JP2017026121A - 逆入力遮断クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 入力軸からの回転トルクの伝達時、ローラが楔隙間に瞬時に噛み込んで係合する現象を回避する。【解決手段】 回転トルクが入力される入力軸２２と、回転トルクが出力される出力軸２３と、回転が拘束された固定外輪２１と、固定外輪２１と出力軸２３との間での係合および離脱により、出力軸２３から逆入力される回転トルクの遮断と入力軸２２から入力される回転トルクの伝達とを制御する複数のローラ３０ａ，３０ｂとを備え、固定外輪２１とローラ３０ａ，３０ｂとの間に、固定外輪２１の内周面２１ａと摩擦接触する摺動部材３８を介在させる。【選択図】 図１

Description

本発明は、入力側部材から入力される回転トルクを出力側部材に伝達する一方、出力側部材から逆入力される回転トルクを遮断する機能を持つ逆入力遮断クラッチに関する。

例えば、駆動源から入力される回転トルクを出力側機構に伝達して所要の動作を行なう装置では、駆動源の停止時、出力側機構の位置が変動しないようにこれを保持する機能が求められる場合がある。例えば、電動シャッタ装置は、駆動モータからの正逆方向の回転トルクを出力側の開閉機構に入力して、シャッタの開閉動作を行なうものである。

この電動シャッタ装置では、シャッタの開閉動作の途中で何等かの事情（停電など）により駆動源が停止した場合、シャッタの自重下降により逆入力される回転トルクが入力側に還流すると、入力側機器に損傷が生じる可能性がある。そのため、電動シャッタ装置において、シャッタの位置を保持し、シャッタから逆入力される回転トルクを入力側に還流させない機能を持った機構が必要になる。

本出願人は、入力側部材から入力される回転トルクを出力側部材に伝達する一方、出力側部材から逆入力される回転トルクを出力側部材のロックにより遮断する機能を具備した機構として逆入力遮断クラッチを先に提案している（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１で開示された逆入力遮断クラッチは、回転トルクが入力される入力軸と、回転トルクが出力される出力軸と、回転が拘束された固定外輪と、その固定外輪と出力軸との間での係合および離脱により、出力軸から逆入力される回転トルクの遮断と入力軸から入力される回転トルクの伝達とを制御する複数のローラとで主要部が構成されている。

以上のような構成を具備した逆入力遮断クラッチでは、入力軸から入力される回転トルクの伝達時、固定外輪と出力軸との間に設けられた楔隙間でローラを離脱させ、この楔隙間でのローラの離脱により出力軸を回転可能な状態にし、入力軸と出力軸との間に設けられたピンの係合により、入力軸からの回転トルクを出力軸に伝達するようにしている。

一方、出力軸から逆入力される回転トルクの遮断時、固定外輪と出力軸との間に設けられた楔隙間でローラを係合させ、この楔隙間でのローラの係合により固定外輪に対して出力軸をロック状態にし、出力軸からの回転トルクを遮断して入力軸に還流させないようにしている。

特開２００３−３４３６０１号公報

ところで、特許文献１で開示された従来の逆入力遮断クラッチでは、入力軸から入力される回転トルクを出力軸に伝達するに際して、入力軸の回転でもってその入力軸がローラを楔隙間から押し出すことによりローラを楔隙間で離脱させ、この楔隙間でのローラの離脱により出力軸を回転可能な状態にし、ピンの係合により入力軸からの回転トルクを出力軸に伝達するようにしている。

しかしながら、入力軸の回転に対して、逆入力遮断クラッチの出力側機構により出力軸に入力軸の回転と同一方向の回転トルクが負荷され、出力軸の回転が入力軸の回転に追従する場合がある。この場合、入力軸の回転によりローラを楔隙間から押し出して離脱させると略同時に、入力軸の回転に出力軸が追従して回転することにより、ローラが楔隙間に瞬時に噛み込んで係合する現象が発生し、その後、入力軸が再度ローラを楔隙間から押し出して離脱させることになる。

このように、ローラが楔隙間に対して押し出しによる離脱と瞬時の噛み込みによる係合を繰り返す現象が発生する。このような楔隙間でのローラの離脱と係合の繰り返し現象が発生すると、入力軸からの回転トルクを出力軸に伝達するに際して、逆入力遮断クラッチにおける振動や異音の発生原因となるおそれがある。

