JP2004324693A

JP2004324693A - 逆入力遮断クラッチ

Info

Publication number: JP2004324693A
Application number: JP2003116997A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Domoto; 正和堂本; Makoto Yasui; 誠安井; Koji Sato; 光司佐藤
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2003-04-22
Filing date: 2003-04-22
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2023-04-22
Also published as: JP4209242B2

Abstract

【課題】入力側から一方向の回転トルクのみを出力側へ伝達する機能を具備した逆入力遮断クラッチを提供することにある。
【解決手段】ハウジング２６に対して入力外輪２１と出力内輪２２を正逆回転自在に配置し、入力外輪２１と出力内輪２２間に正逆両回転方向に係合・離脱可能なローラ２３を介装し、そのローラ２３を保持する保持器２４により入力外輪２１に対する相対回転を通じてハウジング２６に対する保持器２４の回転に対して保持器２４に摩擦抵抗を作用させて入力外輪２１と保持器２４の回転位相差を制御することによりローラ２３の係合・離脱を切り替える逆入力遮断クラッチであって、入力外輪２１からの正逆回転トルクのうち、一方向の回転トルクのみをローラ２３の係合により出力内輪２２に伝達する規制手段を設ける。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電動自転車、自動二輪車やエンジンのスタータ等に利用されるもので、入力側から一方向の回転トルクのみを出力側へ伝達する一方、出力側から正逆両方向の回転トルクを遮断して入力側へ伝達しない機能を有する逆入力遮断クラッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電動自転車の駆動装置を図１３に示す（例えば、特許文献１参照）。この駆動装置は、モータ駆動とペダル駆動の両方が行えるもので、モータ１に連設された減速機２の出力軸３と第一のワンウェイクラッチ４を第一のチェーン５を介して連結すると共に、ペダル６に連設されたクランク軸７と第二のワンウェイクラッチ８を第二のチェーン９を介して連結している。
【０００３】
第一のワンウェイクラッチ４と第二のワンウェイクラッチ８が同軸的に設けられた主軸１０には、サンギア、キャリア、プラネタリギア、リングギアからなる遊星歯車機構１１が設けられ、その遊星歯車機構１１のリングギア１２に第三のチェーン１３を介して自転車の後輪（図示せず）が連結されている。
【０００４】
前記構成からなる駆動装置において、モータ１からの駆動は、減速機２→第一のチェーン５→第一のワンウェイクラッチ４→遊星歯車機構１１のリングギヤ１２→第三のチェーン１３を介して後輪に伝達される。また、ペダル６からの駆動は、クランク軸７→第二のチェーン９→第二のワンウェイクラッチ８→遊星歯車機構１１のリングギヤ１２→第三のチェーン１３を介して後輪に伝達される。
【０００５】
この駆動装置では、モータ側に設置された第一のワンウェイクラッチ４とペダル側に設置された第二のワンウェイクラッチ８は、同一回転方向に対して動力を伝達するように主軸１０に取り付けられている。そのため、自転車走行時の駆動源としては、モータ１あるいはペダル６のいずれか回転が速い方となる。なお、モータ１あるいはペダル６のいずれか回転が遅い方は、そのワンウェイクラッチ４，８が空転状態となるので動力が伝達されることはない。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５７−７４２８５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した特許文献１に開示された駆動装置を備えた電動自転車を前方へ押しながら歩く場合、その電動自転車の後輪と駆動装置のモータ１および減速機２との間に配設された第一のワンウェイクラッチ４は空転状態となるため、電動自転車の搭乗者はその電動自転車を小さな力で押し歩くことができる。
【０００８】
しかしながら、電動自転車を後方へ押しながら歩く場合には、第一のワンウェイクラッチ４がロック方向に回転するので、その第一のワンウェイクラッチ４のロックにより後輪からの駆動力が減速機２およびモータ１に伝達され、電動自転車を後方へ押し歩くのに大きな力を必要としていた。
【０００９】
また、この電動自転車の駆動装置では、第二のワンウェイクラッチ８を備えていることから、電動自転車を前方へ押しながら歩く場合には、その第二のワンウェイクラッチ８が空転状態となるのでペダル６は回転しないが、電動自転車を後方へ押しながら歩く場合には、第二のワンウェイクラッチ８がロック方向に回転するので、ペダル６が回転することで煩わしいものとなる。
【００１０】
そこで、電動自転車を後方へ押しながら歩く際に、その電動自転車を小さな力で後方へ押し歩くことができるワンウェイクラッチを本出願人は先に提案している（特願２００２−２８３２４）。本出願人が先に提案した逆入力遮断クラッチは、図１４および図１５に示すように入力側からの正逆両方向の回転トルクを出力軸に伝達し、逆に、出力側からの正逆両方向の回転トルクを遮断して入力側に伝達しない機能を有するものである。
