JP3160364B2 - クラッチ装置 - Google Patents

クラッチ装置

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JP3160364B2
JP3160364B2 JP14204992A JP14204992A JP3160364B2 JP 3160364 B2 JP3160364 B2 JP 3160364B2 JP 14204992 A JP14204992 A JP 14204992A JP 14204992 A JP14204992 A JP 14204992A JP 3160364 B2 JP3160364 B2 JP 3160364B2
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秀則 菅野
裕治 小川
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は各種機械器具における動
力伝達用等の回転軸を確実かつ容易にロックすることが
できるクラッチ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種のクラッチ装置としては、従来よ
り図14に示すような構造のものが知られている。すな
わち、駆動軸100にボールベアリング101を介して
取り付けられるコイル103を内蔵したフィールドコア
102と、駆動軸100にキーで固定されるロータ10
4と、レリーズスプリング105を介してアーマチュア
ハブ106に直結されたアーマチュア107との3部分
で構成されている。そして、コイル103に電流を加え
ると、フィールドコア102に発生した磁力線がロータ
104を通り、アーマチュア107をロータ104に吸
着し、ロータ104の回転トルクを摩擦板108を介し
てアーマチュア107に伝達し、同時にアーマチュアハ
ブ106に伝達するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の電磁クラッチは、マグネットまたはバネによる面
接触抵抗を利用して、アーマチュアとロータとを連結・
遮断させているため、アーマチュアを作動させる電力の
ほか、アーマチュアを所定位置で保持させる電力も必要
であった。したがって、より少ない消費電力で大きな保
持力が得られるクラッチ装置の開発が望まれていた。
【0004】本発明は上記課題を解消するためになされ
たものであり、ロックモードと回転フリーモードとを容
易に切替え可能であると共に、消費電力の省力化を図る
ことができるクラッチ装置の提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明にかかるクラッチ装置は、略中央部に設けた軸受
孔に作動軸が回転可能に挿通され、ケーシングの各開口
端に装填される第1及び第2の軸受部材と、該ケーシン
グ内の長手方向略中央部付近に固定配設され、該ケーシ
ング内を2室に区分する仕切り板と、略中央部に設けた
作動軸挿通孔に開口する溝部が複数形成されていると共
に、該仕切り板を境としてその両側に回動可能に配設さ
れる第1及び第2の可動板と、略中央部に設けた作動軸
挿通孔に開口すると共に、溝底面が該開口部中央におけ
る前記作動軸の接線方向に対して傾斜するように形成さ
れたクサビ状溝を複数有し、溝底面の傾斜方向が互いに
逆向きとなるように各軸受部材と可動板との間に配設さ
れる第1及び第2の固定板と、第1の可動板に形成した
各溝部と第1の固定板に形成した各クサビ状溝、及び第
2の可動板に形成した各溝部と第2の固定板に形成した
各クサビ状溝のそれぞれに挿通され、第1又は第2の可
動板が回動せしめられることにより、該可動板に形成し
た溝部に規制されて、固定板に形成したクサビ状溝の溝
深さが浅くなる方向または深くなる方向へ転動可能に配
設される第1及び第2のニードルローラと、中央筒状部
と、軸心が中央筒状部の軸心と略平行となるようにかつ
該中央筒状部を挟んで対向して突設された第1及び第2
の筒状係合部とから構成され、前記仕切り板の外周に設
けた切欠き溝に中央筒状部が装填され、前記第1及び第
