CN105545983A - 利用齿轮空转的自由型双向离合器 - Google Patents

Abstract

本发明提供利用能进行空转的齿轮将来自输入轴的旋转传递至输出轴并能切断自输出轴向输入轴的旋转传递的自由型双向离合器。在不能旋转的壳体内设置能够以相同的旋转轴线为中心进行旋转的输入轴和输出轴，在输出轴上形成同心齿轮，且在同心齿轮的周围配置设有能与该同心齿轮相啮合的外齿齿轮的行星齿轮体。行星齿轮体轴支承于行星架，在行星齿轮体上设有沿轴线方向突出的突出部，突出部配置在能与在输入轴上形成的输入旋转体相卡合的位置。在突出部和输入旋转体这两者的截面中形成有直线部，在输入轴进行旋转时，阻止行星齿轮体的自转并成为锁定状态，能够向输出轴传递旋转，而在输出轴进行旋转时，行星齿轮体进行空转而切断向输入轴的旋转传递。

Description

利用齿轮空转的自由型双向离合器

技术领域

本发明涉及一种用于改变输入轴与输出轴之间的动力传递状态的离合器装置，特别涉及一种将来自输入轴的正反向旋转的动力传递至输出轴且以使输出轴空转的方式切断动力自输出轴的传递的自由型双向离合器。

背景技术

在利用马达等驱动源对机械装置或作业设备等进行驱动的动力传递系统中，以与所驱动的设备的特性相对应的方式使用各种传递装置。在这样的传递装置之中被称作双向离合器的传递装置具有如下功能：在自输入轴(驱动侧)向输出轴(从动侧)传递动力时，将输入轴的正方向旋转和反方向旋转均传递至输出轴，切断相反朝向的、自输出轴向输入轴的动力传递。在双向离合器中，存在一种在切断自输出轴的动力传递时使输出轴空转的离合器，这种离合器被称作自由型双向离合器。

作为一个例子，自由型双向离合器能够应用于以能通过手动来操作卷起式的电动窗帘等的方式设置的开闭驱动装置。在该情况下，自由型双向离合器夹装于驱动马达与窗帘的卷起机构之间，驱动马达与输入轴相连结，卷起机构与输出轴相连结。当使驱动马达正反向旋转时，能够使窗帘升降，并且，在驱动马达位于停止位置时，能够通过手动来操作卷起机构，此时，由于输出轴空转，因此，不会对驱动马达造成不良影响。也可以在驱动马达与卷起机构之间设置电磁离合器，并通过接通、断开电磁离合器来实现这样的功能，但是，在使电磁离合器动作时需要电力，还需要用于进行电力控制的复杂的控制装置等。

作为自由型双向离合器，公知有例如本申请人提出的日本特许第4949196号所记载的双向离合器，利用图13来说明该双向离合器。图13的(a)是表示自由型双向离合器的整体构造的剖视图，图13的(b)和图13的(c)是表示动作的动作图。

如图13的(a)所示，在该自由型双向离合器中，在圆筒形的壳体HG的内部，以与壳体HG隔开间隙的方式配置能够进行旋转的圆筒形的输出构件OM，将该输出构件OM固定于输出轴。在输入轴上固定有将圆形截面的上下部分切除而形成有长轴部和短轴部的输入构件IM，在输出构件OM与输入构件IM之间配置有被分割成两部分的中间构件MM。在两个中间构件MM之间，以使这两个中间构件MM互相接近的方式设有拉伸弹簧TS，另外，在中间构件MM的周缘部设有被插入到楔形凹部中的辊RO，该辊RO与输出构件OM的内表面相对。

随着输入轴的旋转，如图13的(b)所示，输入构件IM沿顺时针方向旋转，此时，形成有长轴部和短轴部的输入构件IM如凸轮那样发挥作用而使两个中间构件MM向彼此分离的方向移动。由此，成为辊RO被咬入到楔形凹部与输出构件OM的内表面之间的状态，输入构件IM的旋转经由中间构件MM和辊RO传递至输出构件OM。输入构件IM的逆时针方向的旋转也同样地自输出构件OM被传递至输出轴。

另一方面，即使输出构件OM自输出轴侧被驱动而发生了旋转，如图13的(c)所示，两个中间构件MM在拉伸弹簧TS的作用下仍处于彼此相接近的位置，在辊RO与输出构件OM的内表面之间存在间隙。因此，输出构件OM的旋转不会传递至输入构件IM，输出轴只是进行空转。

自由型双向离合器除了用于能够进行手动操作的电动窗帘以外，还能够应用于例如折叠并夹持要夹入报纸中的宣传单的配页机的宣传单收纳托盘的升降装置中的如下机构中，即，在利用驱动马达大致调整托盘的位置之后，通过手动来进行准确的对位。另外，还能够将自由型双向离合器应用于复印机的进纸用辊，若将自由型双向离合器应用于复印机的进纸用辊，则在取出卡住的纸张时，能够通过手动来使辊反向旋转。并且，当利用自由型双向离合器时，能够利用简单的装置来控制自动的动力传递，不需要像利用电磁离合器进行控制的情况那样使用电力等，且在有来自输出轴侧的预料不到的反向输入的情况下，还能够保护作为驱动源的马达等。

专利文献1：日本特许第4949196号公报

发明内容

发明要解决的问题

如上所述，图13中的自由型双向离合器为紧凑且能够可靠地控制动力传递的机械部件，但根据用途的不同，还有需要改进的余地。本发明用于解决这样的自由型双向离合器的、以下所述那样的问题。

首先，对于图13中的双向离合器而言，在输入轴与输出轴之间夹装有安装了拉伸弹簧TS的两个中间构件MM、处于楔形凹部与输出构件OM的内表面之间的辊RO等，从而零件件数较多而使构造复杂，并且双向离合器的制造、组装作业并不容易。尤其是，难以谋求使将拉伸弹簧TS安装于构件之间的工序机械化，而不得不通过操作者的手动作业来进行该工序。

