(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
入力軸から、その入力軸と同軸上に配置された出力軸への回転の伝達と遮断とを行なう2方向クラッチおよびその2方向クラッチの係合および解除を制御する電磁クラッチを有し、
前記2方向クラッチが、前記出力軸の軸端部に設けられた外輪の内周と入力軸の軸端部に設けられた内輪の外周間に、制御保持器に設けられた複数の柱部と回転保持器に設けられた複数の柱部を周方向に交互に配置されるよう組み込んで隣接する柱部間にポケットを形成し、そのポケット内に対向一対の係合子を組込み、その一対の係合子を、その対向部間に組み込まれた弾性部材により外輪の内周と内輪の外周に係合する方向に向けて付勢した構成とされ、
前記内輪の外輪開口側の一端面に衝合されて入力軸と一体に回転する環状のばねホルダの外周に、前記弾性部材の径方向外方への移動を防止するばね支持片を設け、
前記電磁クラッチに対する通電により制御保持器と回転保持器とを前記ポケットの周方向幅が小さくなる方向に相対回転させて、対向一対の係合子を係合解除させるようにした回転伝達装置において、
前記ばね支持片を、前記内輪の外周と平行する状態を保ちつつ軸方向に延びて弾性部材の外周囲に張り出す板片状として、そのばね支持片の先端と前記内輪の外周間に弾性部材を挿入可能とする大きさの開口部を形成したことを特徴とする回転伝達装置。
【背景技術】
【0002】
駆動軸から従動軸への回転の伝達と遮断とを行う回転伝達装置として、2方向クラッチを有し、その2方向クラッチの係合および解除を電磁クラッチにより制御するようにしたものが従来から知られている。
【0003】
特許文献1に記載された回転伝達装置においては、外輪とその内側に組み込まれた内輪間に制御保持器と回転保持器とを、各保持器に形成された柱部が周方向で交互に配置されるよう組込み、隣接する柱部間に形成されたポケット内に対向一対のローラを組込み、その一対のローラを、その対向部間に組み込まれた弾性部材で離反する方向に付勢して、外輪の内周に形成された円筒面と内輪の外周に形成されたカム面に係合する位置にスタンバイさせ、上記内輪の一方向への回転により一方のローラを円筒面およびカム面に係合させ、内輪の回転を外輪に伝達するようにしている。
【0004】
また、内輪が設けられた入力軸上に電磁クラッチを設け、その電磁クラッチにより制御保持器を軸方向に移動させ、その制御保持器のフランジと回転保持器のフランジの対向面間に設けられたトルクカムの作用によって制御保持器と回転保持器とをポケットの周方向幅が小さくなる方向に相対回転させて、各保持器の柱部で一対のローラを係合解除位置まで移動させ、内輪から外輪への回転伝達を遮断するようにしている。
【0005】
上記回転伝達装置においては、電磁クラッチにより制御保持器のフランジが回転保持器のフランジから離反する方向に制御保持器を移動させると、対向一対のローラ間に組み込まれた弾性部材の押圧作用により制御保持器と回転保持器とがポケットの周方向幅が大きくなる方向に相対回転して対向一対のローラが円筒面およびカム面に直ちに係合するため、回転方向ガタがきわめて小さく、応答性に優れているという特徴を有している。
【0006】
また、入力軸に嵌合されて内輪の一端面に衝合された環状のばねホルダの外周にばね支持片を設け、そのばね支持片により弾性部材の径方向外方への移動を防止するようにしているため、弾性部材が一対のローラを押圧する押圧位置が一定し、ローラを係合方向に向けて確実に押圧することができ、2方向クラッチを確実に機能させることができるという特徴も有している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
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、ばね支持片に両側面に貫通する貫通孔を形成し、その貫通孔にコイルばねからなる弾性部材を挿入して、弾性部材の径方向への移動を防止する構成であり、その弾性部材の組付け方向が柱部の長さ方向と直交する方向であるため、柱部が弾性部材の組付けを阻害する。このため、弾性部材を長さ方向に折り曲げつつ組付けなければならず、組付けが困難であって、その組付け性の向上を図る上において改善すべき点が残されていた。
