JP2015108383A - 駆動力伝達機構 - Google Patents

Abstract

【課題】逆入力遮断機能を有する駆動力伝達機構において、簡単な構成で出力側部材が逆入力トルクに対してスムーズに空転できるようにする。【解決手段】入力軸（入力側部材）２と出力軸（出力側部材）４との間に、伝達用一方向クラッチ５ａ、５ｂと駆動クラッチ６ａ、６ｂとを設け、その駆動クラッチ６ａ、６ｂは、回転駆動力を受けているときは係合状態となって回転駆動力を出力軸４に伝達し、回転駆動力の供給が停止したときに、保持器１６が惰走して係合状態が自動的に解除されるとともに、出力軸４に逆入力トルクが加えられたときは、伝達用一方向クラッチ５ａ、５ｂを空転させるか、保持器１６と固定軸１７との間の共回り防止用一方向クラッチ１８ａ、１８ｂにより係合解除状態が維持されるものとした。これにより、複雑なモータ制御等を行うことなく、出力軸４を逆入力トルクに対してスムーズに空転させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、逆入力遮断機能を有する駆動力伝達機構に関する。

モータで駆動される機器は、一般に、減速機を介して回転駆動力を受けるようになっている。このため、停電時等でモータによる駆動ができず手動で作動させなければならない場合に、減速機も機器側から作動させることになるので、非常に大きな力が必要となり、作動が困難となることがある。また、無理に作動させようとして機器自体や減速機を破損させるおそれもある。

これに対し、モータが停止状態でも機器を手動で容易に作動できるようにするために、モータ（減速機）と機器との間に、入力側部材に入力された回転駆動力は出力側部材に伝達し、出力側部材に逆入力トルクが加えられたときには、出力側部材が空転して入力側部材にトルクを伝達しない機能（逆入力遮断機能）を有する駆動力伝達機構が組み込まれることがある。

上記のような逆入力遮断機能を有する駆動力伝達機構として、例えば特許文献１では、入力回転部材と出力回転部材とを同心状態で回転可能に配し、出力回転部材の外周側に円筒面を形成し、入力回転部材に出力回転部材の円筒面と径方向で対向するカム面を周方向に複数設けて、その円筒面と各カム面との間に周方向で次第に狭小となる楔形空間を形成し、これらの各楔形空間にローラを配するとともに、各ローラ間に挿入される柱部を有し、各ローラを両回転部材と係合離脱可能に保持する保持器を設け、この保持器を入力回転部材にセンタリングばねを介して連結し、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逆入力遮断クラッチが提案されている。

この逆入力遮断クラッチでは、入力回転部材に回転駆動力を入力されたときには、入力回転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、入力回転部材と保持器の回転位相差が生じることにより、保持器に保持されたローラが相対的に楔形空間の狭小側へ移動して入力回転部材および出力回転部材と係合し、回転駆動力が出力回転部材に伝達される。一方、出力回転部材に逆入力トルクが加えられたときは、センタリングばねにセンタリングされた保持器によってローラが入力回転部材および出力回転部材から離脱した状態で保持され、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ようになっている。

特許第３９１４７７８号公報

ところが、上記のような逆入力遮断クラッチでは、入力回転部材への回転駆動力の供給が停止したときに、ローラは入力回転部材および出力回転部材と係合した状態で停止するため、それまで供給されていた回転駆動力と逆方向の逆入力トルクが出力回転部材に加えられると、ローラと入力回転部材および出力回転部材との係合状態が解除されず、出力回転部材がスムーズに空転できなくなるおそれがある。

これに対し、回転駆動力の供給停止後に入力回転部材を僅かに逆転させることにより、ローラを入力回転部材および出力回転部材から離脱させて係合状態が解除されるようにすれば、逆入力トルクが加えられた出力回転部材をスムーズに空転させることができるが、それには入力回転部材に回転駆動力を供給するモータの制御方法を変更する必要があり、モータ制御の複雑化およびコストアップを招く。