【００１１】
この逆入力遮断クラッチは、入力側回転部材としての入力外輪２１と、出力側回転部材としての出力内輪２２と、トルク伝達部材としてのローラ２３と、そのローラ２３を保持する保持器２４と、その保持器２４の位置決めを行う弾性部材としてのセンタリングばね２５と、静止側部材としてのハウジング２６と、保持器２４の回転に対して保持器２４に滑り摩擦抵抗を作用させる回転抵抗付与手段としての摺動ばね２７とを具備する。前述した入力外輪２１の内周面には、出力内輪２２の外周面との間に正逆両回転方向に対称に楔空間ｍを形成したカム面２１ａが円周方向等間隔に形成されている。
【００１２】
この逆入力遮断クラッチの初期状態では、入力外輪２１と保持器２４に嵌合されたセンタリングばね２５の作用により、ローラ２３は入力外輪２１のカム面２１ａの円周方向中央に位置する状態に保持されている（図１５参照）。この時、ローラ２３と出力内輪２２の間には隙間ｎを持つように設定されている。また、保持器２４は摺動ばね２７によってハウジング２６との間で摩擦抵抗を付与している。
【００１３】
図１５に示すように出力内輪２２に回転トルク（図中矢印参照）を作用させた逆入力時には、センタリングばね２５により位置決めされた保持器２４により保持されたローラ２３が楔空間ｍの円周方向中央に位置し続けることから、ローラ２３と出力内輪２２との間に隙間ｎがあるので入力外輪２１と出力内輪２２は回転方向で係合せず、出力内輪２２は正逆両方向ともに空転してその出力内輪２２に逆入力された回転トルクは入力外輪２１に伝達されずに遮断される。
【００１４】
一方、図１６および図１７に示すように入力外輪２１に正回転トルクあるいは逆回転トルク（図中矢印参照）を作用させた入力時には、入力外輪２１は回転しようとするが、センタリングばね２５が弾性変形してその弾性変形力を上回る摺動ばね２７の摩擦抵抗によって保持器２４に回転位相差が生じ、その回転位相差によりローラ２３が入力外輪２１に対して相対移動し楔空間ｍで噛み込んだ状態となり、入力外輪２１に入力された回転トルクは出力内輪２２に伝達される。なお、入力外輪２１が停止すれば、センタリングばね２５の復元力によりローラ２３が楔空間ｍから離脱し、入力外輪２１のカム面２１ａの円周方向中央に戻って初期状態となる。
【００１５】
しかし、入力外輪２１が停止しても、例えばローラ２３に作用する残留トルクが大きい場合、ローラ２３が楔空間ｍに噛み込んだままになる場合がある。このような場合には、入力外輪２１を反対方向に回転させ、ローラ２３を楔空間ｍから離脱させることができる。これにより、前記初期状態となる。
【００１６】
この逆入力遮断クラッチを前述した電動自転車の駆動装置における第一のワンウェイクラッチ４（図１３参照）として使用すれば、出力側からの正逆回転トルクは遮断されるので、電動自転車を押しながら歩く場合に、前進あるいは後進のいずれであっても小さな力で済むことになる。
【００１７】
また、逆入力遮断クラッチを前述した電動自転車の駆動装置における第二のワンウェイクラッチ８に使用した場合、出力側からの正逆回転トルクは遮断されるので、電動自転車を押しながら歩く場合に、前進あるいは後進のいずれであってもペダルが回転することはない。
【００１８】
しかしながら、この逆入力遮断クラッチでは、入力側からの正回転トルク（図１６参照）および逆回転トルク（図１７参照）を出力側に伝達してしまうので、この逆入力遮断クラッチを電動自転車の駆動装置における第一のワンウェイクラッチ４に使用すると、例えばモータ１が急減速した場合、入力外輪２１が急減速することになる。その時、ローラ２３および保持器２４には慣性力が作用しており、その慣性力が摺動ばね２７とハウジング２６との摩擦抵抗およびセンタリングばね２５の弾性力にも打ち勝つと、ローラ２３が入力外輪２１に対して相対移動し、ローラ２３が楔空間ｍの逆方向のカム面２１ａで噛み込んだ状態となって、逆方向の回転トルクを伝達しようとし、電動自転車の後輪には急ブレーキが作用することになる。
【００１９】
また、この逆入力遮断クラッチを電動自転車の駆動装置における第二のワンウェイクラッチ８に使用すると、例えば電動自転車の前進中にペダル６を逆転させた場合、入力外輪２１が逆転し、逆方向の回転トルクを伝達しようとするため、電動自転車の後輪には急ブレーキが作用することになる。また、その反力でペダル６が正方向に回転し、人間の脚に衝撃力が作用したり巻き込まれたりする可能性がある。
【００２０】
このように入力側から出力側へのトルク伝達が一方向のみでよいもの、例えば電動自転車、自動二輪車、エンジンのスタータ等に前述した逆入力遮断クラッチを使用すると、入力外輪２１が逆方向にロックした時の不具合が発生する可能性がある。
【００２１】
そこで、入力側から一方向の回転トルクのみを出力側へ伝達する一方、出力側から正逆両方向の回転トルクを遮断して入力側へ伝達しない機能を有する逆入力遮断クラッチを提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、静止側部材に対して入力側回転部材と出力側回転部材を正逆回転自在に配置し、前記入力側回転部材と出力側回転部材間に係合・離脱可能なトルク伝達部材を介装し、そのトルク伝達部材を保持する保持器により前記入力側回転部材に対する相対回転を通じて前記静止側部材に対する保持器の回転に対して保持器に摩擦抵抗を作用させて入力側回転部材と保持器の回転位相差を制御することにより前記トルク伝達部材の係合・離脱を切り替える逆入力遮断クラッチであって、前記入力側回転部材からの正逆回転トルクのうち、一方向の回転トルクのみをトルク伝達部材の係合により前記出力側回転部材に伝達する規制手段を設けたことを特徴とする。
