JP2008032036A

JP2008032036A - 回転伝達装置

Info

Publication number: JP2008032036A
Application number: JP2006203011A
Authority: JP
Inventors: Takahide Saito; 隆英齋藤; Masako Ashimori; 雅子芦森
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2008-02-14

Abstract

【課題】回転伝達装置の回転方向のガタを低減化し、２方向クラッチのミス係合を防止する。
【解決手段】外輪１とカムリング４間に２方向クラッチ１０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３０を併設する。２方向クラッチ１０は、外輪１の内周に形成された円筒面１１とカムリング４の外周に形成された複数のカム面１２間にローラ１３を組込み、そのローラ１３を保持器１４で保持する。保持器１４に形成されたポケット内に隣接するカム面１２の角１２ａを挟む一対のローラ１３を組込み、弾性部材でポケットの周方向端に向けて付勢し、その周方向端にローラ１３が当接する状態でローラ１３が円筒面１１およびカム面１２に直ちに係合可能なスタンバイ位置に配置されるようにして回転伝達装置の回転方向のガタの低減化を図る。また、ローラ１３がカムリング４のフリー回転時にミス係合するのを防止する。
【選択図】図１

Description

この発明は、動力の伝達経路上において、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。

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。

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内輪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。

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、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。

上記回転伝達装置においては、電磁石の電磁コイルに対する通電によって２方向クラッチを係合させる構成であり、その２方向クラッチの係合状態を維持するために、電磁コイルに比較的大きな電流を流し続ける必要があるため、経済性に問題がある。また電磁コイルが断線すると、２方向クラッチを係合させることができなくなり、安全上問題となるおそれがある。

そのような不都合を解消するため、本件出願人は、特許文献１において、ロータにスリットを形成し、そのスリット内に永久磁石を組込み、２方向クラッチの締結後、その永久磁石によりアーマチュアを吸着状態に保持して、電磁コイルに対する通電を最小限に抑えるようにした回転伝達装置を提案している。
特開２００４−１９０７３０号公報

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、複数のローラが等角度位置に配置されているため、カムリングと保持器の相対回転によって全てのローラが同時に円筒面およびカム面に係合することになる。

このため、カムリングと保持器が時計方向に相対回転した際のローラの係合位置からカムリングと保持器が反時計方向に相対回転した際のローラの係合位置までのローラの移動角度が大きく、その移動角度が２方向クラッチの回転方向のガタとなり、その回転方向ガタによってローラの係合時に異音が発生し、あるいはローラがくさび形空間の狭小部に衝撃的に噛み込みんで変形や破損を生じさせる可能性がある。

ここで、外輪の円筒形内面の内径を小さくし、あるいはローラの外径を大きくすることによって回転方向のガタを小さくすることができるが、この場合、中立位置に保持されたローラと円筒形内面間に形成される半径方向隙間が小さくなり、その半径方向隙間に介在する潤滑油の粘性抵抗によりローラに引き摺りトルクが負荷され、その引き摺りトルクによりカムリングと保持器が相対回転して２方向クラッチがミス係合するおそれが生じる。

この発明の課題は、ロータのスリット内に永久磁石を組込んだ上記の回転伝達装置において、回転方向のガタの低減化を図ること、および２方向クラッチのミス係合を防止することである。

上記の課題を解決するため、この発明においては、外輪の内周に円筒面を形成し、外輪の内側に組込まれたカムリングの外周に前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カムリング間に組込まれた保持器のポケット内に収容し、その保持器にスイッチばねの弾性力を負荷してローラが円筒面とカム面に対して係合解除される係合解除位置に保持器を弾性保持し、前記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対してロータを対向し、通電または通電の遮断によってアーマチュアを軸方向に移動させる電磁石をロータに対向し、そのロータから離反する方向にアーマチュアを付勢する弾性部材を設け、前記ロータに形成されたスリット内に永久磁石を組込んでアーマチュアをロータに向けて吸引するようにした回転伝達装置において、前記保持器に形成されたポケットを、隣接するカム面間の角を挟む両側の一対のローラが収容される大きさとすると共に、そのポケットの周方向の端部にローラが当接するスタンバイ位置でローラがカム面の周方向幅の中央から隣接するカム面間の角側に片寄った位置に配置される周方向長さとし、そのポケット内に一対のローラをスタンバイ位置に向けて付勢する弾性部材を組込んだ構成を採用したのである。

