JP2002046496A - 回転伝達装置 - Google Patents
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Abstract
または外輪25に対して保持器29の位相を変え、係合
子と内方部材22、および外輪25との間に楔係合状態
を形成して、2つの回転軸の結合、および切り離しを行
うようにした回転伝達装置において、電磁コイル35の
消費電力を増やしたり、スイッチばね33のばね力を小
さくすることなく、回転伝達装置のロックとフリーの切
り替えの応答性を改善する。 【解決手段】 アマチュア44の内径部を所定の径方向
隙間を介して案内するための案内軸部48を、上記内方
部材の外径に設け、上記電磁コイルヘの通電の変化に応
じて上記結合、および切り離しを切り替える時の応答性
を促進する手段を備え、例えば、アマチュア44の内径
部または内方部材22の案内軸部48の少なくとも一方
に、摩擦軽減のための表面を設けるようにしたものであ
る。
Description
において、駆動力の伝達と遮断の切り替えを行う回転伝
達装置に関する。
遮断を選択的に切り替えるために、動力の伝達経路上に
組み込まれる回転伝達装置がある。例えば、本出願人
は、4WD車の前後輪の動力の断続切換用として、特開
平10−53044号公報や特開平11−129799
号公報に示すように、ローラ型2ウェイクラッチと電磁
コイルを組み合わせた回転伝達装置を提案している。
ように、2ウェイクラッチと電磁クラッチを備え、2ウ
ェイクラッチは、入力軸6と、出力軸18に連結された
外輪25とを軸受23を介して同軸上に回転可能に嵌合
させ、入力軸6にセレーションにて嵌合された内方部材
22に複数のカム面27を設け、外輪25に円筒面28
を設け、両面間に楔形空間を形成し、その楔形空間内に
保持器29を設け、保持器29に形成した複数のポケッ
ト30に係合子としてのローラ31を組み込み、ローラ
31が円筒面28とカム面27に係合しない中立位置へ
保持器29を支持付勢するスイッチばね33を、保持器
29とカム面27を有する内方部材22または外輪25
との間で係止した構成である。
介して両端で内方部材22に対し、回転方向には揺動可
能で、軸方向にはスライド不能に支持されている。保持
器29の一端には2つの切欠が設けられ、支持プレート
46に一体に形成された対称2つの爪部がその切欠に嵌
合し、かつ支持プレート46の爪部は、アマチュア44
の方に折れ曲がっている。折れ曲がった爪部の先端は、
円盤状のアマチュア44に設けられたスリットにルーズ
に嵌合されおり、アマチュア44と支持プレート46と
は相対回転不可能かつ軸方向にはスライド可能になって
いる。
部材22に一体に形成された円筒形の案内軸部48に案
内嵌合され、この内方部材22の案内軸部48に対し、
軸方向及び回転方向に移動可能になっている。
4を介して摩擦フランジ(以下ロータ43)が固定され
ている。また、ロータ43の内側円筒部内径側には軸受
49が嵌合されており、ロータ43及び前記非磁性体3
4を介して外輪25と入力軸6とを回転可能に支持して
いる。
適当な隙間を介して重ね合わされ、そのロータ43とア
マチュア44を電磁力により圧接させるための電磁コイ
ル35が設けられている。
は電磁コイル35の電流がOFFの時にアマチュア44
とロータ43の密着を離反させ、アマチュア44とロー
タ43間に隙間を設けるためのいわゆる波ばね47が設
けられており、電磁コイル35の電流がOFFの時はア
マチュア44は波ばね47によってロータ43から離反
され、前記非磁性体34のフランジ部によってロータ4
3とアマチュア44間が所定の隙間になるように止めら
れている。
スイッチばね33によって保持器29及びローラ31は
内方部材22に設けたカム面27の中立位置に付勢され
ており、内方部材22と外輪25は空転可能であるが、
この回転伝達装置の内方部材22と外輪25を係合駆動
させたいときは電磁コイル35ヘ電流を流すことによ
り、保持器29に支持プレート46を介して連結してい
るアマチュア44が、外輪25と固定されたロータ43
に電磁力でもって吸引圧接する。圧接による摩擦トルク
はアマチュア44、ロータ43、非磁性体34を介して
保持器29と外輪25間に作用し、内方部材22と外輪
25が相対回転すると、摩擦トルクはスイッチばね33
のトルクに打ち勝って、保持器29、ローラ31は外輪
25と同回転する。その結果、ローラ31はカム面27
の中立位置から楔係合位置に移動し、内方部材22と外
輪25が係合駆動する。
の回転伝達装置は、内方部材22と外輪25が相対回転
中のときでも電磁コイル35ヘ電流を流せば係合駆動さ
せることができるが、電磁コイル35ヘ電圧を印加して
から、実際にローラ31が外輪25と内方部材22の駆
動面に係合するまでの応答速度が速い方が制御的に好ま
しい。しかし、そのために単に電磁コイル35への電流
を大きくし、電磁クラッチに発生する電磁力を大きくす
ることは、応答速度は速くなっても、消費電力が増大す
るので、発熱やエネルギーロスを招くため、好ましくな
い。
ま、応答速度を速める方がより効率的で好ましい。
て、応答速度を遅くする要因には、下記のようなことが
挙げられる。
内され、内方部材22の案内軸部48に対し、軸方向及
び回転方向に移動可能となるよう、アマチュア44の内
径面と案内軸部48とは隙間をもってルーズに嵌め合わ
されている。
