JP2008133880A - 逆入力防止クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトなサイズで、逆入力トルクの最大値と回転方向との関係が逆の２種類の使用条件に対応でき、かつ安定したクラッチ動作が得られる逆入力防止クラッチを提供することである。
【解決手段】出力側部材４を出力軸２とカム部材３とに分割して、カム部材３の各カム面３ａを、周方向の一側で狭小となる楔形空間１２を形成するものの数と、周方向の他側で狭小となる楔形空間１２を形成するものの数とを異ならせて設け、カム部材３を軸方向両側で出力軸２に連結可能とすることにより、コンパクトなサイズで、逆入力トルクの最大値と回転方向との関係が逆の２種類の使用条件に対応可能とするとともに、カム部材３の連結用凹部３ｃを保持器柱部９ａまたはばね１１と対向する部位の軸方向両側に設けることにより、これらの凹部３ｃがころ１０の動きに影響を及ぼさないようにしたのである。
【選択図】図３

Description

本発明は、入力側部材の回転を出力側部材に伝達し、出力側部材の回転は入力側部材に伝達されないようにする逆入力防止クラッチに関する。

逆入力防止クラッチは、トルクが入力される入力側部材の回転を出力側部材に伝達する一方、逆入力トルクによる出力側部材の回転は入力側部材に伝達されないようにするためのものである。図４は、このような逆入力防止機構を備えたクラッチの一例を示す（特許文献１参照。）。このクラッチは、入力側部材５１とトルク伝達可能に連結された出力側部材５２の外側に固定部材５３を配し、出力側部材５２の外周面に、固定部材５３の内周円筒面との間に周方向で次第に狭小となる楔形空間５４を形成するカム面５２ａを設け、各楔形空間５４に転動体５５を配し、各転動体５５間の所定の箇所に弾性部材５６を組み込んで、各転動体５５を隣り合うものどうし当接させて楔形空間５４の狭小部に押し込むとともに、出力側部材５２と固定部材５３との間に入力側部材５１に連結された保持器の柱部５７を挿入したものである。
特開２００４−２０４８７１号公報

このクラッチでは、各転動体５５が弾性部材５６の弾力で楔形空間５４の狭小部に押し込まれているので、出力側部材５２に逆入力トルクが加えられても、回転方向後側の転動体５５が固定部材５３および出力側部材５２と係合して出力側部材５２をロックし、出力側部材５２の回転が入力側部材５１に伝達されないようになっている。

一方、入力側部材５１に入力トルクが加えられたときには、入力側部材５１と一体に回転する保持器の柱部５７が、回転方向後側の転動体５５を弾性部材５６の弾力に抗して押すことにより、回転方向後側の転動体５５と固定部材５３および出力側部材５２との係合が解除され、入力側部材５１の回転が僅かな角度遅れをもって出力側部材５２に伝達される。

ところで、この種の逆入力防止クラッチにおいては、出力側部材に加えられる可能性のある逆入力トルクの最大値が、正転方向と逆転方向で異なっていることがある。このような場合、図４に示したクラッチのように、正逆両回転の逆入力トルクに対して同じ数の転動体が出力側部材をロックするようになっていると、逆入力トルクの回転方向によって許容量の余裕が異なることになる。すなわち、転動体の数は大きい方の逆入力トルク最大値に応じて設定されるので、逆入力トルク最大値が小さい方の回転方向に対しては過剰となり、このことがクラッチ全体のコンパクト化を妨げる一因となる。

そこで、本発明者は、図５に示すように、出力側部材５２の各カム面５２ａを、周方向の一側で狭小となる楔形空間５４を形成するものの数と、周方向の他側で狭小となる楔形空間５４を形成するものの数とを異ならせて設けることにより、出力側部材５２に逆入力トルクが加えられたときに、その回転方向によって出力側部材５２をロックする転動体５５の数が異なり、逆入力トルクに対する許容量が異なるようにすることを提案した（特願２００６−３０８６８２）。このようにすれば、逆入力トルクの最大値が正転方向と逆転方向で異なっている場合に、その大きさの比に応じて正転方向でロックする転動体の数と逆転方向でロックする転動体の数の比を適切に設定することにより、従来よりも転動体の総数を減らして、クラッチ全体のコンパクト化を図ることができる。

