JP2017207082A - 逆入力防止クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】ロック係合子としてころを用いたロック式の逆入力防止クラッチにおいて、ころを押圧しているばねの径方向外側への移動を防止する。【解決手段】逆入力防止クラッチの内輪３と外輪５の間に複数の楔形空間を形成し、各楔形空間に配された一対のころ９を楔形空間の狭小部へ押し込むばね１０として、各ころ９を押圧する複数の押圧部１０ａと環状の取付部１０ｂを一体形成したものを用い、その取付部１０ｂをころ９の配列の軸方向外側で出力側部材４の一部である出力軸２の外周に嵌め込んで、入力側から出力側への回転伝達時に遠心力を受けるばね１０の押圧部１０ａが径方向外側へ移動しないようにしたのである。これにより、逆入力トルクに対する出力側部材４のロック不良や、ばね１０の外輪５との接触による摩耗等の不具合を防止することができる。【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。この逆入力防止クラッチには、逆入力トルクに対して出力側部材をロックさせる方式（以下、この方式を「ロック式」と称する。）のものがある（例えば、特許文献１参照。）。

上記特許文献１に記載されたロック式の逆入力防止クラッチは、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、出力側部材の径方向外側に固定部材を配し、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ロック係合子となる一対のころとそのころを楔形空間の狭小部へ押し込むばねを組み込むとともに、各楔形空間の周方向両側（ころを挟んでばねと周方向で対向する位置）に、入力側部材と一体回転する保持器の柱部を挿入したものである。

こ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、回転方向後側の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固定部材とロックされ、入力側部材へ回転伝達しない。

一方、入力側部材に入力トルクが加えられたときは、入力側部材と一体回転する保持器の柱部が回転方向後側のころをばねの弾力に抗して楔形空間の広大部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、回転方向前側の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４９６５８７１号公報

ところで、上記のようなロック式の逆入力防止クラッチでは、入力側部材から出力側部材に回転伝達を行う際に、出力側部材の回転にともなって、出力側部材のカム面の径方向外側に配されているころとばねも回転し、ころと固定部材との間の摩擦によってトルク損失が生じる。このトルク損失を小さくするには、ころを押圧しているばねの弾力を小さくすることが効果的であるが、弾力の小さいばねを用いると、回転伝達中に遠心力を受けたばねが径方向外側へ移動して固定部材の内周円筒面に接触してしまうことがある。特に、高速回転で運転される場合は、ばねに作用する遠心力が大きくなり、ばねが径方向外側へ移動しやすくなる。

そして、ばねが径方向外側へ移動してころを楔形空間の狭小部へ十分に押し込めなくなると、逆入力トルクを加えられたときに出力側部材が固定部材とロックされなくなって、出力側部材から入力側部材へ回転が伝達されてしまうおそれがある。また、入力トルクを加えられたときにばねが固定部材の内周円筒面に接触したまま回転し続けると、ばねの摩耗や折損等の不具合が生じる。

そこで、本発明は、ロック係合子としてころを用いたロック式の逆入力防止クラッチにおいて、ころを押圧しているばねの径方向外側への移動を防止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、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、前記出力側部材に加えられる逆入力トルクに対して出力側部材と固定部材とをロックするロック手段と、前記入力側部材に加えられる入力トルクに対して前記ロック手段によるロック状態を解除するロック解除手段と、前記ロック状態が解除された状態のときに、前記入力側部材に加えられる入力トルクを前記出力側部材に伝達するトルク伝達手段とを備え、前記ロック手段は、前記固定部材の内周に円筒面が設けられ、前記出力側部材の外周に複数のカム面が設けられて、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両側で次第に狭小となる楔形空間が形成されており、これらの各楔形空間に一対のころが組み込まれ、前記各ころがばねで楔形空間の狭小部へ押し込まれているものである逆入力防止クラッチにおいて、前記ばねは、前記ころを押圧する押圧部ところの配列の軸方向外側に配される取付部とからなり、前記取付部が前記入力側部材または出力側部材に径方向外側への移動を規制された状態で取り付けられている構成を採用した。

