JP4795868B2 - コーンクラッチ機構 - Google Patents

Description

本発明は、駆動側クラッチ部および被動側クラッチ部の一方に雄テーパ摩擦面、他方に雌テーパ摩擦面が設けられ、テーパ摩擦面の摩擦力で動力を伝えるコーンクラッチ機構に関する。

歩行型芝刈機などの作業機のなかには、走行速度を変える変速装置としてキーシフト式変速装置を備えたものがある。キーシフト式変速装置はクラッチ機構および変速機構で構成される。
このクラッチ機構は、駆動側クラッチ部および被動側クラッチ部がそれぞれ潤滑油に浸漬されている。駆動側クラッチ部に円錐形の雄テーパ摩擦面が設けられるとともに、被動側クラッチ部に雌テーパ摩擦面が設けられている。

クラッチ機構によれば、クラッチ「入り」の状態において、雄テーパ摩擦面が雌テーパ摩擦面に押し付けられ、駆動側クラッチ部の回転が各摩擦面を介して被動側クラッチ部に伝えられる。

ここで、雄テーパ摩擦面を雌テーパ摩擦面に押し付けた状態において、雄テーパ摩擦面全域と雌テーパ摩擦面全域とが面接触する。
このため、例えば、クラッチ「切り」から「入り」に切り替えるときに、雄テーパ摩擦面および雌テーパ摩擦面間に潤滑油を導いて、各テーパ摩擦面の摩擦量を抑えることは難しい。

この問題を解消するために、雄テーパ摩擦面に、軸線を中心として螺旋状の油溝を形成するとともに、軸線方向に沿って直線状の油溝が形成されたクラッチ機構が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、雌テーパ摩擦面に軸線方向に沿ってスリットを形成し、雌テーパ摩擦面を備えた被動側クラッチ部の外側にコイルスプリングを巻き付けることで被動側クラッチ部の強度を確保するクラッチ機構が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００２−３４９５９９号公報 特開平６−２７２７１９号公報

特許文献１のクラッチ機構によれば、雄テーパ摩擦面に螺旋状の油溝や直線状の油溝を形成することで、それぞれの油溝に潤滑油を蓄えることが可能になる。
螺旋状の油溝や直線状の油溝に潤滑油を蓄えることで、例えば、クラッチ「切り」から「入り」に切り替えるときに、雄テーパ摩擦面および雌テーパ摩擦面間に潤滑油を導いて、各テーパ摩擦面の摩擦量を抑えることは可能になる。

しかし、雄テーパ摩擦面に螺旋状や直線状の油溝を形成するため、雄テーパ摩擦面の面積は小さく抑えられる。
雄テーパ摩擦面の面積を確保するためには、駆動側クラッチ部および被動側クラッチ部の形状を大きくする必要があり、そのことがクラッチ機構の小型化を妨げていた。

一方、特許文献２のクラッチ機構によれば、雌テーパ摩擦面にスリットを形成することで、スリットに潤滑油を蓄えることが可能になる。
スリットに潤滑油を蓄えることで、例えば、クラッチ「切り」から「入り」に切り替えるときに、雄テーパ摩擦面および雌テーパ摩擦面間に潤滑油を導いて、各テーパ摩擦面の摩擦量を抑えることは可能になる。

しかし、雌テーパ摩擦面に軸線方向に沿ってスリットを形成するために、被動側クラッチ部の強度を確保することが難しい。
このため、被動側クラッチ部の強度を確保するためには、被動側クラッチ部の外側にコイルスプリングを巻き付ける必要があり、そのことがクラッチ機構の小型化を妨げていた。

本発明は、テーパ摩擦面の潤滑性を高めることができ、かつ小型化を図ることができるコーンクラッチ機構を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、駆動側クラッチ部および被動側クラッチ部がそれぞれ潤滑油に浸漬されたコーンクラッチ機構において、前記駆動側クラッチ部および前記被動側クラッチ部のうち、一方のクラッチ部に円錐形の雄テーパ摩擦面が設けられるとともに、この雄テーパ摩擦面に嵌合可能な雌テーパ摩擦面が他方のクラッチ部に設けられ、前記雄テーパ摩擦面および前記雌テーパ摩擦面の少なくとも一方に、前記各クラッチ部の軸線方向に沿って前記潤滑油を蓄える油溝が設けられ、前記雄テーパ摩擦面および前記雌テーパ摩擦面の摩擦力で前記駆動側クラッチ部の回転を前記被動側クラッチ部に伝えることを特徴とする。

請求項２は、前記駆動側クラッチ部および被動側クラッチ部のうち、少なくとも一方のクラッチ部が焼結合金で成形され、前記テーパ摩擦面に微細な凹部を有することを特徴とする。

請求項３は、前記一方のクラッチ部は、前記油溝が設けられたクラッチ部であり、前記油溝は、前記一方のクラッチ部を前記焼結合金で成形する際に同時に成形されたものであることを特徴とする。

請求項４は、前記油溝は、両端部にそれぞれ開口部が形成されたことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、雄テーパ摩擦面および雌テーパ摩擦面の少なくとも一方に、潤滑油を蓄える油溝をクラッチ部の軸線方向に沿って設けた。この油溝に潤滑油を蓄えることで、雄テーパ摩擦面と雌テーパ摩擦面との間に潤滑油を良好に保つことができる。
これにより、例えば、クラッチを「切り」から「入り」に切り替えるときに、雄テーパ摩擦面および雌テーパ摩擦面間の潤滑性を高めて摩耗量を抑えることができる。

