JP2020026864A - フリータイプ双方向クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】応答性に優れたフリータイプ双方向クラッチを提供する。【解決手段】ハウジング４内で、入力軸６に円弧状周縁３５ａ、３５ｂを有する一対の貫通開口３４ａ、３４ｂが形成されたディスク体３２が固着され、出力軸８に太陽歯車４２が固着される。貫通開口３４ａ、３４ｂに配置された遊星歯車体４４ａ、４４ｂは、太陽歯車４２と噛み合う遊星歯車４８ａ、４８ｂと、一方向クラッチ５４ａ、５４ｂを介して遊星歯車４８ａ、４８ｂに取り付けられた円筒状の作動子５８ａ、５８ｂを有する。入力軸６が回転したときは、貫通開口３４ａ又は３４ｂの一方の円弧状周縁３５ａ又は３５ｂとその貫通開口３４ａ又は３４ｂの内部に配置された作動子５８ａ又は５８ｂの外周面とが当接し、遊星歯車４８ａ又は４８ｂの空転が阻止され出力軸８へ回転が伝達されるが、出力軸８が回転したときは遊星歯車４８ａ、４８ｂの自転が許容されて入力軸６への回転の伝達が遮断される。【選択図】図１

Description

本発明は、入力軸と出力軸との間の回転伝達状態を変更するクラッチ装置、特に、入力軸からの正・逆回転の回転を出力軸に伝達し、出力軸からの回転の伝達は、出力軸を空転させて遮断するフリータイプ双方向クラッチに関するものである。

モーターなどの駆動源から機械装置あるいは作業機器等を駆動する動力伝達系では、駆動する機器の特性に対応するよう各種の伝達装置が使用される。このような伝達装置の中でフリータイプ双方向クラッチと呼ばれるものは、入力軸（駆動側）から出力軸（従動側）への動力伝達では、入力軸の正方向及び逆方向の回転をともに出力軸に伝達し、反対向きの、出力軸から入力軸への伝達は、出力軸を空転させて遮断する機能を備えている。

フリータイプ双方向クラッチは、一例として、巻き上げ式の電動カーテン等を手動でも操作できるようにした開閉駆動装置に適用することができる。この場合、フリータイプ双方向クラッチは、駆動モーターとカーテンの巻き上げ機構との間に介在され、入力軸に駆動モーターが連結され、出力軸に巻き上げ機構が連結される。駆動モーターを正・逆回転させるとカーテンの昇降が可能であるとともに、駆動モーターの停止位置においては、手動による巻き上げ機構の操作が可能であって、このときには、出力軸が空転するので駆動モーターに悪影響を及ぼすことがない。こうした機能は、駆動モーターと巻き上げ機構との間に電磁クラッチを設置し、これを断・接しても達成できるが、電磁クラッチを作動させるには電力を必要とし、電力制御のための複雑な制御装置等も必要となる。

フリータイプ双方向クラッチとして、特許文献１に記載されたフリータイプ双方向クラッチが知られている。この双方向クラッチは、遊星歯車機構における遊星歯車体の空転を利用して、太陽歯車に連結された出力軸からの回転を遮断するものである。入力軸が回転したときは、入力軸のカム体の直線部と遊星歯車体の突出部の直線部とが当接し、両方の直線部が重なり合って遊星歯車体の自転を阻止し、出力軸が入力軸と同一回転数で同一方向に回転する。

また、本出願人は、特許文献２に記載されたフリータイプ双方向クラッチを提案している。この双方向クラッチは、遊星歯車体に一方向クラッチを取り付け、入力軸が停止した位置を保持したまま、出力軸を双方向に空転させることができるようにして、特許文献１のフリータイプ双方向クラッチの問題点を解消したものであり、特許文献２に記載のフリータイプ双方向クラッチについて、図１２により説明する。

このフリータイプ双方向クラッチ１００は、回転不能のハウジング１０２、ハウジング１０２内で共通の中心軸Ｏの回りに回転可能な入力軸１０４及び出力軸１０６を備える。ハウジング１０２の内部には、入力軸１０４に固着されたカム体１０８と、出力軸１０６に固着された太陽歯車１１０と、太陽歯車１１０と噛み合う遊星歯車１１２ａ及び１１２ｂを有する一対の遊星歯車体１１４ａ及び１１４ｂと、遊星歯車体１１４ａ及び１１４ｂを回転可能に軸支し共通の中心軸Ｏの回りに回転可能なキャリア１１６とが配置されている。一対の遊星歯車体１１４ａ及び１１４ｂは、一方向クラッチ１１８ａ及び１１８ｂを介して遊星歯車１１２ａ及び１１２ｂの回転軸１２０ａ及び１２０ｂに嵌め合わされた作動子１２２ａ及び１２２ｂを有するとともに、一対の遊星歯車体１１４ａ及び１１４ｂのそれぞれの一方向クラッチ１１８ａ及び１１８ｂは、異なる回転方向の空転を許容するよう設定されている。また、一対の遊星歯車体１１４ａ及び１１４ｂのそれぞれは、カム体１０８の一方側及び他方側に配置され、かつ、作動子１２２ａ及び１２２ｂ及びカム体１０８の断面には、それぞれ直線部が形成されている。

