JP2003278800A

JP2003278800A - 回転伝達装置

Info

Publication number: JP2003278800A
Application number: JP2002087627A
Authority: JP
Inventors: Makoto Yasui; 誠安井
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2003-10-02

Abstract

(57)【要約】【課題】電磁コイル等の誤作動が発生しても所定外の
位相では噛み込まない回転伝達装置を提供すること。【解決手段】第１軸１と、第２軸２とにそれぞれ複数
の歯３ｂ、５ｂを設け、前記第１軸１と第２軸２の一方
が軸方向に移動することで、各軸の複数の歯３ｂ、５ｂ
が嵌合および離脱することによってトルクの伝達と遮断
を行うクラッチにおいて、第１軸１と第２軸２の間に、
所定の周方向位相でのみ嵌合可能な位相決め手段を設け
たものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】この発明は、各種機器や車両にお
いて、動力の伝達と遮断の切換えを行うトルク断続装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種機器や車両において、動力の伝達と
遮断を選択的に切り替えるために、動力の伝達経路上に
動力断続装置を組み込み使用する必要がある。例えば、
４ＷＤ車の前後輪の動力の断続切換用途として、特開平
１１―２９１７８６号公報や特開平１３―１９１８１２
号公報によって歯丈を有するいわゆるドグクラッチと電
磁コイルを組み合わせた回転伝達装置が提案されてい
る。

【０００３】これらの回転伝達装置は入力側あるいは出
力側の歯丈を有するクラッチ部材を電磁コイルの磁力に
よって軸方向に移動させ、相手側の歯丈と噛み合わせる
ことが可能であり、電磁コイルへの電流をＯＮ、ＯＦＦ
することにより、外部スイッチによってクラッチを切り
替える仕組みとなっている。

【０００４】これらの歯丈を利用したドグクラッチは、
他の種類のクラッチに対して、サイズに対する強度が大
きいメリットがある。

【０００５】また、これらのドグクラッチは従来例のよ
うな用途に対しては、ドグクラッチが軸方向に相対移動
してロックするとき、入出力軸の周方向位相に関係なく
速やかに歯が噛み合うことが望まれる。したがって、従
来例においてはドグクラッチの噛み合う歯の形状は周方
向に関係なく同じ仕様にするのが通例であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、用途によっ
ては入出力の、あらかじめ決めた周方向位相でのみクラ
ッチを噛み合わせることが必要となる場合がある。

【０００７】このような場合に、従来例のような通常の
ドグクラッチにおいては、電流の切り替えにより、入出
力軸を外部から位相を合わせることが可能であるが、電
流の切り替えに誤作動が起きた場合には所定の位相に合
わせる前にドグクラッチが噛み合ってしまい、破損や事
故を起こしてしまうことがある。

【０００８】そこで、この発明は、上記のようなドグク
ラッチにおいて、所定の位相でのみ、噛み込むことが可
能なクラッチを提供し、電磁コイル等の誤作動が発生し
ても所定外の位相では噛み込まないようにしようとする
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記の課題
を解決するために、第１軸と、第２軸とにそれぞれ複数
の歯を設け、前記第１軸と第２軸の一方が軸方向に移動
することで、各軸の複数の歯が嵌合および離脱すること
によってトルクの伝達と遮断を行うクラッチにおいて、
第１軸と第２軸の間に、所定の周方向位相でのみ嵌合可
能な位相決め手段を設けた構成を採用するものである。

【００１０】かかる位相決め手段を設けることにより、
電磁コイル等の誤作動が発生しても所定外の位相では噛
み込まないようすることができる。

【００１１】前記位相決め手段としては、前記第１軸と
第２軸に設けられた複数の歯のうち、１ヶ所または複数
ヶ所の歯の山または谷を、他の歯の山または谷と異なる
サイズまたは形状とし、その異形状同士の歯、すなわち
山と谷は嵌合可能であるのに対し、異形状の歯が他の複
数の歯には嵌合不可能にした構成を採用することができ
る。

【００１２】また、前記位相決め手段としては、前記第
１軸と第２軸の各複数の歯とは別の位置に、第１軸と第
２軸の所定の周方向位置にそれぞれ凹部または凸部を対
向させて設け、それらが周方向同位相で軸方向に相対移
動することで、凹部と凸部の嵌合と離脱が可能なように
構成を採用することもできる。