さらに、万が一、雄テーパ摩擦面および雌テーパ摩擦面間に不要物が存在した場合、不要物を油溝に逃がして、雄テーパ摩擦面および雌テーパ摩擦面間から除去することができる。
油溝に逃がした不要物は、油溝に沿って導かれ外部に排出される。

また、潤滑油を蓄える油溝をクラッチ部の軸線方向に沿ってのみに設けたので、油溝の割合をテーパ摩擦面に対して比較的小さく抑えることができる。よって、テーパ摩擦面に油溝を形成しても、テーパ摩擦面を十分に確保することができる。
テーパ摩擦面を十分に確保することで、摩擦力不足をなくすとともに、テーパ摩擦面を均一に押し付けることが可能になる。
テーパ摩擦面を十分に確保することができるので、クラッチ部を大型化してテーパ摩擦面を確保する必要はない。

さらに、油溝は、テーパ摩擦面に対して僅かに凹んだ溝である。よって、テーパ摩擦面に油溝を形成しても、クラッチ部の強度を十分に確保することが可能である。
これにより、クラッチ部にコイルスプリングなどの補強部材を巻き付けてクラッチ部の強度を確保する必要がない。

このように、テーパ摩擦面を確保するためにクラッチ部の形状を大きくする必要がなく、かつクラッチ部にコイルスプリングなどの補強部材を巻き付けてクラッチ部の強度を確保する必要がないので、クラッチ部の小型化を図ることができる。
さらに、クラッチ部の小型化を図ることで、小型作業機への搭載が可能になり、用途の拡大を図ることができる。

また、請求項２に係る発明では、クラッチ部を焼結合金で成形することで、テーパ摩擦面に微細な凹部を有するようにした。テーパ摩擦面に微細な凹部を有することで、微細な凹部に潤滑油を蓄えることが可能になる。
このように、凹部に潤滑油を蓄えることで、テーパ摩擦面の潤滑性を高めることができる。

さらに、請求項３に係る発明では、クラッチ部を焼結合金で成形する際に、テーパ摩擦面に油溝を同時に成形する。
これにより、油溝を機械加工で形成する必要がなく、生産性を高めることができる。

また、請求項４に係る発明では、油溝の両端部に開口部を形成することで、開口部から油溝に潤滑油を良好に導くことができる。
これにより、雄テーパ摩擦面と雌テーパ摩擦面との間に潤滑油を一層良好に保つことができ、例えば、クラッチを「切り」から「入り」に切り替えるときに、雄テーパ摩擦面および雌テーパ摩擦面間の潤滑性を高めて摩耗量を一層良好に抑えることができる。

さらに、油溝の両端部に開口部を形成することで、油溝に逃がした不要物を両端部の開口から良好に排出することができる。
これにより、油溝に不要物が残ることを防いで、雄テーパ摩擦面および雌テーパ摩擦面間に存在した不要物を油溝に良好に逃がすことができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は作業者から見た方向に従い、前側をＦｒ、後側をＲｒ、左側をＬ、右側をＲ、上側をＵｐ、下側をＤｗとして示す。
また、実施の形態においては、本発明に係るコーンクラッチ機構をキーシフト式変速装置に内蔵し、キーシフト式変速装置を歩行型芝刈機に設けた例について説明するが、本発明に係るコーンクラッチ機構の用途はキーシフト式変速装置や歩行型芝刈機に限定するものではない。

図１は本発明に係るコーンクラッチ機構を備えた歩行型芝刈機を示す斜視図、図２は本発明に係るコーンクラッチ機構を内蔵したキーシフト式変速装置を示す平面図である。
歩行型芝刈機１０は、機体（図示せず）の前部に左右の前輪１１を備えるとともに後部に左右の後輪１２を備え、左右の前輪１１および左右の後輪１２間にエンジン１３を備え、このエンジン１３の下方に芝刈用刈刃１４を備え、エンジン１３の回転を左右の後輪１２に伝えるキーシフト式変速装置１５を備え、前記機体から後方へ操作用のハンドル１７を延ばしたものである。

キーシフト式変速装置１５は、ケース２１にコーンクラッチ機構５２および変速機構５３が内蔵され、ケース２１の上部から入力軸２４が上方に突出し、入力軸２４の上端に従動プーリ２５が設けられ、ケース２１の左右側部から後輪駆動軸２６が延出され、ケース２１の上部にクラッチアーム２７および変速アーム２８が設けられている。
入力軸２４はコーンクラッチ機構５２に連結されている。クラッチアーム２７は、コーンクラッチ機構５２を操作するアームである。変速アーム２８は、変速機構５３を操作するアームである。

ケース２１は、上部ケース２２および下部ケース２３をボルト３１…（…は複数を示す）で締め付けることにより密封状態に組み立てられ、ケース２１内に潤滑油５０（図３参照）が充填されている。
従動プーリ２５は、駆動ベルト３２を介して駆動プーリ３３に連結されている。駆動プーリ３３は、エンジン１３に連結された駆動軸３４に設けられている。

後輪駆動軸２６の左端部に左ギヤ３６が備えられ、左ギヤ３６が左従動ギヤ３７に噛み合っている。左従動ギヤ３７に左車軸３８を介して左後輪１２が連結されている。
後輪駆動軸２６の右端部に右ギヤ４１が備えられ、右ギヤ４１が右従動ギヤ４２に噛み合っている。右従動ギヤ４２に右車軸４３を介して右後輪１２が連結されている。

