JP7262174B2 - 回転制動装置 - Google Patents

Description

この発明は、回転を止めるブレーキ用途や、回転を妨げる抵抗力を作用させる制動用途で利用される回転制動装置に関する。

従来、相対的に回転する二部材間で回転トルクを伝達する回転伝達装置として、内方部材と、この内方部材の外方に配置された内周部を有する外方部材と、それら内方部材と外方部材間で回転トルクの伝達と遮断を行うクラッチ機構と、クラッチ機構を収容するハウジングとを備えるものが知られている。そのクラッチ機構は、外方部材の内周部と内方部材との間に配置された係合子と、係合子を保持する保持器と、内方部材に対する保持器の相対回転を制御する電磁アクチュエータとを有する。係合子は、保持器の相対回転によって外方部材及び内方部材に係合する係合位置と、当該係合を解除する中立位置との間を移動可能に配置されている。

例えば、特許文献１のような回転伝達装置は、スイッチばねと、電磁石と、ロータと、アーマチュアとを備える。スイッチばねは、内方部材に対する保持器の相対回転により弾性変形させられ、その復元弾性により係合子が中立位置に移動するように保持器を復帰回転させる。アーマチュアは、軸方向に移動可能に支持され、また、保持器に対して回り止めされている。ロータは、外方部材に回り止めされている。電磁石の電磁コイルに対する通電により、アーマチュアが、ロータに吸着されると、保持器が、アーマチュア、ロータを介して外方部材に接続され、その保持器と内方部材の相対回転により、係合子が外方部材の円筒面および内方部材のカム面に係合させられ、内方部材と外方部材間において回転トルクが伝達される。前述の通電を解除すると、スイッチばねのばね力により保持器が復帰回転させられ、この保持器に周方向に押される係合子が中立位置に移動させられる。

特開２００７－２４７７１３号公報

特許文献１のような回転伝達装置では、クラッチ機構の電磁アクチュエータは、ロータガイドを介して外方部材と一体化されたロータを備え、ハウジングに対して回転不可に支持された電磁石の磁気吸引により、内方部材と共に無制限に連続して回転するアーマチュアをロータに接触させる構造になっている。また、そのクラッチ機構による回転トルクの伝達時、内方部材と外方部材間で無制限に回転を許容する前提で構成されている。このため、外方部材が、転がり軸受を介してハウジングに支持され、その転がり軸受が、ハウジングの内周に取り付けられた止め輪と、外方部材の外周に取り付けられた止め輪とによって軸方向に抜け止めされている。

本願発明者らは、外方部材が静止していて内方部材に入力された回転を止めるブレーキ用途の場合や、外方部材の回転角が少ない（例えば一回転以下で揺動）用途で内方部材または外方部材の一方に入力された回転に逆らう抵抗力を作用させる制動用途の場合に、特許文献１のような回転伝達装置を回転制動装置として利用することを検討したところ、部品点数が多く、コストが掛かる点で改良の余地があることを見出した。

そこで、この発明が解決しようとする課題は、内方部材と外方部材の一方に入力された回転を止めるブレーキ用途や、外方部材の回転角が少ない制動用途に好適な回転制動装置を提供することである。

上記の課題を達成するため、この発明は、内方部材と、前記内方部材の外方に配置された内周部を有する外方部材と、前記内方部材と前記外方部材間で回転トルクの伝達と遮断を行うクラッチ機構と、前記クラッチ機構を収容するハウジングとを備え、前記クラッチ機構が、前記外方部材の前記内周部と前記内方部材との間に配置された係合子と、前記係合子を保持する保持器と、当該クラッチ機構を制御する電磁アクチュエータとを有し、前記係合子が、前記保持器の相対回転によって前記外方部材の前記内周部及び前記内方部材に係合する係合位置と、当該係合を解除する中立位置との間を移動可能に配置されており、前記電磁アクチュエータが、前記保持器に対して回り止めされたアーマチュアと、前記アーマチュアと対向する電磁石とを有し、前記電磁石が、前記ハウジングに対して回り止めされており、前記アーマチュアが、前記電磁石に対する通電によって当該電磁石に直接に磁気吸引される可動部材からなり、前記外方部材が、前記ハウジングによって直接に径方向に支持されており、前記外方部材と前記ハウジングが、互いの相対回転を制限するように互いに係合可能な対の係合部を有する回転制動装置に構成したものである。