また、このとき、図５に示すように、出力側部材５２を、入力側部材５１と同一の軸心のまわりに回転可能に保持される出力軸５８と、カム面５２ａを有するカム部材５９とに分割し、出力軸５８の一端部に凸部（図示省略）を設け、この凸部と係合する凹部５９ａをカム部材５９の軸方向両側に設けて、カム部材５９を軸方向両側で出力軸５８に一体回転可能に連結できるようにすれば、１種類の仕様で、逆入力トルクの最大値と回転方向との関係が逆の２種類の使用条件に対応することができる。

しかしながら、上記図５に示した例では、カム部材５９の凹部５９ａの半数が、転動体５５と対向する位置に設けられているため、これらの凹部５９ａに臨む転動体５５の動きが不安定になって、クラッチ動作に支障をきたす等の不具合が懸念される。また、カム面５２ａの転動体５５との接触面積が減る分だけ逆入力トルクに対する許容量が減少するし、組立途中で転動体５５が凹部５９ａから脱落しやすいという難点もある。

本発明の課題は、コンパクトなサイズで、逆入力トルクの最大値と回転方向との関係が逆の２種類の使用条件に対応でき、かつ安定したクラッチ動作が得られる逆入力防止クラッチを提供することである。

上記の課題を解決するため、本発明は、同一軸心のまわりに回転する入力側部材と出力側部材との間に、入力側部材の回転を僅かな角度遅れをもって出力側部材に伝達するトルク伝達手段を設け、内周側または外周側に円筒面を有する固定部材を、その円筒面が前記出力側部材の外周面または内周面と対向するように配して、前記出力側部材の所定の位置に、前記固定部材の円筒面との間に周方向で次第に狭小となる楔形空間を形成するカム面を設け、前記各楔形空間にそれぞれ転動体を配し、これらの各転動体間の所定の箇所に弾性部材を組み込んで各転動体を楔形空間の狭小部に押し込むとともに、前記出力側部材と固定部材との間に前記入力側部材に連結された保持器の柱部を挿入して、前記入力側部材が回転したときに、前記保持器の柱部が弾性部材の弾力に抗して転動体を押すようにした逆入力防止クラッチにおいて、前記出力側部材を、前記入力側部材と同一の軸心のまわりに回転可能に保持される出力軸と、前記カム面を有するカム部材とに分割し、前記カム部材は、周方向の一側で狭小となる楔形空間を形成するカム面の数と、周方向の他側で狭小となる楔形空間を形成するカム面の数とが異なり、前記保持器の柱部または弾性部材と対向する部位の軸方向両側に、前記出力軸との連結用の凹部を有するものとし、前記出力軸の一端部に前記カム部材の凹部と係合する凸部を設けて、前記カム部材を軸方向両側で出力軸に一体回転可能に連結できるようにした。

すなわち、出力側部材を出力軸とカム部材とに分割して、そのカム部材の各カム面を、周方向の一側で狭小となる楔形空間を形成するものの数と、周方向の他側で狭小となる楔形空間を形成するものの数とを異ならせて設け、カム部材を軸方向両側で出力軸に連結可能とすることにより、コンパクトなサイズで、逆入力トルクの最大値と回転方向との関係が逆の２種類の使用条件に対応できるようにするとともに、カム部材の連結用凹部を保持器の柱部または弾性部材と対向する部位の軸方向両側に設けることにより、これらの凹部が転動体の動きに影響を及ぼさないようにしたのである。

本発明の逆入力防止クラッチは、上述したように、コンパクトなサイズで、逆入力トルクの最大値と回転方向との関係が逆の２種類の使用条件に対応できるうえ、カム部材の出力軸との連結用凹部を転動体の動きに影響を及ぼさない位置に設けたので、安定したクラッチ動作が得られる。

また、カム面の転動体との接触面積が減らないので逆入力トルクに対する許容量の減少を防止できるし、組立途中で転動体が脱落するおそれもない。

以下、図１乃至図３に基づき、本発明の実施形態を説明する。この逆入力防止クラッチは、図１および図２に示すように、入力軸（入力側部材）１と、出力軸２および外周に複数のカム面３ａを有する内輪（カム部材）３からなる出力側部材４と、ハウジング５、外輪６および押え蓋７からなる固定部材８と、内輪３と外輪６との間に挿入される２本の柱部９ａを有する保持器９と、保持器９の両柱部９ａ間に組み込まれる円筒ころ（転動体）１０およびばね（弾性部材）１１とで構成されている。また、内輪３の両端面には、その表裏を表すマーキングＭが施され、内輪３を出力軸２に連結する際に内輪３の表裏を間違えないようになっている。