そして、特許文献２に記載の双方向クラッチ１００によれば、入力軸１０４が回転したときは、一対の遊星歯車体１１４ａ及び１１４ｂのうち、回転方向で近距離にある遊星歯車体１１４ａ又は１１４ｂにおける作動子１２２ａ又は１２２ｂの外周面が、入力軸１０４のカム体１０８の外周面と直線部が重なる状態で当接する。この状態となると、入力軸１０４のカム体１０８は、当接した遊星歯車体１１４ａ又は１１４ｂの遊星歯車１１２ａ又は１１２ｂを介してキャリア１１６を同一方向に回転させ、作動子１２２ａ又は１２２ｂが当接していない他方の遊星歯車体１１４ａ又は１１４ｂを同様にその回転方向に移動させる。ここで、遊星歯車体１１４ａ及び１１４ｂの遊星歯車１１２ａ及び１１２ｂは出力軸１０６の太陽歯車１１０と噛み合っているが、一方向クラッチ１１８ａ及び１１８ｂによりその回転（自転）が拘束されているため、太陽歯車１１０が遊星歯車１１２ａ及び１１２ｂの移動（公転）に連れ回ることとなり、出力軸１０６は、入力軸１０４と一体化されて同一方向に回転する。また、一対の遊星歯車体１１４ａ及び１１４ｂは対称的に配置されているので、入力軸１０４から出力軸１０６への回転伝達は入力軸１０４の回転方向を問わず行われる。

これに対し、出力軸１０６が回転すると、太陽歯車１１０と噛み合う遊星歯車１１２ａ及び１１２ｂはキャリア１１６の支持軸の周りに自転しようとする。しかし、入力軸１０４が停止した位置においては、一方の遊星歯車体１１４ａ又は１１４ｂの作動子１２２ａ又は１２２ｂの直線部とカム体１０８の直線部とが重なっており、その作動子１２２ａ又は１２２ｂは自転することができない。
この状態において、出力軸１０６の回転方向が、入力軸１０４が停止する以前に回転していたのと同一方向であれば、遊星歯車１１２ａ又は１１２ｂは、一方向クラッチ１１８ａ又は１１８ｂにより作動子１２２ａ又は１２２ｂと一体化され、キャリア１１６を伴いながら出力軸１０６（太陽歯車１１０）の回転方向にわずかに移動する。これにより、作動子１２２ａ又は１２２ｂが遊星歯車１１２ａ又は１１２ｂとともに移動してカム体１０８から離れ、図１２の断面Ａ−Ａの状態に至るため、出力軸１０６は空転する。
一方、出力軸１０６の回転方向が、入力軸１０４が停止する以前の回転方向と逆であれば、遊星歯車１１２ａ又は１１２ｂは一方向クラッチ１１８ａ又は１１８ｂにより作動子１２２ａ又は１２２ｂと切り離される。そのため、作動子１２２ａ又は１２２ｂの直線部とカム体１０８の直線部とが重なっていても、遊星歯車１１２ａ又は１１２ｂは自転が可能であって、入力軸１０４に回転を伝達することなく、出力軸１０６は空転する。

特許第５９２６８４３号公報 特許第６０２７７０２号公報

特許文献２に記載のフリータイプ双方向クラッチでは、出力軸１０６を空転（回転方向は入力軸１０４が停止する以前に回転していたのと同一方向）させるときは、正多角形断面の作動子１２２ａ又は１２２ｂをカム体１０８から離隔して作動子１２２ａ又は１２２ｂの自転を許容する。これを達成するには、作動子１２２ａ及び１２２ｂは、その正多角形断面の外接円がカム体１０８と干渉しない位置に配置されなければならない。
一方、入力軸１０４から出力軸１０６への回転伝達時には、作動子１２２ａ又は１２２ｂの正多角形断面の直線部とカム体１０８の直線部とを重ね合わせなければならず、入力軸１０４のカム体１０８と遊星歯車体１１４ａ又は１１４ｂの作動子１２２ａ又は１２２ｂとが離間している場合には、入力軸１０４の回転が開始しても、カム体１０８の直線部と作動子１２２ａ又は１２２の直線部とが重なる状態で当接するまでは、入力軸１０４から出力軸１０６に回転が伝達されない。入力軸１０４の回転の開始から出力軸１０６に回転が伝達されるまでに若干の時間差が生じることとなり、特許文献２に記載のフリータイプ双方向クラッチ１００には、入力軸１０４から出力軸１０６への回転伝達の応答性の面で改善の余地がある。

