JPH10181376A

JPH10181376A - 回転伝達装置

Info

Publication number: JPH10181376A
Application number: JP8350259A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Ito; 健一郎伊藤; Makoto Yasui; 誠安井; Shiro Goto; 司郎後藤
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 1998-07-07

Abstract

(57)【要約】【課題】多少の寸法ばらつきや軸と外輪の多少の偏心
が発生しても空転機能を損なわない２方向クラッチを提
供する。【解決手段】出力外輪１と回転可能に嵌合させた内方
部材２に複数のカム面７と出力外輪１に円筒面６を設け
て、その対向面間に楔形空間を形成し、この空間に配置
した保持器８のポケット１１に係合子としてのローラ１
２を組込んで２方向クラッチを構成し、前記内方部材２
のカム面７の中央部付近に、ローラ１２を係合に関与し
ないようにする凹部３１を設け、２方向クラッチの空転
機能の信頼性を上げて、構成部品の寸法精度をゆるく設
定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、４輪駆動車の駆
動経路上において、駆動力の伝達と遮断の切り換えに用
いられる回転伝達装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】４輪駆動車の駆動経路上において、４Ｗ
Ｄと２ＷＤの切り換えを行うため、駆動力の伝達と遮断
の切り換えに用いられる回転伝達装置として、本出願人
は、特願平４−１８２４７６号や特願平５−１３７７３
６号、特願平５−１３７７５３号、特願平５−１３８３
０８号等で、ローラを係合子とした２方向クラッチを提
案した。

【０００３】図４乃至図７は、これらのローラ形２方向
クラッチを用いた回転伝達装置Ａの代表例を示し、出力
側部材となる外輪１の内部には、軸受３と２方向クラッ
チ４を介して入力側部材である内方部材２が回転自在に
嵌合され、その内方部材２の端部にスプラインを介して
入力用リング５が取付けられ、外輪１と内方部材２の間
に、１方向クラッチ１８と回転抵抗付与手段２２が組み
込まれている。

【０００４】２方向クラッチ４は、外輪１の内径面に円
筒面６を設け、それに対向する内方部材２の外径面に、
所定の間隔をおいて複数の平坦なカム面７を設け、その
各カム面７は、外輪１の円筒面６との間で、円周方向の
両側が幅狭になる楔形空間を形成している。

【０００５】また、外輪１と内方部材２の間には、軸受
３ａを介して環状の保持器８が設けられ、その保持器８
に、内方部材２の周壁のピン孔９内に挿通したストッパ
ピン１０が連結されている。

【０００６】上記保持器８には、周方向にカム面７と同
じ数のポケット１１が形成され、その各ポケット１１
に、係合子としてのローラ１２と、バネ１３とが組込ま
れている。図８の如く、ローラ１２は、内方部材２の各
カム面７に対してそれぞれ１個ずつ組込まれており、保
持器８によって周方向に所定量移動すると、カム面７と
円筒面６の間に係合し、外輪１と内方部材２を一体化す
る。また、バネ１３は、ローラ１２とポケット１１の側
壁との間に組込まれ、ローラ１２を両側から押圧して円
筒面６とカム面７を係合しない中立位置に保持しようと
するが、保持器８が周方向に所定量移動すると、ローラ
１２の片側のバネだけがローラ１２に作用し、ローラを
係合面に押圧する。

【０００７】上記保持器８の端部には、１方向クラッチ
１８が圧入されている。また、保持器８の奥側端部には
切欠部１６が設けられ、この切欠部１６と内方部材２の
バネ座１５との間に捩りコイルバネ１７の各端がそれぞ
れ係止されており、そのコイルバネ１７のバネ力によ
り、保持器８を内方部材に対してその回転方向とは逆方
向に回転させる付勢力を与えている。

【０００８】一方、上記保持器８の端部に圧入された１
方向クラッチ１８は、入力リング１９を介して回転抵抗
付与手段２２と連結している。

【０００９】この回転抵抗付与手段２２は、連結棒２３
を介して自動車の車体等に連結するハウジング２４を、
軸受により外輪と内方部材に回転自在に支持し、そのハ
ウジング２４の内径に圧入した摩擦パッド２５と、上記
入力リング１９に設けたフランジ２６とを擦り合せ、摩
擦パッド２５と止め輪２７の間に皿バネ２８を組込んで
構成されている。この皿バネ２８のバネ力は、摩擦パッ
ド２５をフランジ２６に圧着させる方向に作用し、その
圧着により擦り合せ部２９に引きずりトルクを生じさ
せ、保持器８と共回りしようとする入力リング１９に対
してその回転を遅れさせる抵抗を与えている。また、こ
の擦り合せ部２９で生じる回転抵抗力は、上述した捩り
コイルバネ１７により保持器８に加わる回転力よりも大
きく設定されている。