另外，在自输入轴向输出轴传递旋转时，需要将两个中间构件MM推开，使辊RO在楔形凹部内移动并抵接于输出构件OM的内表面，因此，旋转的传递存在时间滞后。并且，自输入轴向输出轴的动力传递是通过辊RO的咬入来进行的，若辊RO的接触面的摩擦力消失，则不能传递扭矩，因此，双向离合器的传递扭矩受到摩擦力的限制。若是像复印机的进纸用辊那样从动侧的设备的负载扭矩较小的构件，则双向离合器的传递扭矩较小也不会有问题，但在对载置有大量的宣传单的收纳托盘的升降装置进行驱动那样的情况下，有可能在辊RO的接触面发生打滑，无法驱动升降装置。

用于解决问题的方案

为了解决所述问题，本发明提供一种自由型双向离合器，在该自由型双向离合器中，不使用啮合辊，设置与输出轴同心的同心齿轮并设置形成有能与该同心齿轮相啮合的外齿齿轮的行星齿轮体，在输入轴进行旋转时，阻止行星齿轮体的自转而向输出轴传递旋转，另一方面，在输出轴的旋转的作用下同心齿轮进行旋转时，容许行星齿轮体的自转而使输出轴空转，从而切断向输入轴的旋转传递。

即，本发明提供一种自由型双向离合器，其包括不能进行旋转的壳体以及能够在所述壳体内以相同的旋转轴线为中心进行旋转的输入轴和输出轴，来自所述输入轴的正反方向的旋转能被传递至所述输出轴，并且自所述输出轴向所述输入轴的旋转传递因所述输出轴进行空转而被切断，该自由型双向离合器的特征在于，

在所述输出轴上设有与所述输出轴同心的同心齿轮，并且，在所述壳体的内部配置有行星齿轮体和行星架，在该行星齿轮体上形成有能与所述同心齿轮相啮合的外齿齿轮，该行星架以所述行星齿轮体能够旋转的方式轴支承所述行星齿轮体且能够以所述相同的旋转轴线为中心进行旋转，

在所述行星齿轮体上设有沿轴线方向突出的突出部，在所述输入轴上设有能与所述突出部相抵接的输入旋转体，且在所述突出部和所述输入旋转体这两者的截面中分别形成有直线部，

以如下方式配置所述行星齿轮体和所述输入旋转体，即：在所述输入轴进行旋转时，所述突出部和所述输入旋转体这两者的截面中的直线部相抵接而阻止所述行星齿轮体的自转，在所述输出轴进行旋转时，所述突出部与所述输入旋转体之间的抵接被解除，从而容许所述行星齿轮体在所述同心齿轮作用下进行自转。

本发明的自由型双向离合器能够构成为：使所述突出部的截面形状为正多边形，并且，采用其外周截面形状为正多边形的凸轮体作为所述输入旋转体，而且，沿周向等间隔地配置与所述输入旋转体的外周截面中的边的数量相同个数的所述行星齿轮体，在所述行星齿轮体的中心位于与所述输入旋转体的外周截面中的边的中央相对的位置时，容许行星齿轮体自转。

另外，在本发明的自由型双向离合器中，也可以是，所述突出部的截面形状为正多边形，并且，在所述输入旋转体上设有供所述突出部插入的空间部，且所述突出部和所述空间部的截面形状形成为所述突出部的截面中的外接圆的直径小于所述空间部的截面中的内切圆的直径。在该情况下，能够在所述输入轴上设置凸缘部作为所述输入旋转体，在所述凸缘部上形成多边形截面形状的孔作为所述空间部。也可以是，不形成多边形截面形状的孔，而是将所述凸缘部的一部分呈扇形切除而成的缺口部作为所述空间部。

在本发明的自由型双向离合器中，可以是，将设置在所述输出轴上的所述同心齿轮设为处于所述行星齿轮体的径向内侧的外齿齿轮，并且，在所述行星齿轮体与所述壳体之间设置间隔齿轮体，该间隔齿轮体形成有能与所述行星齿轮体的外齿齿轮相啮合的内齿齿轮。在采用自所述行星齿轮体的径向外侧与所述行星齿轮体的外齿齿轮相啮合的内齿齿轮作为所述同心齿轮的情况下，能够在所述行星齿轮体的径向内侧设置间隔齿轮体，该间隔齿轮体形成有能与所述行星齿轮体的外齿齿轮相啮合的外齿齿轮。

在本发明的自由型双向离合器中，优选的是，在隔着所述行星齿轮体与所述行星架相对的位置，在所述行星架上一体地结合有行星架加强板。另外，优选的是，在所述行星架与所述壳体之间设有制动用的弹簧。

发明的效果

在本发明的自由型双向离合器中，在固定的壳体内设置能够以相同的旋转轴线为中心进行旋转的输入轴和输出轴，在输出轴上设置与该输出轴同心的同心齿轮，并且，绕旋转轴线配置形成有能与同心齿轮相啮合的外齿齿轮的行星齿轮体，以该行星齿轮体能够旋转的方式将该行星齿轮体轴支承于与旋转轴线同心的形状的行星架。在行星齿轮体上设置沿轴线方向突出的突出部，并且在输入轴上设置能与突出部相抵接的输入旋转体。并且，在突出部和输入旋转体这两者的截面中分别形成直线部，以使该直线部彼此抵接的方式配置突出部和输入旋转体。

在输入轴进行旋转时，如在后面详细叙述那样，输入轴的输入旋转体的外周面和行星齿轮体的突出部的外周面以直线部相抵接，两个面相叠合而阻止行星齿轮体的自转。因此，输入轴和轴支承行星齿轮体的行星架成为锁定状态，具有同心齿轮的输出轴也通过同心齿轮与行星齿轮体的外齿齿轮之间的啮合而被锁定于输入轴。其结果，输入轴借助行星齿轮体和行星架而与输出轴一体化，来自输入轴的正反方向的旋转被直接传递至输出轴，从而输出轴以与输入轴相同的转速向同一方向旋转。

