JP2016186322A - Lock type bidirectional clutch equipped with planetary gear and eccentric mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入力軸と出力軸との間の動力伝達状態を変更するクラッチ装置、特に、入力軸(駆動側)からの正・逆回転の動力を伝達するとともに、出力軸(従動側)からの動力伝達は、出力軸を回転不能として遮断するロックタイプ双方向クラッチに関する。 The present invention relates to a clutch device that changes a power transmission state between an input shaft and an output shaft, and in particular, transmits power of normal / reverse rotation from the input shaft (drive side) and from the output shaft (driven side). The power transmission relates to a lock-type bidirectional clutch that shuts off the output shaft as being unrotatable.
モーターなどの駆動源から作業機器等を駆動する動力伝達系、例えば、モーターにより物品を上下に移送する昇降装置では、物品が所定の位置に達したとき、モーターを停止すると物品が自動的にその位置を保持する作動が求められる場合がある。そのため、入力軸と出力軸を備えたロックタイプの双方向クラッチを用いて、入力軸を正・逆回転可能なモーターに連結するとともに、出力軸の回転により物品を昇降させる装置が知られている。この装置の双方向クラッチでは、モーターにより入力軸を正・逆回転したときは、出力軸が連動して正・逆回転し物品を昇降させる一方、出力軸を正・逆回転しようとすると、出力軸がロックされた状態となって物品の落下を防止する。 In a power transmission system that drives work equipment or the like from a drive source such as a motor, for example, an elevating device that moves an article up and down by a motor, when the article reaches a predetermined position, the article is automatically In some cases, an operation to maintain the position is required. For this reason, there is known a device that uses a lock-type bidirectional clutch having an input shaft and an output shaft to connect the input shaft to a motor that can rotate forward and reverse, and to move the article up and down by rotating the output shaft. . In the bidirectional clutch of this device, when the input shaft is rotated forward / reversely by the motor, the output shaft is linked forward / reversely to move the article up / down while the output shaft is rotated forward / reversely. The shaft is locked to prevent the article from falling.
ロックタイプの双方向クラッチを利用する昇降装置の概要と、双方向クラッチの構造の一例とを図7、図8により説明する。図7は、ベルト及びプーリによって物品を上下する昇降装置と、その駆動装置に備えられる双方向クラッチの断面A−A構造を表すものであり、図8(a)は、出力軸が入力軸と連動して物品を昇降する状態の断面A−Aを、図8(b)は、出力軸がロックされて物品の落下を阻止する状態の断面A−Aを示す。 An outline of an elevating device using a lock type bidirectional clutch and an example of the structure of the bidirectional clutch will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows a cross-sectional AA structure of a lifting device that moves an article up and down by a belt and a pulley and a bidirectional clutch provided in the driving device. FIG. 8A shows an output shaft as an input shaft. FIG. 8B shows a cross section AA in a state where the article is moved up and down in conjunction with each other, and FIG. 8B shows a cross section AA in a state where the output shaft is locked to prevent the article from falling.
図7の昇降装置は、上下に配置したプーリP1、P2の間にベルトBを掛け渡し、ベルトBに移送する物品Wを固着した装置であって、上方のプーリP1には、これを回転駆動する正・逆回転可能なモーターMが、双方向クラッチDCを介して連結されている。双方向クラッチDCは、モーターMに連なる入力軸IS、プーリP1に連なる出力軸OS及び固定のハウジングHGを有している。断面矢視A−A図に示すように、双方向クラッチDCのハウジングHG内では、入力軸ISが複数の扇形部に分割され、扇形部の内側に出力軸OSが嵌め込まれる。出力軸OSには、入力軸ISの隣接する扇形部の間に入り込む突起部が設けてあり、この突起部の先端に形成したV字状凹所とハウジングHGとの間には、ローラRが介在されている。 The lifting device of FIG. 7 is a device in which a belt B is stretched between pulleys P1 and P2 arranged above and below, and an article W to be transferred to the belt B is fixed, and the upper pulley P1 is rotationally driven. A motor M that can rotate forward and backward is coupled via a bidirectional clutch DC. The bidirectional clutch DC includes an input shaft IS that is continuous with the motor M, an output shaft OS that is continuous with the pulley P1, and a fixed housing HG. As shown in the cross-sectional arrow A-A view, in the housing HG of the bidirectional clutch DC, the input shaft IS is divided into a plurality of sector parts, and the output shaft OS is fitted inside the sector part. The output shaft OS is provided with a protrusion that enters between adjacent fan-shaped portions of the input shaft IS, and a roller R is provided between the V-shaped recess formed at the tip of the protrusion and the housing HG. Intervened.
図8(a)に示すとおり、モーターMにより入力軸ISが回転するときは、入力軸ISの扇形部の側面と出力軸OSの突起部の側面とが当接し、出力軸OSは、入力軸ISに押される形で同一方向に同一速度で回転する。入力軸ISが逆方向に回転するときも同様であって、図7の昇降装置において、モーターMを正・逆回転すると、ベルトBに固着した物品Wを上昇又は下降させることができる。
これに対し、出力軸OSが回転するときは、図8(b)に示すように、その僅かな回転によりローラRがV字状凹所の斜面に押し上げられて外方に移動し、ハウジングHGと出力軸OSの突起部との間に挟み込まれる。これにより、出力軸OSがロックされてその位置で停止し、入力軸ISに回転が伝達されることはない。つまり、図7の昇降装置では、モーターMによる駆動を停止しても、物品Wが自重により落下するのを自動的に阻止することができる。このようなロックタイプの双方向クラッチは、本出願人の先行出願に係る特許第4850653号公報に開示されている。
As shown in FIG. 8A, when the input shaft IS is rotated by the motor M, the side surface of the fan-shaped portion of the input shaft IS and the side surface of the protruding portion of the output shaft OS abut, and the output shaft OS Rotates at the same speed in the same direction as pushed by the IS. The same is true when the input shaft IS rotates in the reverse direction. In the lifting device of FIG. 7, when the motor M is rotated forward / reversely, the article W fixed to the belt B can be raised or lowered.