そこで、本発明は前述の改善点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、入力軸からの回転トルクの伝達時、ローラが楔隙間に瞬時に噛み込んで係合する現象を回避し得る構造を具備した逆入力遮断クラッチを提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、回転トルクが入力される入力側部材と、回転トルクが出力される出力側部材と、回転が拘束された静止側部材と、静止側部材と出力側部材との間での係合および離脱により、出力側部材から逆入力される回転トルクの遮断と入力側部材から入力される回転トルクの伝達とを制御する複数の係合子とを備え、静止側部材と係合子との間に、静止側部材と摩擦接触する摺動部材を介在させたことを特徴とする。

本発明に係る逆入力遮断クラッチでは、静止側部材と係合子との間に摺動部材を介在させたことにより、入力側部材からの回転トルクの伝達時、摺動部材が静止側部材と摩擦接触しているので、その摺動部材と接触する係合子が静止側部材に対して瞬時に噛み込んで係合する現象を回避することができる。

本発明における摺動部材は、係合子の配列方向に沿って分割された複数の摺動片で構成されていることが望ましい。このような構成を採用すれば、出力側部材から逆入力される回転トルクで全ての摺動片が静止側部材に均等に押し付けられる。その結果、入力側部材からの回転トルクの伝達時、全ての摺動片が静止側部材に均等に摩擦接触する。

本発明における摺動部材に、静止側部材との接触状態を維持する方向に弾性力を付勢する弾性部材が設けられていることが望ましい。このような構成を採用すれば、弾性部材の弾性力により、静止側部材に対する摺動部材の接触状態を維持することで、入力側部材からの回転トルクの伝達時に摺動部材の機能を確実に発揮させることができる。

本発明によれば、静止側部材と係合子との間に摺動部材を介在させたことにより、入力側部材からの回転トルクの伝達時、摺動部材が静止側部材と摩擦接触しているので、その摺動部材と接触する係合子が静止側部材に対して瞬時に噛み込んで係合する現象を回避することができる。

このようにして、係合子の離脱と係合の繰り返し現象が発生することを回避できるので、入力側部材からの回転トルクの伝達時に振動や異音が発生するおそれもない。その結果、良好な作動性を確保した高品質の逆入力遮断クラッチを提供できる。

本発明に係る逆入力遮断クラッチの実施形態で、図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 摺動部材を複数の摺動片に分割した一例を示す斜視図である。 摺動部材を複数の摺動片に分割した他例を示す斜視図である。 摺動部材を複数の摺動片に分割した他例を示す斜視図である。 出力軸から回転トルクが逆入力されたロック状態（図１の中立状態）を示す拡大断面図である。 入力軸から回転トルクが入力されたロック解除開始時の状態を示す拡大断面図である。 入力軸から回転トルクが入力されたトルク伝達開始時の状態を示す拡大断面図である。 図３の摺動部材に弾性部材を設けた一例を示す斜視図である。 図２の摺動部材に弾性部材を設けた他例を示す断面図である。

本発明に係る逆入力遮断クラッチの実施形態について、図面を参照しながら以下に詳述する。図１および図２は、逆入力遮断クラッチの全体構成を示す。

以下の実施形態では、駆動源から入力される正逆方向の回転トルクを出力側の開閉機構に入力して、シャッタの開閉動作を行う電動シャッタ装置に組み込まれる逆入力遮断クラッチを例示する。なお、この逆入力遮断クラッチは、電動シャッタ装置以外に、逆入力遮断機能付き操舵装置など各種装置に適用可能である。

電動シャッタ装置では、駆動源の停止時、シャッタの位置が変動しないようにこれを保持する機能が求められる場合がある。この実施形態の逆入力遮断クラッチは、ロック型と称されるタイプで、入力側部材から入力される回転トルクを出力側部材に伝達する一方、出力側部材から逆入力される回転トルクを出力側部材のロックにより入力側部材に還流させない逆入力遮断機能を有する。