ね47により軸方向に往復動するとき、アマチュア44
の軸方向長さ(アマチュア44の板厚)が短いため、図
3のようにアマチュア44の傾きにより、前記嵌め合い
面でアマチュア44と案内軸部48が接触し、アマチュ
ア44の内径角部と案内軸部48の外径面でいわゆるこ
じれが発生し、アマチュア44が軸方向にスムーズに移
動できないことがある。特に電磁コイル35ヘの電流を
ONしてアマチュア44を電磁力によって吸引する時、
磁気による吸引力はアマチュア44とロータ43間の隙
間が小さい程大きく作用するため、アマチュア44の傾
き力、すなわち、こじれ部分の圧力をさらに助長させ、
余計にアマチュア44の軸方向への移動抵抗が大きくな
っていた。その結果、アマチュア44がロータ43に密
着し難く、電磁クラッチのトルクがアマチュア44ヘ作
用し始める時間の遅れとなり、これが回転伝達装置の応
答速度を遅くする要因の一つになっていた。
ッチが発生するトルクに対し、スイッチばね33のばね
力(弾性力)が小さいほど前記応答速度は速くなるが、
むやみにスイッチばね33のばね力を小さくすれば、電
磁クラッチがOFFで本来回転伝達装置が空転すべき時
に、このスイッチばね33がローラ31の中立非係合状
態を維持することができず、空転中に本来意図しないロ
ーラ31の係合が発生する可能性があるので、スイッチ
ばね33のばね力を小さくすることにより、前記応答速
度は速くすることには問題がある。
構成の回転伝達装置において、電磁コイルの消費電力を
増やしたり、スイッチばねのばね力を小さくすることな
く、回転伝達装置のロックとフリーの切り替えの応答性
を改善することにある。
を解決するために、上記のような回転伝達装置におい
て、アマチュアの内径部を所定の径方向隙間を介して案
内するための案内軸部を、上記内方部材の外径に設け、
上記電磁コイルヘの通電の変化に応じて上記結合、およ
び切り離しを切り替える時の応答性を促進する手段とし
て、例えば、アマチュアの内径部または内方部材の案内
軸部の少なくとも一方に、摩擦軽減のための表面を設け
るようにしたのである。
ば、アマチュアの内径部または内方部材の案内軸部の少
なくとも一方を、自己潤滑性を有する焼結材料、自己潤
滑性を有する樹脂材料によって形成したり、自己潤滑性
を有する樹脂層を形成したり、あるいは自己潤滑性を有
する非磁性体からなる材料によって形成したりする方法
がある。
反する時に、両者の当接面間の軸方向隙間を所定量に規
制する隙間調整部材を設け、かつ、上記案内部外径が下
記の条件を満足する寸法にすることにより、アマチュア
のこじれを防止することができ、これによっても上記応
答性の促進を図ることができる。 Dg≦2×(Ria×cosθ−Ta/2×sinθ) ここで、θは Rs×tanθ+Ta/2/cosθ+Ra×sinθ
+Ta/2×cosθ=Ta+St Dg:案内部外径 θ:アマチュアの傾斜角 Rs:隙間調整部材の最外径の半径 Ra:アマチュアの最外径の半径 St:アマチュア離反時の軸方向隙間 Ria:アマチュアの内径の半径 Ta:アマチュアの板厚 上記アマチュアの内径と上記内方部材の案内軸部との案
内隙間を0.1〜1.0mmにすることにより、上記応
答性の促進を図ることができる。
有する形状としたり、上記アマチュアの外径を、円弧面
を有する形状とすることにより、上記応答性の促進を図
ることができる。
離反する時に、両者の当接面間の軸方向隙間を所定量に
規制する隙間調整部材を設け、この隙間調整部材が上記
保持器、または保持器に一体に設けられた部材とするこ
とにより、上記応答性の促進を図ることができる。
と当接する部位が、この当接面積を減少させる形状に形
成することによっても、上記応答性の促進を図ることが
できる。
上記保持器を内方部材に対して相対回転可能せしめる支
持部材を設け、上記内方部材と支持部材との嵌合部に凹
部を設けたり、上記内方部材と支持部材の嵌合部の少な
くとも一方を摩擦軽減のための表面とすることにより、
上記応答性の促進を図ることができる。
材と支持部材の嵌合部の少なくとも一方を、自己潤滑性
を有する焼結材料、樹脂、樹脂層、金属材料によって形
成する方法を採用することができる。
って形成することにより、上記応答性の促進を図ること
ができる。
する。
達装置の実施形態の全体構成を示している。図1、図2
に示した従来例と同一の構成部材は同一の符号を付して
いる。
内方部材22がセレーション50やスプラインによって
嵌合され、外輪25はセレーション51やスプラインに
よって出力軸18に連結されている。そして、図4の形
態では、カム面27を有する内方部材22の軸方向両側
に軸受円筒部52a、52bを一体に形成し、その軸受
円筒部52a、52bの外径面に、軸受49と、軸受2
3を嵌合している。すなわち、図4の形態では、外輪2
5と内方部材22の片側の軸受円筒部52bに軸受23
(玉軸受)を支持し、また、非磁性体34、ロータ4
3、軸受49(ニードル軸受)、内方部材22に一体に
形成した軸受円筒部52aを介して、外輪25を内方部
材22に対して同軸上に支持している。
で内方部材22に揺動可能に嵌合されており、他端は、
図1の従来例と同様に、保持器29の一端には2つの切
欠が設けられ、支持プレート46に一体に形成された対
称2つの爪部46aがその切欠に嵌合し、支持プレート
46に対し、相対回転不可能に連結され、支持プレート
46の内径で内方部材22と揺動可能に嵌合されてい
