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JP4639474B2 - Clutch device - Google Patents
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JP4639474B2 - Clutch device - Google Patents

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JP4639474B2 JP2001007546A JP2001007546A JP4639474B2 JP 4639474 B2 JP4639474 B2 JP 4639474B2 JP 2001007546 A JP2001007546 A JP 2001007546A JP 2001007546 A JP2001007546 A JP 2001007546A JP 4639474 B2 JP4639474 B2 JP 4639474B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力側から出力側への動力伝達を許容する状態と遮断する状態とに切り換えるクラッチ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種のクラッチ装置として、図6〜図8に示すようなものが考えられている。
【0003】
このクラッチ装置は、要するに、従来から周知のローラ式二方向クラッチを改良したものであり、図中、81は内輪、82は外輪、83は複数のローラ、84は内輪81のカム面、85はローラ83を1つずつ保持するポケットを有する保持器、86は線ばね、87は非回転の固定リング、88は固定リング87の溝に収納された粘性流体である。
【0004】
ここで、内輪81に回転動力を入力すると、内輪81が回転し始めるものの、保持器85が固定リング87との間の粘性流体88により引き止められて回らないので、図7に示す状態から図8に示す状態へと移り、ローラ83が線ばね86の力に逆らって内輪81と保持器85との間に角度差ができ、それによってローラ83が外輪82に接触して内輪81から外輪82へ回転動力が伝達される。
【0005】
しかし、逆に、図7の状態において、外輪82に回転動力を入力すると、内輪81が回転せずに固定リング87と同じ位相を保つので、粘性力が発生せず、内輪81と保持器85とには線ばね86の力だけが加わり、ローラ83が外輪82から離れたままになるため、外輪82から内輪81へ回転動力が伝達されない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例のクラッチ装置は、構造が複雑で、線ばね86の信頼性も疑問であることが指摘される。
【0007】
このような事情に鑑み、本発明は、新規な動作形態を有する簡素な構成のクラッチ装置の提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係るクラッチ装置は、筒軸と、その内周に転がり軸受を介して相対回転可能に挿通される中心軸とを、同期回転可能な動力伝達の許容状態と相対回転可能な動力伝達の遮断状態とに切り換えるためのクラッチ装置であって、前記筒軸の内周に対して前記中心軸と同軸状に向き合う状態で挿通配置される制御軸と、この制御軸、筒軸および中心軸の各部に対して付設されかつ前記制御軸が回転抵抗を受けていないときに上記動力伝達の遮断状態にする一方で制御軸が回転抵抗を受けたときに上記動力伝達の許容状態にするためのクラッチ作用部とを有し、前記クラッチ作用部が、前記中心軸の内端位置に一体に設けられる径方向外向きのカムプレートと、前記制御軸の内端位置で前記カムプレートに対して軸方向に対向する位置に同期回転可能かつ軸方向変位可能に外嵌される可動プレートと、前記可動プレートの外周面にカムプレートから遠ざかる側へ向けて漸次縮径する状態で設けられるテーパコーン面と、前記筒軸の内周面に設けられて前記可動プレートのテーパコーン面に対して合致するテーパコーン面と、前記両テーパコーン面を離隔させるよう前記可動プレートをカムプレート側へ弾発付勢する弾性体と、前記制御軸が回転抵抗を受けていないときに前記可動プレートをカムプレート側に近接させて前記両テーパコーン面を離隔させる状態にする一方で制御軸が回転抵抗を受けたときに前記可動プレートをカムプレートから遠ざけて前記両テーパコーン面を圧接させる状態にするカム機構とを含む、ことを特徴としている。
【0011】
本発明の請求項に係るクラッチ装置は、請求項1に記載のクラッチ装置において、前記カム機構が、カムプレートと可動プレートとの対向面に周方向に延びる状態で振り分けられて設けられかつ少なくとも周方向一方へ向けて溝深さが漸次浅く設定される一対のカム溝と、この一対のカム溝間に周方向に転動可能に介装されるクラッチ用玉とから構成されている、ことを特徴としている。
【0012】
要するに、本発明では、筒軸と中心軸との間で動力伝達を許容するか遮断するかについて、制御軸に対して回転抵抗を付与するかしないかで制御するようにしている。
【0014】
また、本発明の請求項1に係るクラッチ装置では、クラッチ作用部の具体的構成により、各構成要素を筒軸内部に集約して収納配置する構成にしているから、構成の簡素化と全体のコンパクト化を図るうえで有利となる。
【0015】
また、本発明の請求項2に係るクラッチ装置では、クラッチ作用部のカム機構の具体構成を開示したものであり、各構成要素をカムプレートと可動プレートとの対向面に配置する構成にしているから、構成の簡素化と全体のコンパクト化を図るうえで有利となる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【0017】
図1〜図4に本発明の一実施形態を示している。図1は、クラッチ装置の動力伝達遮断状態を示す側面断面図、図2は、クラッチ装置の動力伝達許容状態を示す側面断面図、図3は、クラッチ装置の分解斜視図、図4は、カム機構の動作を示す要部拡大図である。