2の可動板の外周に設けた切欠き溝にそれぞれ第1及び
第2の筒状係合部が装填されていると共に、該第1及び
第2の筒状係合部の一端がケーシングの周面から外方へ
突出するように配設され、任意の駆動手段により回転駆
動して第1又は第2の可動板を円周方向へ回動可能な回
動手段と、を備えてなることを特徴とする。
【0006】
【作用】回動手段を、中央筒状部を中心として、第1の
筒状係合部を一方向へ、第2の筒状係合部を他方向へ回
転駆動させる。これにより、第1の筒状係合部に係合し
ている第1の可動板及び第2の筒状係合部に係合してい
る第2の可動板がそれぞれ逆方向へ回動する。
【0007】第1の可動板によって動きが規制される第
1のニードルローラは、第1の固定板のクサビ状溝内に
おいて、例えば溝深さの浅くなる方向へ転動する。第2
の可動板によって動きが規制される第2のニードルロー
ラは、第2の固定板の溝底面の傾斜方向が第1の固定板
の溝底面の傾斜方向と逆向きとなるように配設されてい
るため、第1のニードルローラが溝深さの浅くなる方向
へ転動すると、第2の固定板のクサビ状溝内において溝
深さの浅くなる方向へ転動する。
【0008】これに対し、回動手段を、中央筒状部を中
心として、上記と逆に、第1の筒状係合部を他方向へ、
第2の筒状係合部を一方向へ回転駆動させる。これによ
り、第1のニードルローラ及び第2のニードルローラは
上記と全く逆に作用し、各ニードルローラは各軸受部材
及びケーシングとは独立して自由回転可能となる。した
がって、作動軸の作動はケーシングには伝達されない。
【0009】
【実施例】以下、本発明にかかるクラッチ装置を図面に
示した実施例に基づきさらに詳細に説明する。図におい
て、1は本実施例のクラッチ装置であり、ケーシング
2、作動軸3、第1及び第2の軸受部材4,5、第1及
び第2の可動板6,7、第1及び第2の固定板10,1
1、第1及び第2のニードルローラ14,15、回動手
段17、駆動手段等を備えて構成される。
【0010】ケーシング2は所定長の筒状に形成され、
その中空部2a内の長手方向略中央部付近には、ケーシ
ング2内を2室に区分する仕切り板2bが係止ピン2
c,2dにより回動不能に固定配設されている。
【0011】第1及び第2の軸受部材4,5は共に略筒
状に形成され、その中空部は共に、駆動源やギヤ等と連
結される作動軸3の軸受孔4a,5aを形成し、該作動
軸3を回転可能に支持している。第1及び第2の軸受部
材4,5は、仕切り板2bによって2室に区分されたケ
ーシング2の開口端2e,2f付近において互いに独立
して正逆回動可能に配設されている。また、この第1及
び第2の軸受部材4,5は、各一端面4b,5bと仕切
り板2bとの間に一定の間隙を有して配設されている。
なお、本実施例では、後述するように、この第1及び第
2の軸受部材4,5と第1及び第2の可動板6,7とを
同期して正逆回動可能な構成としているが、第1及び第
2の可動板6,7が回動可能であればよく、第1及び第
2の軸受部材4,5を固定配設してもよい。このような
構成とした場合には、後述の第1の連結棒8及び第2の
連結棒9は不要である。
【0012】第1及び第2の可動板6,7は図8に示す
ように少なくとも一部外周面6a,7aが曲面形状に形
成され、図3〜図6に示すように、ケーシング2に対し
て回動可能に、仕切り板2bの両側に配設される。ま
た、第1及び第2の可動板6,7の略中央部には作動軸
3を挿通支持するための作動軸挿通孔6b,7bが穿設
され、かつこの作動軸挿通孔6b,7bの周縁には、該
作動軸挿通孔6b,7bに開口する溝部6c,7cが形
成されている。この溝部6c,7cは後述するニードル
ローラ14,15を転動させるべく、該ニードルローラ
14,15を押圧して規制可能な径、すなわち該ニード
ルローラ14,15の直径とほぼ同じかそれよりも広い
幅で形成される。
【0013】また、第1及び第2の可動板6,7は、後
述する回動手段により、それぞれ第1及び第2の軸受部
材4,5と共に動作し得るように配設される。そのた
め、第1及び第2の可動板6,7と第1及び第2の軸受
部材4,5は、図3に示すように、一端部8aが第1の
