JP2009210024A - 逆入力防止クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】作動トルクが小さくかつクラッチ動作の安定した逆入力防止クラッチを提供することである。
【解決手段】入力側の外輪２に弾性的に連結された保持器１３と一体に回転し、ハウジング７と摺動する摺動ばね１４を線材で形成することにより、その摺動抵抗を小さくして、作動トルクが小さくてすむようにした。また、ハウジング７の摺動ばね１４との接触部の両側に形成した環状突部７ｃと蓋部７ｂとで摺動ばね１４の軸方向移動を規制して、摺動ばね１４を傾きにくくし、安定したクラッチ動作が得られるようにした。また、外輪２を焼結含油金属で形成し、外輪２からしみ出る油を潤滑材として使用することにより、潤滑材による保持器１３と外輪２との間の回転抵抗を小さくし、これに応じて摺動ばね１４の摺動トルクを小さく設定して、作動トルクをさらに小さくできるようにした。
【選択図】図１

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。

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は、出力側部材に逆入力トルクが加えられたときに、出力側部材を空転させる方式のものがある（例えば、特許文献１参照。）。
特許第３９１４７７８号公報

上記特許文献１に記載された逆入力防止クラッチは、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、これらの両部材と係合離脱可能なころ（トルク伝達部材）を配し、入力側部材にセンタリングばね（弾性部材）を介して連結された保持器でころを保持し、保持器と係合した状態で固定部材の円筒部と摺動する摺動ばねを組み込んだものである。そして、入力側部材に入力トルクが加えられたときには、入力側部材と摺動ばねの摺動抵抗を受ける保持器との間でセンタリングばねが弾性変形して、入力側部材と保持器の回転位相差が生じることにより、ころが入力側部材および出力側部材と係合して出力側部材に回転が伝達され、出力側部材に逆入力トルクが加えられたときは、ころが保持器によって入力側部材および出力側部材から離脱した状態で保持され、出力側部材の回転が入力側部材に伝達されないようになっている。

ところで、上記の逆入力防止クラッチでは、摺動ばねがその円筒状の摺動部で固定部材の円筒部と摺動しており、摺動抵抗が大きくなりやすいため、入力側部材を回転させてその回転を出力側部材に伝達するのに比較的大きな作動トルクが必要になるという問題がある。

この問題に対しては、摺動ばねの固定部材との摺動部を線材で形成することにより、摺動ばねの摺動抵抗を小さくして、入力側から出力側への回転伝達に必要な作動トルクを小さくできると考えられる。

しかし、このように摺動ばねの摺動部を線材で形成すると、摺動ばねが回転につれて固定部材円筒部の軸方向に移動し、固定部材に対して傾きやすくなる。その結果、摺動抵抗がばらついて入力側から出力側への回転伝達がスムーズに行われなくなったり、固定部材の摺動ばねとの接触部に異常摩耗が生じたりすることがある。

また、摺動ばねを摺動させるのに必要な摺動トルクが小さくなると、入力側部材に入力トルクを加えたときに、センタリングばねが十分に弾性変形する前に摺動ばねが摺動してしまい、入力側部材と保持器の回転位相差がほとんど生じなくなって、ころが入力側部材および出力側部材と係合せず、入力側から出力側へ回転伝達できなくなることがある。

ここで、センタリングばねをより弾性変形しやすいものにすれば、摺動ばねが摺動する前にセンタリングばねが弾性変形して入力側部材と保持器の回転位相差が生じ、ころが入力側部材および出力側部材と係合して、入力側から出力側への回転伝達が可能になると考えられる。しかし、通常はクラッチ内部に潤滑材としてグリースが封入されており、このグリースの粘性によって保持器と入力側部材との間に回転抵抗が生じるので、センタリングばねを弾性復元力の小さいものにすると、入力トルクがなくなってもセンタリングばねが弾性復元せず、その結果ころが入力側部材および出力側部材と係合したままになって、逆入力トルクが加えられたときに、出力側から入力側へ回転が伝達されてしまうおそれがある。