そこで、本発明は、逆入力遮断機能を有する駆動力伝達機構において、簡単な構成で出力側部材が逆入力トルクに対してスムーズに空転できるようにすることを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、入力側部材に入力された回転駆動力は出力側部材に伝達し、出力側部材に逆入力トルクが加えられたときには、出力側部材が空転して入力側部材にトルクが伝達されないようにした駆動力伝達機構において、前記入力側部材と出力側部材との間に、入力側部材から出力側部材に回転駆動力を伝達する駆動クラッチを設け、前記駆動クラッチは、前記入力側部材から回転駆動力を受ける入力部と出力側部材とを同心状態で回転可能に配し、前記出力側部材の外周側または内周側に円筒面を形成し、前記入力部に出力側部材の円筒面と径方向で対向するカム面を周方向に複数設けて、前記円筒面と各カム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、これらの各楔形空間にローラを配するとともに、前記各ローラ間に挿入される複数の柱部を有する保持器を設け、前記入力部が所定方向の回転駆動力を受けているときは、前記各ローラが楔形空間の狭小側へ相対移動して入力部および出力側部材と係合することにより回転駆動力を出力側部材に伝達し、前記回転駆動力の供給が停止したときに、前記保持器が惰走して各ローラを楔形空間の広大側へ相対移動させることにより、前記各ローラと入力部および出力側部材との係合状態が解除されるものとし、前記入力側部材に入力された所定方向の回転駆動力を前記駆動クラッチの入力部に伝達する伝達用一方向クラッチと、前記保持器とその径方向内側に配された固定軸との間で、保持器の所定方向の回転を許容し、逆方向の回転を阻止する共回り防止用一方向クラッチの少なくとも一方を組み込んだ構成を採用したのである。

上記の構成によれば、モータ等の駆動装置からの回転駆動力の供給が停止したときに、保持器が惰走によって駆動クラッチのローラと入力部および出力側部材との係合状態を自動的に解除することができる。そして、出力側部材に回転駆動力と同方向の逆入力トルクが加えられる場合には、入力側部材と駆動クラッチとの間に伝達用一方向クラッチを設けて、逆入力トルクによる出力側部材の回転にともなってローラが入力部を回転させても、伝達用一方向クラッチが空転するようにし、回転駆動力と逆方向の逆入力トルクが加えられる場合には、保持器と固定軸との間に共回り防止用一方向クラッチを設けて、逆入力トルクによる保持器の回転を阻止し、駆動クラッチの係合解除状態が維持されるようにすることにより、逆入力トルクに対して出力側部材をスムーズに空転させることができる。

前記保持器は、前記出力側部材と同心のフライホイールを有するものとすることが望ましい。このようにすれば、回転駆動力の供給が停止したときに、保持器が大きな慣性力で惰走するようになり、より確実に駆動クラッチの係合状態の解除を行うことができる。

また、前記固定軸を、前記出力側部材を回転自在に支持する軸受とすれば、装置全体のコンパクト化が図れる。

そして、前記入力側部材から受ける一方向の回転駆動力を前記出力側部材に伝達する伝達用一方向クラッチと駆動クラッチのセットと、前記入力側部材から受ける他方向の回転駆動力を前記出力側部材に伝達する伝達用一方向クラッチと駆動クラッチのセットとを備え、前記各駆動クラッチの保持器と、その径方向内側に配された固定軸との間に前記共回り防止用一方向クラッチを組み込むようにすれば、出力側部材をいずれの方向にも回転駆動でき、かつ、いずれの方向の逆入力トルクが加えられても出力側部材をスムーズに空転させることができるようになる。

本発明の駆動力伝達機構は、上述したように、駆動クラッチが入力側部材から回転駆動力を受けているときは、その駆動クラッチのローラと入力部および出力側部材とが係合状態となって出力側部材に回転駆動力を伝達し、回転駆動力の供給が停止したときには、駆動クラッチの係合状態が保持器の惰走により自動的に解除され、出力側部材に逆入力トルクが加えられたときは、その逆入力トルクの方向に応じて、入力側部材と駆動クラッチとの間に設けた伝達用一方向クラッチを空転させるか、保持器と固定軸との間に設けた共回り防止用一方向クラッチで保持器の回転を阻止して、駆動クラッチの係合解除状態が維持されるようにしたものであるから、回転駆動力を供給する駆動装置に駆動クラッチの係合解除のための制御等を加えることなく、出力側部材を逆入力トルクに対してスムーズに空転させることができる。

実施形態の駆動力伝達機構の縦断正面図 図１のII−II線に沿った断面図 図１のIII−III線に沿った断面図 図１のIV−IV線に沿った断面図 図１のＶ−Ｖ線に沿った断面図 ａ〜ｃは図２に対応する断面での駆動クラッチの係合解除動作の説明図