る。アマチュア44に設けられたスリットには、支持プ
レート46の爪部46aがルーズに嵌合され、また、ア
マチュア44は、内方部材22の案内軸部48にルーズ
に嵌合されている。したがって、アマチュア44は、内
方部材22、保持器29、支持プレート46に対して軸
方向にスライド可能である。アマチュア44に対向して
いるロータ43は、前記ニードル軸受49によって内方
部材22に対して回転可能に嵌合され、ロータ43の外
径側は、直接鉄材料の外輪25に嵌合されず、電磁クラ
ッチの磁力漏洩を防止する為に、外輪25の先端に別部
材によって形成されたアルミ等の非磁性体34に固定し
ている。この非磁性体34とロータ43は圧入され、か
つ、ロータ43の外径部に鍔を設け、非磁性体34に切
欠き部を設けることによって、相対回転を防止してい
る。この非磁性体34と外輪25は圧入等によって嵌合
している。また、電磁コイル35は、回転伝達装置の外
側のケース5に対し、図1の従来例のようなネジでの固
定ではなく組立性の向上や振動による緩み防止のために
止め輪やピン53によって固定されている。
と外輪25がダイレクトに軸受23、49で支持されて
いるため、内方部材22と外輪25との間に偏心や傾き
が発生しないので、空転中に不本意にローラ31が係合
したり、ローラ31の係合時にいわゆるスキユー等の異
常な駆動形態になったり、複数のローラ31のトルク負
荷率が偏り、トルク容量や寿命が減少するということを
防止できる。
4とルーズに嵌合している内方部材22の案内軸部48
は、図1の従来例に対し、ロータ43の密着面より軸方
向にオーバーラップしており、これによりアマチュア4
4が密着位置まで移動しても完全に径方向に支持案内で
きるので、アマチュア44の不用意な傾きを防止でき
る。
は、使用条件によっては銅、焼結や樹脂などのいわゆる
すべり軸受を用いても良く、その場合にはこれらの軸受
円筒部52a、52bの円筒すべり面には適当な潤滑保
持用の溝等を設けることが好ましい。
の第2の形態を示している。この図5の形態では、内方
部材22の片方の軸受円筒部52bの外径面に軸受23
(玉軸受)を配置しているが、図4の形態とは異なり、
他方の軸受円筒部52aは設けずに、入力軸6の外径に
軸受49(ニードル軸受)を案内嵌合しており、外輪2
5は、非磁性体34、ロータ43、ニードル軸受49、
入力軸6を介して内方部材22に支持されている。この
実施形態の場合、入力軸6と内方部材22の組立時に軸
受円筒部52bの内径面が芯出し用の案内部になり組立
性が向上する。また、案内軸部48の内径面にトルク伝
達に加わるセレーションが設けられていないので、回転
伝達装置の駆動トルクが案内軸部48には伝わらず、案
内軸部48の破損防止になる。そのため、図4の実施形
態に対して内方部材22を薄肉軽量化することができ
る。
は、入力軸6にセレーションにて嵌合された内方部材2
2に複数のカム面27を設け、外輪25に円筒面28を
設け、両面間に楔形空間を形成し、その楔形空間内に保
持器29を設け、保持器29に形成した複数のポケット
30に係合子としてのローラ31を組み込み、ローラ3
1が円筒面28とカム面27に係合しない中立位置へ保
持器29を支持付勢するスイッチばね33を、保持器2
9とカム面27を有する内方部材22または外輪25と
の間に係止している。
の他端に形成したフランジと、支持プレート46とによ
り、両端で内方部材22に対し回転可能に支持され、軸
方向に固定されている。保持器29の一端には2つの切
欠が設けられ、支持プレート46に一体に形成された対
称2つの爪部46aがその切欠に嵌合し、支持プレート
46の爪部46aは、アマチュア44の方に折れ曲がっ
ている。折れ曲がった爪部46aの先端は、円盤状のア
マチュア44に設けられたスリットにルーズに嵌合され
おり、アマチュア44は支持プレート46に対し、相対
回転不可能かつ軸方向にはスライド可能になっている。
部材22に一体に形成された円筒形の案内軸部48に案
内嵌合され、内方部材22の案内軸部48に対し、軸方
向及び回転方向に移動可能である。
34を介してロータ43が固定されている。また、ロー
タ43の内側円筒部内径側には軸受49が嵌合されてい
る。
間を介して重ね合わされ、そのロータ43とアマチュア
44を電磁力により圧接させるための電磁コイル35が
設けられている。
は電磁コイル35の電流がOFFの時にアマチュア44
とロータ43の密着を離反させ、アマチュア44とロー
タ43間に隙間を設けるためのいわゆる波ばね47が設
けられており、電磁コイル35の電流がOFFの時は、
アマチュア44は波ばね47によってロータ43から離
反され、前記非磁性体34のフランジ部によってロータ
43とアマチュア44間が所定の隙間になるように止め
られている。
がOFFの時、スイッチばね33によって保持器29及
びローラ31は内方部材22に設けたカム面27の中立
位置に付勢されており、内方部材22と外輪25は空転
可能であるが、この回転伝達装置の内方部材22と外輪
25を係合駆動させたいときは電磁コイル35ヘ電流を
流すことにより、保持器29に連結しているアマチュア
44が、外輪25と固定されたロータ43に電磁力によ
り吸引圧接する。圧接による摩擦トルクはアマチュア4
4、ロータ43、非磁性体34を介して保持器と外輪2
5間に作用し、内方部材22と外輪25が相対回転する
と摩擦トルクはスイッチばね33のトルクに打ち勝っ
て、保持器29、ローラ31は外輪25と同回転する。