【００１３】前記凸部と凹部の形状としては、第１軸ま
たは第２軸に固定された棒状のピンと、第２軸または第
１軸に形成された孔とを採用することもできる。

【００１４】前記クラッチの第１軸または第２軸を軸方
向に移動させるための手段としては、アクチュエータを
採用することができる。

【００１５】前記アクチュエータは、第１軸または第２
軸の一方に一体的に固定されたアーマチュアと、そのア
ーマチュアを磁力によって吸引する電磁石と、アーマチ
ュアが固定されている第１軸または第２軸を前記磁力で
吸引する方向とは逆の方向に付勢するための弾性部材と
によって構成することができる。

【００１６】また、前記アクチュエータは、前記クラッ
チを密封するケースと、そのケース内を２つの部屋に仕
切るダイヤフラムからなり、そのダイヤフラムが第１軸
または第２軸の一方に固定され、前記２つの部屋に正圧
または負圧の圧力を与え、ダイヤフラムに固定された第
１軸または第２軸を移動させるように構成することもで
きる。

【００１７】また、前記アクチュエータは、前記第１軸
または第２軸に形成されたラックを、ピニオンギヤを介
して移動させるモータから構成されるものでもよい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を説
明する。図１及び図２は、この発明に係る回転伝達装置
の第１実施形態を示している。図２に示すように、入力
軸１と出力軸２が相対回転可能に嵌合され、入力軸１と
同軸上にスライドギヤ３がスプライン４を介して入力軸
１と軸方向相対移動可能に連結されている。

【００１９】一方、出力軸２にはインナーギヤ５がスプ
ライン６を介して連結され、止め輪７によって出力軸２
と軸方向にも固定されている。インナーギヤ５とスライ
ドギヤ３は互いに対向する向きに配置されており、スラ
イドギヤ３のフランジ部３ａの内径とインナーギヤ５の
フランジ部５ａの外径に各々複数の歯丈３ｂ、５ｂが形
成されており、スライドギヤ３が軸方向に移動すること
により、両者の歯丈３ｂ、５ｂが連結と離脱が可能なよ
うになっている。

【００２０】このスライドギヤ３には、アーマチュア８
がインナーギヤ５側と反対面にボルト９によって一体に
固定されている。

【００２１】このアーマチュア８の軸方向の対向側に
は、電磁コイル１０が配置され、電磁コイル１０はスプ
ライン１１と止め輪１２によって入力軸１に固定されて
いる。

【００２２】電磁コイル１０の内径フランジ部とスライ
ドギヤ３の端面間には、スライドギヤ３を付勢するため
の圧縮コイルばねから成るリターンばね１３が挿入され
ている。リターンばね１３の付勢力によって押されたス
ライドギヤ３は、インナーギヤ５の端面に当接して停止
するようになっている。

【００２３】アーマチュア８と電磁コイル１０の対向面
は、互いにテーパ面８ａ、１０ａに形成され、両者間の
エアギャップを小さくして磁力ロスの低減を図ってい
る。

【００２４】図１（ｂ）は、スライドギヤ３とインナー
ギヤ５が噛み込む歯丈３ｂ、５ｂの形状を示している。

【００２５】スライドギヤ３とインナーギヤ５が噛み込
む歯丈３ｂ、５ｂの歯形状は、図１（ｂ）に示すよう
に、他のスプライン歯に対して一箇所の歯Ａ₁、Ａ
₂（山、谷）が大きく形成されており、Ａ₁は他のスプラ
イン歯の谷には嵌らない大きさになっている。したがっ
て、このスライドギヤ３とインナーギヤ５は、歯（山）
Ａ₁と歯（谷）Ａ₂が同一位相にならない限り嵌合するこ
とはない。