以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。この駆動力伝達機構は、図１に示すように、外周円筒面の一端部に入力歯車１が嵌合固定された入力軸（入力側部材）２と、外周円筒面の一端部に出力歯車３が嵌合固定された出力軸（出力側部材）４との間に、入力軸２から受ける一方向の回転駆動力を出力軸４に伝達する図面右側の伝達用一方向クラッチ５ａと駆動クラッチ６ａのセットと、入力軸２から受ける他方向の回転駆動力を出力軸４に伝達する図面左側の伝達用一方向クラッチ５ｂと駆動クラッチ６ｂのセットとを設け、出力軸４をいずれの方向にも回転駆動できるようにしたものである（以下、この実施形態の説明における「右側」、「左側」は図１中の位置を示す）。入力歯車１には、図示省略したモータ（減速機を含む）から回転駆動力を入力されるようになっている。また、入力軸２および出力軸４は、両端部をハウジングＨに回転自在に支持されている。なお、図１乃至図６においては、入力歯車１および入力軸２が一方向に回転する場合の各部材の回転方向を矢印で示している。

図１乃至図３に示すように、前記各伝達用一方向クラッチ５ａ、５ｂは、ローラを係合子とする一般的な構造（カム式）のもので、入力軸２とその外周に回転自在に嵌め込まれた第１中間歯車７ａ、７ｂとの間に、左右で回転伝達の方向が互いに逆向きとなるように組み込まれている。なお、入力軸２の外周には、各伝達用一方向クラッチ５ａ、５ｂとハウジングＨとの間にスペーサ８が回転自在に嵌め込まれている。

そして、入力歯車１および入力軸２が一方向（図２での右回り）に回転すると、右側の伝達用一方向クラッチ５ａがロックして第１中間歯車７ａが回転し、左側の伝達用一方向クラッチ５ｂは空転して第１中間歯車７ｂは停止したままとなる。逆に、入力歯車１および入力軸２が他方向（図２での左回り）に回転すると、右側の第１中間歯車７ａが停止したままとなり、左側の第１中間歯車７ｂが回転する。すなわち、入力軸２から左右の第１中間歯車７ａ、７ｂのうちの一方にのみ回転駆動力が入力されるようになっている。

前記各駆動クラッチ６ａ、６ｂは、出力軸４の外周に回転自在に嵌め込まれて第１中間歯車７ａ、７ｂと噛み合う第２中間歯車９ａ、９ｂの内周面に、入力部としてのカム部材１０が出力軸４と同心状態で回転可能となるように嵌合固定されている。カム部材１０の内周面には出力軸４の外周円筒面と径方向で対向するカム面１１が周方向に複数設けられており、出力軸４の外周円筒面とカム部材１０の各カム面１１との間に周方向の一側で次第に狭小となる楔形空間１２が形成されている。その楔形空間１２の狭小となる方向は、右側の駆動クラッチ６ａと左側の駆動クラッチ６ｂとで互いに逆向きとなっている。そして、各楔形空間１２にはローラ１３が配されており、各ローラ１３間に挿入される複数の柱部１４と、出力軸４と同心のフライホイール１５とを有する保持器１６が、出力軸４の外周に回転自在に嵌め込まれている。

また、図１、図４および図５に示すように、各駆動クラッチ６ａ、６ｂの保持器１６に設けられたフライホイール１５の内周面と、その径方向内側に突出するようにハウジングＨに取り付けられた円筒状の固定軸１７の外周面との間に、共回り防止用一方向クラッチ１８ａ、１８ｂが組み込まれている。この共回り防止用一方向クラッチ１８ａ、１８ｂは、ローラを係合子とする一般的な構造（カム式）のものであり、保持器１６の所定方向の回転を許容し、逆方向の回転を阻止することにより、後述するように出力軸４に逆入力トルクが加えられたときに、保持器１６の共回りを防止するためのものである。その共回り防止用一方向クラッチ１８ａ、１８ｂが保持器１６の回転を許容する方向は、左右で互いに逆向きとなっている。また、各固定軸１７は、出力軸４の両端部を回転自在に支持する軸受としての役割も果たしている。

