JP2011080485A - 逆入力遮断クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】一方向の入力トルクの伝達を行う逆入力遮断クラッチの部品点数を削減するとともに、組立て作業を簡素化する。
【解決手段】入力回転部材１を構成する外輪９と出力軸２との間の楔形空間１０に配されるころ３を、ハウジング６から摺動ばね５を介して回転抵抗を受ける保持器４で保持し、一定方向の入力トルクが加えられたときは、保持器４でころ３を外輪９および出力軸２と係合させて出力軸２にトルクを伝達し、このトルク伝達後に入力回転部材１を逆方向に回転させ、保持器４でころ３と外輪９および出力軸２との係合状態を解除しておくことにより、逆入力トルクが加えられたときには出力軸２が空転するようにした。これにより、従来のクラッチの係合解除用付勢ばねが不要となる分、部品点数が少なくなり、組立て作業も効率よく行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力側に加えられる入力トルクを出力側に伝達し、出力側に加えられる逆入力トルクは入力側に伝達されないようにする逆入力遮断クラッチに関する。

逆入力遮断クラッチは、同一軸心のまわりに回転する入力回転部材と出力回転部材とをトルク伝達可能に連結し、その連結部に逆入力遮断機構、すなわち入力回転部材に加えられる入力トルクを出力回転部材に伝達し、出力回転部材に加えられる逆入力トルクは入力回転部材に伝達しない機構を設けたものである。

ところで、逆入力遮断クラッチの使用条件としては、入力回転部材の回転方向が一方向に限定されている場合があることから、本出願人は、このような条件のもとで使用するのに適したコンパクトな逆入力遮断クラッチとして、一方向の入力トルクのみを伝達し、逆入力トルクに対しては出力回転部材が空転する構造のものを提案した（特許文献１参照。）。

上記特許文献１に記載された逆入力遮断クラッチの具体的な構造は、入力回転部材の径方向内側に入力回転部材と同心状態に出力回転部材を配し、その出力回転部材の外周面を円筒面とし、入力回転部材の内周面に所定の周方向間隔をおいて複数のポケットを設け、これらの各ポケットの底側に同一方向に傾斜するカム面を設けて、各ポケットのカム面と出力回転部材の円筒面との間に周方向の一側で次第に狭小となる楔形空間を形成し、各ポケットに、ころと、ころを楔形空間の広大側へ向けて付勢する付勢ばねと、ころを挟んで付勢ばねと対向する位置に配される押さえ板とを収容し、押さえ板に固定部材と摺動する摺動ばねを取り付けたものである。

このクラッチでは、入力回転部材に所定の一方向の入力トルクが加えられると、ころが固定部材から摺動ばねを介して回転抵抗を受ける押さえ板に押され、付勢ばねの弾性力に抗して楔形空間の狭小側へ相対移動して入力回転部材および出力回転部材と係合することにより、出力回転部材にトルクが伝達されるようになっている。一方、出力回転部材に逆入力トルクが加えられたときは、付勢ばねがころおよび押さえ板を楔形空間の広大側へ押すことにより、ころの入力回転部材および出力回転部材との係合が解除された状態となるので、出力回転部材が空転して、入力回転部材にはトルクが伝達されない。

特開２００５−３５１４２２号公報

上記のような一方向の入力トルクのみを伝達する逆入力遮断クラッチでは、従来の二方向の入力トルクを伝達するものよりもコンパクトな構造とすることができるが、入力回転部材に設けた複数のポケットのそれぞれに、ころ、付勢ばねおよび押さえ板を配する必要があり、各付勢ばねおよび各押さえ板をそれぞれ一体化した構成としても、なおクラッチ全体の部品点数が多く、クラッチ組立て作業が煩雑であるという難点がある。

また、入力回転部材は、各ポケットに押さえ板と付勢ばねを挿入するために、ポケットの内周側の開口幅をころの直径よりも大きくせざるをえず、入力回転部材単体でころを保持することはできない。このため、クラッチ組立て時には、ポケット開口から内周側へのころの脱落を防止するための手段が別途必要となり、このことも組立て作業を煩雑にする一因となっている。

