JP2017061973A - 逆入力防止クラッチ - Google Patents

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Abstract

【課題】ロック式の逆入力防止クラッチにおいて、クラッチ全体の軸方向寸法を小さくしてコンパクト化を図る。【解決手段】出力側部材４のロック状態を解除するロック解除片９のロック解除部９ａを除く部位（長手方向中央部９ｂおよび中間部９ｃ）を、出力側部材４の内輪３のトルク入力側端面および外周面に開口する凹部３ａに挿入して、ロック解除片９全体を出力側部材４の軸方向位置の範囲内に配置することにより、従来の冠形状の保持器を用いて出力側部材のロック状態を解除するものに比べて、クラッチ全体の軸方向寸法を小さくしてコンパクト化を図れるようにしたのである。【選択図】図１

Description

本発明は、入力トルクが加えられたときは入力側部材の回転を出力側部材に伝達し、逆入力トルクに対しては入力側部材が回転しないようにする逆入力防止クラッチに関する。
逆入力防止クラッチは、入力側部材に入力トルクが加えられたときは、その回転を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は、入力側部材が回転しないようにするものである。そのうち、逆入力トルクに対して出力側部材をロックさせる方式のものを、以下では「ロック式」と称する。
ロック式の逆入力防止クラッチとしては、同一軸心のまわりに回転する入力側部材と出力側部材との間に、入力側部材の回転を僅かな角度遅れをもって出力側部材に伝達するトルク伝達手段を設け、内周側に円筒面を有する固定部材を出力側部材の径方向外側に配し、出力側部材の外周面に複数のカム面を設けて、固定部材の内周円筒面と出力側部材の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組み込んだころをばねで楔形空間の狭小部へ押し込むとともに、ころを挟んでばねと周方向で対向する位置に挿入される柱部を有する保持器を、入力側部材と一体回転するように連結したものがある（例えば、特許文献１参照。）。
上記の構成の逆入力防止クラッチでは、各ころがばねの弾力で楔形空間の狭小部に押し込まれているので、出力側部材に逆入力トルクが加えられても、ばねで反回転方向に押されているころが固定部材および出力側部材に係合することにより、出力側部材がロックされ、入力側部材は回転しない。
一方、入力側部材に入力トルクが加えられたときは、入力側部材と一体に回転する保持器の柱部が、ばねで反回転方向に押されているころをばねの弾力に抗して楔形空間の広大側へ押し出すことにより、そのころと固定部材および出力側部材との係合が解除されて、出力側部材がロック状態から解放された後、トルク伝達手段によって入力側部材から出力側部材に回転が伝達されるようになる（このとき、ばねで回転方向に押されているころは楔形空間の広大部に相対移動するので、固定部材および出力側部材と係合することはない）。
特許第４８０６２６４号公報
上記のようなころを用いたロック式の逆入力防止クラッチでは、一般に、ころの直径を小さくしたり、ころの組込本数を減らしてころのピッチ円直径（ＰＣＤ）を小さくしたりして、外径寸法を小さくすることができる。また、特許文献１に記載されているように、ばねで同方向に押されるころを互いに当接させ、１つのばねで複数のころを押すようにしても、各ころを直接ばねで押す構成のものに比べて、ころのピッチ円直径を小さくできるので、外径寸法を小さくできる。
しかしながら、このようなロック式逆入力防止クラッチの軸方向寸法については、これまで短縮を図るための有効な手段がなく、このことがクラッチ全体のコンパクト化を妨げる要因の一つとなっている。
