JP2006077841A

JP2006077841A - 直動ワンウェイクラッチユニット

Info

Publication number: JP2006077841A
Application number: JP2004261108A
Authority: JP
Inventors: Ken Yamamoto; 山本　　憲
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2004-09-08
Filing date: 2004-09-08
Publication date: 2006-03-23

Abstract

【課題】直動ワンウェイクラッチにおいて、ワンウェイクラッチの作用を行うロック状態と、そのロック状態を解除したフリー状態とを任意にとれるようにすることである。
【解決手段】ハウジング３の内径面に所定のくさび角θを有するテーパ部８を設け、該ハウジング３に挿通したロッド６とハウジング３との間に保持器４に保持された複数のボール５を介在してなる直動ワンウェイクラッチ１と、電磁ソレノイド１５等でなるアクチュエータ２とを組み合わせた直動ワンウェイクラッチユニットにおいて、前記電磁ソレノイド１５の駆動軸１６を前記保持器４に連結し、該電磁ソレノイド１５に通電してボール５を前記テーパ部８に引き込んでくさび作用によりロックさせ、電磁ソレノイド１５への通電を停止してボール５をフリー状態にするようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、直動ワンウェイクラッチユニットに関するものである。

一般に、ワンウェイクラッチはトルク伝達機構に使用され、一定方向のトルクの伝達を許容する一方、反対方向のトルクの伝達を遮断する機能を有するものである。これに対し、軸方向送り装置等において使用されるワンウェイクラッチは、一定方向の軸方向送りを許容する一方、反対方向の送りを遮断する機能を有する。後者のワンウェイクラッチは直動ワンウェイクラッチと称され、その従来例として特許文献１に開示されたものを挙げることができる。

特許文献１には、チェーンテンショナに組み込まれた直動ワンウェイクラッチが示されている。この直動ワンウェイクラッチは、ハウジング（同文献１では「カラー１１」として示されている。）の内径面に所定のくさび角を有するテーパ部を設け、該ハウジングに軸方向にロッドを挿通し、該ロッドとハウジングとの間に保持器に保持された複数のボールを介在している。該ボールは前記テーパ部とロッド外径面との間でくさび作用によってロックされるようにその径が選定されており、通常の状態では付勢ばねにより前記ボールがくさび角の方向に付勢され、くさび作用が働く状態に設定されている。

上記の直動ワンウェイクラッチは、チェーンの緩みに応じてロッドが前進する際にその動きを許容するが、ロッドの後退を阻止しチェーンのテンションを一定に保持する作用を行う。
特公昭５６−５３１３９号公報

前記のように、従来の直動ワンウェイクラッチは、ボールが常時くさび角の方向に付勢された状態にあってロッドの後退を阻止する。しかし、用途によっては一時的にロックを解除しロッドの後退を許容させる必要が生じる場合がある。例えば、ロボットの腕若しくは足又は電動ブレーキ若しくは駐車ブレーキ機構等においては、このような必要が生じることがある。

そこで、この発明は前記のような直動ワンウェイクラッチにおいて、必要に応じてロックを解除してワンウェイクラッチの作用を喪失させ、また必要に応じてその作用を回復できるようにした直動ワンウェイクラッチユニットを提供することを課題とする。

前記の課題を解決するために、この発明は、ハウジングの内径面に所定のくさび角を有するテーパ部を設け、該ハウジングに軸方向にロッドを挿通し、該ロッドと前記ハウジングとの間に保持器に保持された複数のボールを介在し、該ボールの径を前記テーパ部の所定位置においてくさび作用によってロックされるよう選定された直動ワンウェイクラッチと、アクチュエータとの組み合わせからなる直動ワンウェイクラッチユニットにおいて、前記アクチュエータは前記ロッドの軸方向に進退する駆動軸を有し、該駆動軸を前記保持器に連結した構成としたものである。

