JP2009047278A - ロック方向切替えクラッチおよび簡易差動歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シニアカー等が要求する安価で軽量且つ小型で、動力の遮断機構を内蔵し、車輪の空転による立ち往生を防ぐ機能を持つシニアカーに有効な差動歯車装置を市場に提供する。
【解決手段】回転トルクを入力する入力側部材と、当該トルクを出力する出力側部材と、両者間に複数の鋼球を配置して回転中心を一致させ、複数の係合子を両者間に配置し、保持器で鋼球と係合子を保持し、両者を楔係合させる複数のカム面を持ち、自然状態で係合子をカム面の中立位置に置く弾性部材とを備え、両者間に加わる外力や保持器に加わる粘性抵抗を利用して係合子を楔係合させたり、ロック機能を失うクラッチを使用して、走行時には回転数の遅い側の車輪を駆動し、駆動輪が空転した時に他方の車輪に回転トルクを伝えてシニアカーの立ち往生を防ぎ、駐車時には制動板で保持器の回転を止めて差動歯車装置内で動力の遮断を確実にして手押し走行を可能とする。
【選択図】図９

Description

本発明はシニアカーや電動補助運搬車などに有効な差動歯車装置に関するものである。

１つの原動機で左右の車輪を駆動する車両が旋回する場合にはいわゆる内輪差が生じて旋回外側の車輪は内側の車輪よりも早く回転するため、この両輪の回転数差を許容する機構が必要になる。

回転数差がある車輪に無理なく動力を伝達する機構としては自動車の差動歯車装置が広く知られているが、自動車用の差動歯車装置は高価な傘歯車などを多数使用するうえに構造的にその体格も大きいので、安価で軽量且つ小型を要求するシニアカーや電動補助運搬車（以下単に「シニアカーなど」と略称する）などには適した構造ではなかった。

また、自動車用の差動歯車装置は片方の車輪が浮いたり滑りやすい物体を踏んで車輪の空転が生じると立ち往生するなど、原動機（以下単に「モータ」と略称する）の動力が車輪に伝達されない場合が生じるなどの構造的な問題を持っている。

さらに、シニアカーなどはその体格寸法が小さいので駐車時には必要に応じてモータを停止した状態で手押し移動可能なことが望まれるが、自動車用の差動歯車装置は入力軸と出力軸が常時連結状態であるため、移動時には車輪側から減速機などを逆駆動するので大きな力が必要になり、体力の劣る運転者にとっては大きな苦痛であった。

そのためにシニアカーなどでは車輪と差動歯車装置の間あるいは差動歯車装置と減速機の間にクラッチ機構などを入れて動力伝達経路の遮断を行うが、車体への設置スペースの確保と新たな費用が発生すると言う問題があった。

この対策として２個のモータで左右の車輪を独立して駆動する方式や安価な平歯車を使った差動歯車装置（特許公開２０００−２４０７５６）の提案あるいは本出願人による車輪軸組み込み用クラッチ（特許公開２００２−５１９９）の提案などがあるが、シニアカーなどが要求する差動歯車装置としてはなお改良の必要があった。

なお、本出願人による車輪軸組み込み用クラッチでは、手押し移動の課題は解決できたが下り坂走行ではいわゆるエンジンブレーキ機能が働かないために暴走する危険があって安全上の問題が生じた。

したがって、シニアカーなどに適する差動歯車装置は安価で軽量且つ小型であることに加えて、走行中は入力軸と出力軸が常時連結状態を保ちながら片方の車輪が空転しても他方の車輪に確実に動力が伝達できる機能を持つとともに、駐車時には必要に応じて差動歯車装置内に動力伝達の遮断機能を内蔵することが望まれていた。

特開２０００−２４０７５６号公報 特開２００２−５１９９号公報

自動車用の差動歯車装置はほぼ完成された機構であるが体格が大きく高価であるため、安価で軽量且つ小型を要求するシニアカーなどにはなお構造的に改良の余地がある。

特にシニアカーでは立ち往生によるパニックを防ぐため片方の車輪が浮いたり滑り易い物体を踏んで空転しても即座に他方の車輪に確実に動力が伝達できる機能が必要である。

さらに、駐車時には手押し移動ができるように差動歯車装置内に入力軸と出力軸間の動力の遮断機構を持った安価で軽量且つ小型を満足する差動歯車装置であることが望ましい。

本発明による差動歯車装置は以上の要求を実現するために新しい機能を持ったクラッチを新たに開発して、それを組み込んだシニアカーなどに最適な安価で軽量且つ小型を満足した差動歯車装置を市場に提供することである。

