(57)【要約】【課題】トルク伝達軸とカムリングの接続部の回転方向のガタを低減することができるようにした回転伝達装置を提供することである。【解決手段】外輪１の内側に組込まれたカムリング２の内側にトルク伝達軸４を嵌合し、そのトルク伝達軸４とカムリング２をスプライン５による結合として相対的に回り止めする。外輪１の内周とカムリング２の外周間にローラ２３と、そのローラ２３を保持する保持器２４とを組込み、その保持器２４とカムリング２の相対回転によりローラ２３を外輪１の内周の円筒面２１とカムリング２の外周のカム面２２に係合させて、外輪１とカムリング２の相互間で回転トルクを伝達するようにする。トルク伝達軸４の外周に形成されたスプライン歯５ａとカムリング２の内周に形成されたスプライン溝５ｂの少なくとも一方に捩じれ角θを設けて、トルク伝達軸４とカムリング２の接続部の回転方向のガタを低減する。【選択図】図１
2009144867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪の内側に組込まれたカムリングの内側にトルク伝達軸を嵌合し、そのトルク伝達軸とカムリングをスプラインによる結合として相対的に回り止めし、前記外輪の内周とカムリングの外周間に係合子と、その係合子を保持する保持器とを組込み、その保持器とカムリングの相対回転により係合子を外輪の内周とカムリングの外周に係合させて、外輪とカムリングの相互間で回転トルクを伝達するようにした回転伝達装置において、
前記トルク伝達軸の外周に形成されたスプライン歯とカムリングの内周に形成されたスプライン溝の少なくとも一方に捩じれ角を設けたことを特徴とする回転伝達装置。
【請求項２】
前記スプライン歯の幅寸法を前記スプライン溝の幅寸法より小さくし、前記スプライン歯とスプライン溝の一方を軸心に平行なストレート形状とし、他方にスプライン溝にスプライン歯が圧入嵌合される捩じれ角を付与した請求項１に記載の回転伝達装置。
【請求項３】
前記カムリングとトルク伝達軸の嵌合面間に抜止め手段を設けた請求項１又は２に記載の回転伝達装置。
【請求項４】
前記抜止め手段が、前記嵌合面の一方に周方向に延びる係合溝を形成し、他方に周方向に延びるリング収容溝を設け、そのリング収容溝と係合溝に跨って径方向に弾性変形可能な止め輪を取付け、前記リング収容溝の溝深さを、弾性変形させた止め輪の全体を収容可能な深さとした構成からなる請求項３に記載の回転伝達装置。
【請求項５】
前記リング収容溝をカムリングの内周に形成し、係合溝をトルク伝達軸の外周に形成し、トルク伝達軸のカムリングに対する挿入方向の軸端部外周に止め輪拡径用のテーパ面を形成した請求項４に記載の回転伝達装置。
【請求項６】
前記止め輪が、断面円形の線材からなる請求項４又は５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（特許文献１参照）。
【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。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、その電磁石に対する通電と遮断とにより、ロータにアーマチュアを吸着し、または、吸着を解除し、その吸着状態において、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。
【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】
【０００５】
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、カムリング
の内周に軸方向に延びるスプライン溝を周方向に等間隔に形成し、入力軸としてのトルク伝達軸の端部外周に形成されたスプライン歯を上記スプライン溝に嵌合して、トルク伝達軸にカムリングを取り付けるようにしているが、上記スプライン溝およびスプライン歯が軸心に平行するストレート状のものであるため、トルク伝達軸とカムリングの接続部に回転方向のガタが生じ易く、トルク伝達軸の回転方向の切換え時に、スプライン歯がスプライン溝の側面に衝突して、異音が発生するという問題があった。
【０００６】
この発明の課題は、トルク伝達軸とカムリングの接続部の回転方向のガタを低減することができるようにした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】
【０００７】