次に、この駆動力伝達機構の動作を説明する。まず、図示省略したモータの駆動により入力歯車１および入力軸２が回転すると、伝達用一方向クラッチ５ａ、５ｂの作用により左右の第１中間歯車７ａ、７ｂのうちの一方にのみ回転駆動力が入力される。ここで、右側の駆動クラッチ６ａ（第２中間歯車９ａおよび共回り防止用一方向クラッチ１８ａを含む）と、左側の駆動クラッチ６ｂ（第２中間歯車９ｂおよび共回り防止用一方向クラッチ１８ｂを含む）とでは、基本的な動作は同じで、第１中間歯車７ａ、７ｂに回転駆動力を入力されたときの各部材の回転方向が逆になるだけなので、以下では右側の第１中間歯車７ａに回転駆動力を入力された場合の（図１乃至図６の矢印方向の）動作について説明する。

入力軸２から伝達用一方向クラッチ５ａを介して回転駆動力を入力された第１中間歯車７ａが回転すると、これに噛み合う第２中間歯車９ａが駆動され、第２中間歯車９ａと一体の駆動クラッチ６ａのカム部材１０に回転駆動力が伝達されたことになる。そして、駆動クラッチ６ａでは、その入力部であるカム部材１０が回転すると、各ローラ１３が楔形空間１２の狭小側へ相対移動してカム部材１０および出力軸４と係合することにより（図２参照）、回転駆動力が保持器１６の柱部１４および出力軸４に伝達される。そして、保持器１６のフライホイール１５と固定軸１７との間で共回り防止用一方向クラッチ１８ａが空転することにより、保持器１６が回転するとともに、出力軸４が出力歯車３と一体に回転する（図２、図３参照）。

なお、このときには、左側の第１中間歯車７ｂは回転駆動力が入力されず停止したままなので、左側の第２中間歯車９ｂおよび駆動クラッチ６ｂも作動しない。また、出力軸４の回転にともなって左側の駆動クラッチ６ｂのローラ１３が保持器１６の柱部１４を押しても、共回り防止用一方向クラッチ１８ｂのロック作用により、保持器１６は回転しない（図４、図５参照）。

そして、前記モータからの回転駆動力の供給が停止すると、まず、右側の第１中間歯車７ａおよび第２中間歯車９ａが停止する。このとき、駆動クラッチ６ａでは、図６（ａ）に示す回転駆動力伝達状態からカム部材１０が停止する。すると、図６（ｂ）に示すように、出力軸４も停止するが、保持器１６は共回り防止用一方向クラッチ１８ａの空転により惰走する。これにより、保持器１６の柱部１４に押されたローラ１３が楔形空間１２の広大側へ相対移動し、各ローラ１３とカム部材１０および出力軸４との係合状態が解除される。その後、ローラ１３および保持器１６は、図６（ｃ）に示すように、ローラ１３がカム部材１０の内周面の突出部に衝突することによって停止する。

また、回転駆動力の供給が停止した状態（図６（ｃ）の状態）で、出力軸４に回転駆動力と同方向の逆入力トルクが加えられると、出力軸４の回転にともなって駆動クラッチ６ａのローラ１３が保持器１６の柱部１４およびカム部材１０を押圧し、共回り防止用一方向クラッチ１８ａの空転により保持器１６およびカム部材１０が回転して、カム部材１０の回転が第２中間歯車９ａを介して第１中間歯車７ａに伝達されることがあるが、伝達用一方向クラッチ５ａが空転するので、入力軸２は停止したままで回転しない。このとき、左側の駆動クラッチ６ｂは、回転駆動力による出力軸４の回転時と同様、共回り防止用一方向クラッチ１８ｂのロック作用により保持器１６が回転しないので、ローラ１３とカム部材１０および出力軸４との係合が生じるおそれはなく、係合解除状態が維持される。

一方、逆入力トルクが回転駆動力と逆方向に加えられたときには、上記と逆に、右側の駆動クラッチ６ａは、共回り防止用一方向クラッチ１８ａのロック作用により保持器１６が停止したままとなって係合解除状態が維持され、左側の駆動クラッチ６ｂのローラ１３に押されたカム部材１０の回転が第２中間歯車９ｂを介して第１中間歯車７ｂに伝達されても、伝達用一方向クラッチ５ｂの空転により入力軸２は停止したままとなる。

