JP2004138125A - クラッチ - Google Patents
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Abstract
【課題】従来から電磁クラッチを用いていた用途に適用可能なクラッチであって、クラッチの小型軽量化、低価格化、及び、省力化を実現することを目的としている。
【解決手段】本発明に係るクラッチ１は、回転トルクを入力する入力歯車２と、入力歯車２の内周面に装着したクラッチ部材３と、係合子としてのテーパころ４と、テーパころ４を保持する保持器５と、キャップ部材６と、波形ばね７と、被動部材としての出力軸８と、入力歯車２を外装するハウジング９と、操作レバー１０を備えた作動部材１１と、作動部材１１を弾性的に支持する弾性復帰部材としての戻しばね１２とを備えている。作動部材１１の操作レバー１０を回動させる簡単な操作で、テーパころ４の楔係合させて出力軸８を従動回転させる状態と、テーパころ４の楔係合を解除して出力軸８をフリー回転させる状態とに切り替えることが簡単にできる。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明に係るクラッチ１は、回転トルクを入力する入力歯車２と、入力歯車２の内周面に装着したクラッチ部材３と、係合子としてのテーパころ４と、テーパころ４を保持する保持器５と、キャップ部材６と、波形ばね７と、被動部材としての出力軸８と、入力歯車２を外装するハウジング９と、操作レバー１０を備えた作動部材１１と、作動部材１１を弾性的に支持する弾性復帰部材としての戻しばね１２とを備えている。作動部材１１の操作レバー１０を回動させる簡単な操作で、テーパころ４の楔係合させて出力軸８を従動回転させる状態と、テーパころ４の楔係合を解除して出力軸８をフリー回転させる状態とに切り替えることが簡単にできる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転トルクが入力される入力部材と被動部材との間に周方向に楔係合可能な係合子を備えたクラッチにおいて、入力部材から被動部材に回転トルクを伝達する状態と、被動部材が入力部材に対しフリー回転する状態とに切り替えることができるクラッチを提供するものである。このようなクラッチは、例えば、電動式のスライドドアにおいて自動開閉状態と手動開閉状態を切り替える機構に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動式のスライドドアはモータ（駆動装置）から入力される回転トルクにより、ドアの駆動機構を正逆回転方向に従動させてドアの開閉を行っている。電源のスイッチを切っている時や停電時に、スライドドアを手動開閉する場合には、モータのロータがドアと一緒に回転するためにドアが重たかった。このため、スライドドアとモータとの間に電磁クラッチを介在させたものがある。スライドドアとモータとの間に電磁クラッチを介在させると、電磁クラッチの電源を切ると、ドアとモータとの連結が解除されるので、ドアを軽い力で手動開閉操作することができるようになる。また、停電などの非常時には自動的に手動開閉状態になり便利であった。
【０００３】
他方、本発明者らは、リクライニングシートに関し、背もたれ（シートバック）の角度を無段階に調整することができる機構として、背もたれのロックとフリー状態をレバー操作で切り替えるクラッチを提案している。このクラッチは、操作レバーに連結した内輪と背もたれに連結した外輪との間に、軸方向に片側が狭く反対側に漸次拡大した係合子収容空間を形成し、この係合子収容空間に周方向に係合する係合子（テーパころ）を備えている。このクラッチは、係合子を軸方向に漸次拡大した係合子収容空間の狭い側又は広い側に移動操作して、背もたれのロック状態とフリー状態を切り替えるものであった（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１４０９２６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電磁クラッチは、（電磁力による接触荷重×摩擦係数）で得られる摩擦力を利用しているので、滑り無く回転トルクを伝達するために、その体格、質量がともに大きくなる。このため、小型軽量化及び低価格化の要求には対応できない場合が多い。また、電磁クラッチは、トルク伝達状態を維持するために常時通電する必要があるため、ランニングコストが嵩むという問題がある。
【０００６】
他方、本発明者らは、特許文献１においてリクライニングシートに関して提案したクラッチは、被動部材のロック状態とフリー状態を切り替える機能を備えていた。しかしながら、特許文献１で提案したクラッチは、リクライニングシートというような、大きなトルクが作用する用途を想定したものであり、それに対し、本発明では、小さな回転トルクが掛かる部位に用いるための剛性を確保すると共に、製造コストを安価にするため、さらに種々の改良を行う課題が残されている。
【０００７】
そこで、本発明は、従来から電磁クラッチを用いていた用途に、特許文献１において本発明者らが自動車等のリクライニングシートに関して提案したクラッチを適用し、クラッチの小型軽量化、低価格化、及び、省力化を実現することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るクラッチは、回転トルクが入力される入力部材と、入力部材からの回転トルクの伝達を受けて従動回転する被動部材と、入力部材と被動部材との間に形成した係合子収容空間に配設され、入力部材と被動部材との間で周方向に楔係合可能な係合子とを備え、入力部材と被動部材との間で係合子が周方向に楔係合したときに、入力部材から被動部材に回転トルクを伝達するクラッチにおいて、係合子収容空間の軸方向の片側に係合子が前記楔係合可能な状態になる係合部位を設け、反対側に係合子の楔係合を解除する解除部位を設け、かつ、係合部位と解除部位との間で係合子を軸方向に移動させる操作手段を設けたことを特徴としている。
【０００９】
このクラッチは、操作部により係合子を係合子収容空間の係合部位に移動させれば被動部材が従動回転し、係合子を係合子収容空間の解除部位に移動させれば被動部材がフリー回転するようになる。このクラッチは、電磁クラッチに比べ小型軽量化及び低価格化が可能であり、また常時通電する必要がないので省力化の点でも有利である。
【００１０】
本発明に係るクラッチは、具体的には、係合子をテーパころとし、テーパころを保持すると共に、入力部材と被動部材との間に軸方向に移動可能に配設した保持器を備え、係合子収容空間が、前記入力部材と被動部材との間で軸方向の片側が狭く、反対側に向けて漸次広くなるように形成されており、係合子収容空間の狭い側にテーパころが周方向に係合可能な係合部位を設け、広い側に前記テーパころの楔係合を解除する解除部位を設けており、かつ、テーパころの小径端を係合子収容空間の狭い側に向けて、テーパころを配設するとともに、操作手段が保持器と共にテーパころを軸方向に前後に移動させるものにすることができる。
【００１１】
この場合、保持器の一端に、保持器の周方向の弾性変形を許容する切欠きを形成するとよい。これにより、入力された回転トルクを伝達するときや保持器を軸方向に相対移動させたときにおいて、保持器に生じる内部応力を緩和することができ、保持器の破損を防止することができる。
【００１２】