【0018】
図中、1はクラッチ装置、2は電磁ブレーキである。
【0019】
クラッチ装置1は、筒軸11と、中心軸12と、制御軸13と、転がり軸受14と、クラッチ作用部(符号省略)とを含む構成であり、以下で詳細に説明する。
【0020】
電磁ブレーキ2は、一般的に周知の構成であるが、非回転の電磁石2aと、電磁石2aに取り付けられる非回転のブレーキディスク2bと、制御軸13が同期回転可能に連結されるアーマチュアハブ2cと、アーマチュアハブ2cに取り付けられるフェーシング2dと、非通電時にフェーシング2dをブレーキディスク2bから引き離す板ばね(図示、符号省略)とを含む構成である。
【0021】
ここで、上記クラッチ装置1の各構成要素について説明する。
【0022】
筒軸11は、その外周面において一方軸端から軸方向途中までの領域にスプライン歯11aが形成されており、内周面において他方軸端から軸方向途中までの領域に他方軸端側へ向けて漸次縮径するテーパコーン面11bが設けられている。この筒軸11のスプライン歯11aに対して図示しないが従動部材がかみ合わされる。
【0023】
中心軸12は、筒軸11の内周に対してその一方開口側から挿入されて転がり軸受14を介して相対回転可能に支持されている。この中心軸12の内周において外端側から軸方向途中までの領域には、スプライン歯12aが形成されており、また、この中心軸12の内端には、径方向外向きに延びる鍔状のカムプレート12cが一体に形成されている。この中心軸12の中空孔に対して図示しない駆動部材がスプライン嵌合される。
【0024】
制御軸13は、筒軸11の内周に対してその他方開口側から挿入されて中心軸12の中空孔の内端側に対して相対回転可能に嵌入支持されているとともに、C形止め輪16を介して軸方向に位置決めされている。この制御軸13の外周面において前記支持部分を除いた長手方向全域にスプライン歯13aが形成されており、この制御軸13の外端に電磁ブレーキ2のアーマチュアハブ2cに対してスプライン結合される。
【0025】
転がり軸受14は、符号を省略するが、内輪、外輪、玉、保持器およびシールを備えた単列深溝玉軸受とされている。
【0026】
クラッチ作用部としては、中心軸12に一体に形成したカムプレート12cと、可動プレート17と、クラッチ用玉18と、円錐コイルバネ19とで構成され、筒軸11と中心軸12とを一体化して相互に動力伝達を許容する状態と、筒軸11と中心軸12とを相対回転可能にして相互の動力伝達を遮断する状態とに切り換えるものである。
【0027】
可動プレート17は、その中心に軸方向に貫通するスプライン歯が形成されたスプライン孔17aが設けられており、また、その外周面には、筒軸11のテーパコーン面11bに対して合致する形状のテーパコーン面17bが設けられている。この可動プレート17は、制御軸13に対して外嵌装着されてスプライン結合されており、このスプライン結合によって可動プレート17が制御軸13に対して同期回転可能かつ軸方向変位可能になっている。また、この可動プレート17と上記中心軸12のカムプレート12cとの対向する面の円周数ヶ所には、一対となるカム溝20,21が設けられている。
【0028】
クラッチ用玉18は、上記一対のカム溝20,21間にできる空間に対して1つずつ介装されている。これら、カム溝20,21とクラッチ用玉18が、カム機構を構成している。
【0029】
円錐コイルバネ19は、可動プレート17の外端面と、制御軸13に取り付けられる止め輪22との間に圧縮状態で介装されており、可動プレート17を常時において中心軸12のフランジ側へ向けて弾発付勢するようになっている。
【0030】
なお、カム溝20,21は、それぞれ、周方向に沿う長溝形状に形成されており、いずれも周方向一側から周方向他側に向けて深さが漸次浅くなる形状に形成されている。この一対のカム溝20,21は、互いに逆向きに配置されている。そして、クラッチ用玉18が、両カム溝20,21の深い部分に位置しているときには、可動プレート17がカムプレート12cに対して近接していて、可動プレート17のテーパコーン面17bが筒軸11のテーパコーン面11bに対して離隔する状態になる。しかし、クラッチ用玉18が、両カム溝20,21の深い部分から浅い部分へ転動したときに可動プレート17をカムプレート12cから遠ざける向きへ軸方向に沿って変位させて可動プレート17のテーパコーン面17bを筒軸11のテーパコーン面11bに対して圧接させる状態になる。
【0031】
次に、動作について説明する。
【0032】
まず、図1に示すように、電磁ブレーキ2をオフ(非通電状態)にしたままで、制御軸13に回転抵抗を全く付与していない状態において、中心軸12に回転動力を入力すると、円錐コイルバネ19の伸張復元力によってカムプレート12cと可動プレート17との両カム溝20,21の相対位置が図4(a)に示す状態に保持されるので、可動プレート17のテーパコーン面17bが筒軸11のテーパコーン面11bから離れたまま保たれる。これにより、クラッチ用玉18を介して中心軸12から制御軸13へ回転動力が伝達されて同期回転するものの、中心軸12から筒軸11に対しては回転動力が伝達されない遮断状態になる。
【0033】
この状態で、電磁ブレーキ2をオン(通電状態)にすると、クラッチ装置1の制御軸13に回転抵抗が付与されて非回転となるので、回転動力を入力している中心軸12の回転に伴い、カムプレート12cのカム溝20が可動プレート17のカム溝21に対して周方向一方へずれ動いて、図4(b)に示すように、クラッチ用玉18が両カム溝20,21の浅い部分に位置することになる。これと同時に、可動プレート17がカムプレート12cから引き離される方向に変位させられることになり、図2に示すように、可動プレート17のテーパコーン面17bが筒軸11のテーパコーン面11bに対して圧接させられる。これにより、筒軸11が中心軸12と一体化して同期回転するので、動力伝達の許容状態になる。