【００２３】
本発明では、入力側回転部材からの正逆回転トルクのうち、一方向の回転トルクのみをトルク伝達部材の係合により前記出力側回転部材に伝達する規制手段を設けたことにより、入力側回転部材から出力側回転部材へのトルク伝達が一方向のみでよいもの、例えば電動自転車、自動二輪車、エンジンのスタータ等に適用する場合、入力側回転部材が逆方向にロックした時の不具合を解消することができる。
【００２４】
なお、入力側回転部材と出力側回転部材の配置関係は、同心回転軸の半径方向で対向させる場合、または、同心回転軸の軸方向で対向させる場合を問わない。ここで「入力側回転部材」は、回転駆動源から入力トルクを受けて回転する部材を意味し、「出力側回転部材」は、トルク伝達部材の係合・離脱作用を通じて、入力側回転部材と共に回転し、かつ入力側回転部材に対して空転可能とした部材を意味する。
【００２５】
前記構成における規制手段としては、▲１▼入力側回転部材の内周面に、出力側回転部材の外周面との間で正逆回転方向のうち一方向のみに縮小する楔空間が形成されるカム面を形成した構成、▲２▼入力側回転部材と保持器に嵌合され、その保持器の位置決めを行う弾性部材の撓みにより、前記入力側回転部材からの回転トルクを一方向のみに伝達可能とした構成、▲３▼入力側回転部材と保持器間に設けられ、入力側回転部材に対する保持器の相対移動を一方向に規制する凹凸構造により、前記入力側回転部材からの回転トルクを一方向のみに伝達可能とした構成が望ましい。
【００２６】
また、本発明は、回転駆動源の駆動力を直接または減速機構を介して入力側回転部材に伝達する構成とすることが望ましい。なお、「回転駆動源」としては、モータ（電動モータの他、油圧モータ、エアーモータ等も含む）や内燃機関等が代表的であるが、ここでの「回転駆動源」には、電気、油圧、空気圧等の動力により回転力を発生させるあらゆる機器、さらには手動操作で回転力を発生させる機構も含まれる。また、「減速機構」の構造は特に問わず、歯車機構、ウォーム＆ホイール機構、遊星ローラ機構、コーン・ディスク機構等により構成されたものが含まれる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る逆入力遮断クラッチの実施形態を以下に詳述する。図１乃至図６は、入力側回転部材の内周面に、出力側回転部材の外周面との間で正逆回転方向のうち一方向のみに縮小する楔空間が形成されるカム面を形成した第一の実施形態で、図１乃至図４は外輪入力タイプの逆入力遮断クラッチを示し、図５および図６は内輪入力タイプの逆入力遮断クラッチを示す。なお、図１４乃至図１７と同一部分には同一参照符号を付す。
【００２８】
図１および図２に示す外輪入力タイプの逆入力遮断クラッチは、入力側回転部材としての入力外輪２１と、出力側回転部材としての出力内輪２２と、トルク伝達部材としてのローラ２３と、ローラ２３を保持する保持器２４と、保持器２４の位置決めを行う弾性部材としてのセンタリングばね２５と、静止側部材としてのハウジング２６と、保持器２４の回転に対して保持器２４にすべり摩擦抵抗を作用させる回転抵抗付与手段としての摺動ばね２７とを備えている。
【００２９】
入力外輪２１は、例えば電動モータと減速機構とで構成される駆動部（図示せず）に直結され、あるいは、チェーン等の動力伝達手段を介して間接的に駆動部に連結されている。
【００３０】
出力内輪２２は、入力外輪２１の内径側に配設されており、入力外輪２１の内周面に対向する円筒部２２ａと、円筒部２２ａの一端から回転中心に向けて延在したフランジ部２２ｂと、フランジ部２２ｂから回転軸に沿って延在した中空の軸部２２ｃとを備えている。なお、フランジ部２２ｂの外周側端面に止め輪２８を装着することにより入力外輪２１の抜け止めがなされている。
【００３１】
入力外輪２１の内周面には、図２に示すように出力内輪２２の円筒部２２ａの外周面との間に正逆回転方向のうち一方向（図２左側方向）のみに縮小した楔空間ｐを形成したカム面２１ｂが複数（ローラ２３の数と同数）円周方向等間隔に形成されている。この楔空間ｐは、ローラ２３の初期位置（図２の状態）でそのローラ２３の直径よりも大きくなっており、出力内輪２２の外周面との間に隙間ｑを有する。
【００３２】
図２に示すようにローラ２３が楔空間ｐの初期位置に位置する時は、ローラ２３と出力内輪２２の外周面との間に隙間ｑがあるため、そのローラ２３は楔空間ｐ内で自転可能である。この時、入力外輪２１と出力内輪２２は回転方向で係合していないため、初期状態あるいは出力内輪２２に正逆回転トルク（図中矢印参照）が逆入力された時、その逆入力回転トルクは入力外輪２１へ伝達されずに遮断される。
【００３３】
図３に示すようにローラ２３が楔空間ｐの初期位置から正逆回転方向のうち一方向（図中左側）に移動して楔空間ｐの縮小した箇所に噛み込んだ時は、入力外輪２１と出力内輪２２がローラ２３を介して係合し、入力外輪２１からの回転トルク（図中矢印参照）がローラ２３を介して出力内輪２２に伝達される。
【００３４】