クラッチアーム２７は、クラッチケーブル４５を介してクラッチレバー４６に連結されている。クラッチレバー４６は、ハンドル１７に揺動自在に設けられている。
クラッチレバー４６を操作することで、クラッチアーム２７が作動し、キーシフト式変速装置１５をクラッチ「入り」とクラッチ「切り」とに切り替える。

変速アーム２８は、変速ケーブル４７を介して変速レバー４８に連結されている。変速レバー４８は、ハンドル１７に設けられている。
変速レバー４８を操作することで、変速アーム２８が作動し、キーシフト式変速装置１５を変速する。

歩行型芝刈機１０によれば、エンジン１３を駆動することにより駆動軸３４が回転する。駆動軸３４が回転することで、駆動プーリ３３が回転するとともに、芝刈用刈刃１４が回転する。駆動プーリ３３が回転することで、駆動ベルト３２および駆動ベルト３２を介して入力軸２４が回転する。

入力軸２４の回転が後輪駆動軸２６に伝わる。後輪駆動軸２６の回転が、左車軸３８を介して左後輪１２に伝わるとともに、右車軸４３を介して右後輪１２に伝わる。
これにより、左右の後輪１２，１２および左右の前輪１１，１１で駆動しながら、芝刈用刈刃１４で芝草などの草を刈ることができる。

図３は本発明に係るキーシフト式変速装置を示す断面図である。
キーシフト式変速装置１５は、密封状態のケース２１内の中間軸５１にコーンクラッチ機構５２が設けられ、ケース２１内の中間軸５１および後輪駆動軸（以下、「変速軸」という）２６に変速機構５３が設けられ、ケース２１内に潤滑油５０が充填されている。
すなわち、コーンクラッチ機構５２および変速機構５３は潤滑油５０中に浸漬されている。

中間軸５１は、左右の端部５１ａ，５１ｂがそれぞれ左右の中間軸ブッシュ５５，５６を介してケース２１に回転自在に支持されている。
この中間軸５１にコーンクラッチ機構５２が設けられている。
なお、本発明に係るコーンクラッチ機構５２については、図４〜図６において詳しく説明する。

変速軸２６は、左右の変速軸ブッシュ５７，５８を介してケース２１に回転自在に支持され、左右の側部２１ａ，２１ｂからケース２１の外部に延出されている。
変速軸２６の右変速軸ブッシュ５８近傍の部位に貫通孔６１が形成され、貫通孔６１に抜止ピン６２が差し込まれる。抜止ピン６２に隣接してカラー６３が設けられている。
カラー６３は、外周から抜止ピン６２側に折り曲げられた折曲片６３ａを備える。折曲片６３ａを抜止ピン６２の両端側に配置することで、抜止ピン６２が貫通孔６１から抜け出すことを防止する。この変速軸２６に変速機構５３が設けられている。

変速機構５３は、中間軸５１に第１〜第３の駆動ギヤ８４〜８６が複数個設けられ、第１〜第３の駆動ギヤ８４〜８６に第１〜第３の変速ギヤ８７〜８９が噛み合い、第１〜第３の変速ギヤ８７〜８９がボス部材９０に回転自在に取り付けられ、ボス部材９０が変速軸２６に取り付けられ、ボス部材９０の右側にシフタ９２が設けられ、シフタ９２にキー部材およびばね部材（図示せず）が設けられ、シフタ９２を操作するシフトフォーク９８を備える。
第１〜第３の変速ギヤ８７〜８９のうち、選択した変速ギヤにキー部材を係合させることで、選択した変速ギヤを変速軸２６と一体に回転させることができる。

シフトフォーク９８には、変速操作軸９９を介して変速アーム２８（図２参照）が設けられている。
図１に示す変速レバー４８を操作することで、変速アーム２８が作動して変速操作軸９９が回動する。変速操作軸９９が回動することで、シフトフォーク９８が変速操作軸９９を軸にしてスイング移動する。シフトフォーク９８がスイング移動することで、シフタ９２が変速軸２６に沿って摺動する。
以下、本発明に係るコーンクラッチ機構５２について詳しく説明する。

図４は本発明に係るコーンクラッチ機構を示す断面図、図５は図４の５−５線断面図、図６は本発明に係るコーンクラッチ機構を示す分解斜視図である。
なお、図６においては、コーンクラッチ機構５２の理解を容易にするために、前方部位を上方に向け、後方部位を下方に向けて図示した。

コーンクラッチ機構５２は、ケース２１に内蔵されたクラッチ５４と、クラッチ５４の左右側に隣接させて設けられた左右のスラストワッシャ（スラストベアリング）７２，７３と、左スラストベアリング７２の左側に隣接させて設けられたクラッチプレート７４と、クラッチプレート７４の後端部７４ａ左側に設けられたカム部材７５とを備える。

クラッチ５４は、駆動側クラッチ部５９と、被動側クラッチ部６０とからなる。
クラッチ５４は、駆動側クラッチ部５９および被動側クラッチ部６０が接触状態で「入り」となり、駆動側クラッチ部５９の回転を被動側クラッチ部６０に伝える状態に保つ。
一方、クラッチ５４は、駆動側クラッチ部５９および被動側クラッチ部６０が非接触状態で「切り」となり、駆動側クラッチ部５９の回転を被動側クラッチ部６０に伝えない状態に保つ。
右スラストベアリング７３は、右中間軸ブッシュ５６に当接されている。