上記の構成によれば、入力トルクに対して入力側部材から出力側部材に回転伝達を行う際に、出力側部材の回転にともなってばねに作用する遠心力が大きくなっても、ばねはその取付部で入力側部材または出力側部材にクラッチの径方向外側への移動を規制されて、押圧部が径方向外側へ移動することがないので、逆入力トルクに対する出力側部材のロック不良やばねの固定部材との接触による不具合を防止することができる。

ここで、前記ばねは、前記取付部が環状に形成されて前記出力側部材の外周に嵌め込まれ、この取付部から前記各楔形空間の一対のころの間に前記押圧部が挿入されている構成とすることができる。

また、前記ロック解除手段が、前記各楔形空間の周方向両側に挿入される柱部を有し、前記入力側部材に入力側部材と一体回転する状態で取り付けられている保持器である場合には、前記ばねは、前記楔形空間と同数組み込まれ、それぞれ前記押圧部が楔形空間の一対のころの間に挿入され、前記取付部が前記保持器を介して入力側部材に取り付けられている構成とすることができる。

本発明の逆入力防止クラッチは、上述したように、ロック係合子となるころを押圧するばねが、その取付部で入力側部材または出力側部材に径方向外側への移動を規制された状態で取り付けられているものであるから、逆入力トルクに対する出力側部材のロック不良やばねの固定部材との接触による不具合が生じにくく、高速回転で運転される場合にも長期間安定して使用することができる。

第１実施形態の逆入力防止クラッチの縦断正面図 図１のII−II線に沿った断面図 図１のばねの外観斜視図 図１のIV−IV線に沿った断面図 ａ、ｂは、それぞれ図２に対応してクラッチ動作を説明する断面図 第２実施形態の逆入力防止クラッチの要部の縦断正面図 図６のばねの外観斜視図 図６のVIII−VIII線に沿った断面図

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図５は第１の実施形態を示す。この逆入力防止クラッチは、図１および図２に示すように、入力側部材としての入力軸１と、出力軸２と内輪３が一体形成された出力側部材４と、内輪３の径方向外側に配される外輪５が一体形成された二段円筒状のハウジング６と、ハウジング６の一端に取り付けられる押え蓋７と、内輪３と外輪５との間に挿入される複数の柱部８ａを有する保持器８と、内輪３と外輪５との間に組み込まれるロック係合子としてのころ９と、ころ９を押圧する押圧部１０ａを有するばね１０と、ハウジング６他端の小径部内周に嵌め込まれて出力軸２を回転自在に支持する焼結軸受１１とで構成されている。

前記ハウジング６は、一端のフランジの外周縁に複数の切欠き６ａが形成されており、これらの切欠き６ａに押え蓋７の外周縁に形成された爪７ａを嵌め込んで折り曲げることにより、押え蓋７と一体化されている。押え蓋７は、その外周から張り出す３つの舌状の張出部に取付孔７ｂが設けられている。そして、このハウジング６と押え蓋７が、押え蓋７の取付孔７ｂで図示省略した外部部材に一体に固定される固定部材１２となっている。

前記入力軸１は、外周に二面幅（軸心と平行でかつ互いに平行な２つの係合面）が形成された係合部１ａと、係合部１ａの端面から突出する小径円筒部１ｂとを有し、その係合部１ａの先端側部分が、前記内輪３の中央に設けられた係合穴３ａに挿入され、小径円筒部１ｂが内輪３の係合穴３ａの底から出力軸２の円形穴２ａに嵌め込まれて、出力側部材４（出力軸２および内輪３）と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の係合穴３ａは、断面が入力軸１の係合部１ａとほぼ同じ形状で、入力軸１の係合部１ａを挿入したときに僅かな回転方向の隙間が生じるように形成されており、これにより、入力軸１に加えられる入力トルクを僅かな角度遅れをもって出力側部材４に伝達するトルク伝達手段が構成されている。