【００１０】上記１方向クラッチ１８は、図７に示すよ
うに保持器８の延長端部１４に圧入したカムリング３０
の内周に、周方向に一定間隔で複数の傾斜カム面３１を
形成し、そのカム面３１と入力リング１９との間に、保
持器３２で保持される小ローラ３３と、その小ローラ３
３をカム面３１と内輪１９に押し付けるバネ３４とを組
込んで構成されている。

【００１１】上記の構造では、内方部材２と捩りコイル
バネ１７の駆動により、保持器８が図７の矢印(ロ) 方向
に回転すると、保持器８に圧入された１方向クラッチ１
８がロックして入力リング１９と保持器８が一体化し、
回転抵抗付与手段２２の擦り合せ部２９の引きずりトル
クが保持器８に加わる。このトルクは、保持器８の回転
を押し止める方向に加わり、保持器８を内方部材２の回
転に対して減速させる。

【００１２】逆に、内方部材２と共に保持器８が図７の
(イ) 方向に回転すると、１方向クラッチ１８の係合が切
れ、１方向クラッチ１８が空転する。このため、回転抵
抗付与手段２２の抵抗が保持器８に伝わらないが、捩り
コイルバネ１７が保持器８に上記(イ) 方向とは逆方向の
回転力を与えているため、そのバネ力によって保持器８
が内方部材２に対して減速される。

【００１３】また、図６に示すように、保持器８に連結
するストッパピン１０は、内方部材２の周壁のピン孔９
に対して回転方向すき間Ｘをもって遊嵌されている。こ
の回転方向すき間Ｘは、保持器８の内方部材２に対する
遅れ角を決めるもので、その大きさは、ローラ１２がカ
ム面７と円筒面６の中立位置から係合位置に接触するま
での距離よりも大きく設定されている。

【００１４】上記の回転伝達装置Ａは図４に示すよう
な、前輪が主駆動輪となる４輪駆動車の後輪駆動経路上
に装着されている。

【００１５】すなわち、トランスファＣから出た後輪推
進軸Ｄに、差動制限装置である流体カップリングＨ等と
内方部材２の入力用リング５とを直列に連結し、外輪１
にリヤデフＥを連結している。

【００１６】また、車両の前進走行時における内方部材
２の回転方向と図７の（イ）方向（１方向クラッチ１８
が切れる方向）とが一致するよう設定している。

【００１７】上記した回転伝達装置Ａは、車両が前進走
行するとき、捩りコイルバネ１７によって保持器８が内
方部材２より遅れて回転し、その相対回転により係合子
であるローラ１２が係合作動状態になる。逆に、車両が
後退走行すると、１方向クラッチ１８と回転抵抗付与手
段２２の作動により保持器８の遅れ方向が切り換り、ロ
ーラ１２が同じ様に係合作動状態になる。

【００１８】上記の係合作動状態で、車両が前進又は後
退方向に直進走行すると、前輪と後輪及び後輪推進軸は
同速度で回転するため、ローラ１２は係合スタンバイ状
態を維持し、このため、前輪だけの２輪走行となる。

【００１９】一方、走行中前輪又は後輪がスリップする
と、車輪に対して後輪推進軸の回転が上がり、ローラ１
２が係合するため、駆動力が後輪に伝わり、４駆状態に
切り換わる。

【００２０】逆に、車両が急制動し、前輪がロックしよ
うとすると、後輪推進軸がその前輪ロックに伴なって急
減速するが、後輪（従動部材）の回転が後輪推進軸の回
転を上回るため、内方部材２と外輪１が空回りし、後輪
には前輪ロックに伴う減速力が伝わらない。このように
後輪と、ロックしようとする前輪との間には何ら拘束力
が生じないため、２ＷＤ車と同様にＡＢＳ制御が容易と
なる。

