JP2019168085A - Clutch unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入力側から出力側への回転の伝達と遮断を切り替える機能と、回転の伝達を行わないときに出力側の被駆動部材の位置を保持する機能を有するクラッチユニットに関する。 The present invention relates to a clutch unit having a function of switching between transmission and interruption of rotation from the input side to the output side and a function of holding the position of the driven member on the output side when rotation is not transmitted.
モータ駆動によって被駆動部材を作動させる装置では、入力側から出力側への回転の伝達と遮断を切り替えることができ、かつ、回転の伝達を行わないときには被駆動部材の位置を保持できるクラッチユニットが必要とされる場合がある。 In a device that operates a driven member by driving a motor, there is a clutch unit that can switch between transmission and interruption of rotation from the input side to the output side and can hold the position of the driven member when rotation is not transmitted. May be required.
上記のような機能を有するクラッチユニットとしては、例えば特許文献1で提案されているものがある。この特許文献1のクラッチユニットは、入力部材と一体回転する外輪の径方向内側に出力部材と一体回転する内輪を配し、その内輪の外周面にカム面を周方向に複数設けて、外輪の内周円筒面と内輪の各カム面との間に周方向の両側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ローラとそのローラを一つずつ楔形空間の両側の狭小部へ押し込むばねを組み込み、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を、内輪と同一軸心のまわりに回転する制御軸(ブレーキ軸)に固定し、その制御軸をブレーキ(励磁型電磁ブレーキ)に連結するとともに、入力部材の入力側にセルフロック機能を有するウォーム機構を組み込んだものである。
As a clutch unit having the above functions, for example, there is one proposed in
そして、上記の構成により、ブレーキが制御軸を回転可能に解放した状態(以下、「OFF状態」と称する。)で、駆動モータからウォーム機構を介して入力部材に入力トルクが加えられると、入力部材と一体回転する外輪が各楔形空間の一対のローラのうちの回転方向前側のローラを介して内輪とロックして、外輪の回転が内輪および出力部材に伝達され、ブレーキが制御軸を回転不能に拘束した状態(以下、「ON状態」と称する。)で入力部材に入力トルクが加えられたときは、回転方向前側のローラが制御軸に固定されたロック解除片の柱部に当接して停止し、外輪と内輪のロック状態が解除されて、外輪の回転が内輪および出力部材に伝達されず、外輪および入力部材が空転するようになっている。すなわち、駆動モータの駆動中にブレーキのON状態とOFF状態の切替操作(以下、単に「ON・OFF操作」とも称する。)を行うだけで、入力側から出力側への回転の伝達と遮断を切り替えることができる。 With the above configuration, when input torque is applied to the input member from the drive motor via the worm mechanism in a state where the brake releases the control shaft in a rotatable manner (hereinafter referred to as “OFF state”), The outer ring that rotates integrally with the member locks with the inner ring via the roller on the front side in the rotational direction of the pair of rollers in each wedge-shaped space, and the rotation of the outer ring is transmitted to the inner ring and the output member, and the brake cannot rotate the control shaft. When an input torque is applied to the input member in a state where it is constrained (hereinafter referred to as the “ON state”), the roller on the front side in the rotational direction comes into contact with the column portion of the unlocking piece fixed to the control shaft. The outer ring and the inner ring are unlocked, the outer ring is not transmitted to the inner ring and the output member, and the outer ring and the input member are idled. That is, the rotation transmission and interruption from the input side to the output side can be performed only by performing a switching operation between the ON state and OFF state of the brake (hereinafter also simply referred to as “ON / OFF operation”) while the drive motor is being driven. Can be switched.
また、駆動モータの停止中は、被駆動部材が受ける重力等の外力が、出力部材、内輪、ローラおよび外輪を介して入力部材に逆入力トルクとして加えられても、ウォーム機構のロック動作によって入力部材および外輪が停止するので、内輪および出力部材も停止し、被駆動部材の位置を保持することができる。なお、ブレーキON状態で駆動モータの駆動により外輪が空転しているときは、ブレーキの制御軸に対するブレーキ力がロック解除片およびローラを介して内輪および出力部材の回転を規制することにより、被駆動部材の位置を保持できるようになっている。 In addition, when the drive motor is stopped, even if external force such as gravity received by the driven member is applied as reverse input torque to the input member via the output member, inner ring, roller, and outer ring, it is input by the locking operation of the worm mechanism. Since the member and the outer ring are stopped, the inner ring and the output member are also stopped, and the position of the driven member can be maintained. When the outer ring is idling by driving the drive motor with the brake on, the brake force against the brake control shaft regulates the rotation of the inner ring and the output member via the unlocking piece and the roller, so that the driven wheel is driven. The position of the member can be maintained.
しかしながら、上記特許文献1で提案されているクラッチユニットは、駆動モータ停止中に被駆動部材の位置を保持するために、入力部材の入力側にセルフロック機能を有するウォーム機構を組み込んでいるので、入力側から出力側へのトルク伝達の効率が低いという問題がある。
However, since the clutch unit proposed in
また、ウォーム機構の構造上、そのウォーム歯車と入力部材はそれぞれの軸心が直交するように配置する必要があるので、機械装置に組み込む際に、ウォーム歯車よりも入力側の各部材と入力部材よりも出力側の各部材との位置関係に対する制約によって配置の自由度が狭められるという難点がある。 In addition, because of the structure of the worm mechanism, the worm gear and the input member must be arranged so that their axes are orthogonal to each other. In addition, there is a difficulty in that the degree of freedom of arrangement is narrowed due to restrictions on the positional relationship with each member on the output side.