【0034】
このように、可動プレート17のテーパコーン面17bが筒軸11のテーパコーン面11bに対して、一旦、圧接すると、電磁ブレーキ2をオフ(非通電状態)にしても、可動プレート17がカムプレート12c側へ戻らずに筒軸11のテーパコーン面11bに対して圧接したままの状態を維持するようになっている。そのため、中心軸12の回転動力を筒軸11に対して伝達させるときだけ、電磁ブレーキ2をオンにし、それによって中心軸12と筒軸11を連結した後は電磁ブレーキ2をオフにすることにより、中心軸12、筒軸11ならびに制御軸13の三者を回転させる状態にするのが好ましい。そのようにすれば、電磁ブレーキ2の無駄な電力消費を無くすことができる他、仮に動力伝達の許容状態にした後も電磁ブレーキ2をオンにして制御軸13に対して回転抵抗を付与しつづける場合に不可避となる回転ロスを無くすことができて好ましい。
【0035】
そして、中心軸12を回転停止させると、制御軸13の回転慣性力によって制御軸13および可動プレート17が回転を継続するので、可動プレート17のカム溝17bがカムプレート12cのカム溝20と同一位相になって、クラッチ用玉18が両カム溝20,21の深い部分に移動する。これにより、可動プレート17がカムプレート12cに近接する方向に変位して、可動プレート17のテーパコーン面17bが筒軸11のテーパコーン面11bから離れるので、中心軸12が筒軸11から分離され、動力伝達が遮断される。
【0036】
以上説明したように、上記クラッチ装置1は、制御軸13に対して回転抵抗を付与するかしないかで中心軸12から筒軸11に対する動力伝達を許容するか遮断するかを制御するようになっている。しかも、クラッチ装置1の構成については、筒軸11、中心軸12、制御軸13、カムプレート12c、可動プレート17、カム溝20,21、クラッチ用玉18、円錐コイルバネ19を用いた構成であって、従来例に比べて簡素であり、コスト低減に貢献できる。
【0037】
次に、上述したクラッチ装置1は、図5に示すようなハイブリットカーの動力伝達ユニットに利用することができる。
【0038】
図5において、3は出力軸、4は自動車のエンジン、5は電動モータである。なお、出力軸3の歯車3aに対してエンジン4のクランクシャフト4aが上述したクラッチ装置1を介して連結されており、また、出力軸3の歯車3bに対して電動モータ5の出力軸5aの歯車5bが連結されている。
【0039】
そして、クラッチ装置1における筒軸11のスプライン歯11aに対して出力軸3の歯車3aがかみ合わされ、また、図示しないが、クラッチ装置1における中心軸12の内周のスプライン歯12aに対してクランクシャフト4aがスプライン嵌合される。
【0040】
この動力伝達ユニットでは、エンジン4の回転動力を出力軸3へ伝達させる状態と、電動モータ5の回転動力を出力軸3に対して伝達する状態とに切り換えるようになっている。
【0041】
つまり、エンジン4の回転動力を出力軸3に対して出力するときには、電動モータ5は非駆動とするとともに、クラッチ装置1について、図2に示すように、中心軸12から筒軸11に対する動力伝達を許容する状態にすればよい。但し、このとき、出力軸3の回転に伴い電動モータ5の出力軸5aが回転させられるものの、その回転抵抗はごくわずかなものであるから、ほとんど無視してよい。
【0042】
一方、電動モータ5の回転動力を出力軸3に対して出力するときには、エンジン4を停止するとともに、クラッチ装置1について、図1に示すように、中心軸12から筒軸11に対する動力伝達を遮断する状態にして、エンジン4の回転動力を出力軸3に対して伝達させない状態にすればよい。
【0043】
なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が可能である。
【0044】
(1)上記実施形態では、クラッチ装置1のカム溝20,21について、周方向一側から周方向他側へのみ漸次浅くした形状にしているが、周方向中央から周方向両側へ向けて漸次浅くするすり鉢形状にすれば、中心軸2が、正逆いずれかの方向に回転駆動された場合でも、可動プレート17をカムプレート12cから引き離す方向に変位させることができて、中心軸12と筒軸11とを連結させることができる。このように中心軸12に対して正逆いずれの回転動力を入力させるようにしてもよくなる。
【0045】
(2)上記実施形態では、クラッチ装置1の円錐コイルバネ19について、皿ばねや、円筒コイルバネを用いても同様に実施できる。
【0046】
(3)上記実施形態では、クラッチ装置1を、図5に示すようなハイブリットカーの動力伝達ユニットに利用しているが、その他の機器において入力側から出力側への動力伝達を許容する状態と遮断する状態とに切り換えるような場合に流用できる。
【0047】
(4)上記実施形態では、制御軸13に対して回転抵抗を付与するために、電磁ブレーキ2を利用しているが、その代わりに、可動プレート17として質量の大きいものを用いる形態にしてもよい。この場合、中心軸12が回転し始めたときに中心軸12の回転速度に対して重い可動プレート17および制御軸13が遅延して回転させられることになるので、カムプレート12cのカム溝20が可動プレート17のカム溝21に対して進んで、両カム溝20,21の浅い部分にクラッチ用玉18が移動することになって、可動プレート17のテーパコーン面17bが筒軸11のテーパコーン面11bに対して圧接する状態になり、中心軸12と筒軸11とが同期回転することになる。
【0048】
【発明の効果】
本発明では、筒軸と中心軸との間で動力伝達を許容するか遮断するかについて、制御軸に対して回転抵抗を付与するかしないかで制御することができ、切り換え動作の制御を簡単に行うことができて、構成の簡素化ならびにコンパクト化が可能になる。
【0049】