図４に示すようにローラ２３が楔空間ｐの初期位置から図３と反対方向（図中右側）に移動して楔空間ｐの拡大した箇所に位置する時は、入力外輪２１と出力内輪２２は回転方向で係合せずにローラ２３と出力内輪２２の外周面との間で滑りが生じ、入力外輪２１からの回転トルク（図中矢印参照）がローラ２３を介して出力内輪２２に伝達されない。
【００３５】
一般的に、クラッチとして回転トルクを伝達するためには、楔角度２α、つまり、ローラ２３が入力外輪２１の内周面と接する点での接線とローラ２３が出力内輪２２の外周面と接する点での接線がなす角度が１２°程度より小さくなければならない。従って、楔空間ｐにおいて、入力外輪２１の内周面に楔角度２αが１２°より小さいカム面２１ｂを一方向に形成し、その反対方向にはカム面を形成せず、ローラ２３が接触した場合でも楔角度２αが１２°より大きくなるようにしてローラ２３と出力内輪２２間で滑りが生じるようにする。
【００３６】
保持器２４は、円周方向等間隔に形成したポケット２４ａにローラ２３を保持した状態で、入力外輪２１の内周と出力内輪２２の円筒部２２ａとの間に配設された保持部２４ｂと、出力内輪２２のフランジ部２２ｂの軸方向反対側において保持部２４ｂから内径側に延在したフランジ部２４ｃと、出力内輪２２の円筒部２２ａの内側においてフランジ部２４ｃから軸方向に突出した突起部２４ｄとを備えている。
【００３７】
センタリングばね２５は、略Ｕ字形断面の弾性部材であって、そのＵ字形の底部を保持器２４に形成された凹孔２４ｅに嵌合させると共に、Ｕ字形の上端部を入力外輪２１に形成された凹所２１ｃに係合させている。このセンタリングばね２５は、保持器２４と入力外輪２１を弾性的に連結する作用と、保持器２４に保持されたローラ２３が、楔空間ｐの初期位置に配置されるように保持器２４を入力外輪２１に対して位置決め（センタリング）する作用を発揮する。
【００３８】
ハウジング２６は、クラッチ軸方向の一方側に位置するフランジ部２６ａと、そのフランジ部２６ａの内周面から軸方向他方側に向けて延在したボス部２６ｂとを備えている。また、出力内輪２２の軸部２２ｃの外周面に止め輪２９を嵌着し、この止め輪２９により出力内輪２２のハウジング２６からの抜け止めとしている。
【００３９】
ボス部２６ｂの内周面は、出力内輪２２の軸部２２ｃと嵌合する軸穴２６ｃになっている。ボス部２６ｂの外周面は、出力内輪２２の円筒部２２ａの内周面と半径方向隙間を介して対向しており、ボス部２６ｂの外周面と出力内輪２２の円筒部２２ａとの間に円周方向に連続した空間が形成されている。上述した保持器２４の突起部２４ｄは、この円周方向に連続した空間に突出しており、保持器２４の回転に伴って、この連続空間において回転する。
【００４０】
摺動ばね２７は、ハウジング２６のボス部２６ｂに嵌着可能な有端リング状の弾性部材であって、ボス部２６ｂに嵌着されてボス部２６ｂを摺動する摺動部２７ａと、摺動部２７ａの両端部を外径側に折曲した係合片２７ｂ，２７ｃとを備えている。この摺動ばね２７の係合片２７ｂ，２７ｃは、保持器２４の突起部２４ｄの円周方向両側に隙間をもって配設され、保持器２４の突起部２４ｄとそれぞれ円周方向に係合可能となっている。
【００４１】
この逆入力遮断クラッチは、入力外輪２１に入力された正逆両方向のうち一方向の回転トルクのみを出力内輪２２に伝達する一方、出力内輪２２に逆入力された正逆両方向の回転トルクを遮断する作用を発揮する。初期状態では、図２に示すように保持器２４はセンタリングばね２５によりセンタリングされており、そのポケット２４ａに収容されたローラ２３は、楔空間ｐの初期位置にある。
【００４２】
図３に示すように入力外輪２１に一方向（図中矢印で示す時計方向）の回転トルクが入力されると、保持器２４は、センタリングばね２５によって入力外輪２１に連結されているから、入力外輪２１と共に回転を始める。その保持器２４が所定角度回転すると、保持器２４の突起部２４ｄが摺動ばね２７の係合片２７ｂに接触した状態となる。さらに、入力外輪２１が回転すると、保持器２４の突起部２４ｄが摺動ばね２７の係合片２７ｂに接触した状態で、摺動ばね２７が連れ回るようになる。
【００４３】
この時、摺動ばね２７はハウジング２６のボス部２６ｂ周りを摺動回転することによりすべり摩擦抵抗を受ける。このすべり摩擦抵抗は係合片２７ｂから保持器２４の突起部２４ｄに伝わり、保持器２４の回転抵抗となる。ここで、摺動ばね２７のすべり摩擦抵抗に起因する保持器２４の回転抵抗（トルク）がセンタリングばね２５の弾性力（バネトルク）よりも大きいため、センタリングばね２５に弾性変形が生じ、その分、保持器２４は入力外輪２１に対して回転遅れを生じる。
【００４４】
このセンタリングばね２５の弾性変形に伴う保持器２４の回転遅れによって、ポケット２４ａに保持されたローラ２３は、入力外輪２１のカム面２１ｂにより形成された楔空間ｐに噛み込んだ状態となる。これにより入力外輪２１に入力された回転トルクはローラ２３を介して出力内輪２２に伝達される。
【００４５】
逆に、図２に示す初期状態から、図４に示すように入力外輪２１に逆方向（図中矢印で示す反時計方向）の回転トルクが入力されると、保持器２４はセンタリングばね２５によって入力外輪２１に連結されているから、入力外輪２１と共に回転を始める。その保持器２４が所定角度回転すると、保持器２４の突起部２４ｄが摺動ばね２７の係合片２７ｃに接触した状態となる。さらに、入力外輪２１が回転すると、保持器２４の突起部２４ｄが摺動ばね２７の係合片２７ｃに接触した状態で、摺動ばね２７が連れ回るようになる。