そこで、本発明は、入出力部材間での回転の伝達と遮断を切り替える機能と、回転伝達を行わないときに出力側の被駆動部材の位置を保持する機能を有し、かつ、入出力間のトルク伝達効率が高く、組込時の配置が容易なクラッチユニットを提供することを課題とする。 Therefore, the present invention has a function of switching between transmission and interruption of rotation between input and output members, a function of holding the position of the driven member on the output side when rotation transmission is not performed, and between input and output It is an object of the present invention to provide a clutch unit that has a high torque transmission efficiency and that can be easily installed when assembled.
上記の課題を解決するため、本発明のクラッチユニットは、入力部材と、出力部材と、前記入力部材に連結され、入力部材から入力された回転の伝達と遮断を行う第1クラッチと、前記第1クラッチに連結され、第1クラッチの回転伝達状態と回転遮断状態を切り替えるブレーキと、前記第1クラッチと出力部材に連結され、第1クラッチから伝達された回転を出力部材に伝達し、出力部材に加えられる逆入力トルクに対してはロックして出力部材を停止させる第2クラッチとを備え、
前記第1クラッチは、前記入力部材と一体回転する第1外輪の径方向内側に第1内輪を配し、前記第1内輪の外周面にカム面を周方向に複数設けて、前記第1外輪の内周円筒面と第1内輪の各カム面との間に周方向の両側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ローラとそのローラを一つずつ楔形空間の両側の狭小部へ押し込むばねを組み込み、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第1ロック解除片を、前記第1内輪と同一軸心のまわりに回転する制御軸に固定したものであり、
前記ブレーキは、前記制御軸を回転不能に拘束する状態(ON状態)と前記制御軸を回転可能に解放する状態(OFF状態)とを切り替える操作(ON・OFF操作)が行えるものであり、
前記第2クラッチは、固定部材に固定された第2外輪の径方向内側に前記出力部材と一体回転する第2内輪を配し、前記第2内輪と前記第1クラッチの第1内輪との間に、第1内輪の回転を僅かな角度遅れをもって第2内輪に伝達するトルク伝達手段を設け、前記第2内輪の外周面にカム面を周方向に複数設けて、前記第2外輪の内周円筒面と第2内輪の各カム面との間に周方向の両側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ローラとそのローラを一つずつ楔形空間の両側の狭小部へ押し込むばねを組み込み、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第2ロック解除片を、前記第1クラッチの第1内輪に固定したものであり、
前記ブレーキが前記制御軸を回転可能に解放した状態(OFF状態)で、前記入力部材に入力トルクが加えられると、前記第1クラッチでは、前記第1外輪が前記各楔形空間の一対のローラのうちの回転方向前側のローラを介してロックした第1内輪と一体に回転し、前記第2クラッチでは、前記第1内輪に固定された第2ロック解除片が、前記各楔形空間の一対のローラのうちの回転方向後側のローラを押して前記第2外輪と第2内輪のロック状態を解除した後に、前記トルク伝達手段によって前記第1内輪の回転が前記第2内輪および出力部材に伝達され、
前記ブレーキが前記制御軸を回転不能に拘束した状態(ON状態)で、前記入力部材に入力トルクが加えられると、前記第1クラッチでは、前記回転方向前側のローラが前記制御軸に固定された第1ロック解除片の柱部に当接して停止することにより、前記第1外輪と第1内輪のロック状態が解除されて第1外輪および入力部材が空転し、前記第2クラッチの第2内輪および出力部材には回転が伝達されない構成とした。
In order to solve the above-described problems, a clutch unit according to the present invention includes an input member, an output member, a first clutch coupled to the input member, for transmitting and blocking rotation input from the input member, and the first clutch. A brake coupled to one clutch and switching between a rotation transmission state and a rotation cut-off state of the first clutch; a rotation coupled to the first clutch and the output member; and transmission transmitted from the first clutch to the output member; A second clutch that locks against the reverse input torque applied to the motor and stops the output member,
The first clutch has a first inner ring disposed radially inward of a first outer ring that rotates integrally with the input member, and a plurality of cam surfaces are provided in the circumferential direction on the outer circumferential surface of the first inner ring, and the first outer ring A wedge-shaped space gradually narrowing on both sides in the circumferential direction is formed between the inner peripheral cylindrical surface of the first inner ring and each cam surface of the first inner ring, and a pair of rollers and one roller are provided in each wedge-shaped space one by one. Springs to be pushed into the narrow portions on both sides of the wedge-shaped space, and the first unlocking pieces having the pillar portions inserted on both sides in the circumferential direction of each wedge-shaped space are used as control shafts that rotate around the same axis as the first inner ring. Is fixed,
The brake is capable of performing an operation (ON / OFF operation) for switching between a state (ON state) that restrains the control shaft to be unrotatable and a state (OFF state) that the control shaft is rotatably released (OFF state),
The second clutch includes a second inner ring that rotates integrally with the output member on a radially inner side of a second outer ring fixed to a fixing member, and is between the second inner ring and the first inner ring of the first clutch. A torque transmitting means for transmitting the rotation of the first inner ring to the second inner ring with a slight angular delay, and providing a plurality of cam surfaces in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the second inner ring, A wedge-shaped space gradually narrowing on both sides in the circumferential direction is formed between the cylindrical surface and each cam surface of the second inner ring, and a pair of rollers and its rollers are placed in each wedge-shaped space on both sides of the wedge-shaped space. A spring that pushes into the narrow portion is incorporated, and the second unlocking pieces having the column portions inserted on both sides in the circumferential direction of each wedge-shaped space are fixed to the first inner ring of the first clutch,
