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(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】P2024167983
(43)【公開日】2024-12-05
(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 20060101AFI20241128BHJP
【ＦＩ】
F16D41/08 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023084344
(22)【出願日】2023-05-23
(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】榑松 勇二
(57)【要約】
【課題】簡便な構造で、フリクションロスの低減や騒音発生の防止を図りつつ、小型化及び長寿命化を実現可能な噛み合いクラッチを提供する。
【解決手段】セレクタ１５０を備えたセレクタブルクラッチ１００において、内輪１１０及び外輪１２０の一方に支持溝部１１１が形成されると共に他方にポケット部１１２が形成され、内輪１１０と外輪１２０の間に配置されたローラ１３０をポケット部１１２に向けて付勢するよう弾性部材１５０が設けられ、支持溝部１１１のローラ保持面１１２及びポケット部１１２のローラ保持面１２２が、ローラ１３０を挟み込んだときにポケット部１２５に向かう荷重がローラ１３０に作用する傾斜角度で形成され、ロック状態においてローラ１３０が支持溝部１１１、ポケット部１１２及びセレクタ１５０によって保持されるよう構成される。
【選択図】図１
【解決手段】セレクタ１５０を備えたセレクタブルクラッチ１００において、内輪１１０及び外輪１２０の一方に支持溝部１１１が形成されると共に他方にポケット部１１２が形成され、内輪１１０と外輪１２０の間に配置されたローラ１３０をポケット部１１２に向けて付勢するよう弾性部材１５０が設けられ、支持溝部１１１のローラ保持面１１２及びポケット部１１２のローラ保持面１２２が、ローラ１３０を挟み込んだときにポケット部１２５に向かう荷重がローラ１３０に作用する傾斜角度で形成され、ロック状態においてローラ１３０が支持溝部１１１、ポケット部１１２及びセレクタ１５０によって保持されるよう構成される。
【選択図】図１
【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た円筒状の内輪及び円筒状の外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配置された複数のローラと、前記ローラを径方向に付勢する弾性部材とを備えたセレクタブルクラッチであって、
前記内輪の外周面及び前記外輪の内周面の一方に、前記ローラを収容可能に構成され周方向に対し傾斜するローラ保持面を有するポケット部が形成される共に、前記内輪の外周面及び前記外輪の内周面の他方に、周方向に対し傾斜するローラ保持面を有する支持溝部が形成され、
前記弾性部材は、前記ローラを前記ポケット部に向けて付勢するよう設けられ、
前記内輪及び前記外輪のうち前記ポケット部が形成された一方と軸方向に前後して前記内輪及び前記外輪と独立して回転可能に配置されたセレクタを備え、前記セレクタは、前記ローラが前記支持溝部に支持された状態において前記ローラに当接するローラ保持面を有し、前記ローラを径方向に移動させることで前記内輪及び前記外輪の相対回転を許容するフリー状態と前記内輪及び前記外輪の相対回転を禁止するロック状態とを切り替え可能に構成され、
前記ポケット部のローラ保持面及び前記支持溝部のローラ保持面は、前記ローラを挟み込んだときに、前記ローラを前記ポケット部に向けて移動させる方向の荷重が作用する傾斜角度で形成され、
ロック状態において前記ローラが前記支持溝部のローラ保持面、前記ポケット部のローラ保持面及び前記セレクタのローラ保持面で保持されるよう構成されていることを特徴とするセレクタブルクラッチ。
前記内輪の外周面及び前記外輪の内周面の一方に、前記ローラを収容可能に構成され周方向に対し傾斜するローラ保持面を有するポケット部が形成される共に、前記内輪の外周面及び前記外輪の内周面の他方に、周方向に対し傾斜するローラ保持面を有する支持溝部が形成され、
前記弾性部材は、前記ローラを前記ポケット部に向けて付勢するよう設けられ、
前記内輪及び前記外輪のうち前記ポケット部が形成された一方と軸方向に前後して前記内輪及び前記外輪と独立して回転可能に配置されたセレクタを備え、前記セレクタは、前記ローラが前記支持溝部に支持された状態において前記ローラに当接するローラ保持面を有し、前記ローラを径方向に移動させることで前記内輪及び前記外輪の相対回転を許容するフリー状態と前記内輪及び前記外輪の相対回転を禁止するロック状態とを切り替え可能に構成され、
前記ポケット部のローラ保持面及び前記支持溝部のローラ保持面は、前記ローラを挟み込んだときに、前記ローラを前記ポケット部に向けて移動させる方向の荷重が作用する傾斜角度で形成され、
ロック状態において前記ローラが前記支持溝部のローラ保持面、前記ポケット部のローラ保持面及び前記セレクタのローラ保持面で保持されるよう構成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】
前記ポケット部が前記外輪の内周面に形成されていると共に前記支持溝部が前記内輪の外周面に形成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】
前記セレクタは、前記ローラが前記ポケット部内に収容されて前記セレクタブルクラッチがフリー状態とされているときに、前記ローラを収容可能に構成されたローラ収容凹部を有し、
前記ローラ収容凹部は、前記セレクタの回転に伴って前記ローラを前記支持溝部に向かって径方向に移動させるよう構成されたガイド面を有す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。
前記ローラ収容凹部は、前記セレクタの回転に伴って前記ローラを前記支持溝部に向かって径方向に移動させるよう構成されたガイド面を有す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4】
前記内輪及び前記外輪のうち前記ポケット部が形成された一方には、軸方向に延びるピン部材が設けられ、
前記セレクタには、前記ピン部材が摺動可能に挿入され前記セレクタの可動範囲を規制する回転規制溝部が設けら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。
前記セレクタには、前記ピン部材が摺動可能に挿入され前記セレクタの可動範囲を規制する回転規制溝部が設けら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5】
前記支持溝部の開口縁部がＣ面取り形状またはＲ面取り形状となっ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6】
前記セレクタがロック方向に回転されたときに、圧縮方向に弾性変形可能に設けられた待機スプリングを備え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7】
前記セレクタを前記内輪及び前記外輪と独立して回転駆動させるセレクタ駆動機構を備え、
前記セレクタ駆動機構は、前記セレクタに連結され前記噛み合いクラッチをフリー状態とするフリー位置と前記噛み合いクラッチをロック状態に保持するロック位置との間で往復動可能な駆動ロッドとを備え、
前記待機スプリングは、前記駆動ロッドが挿通状態で設けられたコイル状スプリングにより構成され、
前記駆動ロッドの可動範囲を規制する位置規制部を備えることを特徴とする請求項６に記載のセレクタブルクラッチ。
前記セレクタ駆動機構は、前記セレクタに連結され前記噛み合いクラッチをフリー状態とするフリー位置と前記噛み合いクラッチをロック状態に保持するロック位置との間で往復動可能な駆動ロッドとを備え、
前記待機スプリングは、前記駆動ロッドが挿通状態で設けられたコイル状スプリングにより構成され、
前記駆動ロッドの可動範囲を規制する位置規制部を備えることを特徴とする請求項６に記載のセレクタブルクラッチ。
【請求項8】
セレクタブルクラッチがロック状態とされたときに、前記セレクタの位置を保持するロック位置保持機能を有す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9】
前記弾性部材は、前記複数のローラの各々に共通のものであ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、外輪及び内輪の正逆両方向の相対的な回転動作を許容するフリー状態と、外輪及び内輪の正逆いずれか一方向または両方向の相対的な回転動作を禁止するロック状態とを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】