被動側クラッチ部６０は、中間軸５１に設けられた左右のコーン６５，６６からなる。
図６に示すように、左コーン６５は、焼結合金で円錐形（コーン形）に形成され、外周に円錐形の左雄テーパ摩擦面（雄テーパ摩擦面）７０が設けられ、中央に左嵌合孔１０１が形成され、左嵌合孔１０１の内周面に一対の左凹部１０２が形成されている。
左雄テーパ摩擦面７０は、左コーン６５が焼結合金で成形される際に、同時に成形された面である。
焼結合金は、一例として、銅（Ｃｕ）、炭素（Ｃ）や鉄（Ｆｅ）の粉体を焼結して得られた合金である。

左雄テーパ摩擦面７０は、基端部７０ａから先端部７０ｂに向けて徐々に小径になるように形成されている。
左雄テーパ摩擦面７０には、左コーン６５の軸線６４方向に沿って左油溝（油溝）１０３…が９０度の間隔をおいて等間隔に４本設けられている。

左油溝１０３は、両端部にそれぞれ開口部１０３ａ，１０３ａが形成されている。
具体的には、左油溝１０３を左雄テーパ摩擦面７０の基端部７０ａから先端部７０ｂまで延ばした。左油溝１０３の両端部が基端部７０ａおよび先端部７０ｂでそれぞれ開口されることで、左油溝１０３の両端部に開口部１０３ａ，１０３ａが形成される。

この左油溝１０３は、左コーン６５を焼結合金で成形する際に、左雄テーパ摩擦面７０に同時に成形される溝である。
これにより、左油溝１０３を機械加工で形成する必要がなく、生産性を高めることができる。
左油溝１０３は、潤滑油５０（図３参照）を蓄え、かつ不純物を排出するための凹みである。

また、左雄テーパ摩擦面７０は、前述したように、左コーン６５が焼結合金で成形される際に、同時に成形された面である。
左コーン６５を焼結合金で成形することで、焼結合金内の気孔が左テーパ摩擦面７０に微細な凹部１０４…として露出する。

これにより、微細な凹部１０４…に潤滑油５０を蓄えることが可能になる。凹部１０４…に潤滑油５０を蓄えることで、左雄テーパ摩擦面７０の潤滑性を高めることができる。
なお、この凹部１０４…は、左雄テーパ摩擦面７０の面積に影響を与えない微細な凹みである。

左嵌合孔１０１が中間軸５１に嵌め込まれ、一対の左凹部１０２が左ロックピン６７の両端部６７ａ，６７ａにそれぞれ嵌合される。左ロックピン６７は、中間軸５１の左貫通孔１０５（図４参照）に挿入されている。
これにより、左コーン６５は、中間軸５１にロックされ、中間軸５１と一体に回転する。

右コーン６６は、左コーン６５と左右対称の部材であり、焼結合金で円錐形（コーン形）に形成され、外周に円錐形の右雄テーパ摩擦面（雄テーパ摩擦面）７１が設けられ、中央に右嵌合孔１０６が形成され、右嵌合孔１０６の内周面に一対の右凹部１０７が形成されている。
右雄テーパ摩擦面７１は、右コーン６６が焼結合金で成形される際に、同時に成形された面である。
焼結合金は、一例として、銅（Ｃｕ）、炭素（Ｃ）や鉄（Ｆｅ）の粉体を焼結して得られた合金である。

右雄テーパ摩擦面７１は、左雄テーパ摩擦面７０と同様に、基端部７１ａから先端部７１ｂに向けて徐々に小径になるように形成されている。
右雄テーパ摩擦面７１には、右コーン６６の軸線６４方向に沿って右油溝（油溝）１０８…が９０度の間隔をおいて等間隔に４本設けられている。

右油溝１０８は、両端部１０８ａ，１０８ａがそれぞれ開口されている。
具体的には、右油溝１０８を右雄テーパ摩擦面７１の基端部７１ａから先端部７１ｂまで延ばした。右油溝１０８の両端部が基端部７１ａおよび先端部７１ｂでそれぞれ開口されることで、右油溝１０８の両端部に開口部１０８ａ，１０８ａが形成される。

この右油溝１０８は、右コーン６６を焼結合金で成形する際に、右雄テーパ摩擦面７１に同時に成形される溝である。
これにより、右油溝１０８を機械加工で形成する必要がなく、生産性を高めることができる。
右油溝１０８は、潤滑油５０（図３参照）を蓄え、かつ不純物を排出するための凹みである。

また、右雄テーパ摩擦面７１は、前述したように、右コーン６６が焼結合金で成形される際に、同時に成形された面である。
右コーン６６を焼結合金で成形することで、焼結合金内の気孔が右テーパ摩擦面７１に微細な凹部１０９…として露出する。

これにより、微細な凹部１０９…に潤滑油５０を蓄えることが可能になる。凹部１０９…に潤滑油５０を蓄えることで、右雄テーパ摩擦面７１の潤滑性を高めることができる。
なお、この凹部１０９…は、右雄テーパ摩擦面７１の面積に影響を与えない微細な凹みである。

右嵌合孔１０６が中間軸５１に嵌め込まれ、一対の右凹部１０７が右ロックピン６８の両端部６８ａ，６８ａにそれぞれ嵌合されている。右ロックピン６８は、中間軸５１の右貫通孔１１１（図４参照）に挿入されている。
これにより、右コーン６６は、中間軸５１にロックされ、中間軸５１と一体に回転する。

