特許 6206019 電磁クラッチ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6206019

(24)【登録日】2017年9月15日

(45)【発行日】2017年10月4日

(54)【発明の名称】電磁クラッチ装置

(51)【国際特許分類】

   F16D 27/118 20060101AFI20170925BHJP

【ＦＩ】

   F16D27/118

【請求項の数】9

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2013-189159(P2013-189159)

(22)【出願日】2013年9月12日

(65)【公開番号】特開2015-55299(P2015-55299A)

(43)【公開日】2015年3月23日

【審査請求日】2016年8月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110002583

【氏名又は名称】特許業務法人平田国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100071526

【弁理士】

【氏名又は名称】平田 忠雄

(74)【代理人】

【識別番号】100128211

【弁理士】

【氏名又は名称】野見山 孝

(74)【代理人】

【識別番号】100145171

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 浩行

(72)【発明者】

【氏名】藤井 則行

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】宅野 博

【審査官】 星名 真幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１１２１１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２７８８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５１１６７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｄ ２７／１１８

Ｆ１６Ｄ １１／０４

Ｆ１６Ｄ １１／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１回転部材と第２回転部材とをトルク伝達可能に連結する電磁クラッチ装置であって、
前記第１回転部材に形成された第１噛合部に噛み合う第２噛合部を有し、前記第２回転部材に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結された噛み合い部材と、
通電により磁力を発生する電磁コイルと、
前記磁力によって軸方向移動するアーマチャと、
前記第２噛合部が前記第１噛合部に噛み合うように前記噛み合い部材を軸方向に移動させる円筒状のカム部材と、
前記第１回転部材に対して軸方向移動不能かつ前記アーマチャに対して相対回転不能に設けられた係止部とを備え、
前記カム部材には、軸方向の異なる位置で前記係止部に係止される複数の被係止部が周方向に隣り合って形成され、
前記アーマチャの軸方向の第１位置から第２位置への移動によって前記カム部材が第１所定角度だけ回転すると共に前記アーマチャの前記第２位置から前記第１位置への移動によって前記カム部材が第２所定角度さらに回転し、前記係止部が前記複数の被係止部のうち周方向に隣り合う他の被係止部を軸方向の異なる位置で係止することで、前記第２噛合部が前記第１噛合部に噛み合わされる
電磁クラッチ装置。

【請求項2】

前記カム部材は、前記複数の被係止部の軸方向端面が周方向に対して傾斜して形成され、かつ前記軸方向端面が前記係止部に押し付けられる軸方向の付勢力を受け、
前記アーマチャは、前記カム部材の前記軸方向端面に当接して前記カム部材を前記噛み合い部材側に押圧する押圧突起を有し、
前記カム部材は、前記軸方向端面と前記押圧突起との摺動により、前記第１所定角度回転する、
請求項１に記載の電磁クラッチ装置。

【請求項3】

前記付勢力を受けた前記カム部材の前記軸方向端面と前記係止部との摺動により、前記カム部材が前記係止部に対して前記第２所定角度回転する
請求項２に記載の電磁クラッチ装置。

【請求項4】

前記アーマチャが前記第１位置にあるとき、前記係止部が前記被係止部における前記カム部材の周方向の壁面及び前記軸方向端面に当接し、
前記アーマチャが前記第２位置に移動したとき、前記カム部材が前記第１所定角度回転して前記押圧突起が前記壁面に当接し、前記被係止部が前記他の被係止部の前記軸方向端面に対向する、
請求項３に記載の電磁クラッチ装置。

【請求項5】

前記噛み合い部材と前記カム部材との間に配置された転がり軸受と、
前記噛み合い部材を前記カム部材側に弾性的に押圧する弾性部材とをさらに備え、
前記カム部材は、前記弾性部材による押圧力を前記噛み合い部材から前記転がり軸受を介して前記付勢力として受ける、
請求項２乃至４の何れか１項に記載の電磁クラッチ装置。

【請求項6】

前記アーマチャを前記第２位置から前記第１位置に向かって付勢する付勢部材をさらに備えた、
請求項１乃至５の何れか１項に記載の電磁クラッチ装置。

【請求項7】

前記アーマチャは、前記電磁コイルに対して軸方向移動可能かつ相対回転不能である、
請求項１乃至６の何れか１項に記載の電磁クラッチ装置。

【請求項8】

前記複数の被係止部は、軸方向の異なる位置で前記係止部に係止される第１の被係止部及び第２の被係止部からなり、前記第１の被係止部と前記第２の被係止部とが周方向に交互に形成され、
前記アーマチャが前記第１位置と前記第２位置との間の往復をすることにより、前記係止部が前記第１の被係止部を係止する状態と前記第２の被係止部を係止する状態とが切り替わり、前記係止部が前記第２の被係止部を係止するとき前記第１噛合部と前記第２噛合部とが噛み合い、前記係止部が前記第１の被係止部を係止するとき前記第１噛合部と前記第２噛合部との噛み合いが解放される、
請求項１乃至７の何れか１項に記載の電磁クラッチ装置。

【請求項9】

前記複数の被係止部は、前記カム部材の軸方向における少なくとも３つの異なる位置に形成され、
前記アーマチャが前記第１位置から前記第２位置への移動を複数回繰り返すことにより、前記噛み合い部材の前記第２噛合部と前記第１回転部材の前記第１噛合部との噛み合わせが行われる、
請求項１乃至７の何れか１項に記載の電磁クラッチ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電磁コイルの磁力によって作動する電磁クラッチ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電磁的手段によってトルクの伝達及び遮断を切り替えるクラッチ装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

【0003】

特許文献１に記載の駆動力切換機構は、車両の駆動力伝達経路に設けられて２輪駆動状態と４輪駆動状態とを切り替えるためのクラッチ装置として機能し、電動モータ及び減速機を備えたアクチュエータと、アクチュエータの出力ギヤの回転を軸方向の変位に変換するラックと、ラックの軸方向移動によって第１回転部材及び第２回転部材にスプライン係合するスリーブとを備えている。第１回転部材と第２回転部材とをトルク伝達可能に連結する際には、電動モータに電流を供給し、減速機によって減速された出力ギヤの回転によってラックを軸方向移動させ、スリーブを第１回転部材及び第２回転部材にスプライン係合させる。これにより、車両の駆動源の駆動力伝達経路が切り換えられ、車両の駆動状態が２輪駆動状態から４輪駆動状態に切り替わる。