本発明の課題は、作動トルクが小さくかつクラッチ動作の安定した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、これらの両部材と係合離脱可能なトルク伝達部材を配し、前記入力側部材に弾性部材を介して連結された保持器で前記トルク伝達部材を保持し、前記保持器と係合した状態で固定部材の円筒部と摺動する摺動ばねを組み込んで、前記入力側部材に入力トルクが加えられたときには、入力側部材と摺動ばねの摺動抵抗を受ける保持器との間で弾性部材が弾性変形して、入力側部材と保持器の回転位相差が生じることにより、トルク伝達部材が入力側部材および出力側部材と係合して出力側部材に回転が伝達され、前記出力側部材に逆入力トルクが加えられたときは、トルク伝達部材が保持器によって入力側部材および出力側部材から離脱した状態で保持され、出力側部材の回転が入力側部材に伝達されないようにした逆入力防止クラッチにおいて、前記摺動ばねの固定部材との摺動部をＣ字状に湾曲させた線材で形成し、この摺動ばねの固定部材円筒部に対する軸方向移動を規制する手段を設けた。

すなわち、摺動ばねの摺動部を線材で形成することにより、摺動ばねの摺動抵抗を小さくして、入力側から出力側への回転伝達に必要な作動トルクを小さくするとともに、摺動ばねの軸方向移動を規制する手段を設けることにより、摺動ばねの傾きを防止して、摺動抵抗を安定させ、固定部材の摺動ばねとの接触部に異常な摩耗が生じないようにしたのである。

前記摺動ばねの軸方向移動を規制する手段としては、前記固定部材円筒部の摺動ばねとの接触部の両側に環状突部を設けたものを採用することができる。

ここで、前記固定部材は、全体を耐摩耗性樹脂材料で形成するか、あるいは摺動ばねとの接触部を固定部材本体と別体として耐摩耗性樹脂材料で形成して、摺動ばねとの接触部の摩耗をより少なくすることが望ましい。

また、前記固定部材の摺動ばねとの接触部と少なくとも一つの環状突部とを、固定部材本体と別体として低摩擦摺動材で一体成形するようにすれば、摺動ばねとの接触部の摩耗をより少なくできるとともに、固定部材本体が加工しやすくなり、固定部材を効率よく製作できるようになる。

さらに、本発明は、前記入力側部材と出力側部材のうち、少なくとも一方の部材の全体、もしくはその軸部と分割されてトルク伝達部材と係合する係合部のみを、焼結含油金属で形成するようにした。このようにすれば、焼結含油金属で形成した部材からしみ出る油を従来のグリースに代わる潤滑材として用いることができ、これにより潤滑材による保持器と入力側部材との間の回転抵抗が小さくなるので、センタリングばねの弾性復元力は小さくてよくなる。そして、センタリングばねに弾性復元力の小さいものを用いれば、それに応じて摺動ばねの摺動トルクを小さくして、クラッチの作動トルクを小さくすることができる。ここで、摺動ばねの摺動トルクを小さくする手段としては、必ずしも前述のように摺動ばねの摺動部を線材で形成しなくてもよい。

本発明の逆入力防止クラッチは、上述したように、摺動ばねの摺動部を線材で形成し、この摺動ばねの軸方向移動を規制して傾きを生じにくくしたものであるから、入力側から出力側への回転伝達に必要な作動トルクが小さいうえ、摺動抵抗のばらつきや摺動ばねとの接触部の異常摩耗等が生じるおそれも少なく、安定したクラッチ動作が得られる。

また、入力側部材と出力側部材のうち、少なくとも一方の部材の全体もしくはトルク伝達部材との係合部を焼結含油金属で形成したので、その部材からしみ出る油をグリースに代わる潤滑材として使用して、潤滑材による保持器と入力側部材との間の回転抵抗を従来よりも小さくすることができ、これに応じてセンタリングばねの弾性復元力および摺動ばねの摺動トルクを小さく設定することによっても、クラッチ動作の安定性を損なうことなく作動トルクを小さくすることができる。