When an input torque is applied to the input member in a state in which the control shaft is rotatably released (OFF state), in the first clutch, in the first clutch, the first outer ring is connected to a pair of rollers in each wedge-shaped space. A second inner ring that rotates together with a first inner ring locked via a roller on the front side in the rotation direction, and a second unlocking piece fixed to the first inner ring is a pair of rollers in each wedge-shaped space. The second outer ring and the second inner ring are released from the locked state by pushing a roller on the rear side in the rotation direction, and the torque transmission means transmits the rotation of the first inner ring to the second inner ring and the output member,
When an input torque is applied to the input member in a state where the brake restrains the control shaft so as not to rotate (ON state), in the first clutch, the roller in the rotational direction front side is fixed to the control shaft. The first outer ring and the first inner ring are unlocked by abutting and stopping on the column portion of the first unlocking piece, the first outer ring and the input member are idled, and the second inner ring of the second clutch In addition, the rotation is not transmitted to the output member.
上記の構成によれば、ブレーキのON・OFF操作によって、入力部材に入力トルクが加えられるときに、出力側への回転伝達を行う状態と回転伝達を遮断する状態とを切り替えることができ、回転伝達を行わないときには、出力側の被駆動部材から出力部材に逆入力トルクが加えられても、第2クラッチのロック動作によって出力部材が停止し、被駆動部材の位置を保持することができる。そして、その構造にはウォーム機構のようなトルク伝達効率の低い部分がないし、機械装置に組み込む際には、入力側の駆動モータと出力側の被駆動部材とを同軸に配することができるので、配置が容易である。 According to the above configuration, when the input torque is applied to the input member by the brake ON / OFF operation, the rotation transmission state to the output side and the rotation transmission cutoff state can be switched. When transmission is not performed, even if reverse input torque is applied to the output member from the driven member on the output side, the output member is stopped by the locking operation of the second clutch, and the position of the driven member can be maintained. The structure does not have a portion with low torque transmission efficiency like the worm mechanism, and the drive motor on the input side and the driven member on the output side can be arranged coaxially when incorporated in a mechanical device. Easy to place.
ここで、前記ブレーキとしては、非通電時は前記制御軸を回転不能に拘束し、通電時は前記制御軸を回転可能に解放する無励磁型電磁ブレーキを採用することができる。 Here, as the brake, a non-excitation electromagnetic brake that restrains the control shaft to be non-rotatable when not energized and releases the control shaft to be rotatable when energized can be adopted.
また、本発明のクラッチユニットでは、前記入力部材または前記第1クラッチの第1外輪に、前記入力部材に入力トルクが加えられたときに回転を出力する出力部が設けられている構成とすることができる。このようにすれば、入力部材または第1外輪の出力部からの出力を第1出力、出力部材からの出力を第2出力として、入力部材への1つの入力に対して第1出力と第2出力を同時に行ったり、第1出力のみを行ったりできるようになる。 In the clutch unit of the present invention, the input member or the first outer ring of the first clutch is provided with an output portion that outputs rotation when input torque is applied to the input member. Can do. If it does in this way, the output from the output part of an input member or the 1st outer ring will be the 1st output, the output from an output member will be the 2nd output, and the 1st output and the 2nd with respect to one input to an input member Output can be performed simultaneously or only the first output can be performed.
また、前記出力部材に、出力部材の回転を減速して出力する減速機構が連結されている構成とすることもできる。このようにすれば、被駆動部材が受ける外力に応じて減速機構の減速比を適切に設定することにより、第1クラッチおよび第2クラッチの設計の自由度を大きくできるので、各クラッチのサイズ等を一定にして、クラッチユニット全体の形状を汎用性のあるものに統一できるようになる。 Moreover, it can also be set as the structure by which the deceleration mechanism which decelerates and outputs the rotation of an output member is connected with the said output member. In this way, the degree of freedom in designing the first clutch and the second clutch can be increased by appropriately setting the speed reduction ratio of the speed reduction mechanism according to the external force received by the driven member. It becomes possible to unify the overall shape of the clutch unit to a versatile one.
本発明のクラッチユニットは、上述したように、ブレーキのON・OFF操作によって、入力部材に入力トルクが加えられるときに、入出力部材間での回転の伝達と遮断を切り替えることができ、回転伝達を行わないときには、第2クラッチの作用によって出力側の被駆動部材の位置を保持することができる。 As described above, the clutch unit of the present invention can switch between rotation transmission and interruption between the input and output members when input torque is applied to the input member by the brake ON / OFF operation. When not, the position of the driven member on the output side can be held by the action of the second clutch.