上記構成によれば、電磁石への通電時、内方部材と外方部材間ではクラッチ機構により、また、外方部材とハウジング間では対の係合部により、一連のトルク伝達経路が構成される。従い、クラッチ機構を境とした入力側に対して、出力側が相対的に回転トルクに抵抗できるように他の静止部材、可動部材、可変形部材等に接続された使用状態にすると、入力側となる内方部材又は外方部材の回転を止めるブレーキを行ったり、入力側となる内方部材又は外方部材の回転に逆らう抵抗力を作用させる制動を行ったりすることが可能である。ここで、前述のブレーキや、外方部材の回転角が少ない使用条件下で前述の制動を行う場合、外方部材とハウジング間では無制限に継続する相対回転が起こらず、外方部材を転がり軸受でハウジングに径方向に支持することは過剰な支持構造になるため、外方部材をハウジングで直接に径方向に支持することにより、部品点数を削減することができる。さらに、電磁アクチュエータにおいては、アーマチュアと電磁石を直接に磁気吸引することにより、ロータを介してアーマチュアを磁気吸引する場合に比較して、ロータでの磁力損失を無くし、アーマチュアに対する磁気吸引力を高め、ひいてはブレーキ、制動において重要な応答性を高めることができると共に、部品点数を削減することもできる。

具体的には、前記対の係合部が、前記外方部材と前記ハウジングの一方に形成された係合凸部と、当該一方と反対の他方に形成された係合凹部とからなるとよい。このようにすると、ハウジング、外方部材に凹凸状を形成するだけで、ハウジングと外方部材の相対回転を制限することができる。

前記対の係合部が、前記係合子の外方に配置されているとよい。このようにすると、係合子と外方部材の係合位置と、外方部材とハウジングの係合位置とが径方向に並ぶ位置関係になるため、それら係合部位間の捩れを避けることができる。

前記電磁石が、前記ハウジングに支持されたフィールドコアを有し、前記フィールドコアと前記ハウジングが、互いに相対回転不可な状態に嵌合された対の回り止め部を有し、前記対の回り止め部が、前記フィールドコアと前記ハウジングの一方に形成された嵌合凸部と、当該一方と反対の他方に形成された嵌合凹部とからなるとよい。このようにすると、ハウジング、フィールドコアに凹凸状を形成するだけで、ハウジングに対して電磁石を直接に相対回転不可な状態に支持することができる。

前記ハウジングと前記外方部材との間を密封するＯリングをさらに備えるとよい。前述のように外方部材とハウジング間で無制限に継続する相対回転が起こらない場合、シールリップを有するオイルシールを採用することは過剰な耐摺動性を有することになるため、Ｏリングを採用することにより、低コスト化を図ることができる。

前記ハウジングに取り付けられ、前記外方部材に軸方向に当接する止め輪をさらに備えるとよい。このようにすると、外方部材とハウジング間に介在する転がり軸受の内外輪をハウジング側の止め輪と外方部材側の止め輪とで規制する抜け止め構造に比して、簡素な構造で外方部材をハウジングに対して抜け止めすることができる。

上述のように、この発明は、上記構成の採用により、部品点数を削減すると共に、応答性を高めることが可能なため、内方部材と外方部材の一方に入力された回転を止めるブレーキ用途や、外方部材の回転角が少ない制動用途に好適な回転制動装置を提供することができる。

この発明の第一実施形態に係る回転制動装置の全体構成を示す断面図 図１のＩＩ－ＩＩ線の断面図 図１のアーマチュアが電磁石に磁気吸引された状態を示す部分断面図 この発明の第二実施形態に係る回転制動装置を示す断面図

この発明の一例としての第一実施形態を図１～図３に基づいて説明する。図１、図２に示すように、第一実施形態に係る回転制動装置は、内方部材１と、内方部材１と同軸上に配置された外方部材２と、内方部材１と外方部材２間で内方部材１から外方部材２への回転トルクの伝達と遮断とを行なうクラッチ機構３と、クラッチ機構３を収容するハウジング４とを備える。

以下、内方部材１と外方部材２の軸線（回転中心線）に沿った方向を「軸方向」という。また、その軸方向に直交する方向を「径方向」という。また、その軸線回りの円周方向を「周方向」という。

内方部材１と外方部材２の一方は、クラッチ機構３に回転トルクを入力する部材となり、当該一方と反対の他方は、クラッチ機構３から回転トルクを伝達される部材となる。

クラッチ機構３は、回転トルクを伝達する係合状態と、回転トルクの伝達を遮断する係合解除状態とを電磁的に切り替え可能なものである。

ハウジング４は、軸方向の両端部において開口を形成する一つの筒状部材から構成されている。ハウジング４は、非磁性材によって形成されている。これは、クラッチ機構３において電磁的に発生する磁力の吸収を抑えるためである。非磁性材としては、例えば、アルミニウム合金が挙げられる。

内方部材１は、中空軸状に形成されている。内方部材１の内周側には、軸Ｓが連結されている。軸Ｓは、ハウジング４の軸方向一方側（図１において左側）の開口部５に挿通されている。ハウジング４の開口部５と軸Ｓとの間にシールないし軸受６が設けられている。シール６の場合、軸Ｓとハウジング４間を密封するためのものである。軸受６の場合、軸Ｓをハウジング４に対して回転自在に支持するためのものであり、シール付転がり軸受を採用してシールを兼ねてもよい。

