特開 2024-104487 セレクタブルクラッチ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024104487

(43)【公開日】2024-08-05

(54)【発明の名称】セレクタブルクラッチ

(51)【国際特許分類】

   F16D 41/08 20060101AFI20240729BHJP

   F16D 41/07 20060101ALI20240729BHJP

【ＦＩ】

F16D41/08 A

F16D41/07 B

F16D41/07 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023008717

(22)【出願日】2023-01-24

(71)【出願人】

【識別番号】000003355

【氏名又は名称】株式会社椿本チエイン

(74)【代理人】

【識別番号】100153497

【弁理士】

【氏名又は名称】藤本 信男

(74)【代理人】

【識別番号】100138254

【弁理士】

【氏名又は名称】澤井 容子

(72)【発明者】

【氏名】花輪 優斗

(57)【要約】

【課題】カムの姿勢維持機能の向上を図りながら、付勢手段の構造の簡素化、動作モードの切替推力の低減を図ることが可能なセレクタブルクラッチを提供すること。
【解決手段】このセレクタブルクラッチ１００は、内輪１１０と外輪１２０との間において、付勢手段１５０により噛み合い方向に付勢された状態で、ケージリング１４０により周方向に保持された複数のカム１３０の各々が、内輪１１０及び外輪１２０と噛み合う姿勢とされているときにエンゲージカムとして機能すると共にセレクタ１６０により傾倒されて内輪１１０または外輪１２０と非接触状態となる空転姿勢とされているときにディスエンゲージカムとして機能するように、カム重心Ｇの位置が設定された構成とされる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

同軸上に相対回転可能に設けられている内輪及び外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配置されている複数のカムと、前記複数のカムを周方向に保持するケージリングと、前記複数のカムの各々を前記内輪及び前記外輪に接触させるように付勢する付勢手段と、前記複数のカムの各々を強制的に傾倒させることが可能に構成されたセレクタとを備えたセレクタブルクラッチであって、
前記複数のカムの各々は、前記内輪及び前記外輪と噛み合う姿勢においてエンゲージカムとして機能すると共に前記内輪または前記外輪と非接触状態となるよう傾倒された空転姿勢においてディスエンゲージカムとして機能するように、カム重心の位置が設定されていることを特徴とするセレクタブルクラッチ。

【請求項2】

前記カム重心は、前記カムが前記内輪及び前記外輪と噛み合う姿勢とされているときに前記カムと前記外輪との外側接触点から延ばした法線に対し、前記カムと前記内輪との内側接触点と反対側に位置し、前記カムが空転姿勢とされているときに前記内側接触点と同一側に位置するように、設定されていることを特徴とする請求項１に記載のセレクタブルクラッチ。

【請求項3】

前記複数のカムの各々は、径方向中央部において周方向に凹んで形成されたくびれ部を有し、前記くびれ部より径方向外方側の頭部部分が前記ケージリングに保持されると共に、前記くびれ部より径方向内方側の脚部部分が前記セレクタにより保持されており、
前記カム重心が前記くびれ部より径方向外方側に位置されていることを特徴とする請求項１に記載のセレクタブルクラッチ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、動作モードを、内輪と外輪との間でトルク伝達可能な噛み合いモードと、内輪と外輪との間でのトルク伝達を遮断する空転モードとの間で、切り替え可能に構成されたセレクタブルクラッチに関する。

【背景技術】

【0002】

カムを係合子として用いたセレクタブルクラッチにあっては、カムが内輪及び外輪と接触するように適宜の付勢手段により付勢されており、カムが内輪及び外輪に接触する噛み合い姿勢となるように傾倒することで内輪及び外輪の間でかみ合ってトルクを伝達し、適宜のセレクタによりカムが内輪または外輪と非接触となるようにカムを強制的に傾倒させることで空転するように構成され、動作モードを噛み合いモードと空転モードとの間で切り替え可能になっている。このようなセレクタブルクラッチは、例えば特許文献１乃至特許文献３に提案されている。