前記入力軸１は、先端部の外周に互いに平行な２つの平面部１ａが形成され、この先端部が保持器９の円板部９ｂに通されて内輪３の軸挿入孔３ｂに挿入されるとともに、先端面中央に突設された小径円筒部１ｂが出力軸２の端面中央に設けられた穴２ａに嵌めこまれて、出力軸２と同一軸心のまわりに回転するようになっている。

前記出力側部材４は、図３にも示すように、内輪３の保持器柱部９ａまたはばね１１と対向する部位の軸方向両側に、出力軸２との連結用の凹部３ｃを形成するとともに、出力軸２の先端側にフランジ部２ｂを設け、フランジ部２ｂの内周側に内輪３の凹部３ｃと係合する凸部２ｃを設けて、この出力軸２の凸部２ｃを内輪３の一側の凹部３ｃに嵌め込むことにより、出力軸２と内輪３とを一体回転可能に連結している。

前記固定部材８は、ハウジング５の円筒部５ａの内周に外輪６と押え蓋７を順に嵌め込んだもので、ハウジング５の円筒部５ａ内周面には軸方向に延びる４本の突状５ｂと環状溝５ｃとが形成されており、その突状５ｂに外輪６外周面に形成した軸方向溝６ａを嵌め合わせることにより外輪６の回転を拘束するとともに、環状溝５ｃに押え蓋７の外周に形成した環状突起７ａを嵌め込んで外輪６を抜け止めしている。また、外輪６の挿入側端部およびこれと対向するハウジング円筒部５ａ内周の段差部５ｄは、出力軸２のフランジ部２ｂを軸方向両側から僅かな隙間をもって挟み込むフランジ拘束部を形成しており、出力軸２にラジアル荷重や軸方向荷重が作用しても、出力軸２が固定部材８に対して大きく傾いたり軸方向に大きく移動したりしないようになっている。

前記保持器９は、入力軸１の先端部を通す円板部９ｂの周縁の相対する位置に柱部９ａを設けたもので、円板部９ｂの中心に形成された孔９ｃが入力軸１先端部に隙間なく嵌まり込んで、入力軸１と一体に回転するようになっている。

一方、内輪３の軸挿入孔３ｂは、入力軸１先端部とほぼ同じ断面形状であるが、入力軸１を挿入したときに僅かな隙間が生じるように形成され、入力軸１の回転が僅かな角度遅れをもって内輪３に連結された出力軸２に伝達されるようになっている。なお、内輪と入力軸先端部との嵌め合い形状は、この実施形態の形状に限らず、僅かな角度遅れをもって回転を伝達できるようになっておればよい。従って、例えば、回転方向のガタを大きく取ったセレーション等の嵌め合い形状を採用することもできる。

また、図３に示すように、内輪３の各カム面３ａは、周方向に傾斜した形状で、外輪６内周円筒面との間に周方向で次第に狭小となる楔形空間１２を形成している。そのうち、周方向の一側で狭小となる楔形空間１２を形成するものが、周方向に連続する５つを１組として２組設けられ、その２組の間に、周方向の他側で狭小となる楔形空間１２を形成するものが１つずつ設けられており、各楔形空間１２に前記円筒ころ１０が配されている。また、楔形空間１２の広幅部どうしが向かい合う箇所に形成されたころ１０間の空間には前記ばね１１が組み込まれ、これらの各ばね１１がその両側でころ１０を楔形空間１２の狭小部に押し込んでいる。そのうちの周方向一側で狭小となる楔形空間１２に配されたころ１０は、互いに当接してばね１１に押されるようになっている。一方、楔形空間１２の狭小部どうしが向かい合う箇所に形成されたころ１０間の空間には、前記保持器９の柱部９ａが、両側のころ１０と僅かな隙間をもって挿入されている。