外方部材２は、内方部材１の外方に配置された内周部７と、ハウジング４の軸方向他方側（図１において右側）から外部へ延びる軸部８と、内周部７の外方に位置する円形外周部９とを有する。

外方部材２の内周部７は、クラッチ機構３から回転トルクを伝達される部位を含む。その回転トルクに対する内周部７の強度を確保し、クラッチ機構３の伝達容量を確保するため、外方部材２の外径は、内周部７の外方において、最大化され、また、ハウジング４の開口部５の内径よりも大きく設定されている。

外方部材２の軸部８は、他部材との連結に使用される。なお、外方部材２として内周部７と軸部８とが一体の部材に形成された例を示したが、外方部材に軸部は必須でなく、例えば、他の軸を外方部材に連結するようにしてもよく、また、ハウジングを他の静止部材に固定し、外方部材をハウジングのみに固定するようにしてもよく、また、外方部材を他の静止部材に固定するようにしてもよい。また、内方部材１として軸Ｓに連結されるものを例示したが、内方部材に軸部を一体に形成し、その軸部を他の構成要素に連結するようにしてもよい。それらの連結手段は特に限定されず、例えば、セレーション嵌合、スプライン嵌合、キーによる連結等が挙げられる。

外方部材２の円形外周部９は、内周部７と一体に形成されている。円形外周部９は、外方部材２に形成されたフランジ状の外周に位置する。円形外周部９は、外方部材２の最大外径を規定する外径面を含む。

ハウジング４は、外方部材２の円形外周部９の外方に円形内周部１０を有する。これら円形外周部９と円形内周部１０は、互いの軸方向両側の部分同士において周方向全周で嵌合する。その嵌合部に挟まれた軸方向位置にＯリング１１が配置されている。

外方部材２は、円形外周部９とハウジング４の円形内周部１０との嵌合部において、ハウジング４により直接に径方向に支持されている。

また、外方部材２とハウジング４間は、Ｏリング１１により密封されている。Ｏリング１１は、断面がＯ形（円形）の環状パッキンである。Ｏリング１１は、外部からの異物侵入、ハウジング４内から外部への流動性潤滑剤の漏洩を防止するためのものである。流動性潤滑剤として、例えば、予めハウジング４内に封入されたグリースが挙げられる。なお、Ｏリング１１を保持するシール溝は、ハウジング４の円形内周部１０に形成した例を示したが、外方部材２の円形外周部に形成することも可能である。

外方部材２とハウジング４は、互いの相対回転を制限するように互いに係合可能な対の係合部１２，１３を有する。対の係合部１２，１３は、外方部材２とハウジング４の一方に形成された係合凸部と、当該一方と反対の他方に形成された係合凹部とからなる。

係合凸部からなる係合部１２は、外方部材２の外周に位置し、内周部７と一体に形成されている。係合部１２は、軸方向に延びる対の周方向端面を周方向両側に有する突条部からなる。係合凹部からなる係合部１３は、ハウジング４の内周に形成されている。係合部１３は、係合部１２に嵌合する断面形状をもって軸方向に延びる溝部からなる。

係合部１２の凸形状、係合部１３の溝形状は、平行キー型になっている。

外方部材２は、円形外周部１０を境とした軸方向一方側の位置に周方向に間隔をおいて複数の係合部１２を有する。これら係合部１２は、外方部材２の外周においてスプライン軸部を構成する。ハウジング４は、係合部１２に対応の配置で複数の係合部１３を有する。これら係合部１２は、ハウジング４の内周においてスプライン孔部を構成する。これら複数対の係合部１２，１３によるスプライン嵌合により、外方部材２とハウジング４は、互いに相対回転不可な状態に接続されている。従い、外方部材２とハウジング４は、図２において右回り、左回りのいずれにも常に一体に回転することができる。また、外方部材２は、そのスプライン嵌合部においてもハウジング４により直接に径方向に支持されている。

なお、外方部材２とハウジング４を相対回転不可に連結する構造として、スプライン嵌合を例示したが、セレーション嵌合、キー嵌合等の凹凸嵌合構造を成す対の係合部を採用することもできる。また、外方部材２の外周とハウジング４の内周間に対の係合部１２，１３を配置した例を示したが、対の係合部は周方向に係合可能な構造で配置できればよく、例えば、ハウジングの軸方向他方側の端面と、これに対向する外方部材の外鍔部間において軸方向に噛み合わせる対の係合部を配置することも可能である。