【0009】
この発明の課題は、電磁クラッチによって2方向クラッチの係合および解除を制御する上記回転伝達装置において、対向一対のローラを相反する方向に向けて付勢する弾性部材の組付け性の向上を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記の課題を解決するため、この発明においては、入力軸から、その入力軸と同軸上に配置された出力軸への回転の伝達と遮断とを行なう2方向クラッチおよびその2方向クラッチの係合および解除を制御する電磁クラッチを有し、前記2方向クラッチが、前記出力軸の軸端部に設けられた外輪の内周と入力軸の軸端部に設けられた内輪の外周間に、制御保持器に設けられた複数の柱部と回転保持器に設けられた複数の柱部を周方向に交互に配置されるよう組み込んで隣接する柱部間にポケットを形成し、そのポケット内に対向一対の係合子を組込み、その一対の係合子を、その対向部間に組み込まれた弾性部材により外輪の内周と内輪の外周に係合する方向に向けて付勢した構成とされ、前記内輪の外輪開口側の一端面に衝合されて入力軸と一体に回転する環状のばねホルダの外周に、前記弾性部材の径方向外方への移動を防止するばね支持片を設け、前記電磁クラッチに対する通電により制御保持器と回転保持器とを前記ポケットの周方向幅が小さくなる方向に相対回転させて、対向一対の係合子を係合解除させるようにした回転伝達装置において、前記ばね支持片を、前記内輪の外周と平行する状態を保ちつつ軸方向に延びて弾性部材の外周囲に張り出す板片状として、そのばね支持片の先端と前記内輪の外周間に弾性部材を挿入可能とする大きさの開口部を形成した構成を採用したのである。
【0011】
上記のように、ばねホルダに設けられたばね支持片を、内輪の外周と平行する状態を保ちつつ弾性部材の外周囲に張り出す板片状とすることによって、そのばね支持片の先端縁と内輪の外周間に開口部が形成され、その開口部からポケット内に弾性部材を組込むことができる。このとき、弾性部材の組込みが、柱部の長さ方向に沿う組込みであるため、柱部が弾性部材の組付けを阻害するようなことがなく、弾性部材を極めて容易に組付けることができる。
【0012】
この発明に係る回転伝達装置において、ばね支持片の内面と周方向側面とが交差する縁部にテーパ面を設けておくと、弾性部材の収縮時に、その弾性部材がばね支持片の側縁に引っ掛かりが生じて収縮が阻害されるという不都合の発生を防止することができ、弾性部材を円滑に収縮させることができる。
【0013】
また、ばねホルダをプレス成形品とすると、ばねホルダを簡単に製造することができ、コストの低減を図ることができる。
【0014】
さらに、入力軸にワッシャを嵌合して内輪の他端面に衝合させることにより、ローラが内輪の他端側に向けて移動するのを防止することができ、ポケット内からのローラの脱落を防止することができる。このとき、ワッシャの外径を複数の弾性部材の中心を通る仮想円の直径より大径としておくことにより、ローラの脱落防止と同時に弾性部材の脱落をも防止することができる。
【0015】
弾性部材として、断面長円状のコイルばねを採用することにより、ローラの長さ方向の2等分位置を対称点として対称位置を押圧することができるため、ローラがスキューするのを防止することができる。
【発明の効果】
【0016】
この発明においては、上記のように、ばねホルダに設けられて弾性部材の径方向外方への移動を防止するばね支持片を内輪の外周と平行する状態を保ちつつ軸方向に延びて弾性部材の外周囲に張り出す板片状としたことによって、ばね支持片の先端縁と内輪の外周間に形成される開口部から柱部の長さ方向に沿ってポケット内に弾性部材を組込むことができることになり、弾性部材を極めて容易に組付けることができる。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、この発明に係る回転伝達装置の実施の形態を示す。図示のように、回転伝達装置は、入力軸1と、その入力軸1と同軸上に配置された出力軸2と、その両軸の軸端部を覆うハウジング3と、そのハウジング3内に組み込まれて入力軸1から出力軸2への回転の伝達と遮断とを行なう2方向クラッチ10およびその2方向クラッチ10の係合、解除を制御する電磁クラッチ50とからなる。