そこで、本発明は、一方向の入力トルクの伝達を行う逆入力遮断クラッチの部品点数を削減するとともに、組立て作業を簡素化することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明の逆入力遮断クラッチは、同一軸心のまわりに回転する入力回転部材と出力回転部材とを径方向内外に配し、前記入力回転部材の出力回転部材との対向面に所定の周方向間隔をおいて同一方向に傾斜するカム面を設けて、各カム面とこれに対向する前記出力回転部材の円筒面との間に周方向の一側で次第に狭小となる楔形空間を形成し、各楔形空間にころを配するとともに、前記入力回転部材と出力回転部材との間に、前記各ころをポケットに収容して入力回転部材および出力回転部材と係脱自在に保持する保持器を配し、この保持器に回転抵抗を付与する制動機構を設けて、前記入力回転部材に一定方向の入力トルクが加えられたときは、前記保持器でころを楔形空間の狭小側へ相対移動させて入力回転部材および出力回転部材と係合させることにより、出力回転部材にトルクが伝達され、このトルク伝達後に前記入力回転部材を逆方向に回転させ、保持器でころを楔形空間の広大側へ相対移動させて前記ころと入力回転部材および出力回転部材との係合状態を解除しておくことにより、前記出力回転部材に逆入力トルクが加えられたときには、出力回転部材が空転して入力回転部材にトルクが伝達されないようにした構成を採用した。

すなわち、従来の押さえ板と摺動ばねに代えて、ころを保持する保持器とこの保持器に回転抵抗を付与する制動機構を設けるとともに、一定方向の入力トルクが加えられて出力回転部材にトルクが伝達された後には、入力回転部材を逆方向に回転させて保持器でころと入力回転部材および出力回転部材との係合状態を解除し、逆入力トルクに対して出力回転部材が空転する構成とすることにより、従来の係合解除用の付勢ばねを不要とし、部品点数の削減と組立て作業の簡素化が図れるようにしたのである。

上記の構成において、前記制動機構としては、前記保持器に固定部材と摺動する摺動部材を取り付けたものを採用することができる。ここで、前記摺動部材を、弾性体で形成され、その弾性力により前記固定部材に押し付けられるものとすれば、保持器に安定した回転抵抗を付与でき、クラッチ動作を安定させることができる。また、前記保持器が環状部を有し、その環状部を前記固定部材に形成された円筒部に収容されている場合は、前記摺動部材として、Ｃ字状に形成され、縮径した状態で前記保持器の環状部に取り付けられて前記固定部材の円筒部の内周面と摺動する摺動ばねを採用することができる。

また、前記保持器の内周側のポケット開口幅を、前記ころの直径よりも小さくすることにより、クラッチ組立て時には、入力回転部材と出力回転部材のうちの径方向外側に配された部材と保持器とで、ころをポケット開口から内周側へ脱落しないように保持できるようになり、組立て作業を一層効率よく行うことができる。

さらに、前記保持器のポケットの周方向両側の壁面を、前記ころの半径以上の曲率半径をもつ凹円弧面とすれば、保持器がころを押して入力回転部材および出力回転部材と係合させたりその係合を解除したりする際に、ころの移動がスムーズになり、クラッチ動作の安定性を向上させることができる。

本発明の逆入力遮断クラッチは、上述したように、一定方向の入力トルクが加えられて出力回転部材にトルクが伝達された後には、入力回転部材を逆方向に回転させることにより、入力回転部材と出力回転部材との間でころを保持する保持器で、ころと入力回転部材および出力回転部材との係合状態を解除して、逆入力トルクが遮断されるようにしたものであるから、前述した従来のクラッチに比べて、係合解除用の付勢ばねが不要となる分、部品点数が少なく、組立て作業も効率よく行うことができる。

実施形態の逆入力遮断クラッチの正面断面図 図１のII−II線に沿った断面図 図１の保持器および摺動ばねの分解斜視図 ａ、ｂ、ｃは、それぞれ図１のクラッチの動作を説明する要部の断面図

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この逆入力遮断クラッチは、図１および図２に示すように、入力回転部材１と、入力回転部材１の径方向内側に配される出力回転部材としての出力軸２と、入力回転部材１と出力軸２との間に配される複数のころ３と、各ころ３を保持する保持器４と、保持器４に取り付けられる摺動ばね５と、入力回転部材１の径方向外側に配される固定部材としてのハウジング６とで基本的に構成されている。その出力軸２およびハウジング６は、入力回転部材１と同心状態に配されている。

前記ハウジング６は、入力回転部材１の先端側を収納する円筒部６ａの一端側の内周に、出力軸２を通す円板状の蓋部６ｂが設けられ、円筒部６ａの他端側内周には入力回転部材１の軸方向他端側への移動を規制する蓋７が嵌め込まれている。また、ハウジング６の一端側外周にはフランジ６ｃが設けられ、このフランジ６ｃに固定用の取付孔６ｄがあけられている。