入力軸側から出力軸側へのトルクを伝達または遮断するクラッチとして、例えば入力軸側と出力軸側とを機械的噛み合いによって連結するラチェット型の噛み合いクラッチが知られている。
【0003】
このようなクラッチとしては、例えば、外輪の内周部に回動可能に設けられたトルク伝達部材である複数の爪部材（ポール）と、内輪の外周部に設けられ爪部材が噛み合う歯部とからなるラチェット機構を備えた構成のものが公知である（例えば特許文献１乃至特許文献４等参照。）。
例えば、特許文献１に記載のラチェット型のクラッチにおいては、スプリングによって径方向内側に付勢された複数の第１の爪部材と、スプリングによって径方向内側に付勢され周方向の向きが第１の爪部材とは異なる複数の第２の爪部材とを備え、第１の爪部材が、内輪の一方の回転をロックすると共に内輪の他方の回転を可能とし、第２の爪部材が、内輪の一方の回転を可能とすると共に内輪の他方の回転をロックするようになっている。
また、内輪の中心軸線方向一方側に隣接して内輪と同軸上に環状の切り替えプレートが配置されており、切り替えプレートを回転させることで、内輪の歯部に対する第１の爪部材および第２の爪部材の噛み合い状態と非噛み合い状態との組み合わせが変更可能となっている。
例えば、特許文献１に記載のラチェット型のクラッチにおいては、スプリングによって径方向内側に付勢された複数の第１の爪部材と、スプリングによって径方向内側に付勢され周方向の向きが第１の爪部材とは異なる複数の第２の爪部材とを備え、第１の爪部材が、内輪の一方の回転をロックすると共に内輪の他方の回転を可能とし、第２の爪部材が、内輪の一方の回転を可能とすると共に内輪の他方の回転をロックするようになっている。
また、内輪の中心軸線方向一方側に隣接して内輪と同軸上に環状の切り替えプレートが配置されており、切り替えプレートを回転させることで、内輪の歯部に対する第１の爪部材および第２の爪部材の噛み合い状態と非噛み合い状態との組み合わせが変更可能となっている。
【0004】
また、ラチェット型のクラッチとしては、例えば、各々平らなクラッチ面を有するポケットプレート及びノッチプレートが、クラッチ面が対向する状態で、相対回転可能に配置され、ポットプレートのクラッチ面に形成された複数の収容凹部の各々にストラットが収容配置されると共に、ノッチプレートのクラッチ面に複数のノッチ（係合凹部）が形成された構成のものも公知である（例えば特許文献５等参照。）。
このラチェット型のクラッチにおいては、収容凹部内に設けられたスプリングによって各ストラットがノッチプレート側に付勢されており、ノッチプレートがポケットプレートに対して係合方向に相対回転すると、ストラットの一部分が係合凹部に係合して動力伝達可能な状態になり、ノッチプレートがポケットプレートに対して係合方向の反対方向に相対回転すると、ストラットと係合凹部との係合が解除されて動力伝達不能な状態になるよう構成されている。
また、ポケットプレートとノッチプレートとの間には、ポケットプレートに対して相対回転可能なセレクトプレートが配置されており、セレクトプレートの相対回転によって動力伝達可能な状態と、動力伝達不能な状態とを切り替えることが可能となっている。
このラチェット型のクラッチにおいては、収容凹部内に設けられたスプリングによって各ストラットがノッチプレート側に付勢されており、ノッチプレートがポケットプレートに対して係合方向に相対回転すると、ストラットの一部分が係合凹部に係合して動力伝達可能な状態になり、ノッチプレートがポケットプレートに対して係合方向の反対方向に相対回転すると、ストラットと係合凹部との係合が解除されて動力伝達不能な状態になるよう構成されている。
また、ポケットプレートとノッチプレートとの間には、ポケットプレートに対して相対回転可能なセレクトプレートが配置されており、セレクトプレートの相対回転によって動力伝達可能な状態と、動力伝達不能な状態とを切り替えることが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２１－１５６４３２号公報
【特許文献2】特開２０２２－０４７７９４号公報
【特許文献3】特開２０２２－０３８８０６号公報
【特許文献4】特開２０２２－１６５６８８号公報
【特許文献5】特開２０２１－１０２９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
而して、フリー状態とロック状態とを切り替え可能に構成されたセレクタブルクラッチにおいては、ロック状態からフリー状態に切り替えるときに、トルク伝達部材に作用する荷重が、トルクが減少するまで残ることとなるため、フリー状態への切り替えが困難である、という問題がある。
また、爪部材やストラットなどのトルク伝達部材はスプリングによってロック方向に付勢された構成とされているため、フリー状態において内輪が外輪に対し相対回転しているときに、ロック状態となるようセレクタが何らかの理由により駆動されると、急激な噛み合いにより衝撃による欠けや破損が生ずるおそれがある。
さらにまた、爪部材を備えたラチェット型のクラッチにおいては、内輪を回転させる構成とする場合に、外輪側に爪部材を設け、内輪側に係合部を設けた構成とすると、セレクタを内輪側に配置する必要があるため、アクチュエータなどの駆動源からセレクタへのアプローチが困難となる。一方、内輪側に爪部材を設け、外輪側に係合部を設けた構成とすると、爪部材も内輪と共に回転することとなり、遠心力の影響を受けることとなる。
さらにまた、爪部材を備えたラチェット型のクラッチにおいては、二方向クラッチとして構成する場合には、対をなす爪部材を対抗して配置することが必要となるため、大型なものとなり易く、高トルク対応が難しい、といった問題や、爪部材はトルクを受ける面が狭く高面圧になり易いため、衝撃による欠けや摩耗などが懸念される、といった問題もある。
また、爪部材やストラットなどのトルク伝達部材はスプリングによってロック方向に付勢された構成とされているため、フリー状態において内輪が外輪に対し相対回転しているときに、ロック状態となるようセレクタが何らかの理由により駆動されると、急激な噛み合いにより衝撃による欠けや破損が生ずるおそれがある。
さらにまた、爪部材を備えたラチェット型のクラッチにおいては、内輪を回転させる構成とする場合に、外輪側に爪部材を設け、内輪側に係合部を設けた構成とすると、セレクタを内輪側に配置する必要があるため、アクチュエータなどの駆動源からセレクタへのアプローチが困難となる。一方、内輪側に爪部材を設け、外輪側に係合部を設けた構成とすると、爪部材も内輪と共に回転することとなり、遠心力の影響を受けることとなる。
さらにまた、爪部材を備えたラチェット型のクラッチにおいては、二方向クラッチとして構成する場合には、対をなす爪部材を対抗して配置することが必要となるため、大型なものとなり易く、高トルク対応が難しい、といった問題や、爪部材はトルクを受ける面が狭く高面圧になり易いため、衝撃による欠けや摩耗などが懸念される、といった問題もある。
【0007】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、簡便な構造で、フリクションロスの低減や騒音発生の防止を図りつつ、小型化及び長寿命化を実現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】
【0008】
本発明は、同軸上に相対回転可能に設けられた円筒状の内輪及び円筒状の外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配置された複数のローラと、前記ローラを径方向に付勢する弾性部材とを備えたセレクタブルクラッチであって、前記内輪の外周面及び前記外輪の内周面の一方に、前記ローラを収容可能に構成され周方向に対し傾斜するローラ保持面を有するポケット部が形成される共に、前記内輪の外周面及び前記外輪の内周面の他方に、周方向に対し傾斜するローラ保持面を有する支持溝部が形成され、前記弾性部材は、前記ローラを前記ポケット部に向けて付勢するよう設けられ、前記内輪及び前記外輪のうち前記ポケット部が形成された一方と軸方向に前後して前記内輪及び前記外輪と独立して回転可能に配置されたセレクタを備え、前記セレクタは、前記ローラが前記支持溝部に支持された状態において前記ローラに当接するローラ保持面を有し、前記ローラを径方向に移動させることで前記内輪及び前記外輪の相対回転を許容するフリー状態と前記内輪及び前記外輪の相対回転を禁止するロック状態とを切り替え可能に構成され、前記ポケット部のローラ保持面及び前記支持溝部のローラ保持面は、前記ローラを挟み込んだときに、前記ローラを前記ポケット部に向けて移動させる方向の荷重が作用する傾斜角度で形成され、ロック状態において前記ローラを前記支持溝部のローラ保持面、前記ポケット部のローラ保持面及び前記セレクタのローラ保持面で保持するよう構成することにより、前記課題を解決するものである。
【発明の効果】
【0009】
本請求項１に係る発明によれば、ロック状態においてローラを支持溝部のローラ保持面、ポケット部のローラ保持面及びセレクタのローラ保持面で保持するよう構成されることで、トルク伝達時におけるワインドアップ（弾性変形）が発生することがなく、噛み合いクラッチを高い剛性を有するものとして構成することが可能となると共に、安定した噛み合いを簡単な構造で実現可能である。