その結果、ローラ31はカム面27の中立位置から楔係
合位置に移動し、内方部材22と外輪25が係合駆動で
きる。
同様に、スイッチばね33が内方部材22のカム面27
の中立位置に保持器29を付勢する形態にしているが、
スイッチばね33が保持器29をカム面の一方の係合位
置に付勢する形態の回転伝達装置であっても、この発明
を同様に適用することができる。
受円筒部52a、52bを一体に成形しているが、加工
面、コスト面の関係で、軸受円筒部52a、52bを内
方部材22と別部材によって形成し、軸受円筒部52
a、52bと内方部材22とを圧入等で一体化させるよ
うにしても良い。
係合子としたが、係合子としてはスプラグであっても良
い。
て採用する応答性の促進手段の各種の例が示されてい
る。
図3に示すように、ピン角またはいわゆる面取りを施し
たものであるが、この発明において採用する応答性の促
進手段の一つの形態は、図6に示すように、アマチュア
44の内径角部をR面とするという方法である。
とにより、もしアマチュア44が傾いて内方部材22の
案内軸部48と接触し、こじれを生じても接触圧力が減
り、潤滑油膜が残りやすくなるので、接触面の摩擦係数
が下がり、アマチュア44のスライド抵抗が少なくな
る。したがって、同じ消費電力のままで、アマチュア4
4のロータ43ヘ密着するまでの速度を速くすることが
でき、その結果、回転伝達装置のローラ31が係合する
までの時間を短縮できる。
m程度であり、アマチュア44の内径面の角部のRは、
0.3〜1.5mm程度が好ましい。
部に替えて、図7に示すように、アマチュア44の内径
面に円弧状のクラウニングを設けることによっても、同
様にアマチュア44がこじれた時における接触抵抗の削
減効果を得ることができる。
内軸部48の先端角部48aに設けても、アマチュア4
4がこじれた時における接触抵抗の削減効果を得ること
ができる。
内軸部48のロータ方向の先端角部48aにR部を形成
する場合は、アマチュア44がロータ43に密着するま
でにおける案内面の軸方向長さを十分に確保するため
に、面取りやRの大きさをアマチュア44の内径角部の
R寸法以下にすることが好ましい。
8との間の摩擦係数を小さくして、応答性を促進させる
手段としては、アマチュア44の内径角部をR面形状と
する以外に、アマチュア44もしくは案内軸部48の嵌
合部にメッキ等の表面処理や窒化等の熱処理、固体潤滑
剤等のコーティングを施す等の方法を採用することもで
きる。
部48との接触抵抗を削減するために、図8に示すよう
に、アマチュア44の内径部に、銅、アルミ等の異種金
属、潤滑油の保持が可能な、いわゆる含油焼結材料や樹
脂を一方に嵌合させるようにしても良い。図8におい
て、符号44aは、接触抵抗の削減部分を示している。
また、図9に示すように、案内軸部48を上記材質等で
成形し、内方部材22に対して圧入固定しても良い。こ
れらの材質は非磁性体であるため、潤滑を良好にすると
共に、アマチュア44から案内軸部48への磁気漏洩防
止にも効果がある。図9において、符号44bは、接触
抵抗の削減材料を示している。
磁気回路を形成するために、通常、透磁率の良いS10
CやS15C、SPHC、SPCC等の低炭素鋼が用い
られているが、アマチュア44そのものを、いわゆる磁
性体粉末と銅等の自己潤滑性を有する粉末との混合粉末
を焼結して成形すれば、透磁率を保ったまま潤滑性を向
上できると共に、アマチュア44を軽量化することもで
きる。
軸部48の外径面にらせん状の溝を加工することによ
り、潤滑油の保持と潤滑油の通りが良くなり、好都合で
ある。
マチュア44と案内軸部48にこじれが生じても、接触
部の摩擦係数が小さいので、アマチュア44の軸方向へ
の移動摺動抵抗を削減することができ、アマチュア44
をスムーズにロータ43ヘ密着させることができる。そ
の結果、回転伝達装置の電磁コイル35ヘの通電からロ
ーラ31がロックするまでの応答速度が速くなる。
FFした時に、アマチュア44が波ばね47の力によっ
てロータ43から所定の位置まで離れるときの移動もス
ムーズになる。
図10に示すように、アマチュア44の外径面角部もR
形状にすることが望ましい。すなわち、アマチュア44
が傾斜しながらロータ43に密着し始めるときは、当然
アマチュア44は、外径角部からロータ43に接触する
ことになり、接触位置に磁気吸引力が作用する。そし
て、続いてアマチュア44の密着面が全てロータ43の
密着面に密着するときに、アマチュア44は、傾斜状態
から軸方向垂直になるため、前記アマチュア44の外径
角部の接触面はその過程において僅かに外径側にずれる
必要がある。その時の接触すべり抵抗を削減するために
は、アマチュア44の外径面角部は、いわゆる面取りで
はなくR形状にしたほうが好ましく、これにより、スム
ーズな動きができ、前記応答速度がさらに速くなる。
隙間を規定することにより、応答性を促進する方法もあ
る。
部48の外径に対して、ルーズに嵌め合わされている
が、その嵌合面でのアマチュア44の傾きを防止するた
めに、通常50〜80μm程度の直径隙間を設けてい
る。また、アマチュア44は、電磁コイル35がOFF
の時、波ばね47によってロータ43から引き離される
が、アマチュア44とロータ43間が所定の隙間以上に
離れないようにアマチュア44の背面、すなわち、図1
に示す形態では、外輪25に固定された非磁性体34の
フランジ面によって、アマチュア44とロータ43間に