【００４６】
この時、摺動ばね２７はハウジング２６のボス部２６ｂ周りを摺動回転することによりすべり摩擦抵抗を受ける。このすべり摩擦抵抗は係合片２７ｃから保持器２４の突起部２４ｄに伝わり、保持器２４の回転抵抗となる。ここで、摺動ばね２７のすべり摩擦抵抗に起因する保持器２４の回転抵抗（トルク）がセンタリングばね２５の弾性力（バネトルク）よりも大きいため、センタリングばね２５に弾性変形が生じ、その分、保持器２４は入力外輪２１に対して回転遅れを生じる。
【００４７】
このセンタリングばね２５の弾性変形に伴う保持器２４の回転遅れによって、ポケット２４ａに保持されたローラ２３は、入力外輪２１のカム面２１ｂにより形成された楔空間ｐで噛み込まずに出力内輪２２の外周面に対して滑り状態となる。これにより入力外輪２１に入力された回転トルクはローラ２３を介して出力内輪２２に伝達されることはない。
【００４８】
なお、図２矢印で示すように出力内輪２２から逆入力される回転トルクに対しては、摺動ばね２７のすべり摩擦抵抗は生じないので、センタリングばね２５の作用により保持器２４がセンタリングされ、保持器２４と入力外輪２１との回転位相差が解消される。保持器２４がセンタリングされた状態では、ローラ２３が楔空間ｐの初期位置で自転できるから、出力側から逆入力された回転トルクに対しては出力内輪２２が空転し、この逆入力トルクを入力外輪２１に対して遮断する。
【００４９】
以上の実施形態は、外輪入力タイプの逆入力遮断クラッチであるが、図５および図６に示す内輪入力タイプの逆入力遮断クラッチにも適用可能である。
【００５０】
この内輪入力タイプの逆入力遮断クラッチは、入力側回転部材としての入力内輪３１と、出力側回転部材としての出力外輪３２と、トルク伝達部材としてのローラ３３と、ローラ３３を保持する保持器３４と、保持器３４の位置決めを行う弾性部材としてのセンタリングばね３５と、静止側部材としてのハウジング３６と、保持器３４の回転に対して保持器３４にすべり摩擦抵抗を作用させる回転抵抗付与手段としての摺動ばね３７とを備えている。
【００５１】
入力内輪３１は、例えば電動モータと減速機構とで構成される駆動部（図示せず）に直結され、あるいは、チェーン等の動力伝達手段を介して間接的に駆動部に連結されている。出力外輪３２は、入力内輪３１の外径側に配設されており、その外周側端面に止め輪３８を装着することにより出力外輪３２の抜け止めがなされている。入力内輪３１は、出力外輪３２の内周面に対向する円筒部３１ａと、円筒部３１ａの一端に形成された鍔部３１ｂと、円筒部３１ａから回転軸に沿って延在した中空の軸部３１ｃとを備えている。
【００５２】
入力内輪３１の外周面には、図６に示すように出力外輪３２の内周面との間に正逆回転方向のうち一方向（図中左方向）のみに縮小する楔空間ｒを形成した平坦なカム面３１ｂが複数（ローラ３３の数と同数）円周方向等間隔に形成されている。この楔空間ｒは、ローラ３３の初期位置（図６の状態）でそのローラ３３の直径よりも大きくなっており、出力外輪３２の内周面との間に隙間ｓを有し、そのローラ３３は楔空間ｒ内で自転可能となっている。この初期状態では、入力内輪３１と出力外輪３２は回転方向で係合していないため、出力外輪３２に回転トルク（図中矢印Ｃ参照）が逆入力された時、その逆入力回転トルクは入力内輪３１へ伝達されずに遮断される。
【００５３】
ローラ３３が楔空間ｒの初期位置から正逆回転方向のうち一方向（図中左側）に移動して楔空間ｒの縮小した箇所に噛み込んだ時は、入力内輪３１と出力外輪３２がローラ３３を介して係合し、入力内輪３１からの回転トルク（図中矢印Ａ参照）がローラ３３を介して出力外輪３２に伝達される。
【００５４】
また、ローラ３３が楔空間ｒの初期位置から前述とは反対方向（図中右側）に移動して楔空間ｒの拡大した箇所に位置する時は、入力内輪３１と出力外輪３２は回転方向で係合せずにローラ３３と出力外輪３２の外周面との間で滑りが生じ、入力内輪３１からの回転トルク（図中矢印Ｂ参照）がローラ３３を介して出力外輪３２に伝達されない。
【００５５】
保持器３４は、円周方向等間隔に形成したポケット３４ａにローラ３３を保持した状態で、入力内輪３１の外周と出力外輪３２の間に配設された円筒状を有する。
【００５６】
ハウジング３６は、保持器３４の外周に配置された支持部３６ａと、出力外輪３２の軸方向反対側において支持部３６ａから内径側に延在したフランジ部３６ｂとを備えている。また、入力内輪３１の軸部３１ｃの外周面に止め輪３９を嵌着し、この止め輪３９により入力内輪３１のハウジング３６からの抜け止めとしている。
【００５７】
センタリングばね３５は、入力内輪３１の円筒部３１ａの端面に嵌着可能な有端リング状の弾性部材であって、円筒部３１ａの端面に形成した凹溝に縮径可能なように嵌着されたリング部３５ａと、リング部３５ａの両端部を外径側に折曲した係合片３５ｂ，３５ｃとを備えている。このセンタリングばね３５の係合片３５ｂ，３５ｃは、保持器３４に形成された凹孔３４ｄに挿入配置され、その凹孔３４ｄの円周方向両側に係合可能となっている。
【００５８】
センタリングばね３５は、保持器３４と入力内輪３１を弾性的に連結する作用と、保持器３４に保持されたローラ３３が、楔空間ｒの初期位置に配置されるように保持器３４を入力内輪３１に対して位置決め（センタリング）する作用を発揮する。
【００５９】