特に、請求項2の構成では、筒軸と中心軸とに対して、回転動力の入力部材や回転動力の出力部材を結合する結合部を設けているから、それらの結合を簡単に行うことができて、便利である。
【0050】
また、請求項3の構成では、クラッチ作用部を構成する各要素を筒軸内部に集約して収納配置する構成にしているから、構成の簡素化と全体のコンパクト化を図るうえで有利となる。
【0051】
また、請求項4の構成では、クラッチ作用部のカム機構をカムプレートと可動プレートとの対向面に配置する構成にしているから、構成の簡素化と全体のコンパクト化を図るうえで有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るクラッチ装置の動力伝達遮断状態を示す断面図
【図2】図1のクラッチ装置の動力伝達許容状態を示す側面断面図
【図3】クラッチ装置の分解斜視図
【図4】カム機構の動作を示す要部拡大図
【図5】本発明の一実施形態に係るクラッチ装置を用いた動力伝達ユニットの構成を示す概念図
【図6】従来例のクラッチ装置の上半分を示す断面図
【図7】図6のクラッチ装置の動力伝達遮断状態で、図6中の矢印方向から見た側面図
【図8】図6のクラッチ装置の動力伝達許容状態で、図6中の矢印方向から見た側面図
【符号の説明】
1 クラッチ装置
2 電磁ブレーキ
11 クラッチ装置の筒軸
11a 筒軸のスプライン歯
11b 筒軸のテーパコーン面
12 中心軸
12c カムプレート
13 制御軸
17 可動プレート
17b 可動プレートのテーパコーン面
18 転がり軸受
19 円錐コイルバネ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a clutch device that switches between a state in which power transmission from an input side to an output side is permitted and a state in which power transmission is interrupted.
[0002]
[Prior art]
As conventional clutch devices of this type, those shown in FIGS. 6 to 8 are considered.
[0003]
In short, this clutch device is an improvement of a conventionally known roller type two-way clutch. In the figure, 81 is an inner ring, 82 is an outer ring, 83 is a plurality of rollers, 84 is a cam surface of the inner ring 81, 85 is A cage having pockets for holding the rollers 83 one by one, 86 is a wire spring, 87 is a non-rotating fixing ring, and 88 is a viscous fluid stored in a groove of the fixing ring 87.
[0004]
Here, when rotational power is input to the inner ring 81, the inner ring 81 starts to rotate, but the retainer 85 does not rotate and is not rotated by the viscous fluid 88 between the inner ring 81 and the state shown in FIG. Then, the roller 83 makes an angular difference between the inner ring 81 and the retainer 85 against the force of the wire spring 86, so that the roller 83 contacts the outer ring 82 to move from the inner ring 81 to the outer ring 82. Rotational power is transmitted.
[0005]
However, conversely, when rotational power is input to the outer ring 82 in the state of FIG. 7, the inner ring 81 does not rotate and maintains the same phase as the fixed ring 87, so that no viscous force is generated, and the inner ring 81 and the cage 85 are not generated. Since only the force of the wire spring 86 is applied to the roller 83 and the roller 83 remains away from the outer ring 82, no rotational power is transmitted from the outer ring 82 to the inner ring 81.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
It is pointed out that the conventional clutch device has a complicated structure and the reliability of the wire spring 86 is questionable.
