JP2590563B2 - ワンウェイクラッチ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、一般の機械装置に利用できる回転伝達装
置の中で、一方向のみの伝達機能をもつワンウェイクラ
ッチ装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のワンウェイクラッチ装置の一つに、くさび機構
方式がある。この方式によるワンウェイクラッチ装置
は、くさび機構内に置かれたローラー或いは異形スプラ
グ等が、くさび効果にもとずく摩擦力によって、ロック
状態になる方向に回転力の伝達作用が生じ、逆方向に
は、くさび効果が解消され非伝達な滑り状態を呈すると
いう作動原理にもとずいている。そして、この方式によ
るワンウェイクラッチ装置は、比較的簡単な構造で構成
出来ることから、多くの具体的な応用形態ともって広く
実用され、機械的手段のみによるワンウェイクラッチ装
置の範囲では、従来装置を代表するものであるとも言え
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ワンウェイクラッチ装置は回転力の伝達状態と非伝達
状態とが、その周辺外部装置の状態から定まる必要性に
応じて交番自在にかつ確実に作動する必要があり、上記
従来装置においても、非伝達から伝達への状態移行に際
して、くさび機構の初期形成が最も重要である。くさび
機構が初期形成されると連鎖反応的にローラーや異形ス
プラグ等がその中に引き込まれてくさび効果が高まり、
確実に伝達状態への移行が達せられる。そうするために
は、少なくとも上記伝達状態への移行直前において、ロ
ーラーや異形スプラグ等に上記引き込みに必要な摩擦力
が作用していなければならず、従来装置ではそれに関す
る初期予圧力を、専用に設けたスプリング等から弾性力
として与えるようになされていた。ところがこの弾性力
は、作動原理上でそれを必要としない非伝達空転時にま
で一様に与えられてしまうのでドラッグトルクが発生す
る。このことは、くさび方式による装置の実際構成上の
特徴から通常には避け得ないことであって、それがため
に従来装置では、本来は無用であるはずのドラッグトル
クの残留を、全体動作上の必要性から容認せざるを得な
かった。ところが、よく知られているように、ワンウェ
イクラッチ装置におけるドラッグトルクは、単に無用で
ある事のみにとどまらず、非伝達空転時の動力ロスの増
大に直接影響を及ぼしている。また、従来装置のローラ
ーや異形スプラグ等は、それ自体に働く遠心力作用を上
記引き込み作用に影響させる。そのために高回転で使用
する装置ほど高い初期予圧力を与えてその遠心力作用を
補償させることがあり、そのような場合はドラッグトル
クの増加ひいては空転ロスの増大問題が一層深刻であ
る。

この発明は上記のような課題を解消するためになされ
たもので、遊星歯車機構が有する性質を活用し新規の機
構原理を導入したワンウェイクラッチ装置を得ることを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係わるワンウェイクラッチ装置は、主動軸
と一体的に回転する中心歯車と、この中心歯車に噛合っ
て遊星運動を行なう遊星歯車と、この遊星歯車に上記中
心歯車まわりの遊星運動を行なえるように支軸手段が備
えられている遊星軸ホルダーと、この遊星軸ホルダーに
制御ピンと係合させるべく形成されている基準滑り溝
と、上記遊星歯車の軸方向端面から突出しその歯車の中
心線に平行でかつ偏心して位置させた衛星軸と、上記中
心歯車と同心で回転可能なように支軸手段が備えられて
いる第１および第２回動板と、これら両回動板のそれぞ
れに上記衛星軸を囲繞する第１および第２異形穴と、上
記第１および第２回動板のそれぞれに制御ピンと係合さ
せた第１および第２滑り溝と、上記中心歯車と同心で回
転可能なように支軸手段が備えられている回転フレーム
と、この回転フレームに制御ピンと係合させた制御滑り
溝と、上記基準滑り溝、第１および第２滑り溝、制御滑
り溝からなる滑り溝群のそれぞれに同時に係合させてい
る上記制御ピンとから構成され、上記中心歯車と回転フ
レームとの一方向の相対回転運動に対しては、上記制御
ピンと滑り溝群のそれぞれとの相互作用によって上記第
１異形穴と第２異形穴とが上記衛星軸を挟込んで衛星運
動が拘束され、一方、上記中心歯車と回転フレームとの
他の一方向の相対回転運動に対しては、上記第１異形穴
と第２異形穴とが上記衛星軸の衛星運動の拘束を解除す
るようにしたことを特徴とする。

