JP2020133868A - 逆入力遮断クラッチ - Google Patents
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Abstract
Description
前記出力部材は、前記入力部材と同軸に配置される。
前記被押圧部材は、被押圧面を有する。
前記係合子は、前記入力部材に回転トルクが入力されると前記入力部材との係合に基づき前記被押圧面から離れる方向に移動して前記出力部材と係合することにより前記入力部材に入力された回転トルクを前記出力部材に伝達し、かつ、前記出力部材に回転トルクが逆入力されると前記出力部材との係合に基づき前記被押圧面に近づく方向に移動して前記被押圧面に当接することにより前記出力部材に逆入力された回転トルクを完全に遮断する、すなわち、前記入力部材に伝達しないか、又は、前記出力部材に逆入力された回転トルクの一部を前記入力部材に伝達し残部を遮断する。
特に本発明では、前記係合子を、複数の係合子素板を前記入力部材の軸方向に積層した積層構造を有するものとしている。
あるいは、前記複数の係合子素板を、互いに結合した構成とすることもできる。
前記複数の係合子素板を互いに結合する場合には、たとえば、接着剤、粘着テープ、リベット、ねじ、溶接などの固定手段を用いて結合することができる。
あるいは、前記係合子素板を、合成樹脂の射出成形品とすることもできる。
この場合には、前記含油プレートとして、前記係合子素板の輪郭形状と同形又は前記係合子素板の輪郭形状よりも小さい輪郭形状を有するものを使用し、前記含油プレートの外周縁が、前記係合子の外周面からはみ出さないようにすることができる。
前記含油プレートとしては、たとえば、ポリアセタール、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリエチレン、ポリブチレンテレフタラートなどをベース樹脂とし、該ベース樹脂の内部に潤滑油を均一に分散させたものを使用することができる。
実施の形態の第1例について、図1〜図10を用いて説明する。なお、以下の説明において、軸方向、径方向及び周方向とは、特に断らない限り、逆入力遮断クラッチ1の軸方向、径方向及び周方向をいう。本例において、逆入力遮断クラッチ1の軸方向、径方向及び周方向は、入力部材2の軸方向、径方向及び周方向と一致し、出力部材3の軸方向、径方向及び周方向と一致し、かつ、被押圧部材4の軸方向、径方向及び周方向と一致する。
本例の逆入力遮断クラッチ1は、ロック式の逆入力遮断クラッチであり、入力部材2と、出力部材3と、被押圧部材4と、1対の係合子5とを備えている。逆入力遮断クラッチ1は、入力部材2に入力される回転トルクを出力部材3に伝達するのに対し、出力部材3に逆入力される回転トルクは完全に遮断して入力部材2に伝達しないか又はその一部のみを入力部材2に伝達して残部を遮断する逆入力遮断機能を有している。
本例の逆入力遮断クラッチ1の動作について説明する。
(入力部材2に回転トルクが入力された場合)
先ず、入力部材2に入力側機構から回転トルクが入力された場合を説明する。
入力部材2に回転トルクが入力されると、図6に示すように、係合子側入力係合部14の内側で、入力部材側係合部7が入力部材2の回転方向(図6の例では時計方向)に回転する。すると、入力部材側係合部7の径方向内側面が係合子側入力係合部14の内面を径方向内方に向けて押圧し、1対の係合子5を、被押圧面10から離れる方向にそれぞれ移動させる。つまり、1対の係合子5を、入力部材2との係合に基づき、互いに近づく方向である径方向内方に(図6の上側に位置する係合子5を下方に、図6の下側に位置する係合子5を上方に)それぞれ移動させる。これにより、1対の係合子5の底面12が互いに近づく方向に移動し、1対の係合子側出力係合部15が出力部材3の出力部材側係合部9を径方向両側から挟持する。すなわち、出力部材3を、出力部材側係合部9の長軸方向が係合子5の底面12と平行になるように回転させつつ、出力部材側係合部9と1対の係合子側出力係合部15とをがたつきなく係合させる。したがって、入力部材2に入力された回転トルクは、1対の係合子5を介して、出力部材3に伝達され、出力部材3から出力される。本例の逆入力遮断クラッチ1は、入力部材2に回転トルクが入力されると、入力部材2の回転方向に関係なく、1対の係合子5を、被押圧面10から離れる方向にそれぞれ移動させる。そして、入力部材2の回転方向にかかわらず、入力部材2に入力された回転トルクを、1対の係合子5を介して、出力部材3に伝達する。
