JP2008089163A - 回転伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２方向クラッチの回転方向のガタの低減化を図り、用途に制限を受けることが少ない回転伝達装置を提供することである。
【解決手段】外輪３と内輪４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方向クラッチの係合および係合解除を制御する電磁クラッチ３０を設ける。２方向クラッチ１０は、外輪３の内周に形成された円筒面１１と内輪４の外周に形成された複数のカム面１２間に、１つのカム面１２に対して正転用ローラ１３ａと逆転用ローラ１３ｂの２つのローラを軸方向に間隔をおいて組込み、その各ローラ１３ａ、１３ｂを上記電磁クラッチ３０により回転が制御される保持器１４で保持する。周方向に並ぶ正転用ローラ１３ａ群をカム面１２の周方向中央位置から周方向の一端側に片寄った位置に配置し、逆転用ローラ１３ｂ群をカム面１２の周方向中央位置から周方向の他端側に片寄った位置に配置する。
【選択図】図１

Description

この発明は、外輪とその内側に組込まれた内輪の相互間で回転トルクの伝達と遮断とを行う回転伝達装置に関するものである。

この種の回転伝達装置として、特許文献１に記載されているように、外輪とその内側に組込まれた内輪との間に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内輪を結合して、外輪と内輪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。

上記２方向クラッチは、図６(Ｉ)に示すように、外輪４０の内周に円筒面４１を形成し、内輪４２の外周には上記円筒面４１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４３を設け、そのカム面４３と円筒面４１との間にローラ４４を組込み、そのローラ４４を保持する保持器４５と内輪４２の相対回転によりローラ４４を円筒面４１およびカム面４３に係合させるようにしている。

ここで、保持器４５は内輪４２との間に組込まれた図示省略したスイッチばねにより、ローラ４４が円筒面４１およびカム面４３に対して係合解除される中立位置に弾性保持されている。

一方、電磁クラッチは、図では省略したが、保持器４５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４０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４０に結合されたアーマチュアと内輪４２の相対回転によりローラ４４を円筒面４１およびカム面４３に係合させるようにしている。

特開２００５−３３７４８６号公報

ところで、上記回転伝達装置における２方向クラッチにおいては、ローラ４４が例えば図６(II)で示すように、くさび形空間の向かって左側の狭小部に押込まれて内輪４２の矢印で示す方向の回転を外輪４０に伝達する状態で、回転方向が切り換わると、ローラ４４は同図の鎖線で示すように右側に移動して、くさび形空間の右側の狭小部に押込まれることになる。

このときのローラ４４の移動角θ_３は、２方向クラッチの回転方向のガタとなり、その回転方向のガタが大きいため、ローラ４４の係合時にショックが発生し、衝撃荷重の負荷により、２方向クラッチの寿命低下が懸念される。

また、ステアリング装置やスタビライザ等のように、ねじりトルクを伝達する部材に適用すると、衝撃荷重の負荷により振動が発生して不快な感じを与えるという不都合があり、用途に制限を受けることが多い。

この発明の課題は、２方向クラッチの回転方向のガタの低減化を図り、用途に制限を受けることが少ない回転伝達装置を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明においては、外輪とその内側に組込まれた内輪との間に、外輪と内輪を結合および結合解除する２方向クラッチを組込み、その２方向クラッチの係合および係合解除を制御する電磁クラッチを２方向クラッチに併設し、前記２方向クラッチが、外輪の内周と内輪の外周における一方に円筒面を形成し、他方にその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内輪間に組込まれて電磁クラッチにより回転が制御される保持器で保持し、その保持器と外輪および内輪のうち前記カム面が形成された側の部材との間に、ローラが円筒面およびカム面に対して係合解除された中立位置に保持器を弾性保持するスイッチばねを組み込んだ構成とされた回転伝達装置において、前記周方向に並ぶローラ群を軸方向に複列に設け、一方のローラ群をカム面の周方向長さの中央位置から周方向の一端側に片寄った位置に配置し、他方のローラ群をカム面の周方向長さの中央位置から周方向の他端側に片寄った位置に配置した構成を採用したのである。

上記のように、複列に設けられたローラ群のうち、一方のローラ群をカム面の周方向長さの中央位置から周方向の一端側に片寄った位置に配置し、他方のローラ群をカム面の周方向長さの中央位置から周方向の他端側に片寄った位置に配置することによって、外輪と内輪のうち、カム面が形成された側の部材と電磁クラッチにより回転が制御される保持器とが一方向に相対回転すると、一方のローラ群が円筒面およびカム面に直ちに係合すると共に、内輪と保持器とが他方向に相対回転すると、他方のローラ群が円筒面およびカム面に直ちに係合することになり、回転方向ガタの小さい、用途に制限を受けることが少ない回転伝達装置を得ることができる。