与此相对，当输出轴进行旋转时，欲通过同心齿轮与行星齿轮体的外齿齿轮之间的啮合来使行星齿轮体绕行星架的支承轴自转。此处，行星齿轮体的突出部和输入轴的输入旋转体配置为如下这样的位置关系，即：在直线部彼此不抵接的状态下(即使在突出部的面和输入旋转体的面相重叠时，若通过行星齿轮体的自转而使输入旋转体或行星架略微旋转，则成为该状态)，容许行星齿轮体的自转。也就是说，即使输出轴进行旋转，也仅是使行星齿轮体自转，输出轴空转，能够实现作为自由型双向离合器的功能。

如上所述，在本发明的自由型双向离合器中，通过阻止或容许与输出轴的同心齿轮相啮合的行星齿轮体的自转来切换动力的传递、切断。并不是如图13的双向离合器那样使用啮合辊、拉伸弹簧，因此，构造简单且还容易进行制造、组装。

尤其是，自输入轴向输出轴传递动力是通过如下方式进行的：使输入轴的凸轮体的外周面和行星齿轮体的突出部的外周面以直线部相抵接，两个面相叠合而使力在与面垂直的方向上作用。由于不利用摩擦力，因此，传递扭矩不会因摩擦力而受到限制，本发明的自由型双向离合器适合于用于对负载扭矩较大的设备进行驱动的动力传递装置。另外，当欲自输出轴进行驱动时，会迅速使行星齿轮体产生用于使输出轴空转的自转，因此，基本不存在时间滞后，容易进行准确的位置控制等。

本发明的自由型双向离合器能够构成为：将外周截面为正多边形形状的凸轮体作为输入旋转体，将该凸轮体与突出部的截面为正多边形形状的行星齿轮体相组合，在该行星齿轮体的中心位于与输入旋转体的正多边形截面中的边的中央相对的位置时，容许该行星齿轮体自转。并且，在沿周向等间隔地配置了与凸轮体的正多边形截面中的边的数量相同个数的行星齿轮体的情况下，无论在输入轴沿正方向旋转时还是沿反方向旋转时，旋转方向后侧的凸轮体的平面均与突出部的正多边形的一边的平面面接触，能够可靠地阻止行星齿轮体的自转，并能够借助重叠面将旋转力自输入轴可靠地传递至行星齿轮体。并且，由于对输入轴和输出轴的周围均等地作用传递力，因此，旋转平衡优异且能够防止动作过程中的轴的倾斜、振动等。

另外，在本发明的自由型双向离合器中，也可以将突出部的截面为正多边形形状的行星齿轮体和设有供该突出部插入的空间部的输入旋转体相组合。在该情况下，在空间部的截面中设有直线部，且突出部和空间部这两者的截面形状形成为突出部的截面中的外接圆的直径小于空间部的截面中的内切圆的直径，容许行星齿轮体在空间部内自转。

在形成这样的空间部时，只要将作为输入旋转体的板状凸缘部安装于输入轴，在该凸缘部设置在截面形状中具有直线部的孔并将行星齿轮体的突出部插入到该孔中即可。也可以是，不设置在截面形状中具有直线部的孔，而设置将凸缘部的一部分呈扇形切除而成的缺口部，将突出部插入到该缺口部中。

作为本发明的自由型双向离合器中的、设置在输出轴上的同心齿轮，能够采用处于中心的直径较小的外齿齿轮，将该外齿齿轮置于行星齿轮体的径向内侧并使其与行星齿轮体相啮合，或者，也可以是，采用直径较大的内齿齿轮作为设置在输出轴上的同心齿轮，使其自行星齿轮体的径向外侧与行星齿轮体相啮合。

在如前者那样采用外齿齿轮作为同心齿轮的情况下，能够在行星齿轮体与壳体之间设置间隔齿轮体，该间隔齿轮体形成有能与行星齿轮体的外齿齿轮相啮合的内齿齿轮，这样一来，能够利用间隔齿轮体来防止行星齿轮体等的位置发生“偏移”，从而能够谋求动力传递的动作的顺畅。在如后者那样采用直径较大的内齿齿轮作为同心齿轮时，在行星齿轮体的径向内侧设置间隔齿轮体，该间隔齿轮体形成有能与行星齿轮体的外齿齿轮相啮合的外齿齿轮，从而能够发挥同样的作用。

在本发明的自由型双向离合器中，能够将行星架加强板在隔着行星齿轮体与轴支承行星齿轮体的行星架相对的位置一体地结合于行星架。这样一来，能够提高行星架的刚性和强度，防止在自由型双向离合器动作过程中的行星齿轮体的倾斜、振动等，从而能够进行顺畅的动力传递等。

并且，在本发明的自由型双向离合器中，能够在行星架与固定的壳体之间设置制动用的弹簧。在设置了制动用的弹簧的情况下，能够对轴支承行星齿轮体的行星架施加约束力，从而能够可靠地保持行星齿轮体的突出部与输入轴的输入旋转体之间的位置关系。因此，例如，在输出轴空转时，维持行星齿轮体能够自转的状态，从而能够更可靠地防止输入轴的旋转。

附图说明

图1是表示本发明的自由型双向离合器的第1实施例的构造图。

图2是对图1所示的自由型双向离合器的动作进行说明的图。

图3是图1所示的自由型双向离合器的输入输出轴等的单体图。

图4是表示图1所示的自由型双向离合器的变形例的图。

图5是表示本发明的自由型双向离合器的第2实施例的构造图。

图6是对图5所示的自由型双向离合器的动作进行说明的图。

图7是图5所示的自由型双向离合器的输入输出轴的单体图。

图8是图5所示的自由型双向离合器的行星齿轮体等的单体图。

图9是表示图5所示的自由型双向离合器的一变形例的图。

图10是表示图5所示的自由型双向离合器的另一变形例的图。

图11是表示本发明的自由型双向离合器的第3实施例的构造图。

图12是表示图11所示的自由型双向离合器的变形例的图。

图13是表示以往的自由型双向离合器的图。

具体实施方式

以下，根据附图说明本发明的自由型双向离合器。

在图1中，示出本发明的自由型双向离合器的第1实施例的整体构造，将该自由型双向离合器的动作的说明图表示在图2中。另外，图3是以单体的状态表示第1实施例的自由型双向离合器的主要构成零件的图。