しかも、弾性部材がローラをポケット部に向けて付勢するよう設けられ、ポケット部及び支持溝部の各々のローラ保持面が、ローラを挟み込んだときに、ローラをポケット部に向けて移動させる方向の荷重が作用する傾斜角度で形成されることで、フリー状態においてローラが内輪または外輪から離脱されるため、フリクションロスの低減化及び低騒音化を図ることが可能であり、しかもロック状態からフリー状態への切り替えるときに、トルクが残っていても、セレクタを小さな力で容易に回転させることが可能であるため、セレクタを回転させることで、ローラを支持溝部から離脱させてロック状態を容易に解除することができる。また、ポケット部及び支持溝部の一方または両方における正転方向のローラ保持面及び逆転方向のローラ保持面の傾斜角度を適宜変更することで、正転方向及び逆転方向の両方向においてトルク分担荷重の変更が可能となり、機能安定性の向上を容易に図ることが可能である。
また、小さいスペースに多くのローラを配置することができると共に正転逆転両方向のロックを一つのローラで実現することができるため、小型化を図ることが可能であると共に高いトルクの伝達が可能となる。
さらにまた、噛み合い時においてポケット部のローラ保持面、支持溝部のローラ保持面及びセレクタのローラ保持面でローラを保持することで、トルクを受ける面が多くなってトルクを分散させることができるため、ローラ及び該ローラを挟み込むローラ保持面に作用する面圧を低くすることができる。これにより、衝撃による欠けや摩耗に強い安価な材料で設計可能となると共に、ローラ自体が回転するため、同一個所での噛み合いとはなりにくく耐久性を向上することが可能となり、長寿命化を図ることが可能となる。
しかも、弾性部材がローラをポケット部に向けて付勢するよう設けられ、ポケット部及び支持溝部の各々のローラ保持面が、ローラを挟み込んだときに、ローラをポケット部に向けて移動させる方向の荷重が作用する傾斜角度で形成されることで、フリー状態においてローラが内輪または外輪から離脱されるため、フリクションロスの低減化及び低騒音化を図ることが可能であり、しかもロック状態からフリー状態への切り替えるときに、トルクが残っていても、セレクタを小さな力で容易に回転させることが可能であるため、セレクタを回転させることで、ローラを支持溝部から離脱させてロック状態を容易に解除することができる。また、ポケット部及び支持溝部の一方または両方における正転方向のローラ保持面及び逆転方向のローラ保持面の傾斜角度を適宜変更することで、正転方向及び逆転方向の両方向においてトルク分担荷重の変更が可能となり、機能安定性の向上を容易に図ることが可能である。
また、小さいスペースに多くのローラを配置することができると共に正転逆転両方向のロックを一つのローラで実現することができるため、小型化を図ることが可能であると共に高いトルクの伝達が可能となる。
さらにまた、噛み合い時においてポケット部のローラ保持面、支持溝部のローラ保持面及びセレクタのローラ保持面でローラを保持することで、トルクを受ける面が多くなってトルクを分散させることができるため、ローラ及び該ローラを挟み込むローラ保持面に作用する面圧を低くすることができる。これにより、衝撃による欠けや摩耗に強い安価な材料で設計可能となると共に、ローラ自体が回転するため、同一個所での噛み合いとはなりにくく耐久性を向上することが可能となり、長寿命化を図ることが可能となる。
【0010】
本請求項２に係る発明によれば、ポケット部が外輪の内周面に形成され、支持溝部が内輪の外周面に形成されることで、内輪を回転させる構成であっても、セレクタを外輪側に配置することが可能であるため、セレクタを回転駆動させる駆動機構のセレクタへのアプローチが容易なものとなる共に、ローラの保持が外輪側で行われるため、遠心力の影響を受けることがない。
【0011】
本請求項３に係る発明によれば、セレクタを回転させることで、ポケット部内に収容されたローラをローラ収容凹部のガイド面の作用によって支持溝部に向かって容易に径方向に移動させることできるので、フリー状態からロック状態への切り替えを容易に行うことが可能であると共に確実なロックを実現可能である。
【0012】
本請求項４に係る発明によれば、ピン部材と回転規制溝部とによりセレクタの可動範囲を規制することで、セレクタのオーバーランニングを防止することが可能となり、フリー状態とロック状態との切り替えを確実に行うことができる。
【0013】
本請求項５に係る発明によれば、支持溝部の開口縁部がＣ面取り形状またはＲ面取り形状となっていることで、内輪及び外輪のうち支持溝部が形成された一方が一定の回転速度以上で回転しているときに、セレクタの誤操作または誤作動によりローラが支持溝部側に移動しようとしても、ローラが面取り部によってポケット部側に弾かれるため、内輪と外輪とが噛み合うことを回避することができて高い安全性を得ることができる。
【0014】
本請求項６に係る発明によれば、フリー状態からロック状態に切り替えるときに、ポケット部と支持溝部との位相が合っていない場合には、待機スプリングが圧縮されることでセレクタの回転が阻止されるため、ロック待機状態に維持可能であり、ポケット部と支持溝部との位相が合い次第、待機スプリングによる付勢力が開放されることでセレクタが回転されてロックすることが可能となる。このため、急激な噛み合いにより衝撃による欠けや破損を確実に防止することができ、長寿命化を図ることが可能となると共に高い安全性を確保することが可能となる。
【0015】
本請求項７に係る発明によれば、セレクタ駆動機構における駆動ロッドの可動範囲を規制する位置規制部を備えることで、待機スプリングが過度に圧縮されることによる付勢力によってセレクタの過剰な作動を回避することができ、セレクタのオーバーランニングを一層確実に防止することが可能となる。
【0016】
本請求項８に係る発明によれば、ロック位置保持機能を有することにより、セレクタが振動などにより期せずして回転することを確実に防止することができ、ロック状態を保持することが可能である。
【0017】
本請求項９に係る発明によれば、弾性部材が複数のローラの各々に共通のものであることにより、部品点数を削減することが可能となると共に小型化が容易となる。また、内輪及び外輪のうち支持溝部が形成された一方が一定の回転速度以上で回転しているときに、内輪と外輪とが噛み合わないようにするための付勢力の設定が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の第１実施形態に係るセレクタブルクラッチの一構成例を示す、軸方向前方側から見た平面図である。
【図5】ロック状態においてローラに作用する荷重を示すベクトル図である。
【図7】本発明に係るセレクタブルクラッチの他の構成例を示す斜視図である。
【図8】本発明に係るセレクタブルクラッチのさらに他の構成例を示す、軸方向前方側から見た平面図である。
【図11】本発明に係るセレクタブルクラッチのさらに他の構成例におけるクラッチ機構の構成を示す側面図である。
【図14A】ロック位置保持機構におけるプランジャが作動した状態を概略的に示す図である。
【図14B】セレクタブルクラッチがロック状態に保持されているときの状態を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
＜第１実施形態＞
このセレクタブルクラッチ１００は、図１及び図２に示すように、セレクタ１５０を備えたクラッチ機構１０１と、セレクタ駆動機構１０５とを備える。
クラッチ機構１０１は、同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１１０の外周面と外輪１２０の内周面との間に配置された複数のローラ１３０と、複数のローラ１３０を径方向に付勢する弾性部材１４０と、内輪１１０及び外輪１２０の正逆両方向の相対的な回転動作を許容するフリー状態と内輪１１０及び外輪１２０の正逆両方向の相対的な回転動作を禁止するロック状態とを切り替え可能に構成されたセレクタ１５０とを備える。図１及び図２におけるＣは回転軸心である。
このセレクタブルクラッチ１００は、図１及び図２に示すように、セレクタ１５０を備えたクラッチ機構１０１と、セレクタ駆動機構１０５とを備える。
クラッチ機構１０１は、同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１１０の外周面と外輪１２０の内周面との間に配置された複数のローラ１３０と、複数のローラ１３０を径方向に付勢する弾性部材１４０と、内輪１１０及び外輪１２０の正逆両方向の相対的な回転動作を許容するフリー状態と内輪１１０及び外輪１２０の正逆両方向の相対的な回転動作を禁止するロック状態とを切り替え可能に構成されたセレクタ１５０とを備える。図１及び図２におけるＣは回転軸心である。
【0020】
本実施形態においては、図３にも示すように、内輪１１０は２段円筒形状をなすよう構成され、小径筒状部１１１と、小径筒状部１１１の一端に連続する大径筒状部１１２とを有する。
