JP2011530056A - クラッチ - Google Patents

Abstract

本発明はクラッチに関し、より詳しくは、内部レースと外部レースとの間に伝動片を設置し、内部レースと伝動片のうちのいずれか１つには内部レースの回動力が伝動片の特定の地点に作用するように回動力作用手段を備えて内部レースの回動力が作用する特定の地点の位置によって動力を連結または遮断するようにすることで、構造を単純化して、故障が少なく、製造コストが安い、また、寿命が長く、小型で、かつ大きい動力を伝達することができ、制動装置にも使用可能なクラッチに関する。ここに、本発明は、外部レース２０と、上記外部レース２０の内部に回転可能に設置される内部レース１０と、上記外部レース２０と内部レース１０との間に設置されて外部レース２０の内部で内部レース１０と一緒に回転すると共に、内部レース１０と外部レース２０との間の動力を連結または遮断する伝動片３０と、上記内部レース１０の回動力が上記伝動片３０の特定の地点に作用するように、内部レース１０と伝動片３０のうちの少なくともいずれか１つに備えられる回動力作用手段５０と、を含み、上記内部レース１０の回動力が作用する特定の地点の位置によって動力を連結または遮断するようにしたことを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明はクラッチに関し、より詳しくは、内部レースと外部レースとの間に伝動片を設置し、内部レースと伝動片のうちのいずれか１つには、内部レースの回動力が伝動片の特定の地点に作用するように回動力作用手段を備えて、内部レースの回動力が作用する特定の地点の位置に従って動力を連結または遮断するようにすることで、構造を単純化して、故障が少なく、製造コストが安い、また、寿命が長く、小型で、かつ大きい動力を伝達することができ、制動装置にも使用可能なクラッチに関する。

一般に、クラッチは駆動軸から被動軸へ機械的接触により動力を伝達したり遮断する機能をするものであって、一方向クラッチと両方向クラッチとがある。

一方向クラッチは、片方向には動力を伝達し、逆方向には空転させて動力を遮断することができる。代表的な一方向クラッチには、スプリングに押さえられた円筒形ローラーが備えられたローラータイプと、外部レースと内部レースとの間にスプレーグが備えられたスプレーグタイプとがあるが、その構造が複雑で、摩耗により寿命が短く、かつ製作コストが高い。

そして、両方向クラッチは、両方向に動力を伝達し、遮断するようになる。代表的な両方向クラッチには、摩擦クラッチ、円錐クラッチなどがあるが、大きい動力を伝達するには、構造が大きくなるとか、摩擦面の摩擦力を高めるために側圧を加えなければならないという短所がある。

前述した問題点を解決するための本発明の目的は、内部レースと外部レースとの間に伝動片を設置し、内部レースと伝動片のうちのいずれか１つには、内部レースの回動力が伝動片の特定の地点に作用するように回動力作用手段を備えて、内部レースの回動力が作用する特定の地点の位置に従って動力を連結または遮断するようにすることで、構造を単純化して、故障が少なく、製造コストが安い、また、寿命が長く、小型で、かつ大きい動力を伝達することができ、制動装置にも使用可能なクラッチを提供することにある。

前述した目的を達成するための本発明は、外部レースと、上記外部レースの内部に回転可能に設置される内部レースと、上記外部レースと内部レースとの間に設置されて外部レースの内部で内部レースと一緒に回転すると共に、内部レースと外部レースとの間の動力を連結または遮断する伝動片と、上記内部レースの回動力が上記伝動片の特定の地点に作用するように内部レースと伝動片のうちの少なくともいずれか１つに備えられる回動力作用手段を含み、上記内部レースの回動力が作用する特定の地点の位置に従って動力を連結または遮断するようにしたことを特徴とする。

本発明は、内部レースと外部レースとの間に伝動片を設置し、内部レースと伝動片のうちのいずれか１つには、内部レースの回動力が伝動片の特定の地点に作用するように回動力作用手段を備えて、内部レースの回動力が作用する伝動片の特定の地点位置に従って動力を連結し、遮断するようにすることで、構造が単純化されて、故障が少なく、製造コストが安い、かつ、寿命が長く、小型で、かつ大きい動力を伝達することができる。

また、可変伝動支持手段を押し込む圧力を大きくして、伝動片の外周面と外部レースの内周面との接触に強い圧力を作用させれば、外部レースの内周面と伝動片の高い摩擦力によりブレーキ（制動装置）の役割をするので、制動装置にも使用可能である。

本発明によるクラッチの作動原理を説明するための概念図である。 本発明によるクラッチの多様な実施形態を示す図であり、そのうち、図４は図３のＡ−Ａ線の断面図であり、図９はＢ−Ｂ線の断面図であり、図１３は図１２のＣ−Ｃ線の断面図であり、図２４は図２３のＤ−Ｄ線の断面図である。 外部レースと伝動片との接触面の形状を概略的に示す図である。

以下、本発明を添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１及び図２は本発明によるクラッチの作動原理を説明するための概念図であり、図３乃至図２６は本発明によるクラッチの多様な実施形態を示す図であり、そのうち、図４は図３のＡ−Ａ線の断面図であり、図９はＢ−Ｂ線の断面図であり、図１３は図１２のＣ−Ｃ線の断面図であり、図２４は図２３のＤ−Ｄ線の断面図であり、図２７は外部レースと伝動片との接触面の形状を概略的に示す図である。

まず、本発明の基本原理を理解するために、図１を参照して説明する。

図１に示すように、中空の円筒形態のリング２０の内部に半円板形態の伝動片３０を円滑に回動できるように設置する。この際、リング２０と伝動片３０との間の間隔は伝動片３０がスライディング回動可能な範囲内で適切に設定する。図面では、伝動片３０の外径がリング２０の内径と殆ど等しく設定した。

そして、上記リング２０を動かないように固定させた後、上記伝動片３０のａ地点に荷重を加えながらｂ地点まで移動させても伝動片３０は回動しない。しかしながら、荷重がｂ地点を超える瞬間、伝動片３０は反時計方向に回動する。

即ち、本発明は物体と物体との間の摩擦力を利用したものであって、荷重がａ地点からｂ地点の間に作用する場合には、リング２０と伝動片３０との間の摩擦力が上記伝動片３０に作用する荷重より大きいので、伝動片３０は回動しなくなる原理を用いたものである。