前記入力回転部材１は、二段円筒状の入力軸８の大径部内周に外輪９を嵌め込んだものである。その入力軸８と外輪９とは、入力軸８大径部内周面の軸方向リブ８ａを外輪９外周面の回り止め溝９ａに嵌め込むことにより一体に回転するようになっている。なお、入力軸８は、例えば歯車等の入力伝達部材と結合するため、その小径部外周面に軸心を挟んで互いに対向する２つの平坦面８ｂが形成されている。

前記外輪９の内周面には、所定の周方向間隔をおいて同一方向に傾斜するカム面９ｂが設けられており、このカム面９ｂと出力軸２の外周円筒面との間に周方向の一側で次第に狭小となる楔形空間１０が形成されている。そして、各楔形空間１０に前記ころ３が一つずつ配されている。

前記保持器４は、図３にも示すように、環状部４ａの一側面に複数の柱部４ｂを立設したもので、隣接する柱部４ｂどうしの間にころ３を収容するポケット１１が形成されている。そして、その各柱部４ｂが外輪９と出力軸２との間に挿入されて、ポケット１１に収容したころ３を外輪９および出力軸２と係脱自在に保持するようになっている。また、その環状部４ａの外周部には、後述するように摺動ばね５を取り付けるための切欠き４ｃが形成されている。

この保持器４の内周側のポケット１１開口幅はころ３の直径よりも小さく形成され、クラッチ組立て途中でころ３とともに保持器４の柱部４ｂを外輪９の内周側に挿入したときに、ころ３が内周側へ脱落しないようになっている。また、ポケット１１の周方向両側の壁面（各柱部４ｂの周方向端面）はころ３の半径以上の曲率半径をもつ凹円弧面に形成され、後述するように柱部４ｂでころ３を押したときに、ころ３がスムーズに移動するようになっている。なお、ポケットの壁面は、この実施形態のような形状とすることが望ましいが、平面や円弧面以外の凹形曲面とすることもできる。

前記摺動ばね５は、ハウジング円筒部６ａの内周面と摺動するＣ字状の摺動部５ａと、摺動部５ａの両端から内側に延びるフック部５ｂとからなり、両フック部５ｂを保持器環状部４ａの切欠き４ｃに挿入してその周方向縁部と当接させることにより、保持器４に取り付けられている。その摺動部５ａは弾性的に縮径した状態でハウジング円筒部６ａの内周面に押し付けられており、これにより保持器４に回転抵抗を付与する制動機構が形成されている。

従って、図４（ａ）に示すように、入力回転部材１に所定の一方向（図中の矢印Ａ方向）の入力トルクが加えられたときには、外輪９がそのカム面９ｂでころ３を押してころ３とともに保持器４を回転させようとするが、保持器４はハウジング６から摺動ばね５を介して回転抵抗を受けてその場に留まろうとするため、保持器４の柱部４ｂに押されたころ３が相対的に楔形空間１０の狭小側へ移動して外輪９および出力軸２と係合し、出力軸２にトルクが伝達される。

また、上記のように入力側から出力側へのトルク伝達が行われた後、図４（ｂ）に示すように、入力回転部材１を逆方向（図中の矢印Ｂ方向）に回転させると、外輪９および出力軸２と係合したころ３が外輪９の回転方向へわずかに移動するが、回転抵抗を受ける保持器４はその場に留まろうとするため、保持器４の柱部４ｂに押されたころ３は相対的に楔形空間１０の広大側へ移動し、ころ３と外輪９および出力軸２との係合状態が解除される。そして、この係合解除状態では、図４（ｃ）に示すように、出力軸２に逆入力トルクが加えられても、出力軸２が空転するので、入力回転部材１にはトルクが伝達されない。

この逆入力遮断クラッチは、上述したように、入力回転部材１を構成する外輪９と出力軸２との間の楔形空間１０に配されるころ３を、ハウジング６から摺動ばね５を介して回転抵抗を受ける保持器４で保持し、一定方向の入力トルクが加えられて出力軸２にトルクが伝達された後には、入力回転部材１を逆方向に回転させることにより、保持器４でころ３と外輪９および出力軸２との係合状態を解除して逆入力トルクが遮断されるようにしたので、前述した従来のクラッチの係合解除用付勢ばねが不要となる分、部品点数が少なく、組立て作業も効率よく行うことができる。また、クラッチ組立て作業の途中では、外輪９と保持器４とでころ３をポケット１１開口から内周側へ脱落しないように保持できるので、この点でも組立て作業を従来よりも効率よく行える。