上記構成の直動ワンウェイクラッチユニットによると、アクチュエータがオフのときはボールがフリー状態であるので、ロッドがくさび角と反対方向（前進方向）へ自由に移動することができる。アクチュエータがオンになると保持器に保持されたボールがくさび角の方向に移動し、テーパ部とロッドの間に噛み込み、くさび作用が生じてロック状態となり、ロッドの後退方向への移動を阻止する。

また、前記保持器と前記アクチュエータとの間に前記アクチュエータの駆動力より小さいばね力をもった圧縮ばねを介在し、該圧縮ばねにより前記ボールにロック解除方向の付勢力を付与した構成をとることができる。この構成によると、アクチュエータがオフのとき圧縮ばねのばね力により保持器とともにボールがロック解除方向に移動されるので、ボールを確実にフリー状態に保持することができる。このためロッドの自由な移動を許容し、ロッドの移動中にワンウェイクラッチが作動する事態が防止される。また、アクチュエータがオンになると、その駆動力がばね力を上回るため、保持器とともにボールが後退されくさび作用によりロック状態となる。

なお、前記アクチュエータが電磁ソレノイドにより構成され、該電磁ソレノイドが前記ロッドの周りに複数配置された構成をとることもできる。

以上のように、この発明によれば、アクチュエータを制御することにより、必要に応じて直動ワンウェイクラッチをロック状態としてロッドの一定方向への移動を阻止し、また必要に応じてフリー状態としてロッドの移動を許容する作動状態をとることができる効果がある。

以下、この発明の最良の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１に示したように、実施形態の直動ワンウェイクラッチユニットは、直動ワンウェイクラッチ１とアクチュエータ２の組み合わせからなる。

直動ワンウェイクラッチ１は、環状のハウジング３、保持器４に保持された複数個のボール５からなり、ハウジング３のセンターにロッド６が挿通される。ハウジング３の内径面にストレート部７とそのストレート部７の内端に連続してテーパ部８が形成される。テーパ部８は一定のくさび角θを有する。なお、ハウジング３の前端面には取付け穴９が設けられる。

前記の保持器４はハウジング３の内径面に所要の径方向の間隔をおいて挿入された円筒部１１と、その内端に設けた外向きのつば部１２とからなり、円筒部１１に設けた所要数の穴１３にボール５を回転自在に収納している。つば部１２はハウジング３の後端面に対向している。前記のボール５の径は、ストレート部７とロッド６との間の間隔より小さく形成され、またテーパ部８の途中とロッド６との間の間隔に一致する径に形成される。従って、ボール５がその保持器４とともにテーパ角θの方向に移動されると、ボール５がテーパ部８とロッド６との間に噛み込みくさび作用が生じてロックされる。また、前記と反対方向に移動するとボール５はストレート部７とロッド６の間においてフリーとなり、前記のロック状態が解除される。

前記のアクチュエータ２は、ロッド６の周りに嵌合されたケーシング１４の内部に収納された３個の電磁ソレノイド１５からなる。各電磁ソレノイド１５は、図４に示したように３等分位置に配置され、それぞれロッド６と平行の駆動軸１６を有する。前記のケーシング１４は、ワンウェイクラッチ１のハウジング３の外径面に嵌合され、環状の留め金１７により連結される。前記の駆動軸１６はそれぞれ保持器４のつば部１２に固定される。電磁ソレノイド１５にはリード線１８が接続され、これに通電した場合、電磁力の作用により駆動軸１６は電磁ソレノイド１５の内部に引き込まれる。

また、前記ケーシング１４の内部において３個所の電磁ソレノイド１５の間にそれぞればね収納部１９が設けられ、各ばね収納部１９と保持器４のつば部１２との間にコイルばね２１が圧縮状態に収納される。この圧縮コイルばね２１により保持器４はハウジング３の後端面に押し付けられ、同時にボール５がストレート部７とテーパ部８の境界部分に押し戻されフリー状態となる。なお、電磁ソレノイド１５に通電した場合に駆動軸１６に作用する引込み方向の電磁力は、コイルばね２１のばね力より大きく設定されている。