この際、上記伝動片３０の回動中心であるａ地点からｂ地点またはｂ’地点までの距離はリング２０の内径が大きいほど大きくなり、リング２０と伝動片３０との間の潤滑程度、摩擦面の材質、形状などによって決まる。

以下、前述した原理に基づいて本発明によるクラッチ１の多様な実施形態を説明する。

まず、図３及び図４を参照してクラッチ１の基本構造を説明すれば、図３及び図４は一方向クラッチ１であって、外部レース２０、内部レース１０、伝動片３０、及び回動力作用手段５０を含んで構成される。

ここで、前述した図１において、リング２０は上記外部レース２０に該当し、図１において、伝動片３０は上記伝動片３０に該当し、図１において、荷重の作用は上記内部レース１０の回動力に該当し、図１の荷重作用点（ａ地点〜ｂ地点）は上記回動力作用手段５０に該当する。

上記外部レース２０は中空の円筒形態で形成される。

上記内部レース１０は、上記外部レース２０の内部に回転可能に結合されると共に、外部レース２０の内周面と対向する外周面には回転方向に一定の深さの伝動片挿入溝１１が形成される。

この際、上記の内部レース１０は、上記外部レース２０の内部を貫通して回転可能に結合することもでき、または、内部レース１０の一端部のみ外部レース２０の内部に回転可能に結合することもできる。

ここで、上記伝動片挿入溝１１は、上記外部レース２０の内側に位置するように設置されることが好ましい。

一方、上記の内部レース１０及び外部レース２０には、それぞれクラッチ作用を必要とする多様な外部装置が連結され、このような外部装置は公知のものであるので、図面では省略した。

そして、上記伝動片３０は、上記伝動片挿入溝１１に挿設されて外部レース２０の内部で内部レース１０と一緒に回転すると共に、内部レース１０と外部レース２０との間の動力を連結または遮断する。

この際、上記伝動片挿入溝１１は半円形態に形成され、上記伝動片挿入溝１１に挿入される伝動片３０は半円板で形成される。勿論、上記伝動片挿入溝１１及び伝動片３０は正確に半円でなくても、半円に近い形態でありさえであればよい。

また、上記回動力作用手段５０は、上記の内部レース１０の回動力が上記伝動片３０の特定の地点に作用するように、内部レース１０と伝動片３０のうちの少なくともいずれか１つに備えられる。

上記回動力作用手段５０は、上記内部レース１０と伝動片３０の回転方向に相互対向する面のうち、少なくともいずれか１つに伝動支持段３１を突出形成してなり、上記伝動支持段３１は他の１つに密着される。

図３及び図４では、上記伝動支持段３１を伝動片３０側に形成したし、この際、上記伝動支持段３１が形成される位置は、図１において、荷重作用点ｂとｂ’との間に位置しなければならない。

前述したクラッチ１は、上記内部レース１０の回動力が作用する特定の地点の位置に従って、内部レース１０と外部レース２０との間の動力を連結または遮断する。

即ち、上記内部レース１０の回動力が作用する特定の地点が任意の設定位置（ｂ地点）から伝動片３０の回転中心（ａ地点）の間に位置する場合、伝動片３０と外部レース２０との間の摩擦力が内部レース１０の回動力より大きくなりながら、伝動片３０が回動しなくなって、内部レース１０と外部レース２０との間の動力が連結され、上記内部レース１０の回動力が作用する特定の地点が任意の設定位置（ｂ地点）から伝動片３０の外周面の間に位置する場合、伝動片３０と外部レース２０との間の摩擦力が内部レース１０の回動力より小さくなりながら、伝動方３０が回動するようになって、内部レース１０と外部レース２０との間の動力連結が遮断される。

図４を参照して作用を具体的に説明すれば、上記内部レース１０を時計方向に回動させれば、伝動片３０の伝動支持段３１に内部レース１０の回動力が作用するが、上記伝動支持段３１が図１のｂ地点またはｂ’地点の以内に形成されているので、このような伝動支持段３１を備えた伝動片３０を回動させることができなくなって、即ち、内部レース１０と外部レース２０との間の動力を連結するようになって、内部レース１０の回動力が外部レース２０に伝達される。

続いて、上記内部レース１０を反時計方向に回動させると、伝動片３０の伝動支持段３１と内部レース１０との接触が絶えながら、内部レース１０の一端部が伝動片３０の一端部に接触する。即ち、内部レース１０の回動力が作用する伝動片３０側の地点が図１のｂ地点またはｂ’地点より外側方向に位置するので、伝動片３０が内部レース１０と一緒に外部レース２０の内部で空転するようになって、即ち内部レース１０と外部レース２０との間の動力連結が遮断されて、内部レース１０の回動力が外部レース２０に伝達できなくなる。

このように、内部レース１０と外部レース２０との間の動力を連結するためには、図１のｂ地点とｂ’地点の間で内部レース１０の回動力が作用しなければならず、内部レース１０と外部レース２０との間の動力を遮断するためには、ｂ地点とｂ’地点の外側方向（伝動片３０の外周面側方向）で内部レース１０の回動力が作用しなければならない。

このように、図３及び図４のクラッチは一方向クラッチであって、構造が簡単で、故障が少なく、かつ小型でも大きい動力を伝達することができる。

そして、図５の実施形態は一方向クラッチであって、図３及び図４の構造を一部変形したものである。即ち、内部レース１０の中央に半円形態の強度補強部１３を突出形成し、伝動片３０の中央には上記強度補強部１３を収容する収容溝３６を形成したものである。

また、回動力作用手段５０には、伝動片３０に伝動支持段３１を形成したものの他にも、上記内部レース１０と伝動片３０の回転方向に相互対向する面のうちの少なくともいずれか１つに斜面部３３を形成して他の１つに密着されるようにした。

図面では、上記斜面部３３を伝動片３０の伝動支持段３１の反対側に形成したし、この際、上記斜面部３３は上記内部レース１０の一端部に接触するように一定角度に傾斜して形成される。