また、入力部材と被動部材の何れか一方に周方向に係合したクラッチ部材を設け、クラッチ部材にテーパころが周方向に楔係合するカム面を形成するとよい。このように、テーパころが楔係合する異形カム面を備えたクラッチ部材を、別部材として設けることにより、カム面の成形など製造が容易になり、低コスト化を図ることができる。
【００１３】
また、クラッチ部材に保持器を軸方向にガイドするガイド部を設けるとよい。これにより保持器を軸方向に真っ直ぐに移動させることができ、テーパころのスキューなどを抑止することができ、これにより保持器に想定外の負荷が掛かるのを防止できる。
【００１４】
また、操作手段は、テーパころを保持器と共に係合子収容空間の狭い側に付勢する弾性付勢手段と、弾性付勢手段に抗してテーパころを保持器と共に係合子収容空間の広い側に移動させ、テーパころの楔係合状態を解除する係合状態解除手段とで構成することができる。
【００１５】
この場合、弾性付勢手段は、係合子収容空間の広い側において、入力部材又は被動部材に設けた内向き又は外向きのフランジ部と、保持器の一端との間に組み込んだばね部材とすることができる。ばね部材としては、例えば、波形断面を有する波形ばねを組み込むことにより、確実な押圧付勢機能を得ることができ、またコンパクト化を図ることができる。
【００１６】
係合状態解除機構は、保持器のテーパころ小端側の周縁部に軸方向に対向するように配設した押圧部を有する作動部材と、係合子収容空間に対して軸方向に相対的に静止した静止部材と、作動部材を静止部材に対して相対的に所定方向に回動させたときに、作動部材を軸方向に移動させ、押圧部で保持器と共にテーパころを押圧移動させるカム機構と、作動部材を回動操作する操作部とで構成することができる。
【００１７】
静止部材には、軸受を介して入力部材及び被動部材を回転自在に外装するハウジングを適用することができる。
【００１８】
また、作動部材を静止部材に対して相対的に回動させたときに弾性力を蓄積し、前記作動部材を静止部材に対して逆方向に相対的に回動させたときに、前記作動部材の押圧部を係合子から離隔させる弾性復帰部材を備えているとよい。
【００１９】
弾性復帰部材は、一端を作動部材に繋止し、他端を静止部材に繋止したコイルばねで構成することができる。このようなコイルばねは、例えば、静止部材としてのハウジングに装着し、一端を作動部材のレバー部に繋止し、他端をハウジングに繋止するとよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係るクラッチを図面に基づいて説明する。
【００２１】
クラッチ１は、図１に示すように、回転トルクを入力する入力歯車２と、入力歯車２の内周面に装着したクラッチ部材３と、係合子としてのテーパころ４と、テーパころ４を保持する保持器５と、キャップ部材６と、波形ばね７と、被動部材としての出力軸８と、入力歯車２を外装するハウジング９と、操作レバー１０を備えた作動部材１１と、作動部材１１を弾性的に支持する弾性復帰部材としての戻しばね１２とを備えている。なお、図１は出力軸８が入力歯車２に従動して回転する状態を示している。
【００２２】
入力歯車２は、図２に示すように、外周面に歯型を形成した部材であり、軸方向片側（図中左側）に内向きのフランジ部２１を備えている。フランジ部２１の内側面（図中右側の側面）には、クラッチ部材３が周方向に係合する凹部２２を形成している。また、入力歯車２の片側の端面（図中右側の端面）には、クラッチ部材３を入力歯車２に固定するキャップ部材６を取り付ける突起２３を周方向に所定の間隔で複数形成している。
【００２３】
クラッチ部材３は、入力歯車２の内周面に装着可能な外径を備えた略円筒形状の部材である。クラッチ部材３の軸方向片側の周縁部（図中左側の周縁部）には、軸方向に延在した複数の係合片２４を周方向に所定の間隔で設けている。また、クラッチ部材３の内周面には、図３に示すように、後述するテーパころ４が係合する複数のカム面２５を、保持器５のポケット２６に対応させて周方向に所定の間隔で形成している。このカム面２５は、テーパころ４が正逆何れの回転方向にも係合するように、中央が深く、中央から回転方向の両側へ徐々に浅くなった形状を備えている。
【００２４】
保持器５はクラッチ部材３の内周面に装着可能な外径を備えた略円筒形状の部材であり、テーパころ４を収容する複数のポケット２６を周方向に所定の間隔で形成している。この保持器５は、図４に示すように、１２個のポケット２６を周方向等間隔に形成している。保持器５の各ポケット２６は、周方向に０．１ｍｍ以下の隙間若しくは軽い締めしろでもって、また軸方向に０．２ｍｍ以下の隙間をもって、テーパころ４を収納することができるようになっている。なお、保持器５のポケット２６は外径側および内径側の少なくとも一方に、ポケット２６の内側に向けて突出した突起を設けて、テーパころ４がポケット２６から脱落しないようにすることもできる。
【００２５】
また、保持器５は、図２に示すように、軸方向片側の端部（図中左側の端部）に、外径方向に突出した複数の係合凸部２７を周方向に所定間隔に備えている。この係合凸部２７は、クラッチ部材３の係合片２４間に組み込むことができるようになっており、この係合凸部２７とクラッチ部材３の係合片２４とを周方向に係合させて、保持器５をクラッチ部材３の内周に組み込む。また、この係合凸部２７の周方向の中央部分には、半径方向に切欠き２８を形成している。
【００２６】
キャップ部材６は、保持器５及びクラッチ部材３を入力歯車２に固定する部材であり、図２に示すように、略円筒形状の部材であり、軸方向片側（図中左側）の周縁部に外径方向に延在した外向きのフランジ２９を備えており、反対側（図中右側）の周縁部に内径方向に延在した内向きのフランジ３０を備えている。図中左側の外向きフランジ２９には、入力歯車２の図中右側の端部に設けた突起２３に嵌める複数の穴３１を周方向に所定の間隔で形成している。
【００２７】
保持器５は、図２に示すように、クラッチ部材３の係合片２４と保持器５の係合凸部２７を係合させた状態でクラッチ部材３の内周に組み込む。保持器５とクラッチ部材３は、図５（ａ）に示すように、アッセンブリ状態で、クラッチ部材３の係合片２４を入力歯車２のフランジ部２１の内側面に形成した凹部２２に組み込んで、入力歯車２の内周面に装着する。そして、キャップ部材６の内向きフランジ３０をクラッチ部材３の軸方向周縁部３２に嵌めるとともに、外向きフランジ２９に形成した穴３１を入力歯車２に設けた突起２３に装着し、入力歯車２の突起２３の先端を、図５（ｂ）に示すように、圧壊してキャップ部材６を入力歯車２に固定する。これにより、保持器５及びクラッチ部材３を入力歯車２に取り付けることができる。
【００２８】
このように入力歯車２に組み込まれ、キャップ部材６で抜け止めされたクラッチ部材３は、係合片２４が入力歯車２の凹部２２に周方向に係合しているので、入力歯車２と一体的に回転する。また、保持器５は係合凸部２７がクラッチ部材３の係合片２４に周方向に係合しているので、クラッチ部材３及び入力歯車２と一体的に回転するとともに、クラッチ部材３の係合片２４にガイドされて軸方向に摺動することができるようになっている。このように、クラッチ部材３の係合片２４は、保持器５を軸方向にガイドするガイド部としての機能を備えている。
【００２９】