【0019】
ハウジング3は円筒状をなし、その一端部には小径の軸受筒4が設けられ、その軸受筒4内に組み込まれた軸受5によって出力軸2が回転自在に支持されている。
【0020】
図1乃至
図3に示すように、2方向クラッチ10は、出力軸2の軸端部に設けられた外輪11の内周に円筒面12を設け、入力軸1の軸端部に設けられた内輪13の外周に複数のカム面14を周方向に形成し、その複数のカム面14のそれぞれと円筒面12間に一対の係合子としてのローラ15と弾性部材20とを組込み、そのローラ15を保持器16で保持し、上記内輪13の一方向への回転により一対のローラ15の一方を円筒面12およびカム面14に係合させて内輪13の回転を外輪11に伝達し、また、内輪13の他方向への回転時に他方のローラ15を円筒面12およびカム面14に係合させて内輪13の回転を外輪11に伝達するようにしている。
【0021】
ここで、外輪11の閉塞端部の内面側には小径の凹部17が形成され、その凹部17内に組み込まれた軸受18によって入力軸1の軸端部が回転自在に支持されている。
【0022】
内輪13は入力軸1に一体に形成されている。その内輪13の外周に形成されたカム面14は、相反する方向に傾斜する一対の傾斜面14a、14bから形成されて外輪11の円筒面12との間に周方向の両端が狭小のくさび形空間を形成しており、上記一対の傾斜面14a、14b間には内輪13の接線方向に向く平坦なばね支持面19が設けられ、そのばね支持面19によって弾性部材20が支持されている。
【0023】
弾性部材20はコイルばねからなる。実施の形態においては、
図5に示すように、断面が長円状とされたコイルばねを採用している。この弾性部材20は、
図3に示すように、一対のローラ15間に配置される組込みとされ、その弾性部材20で一対のローラ15は離反する方向に付勢されて、円筒面12およびカム面14に係合するスタンバイ位置に配置されている。
【0024】
図1乃至
図3および
図6に示すように、保持器16は、制御保持器16Aと、回転保持器16Bとからなる。制御保持器16Aは、環状のフランジ21の片面外周部にカム面14と同数の柱部22を周方向に等間隔に設け、その隣接する柱部22間に円弧状の長孔23を形成し、外周には柱部22と反対向きに筒部24を設けた構成とされている。
【0025】
一方、回転保持器16Bは、環状のフランジ25の外周にカム面14と同数の柱部26を周方向に等間隔に設けた構成とされている。
【0026】
制御保持器16Aと回転保持器16Bは、制御保持器16Aの長孔23内に回転保持器16Bの柱部26が挿入されて、その柱部22、26が周方向に交互に並ぶ組み合わせとされている。そして、その組み合わせ状態で柱部22、26の先端部が外輪11と内輪13間に配置され、制御保持器16Aのフランジ21および回転保持器16Bのフランジ25が入力軸1の外周に嵌合された支持リング28とばねホルダ33間に位置する組込みとされている。
【0027】
上記のような保持器16A、16Bの組込みによって、
図2及び
図3に示すように、制御保持器16Aの柱部22と回転保持器16Bの柱部26間にポケット27が形成され、そのポケット27は内輪13のカム面14と径方向で対向し、各ポケット27内に対向一対のローラ15および弾性部材20が組込まれている。
【0028】
図1に示すように、制御保持器16Aのフランジ21および回転保持器16Bのフランジ25は、入力軸1の外周に形成されたスライド案内面29に沿ってスライド自在に支持され、上記回転保持器16Bのフランジ25と入力軸1に嵌合された前述の支持リング28間にスラスト軸受30が組み込まれている。
【0029】