【００２１】図８と図９は、上記した従来の２方向クラ
ッチ４の具体的な作動の状態を示している。

【００２２】図８（Ａ）に示すように、内方部材２の回
転に対して保持器８の回転を遅らしめ、ローラ１２を楔
に係合させ、この状態で内方部材２が外輪１より速く回
転しようとする場合、ローラ１２は内方部材２と外輪１
に係合し、内方部材２はローラ１２を介して外輪１を駆
動する。一方、この状態で外輪１が速く回転しようとす
る場合、ローラ１２は係合せず、外輪１は内方部材２に
対して空転することができる。

【００２３】また、回転方向が反対になった場合も図８
（Ｃ）に示すように保持器８が内方部材２に対して遅れ
るため、上記と同様の駆動、空転機能が発揮される。

【００２４】また、本出願人は特願平８−１４１７４９
号、平８−１５０９４０、平８−１７２５９８等でロー
ラを係合子とした２方向クラッチの回転抵抗付与手段と
して、電磁クラッチを用いた構造を提案している。な
お、図４乃至図９と同一部分には同一符号を付して説明
に代える。

【００２５】図１１、１２は、これらの回転伝達装置Ａ
の代表例を示す。この回転伝達装置Ａは、捩りコイルバ
ネ１７によって保持器８を内方部材２、カム面７に対し
中立するようにローラ１２を保持しており、ローラ１２
は図８（Ｂ）の位置に保持されている。

【００２６】この状態では内方部材２と外輪１の間の空
間とローラ１２の間に径方向の隙間が確保されるため、
内方部材２と外輪１は互いに相対空転が可能である。

【００２７】上記保持器８の端部には、円盤状のアマチ
ュア４１が保持器８と相対回転不可能、軸方向スライド
可能に嵌合している。一方、外輪１と内方部材２の間に
は図１１のように２方向クラッチ部と並列に電磁コイル
４２が挿入されており、その電磁コイル４２は固定フラ
ンジ４３等を介して車体等回転しない部位に固定され
る。電磁コイル４２の周りに適当な隙間を介して外嵌す
るロータ４４は非磁性体のロータガイド４５と回転不能
に圧入されており、また、ロータガイド４５はピン４６
によって外輪１と回転止めされている。前記アマチュア
４１とロータ４４は隙間ｂができるように設定され、ア
マチュア４１とロータ４４の相対回転は可能になってい
る。

【００２８】上記の構成の回転伝達装置Ａは、コイル４
２に電流を流していない場合はローラが図８（Ｂ）の状
態を保持し、内方部材２と外輪１は空転が可能となる。
一方、コイル４２に電流を流すと、電磁コイル４２の磁
力により、アマチュア４１とロータ４４が圧接され一体
化される。

【００２９】この状態で外輪１と内方部材２が相対回転
しようとすると、保持器８は捩りコイルバネ１７の力に
抗し、アマチュア４１、ロータ４４を介して外輪１と共
に回転する。

【００３０】すなわち、保持器８とカム面７の位相がず
れ、図８（Ａ）、（Ｃ）のようにローラ１２が内方部材
２と外輪１に係合し、内方部材２と外輪１間でトルクの
伝達が可能となっている。

【００３１】この回転伝達装置Ａは４輪駆動車の従駆動
輪を駆動する経路上に装着され、電磁コイル４２への電
流は、手動で切り替える方法や、車両の走行状況に応じ
てリアルタイムに電子制御される方法があり、必要に応
じて２ＷＤ−４ＷＤを切り替えることができるようにな
っている。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のローラ型２方向クラッチは、軸側に形成されたカム
面と外輪１に形成された円筒面によって囲まれた楔形空
間内にローラ１２を入れて構成されているが、外輪１が
空転可能な場合とは、ローラ１２が楔から離れ、楔形空
間とローラ１２との間に径方向の隙間ができることが前
提条件である。例えば、図９（Ａ）において外輪１が矢
印方向に空転する時、ローラ１２は楔から離れ、隙間の
できる中立方向へ移動しようとするためローラ１２と外
輪１及び内方部材２のカム面７は接触せず、空転が可能
となる。