如图1所示，第1实施例的自由型双向离合器包括具有相同的旋转轴线O的输入轴2和输出轴3，该输入轴2和输出轴3配置于被固定的截面为圆形的壳体1的中心部。

壳体1是包括圆周壁部和端板部的杯状构件，壳体1的中心轴线与输入轴2和输出轴3的旋转轴线O相同。在壳体1的开口端部压入有用于将内部封闭的圆板状的屏蔽体11。如图1的中央纵剖视图所示，输入轴2贯穿壳体1的端板部的中心并轴支承于在该壳体1的端板部形成的凸台部，输出轴3贯穿屏蔽体11的中心并轴支承于在屏蔽体11上形成的凸台部。

输入轴2包括大致圆柱状的轴部21和固定于轴部21顶端部的输入旋转体22(同时参照作为单体图的图3)，在轴部21上形成有供作为驱动源的马达等的轴插入的连结孔。在图1所示的第1实施例中，如截面A－A所示，输入旋转体22是外周截面的形状为正三角形的凸轮体(顶角部分被做成圆弧状)，在截面中形成有作为正三角形的边的3个直线部。在直线部的中央设有较小的凹部RC，以避免与后述的行星齿轮体4的突出部42相干涉。

输出轴3包括大致圆柱型的轴部31，在该轴部31的顶端部一体地设有与输出轴3的旋转轴线O同心的同心齿轮32(同时参照作为单体图的图3)。在图1所示的第1实施例中，如截面B－B所示，同心齿轮32成为齿数为15的外齿齿轮。在输出轴3的轴部31上也形成有连结孔，在该连结孔中能插入成为负载的从动侧的设备等的轴。另外，在输入轴2和输出轴3相对地相邻的部分中设有能互相嵌合的孔部和轴部，由此，能够防止两个轴在旋转过程中发生倾斜、“偏移”。

在壳体1的内部，沿周向隔开等间隔地配置有3个行星齿轮体4，在该行星齿轮体4上形成有能与输出轴3的同心齿轮32相啮合的外齿齿轮41(齿数：12)。行星齿轮体4的个数与固定于输入轴2的截面为正三角形形状的输入旋转体22的边的数量相同，各个行星齿轮体4处于与输入旋转体22的边相对的位置。

在各个行星齿轮体4上设有沿轴线方向突出的突出部42，在将行星齿轮体4组装到壳体1的内部时，该突出部42在轴线方向上被设置在与输入轴2的输入旋转体22相抵接的位置。在图1所示的第1实施例的自由型双向离合器中，如截面A－A所示(同时参照作为单体图的图3)，突出部42的截面形状为正六边形，在截面中的外周形成有作为正六边形的边的6个直线部。并且，行星齿轮体4和输入旋转体22之间的相对位置被设定成如下这样，即：在突出部42与输入旋转体22的边的中央相对的截面A－A的状态下，在突出部42与输入旋转体22之间存在些许间隙，容许突出部42的自转。

3个行星齿轮体4轴支承于行星架5，该行星架5套在屏蔽体11的凸台部且能够以旋转轴线O为中心进行旋转。也就是说，在行星齿轮体4的中心形成有轴线方向上的通孔，在该通孔中嵌入有竖立设置于行星架5的环状平板部51上的支承轴52(同时参照作为单体图的图3)。

如图1的中央纵剖视图所示，在隔着行星齿轮体4与行星架5的环状平板部51相对的位置设有圆板状的行星架加强板5D，行星架加强板5D嵌入到壳体1的端板部的凸台部，能够与端板部相抵接且以旋转轴线O为中心进行旋转。在行星架5的环状平板部51上，竖立设置有用于轴支承行星齿轮体4的3根支承轴52且竖立设置有3根连结片53，支承轴52和连结片53嵌入到在行星架加强板5D上设置的对应的孔中，而行星架5与行星架加强板5D一体地结合起来。这样，由于行星架5与行星架加强板5D相结合，因此能够提高行星架5的支承轴52等的刚性和强度，从而防止行星齿轮体4的倾斜、振动等，能够实现自由型双向离合器的顺畅的动作。

行星架5的环状平板部51的背面能与圆板状的屏蔽体11相抵接，在行星架5的外周形成有环状的槽部54。在槽部54内设有与行星架5和壳体1相接触的弹簧6。该弹簧6是以围绕行星架5的外周的方式设置的细长的板簧，其对行星架5的旋转施加一定的约束力。

此处，参照图2说明图1所示的第1实施例的自由型双向离合器的动作。

如图2的(a)中的各箭头所示，当例如利用作为驱动源的马达使输入轴2沿逆时针方向(从中央纵剖视图的右侧看)旋转时，输入轴2的正三角形的输入旋转体22也沿逆时针方向旋转。由此，如图2的(a)的截面A－A所示，使输入旋转体22的1边(直线部)和行星齿轮体4的突出部42的正六边形截面中的1边(直线部)直线地重叠。当成为该状态时，重叠后的边部分在整体上彼此面接触，从而行星齿轮体4无法自转，行星齿轮体4和行星架5以与输入轴2锁定的状态与输入轴2一体地旋转。并且，借助同心齿轮32而与行星齿轮体4相啮合的输出轴3也与行星齿轮体4成为一体，随着行星齿轮体4的移动(绕旋转轴线O进行的公转)进行旋转。