図５のクラッチは、図３及び図４のクラッチと同一な作用をするようになり、即ち、内部レース１０が時計方向に回転して内部レース１０の回動力が伝動片３０の伝動支持段３１に作用する場合には、伝動片３０を回動させることができないので、内部レース１０の回動力が外部レース２０に伝達され、内部レース１０が反時計方向に回転して内部レース１０の回動力が傾斜面部３３の端部に作用する場合には、伝動片３０が内部レース１０と一緒に外部レース２０の内部で空転するようになるので、内部レース１０の回動力を外部レース２０に伝達することができない。

そして、図６の実施形態は一方向クラッチであって、図３及び図４の伝動片３０の外周面の一定の区間に外部レース２０の内周面と接触しないように一定の形態の肉抜き部３４を形成したものである。

即ち、内部レース１０の回動力が伝動片３０の伝動支持段３１に作用して外部レース２０を回動させるようになるが、この際、伝動支持段３１に作用する内部レース１０の回動力による接触圧力は伝動支持段３１が内部レース１０の中心から遠く位置するほど小さくなる。

言い換えると、内部レース１０の中心と近くに伝動片３０の伝動支持段３１が構成されるほど、内部レース１０の回動力による接触圧力はより大きくなるので、機械的な無理があることがあり、したがって、図２のように荷重作用点がｃ地点またはｃ’地点まで拡大されるように半円板形態である伝動片３０の下段部の円弧部分を肉抜きして、外部レース２０の内周面と接触しないように構成すればよい。

このように、肉抜き部３４が形成された伝動片３０は、内部レース１０の回動力が伝動支持段３１に作用する場合、伝動片３０が外部レース２０の内周面にくさび作用によりぎゅっと挟まるようになって、外部レース２０と伝動片３０との間の摩擦力を高めるので、荷重作用点を図２のｃ地点またはｃ’地点まで拡大することができる。この際、内部レース１０の回動力が伝動片３０のｃ地点とｃ’地点との間に作用する場合には、伝動片３０が回動しないようになって、内部レース１０の回動力が外部レース２０に伝達される。

このような上記肉抜き部３４の形態は、多様な形態に形成できる。

一方、上記半円板形態である伝動片３０において、肉抜き部３４の形成範囲（サイズ）は、図２の伝動片３０において、ａ地点に荷重を作用させれば、伝動片３０がリング２０（外部レース）の内周面にくさび作用によりぎゅっと挟まることができるが、この際、伝動片３０をリング２０（外部レース）から離脱させるにあたって、力を加えず、自然に離脱させることができ、かつ荷重作用点ｃ地点またはｃ’地点の範囲が最大になるように肉抜き部３４の形成範囲（サイズ）を設定すればよい。

仮に、上記伝動片３０がリング２０（外部レース）の内周面に強いくさび作用により挟まるようになって、リング２０（外部レース）から伝動片３０を離脱させるために、一定の力が加えなければならないと、クラッチとしての円滑な作動が不可能になる。

上記図６のクラッチの作用は、図３及び図４のクラッチと同一であるので、説明は省略する。

そして、図７の実施形態は一方向クラッチであって、図３及び図４のクラッチ構造において、内部レース１０と伝動片３０の回転方向に相互対向する面に伝動片３０を外部レース２０側に弾力的に密着させる弾性部材４０をさらに設置したものである。

この際、上記弾性部材４０はコイルスプリングだけでなく、その他の多様な弾性部材を使用することができる。

また、上記弾性部材４０は、伝動支持段３１の反対側に設置されるが、このために上記内部レース１０と伝動片３０の一端部には弾性部材４０の端部が一部挿入されるように弾性部材挿入溝１２、３２がそれぞれ形成される。

ここで、上記弾性部材４０は、図１のｂ地点またはｂ’地点より伝動片３０の外周面の方に設置されなければならない。

これによって、上記伝動片３０は弾性部材４０により常に外部レース２０の内周面に密着した状態を維持する。

したがって、内部レース１０を時計方向に回動させると、伝動片３０の伝動支持段３１に内部レース１０の回動力が作用するが、上記伝動支持段３１が図１のｂ地点またはｂ’地点の以内に形成されているので、伝動片３０を回動させることができなくなって、内部レース１０の回動力が外部レース２０に伝達される。

続いて、上記内部レース１０を反時計方向に回動させると、内部レース１０の一端部が弾性部材４０を通じて伝動片３０の一端部を弾力的に押すことができる。即ち、内部レース１０の回動力が作用する伝動片３０側の地点が図１のｂ地点またはｂ’地点より外側方向に位置するので、伝動片３０が内部レース１０と一緒に外部レース２０の内部で空転するので、内部レース１０の回動力を外部レース２０に伝達することができない。

一方、上記弾性部材４０は、内部レース１０の一端部から伝動片３０の一端部を弾力的に広げるので、常に伝動片３０の伝動支持段３１が内部レース１０に密着すると共に、伝動片３０の外周面も外部レース２０の内周面に密着することによって、クラッチ作動時に遊隙が発生せず、円滑に回動するようになる。

そして、図８及び図９の実施形態は両方向クラッチであって、両方向に動力を伝達し、遮断する。

また、図８及び図９のクラッチにおいて、回動力作用手段５０は、上記内部レース１０に軸方向に挿入溝１５を形成し、上記挿入溝１５には可変伝動支持手段５１を挿設してなされる。

上記挿入溝１５は、伝動片挿入溝１１の一側に形成されて伝動片挿入溝１１と連通される。したがって、挿入溝１５に可変伝動支持手段５１を挿入する場合、可変伝動支持手段５１が伝動片３０に密着される。

また、上記挿入溝１５及び可変伝動支持手段５１は、四角形態の断面を有するように形成され、かつ挿入溝１５と可変伝動支持手段５１との相互対向する一側面にはそれぞれ傾斜面１５ａ、５１ａが形成されている。

したがって、上記挿入溝１５に可変伝動支持手段５１を挿入すると、傾斜面１５ａ、５１ａにより可変伝動支持手段５１が伝動片３０側に移動しながら、伝動片３０を押して外部レース２０の内周面に密着させる。

そして、上記内部レース１０と伝動片３０との回転方向に相互対向する面には、伝動片３０を外部レース２０から離隔させて内部レース１０側に引き付ける弾性部材４０が設置される。