【００２６】これらの回転伝達装置には外部に防水のた
めのカバーが設けられ、内部にグリース等の潤滑油が封
入されている。

【００２７】尚、電磁コイル１０から出た電線は、カバ
ーを通して外部に配線され、電源及びスイッチ等の制御
機器に配線されている。

【００２８】次に、この発明に係る回転伝達装置の第１
実施形態の作用を説明する。図１（ａ）の状態におい
て、電磁コイル１０に電流を投入すると、電磁コイル１
０とアーマチュア８の間に磁界が発生し、電磁コイル１
０とアーマチュア８の間で磁力による吸引力が発生す
る。この吸引力は、リターンばね１３の付勢力より大き
く、リターンばね１３を撓ませながら電磁コイル１０は
アーマチュア８ならびにスライドギヤ３を引き付け、電
磁コイル１０とアーマチュア８が当接する。このとき、
スライドギヤ３とインナーギヤ５のクラッチ部を構成す
る歯丈３ｂ、５ｂは、図２に示すように、離脱し、入力
軸１と出力軸２間の動力伝達は遮断され、入力軸１と出
力軸２は自由に相対回転することができる。

【００２９】この図２に示す状態から電磁コイル１０の
電流をＯＦＦにすると、電磁コイル１０での発生磁力が
なくなり、スライドギヤ３とアーマチュア８はリターン
ばね１３の作用により、インナーギヤ５の方向へ移動す
る。そして、スライドギヤ３とインナーギヤ５の歯の端
面同士が接触したとき、両者の歯Ａ₁とＡ₂の周位相が合
致していない場合は、両端面で摺動し、互いに嵌合せ
ず、両者の歯Ａ₁とＡ₂の周位相が合致したときに、スラ
イドギヤ３とインナーギヤ５の歯は嵌合し、図１（ａ）
に示すように、入力軸１から出力軸２に動力が伝達され
る状態となる。

【００３０】次に、この発明に係る回転伝達装置の第２
実施形態を、図３及び図４に基づいて説明する。この第
２実施形態では、入出力軸１、２が周方向同位相に噛み
合うための手段として、第２実施形態のように一部の歯
形状を変更するのではなく、別途、スライドギヤ３とイ
ンナーギヤ５に凹凸を設けたものである。

【００３１】即ち、スライドギヤ３のフランジ面の円周
上一箇所に、ピン１４を圧入固定し、このピン１４をイ
ンナーギヤ５の方向へ突出させ、一方、インナーギヤ５
のフランジ面に、前記のピン１４が嵌る大きさの孔１５
を円周上一箇所に形成し、インナーギヤ５とスライドギ
ヤ３の噛み合うスプライン歯（３ｂ、５ｂ）の形状を円
周上で対称同一にしている。

【００３２】この第２実施形態のスライドギヤ３を移動
させる手段は、第１実施形態と同一であるから、第１実
施形態と同一符号を付し、説明を省略する。電磁クラッ
チ１０がＯＦＦになり、リターンばね１３によってスラ
イドギヤ３がインナーギヤ５側に付勢されるとき、スラ
イドギヤ３とインナーギヤ５が、ピン１４と孔１５が合
致する位相にない場合は両ギヤのスプライン歯（３ｂ、
５ｂ）は嵌らず、したがって、入力軸１と出力軸２は連
結しない。

【００３３】尚、当然のことながら、スライドギヤ３と
インナーギヤ５のスプライン歯（３ｂ、５ｂ）が合致す
る位相において、このピン１４と孔１５の位相が合致す
るように形成している。

【００３４】この第２実施形態のように、別途位相合わ
せ手段を設けた場合、インナーギヤ５とスライドギヤ３
のスプライン歯（３ｂ、５ｂ）の形状を、円周上同一歯
とすることができるので、加工がし易いという利点があ
る。

【００３５】尚、位相合わせ手段を別途設ける方法とし
ては、このピン１４と孔１５の他の形状でもよく嵌合可
能な凹凸形状をしていれば同様の効果が得られる。

【００３６】次に、この発明に係る回転伝達装置の第３
実施形態を、図５及び図６に基づいて説明する。

【００３７】この第３実施形態では、上述のスライドギ
ヤ３にダイヤフラム１６が装着され、ハウジング２６に
よりスライドギヤ３とインナーギヤ５が密封されてい
る。

【００３８】このダイヤフラム１６は、スライドギヤ３
およびハウジング２６に内外径を固定され、ハウジング
２６内を２つの部屋（第１室１７、第２室１８）に仕切
っている。スライドギヤ３の端面とハウジング２６間に
はリターンばね１３としての圧縮コイルばねが挿入され
ている。