図１に示すように、係合部１２の軸方向一方側の端は、内周部７の軸方向一方側の端と径方向に並ぶ位置にある。係合部１２の軸方向他方側は、円形外周部１０を成すフランジ状に連続する。これら係合部１２に外接する仮想円の直径は、円形外周部１０の外径よりも小さい。係合部１３は、軸方向他方側の終端において、外方部材２のフランジ状に突き当ることができる。また、係合部１３は、軸方向一方側の終端において閉塞されており、その閉塞部に係合部１２が軸方向に突き当ることができる。ハウジング４に対する外方部材２の軸方向一方側への移動は、ハウジング４と外方部材２の軸方向の突き合いによって制限されている。

ハウジング４に対する外方部材２の軸方向他方側への移動は、止め輪１４により制限されている。止め輪１４は、ハウジング４の内周に形成された止め輪溝に取り付けられており、外方部材２に軸方向に当接する。

内方部材１は、内方部材１の軸方向中間位置で径方向に突き出たカムリング部１５と、カムリング部１５に対して軸方向一方側に位置する第一端部１６と、カムリング部１５に対して軸方向他方側に位置する第二端部１７とを有する。第二端部１７の外周と外方部材２の内周部７との間に軸受１８が設けられている。軸受１８は、内方部材１を外方部材２に対して回転自在に支持するためのものである。

図１、図２に示すように、クラッチ機構３は、外方部材２の内周部７に設けられた円筒面１９と、内方部材１のカムリング部１５の外周に設けられたカム面２０と、円筒面１９とカム面２０との間に配置された係合子２１と、係合子２１を保持する保持器２２と、保持器２２の位相をばね力で保持するスイッチばね２３と、クラッチ機構３の係合、解除を制御する電磁アクチュエータ２４とを有する。

円筒面１９は、周方向全周に連続する。カム面２０は、円筒面１９との間にくさび空間を形成する。そのくさび空間は、カム面２０の周方向中央から周方向両端に向かって次第に狭小となっている。すなわち、カム面２０と円筒面１９との間の径方向の距離は、カム面２０の周方向中央に位置する図２の係合子２１の位置から周方向の一方向（図１において左回り）に向かって次第に小さくなり、また、当該係合子２１の位置から周方向の他方向（図１において右回り）に向かって次第に小さくなっている。

なお、カム面２０を単一平面で構成した例を示したが、カム面を複数の面で構成してもよいし、単一の曲面で構成することも可能である。また、円筒面１９を外方部材２に形成した例を示したが、円筒面を内方部材に形成し、カム面を外方部材の内周部に形成することも可能である。

内方部材１の外周には、周方向に間隔をおいて複数のカム面２０が形成されている。すなわち、複数のくさび空間が形成され、各くさび空間に係合子２１が配置されている。

係合子２１は、円筒ころ状に形成されている。係合子２１は、カム面２０に対する保持器２２の相対回転によって円筒面１９及びカム面２０に係合する係合位置と、円筒面１９及びカム面２０との係合を解除する中立位置との間を移動可能に配置されている。係合子２１は、内方部材１に対して保持器２２が相対回転した際、円筒面１９およびカム面２０に係合して、内方部材１と外方部材２間で回転トルクを伝達する。

それら円筒面１９、カム面２０及び係合子２１は、対の係合部１２，１３と径方向に並ぶ位置に配置されている。すなわち、対の係合部１２，１３は、係合子２１の外方に位置することになる。

保持器２２は、周方向に並ぶ複数の柱部２５と、これら柱部２５の軸方向一方側に連続する第一環部２６と、これら柱部２５の軸方向他方側に連続する第二環部２７とを有する。周方向に隣り合う柱部２５間の空間が、係合子２１を収容する空間になっている。係合子２１は、周方向に対向する柱部２５との当接により、カム面２０に対する周方向位置が制限され、また、保持器２２と共に強制的に回転させられる。

保持器２２の第二環部２７は、内向きのフランジを有する。第二環部２７は、そのフランジの内周において内方部材１の第二端部１７の外周に回転自在に嵌合されている。保持器２２は、第二環部２７のフランジにおいて、カムリング部１５と止め輪２８とにより、軸方向に位置決めされている。止め輪２８は、第二端部１７に形成された止め輪溝に取り付けられている。

保持器２２の全体的な形状は、例えば、金属板を素材としたプレス加工や、粉末冶金によって形成される。プレス加工で保持器２２の全体的な形状を形成する場合、例えば、金属板として鋼板を用いることができる。

スイッチばね２３は、内方部材１に対する保持器２２の相対回転により弾性変形し、その復元弾性によって当該保持器２２を復帰回転させる弾性部材からなり、係合子２１が中立位置となるように保持器２２を弾性的に保持する。スイッチばね２３は、内方部材１の第一端部１６上に配置されている。クラッチ機構３は、スイッチばね２３を第一端部１６上に保つばね保持リング２９を有する。