上記弾性部材４０は、内部レース１０及び伝動片３０の両端部にそれぞれ設置されて、伝動片３０が常に内部レース１０側に密着するように引き付ける。

即ち、上記可変伝動支持手段５１が挿入溝１５から抜けている場合には、上記伝動片３０が弾性部材４０により内部レース１０側に密着しながら外部レース２０と離隔するので、内部レース１０及び伝動片３０は外部レース２０の内部で空転する。

続いて、図８及び図９の両方向クラッチの作用を説明する。

まず、上記可変伝動支持手段５１を軸方向に押すと（図面の左側方向に押すと）、挿入溝１５の傾斜面１５ａに沿って可変伝動支持手段５１が下降しながら伝動片３０と密着し、引続き可変伝動支持手段５１をさらに押すと、弾性部材４０により内部レース１０に密着した伝動片３０は内部レース１０と離隔しながら伝動片３０の外周面が外部レース２０の内周面に密着する。この際、上記内部レース１０を回動させると、どの方向にも回動しない。即ち、内部レース１０の回動力を外部レース２０に伝達することができる。

これは、伝動片３０と当接している可変伝動支持手段５１の接触面が、図１での荷重作用点であるｂ地点とｂ’地点との間の距離と等しいか小さく構成されているためである。

即ち、伝動片３０と接触される可変伝動支持手段５１の左、右の両端部は、図３及び図４の伝動片３０に形成された伝動支持段３１のような役割をするものであって、可変伝動支持手段５１を内部レース１０と伝動片３０の間に備えて可変伝動支持手段５１を移動させて伝動片３０を外部レース２０の内周面に密着させるか、または離隔させるかによって両方向の動力を伝達し、遮断する。

そして、上記可変伝動支持手段５１を引いて抜けば（図面の右方に抜けば）、伝動片３０の外周面と外部レース２０の内周面との接触は絶え、続いて、可変伝動支持手段５１をさらに引けば、伝動片３０は弾性部材４０により内部レース１０に密着する。

この際、上記内部レース１０を回動させると、内部レース１０及び伝動片３０は外部レース２０の内部で空転するようになって、結局、内部レース１０の回動力を外部レース２０に伝達できないようになる。

このように、本発明の両方向クラッチは、構造が簡単で、動力の伝達及び遮断が容易になされる。

一方、上記可変伝動支持手段５１を軸方向にスライディング作動させるための装置は、図面に図示しておらず、このような装置は公知の多様な装置を使用すればよい。

そして、図１０の実施形態は、内部レース１０と伝動片３０との間に２つの可変伝動支持手段５１を互いに対称するように構成したクラッチであって、一方向クラッチと両方向クラッチ両方とも使用可能である。

ここで、上記図１０の可変伝動支持手段５１及び挿入溝１５の構造は、前述した図８及び９の可変伝動支持手段５１及び挿入溝１５の構造と同一であるので、構造に対する詳細な説明は省略し、単に図８及び図９とは異なり、可変伝動支持手段５１の２つを対称するように構成したものである。この際、２つの可変伝動支持手段５１は、図１のｂ地点とｂ’地点との間に位置する。

併せて、下記の実施形態でも可変伝動支持手段５１及び挿入溝１５が構成されるが、これに対する詳細な説明は省略する。

また、上記内部レース１０と伝動片３０との対向する面の両端部には弾性部材４０が設置されて、伝動片３０を常に外部レース２０側に押すようになり、これは前述した図７の弾性部材４０と同一な役割をする。

したがって、２つの可変伝動支持手段５１を図８のように押し込むと、伝動片３０は２つの可変伝動支持手段５１が伝動支持段３１の機能をするので、内部レース１０の回動力を外部レース２０に伝達できるようになり、反対に、２つの可変伝動支持手段５１を抜くと、可変伝動支持手段５１が伝動支持段３１の機能を喪失するので、図７のような作動原理により内部レース１０及び伝動片３０は、外部レース２０の内で空転するようになって、内部レース１０の回動力を外部レース２０に伝達することができない。

この際、図８及び図９のように、両方向の伝動支持段３１の役割をする可変伝動支持手段５１とは異なり、図１０の２つの可変伝動支持手段５１は、それぞれ一方向のみの伝動支持段３１の役割をすることもできる。

即ち、２つの可変伝動支持手段５１を全て押し込むと、両方向に動力を伝達するようになるが、２つのうちの１つの可変伝動支持手段５１のみ押し込むと、一方向のみに動力を伝達することができる。

このように、上記可変伝動支持手段５１を相互対称するように２つを構成することによって、２つの可変伝動支持手段５１を同時に作動させて両方向クラッチとして使用するか、または１つの可変伝動支持手段５１のみを作動させて一方向クラッチとしても使用しながら伝動方向を選択的に設定することができる。

そして、図１１の実施形態は、図１０のクラッチから弾性部材４０を除去したものであり、併せて、伝動片３０の外周面に肉抜き部３４を形成して、伝動片３０の外周面の一部が外部レース２０の内周面と接触しないようにしたものである。

そして、図１２及び図１３の実施形態による両方向クラッチを説明すれば、前述した内部レース１０は、１つの伝動片３０が挿入されるように伝動片挿入溝１１を半円形態に形成したが、図１２及び図１３では一対（２つ）の伝動片３０を対称に挿入するために伝動片挿入溝１１ａを上記内部レース１０の外周面に沿って環状に形成したものである。

これによって、上記環状の伝動片挿入溝１１ａが形成された部位の内部レース１０の中心部には外部レース２０の内径より小さい軸が構成され、上記軸を中心に一対の伝動片３０が対称に設置されて、外部レース２０の内部で回動することができる。

このように、上記環状の伝動片挿入溝１１ａに相互分離された一対の伝動片３０が挿設されるが、この際、上記一対の伝動片３０は１つの環状形態（リング形態）をなす。

併せて、上記内部レース１０の伝動片挿入溝１１ａの内側には上記一対の伝動片３０の間に延びて内部レース１０の回動力を一対の伝動片３０に伝達する回動支持段１６が形成される。

また、上記一対の伝動片３０の相互対向する面には一対の伝動片３０を外部レース２０から離隔して内部レース１０側に引き付ける弾性部材４０が設置される。

そして、図１２及び図１３において、回動力作用手段５０は、上記回動支持段１６と伝動片３０の回転方向に相互対向する面のうちの少なくともいずれか１つに伝動支持段３１を突出形成して、他の１つに密着するようにしたものである。