スラスト軸受30は、回転保持器16Bが電磁クラッチ50側に移動するのを防止する状態で、その回転保持器16Bを回転自在に支持している。
【0030】
図1および
図6に示すように、制御保持器16Aのフランジ21と回転保持器16Bのフランジ25間には、制御保持器16Aの軸方向の移動を、その制御保持器16Aと回転保持器16Bの相対的な回転運動に変換する運動変換機構としてのトルクカム40が設けられている。
【0031】
図7(a)、(b)に示すように、トルクカム40は、制御保持器16Aにおけるフランジ21と回転保持器16Bにおけるフランジ25の対向面それぞれに周方向の中央部で深く両端に至るに従って次第に浅くなる対向一対のカム溝41、42を設け、一方のカム溝41の一端部と他方のカム溝42の他端部間にボール43を組み込んだ構成としている。
【0032】
カム溝41、42として、ここでは円弧状の溝を示したが、V溝であってもよい。
【0033】
上記トルクカム40は、制御保持器16Aのフランジ21が回転保持器16Bのフランジ25に接近する方向に制御保持器16Aが軸方向に移動した際に、
図7(a)に示すように、ボール43がカム溝41、42の溝深さの最も深い位置に向けて転がり移動し、制御保持器16Aと回転保持器16Bをポケット27の周方向幅が小さくなる方向に相対回転させるようになっている。
【0034】
図1、
図4および
図5に示すように、内輪13の軸方向一端面とスライド案内面29の交差部には、そのスライド案内面29より大径の円筒形のホルダ嵌合面32が形成され、そのホルダ嵌合面32にばねホルダ33が嵌合されて、内輪13の軸方向の一端面に衝合されている。
【0035】
図4および
図8に示すように、ばねホルダ33は、内周の対向位置に係合面34を有し、その係合面34がホルダ嵌合面32に設けられた平坦面35と係合し、その係合によってばねホルダ33は回り止めされ、かつ、軸方向に非可動の支持とされている。
【0036】
ばねホルダ33の外周には、保持器16に設けられた複数のポケット27のそれぞれ内部に配置される位置決め片36が設けられている。位置決め片36は、周方向の両側縁により制御保持器16Aの柱部22および回転保持器16Bの柱部26を受け止めて、制御保持器16Aおよび回転保持器16Bの係合解除方向への回転角を規制すると共に、ローラ15が内輪13の一端側に移動するのを防止している。
【0037】
図5に示すように、位置決め片36には弾性部材20の径方向外方への移動を防止するばね支持片37が設けられている。このばね支持片37は、位置決め片36の連設部位側に形成された弧状部37aの端部に内輪13の外周と平行する状態を保ちつつ軸方向に延びる軸方向片部37bが連設されたL字状の板片状をなし、上記軸方向片部37bが弾性部材20の外周囲に張り出して弾性部材20の径方向外方への移動を防止し、その軸方向片部37bの先端と内輪13の外周面間に弾性部材20を挿入可能とする開口部38が形成されている。
【0038】
ここで、ばね支持片37の内面と周方向側面とが交差する縁部にエッジが形成されていると、弾性部材20の収縮時、そのエッジに引っ掛かりが生じて、弾性部材20が円滑に収縮しなくなる可能性がある。そのような不都合の発生を防止するため、
図8に示すように、ばね支持片37の内面と周方向側面とが交差する縁部にテーパ面39を設けている。
【0039】
上記の構成からなるばねホルダ33は、鋼板のプレス成形品とされている。
【0040】
図5に示すように、入力軸1の軸端部にはワッシャ45が嵌合されて内輪13の軸方向の他側面に衝合され、入力軸1の軸端部を回転自在に支持する前述の軸受18により衝合状態に保持されている。
【0041】
ワッシャ45の外径D
0は、複数の弾性部材20の中心を結ぶ仮想円Cの直径D
1より大径とされており、そのワッシャ45によってローラ15および弾性部材20が内輪13の他端側に脱落するのが防止されている。
【0042】
図1に示すように、電磁クラッチ50は、制御保持器16Aに形成された筒部24の端面と軸方向で対向するアーマチュア51と、そのアーマチュア51と軸方向で対向するロータ52と、そのロータ52と軸方向で対向する電磁石53とを有している。