そして、回転伝達を行わないときに被駆動部材の位置を保持する第2クラッチは、同様の機能を果たすウォーム機構よりもトルク伝達効率が高いので、クラッチユニット全体としても、ウォーム機構を用いた従来のものよりも入出力間のトルク伝達効率の高いものとすることができる。また、ウォーム機構を用いたものに比べると、機械装置に組み込む際に各部材の位置関係に対する制約が少なく、配置が容易である。 And since the 2nd clutch which hold | maintains the position of a to-be-driven member when not performing rotation transmission has higher torque transmission efficiency than the worm mechanism which performs the same function, the conventional clutch unit also used the worm mechanism. The torque transmission efficiency between the input and output can be higher than that of the motor. Further, compared with the one using a worm mechanism, there are few restrictions on the positional relationship of each member when incorporating into a mechanical device, and the arrangement is easy.
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9は第1の実施形態を示す。このクラッチユニットは、図1に示すように、入力部材としての入力プーリ1と、出力部材としての出力軸2と、入力プーリ1に連結される第1クラッチ3と、第1クラッチ3に連結されるブレーキ4と、第1クラッチ3と出力軸2の間に設けられる第2クラッチ5とを備え、そのブレーキ4と第2クラッチ5がそれぞれ固定部材であるハウジング6に支持されている。その入力プーリ1は、これに巻き掛けられた入力ベルト7を介して、図示省略した駆動モータから入力トルクを加えられるようになっている。また、出力軸2は、外周に形成されたキー溝2aで図示省略した被駆動部材に連結されるようになっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 9 show a first embodiment. As shown in FIG. 1, the clutch unit is connected to an
前記第1クラッチ3は、図1および図2に示すように、入力プーリ1の径方向内側に配される第1外輪31と、第1外輪31の径方向内側に配される第1内輪32と、第1外輪31の内周面と第1内輪32の大径部の外周面との間に組み込まれる複数のローラ33およびコイルばね34と、ローラ33を挟んでコイルばね34と対向する位置に挿入される柱部35aを有する第1ロック解除片35と、第1内輪32と同一軸心のまわりに回転するように配され、第1ロック解除片35が固定される制御軸36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。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
この第1クラッチ3の第1外輪31は、入力プーリ1の内周に嵌合固定されることにより、入力プーリ1と一体回転するようになっている。そして、その軸方向の両端部よりも内径の小さい中央部の内周円筒面が径方向でローラ33およびコイルばね34と対向している。
The first
一方、第1内輪32は、その円形の軸穴32aに制御軸36の断面小判形の中央部36aが摺動自在に挿入されている。そして、一端側に設けられた大径部の外周面が径方向でローラ33およびコイルばね34と対向しており、他端側の小径部が、後述するように、第2クラッチ5の入力側に連結されている。また、この第1内輪32の小径部と第1外輪31の他端部との間、および制御軸36の一端側の大径部と第1外輪31の一端部との間にはそれぞれ軸受8、9が組み込まれ、第1外輪31、第1内輪32および制御軸36がスムーズに相対回転できるようになっている。
On the other hand, in the first
また、第1内輪32の大径部の外周には、径方向と直交するカム面32bが周方向に複数設けられ、これらの各カム面32bと第1外輪31の中央部の内周円筒面との間に周方向の両側で次第に狭小となる楔形空間37が形成されている。そして、これらの各楔形空間37に、一対のローラ33がそのローラ33を一つずつ楔形空間37の両側の狭小部に押し込むコイルばね34を挟んだ状態で配され、各楔形空間37の狭小部に押し込まれたローラ33を介して第1外輪31と第1内輪32がロックするようになっている。また、各楔形空間37の周方向両側には第1ロック解除片35の柱部35aが挿入されており、その第1ロック解除片35は制御軸36の中央部36aの外周に隙間なく嵌合固定されている。
A plurality of cam surfaces 32 b perpendicular to the radial direction are provided on the outer periphery of the large-diameter portion of the first
前記第2クラッチ5は、図1および図3に示すように、ハウジング6の柱部6aに固定される第2外輪51と、第2外輪51の径方向内側に配される第2内輪52と、第2外輪51の内周面と第2内輪52の大径部の外周面との間に組み込まれる複数のローラ53およびコイルばね54と、ローラ53を挟んでコイルばね54と対向する位置に挿入される柱部55aを有する第2ロック解除片55と、第1クラッチ3の第1内輪32に一体成形され、第2ロック解除片55が固定される中間軸56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。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