なお、図２には図示を省略しているが取り付け治具を用いて、保持器５にテーパころ４を取り付けた状態で、保持器５を入力歯車２に組み込む。また、入力歯車２、クラッチ部材３、保持器５、テーパころ４のアッセンブリを組み立てるときには、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、入力歯車２のフランジ部２１と保持器５の係合凸部２７との間に波形ばね７を組み入れる。
【００３０】
出力軸８は、図１に示すように、中間部位の外周面に軸方向に拡径したテーパ部４１を備えている。テーパ部４１の縮径側（図中左側）は３段の段差を設けており、径を段階的に小さくしている。
【００３１】
図５（ｂ）に示す入力歯車２、クラッチ部材３、保持器５、テーパころ４のアッセンブリは、テーパ部４１の縮径側の端部から出力軸８に装着する。出力軸８の１段目の段差部には、波形ばね７を組み込み、２段目の段差部には入力歯車２の内向きフランジ部２１を装着する。入力歯車２は出力軸８に遊装されており、出力軸８に装着したスペーサ４２により抜け止めをしている。
【００３２】
この状態において、出力軸８のテーパ部４１とクラッチ部材３の内周面との間には、軸方向に片側（図中右側）が徐々に狭くなった係合子収容空間４３が形成されており、保持器５のポケット２６に収容したテーパころ４を、この係合子収容空間４３に配設している。この係合子収容空間４３の狭い側４３ａは、テーパころ４がクラッチ部材３のカム面２５に周方向に楔係合可能な係合部位になっており、係合子収容空間４３の広い側４３ｂは、出力軸８のテーパ部４１とクラッチ部材３の内周面との間隔がテーパころ４の外径よりも広いために、テーパころ４の周方向の楔形状状態が解除される解除部位になっている。
【００３３】
作動部材１１は、中央部に出力軸８に遊装可能な穴４５を有する略円板状の部材であり、外径方向に延在した操作レバー１０を備えている。作動部材１１は、テーパ部４１の拡径側の端部から出力軸８に装着する。作動部材１１の穴４５の内径端部およびその近傍は保持器５を押圧する押圧部４６として保持器５側（図中左側）に屈曲している。作動部材１１の反対側の面（保持器５に対向しない面）には、図６に示すように、周方向（図１中、出力軸８の左端側から作動部材１１を見た場合に右回方向）に徐々に突出した複数の楔突起４７が周方向に所定の間隔で形成されている。
【００３４】
ハウジング９は、入力歯車２等で構成されるクラッチ部分を外装するカバー部材５１と、カバー部材５１の開口端部を封口する蓋部材５２で構成されている。カバー部材５１の下部には入力歯車２の歯面が外部に露出した開口５３を形成しており、この開口５３から入力歯車２を、例えば、スライドドアの駆動装置（モータ）の駆動軸に取り付けたウォームギア５４に連結することができるようになっている。また、ハウジングのカバー部材５１の上部には周方向に開口した開口５５を形成しており、この開口５５から作動部材１１の操作レバー１０をハウジング９の外側に延在しており、操作レバー１０を回動操作することができるようになっている。
【００３５】
ハウジング９の蓋部材５２は、その内側面５６を作動部材１１に対向させて、出力軸８のテーパ部４１の拡径側から装着している。蓋部材５２の内側面５６には、図６に示すように、作動部材１１の楔突起４７とは逆方向（図１中、出力軸８の左端側から蓋部材５２を見た場合に左回方向）に徐々に突出した楔突起５７を、作動部材１１の楔突起４７に噛み合うように形成している。ハウジング９の蓋部材５２に形成した楔突起５７と作動部材１１に形成した楔突起４７は、作動部材１１を軸方向（図中左側）に移動させるための一対のカム機構５８を構成している。
【００３６】
ハウジング９のカバー部材５１と蓋部材５２は、図１に示すように、それぞれ軸受５９、６０を介して出力軸８に取り付け、バーリングで加締めるなどの締結手段で締結する。
【００３７】
上記クラッチ部材３、作動部材１１、ハウジング９のカバー部材５１及び蓋部材５２は、例えば、冷間プレス加工によって安価に製造することができる。
【００３８】
戻しばね１２は、例えば、図１、及び、図７に示すように、ハウジング９のカバー部材５１の外周に装着したコイルばねからなり、図示は省略するが一端をハウジング９に固定し、図１中、出力軸８の左端側からハウジング９のカバー部材５１を見た場合に、操作レバー１０が右側に回動した位置にくるように他端６１を作動部材１１の操作レバー１０に取り付けている。この戻しばね１２は、操作レバー１０を右側に回動させる弾性復帰部材としての作用を備えている。
【００３９】
このクラッチ１は、上述したように構成されており、図７に示すように、常時は戻しばね１２の作用により、作動部材１１の操作レバー１０が右側に位置している。この状態では、図７に示すように、作動部材１１の楔突起４７とハウジング９の蓋部材５２の楔突起５７が噛み合っていないので、保持器５は、図１に示すように、波形ばね７により係合子収容空間４３の狭い側４３ａに弾性的に付勢され、テーパころ４は保持器５と一緒に係合子収容空間４３の狭い側４３ａに押し込まれる。保持器５が係合子収容空間４３の狭い側４３ａにあるときは、出力軸８とクラッチ部材３との径方向の隙間が狭くなっているので、入力歯車２に回転トルクが入力されたときに、テーパころ４がクラッチ部材３に設けたカム面２５に周方向に楔係合する。これにより、入力歯車２から出力軸８に回転トルクが伝達され、出力軸８が入力歯車２に対して正逆両方向に従動回転するようになる。また、出力軸８に回転トルクが逆入力された場合にも、テーパころ４がクラッチ部材３に設けたカム面２５に周方向に楔係合しているので、出力軸８から入力歯車２に回転トルクが逆入力される。
【００４０】
このとき、保持器５には、テーパころ４を介して周方向に大きな力が掛かるが、保持器５の係合凸部２７に形成した切欠き２８（図２参照）によって、保持器５の周方向の弾性変形を許容しているので、保持器５が破損するのを防止することができる。
【００４１】
このクラッチ１は、図８に示すように、作動部材１１の操作レバー１０を左側に回動操作することにより、テーパころ４の楔係合を解除して出力軸８をフリー回転させる状態に切り替えることができる。
【００４２】
詳しくは、操作レバー１０を、図９に示すように、作動部材１１の楔突起４７とハウジング９の蓋部材５２の楔突起５７が噛み合う位置まで回動させる。これにより、作動部材１１は、図１０に示すように、作動部材１１の楔突起４７がハウジング９の蓋部材５２の楔突起５７に乗り上がって軸方向左側に移動する。保持器５は、作動部材１１の押圧部４６により波形ばね７の弾性力に反して係合子収容空間４３の広い側に押し出され、テーパころ４は保持器５と一緒に係合子収容空間４３の広い側に移動する。保持器５が係合子収容空間４３の広い側に位置するときは、出力軸８とクラッチ部材３との隙間が広くなっているので、クラッチ部材３に設けたカム面２５に対するテーパころ４の周方向の楔係合が解除される。このとき、入力歯車２に回転トルクが入力されると、テーパころ４は、保持器５、クラッチ部材３及び入力歯車２と一緒に回転するが、出力軸８とクラッチ部材３との隙間が広いので、クラッチ部材３のカム面２５には楔係合せず、出力軸８には回転トルクは伝達されない。これにより、入力歯車２から出力軸８に回転トルクが伝達されず、出力軸８は入力歯車２に対して従動回転しない。また、この状態で出力軸８に回転トルクが逆入力された場合には、クラッチとしての機能を失っているので、入力歯車２には回転トルクが伝達されず、出力軸８を入力歯車２に対してフリー回転させることができる。