摺動ばね３７は、ハウジング３６の支持部３６ａの内径に嵌着可能な有端リング状の弾性部材であって、支持部３６ａに嵌着されて支持部３６ａを摺動する摺動部３７ａと、摺動部３７ａの両端部を内径側に折曲した係合片３７ｂ，３７ｃとを備えている。この摺動ばね３７の係合片３７ｂ，３７ｃは、保持器３４に形成された凹孔３４ｅの円周方向両側に隙間をもって挿入配置され、保持器３４の凹孔３４ｅの円周方向両側とそれぞれ係合可能となっている。
【００６０】
この逆入力遮断クラッチも、前述した外輪入力タイプと同様、入力内輪３１に入力された一方向の回転トルクのみを出力外輪３２に伝達する一方、出力外輪３２に逆入力された両方向の回転トルクを遮断する作用を発揮するものである。初期状態では、図６に示すように保持器３４はセンタリングばね３５によりセンタリングされており、そのポケット３４ａに収容されたローラ３３は、楔空間ｒの初期位置にある。
【００６１】
入力内輪３１に一方向（図中矢印Ａで示す時計方向）の回転トルクが入力されると、保持器３４はセンタリングばね３５によって入力内輪３１に連結されているから、入力内輪３１と共に回転を始める。その保持器３４が所定角度回転すると、保持器３４の凹孔３４ｅで摺動ばね３７の係合片３７ｂが接触した状態となる。さらに、入力内輪３１が回転すると、保持器３４の凹孔３４ｅに摺動ばね３７の係合片３７ｂが接触した状態で摺動ばね３７が連れ回るようになる。
【００６２】
この時、摺動ばね３７はハウジング３６周りを摺動回転することによりすべり摩擦抵抗を受ける。このすべり摩擦抵抗は係合片３７ｂから保持器３４に伝わって回転抵抗となる。ここで、摺動ばね３７のすべり摩擦抵抗に起因する保持器３４の回転抵抗（トルク）がセンタリングばね３５の弾性力（バネトルク）よりも大きいため、センタリングばね３５に弾性変形が生じ、その分、保持器３４は入力内輪３１に対して回転遅れを生じる。
【００６３】
このセンタリングばね３５の弾性変形に伴う保持器３４の回転遅れによって、ポケット３４ａに保持されたローラ３３は、入力内輪３１のカム面３１ｂにより形成された楔空間ｒに噛み込んだ状態となる。これにより入力内輪３１に入力された回転トルクはローラ３３を介して出力外輪３２に伝達される。
【００６４】
逆に、入力内輪３１に逆方向（図中矢印Ｂで示す反時計方向）の回転トルクが入力されると、保持器３４はセンタリングばね３５によって入力内輪３１に連結されているから、入力内輪３１と共に回転を始める。その保持器３４が所定角度回転すると、保持器３４の凹孔３４ｅに摺動ばね３７の係合片３７ｃに接触した状態となる。さらに、入力内輪３１が回転すると、保持器３４の凹孔３４ｅに摺動ばね３７の係合片３７ｃが接触した状態で摺動ばね３７が連れ回るようになる。
【００６５】
この時、摺動ばね３７はハウジング３６周りを摺動回転することによりすべり摩擦抵抗を受ける。このすべり摩擦抵抗は係合片３７ｃから保持器３４に伝わって回転抵抗となる。ここで、摺動ばね３７のすべり摩擦抵抗に起因する保持器３４の回転抵抗（トルク）がセンタリングばね３５の弾性力（バネトルク）よりも大きいため、センタリングばね３５に弾性変形が生じ、その分、保持器３４は入力内輪３１に対して回転遅れを生じる。
【００６６】
このセンタリングばね３５の弾性変形に伴う保持器３４の回転遅れによって、ポケット３４ａに保持されたローラ３３は、入力内輪３１のカム面３１ｂにより形成された楔空間ｒで噛み込まずに出力外輪３２の内周面に対して滑り状態となる。これにより入力内輪３１に入力された回転トルクはローラ３３を介して出力外輪３２に伝達されることはない。
【００６７】
なお、図６矢印Ｃで示すように出力外輪３２から逆入力される回転トルクに対しては、摺動ばね３７のすべり摩擦抵抗は生じないので、センタリングばね３５の作用により保持器３４がセンタリングされ、保持器３４と入力内輪３１との回転位相差が解消される。保持器３４がセンタリングされた状態では、ローラ３３が楔空間ｒの初期位置で自転できるから、出力側から逆入力された回転トルクに対しては出力外輪３２が空転し、この逆入力トルクを入力内輪３１に対して遮断する。
【００６８】
以上で説明した実施形態では、正逆回転方向のうち一方向のみに縮小する楔空間が形成されるカム面を形成したが、本発明はこれに限定されることなく、入力側からの一方向の回転トルクのみを出力側へ伝達する他の規制手段として、保持器の位置決めを行うセンタリングばねの撓みを利用することも可能である。なお、以下の実施形態では、図５に示す内輪入力タイプについて説明するが、図１に示す外輪入力タイプにも同様に適用可能である。
【００６９】
図７および図８はセンタリングばねの撓みにより入力側からの回転トルクを一方向のみに伝達可能とした実施形態で、内輪入力タイプの逆入力遮断クラッチを示す。図５および図６に示す内輪入力タイプの逆入力遮断クラッチと主要部が同一構造であるため、重複説明は省略する。図７および図８の実施形態が、図５および図６の実施形態と相違する点は、センタリングばね４５およびカム面４１ｂの形状である。
【００７０】
センタリングばね４５について、図７に示すようにリング部４５ａの両端部を外径側に折曲した係合片４５ｂ，４５ｃのうち、一方の係合片４５ｂを折り曲げて円周方向に延在させ、その折曲部４５ｄの先端を保持器３４の凹孔３４ｄの内側端面に当接させる。なお、他方の係合片４５ｃは、保持器３４の凹孔３４ｄに入り込まない程度に短くしているが、一方の係合片４５ｂに接触しない程度に保持器３４の凹孔３４ｄに入り込んだ長さとしてもよい。