軸受部材4に他端部8bが第1の可動板6に嵌合固定さ
れる第1の連結棒8と、一端部9aが第2の軸受部材5
に他端部9bが第2の可動板7に嵌合固定される第2の
連結棒9とにより、それぞれ連結されている。なお、軸
受部材4,5と可動板6,7とを同期して作動させない
構造とした場合には、これらの連結棒8,9が不要とな
ることは上述したとおりである。
【0014】第1及び第2の固定板10,11は略中央
部に作動軸3を挿通して支持する作動軸挿通孔10a,
11aが形成されていると共に、その周縁には該作動軸
挿通孔10a,11aに開口すると共に、溝底面10
b,11bが該開口部中央における作動軸3の接線方向
に対して傾斜するように形成されたクサビ状溝10c,
11cが複数形成されている。第1及び第2の固定板1
0,11は、図3〜図7に示すように、第1または第2
の軸受部材4,5と第1または第2の可動板6,7との
間に、それぞれ回動不能に固定されて配設される。
【0015】本実施例では、外周縁部に突起10d,1
1dを有し略円板状に形成された各固定板10,11を
それぞれ複数枚ずつ重ね合わせ、それぞれ、複数枚を一
組としてつば部12aと筒部12b,13bを有するプ
レートホルダ12,13に装填して配設している。ま
た、該プレートホルダ12,13は係止ピン2b,2c
により、ケーシング2に対して回動不能に固定されてい
る。なお、該プレートホルダ12,13は各軸受部材
4,5と各可動板6,7とを連結する連結棒8,9の配
設の妨げとならないように、逃げ用切欠き部12dが形
成されている。
【0016】第1の固定板10と第2の固定板11と
は、上記したように、それぞれ第1の軸受部材4と第1
の可動板6との間、第2の軸受部材5と第2の可動板7
との間に配設されるが、この際、クサビ状溝10c,1
1cの傾斜方向(クサビ状溝10c,11cの開口部中
央における作動軸3の接線方向に対する溝底面10b,
11bの傾斜方向)が、第1の固定板10と第2の固定
板11とのあいだで互いに逆向きとなるように配設され
る。
【0017】第1のニードルローラ14は、第1の可動
板6の溝部6c、第1の固定板のクサビ状溝10c及び
第1の可動板6の溝部6cとほぼ同様の形状に第1の軸
受部材4の一端面4bに開口するように形成されたロー
ラ保持溝4e(図5参照)に挿通され、各溝部6c,ク
サビ状溝10c及びローラ保持溝4eに対応して複数本
配設される。また、第2のニードルローラ15は、この
第1のニードルローラ14と同様、第2の可動板7の溝
部7c、第2の固定板11のクサビ状溝11c及び第2
の可動板7の溝部7cとほぼ同様の形状に第2の軸受部
材5の一端面5bに開口するように形成されたローラ保
持溝5eに挿通されて複数本配設される。
【0018】第1又は第2の可動板6,7を回動させる
回動手段17は、図10に示すような構成からなる。す
なわち、中央筒状部17aと、軸心が中央筒状部17a
の軸心と略平行となるように、該中央筒状部17aを挟
んで対向して突設されている第1及び第2の筒状係合部
17b,17cとの3つの筒状の部材が一体成形された
構造である。なお、本実施例では中央筒状部17aの長
手方向長さ(軸心方向に沿う長さ)が短く、第1及び第
2の筒状係合部17b,17cの長手方向長さが長く形
成されている。
【0019】そして、この回動手段17は、図6に示す
ように、仕切り板2bの外周に形成した切欠き溝2g、
第1及び第2の可動板6,7のそれぞれの外周に形成さ
れ、該仕切り板2bの切欠き溝2gと連通し得るように
形成された第1及び第2の切欠き溝6d,7dに一端部
17d側が装填されて配設される。すなわち、中央筒状
部17aが仕切り板2bの切欠き溝2gに、第1の筒状
係合部17bが第1の切欠き溝6dに、第2の筒状係合
部17cが第2の切欠き溝7dにそれぞれ位置するよう
に、かつ、ケーシング2の周面から第1及び第2の筒状
係合部17b,17cが外方へ突出するように配設され
る。ケーシング2の周面から突出せしめられた第1の筒
状係合部17bと第2の筒状係合部17cを、例えば、
中央筒状部17aを中心として第1の筒状係合部17b