【００４３】
なお、図８に示すように、操作レバー１０を右側に回動させたときに、戻しばね１２は縮められ、弾性圧縮力が蓄えられている。このため、出力軸８をフリー回転状態から従動回転状態に切り替える場合は、操作レバー１０を右側に回動させ、作動部材１１の楔突起４７とハウジング９の蓋部材５２の楔突起５７の係合が外れると、戻しばね１２の弾性復元力により、操作レバー１０が自動的に右側に回動し、元の位置に戻るようになっている。
【００４４】
このクラッチ１は、例えば、入力歯車２をスライドドアの駆動装置（モータ）の駆動軸に取り付けたウォームギア５４に連結し、出力軸８を図示しないスライドドアの駆動機構に連結することにより、電動式のスライドドアの自動開閉状態と手動開閉状態を切り替える機構に適用することができる。
【００４５】
このクラッチ１によれば、操作レバー１０を回動操作するだけの簡単な操作で、電動式のスライドドアの自動開閉状態と手動開閉状態を切り替えることができる。また、テーパころ４の楔係合による機械式のクラッチ構造を備えているので、電磁クラッチに比べ小型軽量化及び低価格化が可能である。また常時通電する必要がないので省力化の点でも有利である。
【００４６】
また、テーパころ４が周方向に楔係合するクラッチ部材３を別体で設けているので、カム面２５の形成が簡単に行え、安価に製造することができる。
【００４７】
また、保持器５の係合凸部２７に形成した切欠き２８（図２参照）によって、保持器５の周方向の弾性変形を許容しているので、回転トルク伝達時に周方向に大きな力が保持器５に掛かった場合でも保持器５が破損するのを防止することができる。
【００４８】
また、保持器５の係合凸部２７をクラッチ部材３の係合片２４に周方向に係合させることによって、保持器５を軸方向にガイドしているので、保持器５を軸方向に真っ直ぐに移動させることができ、テーパころ４のスキューなどを抑止することができ、これにより保持器５に想定外の負荷が掛かるのを防止でき、大きな回転トルクが掛かった場合でも不具合を防止することができる。
【００４９】
以上、本発明のクラッチの一実施形態を説明したが、本発明のクラッチは、上記の実施形態に限定されるものではない。
【００５０】
係合子収容空間は、係合子が周方向に楔係合する外輪（クラッチ部材）の内径或いは内輪（出力軸）の外径の何れか一方或いは両方を軸方向にテーパ形状にして設けるとよい。例えば、上記実施形態では、出力軸にテーパ部を設け、カム面を設けたクラッチ部材を入力歯車に取り付けて係合子収容空間を設けているが、出力軸にカム面を設けたクラッチ部材を取り付け、入力歯車の内周面を軸方向に片側を狭くし、反対側を広くして係合子収容空間を設けてもよい。
【００５１】
また、テーパころが周方向に楔係合するカム面は、テーパころが正逆何れの回転方向にも楔係合するように、中央が深く、中央から回転方向の両側へ徐々に浅くなった形状を備えたものを例示したが、カム面は、テーパころが正方向回転には楔係合し、逆方向回転には楔係合しないように、回転方向の正方向側を徐々に浅くし、逆方向側を深くした形状にしてもよい。このカム面によれば、テーパころを係合子収容空間の狭い側に移動させた場合でも、正方向の回転トルクは入力歯車から出力軸に伝達するが、逆方向の回転トルクは伝達しない、いわゆるワンウェイクラッチを構成することができる。
【００５２】
なお、上記実施形態では、係合子としてはテーパころを例示したが、本発明に係るクラッチはこれに限定されず、入力部材と被動部材の間で、周方向に楔係合可能な種々の係合子を適用することができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明に係るクラッチは、係合子収容空間の軸方向の片側に係合子が前記楔係合可能な状態になる係合部位を設け、反対側に係合子の楔係合を解除する解除部位を設け、かつ、係合部位と解除部位との間で係合子を軸方向に移動させる操作手段を設けているので、操作部により係合子を係合子収容空間の係合部位に移動させれば被動部材が従動回転し、係合子を係合子収容空間の解除部位に移動させれば被動部材がフリー回転するようになる。このクラッチは、電磁クラッチに比べ小型軽量化及び低価格化が可能であり、また常時通電する必要がないので省力化の点でも有利である。
【００５４】
本発明に係るクラッチは、保持器の一端に、保持器の周方向の弾性変形を許容する切欠きを形成したので、入力された回転トルクを伝達するときや保持器を軸方向に相対移動させたときにおいて、保持器に生じる内部応力を緩和することができ、保持器の破損を防止することができる。
【００５５】
また、入力部材と被動部材の何れか一方に周方向に係合したクラッチ部材を設け、クラッチ部材にテーパころが周方向に楔係合するカム面を形成したので、カム面の成形など製造が容易になり、低コスト化を図ることができる。
【００５６】
また、クラッチ部材に保持器を軸方向にガイドするガイド部を設けたので、保持器を軸方向に真っ直ぐに移動させることができ、テーパころのスキューなどを抑止することができ、これにより保持器に想定外の負荷が掛かるのを防止できる。
【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の縦断側面図。
【図２】入力部材、クラッチ部材、保持器、キャップ部材の分解斜視図。
【図３】クラッチ部材に形成したカム面を示す縦断面図。
【図４】テーパころの配設状態を示す縦断面図。
【図５】（ａ）はキャップ部材を取り付ける状態を示し、（ｂ）はキャップ部材を取り付けた状態を示す縦断側面図を示す。
【図６】作動部材とハウジングとの間のカム機構を示す断面図。
【図７】従動状態での操作レバーの位置を示す図。
【図８】フリー回転状態での操作レバーの位置を示す図。
【図９】フリー回転状態において作動部材とハウジングのカム機構が係合した状態を示す断面図。
【図１０】本発明の一実施形態に係るクラッチのフリー回転状態を示す縦断側面図。
【符号の説明】
１ クラッチ
２ 入力歯車（入力部材）
３ クラッチ部材
４ テーパころ（係合子）
５ 保持器
６ キャップ部材
７ 波形ばね
８ 出力軸（被動部材）
９ ハウジング
１０ 操作レバー
１１ 作動部材
１２ 戻しばね
２４ 係合片（ガイド部）
２７ 係合凸部
２８ 切欠き
４１ テーパ部
４３ 係合子収容空間
４３ａ 係合子収容空間の狭い側
４３ｂ 係合子収容空間の広い側
４６ 押圧部
４７ 楔突起
５７ 楔突起
５８ カム機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転トルクが入力される入力部材と被動部材との間に周方向に楔係合可能な係合子を備えたクラッチにおいて、入力部材から被動部材に回転トルクを伝達する状態と、被動部材が入力部材に対しフリー回転する状態とに切り替えることができるクラッチを提供するものである。このようなクラッチは、例えば、電動式のスライドドアにおいて自動開閉状態と手動開閉状態を切り替える機構に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動式のスライドドアはモータ（駆動装置）から入力される回転トルクにより、ドアの駆動機構を正逆回転方向に従動させてドアの開閉を行っている。電源のスイッチを切っている時や停電時に、スライドドアを手動開閉する場合には、モータのロータがドアと一緒に回転するためにドアが重たかった。このため、スライドドアとモータとの間に電磁クラッチを介在させたものがある。スライドドアとモータとの間に電磁クラッチを介在させると、電磁クラッチの電源を切ると、ドアとモータとの連結が解除されるので、ドアを軽い力で手動開閉操作することができるようになる。また、停電などの非常時には自動的に手動開閉状態になり便利であった。