図面では、上記回動支持段１６と対向する一対の伝動片３０側にそれぞれ伝動支持段３１を形成したが、その反対のものも可能である。この際、上記一対の伝動片３０側にそれぞれ形成された伝動支持段３１は、図１のｂ地点とｂ’地点との間に位置する。

ここで、上記伝動片３０の伝動支持段３１と内部レース１０の回動支持段１６の役割を詳述する。内部レース１０の回動力を受ける伝動片３０側の接触点が伝動支持段３１となり、その伝動片３０と接触する内部レース１０側の接触点は回動支持段１６となるものであって、互いに相対的な概念として伝動支持段３１と回動支持段１６は用語的に異なるだけであり、機能的には同一である。

また、上記内部レース１０には上記一対の伝動片３０の相互対向する面の間を軸方向に貫通するように挿入溝１５が形成され、上記挿入溝１５には可変伝動支持手段５１が挿設されて上記一対の伝動片３０を外部レース２０側に広げる。

この際、上記図８及び図９では、１つの伝動片３０のみ外部レース２０側に密着すればいいので、可変伝動支持手段５１の一側面のみ傾斜面５１ａで形成したが、図１２及び図１３では２つの伝動片３０を同時に外部レース２０側に広げなければならないので、可変伝動支持手段５１の両側面に全て傾斜面５１ａが形成される。勿論、上記可変伝動支持手段５１の両側傾斜面５１ａと対応する挿入溝１５の両側面にも傾斜面１５ａが形成される。

一方、本発明では上記伝動片３０を外部レース２０側に密着させるために、可変伝動支持手段５１に傾斜面５１ａを形成した構成に対してのみ説明したが、このような構成の他にも、上記一対の伝動片３０を広げて外部レース２０側に密着させるための多様な構造や装置を使用することもできる。即ち、上記一対の伝動片３０を広げるために、一対の伝動片３０の間に油圧ジャッキ（図示せず）やカム（図示せず）などを設置することができ、その他にも一対の伝動片３０を広げるための公知の多様な方法を使用することができる。

そして、上記可変伝動支持手段５１は、後述する場合に表れるように、クラッチで構成される位置によって、伝動支持段３１、回動支持段１６、単純に伝動片３０を広げる役割など、その役割が多様である。図１２及び図１３では、可変伝動支持手段５１が一対の伝動片３０を広げて外部レース２０の内周面に密着させたり密着解除させる役割のみ行う。

したがって、上記可変伝動支持手段５１を挿入溝１５に押し込むと、一対の伝動片３０が広がりながら外部レース２０の内周面に密着するようになり、この際、上記内部レース１０をどの方向に回動させても内部レース１０の回動支持段１６が図１のｂ地点とｂ’地点との間に位置した２つの伝動片３０の伝動支持段３１に接触するようになるので、内部レース１０の回動力を外部レース２０に伝達することができる。

また、上記可変伝動支持手段５１を抜くと、弾性部材４１が上記外部レース２０の密着していた一対の伝動片３０を内部レース１０側に引き付けて外部レース２０から離隔させるので、内部レース１０及び一対の伝動片３０は外部レース２０の内部で空転するようになって、内部レース１０の回動力を外部レース２０に伝達することができない。

一方、図１３では一対の伝動片３０が相互分割されているが、一対の伝動片３０の対向する一端部を一体で連結して“Ｃ”字形態に形成することができる。この場合には、上記回動支持段１６の反対側の一対の伝動片３０の一端部を一体で連結することが好ましい。

そして、図１４の実施形態は一方向クラッチであって、図１２及び図１３では内部レース１０に１つの回動支持段１６のみ形成したものであるが、図１４では内部レース１０の伝動片挿入溝１１ａの内側に１８０度方向に一対の回動支持段１６を形成したものである。

この際、上記一対の伝動片３０には対角線方向にそれぞれ上記回動支持段１６に接触する伝動支持段３１が形成される。上記伝動支持段３１は、図１のｂ地点とｂ’地点との間に位置する。

また、上記回動支持段１６と伝動片３０の回転方向に相互対向する面には、伝動片３０を外部レース２０側に弾力的に密着させる弾性部材４０が設置される。上記弾性部材４０は伝動支持段３１の反対側に設置される。

これによって、上記一対の伝動片３０はそれぞれの弾性部材４０により常に外部レース２０の内周面に密着した状態となる。

したがって、内部レース１０を反時計方向に回動させると、内部レース１０の２つの回動支持段１６がそれぞれ一対の伝動片３０に形成された伝動支持段３１に同時に接触するので、内部レース１０のより大きい回動力を外部レース２０に伝達することができる。

また、内部レース１０を時計方向に回動させると、内部レース１０の２つの回動支持段１６が弾性部材４０を通じて一対の伝動片３０の一端部をそれぞれ弾力的に押すようになって、一対の伝動片３０が外部レース２０の内部で空転ので、内部レース１０の回動力を外部レース２０に伝達することができない。

そして、図１５の実施形態は両方向クラッチであって、図１２及び図１３と類似な構造からなっている。

上記クラッチは、内部レース１０の伝動片挿入溝１１ａに対称するように挿入された一対の伝動片３０の対向する面には２つの伝動支持段３１が相互接触するように形成され、上記伝動支持段３１の反対側には内部レース１０の回動支持段１６が位置している。

この際、回動力作用手段５０には上記内部レース１０の回動支持段１６の一側部位に軸方向に挿入溝（図示せず）を形成し、上記挿入溝には可変伝動支持手段５１を挿設して１つの伝動片３０に密着するようにし、また上記回動支持段１６の他側面には伝動支持段３１を形成して他の１つの伝動片３０に密着するようにする。

併せて、一対の伝動片３０の間に設置された弾性部材４０は、一対の伝動片３０を常に内部レース１０側に引き付けている。

そして、上記クラッチ構造において、内部レース１０の回動支持段１６と伝動片３０との回動接触圧を減らすために、上記可変伝動支持手段５１を外部レース２０の内周面に近く設置すれば、図１２及び図１３のクラッチより大きい動力を伝達することができる。これは、内部レース１０の回動力作用点の位置が異なるためである。

