JP2009210025A - 逆入力防止クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】逆入力トルクに対して出力側部材を空転させる方式の逆入力防止クラッチにおいて、製造効率を向上させるとともに、外径寸法を小さくすることである。
【解決手段】入力側部材３を外輪２と入力軸１とに分割し、入力軸１の嵌合部１ｂの外周面に外輪２内周面のカム面２ａ、２ｂと対応する形状を形成して、入力軸嵌合部１ｂを外輪２に嵌め込むことにより、入力軸嵌合部１ｂの外周面と外輪カム面２ａ、２ｂとを周方向に係合させて、入力軸１と外輪２とを一体回転可能に連結した。これにより、外輪２と入力軸１のそれぞれについて機能や形状に適した材料を選定して、入力側部材３を全体として効率よく製造できるとともに、従来よりも入力側部材３の外径寸法が小さくなり、それに伴ってクラッチ全体の外径寸法も小さくできる。
【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、このような逆入力防止クラッチでは、一般に、入力側部材および出力側部材のころとの係合部を、ころを挟んでクラッチ径方向の外側と内側に配しており、その中でも入力側部材を係合部としての外輪と入力軸とに分割したものが多い。これは、入力側部材の外輪は高い面圧でころと接触するため硬い材料で形成する必要があるが、筒状の外輪と入力軸からなる複雑な形状の入力側部材を硬い材料で一体成形することは容易でなく、特に、一体成形の入力側部材を小型化しようとすると、複雑な切削加工が多くなりコストが大幅に高くなってしまうからである。

しかしながら、従来は、上記のように入力側部材を外輪と入力軸とに分割する場合、入力軸と一体成形したカップ部の内周に外輪を嵌め込んでいたため（特許文献２参照。）、入力側部材全体の外径寸法が大きくなり、必ずしもクラッチを小型化できないという難点があった。
特開２００５−３５１４２２号公報

本発明の課題は、逆入力トルクに対して出力側部材を空転させる方式の逆入力防止クラッチにおいて、製造効率を向上させるとともに、外径寸法を小さくすることである。

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、前記入力側部材を、内周面で前記トルク伝達部材と係合する外輪と入力軸とに分割し、その外輪と入力軸を外輪の内周面と入力軸の外周面で連結した。

すなわち、入力側部材を外輪と入力軸とに分割することにより、外輪と入力軸のそれぞれについて機能や形状に適した材料を選定して、入力側部材を全体として効率よく製造できるようにするとともに、その外輪と入力軸を外輪の内周面と入力軸の外周面で連結することにより、従来のように入力軸と一体成形したカップ部の内周に外輪を嵌め込む場合に比べて、入力側部材の外径寸法が小さくなるようにしたのである。

上記の構成において、前記外輪の内周面に前記トルク伝達部材と係合するカム面が設けられている場合は、前記入力軸の外周面を前記外輪カム面と周方向に係合する形状に形成して、前記外輪と入力軸の回り止めとするとよい。

また、前記外輪に前記弾性部材の一部を嵌め込む切欠きが設けられている場合は、前記入力軸の外周面に前記外輪の切欠きに挿入される突部を設けて、前記弾性部材の抜け止めとするとよい。

また、前記外輪に設けた切欠きに前記入力軸の外周面に設けた突部を嵌め込んで、前記外輪と入力軸の回り止めとすることもできる。

ここで、前記外輪は焼結金属で形成することが好ましく、前記入力軸は樹脂材で形成することが好ましい。

本発明の逆入力防止クラッチは、上述したように、入力側部材を内周面でトルク伝達部材と係合する外輪と入力軸とに分割し、その外輪と入力軸を外輪の内周面と入力軸の外周面で連結したものであるから、外輪と入力軸のそれぞれに適した材料を選定することにより、入力側部材を全体として効率よく製造できるうえ、従来よりも入力側部材の外径寸法が小さくなり、それに伴ってクラッチ全体の外径寸法も小さくできる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１および図２（ａ）、（ｂ）は第１の実施形態を示す。この逆入力防止クラッチは、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、円筒状のハウジング７の出力側に軸受部８を一体成形し入力側に蓋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の内周面と摺動する摺動ばね１４とで構成されている。