所定の隙間が確保されるよう規制されている。したがっ
て、アマチュア44は電磁コイル35のON−OFFに
よって所定のストロークで軸方向に移動することが可能
である。
こじれを発生させるが、アマチュア44と案内軸部48
の嵌め合い隙間を次のように設定することにより、こじ
れを生じないようにすることができる。
チュア44の背面(移動量)を規制する隙間調整部材5
4を、保持器29の端面に設け、各部材の寸法を下記の
ように定義する。 Rs:隙間調整部材54の最外半径 Ra:アマチュア44の外半径 St:アマチュア44の軸方向ストローク Ria:アマチュア44の内半径 Rig:案内軸部48の外半径 Ta:アマチュア44の板厚 θ:アマチュア44の傾斜角 Dg:案内軸部48の外径(直径) 今、仮に案内軸部48がない場合を考え、図11、図1
2に示すように、アマチュア44の図芯を中心に、ロー
タ43と隙間調整部材54との軸方向隙間(Ta+S
t)の間でアマチュア44が最大に傾斜できる角度を求
める。すなわち、アマチュア44の密着面は、外径の角
部でロータ43と密着し、背面は隙間調整部材54(保
持器)の外径角部に密着している。この時、アマチュア
44の最大傾斜角度は、図11、図12に示すように、
アマチュア44の外径、板厚、保持器29の外径、アマ
チュア44のストローク量によって軸方向長さの関係か
ら幾何学的に下式のθを求めることによって定義され
る。 Rs×tanθ+Ta/2/cosθ+Ra×sinθ+Ta/2×cosθ= Ta+St・・・・・・・・・(1) また、この傾斜θのときのアマチュア44の内径対角角
部の径方向成分Dgは図12に示すように下式にて求ま
る。 Dg=2×(Ria×cosθ−Ta/2×sinθ)・・・・・・・・・(2) すなわち、案内軸部48の直径寸法をこの式で求まるDg
以下にすることにより、アマチュア44と案内軸部48
はこじれる心配は一切なくなるのである。
入れた場合の入力値と算出値を表1に示す。
径24.1mmに対して案内軸部48の外直径を24.
008mm以下、すなわちこれらの嵌合部の直径隙間を
0.0992mm以上に設定すれば良いことが判る。
定することが望ましいが、むやみに大きくする必要はな
く、アマチュア44のラジアル方向の振動による音や摩
耗を防ぐため、通常、直径隙間を0.1〜1.0mm、
好ましくは0.5〜1.0mm以下に設定することが望
ましい。
44の背面を規制する隙間調整部材54を保持器29の
端面に形成しているが、図1の従来例のように外輪25
側に設けた非磁性体34のフランジ部分を隙間調整部材
としても、また、案内軸部48側に段差等を設けて隙間
調整部材としても、上式が利用できる。
チュア44の外径部まで支持する場合は、上式の「隙間
調整部材54の最外半径Rs」の替わりにアマチュア4
4の外半径を用いれば良い。
調整部材54に面取りやR等を設けた場合は上式の入力
値をその面取り分補正すれば良く、例えば、アマチュア
44の外径部や保持器29の外径端面にC0.5mmの
面取りを設ける場合は「アマチュア44の外半径Ra」
や「隙間調整部材54の最外半径Rs」は面取り分
(0.5mm)を引き算した値を用いる。
ける場合は上式(2)において「アマチュア44の板厚
Ta」の値から上記R寸法相当分を引き算して算出す
る。
分かるように、アマチュア44の傾斜を少なくするため
には、アマチュア44の隙間調整部材54の径はできる
だけ大きい方が好ましく、従来例の場合が最も傾斜し難
いが、一方、外輪25または外輪25に固定されたもの
をアマチュア44の隙間調整部材にすると、電磁コイル
35がOFF状態で、回転伝達装置が非係合で空転する
ときに、アマチュア44とその隙間調整部材54が相対
回転するため、摺動抵抗や磨耗が発生しやすい。この摺
動抵抗は後述するスイッチばね33の負担増加の要因に
なり、その分スイッチばね33のトルクを強くしなけれ
ばならず、結果的に電磁コイル35をONするときの上
述したローラ31が係合するまでの応答速度を遅くする
要因となる。
材54は、図13に示すように、保持器29の端面、あ
るいは図14に示すように、支持プレート46に設ける
ことが望ましい。
29の端面ではなく、支持プレート46の爪部46a
に、アマチュア44の隙間調整部材54を一体に形成し
ている。
に示すように、アマチュア44のスリットにルーズに嵌
合する支持プレート46の爪部46aを2段にし、その
段差の部分を隙間調整部材54とし、この段差の部分で
アマチュア44の背面が当接するようにしている。
アマチュア44と相対回転しない部材であるので、アマ
チュア44の傾斜を抑制し、かつ余計な摩耗や摺動抵抗
は発生しないため、隙間調整部材54はこれらの部材に
設けることが望ましい。
に形成するアマチュア44の隙間調整部材54は、保持
器29の端面を面取りすることにより形成している。保
持器29の端面50を面取りすることにより、アマチュ
ア44との接触面積を小さく設定することができる。
イル35がOFFの時、波ばね47によってロータ43
から引き離されるが、アマチュア44とロータ43間が
所定の隙間以上に離れないようにアマチュア44の背面
と保持器29の端面によって、アマチュア44とロータ
43間に所定の隙間が確保されるよう規制している。
て様々なグリースやオイルが使用されるが、通常これら
の潤滑油は低温時に粘度が大きく、アマチュア44の移
動の抵抗となる。
50に面取りを設けることにより、できるだけアマチュ