また、その保持器４がハウジング６に縮径した状態で押し付けられる摺動ばね５から安定した回転抵抗を受けるうえ、ころ３を外輪９および出力軸２と係合させたりその係合を解除したりする際に、ころ３の半径以上の曲率半径をもつ凹円弧面で形成されたポケット１１壁面でころ３を押してスムーズに相対移動させることができるので、クラッチ動作の安定性も高い。

また、出力側へ伝達される入力トルクの方向を変更する場合、従来のクラッチでは、複数の付勢ばねを一体化した部品についてころ付勢方向を変えた形状のものを新規に製作する必要があるが、このクラッチでは外輪９の組み込み方向を反転するだけでよい。

さらに、従来のクラッチでは、入力トルクが加えられたときに確実にころを入力回転部材および出力回転部材と係合させるために、押さえ板の回転抵抗が付勢ばねの弾性力よりも大きくなるように摺動ばねの弾性力を設定しているのに対し、このクラッチでは、付勢ばねをなくしたので、従来よりも摺動ばね５の弾性力を小さく設定してトルク伝達時の摩擦トルクを低減することができる。

そのほか、従来のクラッチでは、一般に金属で形成される入力回転部材にカム面を含む複雑な形状のポケットの加工を行う必要があるが、このクラッチでは、外輪９にはカム面９ｂのみを加工すればよく、ポケット１１を有する保持器４は合成樹脂の射出成形により製作できるので、製造時の加工コストを削減できるという利点もある。

なお、上述した実施形態では、入力回転部材の径方向内側に出力軸（出力回転部材）を配しているが、本発明は入力回転部材を出力回転部材の径方向内側に配した逆入力遮断クラッチにも適用することができる。

１ 入力回転部材
２ 出力軸（出力回転部材）
３ ころ
４ 保持器
４ａ 環状部
４ｂ 柱部
５ 摺動ばね
６ ハウジング（固定部材）
６ａ 円筒部
６ｂ 蓋部
７ 蓋
８ 入力軸
９ 外輪
９ｂ カム面
１０ 楔形空間
１１ ポケット

Claims (6)

1. 同一軸心のまわりに回転する入力回転部材と出力回転部材とを径方向内外に配し、前記入力回転部材の出力回転部材との対向面に所定の周方向間隔をおいて同一方向に傾斜するカム面を設けて、各カム面とこれに対向する前記出力回転部材の円筒面との間に周方向の一側で次第に狭小となる楔形空間を形成し、各楔形空間にころを配するとともに、前記入力回転部材と出力回転部材との間に、前記各ころをポケットに収容して入力回転部材および出力回転部材と係脱自在に保持する保持器を配し、この保持器に回転抵抗を付与する制動機構を設けて、前記入力回転部材に一定方向の入力トルクが加えられたときは、前記保持器でころを楔形空間の狭小側へ相対移動させて入力回転部材および出力回転部材と係合させることにより、出力回転部材にトルクが伝達され、このトルク伝達後に前記入力回転部材を逆方向に回転させ、保持器でころを楔形空間の広大側へ相対移動させて前記ころと入力回転部材および出力回転部材との係合状態を解除しておくことにより、前記出力回転部材に逆入力トルクが加えられたときには、出力回転部材が空転して入力回転部材にトルクが伝達されないようにした逆入力遮断クラッチ。
2. 前記制動機構が、前記保持器に固定部材と摺動する摺動部材を取り付けたものであることを特徴とする請求項１に記載の逆入力遮断クラッチ。
3. 前記摺動部材が、弾性体で形成され、その弾性力により前記固定部材に押し付けられるものであることを特徴とする請求項２に記載の逆入力遮断クラッチ。
4. 前記保持器が環状部を有し、その環状部を前記固定部材に形成された円筒部に収容されており、前記摺動部材は、Ｃ字状に形成され、縮径した状態で前記保持器の環状部に取り付けられて前記固定部材の円筒部の内周面と摺動する摺動ばねであることを特徴とする請求項３に記載の逆入力遮断クラッチ。
5. 前記保持器の内周側のポケット開口幅を、前記ころの直径よりも小さく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遮断クラッチ。
6. 前記保持器のポケットの周方向両側の壁面を、前記ころの半径以上の曲率半径をもつ凹円弧面と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遮断クラッチ。

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