【００３３】ところが、図８（Ｂ）のように完全に中立
位置にローラ１２がある場合でも、径方向隙間Ｙは小さ
く実際には０．１ｍｍ程度しかない。したがって、この
クラッチ部品の寸法精度及び内方部材２と外輪１の同軸
度は極めて厳しく設定され、もし上記隙間Ｙが無くなれ
ば、この２方向クラッチは空転が出来なくなってしまう
（図９（Ｂ））。また、内方部材２と外輪１間の同軸を
支持する軸受等の部品の精度や剛性等も上記隙間に関係
しており、内方部材２と外輪１間に大きな曲げモーメン
トが加わると軸受等の支持部材の弾性変形によって、内
方部材２と外輪１が偏心し、上記隙間が無くなり、空転
出来なくなることもあった。

【００３４】そこで、この発明の課題は、上記ローラ型
２方向クラッチにおいて、多少の寸法ばらつきや、軸と
外輪の多少の偏心が発生しても空転機能を損なわない２
方向クラッチを提供することにある。

【００３５】

【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するため、請求項１の発明は、軸と外輪を内外に回転可
能に嵌合させ、両者の対向面の一方に複数のカム面と他
方に円筒面を設けて、その円筒面とカム面との間で楔形
空間を形成し、軸と外輪の一方を入力側部材とし他方を
出力部材とし、軸と外輪の間に保持器を設け、この保持
器に形成したポケットに、保持器と前記入力側の部材と
が正逆方向に相対回転したときに上記楔形空間に係合す
るローラを組込み、上記保持器に入力側部材の回転方向
に対してそれぞれ逆方向の回転抵抗を付与する手段と、
その回転抵抗の作用方向又は作用、不作用を切り換える
手段を連結した回転伝達装置において、軸又は外輪に形
成されたカム面のそれぞれの中央部付近にローラを係合
に関与しないようにする凹部を設けた構成を採用したも
のである。

【００３６】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、上記回転抵抗の付与手段が保持器と入力側部材の間
に掛止された弾性部材と、保持器と非回転固定部位との
間に構成した摩擦発生部材からなり、両者の作用方向を
１方向クラッチによって切り換える構成を採用したもの
である。

【００３７】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、上記回転抵抗の付与手段が、保持器に回転不能、軸
方向スライド可能に嵌合された円盤状のアマチュアと、
外輪に固定された摩擦部材と、非回転固定箇所に固定さ
れた電磁コイルから構成され、電磁コイルの磁力により
アマチュアと摩擦部材を圧接させ、保持器と外輪間にそ
の摩擦力による抵抗を与えられるようにした構成を採用
したものである。

【００３８】請求項４の発明は、請求項３記載の回転伝
達装置において、電磁コイルへの電流の入切の切り換え
を、手動スイッチによっておこなう構成を採用したもの
である。

【００３９】請求項５の発明は、請求項３の発明におい
て、回転伝達装置の入出力の回転数を各々センサーによ
って読み取り、それらの回転数に応じて電磁コイルへ流
す電流を自動的に制御する構成を採用したものである。

【００４０】ここで、カム面の中心付近に設ける凹部
は、ローラが納まって楔に係合しないようにするもので
あればよく、円弧状や角形等任意の形状に形成すること
ができる。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
１乃至図３に示す例と共に説明する。

【００４２】２方向クラッチ４を使用する回転伝達装置
Ａの構造は、図４乃至図１２に基づいて従来の技術の項
で説明した通りであり、この発明の２方向クラッチ４の
回転伝達装置Ａにおける基本的な動作も略同様であるの
で、ここでは、２方向クラッチ４の構造とその特徴的な
作用を説明する。なお、２方向クラッチ４の従来例と同
一部分については、同一符号を付すことによって説明に
代える。

【００４３】図１乃至図３のように２方向クラッチ４
は、内方部材２のカム面７の中心付近に、ローラ１２が
納まることでローラ１２を楔への係合に関与しないよう
にするための円弧状の凹部３１を設けたのである。カム
面７において駆動時にローラ１２と接触する部分は図２
（Ａ）、（Ｃ）に示すようにカム面７のほぼ両端であ
り、カム面７の中央近辺（以下ニュートラル領域）は駆
動時は必要ないのである。このニュートラル領域に凹部
３１を設けることにより、外輪１が内方部材２に対して
空転するとき、内方部材２と外輪１が多少偏心していて
も、図２（Ｂ）の如く、ローラ１２がニュートラル領域
に来たとき凹部３１によって隙間が発生するため外輪１
はローラ１２と係合せずに、そのまま空転可能となる。