この実施形態の逆入力遮断クラッチは、図１および図２に示すように、回転が拘束された静止側部材である固定外輪２１と、回転トルクが入力される入力側部材である入力軸２２と、回転トルクが出力される出力側部材である出力軸２３と、出力軸２３から逆入力される回転トルクの遮断と入力軸２２から入力される回転トルクの伝達とを制御する複数対（図では４対）の係合子であるローラ３０ａ，３０ｂおよびＮ字状の板ばね３２ａ，３２ｂとで主要部が構成されている。この実施形態では、ローラ３０ａ，３０ｂおよび板ばね３２ａ，３２ｂを４対としているが、その数は任意である。

入力軸２２は、その先端部が円筒状の固定外輪２１の内周に挿入され、転がり軸受２４によって固定外輪２１に対して正逆回転自在に支承されている。入力軸２２の出力軸側端部には、径方向外側へ拡径して軸方向に沿って出力軸側へ延びる複数（図では４つ）の柱部２２ｂが円周方向等間隔に形成されている。周方向に隣接する柱部２２ｂ間の空間は、軸方向の一方に向かって開口したポケット２９を構成し、各ポケット２９に一対のローラ３０ａ，３０ｂがそれぞれ配される。

出力軸２３は、その先端部が固定外輪２１の内周に入力軸２２と対向する状態で入力軸と同軸的に挿入され、転がり軸受２５によって固定外輪２１に対して正逆回転自在に支承されている。出力軸２３の入力軸側外周には、入力軸２２のポケット２９と対応させて複数対（図では４対）のカム面３１ａ，３１ｂが円周方向等間隔に形成されている。出力軸２３のカム面３１ａ，３１ｂと固定外輪２１の内周面２１ａとの間に、ポケット２９の周方向両側へ向けて狭まる形状の楔隙間３５ａ，３５ｂが形成されている。

ローラ３０ａ，３０ｂは、固定外輪２１の内周面２１ａと出力軸２３のカム面３１ａ，３１ｂとの間で係合離脱可能に周方向４箇所に等間隔配置されている。つまり、一対のローラ３０ａ，３０ｂのうち、一方のローラ３０ａは、一対のカム面３１ａ，３１ｂのうちの一方のカム面３１ａに位置し、他方のローラ３０ｂは、他方のカム面３１ｂに位置するように配されている。

板ばね３２ａ，３２ｂは、一対のローラ３０ａ，３０ｂ間に配設され、両側のローラ３０ａ，３０ｂを互いに離間させる方向、つまり、固定外輪２１と出力軸２３との間の楔隙間３５ａ，３５ｂに係合させる方向に弾性力を付勢する。入力軸２２から入力される回転トルクの伝達時に一方のローラ３０ａに作用する板ばね３２ａの押圧力と他方のローラ３０ｂに作用する板ばね３２ｂの押圧力を独立させる仕切板３３を出力軸２３から一体的に起立させて板ばね３２ａ，３２ｂ間に配置している。板ばね３２ａ，３２ｂは、仕切板３３の両面にそれぞれ固着されている。

入力軸２２と出力軸２３との間に、入力軸２２から入力される回転トルクを出力軸２３に伝達するトルク伝達手段が設けられている。このトルク伝達手段は、入力軸２２の出力軸２３と対向する端面で軸中心から径方向外側へずれた位置に軸方向に突設されたピン２８と、出力軸２３の入力軸２２と対向する端面に径方向に沿って形成された凹溝２７とで構成されている。このピン２８の先端を出力軸２３と対向する端面から突出させて、出力軸２３の端面に形成された凹溝２７に嵌入させることにより、入力軸２２からの回転トルクを出力軸２３に伝達可能としている。

図２の符号３４は、入力軸２２と出力軸２３および転がり軸受２５との間に配設された間座である。この間座３４は、ポケット２９内に収容されたローラ３０ａ，３０ｂの軸方向移動を規制する。また、符号３６，３７は、固定外輪２１の軸方向両側に取り付けられた止め輪であり、この止め輪３６，３７により、転がり軸受２４，２５が固定外輪２１に対して抜け止めされている。

以上で説明した逆入力遮断クラッチの基本的構成は、特許文献１で開示された従来の逆入力遮断クラッチと同様である。この実施形態において、前述の基本構成に付加された特徴的構成は以下のとおりである。

この実施形態では、固定外輪２１とローラ３０ａ，３０ｂとの間に、固定外輪２１の内周面２１ａと摩擦接触（面接触）する摺動部材３８を介在させている。摺動部材３８は、出力軸２３から逆入力される回転トルクにより、固定外輪２１の内周面２１ａに押し付けられるようにしている。