【0003】

カムとしては、エンゲージタイプ及びディスエンゲージタイプのいずれのものであってもよく、一般に、セレクタブルクラッチの用途に応じて使い分けされている。

【0004】

エンゲージタイプのカムは、図５に示すように、カム重心Ｇがカム２３０と外輪軌道面１２１との外側接触点Ｃ１から延ばした法線Ｈに対し、カム２３０と内輪軌道面１１１との内側接触点Ｃ２と反対側（図５において右側）にあり、遠心力による回転モーメントＭがカム２３０を噛み合い方向に傾倒させる方向（図５において反時計方向）に作用するように構成されている。
エンゲージタイプのカム２３０においては、カム２３０が噛み合い姿勢及び空転姿勢のいずれの姿勢とされた場合であっても、カム重心Ｇが外側接触点Ｃ１から延ばした法線Ｈに対し内側接触点Ｃ２と反対側にある状態が維持され、常時、内輪軌道面１１１及び外輪軌道面１２１と接触した状態が維持されるようになっている。

【0005】

一方、ディスエンゲージタイプのカムは、図６に示すように、カム重心Ｇがカム２３０と外輪軌道面１２１との外側接触点Ｃ１から延ばした法線Ｈに対し内側接触点Ｃ２と同一側（図６において左側）にあり、遠心力による回転モーメントＭがカム２３０を噛み合い解除方向に傾倒させる方向（図６において時計方向）に作用するように構成されている。
ディスエンゲージタイプのカム２３０においては、カム２３０が噛み合い姿勢及び空転姿勢のいずれの姿勢とされた場合であっても、カム重心Ｇが外側接触点Ｃ１から延ばした法線Ｈに対し内側接触点Ｃ２と同一側にある状態が維持され、遠心力が作用することでカム２３０が付勢手段（図示せず）による付勢力に抗って内輪軌道面１１１より離間するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１１－２３１８２８号公報

【特許文献2】特開２０２１－１４１５０８号公報

【特許文献3】特開２０２２－０４５４６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

而して、エンゲージタイプのカムを用いたセレクタブルクラッチにおいては、動作モードを空転モードとしたときに、付勢手段をカムが内輪軌道面と接触しないように維持可能な付勢力を有するものとすることが必要となる。また、カムが常時内輪及び外輪と接触した状態とされることから、セレクタブルクラッチの動作モードを空転モードに切り替える際に、大きな切替推力が必要である。
一方、ディスエンゲージタイプのカムを用いたセレクタブルクラッチにおいては、カムが内輪及び外輪と噛み合う時に、カムが遠心力の作用によって内輪軌道面から離間しないよう（浮かないよう）に、内輪軌道面との接触状態を維持するための付勢力が必要となる。また、セレクタブルクラッチの動作モードを切り替える際に、エンゲージタイプのカムを用いたセレクタブルクラッチに比して大きな切替推力が必要となる。
このようにいずれのタイプのカムを用いる場合であっても、付勢手段による付勢力及び動作モードの切り替えに要する切替推力に対する制約がある、というのが実情である。