【００３９】さらにハウジング２６は、入力軸１、出力
軸２との間でＯリング１９、２０等のシールによって密
封され、止め輪２１によって入力軸１と出力軸２に軸方
向に固定されている。

【００４０】ダイヤフラム１６によって２つに仕切られ
た各部屋１７、１８のハウジング壁には圧力源（この実
施例の場合は負圧源）へ空気配管されるためのパイプ２
２、２３が固定されている。このパイプ２２、２３は、
例えばエンジン吸気マニホールドから分岐された負圧タ
ンクに電磁バルブを介して配管されている。

【００４１】この第３実施形態の作用について説明す
る。図５の状態は第１室１７の負圧源からの負圧を電磁
バルブによって絶ち、大気開放の状態であり、第２室１
８の負圧源からの負圧を電磁バルブによって連通させて
いる。この状態では、スライドギヤ３が第２室１８の負
圧による吸引とリターンばね１３によって付勢され、ス
ライドギヤ３はインナーギヤ５の方向に移動し、スライ
ドギヤ３とインナーギヤ５はスプライン歯（３ｂ、５
ｂ）同士で噛み込む。この第３実施形態では、第１実施
形態と同じくスプライン歯（３ｂ、５ｂ）の形状は、一
箇所の歯形状が他の歯形状より大きく形成してあり、入
力軸１と出力軸２が所定の周位相にならないと連結しな
いようにしてある。

【００４２】そして、図５の状態から外部の電磁バルブ
を切り替えて第２室１８を大気開放させ、第１室１７を
負圧源に連通させると、リターンばね１３の付勢力より
も、ダイヤフラム１６に加わる負圧による力の方が上回
ると、図６に示すように、スライドギヤ３はリターンば
ね１３を押し縮めて、インナーギヤ５と反対側に移動
し、スプライン歯（３ｂ、５ｂ）の連結を解除する。

【００４３】尚、スライドギヤ３はインナーギヤ５との
スプライン連結を解除するまで移動した後、ハウジング
２６に設けたストッパー面に当たって停止し、この状態
において、入力軸１と出力軸２は自由に相対回転可能と
なる。

【００４４】尚、第３実施形態では圧力源を負圧とした
が、正圧（正圧ポンプ等）を圧力源としても良い。ま
た、第２室１８側のパイプ２３は、第３実施形態のよう
に負圧源に繋がなくてもよく、つねに大気開放させてお
くためのリザーバーとして利用してもよい。

【００４５】次に、図７は、この発明に係る回転伝達装
置の第４実施形態を示している。この第４形態は、スラ
イドギヤ３を軸方向に移動させる手段（アクチュエー
タ）として、スライドギヤ３に所謂ラック２８を形成
し、ピニオン歯車２７をモータで回すことによって移動
させるようにした例である。

【００４６】次に、図８は、この発明に係る回転伝達装
置の第５実施形態を示している。この第５実施形態は、
第１実施形態の変形例である。第１実施形態において
は、スライドギヤ３とインナーギヤ５のトルク伝達手段
をスプライン歯（３ｂ、５ｂ）としている。必要とされ
るトルクが大きい場合には、第１実施形態のように、ス
プライン連結が有利であるが、この第４実施形態では、
スライドギヤ３とインナーギヤ５の対向する端面に、そ
れぞれ軸方向に対向する凹凸形状の歯２４、２５により
クラッチを形成し、その歯２４、２５の一部のサイズを
変更した部分Ａ₁、Ａ₂を形成し、入出力軸１、２が周方
向の同位相で噛み合うようにしている。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、この発明に係る回転伝達
装置によれば、入出力の、あらかじめ決めた周方向位相
でのみクラッチを噛み合わせることが可能である。した
がって、クラッチを作動させるアクチュエータに万一誤
作動が発生しても、決められた位相でしかクラッチが連
結しないため、不用意な連結によるトルク伝達系の機能
異常、及び破損や事故を防止することができる。

【００４８】また、アクチュエータによって電気的に遠
隔操作が可能であり、トルク伝達に、歯丈を噛み合わせ
る方式のクラッチを採用することにより、サイズをコン
パクト、かつ軽量化でき、トルク容量も大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）はこの発明に係る回転伝達装置の第１実
施形態におけるクラッチの係合状態の全体を示す縦断正
面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａの断面図である。