也就是说，当输入轴2进行旋转时，借助行星齿轮体4的外齿齿轮41和输出轴3的同心齿轮32使输出轴3旋转，从而向与输出轴3相连的从动侧的设备、例如配页机中的宣传单收纳托盘的升降装置传递驱动力。即使输入轴2的旋转方向相反，也能同样通过将行星齿轮体4、行星架5等夹装于输入输出轴之间的构件整体锁定来传递该驱动力。并且，由于是利用重叠的直线部的面接触来进行的扭矩传递，因此利用本发明的自由型双向离合器能够传递较大的扭矩。

与此相对，如图2的(b)中的各箭头所示，在输出轴3沿逆时针方向(从中央纵剖视图的右侧看)旋转的情况下，输出轴3的同心齿轮32对所啮合的行星齿轮体4的外齿齿轮41施加自转的旋转扭矩。而且，如图2的(b)的截面A－A所示，在突出部42位于与输入旋转体22的边的中央相对的位置时，行星齿轮体4能够自由地自转。即，突出部42的外接圆的直径小于自行星齿轮体4的中心到输入旋转体22的距离，因而，即使输出轴3旋转而使同心齿轮32进行旋转，也仅是使轴支承于行星架5的行星齿轮体4自转，输入轴2不旋转，动力传递被切断。

在图1的实施例中，在行星架5与固定的壳体1之间设有制动用的弹簧6，对行星架5施加有约束力。因此，能够防止由输出轴3的旋转过程中的振动等引起的行星齿轮体4的位置的“偏移”，使突出部42位于与输入旋转体22的边的中央相对的位置，能够保持行星齿轮体4自由旋转的状态。此外，由弹簧6产生的制动扭矩较小，在来自输入轴2的旋转传递中断之后，如图2的(a)的截面A－A所示，当在突出部42的面和输入旋转体22的面相接触的状态下自输出轴3侧进行驱动时，在输入轴2保持停止的状态下(在作用于输入轴2的阻力扭矩的作用下)，行星架5受到突出部42的旋转的反作用力而略微反向旋转，能够使突出部42位于与输入旋转体22的边的中央相对的位置。

这样，行星齿轮体4的突出部42能够自转而不会与输入轴2的输入旋转体22相干涉，因此，即使输出轴3旋转，行星齿轮体4也会空转，不会将输出轴3的旋转传递至输入轴2。例如，在利用与输入轴相连结的马达来对与输出轴相连的宣传单收纳托盘的升降装置进行驱动的动力传递系统中，能够在使作为驱动源的马达停止的状态下通过手动来使收纳托盘升降。

此外，在图1所示的第1实施例中，输入轴2的输入旋转体22的截面为正三角形形状，行星齿轮体4的突出部42的截面为正六边形，但不言而喻的是，只要在两个截面中存在能相互叠合的直线部，则并不限定于这些截面形状，在本发明的自由型双向离合器中，能够将例如截面呈正四边形的构件等适当地组合。另外，行星齿轮体4的个数也不一定要与输入旋转体22的边的数量相一致。

在图4中示出第1实施例的自由型双向离合器的变形例(第1实施例变形例)。第1实施例变形例的自由型双向离合器在基本的结构、动作方面与图1所示的第1实施例的自由型双向离合器相同，但在行星齿轮体与壳体之间设置有间隔齿轮体这点上与图1所示的第1实施例的自由型双向离合器不同，该间隔齿轮体形成有能与行星齿轮体的外齿齿轮相啮合的内齿齿轮。图4是表示第1实施例的变形例的自由型双向离合器的整体构造的、与图1相对应的图，对于相同的构成要素标注相同的附图标记而加以表示。

如图4的中央纵剖视图所示，在第1实施例变形例的自由型双向离合器中，间隔齿轮体7被设置成将行星架5的环状平板部51与行星架加强板5D之间的轴线方向上的空间填埋。由间隔齿轮体7的单体图和截面B－B的图可知，间隔齿轮体7具有自外侧与行星齿轮体4的外齿齿轮41相啮合的内齿齿轮71，间隔齿轮体7也将外齿齿轮41与壳体1之间的径向上的空间填埋。

在该第1实施例变形例的自由型双向离合器中，在输入轴2进行旋转时，与图1所示的第1实施例同样地，行星齿轮体4、行星架5以及输出轴3以与输入轴2锁定的状态与输入轴2一体地旋转，自外侧与行星齿轮体4的外齿齿轮41相啮合的间隔齿轮体7也同时成为一体地进行旋转。另一方面，在输出轴3进行旋转时，借助行星齿轮体4的外齿齿轮41对间隔齿轮体7进行驱动而使其旋转，但对输入轴2没有施加任何驱动扭矩。

也就是说，间隔齿轮体7不会对自由型双向离合器的基本的动作产生影响，形成在间隔齿轮体7上的内齿齿轮71始终与行星齿轮体4的外齿齿轮41相啮合，另外，间隔齿轮体7的轴线方向上的两端面抵接于行星架5和行星架加强板5D。因此，在自由型双向离合器的动作过程中，行星齿轮体4等旋转零件被保持在正常的位置，能够阻止旋转轴的倾斜等，其结果，能够谋求稳定的动力传递。

接下来，利用图5～图8来说明本发明的自由型双向离合器的第2实施例。在第1实施例的自由型双向离合器中，使用了外周截面为正多边形的凸轮体作为输入旋转体，与此相对，第2实施例的自由型双向离合器构成为：在输入轴上设置板状的凸缘部并将该凸缘部作为输入旋转体，将行星齿轮体的突出部插入到在该凸缘部上形成的孔(空间部)中。

在图5中示出第2实施例的自由型双向离合器的整体构造，将该自由型双向离合器的动作的说明图表示在图6中。另外，图7、8是以单体的状态示出第2实施例的自由型双向离合器的主要的构成零件的图。在这些图中，对于与第1实施例的自由型双向离合器的构成要素相对应的构成要素标注相同的附图标记。