特に、特許文献１に記載されているような構成の場合、ころを楔形空間の広大側へ押し出して出力側部材のロック状態を解除する保持器は、ころを押す複数の柱部が入力側部材の外周に嵌合固定される円板部の周縁から軸方向に延びる冠形状に形成されており、この保持器の円板部が出力側部材と軸方向で隣り合う位置に配されることになるため、軸方向寸法短縮の面で不利である。
そこで、本発明は、ロック式の逆入力防止クラッチにおいて、クラッチ全体の軸方向寸法を小さくしてコンパクト化を図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、同一軸心のまわりに回転する状態で配されている入力側部材および出力側部材と、前記出力側部材の径方向外側に配されている固定部材と、前記入力側部材と一体回転する状態で連結されているロック解除片とを備え、前記入力側部材と出力側部材との間には、入力側部材の回転を僅かな角度遅れをもって出力側部材に伝達するトルク伝達手段が設けられており、前記固定部材は内周に円筒面が設けられ、前記出力側部材の外周面に周方向に複数のカム面が設けられていることにより、前記固定部材の内周円筒面と出力側部材の各カム面との間に周方向で次第に狭小となる楔形空間が形成されており、前記各楔形空間にはころが組み込まれており、前記ころは弾性部材によって前記楔形空間の狭小部へ押し込まれており、前記ころを挟んで前記弾性部材と周方向で対向する位置に前記ロック解除片のロック解除部が挿入されている逆入力防止クラッチにおいて、前記出力側部材は、トルクの入力側の端面および外周面に開口する凹部が設けられており、前記ロック解除片のロック解除部を除く部位が、前記出力側部材の凹部に挿入されている構成を採用した。
すなわち、ロック解除片のロック解除部を除く部位が、出力側部材のトルクの入力側の端面および外周面に開口する凹部に挿入されている構成とすることにより、ロック解除片全体を出力側部材の軸方向位置の範囲内に配置して、クラッチ全体の軸方向寸法を小さくできるようにしたのである。
また、前記ロック解除片は、前記出力側部材の径方向中心部付近で前記入力側部材と連結されており、前記入力側部材と一体回転したときに、前記入力側部材との連結部と前記ロック解除部の間の中間部が、前記出力側部材の凹部の内壁に当接する状態で配されている構成とすることができる。
ここで、前記ロック解除片は、前記入力側部材と一体回転したときに、前記中間部が前記出力側部材の凹部の内壁に面接触する状態で配されている構成とすれば、ロック解除片の中間部と出力側部材の凹部の内壁との接触面圧を小さくして、ロック解除片と出力側部材の接触による損傷を生じにくくすることができる。
本発明の逆入力防止クラッチは、上述したように、ロック解除片のロック解除部を除く部位を、出力側部材のトルク入力側端面および外周面に開口する凹部に挿入して、ロック解除片全体を出力側部材の軸方向位置の範囲内に配置できるようにしたものであるから、クラッチ全体の軸方向寸法を小さくしてコンパクト化を図ることができる。
実施形態の逆入力防止クラッチの分解斜視図 図１の逆入力防止クラッチの縦断正面図 図２のIII−III線に沿った断面図 ａ、ｂは、それぞれ図３に対応してクラッチ動作を説明する断面図
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この逆入力防止クラッチは、図１乃至図３に示すように、入力軸（入力側部材）１と、出力軸２と内輪３を一体形成した出力側部材４と、内輪３の径方向外側に配される外輪５の一端に軸受部６を一体形成した固定部材７と、外輪５の他端の内周に嵌め込まれる含油軸受８と、内輪３と外輪５との間に挿入されるロック解除部９ａが長手方向両端に形成された棒状のロック解除片９と、内輪３と外輪５との間に組み込まれるころ１０およびばね（弾性部材）１１とで構成されている。ばね１１には圧縮コイルばねが用いられている。