この摺動部材３８は、図３に示すように、ローラ３０ａ，３０ｂの配設方向、つまり、周方向に沿って分割された複数の摺動片３９で構成されている。このように、摺動部材３８を複数の摺動片３９に分割することにより、出力軸２３からの回転トルクにより、全ての摺動片３９が固定外輪２１の内周面２１ａに均等に押し付けられる。

この実施形態では、摺動部材３８を４対のローラ３０ａ，３０ｂと同数（４個）の摺動片３９に分割した場合を例示しているが、４個以下の個数に分割するようにしてもよい。このように、４対のローラ３０ａ，３０ｂと同数あるいはそれ以下の個数に分割することで、全ての摺動片３９を固定外輪２１の内周面２１ａに押し付けることができる。

また、図３の摺動部材３８は、周方向に対して直交する方向で分割しているが、ローラ３０ａ，３０ｂが摺動片３９の境界部分と同位相になった場合、摺動片３９を固定外輪２１の内周面２１ａに押し付けることが困難となる可能性がある。そのため、摺動部材３８を、周方向に対して傾斜する方向で分割したり（図４参照）、あるいは、周方向に対して屈曲するように分割したりするようにしてもよい（図５参照）。

以上の基本的構成および特徴的構成からなる逆入力遮断クラッチの動作例を以下に詳述する。図６は、図１の中立状態で、出力軸２３から回転トルクが逆入力されたロック状態を示す。図７は、入力軸２２から回転トルクが入力されたロック解除開始時の状態を示す。図８は、入力軸２２から回転トルクが入力されたトルク伝達開始時の状態を示す。

図６に示すように、出力軸２３に時計方向の回転トルクが逆入力されると、板ばね３２ａの弾性力により反時計方向（回転方向後方）のローラ３０ａがその方向の楔隙間３５ａと係合して、出力軸２３が固定外輪２１に対して時計方向にロックされる。逆に、出力軸２３に反時計方向の回転トルクが逆入力されると、板ばね３２ｂの弾性力により時計方向（回転方向後方）のローラ３０ｂがその方向の楔隙間３５ｂと係合して、出力軸２３が固定外輪２１に対して反時計方向にロックされる。従って、出力軸２３から逆入力される回転トルクは、一対のローラ３０ａ，３０ｂによって正逆両回転方向にロックされる。

図６の矢印で示すように、例えば時計方向の回転トルクが出力軸２３に逆入力されると、ローラ３０ａ，３０ｂが摺動部材３８を固定外輪２１の内周面２１ａに押し付けられる。これにより、ローラ３０ａと摺動部材３８との間で法線荷重Ｆが発生するため、大きなブレーキ力μＦを確保することができる。その結果、出力軸２３のロック状態が確実となる。なお、図示しないが、摺動部材３８の外周面および固定外輪２１の内周面２１ａの少なくとも一方に増摩材を貼付することにより、前述のブレーキ力μＦを向上させることができる。

図７に示すように、入力軸２２に時計方向の回転トルクが入力されると、まず、入力軸２２の反時計方向（回転方向後方）の柱部２２ｂがその方向（回転方向後方）のローラ３０ａと接触して、これを一方の板ばね３２ａの弾性力に抗して時計方向（回転方向前方）に押圧する。これにより、反時計方向（回転方向後方）のローラ３０ａがその方向の楔隙間３５ａから離脱して、出力軸２３のロック状態が解除されてその出力軸２３が時計方向に回転可能となる。

図８に示すように、入力軸２２がさらに時計方向に回転すると、入力軸２２のピン２８が出力軸２３の凹溝２７の壁面に当接することにより、入力軸２２からの時計方向の回転トルクがピン２８と凹溝２７との接触部分を介して出力軸２３に伝達され、出力軸２３が時計方向に回転する。この時、時計方向（回転方向前方）のローラ３０ｂは、その方向の楔隙間３５ｂと係合せず、出力軸２３のカム面３１ｂと固定外輪２１の内周面２１ａに接触した状態で空転する。