側が一方向へ、第2の筒状係合部17c側が他方向へ回
転するように駆動させると、第1の可動板6が一方向
へ、第2の可動板7が他方向へそれぞれ回動せしめられ
る。
【0020】回動手段17を回転駆動させる手段は特に
限定されるものではなく、例えば、図1〜図9に示すよ
うに、ケーシング2周面に突出した第1及び第2の筒状
係合部17b,17cに係合する略く字状型の溝部18
aを有するリング部材18を、該ケーシング2の周面に
配設し、このリング部材18を手動によりケーシング2
の長手方向に沿って移動させる構造とすることができ
る。
【0021】また、図11〜13に示したように、駆動
手段として、このリング部材18とソレノイド19を用
いて回転駆動させることもできる。具体的には、この駆
動手段は、上記したリング部材18、すなわち、ケーシ
ング2の周面から外方へ突出させた第1及び第2の筒状
係合部17b,17cの端部を挿通することができる略
く字状型に形成された溝部18aを有し、ケーシング2
の外周おいて、軸方向に沿って移動可能に装填される筒
状の駆動部材18と、該リング部材18を軸方向に沿っ
て移動させることができるソレノイド19とから構成さ
れる。
【0022】リング部材18は、さらにソレノイド19
の磁界の影響を受けて動作し得るように周面に鉄等の磁
性体からなるフランジ18bが突設されている。ソレノ
イド19は、該リング部材18の外径よりも大きな内径
を有すると共に、一定の間隙部19cを有して直列に形
成された第1及び第2のボビン部19a,19bと、各
ボビン部19a,19bに巻回される第1及び第2のコ
イル19d,19eとを有して構成される。そして、リ
ング部材18のフランジ18bがソレノイド19の間隙
部19c内に位置するように配設され、第1及び第2の
コイル19d,19eのいずれかが励磁されると、該フ
ランジ部18bが励磁されたコイルに引き寄せられ、リ
ング部材18がケーシング2の軸方向に沿って移動す
る。
【0023】ここで、20,21は、図1及び図6に示
すように、リング部材18の略く字状型の溝部18aの
上部と下部に連通するように、ケーシング2の周壁に、
軸方向に沿って形成されたスプリング溝2h,2iに配
設される押圧部材であり、ボール部20a,21a、該
ボール部20a,21aを弾発支持するスプリング20
b,21b、及びスプリング支持ネジ20c,21cと
から構成される。そして、ボール部20a,21aのそ
れぞれの一部が、略く字状型の溝部18aに上下方向か
ら臨み、第1及び第2の筒状係合部17b,17cに当
接することにより、該各筒状係合部17b,17cを所
定方向へ押圧して、所定の回転駆動位置を維持させるも
のである。
【0024】次に本実施例のクラッチ装置1の作用を説
明する。まず、作動軸3の回転を停止する場合には、第
2のボビン部19bに配設した第2のコイル19eに通
電する。これにより、図11に示した中立位置から、図
12に示すように、フランジ18aが該第2のコイル1
9eに吸引されて、リング部材18が図12において下
方へ移動する。駆動部材18が下方へ移動すると、略く
字状型の溝部18aの孔壁に規制されて、回動手段17
が中央筒状部17aを中心として、図12において反時
計方向Xへ僅かに回転駆動する。したがって、第1の筒
状係合部17bに係合している第1の可動板6が一方向
へ、第2の筒状係合部17cに係合している第2の可動
板7が他方向へ作動軸3の周囲において回動せしめられ
る。そのため、第1の可動板6と第2の可動板7の各溝
部6c,7cに支持されている第1及び第2のニードル
ローラ14,15は、第1の固定板10に形成されてい
るクサビ状溝10cと第2の固定板11に形成されてい
るクサビ状溝11cの傾斜方向が反対方向となるように
配設されているため、ともに、クサビ状溝10c,11
cにおいて溝深さが浅くなる方向へ移動せしめられる。
【0025】これにより、作動軸3はニードルローラ1
4,15との接触摩擦により、正逆いずれの方向へも、
各軸受部材4,5及びケーシング2とは独立して回転す
ることが不能となる。したがって、任意の駆動源からの