〔作 用〕

この発明においては、主動軸と定めた回転軸に例えば
時計回り方向の回転を与えると内部機構が伝達状態にな
り、従動軸と定めた回転軸に時計回り方向の回転が現れ
るが、主動軸に反時計回り方向の回転を与えようとすれ
ば、内部機構が非伝達状態になり従動軸を回転させるこ
とは出来ない。すなわち、この装置は、外部に接続可能
な一対の回転軸の間であらかじめ定められた所定の回転
方向にのみ回転伝達機能を果たすべく作動する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図はこの発明によるワンウェイクラッチ装置の正面断
面図、第２図は外観から見た側面図、第３図〜第６図は
第１図に示したそれぞれの断線から切断した各々の断面
図である。

各図において、10は主動軸で、この主動軸10には中心
歯車20が固定されている。30は上記主動軸10と一軸状に
遊嵌された従動軸であって、この従動軸30には回転フレ
ーム40が一体的に固設されていて、この回転フレーム40
は、軸受部41と平板部42とが固定され、その二組が円筒
部43の両端に固定されてなる構成体で、平板部42にカム
溝状の左右１対の制御滑り溝44が備わり、軸受部41の二
箇所を各々主動軸10に遊嵌させている。上記中心歯車20
に対して上，下に対称な位置に二個の遊星歯車50が配置
され噛み合わせてある。この遊星歯車50の軸方向両側に
遊星軸51が設けてある。52は偏心穴で、偏心穴52は遊星
歯車50の中心軸の両側へ所定量偏心させてこの歯車50を
貫通した一対の平行穴で、この穴52に衛星軸53が遊嵌さ
れ、上記遊星軸51の両外側へ突出させてあり、軸方向位
置を端板91で規制されている。60は遊星軸ホルダーで、
この遊星軸ホルダー60は一対の平板部61が円筒部62の両
端に一体固着されて備わる構成体で、両平板部61にそれ
ぞれ上，下二個の軸受穴63と左右二個の基準滑り溝64と
中心に一個のセンター穴65とを備え、その軸受穴63に上
記衛星軸51を遊嵌させ、センター穴65を上記軸受部41に
遊嵌させている。70および80は第１と第２の回転板であ
って第１回動板70と第２回動板80には、それぞれ上，下
二個ずつの第１異形穴71および第２異形穴81と、それぞ
れ左右二個ずつの第１滑り溝72および第２滑り溝82を備
え、それぞれ中心に一個ずつのセンター穴73および83を
備えている。これらの回動板70,80は遊星軸ホルダー60
の両側に各一枚ずつ配置され、それぞれ上記軸受部41に
センター穴73および83を遊嵌させている。それぞれの第
１異形穴71と第２異形穴81とは、共に衛星軸53を囲繞し
て設置されている。90は制御ピンで、この制御ピン90
は、上記基準滑り溝64,上記第１滑り溝72,上記第２滑り
溝82と、上記制御滑り溝44および端板91の長穴92にそれ
ぞれ貫装させ両端の径大部90aにより軸方向に止めてあ
る。なお、上記した端板91は、その長穴92とセンター穴
93とを有する平板で、上記衛星軸53の軸方向位置を定め
るために設けられたもので、そのセンター穴93を軸受部
41に遊嵌されている。

