JP2018063002A - 逆入力遮断クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】逆入力トルクに対して出力側部材の回転を阻止する状態と出力側部材の回転を許す状態を容易に切り替えられる逆入力遮断クラッチを提供する。
【解決手段】出力軸（出力側部材）４の径方向外側に配された外輪５が回転不能に拘束された状態では、入力軸（入力側部材）３の回転を出力軸４に伝達し、出力軸４に加えられる逆入力トルクに対しては出力軸４を外輪５とロックさせて出力軸４の回転を阻止する逆入力遮断機構１と、非通電時は逆入力遮断機構１の外輪５を回転不能に拘束し、通電によりその外輪５を回転自在に解放する無励磁作動型の電磁ブレーキ２とを組み合わせた構成とすることにより、電磁ブレーキ２を非通電とすれば、逆入力トルクに対して出力軸４の回転を阻止する状態とすることができ、電磁ブレーキ２に通電するだけで、逆入力トルクに対して出力軸４の回転を許す状態に容易に切り替えられるようにした。
【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遮断クラッチに関する。

逆入力遮断クラッチは、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。この逆入力遮断クラッチには、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。

上記のようなロック式の逆入力遮断クラッチには、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の外輪を配し、出力側部材の外周面に複数のカム面を設けて、外輪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一対のころとその一対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（ころを挟んでばねに周方向で対向する位置）に、入力側部材と一体回転するロック解除片の柱部を挿入した構成のものが多い（例えば、特許文献１参照。）。

この構成によれば、入力側部材および出力側部材が停止した状態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外輪および出力側部材に係合することにより出力側部材が外輪にロックされるので、入力側部材および出力側部材の回転方向位置を保持することができる。

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ロック解除片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、そのころと外輪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（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、外輪および出力側部材と係合することはない）。

特開２０１０−２８１３７５号公報

ところが、上記のような構成の逆入力遮断クラッチを組み込んだ装置では、モータ等の駆動源に連結される入力側部材を停止させた状態でメンテナンス等を行う際に、作業者が出力側から逆入力遮断クラッチの出力側部材に連結された被駆動部材を動かすことができず、作業性が低くなるという難点がある。

そこで、本発明は、逆入力トルクに対して出力側部材の回転を阻止する状態と出力側部材の回転を許す状態を容易に切り替えられる逆入力遮断クラッチを提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明の逆入力遮断クラッチは、入力側部材、出力側部材および出力側部材の径方向外側に配された外輪を含み、前記外輪が回転不能に拘束された状態では、前記入力側部材の回転を出力側部材に伝達し、前記出力側部材に加えられる逆入力トルクに対しては出力側部材を外輪とロックさせて出力側部材の回転を阻止する逆入力遮断機構と、非通電時は前記外輪を回転不能に拘束し、通電により前記外輪を回転自在に解放する無励磁作動型の電磁ブレーキとを備え、前記外輪が電磁ブレーキから解放された状態で出力側部材に逆入力トルクが加えられたときには、前記出力側部材が外輪とロックした状態で回転する構成を採用した。

すなわち、電磁ブレーキを非通電として外輪を回転不能に拘束することにより、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出力側部材の回転を阻止する状態となり、電磁ブレーキに通電して外輪を回転自在に解放するだけで、逆入力トルクに対して出力側部材の回転を許す状態に切り替えられるようにしたのである。

前記逆入力遮断機構としては、前記入力側部材と出力側部材とが同一軸線のまわりに回転する状態で配されており、前記入力側部材と出力側部材との間に、入力側部材の回転を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、前記出力側部材の外周面に複数のカム面が設けられて、前記外輪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とその一対のころに挟まれて各ころを楔形空間の狭小部へ押し込む弾性部材が組み込まれており、前記各楔形空間の周方向両側に挿入される柱部を有するロック解除片が、前記入力側部材に相対回転不能に連結されているものを採用することができる。