【図２】この発明に係る回転伝達装置の第１実施形態に
おけるクラッチの解除状態の全体を示す縦断正面図であ
る。

【図３】（ａ）はこの発明に係る回転伝達装置の第２実
施形態におけるクラッチの係合状態の全体を示す縦断正
面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａの断面図である。

【図４】この発明に係る回転伝達装置の第２実施形態に
おけるクラッチの解除状態の全体を示す縦断正面図であ
る。

【図５】この発明に係る回転伝達装置の第３実施形態に
おけるクラッチの係合状態の全体を示す縦断正面図であ
る。

【図６】この発明に係る回転伝達装置の第３実施形態に
おけるクラッチの解除状態の全体を示す縦断正面図であ
る。

【図７】この発明に係る回転伝達装置の第４実施形態に
おけるクラッチの係合状態の全体を示す縦断正面図であ
る。

【図８】（ａ）はこの発明に係る回転伝達装置の第５実
施形態におけるクラッチの係合状態の全体を示す縦断正
面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａの断面図である。

【符号の説明】

１入力軸２出力軸３スライドギヤ３ａフランジ部３ｂ歯丈４スプライン５インナーギヤ５ｂ歯丈６スプライン７止め輪８アーマチュア８ａテーパ面９ボルト１０電磁コイル１０ａテーパ面１１スプライン１２止め輪１３リターンばね１４ピン１５孔１６ダイヤフラム１７第１室１８第２室１９、２０Ｏリング２１止め輪２２、２３パイプ２４、２５歯２６ハウジング２７ピニオン歯車２８ラック

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１軸と、第２軸とにそれぞれ複数の歯
を設け、前記第１軸と第２軸の一方が軸方向に移動する
ことで、各軸の複数の歯が嵌合および離脱することによ
ってトルクの伝達と遮断を行うクラッチにおいて、第１
軸と第２軸の間に、所定の周方向位相でのみ嵌合可能な
位相決め手段を設けたことを特徴とする回転伝達装置。
【請求項２】前記位相決め手段は、前記第１軸と第２
軸に設けられた複数の歯のうち、１ヶ所または複数ヶ所
の歯の山または谷を、他の歯の山または谷と異なるサイ
ズまたは形状とし、その異形状同士の歯、すなわち山と
谷は嵌合可能であるのに対し、異形状の歯が他の複数の
歯には嵌合不可能にした構成からなる請求項１記載の回
転伝達装置。
【請求項３】前記位相決め手段は、前記第１軸と第２
軸の各複数の歯とは別の位置に、第１軸と第２軸の所定
の周方向位置にそれぞれ凹部または凸部を対向させて設
け、それらが周方向同位相で軸方向に相対移動すること
で、凹部と凸部の嵌合と離脱が可能なように構成された
請求項１記載の回転伝達装置。
【請求項４】前記凸部と凹部の形状が第１軸または第
２軸に固定された棒状のピンと、第２軸または第１軸に
形成された孔であることを特徴とする請求項３記載の回
転伝達装置。
【請求項５】前記クラッチの第１軸または第２軸を軸
方向に移動させるためのアクチュエータを設けた請求項
１〜４記載の回転伝達装置。
【請求項６】前記アクチュエータは第１軸または第２
軸の一方に一体的に固定されたアーマチュアと、そのア
ーマチュアを磁力によって吸引する電磁石と、アーマチ
ュアが固定されている第１軸または第２軸を前記磁力で
吸引する方向とは逆の方向に付勢するための弾性部材か
らなる請求項５記載の回転伝達装置。
【請求項７】前記アクチュエータは前記クラッチを密
封するケースと、そのケース内を２つの部屋に仕切るダ
イヤフラムからなり、そのダイヤフラムが第１軸または
第２軸の一方に固定され、前記２つの部屋に正圧または
負圧の圧力を与え、ダイヤフラムに固定された第１軸ま
たは第２軸を移動させることを特徴とする請求項５記載
の回転伝達装置。
【請求項８】前記アクチュエータは前記第１軸または
第２軸に形成されたラックを、ピニオンギヤを介して移
動させるモータから構成されることを特徴とする請求項
５に記載の回転伝達装置。