実施形態の直動ワンウェイクラッチユニットは以上のようなものであり、電磁ソレノイド１５に通電していない状態では、図１に示したように、保持器４はコイルばね２１のばね力によりそのつば部１２がハウジング３の後端面に押し当てられた位置にある結果、ボール５はフリー状態にある。この状態においては、矢印Ａで示したように、ロッド６は軸方向いずれの方向にも自由に移動可能であり、その移動中にボール５がテーパ部８に噛み込まれることが防止される。

次に、電磁ソレノイド１５に通電すると、その駆動軸１６がコイルばね２１のばね力に打ち勝って引き込まれるため、図２に示したように保持器４が移動し、同時にボール５はテーパ部８に噛み込み、くさび作用が生じてロック状態となる。これによってロッド６はロック方向（矢印Ｂで示した後退方向）への移動が阻止される。この状態で、ロッド６に矢印Ｂと反対方向（前進方向）の力が作用すると、その力が電磁ソレノイド１５の引込み方向の力と圧縮コイルばね２１のばね力の差以上の力である場合にロッド６がテーパ部８から抜け出しくさび作用が解消される。その結果、ロッド６は前進方向へ自由に移動することができる。

前記のコイルばね２１は、電磁ソレノイド１５に通電されていないオフの状態において、保持器とともにボール５を押し戻し確実にフリー状態に保持する作用を行うが、場合によってはこのコイルばね２１は省略されることがある。コイルばね２１を省略した場合、電磁ソレノイド１５がオンになると保持器４とともにボール５が引き込まれるため確実にロック作用が行われる。そのままの状態でロッド６を前進方向に引くと、ボール５のくさび作用は解消されるため一応フリー状態となりロッド６の移動は可能であり、直動ワンウェイクラッチの作用を行う。しかし、この場合、ボール５は回転できず、ロッド６との間で滑りが生じるので、円滑な移動が得られない不利がある。また、電磁ソレノイド１５がオフの状態ではボール５はフリー状態にありロッド６の自由な移動が可能であるが、場合によってはボールがテーパ部８に引き込まれロックすることがあり得、確実な作動が行われ難い場合がある。このような不都合を解消するため、部品点数は増えるがコイルばね２１を設けることが望ましい。

なお、前記の電磁ソレノイド１５及びコイルばね２１をロッド６の周りの３等分位置に設けているのは、環状の保持器４の姿勢を正確に保持しながら移動させるためである。

実施形態の直動ワンウェイクラッチユニットのフリー状態の断面図同上のロック状態の断面図図１のＸ−Ｘ線の断面図図１のＹ−Ｙ線の断面図

符号の説明

１直動ワンウェイクラッチ
２アクチュエータ
３ハウジング
４保持器
５ボール
６ロッド
７ストレート部
８テーパ部
９取付け穴
１１円筒部
１２つば部
１３穴
１４ケーシング
１５電磁ソレノイド
１６駆動軸
１７留め金
１８リード線
１９ばね収納部
２１コイルばね

Claims

ハウジングの内径面に所定のくさび角を有するテーパ部を設け、該ハウジングに軸方向にロッドを挿通し、該ロッドと前記ハウジングとの間に保持器に保持された複数のボールを介在し、該ボールの径を前記テーパ部の所定位置においてくさび作用によってロックされるよう選定された直動ワンウェイクラッチと、アクチュエータとの組み合わせからなる直動ワンウェイクラッチユニットにおいて、前記アクチュエータは前記ロッドの軸方向に進退する駆動軸を有し、該駆動軸を前記保持器に連結したことを特徴とする直動ワンウェイクラッチユニット。
前記保持器と前記アクチュエータとの間に前記アクチュエータの駆動力より小さいばね力をもった圧縮ばねを介在し、該圧縮ばねにより前記ボールにロック解除方向の付勢力を付与したことを特徴とする請求項１に記載の直動ワンウェイクラッチユニット。
前記アクチュエータが電磁ソレノイドにより構成され、該電磁ソレノイドが前記ロッドの周りに複数配置されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の直動ワンウェイクラッチユニット。