次に第７図および第８図を参照して動作を説明する。

第７図の（ａ）図および（ｂ）図は第１図装置の動作
を説明するための機構図である。（ａ）図は遊星軸ホル
ダー60の軸受穴63,基準滑り溝64,センター穴65と、回転
フレーム40の制御滑り溝44と、制御ピン90との輪郭を重
ね画きしたものである。この図の状態において、例えば
中心歯車20が時計回り方向に回転し、遊星軸ホルダー60
にその反作用が生じ得るとすれば、遊星軸ホルダー60に
中心歯車20と同方向のつれ回り作用が生じ、結果として
制御ピン90は実線矢印のように装置の中心から遠ざかる
方向へ移動させられる。中心歯車の回転が上記と逆であ
るときは、制御ピン90は破線矢印のように装置の中心に
向かって移動させられる。即ちこの装置で、制御滑り溝
44と基準滑り溝64とは、中心歯車20の回転方向に対応さ
せて制御ピン90を移動させる目的で設けられている。

次にその（ｂ）図は、第１回動板70と第２回動板80と
に備わる第１異形穴71と第２異形穴81,第１滑り溝72と
第２滑り溝82および両センター穴73,83の関係を、制御
ピン90と共に輪郭を重ね画して示している。上記（ａ）
図で説明したように、中心歯車20の回転方向に応じて、
制御ピン90が実線矢印のように装置の外方へ移動すると
きは、第1,第２両回動板70,80が、第1,第２滑り溝72,82
によって回動変位させられ、第1,第２異形穴71,81も実
線矢印方向に回動変位し両者が囲う開口幅が減じて行く
ことを示している。その逆向きは破線矢印で示した通り
で、開口幅が最大になる方向へ移動する。即ちこの装置
の第１滑り溝72と第２滑り溝82とは、中心歯車20の回転
方向に対応させて、第1,第２回動板70,80に相対的な回
動変位を与える目的で設けられ、第1,第２異形穴71,81
は、衛星軸53を囲繞して、両者で定めている開口幅を、
縮小、または拡大させる目的で設けられている。

第８図の（ａ）図および（ｂ）図は第１図装置の回転
伝達状態および回転非伝達状態における基準滑り溝64,
第１滑り溝72,第２滑り溝82,制御滑り溝44の関係、なら
びに第１異形穴71,第２異形穴81,衛星軸53の関係を示す
ため、それらを軸方向に透視して上記各溝，穴，軸など
の輪郭線を一様に重ね画きしたものである。

上記（ａ）図において、中心歯車20が、いま時計回り
方向に回転していると、同方向のつれ回り作用が遊星軸
ホルダー60に働くので、基準滑り溝64を介し制御ピン90
が制御滑り溝44内の最も外側へ移動し、その位置に保持
させられている。この状態で第１滑り溝72と第２滑り溝
82によって第１異形穴71と第２異形穴81とが囲う形状は
衛星軸53を挟み込むように最小に閉じられ、衛星軸53の
偏心運動が阻止されるためこの装置内部の相対運動のす
べてがロックされる。主動軸10から従動軸40まで一体と
なって回転し、この装置は確実な回転伝達状態になって
いる。

次にその（ｂ）図において、中心歯車20の回転が反時
計回り方向に変わっている。同方向のつれ回り作用が遊
星軸ホルダー60に働くので、基準滑り溝64を介し制御ピ
ン90が制御滑り溝44内の最も中心に近い側へ移動し、そ
の位置を保持させられている。この状態で第１滑り溝72
と第２滑り溝82によって第１異形穴71と第２異形穴81と
が囲う形状は最大に開いて遊星軸53の運動軌跡の最外周
より大きくされ、衛星軸53の衛星運動は自由に許されて
いる。中心歯車20を回転させても遊星歯車50が回転フレ
ーム40の運動とは無関係に空転するのみであり、主動軸
10から従動軸30に向かっては回転非伝達状態になってい
る。

なお、以上に説明した実施例で、衛星歯車50は二個使
用しているが、これに限定されるものではない。使用個
数は伝達トルク容量等に応じて少なくとも一個から、上
限は制限なく自由に選択可能で、幾らに設定してもこの
発明の目的は達成できる。

また、以上に説明した実施例で、衛星軸53は遊星歯車
50の一個に付き二個使用しているが、これに限定される
ものではなく、上記遊星歯車50の使用個数が一個の場合
のみは、衛星軸53が二個必要であるが、それ以外は遊星
歯車50の一個に付き少なくとも一個が設けてあればこの
発明の目的は達成できる。

