JPH09166155A - クラッチ装置及びそのクラッチ装置を用いた定速走行装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クラッチ装置における冠歯車状のクラッチ歯
を金属歯と樹脂歯とのかみ合いとすることにより、かみ
合い時の衝突による騒音を低減すると共にクラッチ歯の
耐久性を向上する。 【解決手段】 動力伝達部材（１８，１９）のどちらか
一方の動力伝達部材（１９）の軸移動によって動力を伝
達及び遮断する機能を有し、冠歯車状のクラッチ歯１８
０，１９０のかみ合いによって動力伝達を可能とする。
クラッチ歯１８０を金属歯とし、クラッチ歯１９０を樹
脂歯とする。樹脂歯１９０のもつ吸音性によってかみ合
い時のクラッチ歯の衝突による騒音が低減され、また樹
脂歯１９０のもつ自己潤滑性によって両クラッチ歯１８
０，１９０の摩耗も少なくて済み耐久性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クラッチ装置及び
そのクラッチ装置を用いた定速走行装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、車両用エンジンの電子制
御装置からの信号によって電磁クラッチの断続及び駆動
モータの正転・逆転によるコントロール部材の作動を行
うことによってスロットルバルブの開度を調整する定速
走行装置には、特開昭６４−４７６２８号公報に開示さ
れている電動式駆動装置がある。この電動式駆動装置で
は、電磁クラッチのクラッチ装置が摩擦クラッチで構成
されている。このような摩擦クラッチではクラッチディ
スクを小径化しようとすると伝達トルクの不足を招くこ
とが予測されることにより、定速走行装置の小型化の障
害となっている。またクラッチ装置としてはピンクラッ
チもあるが、構造的に小型化が難しく、またピンのかみ
合いの接地面積が小さいためにかみ合い部分が摩耗しや
すくその摩耗により発生する摩耗粉がかみ合い部分に溜
まってクラッチ切れ不良を招くおそれがある。また、そ
の他のクラッチ装置においても上記と同様の問題が予測
される。

【０００３】上記のような理由から、定速走行装置の小
型化に有利なクラッチ装置として、ほぼ同一軸線上に設
けられた駆動側動力伝達部材と従動側動力伝達部材とを
どちらか一方の動力伝達部材の軸移動によって動力を伝
達及び遮断する機能を有し、前記両動力伝達部材の対向
端面にそれぞれ設けられた冠歯車状のクラッチ歯のかみ
合いによって動力伝達を可能とするクラッチ装置で構成
することが考えられる。このような冠歯車状のクラッチ
歯によるかみ合い式（冠歯車かみ合い式ともいう）のク
ラッチ装置では、両動力伝達部材に金属材料、主に機械
加工を少なくしかつ低コストとするため鉄系焼結金属を
使うことが一般的となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した冠歯車かみ合
い式クラッチ装置において、両動力伝達部材が鉄系焼結
金属であると、クラッチ歯が金属歯同志のかみ合いとな
るため、クラッチ歯のかみ合い時の衝突による騒音が大
きいだけでなく、クラッチ歯が摩耗しやすく耐久性に問
題が残る。

