャ４３により保持器３４の他端面を外方部材３０の内周に形成された摩擦抵抗付与面４４に押し付け、その摩擦抵抗付与面４４と保持器３４の接触部に付与される摩擦抵抗とスイッチばね３６の弾力とによって保持器３４を中立位置に保持するようにしている。
【００４８】
上記実施形態においても、外方部材３０が内方部材３１に対してフリー回転する状態で、その外方部材３０が急激に加減速されても、保持器３４を中立位置に保持することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、この発明においては、カム面を有する側の部材に摩擦抵抗付与面を設け、その摩擦抵抗付与面に保持器を押し付けて接触部に作用する摩擦抵抗と第１の弾性部材の弾性力とによって保持器を中立位置に保持するようにしたので、カム面を有する側の部材のフリー回転時、その部材が急激に加減速されても保持器を中立位置に確実に保持することができ、４ＷＤ車が二輪駆動の走行時に急激な加減速によって四輪駆動に切り換えられるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る電磁式ローラクラッチの第１の実施形態を示す縦断正面図
【図２】（Ｉ）は図１のイ−イ線に沿った断面図、（II）は（Ｉ）に示すローラの係合状態を示す断面図
【図３】図１のロ−ロ線に沿った断面図
【図４】図１に示す保持器、回り止めリングおよびアーマチュアの一部分を示す分解斜視図
【図５】図１に示す内方部材の一部分を示す斜視図
【図６】（Ｉ）は図１に示すウェーブワッシャの正面図、（II）は側面図
【図７】この発明に係る電磁式ローラクラッチの第２の実施形態を示す断面図
【図８】図７のハ−ハ線に沿った断面図
【図９】従来の電磁式ローラクラッチを示す縦断正面図
【図１０】図９のニ−ニ線に沿った断面図
【符号の説明】
１  外方部材
２  円筒面
４  内方部材
６  カム面
７  保持器
８  ポケット
９  ローラ
１０  規制機構（規制手段）
１３  スイッチばね（第１の弾性部材）
１８  アーマチュア
２２  電磁石
２５  ロータ（摩擦部材）
２７  ウェーブワッシャ（第２の弾性部材）
２８  支持プレート
３０  外方部材
３１  内方部材
３２  円筒面
３３  カム面
３４  保持器
３４ａ  ポケット
３５  ローラ
３６  スイッチばね（第１の弾性部材）
３９  電磁石
４０  ロータ
４２  アーマチュア
４３  ウェーブワッシャ（第２の弾性部材）
４４  摩擦抵抗付与面
【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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