前記固定部材７は、外輪５の外周に軸方向に延びる突条５ａが複数形成されており、これらの突条５ａが図示省略したハウジングの軸方向溝に嵌め込まれることにより、ハウジングに固定されるようになっている。
前記入力軸１の先端部（トルク出力側の端部）には径方向に延びる嵌合溝１ａが設けられており、この嵌合溝１ａにロック解除片９の長手方向中央部９ｂが嵌め込まれて、入力軸１とロック解除片９とが一体回転するように連結されている。
前記出力側部材４の内輪３には、先端面（トルク入力側の端面）および外周面に開口する凹部３ａが設けられている。その凹部３ａは、内輪３の径方向中心部分に円形穴状部が形成され、円形穴状部から径方向外側へ一対の溝部が左右対称に延びている。そして、この内輪３の凹部３ａの円形穴状部に入力軸１の先端部が摺動自在に嵌め込まれ、ロック解除片９のロック解除部９ａを除く部位が凹部３ａに挿入された状態で、入力軸１と出力側部材４とが同一軸心のまわりに回転するようになっている。
ここで、内輪３の凹部３ａの溝部は、内輪３の外周に向かって一定の角度で広がっていくように形成されている。一方、ロック解除片９のロック解除部９ａを除く部位は断面矩形に形成されており、その長手方向中央部（入力軸１との連結部）９ｂとロック解除部９ａの間の中間部９ｃが、回転方向の隙間をもって内輪３の凹部３ａの溝部に挿入されている。これにより、入力軸１とロック解除片９とが一体回転したときに、僅かな角度遅れをもってロック解除片９の中間部９ｃが内輪３の凹部３ａの溝部の内壁に面接触し、入力軸１の回転が内輪３および出力軸２に伝達されるようになっている。
また、内輪３の外周面には、外輪５の内周円筒面と径方向で対向するカム面３ｂが周方向に複数設けられ、これらの各カム面３ｂと外輪５の内周円筒面との間に周方向で次第に狭小となる楔形空間１２が形成されている。楔形空間１２は、カム面３ｂの傾斜方向が同じもの、すなわち狭小となる方向が同じものが周方向に２つ連続して形成されており、各楔形空間１２に１つずつころ１０が配されている。そして、楔形空間１２の広大部どうしが向かい合う位置の空間に組み込まれたばね１１が、その両側でころ１０を２個ずつ互いに当接させて楔形空間１２の狭小部に押し込んでいる。一方、楔形空間１２の狭小部どうしが向かい合う位置、すなわちころ１０を挟んでばね１１と周方向で対向する位置の空間には、ロック解除片９のロック解除部９ａが挿入されている。
そして、この内輪３と出力軸２からなる出力側部材４は、内輪３のカム面３ｂ形成位置の軸方向両側の部位が、それぞれ固定部材７の軸受部６および含油軸受８で回転自在に支持されている。なお、出力側部材を支持する構造は、この実施形態のものに限らず、内輪と固定部材の外輪の同心が確保されるものであればよく、例えば、外輪の両端内周に嵌め込んだ含油軸受で出力側部材を回転自在に支持するようにしてもよい。
この逆入力防止クラッチは、上記の構成であり、各ころ１０がばね１１の弾力で楔形空間１２の狭小部に押し込まれているので、出力軸２に逆入力トルクが加えられても、ばね１１で反回転方向に押されているころ１０が固定部材７の外輪５および出力側部材４の内輪３に係合することにより出力側部材４がロックされ、入力軸１は回転しない。
一方、入力軸１に入力トルクが加えられたときには、まず、図４（ａ）に示すように、入力軸１と一体に回転するロック解除片９のロック解除部９ａが、ばね１１で反回転方向に押されているころ１０をばね１１の弾力に抗して楔形空間１２の広大側へ押し出すことにより、そのころ１０と外輪５および内輪３との係合が解除されて、出力側部材４がロック状態から解放される。そして、図４（ｂ）に示すように、入力軸１がさらに回転して、ロック解除片９の中間部９ｃが内輪３の凹部３ａの溝部の内壁に面接触すると、入力軸１の回転が内輪３および出力軸２に伝達されるようになる（このとき、ばね１１で回転方向に押されているころ１０は楔形空間１２の広大部に相対移動するので、外輪５および内輪３と係合することはない）。