上記課題を解決するため、本発明による差動歯車装置の主要部品であるクラッチは正転および逆転方向の回転トルクが入力される外方部材と、当該トルクが出力される内方部材と、外方部材と内方部材の間に配置される複数の鋼球および係合子と、鋼球および係合子を保持する保持器と、係合子を外方部材と内方部材とに楔係合させるための複数のカム面と、係合子を自然状態においてカム面の中立位置に保つための弾性部材とを備え、外方部材の回転時に外方部材に径方向や軸方向あるいは傾斜方向の荷重を加えて鋼球の自由な動きを拘束し、外方部材の回転に対する鋼球の公転遅れの現象を利用し、あるいは静止部分に対する保持器に加わる粘性抵抗を利用して外方部材の回転に対する保持器の回転遅れを生じさせて係合子を外方部材に設けたカム面に係合させて、外方部材から内方部材への回転トルクの伝達を可能とするものである。

また、外方部材の回転数よりも内方部材の回転数が上回る時に、外方部材に径方向や軸方向あるいは傾斜方向の荷重を加えて鋼球の自由な動きを拘束して鋼球を公転させて係合子を外方部材に設けたカム面に係合させ、あるいは保持器を粘性抵抗によって内方部材と同じ方向に回転させて係合子を外方部材に設けたカム面に係合させて、内方部材から外方部材への回転トルクの伝達をも可能とするものである。

さらに、外方部材と内方部材の回転がともに停止したときには外方部材には径方向や軸方向あるいは傾斜方向の荷重が加わらない自然状態になるので、弾性部材はそのばね力によって係合子をカム面の中立位置に戻して外方部材と内方部材の間の係合機能を失わせて、外方部材と内方部材間の動力伝達経路を遮断させるのである。

本考案による差動歯車装置を使用したシニアカーなどが直進する時は、モータから入力された回転トルクは２個のクラッチの外方部材に対して同時に入力し、内方部材に連結された出力軸を介して左右の車輪を同時に駆動して走行する。

旋回時には、旋回内側と外側の車輪を駆動する外方部材は１個のウォームで駆動されるので同じ回転数になるが、旋回外側車輪に連結する内方部材の回転数は内側車輪に連結する内方部材の回転数よりも大きくなるので、２個のクラッチは同時に係合できずに回転数の小さい旋回内側用のクラッチのみが係合して、旋回外側車輪に連結する内方部材は外方部材を逆転方向に駆動しようとするが、内方部材の回転によって生ずる保持器に加わる粘性抵抗以上の力を弾性部材に付与することによって係合子はカム面の中立位置に留まってクラッチはロックせずに外側車輪はフリー回転をする。

上記のように本差動歯車装置ではモータから供給された回転トルクは旋回時に車輪回転数の小さい旋回内側の車輪のみを駆動するが、何らかの原因で旋回内側の車輪が空転するとシニアカーは前進（あるいは後退）出来ないので旋回外側車輪の回転数が低下して旋回内側車輪の回転数と同じになった時点でクラッチが係合するので、モータは旋回外側の車輪を駆動してシニアカーの立ち往生を防ぐことができる。

本発明によれば、僅か１個のウォームと外方部材にウォーム歯車を加工した２個のクラッチと２セットのブレーキ板の組み合わせによる極めて単純な構造でありながら、外部から特別の操作を必要とせずに正転および逆転方向の回転トルクを車輪に伝達し、旋回外側と内側の回転数差を吸収して旋回走行を可能とするとともに、走行中に片方の車輪が滑り易い物体を踏んで空転しても即座に他方の車輪に回転トルクを伝達して立ち往生を未然に防ぐ機能を持ち、平地や坂道走行から下り坂走行に切り替わるとクラッチのロック方向が自動的に切り替わってエンジンブレーキ機能を発揮できるほかに、駐車時には本差動歯車内で自動的に動力の伝達経路を確実に遮断するので、極低速では手押し移動が可能であるばかりではなく、外部操作によって動力伝達経路を確実に遮断する機能も合せ持つので、安価で小型且つ軽量を最大の要求とするシニアカーや電動補助軽運搬車などの差動歯車装置として最適である。