[0007]
In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a clutch device with a simple configuration having a novel operation mode.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The clutch device according to the present onset light according to claim 1 includes a cylindrical shaft, and a central shaft which is rotatable relative inserted through the rolling bearing its inner periphery, the synchronous rotatable power transmission allowing state relative rotation A clutch device for switching to a possible power transmission cutoff state, wherein the control shaft is inserted and arranged in a state of being coaxially opposed to the central axis with respect to the inner periphery of the cylindrical shaft, and the control shaft and the cylinder The power transmission is cut off when the control shaft is subjected to rotational resistance while the control shaft is subjected to rotational resistance while the control shaft is not subjected to rotational resistance. A radially outward cam plate integrally provided at the inner end position of the central shaft, and the cam plate at the inner end position of the control shaft. Facing in the axial direction A movable plate that is externally fitted so as to be capable of synchronous rotation and axial displacement, a tapered cone surface that is provided in a state in which the diameter is gradually reduced toward the side away from the cam plate on the outer peripheral surface of the movable plate, A tapered cone surface provided on an inner peripheral surface that matches the tapered cone surface of the movable plate; an elastic body that elastically biases the movable plate toward the cam plate so as to separate the two tapered cone surfaces; and the control shaft When the control shaft receives rotational resistance, the movable plate is moved away from the cam plate while the movable plate is brought close to the cam plate side to separate the two tapered cone surfaces. And a cam mechanism for bringing the two tapered cone surfaces into pressure contact with each other.
[0011]
A clutch device according to a second aspect of the present invention is the clutch device according to the first aspect , wherein the cam mechanism is distributed and provided in a circumferentially extending state on the opposing surfaces of the cam plate and the movable plate, and at least It is composed of a pair of cam grooves whose groove depth is gradually reduced toward one circumferential direction, and a clutch ball interposed between the pair of cam grooves so as to be able to roll in the circumferential direction. It is characterized by.
[0012]
In short, in the present invention, whether to allow or block power transmission between the cylinder shaft and the central shaft is controlled by whether or not rotational resistance is applied to the control shaft.
[0014]
Further, in the clutch device according to claim 1 of the present invention, since the respective components are aggregated and accommodated inside the cylindrical shaft by the specific configuration of the clutch operating portion , the configuration can be simplified and the entire configuration can be simplified. This is advantageous for downsizing.
[0015]
In the clutch device according to claim 2 of the present invention, the specific configuration of the cam mechanism of the clutch operating portion is disclosed, and each component is arranged on the opposing surface of the cam plate and the movable plate. Therefore, it is advantageous in simplifying the configuration and reducing the overall size.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, details of the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
[0017]
1 to 4 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a side sectional view showing a power transmission cutoff state of the clutch device, FIG. 2 is a side sectional view showing a power transmission allowable state of the clutch device, FIG. 3 is an exploded perspective view of the clutch device, and FIG. It is a principal part enlarged view which shows operation | movement of a mechanism.
[0018]
In the figure, 1 is a clutch device and 2 is an electromagnetic brake.
[0019]
The clutch device 1 has a configuration including a cylindrical shaft 11, a central shaft 12, a control shaft 13, a rolling bearing 14, and a clutch action portion (reference numeral omitted), which will be described in detail below.
[0020]
The electromagnetic brake 2 has a generally well-known configuration, and includes a non-rotating electromagnet 2a, a non-rotating brake disk 2b attached to the electromagnet 2a, and an armature hub 2c to which the control shaft 13 is coupled so as to be capable of synchronous rotation. The structure includes a facing 2d attached to the armature hub 2c and a leaf spring (not shown in the figure) that separates the facing 2d from the brake disk 2b when not energized.
[0021]
Here, each component of the clutch device 1 will be described.
[0022]
The cylindrical shaft 11 has spline teeth 11a formed in a region from one shaft end to the middle in the axial direction on the outer peripheral surface, and toward the other shaft end side in a region from the other shaft end to the middle in the axial direction on the inner peripheral surface. A tapered cone surface 11b that gradually decreases in diameter is provided. Although not shown, the driven member is engaged with the spline teeth 11a of the cylindrical shaft 11.
[0023]
The central shaft 12 is inserted from the one opening side with respect to the inner periphery of the cylindrical shaft 11 and is supported so as to be relatively rotatable via a rolling bearing 14. Spline teeth 12a are formed in a region from the outer end side to the middle in the axial direction on the inner periphery of the central shaft 12, and the inner end of the central shaft 12 has a hook shape extending radially outward. The cam plate 12c is integrally formed. A drive member (not shown) is splined into the hollow hole of the central shaft 12.
[0024]
The control shaft 13 is inserted from the other opening side with respect to the inner periphery of the cylindrical shaft 11 and is fitted and supported so as to be relatively rotatable with respect to the inner end side of the hollow hole of the central shaft 12. 16 is positioned in the axial direction. Spline teeth 13 a are formed on the outer peripheral surface of the control shaft 13 in the entire longitudinal direction excluding the support portion, and are splined to the outer end of the control shaft 13 with respect to the armature hub 2 c of the electromagnetic brake 2.
[0025]
The rolling bearing 14 is a single row deep groove ball bearing including an inner ring, an outer ring, a ball, a cage, and a seal, although the reference numerals are omitted.