On the other hand, when the output shaft OS rotates, as shown in FIG. 8 (b), the roller R is pushed up to the inclined surface of the V-shaped recess by the slight rotation, and moves outward, and the housing HG. And the projection of the output shaft OS. As a result, the output shaft OS is locked and stopped at that position, and rotation is not transmitted to the input shaft IS. That is, in the lifting device of FIG. 7, even if the driving by the motor M is stopped, the article W can be automatically prevented from falling due to its own weight. Such a lock-type bidirectional clutch is disclosed in Japanese Patent No. 4850653, which is a prior application of the present applicant.
ロックタイプの双方向クラッチは、例えば、複写機のフィニッシャーにおいて、用紙を載せた用紙テーブルを移送する昇降装置、あるいは、建築物の窓のブラインドを昇降する昇降装置に適用することができる。そして、これを利用すると簡易な装置による自動的な動力伝達の制御が可能となって、例えば、ブレーキ機構を設けて電気的に制御する場合のような、電力等の使用が不必要となるとともに、出力軸側から不測の逆入力があった場合に、駆動源のモーターを保護することも可能となる。 The lock-type bidirectional clutch can be applied to, for example, an elevating device that transfers a paper table on which a paper is placed, or an elevating device that raises and lowers a window blind of a building in a finisher of a copying machine. When this is used, automatic power transmission can be controlled by a simple device, and the use of electric power or the like is unnecessary, as in the case of electrical control by providing a brake mechanism, for example. When there is an unexpected reverse input from the output shaft side, the motor of the drive source can be protected.
上述のとおり、図7のロックタイプ双方向クラッチは、コンパクトであって確実に動力伝達を制御可能な機械部品であるけれども、用途によっては改良すべき余地が残されている。本発明は、双方向クラッチの以下に述べるような課題を解決するものである。 As described above, the lock-type two-way clutch shown in FIG. 7 is a compact machine part that can reliably control power transmission, but there is still room for improvement depending on the application. The present invention solves the following problems of a bidirectional clutch.
図7の構造の双方向クラッチでは、その機能を達成するには、入力軸ISの扇形部と出力軸OSの突起部との間などに間隙を設ける必要があり、作動中に衝撃音が発生する。また、この双方向クラッチを図7の昇降装置に適用した場合、モーターMを正転させて物品Wを上昇するときは問題ないが、モーターMを逆転させ物品Wを下降するときに、物品Wの重力に起因して出力軸OSの速度が細かな変動を繰り返し、振動や異音を生じることがある。これは、次の理由による。
物品Wを下降させるためモーターMを逆回転させた場合に、物品Wに作用する重力により、出力軸OSが入力軸ISよりも速く回転(オーバーラン)することがあり、オーバーランが起こると、図8(b)の状態となってローラRとハウジングHGとが噛み合い、出力軸OSがロックする。このロック状態は、入力軸ISの回転でローラRが押されたときに解除されるが、噛み込みと解除の繰り返しは、出力軸OSの速度に細かな変動を与えることとなる。なお、ロック状態の解除には、ローラに働く摩擦力に打ち勝つトルク(モーメント)を付与する必要があるが、この点は、停止状態にある物品Wを上昇させるときも同じであって、モーターMには、物品Wを上昇させる負荷トルクに加えて噛み込み解除のためのトルクも要求される。
In order to achieve the function of the bidirectional clutch having the structure shown in FIG. 7, it is necessary to provide a gap between the fan-shaped portion of the input shaft IS and the protruding portion of the output shaft OS. To do. Further, when this bidirectional clutch is applied to the lifting device of FIG. 7, there is no problem when the motor W is rotated forward to raise the article W, but when the motor M is reversed and the article W is lowered, the article W The speed of the output shaft OS repeatedly fluctuates slightly due to the gravity, and vibrations and abnormal noise may occur. This is due to the following reason.
When the motor M is rotated in reverse to lower the article W, the output shaft OS may rotate (overrun) faster than the input shaft IS due to gravity acting on the article W. When overrun occurs, 8B, the roller R and the housing HG are engaged with each other, and the output shaft OS is locked. This locked state is released when the roller R is pushed by the rotation of the input shaft IS, but the repetition of the biting and the release gives a fine fluctuation to the speed of the output shaft OS. In order to release the locked state, it is necessary to apply a torque (moment) that overcomes the frictional force acting on the roller. This is also the case when the article W in the stopped state is raised. In addition to the load torque that raises the article W, a torque for releasing the biting is also required.