以下、本発明の重要部品であるクラッチとそのクラッチを組み込んだ差動歯車装置の一実施形態を図１から図１４に基づいて説明する。

図１に本考案の重要部品であるクラッチの断面図を示す。本クラッチ１は回転トルクが入力される入力側部材としての外輪２と、回転トルクを出力する出力側部材としての内輪３と、外輪２と内輪３の間に配置される係合子としての複数の円筒形のローラ４（以下、単に「ローラ」と称する）と、ローラ４を円周方向の複数箇所に配置する保持器５と、外輪２と内輪３の回転中心および軸方向の位置を一致させるための複数の鋼球６と、外輪２と保持器５の回転方向の位相を制御する弾性部材７とを主体に構成される。

外輪２にはその内周面２ａの一部に鋼球６が転動する環状の溝２ｂと内輪３の外周面３ａとの間で楔を構成するための複数のカム面２ｃが設けられる。外輪２の外周面２ｄの一部には一般にはすば歯車やウォーム歯車２ｅが加工されるが、必要に応じて外輪２の外周面２ｄにリング（図示しない）を圧入固定してそのリングの外周面に歯車２ｅを加工してもよい。また、外輪２の幅面２ｆには弾性部材７を収納するための凹部２ｇが円周上に１箇所以上設けられる。この凹部２ｇは図１に示した幅面２ｆの裏側に加工しても良い。

内輪３は外輪２の内周側に配置された輪体であり、その内周面３ｂには一般に出力軸が圧入固定される。内輪３の外周面３ａの一部には鋼球６が転動する環状の溝３ｃが設けられて、鋼球６を介して外輪２とは若干の半径方向すきまを持ってその回転中心を一致させると同時に外輪２との軸方向の位置も一致させる。

図２のように外輪２の内周面２ａに設けられるカム面２ｃは、例えば円周方向の中央部を最大径とする逆Ｖ字型に形成され、このカム面２ｃと内輪３の外周面３ａとの間に正方向および逆方向の回転で半径方向の幅を縮小させた楔すきま８が形成される。ローラ４が楔すきま８の円周方向中央に位置するときは半径方向にすきまを生ずるのでローラ４は楔すきま８内で楔係合しないが、ローラ４が外輪２に対して正逆何れかの回転方向に移動すると外輪２および内輪３と楔係合して、当該回転方向で外輪２と内輪３が回転方向にロックされる。なお、ローラ４が楔係合した時のカム面２ｃと内輪３の外周面３ａのローラ４
との接触点のなすストラト角αは２〜１０°が使用される。

図３のように、保持器５は保持器本体５ａとふた５ｂで構成され、両者は外輪２と内輪３およびローラ４と鋼球６を組み立てたのちにリベットやねじあるいは加締めや溶着によって一体に固定される。保持器５にはローラ４を収容する複数のポケット５ｃと、鋼球６を収納する複数のポケット５ｄとを具備するとともに、弾性部材７の先端部７ａを収納する特別のポケット５ｅを円周上に一箇所以上具備し、保持器本体５ａは軸方向に延びる柱５１と柱５１の一端を円周方向に連結する円環部５２で構成される。柱５１の円周方向のほぼ等配位置にポケット５ｃとポケット５ｄが回転方向に交互に形成され、ローラ４を収納するポケット５ｃとローラ４の外周面との間の円周方向のすきまはローラ直径の１／２０以下に、鋼球６を収納するポケット５ｄと鋼球６とのすきまは円周方向で鋼球６の直径の１／２０、軸方向で１／１０以下が望ましい。なお、本クラッチ１に大きな伝達トルク容量が要求される場合には、ローラ４と鋼球６は交互に配置せずに、ローラ４の数を鋼球６よりも多くすることが出来る。

弾性部材７は、例えば図４に示すようなＵ字型のばねが使用される。この弾性部材７は、図１に示すようにその先端部７ａが保持器５の弾性部材の収納部５ｅに収納されると同時に、外輪２の幅面の凹部２ｇにも装着され、拡巾するときのばね力によって自然状態では保持器５と外輪２の回転方向の位置が弾性的に規制されてローラ４はカム面２ｃの中央部に位置される。なお、自然状態においてローラ４が確実にカム面２ｃの中央部に位置するように、外輪２の幅面の凹部２ｇの回転方向の幅と保持器５の弾性部材７の先端部分７ａを収納するためのポケット５ｅの回転方向の幅は同じ寸法に設定される。