上記の課題を解決するため、この発明においては、外輪の内側に組込まれたカムリングの内側にトルク伝達軸を嵌合し、そのトルク伝達軸とカムリングをスプラインによる結合として相対的に回り止めし、前記外輪の内周とカムリングの外周間に係合子と、その係合子を保持する保持器とを組込み、その保持器とカムリングの相対回転により係合子を外輪の内周とカムリングの外周に係合させて、外輪とカムリングの相互間で回転トルクを伝達するようにした回転伝達装置において、前記トルク伝達軸の外周に形成されたスプライン歯とカムリングの内周に形成されたスプライン溝の少なくとも一方に捩じれ角を設けた構成を採用したのである。
【０００８】
ここで、スプライン歯の幅寸法を前記スプライン溝の幅寸法より小さくし、前記スプライン歯とスプライン溝の一方を軸心に平行なストレート形状とし、他方にスプライン溝にスプライン歯が圧入嵌合される捩じれ角を付与すると、スプライン溝に対するスプライン歯の初期のはめ合いをすきま嵌めのはめ合いとすることができるため、トルク伝達軸に対してカムリングを容易に圧入することができると共に、スプライン溝にスプライン歯を挿入すると、スプライン歯の挿入方向の先端部の一側面と後端部の他側面がスプライン溝の両側面に圧接するため、回転方向にガタのない接続状態を得ることができる。
【０００９】
また、カムリングとトルク伝達軸の嵌合面間に抜止め手段を設けることにより、振動等によってカムリングとトルク伝達軸が軸方向に分離するのを防止することができる。
【００１０】
上記抜止め手段として、嵌合面の一方に周方向に延びる係合溝を形成し、他方に周方向に延びるリング収容溝を設け、そのリング収容溝と係合溝に跨って径方向に弾性変形可能な止め輪を取付け、前記リング収容溝の溝深さを、弾性変形させた止め輪の全体を収容可能な深さとした構成からなるものを採用することにより、単一の止め輪による簡単な構成によってカムリングとトルク伝達軸とを軸方向に位置決めすることができる。
【００１１】
上記止め輪を採用する軸方向の位置決めに際し、リング収容溝をカムリングの内周に形成し、係合溝をトルク伝達軸の外周に形成し、トルク伝達軸のカムリングに対する挿入方向の軸端部外周に止め輪拡径用のテーパ面を形成することにより、リング収容溝内に止め輪を組み込んだ状態で、カムリングの内周にトルク伝達軸を挿入すると、止め輪はテーパ面により拡径され、係合溝がその止め輪と対向する位置までトルク伝達軸が挿入されると、止め輪が自己の復元弾性で縮径して係合溝に係合するため、リング収容溝と係合溝に跨る位置に止め輪を簡単に取り付けることができる。
【００１２】
また、止め輪として、断面円形の線材からなるものを採用することにより、テーパ面によって止め輪を容易に拡径させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように、この発明に係る回転伝達装置においては、トルク伝達軸の外周に形成されたスプライン歯とカムリングの内周に形成されたスプライン溝の少なくとも一方に捩じれ角を設けたことにより、トルク伝達軸とカムリングの嵌合部における回転方向のガタの低減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】
【００１４】
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。
【００１５】
カムリング２に形成された中心孔にはトルク伝達軸４の端部が嵌合され、その嵌合部に設けられたスプライン５により、カムリング２とトルク伝達軸４は相対的に回り止めされている。
【００１６】
図４および図５に示すように、スプライン５は、トルク伝達軸４の軸端部の外周に等間隔に形成されたスプライン歯５ａと、カムリング２の内周に等間隔に形成されたスプライン溝５ｂとからなり、上記スプライン歯５ａは、軸心に対して捩じれ角θが付与されている。
【００１７】
図１および図６に示すように、カムリング２とトルク伝達軸４の嵌合部間には、カムリング２とトルク伝達軸４を軸方向に位置決めし、かつ、抜止めする抜止め手段１０が設けられている。
【００１８】
抜止め手段１０は、カムリング２の内周に周方向に延びる係合溝１１を形成し、トルク伝達軸４の外周にはリング収容溝１２を設け、そのリング収容溝１２と係合溝１１に跨るようにして径方向に弾性変形可能な止め輪１３を取付けるようにしている。
【００１９】
ここで、止め輪１３は断面が円形の線材からなっている。一方、係合溝１１の溝深さは、その線材の外径より小さくなっている。また、リング収容溝１２の溝深さは、縮径させた止め輪１３の全体を収容可能な深さとされている。止め輪１３の取付けに際しては、トルク伝達軸４の外周に止め輪１３を嵌合し、その止め輪１３をリング収容溝１２の位置において縮径し、その全体がリング収容溝１２内に収容される状態でカムリング２内にトルク伝達軸４を挿入し、係合溝１１の位置で止め輪１３を自己の復元弾性で拡径させて、係合溝１１およびリング収容溝１２の双方に係合させるようにする。
【００２０】