また、入力軸１の係合部１ａの軸方向中央側部分には、保持器８の円筒部８ｂが隙間なく嵌め込まれて、入力軸１と保持器８が一体回転するようになっている。そして、入力軸１はモータ等の駆動源（図示省略）から入力トルクを加えられ、出力軸２は外周に二面幅が形成された係合部２ｂに取り付けられる出力歯車等の回転伝達部材（図示省略）にトルクを出力するようになっている。

前記外輪５の内周は円筒面となっており、内輪３の外周にはカム面３ｂが周方向に複数設けられ、外輪５の内周円筒面と内輪３の各カム面３ｂとの間に周方向両側で次第に狭小となる楔形空間１３が形成されている。そして、これらの各楔形空間１３には前記ころ９が一対ずつ組み込まれ、前記ばね１０の押圧部１０ａがその一対のころ９に挟まれる位置に配されて各ころ９を楔形空間１３の狭小部へ押し込んでいる。これにより、出力側部材４に加えられる逆入力トルクに対して、出力側部材４の一部である内輪３と固定部材１２の一部である外輪５とをロックするロック手段が構成されている。

また、前記各楔形空間１３の周方向両側（ころ９を挟んでばね１０の押圧部１０ａと周方向で対向する位置）には、前記保持器８の柱部８ａが挿入されている。これにより、入力軸１に入力トルクが加えられたときに、保持器８が入力軸１と一体に回転して、保持器８の柱部８ａが一対のころ９のうちの回転方向後側のころ９を楔形空間１３の広大部へ押し出して、前記ロック手段によるロック状態を解除するようになっている。すなわち、この保持器８が、入力軸１に加えられる入力トルクに対して前記ロック状態を解除するロック解除手段となっている。

前記ばね１０は、図３に示すように、金属板を素材として、複数の押圧部１０ａと環状の取付部１０ｂを一体形成したものである。各押圧部１０ａは、金属板の外周部分の切り起こしによりころ９に向かって凸状に湾曲する形状に形成された一対の押圧片からなる。そして、図１、図２および図４に示すように、取付部１０ｂはころ９の配列の軸方向外側で出力軸２の外周に嵌め込まれており、この取付部１０ｂから各押圧部１０ａが楔形空間１３の一対のころ９の間に挿入されている。したがって、出力側部材４の回転によりばね１０に遠心力が作用しても、各押圧部１０ａが径方向外側へ移動することはない。なお、このばね１０の取付部１０ｂは軸方向で内輪３の他端面とハウジング６段差部の内側面に挟まれており、これによりばね１０は軸方向移動も規制されている。

この逆入力防止クラッチは、上記の構成であり、各ころ９がばね１０の押圧部１０ａの弾力で楔形空間１３の狭小部に押し込まれているので、出力側部材４に逆入力トルクが加えられても、回転方向後側のころ９が固定部材１２の一部である外輪５および出力側部材４の一部である内輪３に係合することにより出力側部材４が固定部材１２とロックされ、入力軸１へ回転伝達しない。

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５（ａ）に示すように、入力軸１と一体に回転する保持器８の柱部８ａが回転方向後側のころ９をばね１０の押圧部１０ａの弾力に抗して楔形空間１３の広大部へ押し出すことにより、そのころ９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５（ｂ）に示すように、入力軸１がさらに回転して、その係合部１ａと内輪３の係合穴３ａとが係合すると、入力軸１の回転が内輪３を介して出力軸２に伝達されるようになる（このとき、回転方向前側のころ９は楔形空間１３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）。

ここで、ばね１０は、上記のように入力軸１から出力側部材４へ回転が伝達されているときには、出力側部材４と一体に回転して遠心力を受けるが、環状の取付部１０ｂが出力軸２の外周に嵌め込まれているので、各押圧部１０ａが径方向外側へ移動してころ９を押圧する弾力が小さくなったり、外輪５の内周円筒面に接触したりすることはない。