更に、以上の実施例においては、制御ピン90およびこ
れを滑合させる基準滑り溝64,第１滑り溝72,第２滑り溝
82,制御滑り溝44を各二個ずつ設置しているが、これに
限定されるものではない。その数は少なくとも各一個か
ら、上限は制限されることはなく、幾らに設定してもこ
の発明の目的は達成できる。

更にまた、以上の実施例においては、主動軸10と従動
軸30を特定して説明したが、必ずしもこれに限定される
ものではない。それらの呼び名と逆に、従動軸30から主
動軸10に向かっての回転運動の伝達も可能であり、それ
がどちらであってもこの発明の目的は達成できる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、遊星歯車機構
が連がり固定で一体回転する状態を回転伝達の手段に利
用し、上記遊星歯車機構の空転状態を回転非伝達状態に
する手段として用いたワンウェイクラッチ装置が得られ
る。上記装置における伝達状態と非伝達状態との移行は
装置内部の各歯車が通常の噛み合いで回転変位し確実に
行なわれ、その伝達状態と非伝達状態は、それぞれ完全
に独立した動作であるため、従来装置に見られるような
初期予圧をかけることなど全く必要とせずに動作でき
る。これによって、従来の観念によるドラッグトルクを
基本的に排除したので、非伝達空転時の動力損失が少な
く、装置自体の機能劣化が少なく高精度で長期に亘って
使用可能な装置となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるワンウェイクラッチ
装置の正面断面図で、第２図のＩ−Ｉ線断面図、第２図
は上記装置の側面図、第３図は第１図のIII−III線によ
る断面図、第４図は同じくIV−IV線による断面図、第５
図は同じくＶ−Ｖ線による断面図、第６図は同じくVI−
VI線による断面図、第７図（ａ），（ｂ）および第８図
（ａ），（ｂ）は装置の動作を説明するための機構図で
ある。 10……主動軸、20……中心歯車、40……回転フレーム、
44……制御滑り溝、50……遊星歯車、51……遊星軸、53
……衛星軸、60……遊星軸ホルダー、64……基準滑り
溝、70……第１回動板、71……第１異形穴、72……第１
滑り溝、80……第２回動板、81……第２異形穴、82……
第２滑り溝、90……制御ピン。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主動軸と一体的に回転する中心歯車と、こ
   の中心歯車に噛合って遊星運動を行なう遊星歯車と、こ
   の遊星歯車に上記中心歯車まわりの遊星運動を行なえる
   ように支軸手段が備えられている遊星軸ホルダーと、こ
   の遊星軸ホルダーに制御ピンと係合させるべく形成され
   ている基準滑り溝と、上記遊星歯車の軸方向端面から突
   出しその歯車の中心線に平行でかつ偏心して位置させた
   衛星軸と、上記中心歯車と同心で回転可能なように支軸
   手段が備えられている第１および第２回動板と、これら
   両回動板のそれぞれに上記衛星軸を囲繞する第１および
   第２異形穴と、上記第１および第２回動板のそれぞれに
   制御ピンと係合させた第１および第２滑り溝と、上記中
   心歯車と同心で回転可能なように支軸手段が備えられて
   いる回転フレームと、この回転フレームに制御ピンと係
   合させた制御滑り溝と、上記基準滑り溝、第１および第
   ２滑り溝、制御滑り溝からなる滑り溝群のそれぞれに同
   時に係合させている上記制御ピンとから構成され、上記
   中心歯車と回転フレームとの一方向の相対回転運動に対
   しては、上記制御ピンと滑り溝群のそれぞれとの相互作
   用によって上記第１異形穴と第２異形穴とが上記衛星軸
   を挟込んで衛星運動が拘束され、一方、上記中心歯車と
   回転フレームとの他の一方向の相対回転運動に対して
   は、上記第１異形穴と第２異形穴とが上記衛星軸の衛星
   運動の拘束を解除するようにしたことを特徴とするワン
   ウェイクラッチ装置。