上記のように、保持器に隣接するカム面間の角を挟む両側の一対のローラが収容される大きさのポケットを形成し、そのポケットの周方向長さを、その周方向端にローラが当接する状態でローラがカム面の周方向幅の中央から隣接するカム面間の角側に片寄った位置に配置されるような長さとしたことにより、カムリングと保持器が時計方向に相対回転すると、ポケット内に組込まれた一対のローラの一方が円筒面とカム面に直ちに係合すると共に、カムリングと保持器が反時計方向に相対回転すると、他方のローラが円筒面と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耐久性に優れた回転伝達装置を得ることができる。

また、ポケット内に弾性部材を組込んで一対のローラをポケットの周方向端に向けて付勢したことにより、一対のローラをスタンバイ位置に確実に保持することができ、ローラのミス係合を防止することができる。

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、外輪１の内側には入力軸２が挿入され、その入力軸２と外輪１は軸受３によって相対的に回転自在に支持されている。

入力軸２の外輪１内に位置する部分にはカムリング４が嵌合され、そのカムリング４はセレーション５によって入力軸２に回り止めされ、止め輪６によって軸方向に位置決めされている。

外輪１とカムリング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５に示すように、２方向クラッチ１０は、外輪１の内周に円筒面１１を形成し、カムリング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平坦なカム面１２を周方向に連続して設け、その各カム面１２と円筒面１１間にローラ１３を組込み、そのローラ１３を保持器１４によって保持している。

ここで、保持器１４には、隣接するカム面１２の角１２ａを挟む両側の一対のローラ１３が収容される大きさのポケット１５が形成され、そのポケット１５の周方向長さは、周方向の一端に一方のローラ１３が当接し、周方向の他端に他方のローラ１３が当接するスタンバイ位置で一対のローラ１３のそれぞれがカム面１２の周方向幅の中央から角１２ａ側に配置されるような長さとされ、そのポケット１５内に一対のローラ１３を離反する方向に押圧して各ローラ１３をポケット１５の周方向端に向けて付勢する弾性部材１６が組込まれている。

図２および図４に示すように、カムリング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、各ローラ１３がスタンバイ位置に保持される状態に保持器１４を弾性保持している。

スイッチばね１８は、カムリング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に示すように、外輪１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はカムリング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１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、各スリット３７内に永久磁石３８が組込まれている。

また、アーマチュア３１と前記コネクティングプレート２１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３９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、スリット３７内に組込まれた永久磁石３８は、アーマチュア３１がロータ３２から離反する状態での吸引力が弾性部材３９の弾性力より弱く、かつアーマチュア３１がロータ３２に吸着された状態での吸引力が弾性部材３９の弾性力より強いもの(説明の都合上、その永久磁石を第１永久磁石という)であってもよく、あるいは、アーマチュア３１がロータ３２から離反する状態での吸引力が弾性部材３９の弾性力より強いもの(説明の都合上、その永久磁石を第２永久磁石という)であってもよい。

実施の形態では、永久磁石として、第１永久磁石３８を採用している。この場合、図２に示すように、第１永久磁石３８から発生する磁束４０は、ロータ３２とアーマチュア３１間に流れてアーマチュア３１に吸引力が負荷されるが、アーマチュア３１はロータ３２に吸着されず、ロータ３２との間にエアギャップが形成されている。

図２に示す状態では、２方向クラッチ１０は係合解除状態とされ、入力軸２と共にカムリング４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４はフリー回転する。

カムリング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間に磁束が流れる。このとき、図３に示すように、電磁コイル３３ａによって発生される磁束の流れは永久磁石３８によって発生する磁束４０と同じ向きとされ、その電磁コイル３３ａによって発生する磁束によってアーマチュア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、カムリング４と保持器１４が相対回転し、その相対回転により、ローラ１３が円筒面１１およびカム面１２に係合する。

このとき、保持器１４のポケット１５内に組込まれた一対のローラ１３のそれぞれは、カム面１２の周方向幅の中央から角１２ａ側に片寄ったスタンバイ位置に保持されているため、例えば、カムリング４が保持器１４に対して、図６の矢印で示す反時計方向に回転すると、同図で示す左側のローラ１３が円筒面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、カムリング４の回転が外輪１に伝達される。