また、前記電磁ブレーキとしては、前記外輪の外周側に相対回転不能に連結され、前記外輪の径方向外側に張り出すブレーキ板と、前記ブレーキ板の一側面と対向し、軸方向移動可能かつ回転不能に保持されたアーマチュアと、前記アーマチュアをブレーキ板に押し付けるブレーキばねと、通電により前記アーマチュアをブレーキばねの弾力に抗してブレーキ板から離反させる電磁石とを備えたものを採用することができる。

本発明の逆入力遮断クラッチは、上述したように、逆入力遮断機構と無励磁作動型の電磁ブレーキとを組み合わせたものであり、電磁ブレーキを非通電とすれば、入力トルクによる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出力側部材の回転を阻止する状態とすることができ、電磁ブレーキに通電するだけで、逆入力トルクに対して出力側部材の回転を許す状態に容易に切り替えることができる。

したがって、この逆入力遮断クラッチを組み込んだ装置では、通常は電磁ブレーキを非通電としておくことにより、従来の逆入力遮断クラッチを組み込んだ場合と同様に使用することができ、メンテナンス等を行うときは、電磁ブレーキに通電することにより、作業者が出力側部材に連結された被駆動部材を出力側から動かせる状態として、効率よく作業することができる。

実施形態の逆入力遮断クラッチの縦断正面図（電磁ブレーキ非通電時） 図１のII−II線に沿った断面図 図１のIII−III線に沿った要部拡大断面図 ａ、ｂは、それぞれ図３に対応して入力トルクに対する動作を説明する断面図 図１に対応して電磁ブレーキ通電時の状態を示す要部の縦断正面図 図３に対応して電磁ブレーキ通電時の逆入力トルクに対する動作を説明する断面図 図１の外輪をブレーキ筒と一体形成した変形例を示す縦断正面図

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この逆入力遮断クラッチは、図１に示すように、逆入力遮断機構１と無励磁作動型の電磁ブレーキ２とで構成されており、逆入力遮断機構１の入力側部材にモータ（図示省略）が、出力側部材にそのモータの駆動によって作動する被駆動部材（図示省略）がそれぞれ連結されるようになっている。

前記逆入力遮断機構１は、図１および図２に示すように、入力軸（入力側部材）３と、入力側端に大径部を有する出力軸（出力側部材）４と、出力軸４の径方向外側に配される外輪５と、出力軸４大径部と外輪５との径方向隙間に挿入される複数の柱部６ａを有するロック解除片６と、出力軸４大径部と外輪５との径方向隙間に組み込まれるころ７およびコイルばね（弾性部材）８とで構成されている。なお、コイルばねは、板ばね等の他の弾性部材に代えることもできる。

前記入力軸３は、外周に二面幅が形成された係合部３ａが出力軸４の入力側端面に設けられた係合穴４ａに挿入されるとともに、係合部３ａの端面から突出する小径円筒部が出力軸４の係合穴４ａの底に設けられた円形穴に摺動自在に嵌め込まれて、出力軸４と同一軸線のまわりに回転するようになっている。

ここで、図３に示すように、出力軸４の係合穴４ａは入力軸３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、これにより入力軸３の回転を僅かな角度遅れをもって出力軸４に伝達するトルク伝達手段が構成されている。その出力軸４の外周にはカム面４ｂが周方向に複数設けられ、外輪５大径部の内周円筒面と出力軸４の各カム面４ｂとの間に周方向両側で次第に狭小となる楔形空間９が形成されている。これらの各楔形空間９には前記ころ７が一対ずつ組み込まれ、前記コイルばね８がその一対のころ７に挟まれるように組み込まれて各ころ７を楔形空間９の狭小部へ押し込んでいる。

そして、図２および図３に示すように、前記各楔形空間９の周方向両側（ころ７を挟んでコイルばね８と周方向で対向する位置）に、前記ロック解除片６の柱部６ａが挿入されており、そのロック解除片６は、入力軸３の係合部３ａの外周に隙間なく嵌め込まれて、入力軸３と一体回転するようになっている。

前記外輪５は、外周面に軸方向に延びる複数の突条５ａが設けられており、これらの突条５ａで後述するように電磁ブレーキ２に連結されている。そして、出力側端には内向きフランジ５ｂが設けられ、その内向きフランジ５ｂの内周側の環状部が、出力軸４の大径部に隣接する位置で出力軸４の外周に摺動自在に嵌め込まれている。また、外輪５の入力側端の内周には、入力軸３を通す蓋１０が嵌合固定されている。