ア44との接触面積を小さく設定している。これは、電
磁コイル35がOFFの時、波ばね47の作用によって
隙間調整部材54である保持器29の端面50とアマチ
ュア44の背面が接触するが、潤滑油が低温時に粘度が
大きくなり、保持器29の端面とアマチュア44の背面
との間に表面張力が作用する。この表面張力は、電磁コ
イル35をONにした時に、アマチュア44がロータ4
3側に吸引されるときの抵抗力として作用し、アマチュ
ア44が吸引され難くなるため、できるだけ接触面積を
小さくした方が好ましく、アマチュア44の移動をスム
ーズにし、応答速度を速くすることができる。
すように、保持器29の端面50に切欠き57等を施
し、アマチュア44との当接面が凹凸になるようにして
いる。
4には、通油孔52を設けることが好ましい。これは、
保持器29、アマチュア44、案内軸部48によって囲
まれる閉鎖空間に対し、低温時には潤滑油が各接触部を
シールしたようになり、この閉鎖空間が負圧になること
を避けるためである。この閉鎖空間が負圧になると、電
磁コイル35をONにしたときにアマチュア44が吸引
され難くなり、応答速度が遅くなる。
50を、切欠き57によって凹凸部にし、また、図15
に示すように、アマチュア44に適当な通油孔52を設
けて、外部空間へ開放することにより、負圧になること
を避け、応答速度を速くしている。ちなみに、アマチュ
ア44に上記のような通油孔52を設けることは、アマ
チュア44がロータ43に密着するとき、密着面の油膜
を排除する効果もあり、その結果、前記応答速度も速く
なる。また、潤滑油の通過がしやすく、波ばね47の摩
耗防止の効果もある。
チュア44と嵌合する前記爪部46a以外の個所に隙間
調整部材54用の第2爪部56を設けた例を示してい
る。これら爪部56の形状は、平面状であっても円弧状
であっても良く、保持器29の場合と同様に、径の大き
いところでアマチュア44の隙間調整部材54として利
用できる点で効果は同じである。
生する電磁クラッチのトルクは、アマチュア44から支
持プレート46の爪部46aを介して保持器29に伝達
され、保持器29は中立状態からローラ31が係合され
る位置まで内方部材22に対して揺動するようにしてい
る。この時、前記保持器29と内方部材22間の嵌合面
での揺動による摺動抵抗を削減させることは、回転伝達
装置の応答速度を速くする。この摺動抵抗を軽減させる
ために、この図16に示す形態では、支持プレート46
の内方部材22との支持案内部に、摺動面への潤滑油保
持のための凹部(切欠き)55を設けている。このよう
に支持プレート46の内径部に適当な溝穴を施すことは
摺動抵抗を軽減するとともに摩耗を防ぐことができる。
9は、通常SPCCやSCM415材等をプレス等によ
って成形され、摺動部の摩耗を防ぐために、窒化、浸
炭、浸硫、オーステンパ等の熱処理やクロムメッキ等の
表面処理を施すことが望ましい。
れば爪部の強度も向上することができる。
レートをいわゆる樹脂や銅合金、含油、焼結材にしても
良い。 また、保持器29を銅系材料によって成形すれ
ば摩擦係数が下がり、更に嵌合部の摺動抵抗が削減され
効果的である。
29や支持プレート46以外でも、これらに固定される
部材であれば良く、非磁性体材料又は表面処理により非
磁性体を介在させれば磁気漏洩を完全に遮断することも
可能である。
ね33と保持器29との係止部と、支持プレート46に
一体成形された爪部46aと保持器29との嵌合部を9
0度ずらしてある。これは、従来例やこれまでの実施形
態では、支持プレート46に一体成形された爪部46a
と、スイッチばね33と保持器29との係止部とは、上
下の同じ個所に設けていたため、クリップ状のスイッチ
ばね33が作用する時、ばね係止部と支持プレート46
の面が接触摺動し、これが保持器29を揺動させるとき
の損失になっていた。このため、その摺動部の支持プレ
ート46やばね係止部にも摩耗が生じやすかったが、図
17のように、保持器29に対する支持プレート46の
爪部46aとスイッチばね33の係止部の位置を区別す
ることによって、上記の接触摺動の問題がなくなる。
29と内方部材22が揺動するときの摺動抵抗を削減す
ることにより、電磁コイル35がONした時の回転伝達
装置の応答速度を速めることができる。また、一方、揺
動抵抗を小さくしたことにより、電磁コイル35がOF
Fになったときの、スイッチばね33の負担も減り、ロ
ーラ31、保持器29を中立位置に戻す力が小さくてす
むため、スイッチばね33のトルクを小さくできる。こ
のことは、更に電磁コイルON時の応答速度を向上させ
るため、2重の効果である。
本回転伝達装置において、電磁コイル35がONすると
きの係合までの応答速度を速めるために、各部摺動抵抗
を削減する手段を述べてきたが、各部の摺動抵抗を削減
する以外にも、上記応答速度を速めるためには、電磁ク
ラッチトルクがスイッチばね33の弾性に打ち勝ち、内
方部材22に対して揺動させる部材、すなわち、アマチ
ュア44、保持器29、ローラ31、支持プレー−ト4
6の慣性モーメントを小さくすることが好ましく、また
スイッチばね33の作動トルクそのものを小さくするこ
とが効果的である。
や樹脂にすることが効果的である。
成形することにより、保持器29の慣性モーメントが小
さくなる。このため電磁クラッチの一定トルクに対する
前記揺動部材の回転加速度は大きくなり、回転伝達装置