[0026]
The clutch operating portion is composed of a cam plate 12c formed integrally with the central shaft 12, a movable plate 17, a clutch ball 18, and a conical coil spring 19, and the cylindrical shaft 11 and the central shaft 12 are integrated. The state is switched between a state in which power transmission is allowed and a state in which the cylindrical shaft 11 and the central shaft 12 are rotatable relative to each other and the mutual power transmission is interrupted.
[0027]
The movable plate 17 is provided with a spline hole 17a formed with spline teeth penetrating in the axial direction at the center thereof, and the outer peripheral surface of the movable plate 17 has a shape matching the tapered cone surface 11b of the cylindrical shaft 11. A tapered cone surface 17b is provided. The movable plate 17 is externally attached to the control shaft 13 and is splined. The spline coupling allows the movable plate 17 to rotate synchronously with the control shaft 13 and to be displaced in the axial direction. A pair of cam grooves 20 and 21 are provided at several circumferential positions on the surface of the movable plate 17 facing the cam plate 12c of the central shaft 12.
[0028]
The clutch balls 18 are interposed one by one in the space formed between the pair of cam grooves 20 and 21. The cam grooves 20 and 21 and the clutch ball 18 constitute a cam mechanism.
[0029]
The conical coil spring 19 is interposed in a compressed state between the outer end surface of the movable plate 17 and a retaining ring 22 attached to the control shaft 13, and the movable plate 17 is always directed toward the flange side of the central shaft 12. The bullet is energized.
[0030]
Each of the cam grooves 20 and 21 is formed in a long groove shape along the circumferential direction, and both are formed in a shape in which the depth gradually decreases from one circumferential direction side to the other circumferential direction side. The pair of cam grooves 20 and 21 are arranged in opposite directions. When the clutch ball 18 is located in a deep portion of the cam grooves 20 and 21, the movable plate 17 is close to the cam plate 12c, and the tapered cone surface 17b of the movable plate 17 is the cylinder shaft 11. The taper cone surface 11b is separated. However, when the clutch ball 18 rolls from the deep part of the cam grooves 20 and 21 to the shallow part, the movable plate 17 is displaced along the axial direction in a direction away from the cam plate 12c, and the taper cone of the movable plate 17 is moved. The surface 17 b is brought into pressure contact with the tapered cone surface 11 b of the cylindrical shaft 11.
[0031]
Next, the operation will be described.
[0032]
First, as shown in FIG. 1, when rotational power is input to the central shaft 12 in a state where the electromagnetic brake 2 is kept off (non-energized state) and no rotational resistance is applied to the control shaft 13, Since the relative positions of the cam grooves 20 and 21 between the cam plate 12c and the movable plate 17 are held in the state shown in FIG. 4A by the extension restoring force of the coil spring 19, the tapered cone surface 17b of the movable plate 17 is formed into the cylinder axis. 11 is kept away from the tapered cone surface 11b. As a result, the rotational power is transmitted from the central shaft 12 to the control shaft 13 via the clutch ball 18 and rotates synchronously, but the rotational power is not transmitted from the central shaft 12 to the cylindrical shaft 11.
[0033]
In this state, when the electromagnetic brake 2 is turned on (energized state), a rotational resistance is applied to the control shaft 13 of the clutch device 1 so that it does not rotate. Then, the cam groove 20 of the cam plate 12c is shifted in one circumferential direction with respect to the cam groove 21 of the movable plate 17, and the clutch ball 18 is shallow in both the cam grooves 20, 21 as shown in FIG. Will be located in the part. At the same time, the movable plate 17 is displaced in a direction away from the cam plate 12c, and the tapered cone surface 17b of the movable plate 17 is pressed against the tapered cone surface 11b of the cylindrical shaft 11 as shown in FIG. It is done. As a result, the cylindrical shaft 11 and the central shaft 12 are integrated and rotated synchronously, so that the power transmission is allowed.
[0034]
In this way, once the tapered cone surface 17b of the movable plate 17 is pressed against the tapered cone surface 11b of the cylindrical shaft 11, the movable plate 17 remains on the cam plate 12c side even when the electromagnetic brake 2 is turned off (non-energized state). The state of being in pressure contact with the tapered cone surface 11b of the cylindrical shaft 11 is maintained without returning to the upper side. Therefore, only when the rotational power of the central shaft 12 is transmitted to the cylindrical shaft 11, the electromagnetic brake 2 is turned on, and after connecting the central shaft 12 and the cylindrical shaft 11, the electromagnetic brake 2 is turned off. Preferably, the central shaft 12, the cylindrical shaft 11 and the control shaft 13 are rotated. By doing so, wasteful power consumption of the electromagnetic brake 2 can be eliminated, and even after the power transmission is permitted, the electromagnetic brake 2 is turned on and rotation resistance is continuously applied to the control shaft 13. In this case, it is preferable to eliminate the rotation loss that is unavoidable.