図１および図２（I）に示すように、カムリング２と外輪１間に２方向クラッチ２０が組込まれている。２方向クラッチ２０は、外輪１の内周に円筒面２１を形成し、カムリング２の外周には上記円筒面２１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２２を周方向に設け、各カム面２２と円筒面２１間に係合子としてのローラ２３を組込み、そのローラ２３を保持器２４によって保持している。
【００２１】
図１および図３に示すように、カムリング２の他端面にはばね収容凹部２５が形成され、そのばね収容凹部２５内にスイッチばね２６が組込まれている。スイッチばね２６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２６ａがばね収容凹部２５の周壁に形成された切欠部２７および保持器２４の端部に設けられた切欠き２８内に挿入されて切欠部２７および切欠き２８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２３が円筒面２１およびカム面２２と係合解除された中立位置に保持される状態に保持器２４を弾性保持している。
【００２２】
図１に示すように、外輪１と保持器２４の相互間には、２方向クラッチ２０の係合および係合解除を制御する電磁クラッチ３０が上記２方向クラッチ２０に併設して設けられている。
【００２３】
電磁クラッチ３０は、保持器２４の端面に対向配置されたアーマチュア３１と、そのアーマチュア３１と軸方向で対向するロータ３２と、そのロータ３２と軸方向で対向する電磁石３３とからなる。
【００２４】
アーマチュア３１には保持器２４の端面と対向する位置に係合孔３４が形成され、その係合孔３４に保持器２４の端面に設けられた突片３５が係合し、その係合によって、アーマチュア３１は保持器２４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。
【００２５】
ロータ３２は、円板部３２ａの外周と内周に同方向に向く円筒部３２ｂ、３２ｃを設けた断面コの字形をなし、外側円筒部３２ｂは外輪１の開口端部内に接続された非磁性体からなるロータガイド３６内に嵌合されて回り止めされている。
【００２６】
ロータ３２の円板部３２ａには、アーマチュア３１と対向する面に環状溝３７が形成され、その環状溝３７内にアーマチュア３１をロータ３２から離反する方向に向けて付勢する離反ばね３８が組込まれている。
【００２７】
また、環状溝３７内の側面には複数の円弧状のスリット３９が形成され、各スリット３９内にアーマチュア３１に吸引力を付与してロータ３２にアーマチュア３１を吸着させる永久磁石４０が同じ磁極が同じ方向に向くようにして向きを揃えて組込まれている。
【００２８】
電磁石３３は、電磁コイル３３ａと、その電磁コイル３３ａを支持するコア３３ｂとからなり、上記コア３３ｂが静止部材に支持されている。ここで、電磁石３３の電磁コイル３３ａに通電すると、永久磁石４０の磁束が弱められ、アーマチュア３１は離反ばね３８の押圧により、ロータ３２から離反する状態とされる。
【００２９】
実施の形態で示す回転伝達装置は上記の構造からなり、図１は電磁石３３の電磁コイル３３ａに対する通電状態を示し、アーマチュア３１は離反ばね３８の押圧によりロータ３２から離反している。また、ローラ２３は、図２（I）に示すように、円筒面２１およびカム面２２に対して係合解除された中立位置に保持されている。
【００３０】
このため、トルク伝達軸４に回転トルクが入力されてカムリング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。
【００３１】
カムリング２の回転状態において、電磁コイル３３ａに対する通電を遮断すると、永久磁石４０からアーマチュア３１に負荷される吸引力により、ロータ３２にアーマチュア３１が吸着され、その吸着面に作用する摩擦抵抗は保持器２４の回転抵抗となるため、カムリング２と保持器２４が相対回転する。その相対回転により、図２（II）に示すように、ローラ２３が円筒面２１およびカム面２２に係合して２方向クラッチ２０が係合状態となり、カムリング２の回転はローラ２３を介して外輪１に伝達される。
【００３２】
ここで、カムリング２と保持器２４が相対回転すると、スイッチばね２６が弾性変形する。このため、電磁コイル３３ａに通電し、離反ばね３８の押圧によりアーマチュア３１をロータ３２から離反させると、スイッチばね２６の復元弾性により、保持器２４が回転され、ローラ２３は円筒面２１およびカム面２２に対して係合解除される中立位置に戻される。
【００３３】
実施の形態で示すように、トルク伝達軸４の外周に形成されたスプライン歯５ａに捩じれ角θを設けることにより、トルク伝達軸４とカムリング２の嵌合部における回転方向のガタを小さくすることができる。このため、トルク伝達軸４の回転方向が切り換えられても異音が発生するようなことはない。