すなわち、この逆入力防止クラッチでは、ころ９を押圧するばね１０が径方向外側への移動を規制されているので、逆入力トルクが加えられたときの出力側部材４のロック不良や、回転伝達時のばね１０と外輪５との接触による不具合が生じるおそれがなく、高速回転で運転される条件で使用されても長期間安定して使用することができる。また、そのため、ばね１０の押圧部１０ａの弾力を小さく設定して、トルク損失の低減を図ることもできる。

図６乃至図８は第２の実施形態を示す。この実施形態では、第１実施形態の一体形成されたばね１０に代えて、楔形空間１３と同数のばね１４を組み込んでいる。

前記各ばね１４は、それぞれ金属板を素材として、第１実施形態と同じ形状の一対の押圧片からなる押圧部１４ａと柱状の取付部１４ｂを一体形成したものである。そして、その押圧部１４ａは、第１実施形態と同じく、楔形空間１３の一対のころ９の間に挿入されており、取付部１４ｂの長手方向の両端部が、ころ９の配列の外側で保持器８の柱部８ａの内周側に形成された凹部８ｃに嵌め込まれている。これにより、各ばね１４が、径方向外側への移動および軸方向移動を規制された状態で、保持器８を介して入力軸１に取り付けられている。

したがって、この第２実施形態でも、第１実施形態と同様、逆入力トルクに対する出力側部材４のロック不良や、ばね１４と外輪５との接触による不具合が生じるおそれがなく、高速回転の運転条件でも長期間安定して使用できるし、トルク損失の低減を図ることもできる。

なお、ばねの取付部をころの配列の軸方向外側で入力側部材または出力側部材に径方向外側への移動を規制された状態で取り付ける手段は、上述した実施形態のもの以外にも、種々の形態のものを採用することができる。

また、ロック解除手段も、各実施形態のように入力側部材と一体回転する保持器に限らず、入力側部材に入力トルクが加えられたときに、回転方向後側のころをばねの押圧部の弾力に抗して楔形空間の広大部へ押し出すことができるものであればよい。

１ 入力軸（入力側部材）
１ａ 係合部
２ 出力軸
３ 内輪
３ａ 係合穴
３ｂ カム面
４ 出力側部材
５ 外輪
６ ハウジング
７ 押え蓋
８ 保持器
８ａ 柱部
８ｃ 凹部
９ ころ
１０ ばね
１０ａ 押圧部
１０ｂ 取付部
１１ 焼結軸受
１２ 固定部材
１３ 楔形空間
１４ ばね
１４ａ 押圧部
１４ｂ 取付部

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、前記出力側部材に加えられる逆入力トルクに対して出力側部材と固定部材とをロックするロック手段と、前記入力側部材に加えられる入力トルクに対して前記ロック手段によるロック状態を解除するロック解除手段と、前記ロック状態が解除された状態のときに、前記入力側部材に加えられる入力トルクを前記出力側部材に伝達するトルク伝達手段とを備え、
   前記ロック手段は、前記固定部材の内周に円筒面が設けられ、前記出力側部材の外周に複数のカム面が設けられて、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両側で次第に狭小となる楔形空間が形成されており、これらの各楔形空間に一対のころが組み込まれ、前記各ころがばねで楔形空間の狭小部へ押し込まれているものである逆入力防止クラッチにおいて、
   前記ばねは、前記ころを押圧する押圧部ところの配列の軸方向外側に配される取付部とからなり、前記取付部が前記入力側部材または出力側部材に径方向外側への移動を規制された状態で取り付けられていることを特徴とする逆入力防止クラッチ。
2. 前記ばねは、前記取付部が環状に形成されて前記出力側部材の外周に嵌め込まれ、この取付部から前記各楔形空間の一対のころの間に前記押圧部が挿入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. 前記ロック解除手段が、前記各楔形空間の周方向両側に挿入される柱部を有し、前記入力側部材に入力側部材と一体回転する状態で取り付けられている保持器であり、
   前記ばねは、前記楔形空間と同数組み込まれ、それぞれ前記押圧部が楔形空間の一対のころの間に挿入され、前記取付部が前記保持器を介して入力側部材に取り付けら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。

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