【０００５】本発明は上記した問題点を解決するために
なされたものであって、本発明が解決しようとする課題
は、冠歯車かみ合い式のクラッチ装置におけるクラッチ
歯を金属歯と樹脂歯とのかみ合いとすることにより、ク
ラッチ歯のかみ合い時の衝突による騒音を低減すると共
にクラッチ歯の耐久性を向上することのできるクラッチ
装置及びそのクラッチ装置を用いた定速走行装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する請求
項１の発明は、ほぼ同一軸線上に設けられた駆動側動力
伝達部材と従動側動力伝達部材とをどちらか一方の動力
伝達部材の軸移動によって動力を伝達及び遮断する機能
を有し、前記両動力伝達部材の対向端面にそれぞれ設け
られた冠歯車状のクラッチ歯のかみ合いによって動力伝
達を可能とするクラッチ装置であって、前記一方のクラ
ッチ歯を金属歯とし、その金属歯とかみ合う他方のクラ
ッチ歯を樹脂歯としたことを特徴とするクラッチ装置で
ある。この請求項１記載のクラッチ装置によると、クラ
ッチ歯が金属歯と樹脂歯とのかみ合いとなることから、
金属歯同志のかみ合いの場合に比べて、樹脂歯のもつ吸
音性によってかみ合い時のクラッチ歯の衝突による騒音
が低減され、また樹脂歯のもつ自己潤滑性によって両ク
ラッチ歯の摩耗も少なくて済むのでクラッチ歯の耐久性
が向上する。請求項２の発明は、請求項１記載のクラッ
チ装置であって、金属歯の圧力角θ _R と樹脂歯の圧力角
θ_A を、θ_R ＞θ_A の関係に設定したことを特徴とする
クラッチ装置である。この請求項２記載のクラッチ装置
によると、金属歯と樹脂歯とが各歯毎に線接触状の当接
によるかみ合いとなるため、同一圧力角の場合における
面接触状の当接によるかみ合いに比べてクラッチを切る
ときに金属歯と樹脂歯とが分離しやすく、クラッチ切れ
が良くなる。また、金属歯の圧力角θ_R よりも樹脂歯の
圧力角θ_A を小さくしたことにより、例え長期使用によ
り樹脂歯の当接部分が変形しても、その樹脂歯の当接部
分が金属歯の当該部分に馴染むように変形し、その当接
面積が徐々に大きくなるにしたがって面圧が小さくなっ
ていくため、摩耗防止に有効であり耐久性向上につなが
る。請求項３の発明は、車両用エンジンの電子制御装置
からの信号によって電磁クラッチの断続及び駆動モータ
の正転・逆転によるコントロール部材の作動を行うこと
によってスロットルバルブの開度を調整する定速走行装
置において、前記電磁クラッチのクラッチ装置を請求項
１記載のクラッチ装置で構成したことを特徴とする定速
走行装置である。この請求項３記載の定速走行装置によ
ると、請求項１記載のクラッチ装置の作用・効果をもっ
て低騒音で耐久性に優れたものを得ることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を示す定速
走行装置について図面を参照して説明する。図１は定速
走行装置の断面図を示し、図２はその装置のアンダカバ
ーを取外した状態の底面図を示し、図３はその装置の配
線用プレートを取外した状態の一部破断底面図を示して
いる。なお定速走行装置は、前にも述べたように車両用
エンジンの電子制御装置からの信号によって電磁クラッ
チの断続及び駆動モータの正転・逆転によるコントロー
ル部材の作動を行うことによってスロットルバルブの開
度を調整するものである。

【０００８】図１において、定速走行装置１のハウジン
グ２は、例えばアルミダイカスト製（樹脂製でもよい）
で、下面開口状をなしかつその開口を覆うアンダカバー
３を備えている。このハウジンング２内には、その右部
に駆動モータ４が収容され、その左部に電磁クラッチ５
が収容され、更に上部には駆動モータ４から電磁クラッ
チ５への動力伝達を果たす減速歯車機構７が収容されて
いる。前記駆動モータ４は、正逆回転可能なＤＣモータ
からなり、図３に示すようにハウジング２にビス８で取
り付けた鉄板製モータ固定用プレート９によって固定さ
れている。

【０００９】図１に示すように電磁クラッチ５の軸心部
を貫通する出力シャフト１０は、その上端部がハウジン
グ２にまた下端部が電磁クラッチ５のステータ１６（後
述する）にそれぞれ回転可能に支持されている。この出
力シャフト１０の上端部はハウジング２の上面より突出
しており、その突出端部にコントロールリンク１１が固
定ナット１３により締着されている。このコントロール
リンク１１は、本発明でいうコントロール部材に相当す
るもので、周知のようにコントロールワイヤ１４等の連
繋部材を介して図示しないスロットルバルブのスロット
シャフトのリンク部材と連繋されており、このコントロ
ールリンク１１を開方向に回動させることによりコント
ロールワイヤ１４が巻き取られてスロットルバルブが開
方向へ回動させられる。