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、円筒状のハウジング１内には軸受２が組込まれ、その軸受２によってハウジング１内に組込まれた外輪３が回転自在に支持されている。

外輪３の内側には内輪４が組込まれ、その内輪４と外輪３は対向部間に組込まれた軸受５によって相対的に回転自在に支持されている。内輪４の内周にはセレーション６が形成され、そのセレーション６を介して内輪４は図示省略した回転軸に結合される。

外輪３と内輪４との間には２方向クラッチ１０が組込まれている。図１および図４に示すように、２方向クラッチ１０は、外輪３の内周に円筒面１１を形成し、内輪４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複数の平坦なカム面１２を周方向に連続して設け、各カム面１２と円筒面１１との間に、１つのカム面１２に対して正転用ローラ１３ａと逆転用ローラ１３ｂの２つのローラを軸方向に間隔をおいて組込み、周方向に並ぶ正転用ローラ１３ａ群と逆転用ローラ１３ｂ群のそれぞれを外輪３と内輪４間に組込まれた保持器１４で保持している。

ここで、保持器１４は、図４に示すように、正転用ローラ１３ａ群の各ローラ１３ａを個別に収容するローラ数と同数の第１ポケット１５ａと、図５に示すように、逆転用ローラ１３ｂ群の各ローラ１３ｂを個別に収容する第２ポケット１５ｂを有し、第１ポケット１５ａは、カム面１２の周方向長さの中央位置からくさび形空間の周方向一端側に片寄った位置に形成され、一方、第２ポケット１５ｂはカム面１２の周方向長さの中央位置からくさび形空間の周方向他端側に片寄った位置に形成されて、各ローラ１３ａ、１３ｂを円筒面１１およびカム面１２に対して係合解除された中立位置に保持している。

図１および図３に示すように、内輪４の一端にはばね収容凹部１７が形成され、そのばね収容凹部１７内にスイッチばね１８が組込まれている。スイッチばね１８は周方向の一部に切離し端を有するリング状をなし、その切離し端から外向きに設けられた一対の押圧片１８ａはばね収容凹部１７の周壁に形成された切欠部１９および保持器１４の端部に設けられた切欠き２０内に挿入されて切欠部１９および切欠き２０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、正転用ローラ１３ａ群および逆転用ローラ１３ｂ群の各ローラが円筒面１１およびカム面１２に対して係合解除される中立位置に保持器１４を弾性保持している。

スイッチばね１８は、内輪４の端部の小径筒部４ａに嵌合されたコネクティングプレート２１によってばね収容凹部１７から抜け出るのが防止されている。コネクティングプレート２１は止め輪２２によって軸方向に位置決めされ、外周にはＬ形の係合片２３が設けられている。係合片２３は保持器１４の端部に設けられた前記切欠き２０と係合し、その係合によってコネクティングプレート２１は保持器１４に回り止めされている。

図１および図２に示すように、外輪３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３０が上記２方向クラッチ１０に併設して設けられている。

電磁クラッチ３０は、保持器１４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。

図２に示すように、アーマチュア３１は内輪４の端部に設けられた小径筒部４ａにスライド自在に嵌合されている。このアーマチュア３１には係合孔３４が形成され、その係合孔３４にコネクティングプレート２１の外周の係合片２３が係合し、その係合によってアーマチュア３１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。

ロータ３２は、外輪３の開口端部に接続された非磁性体からなるロータガイド３６の端部内に圧入されてロータガイド３６に回り止めされている。このロータ３２には複数の円弧状のスリット３７が周方向に間隔をおいて形成されている。

また、アーマチュア３１とロータ３２の対向端面間には、アーマチュア３１をロータ３２から離反する方向に付勢する弾性部材３８が組込まれている。

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、上記電磁コイル３３ａに通電すると、コア３３ｂ、ロータ３２およびアーマチュア３１に磁束が流れ、アーマチュア３１に吸引力が付与されるようになっている。

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２は、２方向クラッチ１０の係合解除状態を示し、内輪４が回転しても、その回転は外輪３に伝達されず、内輪４はフリー回転する。

内輪４の回転状態において、電磁石３３の電磁コイル３３ａに通電すると、コア３３ｂ、ロータ３２およびアーマチュア３１間に磁束が流れて、アーマチュア３１に磁気吸引力が負荷され、アーマチュア３１がロータ３２に吸着される。