図４、図５に示すように、駆動側クラッチ部５９は、左右のコーン６５，６６に嵌め込み可能に、筒状体に形成された部材である。
この駆動側クラッチ部５９は、内周面のうち、左側の部位に左雌テーパ摩擦面（雌テーパ摩擦面）７７が設けられ、右側の部位に右雌テーパ摩擦面（雌テーパ摩擦面）７８が設けられ、外周にウォームホイール７６が形成されている。
左雌テーパ摩擦面７７は、左雄テーパ摩擦面７０に嵌合可能な傾斜面である。
右雌テーパ摩擦面７８は、右雄テーパ摩擦面７１に嵌合可能な傾斜面である。

以上説明したように、コーンクラッチ機構５２によれば、左右の雄テーパ摩擦面７０，７１に、左右の油溝１０３…，１０８…を被動側クラッチ部６０の軸線６４方向に沿ってそれぞれ設けた。
よって、左右の油溝１０３…，１０８…に潤滑油５０（図３参照）を蓄えることで、左雄テーパ摩擦面７０と左雌テーパ摩擦面７７との間に潤滑油５０を良好に保つとともに、右雄テーパ摩擦面７１と右雌テーパ摩擦面７８との間に潤滑油５０を良好に保つことができる。
これにより、例えば、クラッチ５４を「切り」から「入り」に切り替えるときに、駆動側クラッチ部５９および被動側クラッチ部６０間の潤滑性を高めて摩耗量を抑えることができる。

さらに、万が一、左雄テーパ摩擦面７０と左雌テーパ摩擦面７７との間や、右雄テーパ摩擦面７１と右雌テーパ摩擦面７８との間に不要物が存在した場合、不要物を左右の油溝１０３…，１０８…に逃がすことができる。
よって、左雄テーパ摩擦面７０と左雌テーパ摩擦面７７との間や、右雄テーパ摩擦面７１と右雌テーパ摩擦面７８との間から除去することができる。
左右の油溝１０３…，１０８…に逃がした不要物は、油溝１０３…，１０８…に沿って導かれ外部に排出される。

加えて、左油溝１０３…の両端部に開口部１０３ａ…，１０３ａ…を形成するとともに、右油溝１０８…の両端部に開口部１０８ａ…，１０８ａ…を形成する。各開口部１０３ａ…，１０８ａ…から左右の油溝１０３…，１０８…に潤滑油５０（図３参照）を良好に導くことができる。
よって、左雄テーパ摩擦面７０と左雌テーパ摩擦面７７との間に潤滑油５０を一層良好に保つとともに、右雄テーパ摩擦面７１と右雌テーパ摩擦面７８との間に潤滑油５０を一層良好に保つことができる。

さらに、左油溝１０３…の両端部に開口部１０３ａ…，１０３ａ…を形成するとともに、右油溝１０８…の両端部に開口部１０８ａ…，１０８ａ…を形成することで、左右の油溝１０３…，１０８…に逃がした不要物を両端部の開口から良好に排出することができる。
これにより、左油溝１０３…に不要物が残ることを防いで、左雄テーパ摩擦面７０と左雌テーパ摩擦面７７との間に存在した不要物を油溝に良好に逃がすことができる。
また、右油溝１０８…に不要物が残ることを防いで、右雄テーパ摩擦面７１と右雌テーパ摩擦面７８との間に存在した不要物を油溝に良好に逃がすことができる。

ところで、従来のコーンクラッチ機構においては、組立後に、クラッチの「切れ」を良くするためにテーパ摩擦面に馴染みをつける作業が必要であった。
しかし、コーンクラッチ機構５２は、左雄テーパ摩擦面７０と左雌テーパ摩擦面７７との間に潤滑油５０（図３参照）を良好に保つとともに、右雄テーパ摩擦面７１と右雌テーパ摩擦面７８との間に潤滑油５０を良好に保つことで、コーンクラッチ機構５２の組立直後からクラッチ５４の「切れ」を良くすることができる。
よって、本発明に係るコーンクラッチ機構５２によれば、テーパ摩擦面に馴染みをつける作業を不要にできる。

また、潤滑油５０を蓄える左右の油溝１０３…，１０８…を被動側クラッチ部６０の軸線方向に沿ってのみに設けた。左雄テーパ摩擦面７０に対して左油溝１０３…の割合を小さく抑え、右雄テーパ摩擦面７１に対して右油溝１０８…の割合を小さく抑えることができる。

よって、左右の雄テーパ摩擦面７０，７１にそれぞれ左右の油溝１０３…，１０８…を形成しても、左右の雄テーパ摩擦面７０，７１の面積を十分に確保することができる。
左右の雄テーパ摩擦面７０，７１を十分に確保することで、摩擦力不足をなくすとともに、テーパ摩擦面を均一に押し付けることが可能になる。
左右の雄テーパ摩擦面７０，７１を十分に確保することができるので、被動側クラッチ部６０（すなわち、クラッチ５４）を大型化してテーパ摩擦面を確保する必要はない。

さらに、左右の油溝１０３…，１０８…は、それぞれ左右の雄テーパ摩擦面７０，７１に対して僅かに凹んだ溝である。
よって、左右の雄テーパ摩擦面７０，７１にそれぞれ左右の油溝１０３…，１０８…を形成しても、被動側クラッチ部６０の強度を十分に確保することが可能である。
これにより、被動側クラッチ部６０にコイルスプリングなどの補強部材を巻き付けて被動側クラッチ部６０の強度を確保する必要がない。