【００１０】コントロールリンク１１とハウジング２と
の間にはバックスプリング１５が掛装されている。この
バックスプリング１５は、スロットルバルブを閉方向に
付勢するためのスロットルバルブ用バックスプリングに
比べ弱い付勢力でもって常にはコントロールリンク１１
を開方向（スロットルバルブの開方向に連動する方向）
に付勢することによってコントロールワイヤ１４の弛み
を防止する。

【００１１】次に、電磁クラッチ５について図４の拡大
断面図を参照して説明する。この電磁クラッチ５は、ハ
ウジング２の下面側に固定されるステータ１６と、その
ステータ１６内に設けられたクラッチコイル１７と、出
力シャフト１０に同一軸線上にて固定されたロータ１８
と、そのロータ１８上において出力シャフト１０に同一
軸線上にて回転可能にかつ軸移動可能に設けられたアー
マチュア１９と、そのアーマチュア１９とロータ１８間
に介在されてアーマチュア１９を上方へ付勢するウエー
ブワッシャ２０とを備えている。

【００１２】前記出力シャフト１０のロータ１８上の部
分には、フランジ２２を有する軸受ブッシュ２１が挿着
されている。この軸受ブッシュ２１のフランジ２２によ
り、前記アーマチュア１９の上昇位置が規制される。ま
た軸受ブッシュ２１には、フランジ２２上において後述
する減速歯車機構７の最終ギヤ２３が回転可能に支持さ
れている。この最終ギヤ２３には連結孔２４が開口され
ており、その連結孔２４に前記アーマチュア１９に設け
た連結ピン２５が軸移動可能にかつ同期回転可能に係合
されている。前記アーマチュア１９とロータ１８とは、
本発明でいうクラッチ装置を構成しており、アーマチュ
ア１９は駆動側動力伝達部材に相当し、ロータ１８は従
動側動力伝達部材に相当しており、その対向端面には図
７に斜視図で示すようにそれぞれ冠歯車状のクラッチ歯
１９０，１８０を有している。

【００１３】前記電磁クラッチ５は、クラッチコイル１
７に通電がされないときは図４に実線で示すようにアー
マチュア１９がウエーブワッシャ２０の付勢をもって上
昇位置にあり、図６の作動説明図の左半部に示すように
ロータ１８のクラッチ歯１８０とアーマチュア１９のク
ラッチ歯１９０の相互間にエアギャップＧがあり、クラ
ッチ歯１８０，１９０は相互にかみ合っていないため、
ロータ１８とアーマチュア１９はそれぞれ自由に回転可
能な状態すなわち動力伝達遮断状態（クラッチ解除状態
ともいう）となっている。

【００１４】この動力伝達遮断状態において、クラッチ
コイル１７に通電がなされると、それにより発生した磁
束がアーマチュア１９をウエーブワッシャ２０の付勢に
抗してロータ１８側に吸引することで、図６の右半部に
示すようにアーマチュア１９がストロークＳ分移動して
クラッチ歯１８０にクラッチ歯１９０がかみ合うことに
よりロータ１８とアーマチュア１９が連結され、一体と
なって回転可能な動力伝達状態（クラッチ結合状態とも
いう）となる。なお動力伝達状態においてクラッチコイ
ル１７の通電が遮断されると、アーマチュア１９がウエ
ーブワッシャ２０の付勢をもって再び上昇位置に戻るこ
とにより前記動力伝達遮断状態（クラッチ解除状態）と
なる。