この第2クラッチ5の第2外輪51は、ハウジング6の柱部6aの軸穴内周に嵌合固定されている。そして、その軸方向の両端部よりも内径の小さい中央部の内周円筒面が径方向でローラ53およびコイルばね54と対向している。また、この第2外輪51の一端部と中間軸56の一端側の大径部との間に、中間軸56を回転自在に支持する軸受10が組み込まれている。
The second
一方、第2内輪52は、その一端面に中間軸56の断面小判形の係合部56aが挿入される係合穴52aが設けられており、一端側に設けられた大径部の外周面が径方向でローラ53およびコイルばね54と対向し、他端側の小径部が出力軸2と一体に形成されている。また、この第2内輪52の小径部と第2外輪51の他端部との間に、第2内輪52を回転自在に支持する軸受11が組み込まれている。
On the other hand, the second
また、第2内輪52の大径部の外周には、径方向と直交するカム面52bが周方向に複数設けられ、これらの各カム面52bと第2外輪51の中央部の内周円筒面との間に周方向の両側で次第に狭小となる楔形空間57が形成されている。そして、これらの各楔形空間57に、一対のローラ53がそのローラ53を一つずつ楔形空間57の両側の狭小部に押し込むコイルばね54を挟んだ状態で配され、各楔形空間57の狭小部に押し込まれたローラ53を介して第2外輪51と第2内輪52がロックするようになっている。また、各楔形空間57の周方向両側には第2ロック解除片55の柱部55aが挿入されており、その第2ロック解除片55は中間軸56の係合部56aの外周に隙間なく嵌合固定されている。
A plurality of cam surfaces 52 b perpendicular to the radial direction are provided in the circumferential direction on the outer periphery of the large-diameter portion of the second
また、中間軸56は、一端面に設けられた円形の軸穴に制御軸36の小径円筒部36bが摺動自在に挿入されており、制御軸36と同一軸心のまわりに第1クラッチ3の第1内輪32と一体に回転するようになっている。
The
そして、第2内輪52の係合穴52aは、中間軸56の係合部56a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、第1クラッチ3の第1内輪32の回転を、中間軸56を介して僅かな角度遅れをもって第2内輪52および出力軸2に伝達するトルク伝達手段が構成されている。
The
ここで、第1クラッチ3と第2クラッチ5は、各部材の径方向寸法が同一に形成されているが、第1クラッチ3の組込状態における各ローラ33とこれに隣接する第1ロック解除片35の柱部35aとの隙間A/2(図2参照)は、第2クラッチ5の組込状態における各ローラ53とこれに隣接する第2ロック解除片55の柱部55aとの隙間B/2(図3参照)よりも小さく設定されている。
Here, the
また、第2クラッチ5においては、後述するように組込状態から中間軸56が第2ロック解除片55と一体に回転して、第2ロック解除片55の柱部55aが回転方向後側のローラ53に当接したときに、中間軸56の係合部56aと第2内輪52の係合穴52aとの間の回転方向隙間が残るように設定されている。
In the
前記ブレーキ4は、図1に示すように、可撓性を有する材料で形成され、制御軸36の一端面に固定されたブレーキ板41と、ブレーキ板41の一側面と軸方向で対向する摩擦板42と、ブレーキ板41の他側面と軸方向で対向するアーマチュア43と、アーマチュア43をブレーキ板41に押し付ける複数のブレーキばね44と、制御軸36の径方向外側に配され、通電によりアーマチュア43をブレーキばね44の弾力に抗してブレーキ板41から離反させる電磁石45とを備えた無励磁型電磁ブレーキである。
As shown in FIG. 1, the
このブレーキ4の電磁石45はハウジング6の台部6bに固定されており、電磁石45と制御軸36との間には、制御軸36を回転自在に支持する軸受12、および制御軸36に対する回転抵抗ともなるシール部材13が組み込まれている。また、摩擦板42は電磁石45の一側面にボルト止めされており、ブレーキばね44は、電磁石45のアーマチュア43との対向面に設けられた凹部に弾性圧縮状態で保持されてアーマチュア43を押圧している。
The
そして、電磁石45に通電していないときには、ブレーキばね44がアーマチュア43をブレーキ板41に押し付けることにより、アーマチュア43に押されたブレーキ板41が電磁石45に固定された摩擦板42に押し付けられ、電磁石45に通電すると、図4に示すように、電磁石45がアーマチュア43を吸引してブレーキばね44の弾力に抗して軸方向移動させ、ブレーキ板41から離反させる。すなわち、非通電時はブレーキ板41とこれに連結された制御軸36を回転不能に拘束するブレーキON状態となり、通電時はブレーキ板41および制御軸36を回転可能に解放するブレーキOFF状態となる。
When the
次に、このクラッチユニットの動作について説明する。まず、ブレーキ4の電磁石45に通電していないブレーキON状態では、前述のように、ブレーキ4によって第1クラッチ3の制御軸36とこれに固定されている第1ロック解除片35が回転不能に拘束されている。この状態で入力プーリ1に入力トルクが加えられると、第1クラッチ3では、図5に示すように、第1外輪31と第1内輪32とが各楔形空間37の一対のローラ33のうちの回転方向前側のローラ33を介してロックした状態で僅かに回転した後、回転方向前側のローラ33が第1ロック解除片35の柱部35aに当接して停止する。これにより、回転方向前側のローラ33がコイルばね34の弾性力に抗して相対的に楔形空間37の広大部へ移動し、第1外輪31と第1内輪32のロック状態が解除されて第1内輪32も停止し、第1外輪31のみが入力プーリ1とともに空転するようになる。
Next, the operation of this clutch unit will be described. First, in the brake-on state where the