【0004】

特許文献２に記載のツースクラッチは、励磁コイルを保持するヨークと、磁力によってヨーク側に吸引されるアーマチャと、板バネの付勢力によってアーマチャと一体的に回転するプーリとを備え、ヨーク及びアーマチャのそれぞれの対向面に形成された山形形状の歯部の噛み合いによってトルクを伝達するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００１−８０３８５号公報

【特許文献2】特開２０１０−１６４１７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、例えばウェット路面等の低μ路を２輪駆動状態で走行中に車輪がスリップした場合などには、迅速に４輪駆動状態に切り替えて車両の走行を安定させる必要がある。しかし、特許文献１に記載のものでは、電動モータのロータの回転が減速されて出力ギヤから出力され、かつラックによって出力ギヤの回転が軸方向の変位に変換されてスリーブが軸方向移動するので、必ずしも迅速な４輪駆動状態への切り替えが行えない場合がある。そのため、第１回転部材と第２回転部材とが連結された連結状態と、第１回転部材と第２回転部材とが相対回転可能な非連結状態との切り換えを速やかに行うことが可能な電磁クラッチ装置が要望されていた。

【0007】

なお、特許文献２に記載のツースクラッチのように、アーマチャの軸方向移動によって直接的に歯部同士を噛み合わせれば、連結状態と非連結状態とを迅速に切り換えることが可能ではあるが、このように構成されたクラッチでは、例えば車両の駆動力のような大きなトルクを伝達することはできなかった。

【0008】

そこで、本発明は、大きなトルク伝達容量を得ながら相対回転可能な第１回転部材及び第２回転部材の連結状態と非連結状態との切り換え応答性を高めることが可能な電磁クラッチ装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、上記目的を達成するために、第１回転部材と第２回転部材とをトルク伝達可能に連結する電磁クラッチ装置であって、前記第１回転部材に形成された第１噛合部に噛み合う第２噛合部を有し、前記第２回転部材に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結された噛み合い部材と、通電により磁力を発生する電磁コイルと、前記磁力によって軸方向移動するアーマチャと、前記第２噛合部が前記第１噛合部に噛み合うように前記噛み合い部材を軸方向に移動させる円筒状のカム部材と、前記第１回転部材に対して軸方向移動不能かつ前記アーマチャに対して相対回転不能に設けられた係止部とを備え、前記カム部材には、軸方向の異なる位置で前記係止部に係止される複数の被係止部が周方向に隣り合って形成され、前記アーマチャの軸方向の第１位置から第２位置への移動によって前記カム部材が第１所定角度だけ回転すると共に前記アーマチャの前記第２位置から前記第１位置への移動によって前記カム部材が第２所定角度さらに回転し、前記係止部が前記複数の被係止部のうち周方向に隣り合う他の被係止部を軸方向の異なる位置で係止することで、前記第２噛合部が前記第１噛合部に噛み合わされる電磁クラッチ装置を提供する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、相対回転可能な第１回転部材と第２回転部材との連結状態と非連結状態との切り換え応答性を高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係る電磁クラッチ装置の断面図である。

【図2】アーマチャを示す斜視図である。

【図3】第２ハウジング部材に設けられた複数の係止部を示す斜視図である。

【図4】カム部材を示し、（ａ）はカム部材の平面図、（ｂ）はカム部材の一部を示す斜視図である。

【図5】（ａ）〜（ｅ）は、アーマチャの軸方向移動によってカム部材が回転及び軸方向移動する際の動作を説明する模式図である。

【図6】第１回転部材の複数のギヤ歯、及び噛み合い部材の複数のギヤ歯を模式的に示し、（ａ）は非連結状態を示す模式図、（ｂ）は連結状態を示す模式図、（ｃ）は（ｂ）のＢ部拡大図である。

【図7】第２の実施の形態に係る電磁クラッチ装置の断面図である。

【図8】第２の実施の形態に係るカム部材を示す斜視図である。

【図9】（ａ）〜（ｄ）は、第２の実施の形態に係るカム部材及びアーマチャを係止部と共に示す動作説明図である。

【図10】（ａ）〜（ｅ）は、第２の実施の形態に係るアーマチャの軸方向移動によってカム部材が回転及び軸方向移動する際の動作を説明する模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電磁クラッチ装置及びその周辺部の断面図である。この電磁クラッチ装置は、例えば車両のエンジン等の駆動源の駆動力を断続可能に伝達するために用いられる。

【0013】

この電磁クラッチ装置１は、第１回転部材１１と第２回転部材１２とをトルク伝達可能に連結する。第１回転部材１１及び第２回転部材１２は、回転軸線Ｏを共有して同軸上で相対回転可能にハウジング１０に支持されている。ハウジング１０は、第１ハウジング部材１０１及び第２ハウジング部材１０２からなり、第１ハウジング部材１０１と第２ハウジング部材１０２とが複数のボルト１００（図１には１つのボルト１００のみを示す）によって相互に固定されている。

【0014】

第１回転部材１１は、第１ハウジング部材１０１との間に配置された玉軸受１６によって回転可能に支持されている。第１回転部材１１は、玉軸受１６に支持された軸部１１１と、軸部１１１の端部から径方向外方に張り出して形成された張り出し部１１２と、張り出し部１１２の外径端部から回転軸線Ｏに沿って第２回転部材１２側に延在する円筒部１１３と、円筒部１１３の先端部からさらに径方向外方に張り出して形成された第１噛合部としてのギヤフランジ部１１４とを一体に有している。ギヤフランジ部１１４には、周方向に沿って複数のギヤ歯１１５が形成されている。