図１５によるクラッチの作用は、図１２及び図１３と類似している。即ち、上記可変伝動支持手段５１を押し込むと、可変伝動支持手段５１と密着する１つの伝動片３０が上昇しながら反時計方向に回動されると共に、上記１つの伝動片３０の伝動支持段３１と当接している更に他の伝動片３０を外部レース２０の内周面に密着させる。

続いて、上記内部レース１０を反時計方向に回動させれば、内部レース１０の回動支持段１６は可変伝動支持手段５１を押し、続いて１つの伝動片３０を回動させようとするが、当接している更に他の伝動片３０の伝動支持段３１（図１のｂ地点とｂ’地点との間に位置する）により内部レース１０は空転せず、回動力を外部レース２０に伝達することができる。

そして、上記可変伝動支持手段５１を抜くと、弾性部材４１により一対の伝動片３０が内部レース１０側に密着されながら外部レース２０の内周面から離隔するので、内部レース１０及び伝動片３０が空転するようになって、内部レース１０の回動力が外部レース２０に伝えられない。

そして、図１６の実施形態は両方向クラッチであって、基本原理は図１５と同一であるが、可変伝動支持手段５１が図１１のように伝動支持段３１の役割もするよう構成したものである。

図１７の実施形態は、可変伝動支持手段５１を一対の伝動片３０の間に構成したものであって、図１６及び図１７の作動原理は図１５と同一であるので、詳細な説明は省略する。

次に、図面に図示してはいないが、図１５及び図１７において、一対の伝動片３０に形成された伝動支持段３１の位置と、回動支持段１６に備えられた可変伝動支持手段５１（または、伝動支持段３１）と伝動片３０とが接触される位置を図１のｂ地点またはｂ’地点より外側方向（外部レース２０の内周面方向）に構成した場合の作動原理について説明する。

図１５や図１７の可変伝動支持手段５１を押し込んで一対の伝動片３０が外部レース２０の内周面に密着するようにした後に内部レース１０を回動させれば、内部レース１０及び伝動片３０が外部レース２０の内部で空転する。これは、一対の伝動片３０の伝動支持段３１の位置が全て図１のｂ地点またはｂ’地点より外側方向に位置しているためである。

即ち、図１において、荷重作用点がｂ地点またはｂ’地点より外側方向の位置に作用するようになれば、伝動片３０が回動（空転）する原理と同一である。

しかしながら、図１５及び図１７において、可変伝動支持手段５１を押し込む圧力を大きくして伝動片３０の外周面と外部レース２０の内周面との接触に強い圧力を作用させれば、外部レース２０の内周面と伝動片３０との接触は高い摩擦力によりブレーキ（制動装置）の役割をするので、内部レース１０の動力を外部レース２０に伝達することができる。

このような方式は、一対の伝動片３０の伝動支持段３１が構成される位置を、図１のｂ地点またはｂ’地点の位置より外側方向に位置させれば、即ち、荷重が作用する場合、伝動片３０が回動するようになる最小位置に伝動支持段３１を構成するようになれば、図１５または図１７の可変伝動支持手段５１の作動において小さい力の作用でも動力を連結または遮断してくれる両方向クラッチや制動装置として使用することができる。

一方、図１８の実施形態は、図１２及び図１３のクラッチより大きい動力が伝達できるように回動支持段１６を両側に構成した両方向クラッチであり、図１９及び図２０の実施形態は、図１８のクラッチと基本構造及び作動原理は類似しているが、２つの可変伝動支持手段５１が位置している方式を多様に適用した形態を一例として図示したものである。

そして、一対の伝動片３０を外部レース２０の内周面に密着させるか、同時に一定の圧力を加えることができる更に他の方法としてテコを利用する方法があるが、図２１の実施形態はテコの原理を用いた両方向クラッチである。

上記クラッチの回動力作用手段５０は、伝動片挿入溝１１ａの部位の内部レース１０の外周面に一定の深さが形成される支持溝１７と、一端部が上記支持溝１７に挿入され、他端部は上記一対の伝動片３０の相互対向する一端部の間に挿設されるテコ６０と、上記支持溝１７とテコ６０との相互対向する面のうち、少なくともいずれか１つに形成される伝動支持段３１と、上記一対の伝動片３０とテコ６０との相互対向する面のうち、少なくともいずれか１つに形成されるテコ伝動支持段３５ａ、３５ｂ、３５ｃとからなる。

図面では、上記テコ６０の一端部の上、下側面と対向する内部レース１０の支持溝１７側にそれぞれ内部レース１０の回動力をテコ６０に作用させる伝動支持段３１を形成し、また上記テコ６０の他端部の上、下側面と対向する一対の伝動片３０側にはそれぞれテコ６０が接触するテコ伝動支持段３５ａ、３５ｂ、３５ｃを形成した。この際、一対の伝動片３０側に形成されるテコ伝動支持段３５ａ、３５ｂ、３５ｃは一側伝動片３０に１つのテコ伝動支持段３５ｂを形成し、他側伝動片３０に２つのテコ伝動支持段３５ａ、３５ｃを形成したし、各伝動片３０に形成されたテコ伝動支持段３５ａ、３５ｂ、３５ｃは相互交互に形成した。

そして、上記一対の伝動片３０と上記内部レース１０との間には一対の伝動片３０を外部レース２０から離隔させて内部レース１０側に引き付ける弾性部材４１が設置され、上記一対の伝動片３０の相互対向する他端部の間の内部レース１０には挿入溝（図示せず）が軸方向に形成され、上記挿入溝には上記一対の伝動片３０を外部レース２０側に広げるように可変伝動支持手段５１が挿設される。

ここで、上記可変伝動支持手段５１の構造は、図１２及び図１３の可変伝動支持手段５１の構造と同一である。

このように、上記クラッチは、一対の伝動片３０の間の一端部には可変伝動支持手段５１が設置され、反対側にはテコ６０が設置された状態で、上記弾性部材４１により一対の伝動片３０が内部レース１０に引き付けられて密着した状態にあるようになる。