上記の課題に鑑み、本発明は、噛み込み用ローラを用いることなく、遊星歯車機構及び偏心機構を組み合わせてロックタイプ双方向クラッチを構成し、作動に伴う異音等の発生を防止するとともに、出力軸を停止させるときはロック状態を確実に保持するようにしたものである。すなわち、本発明は、
「回転不能のハウジング、回転中心軸が共通の入力軸及び出力軸を備え、前記入力軸からの正・逆方向の回転は前記出力軸に伝達されるとともに、前記出力軸からの前記入力軸への回転の伝達は、前記出力軸を回転不能として遮断されるロックタイプ双方向クラッチであって、
前記ハウジングに固定された太陽歯車と、前記太陽歯車と噛み合いながら前記太陽歯車の周りを公転及び自転する遊星歯車と、前記遊星歯車を軸支するキャリアとを有する遊星歯車機構が設置され、かつ、前記太陽歯車と軸方向に並列に置かれて前記遊星歯車と噛み合い、前記太陽歯車とは歯数の異なる偏心歯車が設置されており、
前記キャリアが前記入力軸に連結されるとともに、前記偏心歯車が、共通の前記回転中心軸とは異なる偏心軸を中心に回転するよう前記出力軸に連結される」
ことを特徴とするロックタイプ双方向クラッチとなっている。
In view of the above problems, the present invention constitutes a lock-type bidirectional clutch by combining a planetary gear mechanism and an eccentric mechanism without using a biting roller, and prevents the occurrence of abnormal noise or the like due to operation, When stopping the output shaft, the locked state is surely maintained. That is, the present invention
“A non-rotatable housing, a rotation center shaft having a common input shaft and output shaft, forward and reverse rotations from the input shaft are transmitted to the output shaft and from the output shaft to the input shaft The rotation transmission is a lock-type two-way clutch that is cut off with the output shaft being unrotatable,
A planetary gear mechanism having a sun gear fixed to the housing, a planetary gear that revolves and rotates around the sun gear while meshing with the sun gear, and a carrier that pivotally supports the planetary gear; and The sun gear is placed in parallel in the axial direction and meshes with the planetary gear, and the sun gear is provided with an eccentric gear having a different number of teeth,
The carrier is connected to the input shaft, and the eccentric gear is connected to the output shaft so as to rotate about an eccentric shaft different from the common rotation center shaft. ''
This is a lock type two-way clutch.
本発明のロックタイプ双方向クラッチは、回転不能のハウジングと、その中心に設置された入力軸及び出力軸を有する。入力軸と出力軸とは回転中心軸が共通であり、その間には、固定の太陽歯車と、その周りに遊星運動を行う遊星歯車とを有する遊星歯車機構が設置されるとともに、遊星歯車と噛み合いながら偏心した軸の周りを回転する偏心歯車が設置される。太陽歯車と偏心歯車とは同一の遊星歯車に噛み合っているが、偏心歯車は偏心しているので、両方の歯車の径及び歯数は異なっている。
入力軸は、遊星歯車を軸支するキャリアに連結され、出力軸には、その中心軸から偏心した軸(偏心量e)の周りを回転するように偏心歯車が嵌め込まれている。つまり、出力軸が回転したときは、偏心歯車の中心軸は、共通の回転中心軸を中心とする半径eの円周上を移動することとなる(後述の図2参照)。
The lock type two-way clutch of the present invention has a non-rotatable housing, and an input shaft and an output shaft installed at the center thereof. The input shaft and the output shaft have a common rotation center shaft, and a planetary gear mechanism having a fixed sun gear and a planetary gear that performs planetary motion is installed between them and meshes with the planetary gear. However, an eccentric gear that rotates around an eccentric shaft is installed. Although the sun gear and the eccentric gear are meshed with the same planetary gear, the eccentric gear is eccentric, so the diameter and the number of teeth of both gears are different.
The input shaft is connected to a carrier that supports the planetary gear, and an eccentric gear is fitted to the output shaft so as to rotate around an axis (an eccentric amount e) that is eccentric from the center axis. That is, when the output shaft rotates, the center axis of the eccentric gear moves on the circumference of the radius e centering on the common rotation center axis (see FIG. 2 described later).
モーター等に駆動されて入力軸が回転すると、キャリアに軸支された遊星歯車は、固定された太陽歯車と噛み合って共通の回転中心軸の周りを公転しながら自転する。遊星歯車は偏心して配置された偏心歯車とも噛み合っており、遊星歯車が共通の回転中心軸の周りを公転すると、偏心歯車の中心軸は、共通の回転中心軸を中心とする半径eの円周上を移動する。換言すれば、太陽歯車と異なる歯数(ピッチ円の径も異なる)の偏心歯車の中心は、太陽歯車と遊星歯車との中心を結ぶ直線上に存在し、遊星歯車の公転角速度と同一の角速度で円周上を公転する。なお、太陽歯車と歯数の異なる偏心歯車は、歯数差により遊星歯車の遊星運動に伴い自転も行うこととなる。
偏心歯車が偏心して嵌め込まれている出力軸は、偏心歯車の中心軸が半径eの円周上を移動する結果、共通の回転中心軸の周りに回転し、その回転数は入力軸の回転数と等速となる。つまり、本発明のロックタイプ双方向クラッチでは、入力軸が回転した場合には出力軸に回転が伝達され、出力軸は同一の回転数で回転する。
When the input shaft is rotated by being driven by a motor or the like, the planetary gear supported by the carrier is rotated while revolving around a common rotation center shaft while meshing with the fixed sun gear. The planetary gear meshes with an eccentric gear arranged eccentrically, and when the planetary gear revolves around a common rotation center axis, the center axis of the eccentric gear is a circumference of a radius e centered on the common rotation center axis. Move up. In other words, the center of the eccentric gear having a different number of teeth (the pitch circle diameter is also different) from the sun gear is on a straight line connecting the center of the sun gear and the planetary gear, and the same angular velocity as the revolution angular velocity of the planetary gear. To revolve around the circle. An eccentric gear having a different number of teeth from the sun gear also rotates due to the planetary motion of the planetary gear due to the difference in the number of teeth.
The output shaft into which the eccentric gear is eccentrically fitted rotates as a result of the central axis of the eccentric gear moving on the circumference of the radius e, so that it rotates around the common rotation center axis. And constant speed. That is, in the lock type bidirectional clutch of the present invention, when the input shaft rotates, the rotation is transmitted to the output shaft, and the output shaft rotates at the same rotation speed.