このように、左右の雄テーパ摩擦面７０，７１を確保するために被動側クラッチ部６０を大きくする必要がなく、かつ被動側クラッチ部６０にコイルスプリングなどの補強部材を巻き付けて被動側クラッチ部６０の強度を確保する必要がないので、被動側クラッチ部６０の小型化を図ることができる。

図４に示すように、駆動側クラッチ部５９のウォームホイール７６にはウォーム７９が噛み合っている。ウォーム７９は入力軸２４（図１も参照）に同軸上に形成されている。
よって、入力軸２４が回転すると、ウォーム７９が回転し、ウォーム７９の回転がウォームホイール７６に伝わる。

左コーン６５の左側に左スラストベアリング７２が設けられている。左スラストベアリング７２は、中間軸５１に移動自在に嵌合されている。
左スラストワッシャ７２に隣接してクラッチプレート７４が設けられている。
クラッチプレート７４は、略矩形状に形成されるとともに、側面視で略湾曲状に形成され、中央に嵌合孔１１３が形成された部材である。

図４に示すように、クラッチプレート７４は、中間軸５１に嵌合孔１１３が移動自在に嵌合され、ケース２１の支持突部１１５に前端部７４ｂの左面が当接され、左スラストベアリング７２に中央部７４ｃの右面が当接され、カム部材７５のカム８１に後端部７４ａの左面が当接されている。
これにより、クラッチプレート７４が、支持突部１１５およびカム８１と、左スラストベアリング７２とで図示の位置に挟持される。

さらに、クラッチプレート７４は、ケース２１の前位置決め突部１１６で前縁７４ｄの前方向への移動が規制され、ケース２１の後位置決め突部１１７で後縁７４ｅの後方向への移動が規制される。
これにより、クラッチプレート７４は、前後の位置決め突部１１６，１１７で前後方向に対して位置決めされる。
なお、クラッチプレート７４の上下方向の位置決めについては後述する。

クラッチプレート７４の後端部７４ａ左側にカム部材７５が設けられている。
図５に示すように、カム部材７５は、クラッチプレート７４の後端部７４ａに接触しているカム８１と、カム８１の両端部８１ａ，８１ａに設けられた上下のカム軸８２，８３とからなる。
クラッチプレート７４に臨む部位が凹部１２１に形成され、凹部１２１内にクラッチプレート７４の後端部７４ａが入り込んでいる。この凹部１２１の底面１２２がカム８１の支持面を形成する。

カム８１は、クラッチプレート７４の後端部７４ａにおいて、上縁７４ｆから下縁７４ｇに向けて上下方向に延びるロッド状部材である。
図４に示すように、カム８１は、断面略扇形のカム面１２０が形成されている。カム面１２０は、平坦な支持面１２２と、平坦な後面１２３と、円弧状の張出面１２４とを有する。

支持面１２２は、クラッチ５４が非接続状態において、クラッチプレート７４の後端部７４ａに接触する平坦な面である。
支持面１２２は、前述したように、凹部１２１の底面で形成した面である。支持面１２２（すなわち、カム８１のうち、クラッチプレート７４に臨む部位）を、上下のカム軸８２，８３の中心１２６側に寄せることができる（図５も参照）。

よって、クラッチ５４が非接続状態において、支持面１２２をクラッチプレート７４に近接させた際に、上下のカム軸８２，８３をクラッチプレート７４側に寄せることができる。
これにより、カム部材７５をクラッチプレート７４に一層近づけることが可能になり、コーンクラッチ機構５２のコンパクト化を図ることができる。

また、カム部材７５のうち、クラッチプレート７４に臨む部位を凹部１２１とすることで、クラッチプレート７４に臨む部位（すなわち、支持面１２２）を上下のカム軸８２，８３の中心１２６側に簡単な構成で寄せることができる。
これにより、カム部材７５を簡素な形状にすることができる。

さらに、支持面１２２を平坦面とし、この平坦な支持面１２２をクラッチプレート７４に面接触させた。支持面１２２をクラッチプレート７４に面接触させることで、カム８１の支持面１２２やクラッチプレート７４に作用する荷重を分散させることができる。
これにより、カム８１（すなわち、カム部材７５）やクラッチプレート７４の耐久性を一層向上させることができる。

後面１２３は、支持面１２２の後端から左方向（すなわち、クラッチプレート７４から離れる方向）に延びる平坦な面である。

支持面１２２の前端部から後面１２３の左端部まで、左右のカム軸８２，８３に対して半径方向に張り出した張出部１２５を備える。この張出部１２５は、表面が張出面１２４となる。
すなわち、張出面１２４は、支持面１２２の前端部から後面１２３の左端部まで、左右のカム軸８２，８３に対して半径方向に張り出した円弧面である。
張出面１２４と支持面１２２との交差部で頂部１２８が形成される。

図５に示すように、上カム軸８２は、上部ケース２２の上取付孔１３１に回動自在に差し込まれ、上取付孔１３１から突出した上端部８２ａにクラッチアーム２７がナット１３２で取り付けられている。
上取付孔１３１は、上部ケース２２の上ボス１３３に形成されている。

下カム軸８３は、下部ケース２３の下取付孔１３５に回動自在に差し込まれている。
下取付孔１３５は、下部ケース２３の下ボス１３６に形成されている。
よって、上カム軸８２が上ボス１３３に回転自在に支持されるとともに、下カム軸８３が下ボス１３６に回転自在に支持される。
これにより、カム部材７５は上下のボス１３３，１３６に回転自在に取り付けられる。