上記事実に鑑みてなされた本発明の課題は、入力軸から出力軸への回転伝達の応答性に優れたフリータイプ双方向クラッチを提供することである。

上記課題を解決するために本発明が提供するのは以下のフリータイプ双方向クラッチである。すなわち、「回転不能のハウジング、前記ハウジング内で共通の中心軸の回りに回転可能な入力軸及び出力軸を備え、前記入力軸からの正・逆方向の回転は前記出力軸に伝達されるとともに、前記出力軸から前記入力軸への回転の伝達は、前記出力軸が空転して遮断されるフリータイプ双方向クラッチであって、前記ハウジングの内部には、前記入力軸に固着されたディスク体と、前記出力軸に固着された太陽歯車と、前記太陽歯車と噛み合う遊星歯車を有する一対の遊星歯車体と、前記遊星歯車体を回転可能に軸支し前記共通の中心軸の回りに回転可能なキャリアとが配置され、前記一対の遊星歯車体は、一方向クラッチを介して前記遊星歯車の回転軸に嵌め合わされた円筒状の作動子を有するとともに、前記一対の遊星歯車体のそれぞれの前記一方向クラッチは、異なる回転方向の空転を許容するよう設定され、前記ディスク体には円弧状周縁を有する一対の貫通開口が形成され、前記円弧状周縁のそれぞれは互いに、前記ディスク体の径方向中心を通る直線を対称軸として線対称に形成され、前記一対の遊星歯車体のそれぞれの作動子は、前記一対の貫通開口の内部に配置されており、前記入力軸が回転したときは、前記貫通開口の一方の前記円弧状周縁とその前記貫通開口の内部に配置された前記作動子の外周面とが当接し、その前記作動子に嵌め合わされた前記遊星歯車の空転が阻止されて、前記太陽歯車が前記ディスク体及び前記キャリアと一体的に回転するとともに、前記出力軸が回転したときは、前記一対の遊星歯車体の双方における遊星歯車の自転が許容されて、前記入力軸への回転の伝達が遮断されることを特徴とするフリータイプ双方向クラッチ」である。

前記入力軸が回転したときに前記円弧状周縁と前記作動子の外周面とが当接した当接点から前記共通の中心軸までを結ぶ線分と、前記当接点から前記作動子の径方向中心までを結ぶ線分とのなす角度は１５度±３度であり、前記円弧状周縁の半径と前記作動子の直径とが同一であるのが好ましい。前記一対の遊星歯車体の間には、前記キャリアに軸支されて前記太陽歯車と噛み合うアイドル歯車が配置されているのが好適である。

本発明が提供するフリータイプ双方向クラッチによれば、入力軸が回転するとディスク体も同一方向に回転して、一方の貫通開口の円弧状周縁とその貫通開口の内部に配置された作動子の外周面とが当接し、円弧状周縁に当接した作動子を有する遊星歯車体の遊星歯車を介して、キャリアを同一方向に回転させ、円弧状周縁に当接していない作動子を有する他方の遊星歯車体を同様にその回転方向に移動させる。ここで、遊星歯車体の遊星歯車は出力軸の太陽歯車と噛み合っているが、一方向クラッチによりその回転（自転）が拘束されているため、太陽歯車が遊星歯車の移動（公転）に連れ回ることとなり、出力軸は、入力軸と一体化されて同一方向に回転する。
本発明のフリータイプ双方向クラッチでは、円弧状周縁は互いに線対称に形成されているので、入力軸から出力軸への回転伝達は入力軸の回転方向を問わず行われる。

そして、一方の作動子の外周面がディスク体の円弧状周縁と当接した状態で、入力軸が停止し出力軸が回転する場合、出力軸の回転方向が、入力軸が停止する以前に回転していたのと同一方向であれば、円弧状周縁に当接していた作動子と遊星歯車とが一方向クラッチにより一体化されて、その遊星歯車体が太陽歯車の回転方向にわずかに移動（公転）する。これによって、円弧状周縁に当接していた作動子の外周面が円弧状周縁から離間するので、一対の遊星歯車体の双方における遊星歯車の自転が許容されて、出力軸から入力軸への回転の伝達が遮断される。
出力軸の回転方向が、入力軸が停止する以前の回転方向と逆であれば、円弧状周縁に当接していた作動子は一方向クラッチにより遊星歯車と切り離される。そのため、作動子と円弧状周縁とが当接していても、遊星歯車は自転が可能であって、入力軸に回転を伝達することなく、出力軸は空転する。

このように、本発明のフリータイプ双方向クラッチでは、入力軸が停止する以前に回転していたのと同一方向に出力軸が回転したときは、円弧状周縁に当接していた作動子の外周面が円弧状周縁から離れて、遊星歯車の自転を許容する。本発明においては、作動子の断面が円形でありその外周面がディスク体の円弧状周縁に当接するので、当接する位置から作動子がわずかに移動すると遊星歯車の自転が可能となる。つまり、直線部を重ね合わせて当接する特許文献２のフリータイプ双方向クラッチと比較すると、作動子をディスク体の円弧状周縁に近接して配置することが可能であって、入力軸から出力軸への回転伝達が迅速に行われることとなり、本発明のフリータイプ双方向クラッチは、入力軸から出力軸への回転伝達の応答性に優れたものとなっている。