これに対し、出力軸から入力軸へ回転を伝達しようとすると、まず、出力軸に偏心して嵌り込んでいる偏心歯車を、共通の回転中心軸の周りに公転させながら自転させる必要がある。このとき、偏心歯車は遊星歯車と噛み合い、遊星歯車は、偏心歯車とは歯数の異なる太陽歯車にも同時に噛み合っているため、出力軸の回転により、偏心歯車を介して遊星歯車に公転及び自転運動を行わせるのは実質上不可能であって、出力軸はロックされる結果となる。 On the other hand, when transmitting rotation from the output shaft to the input shaft, first, the eccentric gear that is eccentrically fitted to the output shaft needs to rotate while revolving around a common rotation center axis. At this time, the eccentric gear meshes with the planetary gear, and the planetary gear meshes simultaneously with the sun gear having a different number of teeth from the eccentric gear, so that rotation and rotation of the planetary gear via the eccentric gear is caused by rotation of the output shaft. It is virtually impossible to make a movement and the output shaft is locked.
このように、本発明のロックタイプ双方向クラッチでは、遊星歯車機構及び偏心機構を利用して、入力軸から出力軸へ回転動力を伝達するとともに反対向きへの動力伝達は遮断する。出力軸からの回転伝達の遮断は、遊星歯車機構をロック状態とすることにより行われるから、出力軸に作用する逆トルクが大きい場合でも確実な停止の保持が可能となる。さらに、遊星歯車機構のロック状態は、偏心機構(偏心歯車)を介して出力軸側から駆動しようとすると直ちに生じるので、図7の双方向クラッチとは異なり、作動中にローラの衝撃音が発生することはなく、ローラの噛み込みと解除の繰り返しに起因する出力軸の速度変動の発生がない。 Thus, in the lock type bidirectional clutch of the present invention, the planetary gear mechanism and the eccentric mechanism are used to transmit the rotational power from the input shaft to the output shaft and cut off the power transmission in the opposite direction. Since the rotation transmission from the output shaft is blocked by setting the planetary gear mechanism in a locked state, even when the reverse torque acting on the output shaft is large, it is possible to reliably hold the stop. Further, since the planetary gear mechanism is locked immediately when it is driven from the output shaft side via the eccentric mechanism (eccentric gear), the impact sound of the roller is generated during operation unlike the bidirectional clutch of FIG. There is no occurrence of a change in the speed of the output shaft due to the repeated engagement and release of the rollers.
以下、図面に基づき、本発明のロックタイプ双方向クラッチについて説明する。まず、本発明の一実施例の双方向クラッチの全体的な構造を図1に示し、その作動の説明図を図2に示す。図3、図4は、図1の実施例のロックタイプ双方向クラッチの部品を単体で示す分解図である。 Hereinafter, the lock type bidirectional clutch of the present invention will be described with reference to the drawings. First, FIG. 1 shows the overall structure of a bidirectional clutch according to one embodiment of the present invention, and FIG. 3 and 4 are exploded views showing components of the lock type bidirectional clutch of the embodiment of FIG.
図1の中央の縦断面図に示すように(各部品を単品で示す図3、図4も参照)、この実施例の双方向クラッチは、固定のハウジング1の中心部に入力軸2及び出力軸3をそれぞれ配置した構造である。入力軸2及び出力軸3は共通の回転中心軸oを有し、図示は省略するが、入力軸2はモーター等の駆動側に接続され(図4に示すとおり、入力軸2の中央の孔は断面がD字状であり、ここにモーター等の駆動軸が相対回転不能に挿入される)、出力軸3は昇降装置等の従動側に接続される。ハウジング1の端部には、その一部をなす蓋体1Cが圧入されてシ−ルドされており、蓋体1Cは、これを貫通する入力軸2の軸受けを兼ねている。出力軸3とハウジング1の間には、転がり軸受けBGが設けられる。 As shown in the central longitudinal sectional view of FIG. 1 (see also FIGS. 3 and 4 in which each part is shown as a single item), the bidirectional clutch of this embodiment has an input shaft 2 and an output at the center of a fixed housing 1. In this structure, the shafts 3 are respectively arranged. The input shaft 2 and the output shaft 3 have a common rotation center axis o and are not shown, but the input shaft 2 is connected to the drive side of a motor or the like (as shown in FIG. The cross section is D-shaped, and a drive shaft such as a motor is inserted in such a manner that relative rotation is impossible.), And the output shaft 3 is connected to a driven side such as a lifting device. A lid 1C that is a part of the housing 1 is press-fitted and shielded at the end of the housing 1, and the lid 1C also serves as a bearing for the input shaft 2 that passes therethrough. A rolling bearing BG is provided between the output shaft 3 and the housing 1.
ハウジング1の内部には、ハウジング1と一体に形成された固定の太陽歯車SG、遊星歯車PG及びキャリア21により構成される遊星歯車機構(断面A−A)と、偏心して配置された偏心歯車EGを有する偏心機構(断面B−B)とが軸方向に並列して配置される。ここで、固定の太陽歯車SGの中心は入力軸2及び出力軸3の共通の回転中心軸o上に存在するが、偏心歯車EGは、その回転中心軸o´が共通の回転中心軸oから偏心量eだけ離れるように、出力軸3に嵌め込まれている。そのため、偏心歯車EGの歯数は太陽歯車SGの歯数よりも多く、この実施例では、偏心歯車EGの歯数が17、太陽歯車SGの歯数が15であり、遊星歯車PGの歯数は12である。 Inside the housing 1 are a planetary gear mechanism (cross section AA) constituted by a fixed sun gear SG, a planetary gear PG and a carrier 21 formed integrally with the housing 1, and an eccentric gear EG arranged eccentrically. Are arranged in parallel in the axial direction. Here, although the center of the fixed sun gear SG exists on the common rotation center axis o of the input shaft 2 and the output shaft 3, the eccentric gear EG has its rotation center axis o ′ from the common rotation center axis o. The output shaft 3 is fitted so as to be separated by an eccentric amount e. Therefore, the number of teeth of the eccentric gear EG is larger than the number of teeth of the sun gear SG. In this embodiment, the number of teeth of the eccentric gear EG is 17, the number of teeth of the sun gear SG is 15, and the number of teeth of the planetary gear PG. Is 12.