以下、図面に基づき、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（ａ）、（ｂ）および図２に示すように、入力軸１と外輪２とからなる入力側部材３と、出力軸４と内輪５が一体成形された出力側部材６と、二段円筒状のハウジング７の一端に押え蓋８を取り付け他端に焼結含油軸受９を嵌め込んだ固定部材１０と、外輪２と内輪５との間に配される複数のころ（トルク伝達部材）１１と、外輪２にセンタリングばね（弾性部材）１２を介して連結された円筒状の保持器１３と、保持器１３と係合した状態でハウジング７の大径円筒部７ａの内周面と摺動する摺動ばね１４とで構成されている。

前記固定部材１０は、クラッチの各内部部品すなわち外輪２、内輪５、ころ１１、センタリングばね１２、保持器１３および摺動ばね１４を覆っており、外部からクラッチ内部への異物の侵入を防ぐとともに、外輪２からしみ出す油を潤滑材としてクラッチ内部に封入している。なお、このように固定部材１０で各内部部品を覆う構造としたことにより、クラッチが一体で持ち運べるようになり、機械装置への組込性のよいものとなっている。

固定部材１０の一部を構成するハウジング７は、耐摩耗性樹脂材料で形成されており、その大径円筒部７ａの他端に形成された蓋部７ｂから突出する小径円筒部に焼結含油軸受９が嵌め込まれ、この焼結含油軸受９で出力軸４を回転自在に支持している。また、大径円筒部７ａ内周面の他端側には、摺動ばね１４との接触部を挟んで蓋部７ｂと対向する位置に環状突部７ｃが設けられ、この環状突部７ｃと蓋部７ｂとで摺動ばね１４の大径円筒部７ａに対する軸方向移動を規制し、摺動ばね１４を傾きにくくしている。なお、この実施例では蓋部７ｂが環状突部７ｃと同じ役割を果たしているが、蓋部７ｂと摺動ばね１４との間にもう一つの環状突部を設け、二つの環状突部で摺動ばね１４の軸方向移動を規制するようにしてもよい。

また、押え蓋８は、外周縁に複数の爪８ａが形成されており、この爪８ａをハウジング７一端のフランジの外周縁に形成された切欠き７ｄに嵌め込んで折り曲げることにより、ハウジング７に固定されている。

前記入力側部材３は、その軸部である入力軸１と、ころ１１との係合部である外輪２とが別体に形成されている。その外輪２は、焼結含油金属で形成され、一端側の蓋部にセンタリングばね１２を嵌め込む窓２ａと、入力軸１を嵌め込む筒状の嵌合部２ｂが設けられている。そして、入力軸１外周面の平面部とこれに対応する外輪嵌合部２ｂ内周面の平面部の位置を合わせて、入力軸１を外輪嵌合部２ｂに嵌め込むことにより、入力軸１と外輪２とが一体回転可能に連結されている。また、入力軸１先端の小径円筒部が内輪５端面中央の穴に嵌め込まれて、入力側部材３と出力側部材６とが同一軸心のまわりに回転するようになっている。

また、図１（ａ）に示したように、外輪２の内周面には、互いに逆向きに傾斜するカム面２ｃ、２ｄが周方向に交互に設けられ、外輪２の内周面と内輪５外周面との間に周方向両側で次第に狭小となる楔形空間が複数形成されている。そして、外輪２と内輪５の間で保持器１３に保持されたころ１１が後述するセンタリングばね１２の作用によって楔形空間の中央に位置したときには、ころ１１と各カム面２ｃ、２ｄとの間に隙間が生じるようになっている。

前記保持器１３は、その円筒部にころ１１を収容するポケット１３ａとセンタリングばね１２が挿入される切欠き１３ｂが形成されており、一端のフランジ部には摺動ばね１４と係合するための切欠き１３ｃが形成されている。