【０００３】
他方、本発明者らは、リクライニングシートに関し、背もたれ（シートバック）の角度を無段階に調整することができる機構として、背もたれのロックとフリー状態をレバー操作で切り替えるクラッチを提案している。このクラッチは、操作レバーに連結した内輪と背もたれに連結した外輪との間に、軸方向に片側が狭く反対側に漸次拡大した係合子収容空間を形成し、この係合子収容空間に周方向に係合する係合子（テーパころ）を備えている。このクラッチは、係合子を軸方向に漸次拡大した係合子収容空間の狭い側又は広い側に移動操作して、背もたれのロック状態とフリー状態を切り替えるものであった（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１４０９２６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電磁クラッチは、（電磁力による接触荷重×摩擦係数）で得られる摩擦力を利用しているので、滑り無く回転トルクを伝達するために、その体格、質量がともに大きくなる。このため、小型軽量化及び低価格化の要求には対応できない場合が多い。また、電磁クラッチは、トルク伝達状態を維持するために常時通電する必要があるため、ランニングコストが嵩むという問題がある。
【０００６】
他方、本発明者らは、特許文献１においてリクライニングシートに関して提案したクラッチは、被動部材のロック状態とフリー状態を切り替える機能を備えていた。しかしながら、特許文献１で提案したクラッチは、リクライニングシートというような、大きなトルクが作用する用途を想定したものであり、それに対し、本発明では、小さな回転トルクが掛かる部位に用いるための剛性を確保すると共に、製造コストを安価にするため、さらに種々の改良を行う課題が残されている。
【０００７】
そこで、本発明は、従来から電磁クラッチを用いていた用途に、特許文献１において本発明者らが自動車等のリクライニングシートに関して提案したクラッチを適用し、クラッチの小型軽量化、低価格化、及び、省力化を実現することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るクラッチは、回転トルクが入力される入力部材と、入力部材からの回転トルクの伝達を受けて従動回転する被動部材と、入力部材と被動部材との間に形成した係合子収容空間に配設され、入力部材と被動部材との間で周方向に楔係合可能な係合子とを備え、入力部材と被動部材との間で係合子が周方向に楔係合したときに、入力部材から被動部材に回転トルクを伝達するクラッチにおいて、係合子収容空間の軸方向の片側に係合子が前記楔係合可能な状態になる係合部位を設け、反対側に係合子の楔係合を解除する解除部位を設け、かつ、係合部位と解除部位との間で係合子を軸方向に移動させる操作手段を設けたことを特徴としている。
【０００９】
このクラッチは、操作部により係合子を係合子収容空間の係合部位に移動させれば被動部材が従動回転し、係合子を係合子収容空間の解除部位に移動させれば被動部材がフリー回転するようになる。このクラッチは、電磁クラッチに比べ小型軽量化及び低価格化が可能であり、また常時通電する必要がないので省力化の点でも有利である。
【００１０】
本発明に係るクラッチは、具体的には、係合子をテーパころとし、テーパころを保持すると共に、入力部材と被動部材との間に軸方向に移動可能に配設した保持器を備え、係合子収容空間が、前記入力部材と被動部材との間で軸方向の片側が狭く、反対側に向けて漸次広くなるように形成されており、係合子収容空間の狭い側にテーパころが周方向に係合可能な係合部位を設け、広い側に前記テーパころの楔係合を解除する解除部位を設けており、かつ、テーパころの小径端を係合子収容空間の狭い側に向けて、テーパころを配設するとともに、操作手段が保持器と共にテーパころを軸方向に前後に移動させるものにすることができる。
【００１１】
この場合、保持器の一端に、保持器の周方向の弾性変形を許容する切欠きを形成するとよい。これにより、入力された回転トルクを伝達するときや保持器を軸方向に相対移動させたときにおいて、保持器に生じる内部応力を緩和することができ、保持器の破損を防止することができる。
【００１２】
また、入力部材と被動部材の何れか一方に周方向に係合したクラッチ部材を設け、クラッチ部材にテーパころが周方向に楔係合するカム面を形成するとよい。このように、テーパころが楔係合する異形カム面を備えたクラッチ部材を、別部材として設けることにより、カム面の成形など製造が容易になり、低コスト化を図ることができる。
【００１３】
また、クラッチ部材に保持器を軸方向にガイドするガイド部を設けるとよい。これにより保持器を軸方向に真っ直ぐに移動させることができ、テーパころのスキューなどを抑止することができ、これにより保持器に想定外の負荷が掛かるのを防止できる。
【００１４】
また、操作手段は、テーパころを保持器と共に係合子収容空間の狭い側に付勢する弾性付勢手段と、弾性付勢手段に抗してテーパころを保持器と共に係合子収容空間の広い側に移動させ、テーパころの楔係合状態を解除する係合状態解除手段とで構成することができる。
【００１５】
この場合、弾性付勢手段は、係合子収容空間の広い側において、入力部材又は被動部材に設けた内向き又は外向きのフランジ部と、保持器の一端との間に組み込んだばね部材とすることができる。ばね部材としては、例えば、波形断面を有する波形ばねを組み込むことにより、確実な押圧付勢機能を得ることができ、またコンパクト化を図ることができる。
【００１６】
係合状態解除機構は、保持器のテーパころ小端側の周縁部に軸方向に対向するように配設した押圧部を有する作動部材と、係合子収容空間に対して軸方向に相対的に静止した静止部材と、作動部材を静止部材に対して相対的に所定方向に回動させたときに、作動部材を軸方向に移動させ、押圧部で保持器と共にテーパころを押圧移動させるカム機構と、作動部材を回動操作する操作部とで構成することができる。
【００１７】
静止部材には、軸受を介して入力部材及び被動部材を回転自在に外装するハウジングを適用することができる。
【００１８】
また、作動部材を静止部材に対して相対的に回動させたときに弾性力を蓄積し、前記作動部材を静止部材に対して逆方向に相対的に回動させたときに、前記作動部材の押圧部を係合子から離隔させる弾性復帰部材を備えているとよい。
【００１９】
弾性復帰部材は、一端を作動部材に繋止し、他端を静止部材に繋止したコイルばねで構成することができる。このようなコイルばねは、例えば、静止部材としてのハウジングに装着し、一端を作動部材のレバー部に繋止し、他端をハウジングに繋止するとよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係るクラッチを図面に基づいて説明する。
【００２１】