上記クラッチの作用を説明すれば、上記可変伝動支持手段５１を図１２及び図１３の可変伝動支持手段５１のような方法により押し込むと、一対の伝動片３０は可変伝動支持手段５１により外部レース２０の内周面に密着され、次に内部レース１０を時計方向に回動させると、支持溝１７の上方の伝動支持段３１がテコ６０に回動力を作用させ、この回動力は下方の伝動片３０のテコ伝動支持段３５ａを支え点にして、上方の伝動片３０のテコ伝動支持段３５ｂにテコ作用となり、一対の伝動片３０を広げながら外部レース２０に圧着させるので、内部レース１０の回動力を外部レース２０に伝達することができる。

次に、上記内部レース１０を反時計方向に回動させると、支持溝１７の下方の伝動支持段３１がテコ６０に回動力を作用させ、この回動力は上方の伝動片３０のテコ伝動支持段３５ｂを支え点にして下方の伝動片３０のテコ伝動支持段３５ｃにテコ作用となり、一対の伝動片３０を広げながら外部レース２０に圧着させるので、内部レース１０の回動力を外部レース２０に伝達することができ、したがって、両方向クラッチとして使用することができる。

続いて、図２１の内部レース１０から可変伝動支持手段５１を抜くと、外部レース２０の内周面に密着していた一対の伝動片３０が内部レース１０側に密着しながら外部レース２０の内部で空転するので、内部レース１０の回動力を外部レース２０に伝達することができない。

この際、内部レース１０の支持溝１７に挿入されたテコ６０が揺動できる幅は、支持溝１７の入口側の幅により決まるので、テコ６０が揺動する幅を限定することもできる。

このように、図２１のクラッチは可変伝動支持手段５１を外部レース２０の内周面に近く位置させてもクラッチが作動され、これは、内部レース１０の回動力をテコ６０のテコ作用を用いて一対の伝動片３０を広げながら外部レース２０に圧着させるので、外部レース２０及び一対の伝動片３０は力強いブレーキ（制動装置）の役割をすることができる。

一方、図２２の実施形態は、図２１のテコ６０を用いた両方向クラッチを一方向クラッチに変更した一例を示すものであって、作動原理は図２１の両方向クラッチと類似しているので、詳細な説明は省略する。即ち、内部レース１０を反時計方向に回動させると、空転するようになって回動力が伝達されず、内部レース１０を時計方向に回動させる時のみに内部レース１０の回動力が外部レース２０に伝達される。

そして、図１０、図１１、図１２、図１３、図１５、及び図１６乃至図２１の全ての可変伝動支持手段５１は、図８及び図９の可変伝動支持手段５１のように、伝動片３０を外部レース２０の内周面に接触させるか、同時に加圧する機能をする。但し、図１２及び図１３、図１６乃至図１８、及び図２１の可変伝動支持手段５１は、内部レース１０に直接接触されて回動力が作用せず、独立的に一対の伝動片３０の間のみで機能する。

そして、図２３及び図２４の実施形態は一方向クラッチであって、前述した実施形態と異なる部分に対してのみ説明すると、前述した実施形態は内部レース１０に伝動片挿入溝１１、１１ａを形成して、上記伝動片挿入溝１１、１１ａに伝動片３０を挿入して設置したが、図２３及び図２４の実施形態では、内部レース１０に形成された伝動片挿入溝１１、１１ａを省略したものである。

この際、上記伝動片３０は、上記外部レース２０と内部レース１０との間に設置される。即ち、１つの伝動片３０が内部レース１０の外周面の一部を覆いかぶせる形態で構成される。

また、上記内部レース１０の外周面の両側には互いに長さの異なる回動支持段１６がそれぞれ形成され、上記それぞれの回動支持段１６と対向する上記伝動片３０側には伝動支持段３１が形成される。

したがって、上記内部レース１０を時計方向に回動させると、内部レース１０の回動力が外部レース２０に伝達され、内部レース１０を反時計方向に回動させると、伝動片３０が空転するようになって、回動力が伝達されない。

このように、上記伝動片３０を設置するために、上記内部レース１０に伝動片挿入溝１１、１１ａを形成することもでき、または省略することもできる。

そして、図２５の原理は図１と同一な原理であり、即ち、伝動片３０に作用する荷重がｂ地点またはｂ’地点の外側に超えると、伝動片３０が回動しながら動力が遮断されるが、この際、ｂ地点またはｂ’地点の外側に作用する荷重の方向がａ′またはａ″の矢印方向に作用しても動力が遮断される。

図２６は、図２５の原理を方向にしたクラッチの実施形態であって、図示したように、内部レース１０の外周面の一側に回動支持段１６が形成され、回動支持段１６と対向する伝動片３０側には伝動支持段３１が形成される。

また、上記伝動片３０の一端部には上記回動支持段１６の端部を覆いかぶせるように形成されて、回動支持段１６が係止されるようにする係止部３７が形成される。

この際、上記係止部３７と回動支持段１６との間には弾性部材４０であるスプリングが設置される。

したがって、上記内部レース１０を時計方向に回動させると、図２５のａ′の矢印方向に回動力が作用しながら伝動片３０が空転するようになって、外部レース２０に回動力が伝達されず、内部レース１０を反時計方向に回動させると、内部レース１０の回動力が外部レース２０に伝達される。

一方、図２７は上記外部レース２０と伝動片３０との間に摩擦力が増大できるように多様な形態の摩擦力増大手段を形成した場合を概略的に示すものであって、即ち、相互接触する伝動片３０の外周面と外部レース２０の内周面を三角形、台形型、鋸歯型、半円型など、多様な形態に形成させることで、伝動片３０と外部レース２０との摩擦力をより大きくすることができる。

このように伝動片３０と外部レース２０との摩擦力を大きくするほど、クラッチのサイズが小型化できるので、製作コストを減らすことができる。

また、摩擦力増大手段の他の実施形態に、上記伝動片３０の外周面と外部レース２０の内周面に摩擦力の大きい部材を接着させて構成することもできる。

Claims (21)