前記センタリングばね１２は、Ｕ字状の板ばねで、その湾曲側から外輪２蓋部の窓２ａに通されて保持器１３円筒部の切欠き１３ｂに挿入され、両端部が外輪２の窓２ａ縁部に当接する位置で組み込まれる。これにより、外輪２と保持器１３がセンタリングばね１２を介して連結され、保持器１３がころ１１を外輪２のカム面２ｃ、２ｄと接触しない位置に保持するようになっている。

前記摺動ばね１４は、１本の線材を素材として、ハウジング７の大径円筒部７ａ内周面と摺動するＣ字状の摺動部１４ａと、摺動部１４ａの両端から内側に延びるフック部１４ｂを形成したものであり、そのフック部１４ｂを保持器１３フランジ部の切欠き１３ｃの周方向両側縁部と当接させて保持器１３と周方向に係合している。そして、摺動部１４ａは弾性的に縮径した状態でハウジング７の大径円筒部７ａ内周面に接触しており、保持器１３が摺動ばね１４と一体回転するときに摺動抵抗を受けるようになっている。

ここで、センタリングばね１２と摺動ばね１４は、摺動ばね１４を摺動させるのに必要な摺動トルクが、組込状態（クラッチが作動していない状態）のセンタリングばね１２を弾性変形させるのに必要な力よりも大きくなるように設計されている。

従って、入力軸１に入力トルクが加えられたときには、入力軸１と外輪２が一体に回転し、外輪２と摺動ばね１４の摺動抵抗を受ける保持器１３との間でセンタリングばね１２が弾性変形する。その結果、保持器１３の回転が遅れ、外輪２と保持器１３の回転位相差が生じることにより、ころ１１が外輪２と内輪５の間の楔形空間内を周方向に相対移動して、外輪２の隣り合うカム面２ｃ、２ｄの一方および内輪５外周面と係合し、内輪５および出力軸４に回転が伝達される。

そして、入力トルクが加えられなくなると、センタリングばね１２が弾性復元して外輪２を保持器１３との回転位相差がなくなる位置（組込時の位置）まで逆回転させることにより、ころ１１が外輪２および内輪５から離脱して楔形空間の中央に戻る。

一方、出力軸４に逆入力トルクが加えられたときは、ころ１１が保持器１３によって外輪２および内輪５から離脱した状態で保持されるので、内輪５および出力軸４が空転し、入力側には回転が伝達されない。

この逆入力防止クラッチは、上記の構成であり、摺動ばね１４が線材で形成されているので、その摺動抵抗が小さく、入力側から出力側への回転伝達に必要な作動トルクが小さくてすむ。しかも、ハウジング７全体を耐摩耗性樹脂材料で形成し、ハウジング７の大径円筒部７ａ内周面の環状突部７ｃと蓋部７ｂとで摺動ばね１４の大径円筒部７ａに対する軸方向移動を規制して、摺動ばね１４を傾きにくくしているので、摺動抵抗のばらつきやハウジング７の摺動ばね１４との接触部の異常摩耗等が生じるおそれが少なく、安定したクラッチ動作が得られる。

また、外輪２を焼結含油金属で形成し、外輪２からしみ出る油をクラッチ内部の潤滑材として使用しているので、グリースを潤滑材とする従来のものに比べて、潤滑材による保持器１３と外輪２との間の回転抵抗が小さく、これに応じてセンタリングばね１２の弾性復元力および摺動ばね１４の摺動トルクを小さく設定して、クラッチ動作の安定性を損なうことなく作動トルクをさらに小さくすることができる。

図３は、ハウジング７の摺動ばね１４との接触部と環状突部７ｃとを、ハウジング本体１５と別体の摺動部材１６として耐摩耗性樹脂材料で一体成形した変形例を示す。この変形例では、図１、２の例よりも、ハウジング本体１５が加工しやすくなり、ハウジング７を全体として効率よく製作できる。また、図示は省略するが、摺動ばねとの接触部のみ、あるいは摺動ばねとの接触部の両側に環状突部を有する部材を、ハウジング本体と別体として耐摩耗性樹脂材料で形成してもよい。