クラッチ１は、図１に示すように、回転トルクを入力する入力歯車２と、入力歯車２の内周面に装着したクラッチ部材３と、係合子としてのテーパころ４と、テーパころ４を保持する保持器５と、キャップ部材６と、波形ばね７と、被動部材としての出力軸８と、入力歯車２を外装するハウジング９と、操作レバー１０を備えた作動部材１１と、作動部材１１を弾性的に支持する弾性復帰部材としての戻しばね１２とを備えている。なお、図１は出力軸８が入力歯車２に従動して回転する状態を示している。
【００２２】
入力歯車２は、図２に示すように、外周面に歯型を形成した部材であり、軸方向片側（図中左側）に内向きのフランジ部２１を備えている。フランジ部２１の内側面（図中右側の側面）には、クラッチ部材３が周方向に係合する凹部２２を形成している。また、入力歯車２の片側の端面（図中右側の端面）には、クラッチ部材３を入力歯車２に固定するキャップ部材６を取り付ける突起２３を周方向に所定の間隔で複数形成している。
【００２３】
クラッチ部材３は、入力歯車２の内周面に装着可能な外径を備えた略円筒形状の部材である。クラッチ部材３の軸方向片側の周縁部（図中左側の周縁部）には、軸方向に延在した複数の係合片２４を周方向に所定の間隔で設けている。また、クラッチ部材３の内周面には、図３に示すように、後述するテーパころ４が係合する複数のカム面２５を、保持器５のポケット２６に対応させて周方向に所定の間隔で形成している。このカム面２５は、テーパころ４が正逆何れの回転方向にも係合するように、中央が深く、中央から回転方向の両側へ徐々に浅くなった形状を備えている。
【００２４】
保持器５はクラッチ部材３の内周面に装着可能な外径を備えた略円筒形状の部材であり、テーパころ４を収容する複数のポケット２６を周方向に所定の間隔で形成している。この保持器５は、図４に示すように、１２個のポケット２６を周方向等間隔に形成している。保持器５の各ポケット２６は、周方向に０．１ｍｍ以下の隙間若しくは軽い締めしろでもって、また軸方向に０．２ｍｍ以下の隙間をもって、テーパころ４を収納することができるようになっている。なお、保持器５のポケット２６は外径側および内径側の少なくとも一方に、ポケット２６の内側に向けて突出した突起を設けて、テーパころ４がポケット２６から脱落しないようにすることもできる。
【００２５】
また、保持器５は、図２に示すように、軸方向片側の端部（図中左側の端部）に、外径方向に突出した複数の係合凸部２７を周方向に所定間隔に備えている。この係合凸部２７は、クラッチ部材３の係合片２４間に組み込むことができるようになっており、この係合凸部２７とクラッチ部材３の係合片２４とを周方向に係合させて、保持器５をクラッチ部材３の内周に組み込む。また、この係合凸部２７の周方向の中央部分には、半径方向に切欠き２８を形成している。
【００２６】
キャップ部材６は、保持器５及びクラッチ部材３を入力歯車２に固定する部材であり、図２に示すように、略円筒形状の部材であり、軸方向片側（図中左側）の周縁部に外径方向に延在した外向きのフランジ２９を備えており、反対側（図中右側）の周縁部に内径方向に延在した内向きのフランジ３０を備えている。図中左側の外向きフランジ２９には、入力歯車２の図中右側の端部に設けた突起２３に嵌める複数の穴３１を周方向に所定の間隔で形成している。
【００２７】
保持器５は、図２に示すように、クラッチ部材３の係合片２４と保持器５の係合凸部２７を係合させた状態でクラッチ部材３の内周に組み込む。保持器５とクラッチ部材３は、図５（ａ）に示すように、アッセンブリ状態で、クラッチ部材３の係合片２４を入力歯車２のフランジ部２１の内側面に形成した凹部２２に組み込んで、入力歯車２の内周面に装着する。そして、キャップ部材６の内向きフランジ３０をクラッチ部材３の軸方向周縁部３２に嵌めるとともに、外向きフランジ２９に形成した穴３１を入力歯車２に設けた突起２３に装着し、入力歯車２の突起２３の先端を、図５（ｂ）に示すように、圧壊してキャップ部材６を入力歯車２に固定する。これにより、保持器５及びクラッチ部材３を入力歯車２に取り付けることができる。
【００２８】
このように入力歯車２に組み込まれ、キャップ部材６で抜け止めされたクラッチ部材３は、係合片２４が入力歯車２の凹部２２に周方向に係合しているので、入力歯車２と一体的に回転する。また、保持器５は係合凸部２７がクラッチ部材３の係合片２４に周方向に係合しているので、クラッチ部材３及び入力歯車２と一体的に回転するとともに、クラッチ部材３の係合片２４にガイドされて軸方向に摺動することができるようになっている。このように、クラッチ部材３の係合片２４は、保持器５を軸方向にガイドするガイド部としての機能を備えている。
【００２９】
なお、図２には図示を省略しているが取り付け治具を用いて、保持器５にテーパころ４を取り付けた状態で、保持器５を入力歯車２に組み込む。また、入力歯車２、クラッチ部材３、保持器５、テーパころ４のアッセンブリを組み立てるときには、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、入力歯車２のフランジ部２１と保持器５の係合凸部２７との間に波形ばね７を組み入れる。
【００３０】
出力軸８は、図１に示すように、中間部位の外周面に軸方向に拡径したテーパ部４１を備えている。テーパ部４１の縮径側（図中左側）は３段の段差を設けており、径を段階的に小さくしている。
【００３１】
図５（ｂ）に示す入力歯車２、クラッチ部材３、保持器５、テーパころ４のアッセンブリは、テーパ部４１の縮径側の端部から出力軸８に装着する。出力軸８の１段目の段差部には、波形ばね７を組み込み、２段目の段差部には入力歯車２の内向きフランジ部２１を装着する。入力歯車２は出力軸８に遊装されており、出力軸８に装着したスペーサ４２により抜け止めをしている。
【００３２】
この状態において、出力軸８のテーパ部４１とクラッチ部材３の内周面との間には、軸方向に片側（図中右側）が徐々に狭くなった係合子収容空間４３が形成されており、保持器５のポケット２６に収容したテーパころ４を、この係合子収容空間４３に配設している。この係合子収容空間４３の狭い側４３ａは、テーパころ４がクラッチ部材３のカム面２５に周方向に楔係合可能な係合部位になっており、係合子収容空間４３の広い側４３ｂは、出力軸８のテーパ部４１とクラッチ部材３の内周面との間隔がテーパころ４の外径よりも広いために、テーパころ４の周方向の楔形状状態が解除される解除部位になっている。
【００３３】
作動部材１１は、中央部に出力軸８に遊装可能な穴４５を有する略円板状の部材であり、外径方向に延在した操作レバー１０を備えている。作動部材１１は、テーパ部４１の拡径側の端部から出力軸８に装着する。作動部材１１の穴４５の内径端部およびその近傍は保持器５を押圧する押圧部４６として保持器５側（図中左側）に屈曲している。作動部材１１の反対側の面（保持器５に対向しない面）には、図６に示すように、周方向（図１中、出力軸８の左端側から作動部材１１を見た場合に右回方向）に徐々に突出した複数の楔突起４７が周方向に所定の間隔で形成されている。
【００３４】
ハウジング９は、入力歯車２等で構成されるクラッチ部分を外装するカバー部材５１と、カバー部材５１の開口端部を封口する蓋部材５２で構成されている。カバー部材５１の下部には入力歯車２の歯面が外部に露出した開口５３を形成しており、この開口５３から入力歯車２を、例えば、スライドドアの駆動装置（モータ）の駆動軸に取り付けたウォームギア５４に連結することができるようになっている。また、ハウジングのカバー部材５１の上部には周方向に開口した開口５５を形成しており、この開口５５から作動部材１１の操作レバー１０をハウジング９の外側に延在しており、操作レバー１０を回動操作することができるようになっている。