外輪１２０は、円環板状の基体部１２１と、基体部１２１の内周縁から軸方向に突出して延びる円筒状の支持壁部１２２と、基体部１２１の外周面に設けられた取付部１２３とを備える。支持壁部１２２の開口端部には、座ぐり状の凹部が形成されており、弾性部材１４０が配置可能となっている。
外輪１２０は、円環板状の基体部１２１と、基体部１２１の内周縁から軸方向に突出して延びる円筒状の支持壁部１２２と、基体部１２１の外周面に設けられた取付部１２３とを備える。支持壁部１２２の開口端部には、座ぐり状の凹部が形成されており、弾性部材１４０が配置可能となっている。
【0021】
内輪１１０の外周面と外輪１２０の内周面とは、互いに近接して対向しており、本実施形態においては、図４にも示すように、内輪１１０の外周面に、複数の支持溝部１１５が周方向に所定間隔で形成されていると共に、外輪１２０の内周面に、複数のローラ１３０の各々に対応する複数のポケット部１２５が形成されている。ここで、本実施形態においては、６つのローラ１３０が周方向に所定間隔で並んだ位置に配置された構成とされているが、支持溝部１１５は、ローラ１３０の数より多く形成されている。
内輪１１０の外周面に支持溝部１１５が形成され、外輪１２０の内周面にポケット部１２５が形成された構成とされることで、内輪１１０を回転させる構成であっても、セレクタ１５０を外輪１２０側に配置することが可能であるため、セレクタ駆動機構１０５のセレクタ１５０へのアプローチが容易なものとなっている共に、ローラ１３０の保持が外輪１２０側で行われるため、遠心力の影響を受けないようになっている。
内輪１１０の外周面に支持溝部１１５が形成され、外輪１２０の内周面にポケット部１２５が形成された構成とされることで、内輪１１０を回転させる構成であっても、セレクタ１５０を外輪１２０側に配置することが可能であるため、セレクタ駆動機構１０５のセレクタ１５０へのアプローチが容易なものとなっている共に、ローラ１３０の保持が外輪１２０側で行われるため、遠心力の影響を受けないようになっている。
【0022】
支持溝部１１５は、周方向に対し傾斜するローラ保持面１１６を有し、回転軸方向に延びるよう形成されている。
本実施形態においては、支持溝部１１５は、ローラ１３０の周面の一部を受容してローラ１３０を支持可能な断面形状が例えば円弧状の凹溝により構成され、ローラ保持面１１６は溝部の側面により構成されている。
支持溝部１１５の開口縁部は、Ｃ面取り形状となっている。
本実施形態においては、支持溝部１１５は、ローラ１３０の周面の一部を受容してローラ１３０を支持可能な断面形状が例えば円弧状の凹溝により構成され、ローラ保持面１１６は溝部の側面により構成されている。
支持溝部１１５の開口縁部は、Ｃ面取り形状となっている。
【0023】
ポケット部１２５は、ローラ１３０を収容可能に構成され周方向に対し傾斜するローラ保持面１２６を有する。
本実施形態においては、ポケット部１２５は、支持壁部１２２の一端面から回転軸方向に延びるよう形成され断面形状が例えば等脚台形と該等脚台形の２つの等辺に接する円とを結合した形状の凹溝により構成されている。ローラ保持面１２６は凹溝の側面により構成されている。
本実施形態においては、ポケット部１２５における正転方向のローラ保持面１２６及び逆転方向のローラ保持面１２６の各々の径方向に対する傾斜角度を、互いに同一の大きさとした構成とされているが、角度差を設けて各ローラ保持面を形成した構成とされていてもよい。このような構成によれば、正転方向及び逆転方向の両方向においてトルク分担荷重の変更が可能となり、機能安定性の向上を容易に図ることが可能となる。
本実施形態においては、ポケット部１２５は、支持壁部１２２の一端面から回転軸方向に延びるよう形成され断面形状が例えば等脚台形と該等脚台形の２つの等辺に接する円とを結合した形状の凹溝により構成されている。ローラ保持面１２６は凹溝の側面により構成されている。
本実施形態においては、ポケット部１２５における正転方向のローラ保持面１２６及び逆転方向のローラ保持面１２６の各々の径方向に対する傾斜角度を、互いに同一の大きさとした構成とされているが、角度差を設けて各ローラ保持面を形成した構成とされていてもよい。このような構成によれば、正転方向及び逆転方向の両方向においてトルク分担荷重の変更が可能となり、機能安定性の向上を容易に図ることが可能となる。
【0024】
複数のローラ１３０の各々は、ポケット部１２５内に収容された状態において外輪１２０における基体部１２１の一端面より軸方向外方に突出する形状に構成され、突出部分の周面に周方向の全周にわたって延びるスプリング装着溝１３１が形成されている。
複数のローラ１３０の各々は、図２に示すように、ポケット部１２５における軸方向他端側の端壁と、軸方向一端側に設けられた円環板状の止め板１８０とによって軸方向への移動が規制されている。
複数のローラ１３０の各々は、図２に示すように、ポケット部１２５における軸方向他端側の端壁と、軸方向一端側に設けられた円環板状の止め板１８０とによって軸方向への移動が規制されている。
【0025】
弾性部材１４０は、複数のローラ１３０の各々に共通のものであって、各ローラ１３０をポケット部１２５に向けて径方向外方に付勢するようにローラ１３０のスプリング装着溝１３１に対し内方側から装着されている。すなわち、弾性部材１４０は、ローラ１３０の保持が外輪１２０側で行われるよう設けられ、セレクタブルクラッチ１００がフリー状態を維持するようにローラ１３０を付勢している。
本実施形態においては、弾性部材１４０は、環状のガータースプリングにより構成されているが、例えばリボンスプリングなどにより構成されてもよい。
弾性部材１４０として複数のローラ１３０の各々に共通のものを用いることで、部品点数の削減が図られていると共に小型化が図られている。また、内輪１１０が一定の回転速度以上で回転しているときに、内輪１１０と外輪１２０とが噛み合わないようにするための付勢力の設定が容易となっている。
本実施形態においては、弾性部材１４０は、環状のガータースプリングにより構成されているが、例えばリボンスプリングなどにより構成されてもよい。
弾性部材１４０として複数のローラ１３０の各々に共通のものを用いることで、部品点数の削減が図られていると共に小型化が図られている。また、内輪１１０が一定の回転速度以上で回転しているときに、内輪１１０と外輪１２０とが噛み合わないようにするための付勢力の設定が容易となっている。
【0026】
セレクタ１５０は、円筒状部材により構成され、ポケット部１２５が形成された外輪１２０と軸方向に前後して内輪１１０及び外輪１２０と同軸上に配置されている。
セレクタ１５０は、内輪１１０及び外輪１２０と独立して回転可能に設けられており、回転されることでローラ１３０を径方向に移動させ、セレクタブルクラッチ１００をフリー状態とロック状態との間で切り替えることが可能となるように構成されている。本実施形態においては、セレクタブルクラッチ１００がフリー状態にあるときに、セレクタ１５０をロック方向（図１において反時計方向）に回転させることで、ポケット部１２１内に収容されたローラ１３０を支持溝部１１１に向かって径方向内方に移動させるようになっている。また、セレクタブルクラッチ１００がロック状態にあるときに、セレクタ１５０を反ロック方向（図１において時計方向）に回転させることで、支持溝部１１５に支持されたローラ１３０をポケット部１２５に向かって径方向外方に移動させるようになっている。
セレクタ１５０は、内輪１１０及び外輪１２０と独立して回転可能に設けられており、回転されることでローラ１３０を径方向に移動させ、セレクタブルクラッチ１００をフリー状態とロック状態との間で切り替えることが可能となるように構成されている。本実施形態においては、セレクタブルクラッチ１００がフリー状態にあるときに、セレクタ１５０をロック方向（図１において反時計方向）に回転させることで、ポケット部１２１内に収容されたローラ１３０を支持溝部１１１に向かって径方向内方に移動させるようになっている。また、セレクタブルクラッチ１００がロック状態にあるときに、セレクタ１５０を反ロック方向（図１において時計方向）に回転させることで、支持溝部１１５に支持されたローラ１３０をポケット部１２５に向かって径方向外方に移動させるようになっている。
【0027】
セレクタ１５０の内周面は、ローラ１３０が支持溝部１１５に支持された状態においてローラに当接するローラ保持面１５１を構成している（図５参照）。
セレクタ１５０の内周面には、図４に示すように、ローラ１３０がポケット部１２５内に収容されてセレクタブルクラッチ１００がフリー状態とされているときに、ローラ１３０を収容可能に構成されたローラ収容凹部１５２が形成されている。
ローラ収容凹部１５２は、セレクタ１５０のロック方向への回転に伴ってローラ１３０を支持溝部１１５に向かって径方向に移動させるよう構成されたテーパー状のガイド面１５３を有する。
セレクタ１５０の内周面には、図４に示すように、ローラ１３０がポケット部１２５内に収容されてセレクタブルクラッチ１００がフリー状態とされているときに、ローラ１３０を収容可能に構成されたローラ収容凹部１５２が形成されている。