スイッチばね２３は、Ｃ形のリング部の両端に一対の係合片３０を外向きに形成した金属ばねからなる。スイッチばね２３のリング部は、第一端部１６の外周に通され、内方部材１に形成された凹部３１内に嵌合されている。凹部３１は、カムリング部１５の端面において軸方向に一定の深さをもっている。スイッチばね２３の一対の係合片３０は、凹部３１の外側壁に形成された切欠部から、保持器２２の第一環部２６に形成された切欠部３２内に挿入されている。スイッチばね２３の一対の係合片３０は、凹部３１の切欠部、保持器２２の切欠部３２を周方向の相反する方向に向かって押圧する。その押圧によって、保持器２２は、係合子２１が中立位置となる位相に保持される。

ばね保持リング２９は、内方部材１の第一端部１６の外周および保持器２２の第一環部２６の内周に嵌合されている。ばね保持リング２９は、第一端部１６の外周に取り付けられた止め輪４６により、軸方向一方側への移動が阻止されている。このため、凹部３１からのスイッチばね２３の脱出は、ばね保持リング２９によって防止される。

電磁アクチュエータ２４は、保持器２２の第一環部２６と軸方向に対向するアーマチュア３３と、アーマチュア３３と軸方向に対向する電磁石３４と、アーマチュア３３を電磁石３４から離反する方向に押圧する離反ばね３５とを有する。

アーマチュア３３は、図１、図３に示すように、内方部材１の第一端部１６の外周にスライド自在に嵌合された可動部材からなる。アーマチュア３３は、保持器２２に対して回り止めされている。アーマチュア３３には、回り止め用の係合孔部３６が形成されている。保持器２２は、第一環部２６から係合孔部３６内へ延びる突片部３７を有する。突片部３７は、アーマチュア３３のストロークの全範囲で係合孔部３６と周方向に係合可能である。その係合により、アーマチュア３３は、保持器２２に対して軸方向に移動可能な状態で回り止めされている。なお、アーマチュアと保持器の回り止めは、コネクティングプレートを介在させる構造にしてもよい。

電磁石３４は、ハウジング４に支持されたフィールドコア３８と、フィールドコア３８に支持された電磁コイル３９とからなる。電磁石３４は、ハウジング４に対して相対回転不可な状態に支持されている。

フィールドコア３８は、ヨークとして機能する強磁性材製のものである。フィールドコア３８は、軸方向に延びる内筒部と、この内筒部の外方の位置で軸方向に延びる外筒部と、これら内筒部と外筒部の軸方向一方側を繋ぐ筒底部とを一体に有する。電磁コイル３９は、フィールドコア３８の内筒部と外筒部との間の空間に配置されている。電磁コイル３９は、当該空間への樹脂充填、接着、フィールドコアへの巻き付け等の適宜の手段でフィールドコアに固定されている。

ハウジング４とフィールドコア３８は、互いの嵌め合い面４０，４１において嵌合されている。これにより、ハウジング４に対してフィールドコア３８が径方向に支持されている。なお、ハウジング４の嵌め合い面４０は、ハウジング４の内周において円筒面状に形成され、フィールドコア３８の嵌め合い面４１は、外筒部の外周において円筒面状に形成されている。

フィールドコア３８は、その筒底部において、ハウジング４の開口部５を形成する端壁部に軸方向に突き当てられている。これにより、フィールドコア３８が、ハウジング４に対して軸方向一方側へ移動できないように軸方向に支持されている。

フィールドコア３８とハウジング４は、互いに相対回転不可な状態に嵌合された対の回り止め部４２，４３を有する。対の回り止め部４２，４３は、フィールドコア３８とハウジング４の一方に形成された嵌合凸部と、当該一方と反対の他方に形成された嵌合凹部とからなる。嵌合凸部からなる回り止め部４２が、フィールドコア３８と一体に形成されている。回り止め部４２は、フィールドコア３８の筒底部の周方向一箇所から軸方向一方側へ突き出た円柱状を有する。一方、嵌合凹部からなる回り止め部４３が、ハウジング４の開口部５を形成する端壁部と一体に形成されている。回り止め部４３は、回り止め部４２の直径に対応の嵌め合いに設定された丸穴状を有する。電磁石３４は、対の回り止め部４２，４３の嵌合により、ハウジング４に対して回り止めされている。

なお、嵌合凸部からなる回り止め部４２をフィールドコア３８に形成し、嵌合凹部からなる回り止め部４３をハウジング４に形成した例を示したが、嵌合凸部をハウジングに形成し、嵌合凹部をフィールドコアに形成することも可能である。

また、フィールドコア３８とハウジング４の軸方向対向位置に対の回り止め部４２，４３を配置した例を示したが、フィールドコアの外周とハウジングの内周に対の回り止め部を配置することも可能であり、例えば、スプライン嵌合、セレーション嵌合、キー嵌合等の凹凸嵌合構造を成す対の回り止め部を、フィールドコアの外筒部、ハウジングの内周に形成することが挙げられる。