【0043】
アーマチュア51は、支持リング28の円筒状外径面54に嵌合されて回転自在に、かつ、スライド自在に支持され、そのアーマチュア51の外周部に設けられた連結筒55の内径面に制御保持器16Aの筒部24が圧入されて制御保持器16Aとアーマチュア51が連結一体化されている。その連結によってアーマチュア51は、支持リング28の円筒状外径面54と入力軸1の外周のスライド案内面29の軸方向の2箇所においてスライド自在の支持とされている。
【0044】
ここで、支持リング28は、入力軸1に嵌合されて軸方向に位置決めされ、入力軸1に対して回り止めされている。
【0045】
ロータ52は、入力軸1に嵌合されて軸方向に位置決めされ、かつ、入力軸1に対して回り止めされている。
【0046】
電磁石53は、電磁コイル53aと、その電磁コイル53aを支持するコア53bとからなり、上記コア53bはハウジング3の他端開口内に嵌合され、ハウジング3の他端部開口内に取付けた止め輪6によって抜止めされている。また、コア53bは入力軸1に嵌合された軸受60を介して入力軸1と相対的に回転自在とされている。
【0047】
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に示す電磁クラッチ50の電磁コイル53aに対する通電の遮断状態では、2方向クラッチ10のローラ15は、
図3に示すように、外輪11の円筒面12および内輪13のカム面14に係合する状態にある。
【0048】
このため、入力軸1が一方向に回転すると、その回転は内輪13から対向一対のローラ15の一方を介して外輪11に伝達され、出力軸2が入力軸1と同方向に回転する。また、入力軸1が逆方向に回転すると、その回転は他方のローラ15を介して出力軸2に伝達される。
【0049】
上記のような2方向クラッチ10の係合状態で、電磁クラッチ50の電磁コイル53aに通電すると、アーマチュア51に吸引力が作用し、アーマチュア51が軸方向に移動してロータ52に吸着される。
【0050】
このとき、アーマチュア51と制御保持器16Aとは、連結筒55と筒部24の嵌合によって連結一体化されているため、アーマチュア51の軸方向への移動にともなって制御保持器16Aは、そのフランジ21が回転保持器16Bのフランジ25に接近する方向に移動する。
【0051】
制御保持器16Aと回転保持器16Bの相対移動により、
図7(b)に示すボール43が、
図7(a)に示すように、カム溝41、42の溝深さの最も深い位置に向けて転がり移動し、制御保持器16Aと回転保持器16Bはポケット27の周方向幅が小さくなる方向に相対回転する。
【0052】
制御保持器16Aと回転保持器16Bの相対回転により、
図3に示す対向一対のローラ15は制御保持器16Aの柱部22と回転保持器16Bの柱部26で押されて互いに中立位置に向けて移動する。
【0053】
対向一対のローラ15が円筒面12およびカム面14に対して係合解除し、その解除状態から制御保持器16Aおよび回転保持器16Bのそれぞれがポケット27の周方向幅が小さくなる方向にさらに相対回転すると、各保持器16A、16Bの柱部22、26が
図4に示すばねホルダ33の位置決め片36の両側縁に当接する。その当接により、制御保持器16Aおよび回転保持器16Bは停止状態とされ、対向一対のローラ15は、係合解除状態に保持される。
【0054】
このため、入力軸1が回転しても、その回転は出力軸2に伝達されず、入力軸1がフリー回転する。
【0055】
入力軸1のフリー回転状態において、電磁コイル53aに対する通電を解除すると、アーマチュア51は吸着が解除されて回転自在となる。その吸着解除により、弾性部材20の押圧によって制御保持器16Aと回転保持器16Bがポケット27の周方向幅が大きくなる方向に相対回転し、対向一対のローラ15のそれぞれが、円筒面12およびカム面14に係合するスタンバイ状態とされ、その対向一対のローラ15の一方を介して内輪13と外輪11の相互間で一方向の回転トルクが伝達される。