カム８１に備えた張出部１２５のうち、上端部１２５ａを、上ボス１３３の内側端部１３３ａに近接配置させ、下端部１２５ｂを、下ボス１３６の内側端部１３６ａに近接配置させる。

よって、張出部の上端部を上ボス１３３の内側端部１３３ａに当接させることで、カム部材７５の上方への移動を規制する。
また、張出部の下端部を下ボス１３６の内側端部１３６ａに当接させることで、カム部材７５の下方への移動を規制する。
これにより、カム部材７５が軸線方向（上下方向）に移動することを防いで、カム８１を操作位置に位置決めすることができる。

張出部１２５の上下の端部１２５ａ，１２５ｂをカム８１の位置決め部として用いることで、カム８１の位置決め部材をカム部材７５に個別に取り付ける必要がない。これにより、部品点数を減らすことができる。

ここで、上ボス１３３の内側端部１３３ａにクラッチプレート７４の上縁７４ｆを近接することで、内側端部１３３ａで上縁７４ｆが上方に移動することを規制する。
さらに、下ボス１３６の内側端部１３６ａにクラッチプレート７４の下縁７４ｇを近接することで、内側端部１３６ａで下縁７４ｇが下方に移動することを規制する。
これにより、クラッチプレート７４は、上ボス１３３の内側端部１３３ａおよび下ボス１３６の内側端部１３６ａで上下方向に対して位置決めされる。

つぎに、コーンクラッチ機構５２のクラッチ５４を非接続状態から接続状態に切り替える例を図７に基づいて説明する。
図７（ａ），（ｂ）は本発明に係るコーンクラッチ機構を非接続状態から接続状態に切り替える動作を説明する図である。
（ａ）に示すように、クラッチ５４の非接続状態において、支持面１２２はクラッチプレート７４の後端部７４ａに接触している。
この状態から、クラッチ５４を接続状態にする際には、上下のカム軸８２，８３（上カム軸８２は図５参照）を軸にしてカム部材７５を矢印Ａ方向に回転する。カム部材７５が回転することでカム８１が矢印Ａ方向に回転する。

カム８１の頂部１２８がクラッチプレート７４側に移動して、頂部１２８でクラッチプレート７４の後端部７４ａを左スラストベアリング７２に向けて押圧する。
クラッチプレート７４は、前端部７４ｂがケース２１の支持突部１１５に当接している。よって、クラッチプレート７４は、前端部７４ｂを支点として後端部７４ａが矢印Ｂの如く左スラストベアリング７２に向けて移動する。

（ｂ）において、クラッチプレート７４の後端部７４ａが左スラストベアリング７２に向けて移動することで、左スラストベアリング７２が矢印Ｃの如くクラッチ５４に向けて移動する。
よって、左雄テーパ摩擦面７０が左雌テーパ摩擦面７７に押圧されるとともに、右雄テーパ摩擦面７１が右雌テーパ摩擦面７８に押圧される。

これにより、左雄テーパ摩擦面７０と左雌テーパ摩擦面７７との摩擦力、および右雄テーパ摩擦面７１と右雌テーパ摩擦面７８の摩擦力で駆動側クラッチ部５９の回転が被動側クラッチ部６０に伝えられる。
すなわち、カム８１の頂部１２８でクラッチプレート７４を押圧することで、クラッチ５４が非接続状態から接続状態に切り替わる。

つぎに、コーンクラッチ機構５２をケース２１内に組み付ける手順を図８〜図９に基づいて説明する。
図８（ａ），（ｂ）は本発明に係るコーンクラッチ機構を下部ケースにセットする手順を説明する図である。
（ａ）において、中間軸５１の右端部５１ｂに右中間軸ブッシュ５６を嵌め込んだ状態で、右中間軸ブッシュ５６の下半分５６ａを下部ケース２３のブッシュ受部１４１に矢印Ｄの如く収容する。
さらに、カム部材７５の下カム軸８３を、下部ケース２３の下取付孔１３５に矢印Ｅの如く差し込む。

（ｂ）において、下部ケース２３に上部ケース２２を被せる。上部ケース２２のブッシュ受部１４２を、右中間軸ブッシュ５６の上半分５６ｂに矢印Ｆの如く嵌め込む。
さらに、上部ケース２２の上取付孔１３１を上カム軸８２に矢印Ｇの如く嵌め込む。

図９（ａ），（ｂ）は本発明に係るコーンクラッチ機構をケース内に収納する手順を説明する図である。
（ａ）において、上部ケース２２および下部ケース２３をボルト３１…（図２参照）で締め付けることで、ケース２１を一体に組み付ける。
上部ケース２２の上取付孔１３１（すなわち、上ボス１３３）から上方に、上カム軸８２の上端部８２ａが突出している。この上端部８２ａにクラッチアーム２７を矢印Ｈの如く嵌め込み、ナット１３２をねじ部８２ｃにねじ結合する。

（ｂ）において、ナット１３２をねじ部８２ｃにねじ結合することで、上カム軸８２の上端部８２ａにクラッチアーム２７が取り付けられる。
これにより、コーンクラッチ機構５２がケース２１内に収納される。

ここで、コーンクラッチ機構５２は、カム部材７５のカム８１に張出部１２５を備え、張出部１２５の上端部１２５ａおよび下端部１２５ｂをカム８１の位置決め部として用いている。
よって、カム８１を操作位置に位置決めする位置決め部材を、カム部材７５に個別に取り付ける必要がない。これにより、クラッチ機構の組立／分解作業を手間をかけずに簡単におこなうことができる。