また、カムリング４が保持器１４に対して、図７の矢印で示す時計方向に回転すると、同図で示す右側のローラ１３が円筒面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、カムリング４の回転が外輪１に伝達される。

このように、ポケット１５内に組込まれた一対のローラ１３は円筒面１１およびカム面１２と直ちに係合可能なスタンバイ位置に保持されているため、保持器１４に対するカムリング４の相対回転により、その回転方向に応じて一対のローラ１３の一方が円筒面１１およびカム面１２に直ちに係合することになる。

このため、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。

ここで、アーマチュア３１の吸着状態では、そのアーマチュア３１と永久磁石３８間のギャップが小さくなり、永久磁石３８の吸引力は弾性部材３９の押圧力より強くなるため、電磁コイル３３ａに対する通電を遮断してもアーマチュア３１は吸着状態に保持される。このため、電気エネルギの消費が少なく、きわめて経済的である。

２方向クラッチ１０の係合解除に際しては、電磁コイル３３ａに対する通電により、アーマチュア３１に永久磁石３８によって発生される磁束と逆向きの磁束を発生させてアーマチュア３１に負荷される吸引力を弱め、弾性部材３９の押圧力によって、ロータ３２からアーマチュア３１を離反させるようにする。

その結果、スイッチばね１８の復元弾性により、保持器１４が回転し、ポケット１５内に組込まれた一対のローラ１３はスタンバイ位置に戻され、カムリング４から外輪１への回転伝達が遮断されてカムリング４がフリー回転する。

また、アーマチュア３１は、弾性部材３９の押圧により、ロータ３２から離反する方向に移動して、図２に示す状態とされる。

カムリング４がフリー回転する状態において、一対のローラ１３が単にポケット１５内に組込まれた構成であると、ローラ１３は係合位置に変位されてミス係合する可能性があるが、一対のローラ１３は弾性部材１６によりポケット１５の周方向端に押付けられてスタンバイ位置に保持されるため、係合位置に変位されるようなことはなく、ミス係合することはない。

ここで、永久磁石として、第２永久磁石３８を採用した場合、その永久磁石３８の吸引力によって、アーマチュア３１は吸着状態に保持されるため、カムリング４が回転すると、２方向クラッチ１０は直ちに係合状態になり、カムリング４から外輪１に回転が伝達される。

その２方向クラッチ１０の係合解除に際しては、電磁コイル３３ａに対する通電により、アーマチュア３１に永久磁石３８によって発生される磁束と逆向きの磁束を発生させてアーマチュア３１に負荷される吸引力を弱め、弾性部材３９の押圧力によって、ロータ３２からアーマチュア３１を離反させるようにする。

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の電磁クラッチ部を拡大して示す断面図図１の電磁クラッチの係合状態を示す断面図図１のIV−IV線に沿った断面図図１のＶ−Ｖ線に沿った断面図２方向クラッチの係合状態を示す断面図２方向クラッチの係合状態を示す断面図

符号の説明

１外輪
４カムリング
１１円筒面
１２カム面
１２ａ角
１３ローラ
１４保持器
１５ポケット
１６弾性部材
１８スイッチばね
３１アーマチュア
３２ロータ
３３電磁石
３７スリット
３８永久磁石
３９弾性部材

Claims

外輪の内周に円筒面を形成し、外輪の内側に組込まれたカムリングの外周に前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カムリング間に組込まれた保持器のポケット内に収容し、その保持器にスイッチばねの弾性力を負荷してローラが円筒面とカム面に対して係合解除される係合解除位置に保持器を弾性保持し、前記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対してロータを対向し、通電または通電の遮断によってアーマチュアを軸方向に移動させる電磁石をロータに対向し、そのロータから離反する方向にアーマチュアを付勢する弾性部材を設け、前記ロータに形成されたスリット内に永久磁石を組込んでアーマチュアをロータに向けて吸引するようにした回転伝達装置において、
前記保持器に形成されたポケットを、隣接するカム面間の角を挟む両側の一対のローラが収容される大きさとすると共に、そのポケットの周方向の端部にローラが当接するスタンバイ位置でローラがカム面の周方向幅の中央から隣接するカム面間の角側に片寄った位置に配置される周方向長さとし、そのポケット内に一対のローラをスタンバイ位置に向けて付勢する弾性部材を組込んだことを特徴とする回転伝達装置。