【００１５】ところで前記クラッチ歯１８０を有するロ
ータ１８は、金属材料例えば鉄系焼結金属によって成形
されている。これによりクラッチ歯１８０は金属歯（ク
ラッチ歯１８０と同一符号を記す）となっている。一
方、アーマチュア１９は、図４に示すように、連結ピン
２５を取り付けた主体をなす金属製例えば鉄板製の環状
をしたプレート主板１９ａの外周部にクラッチ歯１９０
（樹脂歯）を形成する樹脂製例えば６６ナイロン製樹脂
部１９ｂが一体成形によって形成されてなる。なお樹脂
部１９ｂには、６６ナイロンの他、６ナイロン、１２ナ
イロン等のナイロン系樹脂、ミネラル強化樹脂等のよう
に、騒音特性、自己潤滑性、機械強度、耐摩耗性に優れ
た樹脂材料を採用することができる。なおガラス繊維入
りナイロン樹脂は、ガラス繊維を含まないナイロン樹脂
に比べて摩耗しやすいことが実験により確認された。こ
れによりクラッチ歯１９０は樹脂歯（クラッチ歯１９０
と同一符号を記す）となっている。

【００１６】さらに図６の説明図に示されるように、ロ
ータ１８のクラッチ歯（金属歯）１８０の圧力角θ
_R と、アーマチュア１９のクラッチ歯（樹脂歯）１９０
の圧力角θ_A は、θ_R ＞θ_A の関係に設定されている。
本実施の形態では、例えば圧力角θ_R が２０°、圧力角
θ_A が１８°に設定されている。

【００１７】次に、前記最終ギヤ２３を含む減速歯車機
構７について図５の説明図を参照して説明する。なお図
５（ａ）は平面図、同（ｂ）は側面図である。駆動モー
タ４の出力軸（符号４ａを付す）にはウォームギヤ２７
が取り付けられている。このウォームギヤ２７と最終ギ
ヤ２３との間には、大小の歯車部を有する第１の減速ギ
ヤ２８、第２の減速ギヤ２９が配置されている。なお各
減速ギヤ２８，２９は、ハウジング２に固定した各支軸
（図示省略）に回転可能に支持されている。前記ウォー
ムギヤ２７と第１の減速ギヤ２８の大歯車２８ａとがか
み合っている。その第１の減速ギヤ２８の小歯車２８ｂ
と第２の減速ギヤ２９の大歯車２９ａとがかみ合ってい
る。その第２の減速ギヤ２９の小歯車２９ｂと最終ギヤ
２３とがかみ合っている。従って、駆動モータ４の駆動
力が減速歯車機構７を介して最終ギヤ２３に減速して伝
達される。

【００１８】また図１及び図２において、前記電磁クラ
ッチ５のステータ１６下面より突出した出力シャフト１
０の下端突出端部には、鉄板製リミットレバー３０が固
定ナット３１により締着されている。このリミットレバ
ー３０の閉方向の前端部には全閉当接部３２が折り曲げ
形成されている。この全閉当接部３２は、出力シャフト
１０が全閉位置へ回動したときに、図２に実線で示すよ
うにゴム製ストッパ３３と当接することによりその出力
シャフト１０の閉方向の回動を規制する。なおゴム製ス
トッパ３３はハウジング２の所定部位に固定されてい
る。また、図２においてリミットレバー３０の閉方向の
後端部は全開当接部（符号３４を付す）となっており、
出力シャフト１０が全開位置へ回動したときに、図２に
二点鎖線で示すようにハウジング２のストッパ部３５と
当接することによりその出力シャフト１０の開方向の回
動を規制する。

【００１９】また前記リミットレバー３０には、板ばね
製のリミットアーム３６が取り付けられている。リミッ
トアーム３６は両端に折り返し状の作用端３７，３８を
備えており、出力シャフト１０が全開位置へ回動された
ときには、そのリミットアーム３６の一方の作用端３７
が図２に二点鎖線で示すように全開位置検出用リミット
スイッチ４０の操作レバー４０ａを押し、また、出力シ
ャフト１０が全閉位置へ回動されたときには、そのリミ
ットアーム３６の他方の作用端３８が図２に実線で示す
ように全閉位置検出用リミットスイッチ４１の操作レバ
ー４１ａを押す。