本発明のフリータイプ双方向クラッチでは、入力軸から出力軸への回転伝達時には作動子の外周面をディスク体の円弧状周縁に当接させ、当接点に働く摩擦力により作動子の自転を拘束する。摩擦力を増大させるには当接点の法線方向の分力を増加させる必要があるが、摩擦力が過大になると、出力軸を空転させるときに作動子の外周面を円弧状周縁から離間させるのが困難となる。このような点を考慮すると、当接点から入力軸及び出力軸の共通の中心軸までを結ぶ線分と、当接点から作動子の径方向中心までを結ぶ線分とのなす角度が１５±３度であり、円弧状周縁の半径と作動子の直径とが同一であるように設定するのが好ましい。

一対の遊星歯車体の間に、キャリアに軸支されて太陽歯車と噛み合うアイドル歯車を配置したときは、入力軸及び出力軸の周りに構成部品の重量が均等に配分されるため、回転バランスが良好となり、作動中における入力軸や出力軸の傾きや振動等が防止される。また、アイドル歯車によって、出力軸の太陽歯車とキャリアとの相対的な位置関係がより正確に保持される。

本発明に従って構成されたフリータイプ双方向クラッチの断面図。 図１に示すハウジングの正面図及び断面図。 図１に示す入力軸の正面図及び断面図。 図１に示す出力軸の正面図及び断面図。 図１に示す一対の遊星歯車体の一方の構成図。 図１に示す一対の遊星歯車体の他方の構成図。 図１に示すキャリア及びキャリア補助部材の正面図及び断面図。 図１に示すフリータイプ双方向クラッチの入力軸回転時の作動を示す断面図。 図１に示すフリータイプ双方向クラッチの出力軸回転時の作動を示す断面図。 図９に示す出力軸の回転方向の逆方向に出力軸が回転するときの作動を示す断面図。 貫通開口の円弧状周縁と作動子の外周面とが当接した際の当接角度を示す模式図。 従来のフリータイプ双方向クラッチの断面図。

以下、本発明に従って構成されたフリータイプ双方向クラッチの好適実施形態について図面を参照しつつ説明する。

図１に示すとおり、全体を符号２で示すフリータイプ双方向クラッチは、回転不能のハウジング４、ハウジング４内で共通の中心軸Ｏの回りに回転可能な入力軸６及び出力軸８を備える。

図２を参照してハウジング４について説明する。ハウジング４は、回転不能に固定される有底円筒状のハウジング本体１０と、ハウジング本体１０の開放端に装着されるシールド体１２とを備える。ハウジング本体１０は、矩形状の端面壁１４と、この端面壁１４の周縁から軸方向片側に延出する側壁１６とを有する。端面壁１４の中心部分には円形の通過開口１８が形成され、この通過開口１８の周縁から突出する円筒状の軸受部２０が端面壁１４の内面に形成されている。側壁１６の内周面は円筒状に形成されており、ハウジング本体１０においては、端面壁１４の内面と側壁１６の内面とで円形断面の内部空間２２が規定されている。また、側壁１６の延出端の四隅には、シールド体１２をハウジング本体１０に固定するためのねじ（図示していない。）が締結される雌ねじ２４が形成されている。

図２に示すとおり、矩形板状のシールド体１２の中心部分には円形の通過開口２６が形成され、この通過開口２６の周縁から突出する円筒状の軸受部２８がシールド体１２の片面に形成されている。また、シールド体１２の四隅には、シールド体１２をハウジング本体１０に固定するための上記ねじを通すための穴３０が形成されている。

図３を参照して入力軸６について説明する。入力軸６の片側端部には円盤状のディスク体３２が固着されている。このディスク体３２には、径方向において互いに対向する位置に一対の貫通開口３４ａ及び３４ｂが形成されている。各貫通開口３４ａ及び３４ｂは円弧状周縁３５ａ及び３５ｂを有する。円弧状周縁３５ａ及び３５ｂは互いに、ディスク体３２の径方向中心を通る直線Ｌを対称軸として線対称に形成されている。なお、各貫通開口３４ａ及び３４ｂの形状については、図示の実施形態では全体として弧状であるが、後述する一対の作動子のいずれか一方が円弧状周縁のいずれか一方に当接した際に、一対の作動子のいずれか他方が貫通開口の周縁に当接しないような形状であれば全体として弧状でなくてもよい。