【００３５】
ハウジング９の蓋部材５２は、その内側面５６を作動部材１１に対向させて、出力軸８のテーパ部４１の拡径側から装着している。蓋部材５２の内側面５６には、図６に示すように、作動部材１１の楔突起４７とは逆方向（図１中、出力軸８の左端側から蓋部材５２を見た場合に左回方向）に徐々に突出した楔突起５７を、作動部材１１の楔突起４７に噛み合うように形成している。ハウジング９の蓋部材５２に形成した楔突起５７と作動部材１１に形成した楔突起４７は、作動部材１１を軸方向（図中左側）に移動させるための一対のカム機構５８を構成している。
【００３６】
ハウジング９のカバー部材５１と蓋部材５２は、図１に示すように、それぞれ軸受５９、６０を介して出力軸８に取り付け、バーリングで加締めるなどの締結手段で締結する。
【００３７】
上記クラッチ部材３、作動部材１１、ハウジング９のカバー部材５１及び蓋部材５２は、例えば、冷間プレス加工によって安価に製造することができる。
【００３８】
戻しばね１２は、例えば、図１、及び、図７に示すように、ハウジング９のカバー部材５１の外周に装着したコイルばねからなり、図示は省略するが一端をハウジング９に固定し、図１中、出力軸８の左端側からハウジング９のカバー部材５１を見た場合に、操作レバー１０が右側に回動した位置にくるように他端６１を作動部材１１の操作レバー１０に取り付けている。この戻しばね１２は、操作レバー１０を右側に回動させる弾性復帰部材としての作用を備えている。
【００３９】
このクラッチ１は、上述したように構成されており、図７に示すように、常時は戻しばね１２の作用により、作動部材１１の操作レバー１０が右側に位置している。この状態では、図７に示すように、作動部材１１の楔突起４７とハウジング９の蓋部材５２の楔突起５７が噛み合っていないので、保持器５は、図１に示すように、波形ばね７により係合子収容空間４３の狭い側４３ａに弾性的に付勢され、テーパころ４は保持器５と一緒に係合子収容空間４３の狭い側４３ａに押し込まれる。保持器５が係合子収容空間４３の狭い側４３ａにあるときは、出力軸８とクラッチ部材３との径方向の隙間が狭くなっているので、入力歯車２に回転トルクが入力されたときに、テーパころ４がクラッチ部材３に設けたカム面２５に周方向に楔係合する。これにより、入力歯車２から出力軸８に回転トルクが伝達され、出力軸８が入力歯車２に対して正逆両方向に従動回転するようになる。また、出力軸８に回転トルクが逆入力された場合にも、テーパころ４がクラッチ部材３に設けたカム面２５に周方向に楔係合しているので、出力軸８から入力歯車２に回転トルクが逆入力される。
【００４０】
このとき、保持器５には、テーパころ４を介して周方向に大きな力が掛かるが、保持器５の係合凸部２７に形成した切欠き２８（図２参照）によって、保持器５の周方向の弾性変形を許容しているので、保持器５が破損するのを防止することができる。
【００４１】
このクラッチ１は、図８に示すように、作動部材１１の操作レバー１０を左側に回動操作することにより、テーパころ４の楔係合を解除して出力軸８をフリー回転させる状態に切り替えることができる。
【００４２】
詳しくは、操作レバー１０を、図９に示すように、作動部材１１の楔突起４７とハウジング９の蓋部材５２の楔突起５７が噛み合う位置まで回動させる。これにより、作動部材１１は、図１０に示すように、作動部材１１の楔突起４７がハウジング９の蓋部材５２の楔突起５７に乗り上がって軸方向左側に移動する。保持器５は、作動部材１１の押圧部４６により波形ばね７の弾性力に反して係合子収容空間４３の広い側に押し出され、テーパころ４は保持器５と一緒に係合子収容空間４３の広い側に移動する。保持器５が係合子収容空間４３の広い側に位置するときは、出力軸８とクラッチ部材３との隙間が広くなっているので、クラッチ部材３に設けたカム面２５に対するテーパころ４の周方向の楔係合が解除される。このとき、入力歯車２に回転トルクが入力されると、テーパころ４は、保持器５、クラッチ部材３及び入力歯車２と一緒に回転するが、出力軸８とクラッチ部材３との隙間が広いので、クラッチ部材３のカム面２５には楔係合せず、出力軸８には回転トルクは伝達されない。これにより、入力歯車２から出力軸８に回転トルクが伝達されず、出力軸８は入力歯車２に対して従動回転しない。また、この状態で出力軸８に回転トルクが逆入力された場合には、クラッチとしての機能を失っているので、入力歯車２には回転トルクが伝達されず、出力軸８を入力歯車２に対してフリー回転させることができる。
【００４３】
なお、図８に示すように、操作レバー１０を右側に回動させたときに、戻しばね１２は縮められ、弾性圧縮力が蓄えられている。このため、出力軸８をフリー回転状態から従動回転状態に切り替える場合は、操作レバー１０を右側に回動させ、作動部材１１の楔突起４７とハウジング９の蓋部材５２の楔突起５７の係合が外れると、戻しばね１２の弾性復元力により、操作レバー１０が自動的に右側に回動し、元の位置に戻るようになっている。
【００４４】
このクラッチ１は、例えば、入力歯車２をスライドドアの駆動装置（モータ）の駆動軸に取り付けたウォームギア５４に連結し、出力軸８を図示しないスライドドアの駆動機構に連結することにより、電動式のスライドドアの自動開閉状態と手動開閉状態を切り替える機構に適用することができる。
【００４５】
このクラッチ１によれば、操作レバー１０を回動操作するだけの簡単な操作で、電動式のスライドドアの自動開閉状態と手動開閉状態を切り替えることができる。また、テーパころ４の楔係合による機械式のクラッチ構造を備えているので、電磁クラッチに比べ小型軽量化及び低価格化が可能である。また常時通電する必要がないので省力化の点でも有利である。
【００４６】
また、テーパころ４が周方向に楔係合するクラッチ部材３を別体で設けているので、カム面２５の形成が簡単に行え、安価に製造することができる。
【００４７】
また、保持器５の係合凸部２７に形成した切欠き２８（図２参照）によって、保持器５の周方向の弾性変形を許容しているので、回転トルク伝達時に周方向に大きな力が保持器５に掛かった場合でも保持器５が破損するのを防止することができる。
【００４８】
また、保持器５の係合凸部２７をクラッチ部材３の係合片２４に周方向に係合させることによって、保持器５を軸方向にガイドしているので、保持器５を軸方向に真っ直ぐに移動させることができ、テーパころ４のスキューなどを抑止することができ、これにより保持器５に想定外の負荷が掛かるのを防止でき、大きな回転トルクが掛かった場合でも不具合を防止することができる。
【００４９】
以上、本発明のクラッチの一実施形態を説明したが、本発明のクラッチは、上記の実施形態に限定されるものではない。
【００５０】
係合子収容空間は、係合子が周方向に楔係合する外輪（クラッチ部材）の内径或いは内輪（出力軸）の外径の何れか一方或いは両方を軸方向にテーパ形状にして設けるとよい。例えば、上記実施形態では、出力軸にテーパ部を設け、カム面を設けたクラッチ部材を入力歯車に取り付けて係合子収容空間を設けているが、出力軸にカム面を設けたクラッチ部材を取り付け、入力歯車の内周面を軸方向に片側を狭くし、反対側を広くして係合子収容空間を設けてもよい。
【００５１】