【0056】
ここで、入力軸1を停止して、その入力軸1の回転方向を切換えると、他方のローラ15を介して内輪13の回転が外輪11に伝達される。
【0057】
このように、電磁コイル53aに対する通電の遮断により、制御保持器16Aと回転保持器16Bがポケット27の周方向幅が大きくなる方向に相対回転して、対向一対のローラ15のそれぞれが円筒面12およびカム面14に直ちに噛み込むスタンバイ状態とされるため、回転方向ガタは小さく、内輪13の回転を外輪11に直ちに伝達することができる。
【0058】
また、内輪13から外輪11への回転トルクの伝達は、カム面14と同数のローラ15を介して行われるため、内輪13から外輪11に大きな回転トルクを伝達することができる。
【0059】
なお、制御保持器16Aと回転保持器16Bがポケット27の周方向幅が大きくなる方向に相対回転すると、ボール43は対向一対のカム溝41、42の浅溝部に向けて転がり移動して、
図7(b)に示す状態となる。
【0060】
上記のように、電磁クラッチ50をOFFにすると2方向クラッチ10が係合し、電磁クラッチ50をONにすると2方向クラッチ10が係合解除するため、フェールセーフ機構が求められる用途にきわめて有効である。
【0061】
実施の形態においては、ばねホルダ33に設けられて弾性部材20の径方向外方への移動を防止するばね支持片37を弾性部材20の外周囲に張り出す板片状として、そのばね支持片37の先端と内輪13の外周間に、弾性部材20の組込みを可能とする大きさの開口部38を設けたことにより、
図9(c)に示すように、開口部38に弾性部材20を対向し、その弾性部材20を収縮させた状態で開口部38に押し込むことによってばね支持片37と内輪13のばね支持面19の対向部間に弾性部材20を組込むことができる。
【0062】
この時、弾性部材20の組込みが、制御保持器16Aおよび回転保持器16Bの柱部22、26の長さ方向に沿う組込みであるため、柱部22、26が弾性部材20の組込みを阻害するようなことがなく、弾性部材20を容易に組付けることができる。
【0063】
ここで、対向一対のローラ15は、弾性部材20の組付け前にポケット27内に組付けてもよく、あるいは、弾性部材20の組付け後にポケット27内に組付けてもよい。弾性部材20およびローラ15の組付け後または同時に、入力軸1の軸端部にワッシャ45を嵌合する。
【0064】
図9(d)は、ワッシャ45の組付け状態を示し、そのワッシャ45の組付けによって弾性部材20およびローラ15が内輪13の他側面側に移動するのが防止され、入力軸1、ローラ15、弾性部材20、ばねホルダ33およびワッシャ45は組立品とされる。その組立品を外輪11の開口端から内部に挿入することによって2方向クラッチ10の組立てが完了する。
【0065】
図1に示す実施の形態では、制御保持器16Aおよび回転保持器16Bを、その柱部22、26が外輪11と内輪13間に位置し、軸方向で対向するフランジ21,25が外輪11とアーマチュア51間に配置される組込みとしているため、外輪11の軸方向長さのコンパクト化と軽量化とを図ることができる。
【0066】
実施の形態における回転伝達装置においては、2方向クラッチ10として、電磁石53に対する通電解除により制御保持器16Aを軸方向に移動させて、その制御保持器16Aと回転保持器16Bを相対回転させ、係合子としてのローラ15を外輪11の内周と内輪13の外周に係合させるようにしたローラタイプのものを示したが、2方向クラッチはこれに限定されるものではない。例えば、径の異なる一対の保持器を内外に配置し、径の大きな外側保持器を制御保持器と回転保持器とで形成し、電磁クラッチの電磁石に対する通電解除により、係合子としての一対のスプラグを、その対向部間に組み込まれた弾性部材により外輪の内周円筒面と内輪または入力軸の外周円筒面に係合させ、前記電磁石に対する通電により制御保持器と回転保持器を相対回転させて、一対のスプラグを係合解除させるようにしたスプラグタイプのものであってもよい。