ローラ収容凹部１５２は、セレクタ１５０のロック方向への回転に伴ってローラ１３０を支持溝部１１５に向かって径方向に移動させるよう構成されたテーパー状のガイド面１５３を有する。
【0028】
このセレクタブルクラッチ１００は、セレクタ１５０の可動範囲を規制する回転規制機構を備えている。
本実施形態においては、回転規制機構は、ポケット部１２５が形成された外輪１２０の基体部１２１の一面において軸方向に延びるよう立設されたピン部材１２７と、セレクタ１５０の内周面において周方向に延びるよう形成されピン部材１２７が摺動可能に挿入される回転規制溝部１５６とにより構成されている。
本実施形態においては、回転規制機構は、ポケット部１２５が形成された外輪１２０の基体部１２１の一面において軸方向に延びるよう立設されたピン部材１２７と、セレクタ１５０の内周面において周方向に延びるよう形成されピン部材１２７が摺動可能に挿入される回転規制溝部１５６とにより構成されている。
【0029】
セレクタ駆動機構１０５は、図１に示すように、一方向（図１において左右方向）に進退可能に駆動される駆動軸１６１を備えたリニア式のアクチュエータ１６０と、一端部が駆動軸１６１に連結されると共に他端部がセレクタ１５０の外周面に設けられた軸受部１５５に連結されセレクタブルクラッチ１００をフリー状態とするフリー位置とセレクタブルクラッチ１００をロック状態に保持するロック位置との間で前記一方向に往復動可能な駆動ロッド１６５と、駆動ロッド１６５をロック位置方向に移動させてセレクタ１５０をロック方向に回転させたときに圧縮方向に弾性変形可能となるよう配置された待機スプリング１７０とを備える。
本実施形態では、待機スプリング１７０は、コイル状スプリングからなり、駆動ロッド１６５が挿通状態で設けられている。
本実施形態では、待機スプリング１７０は、コイル状スプリングからなり、駆動ロッド１６５が挿通状態で設けられている。
【0030】
アクチュエータ１６０は、セレクタブルクラッチ１００をロック状態としたときに、駆動ロッド１６５をロック位置に固定してセレクタ１５０の位置を保持するロック位置保持機能を有する。これにより、セレクタ１５０が振動などにより期せずして回転することを確実に防止することができ、ロック状態を保持することができるようになっている。
また、このセレクタブルクラッチ１００は、駆動ロッド１６５の可動範囲を規制するロッド位置規制機構を備えている。
本実施形態においては、図１に示すように、前記一方向におけるロック位置より外方側に位置される外輪１２０における取付部１２３に位置規制部１２４が設けられることで、ロッド位置規制機構が構成されている。
また、このセレクタブルクラッチ１００は、駆動ロッド１６５の可動範囲を規制するロッド位置規制機構を備えている。
本実施形態においては、図１に示すように、前記一方向におけるロック位置より外方側に位置される外輪１２０における取付部１２３に位置規制部１２４が設けられることで、ロッド位置規制機構が構成されている。
【0031】
而して、上記のセレクタブルクラッチ１００においては、支持溝部１１５のローラ保持面１１６及びポケット部１２５のローラ保持面１２６は、ローラ１３０を挟み込んだときに、ローラ１３０をポケット部１２５に向けて移動させる方向の荷重がローラ１３０に作用する傾斜角度で形成され、ロック状態においてローラ１３０を支持溝部１１５のローラ保持面１１６、ポケット部１２５のローラ保持面１２６及びセレクタ１５０のローラ保持面１５１で保持するよう構成されている。
【0032】
具体的に説明すると、図５に示すように、内輪１１０及び外輪１２０の噛み合い時に、ローラ１３０に作用するローラ荷重がＴｒ［Ｎ］であるとすると、ローラ１３０は、支持溝部１１５のローラ保持面１１６から（Ｔｒ・ｓｉｎθ1 ）で示される内輪垂直抗力Ｔｂ［Ｎ］を受ける。θ1 は、（９０°－θｎ）で示される角度［°］であり、θｎは、ローラ保持面１１６が径方向に対してなす荷重作用面角度［°］である。
また、ポケット部１２５は、ローラ１３０からポケット部１２５のローラ保持面１２６に沿った方向に（Ｔｂ・ｃｏｓθ2 ）で示されるローラ保持面１２６に平行な分力Ｔｃ［Ｎ］が作用すると共に、ローラ保持面１２６に対し垂直方向に（Ｔｂ・ｓｉｎθ2 ）で示される垂直抗力Ｔｄ［Ｎ］が作用する。θ2 は、（９０°－（θｎ－θｇ））で示される角度［°］であり、θｇは、ローラ保持面１２６が径方向に対してなす角度［°］である。また、ローラ保持面１２６の摩擦係数をμとすると、ローラ保持面１２６に対しμ・Ｔｄで示される摩擦力Ｔｆ［Ｎ］が作用する。
従って、ローラ１３０には、ポケット部１２５のローラ保持面１２６に沿った方向に、ポケット部１２５に向かう（Ｔｃ－μＴｄ）で示される押し出し荷重Ｎｃ［Ｎ］が作用し、径方向外方には（Ｎｃ・ｃｏｓθ2 ）で示される分力Ｎ［Ｎ］が作用する。このため、押し出し荷重Ｎｃの分力Ｎと弾性部材１４０による付勢力をセレクタ１５０のローラ保持面１５１で受けることで内輪１１０と外輪１２０とを噛み合わせることができると共に、セレクタ１５０を反ロック方向に回転させてセレクタ１５０をローラ１３０から外すことでロックを解除することができるようになっている。
また、ポケット部１２５は、ローラ１３０からポケット部１２５のローラ保持面１２６に沿った方向に（Ｔｂ・ｃｏｓθ2 ）で示されるローラ保持面１２６に平行な分力Ｔｃ［Ｎ］が作用すると共に、ローラ保持面１２６に対し垂直方向に（Ｔｂ・ｓｉｎθ2 ）で示される垂直抗力Ｔｄ［Ｎ］が作用する。θ2 は、（９０°－（θｎ－θｇ））で示される角度［°］であり、θｇは、ローラ保持面１２６が径方向に対してなす角度［°］である。また、ローラ保持面１２６の摩擦係数をμとすると、ローラ保持面１２６に対しμ・Ｔｄで示される摩擦力Ｔｆ［Ｎ］が作用する。
従って、ローラ１３０には、ポケット部１２５のローラ保持面１２６に沿った方向に、ポケット部１２５に向かう（Ｔｃ－μＴｄ）で示される押し出し荷重Ｎｃ［Ｎ］が作用し、径方向外方には（Ｎｃ・ｃｏｓθ2 ）で示される分力Ｎ［Ｎ］が作用する。このため、押し出し荷重Ｎｃの分力Ｎと弾性部材１４０による付勢力をセレクタ１５０のローラ保持面１５１で受けることで内輪１１０と外輪１２０とを噛み合わせることができると共に、セレクタ１５０を反ロック方向に回転させてセレクタ１５０をローラ１３０から外すことでロックを解除することができるようになっている。
【0033】
本実施形態に係るセレクタブルクラッチ１００においては、駆動ロッド１６５がフリー位置に位置されてセレクタブルクラッチ１００がフリー状態に維持されているときには、図６Ａに示すように、ローラ１３０は、弾性部材１４０によって付勢されて外輪１２０におけるポケット部１２５内及びセレクタ１５０におけるローラ収容凹部１５２内に位置されている。従って、回転する内輪１１０に対しローラ１３０が離脱しているため、フリクションロスの低減化及び低騒音化を図ることが可能となっている。
【0034】
セレクタブルクラッチ１００をフリー状態からロック状態に切り替えるにあたって、駆動ロッド１６５をロック位置に向けて駆動させると、図６Ｂに示すように、セレクタ１５０がロック方向に回転してセレクタ１５０におけるローラ収容凹部１５２のガイド面１５３がローラ１３０に当接する。
このとき、セレクタ駆動機構１０５が待機スプリング１７０を備えることで、内輪１１０の支持溝部１１５と外輪１２０のポケット部１２５との位相が合っていない場合には、図６Ｃに示すように、駆動ロッド１６５がロック位置まで移動される一方で、セレクタ１５０の回転が阻止されて待機スプリング１７０が圧縮される。従って、セレクタブルクラッチ１００は、ロック待機状態を維持する。
内輪１１０が一定の回転速度以上で回転しているときには、セレクタ１５０の誤操作または誤作動によりローラ１３０が支持溝部１１５側に移動しようとしても、支持溝部１１５の開口縁部がＣ面取り形状となっているため、ローラ１３０が面取り部によってポケット部１２５側に弾かれる。これにより、内輪１１０と外輪１２０との急激な噛み合いにより衝撃による欠けや破損を確実に防止することができ、長寿命化を図ることが可能となっていると共に高い安全性を確保することが可能となっている。
このとき、セレクタ駆動機構１０５が待機スプリング１７０を備えることで、内輪１１０の支持溝部１１５と外輪１２０のポケット部１２５との位相が合っていない場合には、図６Ｃに示すように、駆動ロッド１６５がロック位置まで移動される一方で、セレクタ１５０の回転が阻止されて待機スプリング１７０が圧縮される。従って、セレクタブルクラッチ１００は、ロック待機状態を維持する。
内輪１１０が一定の回転速度以上で回転しているときには、セレクタ１５０の誤操作または誤作動によりローラ１３０が支持溝部１１５側に移動しようとしても、支持溝部１１５の開口縁部がＣ面取り形状となっているため、ローラ１３０が面取り部によってポケット部１２５側に弾かれる。これにより、内輪１１０と外輪１２０との急激な噛み合いにより衝撃による欠けや破損を確実に防止することができ、長寿命化を図ることが可能となっていると共に高い安全性を確保することが可能となっている。
【0035】