【0015】

第２回転部材１２は、第２ハウジング部材１０２に形成された開口１０２ａから挿入されるシャフト１３を挿通させる挿通孔１２０が形成された円筒状であり、挿通孔１２０の内面には、シャフト１３の外周スプライン嵌合部１３ａにスプライン嵌合する内周スプライン嵌合部１２ａが形成されている。第２回転部材１２とシャフト１３とは、内周スプライン嵌合部１２ａと外周スプライン嵌合部１３ａとのスプライン嵌合により相対回転不能であり、かつスナップリング１４によって軸方向の相対移動が規制されている。シャフト１３の外周面と第２ハウジング部材１０２の開口１０２ａの内面との間は、シール部材１５によって封止されている。

【0016】

第２回転部材１２は、軸方向の一端部が第１回転部材１１の円筒部１１３の内側に配置された玉軸受１７によって支持され、軸方向の他端部が第２ハウジング部材１０２との間に配置された玉軸受１８によって支持されている。玉軸受１７，１８は、第２回転部材１２の外周面に嵌合し、第２回転部材１２の外周面における玉軸受１７と玉軸受１８との間には、外周スプライン嵌合部１２ｂが回転軸線Ｏに平行に形成されている。第２回転部材１２の外周面とハウジング１０との間には、電磁クラッチ装置１が配置されている。

【0017】

電磁クラッチ装置１は、第２回転部材１２に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結された噛み合い部材２と、通電により磁力を発生する電磁コイル３と、電磁コイル３の磁力によって軸方向移動するアーマチャ４と、第２回転部材１２に外嵌された円筒状のカム部材５と、第１回転部材１１に対して軸方向移動不能かつアーマチャ４に対して相対回転不能に設けられた複数の係止部１９と、噛み合い部材２とカム部材５との間に配置された転がり軸受６と、噛み合い部材２をカム部材５側に弾性的に押圧する弾性部材７と、アーマチャ４を電磁コイル３とは反対側に付勢する付勢部材としての皿バネ３０１とを備えている。

【0018】

カム部材５は、アーマチャ４及び複数の係止部１９と転がり軸受６との間に配置され、弾性部材７による押圧力を噛み合い部材２から転がり軸受６を介して複数の係止部１９側への軸方向の付勢力として受ける。係止部１９は、アーマチャ４と軸方向に対向する第２ハウジング部材１０２における対向面よりもカム部材５側に向かって突出した突起として形成されている。本実施の形態では、複数の係止部１９が第２ハウジング部材１０２に一体に設けられているが、複数の係止部１９は第２ハウジング部材１０２と別体でもよい。

【0019】

また、本実施の形態では、転がり軸受６が針状スラストころ軸受からなる。弾性部材７は、一対の皿バネ７１，７２を向かい合わせて構成され、噛み合い部材２の第１回転部材１１側に配置されている。皿バネ７１は噛み合い部材２の軸方向端面に接触し、皿バネ７２は、内輪１７１、外輪１７２、及び複数の球状の転動体１７３からなる玉軸受１７の内輪１７１の軸方向端面に接触している。

【0020】

噛み合い部材２は、第２回転部材１２の外周スプライン嵌合部１２ｂにスプライン嵌合する内周スプライン嵌合部２１ａを有する円筒部２１と、円筒部２１における第１回転部材１１側の端部から径方向外方に張り出して形成された第２噛合部としてのギヤフランジ部２２とを一体に有している。噛み合い部材２は、第２回転部材１２に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結され、噛み合い部材２が第１回転部材１１側に移動すると、ギヤフランジ部２２が第１回転部材１１のギヤフランジ部１１４に噛み合うように構成されている。

【0021】

ギヤフランジ部２２には、周方向に沿って複数のギヤ歯２３が形成され、この複数のギヤ歯２３がギヤフランジ部１１４の複数のギヤ歯１１５に噛合する。図１では、回転軸線Ｏよりも上側に噛み合い部材２のギヤフランジ部２２が第１回転部材１１のギヤフランジ部１１４に噛み合っていない状態（非連結状態）を示し、回転軸線Ｏよりも下側に噛み合い部材２のギヤフランジ部２２が第１回転部材１１のギヤフランジ部１１４に噛み合った状態（連結状態）を示している。

【0022】

カム部材５は、アーマチャ４の軸方向移動に応動し、噛み合い部材２のギヤフランジ部２２が第１回転部材１１のギヤフランジ部１１４に噛み合うように、噛み合い部材２を回転軸線Ｏに沿って軸方向に押圧する。このカム部材５が噛み合い部材２を押圧する押圧機構の詳細については後述する。

【0023】

電磁コイル３は、樹脂からなるボビン３１に図略のコントローラから供給される電流が流れる巻線３２を巻き回してなる。この電磁コイル３は、鉄等の強磁性体からなる環状のヨーク３０に保持され、ヨーク３０は第２ハウジング部材１０２に支持されている。ヨーク３０には、回転軸線Ｏに平行となるように配置された円柱状のピン３００が嵌合する複数の穴部３０ａが形成され、この穴部３０ａにピン３００の一端部が挿入されている。また、第２ハウジング部材１０２には、ピン３００の他端部が嵌合する複数の穴部１０２ｂが形成されている。

【0024】

図２は、アーマチャ４を示す斜視図である。アーマチャ４は、中心部に第２回転部材１２を挿通させる貫通孔４ａが形成された円環板状の本体４０と、貫通孔４ａの内周面から本体４０の中心に向かって突出する複数（本実施の形態では６つ）の押圧突起４１とを一体に有している。本体４０には、貫通孔４ａの周囲に複数のピン３００（図１に示す）を挿通させるピン挿通孔４ｂが複数箇所（本実施の形態では４箇所）に形成されている。押圧突起４１は、後述するカム部材５の第１及び第２の被係止部５１，５２における軸方向端面５１ａ，５２ａに対向する対向面４１ａが、本体４０の厚さ方向（回転軸線Ｏに平行な方向）に対して傾斜した傾斜面として形成されている。