次に、出力部材3に出力側機構から回転トルクが逆入力された場合を説明する。
出力部材3に回転トルクが逆入力されると、図7に示すように、出力部材側係合部9が、1対の係合子側出力係合部15同士の内側で、出力部材3の回転方向(図7の例では時計方向)に回転する。すると、出力部材側係合部9の角部が係合子側出力係合部15の底面を径方向外方に向けて押圧し、1対の係合子5を、被押圧面10に近づく方向にそれぞれ移動させる。つまり、1対の係合子5を、出力部材3との係合に基づき、互いに離れる方向である径方向外方に(図7の上側に位置する係合子5を上方に、図7の下側に位置する係合子5を下方に)それぞれ移動させる。これにより、1対の係合子5のそれぞれの押圧面11を、被押圧部材4の被押圧面10に対して押し付ける。この際、押圧面11と被押圧面10とは、押圧面11の周方向に関する全範囲又は一部(たとえば中央部)で接触する。この結果、出力部材3に逆入力された回転トルクが、図示しない他の部材に固定された被押圧部材4に伝わることで完全に遮断されて入力部材2に伝達されないか、又は、出力部材3に逆入力された回転トルクの一部のみが入力部材2に伝達され残部が遮断される。出力部材3に逆入力された回転トルクを完全に遮断して入力部材2に伝達されないようにするには、押圧面11が被押圧面10に対して摺動(相対回転)しないように、1対の係合子5を出力部材側係合部9と被押圧部材4との間で突っ張らせ、出力部材3をロックする。これに対し、出力部材3に逆入力された回転トルクのうちの一部のみが入力部材2に伝達され残部が遮断されるようにするには、押圧面11が被押圧面10に対して摺動するように、1対の係合子5を出力部材側係合部9と被押圧部材4との間で突っ張らせ、出力部材3を半ロックする。つまり、押圧面11を被押圧面10に対して摺動させる際に生じる摺動摩擦力により、出力部材3には、逆入力された回転トルクとは反対向きのブレーキトルクが加わる。このため、出力部材3に逆入力された回転トルクの一部のみが、係合子5を介して入力部材3に伝達される。
出力部材3に回転トルクが逆入力されることで、出力部材側係合部9の角部が係合子側出力係合部15の底面に当接すると、図8に示すように、出力部材側係合部9の角部と係合子側出力係合部15の底面との当接部Xには、係合子側出力係合部15の底面に対し垂直方向に法線力Fcが作用する。また、当接部Xには、出力部材側係合部9と係合子側出力係合部15との間の摩擦係数をμとすると、係合子側出力係合部15の底面と平行な方向に摩擦力μFcが作用する。ここで、当接部Xに作用する接線力Ftの作用線の方向と係合子側出力係合部15の底面との間のくさび角をθとすると、接線力Ftは、次の式(1)により表される。
Ft=Fc・sinθ+μFc・cosθ ・・・(1)
このため、法線力Fcは、接線力Ftを用いて、次の(2)式により表される。
Fc=Ft/(sinθ+μ・cosθ) ・・・(2)
T=r・Ft ・・・(3)
T´=μ´RFc ・・・(4)
したがって、より大きなブレーキ力を得るには、摩擦係数μ´、距離R、法線力Fcを大きくすれば良いことが分かる。
T<T´ ・・・(5)
また、上記(5)式に上記(1)〜(4)式を代入すると次の(6)式が得られる。
μ´R/(sinθ+μ・cosθ)>r ・・・(6)
上記(6)式からは、押圧面11と被押圧面10との間の摩擦係数μ´を大きくすれば、距離Rを小さくしても、出力部材3をロックさせられることが分かる。
R>10r(sinθ+0.1cosθ) ・・・(7)
上記(7)式からは、出力部材3の回転中心Oから当接部Xまでの距離rと、出力部材3の回転中心Oから当接部Yまでの距離Rと、接線力Ftの作用線の方向と係合子側出力係合部15の底面との間のくさび角θとを適切に設定することで、出力部材3をロックさせられることが分かる。
T>T´ ・・・(8)
また、上記(6)式からも明らかな通り、出力部材側係合部9と係合子側出力係合部15との間の摩擦係数μ、押圧面11と被押圧面10との間の摩擦係数μ´、回転中心Oから当接部Xまでの距離r、回転中心Oから当接部Yまでの距離R、接線力Ftの作用線の方向と係合子側出力係合部15の底面との間のくさび角θをそれぞれ適切に設定することで、出力部材3を半ロックさせることができる。