駆動力に伝達されて作動軸3が正逆いずれかの方向へ回
転駆動せしめられると、ケーシング2も同方向へ回転す
る。
【0026】なお、このとき、押圧部材20,21のボ
ール部20a,21aはスプリング20b,21bに弾
発されて、図12に示すように、回動手段17の筒状係
合部17b,17cは、矢印X方向へ僅かに回転駆動し
た位置で維持せしめられる。したがって、回動手段17
が一旦回転駆動した場合には、その位置を保持可能であ
るため、その後ソレノイド19の第2のコイル19eへ
の通電を切ってしまっても、リング部材18が反対方向
へ復帰移動することがなく、作動軸3のロック状態を維
持できる。
【0027】ソレノイド19に対して、上記と逆に、第
1のボビン部19aに巻回されている第1のコイル19
dへ通電すると、リング部材18のフランジ18aは図
13に示すように、第1のコイル19dへ吸引されて、
リング部材18が図13において上方へ移動する。リン
グ部材18が上方へ移動すると、略く字状型の溝部18
aの孔壁に規制されて、回動手段17が中央筒状部17
aを中心として、図13において時計方向Yへ僅かに回
転駆動する。したがって、第1の筒状係合部17bに係
合している第1の可動板6が他方向へ、第2の筒状係合
部17cに係合している第2の可動板7が一方向へ作動
軸3の周囲において回動せしめられる。
【0028】その結果、第1の可動板6と第2の可動板
7の各溝部6c,7cに支持されている第1及び第2の
ニードルローラ14,15は、第1の固定板10と第2
の固定板11の各クサビ状溝10c,11cにおいて、
上記と逆に、溝深さが深くなる方向へ移動せしめられ
る。そして、押圧部材20,21の押圧力により、その
位置が維持され、作動軸3とニードルローラ14,15
との接触摩擦力がなくなる。これにより、作動軸3は各
軸受部材4,5及びケーシング2とは独立して自由回転
可能となる。したがって、作動軸3が回転してもその回
転力はケーシング2まで伝達されない。なお、上記実施
例では、X方向へ回転駆動したときにロックし、Y方向
へ回転駆動したときにフリーとしているが、略く字状型
の溝部18aの向きを変えることにより、あるいは第1
及び第2の固定板10,11のクサビ状溝の傾斜方向を
上記と逆にすることにより、逆の作動とすることができ
る。
【0029】
【発明の効果】本発明のクラッチ装置は、第1及び第2
の可動板に係合する回動手段がケーシング周面から外方
へ突出しているため、該回動手段を任意の駆動手段によ
り回転駆動させるだけで、ロックモードと回転モードと
を容易かつ確実に制御することができる。したがって、
各種機械操作における作業性を向上させることができ、
種々の分野での適用が可能である。
【0030】また、固定板のクサビ状溝内において、ニ
ードルローラを所定位置に移動させるように軸受部材を
回動させれば、その後は外力(電力等)を必要とするこ
となく、作動軸とケーシングとの連結状態または遮断状
態を常に保持できる。したがって、回動手段を回転駆動
させるだけの電力等を付与するだけでよく、電力の省力
化に資する。
【0031】さらに、固定板に設けたクサビ状溝とこれ
に挿通配設したニードルローラにより作動軸が制御され
るため、作動軸とケーシングとが連結された場合、作動
軸からケーシングに伝達される動力は、電磁クラッチ等
と比較してはるかに大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明のクラッチ装置の一実施例を示す
外観正面図である。
【図2】図2は同実施例の概略平面図である。
【図3】図3は図2のA−A線断面図である。
【図4】図4は図2のB−B線断面図である。
【図5】図5は図2のC−C線断面図である。
【図6】図6は図2のD−D線断面図である。
【図7】図7は図4のE−E線断面図である。
【図8】図8は図4のF−F線断面図である。
【図9】図9は図4のG−G線断面図である。
【図10】図10は同実施例で用いた回動手段を示す図
である。
【図11】図11は同実施例のクラッチ装置にソレノイ
ドを用いた駆動手段を適用した場合に、リング部材が中