このとき、第2クラッチ5では、図6に示すように、第1クラッチ3の第1内輪32の僅かな回転に伴い、第1内輪32に一体形成された中間軸56と中間軸56に固定された第2ロック解除片55が僅かに回転する。しかし、前述のように、第2ロック解除片55の柱部55aとローラ53との隙間が第1クラッチ3の第1ロック解除片35の柱部35aとローラ33との隙間よりも広いため、第1内輪32が停止したときには、第2ロック解除片55の柱部55aはローラ53に当接せず、中間軸56の係合部56aも第2内輪52の係合穴52aに係合しない状態で停止する。したがって、第2内輪52および出力軸2には回転伝達されない。
At this time, in the
また、第2外輪51と第2内輪52のロック状態が維持されるので、被駆動部材が受ける重力等の外力が出力軸2から第2内輪52に逆入力トルクとして加えられても、第2内輪52および出力軸2が回転することはなく、被駆動部材の位置が保持される。
Further, since the locked state of the second
一方、ブレーキ4の電磁石45に通電したブレーキOFF状態では、前述のように、第1クラッチ3の制御軸36と第1ロック解除片35がブレーキ4から回転可能に解放されている。この状態で入力プーリ1に入力トルクが加えられると、第1クラッチ3では、図7に示すように、第1外輪31と第1内輪32とが、回転方向前側のローラ33を介してロックし、その回転方向前側のローラ33で第1ロック解除片35の柱部35aを押し動かしていく状態で一体に回転し続ける。これにより、第1ロック解除片35と一体に制御軸36およびブレーキ4の摩擦板42も共回りする。
On the other hand, in the brake OFF state in which the
このとき、第2クラッチ5では、まず、図8に示すように、第1内輪32と一体の中間軸56が回転することにより、中間軸56に固定された第2ロック解除片55の柱部55aが、各楔形空間57の一対のローラ53のうちの回転方向後側のローラ53をコイルばね54の弾性力に抗して楔形空間57の広大部へ移動させ、第2外輪51と第2内輪52のロック状態を解除する。その後、図9に示すように、中間軸56がさらに回転して、その係合部56aと第2内輪52の係合穴52aとが係合すると、中間軸56の回転が第2内輪52および出力軸2に伝達されるようになる。
At this time, in the
そして、入力プーリ1へ入力トルクを供給する駆動モータを停止させて、入力側から出力側への回転伝達を止めると、第1クラッチ3では、第1外輪31と第1内輪32とが、ローラ33を介してロックした状態で停止するが、回転可能に解放されている制御軸36および第1ロック解除片35は慣性により回転し続けようとする。このとき、第1ロック解除片35の柱部55aが回転方向前側のローラ33から離れると、次に入力トルクが加えられたときの動作に遅れが生じやすい。このため、この実施形態では、制御軸36を支持する軸受12の内部の潤滑剤およびブレーキ4のシール部材13の制御軸36に対する回転抵抗を適切に調整することにより、第1ロック解除片35の柱部35aが回転方向前側のローラ33から大きく離れないうちに制御軸36および第1ロック解除片35が停止するようにしている。
When the drive motor that supplies input torque to the
また、第2クラッチ5においては、それまでの回転方向の後側のローラ53は第2ロック解除片55の柱部55aに押されたままロック解除状態で停止するが、回転方向前側のローラ53はコイルばね54の弾性力によってロック状態に戻る。このため、このときの出力軸2の挙動は、出力軸2および第2内輪52が被駆動部材から受ける逆入力トルクの方向によって若干異なる。すなわち、逆入力トルクの方向がそれまでの回転方向と逆の場合には、第2内輪52がそれまでの回転方向前側であったローラ53を介して第2外輪51とロックして動かないので、出力軸2も動かず被駆動部材の位置が保持される。一方、逆入力トルクの方向がそれまでの回転方向と同じ場合には、第2内輪52がその方向に僅かに回転し、回転方向後側のローラ53が相対的に楔形空間57の狭小部へ移動してロック状態となると、第2内輪52および出力軸2が停止して被駆動部材の位置が保持されるようになる。
In the
なお、上記の動作の説明で参照した図5乃至図9は、入力プーリ1を左回転させる入力トルクが加えられた場合の動作を記載したものであるが、入力プーリ1を右回転させる入力トルクが加えられた場合も、各部材の回転方向以外は同じ動作となる。
5 to 9 referred to in the above description of the operation describe the operation when the input torque for rotating the
また、入力側から出力側への回転伝達を止める際は、駆動モータの運転中にブレーキ4の電磁石45への通電を停止してブレーキON状態とし、第1外輪31と入力プーリ1を空転させる(図5の状態とする)こともできる。このようにすれば、駆動モータを停止させることなく、ブレーキ4のON・OFF操作だけで、入力側から出力側への回転の伝達と遮断を切り替えられるようになる。しかし、この場合は、ブレーキ4がOFF状態からON状態となって制御軸36および第1ロック解除片35が停止した瞬間に、それまで回転していた他の各部材の慣性による大きな衝撃がローラ33から第1ロック解除片35および制御軸36を介してブレーキ4に加わるので、その衝撃を十分に吸収できるだけのブレーキ力を有するブレーキ4が必要となり、ブレーキ4およびクラッチユニット全体が大型化しやすい。
Further, when stopping the rotation transmission from the input side to the output side, the energization to the
このため、この実施形態で入力側から出力側への回転伝達を止めるときは、前述のように駆動モータを停止させた後にブレーキON状態とする順番で操作を行うことにより、回転伝達遮断動作がスムーズに行われるようにするとともに、ブレーキ4に必要とされるブレーキ力を小さくして、ブレーキ4の小型化を図っている。