従って、出力軸２に逆入力トルクが加えられても、回転方向後側のころ１０がばね１１によって楔形空間１２の狭小部に押し込まれて、外輪６内周面および内輪３外周面と係合しているので、内輪３がロックされ、出力軸２の回転は入力軸１に伝達されない。このとき、逆入力トルクの回転方向が正転方向（図３での右回り）の場合は、周方向の一側で狭小となる楔形空間１２に配された１０個のころ１０が内輪３をロックし、逆転方向（図３での左回り）の場合は他の２個のころ１０が内輪３をロックする。この正転方向でロックするころ１０の数と逆転方向でロックするころ１０の数の比は、正転方向の逆入力トルクの最大値が逆転方向の約５倍になるとの想定に基づいて決められている。

一方、入力軸１に入力トルクが加えられたときには、入力軸１と一体に回転する保持器９の柱部９ａが、回転方向後側のころ１０をばね１１の弾力に抗して楔形空間１２の広幅側へ押すので、そのころ１０と外輪６内周面および内輪３外周面との係合が解除される。そして、入力軸１がさらに回転して、その平面部１ａが内輪３の軸挿入孔３ｂの平面部と係合すると、入力軸１の回転が内輪３を介して出力軸２に伝達される。

この逆入力防止クラッチは、上記の構成であり、正転方向と逆転方向のそれぞれの逆入力トルク最大値の比に応じて、正転方向でロックするころ１０の数と逆転方向でロックするころ１０の数の比を設定しているので、大きい方の逆入力トルク最大値に応じてころ数を設定した場合に比べると、ころ総数が減少し、クラッチ全体をコンパクト化できる。

また、内輪３が軸方向両側で出力軸２に一体回転可能に連結できるようになっているので、内輪３の表裏を入れ替えて組み立てるだけで、図１乃至図３の例と逆に、逆転方向の逆入力トルクの最大値が正転方向の約５倍になる使用条件に対応することができる。

しかも、内輪３の出力軸２との連結用の凹部３ｃは、保持器柱部９ａおよびばね１１と対向する部位の軸方向両側に形成されており、ころ１０の動きに影響を及ぼすことはないので、安定したクラッチ動作が得られる。

実施形態の逆入力防止クラッチの分解斜視図 図１のクラッチの縦断正面図 図２のIII −III線に沿った断面図（入力軸を除いた状態） 従来の逆入力防止クラッチのカム面中央部を横断する断面図 従来の他の逆入力防止クラッチの図３に対応する断面図

符号の説明

１ 入力軸（入力側部材）
２ 出力軸
２ｃ 凸部
３ 内輪（カム部材）
３ａ カム面
３ｃ 凹部
４ 出力側部材
５ ハウジング
６ 外輪
７ 押え蓋
８ 固定部材
９ 保持器
９ａ 柱部
１０ ころ（転動体）
１１ ばね（弾性部材）
１２ 楔形空間

Claims (1)

1. 同一軸心のまわりに回転する入力側部材と出力側部材との間に、入力側部材の回転を僅かな角度遅れをもって出力側部材に伝達するトルク伝達手段を設け、内周側または外周側に円筒面を有する固定部材を、その円筒面が前記出力側部材の外周面または内周面と対向するように配して、前記出力側部材の所定の位置に、前記固定部材の円筒面との間に周方向で次第に狭小となる楔形空間を形成するカム面を設け、前記各楔形空間にそれぞれ転動体を配し、これらの各転動体間の所定の箇所に弾性部材を組み込んで各転動体を楔形空間の狭小部に押し込むとともに、前記出力側部材と固定部材との間に前記入力側部材に連結された保持器の柱部を挿入して、前記入力側部材が回転したときに、前記保持器の柱部が弾性部材の弾力に抗して転動体を押すようにした逆入力防止クラッチにおいて、前記出力側部材を、前記入力側部材と同一の軸心のまわりに回転可能に保持される出力軸と、前記カム面を有するカム部材とに分割し、前記カム部材は、周方向の一側で狭小となる楔形空間を形成するカム面の数と、周方向の他側で狭小となる楔形空間を形成するカム面の数とが異なり、前記保持器の柱部または弾性部材と対向する部位の軸方向両側に、前記出力軸との連結用の凹部を有するものとし、前記出力軸の一端部に前記カム部材の凹部と係合する凸部を設けて、前記カム部材を軸方向両側で出力軸に一体回転可能に連結できるようにしたことを特徴とする逆入力防止クラッチ。

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