立位置に位置している状態を示す断面図である。
【図12】図12は同実施例のクラッチ装置にソレノイ
ドを用いた駆動手段を適用した場合に、リング部材が下
部ボビン部に配設したコイルに引き寄せられた状態を示
す断面図である。
【図13】図12は同実施例のクラッチ装置にソレノイ
ドを用いた駆動手段を適用した場合に、リング部材が上
部ボビン部に配設したコイルに引き寄せられた状態を示
す断面図である。
【図14】図14は従来のクラッチ装置の一例を示す部
分断面図である。
【符号の説明】
1 クラッチ装置 2 ケーシング 3 作動軸 4 第1の軸受部材 5 第2の軸受部材 6 第1の可動板 7 第2の可動板 8 第1の連結棒 9 第2の連結棒 10 第1の固定板 11 第2の固定板 14 第1のニードルローラ 15 第2のニードルローラ 17 回動手段 18 リング部材 19 ソレノイド 20 押圧部材 21 押圧部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梶山 幸久 東京都足立区神明1−3−2−702 (56)参考文献 特開 平4−331823(JP,A) 特開 平5−209638(JP,A) 特開 平4−88212(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16D 15/00 F16D 27/112 F16D 41/06 - 41/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 略中央部に設けた軸受孔に作動軸が回転
    可能に挿通され、ケーシングの各開口端に装填される第
    1及び第2の軸受部材と、 該ケーシング内の長手方向略中央部付近に固定配設さ
    れ、該ケーシング内を2室に区分する仕切り板と、 略中央部に設けた作動軸挿通孔に開口する溝部が複数形
    成されていると共に、該仕切り板を境としてその両側に
    回動可能に配設される第1及び第2の可動板と、 略中央部に設けた作動軸挿通孔に開口すると共に、溝底
    面が該開口部中央における前記作動軸の接線方向に対し
    て傾斜するように形成されたクサビ状溝を複数有し、溝
    底面の傾斜方向が互いに逆向きとなるように各軸受部材
    と可動板との間に配設される第1及び第2の固定板と、 第1の可動板に形成した各溝部と第1の固定板に形成し
    た各クサビ状溝、及び第2の可動板に形成した各溝部と
    第2の固定板に形成した各クサビ状溝のそれぞれに挿通
    され、第1又は第2の可動板が回動せしめられることに
    より、該可動板に形成した溝部に規制されて、固定板に
    形成したクサビ状溝の溝深さが浅くなる方向または深く
    なる方向へ転動可能に配設される第1及び第2のニード
    ルローラと、 中央筒状部と、軸心が中央筒状部の軸心と略平行となる
    ようにかつ該中央筒状部を挟んで対向して突設された第
    1及び第2の筒状係合部とから構成され、前記仕切り板
    の外周に設けた切欠き溝に中央筒状部が装填され、前記
    第1及び第2の可動板の外周に設けた切欠き溝にそれぞ
    れ第1及び第2の筒状係合部が装填されていると共に、
    該第1及び第2の筒状係合部の一端がケーシングの周面
    から外方へ突出するように配設され、任意の駆動手段に
    より回転駆動して第1又は第2の可動板を円周方向へ回
    動可能な回動手段と、を備えてなることを特徴とするク
    ラッチ装置。
  2. 【請求項2】 前記回動手段を回転駆動させる駆動手段
    が、周面に、第1及び第2の筒状係合部の一端を挿通す
    ることができる略く字状型に形成された溝部を有し、ケ
    ーシングの外周において、軸方向に沿って移動可能に装
    填されるリング部材と、該リング部材を軸方向に沿って
    移動させることができるソレノイドと、から構成されて
    いる請求項1記載のクラッチ装置。
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