【0008】

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであって、カムの姿勢維持機能の向上を図りながら、付勢手段の構造の簡素化、動作モードの切替推力の低減を図ることが可能なセレクタブルクラッチ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、同軸上に相対回転可能に設けられている内輪及び外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配置されている複数のカムと、前記複数のカムを周方向に保持するケージリングと、前記複数のカムの各々を前記内輪及び前記外輪に接触させるように付勢する付勢手段と、前記複数のカムの各々を強制的に傾倒させることが可能に構成されたセレクタとを備えたセレクタブルクラッチであって、前記複数のカムの各々は、前記内輪及び前記外輪と噛み合う姿勢においてエンゲージカムとして機能すると共に前記内輪または前記外輪と非接触状態となるよう傾倒された空転姿勢においてディスエンゲージカムとして機能するように、カム重心の位置が設定された構成とすることにより、前記課題を解決するものである。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、複数のカムの各々が内輪及び外輪と噛み合う姿勢とされているときには、カムがエンゲージカムとして機能するようにカム重心が設定されていることにより、遠心力による回転モーメントは付勢手段による付勢力と同一方向に作用するので、高速噛み合い時においてカムを確実に内輪及び外輪に係合させることが可能となる。また、複数のカムの各々が内輪または前記外輪と非接触状態となるよう傾倒された空転姿勢とされているときには、カムがディスエンゲージカムとして機能するようにカム重心が設定されていることにより、遠心力による回転モーメントは、カムを内輪から離間させる方向に作用するので、カムが内輪と非接触となる状態を確実に維持することが可能となる。従って、カムの噛み合い姿勢及び空転姿勢の姿勢維持機能の向上を図ることができる。
また、カムが内輪及び外輪と噛み合う姿勢とされているときに、カムがエンゲージタイプのカムとして機能することで、ディスエンゲージタイプのカムにおける付勢手段の付勢力に対する制約がなく、遠心力の影響が少なくなるので、スプリング構造の簡素化や材料の小径化及び薄板化が可能になる。
さらにまた、付勢手段として付勢力の小さいものを用いることが可能となることで、カムを傾倒させて動作モードを切り替える際に必要とされる切替推力を低減させることができ、切替動力の電動化や小型化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明のセレクタブルクラッチの一構成例を示す、軸心に垂直な平面で切断した断面図である。

【図2】カムが噛み合い姿勢とされているときの状態を示す模式図である。

【図3】カムが空転姿勢となるように傾倒された状態を示す模式図である。

【図4】本発明のセレクタブルクラッチの他の構成例を示す、軸心に垂直な平面で切断した断面図である。

【図5】エンゲージタイプのカムの一構成例を示す模式図である。

【図6】ディスエンゲージタイプのカムの一構成例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明のセレクタブルクラッチについて、図面に基づいて説明する。

【0013】

図１は、本発明のセレクタブルクラッチの一構成例を示す、軸心に垂直な平面で切断した断面図である。
このセレクタブルクラッチ１００は、同一軸上に相対回転可能に設けられた内輪１１０及び外輪１２０と、内輪軌道面１１１と外輪軌道面１２１との間の環状空間に配置された複数のカム１３０と、複数のカム１３０を周方向に間隔をあけて保持するケージリング１４０と、複数のカム１３０の各々を内輪１１０及び外輪１２０に接触するように付勢する付勢手段１５０と、複数のカム１３０の各々を強制的に傾倒させることが可能に構成されたセレクタ１６０とを備える。

【0014】

カム１３０は、図２に示すように、軸方向からの平面視において、径方向中央部にくびれ部１３１を有し、ひょうたん形形状をなすよう構成されている。くびれ部１３１より径方向内方側の脚部部分１３２は、内輪側係合面１３３を有し、内輪側係合面１３３に滑らかに連続しセレクタ１６０に接する両側面が円弧に沿った曲面として形成されている。また、くびれ部１３１より径方向外方側の頭部部分１３４は、外輪側係合面１３５を有し、外輪側係合面１３５に滑らかに連続しケージリング１４０に接する両側面が円弧に沿った曲面として形成されている。

【0015】

ケージリング１４０は、外輪軌道面１２１と間隔を空けて内輪１１０及び外輪１２０と同軸上に位置されるよう内輪１１０及び外輪１２０間の環状空間に配置され、外輪１２０と一体に回転されるように外輪１２０に固定されている。
ケージリング１４０は、カム１３０の頭部部分１３４を受容してカム１３０を回動自在に保持するカム保持部を有する。カム保持部は、例えば周方向に等間隔で並ぶように設けられている。