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。外輪２は、その内周面にころ１１と係合するカム面２ａ、２ｂが設けられ、一端部にはセンタリングばね１２の両端部を嵌め込む切欠き２ｃが設けられている。一方、入力軸１は、フランジ１ａおよび外輪２との嵌合部１ｂを有し、その嵌合部１ｂの外周面には外輪２の切欠き２ｃに嵌まり込む突部１ｃが設けられている。また、嵌合部１ｂ外周面の突部１ｃ以外の部分は、外輪カム面２ａ、２ｂと対応する形状に形成されている。そして、入力軸１の嵌合部１ｂを外輪２に嵌め込むことにより、入力軸嵌合部１ｂの外周面と外輪カム面２ａ、２ｂとが周方向に係合するとともに、入力軸突部１ｃと外輪２の切欠き２ｃの両側縁部とが周方向に係合して回り止めとなり、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、入力軸嵌合部１ｂの突部１ｃは、センタリングばね１２の軸方向の抜け止めにもなっている。

ここで、外輪２は、焼結金属で形成して熱処理を施したもので、ころ１１との係合時に生じる高い面圧に耐えうる硬度が確保され、かつ安価に製造できるものとなっている。一方、入力軸１は、形状が複雑なため、容易に製造できるように樹脂材で形成しており、回転伝達時に生じる内部応力の大きさによってはカーボンやガラス等の充填材で補強するとよい。

また、入力軸１の嵌合部１ｂ端面中央には穴があけられ、この穴に内輪５端面に設けられた小径円筒部が嵌め込まれて、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。なお、入力軸１の軸部分および出力軸４の外周面には互いに平行な２つの平面部が形成され、歯車やプーリ等の回転伝達部材（図示省略）を組み付けやすくなっている。

図２（ａ）に示すように、前記外輪２のカム面２ａ、２ｂは互いに逆向きに傾斜するものが周方向に交互に設けられており、これにより外輪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２ａ、２ｂ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が挿入される凹部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、１本の金属線材を折り曲げてＵ字状部の両端にフック部を有する形状に形成したものであり、そのＵ字状部が湾曲側を出力側に向けた姿勢で保持器１３円筒部の凹部１３ｂに嵌め込まれ、フック部が外輪２の切欠き２ｃに嵌め込まれている。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２ａ、２ｂ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本の金属線材を折り曲げてＣ字状の摺動部の両端にフック部を有する形状に形成したものであり、そのフック部が保持器１３フランジ部の切欠き１３ｃに嵌め込まれて切欠き１３ｃの周方向両側縁部と当接し、摺動部が弾性的に縮径した状態でハウジング７内周面に接触している。これにより、摺動ばね１４が保持器１３と周方向に係合し、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２ａ、２ｂ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、入力側部材３を外輪２と入力軸１とに分割し、その外輪２と入力軸１を外輪２内周面と入力軸１外周面で連結しているので、外輪２と入力軸１のそれぞれについて機能や形状に適した材料を選定でき、入力側部材３を全体として効率よく製造できる。しかも、従来のように入力軸と一体成形したカップ部の内周に外輪を嵌め込んだものに比べると、入力側部材３の外径寸法が小さくなり、それに伴ってクラッチ全体の外径寸法も小さくできる。