この逆入力遮断機構１は、各ころ７がコイルばね８の弾力で楔形空間９の狭小部に押し込まれているので、後述するように外輪５が拘束された状態では、出力軸４に逆入力トルクが加えられても、回転方向後側のころ７が外輪５および出力軸４に係合することにより出力軸４が外輪５にロックされて回転しない。

また、外輪５が拘束された状態で入力軸３に入力トルクが加えられたときは、まず、図４（ａ）に示すように、入力軸３の回転に伴って、入力軸３と一体のロック解除片６の柱部６ａが回転方向後側のころ７をコイルばね８の弾力に抗して楔形空間９の広大部へ押し出すことにより、そのころ７と外輪５および出力軸４との係合が解除されて、出力軸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３がさらに回転して、入力軸３の係合部３ａが出力軸４の係合穴４ａと係合すると、入力軸３の回転が出力軸４に伝達されるようになる（このとき、回転方向前側のころ７は楔形空間９の広大部に相対移動するので、外輪５および出力軸４と係合することはない）。

一方、前記電磁ブレーキ２は、図１に示すように、逆入力遮断機構１の外輪５の外周側に連結されるブレーキ筒１１と、ブレーキ筒１１のフランジ部１１ａに連結され、外輪５の径方向外側に張り出すブレーキ板１２と、ブレーキ板１２の一側面（出力側の面）と対向するアーマチュア１３と、ブレーキ筒１１を通す状態でブレーキ板１２の他側面（入力側の面）と対向する摩擦板１４と、アーマチュア１３をブレーキ板１２に押し付ける複数のブレーキばね１５と、通電によりアーマチュア１３をブレーキばね１５の弾力に抗してブレーキ板１２から離反させる電磁石１６と、ブレーキばね１５および電磁石１６が組み込まれるハウジング１７とを備えたものであり、ハウジング１７がその外周部を貫通する取付孔１７ａで図示省略した外部部材に固定されるようになっている。なお、ブレーキばね１５はコイルばねが用いられているが、他の弾性部材を採用することもできる。

前記ブレーキ筒１１は、図２および図３に示すように、その内周面に形成された複数の軸方向溝１１ｂに外輪５の外周面の突条５ａが嵌まり込むことにより、外輪５と相対回転不能に連結されている。そして、ブレーキ筒１１のフランジ部１１ａの外周部には複数の凹部１１ｃが形成されており、これらの各凹部１１ｃにブレーキ板１２の内周から突出する凸部１２ａが摺動自在に嵌まり込むことにより、ブレーキ筒１１とブレーキ板１２とが相対回転不能かつ軸方向に相対移動可能に連結されている。また、ブレーキ筒１１の内周には、入力側に入力軸３を通す蓋１８が嵌合固定され、出力側に出力軸４を回転自在に支持する玉軸受１９とその玉軸受１９を軸方向に位置決めする止め輪２０が嵌め込まれている。

前記アーマチュア１３は、図１に示すように、その出力側部分がハウジング１７の内周側に設けられた内筒部１７ｂの外周に摺動自在に嵌め込まれるとともに、外周部分に摩擦板１４をハウジング１７に固定する複数のボルト２１が通されることにより、軸方向移動可能かつ回転不能に保持されている。

したがって、電磁石１６に通電していないときには、ブレーキばね１５がアーマチュア１３をブレーキ板１２に押し付けることにより、アーマチュア１３に押されたブレーキ板１２が、ハウジング１７に固定された摩擦板１４に押し付けられ、電磁石１６に通電すると、図５に示すように、電磁石１６がアーマチュア１３を吸引してブレーキばね１５の弾力に抗して軸方向移動させ、ブレーキ板１２から離反させる。すなわち、非通電時はブレーキ板１２とこれに連結されたブレーキ筒１１および逆入力遮断機構１の外輪５を回転不能に拘束し、通電によりブレーキ板１２、ブレーキ筒１１および外輪５を回転自在に解放するようになっている。