[0035]
When the rotation of the central shaft 12 is stopped, the control shaft 13 and the movable plate 17 continue to rotate due to the rotational inertia force of the control shaft 13, so that the cam groove 17b of the movable plate 17 is the same as the cam groove 20 of the cam plate 12c. In phase, the clutch ball 18 moves to a deep portion of both cam grooves 20 and 21. As a result, the movable plate 17 is displaced in the direction approaching the cam plate 12c, and the tapered cone surface 17b of the movable plate 17 is separated from the tapered cone surface 11b of the cylindrical shaft 11, so that the central shaft 12 is separated from the cylindrical shaft 11, and the power Transmission is interrupted.
[0036]
As described above, the clutch device 1 controls whether power transmission from the central shaft 12 to the cylindrical shaft 11 is permitted or interrupted depending on whether or not a rotational resistance is applied to the control shaft 13. ing. Moreover, the configuration of the clutch device 1 is a configuration using the cylindrical shaft 11, the central shaft 12, the control shaft 13, the cam plate 12 c, the movable plate 17, the cam grooves 20 and 21, the clutch balls 18, and the conical coil spring 19. Thus, it is simpler than the conventional example and can contribute to cost reduction.
[0037]
Next, the clutch device 1 described above can be used in a power transmission unit of a hybrid car as shown in FIG.
[0038]
In FIG. 5, 3 is an output shaft, 4 is an automobile engine, and 5 is an electric motor. The crankshaft 4a of the engine 4 is connected to the gear 3a of the output shaft 3 via the clutch device 1 described above, and the output shaft 5a of the electric motor 5 is connected to the gear 3b of the output shaft 3. The gear 5b is connected.
[0039]
Then, the gear 3a of the output shaft 3 is meshed with the spline teeth 11a of the cylindrical shaft 11 in the clutch device 1, and although not shown in the drawing, the crank shaft is connected to the spline teeth 12a on the inner periphery of the central shaft 12 in the clutch device 1. The shaft 4a is spline-fitted.
[0040]
In this power transmission unit, the state is switched between a state in which the rotational power of the engine 4 is transmitted to the output shaft 3 and a state in which the rotational power of the electric motor 5 is transmitted to the output shaft 3.
[0041]
That is, when the rotational power of the engine 4 is output to the output shaft 3, the electric motor 5 is not driven, and the clutch device 1 transmits power from the central shaft 12 to the cylindrical shaft 11 as shown in FIG. 2. It may be in a state that allows However, at this time, although the output shaft 5a of the electric motor 5 is rotated along with the rotation of the output shaft 3, the rotational resistance is negligible and can be almost ignored.
[0042]
On the other hand, when the rotational power of the electric motor 5 is output to the output shaft 3, the engine 4 is stopped and the power transmission from the central shaft 12 to the cylindrical shaft 11 is cut off for the clutch device 1 as shown in FIG. In such a state, the rotational power of the engine 4 may not be transmitted to the output shaft 3.
[0043]
In addition, this invention is not limited only to embodiment mentioned above, A various application and deformation | transformation are possible.
[0044]
(1) In the above-described embodiment, the cam grooves 20 and 21 of the clutch device 1 are gradually shallowened only from one circumferential side to the other circumferential side, but gradually from the circumferential center to both circumferential sides. If the mortar shape is made shallower, the movable plate 17 can be displaced away from the cam plate 12c even when the central shaft 2 is rotationally driven in either the forward or reverse direction. The shaft 11 can be connected. In this way, either forward or reverse rotational power may be input to the central shaft 12.
[0045]
(2) In the above embodiment, the conical coil spring 19 of the clutch device 1 can be similarly implemented by using a disc spring or a cylindrical coil spring.
[0046]
(3) In the above embodiment, the clutch device 1 is used in the power transmission unit of the hybrid car as shown in FIG. 5, but the power transmission from the input side to the output side is permitted in other devices. It can be used when switching to a shut-off state.
[0047]
(4) In the above embodiment, the electromagnetic brake 2 is used in order to give a rotational resistance to the control shaft 13, but instead, a movable plate 17 having a large mass is used. Good. In this case, when the central shaft 12 starts to rotate, the movable plate 17 and the control shaft 13 that are heavy with respect to the rotational speed of the central shaft 12 are delayed and rotated, so that the cam groove 20 of the cam plate 12c is formed. Proceeding with respect to the cam groove 21 of the movable plate 17, the clutch ball 18 moves to a shallow portion of both the cam grooves 20, 21, so that the tapered cone surface 17 b of the movable plate 17 is changed to the tapered cone surface 11 b of the cylindrical shaft 11. Thus, the central shaft 12 and the cylindrical shaft 11 rotate synchronously.
[0048]
【The invention's effect】
In the present invention, whether to allow or block power transmission between the cylinder shaft and the central shaft can be controlled by whether or not rotational resistance is applied to the control shaft, so that the switching operation can be easily controlled. Therefore, the structure can be simplified and made compact.
[0049]
In particular, in the configuration of the second aspect, since the coupling portion that couples the rotational power input member and the rotational power output member to the cylindrical shaft and the central shaft is provided, the coupling can be easily performed. It is possible and convenient.
[0050]
Moreover, in the structure of Claim 3, since it has set as the structure which concentrates each element which comprises a clutch action part inside a cylinder shaft, and is arrange | positioned, it becomes advantageous when aiming at the simplification of a structure and the whole compactness. .