の相対回転中に電磁コイルをONした時のローラ係合ま
での応答速度は速くなり効果的である。また、内方部材
22は浸炭や高周波で熱処理された鉄系材料であるの
で、保持器を樹脂やアルミにすれば異種金属での嵌合と
なり、嵌合面の摺動抵抗が削減され、応答速度向上に効
果的である。
り、前述したアマチュア44の隙間調整部材54として
用いる場合、アマチュア44から保持器29への磁気漏
洩を防止することができるので、電磁クラッチ部の磁気
的効率が更に良くなる。
装置が空転状態の時、スイッチばね33は、内方部材2
2と保持器29の回転方向の位相を位置決めするよう付
勢保持する役割をしているが、そのトルクは、内方部材
が急激な回転変動をしても、それによって生じる保持器
29及びローラ31、アマチュア44、支持プレート4
6の慣性モーメントによる回転力より大きいトルクでな
ければスイッチばね33がたわみ、電磁コイル35がO
FFであるにも拘らずローラ31が係合することにな
る。しかし、保持器29や支持プレート46をアルミや
樹脂にすることによって、慣性モーメントを小さくでき
るため、その分、スイッチばね33の必要トルクを小さ
く設定することができる。したがって、同じ電磁クラッ
チのトルクに対して電磁クラッチON時の応答速度を格
段に速めることになる。
チュアと案内軸の嵌め合い部分と、電流OFF時のアマ
チュアの隙間調節部材を改善することにより、アマチュ
アの移動をスムーズにし、かつ揺動部の摺動抵抗を削減
することによって、電磁力により発生したトルクを効率
良く保持器の回転に伝達でき、さらにスイッチばねのト
ルクも小さくできるので、電磁コイルの消費電力はその
ままでも、回転伝達装置の応答速度を速くすることがで
きる。
合は、電磁コイルの消費電力を下げることができ、その
結果、電磁コイルのコンパクト化や電磁コイルの発熱抑
制が可能となる。
れ状態を説明する部分拡大図
す全体断面図
示す全体断面図
の一例を示す部分拡大図
の別な例を示す部分拡大図
の別な例を示す部分拡大図
の別な例を示す部分拡大図
段の別な例を示す部分拡大図
の促進を図るアマチュアと案内軸部の嵌め合い隙間を求
めるための説明図
の促進を図るアマチュアと案内軸部の嵌め合い隙間を求
めるための説明図
る応答性の促進を図るために保持器にアマチュアの隙間
調節部材を設けた例を示す部分断面図、(a)はその保
持器の部分斜視図
る応答性の促進を図るためにアマチュアの隙間調節部材
を設けた支持プレートの正面図、(b)はその支持プレ
ート部分の横断平面図、(c)は支持プレート部分の断
面図
る応答性の促進を図るためのアマチュアの正面図、
(b)はそのアマチュアレート部分の断面図
る応答性の促進を図るためにアマチュアの隙間調節部材
を第2の爪部に設けた支持プレートの正面図、(b)は
その支持プレート部分の横断平面図、(c)は支持プレ
ート部分の断面図
る応答性の促進を図るためにアマチュアの隙間調節部材
を設けた別な形態の支持プレートの正面図、(b)はそ
の支持プレート部分の横断平面図、(c)は支持プレー
ト部分の断面図
Claims (20)
- 【請求項1】 第1の回転軸に固定された内方部材と、
第2の回転軸に、上記内方部材と同心状に固定された中
空の外輪と、この外輪と上記内方部材との環状空間内に
保持器を介在させ、この保持器の周方向位置に形成した
ポケット内に係合子を収容し、上記第1の回転軸に相対
的に回動可能に設けられたアマチュアと、上記第2の回
転軸と相対的に回転不能に設けられたロータと、これら
アマチュアとロータとを吸着する電磁石とを備えた電磁
クラッチからなり、上記電磁石の電磁力の作用により、
上記内方部材または外輪に対して上記保持器の位相を変
え、上記係合子と上記内方部材、および上記外輪との間
に楔係合状態を形成して、上記第1の回転軸と第2の回
転軸の両方向の結合、および切り離しを行うようにした
回転伝達装置において、 上記アマチュアの内径部を所定の径方向隙間を介して案
内するための案内軸部を、上記内方部材の外径に設け、
上記電磁コイルヘの通電の変化に応じて上記結合、およ
び切り離しを切り替える時の応答性を促進する手段を備
えることを特徴とする回転伝達装置。 - 【請求項2】 第1の回転軸に固定された内方部材と、
第2の回転軸に、上記内方部材と同心状に固定された中
空の部材であって、上記内方部材との間で、径方向の間
隔が周方向の位置によって変動する楔状空間を形成する
外輪と、この外輪と上記内方部材との環状空間内に保持
器を介在させ、この保持器の周方向位置に形成したポケ
ット内にローラを収容し、上記第1の回転軸に相対的に
回動可能に設けられたアマチュアと、上記第2の回転軸
と相対的に回転不能に設けられたロータと、これらアマ
チュアとロータとを吸着する電磁力を作用させる電磁石
とを備えた電磁クラッチの電磁力の作用により、上記内
方部材または外輪に対して上記保持器の位相を変え、上
記ローラを上記内方部材、および上記外輪に係合させ
て、上記第1の回転軸と第2の回転軸の両方向の結合、
および切り離しを行うようにした請求項1に記載の回転
伝達装置。 - 【請求項3】 上記アマチュアの内径部、または上記内
方部材の案内軸部、または両方に形成した摩擦軽減のた
めの表面により、上記応答性の促進を図る請求項1また
は2に記載の回転伝達装置。 - 【請求項4】 上記アマチュア、または上記内方部材の
案内軸部、または両方を、自己潤滑性を有する焼結材料
によって形成することにより、上記応答性の促進を図る