この逆入力遮断クラッチは、上記の構成であり、外輪５が回転不能に拘束された状態では、入力トルクによる入力軸３の回転を出力軸４に伝達し、出力軸４に加えられる逆入力トルクに対して出力軸４を外輪５とロックさせて出力軸４の回転を阻止する逆入力遮断機構１と、非通電時は逆入力遮断機構１の外輪５を回転不能に拘束し、通電によりその外輪５を回転自在に解放する無励磁作動型の電磁ブレーキ２とを組み合わせたものとなっている。

すなわち、電磁ブレーキ２（の電磁石１６）を非通電とすれば、逆入力遮断機構１の外輪５が拘束されるので、従来の逆入力遮断クラッチと同様の機能が得られる状態となり、電磁ブレーキ２に通電すると、外輪５が電磁ブレーキ２から解放されるので、出力軸４に逆入力トルクが加えられたときに、図６に示すように出力軸４が外輪５とロックした状態で回転することになる（逆入力トルクに対して出力軸４の回転を許す状態となる）。

したがって、この逆入力遮断クラッチを組み込んだ装置では、通常は電磁ブレーキ２を非通電としておくことにより、従来の逆入力遮断クラッチを組み込んだ場合と同様に、入力軸３に連結されたモータの駆動によって出力軸４に連結された被駆動部材を作動させ、モータ停止時に被駆動部材の回転方向位置を保持することができ、メンテナンス等を行うときは、電磁ブレーキ２に通電することにより、作業者が被駆動部材を出力側から動かせる状態として、効率よく作業することができる。

なお、上述した実施形態では、逆入力遮断機構１の外輪５と電磁ブレーキ２のブレーキ筒１１とを相対回転不能に連結したが、図７に示す変形例のように、外輪５をブレーキ筒１１と一体形成してもよい。

１ 逆入力遮断機構
２ 電磁ブレーキ
３ 入力軸（入力側部材）
４ 出力軸（出力側部材）
４ｂ カム面
５ 外輪
６ ロック解除片
６ａ 柱部
７ ころ
８ コイルばね（弾性部材）
９ 楔形空間
１１ ブレーキ筒
１２ ブレーキ板
１３ アーマチュア
１４ 摩擦板
１５ ブレーキばね
１６ 電磁石
１７ ハウジング

Claims (3)

1. 入力側部材、出力側部材および出力側部材の径方向外側に配された外輪を含み、前記外輪が回転不能に拘束された状態では、前記入力側部材の回転を出力側部材に伝達し、前記出力側部材に加えられる逆入力トルクに対しては出力側部材を外輪とロックさせて出力側部材の回転を阻止する逆入力遮断機構と、
   非通電時は前記外輪を回転不能に拘束し、通電により前記外輪を回転自在に解放する無励磁作動型の電磁ブレーキとを備え、
   前記外輪が電磁ブレーキから解放された状態で出力側部材に逆入力トルクが加えられたときには、前記出力側部材が外輪とロックした状態で回転する逆入力遮断クラッチ。
2. 前記逆入力遮断機構は、前記入力側部材と出力側部材とが同一軸線のまわりに回転する状態で配されており、前記入力側部材と出力側部材との間に、入力側部材の回転を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、前記出力側部材の外周面に複数のカム面が設けられて、前記外輪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とその一対のころに挟まれて各ころを楔形空間の狭小部へ押し込む弾性部材が組み込まれており、前記各楔形空間の周方向両側に挿入される柱部を有するロック解除片が、前記入力側部材に相対回転不能に連結されているものであることを特徴とする請求項１に記載の逆入力遮断クラッチ。
3. 前記電磁ブレーキは、前記外輪の外周側に相対回転不能に連結され、前記外輪の径方向外側に張り出すブレーキ板と、前記ブレーキ板の一側面と対向し、軸方向移動可能かつ回転不能に保持されたアーマチュアと、前記アーマチュアをブレーキ板に押し付けるブレーキばねと、通電により前記アーマチュアをブレーキばねの弾力に抗してブレーキ板から離反させる電磁石とを備えたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の逆入力遮断クラッチ。

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