ハウジング４に対するフィールドコア３８の軸方向他方側への移動は、止め輪４４により制限されている。止め輪４４は、ハウジング４の内周に形成された止め輪溝に取り付けられており、フィールドコア３８の外筒部に軸方向に当接する。

フィールドコア３８は、内筒部及び外筒部のうち、アーマチュア３３と軸方向に対向する軸方向他方側の先端面部分において、アーマチュア３３と直接に接触可能になっている。

フィールドコア３８と軸Ｓとの間に軸受４５が介在する。軸受４５は、フィールドコア３８の内筒部の内周に取り付けられている。軸受４５は、フィールドコア３８に対して軸Ｓを回転自在に支持するためのものである。

離反ばね３５は、アーマチュア３３とフィールドコア３８の対向面間に介在している。アーマチュア３３がフィールドコア３８から軸方向に離反する量は、止め輪４６により制限される。なお、止め輪４６は、ばね保持リング２９の規制用と兼用にしたが、別途に設けてもよい。

クラッチ機構３の動作について説明する（図１～図３を適宜、参照）。ここでは、軸Ｓが入力軸である場合を例にする。先ず、電磁アクチュエータ２４の電磁コイル３９への通電が遮断されている状態では、係合子２１が中立位置にあり、保持器２２は、スイッチばね２３のばね力により、カム面２０に対して係合子２１を中立位置に保つ位相に保持される。このため、軸Ｓが図２における左回り又は右回りのいずれに回転したとしても、軸Ｓと一体に回転する内方部材１の回転トルクは、外方部材２に伝達されず、外方部材２に対して内方部材１が空転（フリー回転）する。つまり、クラッチ機構３は、内方部材１から外方部材２への回転トルクの伝達を遮断する係合解除状態にある。

この係合解除状態のとき、内方部材１の回転は、スイッチばね２３を介して保持器２２に伝達され、保持器２２及び係合子２１が共に回転する。また、アーマチュア３３は、保持器２２に回り止めされているため、アーマチュア３３も共に回転する。

内方部材１が回転する状態において、電磁コイル３９に通電すると、アーマチュア３３ に吸引力が付与される。このため、アーマチュア３３は、離反ばね３５の弾性に抗して移動し、電磁石３４に直接に磁気吸引される。

このとき、電磁石３４のフィールドコア３８とアーマチュア３３の吸着面に作用する摩擦抵抗は、保持器２２の回転抵抗となる。その摩擦抵抗は、スイッチばね２３のばね力よりも予め大きな値に設定されている。このため、スイッチばね２３が弾性変形を生じて、保持器２２が内方部材１に対して相対回転する。その相対回転により、係合子２１は、円筒面１９とカム面２０間のくさび空間の狭小部に押し込まれて円筒面１９及びカム面２０に係合する。このため、内方部材１の回転トルクは、係合子２１を介して外方部材２に伝達される。つまり、クラッチ機構３は、内方部材１から外方部材２への回転トルクを伝達する係合状態にある。

この係合状態において、電磁コイル３９に対する通電を遮断すると、離反ばね３５の押圧により、アーマチュア３３は電磁石３４から離反して、止め輪４６に当接する位置まで移動する。また、アーマチュア３３が電磁石３４から離反すると、スイッチばね２３のばね力により、保持器２２が内方部材１に対して係合時の逆方向に回転し、柱部２５に押された係合子２１が中立位置に戻る。このため、クラッチ機構３は、係合解除状態に戻る。

なお、外方部材２の軸部８に回転トルクを入力する、すなわち、軸部８を入力軸として使用する場合、クラッチ機構３の係合解除状態において、軸部８に回転トルクが入力されると、外方部材２、ハウジング４および電磁石３４が共にフリー回転する。外方部材２の回転状態において、電磁コイル３９に通電すると、前述と同様に、電磁石３４のフィールドコア３８にアーマチュア３３が直接に磁気吸引され、そのアーマチュア３３及びハウジング４を介して保持器２２が外方部材２に結合され、内方部材１と保持器２２が相対回転する。その相対回転により、係合子２１が外方部材２の円筒面１９及び内方部材１のカム面２０に係合し、クラッチ機構３が係合状態となり、外方部材２の回転トルクが内方部材１、軸Ｓに伝達される。

このように、電磁石３４への通電時、内方部材１と外方部材２間ではクラッチ機構３により、また、外方部材２とハウジング４間では対の係合部１２，１３により、一連のトルク伝達経路が構成される。従い、クラッチ機構３を境とした入力側に対して、出力側が、クラッチ機構３から伝達される回転トルクに抵抗できるように他の静止部材、可動部材、可変形部材等の被負荷部材に接続された使用状態にすれば、電磁石３４への通電により、入力側の回転を止めるブレーキを行ったり、入力側の回転に逆らう抵抗力を作用させる制動を行ったりすることが可能である。