如图5所示，与第1实施例的自由型双向离合器同样地，第2实施例的自由型双向离合器也包括具有相同的旋转轴线O的输入轴2和输出轴3，该输入轴2和输出轴3配置于被固定的截面为圆形的壳体1的中心部。

壳体1是包括圆周壁部和端板部的杯状构件，壳体1的中心轴线与输入轴2和输出轴3的旋转轴线O相同。在壳体1的开口端部压入有用于将内部封闭的圆板状的屏蔽体11。输入轴2贯穿屏蔽体11的中心并轴支承于屏蔽体11，输出轴3贯穿壳体1的端板部的中心并轴支承于壳体1的端板部。

在第2实施例的自由型双向离合器中，输入轴2包括大致圆柱型的轴部21和固定于轴部21顶端部的输入旋转体22A，输入旋转体22A成为圆板型的凸缘部(同时参照作为单体图的图7的(a))，在凸缘部上形成有供后述的行星齿轮体4的突出部41插入的空间部23。在第2实施例中，空间部23是沿轴线方向贯穿作为输入旋转体22A的凸缘部的孔，沿周向隔开等间隔地形成有6个空间部23。

各个空间部23的截面形状形成为外周为圆弧的线对称的近似于六边形的形状，至少具有在旋转方向上的前后相对的两个直线部。具体而言，如图5中的X部放大图所示，空间部23的截面形状由圆弧状的外周缘23a、自该外周缘23a的两端朝向凸缘部(输入旋转体22A)的内侧以大致垂直于该外周缘23a的方式延伸的一对直线状的第1侧缘23b、自侧缘23b的端部向凸缘部的内侧进一步倾斜地延伸的一对直线状的第2侧缘23c(直线部)、以及将侧缘23c的两端连接起来的直线状内侧缘23d划分而成。通过将空间部23形成为孔部，能够自凸缘部的两侧进行加工等，从而容易制造输入轴2。在输入轴2的中央形成有中央孔24。

输出轴3包括大致圆柱型的轴部31，在轴部31的顶端部一体地设有与输出轴3的旋转轴线O同心的同心齿轮32(同时参照作为单体图的图7的(b))。同心齿轮32成为齿数为15的外齿齿轮，在输出轴3的中央部形成有能嵌入输入轴2的中央孔24中的中央轴33。

如图5的截面B－B所示，在壳体1的内部，沿周向隔开等间隔地配置有6个行星齿轮体4，在该行星齿轮体4上形成有能与输出轴3的同心齿轮32相啮合的外齿齿轮41(齿数：9)。在各个行星齿轮体4上设有沿轴线方向突出的突出部42，突出部42能插入到输入轴2的空间部23中(同时参照图5的截面A－A、作为单体图的图8的(a))。

在第2实施例中，突出部42的截面形状为正九边形，其各边为直线部。另外，如图5中的X部放大图所示，突出部42的截面中的外接圆D42的直径形成为小于空间部23的截面中的内切圆D23的直径。因此，在突出部42的外周面与空间部23的内周面之间存在些许间隙，突出部42能够在空间部23中自由旋转。

6个行星齿轮体4轴支承于行星架5，该行星架5套在输出轴3上且能够以旋转轴线O为中心进行旋转。也就是说，在行星齿轮体4的中心形成有轴线方向上的通孔，在该通孔中嵌入有竖立设置于行星架5的环状平板部51的支承轴52(同时参照作为单体图的图8的(a)、图8的(b))。

行星架5的环状平板部51能与壳体1的端板部相抵接，在行星架5的外周形成有环状的槽部54。在槽部54内设有与行星架5和壳体1相接触的弹簧6。该弹簧6的截面为中空圆形且该弹簧6具有弹性，其对行星架5的旋转施加约束力。

参照图6说明本发明的第2实施例的自由型双向离合器的动作。

如图6的(a)中的各箭头所示，当例如利用作为驱动源的马达使输入轴2沿顺时针方向(从中央纵剖视图的右侧看)旋转时，在输入轴2的输入旋转体22上形成的空间部23沿顺时针方向移动。由此，空间部23的靠旋转方向上后侧的直线状的侧缘(直线部)和行星齿轮体4的截面呈正九边形的突出部42的1边(直线部)直线地重叠(例如，在图5中的X部放大图中，与第2侧缘23c相对的边42c相重叠)。当成为该状态时，重叠后的边部分在整体上彼此面接触，从而行星齿轮体4无法在空间部23内自转，行星齿轮体4和行星架5以与输入轴2锁定的状态与输入轴2一体地旋转。并且，借助同心齿轮32而与行星齿轮体4的外齿齿轮42相啮合的输出轴3也与行星齿轮体4成为一体，随着行星齿轮体4的移动(绕旋转轴线O进行的公转)进行旋转。

也就是说，当输入轴2进行旋转时，借助行星齿轮体4的外齿齿轮41和输出轴3的同心齿轮32使输出轴3旋转，从而向与输出轴3相连的机械装置传递驱动力。即使输入轴2的旋转方向相反，也能同样通过将行星齿轮体4等位于输入输出轴之间的构件整体锁定来传递该驱动力。

与此相对，如图6的(b)中的箭头所示，在输出轴3沿顺时针方向(从中央纵剖视图的右侧看)旋转的情况下，输出轴3的同心齿轮32对所啮合的外齿齿轮41施加自转的旋转扭矩。并且，行星齿轮体4的突出部42和输入轴2的空间部23以突出部42的截面中的外接圆D42的直径小于空间部23的截面中的内切圆D23的直径的方式形成。因而，突出部42能够在空间部23中自由地旋转，行星齿轮体4不会对输入轴2施加任何旋转扭矩(即使在突出部42的面和空间部23的面相重叠时，若突出部42极少量地旋转，则成为该状态)。即使输出轴3进行旋转，也仅是使轴支承于行星架5的行星齿轮体4自转，输入轴2不旋转，动力传递被切断。