入力軸２２に反時計方向の回転トルクが入力された場合は、前述とは逆の動作で、時計方向のローラ３０ｂがその方向の楔隙間３５ｂから離脱した上で、入力軸２２のピン２８が出力軸２３の凹溝２７の壁面に当接することにより、出力軸２３が反時計方向に回動する。以上のようにして、入力軸２２からの正逆両回転方向の回転トルクは、ピン２８と凹溝２７との接触部分を介して出力軸２３に伝達され、出力軸２３が正逆両回転方向に回転する。

この入力軸２２からの回転トルクの伝達時、固定外輪２１とローラ３０ａ，３０ｂとの間に摺動部材３８を介在させたことにより、摺動部材３８が固定外輪２１の内周面２１ａと摩擦接触しているので、その摺動部材３８と接触するローラ３０ａ，３０ｂが固定外輪２１に対して瞬時に噛み込んで係合する現象を回避することができる。その結果、ローラ３０ａ，３０ｂの離脱と係合の繰り返し現象が発生することを回避できるので、入力軸２２からの回転トルクの伝達時に振動や異音が発生するおそれもない。

また、摺動部材３８は、周方向に沿って分割された複数の摺動片３９で構成されていることから、出力軸２３から逆入力される回転トルクで全ての摺動片３９が固定外輪２１の内周面２１ａに均等に押し付けられる。その結果、入力軸２２からの回転トルクの伝達時、全ての摺動片３９が固定外輪２１の内周面２１ａに均等に摩擦接触する。これにより、固定外輪２１に対するローラ３０ａ，３０ｂの瞬時噛み込みを確実に回避できる。

以上の実施形態において、摺動部材３８は、周方向に沿って分割された複数の摺動片３９で構成しているが、図９に示すように、複数の摺動片３９間に弾性部材４０を配置することが有効である。なお、図９では、図３の摺動部材３８に適用しているが、図４および図５の摺動部材３８にも適用可能である。

図９に示す弾性部材４０は、隣接する摺動片３９を離間する方向に弾性力を付勢する。この弾性力は摺動部材３８を拡径させるように作用する。その結果、摺動部材３８を固定外輪２１に押し付けることで、固定外輪２１との接触状態を維持することができる。

このように、固定外輪２１に対する摺動部材３８の接触状態を維持することで、入力軸２２からの回転トルクの伝達時に摺動部材３８の機能を確実に発揮させることができる。また、出力軸２３からの回転トルクの遮断時に出力軸２３を確実にロックすることができる。

また、図１０に示すように、摺動部材３８の軸方向端部、例えば、出力軸側端部に弾性部材４１を配置することが有効である。なお、弾性部材４１は、摺動部材３８の入力軸側端部に配置するようにしてもよい。

図１０に示す弾性部材４１は、軸方向入力軸側に弾性力を付勢する。摺動部材３８の入力軸側端部は、転がり軸受２４の外輪に当接しているため、弾性部材４１の弾性力は、摺動部材３８を固定外輪２１に押し付けるように作用する。その結果、摺動部材３８を固定外輪２１に押し付けることで、固定外輪２１との接触状態を維持することができる。

このように、固定外輪２１に対する摺動部材３８の接触状態を維持することで、入力軸２２からの回転トルクの伝達時に摺動部材３８の機能を確実に発揮させることができる。また、出力軸２３からの回転トルクの遮断時に出力軸２３を確実にロックすることができる。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

２１ 静止側部材（固定外輪）
２２ 入力側部材（入力軸）
２３ 出力側部材（出力軸）
３０ａ，３０ｂ 係合子（ローラ）
３８ 摺動部材
３９ 摺動片
４０，４１ 弾性部材

Claims (3)

1. 回転トルクが入力される入力側部材と、回転トルクが出力される出力側部材と、回転が拘束された静止側部材と、前記静止側部材と前記出力側部材との間での係合および離脱により、出力側部材から逆入力される回転トルクの遮断と前記入力側部材から入力される回転トルクの伝達とを制御する複数の係合子とを備え、
   前記静止側部材と前記係合子との間に、静止側部材と摩擦接触する摺動部材を介在させたことを特徴とする逆入力遮断クラッチ。
2. 前記摺動部材は、前記係合子の配列方向に沿って分割された複数の摺動片で構成されている請求項１に記載の逆入力遮断クラッチ。
3. 前記摺動部材に、前記静止側部材との接触状態を維持する方向に弾性力を付勢する弾性部材が設けられている請求項１又は２に記載の逆入力遮断クラッチ。

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