なお、前記実施の形態では、本発明に係るコーンクラッチ機構５２を歩行型芝刈機１０に適用した例について示したが、これに限らないで、その他の作業機に適用することも可能である。
例えば、歩行型草刈機、歩行型除雪機、歩行型耕耘機、動力機付きの歩行型一輪・二輪・三輪・四輪運搬車などに適用可能である。

また、前記実施の形態では、駆動側クラッチ部５９に雌テーパ摩擦面７７，７８を設け、被動側クラッチ部６０に雄テーパ摩擦面７０，７１を設けた例について説明したが、これに限らないで、駆動側クラッチ部に雄テーパ摩擦面を設け、被動側クラッチ部に雌テーパ摩擦面を設けることも可能である。

さらに、前記実施の形態では、雄テーパ摩擦面７０，７１に油溝１０３…，１０８…を設けた例について説明したが、これに限らないで、雌テーパ摩擦面に油溝を設けることも可能である。
また、雄テーパ摩擦面および雌テーパ摩擦面の両方の面に油溝をそれぞれ設けることも可能である。

前記実施の形態では、被動側クラッチ部６０の左右のコーン６５，６６を焼結合金で形成した例について説明したが、これに限らないで、左右のコーン６５，６６に加えて駆動側クラッチ部５９を焼結合金で形成することも可能である。
また、駆動側クラッチ部５９のみを焼結合金で形成することも可能である。

さらに、前記実施の形態では、左雄テーパ摩擦面７０に４本の左油溝１０３…を設け、右雄テーパ摩擦面７１に右油溝１０８…を設けた例について説明したが、それぞれのテーパ摩擦面７０，７１に設ける左右の油溝１０３…，１０８…の本数は任意に変えることが可能である。

本発明は、駆動側クラッチ部および被動側クラッチ部の一方に雄テーパ摩擦面、他方に雌テーパ摩擦面が設けられ、テーパ摩擦面の摩擦力で動力を伝えるコーンクラッチ機構への適用に好適である。

本発明に係るコーンクラッチ機構を備えた歩行型芝刈機を示す斜視図である。 本発明に係るコーンクラッチ機構を内蔵したキーシフト式変速装置を示す平面図である。 本発明に係るキーシフト式変速装置を示す断面図である。 本発明に係るコーンクラッチ機構を示す断面図である。 図４の５−５線断面図である。 本発明に係るコーンクラッチ機構を示す分解斜視図である。 本発明に係るコーンクラッチ機構を非接続状態から接続状態に切り替える動作を説明する図である。 本発明に係るコーンクラッチ機構を下部ケースにセットする手順を説明する図である。 本発明に係るコーンクラッチ機構をケース内に収納する手順を説明する図である。

符号の説明

１５…キーシフト式変速装置、５１…中間軸（軸部材）、５２…コーンクラッチ機構、５４…クラッチ、５９…駆動側クラッチ部、６０…被動側クラッチ部、６４…軸線、５０…潤滑油、７０…左雄テーパ摩擦面（雄テーパ摩擦面）、７１…右雄テーパ摩擦面（雄テーパ摩擦面）、７６…ウォームホイール、７７…左雌テーパ摩擦面（雌テーパ摩擦面）、７８…右雌テーパ摩擦面（雌テーパ摩擦面）、１０３…左油溝（油溝）、１０３ａ，１０８ａ…開口部、１０４，１０９…凹部、１０８…右油溝（油溝）。

Claims (4)

1. 駆動側クラッチ部および被動側クラッチ部がそれぞれ潤滑油に浸漬されたコーンクラッチ機構において、
   前記被動側クラッチ部に円錐形の雄テーパ摩擦面が設けられるとともに、この雄テーパ摩擦面に嵌合可能な雌テーパ摩擦面が前記駆動側クラッチ部に設けられ、
   前記雄テーパ摩擦面および前記雌テーパ摩擦面の少なくとも一方に、前記各クラッチ部の軸線方向に沿って前記潤滑油を蓄える油溝が設けられ、
   前記雄テーパ摩擦面および前記雌テーパ摩擦面の摩擦力で前記駆動側クラッチ部の回転を前記被動側クラッチ部に伝えるように構成し、
   前記被動側クラッチ部は、軸部材上に互いに対向して配置された２つのコーンからなり、
   これらの２つのコーンは、互いに近づくにつれて径が小さくなるように形成されており、
   前記雄テーパ摩擦面は、２つのコーンの外周面からなり、
   前記駆動側クラッチ部は、外周にウォームホイールが形成され、
   前記駆動側クラッチ部は、前記雄テーパ摩擦面と前記雌テーパ摩擦面とを介してのみ前記軸部材に支持されていることを特徴とするコーンクラッチ機構。
2. 前記駆動側クラッチ部および被動側クラッチ部のうち、少なくとも一方のクラッチ部が焼結合金で成形され、
   前記テーパ摩擦面に微細な凹部を有することを特徴とする請求項１記載のコーンクラッチ機構。
3. 前記一方のクラッチ部は、前記油溝が設けられたクラッチ部であり、
   前記油溝は、前記一方のクラッチ部を前記焼結合金で成形する際に同時に成形されたものであることを特徴とする請求項２記載のコーンクラッチ機構。
4. 前記油溝は、両端部にそれぞれ開口部が形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のコーンクラッチ機構。

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