本例の逆入力遮断クラッチ1は、入力部材2及び出力部材3のそれぞれの回転の少なくとも一部を、係合子5の径方向移動に変換する。そして、このように入力部材2及び出力部材3の回転を係合子5の径方向移動に変換することで、係合子5を、該係合子5の径方向内側に位置する出力部材3に係合させたり、あるいは、係合子5を、該係合子5の径方向外側に位置する被押圧部材4に押し付けるようにしている。このように、本例の逆入力遮断クラッチ1は、入力部材2及び出力部材3のそれぞれの回転によって制御される係合子5の径方向移動に基づき、入力部材2から出力部材3に回転トルクが伝達可能になる出力部材3のロック又は半ロック解除状態と、出力部材3の回転が防止又は抑制される出力部材3のロック又は半ロック状態とを切り替えることができるため、逆入力遮断クラッチ1の装置全体の軸方向寸法を短くできる。
実施の形態の第2例について、図11を用いて説明する。
本例では、係合子5aの径方向外側面のうち、周方向に離隔した2個所位置に、被押圧面10(図1参照)に対して押し付けられる押圧面11aを設けている。それぞれの押圧面11aは、被押圧面10の曲率半径よりも小さな曲率半径を有する、円筒面状の凸面である。係合子5aの径方向外側面の周方向中間部に位置する1対の押圧面11a同士の間には、被押圧面10に対して押し付けられない(被押圧面10との間に常に隙間が存在する)平坦面状の非接触面20を設けている。このため、係合子5aの径方向に関する幅寸法は、実施の形態の第1例の係合子5に比べて小さくなっている。また、実施の形態の第1例の係合子5の径方向外側面の輪郭形状は、全体が円弧状であったのに対し、本例の係合子5aの径方向外側面の輪郭形状は、1対の円弧部の端部同士を直線部により接続することで構成されている。
その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第1例と同じである。
実施の形態の第3例について、図12を用いて説明する。
本例では、係合子5bを構成する軸方向に隣り合う係合子素板16の同士の間に、含油プレート22を挟持している。含油プレート22は、たとえば、ポリアセタール、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリエチレン、ポリブチレンテレフタラートなどをベース樹脂とし、該ベース樹脂の内部に潤滑油を均一に分散させて構成されている。
その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第1例と同じである。
2 入力部材
3 出力部材
4 被押圧部材
5、5a、5b 係合子
6 入力軸部
7 入力部材側係合部
8 出力軸部
9 出力部材側係合部
10 被押圧面
11 押圧面
12 底面
13 側面
14 係合子側入力係合部
15 係合子側出力係合部
16、16a 係合子素板
17、17a 押圧辺
18 貫通孔
19 凹部
20 非接触面
21 直線部
22 含油プレート
23 通孔
Claims (6)
- 入力部材と、
該入力部材と同軸に配置された出力部材と、
被押圧面を有する被押圧部材と、
前記入力部材に回転トルクが入力されると、前記入力部材との係合に基づき前記被押圧面から離れる方向に移動して前記出力部材と係合することにより、前記入力部材に入力された回転トルクを前記出力部材に伝達し、かつ、前記出力部材に回転トルクが逆入力されると、前記出力部材との係合に基づき前記被押圧面に近づく方向に移動して前記被押圧面に接触することにより、前記出力部材に逆入力された回転トルクを完全に遮断するか又は前記出力部材に逆入力された回転トルクの一部を前記入力部材に伝達し残部を遮断する係合子と、を備え、
前記係合子は、複数の係合子素板を前記入力部材の軸方向に積層した積層構造を有する、
逆入力遮断クラッチ。 - 前記複数の係合子素板は、互いに結合されていない、請求項1に記載の逆入力遮断クラッチ。
- 前記複数の係合子素板は、互いに結合されている、請求項1に記載の逆入力遮断クラッチ。
- 前記係合子素板は、金属板のプレス成形品である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の逆入力遮断クラッチ。
- 隣り合う前記係合子素板同士の間に、含油プレートが挟持されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の逆入力遮断クラッチ。
- 前記含油プレートは、前記係合子素板の輪郭形状と同形又は前記係合子素板の輪郭形状よりも小さい輪郭形状を有する、請求項5に記載の逆入力遮断クラッチ。
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