そして、ロック解除片９のロック解除部９ａを除く部位、すなわち長手方向中央部９ｂおよび中間部９ｃが内輪３の凹部３ａに挿入され、ロック解除片９全体が出力側部材４の軸方向位置の範囲内に配置できるようになっているので、従来の冠形状の保持器を用いて出力側部材のロック状態を解除するものに比べて、クラッチ全体の軸方向寸法を小さくしてコンパクト化を図ることができる。
また、ロック解除片９は、その形状が棒状の単純ものであり、従来の冠形状の保持器を製作する際に行われる曲げ加工が不要なので、製作方法の自由度が高く、プレス、鍛造、切削、ＭＩＭ（金属粉末射出成形）等によって、容易にかつ安価に製作することができるという利点もある。
上述した実施形態では、ロック解除片９の中間部９ｃを内輪３の凹部３ａの溝部の内壁に面接触させるために、ロック解除片９の中間部９ｃは断面矩形に形成し、内輪３の凹部３ａの溝部は内輪３の外周に向かって一定の角度で広がっていくように形成したが、これと逆に、内輪の凹部の溝部を一定幅で形成し、ロック解除片の中間部は両端に向かって一定の角度で幅が狭くなっていくように形成してもよい。なお、ロック解除片と内輪は互いに線接触する構成とすることもできるが、互いに面接触する構成とした方が、接触面圧が小さくなって接触による損傷が生じにくくなるので好ましい。
なお、本発明は、実施形態のようにころを互いに当接させ、１つのばねで複数のころを押す構成の逆入力防止クラッチに限らず、ころを１つずつばねで直接押す構成の逆入力防止クラッチにも、もちろん適用することができる。
１ 入力軸（入力側部材）
１ａ 嵌合溝
２ 出力軸
３ 内輪
３ａ 凹部
３ｂ カム面
４ 出力側部材
５ 外輪
６ 軸受部
７ 固定部材
８ 含油軸受
９ ロック解除片
９ａ ロック解除部
９ｂ 長手方向中央部
９ｃ 中間部
１０ ころ
１１ ばね（弾性部材）
１２ 楔形空間

Claims (3)

  1. 同一軸心のまわりに回転する状態で配されている入力側部材および出力側部材と、前記出力側部材の径方向外側に配されている固定部材と、前記入力側部材と一体回転する状態で連結されているロック解除片とを備え、前記入力側部材と出力側部材との間には、入力側部材の回転を僅かな角度遅れをもって出力側部材に伝達するトルク伝達手段が設けられており、前記固定部材は内周に円筒面が設けられ、前記出力側部材の外周面に周方向に複数のカム面が設けられていることにより、前記固定部材の内周円筒面と出力側部材の各カム面との間に周方向で次第に狭小となる楔形空間が形成されており、前記各楔形空間にはころが組み込まれており、前記ころは弾性部材によって前記楔形空間の狭小部へ押し込まれており、前記ころを挟んで前記弾性部材と周方向で対向する位置に前記ロック解除片のロック解除部が挿入されている逆入力防止クラッチにおいて、
    前記出力側部材は、トルクの入力側の端面および外周面に開口する凹部が設けられており、前記ロック解除片のロック解除部を除く部位が、前記出力側部材の凹部に挿入されていることを特徴とする逆入力防止クラッチ。
  2. 前記ロック解除片は、前記出力側部材の径方向中心部付近で前記入力側部材と連結されており、前記入力側部材と一体回転したときに、前記入力側部材との連結部と前記ロック解除部の間の中間部が、前記出力側部材の凹部の内壁に当接する状態で配されていることを特徴とする請求項１に記載の逆入力防止クラッチ。
  3. 前記ロック解除片は、前記入力側部材と一体回転したときに、前記中間部が前記出力側部材の凹部の内壁に面接触する状態で配されていることを特徴とする請求項２に記載の逆入力防止クラッチ。
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