なお、摺動ばねの軸方向移動を規制する手段は、上述した実施形態のような環状突部を設けたものに限らず、例えば、ハウジングの大径円筒部内周面に環状溝を設け、この環状溝内を摺動ばねが摺動するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、外輪のみを焼結含油金属で形成したが、外輪と入力軸とを焼結含油金属で一体成形したり、出力側部材をころとの係合部である内輪と軸部である出力軸とに分割して、その内輪を焼結含油金属で形成したりすることもできる。

ａは実施形態のクラッチの縦断面図、ｂはａのＡ−Ｏ−Ｂ−Ｃ線に沿った断面図 図１のクラッチの分解斜視図 ａはハウジングの摺動ばねとの接触部を別体の摺動部材とした変形例の図１（ｂ）に対応する断面図、ｂはａの摺動部材の斜視図

符号の説明

１ 入力軸
２ 外輪
３ 入力側部材
４ 出力軸
５ 内輪
６ 出力側部材
７ ハウジング
７ａ 大径円筒部
７ｂ 蓋部
７ｃ 環状突部
１０ 固定部材
１１ ころ
１２ センタリングばね
１３ 保持器
１４ 摺動ばね
１４ａ 摺動部
１４ｂ フック部
１５ ハウジング本体
１６ 摺動部材

Claims (6)

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、これらの両部材と係合離脱可能なトルク伝達部材を配し、前記入力側部材に弾性部材を介して連結された保持器で前記トルク伝達部材を保持し、前記保持器と係合した状態で固定部材の円筒部と摺動する摺動ばねを組み込んで、前記入力側部材に入力トルクが加えられたときには、入力側部材と摺動ばねの摺動抵抗を受ける保持器との間で弾性部材が弾性変形して、入力側部材と保持器の回転位相差が生じることにより、トルク伝達部材が入力側部材および出力側部材と係合して出力側部材に回転が伝達され、前記出力側部材に逆入力トルクが加えられたときは、トルク伝達部材が保持器によって入力側部材および出力側部材から離脱した状態で保持され、出力側部材の回転が入力側部材に伝達されないようにした逆入力防止クラッチにおいて、前記摺動ばねの固定部材との摺動部をＣ字状に湾曲させた線材で形成し、この摺動ばねの固定部材円筒部に対する軸方向移動を規制する手段を設けたことを特徴とする逆入力防止クラッチ。
2. 前記摺動ばねの軸方向移動を規制する手段が、前記固定部材円筒部の摺動ばねとの接触部の両側に環状突部を設けたものであることを特徴とする請求項１に記載の逆入力防止クラッチ。
3. 前記固定部材を耐摩耗性樹脂材料で形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の逆入力防止クラッチ。
4. 前記固定部材の摺動ばねとの接触部を、固定部材本体と別体として耐摩耗性樹脂材料で形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の逆入力防止クラッチ。
5. 前記固定部材の摺動ばねとの接触部と少なくとも一つの環状突部とを、固定部材本体と別体として耐摩耗性樹脂材料で一体成形したことを特徴とする請求項２に記載の逆入力防止クラッチ。
6. 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、これらの両部材と係合離脱可能なトルク伝達部材を配し、前記入力側部材に弾性部材を介して連結された保持器で前記トルク伝達部材を保持し、前記保持器と係合した状態で固定部材の円筒部と摺動する摺動ばねを組み込んで、前記入力側部材に入力トルクが加えられたときには、入力側部材と摺動ばねの摺動抵抗を受ける保持器との間で弾性部材が弾性変形して、入力側部材と保持器の回転位相差が生じることにより、トルク伝達部材が入力側部材および出力側部材と係合して出力側部材に回転が伝達され、前記出力側部材に逆入力トルクが加えられたときは、トルク伝達部材が保持器によって入力側部材および出力側部材から離脱した状態で保持され、出力側部材の回転が入力側部材に伝達されないようにした逆入力防止クラッチにおいて、前記入力側部材と出力側部材のうち、少なくとも一方の部材の全体、もしくはその軸部と分割されてトルク伝達部材と係合する係合部のみを、焼結含油金属で形成したことを特徴とする逆入力防止クラッチ。

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