[0051]
Further, in the configuration of the fourth aspect, the cam mechanism of the clutch operating portion is arranged on the opposing surface of the cam plate and the movable plate, which is advantageous in simplifying the configuration and reducing the overall size. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a power transmission cut-off state of a clutch device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side cross-sectional view showing a power transmission allowable state of the clutch device of FIG. FIG. 4 is an enlarged view of the main part showing the operation of the cam mechanism. FIG. 5 is a conceptual diagram showing the configuration of a power transmission unit using a clutch device according to an embodiment of the invention. FIG. 7 is a cross-sectional view showing the upper half of the device. FIG. 7 is a side view of the clutch device of FIG. 6 as viewed from the direction of the arrow in FIG. , Side view seen from the direction of the arrow in FIG.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Clutch apparatus 2 Electromagnetic brake 11 Cylinder shaft 11a Cylinder spline teeth 11b Cylinder taper cone surface 12 Center shaft 12c Cam plate 13 Control shaft 17 Movable plate 17b Movable plate taper cone surface 18 Rolling bearing 19 Conical coil spring

Claims (2)

筒軸と、その内周に転がり軸受を介して相対回転可能に挿通される中心軸とを、同期回転可能な動力伝達の許容状態と相対回転可能な動力伝達の遮断状態とに切り換えるためのクラッチ装置であって、
前記筒軸の内周に対して前記中心軸と同軸状に向き合う状態で挿通配置される制御軸と、この制御軸、筒軸および中心軸の各部に対して付設されかつ前記制御軸が回転抵抗を受けていないときに上記動力伝達の遮断状態にする一方で制御軸が回転抵抗を受けたときに上記動力伝達の許容状態にするためのクラッチ作用部とを有し、
前記クラッチ作用部が、前記中心軸の内端位置に一体に設けられる径方向外向きのカムプレートと、前記制御軸の内端位置で前記カムプレートに対して軸方向に対向する位置に同期回転可能かつ軸方向変位可能に外嵌される可動プレートと、前記可動プレートの外周面にカムプレートから遠ざかる側へ向けて漸次縮径する状態で設けられるテーパコーン面と、前記筒軸の内周面に設けられて前記可動プレートのテーパコーン面に対して合致するテーパコーン面と、前記両テーパコーン面を離隔させるよう前記可動プレートをカムプレート側へ弾発付勢する弾性体と、前記制御軸が回転抵抗を受けていないときに前記可動プレートをカムプレート側に近接させて前記両テーパコーン面を離隔させる状態にする一方で制御軸が回転抵抗を受けたときに前記可動プレートをカムプレートから遠ざけて前記両テーパコーン面を圧接させる状態にするカム機構とを含む、ことを特徴とするクラッチ装置。
A clutch for switching a cylindrical shaft and a central shaft inserted through a rolling bearing on the inner periphery thereof between a permissible state of power transmission capable of synchronous rotation and a cutoff state of power transmission capable of relative rotation A device,
A control shaft that is inserted and arranged in a state of being coaxially opposed to the central axis with respect to the inner periphery of the cylindrical shaft, and is attached to each part of the control shaft, the cylindrical shaft, and the central shaft, and the control shaft is a rotational resistance and a clutch operating unit for the control shaft is in the permission state of the power transmission when subjected to rotational resistance while the cut-off state of the power transmission when not receiving,
The clutch action portion is synchronously rotated to a radially outward cam plate integrally provided at the inner end position of the central shaft and a position facing the cam plate in the axial direction at the inner end position of the control shaft. A movable plate that is externally fitted so as to be displaceable in the axial direction, a tapered cone surface that is provided on the outer circumferential surface of the movable plate in a state of being gradually reduced in diameter toward the side away from the cam plate, and an inner circumferential surface of the cylindrical shaft A tapered cone surface that is provided and matches the tapered cone surface of the movable plate, an elastic body that elastically biases the movable plate toward the cam plate so as to separate the two tapered cone surfaces, and the control shaft has rotational resistance. When the control shaft is subjected to rotational resistance while the movable plate is brought close to the cam plate side and the both tapered cone surfaces are separated from each other when not received. The movable plate away from the cam plate and a cam mechanism for the state to press the both tapered cones face, that the clutch device according to claim.
請求項に記載のクラッチ装置において、
前記カム機構が、カムプレートと可動プレートとの対向面に周方向に延びる状態で振り分けられて設けられかつ少なくとも周方向一方へ向けて溝深さが漸次浅く設定される一対のカム溝と、この一対のカム溝間に周方向に転動可能に介装されるクラッチ用玉とから構成されている、ことを特徴とするクラッチ装置。
The clutch device according to claim 1 ,
A pair of cam grooves provided with the cam mechanism being distributed in a circumferentially extending state on opposing surfaces of the cam plate and the movable plate, and having a groove depth gradually set to at least one circumferential direction; A clutch device comprising a clutch ball interposed between a pair of cam grooves so as to be able to roll in a circumferential direction.
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