請求項1または2に記載の回転伝達装置。 - 【請求項5】 上記アマチュアの内径部位、または上記
内方部材の案内軸部、または両方を、自己潤滑性を有す
る樹脂材料によって形成することにより、上記応答性の
促進を図る請求項1または2に記載の回転伝達装置。 - 【請求項6】 上記アマチュアの内径部、または上記内
方部材の案内軸部、または両方に自己潤滑性を有する樹
脂層を形成することにより、上記応答性の促進を図る請
求項1または2に記載の回転伝達装置。 - 【請求項7】 上記アマチュアの内径部位、または上記
内方部材の案内軸部、または両方に自己潤滑性を有し、
かつ、非磁性体からなる材料によって形成することによ
り、上記応答性の促進を図る請求項1または2に記載の
回転伝達装置。 - 【請求項8】 上記アマチュアが上記ロータから離反す
る時に、両者の当接面間の軸方向隙間を所定量に規制す
る隙間調整部材を設け、かつ、上記案内部外径が下記の
条件を満足する寸法にすることにより、上記応答性の促
進を図る請求項1乃至7のいずれかに記載の回転伝達装
置。 Dg≦2×(Ria×cosθ−Ta/2×sinθ) ここで、θは Rs×tanθ+Ta/2/cosθ+Ra×sinθ
+Ta/2×cosθ=Ta+St Dg:案内部外径 θ:アマチュアの傾斜角 Rs:隙間調整部材の最外径の半径 Ra:アマチュアの最外径の半径 St:アマチュア離反時の軸方向隙間 Ria:アマチュアの内径の半径 Ta:アマチュアの板厚 - 【請求項9】 上記アマチュアの内径と上記内方部材の
案内軸部との案内隙間を0.1〜1.0mmにすること
により、上記応答性の促進を図る請求項1乃至8のいず
れかに記載の回転伝達装置。 - 【請求項10】 上記アマチュアの内径を、円弧面を有
する形状とすることにより、上記応答性の促進を図る請
求項1乃至9のいずれかに記載の回転伝達装置。 - 【請求項11】 上記アマチュアの外径を、円弧面を有
する形状とすることにより、上記応答性の促進を図る請
求項1乃至10のいずれかに記載の回転伝達装置。 - 【請求項12】 上記アマチュアが上記ロータから離反
する時に、両者の当接面間の軸方向隙間を所定量に規制
する隙間調整部材を設け、この隙間調整部材が上記保持
器、または保持器に一体に設けられた部材とすることに
より、上記応答性の促進を図る請求項1乃至11のいず
れかに記載の回転伝達装置。 - 【請求項13】 上記隙間調整部材の上記アマチュアと
当接する部位が、この当接面積を減少させる形状に形成
することにより、上記応答性の促進を図る請求項12に
記載の回転伝達装置。 - 【請求項14】 上記保持器と内方部材間に係合し、上
記保持器を内方部材に対して相対回転可能せしめる支持
部材を設け、上記内方部材と支持部材との嵌合部に凹部
を設けることにより、上記応答性の促進を図る請求項1
乃至13のいずれかに記載の回転伝達装置。 - 【請求項15】 上記保持器と内方部材間に係合し、
上記保持器を内方部材に対して相対回転可能せしめる支
持部材を設け、上記内方部材と支持部材の嵌合部の少な
くとも一方を摩擦軽減のための表面とすることにより、
上記応答性の促進を図る請求項1乃至14のいずれかに
記載の回転伝達装置。 - 【請求項16】 上記保持器と内方部材間に係合し、上
記保持器を内方部材に対して相対回転可能せしめる支持
部材を設け、上記内方部材と支持部材の嵌合部の少なく
とも一方を、自己潤滑性を有する焼結材料によって形成
することにより、上記応答性の促進を図る請求項1乃至
14のいずれかに記載の回転伝達装置。 - 【請求項17】 上記保持器と内方部材間に係合し、上
記保持器を内方部材に対して相対回転可能せしめる支持
部材を設け、上記内方部材と支持部材の嵌合部の少なく
とも一方を、自己潤滑性を有する樹脂によって形成する
ことにより、上記応答性の促進を図る請求項1乃至14
のいずれかに記載の回転伝達装置。 - 【請求項18】 上記保持器と内方部材間に係合し、上
記保持器を内方部材に対して相対回転可能せしめる支持
部材を設け、上記内方部材と支持部材の嵌合部の少なく
とも一方を、自己潤滑性を有する樹脂層を形成すること
により、上記応答性の促進を図る請求項1乃至14のい
ずれかに記載の回転伝達装置。 - 【請求項19】 上記保持器と内方部材間に係合し、上
記保持器を内方部材に対して相対回転可能せしめる支持
部材を設け、上記内方部材と支持部材の嵌合部の少なく
とも一方を、自己潤滑性を有する金属材料によって形成
することにより、上記応答性の促進を図る請求項1乃至
14のいずれかに記載の回転伝達装置。 - 【請求項20】 上記保持器を鋼よりも軽量材料にて形
成し、上記応答性の促進を図る請求項1乃至19のいず
れかに記載の回転伝達装置。
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JP2005337486A (ja) * | 2004-04-27 | 2005-12-08 | Ntn Corp | 回転伝達装置 |
JP2006029524A (ja) * | 2004-07-20 | 2006-02-02 | Ntn Corp | クラッチおよびクラッチユニット |
JP2006083983A (ja) * | 2004-09-17 | 2006-03-30 | Ntn Corp | 座席シート |
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