【0016】

付勢手段１５０は、例えばリボンスプリングにより構成されている。付勢手段１５０は、カム１３０を噛み合い方向に付勢可能な弾性体であればよく、例えばガータスプリングであってもよい。また、付勢手段１５０は複数のカム１３０の各々に共通のものである必要はなく、複数のカム１３０の各々に対応する例えば複数の板バネ又はねじりバネなどにより構成されていてもよい。

【0017】

セレクタ１６０は、内輪１１０及び外輪１２０の回転とは独立して例えば周方向に移動可能に設けられ、これにより、セレクタブルクラッチ１００の動作モードを、内輪１１０と外輪１２０との間で正逆いずれか一方向にトルク伝達可能な一方向噛み合いモードと、内輪１１０と外輪１２０との間でのトルク伝達を遮断する両方向空転モードとの間で切り替え可能となっている。セレクタ１６０は、内輪１１０及び外輪１２０の回転とは独立して軸方向に移動可能に構成されていてもよい。
セレクタ１６０は、カム１３０の脚部部分１３２を受容して保持するカム保持部を有する。カム保持部は、例えば周方向に等間隔で並ぶように設けられている。

【0018】

而して、本実施形態に係るセレクタブルクラッチ１００においては、カム１３０が内輪１１０及び外輪１２０と噛み合う姿勢とされているときに、複数のカム１３０の各々がエンゲージカムとして機能すると共に、カム１３０が内輪１１０または外輪１２０と非接触状態となるよう傾倒された空転姿勢とされているときに、複数のカム１３０の各々がディスエンゲージカムとして機能するように、カム重心Ｇの位置が設定されている。

【0019】

具体的に説明すると、本実施形態に係るセレクタブルクラッチ１００においては、動作モードが一方向噛み合いモードとされているときに、図２に示すように、カム重心Ｇがカム１３０の外輪側係合面１３５と外輪軌道面１２１との外側接触点Ｃ１から延ばした法線Ｈに対し、カム１３０と内輪１１０との内側接触点Ｃ２と反対側（図２において右側）にあり、遠心力による回転モーメントＭがカム１３０を噛み合い方向に傾倒させる方向（図２において反時計方向）に作用する状態にある。すなわち、カム１３０は、エンゲージタイプのカムとして機能する。このため、遠心力による回転モーメントＭは、付勢手段１５０による付勢力と同一方向に作用するので、高速噛み合い時においてカム１３０を確実に内輪１１０及び外輪１２０に係合させることができるようになっている。

【0020】

セレクタ１６０を駆動すると、図３に示すように、カム１３０の内輪側係合面１３３が内輪軌道面１１１から離間してカム１３０が内輪１１０と非接触状態となる空転姿勢にカム１３０が傾倒し、セレクタブルクラッチ１００の動作モードが一方向噛み合いモードから両方向空転モードに切り替えられる。
動作モードが両方向空転モードとされているときには、カム重心Ｇがカム１３０の外輪側係合面１３５と外輪軌道面１２１との外側接触点Ｃ１から延ばした法線Ｈに対し、カム１３０と内輪１１０とが噛み合うときの内側接触点Ｃ２と同一側（図３において左側）にあり、遠心力による回転モーメントＭがカム１３０を噛み合い解除方向に傾倒させる方向（図３において時計方向）に作用する状態にある。すなわち、カム１３０は、ディスエンゲージタイプのカムとして機能する。このため、遠心力による回転モーメントＭは、カム１３０を内輪１１０から離間させる方向に作用するので、カム１３０が内輪１１０と非接触となる状態を確実に維持することができるようになっている。