For this reason, when stopping the rotation transmission from the input side to the output side in this embodiment, the rotation transmission blocking operation is performed by performing the operation in the order of turning on the brake after stopping the drive motor as described above. The
このクラッチユニットは、上述したように、ブレーキ4のON・OFF操作によって、入力プーリ1に入力トルクが加えられるときに、入力プーリ1と出力軸2の間での回転の伝達と遮断を切り替えることができ、回転伝達を行わないときには、第2クラッチ5の作用によって出力軸2に連結される被駆動部材の位置を保持することができる。
As described above, this clutch unit switches between transmission and interruption of rotation between the
そして、その第2クラッチ5は同様の機能を果たすウォーム機構よりもトルク伝達効率が高いので、クラッチユニット全体としても、ウォーム機構を用いた従来のものよりも入出力間のトルク伝達効率が高いものとなっている。また、ウォーム機構を用いたものに比べると、駆動モータと被駆動部材とを同軸に配することができるため、機械装置に組み込む際に各部材の位置関係に対する制約が少なく、配置が容易という利点もある。
Since the
図10は第2の実施形態を示す。この実施形態は、第1実施形態をベースとして、入力プーリ1の入力ベルト7が巻き掛けられる入力部1a(および入力ベルト7)の幅を狭くし、その入力部1aに隣接するように設けた出力部1bに出力ベルト14を巻き掛けて、入力プーリ1に入力トルクが加えられたときにその回転を出力部1bから出力ベルト14を介して外部に出力するようにしている。これにより、入力プーリ1の出力部1bからの出力を第1出力、出力軸2からの出力を第2出力として、入力プーリ1への1つの入力に対して第1出力と第2出力を同時に行ったり、第1出力のみを行ったりできるようになっている。なお、第1出力は第1クラッチ3の第1外輪31から行うようにしてもよい。
FIG. 10 shows a second embodiment. In this embodiment, based on the first embodiment, the
また、この第2実施形態では、出力軸2を減速機構15を介して被駆動部材Aに連結している。この減速機構15は、出力軸2の外周に固定されるウェイブジェネレータ15aと、ウェイブジェネレータ15aの径方向外側に配されるクロスローラ軸受16の内輪の一部と一体形成されたサーキュラースプライン15bと、ウェイブジェネレータ15aとサーキュラースプライン15bとの間に一部を挟まれるフレックススプライン15cとからなる波動歯車装置である。そして、サーキュラースプライン15b(クロスローラ軸受16の内輪)に被駆動部材Aが取り付けられ、フレックススプライン15cがクロスローラ軸受16の外輪とともにハウジング6の柱部6aに固定されることにより、出力軸2の回転を減速してサーキュラースプライン15bから被駆動部材Aに出力するようになっている。
In the second embodiment, the
この減速機構15の減速比は、被駆動部材Aが受ける外力に応じて適切に設定することができる。したがって、第1クラッチ3および第2クラッチ5の設計の自由度が大きく、各クラッチ3、5のサイズ等を一定にして、クラッチユニット全体の形状を汎用性のあるものに統一することができる。
The speed reduction ratio of the
なお、上述した各実施形態では、ブレーキとして、無励磁型電磁ブレーキを用いたが、クラッチユニットが組み込まれる機械装置によっては、励磁型電磁ブレーキや手動でON・OFF操作を行うものを使用することもできる。 In each of the above-described embodiments, the non-excitation electromagnetic brake is used as the brake. However, depending on the mechanical device in which the clutch unit is incorporated, an excitation electromagnetic brake or a manual ON / OFF operation may be used. You can also.
また、本発明は、入出力部材間で正逆両方向の回転の伝達と遮断を切り替える機能を有するクラッチユニットに関するものであるが、入力部材の回転方向が一方向に限定されているクラッチユニットにも応用することができる。その場合は、第1クラッチおよび第2クラッチの楔形空間を周方向の片側で次第に狭小となるように形成し、各楔形空間に組み込まれるローラを一つにすることにより、構造の簡素化が図れる。 The present invention also relates to a clutch unit having a function of switching between forward and reverse rotation transmission and shutoff between input and output members, but also to a clutch unit in which the rotation direction of the input member is limited to one direction. Can be applied. In that case, the wedge-shaped space of the first clutch and the second clutch is formed so as to be gradually narrowed on one side in the circumferential direction, and the structure incorporated can be simplified by integrating one roller into each wedge-shaped space. .