以下、上記構成からなるクラッチ１の機能説明を図５から図８に基づいて行なう。

図５は外輪２と内輪３の間に外力が加わらない自然状態における径方向の一部断面を示すものである。外輪２はその外周部２ｄに歯車２ｅが加工され、弾性部材７が外輪幅面の凹部２ｇに装着されてその先端部７ａが保持器５の弾性部材の収納部５ｅに挿入されている。なお、図示していないがローラ４や鋼球６および保持器５の転がり面やすべり面には潤滑剤が介在する。

弾性部材７の先端部７ａは外輪２の凹部２ｇと保持器５の弾性部材収納部５ｅに対して閉じるようにすきまゼロで装着されるので、外輪２と保持器５の回転方向の相対位置が弾性的に規制され、自然状態ではローラ４は外輪２のカム面２ｃの中央に位置して外輪２および内輪３と楔係合することはない。この時、弾性部材７のばね力を内輪３が極めて低速回転時には保持器５に生ずる粘性抵抗に打ち勝つ大きさに設定しておけばローラ４は楔係合しないので、内輪３は正転および逆転方向ともに低速回転では自由に回転が可能になる。

図６は外輪２が左回転して保持器５が置き去りされたイメージを示す。外輪２の回転方向に対して保持器５が静止あるいは外輪の回転に対して相対的に回転遅れを生ずれば保持器５に装着されているローラ４は外輪２のカム面２ｃに衝突して楔係合し、外輪２は内輪３に対して回転方向に係合して外輪２に供給された回転トルクは内輪３に伝達される。図示していないが外輪３が右回転しても前記と同様に外輪２に供給された回転トルクは内輪３に伝達される。

図７は外輪２が静止して内輪３が右回転した例を示すものであり、保持器５が内輪３の回転に伴って回転するかあるいは少し遅れて回転しても保持器５に装着されたローラ４が外輪２のカム面２ｃに衝突して楔係合し、内輪３は外輪２に対して回転方向にロックして内輪３に供給された回転トルクは外輪２に伝達される。

以上のように本クラッチ１は外輪２の内周面２ａに設けられたカム面２ｃに対して保持器５が相対的に回転するとローラ４は楔係合するので、外輪２から内輪３へあるいはその逆に内輪３から外輪２への回転トルクの伝達が可能になる。外輪２の回転に対して保持器５をそれよりも遅く回転させるためには、図８のように外輪２と内輪３の間に軸方向や径方向あるいは傾斜方向の力を加えて鋼球４の自由な動きを拘束したり、保持器５の回転を粘性抵抗で制限したりすることによって可能になる。

外輪２と内輪３の間に図８のような３種類の力の何れかを加えると鋼球４は負荷を受けて拘束され、外輪２や内輪３の回転に従って一定の割合で公転する。保持器５はこの鋼球４を保持しているのであるから鋼球４の公転数と保持器５の回転数は同じになる。保持器５の回転数Ｎｃは鋼球４の直径ｄｗとその公転の中心寸法Ｄｐによって下記のように計算されるが、一般に外輪２が回転したときの保持器の公転数Ｎｃは静止部分に対して約６０％になり、内輪３が回転したときの保持器５の公転数Ｎｃは静止部分に対して約４０％になるので外輪のカム面２ｃに対してローラ４の相対回転が得られる。
・外輪回転時の保持器の回転数Ｎｃ Ｎｃ≒（Ｄｐ＋ｄｗ）／（２×Ｄｐ）
・内輪回転時の保持器の回転数Ｎｃ Ｎｃ≒（Ｄｐ−ｄｗ）／（２×Ｄｐ）

保持器５に粘性抵抗を与えるには、保持器５の円環部５２の内径部を静止部分に近接してその部分に粘性流体を介在させておけば、外輪２が回転したときに保持器５は粘性抵抗によって回転が遅れるので外輪２との間に相対的な回転が得られ、あるいは外輪２が静止して内輪３が回転したときにも内輪３が嵌合されている回転軸との粘性抵抗によって保持器５は内輪３の回転と同方向に回転するのでこのときも保持器５は外輪２との間に相対的な回転が得られる。