アーマチュア３１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、内輪４と保持器１４が相対回転する。

ここで、内輪４が保持器１４に対して、図４(Ｉ)の矢印で示す方向に回転すると、第１ポケット１５ａ内に収容された正転用ローラ１３ａが図４(II)の鎖線に示すように、円筒面１１およびカム面１２に係合する。このとき、第１ポケット１５ａは、カム面１２の周方向長さの中央位置からくさび形空間の周方向一端側に片寄った位置に形成されているため、内輪４と保持器１４が同図に示す角度θ_１分だけ相対回転すると、第１ポケット１５ａ内の正転用ローラ１３ａは円筒面１１およびカム面１２に直ちに係合して、２方向クラッチ１０は係合状態となり、内輪４の回転が外輪３に伝達される。

また、内輪４が保持器１４に対して、図５(Ｉ)の矢印で示す方向に回転すると、第２ポケット１５ｂ内に収容された逆転用ローラ１３ｂが図５(II)の鎖線で示すように、円筒面１１およびカム面１２に係合する。このとき、第２ポケット１５ｂは、カム面１２の周方向長さの中央位置からくさび形空間の周方向他端側に片寄った位置に形成されているため、内輪４と保持器１４が同図に示す角度θ_２分だけ相対回転すると、第２ポケット１５ｂ内の逆転用ローラ１３ｂは円筒面１１およびカム面１２に直ちに係合して、２方向クラッチ１０は係合状態となり、内輪４の回転が外輪３に伝達される。

このように、内輪４と保持器１４が相対回転すると、第１ポケット１５ａ内に収容された正転用ローラ１３ａまたは第２ポケット１５ｂ内に収容された逆転用ローラ１３ｂが円筒面１１およびカム面１２と直ちに係合するため、回転方向のガタがきわめて少なく、係合時に係合ショックが生じたり、異音が発生するようなことはない。

２方向クラッチ１０の係合状態において、図１に示す電磁石３３の電磁コイル３３ａに対する通電を遮断すると、弾性部材３８の復元力によって、アーマチュア３１がロータ３２から離反すると共に、スイッチばね１８の復元弾性により、保持器１４が回転し、第１ポケット１５ａ内に組込まれた係合状態の正転用ローラ１３ａまたは第２ポケット１５ｂ内に組込まれた係合状態の逆転用ローラ１３ｂは、中立位置に戻され、２方向クラッチ１０は係合解除して、内輪４から外輪３への回転伝達が遮断され、内輪４がフリー回転する。

実施の形態では、外輪３の内周に円筒面１１を形成し、内輪４の外周にカム面１２を設けたが、上記と逆に、内輪４の外周に円筒面を形成し、外輪３の内周にカム面を設けるようにしてもよい。この場合、保持器と外輪の相互間にスイッチばねを組込んで、正転用ローラおよび逆転用ローラのそれぞれが中立位置に保持されるよう保持器を弾性保持すると共に、電磁クラッチのロータを内輪に接続される回転軸に回り止めし、かつ外輪に回転トルクを入力して、２方向クラッチの係合時に、外輪の回転を内輪に伝達する。

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１の２方向クラッチ部を拡大して示す断面図 図１のIII−III線に沿った断面図 (Ｉ)は図１のIV−IV線に沿った断面図、(II)は(Ｉ)の一部を拡大して示す断面図 (Ｉ)は図１のＶ−Ｖ線に沿った断面図、(II)は(Ｉ)の一部を拡大して示す断面図 (Ｉ)は、従来の回転伝達装置の２方向クラッチの断面図、(II)は、２方向クラッチの係合状態を示す断面図

符号の説明

３ 外輪
４ 内輪
１０ ２方向クラッチ
１１ 円筒面
１２ カム面
１３ａ 正転用ローラ(ローラ)
１３ｂ 逆転用ローラ(ローラ)
１４ 保持器
１８ スイッチばね
３０ 電磁クラッチ

Claims (1)

1. 外輪とその内側に組込まれた内輪との間に、外輪と内輪を結合および結合解除する２方向クラッチを組込み、その２方向クラッチの係合および係合解除を制御する電磁クラッチを２方向クラッチに併設し、前記２方向クラッチが、外輪の内周と内輪の外周における一方に円筒面を形成し、他方にその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内輪間に組込まれて電磁クラッチにより回転が制御される保持器で保持し、その保持器と外輪および内輪のうち前記カム面が形成された側の部材との間に、ローラが円筒面およびカム面に対して係合解除された中立位置に保持器を弾性保持するスイッチばねを組み込んだ構成とされた回転伝達装置において、
   前記周方向に並ぶローラ群を軸方向に複列に設け、一方のローラ群をカム面の周方向長さの中央位置から周方向の一端側に片寄った位置に配置し、他方のローラ群をカム面の周方向長さの中央位置から周方向の他端側に片寄った位置に配置したことを特徴とする回転伝達装置。

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