如上所述，第2实施例的自由型双向离合器使用形成为凸缘部的输入旋转体22A和行星齿轮体4来进行与第1实施例的自由型双向离合器同等的动作。设置在行星架5与固定的壳体1之间的制动用的弹簧6也能够发挥与第1实施例中的制动用的弹簧同等的作用，即，防止在输出轴3的旋转过程中产生的行星齿轮体4的位置的“偏移”等。

在此，将本发明的第2实施例的自由型双向离合器的两个变形例表示在图9、图10中。这些变形例的自由型双向离合器在基本的结构、动作方面与图5等所示的第2实施例的自由型双向离合器相同，但在输入旋转体的凸缘部上形成的空间部的截面形状和行星齿轮体的突出部的截面形状方面与图5等所示的第2实施例的自由型双向离合器不同。

图9是表示第2实施例的一变形例(第2实施例变形例1)的整体构造的、与图5相对应的图，对于与图5相当的构成要素标注相同的附图标记而加以表示。

如图9中的截面A－A所示，在第2实施例变形例1的自由型双向离合器中，在输入轴2的输入旋转体22A、即凸缘部上形成的空间部23的截面形状形成为近似于四边形的形状。也就是说，空间部23的截面形状由较长的外侧缘23a、较短的内侧缘23d、以及将外侧缘23a和内侧缘23d连结起来的一对侧缘23b划分而成，在各个角部形成有圆角。另一方面，行星齿轮体4的突出部42的截面形状形成为角部被倒角后的大致正方形。与图5的自由型双向离合器同样地，突出部42的截面中的外接圆的直径被设定为小于空间部23的截面中的内切圆的直径。

对于第2实施例变形例1的自由型双向离合器，也能进行与所述图5等所示的第2实施例的自由型双向离合器实质上相同的动作。但是，在该变形例的自由型双向离合器中，在输入轴2的凸缘部上形成的空间部23的截面形状和行星齿轮体4的突出部42的截面形状均为大致四边形，均是简单的形状，因此容易制造、加工这些零件。

在图10中，示出第2实施例的自由型双向离合器的另一变形例(第2实施例变形例2)。在该变形例的自由型双向离合器中，在作为输入旋转体的凸缘部上形成的空间部形成为扇形的缺口部。图10是表示第2实施例变形例2的自由型双向离合器的整体构造和主要零件的单体图的图，对于与图5等所示的自由型双向离合器相对应的构成要素，标注相同的附图标记而加以表示。

如图10中的截面A－A所示(同时参照图10中下方的单体图)，在第2实施例变形例2的自由型双向离合器中，作为输入旋转体22A的凸缘部形成为如下这样的形状，即：从具有比壳体1的内周壁的直径略小的直径的圆板，切成用于形成空间部23的3个扇形的缺口部而成的形状。该空间部23的截面形状由沿垂直于径向的方向延伸的基缘23d和自该基缘23d的两端朝向径向外侧延伸的一对侧缘23b(直线部)划分而成。与图5的自由型双向离合器同样地，突出部42的截面中的外接圆的直径被设定为小于空间部23的截面中的内切圆的直径。

对于第2实施例变形例2的自由型双向离合器而言，能够削减用于成型作为输入旋转体22A的凸缘部所需的材料，因此能够使输入轴2轻型化。另外，由于空间部23的外周敞开，因此，能够将行星齿轮体4的突出部42自该处插入，还能够容易进行对行星齿轮体4的组装加工。

接着，利用图11来说明本发明的自由型双向离合器的第3实施例。

第3实施例的自由型双向离合器在基本的构造、动作方面与第1实施例、第2实施例的自由型双向离合器没有不同，但第3实施例的自由型双向离合器构成为：使用直径较大的内齿齿轮作为输出轴的同心齿轮，使该直径较大的内齿齿轮自外侧与行星齿轮体的外齿齿轮相啮合。图11是表示第3实施例的自由型双向离合器的整体构造和主要零件的单体图的图，在图11中，对于与第1实施例、第2实施例的自由型双向离合器的构成要素相对应的构成要素标注相同的附图标记。

如图11所示，与第1实施例、第2实施的自由型双向离合器同样地，第3实施例的自由型双向离合器也包括具有相同的旋转轴线O的输入轴2和输出轴3，该输入轴2和输出轴3配置于被固定的截面为圆形的壳体1的中心部。

在输入轴2上安装作为板状凸缘部的输入旋转体22A，在输入旋转体22A上形成有做成六边形截面形状的3个空间部23(参照截面A－A和下方的单体图)。在各个空间部23内能插入行星齿轮体4的形成为截面呈正六边形形状的突出部42。在突出部42和空间部23的截面中存在作为六边形的边的直线部，且突出部42的截面中的外接圆的直径被设定为小于空间部23的截面中的内切圆的直径。3个行星齿轮体4以能够旋转的方式轴支承于在行星架5上竖立设置的支承轴。这点与第2实施例相同。

在此，在第3实施例的自由型双向离合器中，在输出轴3上一体地安装有直径较大的内齿齿轮，该内齿齿轮成为同心齿轮32A(参照截面B－B和下方的单体图)。同心齿轮32A直径较大且能自外侧与行星齿轮体4的外齿齿轮41相啮合，因此，即使作用于两个齿轮之间的力较小，也能够在输入轴2与输出轴3之间传递较大的扭矩。另外，即使输入轴2的转速增大而对外齿齿轮41作用较大的离心力，也能够抑制行星齿轮体4的轴的倾斜。

在第3实施例的自由型双向离合器中，与图1的第1实施例的自由型双向离合器同样地，在隔着行星齿轮体4与行星架5的环状平板部相对的位置设有圆板状的行星架加强板5D。如图11中的下方的单体图的双点划线所示，行星架加强板5D嵌入到输出轴3的同心齿轮32A的内侧。也可以在行星架5与壳体1之间设置与图1的第1实施例相同的制动用的弹簧，对此省略了图示。