【0025】

アーマチャ４は、図１に示すように、本体４０とヨーク３０との間に配置された皿バネ３０１によって、ヨーク３０から離間する方向に弾性的に押し付けられている。アーマチャ４は、電磁コイル３が非通電であるときには、皿バネ３０１の押し付け力によって第２ハウジング部材１０２の受け部１０２ｃに当接し、電磁コイル３に通電されると、その磁力によってヨーク３０に引き寄せられる。

【0026】

また、アーマチャ４は、ピン挿通孔４ｂに挿通された複数のピン３００によって第２ハウジング部材１０２及びヨーク３０に対する回転が規制され、電磁コイル３に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能である。アーマチャ４は、第２ハウジング部材１０２の受け部１０２ｃに当接した第１位置と、ヨーク３０に当接した第２位置との間を、複数のピン３００に案内されて軸方向に移動する。皿バネ３０１は、アーマチャ４を第２位置から第１位置に向かって付勢している。図１では、回転軸線Ｏよりも上側にアーマチャ４が第１位置にある状態を示し、回転軸線Ｏよりも下側にアーマチャ４が第２位置にある状態を示している。

【0027】

図３は、第２ハウジング部材１０２に設けられた複数の係止部１９及びその周辺部を示す斜視図である。

【0028】

第２ハウジング部材１０２には、第２回転部材１２を挿通させる貫通孔１０２ｄが形成され、複数の係止部１９は、貫通孔１０２ｄの内周面から第２回転部材１２側に向かって突出し、かつ回転軸線Ｏに沿ってカム部材５側に突出している。複数の係止部１９は、貫通孔１０２ｄの周方向に沿って等間隔に設けられ、その個数はアーマチャ４の押圧突起４１の個数と同じである。係止部１９は、アーマチャ４の押圧突起４１における対向面４１ａと同様に、後述するカム部材５の第１及び第２の被係止部５１，５２における軸方向端面５１ａ，５２ａに対向する先端面１９ａが、回転軸線Ｏに平行な方向に対して傾斜した傾斜面として形成されている。

【0029】

図４は、カム部材５を示し、（ａ）はカム部材５を回転軸線Ｏに沿って複数の係止部１９側から見た平面図、（ｂ）はカム部材５の一部を示す斜視図である。

【0030】

カム部材５には、軸方向の異なる位置で係止部１９に係止される複数の被係止部が周方向に隣り合って形成されている。本実施の形態では、この複数の被係止部が第１の被係止部５１及び第２の被係止部５２からなり、第１の被係止部５１と第２の被係止部５２とが周方向に交互に形成されている。カム部材５において、転がり軸受６に接触する基端面５ａは、回転軸線Ｏに平行な方向に対して直交する平坦な面として形成されている。第１の被係止部５１は、第２の被係止部５２よりも基端面５ａに近い位置に形成されている。

【0031】

カム部材５には、図４（ａ）に示すように、第１の被係止部５１及び第２の被係止部５２が周方向に沿って交互に１２個ずつ形成されている。図４（ａ）に示す方向からカム部材５を見た場合に、第２の被係止部５２と、この第２の被係止部５２の時計回り方向に隣り合う第１の被係止部５１との間には、軸方向に突出する壁部５３が形成されている。壁部５３は、第１の被係止部５１と第２の被係止部５２とを区画する区画壁として機能し、その周方向の両端面のうち一方の端面が第１壁面５３ｂとして第１の被係止部５１に面しており、他方の端面が第２壁面５３ｃとして第２の被係止部５２に面している。カム部材５の軸方向における壁部５３の端面５３ａは、第２壁面５３ｃ側よりも第１壁面５３ｂ側で基端面５ａに近づくように傾斜している。

【0032】

第１の被係止部５１の軸方向端部における軸方向端面５１ａ、及び第２の被係止部５２の軸方向端部における軸方向端面５２ａは、カム部材５の周方向に対して傾斜して形成されている。より具体的には、第１の被係止部５１の軸方向端面５１ａは、壁部５３側よりも第２の被係止部５２側で基端面５ａに近づくように傾斜した平面であり、第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａは、第１の被係止部５１側よりも壁部５３側で基端面５ａに近づくように傾斜した平面である。

【0033】

第１の被係止部５１の軸方向端面５１ａにおける壁部５３とは反対側の端部と、第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａにおける壁部５３とは反対側の端部との間には、周方向の壁面５０ａが形成されている。この壁面５０ａは、第１の被係止部５１と第２の被係止部５２との間の段差面として、回転軸線Ｏに平行な平面として形成されている。第１の被係止部５１の軸方向端面５１ａと壁面５０ａとがなす角は鋭角である。

【0034】

また、第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａは、第１の被係止部５１の軸方向端面５１ａと同じ角度でカム部材５の周方向に対して傾斜し、軸方向端面５２ａと壁部５３の第２壁面５３ｃとがなす角は鋭角である。

【0035】

第１の被係止部５１の軸方向端面５１ａ及び第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａには、アーマチャ４の押圧突起４１における対向面４１ａ及び係止部１９の先端面１９ａが当接する。アーマチャ４の対向面４１ａは、軸方向端面５１ａ，５２ａのカム部材５の径方向外側の部分に当接し、係止部１９の先端面１９ａは、軸方向端面５１ａ，５２ａのカム部材５の径方向内側の部分に当接する。カム部材５は、弾性部材７により、軸方向端面５１ａ，５２ａがアーマチャ４の押圧突起４１及び係止部１９に押し付けられる軸方向の付勢力を受ける。

【0036】

図５（ａ）〜（ｅ）は、アーマチャ４の軸方向移動によってカム部材５が回転及び軸方向移動する際の動作を説明する模式図である。電磁クラッチ装置１は、アーマチャ４の第１位置から第２位置への移動によってカム部材５が第１所定角度だけ回転すると共にアーマチャ４の第２位置から第１位置への移動によってカム部材５が第２所定角度さらに回転し、係止部１９が複数の被係止部のうち周方向に隣り合う他の被係止部を軸方向の異なる位置で係止することで、ギヤフランジ部２２の複数のギヤ歯２３がギヤフランジ部１１４の複数のギヤ歯１１５に噛み合わされる。以下、この電磁クラッチ装置１について、図５（ａ）〜（ｅ）を参照して詳細に説明する。