図１～図３に示す回転制動装置をブレーキ用途で使用する場合として、例えば、軸Ｓが入力軸であって内方部材１及び軸Ｓが入力側となり、外方部材２及びハウジング４が出力側となり、外方部材２及びハウジング４のうちの少なくとも一方が、機枠等の被負荷部材に相対回転不可な状態に連結される場合が挙げられる。逆に、外方部材２及びハウジング４が入力側となり、出力側の軸Ｓが同じく被負荷部材に連結される場合が挙げられる。いずれの場合でも、電磁石３４への通電によってクラッチ機構３が係合状態になると、入力側の回転が出力側の抵抗で急激に停止させられる。

なお、外方部材２とハウジング４が相対回転不可な連結状態でおいて外方部材２及びハウジング４が一体に回転する制動用途の場合、その回転は、電磁石３４の電磁コイル３９に通電するための配線４７が断線しない範囲で許容することができる。通常、３６０°（一回転）を超えない範囲であれば、ハウジング４と一体に電磁石３４が回転しても、配線４７が断線することは避けられる。

このように、前述のブレーキや、外方部材２の回転角が少ない使用条件下で前述の制動を行う場合、外方部材２とハウジング４間では無制限に継続する相対回転が起こらず、外方部材を転がり軸受でハウジングに径方向に支持することは過剰な支持構造になる。これに比して、図１～図３に示す回転制動装置は、前述のスプライン嵌合部や円形外周部９と円形内周部１０の嵌合部において、外方部材２をハウジング４で直接に径方向に支持することにより、部品点数を削減することができる。

さらに、電磁アクチュエータ２４においては、アーマチュア３３と電磁石３４を直接に磁気吸引することにより、ロータを介してアーマチュアを磁気吸引する場合に比較して、ロータでの磁力損失を無くし、アーマチュア３３に対する磁気吸引力を高めることができる。このため、図１～図３に示す回転制動装置は、前述のブレーキや制動の用途において重要な応答性を高めることができると共に、部品点数を削減することもできる。また、電磁石３４とアーマチュア３３間にのみエアギャップが形成されるため、そのエアギャップの寸法のバラツキを抑えることができ、磁気吸引力の安定化を図ることも可能である。

すなわち、図１～図３に示す回転制動装置は、特に、アーマチュア３３が電磁石３４に対する通電によって当該電磁石３４に直接に磁気吸引される可動部材からなり、外方部材２がハウジング４によって直接に径方向に支持されており、外方部材２とハウジング４が互いの相対回転を制限するように互いに係合可能な対の係合部１２，１３を有することにより、部品点数を抑えて低コスト化を図ると共に良好な応答性を実現し、前述のブレーキ用途や制動用途に好適なものとして提供することができる。

また、図１～図３に示す回転制動装置は、対の係合部１２，１３が外方部材２とハウジング４の一方に形成された係合凸部と、他方に形成された係合凹部とからなるので、ハウジング４、外方部材２に凹凸状を形成するだけで、ハウジング４と外方部材２の相対回転を不可又は一回転未満に制限することができる。

また、図１～図３に示す回転制動装置は、対の係合部１２，１３が係合子２１の外方に配置されているので、係合子２１と外方部材２の係合位置（トルク伝達位置）と、外方部材２とハウジング４の係合位置（トルク伝達位置）とが径方向に並ぶ位置関係となり、それら係合部位間の捩れを避けることができる。

また、図１～図３に示す回転制動装置は、電磁石３４のフィールドコア３８がハウジング４に支持され、フィールドコア３８とハウジング４が互いに相対回転不可な状態に嵌合された対の回り止め部４２，４３を有し、対の回り止め部４２，４３が、フィールドコアと前記ハウジングの一方に形成された嵌合凸部と、当該一方と反対の他方に形成された嵌合凹部とからなるので、ハウジング４、フィールドコア３８に凹凸状を形成するだけで、ハウジング４に対して電磁石３４を直接に相対回転不可な状態に支持することができる。

また、前述のブレーキ用途や制動用途の場合、ハウジング４と外方部材２間の相対回転によるＯリング１１の早期破損の懸念がない。図１～図３に示す回転制動装置は、オイルシールに比して簡素なシール構造であるＯリング１１の採用により、低コスト化を図ることができる。

また、図１～図３に示す回転制動装置は、外方部材２をハウジング４によって直接に径方向に支持し、ハウジング４に取り付けられた止め輪１４と外方部材２が軸方向に当接する構造なので、外方部材とハウジング間に介在する転がり軸受の内外輪をハウジング側の止め輪と外方部材側の止め輪とで規制する抜け止め構造に比して、簡素な構造で外方部材２をハウジング４に対して抜け止めすることができる。外方部材とハウジング間の転がり軸受を省いても、外方部材２をハウジング４に対して抜け止めすることができる。