入力軸2は、円板状のキャリア21と一体に形成される形でキャリア21と連結されており、キャリア21の一方側の面に立設した支持軸22に、遊星歯車PGが回転可能に嵌め込まれる。詳しくは後述するが、遊星歯車PGが安定的に回転するよう、ハウジング1の端板に当接してキャリア21と共に回転する入力軸補強板23が設置され、支持軸22の先端は、入力軸補強板23の孔に結合される(図4参照)。遊星歯車PGは、断面A−Aに示すように、ハウジング1に形成された太陽歯車SGと噛み合い、入力軸2の回転に伴って共通の回転中心軸oの周りに自転及び公転する遊星運動を行う。また、遊星歯車PGは軸方向に比較的長い歯車であって、断面B−Bに示すように、出力軸3に偏心して嵌め込まれた偏心歯車EGとも噛み合っている。 The input shaft 2 is connected to the carrier 21 so as to be formed integrally with the disk-shaped carrier 21, and the planetary gear PG is rotatable on a support shaft 22 erected on one surface of the carrier 21. It is inserted. As will be described in detail later, an input shaft reinforcing plate 23 that is in contact with the end plate of the housing 1 and rotates with the carrier 21 is installed so that the planetary gear PG rotates stably. It couple | bonds with the hole of the board 23 (refer FIG. 4). The planetary gear PG meshes with the sun gear SG formed in the housing 1 as shown in the section AA, and rotates and revolves around the common rotation center axis o as the input shaft 2 rotates. Do. The planetary gear PG is a gear that is relatively long in the axial direction, and meshes with an eccentric gear EG that is eccentrically fitted to the output shaft 3 as shown in a cross section BB.
図1の実施例のロックタイプ双方向クラッチの作動について、図2により説明する。
図2の上方中央の縦断面図に示すように、入力軸2に時計方向(図の右方から見て)の回転トルクを付与したときは、キャリア21に軸支された遊星歯車PGが、共通の回転中心軸oの周りを時計方向に移動(公転)する。図2の上方の断面A−Aに示すように、遊星歯車PGは固定の太陽歯車SGと噛み合っているので、公転すると同時に時計方向に自転することとなる。
The operation of the lock type bidirectional clutch of the embodiment of FIG. 1 will be described with reference to FIG.
As shown in the longitudinal sectional view in the upper center of FIG. 2, when a rotational torque in the clockwise direction (viewed from the right in the figure) is applied to the input shaft 2, the planetary gear PG supported on the carrier 21 is Move (revolve) clockwise around a common rotation center axis o. As shown in the upper cross section AA of FIG. 2, the planetary gear PG meshes with the fixed sun gear SG, so that the planetary gear PG rotates in the clockwise direction simultaneously with the revolution.
遊星歯車PGは、上方の断面B−Bに示すように、偏心して配置された偏心歯車EGとも噛み合っていて、径の異なる両方の歯車のピッチ円が接している状態にあり、そして、偏心歯車EGの回転中心軸o´は、共通の回転中心軸oから偏心量eだけ離れている。この状態で遊星歯車PGが回転中心軸oの周りを公転したときは、偏心歯車EGの回転中心軸o´は、常時、回転中心軸o(太陽歯車SGの中心軸)と遊星歯車PGの中心PGoを結ぶ直線上に存在する。したがって、偏心歯車EGの中心は、遊星歯車PGの公転角速度と同一の角速度で半径eの円周上を移動(公転)する。なお、偏心歯車EGの歯数は、固定の太陽歯車SGの歯数と異なるため、偏心歯車EGは、歯数差により遊星歯車PGの遊星運動に伴い自転も行うこととなる。
偏心歯車EGが偏心して嵌め込まれている出力軸3は、偏心歯車EGの中心軸が半径eの円周上を遊星歯車PGの公転角速度で移動する結果、共通の回転中心軸oの周りを入力軸2と等速で回転する。つまり、本発明のロックタイプ双方向クラッチでは、入力軸2が正・逆方向に回転した場合には、出力軸3は、同一方向に同一の回転数で回転する。
As shown in the upper section BB, the planetary gear PG is also meshed with the eccentric gear EG arranged eccentrically, and is in a state where the pitch circles of both gears having different diameters are in contact with each other. The rotation center axis o ′ of the EG is separated from the common rotation center axis o by an eccentric amount e. When the planetary gear PG revolves around the rotation center axis o in this state, the rotation center axis o ′ of the eccentric gear EG is always the center of the rotation center axis o (the center axis of the sun gear SG) and the planetary gear PG. It exists on a straight line connecting PGo. Therefore, the center of the eccentric gear EG moves (revolves) on the circumference of the radius e at the same angular velocity as the revolution angular velocity of the planetary gear PG. Since the number of teeth of the eccentric gear EG is different from the number of teeth of the fixed sun gear SG, the eccentric gear EG also rotates due to the planetary motion of the planetary gear PG due to the difference in the number of teeth.
The output shaft 3 into which the eccentric gear EG is eccentrically fitted is input around the common rotation center axis o as a result of the central axis of the eccentric gear EG moving on the circumference of the radius e at the revolution angular velocity of the planetary gear PG. It rotates at the same speed as the shaft 2. That is, in the lock type bidirectional clutch of the present invention, when the input shaft 2 rotates in the forward / reverse direction, the output shaft 3 rotates at the same rotational speed in the same direction.