【００４４】上記凹部３１の形状は、図２のような円弧
状でなくても良く、図３（Ａ）のような切り欠き状のも
のや、図３（Ｂ）のようなテーパ状のものでも良い。

【００４５】

【発明の効果】以上のように、この発明によると、内方
部材のカム面の中央部付近（ニュートラル領域）にロー
ラを係合に関与させないようにする凹部を設けたので、
２方向クラッチを構成する部品の寸法精度をゆるく設定
することができ、空転機能の信頼性を上げると共に、加
工コストを下げることができる。また、外部から曲げモ
ーメント等の力が加わり、内方部材と外輪を支持する部
材が多少弾性変形しても２方向クラッチの空転機能を損
なうことが無くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】２方向クラッチの全体を示す縦断面図

【図２】（Ａ）は２方向クラッチの一方の係合状態を示
す断面図、（Ｂ）はニュートラル状態の断面図、（Ｃ）
は２方向クラッチの他方の係合状態を示す断面図

【図３】（Ａ）と（Ｂ）は凹部の他の形状を示す断面図

【図４】回転伝達装置の装着状態を示す平面図

【図５】回転伝達装置の断面図

【図６】同上における従来の２方向クラッチを示す図５
VI−VIの断面図

【図７】１方向クラッチの断面図

【図８】（Ａ）乃至（Ｂ）は従来の２方向クラッチの係
合状態を示す断面図

【図９】（Ａ）と（Ｂ）は従来の２方向クラッチの作動
を示す断面図

【図１０】（Ａ）と（Ｂ）は従来の２方向クラッチの作
動を示す断面図

【図１１】回転伝達装置の他の例を示す断面図

【図１２】図１０の矢印ＸII−ＸIIの断面図

【符号の説明】

１外輪２内方部材４２方向クラッチ６円筒面７カム面８保持器１１ポケット１２ローラ１３バネ１８１方向クラッチ３１凹部

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【手続補正書】

【提出日】平成９年４月７日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】（Ａ）乃至（Ｃ）は従来の２方向クラッチを示
し、（Ａ）と（Ｃ）は係合状態を示す断面図、（Ｂ）は
空転状態を示す断面図

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸と外輪を内外に回転可能に嵌合させ、
両者の対向面の一方に複数のカム面と他方に円筒面を設
けて、その円筒面とカム面との間で楔形空間を形成し、
軸と外輪の一方を入力側部材とし他方を出力部材とし、
軸と外輪の間に保持器を設け、この保持器に形成したポ
ケットに、保持器と前記入力側の部材とが正逆方向に相
対回転したときに上記楔形空間に係合するローラを組込
み、上記保持器に入力側部材の回転に対してそれぞれ逆
方向の回転抵抗を付与する手段と、その回転抵抗の作用
方向又は作用、不作用を切り換える手段を連結した回転
伝達装置において、軸又は外輪に形成されたカム面のそ
れぞれの中央部付近にローラを係合に関与しないように
する凹部を設けたことを特徴とする回転伝達装置。
【請求項２】上記回転抵抗の付与手段が保持器と入力
側部材の間に掛止された弾性部材と、保持器と非回転固
定部位との間に構成した摩擦発生部材からなり、両者の
作用方向を１方向クラッチによって切り換えることを特
徴とする請求項１記載の回転伝達装置。
【請求項３】上記回転抵抗の付与手段が、保持器に回
転不能、軸方向スライド可能に嵌合された円盤状のアマ
チュアと、外輪に固定された摩擦部材と、非回転固定箇
所に固定された電磁コイルから構成され、電磁コイルの
磁力によりアマチュアと摩擦部材を圧接させ、保持器と
外輪間にその摩擦力による抵抗を与えられるようにした
ことを特徴とする請求項１記載の回転伝達装置。
【請求項４】請求項３記載の回転伝達装置において、
電磁コイルへの電流の入切の切り換えを、手動スイッチ
によっておこなうことを特徴とする回転伝達装置。
【請求項５】回転伝達装置の入出力の回転数を各々セ
ンサーによって読み取り、それらの回転数に応じて電磁
コイルへ流す電流を自動的に制御することを特徴とする
請求項３記載の回転伝達装置。