図３（ａ）、（ｂ）は第２の実施形態を示す。この実施形態は、入力側から出力側に回転伝達できる方向を一方向のみとした逆入力防止クラッチに、本発明を適用したものである。このクラッチでは、筒状に形成された入力軸１５に内輪と一体の出力軸１６が通されている。また、外輪１７内周面の各カム面１７ａは同一方向に傾斜しており、外輪１７内周面と出力軸１６外周面との間に周方向の一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、入力軸１５に前記楔形空間と対応する形状の嵌合部１５ａが複数形成され、これらの各嵌合部１５ａを外輪１７に嵌め込むことにより、入力軸１５と外輪１７とが一体回転可能に連結されている。

また、第１実施形態のセンタリングばね１２の代わりに、環状基部１８ａを入力軸１５に固定されたロック解除ばね１８が、そのばね片１８ｂでころ１１を外輪カム面１７ａおよび出力軸１６外周面から離脱する方向に付勢するようになっている。そして、第１実施形態の保持器１３の代わりに、摺動ばね１４と係合するころ押し部材１９が、ころ１１を挟んでばね片１８ｂと対向する位置に押え板１９ａを差し込んだ状態で組み込まれている。その他の部分の構成は第１実施形態と同じである。

そして、入力軸１５に図３（ａ）の矢印方向の入力トルクが加えられたときには、入力軸１５と外輪１７とが一体に回転する一方、摺動ばね１４の摺動抵抗を受けるころ押し部材１９がその押え板１９ａでころ１１の移動を抑えるため、ロック解除ばね１８のばね片１８ｂが外輪２ところ１１との間で弾性変形し、ころ１１が外輪カム面１７ａおよび出力軸１６外周面と係合して、出力軸１６に回転が伝達される。一方、入力トルクの方向が図３（ａ）と逆方向の場合は、押え板１９ａが相対的に楔形空間の他側（広い側）の端部に寄ることになり、ばね片１８ｂに押されたころ１１が外輪１７および出力軸１６から離脱した状態で保持され、入力軸１５および外輪１７が空転して、出力軸１６には回転が伝達されない。また、出力軸１６に逆入力トルクが加えられたときも、ころ１１がロック解除ばね１８によって外輪１７および出力軸１６から離脱した状態で保持されるので、出力軸１６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も、第１実施形態のものと同様、入力側部材の外輪１７と入力軸１５とが外輪１７内周面と入力軸１５外周面で連結されているので、従来よりも効率よく製造でき、クラッチ全体の外径寸法も小さくなっている。

第１実施形態のクラッチの分解斜視図 ａは図１のクラッチの縦断面図、ｂはａのＡ−Ｏ−Ｂ線に沿った断面図 ａは第２実施形態のクラッチの縦断面図、ｂはａのＡ−Ｏ−Ｂ線に沿った断面図

符号の説明

１ 入力軸
１ｂ 嵌合部
１ｃ 突部
２ 外輪
２ａ、２ｂ カム面
２ｃ 切欠き
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
８ 軸受部
９ 蓋
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
１５ 入力軸
１５ａ 嵌合部
１６ 出力軸
１７ 外輪
１７ａ カム面
１８ ロック解除ばね
１９ ころ押し部材

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、前記入力側部材を、内周面で前記トルク伝達部材と係合する外輪と入力軸とに分割し、その外輪と入力軸を外輪の内周面と入力軸の外周面で連結したことを特徴とする逆入力防止クラッチ。
2. 前記外輪の内周面に前記トルク伝達部材と係合するカム面が設けられており、前記入力軸の外周面を前記外輪カム面と周方向に係合する形状に形成して、前記外輪と入力軸の回り止めとした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. 前記外輪に前記弾性部材の一部を嵌め込む切欠きが設けられており、前記入力軸の外周面に前記外輪の切欠きに挿入される突部を設けて、前記弾性部材の抜け止めと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. 前記外輪に設けた切欠きに前記入力軸の外周面に設けた突部を嵌め込んで、前記外輪と入力軸の回り止めとしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の逆入力防止クラッチ。
5. 前記外輪を焼結金属で形成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の逆入力防止クラッチ。
6. 前記入力軸を樹脂材で形成したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の逆入力防止クラッチ。

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