一方、図2の下方中央の縦断面図に示すように、出力軸3から入力軸2へ回転を伝達しようとする場合には、まず、出力軸3に偏心して嵌り込んでいる偏心歯車EGを、共通の回転中心軸oの周りに公転させつつ自転させなければならない。しかし、偏心歯車EGの中心軸は、滑りながら公転するように出力軸3に嵌め込まれているだけで、偏心歯車EGが噛み合う遊星歯車PGは、歯数の異なる太陽歯車SGとも噛み合っている。そのため、出力軸3の回転により、偏心歯車EGを介して、遊星歯車PGに対し公転及び自転運動を行わせるのは実質上不可能であり、出力軸3は、回転することなくロックされる。 On the other hand, as shown in the longitudinal sectional view in the lower center of FIG. 2, when transmitting rotation from the output shaft 3 to the input shaft 2, first, the eccentric gear EG that is eccentrically fitted to the output shaft 3 is inserted. , It must rotate while revolving around a common rotation center axis o. However, the center shaft of the eccentric gear EG is merely fitted into the output shaft 3 so as to revolve while sliding, and the planetary gear PG meshed with the eccentric gear EG is also meshed with the sun gear SG having a different number of teeth. Therefore, it is substantially impossible to cause the planetary gear PG to perform revolution and rotation through the eccentric gear EG by the rotation of the output shaft 3, and the output shaft 3 is locked without rotating.
上述のように、本発明のロックタイプ双方向クラッチにおいては、入力軸2のキャリア21側からの回転は、等速度で出力軸3側に伝達されるが、出力軸3側からの逆の動力伝達は、出力軸3が回転不能となって遮断される。出力軸3からの回転伝達の遮断は、遊星歯車機構をロック状態とすることにより行われるから、ローラを噛み込ませる双方向クラッチのような、作動のための間隙は必要がない。したがって、作動中にローラの衝撃音や断続的な挙動が発生することはなく、ローラの噛み込みを解除する余分なトルクも必要としない。 As described above, in the lock type bidirectional clutch of the present invention, the rotation of the input shaft 2 from the carrier 21 side is transmitted to the output shaft 3 side at a constant speed, but the reverse power from the output shaft 3 side is transmitted. Transmission is interrupted because the output shaft 3 cannot rotate. Since the rotation transmission from the output shaft 3 is blocked by setting the planetary gear mechanism in a locked state, there is no need for a gap for operation, such as a bidirectional clutch for engaging the roller. Therefore, the impact sound and intermittent behavior of the roller are not generated during operation, and no extra torque is required to release the roller.
ここで、図1の実施例のロックタイプ双方向クラッチにおけるハウジングや入出力軸等の構造について、図3、4の単品分解図により説明する。
図3は、静止部品であるハウジング1、回転部品である出力軸3、及び出力軸3に偏心して嵌め込まれる偏心歯車EGを単品で示す図である。ハウジング1は、端板11と円周壁12とを備えるカップ状の固定部材であり、端板11の反対側には蓋体1C(図1参照)が圧入されて、内部が封鎖される。端板11の内側の中央部にはボス部13が突設してあり、その外周には、遊星歯車機構の固定の太陽歯車SGが形成されるとともに、ボス部13の中心には、出力軸3の貫通する貫通孔が形成される。
Here, the structure of the housing, the input / output shaft, etc. in the lock type bidirectional clutch of the embodiment of FIG.
FIG. 3 is a diagram showing the housing 1 as a stationary part, the output shaft 3 as a rotating part, and the eccentric gear EG eccentrically fitted to the output shaft 3 as a single item. The housing 1 is a cup-shaped fixing member including an end plate 11 and a circumferential wall 12. A lid 1 </ b> C (see FIG. 1) is press-fitted on the opposite side of the end plate 11 to seal the inside. A boss portion 13 projects from the inner central portion of the end plate 11, and a fixed sun gear SG of the planetary gear mechanism is formed on the outer periphery of the boss portion 13. 3 through-holes are formed.
出力軸3には、回転中心軸oから距離eだけ偏心した位置に偏心孔31が設けられ、偏心孔31に、偏心歯車EGの中心軸が回転可能に嵌め込まれている。この状態の出力軸3をハウジング1に組み付けると、歯数の異なる偏心歯車EGと太陽歯車SGとが軸方向に隣接するようになる。
ハウジング1等をこうした構造とすることにより、本発明のロックタイプ双方向クラッチの全体的な構造を簡素化し、小型でコンパクトな双方向クラッチを得ることができる。また、固定の太陽歯車SGの設置が容易となると同時に、出力軸3等の回転部品の組み付けが簡易化され、出力軸3の偏心歯車EGとハウジング1の太陽歯車SGとを同一の遊星歯車PGと噛み合わせることが容易となる。
The output shaft 3 is provided with an eccentric hole 31 at a position eccentric from the rotation center axis o by a distance e, and the central shaft of the eccentric gear EG is rotatably fitted in the eccentric hole 31. When the output shaft 3 in this state is assembled to the housing 1, the eccentric gear EG and the sun gear SG having different numbers of teeth are adjacent to each other in the axial direction.
By adopting such a structure for the housing 1 and the like, the overall structure of the lock type bidirectional clutch of the present invention can be simplified, and a small and compact bidirectional clutch can be obtained. In addition, the installation of the fixed sun gear SG is facilitated, and at the same time, the assembly of rotating parts such as the output shaft 3 is simplified, and the eccentric gear EG of the output shaft 3 and the sun gear SG of the housing 1 are connected to the same planetary gear PG. It becomes easy to mesh with.