【0021】

カム重心Ｇは、くびれ部１３１より径方向外方側（ケージリング１４０側）に位置されており、これにより、カム１３０の姿勢維持機能の向上を一層確実に図ることができる。

【0022】

而して、本実施形態に係るセレクタブルクラッチ１００によれば、複数のカム１３０の各々が内輪１１０及び外輪１２０と噛み合う姿勢とされているときには、カム１３０がエンゲージカムとして機能し、複数のカム１３０の各々が内輪１１０と非接触状態となる空転姿勢とされているときには、カム１３０がディスエンゲージカムとして機能するように、カム重心Ｇの位置が設定されていることにより、カム１３０の姿勢維持機能の向上を図ることが可能である。
また、カム１３０が内輪１１０及び外輪１２０と噛み合う姿勢とされている場合には、カム１３０がエンゲージタイプのカムとして機能することで、ディスエンゲージタイプのカムにおける付勢手段１５０の付勢力に対する制約がなく、遠心力の影響が少なくなるので、付勢手段１５０におけるスプリング構造の簡素化や材料の小径化及び薄板化が可能となる。
さらにまた、付勢手段１５０として付勢力の小さいものを用いることが可能となることで、カム１３０を傾倒させて動作モードを切り替える際に必要とされる切替推力を低減させることができ、切替動力の電動化や小型化が可能となる。

【0023】

以上、本発明の実施形態を詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
例えば、上記実施形態においては、一方向噛み合いモードと両方向空転モードとの２つのモード間で、動作モードを切り替え可能に構成されたセレクタブルクラッチについて説明したが、本発明に係るセレクタブルクラッチは、さらに正逆両方向にトルク伝達可能な両方向噛み合いモードを含む３つのモード間で、動作モードが切り替え可能に構成されていてもよく、また、正転方向にトルク伝達可能な一方向噛み合いモード及び逆転方向にトルク伝達可能な一方向噛み合いモードを含む４つのモード間で、動作モードが切り替え可能に構成されていてもよい。
動作モードが両方向噛み合いモード、一方向噛み合いモード及び両方向空転モードの３つのモード間で切り替え可能に構成されたセレクタブルクラッチの一構成例を図４に示す。

【0024】

このセレクタブルクラッチ１００においては、内輪１１０及び外輪１２０に対する噛み合い方向が互いに異なる第１カム１３０ａ及び第２カム１３０ｂを有する。第１カム１３０ａ及び第２カム１３０ｂは、例えば互いに同一の外形形状を有し、第１カム１３０ａを表裏反転させたものを第２カム１３０ｂとして用いている。
セレクタ１６０は、例えば、内輪１１０及び外輪１２０とは独立して軸方向に移動可能に設けられ、カム保持部の開口形状が、セレクタ１６０を軸方向に段階的に移動することで第１カム１３０ａの姿勢変更及び第２カム１３０ｂの姿勢変更を独立して行うことができるように構成されている。これにより、動作モードを３つのモード間で切り替え可能となっている。
第１カム１３０ａ及び第２カム１３０ｂの各々は、内輪１１０及び外輪１２０と噛み合う姿勢においてエンゲージカムとして機能すると共に内輪１１０または外輪１２０と非接触状態となるよう傾倒された空転姿勢においてディスエンゲージカムとして機能するように、カム重心の位置が設定されている。

【0025】

このセレクタブルクラッチ１００においても、カム１３０の姿勢維持機能の向上を図りながら、付勢手段１５０におけるスプリング構造の簡素化、動作モードの切替推力の低減を図ることが可能である。

【0026】

以上において、本発明に係るセレクタブルクラッチにおいては、内輪を固定し、外輪を回転する構成、外輪を固定して、内輪を回転する構成及び内輪及び外輪がともに回転する構成のいずれの構成であってもよい。

【符号の説明】

【0027】

１００ ・・・ セレクタブルクラッチ
１１０ ・・・ 内輪
１１１ ・・・ 内輪軌道面
１２０ ・・・ 外輪
１２１ ・・・ 外輪軌道面
１３０，２３０ ・・・ カム
１３０ａ ・・・ 第１カム
１３０ｂ ・・・ 第２カム
１３１ ・・・ くびれ部
１３２ ・・・ 脚部部分
１３３ ・・・ 内輪側係合面
１３４ ・・・ 頭部部分
１３５ ・・・ 外輪側係合面
１４０ ・・・ ケージリング
１５０ ・・・ 付勢手段
１６０ ・・・ セレクタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】