図３に示すとおり、入力軸６には、モーター等の駆動源の回転軸（図示していない。）が連結される連結孔３６が形成されている。この連結孔３６には平坦部が設けられており、この平坦部を介して駆動源の回転軸と入力軸６とが一体となって回転するようになっている。また、ディスク体３２の中心部分には、出力軸８の片側部分を回転自在に支持する円形の支持孔３８が形成されている。この支持孔３８は、連結孔３６に連なっており、連結孔３６よりも小径に形成されている。さらに、ディスク体３２には、支持孔３８を挟んで径方向において互いに対向する位置に一対の弧状開口４０が形成されている。そして入力軸６は、図１に示すとおり、シールド体１２の軸受部２８の内周面に回転自在に支持される。

図１及び図４を参照して出力軸８について説明する。被駆動機器（図示していない。）に連結される円柱状の出力軸８の外周面には太陽歯車４２が固着されている。図４の断面Ａ−Ａにおいて太陽歯車４２よりも右側に位置する出力軸８の片側部分は、図１に示すとおり、ディスク体３２の支持孔３８に回転自在に支持される。一方、図４の断面Ａ−Ａにおいて太陽歯車４２よりも左側に位置する出力軸８の他側部分は、図１に示すとおり、ハウジング本体１０の軸受部２０の内周面に回転自在に支持される。また、ハウジング本体１０から突出する出力軸８の他側部分には平坦部が設けられており、この平坦部を介して出力軸８から被駆動機器に回転が伝達されるようになっている。

図１に示すとおり、ハウジング４の内部には、ディスク体３２及び太陽歯車４２のほか、一対の遊星歯車体４４ａ及び４４ｂと、一対の遊星歯車体４４ａ及び４４ｂを回転可能に軸支し共通の中心軸Ｏの回りに回転可能なキャリア４６とが配置されている。

図１、図５及び図６を参照して一対の遊星歯車体４４ａ及び４４ｂについて説明する。図１に示すとおり、一対の遊星歯車体４４ａ及び４４ｂは太陽歯車４２と噛み合う遊星歯車４８ａ及び４８ｂを有し、遊星歯車４８ａ及び４８ｂは太陽歯車４２を挟んで径方向において互いに対向する位置に配置されている。

図５及び図６に示すとおり、円盤状の遊星歯車４８ａ及び４８ｂの片面の中心部分には円形凹所５０ａ及び５０ｂが形成されている。遊星歯車４８ａ及び４８ｂの他面の中心部分には円柱状の回転軸５２ａ及び５２ｂが固着されている。回転軸５２ａ及び５２ｂには、一方向クラッチ５４ａ及び５４ｂを介して、端面に円形の通過開口５６ａ及び５６ｂが形成された有底円筒状の作動子５８ａ及び５８ｂが嵌め合わされている。図１中央の断面図に示すとおり、一対の作動子５８ａ及び５８ｂは、ディスク体３２の一対の貫通開口３４ａ及び３４ｂの内部に配置されている。また、図示の実施形態では、円弧状周縁３５ａ及び３５ｂの半径と作動子５８ａ及び５８ｂの直径とが同一である。なお、図５及び図６に示す遊星歯車体４４ａ及び４４ｂは、便宜上、図１に示す遊星歯車体４４ａ及び４４ｂよりも拡大している。

図５の断面Ｃ−Ｃ及び図６の断面Ｃ−Ｃを参照して説明を続けると、一方向クラッチ５４ａ及び５４ｂは、作動子５８ａ及び５８ｂの内周面に固定された円筒状の主部６０ａ及び６０ｂと、主部６０ａ及び６０ｂの内周面に周方向に間隔をおいて形成された複数の楔型凹所６２ａ及び６２ｂに配置された複数の円柱状のローラー６４ａ及び６４ｂとを有する。図５の断面Ｃ−Ｃに示すとおり、各楔型凹所６２ａの径方向寸法は、紙面上方から見て時計方向に向かって次第に狭くなっている。また、各楔型凹所６２ａには、時計方向に向かってローラー６４ａを押し付けるばね（図示していない。）が配置されている。図６の断面Ｃ−Ｃに示すとおり、各楔型凹所６２ｂの径方向寸法は、紙面上方から見て反時計方向に向かって次第に狭くなっている。また、各楔型凹所６２ｂには、反時計方向に向かってローラー６４ｂを押し付けるばね（図示していない。）が配置されている。

一方の遊星歯車体４４ａにおいては、図１中央の断面図の右方から見て、作動子５８ａが遊星歯車４８ａに対して反時計方向に回転する場合（あるいは遊星歯車４８ａが作動子５８ａに対して時計方向に回転する場合）には、回転軸５２ａと楔型凹所６２ａとの間にローラー６４ａが噛み込まれるため、遊星歯車４８ａと作動子５８ａとの相対的な空転が一方向クラッチ５４ａによって阻止され、遊星歯車４８ａと作動子５８ａとが一方向クラッチ５４ａを介して一体的に回転する。