支持溝部１１５とポケット部１２５との位相が合うと、図６Ｄに示すように、待機スプリング１７０による付勢力が開放されることでセレクタ１５０がロック方向に回転し、ローラ１３０がローラ収容凹部１５２のガイド面１５３の作用によって支持溝部１１５に向かって径方向に移動する。
このとき、ピン部材１２７と回転規制溝部１５６とによりセレクタ１５０の可動範囲が規制されることで、セレクタ１５０のオーバーランニングを防止することが可能となり、フリー状態とロック状態との切り替えを確実に行うことができるようになっている。
また、セレクタブルクラッチ１００がロック待機状態に保持されるときに、駆動ロッド１６５の可動範囲を規制する位置規制部１２４を備えることで、待機スプリング１７０が過度に圧縮されることが防止されるため、待機スプリング１７０自体が破損することを回避することができると共に待機スプリング１７０の付勢力の開放によりセレクタ１５０の過剰な作動を回避することができ、セレクタ１５０のオーバーランニングを一層確実に防止することが可能となっている。
このとき、ピン部材１２７と回転規制溝部１５６とによりセレクタ１５０の可動範囲が規制されることで、セレクタ１５０のオーバーランニングを防止することが可能となり、フリー状態とロック状態との切り替えを確実に行うことができるようになっている。
また、セレクタブルクラッチ１００がロック待機状態に保持されるときに、駆動ロッド１６５の可動範囲を規制する位置規制部１２４を備えることで、待機スプリング１７０が過度に圧縮されることが防止されるため、待機スプリング１７０自体が破損することを回避することができると共に待機スプリング１７０の付勢力の開放によりセレクタ１５０の過剰な作動を回避することができ、セレクタ１５０のオーバーランニングを一層確実に防止することが可能となっている。
【0036】
ローラ１３０が支持溝部１１５に移動すると、ローラ１３０を支持溝部１１５のローラ保持面１１６とポケット部１２５のローラ保持面１２６とで周方向に挟み込むと共にセレクタ１５０のローラ保持面１５１がローラ１３０に当接することで、内輪１１０と外輪１２０とが噛み合うようになっている。
このような噛み合い方式であることで、摩擦クラッチのようにトルク伝達時におけるワインドアップ（弾性変形）が発生することがなく、セレクタブルクラッチ１００を高い剛性を有するものとして構成することが可能となっていると共に、安定した噛み合いを簡単な構造で実現可能となっている。しかも、噛み合い時におけるローラ１３０及びローラ保持面１１６，１２６，１５１に作用する面圧を低くすることができるため、衝撃による欠けや摩耗に強い安価な材料で設計可能となると共に、ローラ１３０自体が回転するため、同一個所での噛み合いとはなりにくく耐久性を向上することが可能となり、長寿命化を図ることが可能となっている。さらにまた、小さいスペースに多くのローラ１３０を配置することができると共に正逆両方向のロックを一つのローラ１３０で実現することができるため、小型化が図られていると共に高いトルクの伝達が可能となっている。
このような噛み合い方式であることで、摩擦クラッチのようにトルク伝達時におけるワインドアップ（弾性変形）が発生することがなく、セレクタブルクラッチ１００を高い剛性を有するものとして構成することが可能となっていると共に、安定した噛み合いを簡単な構造で実現可能となっている。しかも、噛み合い時におけるローラ１３０及びローラ保持面１１６，１２６，１５１に作用する面圧を低くすることができるため、衝撃による欠けや摩耗に強い安価な材料で設計可能となると共に、ローラ１３０自体が回転するため、同一個所での噛み合いとはなりにくく耐久性を向上することが可能となり、長寿命化を図ることが可能となっている。さらにまた、小さいスペースに多くのローラ１３０を配置することができると共に正逆両方向のロックを一つのローラ１３０で実現することができるため、小型化が図られていると共に高いトルクの伝達が可能となっている。
【0037】
一方、セレクタブルクラッチ１００をロック状態からフリー状態に切り替える際には、駆動ロッド１６５をロック位置からフリー位置に向けて駆動させることでセレクタ１５０を反ロック方向に回転させる。このとき、弾性部材１４０がローラ１３０をポケット部１２５に向けて付勢するよう設けられ、ポケット部１２５のローラ保持面１２６及び支持溝部１１５のローラ保持面１１６がローラ１３０を挟み込んだときに、ローラ１３０をポケット部１２５に向けて移動させる方向の荷重が作用する傾斜角度で形成されていることから、トルクが残っていても、セレクタ１５０を小さな力で容易に回転させることが可能となっていると共に、セレクタ１５０のローラ保持面１５１をローラ１３０から外すことでローラ１３０を支持溝部１１５から離脱させてロック状態を容易に解除することができるようになっている。
【0038】
上記の実施形態においては、セレクタ駆動機構１０５としていわゆるリニア式アクチュエータを駆動源として備えた構成について説明したが、セレクタ駆動機構１０５は、図７に示すように、ロータリー式アクチュエータを駆動源として備えた構成や、図８に示すように、ウォームギア機構を利用した構成であってもよい。
【0039】
【0040】
図７に示すセレクタブルクラッチ１００におけるセレクタ駆動機構１０５は、正転逆転可能に駆動される駆動軸１６１を備えたロータリー式のアクチュエータ１６０と、駆動軸１６１に設けられた回動アーム１６２と、一端部が回動アーム１６２に連結されると共に他端部がセレクタ１５０の外周面に設けられた軸受部１５５に連結されセレクタブルクラッチ１００をフリー状態とするフリー位置とセレクタブルクラッチ１００をロック状態に保持するロック位置との間で前記一方向に往復動可能な駆動ロッド１６５と、駆動ロッド１６５をロック位置方向に移動させたときに圧縮方向に弾性変形可能となるように配置された待機スプリング１７０とを備える。
本実施形態では、待機スプリング１７０は、コイル状スプリングからなり、駆動ロッド１６５が挿通状態で設けられている。
また、アクチュエータ１６０は、セレクタブルクラッチ１００をロック状態としたときに、駆動ロッド１６５をロック位置に固定してセレクタ１５０の位置を保持するロック位置保持機能を有する。これにより、セレクタ１５０が振動などにより期せずして回転することを確実に防止することができ、ロック状態を保持することができるようになっている。
本実施形態では、待機スプリング１７０は、コイル状スプリングからなり、駆動ロッド１６５が挿通状態で設けられている。
また、アクチュエータ１６０は、セレクタブルクラッチ１００をロック状態としたときに、駆動ロッド１６５をロック位置に固定してセレクタ１５０の位置を保持するロック位置保持機能を有する。これにより、セレクタ１５０が振動などにより期せずして回転することを確実に防止することができ、ロック状態を保持することができるようになっている。
【0041】
このセレクタブルクラッチ１００においては、セレクタブルクラッチ１００をフリー状態からロック状態に切り替える際には、駆動軸１６１を正転方向に回転駆動させて回動アーム１６２を回動させることで、駆動ロッド１６５をロック位置に向けて駆動する。このとき、内輪１１０の支持溝部１１５と外輪１２０のポケット部１２５との位相が合っていない場合には、駆動ロッド１６５がロック位置まで移動される一方で、セレクタ１５０の回転が阻止されてスプリング機構１７０が圧縮される。従って、セレクタブルクラッチ１００は、ロック待機状態を維持する。
支持溝部１１５とポケット部１２５との位相が合うと、スプリング機構１７０による付勢力が開放されることでセレクタ１５０がロック方向に回転し、ローラ１３０がローラ収容凹部１５２のガイド面１５３の作用によって支持溝部１１５に向かって径方向に移動する。ローラ１３０が支持溝部１１５に移動すると、ローラ１３０を支持溝部１１５のローラ保持面１１６とポケット部１２５のローラ保持面１２６とで周方向に挟み込むと共にセレクタ１５０のローラ保持面１５１がローラ１３０に当接することで、内輪１１０と外輪１２０とが噛み合うようになっている。
支持溝部１１５とポケット部１２５との位相が合うと、スプリング機構１７０による付勢力が開放されることでセレクタ１５０がロック方向に回転し、ローラ１３０がローラ収容凹部１５２のガイド面１５３の作用によって支持溝部１１５に向かって径方向に移動する。ローラ１３０が支持溝部１１５に移動すると、ローラ１３０を支持溝部１１５のローラ保持面１１６とポケット部１２５のローラ保持面１２６とで周方向に挟み込むと共にセレクタ１５０のローラ保持面１５１がローラ１３０に当接することで、内輪１１０と外輪１２０とが噛み合うようになっている。
【0042】
一方、セレクタブルクラッチ１００をロック状態からフリー状態に切り替える際には、駆動軸１６１を逆転方向に回転駆動させて回動アーム１６２を回動させることで、駆動ロッド１６５をフリー位置に向けて駆動する。これにより、セレクタ１５０を反ロック方向に回転させてセレクタ１５０のローラ保持面１５１をローラ１３０から外すことでローラ１３０を支持溝部１１５から離脱させロック状態を解除することができるようになっている。
【0043】
図８に示すセレクタブルクラッチにおけるクラッチ機構１０１は、セレクタ１５０の構成が異なる他は、図１に示すセレクタブルクラッチ１００と同一の構成を有し、同一の構成部材には同一の符号が付してあり、説明を省略することとする。