【００７１】
入力内輪３１の外周面には、出力外輪３２の内周面との間に正逆回転方向の両方向に縮小した楔空間ｔを形成した平坦なカム面４１ｂが形成されている。
【００７２】
センタリングばね４５の係合片４５ｂ，４５ｃを前述のようにしたことにより、そのセンタリングばね４５が一方向に撓み、他方向に撓まないようにしている。つまり、図８に示すように入力内輪３１を反時計方向（図中矢印参照）の回転トルクを付与して回転させると、保持器３４はセンタリングばね４５によって入力内輪３１に連結されているから、入力内輪３１と共に回転を始め、保持器３４の凹孔３４ｅで摺動ばね３７の係合片３７ｃが接触した状態となり、さらに、保持器３４の凹孔３４ｅに摺動ばね３７の係合片３７ｃが接触した状態で摺動ばね３７が連れ回るようになる。
【００７３】
この時、摺動ばね３７はハウジング３６周りを摺動回転することによりすべり摩擦抵抗を受け、このすべり摩擦抵抗が係合片３７ｃから保持器３４に伝わって回転抵抗となる。ここで、摺動ばね３７のすべり摩擦抵抗に起因する保持器３４の回転抵抗（トルク）がセンタリングばね４５の弾性力（バネトルク）よりも大きいため、センタリングばね４５に弾性変形が生じ、その分、保持器３４は入力内輪３１に対して回転遅れを生じる。このセンタリングばね４５の弾性変形は、図８に示すように一方の係合片４５ｃの折曲部４５ｄが保持器３４の凹孔３４ｄに係止されており、他方の係合片４５ｂが自由端となっているので、リング部４５ａが縮径するように撓むことになる。
【００７４】
このセンタリングばね４５の弾性変形に伴う保持器３４の回転遅れによって、ポケット３４ａに保持されたローラ３３は、入力内輪３１のカム面４１ｂにより形成された楔空間ｔに噛み込んだ状態となる。これにより入力内輪３１に入力された回転トルクはローラ３３を介して出力外輪３２に伝達される。
【００７５】
一方、入力内輪３１に時計方向（図中矢印と反対方向）の回転トルクを付与して回転させようとしても、センタリングばね４５の一方の係合片４５ｃの折曲部４５ｄの先端が保持器３４の凹孔３４ｄの内側端面に接触しているため、入力内輪３１と保持器３４の相対関係は変わらない。従って、入力内輪３１に対してローラ３３が相対移動せず、楔空間ｔに噛み込んだ状態とならないことから、出力外輪３２に回転トルクが伝達されない。
【００７６】
なお、図７および図８に示す実施形態では、センタリングばね４５の一方の係合片４５ｃを折り曲げて保持器３４の凹孔３４ｄの内側端面に接触させ、そのセンタリングばね４５を一方向のみに撓むようにしたが、図９および図１０に示すように保持器３４の凹孔３４ｆの円周方向幅を小さくしてセンタリングばね５５の係合片５５ｃの厚み程度とし、そのセンタリングばね５５の係合片５５ｃを保持器３４の凹孔３４ｆに嵌挿した構造とすることにより、センタリングばね５５を一方向のみに撓むような構成とすることも可能である。
【００７７】
図１１および図１２は入力内輪３１に対する保持器３４の相対移動を一方向のみに規制する実施形態で、内輪入力タイプの逆入力遮断クラッチを示す。図５および図６に示す内輪入力タイプの逆入力遮断クラッチと主要部が同一構造であるため、重複説明は省略する。図１１および図１２の実施形態が、図５および図６の実施形態と相違する点は、保持器３４およびこれに対応した入力内輪３１の構造にある。
【００７８】
つまり、保持器３４の内周面に突起６１を形成し、その突起６１が円周方向に移動可能なように入力内輪３１の外周面に円周方向に沿って切欠き凹溝６２を形成する。この突起６１と切欠き凹溝６２は、図１１に示す初期状態から一方向のみへ回転可能な位置関係とする。なお、入力内輪３１の外周面に突起を形成し、保持器３４の内周面に切欠き凹溝を形成するようにしてもよい。また、突起６１は保持器３４あるいは入力内輪３１に一体形成する以外に、ピンなどを圧入することにより別体で形成することも可能である。
【００７９】
保持器３４および入力内輪３１の構造を前述のようにしたことにより、その入力内輪３１に対する保持器３４の相対移動を一方向のみに規制している。つまり、図１２に示すように入力内輪３１を反時計方向（図中矢印参照）の回転トルクを付与して回転させると、保持器３４はセンタリングばね３５によって入力内輪３１に連結されているから、入力内輪３１と共に回転を始め、保持器３４の凹孔３４ｅで摺動ばね３７の係合片３７ｃが接触した状態となり、さらに、保持器３４の凹孔３４ｅに摺動ばね３７の係合片３７ｃが接触した状態で摺動ばね３７が連れ回るようになる。
【００８０】
この時、摺動ばね３７はハウジング３６周りを摺動回転することによりすべり摩擦抵抗を受け、このすべり摩擦抵抗が係合片３７ｃから保持器３４に伝わって回転抵抗となる。ここで、摺動ばね３７のすべり摩擦抵抗に起因する保持器３４の回転抵抗（トルク）がセンタリングばね３５の弾性力（バネトルク）よりも大きいため、センタリングばね３５に弾性変形が生じ、その分、保持器３４は入力内輪３１に対して回転遅れを生じる。
【００８１】
このセンタリングばね３５の弾性変形に伴う保持器３４の回転遅れによって、ポケット３４ａに保持されたローラ３３は、入力内輪３１のカム面４１ｂにより形成された楔空間ｔに噛み込んだ状態となる。これにより入力内輪３１に入力された回転トルクはローラ３３を介して出力外輪３２に伝達される。なお、この時、ローラ３３が楔空間ｔに噛み込んだ状態で保持器３４の突起６１が入力内輪３１の切り欠き凹溝６２の内側端面に接触しない。