【0037】

図５（ａ）は、係止部１９が第１の被係止部５１を係止し、アーマチャ４が第１位置にある第１状態を示している。この第１状態では、弾性部材７の付勢力により第１の被係止部５１の軸方向端面５１ａが係止部１９の先端面１９ａに押し付けられ、かつアーマチャ４の押圧突起４１における対向面４１ａに対向する。また、係止部１９は壁面５０ａに当接し、アーマチャ４の押圧突起４１は壁面５０ａからカム部材５の周方向に離間した位置で軸方向端面５１ａに対向する。

【0038】

図５（ｂ）は、電磁コイル３に通電され、図５（ａ）に示す第１状態からアーマチャ４が第２位置に移動した第２状態を示している。アーマチャ４は、第１状態から第２状態に移行する過程で押圧突起４１の対向面４１ａが軸方向端面５１ａに当接し、押圧突起４１がカム部材５を噛み合い部材２側に押圧して移動させる。また、この第２状態では、カム部材５の移動によって係止部１９が壁面５０ａに当接した状態が解除される。

【0039】

図５（ｃ）は、第１の被係止部５１の軸方向端面５１ａとアーマチャ４の押圧突起４１の対向面４１ａとの摺動により、カム部材５が矢印Ａ方向に第１所定角度だけ回転した第３状態を示している。このカム部材５の回転により、壁面５０ａがアーマチャ４の押圧突起４１の側面４１ｂ（押圧突起４１における周方向の端面）に当接する。

【0040】

つまり、アーマチャ４は、その軸方向の第１位置から第２位置への移動によってカム部材５を噛み合い部材２側に押圧すると共に、カム部材５を第１所定角度だけ回転させる。この第１所定角度は、図５（ａ）及び（ｂ）に示すアーマチャ４の押圧突起４１の側面４１ｂと壁面５０ａとの間の隙間の距離ｄ_１に対応した角度である。

【0041】

アーマチャ４が第２位置にあるとき、係止部１９の先端面１９ａは、第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａとの間に隙間をあけて対向する。つまり、アーマチャ４が第２位置に移動したとき、カム部材５が第１所定角度回転して押圧突起４１が壁面５０ａに当接し、係止部１９の先端面１９ａが第１の被係止部５１に隣り合う第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａに対向する。

【0042】

図５（ｄ）は、電磁コイル３への通電が遮断され、アーマチャ４が第２位置から第１位置に戻る途中の第４状態を示している。この第４状態では、係止部１９の先端面１９ａが第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａに当接する。この係止部１９の先端面１９ａと第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａとの当接により、カム部材５には、矢印Ａ方向への回転力が作用するが、矢印Ａ方向への回転は、アーマチャ４の押圧突起４１の側面４１ｂと壁面５０ａとの当接により規制されている。

【0043】

図５（ｅ）は、アーマチャ４が第１位置に戻り、カム部材５が係止部１９の側面１９ｂに壁部５３の第２壁面５３ｃが当接するまで矢印Ａ方向に回転した第５状態を示している。この第５状態では、弾性部材７の付勢力を受けたカム部材５の第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａと係止部１９の先端面１９ａとの摺動により、カム部材５が係止部１９に対して第２所定角度回転する。これにより、係止部１９が第２の被係止部５２を係止する。この第２所定角度は、図５（ｃ）に示す第３状態における壁部５３の第２壁面５３ｃと係止部１９との間の距離ｄ_２に対応した角度である。

【0044】

つまり、アーマチャ４の第２位置から第１位置への移動によってカム部材５が第２所定角度さらに回転し、係止部１９が第１の被係止部５１に隣り合う第２の被係止部５２を係止する。前述のように、第１の被係止部５１と第２の被係止部５２とは、カム部材５の軸方向の位置が異なり、基端面５ａから第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａまでの距離ｄ_４（図５（ａ）に示す）は、基端面５ａから第１の被係止部５１の軸方向端面５１ａまでの距離ｄ_３（図５（ａ）に示す）よりも長い。このため、図５（ａ）に示す第１状態から図５（ｄ）に示す第５状態への移行によってカム部材５が軸方向に移動し、第１回転部材１１のギヤフランジ部１１４にギヤフランジ部２２が噛み合うように噛み合い部材２を移動させる。これにより、噛み合い部材２のギヤフランジ部２２が第１回転部材１１のギヤフランジ部１１４に噛み合い、第１回転部材１１と第２回転部材１２との間でトルク伝達がなされる連結状態となる。

【0045】

第１回転部材１１と第２回転部材１２が連結状態となった後、再度アーマチャ４が第１位置から第２位置に移動してさらに第１位置に戻ると、係止部１９が第１の被係止部５１を係止し、第１回転部材１１のギヤフランジ部１１４と噛み合い部材２のギヤフランジ部２２との噛み合いが解除され、第１回転部材１１と第２回転部材１２が非連結状態となる。

【0046】

この連結状態から非連結状態への移行時のアーマチャ４及びカム部材５の動作は、図５を参照して説明したものと同様である。つまり、図５（ｄ）に示す状態からアーマチャ４が軸方向に移動してカム部材５を噛み合い部材２側に押し付け、これにより押圧突起４１の側面４１ｂが壁部５３の第２壁面５３ｃに当接するまで第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａが押圧突起４１の対向面４１ａを摺動し、カム部材５が第１所定角度回転する。この際、係止部１９の先端面１９ａは、壁部５３の端面５３ａに対向する。