セレクタ１５０は、外周面にウォーム歯１５７が形成され、ウォームホイールとして機能するよう構成されている。
セレクタ１５０は、外周面にウォーム歯１５７が形成され、ウォームホイールとして機能するよう構成されている。
【0044】
図８に示すセレクタブルクラッチにおけるセレクタ駆動機構１０５は、図９にも示すように、アクチュエータ１６０と、アクチュエータ１６０により正転逆転可能に駆動される駆動ロッド１６５と、駆動ロッド１６５に対し摺動可能に設けられセレクタ１５０のウォーム歯１５７と噛合するウォーム１６３と、ウォーム１６３の一端側において駆動ロッド１６５に設けられたばね受け部材１６６と、ばね受け部材１６６の一端側において駆動ロッド１６５が挿通状態で設けられた待機スプリング１７０とを備える。
本実施形態においては、アクチュエータ１６０は、セレクタブルクラッチ１００をロック状態としたときに、回転トルクを保持しセレクタ１５０の位置を保持するロック位置保持機能を有する。これにより、セレクタ１５０が振動などにより期せずして回転することを確実に防止することができ、ロック状態を保持することができるようになっている。ロック位置保持機能は、ウォームギア機構をセルフロック現象が発生するよう構成することで実現してもよい。
本実施形態においては、アクチュエータ１６０は、セレクタブルクラッチ１００をロック状態としたときに、回転トルクを保持しセレクタ１５０の位置を保持するロック位置保持機能を有する。これにより、セレクタ１５０が振動などにより期せずして回転することを確実に防止することができ、ロック状態を保持することができるようになっている。ロック位置保持機能は、ウォームギア機構をセルフロック現象が発生するよう構成することで実現してもよい。
【0045】
本実施形態においては、フリー状態においてウォーム１６３の他端部が一方の位置規制部１２４に当接し、ウォーム１６３が待機スプリング１７０を圧縮方向に弾性変形させるよう移動したときにばね受け部材１６６の一端部が他方の位置規制部１２４に当接することで、ウォーム１６３の可動範囲を規制している。
【0046】
このセレクタブルクラッチにおいては、セレクタブルクラッチをフリー状態からロック状態に切り替える際には、駆動ロッド１６５を正転方向に回転駆動してウォーム１６３を回転させることで、セレクタ１５０をロック方向に回転させる。このとき、内輪１１０の支持溝部１１５と外輪１２０のポケット部１２５との位相が合っていない場合には、図１０Ａに示すように、セレクタ１５０の回転が阻止され、ウォーム１６３及びばね受け部材１６６が駆動ロッド１６５に対し移動される。これにより、待機スプリング１７０が圧縮され、セレクタブルクラッチは、ロック待機状態を維持する。
支持溝部１１５とポケット部１２５との位相が合うと、図１０Ｂに示すように、待機スプリング１７０による付勢力が開放されることでウォーム１６３及びばね受け部材１６６がフリー位置側に移動すると共にセレクタ１５０がロック方向に回転し、ローラ１３０がローラ収容凹部１５２のガイド面１５３の作用によって支持溝部１１５に向かって径方向に移動する。ローラ１３０が支持溝部１１５に移動すると、ローラ１３０を支持溝部１１５のローラ保持面１１６とポケット部１２５のローラ保持面１２６とで周方向に挟み込むと共にセレクタ１５０のローラ保持面１５１がローラ１３０に当接することで、内輪１１０と外輪１２０とが噛み合うようになっている。
支持溝部１１５とポケット部１２５との位相が合うと、図１０Ｂに示すように、待機スプリング１７０による付勢力が開放されることでウォーム１６３及びばね受け部材１６６がフリー位置側に移動すると共にセレクタ１５０がロック方向に回転し、ローラ１３０がローラ収容凹部１５２のガイド面１５３の作用によって支持溝部１１５に向かって径方向に移動する。ローラ１３０が支持溝部１１５に移動すると、ローラ１３０を支持溝部１１５のローラ保持面１１６とポケット部１２５のローラ保持面１２６とで周方向に挟み込むと共にセレクタ１５０のローラ保持面１５１がローラ１３０に当接することで、内輪１１０と外輪１２０とが噛み合うようになっている。
【0047】
一方、セレクタブルクラッチをロック状態からフリー状態に切り替える際には、駆動ロッド１６５を逆転方向に回転駆動してウォーム１６３を回転させることで、セレクタ１５０を反ロック方向に回転させる。これにより、セレクタ１５０のローラ保持面１５１がローラ１３０から外れる。その結果、ローラ１３０が、ポケット部１２５のローラ保持面１２６及び支持溝部１１５のローラ支持面１１６から受けるポケット部１２５側に向かう荷重、並びに、弾性部材１４０の付勢力によって、支持溝部１１５から離脱され、ロック状態を解除することができるようになっている。
【0048】
上記の各実施形態においては、待機スプリングをセレクタ駆動機構に設けた構成について説明したが、クラッチ機構が待機スプリングを備えた構成としてもよい。
図１１乃至図１３に示すように、本実施形態のクラッチ機構１０１は、外輪１２０、セレクタ１５０及びセレクタ駆動機構を構成する回転板１８５がこの順で並ぶよう軸方向に前後して配置された構成とされている。クラッチ機構１０１は、上記の各実施形態に係るものと基本的には同一の構成を有し、上記の各実施形態に係るものと同一の構成部材については同一の符号を付しており、説明を省略する。
図１１乃至図１３に示すように、本実施形態のクラッチ機構１０１は、外輪１２０、セレクタ１５０及びセレクタ駆動機構を構成する回転板１８５がこの順で並ぶよう軸方向に前後して配置された構成とされている。クラッチ機構１０１は、上記の各実施形態に係るものと基本的には同一の構成を有し、上記の各実施形態に係るものと同一の構成部材については同一の符号を付しており、説明を省略する。
【0049】
セレクタ１５０の一面には、回転軸心Ｃと同心上に形成され周方向に延びる複数の待機スプリング配置溝部１５４を有する。待機スプリング配置溝部１５４は、ローラ収容凹部１５２より径方向外方側の位置において周方向に所定間隔で並ぶよう形成されている。
待機スプリング配置溝部１５４内には、コイル状の待機スプリング１７０が配置されていると共に、周方向一端部（図１１及び図１２において時計方向側の端部）にピン部材１７１が配置されている。ピン部材１７１は回転板１８５に固定されている。
また、セレクタ１５０の一面には、周方向に延びる複数のガイド溝部１５８が形成されており、各ガイド溝部１５８には、回転板１８５と外輪１２０とを連結する連結用ピン部材１８７が摺動可能に挿通される。
待機スプリング配置溝部１５４内には、コイル状の待機スプリング１７０が配置されていると共に、周方向一端部（図１１及び図１２において時計方向側の端部）にピン部材１７１が配置されている。ピン部材１７１は回転板１８５に固定されている。
また、セレクタ１５０の一面には、周方向に延びる複数のガイド溝部１５８が形成されており、各ガイド溝部１５８には、回転板１８５と外輪１２０とを連結する連結用ピン部材１８７が摺動可能に挿通される。
【0050】
回転板１８５には、連結用ピン部材１８７が摺動可能に挿通され周方向に延びるピン部材挿通溝部１８６がセレクタ１５０のガイド溝部１５８に対応して形成されている。
このクラッチ機構１０１においては、セレクタブルクラッチをロック状態としたときにセレクタ１５０をロック位置に保持するためのロック位置保持機構１９０が設けられている。
このクラッチ機構１０１においては、セレクタブルクラッチをロック状態としたときにセレクタ１５０をロック位置に保持するためのロック位置保持機構１９０が設けられている。
【0051】
ロック位置保持機構１９０は、径方向外方側に開口するプランジャ穴を有するプランジャ１９１と、プランジャ穴に収容されプランジャ１９１を径方向内方側に付勢する付勢手段１９３と、付勢手段１９３の軸方向外端部に固定されたばね受け部１９４とを備える。
プランジャ１９１は、回転板１８５の一のガイド溝部１５８から径方向に延び回転板１８５の外周面に開口するよう形成されたプランジャ収容孔内に摺動可能に収容され、ばね受け部１９４が回転板１８５に固定されることで先端がピン部材挿通溝部１８６の径方向内方側の周面に当接するよう配置されている。プランジャ１９１は、ピン部材挿通溝部１８６内に露出する先端部が円錐状に形成されており、セレクタ１５０をロック方向に回転させたときに連結用ピン部材１８７を押圧することでテーパー面の作用により付勢手段１９３を圧縮させる方向に移動するようになっている。
プランジャ１９１は、回転板１８５の一のガイド溝部１５８から径方向に延び回転板１８５の外周面に開口するよう形成されたプランジャ収容孔内に摺動可能に収容され、ばね受け部１９４が回転板１８５に固定されることで先端がピン部材挿通溝部１８６の径方向内方側の周面に当接するよう配置されている。プランジャ１９１は、ピン部材挿通溝部１８６内に露出する先端部が円錐状に形成されており、セレクタ１５０をロック方向に回転させたときに連結用ピン部材１８７を押圧することでテーパー面の作用により付勢手段１９３を圧縮させる方向に移動するようになっている。
【0052】