図4は、入力軸2と一体となったキャリア21、キャリア21に軸支される遊星歯車PG、及び入力軸補強板23を単品で示す図である。キャリア21は円板状であって、一方の面に支持軸22が立設されており、遊星歯車PGは、この支持軸22に回転可能に軸支される。また、キャリア21の周縁部には、軸方向に延びる3個の連結片24が立設してあり、連結片24の先端に、入力軸補強板23の対応する切欠き部が嵌め込まれ、キャリア21と入力軸補強板23とが組み付けられる。このとき、支持軸22の先端が入力軸補強板23の孔23Hに挿入されて、遊星歯車PGは、両側から支持されるようになる。 FIG. 4 is a diagram showing the carrier 21 integrated with the input shaft 2, the planetary gear PG supported by the carrier 21, and the input shaft reinforcing plate 23 as a single item. The carrier 21 has a disc shape, and a support shaft 22 is erected on one surface, and the planetary gear PG is rotatably supported by the support shaft 22. Further, three connecting pieces 24 extending in the axial direction are erected on the peripheral edge portion of the carrier 21, and a corresponding notch portion of the input shaft reinforcing plate 23 is fitted into the tip of the connecting piece 24, and the carrier 21 and the input shaft reinforcing plate 23 are assembled. At this time, the tip of the support shaft 22 is inserted into the hole 23H of the input shaft reinforcing plate 23, and the planetary gear PG is supported from both sides.
キャリア21、遊星歯車PG及び入力軸補強板23からなる入力軸組立体は、図3に示すとおり、出力軸3の背後からハウジング1に組み合わされる。これによって、遊星歯車PGを容易に太陽歯車SGと偏心歯車EGとに噛み合わせることができ、さらに、入力軸補強板23がハウジング1の端板11と当接して、遊星歯車PGの支持軸22の傾斜等が防止されるので、遊星歯車PGに円滑な遊星運動を行わせることができる。 As shown in FIG. 3, the input shaft assembly including the carrier 21, the planetary gear PG, and the input shaft reinforcing plate 23 is combined with the housing 1 from the back of the output shaft 3. As a result, the planetary gear PG can be easily meshed with the sun gear SG and the eccentric gear EG, and the input shaft reinforcing plate 23 comes into contact with the end plate 11 of the housing 1 to support the support shaft 22 of the planetary gear PG. Therefore, the planetary gear PG can perform a smooth planetary motion.
次いで、本発明のロックタイプ双方向クラッチの別実施例について、図5、図6により説明する。別実施例の双方向クラッチは、図1の実施例のロックタイプ双方向クラッチを基本構造とし、これに作動を安定化するためのアイドル遊星歯車を付加したもので、図5には別実施例の双方向クラッチの全体構造を、図6には、入力軸組み立て体の分解単品図を示す。これらの図では、図1の実施例における部品に相当するものについては、同一の符号を付してある。 Next, another embodiment of the lock type bidirectional clutch of the present invention will be described with reference to FIGS. The two-way clutch of another embodiment is based on the lock type two-way clutch of the embodiment of FIG. 1, and an idle planetary gear is added to stabilize the operation. FIG. FIG. 6 shows an exploded view of the input shaft assembly. In these drawings, parts corresponding to the parts in the embodiment of FIG.
図5の縦断面図、断面A−A及び断面B−Bに示すように、別実施例の双方向クラッチは、図1の実施例のものと同じく、遊星歯車機構(断面A−A)と偏心歯車EGを備える偏心機構(断面B−B)とを組み合わせた本発明の基本構造を備えている。入力軸2が遊星歯車PGのキャリア21と一体になっていること、遊星歯車PGがハウジング1に形成された太陽歯車SGと偏心歯車EGとに噛み合っていること、偏心歯車EGの回転中心軸が出力軸3に偏心して嵌り込んでいることも図1の実施例のロックタイプ双方向クラッチと同様である。 As shown in the longitudinal cross-sectional view, cross-section AA, and cross-section BB of FIG. 5, the bidirectional clutch of another embodiment is similar to that of the embodiment of FIG. The basic structure of the present invention is provided in combination with an eccentric mechanism (cross section BB) including an eccentric gear EG. The input shaft 2 is integrated with the carrier 21 of the planetary gear PG, the planetary gear PG is meshed with the sun gear SG and the eccentric gear EG formed in the housing 1, and the rotation center axis of the eccentric gear EG is It is the same as that of the lock type bidirectional clutch of the embodiment of FIG.
図5の別実施例と図1の実施例との相違点は、図5の断面A−A、断面B−Bから分かるように、キャリア21に3本の支持軸を立設して、遊星歯車PGとともに2組のアイドル遊星歯車を取り付け、これらを周方向に等間隔で配置した点にある。それぞれの組のアイドル遊星歯車として、固定の太陽歯車SGと噛み合う第1アイドル遊星歯車IG1(断面A−A)と、偏心歯車に噛み合う第2アイドル遊星歯車IG2(断面B−B)の2個の歯車が分割して設けられる。図6に示すとおり、第1アイドル遊星歯車IG1と第2アイドル遊星歯車IG2とは、キャリア21の支持軸に軸方向に並列して軸支されている。 The difference between the embodiment of FIG. 5 and the embodiment of FIG. 1 is that, as can be seen from the sections AA and BB in FIG. Two idle planetary gears are attached together with the gear PG, and these are arranged at equal intervals in the circumferential direction. As each set of idle planetary gears, there are two idle planetary gears IG1 (cross section AA) meshing with the fixed sun gear SG and second idle planetary gears IG2 (cross section BB) meshing with the eccentric gear. Gears are provided separately. As shown in FIG. 6, the first idle planetary gear IG <b> 1 and the second idle planetary gear IG <b> 2 are axially supported in parallel with the support shaft of the carrier 21 in the axial direction.