また、一方の遊星歯車体４４ａにおいては、図１中央の断面図の右方から見て、作動子５８ａが遊星歯車４８ａに対して時計方向に回転する場合（あるいは遊星歯車４８ａが作動子５８ａに対して反時計方向に回転する場合）には、回転軸５２ａと楔型凹所６２ａとの間にローラー６４ａが噛み込まれず、遊星歯車４８ａと作動子５８ａとの相対的な空転が許容される。

他方の遊星歯車体４４ｂにおいては、図１中央の断面図の右方から見て、作動子５８ｂが遊星歯車４８ｂに対して時計方向に回転する場合（あるいは遊星歯車４８ｂが作動子５８ｂに対して反時計方向に回転する場合）には、回転軸５２ｂと楔型凹所６２ｂとの間にローラー６４ｂが噛み込まれるため、遊星歯車４８ｂと作動子５８ｂとの相対的な空転が一方向クラッチ５４ｂによって阻止され、遊星歯車４８ｂと作動子５８ｂとが一方向クラッチ５４ｂを介して一体的に回転する。

また、他方の遊星歯車体４４ｂにおいては、図１中央の断面図の右方から見て、作動子５８ｂが遊星歯車４８ｂに対して反時計方向に回転する場合（あるいは遊星歯車４８ｂが作動子５８ｂに対して時計方向に回転する場合）には、回転軸５２ｂと楔型凹所６２ｂとの間にローラー６４ｂが噛み込まれず、遊星歯車４８ｂと作動子５８ｂとの相対的な空転が許容される。このように、一方向クラッチ５４ａ及び５４ｂにおいては、それぞれ異なる回転方向の空転を許容するよう設定されている。

図１及び図７を参照してキャリア４６について説明する。図７に示すとおり、キャリア４６は、有底円筒状のキャリア本体６６と、キャリア本体６６の開放端に装着される補助プレート６８とを備える。キャリア本体６６は、円形端面壁７０と、この端面壁７０の周縁から軸方向片側に延出する円筒状の側壁７２とを有する。端面壁７０の中心部分には円形の装着開口７４が形成されている。端面壁７０の内面には、装着開口７４を中心とする円周上に周方向に間隔をおいて４個の円形突起７６が設けられている。また、側壁７２の延出端には、周方向に間隔をおいて４個の切り欠き７８が形成されている。そしてキャリア本体６６は、図１に示すとおり、ハウジング本体１０の軸受部２０の外周面に回転自在に装着される。

図７に示すとおり、円形板状の補助プレート６８の中心部分には円形の装着開口８０が形成されている。また、補助プレート６８には、装着開口８０を中心とする円周上に周方向に間隔をおいて４個の円形の支持孔８２が設けられている。補助プレート６８の外周縁には、周方向に間隔をおいて径方向外方に突出する弧状突出片８４が形成されている。そして、補助プレート６８においては、各突出片８４がキャリア本体６６の各切り欠き７８に位置づけられてキャリア本体６６に連結される。そうすると、キャリア本体６６の各円形突起７６と補助プレート６８の各支持孔８２とが軸方向において互いに対面することになる。また、図１に示すとおり、補助プレート６８は、シールド体１２の軸受部２８の外周面に回転自在に装着され、キャリア本体６６が回転した際にキャリア本体６６と一体的に回転する。

図１に示すとおり、フリータイプ双方向クラッチ２が組み立てられた際には、キャリア本体６６の円形突起７６に遊星歯車４８ａ及び４８ｂの円形凹所５０ａ及び５０ｂが回転自在に支持されると共に、補助プレート６８の支持孔８２に遊星歯車４８ａ及び４８ｂの回転軸５２ａ及び５２ｂが回転自在に支持される。

図示の実施形態では図１に示すとおり、ハウジング４の内部には、太陽歯車４２と噛み合う一対のアイドル歯車８６が設けられている。周方向において遊星歯車体４４ａ及び４４ｂ間に配置されているアイドル歯車８６は、遊星歯車４８ａ及び４８ｂと実質上同一の形状及び寸法に形成されている。そして、フリータイプ双方向クラッチ２が組み立てられた際には、アイドル歯車８６の円形凹所（符号省略）がキャリア本体６６の円形突起７６に回転自在に支持されると共に、アイドル歯車８６の回転軸８８（図１の断面Ａ−Ａ参照。）はディスク体３２の弧状開口４０を通って補助プレート６８の支持孔８２に回転自在に支持される。

次に、上述したとおりのフリータイプ双方向クラッチ２の作動について図８ないし図１１を参照して説明する。

まず、図８を参照して入力軸６から出力軸８への回転伝達について説明する。図８中央の断面図の右方から見て時計方向に入力軸６が中心軸Ｏの回りに回転すると、入力軸６に固着されたディスク体３２も時計方向に回転する。そうすると、図８の断面Ａ−Ａに示すとおり、貫通開口３４ｂの円弧状周縁３５ｂと、その貫通開口３４ｂの内部に配置された作動子５８ｂの外周面とが当接する。この状態となると、作動子５８ｂの外周面と円弧状周縁３５ｂとの当接点に働く摩擦力によって作動子５８ｂが自転できなくなり、作動子５８ｂは、一方向クラッチ５４ｂを及び遊星歯車４８ｂを介して、ディスク体３２と共にキャリア４６を時計方向に回転させる。