プランジャ１９１は、図１３に示すように、セレクタブルクラッチがフリー状態に保持されているときには、連結用ピン部材１８７に対しロック方向（図１３において半時計方向）側に位置されている。内輪１１０の支持溝部１１５と外輪１２０のポケット部１２５との位相が合った状態でセレクタ１５０がロック方向に回転すると、図１４Ａに示すように、プランジャ１９１が連結用ピン部材１８７に乗り上げるよう径方向外方側に移動する。その後、セレクタブルクラッチがロック状態とされると、図１４Ｂに示すように、プランジャ１９１が連結用ピン部材１８７を乗り越えて連結用ピン部材１８７に対し反ロック方向（時計方向）側に移動する。これにより、セレクタ１５０が振動などによって期せずして反ロック方向に回転することを確実に防止することができ、ロック状態を機械的に保持することが可能となっている。
【0053】
このクラッチ機構１０１においては、セレクタブルクラッチをフリー状態からロック状態に切り替えるにあたってセレクタ１５０をロック方向に回転させたときに、内輪１１０の支持溝部１１５と外輪１２０のポケット部１２５との位相が合わない場合には、セレクタ１５０の回転が阻止される一方で、回転板の回転に伴ってピン部材１７１が待機スプリング１７０を圧縮する方向に押圧し、セクタブルクラッチはロック待機状態を保持する。内輪１１０の支持溝部１１５と外輪１２０のポケット部１２５との位相が合い次第、待機スプリング１７０のばね力が解放されることでセレクタ１５０がロック方向に回転し、これにより、ローラ１３０が支持溝部１１５、ポケット部１２５及びセレクタ１５０で保持され、内輪１１０及び外輪１２０が噛み合うようになっている。
【0054】
なお、セレクタ駆動機構としては、上記の実施形態に係るセレクタブルクラッチを構成するものと同様に、リニア式またはロータリー式のアクチュエータを備えた構成、あるいは、ウォームギア式のセレクタ駆動機構のいずれのものであってもよい。また、適宜のギア機構により直接的に回転駆動させる構成としてもよい。
また、アクチュエータとして位置保持機能を有するものを用いることで、セレクタブルクラッチがロック位置保持機能を有するものとして構成されてもよい。この場合には、クラッチ機構はロック位置保持機構を有さない構成であってもよい。
また、アクチュエータとして位置保持機能を有するものを用いることで、セレクタブルクラッチがロック位置保持機能を有するものとして構成されてもよい。この場合には、クラッチ機構はロック位置保持機構を有さない構成であってもよい。
【0055】
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、上記の各実施形態においては、外輪を固定し、内輪を回転させる構成について説明したが、内輪を固定して、外輪を回転させる構成や、内輪及び外輪がともに回転する構成としてもよい。
また、上記の各実施形態においては、内輪の外周面に支持溝部を形成すると共に外輪の内周面にポケット部を形成し、ローラを径方向外方に付勢するよう弾性部材を配置した構成について説明したが、外輪の内周面に支持溝部を形成すると共に内輪の外周面にポケット部を形成し、ローラを径方向内方に付勢するよう弾性部材を配置した構成としてもよい。
さらにまた、上記の各実施形態においては、弾性部材として複数のローラに共通のものを用いた構成について説明したが、複数のローラの各々に対応する複数の弾性部材を設けた構成としてもよい。
さらにまた、上記の各実施形態においては、両方向フリー状態と両方向ロック状態の２つの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、隣接する２つの支持溝部の各々に支持されるようローラを配置すると共に該２つのローラの各々に対応する第１ポケット部及び第２ポケット部を設け、さらに、該２つのローラのいずれか一方または両方を径方向に移動させることが可能となるようセレクタを構成することで、一方向ロック状態を含む３つ乃至４つの動作モードを切り替え可能に構成されていてもよい。
例えば、上記の各実施形態においては、外輪を固定し、内輪を回転させる構成について説明したが、内輪を固定して、外輪を回転させる構成や、内輪及び外輪がともに回転する構成としてもよい。
また、上記の各実施形態においては、内輪の外周面に支持溝部を形成すると共に外輪の内周面にポケット部を形成し、ローラを径方向外方に付勢するよう弾性部材を配置した構成について説明したが、外輪の内周面に支持溝部を形成すると共に内輪の外周面にポケット部を形成し、ローラを径方向内方に付勢するよう弾性部材を配置した構成としてもよい。
さらにまた、上記の各実施形態においては、弾性部材として複数のローラに共通のものを用いた構成について説明したが、複数のローラの各々に対応する複数の弾性部材を設けた構成としてもよい。
さらにまた、上記の各実施形態においては、両方向フリー状態と両方向ロック状態の２つの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、隣接する２つの支持溝部の各々に支持されるようローラを配置すると共に該２つのローラの各々に対応する第１ポケット部及び第２ポケット部を設け、さらに、該２つのローラのいずれか一方または両方を径方向に移動させることが可能となるようセレクタを構成することで、一方向ロック状態を含む３つ乃至４つの動作モードを切り替え可能に構成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0056】
本発明に係るセレクタブルクラッチは、例えば車両用パーキングロックシステムの構築に極めて有用なものとなる。すなわち、本発明に係るセレクタブルクラッチは、セレクタによるローラの保持を解除しない限りロック状態が解除されることがないことから、例えば車両が停車している路面の状態およびその他の理由によりトルク入力があった場合であっても、ロック状態が解除されることがなく、車両の停止状態を維持することが可能となる。また、セレクタがローラから外れるとロック状態が解除されるため、例えば坂路等によるトルク負荷などにより内輪または外輪に対しトルクが作用していても、ロック状態を容易に解除することが可能となる。
【符号の説明】
【0057】
１００ ・・・ セレクタブルクラッチ
１０１ ・・・ クラッチ機構
１０５ ・・・ セレクタ駆動機構
１１０ ・・・ 内輪
１１１ ・・・ 小径筒状部
１１２ ・・・ 大径筒状部
１１５ ・・・ 支持溝部
１１６ ・・・ ローラ保持面
１２０ ・・・ 外輪
１２１ ・・・ 基体部
１２２ ・・・ 支持壁部
１２３ ・・・ 取付部
１２４ ・・・ 位置規制部
１２５ ・・・ ポケット部
１２６ ・・・ ローラ保持面
１２７ ・・・ ピン部材
１３０ ・・・ ローラ
１３１ ・・・ スプリング装着溝
１４０ ・・・ 弾性部材
１５０ ・・・ セレクタ
１５１ ・・・ ローラ保持面
１５２ ・・・ ローラ収容凹部
１５３ ・・・ ガイド面
１５４ ・・・ 待機スプリング配置溝部
１５５ ・・・ 軸受部
１５６ ・・・ 回転規制溝部
１５７ ・・・ ウォーム歯
１５８ ・・・ ガイド溝部
１６０ ・・・ アクチュエータ
１６１ ・・・ 駆動軸
１６２ ・・・ 回動アーム
１６３ ・・・ ウォーム
１６５ ・・・ 駆動ロッド
１６６ ・・・ ばね受け部材
１７０ ・・・ 待機スプリング
１７１ ・・・ ピン部材
１８０ ・・・ 止め板
１８５ ・・・ 回転板
１８６ ・・・ ピン部材挿通溝部
１８７ ・・・ 連結用ピン部材
１９０ ・・・ ロック位置保持機構
１９１ ・・・ プランジャ
１９３ ・・・ 付勢手段
１９４ ・・・ ばね受け部
Ｃ ・・・ 回転軸心
１０１ ・・・ クラッチ機構
１０５ ・・・ セレクタ駆動機構
１１０ ・・・ 内輪
１１１ ・・・ 小径筒状部
１１２ ・・・ 大径筒状部
１１５ ・・・ 支持溝部
１１６ ・・・ ローラ保持面
１２０ ・・・ 外輪
１２１ ・・・ 基体部
１２２ ・・・ 支持壁部
１２３ ・・・ 取付部
１２４ ・・・ 位置規制部
１２５ ・・・ ポケット部
１２６ ・・・ ローラ保持面
１２７ ・・・ ピン部材
１３０ ・・・ ローラ
１３１ ・・・ スプリング装着溝
１４０ ・・・ 弾性部材
１５０ ・・・ セレクタ
１５１ ・・・ ローラ保持面
１５２ ・・・ ローラ収容凹部
１５３ ・・・ ガイド面
１５４ ・・・ 待機スプリング配置溝部
１５５ ・・・ 軸受部
１５６ ・・・ 回転規制溝部
１５７ ・・・ ウォーム歯
１５８ ・・・ ガイド溝部
１６０ ・・・ アクチュエータ
１６１ ・・・ 駆動軸
１６２ ・・・ 回動アーム
１６３ ・・・ ウォーム
１６５ ・・・ 駆動ロッド
１６６ ・・・ ばね受け部材
１７０ ・・・ 待機スプリング
１７１ ・・・ ピン部材
１８０ ・・・ 止め板
１８５ ・・・ 回転板
１８６ ・・・ ピン部材挿通溝部
１８７ ・・・ 連結用ピン部材
１９０ ・・・ ロック位置保持機構
１９１ ・・・ プランジャ
１９３ ・・・ 付勢手段
１９４ ・・・ ばね受け部
Ｃ ・・・ 回転軸心
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14A】
【図14B】