【００３４】
なお、実施の形態では、電磁コイル３３ａに対する通電の解除により、永久磁石４０の吸引力でロータ３２にアーマチュア３１を吸着させるようにしたが、永久磁石４０を省略し、電磁コイル３３ａに対する通電により、ロータ３２にアーマチュア３１を吸着させるようにしてもよい。
【００３５】
図７乃至図９は、スプライン５の他の例を示す。なお、図７乃至図９はスプライン５の嵌合初期の状態を示している。この例においては、トルク伝達軸４の軸端部の外周に形成されたスプライン歯５ａの幅寸法ａをカムリング２の内周に設けられたスプライン溝５ｂの幅寸法ｂより小さくし、上記スプライン溝５ｂを軸心に平行なストレート形状とし、上記スプライン歯５ａにスプライン溝５ｂに圧入嵌合される捩じれ角θを付与している。
【００３６】
上記のように、スプライン歯５ａの幅寸法ａをスプライン溝５ｂの幅寸法ｂより小さくし、そのスプライン歯５ａにストレート形状のスプライン溝５ｂに圧入嵌合される捩じれ角θを付与することにより、スプライン歯５ａとスプライン溝５ｂの嵌合初期には、図９に示すように、スプライン歯５ａとスプライン溝５ｂの対向側面間に隙間５０が形成されることになる。
【００３７】
このため、スプライン歯５ａとスプライン溝５ｂの嵌合初期のはめ合いはすきま嵌めのはめ合いとなるため、スプライン溝５ｂにスプライン歯５ａを容易に挿入することができる。また、スプライン溝５ｂにスプライン歯５ａを挿入すると、その挿入途中においてスプライン歯５ａの一側面先端部と他側面の後端部がスプライン溝５ｂの両側面に接触し初めて以後のはめ合いがしめしろをもつ圧入のはめ合いとなり、回転方向にガタのない接続状態を得ることができる。
【００３８】
図１０（I）は、抜止め手段１０の他の例を示す。この例においては、カムリング２の内周にリング収容溝１２を形成し、トルク伝達軸４の外周に係合溝１１を形成し、その係合溝１１とリング収容溝１２に跨るようにして止め輪１３を組込み、上記トルク伝達軸４のカムリング２に対する挿入方向の軸端部外周に止め輪拡径用のテーパ面６を形成している。
【００３９】
ここで、リング収容溝１２は、拡径状態の止め輪１３の全体を収容可能な深さとされ、一方、係合溝１１の溝深さは、止め輪１３の線材径より小さくされている。
【００４０】
上記の構成からなる抜止め手段１０においては、リング収容溝１２内に止め輪１３を組み込んだ状態で、カムリング２の内周にトルク伝達軸４を挿入すると、図１０（II）に示すように、テーパ面６の小径端が止め輪１３内に侵入するため、そのテーパ面６によって止め輪１３を拡径させることができる。そして、係合溝１１がその止め輪１３と対向する位置までトルク伝達軸４が挿入されると、止め輪１３が自己の復元弾性で縮径して係合溝１１に係合するため、リング収容溝１２と係合溝１１に跨る位置に止め輪１３を簡単に取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【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】（I）は、図１のII−II線に沿った断面図、（II）は、２方向クラッチの係合状態を示す断面図
【図３】図１のIII−III線に沿った断面図
【図４】図１のカムリングとトルク伝達軸の結合部を示す断面図
【図５】スプライン歯とスプライン溝の展開図
【図６】図１の抜止め手段部を拡大して示す断面図
【図７】スプラインの他の例を示す断面図
【図８】図７のVIII−VIII線に沿った断面図
【図９】図８に示すスプライン歯とスプライン溝の展開図
【図１０】（I）は、抜止め手段の他の例を示す断面図、（II）は、カムリングに対するトルク伝達軸の挿入開始時の状態を示す断面図
【符号の説明】
【００４２】
１    外輪
２    カムリング
４    トルク伝達軸
５    スプライン
５ａ  スプライン歯
５ｂ  スプライン溝
６    テーパ面
１０  抜止め手段
１１  係合溝
１２  リング収容溝
１３  止め輪
２３  ローラ（係合子）
２４  保持器
θ    捩じれ角
ａ    スプライン歯の幅寸法
ｂ    スプライン溝の幅寸法
【図１】
2009144867.tif 000003
【図２】
2009144867.tif 000004
【図３】
2009144867.tif 000005
【図４】
2009144867.tif 000006
【図５】
2009144867.tif 000007
【図６】
2009144867.tif 000008
【図７】
2009144867.tif 000009
【図８】
2009144867.tif 000010
【図９】
2009144867.tif 000011
【図１０】
2009144867.tif 000012