【0047】

そして、アーマチャ４が第１位置に戻ると、壁部５３の端面５３ａ及び第１の被係止部５１の軸方向端面５１ａが係止部１９の先端面１９ａを摺動してカム部材５が第２所定角度回転し、係止部１９が第１の被係止部５１を係止する。この場合の第２所定角度は、押圧突起４１の側面４１ｂが壁部５３の第２壁面５３ｃに当接した状態における壁面５０ａと係止部１９との間の距離に対応した角度である。

【0048】

このように、アーマチャ４が第１位置と第２位置との間の往復をすることにより、係止部１９が第１の被係止部５１を係止する状態と第２の被係止部５２を係止する状態とが切り替わり、係止部１９が第２の被係止部５２を係止するとき、ギヤフランジ部２２の複数のギヤ歯２３とギヤフランジ部１１４の複数のギヤ歯１１５とが噛み合い、係止部１９が第１の被係止部５１を係止するとき、ギヤフランジ部２２の複数のギヤ歯２３とギヤフランジ部１１４の複数のギヤ歯１１５との噛み合いが解放される。

【0049】

図６は、第１回転部材１１のギヤフランジ部１１４における複数のギヤ歯１１５、及び噛み合い部材２のギヤフランジ部２２における複数のギヤ歯２３を模式的に示し、（ａ）は非連結状態を示す模式図、（ｂ）は連結状態を示す模式図、（ｃ）は（ｂ）のＢ部拡大図である。

【0050】

図６（ａ）に示す非連結状態では、第１回転部材１１の複数のギヤ歯１１５と噛み合い部材２の複数のギヤ歯２３とが噛み合わず、第１回転部材１１と第２回転部材１２との相対回転が可能である。

【0051】

噛み合い部材２がカム部材５に押圧されて第１回転部材１１側に移動すると、図６（ｂ）に示すように、第１回転部材１１の複数のギヤ歯１１５の間に噛み合い部材２の複数のギヤ歯２３が入り込み、ギヤ歯１１５とギヤ歯２３とが噛み合って連結状態となる。

【0052】

この連結状態において第１回転部材１１から第２回転部材１２にトルク伝達がなされると、図６（ｃ）に示すように、そのトルクによって噛み合い部材２のギヤ歯２３の歯面２３ａが第１回転部材１１のギヤ歯１１５の歯面１１５ａから圧力Ｐを受ける。この圧力Ｐによって、噛み合い部材２には、周方向の分力Ｐ_１及び軸方向の分力Ｐ_２が作用する。

【0053】

周方向の分力Ｐ_１は、噛み合い部材２を介して第２回転部材１２に伝達されるトルクとなり、軸方向の分力Ｐ_２は、転がり軸受６を介してカム部材５に伝達される。これにより、カム部材５が係止部１９側に押圧されるが、カム部材５の第２の被係止部５２における軸方向端面５２ａと係止部１９の先端面１９ａとの当接により、カム部材５の軸方向移動が規制される。つまり、係止部１９は、噛み合い部材２、転がり軸受６、及びカム部材５を介して軸方向の分力Ｐ_２を受け、カム部材５の軸方向移動を規制する。

【0054】

（第１の実施の形態の作用及び効果）
以上説明した第１の実施の形態によれば、次に述べる作用及び効果が得られる。

【0055】

（１）噛み合い部材２は、アーマチャ４の第１位置から第２位置への軸方向移動に伴って軸方向に移動し、第１回転部材１１と噛み合うので、例えば電動モータ及び減速機をクラッチ装置を作動させるアクチュエータとして用いた場合に比較して、連結状態と非連結状態との切り換えを速やかに行うことができる。すなわち、切り換え応答性が向上する。

【0056】

（２）第１回転部材１１及び第２回転部材１２の間のトルク伝達によって噛み合い部材２が受ける軸方向の分力Ｐ_２は、カム部材５を介して係止部１９で受け止められるので、大きなトルク伝達容量が得られ、例えば車両の駆動力等の大きなトルクを伝達することが可能となる。

【0057】

（３）カム部材５は、第１の被係止部５１の軸方向端面５１ａ及び第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａが周方向に対して傾斜しているので、アーマチャ４の第１位置から第２位置への軸方向移動によって押圧突起４１の対向面４１ａを軸方向端面５１ａ，５２ａが摺動し、カム部材５が第１所定角度回転する。また、カム部材５は、第１の被係止部５１の軸方向端面５１ａ、第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａ、及び壁部５３の端面５３ａが周方向に対して傾斜しているので、アーマチャ４の第２位置から第１位置への軸方向移動によって係止部１９の先端面１９ａを第１の被係止部５１の軸方向端面５１ａ、第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａ、及び壁部５３の端面５３ａが摺動し、カム部材５が第２所定角度回転する。つまり、アーマチャ４の軸方向移動によってカム部材５が回転するので、カム部材５を回転させるモータ等の回転駆動機構を要することなく、係止部１９が第１の被係止部５１を係止した状態と、第２の被係止部５２を係止した状態とを切り替えることが可能となる。これにより、電磁クラッチ装置１を小型化及び低コスト化することができる。

【0058】

（４）弾性部材７は、噛み合い部材２の第１回転部材１１側に配置され、その付勢力が噛み合い部材２を第１回転部材１１から離間させると共に、転がり軸受６を介してカム部材５を係止部１９及びアーマチャ４の押圧突起４１側に押し付けるように作用する。これにより、係止部１９が第１の被係止部５１を係止する際に速やかに第１回転部材１１のギヤフランジ部１１４と噛み合い部材２のギヤフランジ部２２との噛み合いが解除され、かつ第１の被係止部５１の軸方向端面５１ａ、第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａ、及び壁部５３の端面５３ａと押圧突起４１の対向面４１ａ及び係止部１９の先端面１９ａとの摺動により、カム部材５を回転させることができる。

【0059】

（５）噛み合い部材２は、係止部１９がカム部材５の第２の被係止部５２を係止し、電磁コイル３への通電が遮断された状態で第１回転部材１１に噛み合うので、連結状態において電磁コイル３への通電を継続する必要がない。このため、電磁クラッチ装置１の作動時における消費電力や発熱を低減することが可能となる。