したがって、入力軸６が中心軸Ｏの回りに時計方向に回転すると、ディスク体３２、遊星歯車体４４ｂ、キャリア４６及び太陽歯車４２を介して出力軸８が中心軸Ｏの回りに時計方向に回転して、出力軸８に連結された被駆動機器に回転が伝達される。フリータイプ双方向クラッチ２では、円弧状周縁３５ａ及び３５ｂは互いに線対称に形成されているので、入力軸６が中心軸Ｏの回りに反時計方向に回転すると、円弧状周縁３５ａと作動子５８ａとが当接し、上述したとおりの回転伝達と同様な回転伝達が行われ、出力軸８が中心軸Ｏの回りに反時計方向に回転する。

次に、図９及び図１０を参照して出力軸８が回転した場合の入力軸６への回転伝達の遮断について説明する。

図９に示すとおり、入力軸６の時計方向の回転が停止して、作動子５８ｂの外周面が円弧状周縁３５ｂに当接した状態（図９の断面Ａ−Ａ参照。）で、図９中央の断面図の右方から見て時計方向に出力軸８が回転した場合には、太陽歯車４２から遊星歯車４８ａ及び４８ｂに反時計方向の自転の回転トルクが付与される。このとき、遊星歯車４８ｂは、一方向クラッチ５４ｂにより作動子５８ｂに対する空転が阻止されて作動子５８ｂと一体的に回転することになるが、太陽歯車４２の時計方向の回転によって遊星歯車体４４ｂ全体がキャリア４６と共に時計方向にわずかに移動する。この結果、作動子５８ｂの外周面が円弧状周縁３５ｂから離間するので、遊星歯車４８ｂの自転が可能となる。また、遊星歯車４８ａにおいては、反時計方向の自転の回転トルクが付与されると、一方向クラッチ５４ａにより作動子５８ａに対する空転が許容されるので自転が可能である。したがって、出力軸８が中心軸Ｏの回りに時計方向に回転したときは、双方の遊星歯車４８ａ及び４８ｂの自転が許容されて出力軸８が空転し、出力軸８から入力軸６への回転の伝達が遮断される。

図１０に示すとおり、入力軸６の時計方向の回転が停止して、作動子５８ｂの外周面が円弧状周縁３５ｂに当接した状態（図１０の断面Ａ−Ａ参照。）で、図１０中央の断面図の右方から見て時計方向に出力軸８が回転した場合には、太陽歯車４２から遊星歯車４８ａ及び４８ｂに時計方向の自転の回転トルクが付与される。このときは、一方向クラッチ５８ｂにより作動子５８ｂに対する遊星歯車４８ｂの時計方向の空転が許容されるので、作動子５８ｂの外周面が円弧状周縁３５ｂに当接していても（図１０の断面Ａ−Ａ参照。）、遊星歯車４８ｂの自転が可能である。また、遊星歯車体４４ａにおいては、この状態において作動子５８ａが円弧状周縁３５ａに当接していないため、一方向クラッチ５４ａにより作動子５８ａに対する遊星歯車４８ａの時計方向の空転が阻止されていても、遊星歯車体４４ａ全体としての自転が可能である。したがって、出力軸８が中心軸Ｏの回りに反時計方向に回転したときも、双方の遊星歯車４８ａ及び４８ｂの自転が許容されて出力軸８が空転し、出力軸８から入力軸６への回転の伝達が遮断される。

このように、フリータイプ双方向クラッチ２では、入力軸６が停止する以前に回転していたのと同一方向に出力軸８が回転したときは、円弧状周縁３５ａ又は３５ｂに当接していた作動子５８ａ又は５８ｂの外周面が円弧状周縁３５ａ又は３５ｂから離れて、遊星歯車４８ａ又は４８ｂの自転を許容する。フリータイプ双方向クラッチ２においては、作動子５８ａ又は５８ｂの断面が円形でありその外周面がディスク体３２の円弧状周縁３５ａ又は３５ｂに当接するので、当接する位置から作動子５８ａ又は５８ｂがわずかに移動すると遊星歯車４８ａ又は４８ｂの自転が可能となる。つまり、直線部を重ね合わせて当接する特許文献２のフリータイプ双方向クラッチと比較すると、作動子５８ａ又は５８ｂをディスク体３２の円弧状周縁３５ａ又は３５ｂに近接して配置することが可能であって、入力軸６から出力軸８への回転伝達が迅速に行われることとなり、フリータイプ双方向クラッチ２は、入力軸６から出力軸８への回転伝達の応答性に優れたものとなっている。