なお、第一実施形態では、外方部材２とハウジング４を対の係合部１２，１３によって相対回転不可とした例を示したが、ブレーキ用途において急停止を望まない場合、ハウジングのみを機枠等の静止側に固定しつつ外方部材の少ない回転角での回転を許容したい場合等に対応するため、外方部材とハウジング間の相対回転を一回転未満で許容することも可能である。その一例としての第二実施形態を図４に示す。なお、以下では、第一実施形態との相違点を述べるに留める。

図４に示す第二実施形態の外方部材５１は、係合凸部からなる係合部５２を９０°間隔で有する。一方、ハウジング５３は、係合凹部からなる係合部５４を周方向等配の四箇所に有する。各係合部５４に一つの係合部５２が挿入されている。係合子２１が中立位置にあるとき、係合部５２は、係合部５４の周方向中央部に位置し、係合部５２と係合部５４の周方向端面５５，５６との間に隙間がある。このため、ハウジング５３が静止部材に固定されたブレーキ用途又は制動用途の場合、内方部材１と外方部材５１は、係合部５２が係合部５４の周方向一方の端面５５又は他方の端面５６に当接するまで相対的に回転することができる。

今回開示された各実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 内方部材
２，５１外方部材
３ クラッチ機構
４，５３ ハウジング
７ 内周部
１１ Ｏリング
１２，１３，５２，５４ 係合部
１４ 止め輪
２１ 係合子
２２ 保持器
２４ 電磁アクチュエータ
３３ アーマチュア
３４ 電磁石
３８ フィールドコア
４２，４３ 回り止め部

Claims (5)

1. 内方部材（１）と、前記内方部材（１）の外方に配置された内周部（７）を有する外方部材（２，５１）と、前記内方部材（１）と前記外方部材（２，５１）間で回転トルクの伝達と遮断を行うクラッチ機構（３）と、前記クラッチ機構（３）を収容するハウジング（４，５３）とを備え、
   前記クラッチ機構（３）が、前記外方部材（２，５１）の前記内周部（７）と前記内方部材（１）との間に配置された係合子（２１）と、前記係合子（２１）を保持する保持器（２２）と、当該クラッチ機構（３）を制御する電磁アクチュエータ（２４）とを有し、
   前記係合子（２１）が、前記保持器（２２）の相対回転によって前記外方部材（２，５１）の前記内周部（７）及び前記内方部材（１）に係合する係合位置と、当該係合を解除する中立位置との間を移動可能に配置されており、
   前記電磁アクチュエータ（２４）が、前記保持器（２２）に対して回り止めされたアーマチュア（３３）と、前記アーマチュア（３３）と対向する電磁石（３４）とを有し、
   前記電磁石（３４）が、前記ハウジング（４，５３）に対して回り止めされており、
   前記アーマチュア（３３）が、前記電磁石（３４）に対する通電によって当該電磁石（３４）に直接に磁気吸引される可動部材からなり、
   前記外方部材（２，５１）が、前記ハウジング（４，５３）によって直接に径方向に支持されており、
   前記外方部材（２，５１）と前記ハウジング（４，５３）が、互いの相対回転を制限するように互いに係合可能な対の係合部（１２，１３、５２，５４）を有し、
   前記ハウジング（４，５３）と前記外方部材（２，５１）との間を密封するＯリング（１１）をさらに備える回転制動装置。
2. 前記対の係合部（１２，１３、５２，５４）が、前記外方部材（２，５１）と前記ハウジング（４，５３）の一方に形成された係合凸部（１２、５２）と、当該一方と反対の他方に形成された係合凹部（１３、５４）とからなる請求項１に記載の回転制動装置。
3. 前記対の係合部（１２，１３、５２，５４）が、前記係合子（２１）と径方向に並ぶ位置に配置されている請求項１又は２に記載の回転制動装置。
4. 前記電磁石（３４）が、前記ハウジング（４，５３）に支持されたフィールドコア（３８）を有し、
   前記フィールドコア（３８）と前記ハウジング（４，５３）が、互いに相対回転不可な状態に嵌合された対の回り止め部（４２，４３）を有し、前記対の回り止め部（４２，４３）が、前記フィールドコア（３８）と前記ハウジング（４，５３）の一方に形成された嵌合凸部（４２）と、当該一方と反対の他方に形成された嵌合凹部（４３）とからなり、
   前記ハウジング（４）が、非磁性材によって形成されている請求項１から３のいずれか１項に記載の回転制動装置。
5. 前記ハウジング（４，５３）に取り付けられ、前記外方部材（２，５１）に軸方向に当接する止め輪（１４）をさらに備える請求項１から４のいずれか１項に記載の回転制動装置。

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