【0060】

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について図７〜図１０を参照して説明する。

【0061】

図７は、本実施の形態に係る電磁クラッチ装置１Ａの断面図である。図７において、第１の実施の形態について説明した電磁クラッチ装置１の構成要素と実質的に同一の機能を有する構成要素については、共通する符号を付してその重複した説明を省略する。

【0062】

本実施の形態に係る電磁クラッチ装置１Ａは、第１回転部材１１Ａ、噛み合い部材２Ａ、及びカム部材８の構成が、第１の実施の形態に係る電磁クラッチ装置１の第１回転部材１１、噛み合い部材２、及びカム部材５の構成と異なる。

【0063】

第１回転部材１１Ａは、軸部１１１と、張り出し部１１２と、張り出し部１１２の外径端部から回転軸線Ｏに沿って第２回転部材１２側に延在する円筒部１１３と、円筒部１１３の外周に設けられた第１噛合部としてのスプライン嵌合部１１６とを一体に有している。スプライン嵌合部１１６には、回転軸線Ｏに平行に複数のスプライン溝が形成されている。

【0064】

噛み合い部材２Ａは、円筒部２１と、円筒部２１の第１回転部材１１Ａ側の端部から径方向外方に張り出して形成されたフランジ部２４と、フランジ部２４の外周側の端部から第１回転部材１１Ａ側に延在する円筒状のスプライン嵌合部２５とを一体に有している。このスプライン嵌合部２５には、回転軸線Ｏに平行に複数のスプライン溝が内面に形成されている。

【0065】

噛み合い部材２Ａのスプライン嵌合部２５は、第１回転部材１１Ａのスプライン嵌合部１１６よりも大径に形成され、噛み合い部材２Ａが第１回転部材１１Ａ側に軸方向移動すると、噛み合い部材２Ａのスプライン嵌合部２５が第１回転部材１１Ａのスプライン嵌合部１１６に噛み合い、これにより第１回転部材１１Ａと第２回転部材１２とがトルク伝達可能に連結される。

【0066】

図８は、本実施の形態に係るカム部材８を示す斜視図である。このカム部材８には、転がり軸受６が当接する基端面８ａとは反対側の端部に、係止部１９に係止される第１乃至第４の被係止部８１〜８４が６組形成されている。各組における第１乃至第４の被係止部８１〜８４は、カム部材８を回転軸線Ｏの方向から時計回りに見た場合に、第１の被係止部８１に隣接して第２の被係止部８２が形成され、第２の被係止部８２に隣接して第３の被係止部８３が形成され、第３の被係止部８３に隣接して第４の被係止部８４が形成されている。第４の被係止部８４における第３の被係止部８３とは反対側の端部には、軸方向に突出する壁部８５が形成されている。

【0067】

第１乃至第４の被係止部８１〜８４は、カム部材８の軸方向の位置が互いに異なり、第２の被係止部８２は第１の被係止部８１よりも基端面８ａから離間し、第３の被係止部８３は第２の被係止部８２よりも基端面８ａから離間し、第４の被係止部８４は第３の被係止部８３よりも基端面８ａからさらに離間して形成されている。

【0068】

第１乃至第４の被係止部８１〜８４のそれぞれの軸方向端面８１ａ〜８４ａは、カム部材８の周方向に対して傾斜している。より具体的には、第１の被係止部８１の軸方向端面８１ａは第２の被係止部８２側の端部ほど基端面８ａに近づくように傾斜し、第２の被係止部８２の軸方向端面８２ａは第３の被係止部８３側の端部ほど基端面８ａに近づくように傾斜し、第３の被係止部８３の軸方向端面８３ａは第４の被係止部８４側の端部ほど基端面８ａに近づくように傾斜し、第４の被係止部８４の軸方向端面８４ａは壁部８５側の端部ほど基端面８ａに近づくように傾斜している。

【0069】

壁部８５は、その軸方向の端面８５ａが軸方向端面８１ａ〜８４ａと同方向に傾斜している。また、壁部８５は、その周方向における一方の壁面８５ｂが第４の被係止部８４に面している。

【0070】

図９（ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態に係るカム部材８及びアーマチャ４を係止部１９と共に示す動作説明図である。なお、図９（ａ）〜（ｄ）では、第２ハウジング部材１０２における複数の係止部１９以外の部分の図示を省略している。

【0071】

係止部１９が第１の被係止部８１を係止する状態から第２の被係止部８２を係止する状態に移行する際のカム部材８及びアーマチャ４の動作は、第１の実施の形態において図５（ａ）及び（ｃ）〜（ｅ）を参照して説明したものと同様である。つまり、図９（ａ）は、係止部１９が第１の被係止部８１を係止している第１状態を示し、図９（ｂ）は、アーマチャ４が第１位置から第２位置に移動した第３状態を示している。また、図９（ｃ）は、アーマチャ４が第２位置から第１位置に戻る途中の第４状態を示し、図９（ｄ）は、係止部１９が第２の被係止部８２を係止した第５状態を示している。

【0072】

本実施の形態では、カム部材８が軸方向の位置が異なる４つの被係止部（第１乃至第４の被係止部８１〜８４）を有しているので、電磁コイル３への通電及び通電遮断が３回行われ、アーマチャ４が第１位置と第２位置の間を３往復することにより、係止部１９が第１の被係止部８１を係止する位置から第４の被係止部８４を係止する位置までカム部材８が回転する。

【0073】

係止部１９が第１の被係止部８１を係止する状態では、噛み合い部材２Ａのスプライン嵌合部２５が第１回転部材１１Ａのスプライン嵌合部１１６に噛み合わず、電磁クラッチ装置１Ａが非連結状態となる。また、係止部１９が第４の被係止部８４を係止する状態では、噛み合い部材２Ａのスプライン嵌合部２５が第１回転部材１１Ａのスプライン嵌合部１１６に噛み合い、電磁クラッチ装置１Ａが連結状態となる。係止部１９が第２の被係止部８２を係止する状態、及び係止部１９が第３の被係止部８３を係止する状態は、噛み合い部材２Ａのスプライン嵌合部２５の軸方向における先端側の一部分が第１回転部材１１Ａのスプライン嵌合部１１６にスプライン嵌合した不完全な噛み合い状態である。つまり、本実施の形態では、アーマチャ４が第１位置から第２位置への移動を複数回繰り返すことにより、噛み合い部材２Ａのスプライン嵌合部２５と第１回転部材１１Ａのスプライン嵌合部１１６との噛み合わせが行われる。