第1アイドル遊星歯車IG1は、共通の回転中心軸oと同心の太陽歯車SGと噛み合うので、そのピッチ径及び歯数は遊星歯車PGと同一であるが、第2アイドル遊星歯車IG2は、偏心した偏心歯車EGに噛み合う関係上、そのピッチ径及び歯数は遊星歯車PGより小さく、この別実施例の第2アイドル遊星歯車IG2の歯数は9となっている。
第1アイドル遊星歯車IG1と第2アイドル遊星歯車IG2とは別個のものであり、両者の間にトルク伝達はないので、アイドル遊星歯車は、入力軸2から出力軸3への動力伝達には寄与しない。しかし、これらのアイドル遊星歯車を設置すると、入力軸2及びキャリア21の回転バランスが向上して、不平衡慣性力に起因する双方向クラッチの回転時の振動を防止できる。また、第2アイドル遊星歯車IG2により偏心歯車EGの径方向のふらつきを抑制できるため、入力軸2から出力軸3への動力伝達をより円滑に行わせることができる。
Since the first idle planetary gear IG1 meshes with the sun gear SG concentric with the common rotation center axis o, the pitch diameter and the number of teeth are the same as the planetary gear PG, but the second idle planetary gear IG2 is eccentric. In relation to meshing with the eccentric gear EG, the pitch diameter and the number of teeth are smaller than that of the planetary gear PG, and the number of teeth of the second idle planetary gear IG2 of this another embodiment is nine.
Since the first idle planetary gear IG1 and the second idle planetary gear IG2 are separate and there is no torque transmission between them, the idle planetary gear contributes to the power transmission from the input shaft 2 to the output shaft 3. do not do. However, when these idle planetary gears are installed, the rotational balance of the input shaft 2 and the carrier 21 is improved, and vibration during rotation of the bidirectional clutch due to the unbalanced inertia force can be prevented. Moreover, since the radial wobbling of the eccentric gear EG can be suppressed by the second idle planetary gear IG2, the power transmission from the input shaft 2 to the output shaft 3 can be performed more smoothly.
以上詳述したように、本発明のロックタイプ双方向クラッチは、公転及び自転を行う遊星歯車と偏心歯車を備えた偏心機構とを組み合わせて、出力軸側からの逆の動力伝達を遮断するロックタイプ双方向クラッチを構成するものである。ローラの噛み込みを利用して動力伝達を遮断するものではないので、作動に伴う異音等の発生や断続的な作動などを防止することが可能である。なお、上記の実施例では、偏心歯車に設けた回転軸を出力軸の偏心孔に嵌め込んでいるが、逆に、出力軸に形成した偏心軸に偏心歯車の中心孔を嵌め込むようにしてもよい。また、入力軸とキャリアとを別体として締結具により一体化する、太陽歯車の歯車部分を別体で製作してハウジングに組み付けるなど、上記実施例に対し各種の変形が可能であるのは明らかである。 As described above in detail, the lock-type bidirectional clutch of the present invention is a lock that blocks reverse power transmission from the output shaft side by combining a planetary gear that rotates and rotates and an eccentric mechanism that includes an eccentric gear. It constitutes a type bidirectional clutch. Since the power transmission is not interrupted by using the biting of the roller, it is possible to prevent the generation of abnormal noise or the like due to the operation or the intermittent operation. In the above embodiment, the rotary shaft provided in the eccentric gear is fitted in the eccentric hole of the output shaft, but conversely, the center hole of the eccentric gear may be fitted in the eccentric shaft formed in the output shaft. . It is obvious that various modifications can be made to the above-described embodiment, such as integrating the input shaft and the carrier separately with a fastener, and manufacturing the gear part of the sun gear separately and assembling it with the housing. It is.
1 ハウジング
1C 蓋体
2 入力軸
21 キャリア
23 入力軸補強板
3 出力軸
SG 太陽歯車
PG 遊星歯車
EG 偏心歯車
IG1 第1アイドル遊星歯車
IG2 第2アイドル遊星歯車
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing 1C Lid 2 Input shaft 21 Carrier 23 Input shaft reinforcement board 3 Output shaft SG Sun gear PG Planetary gear EG Eccentric gear IG1 1st idle planetary gear IG2 2nd idle planetary gear
Claims (5)
前記ハウジングに固定された太陽歯車と、前記太陽歯車に噛み合いながら前記太陽歯車の周りを公転及び自転する遊星歯車と、前記遊星歯車を軸支するキャリアとを有する遊星歯車機構が設置され、かつ、前記太陽歯車と軸方向に並列に置かれて前記遊星歯車に噛み合い、前記太陽歯車とは歯数の異なる偏心歯車が設置されており、
前記キャリアが前記入力軸に連結されるとともに、前記偏心歯車が、共通の前記回転中心軸とは異なる偏心軸を中心に回転するよう前記出力軸に連結されることを特徴とするロックタイプ双方向クラッチ。 A non-rotatable housing, a rotation center shaft having a common input shaft and output shaft, forward and reverse rotations from the input shaft are transmitted to the output shaft, and from the output shaft to the input shaft Transmission of rotation is a lock-type two-way clutch that is shut off with the output shaft being unrotatable,
A planetary gear mechanism having a sun gear fixed to the housing, a planetary gear that revolves and rotates around the sun gear while meshing with the sun gear, and a carrier that pivotally supports the planetary gear; and The sun gear is placed in parallel in the axial direction and meshes with the planetary gear, and the sun gear is provided with an eccentric gear having a different number of teeth,
The lock type bi-directional, wherein the carrier is connected to the input shaft, and the eccentric gear is connected to the output shaft so as to rotate about an eccentric shaft different from the common rotation center shaft. clutch.
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