1 入力プーリ(入力部材)
1a 入力部
1b 出力部
2 出力軸(出力部材)
3 第1クラッチ
4 ブレーキ(無励磁型電磁ブレーキ)
5 第2クラッチ
6 ハウジング(固定部材)
7 入力ベルト
14 出力ベルト
15 減速機構(波動歯車装置)
16 クロスローラ軸受
31 第1外輪
32 第1内輪
32b カム面
33 ローラ
34 コイルばね
35 第1ロック解除片
35a 柱部
36 制御軸
37 楔形空間
51 第2外輪
52 第2内輪
52b カム面
53 ローラ
54 コイルばね
55 第2ロック解除片
55a 柱部
56 中間軸
57 楔形空間
A 被駆動部材
1 Input pulley (input member)
3 First clutch 4 Brake (non-excitation electromagnetic brake)
5
7
16
Claims (4)
前記第1クラッチは、前記入力部材と一体回転する第1外輪の径方向内側に第1内輪を配し、前記第1内輪の外周面にカム面を周方向に複数設けて、前記第1外輪の内周円筒面と第1内輪の各カム面との間に周方向の両側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ローラとそのローラを一つずつ楔形空間の両側の狭小部へ押し込むばねを組み込み、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第1ロック解除片を、前記第1内輪と同一軸心のまわりに回転する制御軸に固定したものであり、
前記ブレーキは、前記制御軸を回転不能に拘束する状態と前記制御軸を回転可能に解放する状態とを切り替える操作が行えるものであり、
前記第2クラッチは、固定部材に固定された第2外輪の径方向内側に前記出力部材と一体回転する第2内輪を配し、前記第2内輪と前記第1クラッチの第1内輪との間に、第1内輪の回転を僅かな角度遅れをもって第2内輪に伝達するトルク伝達手段を設け、前記第2内輪の外周面にカム面を周方向に複数設けて、前記第2外輪の内周円筒面と第2内輪の各カム面との間に周方向の両側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ローラとそのローラを一つずつ楔形空間の両側の狭小部へ押し込むばねを組み込み、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第2ロック解除片を、前記第1クラッチの第1内輪に固定したものであり、
前記ブレーキが前記制御軸を回転可能に解放した状態で、前記入力部材に入力トルクが加えられると、前記第1クラッチでは、前記第1外輪が前記各楔形空間の一対のローラのうちの回転方向前側のローラを介してロックした第1内輪と一体に回転し、前記第2クラッチでは、前記第1内輪に固定された第2ロック解除片が、前記各楔形空間の一対のローラのうちの回転方向後側のローラを押して前記第2外輪と第2内輪のロック状態を解除した後に、前記トルク伝達手段によって前記第1内輪の回転が前記第2内輪および出力部材に伝達され、
前記ブレーキが前記制御軸を回転不能に拘束した状態で、前記入力部材に入力トルクが加えられると、前記第1クラッチでは、前記回転方向前側のローラが前記制御軸に固定された第1ロック解除片の柱部に当接して停止することにより、前記第1外輪と第1内輪のロック状態が解除されて第1外輪および入力部材が空転し、前記第2クラッチの第2内輪および出力部材には回転が伝達されないようになっているクラッチユニット。 An input member, an output member, a first clutch connected to the input member for transmitting and blocking rotation input from the input member, and a rotation transmission state and rotation of the first clutch connected to the first clutch The brake for switching the shut-off state, the first clutch and the output member, the rotation transmitted from the first clutch is transmitted to the output member, and the output member is locked against the reverse input torque applied to the output member. A second clutch for stopping
The first clutch has a first inner ring disposed radially inward of a first outer ring that rotates integrally with the input member, and a plurality of cam surfaces are provided in the circumferential direction on the outer circumferential surface of the first inner ring, and the first outer ring A wedge-shaped space gradually narrowing on both sides in the circumferential direction is formed between the inner peripheral cylindrical surface of the first inner ring and each cam surface of the first inner ring, and a pair of rollers and one roller are provided in each wedge-shaped space one by one. Springs to be pushed into the narrow portions on both sides of the wedge-shaped space, and the first unlocking pieces having the pillar portions inserted on both sides in the circumferential direction of each wedge-shaped space are used as control shafts that rotate around the same axis as the first inner ring. Is fixed,
The brake can perform an operation of switching between a state in which the control shaft is unrotatably restrained and a state in which the control shaft is rotatably released,
The second clutch includes a second inner ring that rotates integrally with the output member on a radially inner side of a second outer ring fixed to a fixing member, and is between the second inner ring and the first inner ring of the first clutch. A torque transmitting means for transmitting the rotation of the first inner ring to the second inner ring with a slight angular delay, and providing a plurality of cam surfaces in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the second inner ring, A wedge-shaped space gradually narrowing on both sides in the circumferential direction is formed between the cylindrical surface and each cam surface of the second inner ring, and a pair of rollers and its rollers are placed in each wedge-shaped space on both sides of the wedge-shaped space. A spring that pushes into the narrow portion is incorporated, and the second unlocking pieces having the column portions inserted on both sides in the circumferential direction of each wedge-shaped space are fixed to the first inner ring of the first clutch,
When an input torque is applied to the input member in a state in which the control shaft is rotatably released by the brake, in the first clutch, the first outer ring rotates in a direction of the pair of rollers in the wedge-shaped spaces. The second clutch is rotated integrally with the first inner ring locked via the front roller, and in the second clutch, the second unlocking piece fixed to the first inner ring is rotated among the pair of rollers in each wedge-shaped space. After the direction rear side roller is pushed to release the locked state of the second outer ring and the second inner ring, the rotation of the first inner ring is transmitted to the second inner ring and the output member by the torque transmitting means,
When an input torque is applied to the input member in a state where the brake restrains the control shaft to be non-rotatable, a first unlocking is performed in which the roller in the rotational direction is fixed to the control shaft in the first clutch. When the first outer ring and the first inner ring are locked, the first outer ring and the input member are idled by abutting and stopping on the one column portion, and the second outer ring and the output member of the second clutch are idled. Is a clutch unit that prevents rotation from being transmitted.
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