在图12中示出第3实施例的自由型双向离合器的变形例(第3实施例变形例)。该变形例的自由型双向离合器是通过将间隔齿轮体附加于第3实施例的自由型双向离合器而得到的，该间隔齿轮体具有与图4所示的第1实施例变形例中的间隔齿轮体相同的功能。

如图12中的截面B－B所示，在第3实施例变形例的自由型双向离合器中，间隔齿轮体7A自内侧与行星齿轮体4的外齿齿轮41相啮合。间隔齿轮体7A是套于在输入轴2上设置的突轴上的外齿齿轮(参照图12中下方的单品图)，其用于防止行星齿轮体4的位置发生“偏移”而使自由型双向离合器的动作顺畅。

如以上详细叙述那样，在本发明的自由型双向离合器中，在输入轴上安装输入旋转体且在输出轴上安装同心齿轮，并且，在输入旋转体与同心齿轮这两者之间设置形成有外齿齿轮的行星齿轮体，在输入轴进行旋转时，阻止行星齿轮体的自转而向输出轴传递旋转，另一方面，在输出轴进行旋转时，容许行星齿轮体的自转而使输出轴空转，从而切断向输入轴的旋转传递。

在所述实施例中，作为设于输出轴的同心齿轮，以与特定的实施例相组合的方式采用了直径较大的内齿齿轮，但显然不限于该组合。另外，只要为如下那样进行动作的自由型双向离合器，就显然能够对所述实施例进行各种变形，即：对于分别形成于输入旋转体和行星齿轮体的突出部这两者的截面中的直线部，通过使行星齿轮体的直线部分具有少量弧状的凸起，且使输入旋转体的直线部分具有对应的凹陷等方式，在输入轴进行旋转时，使突出部和输入旋转体这两者的截面中的直线部相抵接来阻止行星齿轮体的自转，在输出轴进行旋转时，解除突出部与输入旋转体之间的抵接而容许行星齿轮体在同心齿轮作用下进行自转。

附图标记说明

1、壳体；11、屏蔽体；2、输入轴；22、22A、输入旋转体；23、空间部；3、输出轴；32、32A、同心齿轮；4、行星齿轮体；42、突出部；5、行星架；6、弹簧(制动用)；7、7A、间隔齿轮体。

Claims (9)

1.一种自由型双向离合器，其包括不能进行旋转的壳体以及能够在所述壳体内以相同的旋转轴线为中心进行旋转的输入轴和输出轴，来自所述输入轴的正反方向的旋转能被传递至所述输出轴，并且自所述输出轴向所述输入轴的旋转传递因所述输出轴进行空转而被切断，该自由型双向离合器的特征在于，

在所述输出轴上设有与所述输出轴同心的同心齿轮，并且，在所述壳体的内部配置有行星齿轮体和行星架，在该行星齿轮体上形成有能与所述同心齿轮相啮合的外齿齿轮，该行星架以所述行星齿轮体能够旋转的方式轴支承所述行星齿轮体且能够以所述相同的旋转轴线为中心进行旋转，

在所述行星齿轮体上设有沿轴线方向突出的突出部，在所述输入轴上设有能与所述突出部相抵接的输入旋转体，且在所述突出部和所述输入旋转体这两者的截面中分别形成有直线部，

以如下方式配置所述行星齿轮体和所述输入旋转体，即：在所述输入轴进行旋转时，所述突出部和所述输入旋转体这两者的截面中的直线部相抵接而阻止所述行星齿轮体的自转，在所述输出轴进行旋转时，所述突出部与所述输入旋转体之间的抵接被解除，从而容许所述行星齿轮体在所述同心齿轮作用下进行自转。

2.根据权利要求1所述的自由型双向离合器，其中，

所述突出部的截面和所述输入旋转体的外周截面均为正多边形形状，沿周向等间隔地配置与所述输入旋转体的外周截面中的边的数量相同个数的所述行星齿轮体，

在所述行星齿轮体的中心位于与所述输入旋转体的外周截面中的边的中央相对的位置时，容许行星齿轮体自转。

3.根据权利要求1所述的自由型双向离合器，其中，

所述突出部的截面形状为正多边形，在所述输入旋转体上设有供所述突出部插入的空间部，且所述突出部和所述空间部的截面形状形成为所述突出部的截面中的外接圆的直径小于所述空间部的截面中的内切圆的直径。

4.根据权利要求3所述的自由型双向离合器，其中，

所述输入旋转体是设置在所述输入轴上的凸缘部，所述空间部是贯穿所述凸缘部的截面形状为多边形的孔。

5.根据权利要求3所述的自由型双向离合器，其中，

所述输入旋转体是设置在所述输入轴上的凸缘部，所述空间部是将所述凸缘部的一部分呈扇形切除而成的缺口部。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的自由型双向离合器，其中，

将设置在所述输出轴上的所述同心齿轮设为处于所述行星齿轮体的径向内侧的外齿齿轮，并且，在所述行星齿轮体与所述壳体之间设置间隔齿轮体，该间隔齿轮体形成有能与所述行星齿轮体的外齿齿轮相啮合的内齿齿轮。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的自由型双向离合器，其中，

设置在所述输出轴上的所述同心齿轮是能自所述行星齿轮体的径向外侧与所述行星齿轮体的外齿齿轮相啮合的内齿齿轮，并且，在所述行星齿轮体的径向内侧设有间隔齿轮体，该间隔齿轮体形成有能与所述行星齿轮体的外齿齿轮相啮合的外齿齿轮。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的自由型双向离合器，其中，

在隔着所述行星齿轮体与所述行星架相对的位置，在所述行星架上一体地结合有行星架加强板。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的自由型双向离合器，其中，

在所述行星架与所述壳体之间设有制动用的弹簧。