フリータイプ双方向クラッチ２では、出力軸８がどちらの方向に回転した場合でも、入力軸６の回転が停止した状態の停止位置を保持したまま、双方の遊星歯車４８ａ及び４８ｂを自転させて、入力軸６への回転伝達を遮断することができる。また、フリータイプ双方向クラッチ２では、遊星歯車体４４ａ及び４４ｂが線対称に配置されているので、入力軸６の反時計方向の回転が停止したときも、同様な作動で出力軸８から入力軸６への回転伝達を遮断できるのは明らかである。

ところで、本発明のフリータイプ双方向クラッチ２では、図１１に示すように、入力軸６から出力軸８への回転伝達時には作動子５８ｂの外周面をディスク体３２の円弧状周縁３５ｂに当接させ、当接点Ｐに働く摩擦力により作動子５８ｂの自転を拘束する。摩擦力を増大させるには当接点Ｐの法線方向の分力を増加させる必要があるが、摩擦力が過大になると、出力軸８を空転させるときに作動子５８ｂの外周面を円弧状周縁３５ｂから離間させるのが困難となる。このような点を考慮すると、当接点Ｐから入力軸６及び出力軸８の共通の中心軸Ｏまでを結ぶ線分Ｌ１と、当接点Ｐから作動子５８ｂの径方向中心Ｃまでを結ぶ線分Ｌ２とのなす角度が１５±３度であり、円弧状周縁３５ｂの半径と作動子５８ｂの直径とが同一であるように設定するのが好ましい。なお、作動子５８ａと円弧状周縁３５ａとの関係についても同様である。

図示の実施形態のように、一対の遊星歯車体４４ａ及び４４ｂの間に、キャリア４６に軸支されて太陽歯車４２と噛み合うアイドル歯車８６を配置したときは、入力軸６及び出力軸８の周りに構成部品の重量が均等に配分されるため、回転バランスが良好となり、作動中における入力軸６や出力軸８の傾きや振動等が防止される。また、アイドル歯車８６によって、出力軸８の太陽歯車４２とキャリア４６との相対的な位置関係がより正確に保持される。

２：フリータイプ双方向クラッチ
４：ハウジング
６：入力軸
８：出力軸
３２：ディスク体
３４ａ、３４ｂ：貫通開口
３５ａ、３５ｂ：円弧状周縁
４２：太陽歯車
４４ａ、４４ｂ：遊星歯車体
４６：キャリア
４８ａ、４８ｂ：遊星歯車
５２ａ、５２ｂ：回転軸
５４ａ、５４ｂ：一方向クラッチ
５８ａ、５８ｂ：作動子

Claims (3)

1. 回転不能のハウジング、前記ハウジング内で共通の中心軸の回りに回転可能な入力軸及び出力軸を備え、前記入力軸からの正・逆方向の回転は前記出力軸に伝達されるとともに、前記出力軸から前記入力軸への回転の伝達は、前記出力軸が空転して遮断されるフリータイプ双方向クラッチであって、
   前記ハウジングの内部には、前記入力軸に固着されたディスク体と、前記出力軸に固着された太陽歯車と、前記太陽歯車と噛み合う遊星歯車を有する一対の遊星歯車体と、前記遊星歯車体を回転可能に軸支し前記共通の中心軸の回りに回転可能なキャリアとが配置され、
   前記一対の遊星歯車体は、一方向クラッチを介して前記遊星歯車の回転軸に嵌め合わされた円筒状の作動子を有するとともに、前記一対の遊星歯車体のそれぞれの前記一方向クラッチは、異なる回転方向の空転を許容するよう設定され、
   前記ディスク体には円弧状周縁を有する一対の貫通開口が形成され、前記円弧状周縁のそれぞれは互いに、前記ディスク体の径方向中心を通る直線を対称軸として線対称に形成され、
   前記一対の遊星歯車体のそれぞれの作動子は、前記一対の貫通開口の内部に配置されており、
   前記入力軸が回転したときは、前記貫通開口の一方の前記円弧状周縁とその前記貫通開口の内部に配置された前記作動子の外周面とが当接し、その前記作動子に嵌め合わされた前記遊星歯車の空転が阻止されて、前記太陽歯車が前記ディスク体及び前記キャリアと一体的に回転するとともに、前記出力軸が回転したときは、前記一対の遊星歯車体の双方における遊星歯車の自転が許容されて、前記入力軸への回転の伝達が遮断されることを特徴とするフリータイプ双方向クラッチ。
2. 前記入力軸が回転したときに前記円弧状周縁と前記作動子の外周面とが当接した当接点から前記共通の中心軸までを結ぶ線分と、前記当接点から前記作動子の径方向中心までを結ぶ線分とのなす角度は１５度±３度であり、
   前記円弧状周縁の半径と前記作動子の直径とが同一である、請求項１に記載のフリータイプ双方向クラッチ。
3. 前記一対の遊星歯車体の間には、前記キャリアに軸支されて前記太陽歯車と噛み合うアイドル歯車が配置されている、請求項１又は２に記載のフリータイプ双方向クラッチ。