この駆動力伝達機構は、上述したように、駆動クラッチ６ａ（６ｂ）が入力軸２から伝達用一方向クラッチ５ａ（５ｂ）および第１、第２中間歯車７ａ（７ｂ）、９ａ（９ｂ）を介して回転駆動力を受けているときは、ローラ１３とカム部材１０および出力軸４とが係合状態となって出力軸４に回転駆動力を伝達し、回転駆動力の供給が停止したときに、フライホイール１５を有する保持器１６が惰走することにより、駆動クラッチ６ａ（６ｂ）の係合状態を自動的に解除するものである。そして、出力軸４に逆入力トルクが加えられたときには、その逆入力トルクの方向に応じて、伝達用一方向クラッチ５ａ（５ｂ）が空転するか、あるいは保持器１６と固定軸１７との間に設けた共回り防止用一方向クラッチ１８ａ（１８ｂ）で保持器１６の回転を阻止して、駆動クラッチ６ａ（６ｂ）の係合解除状態を維持することにより、出力軸４をスムーズに空転させることができる。

したがって、この駆動力伝達機構を用いれば、駆動クラッチの係合解除のためのモータ制御等を行う必要がなく、モータ制御の複雑化によるコストアップを招くことがない。

上述した各実施形態では、内周側にカム面を有するカム部材を、外周円筒面を有する出力軸（出力側部材）の径方向外側に配するようにしたが、内周円筒面を有する筒状の出力側部材の径方向内側に、外周側にカム面を有するカム部材を配する構成としてもよい。また、フライホイールは、保持器と別体に形成して、保持器に一体回転するように取り付けることもできる。

１ 入力歯車
２ 入力軸（入力側部材）
３ 出力歯車
４ 出力軸（出力側部材）
５ａ、５ｂ 伝達用一方向クラッチ
６ａ、６ｂ 駆動クラッチ
７ａ、７ｂ 第１中間歯車
９ａ、９ｂ 第２中間歯車
１０ カム部材（駆動クラッチの入力部）
１１ カム面
１２ 楔形空間
１３ ローラ
１４ 柱部
１５ フライホイール
１６ 保持器
１７ 固定軸
１８ａ、１８ｂ 共回り防止用一方向クラッチ

Claims (4)

1. 入力側部材に入力された回転駆動力は出力側部材に伝達し、出力側部材に逆入力トルクが加えられたときには、出力側部材が空転して入力側部材にトルクが伝達されないようにした駆動力伝達機構において、
   前記入力側部材と出力側部材との間に、入力側部材から出力側部材に回転駆動力を伝達する駆動クラッチを設け、
   前記駆動クラッチは、前記入力側部材から回転駆動力を受ける入力部と出力側部材とを同心状態で回転可能に配し、前記出力側部材の外周側または内周側に円筒面を形成し、前記入力部に出力側部材の円筒面と径方向で対向するカム面を周方向に複数設けて、前記円筒面と各カム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、これらの各楔形空間にローラを配するとともに、前記各ローラ間に挿入される複数の柱部を有する保持器を設け、前記入力部が所定方向の回転駆動力を受けているときは、前記各ローラが楔形空間の狭小側へ相対移動して入力部および出力側部材と係合することにより回転駆動力を出力側部材に伝達し、前記回転駆動力の供給が停止したときに、前記保持器が惰走して各ローラを楔形空間の広大側へ相対移動させることにより、前記各ローラと入力部および出力側部材との係合状態が解除されるものとし、
   前記入力側部材に入力された所定方向の回転駆動力を前記駆動クラッチの入力部に伝達する伝達用一方向クラッチと、前記保持器とその径方向内側に配された固定軸との間で、保持器の所定方向の回転を許容し、逆方向の回転を阻止する共回り防止用一方向クラッチの少なくとも一方を組み込んだことを特徴とする駆動力伝達機構。
2. 前記保持器は、前記出力側部材と同心のフライホイールを有するものとしたことを特徴とする請求項１に記載の駆動力伝達機構。
3. 前記固定軸は、前記出力側部材を回転自在に支持する軸受としたことを特徴とする請求項１または２に記載の駆動力伝達機構。
4. 前記入力側部材から受ける一方向の回転駆動力を前記出力側部材に伝達する伝達用一方向クラッチと駆動クラッチのセットと、前記入力側部材から受ける他方向の回転駆動力を前記出力側部材に伝達する伝達用一方向クラッチと駆動クラッチのセットとを備え、前記各駆動クラッチの保持器と、その径方向内側に配された固定軸との間に前記共回り防止用一方向クラッチを組み込んだことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の駆動力伝達機構。

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