【００８２】
一方、入力内輪３１に時計方向（図中矢印と反対方向）の回転トルクを付与して回転させようとしても、保持器３４の突起６１が入力内輪３１の切欠き凹溝６２の内側端面に接触して保持器３４の動きが規制されているため、入力内輪３１と保持器３４の相対関係は変わらない。従って、入力内輪３１に対してローラ３３が相対移動せず、楔空間ｔに噛み込んだ状態とならないことから、出力外輪３２に回転トルクが伝達されない。
【００８３】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば電動自転車の駆動装置に組み込まれたワンウェイクラッチに使用した場合でも、モータの急減速やペダル逆転時の後輪に作用する急ブレーキを防止することができて安全に走行できる。このように電動自転車の駆動装置を例示しているが、これ以外に、入力側から出力側へのトルク伝達が一方向のみでよいもの、例えば電動自転車、自動二輪車、エンジンのスタータ等に前述した逆入力遮断クラッチを使用すれば、逆方向にロックする不具合が未然に防止することができて安全性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態で、外輪入力タイプの逆入力遮断クラッチを示す断面図である。
【図２】図１の逆入力遮断クラッチにおける初期状態を示す要部拡大断面図である。
【図３】図１の逆入力遮断クラッチにおいて、入力外輪に正回転トルクを付与した状態を示す要部拡大断面図である。
【図４】図１の逆入力遮断クラッチにおいて、入力外輪に逆回転トルクを付与した状態を示す要部拡大断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態で、内輪入力タイプの逆入力遮断クラッチを示す断面図である。
【図６】図５の逆入力遮断クラッチにおける初期状態を示す要部拡大断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態で、内輪入力タイプの逆入力遮断クラッチにおける初期状態を示す要部拡大断面図である。
【図８】図７の逆入力遮断クラッチにおいて、入力外輪に回転トルクを付与した状態を示す要部拡大断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態で、内輪入力タイプの逆入力遮断クラッチにおける初期状態を示す要部拡大断面である。
【図１０】図９の内輪入力タイプの逆入力遮断クラッチにおいて、入力内輪に回転トルクを付与した状態を示す要部拡大断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態で、内輪入力タイプの逆入力遮断クラッチにおける初期状態を示す要部拡大断面である。
【図１２】図１１の内輪入力タイプの逆入力遮断クラッチにおいて、入力内輪に回転トルクを付与した状態を示す要部拡大断面図である。
【図１３】従来の逆入力遮断クラッチを説明するため、電動自転車の駆動装置の一例を示す断面図である。
【図１４】本出願人が先に提案した逆入力遮断クラッチを示す断面図である。
【図１５】図１４の内輪入力タイプの逆入力遮断クラッチの初期状態を示す要部拡大断面図である。
【図１６】図１４の内輪入力タイプの逆入力遮断クラッチで、入力外輪に正回転トルクを付与した状態を示す要部拡大断面図である。
【図１７】図１４の内輪入力タイプの逆入力遮断クラッチで、入力外輪に逆回転トルクを付与した状態を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
２１入力側回転部材（入力外輪）
２１ｂカム面
２２出力側回転部材（出力内輪）
２３トルク伝達部材（ボール）
２４保持器
２６静止側部材（ハウジング）
２７回転抵抗付与手段（摺動ばね）
４５，５５弾性部材
ｐ楔空間

Claims

静止側部材に対して入力側回転部材と出力側回転部材を正逆回転自在に配置し、前記入力側回転部材と出力側回転部材間に係合・離脱可能なトルク伝達部材を介装し、そのトルク伝達部材を保持する保持器により前記入力側回転部材に対する相対回転を通じて前記静止側部材に対する保持器の回転に対して保持器に摩擦抵抗を作用させて入力側回転部材と保持器の回転位相差を制御することにより前記トルク伝達部材の係合・離脱を切り替える逆入力遮断クラッチであって、前記入力側回転部材からの正逆回転トルクのうち、一方向の回転トルクのみをトルク伝達部材の係合により前記出力側回転部材に伝達する規制手段を設けたことを特徴とする逆入力遮断クラッチ。
前記規制手段は、入力側回転部材の内周面に、出力側回転部材の外周面との間で正逆回転方向のうち一方向のみに縮小する楔空間が形成されるカム面を形成した請求項１に記載の逆入力遮断クラッチ。
前記規制手段は、入力側回転部材と保持器に嵌合され、その保持器の位置決めを行う弾性部材の撓みにより、前記入力側回転部材からの回転トルクを一方向のみに伝達可能とした請求項１に記載の逆入力遮断クラッチ。
前記規制手段は、入力側回転部材と保持器間に設けられ、入力側回転部材に対する保持器の相対移動を一方向に規制する凹凸構造により、前記入力側回転部材からの回転トルクを一方向のみに伝達可能とした請求項１に記載の逆入力遮断クラッチ。
回転駆動源の駆動力を直接または減速機構を介して入力側回転部材に伝達する請求項１乃至４のいずれかに記載の逆入力遮断クラッチ。