以下、本クラッチ１を組み込んだ本考案の差動歯車装置の一実施形態を図９から図１１に基づいて行なう。なお、図示していないが本差動歯車装置内にはクラッチ１や歯車などの潤滑のために潤滑油やグリースが封入されている。

図９および図１０に示すように、本考案の差動歯車装置１００はモータで駆動される入力軸１１０と、入力軸１１０に圧入やキー止めあるいは一体構造のウォーム１１１と、このウォーム１１１に同時に噛み合う２個の本クラッチ１の外輪２の歯車２ｅと、本クラッチ１の内輪３に圧入固定された左側出力軸１２０および右側出力軸１３０と、クラッチ１の自然状態における中立位置を確実にするための２枚のブレーキ板１４０と、これらを収納するケーシング１５０を基本部品として組み立てられる。

本クラッチ１は図９に示すように２個が向き合って設置され、外輪２のウォーム歯車２ｅがウォーム１１１と噛み合うとともに、内輪３は左側出力軸１２０および右側出力軸１３０に圧入固定され、クラッチ１の外輪および内輪の幅面よりも突き出た保持器５の円環部５２の内径部５２ａはそれぞれの出力軸１２０や１３０に対して小さな径方向すきまを持って嵌合される。

図１０において、入力軸１１０は一体構造あるいはウォーム１１１が入力軸１１０に圧入やキー止めなどで固定され、２個の転がり軸受１１２によってケーシング１５０に装着される。入力軸１１０の軸方向移動の制限は前側蓋１１３および後側蓋１１４をケーシング１５０にボルト１１５などで固定する。ウォーム１１１のケーシング１５０への組立が困難な場合には入力軸１１０にスペーサ１１６を嵌合しても良い。

図１１ではクラッチ１と左側出力軸１２０と右側出力軸１３０の組合せの詳細図である。
左側出力軸１２０は車軸（図示しない）に連結する第１の外径部１２０aと転がり軸受１２１と嵌合する第２外径部１２０ｂと転がり軸受１２１の軸方向位置を規制する第３外径部１２０ｃと保持器５の円環部５２の内径部分５２ａに対して小さなすきまで嵌合される第４外径部１２０ｄとクラッチ１の内輪内径部３ａに圧入固定される第５外径部１２０ｅを持つとともに、第１外径部１２０aの反対側には右側出力軸１３０と嵌合する第１内径部１２０ｆと第２内径部１２０ｇを具備する。

右側出力軸１３０も車軸（図示しない）に連結する第１の外径部１３０aと転がり軸受１２１に嵌合する第２外径部１３０ｂと転がり軸受１２１の軸方向位置を規制する第３外径部１３０ｃと保持器５の円環部５２の内径部分５２ａに対して小さなすきまで嵌合される第４外径部１３０ｄとクラッチ１の内輪内径部３ａに圧入固定される第５外径部１３０ｅを持つとともに、左側出力軸１２０の第１内径部１２０ｆと第２内径部１２０ｇに嵌合される第６外径部１３０ｆと第７外径部１３０ｇを具備する。

クラッチ１を嵌合した左側出力軸１２０と右側出力軸１３０は図１１のように組み立てられるが、両者が互いに接近しすぎないようにスペーサ１３１が右側出力軸１３０の第６外径部１３０ｆに嵌合される。

本考案の差動歯車装置ではウォーム１１１が回転するとこれに噛み合うクラッチ１の外輪２には図８に示すような傾斜方向の力が加わるので、鋼球６が拘束されてために保持器５は外輪２の回転数の約６０％で同方向に回転して外輪２と保持器５は相対回転を生じるので、外輪２は内輪３と係合する結果ウォーム１１１から供給される回転トルクは内輪３に伝達される。

また、それと同時に保持器５は静止している左側出力軸１２０や右側出力軸１３０のそれぞれの第４外径部１２０ｄおよび１３０ｄに対して小さなすきまで嵌合されているので、外輪２が回転しても第４外径部１２０ｄや１３０ｄとの間に発生する粘性抵抗によって回転が遅れる効果も期待できる。