【0074】

図１０は、係止部１９が第４の被係止部８４を係止する状態から第１の被係止部８１を係止する状態となり、電磁クラッチ装置１Ａが連結状態から非連結状態に移行する際の動作を説明する模式図である。

【0075】

図１０（ａ）は、係止部１９が第４の被係止部８４を係止し、アーマチャ４が第１位置にある状態を示している。この状態では、係止部１９が第４の被係止部８４の軸方向端面８４ａ及び壁部８５の周方向の壁面８５ｂに当接する。

【0076】

図１０（ｂ）は、アーマチャ４が第２位置に移動した状態を示している。アーマチャ４は、第１位置から第２位置に移動する過程で押圧突起４１がカム部材８を噛み合い部材２Ａ側に押圧して移動させる。このカム部材８の移動により、係止部１９が壁部８５の周方向の壁面８５ｂに当接した状態が解除される。

【0077】

図１０（ｃ）は、第１の被係止部８１の軸方向端面８１ａとアーマチャ４の押圧突起４１の対向面４１ａとの摺動により、カム部材５が矢印Ａ方向に第１所定角度だけ回転した状態を示している。このカム部材８の回転により、壁部８５の周方向の壁面８５ｂがアーマチャ４の押圧突起４１の側面４１ｂに当接する。

【0078】

図１０（ｄ）は、アーマチャ４が第２位置から第１位置に戻る途中の状態を示している。この状態では、係止部１９の先端面１９ａが壁部８５の軸方向の端面８５ａに当接し、カム部材８には、矢印Ａ方向への回転力が作用する。

【0079】

図１０（ｅ）は、アーマチャ４が第１位置に戻り、係止部１９が第１の被係止部８１を係止するまで矢印Ａ方向に回転した状態を示している。図１０（ｃ）に示す状態から図１０（ｄ）に示す状態まで移行する過程でカム部材８は軸方向に大きく変位し、噛み合い部材２Ａのスプライン嵌合部２５と第１回転部材１１Ａのスプライン嵌合部１１６との噛み合いが解除される。

【0080】

（第２の実施の形態の作用及び効果）
本実施の形態によれば、第１の実施の形態について述べた作用及び効果に加え、アーマチャ４の軸方向移動を複数回繰り返すことにより段階的に噛み合い部材２Ａが第１回転部材１１Ａと噛み合う方向に移動するので、非連結状態と連結状態との切り替えのために、アーマチャ４の移動距離（第１位置と第２位置との間の軸方向の移動距離）よりも長い距離を噛み合い部材２Ａが移動する場合でも、噛み合い部材２Ａと第１回転部材１１Ａとの噛み合わせを行うことが可能となる。これにより、噛み合い部材２Ａのスプライン嵌合部２５と第１回転部材１１Ａのスプライン嵌合部１１６との噛み合い長さを長くすることができ、大きなトルク伝達容量を得ることができる。

【0081】

なお、本実施では、カム部材８の軸方向の異なる位置に４つの被係止部（第１乃至第４の被係止部８１〜８４）を有する場合について説明したが、軸方向における少なくとも３つの異なる位置に複数の被係止部が形成されていれば、本実施の形態の作用及び効果を得ることができる。

【0082】

以上、本発明の電磁クラッチ装置１，１Ａを第１及び第２の実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。例えば、電磁クラッチ装置１，１Ａを、車両の駆動力を伝達する用途以外の用途に用いることも可能である。

【符号の説明】

【0083】

１，１Ａ…電磁クラッチ装置、２，２Ａ…噛み合い部材、３…電磁コイル、４…アーマチャ、４ａ…貫通孔、４ｂ…ピン挿通孔、５…カム部材、５ａ…基端面、６…転がり軸受、７…弾性部材、８…カム部材、８ａ…基端面、１０…ハウジング、１１，１１Ａ…第１回転部材、１２…第２回転部材、１２ａ…内周スプライン嵌合部、１２ｂ…外周スプライン嵌合部、１３…シャフト、１３ａ…外周スプライン嵌合部、１４…スナップリング、１５…シール部材、１６，１７，１８…玉軸受、１９…係止部、１９ａ…先端面、１９ｂ…側面、２１…円筒部、２１ａ…内周スプライン嵌合部、２２…ギヤフランジ部、２３…ギヤ歯、２３ａ…歯面、２４…フランジ部、２５…スプライン嵌合部、３０…ヨーク、３０ａ…穴部、３１…ボビン、３２…巻線、４０…本体、４１…押圧突起、４１ａ…対向面、４１ｂ…側面、５０ａ…壁面、５１…第１の被係止部、５２…第２の被係止部、５１ａ，５２ａ…軸方向端面、５３…壁部、５３ａ…軸方向の端面、５３ｂ…第１壁面、５３ｃ…第２壁面、７１，７２…皿バネ、８１〜８４…第１乃至第４の被係止部、８１ａ〜８４ａ…軸方向端面、８５…壁部、８５ａ…軸方向の端面、８５ｂ…周方向の端面、１００…ボルト、１０１…第１ハウジング部材、１０２…第２ハウジング部材、１０２ａ…開口、１０２ｂ…穴部、１０２ｃ…受け部、１０２ｄ…貫通孔、１１１…軸部、１１２…張り出し部、１１３…円筒部、１１４…ギヤフランジ部、１１５…ギヤ歯、１１５ａ…歯面、１１６…スプライン嵌合部、１２０…挿通孔、１７１…内輪、１７２…外輪、１７３…転動体、３００…ピン、３０１…皿バネ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】