1. 外部レース２０と、
   前記外部レース２０の内部に回転可能に設置される内部レース１０と、
   前記外部レース２０と内部レース１０との間に設置されて外部レース２０の内部で内部レース１０と一緒に回転すると共に、内部レース１０と外部レース２０との間の動力を連結または遮断する伝動片３０と、
   前記内部レース１０の回動力が前記伝動片３０の特定の地点に作用するように、内部レース１０と伝動片３０のうちの少なくともいずれか１つに備えられる回動力作用手段５０と、を含み、
   前記内部レース１０の回動力が作用する特定の地点の位置によって動力を連結または遮断するようにしたことを特徴とする、クラッチ。
2. 前記伝動片３０は、
   前記内部レース１０の回動力が作用する特定の地点が任意の設定位置から伝動片３０の回転中心の間に位置する場合、伝動片３０と外部レース２０との間の摩擦力が内部レース１０の回動力より大きくなりながら、内部レース１０と外部レース２０との間の動力を連結し、
   前記内部レース１０の回動力が作用する特定の地点が任意の設定位置から伝動片３０の外周面の間に位置する場合、伝動片３０と外部レース２０との間の摩擦力が内部レース１０の回動力より小さくなりながら、内部レース１０と外部レース２０との間の動力を遮断することを特徴とする、請求項１に記載のクラッチ。
3. 前記外部レース２０の内周面と対向する内部レース１０の外周面には前記伝動片３０が挿入されるように回転方向に一定の深さの伝動片挿入溝が形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のクラッチ。
4. 前記伝動片挿入溝１１は半円形態に形成され、
   前記伝動片挿入溝１１に挿入される伝動片３０は半円板で形成されたことを特徴とする、請求項３に記載のクラッチ。
5. 前記外部レース２０の内周面と接触する伝動片３０の外周面には一定の区間が外部レース２０の内周面と接触しないように一定の形態の肉抜き部３４が形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のクラッチ。
6. 前記回動力作用手段５０は、前記内部レース１０と伝動片３０の回転方向に相互対向する面のうちの少なくともいずれか１つに、伝動支持段３１を突出形成して他の１つに密着するようにしたことを特徴とする、請求項１に記載のクラッチ。
7. 前記内部レース１０と伝動片３０の回転方向に相互対向する面には、伝動片３０を外部レース２０側に弾力的に密着させる弾性部材４０が設置されたことを特徴とする、請求項６に記載のクラッチ。
8. 前記回動力作用手段５０は、前記内部レース１０に軸方向に挿入溝１５を形成し、前記挿入溝１５には可変伝動支持手段５１を挿設して前記伝動片３０に密着するようにしたことを特徴とする、請求項１に記載のクラッチ。
9. 前記挿入溝１５と可変伝動支持手段５１との相互対向する一側面は、それぞれ傾斜面１５ａ、５１ａで形成されたことを特徴とする、請求項８に記載のクラッチ。
10. 前記内部レース１０と伝動片３０の回転方向に相互対向する面には、伝動片３０を外部レース２０から離隔させて内部レース１０側に引き付ける弾性部材４０が設置されたことを特徴とする、請求項８に記載のクラッチ。
11. 前記回動力作用手段５０は、前記内部レース１０と伝動片３０の回転方向に相互対向する面のうちの少なくともいずれか１つに、傾斜面部３３を形成して他の１つに密着するようにしたことを特徴とする、請求項１に記載のクラッチ。
12. 前記伝動片挿入溝１１ａは前記内部レース１０の外周面に沿って環状に形成され、
    前記伝動片挿入溝１１ａに挿入される伝動片３０は相互分離された一対が環状形態をなすように形成され、
    前記内部レース１０の伝動片挿入溝１１ａの内側には前記一対の伝動片３０の間に延びて内部レース１０の回動力を一対の伝動片３０に伝達する回動支持段１６が形成されたことを特徴とする、請求項３に記載のクラッチ。
13. 前記回動力作用手段５０は、前記回動支持段１６と伝動片３０の回転方向に相互対向する面のうちの少なくともいずれか１つに、伝動支持段３１を突出形成して他の１つに密着するようにしたことを特徴とする、請求項１２に記載のクラッチ。
14. 前記回動力作用手段５０は、前記内部レース１０の回動支持段１６の部位に軸方向に挿入溝１５を形成し、前記挿入溝１５には可変伝動支持手段５１を挿設して前記伝動片３０に密着するようにしたことを特徴とする、請求項１２に記載のクラッチ。
15. 前記回動支持段１６と伝動片３０の回転方向に相互対向する面には伝動片３０を外部レース２０側に弾力的に密着させる弾性部材４０が設置されたことを特徴とする、請求項１３に記載のクラッチ。
16. 前記内部レース１０には前記一対の伝動片３０の相互対向する面の間を軸方向に貫通するように挿入溝１５が形成され、前記挿入溝１５には可変伝動支持手段５１が挿設されて前記一対の伝動片３０を外部レース２０側に広げるようにしたことを特徴とする、請求項１３に記載のクラッチ。
17. 前記一対の伝動片３０の相互対向する面には一対の伝動片３０を外部レース２０から離隔させて内部レース１０側に引き付ける弾性部材４１が設置されたことを特徴とする、請求項１３または請求項１４に記載のクラッチ。
18. 前記回動支持段１６は、内部レース１０の伝動片挿入溝１１ａの内側に１８０度方向に一対が形成されたことを特徴とする、請求項１２乃至請求項１６のうち、いずれか１つに記載のクラッチ。
19. 前記回動力作用手段５０は、前記伝動片挿入溝１１ａの部位の内部レース１０の外周面に一定の深さ形成される支持溝１７と、一端部が前記支持溝１７に挿入され、他端部は前記一対の伝動片３０の相互対向する一端部の間に挿設されるテコ６０と、前記支持溝１７とテコ６０との相互対向する面のうちの少なくともいずれか１つに形成される伝動支持段３１と、前記一対の伝動片３０とテコ６０との相互対向する面のうちの少なくともいずれか１つに形成されるテコ伝動支持段３５ａ、３５ｂ、３５ｃとからなることを特徴とする、請求項１２に記載のクラッチ。
20. 前記一対の伝動片３０と前記内部レース１０との間には一対の伝動片３０を外部レース２０から離隔させて内部レース１０側に引き付ける弾性部材４１が設置され、前記一対の伝動片３０の相互対向する他端部の間の内部レース１０には挿入溝１５が軸方向に形成され、前記挿入溝１５には可変伝動支持手段５１を挿設して前記一対の伝動片３０を外部レース２０側に広げるようにしたことを特徴とする、請求項１９に記載のクラッチ。
21. 前記外部レース２０と伝動片３０との間には摩擦力が増大できるように摩擦力増大手段が形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のクラッチ。

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