いま、本差動歯車装置を使用したシニアカーなどが直進する時、モータから伝達された回転トルクは２個のクラッチ１を介して左側出力軸１２０と右側出力軸１３０に伝達されるが、旋回時には車輪回転数の小さい旋回内側の車輪のみが駆動されて外側はフリー回転をすることになるが、何らかの原因で旋回内側の車輪が空転したときには旋回外側の車輪に瞬時に回転トルクが伝達されてシニアカーなどの空転による立ち往生を防ぐことができる。

平地や上り坂走行から下り坂走行に移ると、クラッチ１の外輪２の回転数に対して内輪３の回転が早くなる瞬間には外輪２と内輪３の間に外力が加わらないので外輪２と内輪３のロック状態が開放されるが、その時点で保持器５は左側出力軸１２０や右側出力軸１３０の第４外径部１２０aや右側出力軸１３０ａの嵌合部との粘性抵抗の助けを借りて内輪３の回転数に近づくので、内輪３側から外輪２側に回転トルクを伝達する係合状態となり、車輪側からモータ側を逆に駆動するいわゆるエンジンブレーキ状態を得ることができる。

なお、積極的に下り坂でのエンジンブレーキ状態を得る他の方法としては、下り坂になった瞬間すなわちモータの負荷が無くなった時点で、瞬間的にモータを逆回転することによって外輪２と内輪３の間に負荷を加えて再度クラッチ１を係合させることができる。エンジンブレーキ状態が得られることはモータを発電機として利用して蓄電池に回生電力を蓄えることができる。

ブレーキ板１４０は図９や図１０のようにクラッチ１の保持器５の円環部５２の外径部分を挟むように設置されており、ピン１４１と、開閉ピン１４２と、開閉片１４３を含めてケーシング１５０に固定され、ロックばね１４４の力によって円環部５２を挟み込む。

いま、シニアカーがモータの回転を止めて駐車したと仮定すると、クラッチ１の外輪２と内輪３の間には外力が加わらない自然状態になっているので、弾性部材７の力でローラ４はカム面２ｃの中立位置に移動してロック機能を失う。このとき、保持器５が出力軸１２０や１３０の第４外径部との粘性抵抗によって回転しない程度に弾性部材７のばね力を設定しておけば極低速回転で内輪３を回転させても内輪３は外輪２と係合しないので手押し移動が可能になる。

この手押し移動可能の機能を確実にするために、図１０における開閉片１４３を操作してブレーキ板１４０で保持器５の円環部５２を掴めば内輪３の回転数に関わらず外輪２とはロックしないので少々速い速度でも手押し移動が可能になる。

図１２に本差動歯車装置での歯車形式の変更例を示す。本図では図９や図１０のウォームとウォーム歯車の噛み合わせをはすば歯車の噛み合わせに変更したものであって、それ以外の部品構成は同じである。本図の構造はモータの回転軸を車軸と平行にする場合に有効である。

図１３はクラッチ１の変形例であって外輪外径に歯車を加工せず、転がり軸受類似の外輪形状としたものであって外径に歯車を加工したリングを本クラッチ１の外輪に圧入して使用する。この場合の弾性部材は図４のようなＵ字型ではなく、図１４のように先端部をＬ字状に曲げたものが使用される。

本発明にかかるクラッチの軸方向および側面の断面図である。 上記クラッチのカム面の拡大図である。 上記クラッチの保持器の外観図である。 上記クラッチの弾性部材の外観図である。 上記クラッチの自然状態でのカム面付近の拡大図である。 上記クラッチの外輪回転時のカム面付近の拡大図である。 上記クラッチの内輪回転時のカム面付近の拡大図である。 上記クラッチに外力が加わった時のイメージを示す。 本発明による差動歯車装置の正面方向の断面図である。 本発明による差動歯車装置の側面方向の断面図である。 上記クラッチと出力軸の組立状態の軸方向断面の詳細図である。 本差動歯車装置においてウォーム歯車を使用しない応用例である。 本クラッチの外輪肉厚が小さい場合の弾性部材の配置を示す。 外輪肉厚が小さい場合の弾性部材の外観図である。