また、テーパころが周方向に楔係合するカム面は、テーパころが正逆何れの回転方向にも楔係合するように、中央が深く、中央から回転方向の両側へ徐々に浅くなった形状を備えたものを例示したが、カム面は、テーパころが正方向回転には楔係合し、逆方向回転には楔係合しないように、回転方向の正方向側を徐々に浅くし、逆方向側を深くした形状にしてもよい。このカム面によれば、テーパころを係合子収容空間の狭い側に移動させた場合でも、正方向の回転トルクは入力歯車から出力軸に伝達するが、逆方向の回転トルクは伝達しない、いわゆるワンウェイクラッチを構成することができる。
【００５２】
なお、上記実施形態では、係合子としてはテーパころを例示したが、本発明に係るクラッチはこれに限定されず、入力部材と被動部材の間で、周方向に楔係合可能な種々の係合子を適用することができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明に係るクラッチは、係合子収容空間の軸方向の片側に係合子が前記楔係合可能な状態になる係合部位を設け、反対側に係合子の楔係合を解除する解除部位を設け、かつ、係合部位と解除部位との間で係合子を軸方向に移動させる操作手段を設けているので、操作部により係合子を係合子収容空間の係合部位に移動させれば被動部材が従動回転し、係合子を係合子収容空間の解除部位に移動させれば被動部材がフリー回転するようになる。このクラッチは、電磁クラッチに比べ小型軽量化及び低価格化が可能であり、また常時通電する必要がないので省力化の点でも有利である。
【００５４】
本発明に係るクラッチは、保持器の一端に、保持器の周方向の弾性変形を許容する切欠きを形成したので、入力された回転トルクを伝達するときや保持器を軸方向に相対移動させたときにおいて、保持器に生じる内部応力を緩和することができ、保持器の破損を防止することができる。
【００５５】
また、入力部材と被動部材の何れか一方に周方向に係合したクラッチ部材を設け、クラッチ部材にテーパころが周方向に楔係合するカム面を形成したので、カム面の成形など製造が容易になり、低コスト化を図ることができる。
【００５６】
また、クラッチ部材に保持器を軸方向にガイドするガイド部を設けたので、保持器を軸方向に真っ直ぐに移動させることができ、テーパころのスキューなどを抑止することができ、これにより保持器に想定外の負荷が掛かるのを防止できる。
【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の縦断側面図。
【図２】入力部材、クラッチ部材、保持器、キャップ部材の分解斜視図。
【図３】クラッチ部材に形成したカム面を示す縦断面図。
【図４】テーパころの配設状態を示す縦断面図。
【図５】（ａ）はキャップ部材を取り付ける状態を示し、（ｂ）はキャップ部材を取り付けた状態を示す縦断側面図を示す。
【図６】作動部材とハウジングとの間のカム機構を示す断面図。
【図７】従動状態での操作レバーの位置を示す図。
【図８】フリー回転状態での操作レバーの位置を示す図。
【図９】フリー回転状態において作動部材とハウジングのカム機構が係合した状態を示す断面図。
【図１０】本発明の一実施形態に係るクラッチのフリー回転状態を示す縦断側面図。
【符号の説明】
１ クラッチ
２ 入力歯車（入力部材）
３ クラッチ部材
４ テーパころ（係合子）
５ 保持器
６ キャップ部材
７ 波形ばね
８ 出力軸（被動部材）
９ ハウジング
１０ 操作レバー
１１ 作動部材
１２ 戻しばね
２４ 係合片（ガイド部）
２７ 係合凸部
２８ 切欠き
４１ テーパ部
４３ 係合子収容空間
４３ａ 係合子収容空間の狭い側
４３ｂ 係合子収容空間の広い側
４６ 押圧部
４７ 楔突起
５７ 楔突起
５８ カム機構
Claims (11)
- 回転トルクが入力される入力部材と、被動部材と、前記入力部材と被動部材との間に形成した係合子収容空間に配設され、前記入力部材と被動部材との間で周方向に楔係合可能な係合子とを備え、入力部材と被動部材との間で係合子が周方向に楔係合したときに、入力部材から被動部材に回転トルクを伝達するクラッチにおいて、
前記係合子収容空間の軸方向の片側に係合子が前記楔係合可能な状態になる係合部位を設け、反対側に係合子の楔係合を解除する解除部位を設け、かつ、前記係合部位と解除部位との間で前記係合子を軸方向に移動させる操作手段を設けたことを特徴とするクラッチ。 - 前記係合子がテーパころであり、前記テーパころを保持すると共にに、前記入力部材と被動部材との間に軸方向に移動可能に配設した保持器を備え、
前記係合子収容空間が、前記入力部材と被動部材との間で軸方向の片側が狭く、反対側に向けて漸次広くなるように形成されており、係合子収容空間の狭い側にテーパころが周方向に係合可能な係合部位を設け、広い側に前記テーパころの楔係合を解除する解除部位を設けており、
かつ、テーパころの小径端を係合子収容空間の狭い側に向けて、前記テーパころを配設するとともに、前記操作手段が保持器と共にテーパころを軸方向に前後に移動させることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ。 - 前記保持器が一端に、保持器の周方向の弾性変形を許容する切欠きを形成したことを特徴とする請求項２に記載のクラッチ。
- 前記入力部材と被動部材の何れか一方に周方向に係合したクラッチ部材を設け、前記クラッチ部材にテーパころが周方向に楔係合するカム面を形成したことを特徴とする請求項２又は３に記載のクラッチ。
- 前記クラッチ部材に保持器を軸方向にガイドするガイド部を設けたことを特徴とする請求項４に記載のクラッチ。
- 前記操作手段が、テーパころを保持器と共に係合子収容空間の狭い側に付勢する弾性付勢手段と、前記弾性付勢手段に抗して前記テーパころを保持器と共に係合子収容空間の広い側に移動させ、前記テーパころの楔係合状態を解除する係合状態解除手段とを備えていることを特徴とする請求項２から５の何れかに記載のクラッチ。
- 前記弾性付勢手段が、前記係合子収容空間の広い側において、前記入力部材又は被動部材に設けた内向き又は外向きのフランジ部と、保持器の一端との間に組み込んだばね部材からなることを特徴とする請求項６に記載のクラッチ。
- 前記係合状態解除機構が、前記保持器のテーパころ小端側の周縁部に軸方向に対向するように配設した押圧部を有する作動部材と、
前記係合子収容空間に対して軸方向に相対的に静止した静止部材と、
前記作動部材を静止部材に対して相対的に所定方向に回動させたときに、作動部材を軸方向に移動させ、前記押圧部で保持器と共にテーパころを押圧移動させるカム機構と、
前記作動部材を回動操作する操作部とを備えていることを特徴とする請求項２に記載のクラッチ。 - 前記静止部材が軸受を介して入力部材及び被動部材を回転自在に外装するハウジングであることを特徴とする請求項８に記載のクラッチ。
- 前記作動部材を静止部材に対して相対的に回動させたときに弾性力を蓄積し、前記作動部材を静止部材に対して逆方向に相対的に回動させたときに、前記作動部材の押圧部を係合子から離隔させる弾性復帰部材を備えていることを特徴とする請求項８又は９に記載のクラッチ。
- 前記弾性復帰部材が、一端を作動部材に繋止し、他端を静止部材に繋止したコイルばねからなることを特徴とする請求項１０に記載のクラッチ。
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