【００２０】前記各リミットスイッチ４０，４１は操作
レバー４０ａ，４１ａが押されることによりその検出信
号を電子制御装置に出力するもので、前記ハウジング２
にその開口下面のほぼ半部（図２のほぼ右半部）を覆う
ようにビス４２ａで固定した配線用プレート４２の下面
に実装されている。配線用プレート４２は、樹脂製プリ
ント基板を構成しており、図２に示すようにその下面に
は前記リミットスイッチ４０，４１の他、２個の駆動モ
ータ回転方向切替え用ダイオード４３、４本のターミナ
ル４４が実装されている。また配線用プレート４２の導
線部には、駆動モータ４及びクラッチコイル１７の各接
続端子（符号省略）が接続されている。また前記ターミ
ナル４４には、図１に示すようにハウジング２に取り付
けられかつクラッチコイル用ダイオード４６を備えたコ
ネクタ４５のコネクタターミナル４７が接続されてい
る。

【００２１】上記した定速走行装置１において、電子制
御装置からの信号に基づいて駆動モータ４が駆動させら
れると、モータ駆動力が出力軸４ａのウォームギヤ２７
から減速歯車機構７を介して最終ギヤ２３に伝達され
る。また電磁クラッチ５が図１に示すように動力伝達遮
断状態にあれば、最終ギヤ２３に連結ピン２５で結合さ
れたアーマチュア１９はロータ１８に対して空転し、し
たがって出力シャフト１０には前記モータ駆動力は伝達
されない。

【００２２】次に、電子制御装置からの信号に基づいて
電磁クラッチ５のクラッチコイル１７が通電されると、
前記アーマチュア１９がロータ１８に吸引されるととも
に、そのアーマチュア１９のクラッチ歯１９０がロータ
１８のクラッチ歯１８０にかみ合う。これにより前記モ
ータ駆動力がロータ１８を介して出力シャフト１０に伝
達可能となる。この出力シャフト１０の回動によってス
ロットルバルブの開度を調整することによって定速走行
がなされる。

【００２３】また定速走行中にその走行制御がキャンセ
ルされる例えばブレーキが踏まれると、その検出信号に
基づいて電子制御装置は電磁クラッチ５のクラッチコイ
ル１７への通電を遮断する一方、駆動モータ４を初期位
置に復帰回転させる信号を出力する。電磁クラッチ５の
クラッチコイル１７への通電が遮断されると、スロット
ルバルブがそのバックスプリングにより全閉位置に復帰
回動するにともない、コントロールワイヤ１４を介して
コントロールリンク１１が全閉位置へと回動させられ
る。また定速走行中、リミットレバー３０によって各リ
ミットスイッチ４０，４１の操作レバー４０ａ，４１ａ
が押されたときには、電子制御装置はそのリミットスイ
ッチ４０，４１からの検出信号に基づいて駆動モータ４
への通電を遮断する。

【００２４】上記した定速走行装置１において、電磁ク
ラッチ５のクラッチ装置は、クラッチ歯が金属歯１８０
と樹脂歯１９０とのかみ合いとなることから、金属歯同
志のかみ合いの場合に比べて、樹脂歯１９０のもつ吸音
性によってクラッチ歯１８０，１９０のかみ合い時の衝
突による騒音が低減され、また樹脂歯１９０のもつ自己
潤滑性によって両クラッチ歯１８０，１９０の摩耗も少
なくて済むのでクラッチ歯１８０，１９０の耐久性が向
上する。