符号の説明

１ 本考案の作動歯車装置に組み込まれるクラッチ
２ 上記クラッチの外輪
２ａ クラッチ外輪内周面
２ｂ クラッチ外輪内周面に加工される環状の溝
２ｃ クラッチ外輪内周面に加工されたカム面
２ｄ クラッチ外輪外周面
２ｅ クラッチ外輪外周面に加工された平歯車やはすば歯車
２ｆ クラッチ外輪の幅面
２ｇ クラッチ外輪幅面の凹部
３ 上記クラッチの内輪
３ａ クラッチ内輪外周面
３ｂ クラッチ内輪の内周面
３ｃ クラッチ内輪外周面に加工された環状の溝
４ 上記クラッチに組み込まれるローラ
５ 上記クラッチでローラと鋼球を案内する保持器
５ａ 保持器の本体
５ｂ 保持器のふた
５ｃ ローラを収納する保持器のポケット
５ｄ 鋼球を収納する保持器のポケット
５ｅ 弾性部材の先端部を収納するポケット部分
５１ 保持器本体の柱
５２ 保持器本体の柱を繋ぐ円環部
５２ａ 保持器本体の柱を繋ぐ円環部の内径部
６ 上記クラッチで外輪と内輪の軸芯を合わせる鋼球
７ 上記クラッチでローラをカム面中立位置に保持する弾性部材
７ａ 弾性部材の先端部分
８ カム面の楔すきま
α カム面とローラと内輪の接点で構成される楔角
Ｎｃ 保持器の回転数
ｄｗ 鋼球の直径
Ｄｐ 鋼球の公転中心寸法
１００ 本考案による差動歯車装置
１１０ 入力軸
１１１ ウォーム
１１２ 転がり軸受
１１３ 前側蓋
１１４ 後側蓋
１１５ ボルト
１１６ スペーサ
１２０ 左側出力軸
１２０ａ 第１の外径部
１２０ｂ 第２外径部
１２０ｃ 第３外径部
１２０ｄ 第４外径部
１２０ｅ 第５外径部
１２０ｆ 第１内径部
１２０ｇ 第２内径部
１２１ 転がり軸受
１３０ 右側出力軸
１３０ａ 第１外径部
１３０ｂ 第２外径部
１３０ｃ 第３外径部
１３０ｄ 第４外径部
１３０ｅ 第５外径部
１３０ｆ 第６外径部
１３０ｇ 第７外径部
１３１ スペーサ
１４０ ブレーキ板
１４１ ピン
１４２ 開閉ピン
１４３ 開閉片
１４４ ロックばね
１５０ ケーシング

Claims (4)

1. 正転および逆転方向の回転トルクが入力される入力側部材と、当該トルクが出力される出力側部材と、入力側部材と出力側部材の間に配置されて両者の半径方向の回転中心を一致させると同時に入力側部材と出力側部材間に加わる外力を受けるための複数の鋼球と、入力側部材と出力側部材の間に配置された複数の係合子と、係合子を保持するための保持器と、係合子を入力側部材および出力側部材とに楔係合させるための複数のカム面と、自然状態において係合子をカム面の中央に位置させるための弾性部材とを備え、自然状態においては入力側部材と出力側部材間の回転方向のロック機能を失い、入力側部材と出力側部材間に外力が加わったときに保持器を強制的に回転させて係合子を楔係合させたり、保持器に粘性抵抗を与えて係合子を楔係合させたりして、回転トルクが入力側部材あるいは逆に出力側部材から入力された時にその回転方向にロックし、回転トルクが入力されないときには自動的に自然状態に復帰してロック機能を失うことを特徴としたクラッチ。
2. 入力側部材に設けられたはすば歯車やウォーム歯車などの噛み合いによる反力を利用して入力側部材と出力側部材の間に外力を加え、その外力によって保持器に収納した鋼球を強制的に自転および公転させ、入力側部材あるいは出力側部材と保持器との回転方向の回転数差を利用して係合子を楔部の狭小部に移動させて、クラッチのロック機能を得る構造を持った請求項１記載のクラッチ。
3. 外輪にウォーム歯車あるいははすば歯車を持つ請求項１記載のクラッチを使用し、入力軸に連結された１個のウォームあるいははすば歯車がウォーム歯車あるいははすば歯車を持つ２個のクラッチに同時に噛み合い、２個のクラッチのそれぞれの内輪に連結された出力軸で車輪を駆動する構造を持った差動歯車装置。
4. ケーシングに揺動可能に固定された２セットの制動板を持ち、必要に応じてクラッチの保持器の回転を制止して係合子をカム面の中立位置に保持して、モータ側と車輪側の動力伝達経路を確実に遮断する構造を持った請求項３に記載の差動歯車装置。

Images