【００２５】また金属歯１８０の圧力角θ_R と樹脂歯１
９０の圧力角θ_A を、θ_R ＞θ_A の関係に設定したこと
により、図８（ａ）の説明図に示すように、金属歯１８
０と樹脂歯１９０とが各歯毎に線接触状の当接（当接部
分に符号Ｍを付す）によるかみ合いとなるため、同一圧
力角の場合における面接触状の当接によるかみ合いに比
べてクラッチを切るときに金属歯１８０と樹脂歯１９０
とが分離しやすく、クラッチ切れが良くなる。なお駆動
モータ４が逆転駆動する時には反対側において前記と同
様に線接触状の当接によるかみ合いとなる。また、金属
歯１８０の圧力角θ_R よりも樹脂歯１９０の圧力角θ_A
を小さくしたことにより、例え長期使用により樹脂歯１
９０の当接部分Ｍが変形しても、図８（ｂ）の説明図に
示すようにその樹脂歯１９０の当接部分Ｍが金属歯１８
０の当該部分に馴染むように変形し、その当接面積が徐
々に大きくなるにしたがって面圧が小さくなっていくた
め、摩耗防止に有効であり耐久性向上につながる。

【００２６】また、上記したクラッチ装置の作用・効果
をもって低騒音で耐久性に優れた定速走行装置１を得る
ことが可能である。

【００２７】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更
が可能である。例えばロータ１８のクラッチ歯１８０を
樹脂歯とし、アーマチュア１９のクラッチ歯１９０を金
属歯としてもよい。またクラッチ装置は、定速走行装置
１の電磁クラッチ５に限らず、その他の電磁クラッチ５
あるいは機械式クラッチにも応用することが可能であ
る。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば次のような効果が得られ
る。請求項１記載のクラッチ装置によると、クラッチ歯
のかみ合い時の衝突による騒音を低減すると共にクラッ
チ歯の耐久性を向上することができる。請求項２記載の
クラッチ装置によると、摩耗防止に有効であり一層の耐
久性向上が図れる。請求項３記載の定速走行装置による
と、低騒音で耐久性に優れたものを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態を示す定速走行装置の断面図であ
る。

【図２】同定速走行装置のアンダカバーを取外した状態
の底面図である。

【図３】同定速走行装置の配線用プレートを取外した状
態の一部破断底面図である。

【図４】電磁クラッチの周辺部を示す断面図である。

【図５】減速歯車機構を示す説明図である。

【図６】電磁クラッチの作動説明図である。

【図７】クラッチ歯の斜視図である。

【図８】樹脂歯の説明図である。

【符号の説明】

１ 定速走行装置 ４ 駆動モータ ５ 電磁クラッチ １１ コントロールリンク（コントロール部材） １８ ロータ（従動側動力伝達部材） １８０ クラッチ歯（金属歯） １９ アーマチュア（駆動側動力伝達部材） １９０ クラッチ歯（樹脂歯）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ほぼ同一軸線上に設けられた駆動側動力
   伝達部材と従動側動力伝達部材とをどちらか一方の動力
   伝達部材の軸移動によって動力を伝達及び遮断する機能
   を有し、前記両動力伝達部材の対向端面にそれぞれ設け
   られた冠歯車状のクラッチ歯のかみ合いによって動力伝
   達を可能とするクラッチ装置であって、前記一方のクラ
   ッチ歯を金属歯とし、その金属歯とかみ合う他方のクラ
   ッチ歯を樹脂歯としたことを特徴とするクラッチ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のクラッチ装置であって、
   金属歯の圧力角θ_Rと樹脂歯の圧力角θ_A を、θ_R ＞θ
   _A の関係に設定したことを特徴とするクラッチ装置。
3. 【請求項３】 車両用エンジンの電子制御装置からの信
   号によって電磁クラッチの断続及び駆動モータの正転・
   逆転によるコントロール部材の作動を行うことによって
   スロットルバルブの開度を調整する定速走行装置におい
   て、前記電磁クラッチのクラッチ装置を請求項１記載の
   クラッチ装置で構成したことを特徴とする定速走行装
   置。