JP4638178B2 - 逆入力遮断一方向クラッチ - Google Patents

Description

この発明は、入力側から正逆いずれか一方向の回転トルクを出力側に伝達する一方、出力側からの逆入力は正逆いずれの方向の回転トルクも入力側に伝達することのないようその伝達を遮断するようにしたクラッチ、即ち逆入力遮断一方向クラッチに関するものである。

入力側からの正逆両方向の回転トルクを出力側に伝達する一方、出力側からの逆入力は正逆いずれの方向の回転トルクの伝達も遮断するようにしたクラッチ、即ち逆入力遮断二方向クラッチは従来から知られている（特許文献１）。

上記の逆入力遮断二方向クラッチは、トルク伝達部材としてのころを収納したポケットに正逆両方向の２箇所のカム面を有する。また逆入力を遮断する際にころを保持器で周方向に拘束し、正逆いずれの方向の逆入力に対してもころがカム面に接触しないように中立位置に保持する制御手段が設けられる。
特開２００３−１２０７１５号公報

前記の特許文献１に開示されたクラッチは、逆入力の伝達は正逆いずれの場合も伝達を遮断する一方、入力側の正逆両方向の回転トルクを出力側に伝達する場合に使用されるが、これが使用される機械の構造上、入力側の回転方向が一方向に限定されている使用条件の場合には、ころごとに設けられた正逆回転用の２箇所のカム面は、いずれか一方のカム面しか使用されないことになる。

このため、上記従来の構造では、ころを多く組み込んで負荷容量を大きくしようとした場合、各ころごとの２箇所のカム面の存在により周方向のスペースが多くとられてしまい、コンパクト化に支障を来たす問題がある。また、ころをカム面の中立位置に保つために、何れのカム面にも接触しないように保持器の位相精度を厳しく管理する必要があった。

そこで、この発明は、入力側が一方向にしか回転しないか、又はその方向に回転するが出力側へ回転伝達する必要がないような用途をもったコンパクトな構造の逆入力遮断一方向クラッチを提供することを課題とする。

前記の課題を解決するために、この発明においては、入力側回転部材、該入力側回転部材と同芯状態に嵌合された出力側回転部材、前記入力側回転部材の内径面に設けられ一定方向に傾斜したカム面を有するポケット、該ポケットに収納されたトルク伝達部材、該ポケット内において回転方向に応じて前記トルク伝達部材に係脱してカム面に対する相対位置を制御する制御手段を設け、前記入力側回転部材から入力されたいずれか一方向の回転トルクに対してはトルク伝達部材をカム面にロックさせてトルクを伝達する一方、出力側回転部材からの逆入力に対してはそのロックを解除してトルク伝達を遮断するようにした逆入力遮断一方向クラッチにおいて、前記制御手段が入力側回転部材と一体に回転するロック解除ばねと所要の回転抵抗が付与された押さえ部材とにより構成され、前記ロック解除ばねのばね片と前記押さえ部材の押さえ板が前記トルク伝達部材を挟んで前者がポケットの小径側に、後者がポケットの大径側にそれぞれ収納され、前記ばね片のばね力の大きさが前記押さえ部材の回転抵抗力より小さく設定された構成とした。

前記の構成によると、通常の状態ではロック解除ばねのばね片の力によりトルク伝達部材は押さえ部材の押さえ板とともにカム面の大径側に押されロック解除位置にある。この状態から入力側回転部材に、カム面の小径側から大径側の方向の回転トルクが入力されると、入力側回転部材とロック解除ばねが一体にその方向に回転するが、回転抵抗を伴った押さえ部材は当初の位置に留まろうとしてトルク伝達部材を相対的にカム面の小径側に移動させる。これによってトルク伝達部材がカム面と出力側回転部材との間に形成されるクサビ角の方向に噛み込んでロックを生じさせ、回転トルクが出力側回転部材に伝達される。入力側回転部材に前記と逆方向の回転トルクが入力された場合は、入力側回転部材とロック解除ばねは一体にその方向に回転するが、回転抵抗を伴った押さえ部材は当初位置に留まろうする結果ポケットの大径側端部に押し付けられる。また、トルク伝達部材もロック解除ばねのばね力で大径側に押されロック解除位置に留まるためトルク伝達は遮断される。なお、出力側回転部材からの逆入力に対しては、正逆いずれの方向の回転に対してもトルク伝達部材は前述した通常の状態、即ちロック解除位置に留まるため入力側へのトルク伝達は遮断される。

なお、一層具体的な構成として、前記入力側回転部材が、カップ部を有する入力軸部材とそのカップ部に収納された入力外輪とにより構成され、該入力外輪の内径面に前記のポケットを設けた構成をとることができる。

また、前記押さえ部材に対する回転抵抗の付与手段が、環状の鋼線により形成された摺動ばねにより構成され、該摺動ばねが静止系を構成するケーシングの内径面に一定の拡径力を持って摺動回転可能に装着され、該摺動ばねと前記押さえ部材を一体回転可能に結合してなる構成をとることができる。

さらに、前記押さえ部材と摺動ばねの結合構造が、該摺動ばねの両端部を押さえ部材に設けた一対の係止片に係合した構造をとることができる。

以上のように、この発明は入力側からの回転トルクは一方向のみ出力側に伝達し、出力側からの正逆回転のトルクは出力側が空転することにより遮断して入力側に伝達しない逆入力遮断一方向クラッチであるから、以下の効果を奏する。
１．従来の逆方向入力遮断二方向クラッチは、ころ１個に対してカム面が２箇所必要であるが、この発明の場合は、ころ１個に対して１個所のカム面で構成することができるので小型化が可能であり、また、同寸であれば、ころの数を増すことができるので負荷容量を増大することができる。
２．従来の逆方向入力遮断二方向クラッチは、ころをカム面の中立位置に精度よく配置する必要があるが、この発明の場合はカム面の大径側端部に押し付けることで出力側からの逆入力を遮断できるので部品精度を緩和することができる。

以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。実施形態のクラッチは、図１に示したように、入力回転部材１の内径側に出力側回転部材としての出力軸２が同芯状態に貫通される。この入力回転部材１は、円筒軸部３の先端部にこれより大径のカップ部４を有する入力軸１ａと、そのカップ部４の内部に一体に嵌合された入力外輪５とにより構成される。出力軸２は前記円筒軸部３に同芯状態に挿通支持される。入力軸１ａは、例えば歯車等の入力伝達部材と結合するための対向２面の平坦面１ｂ（図５参照）が形成される。

前記カップ部４の内端面と入力外輪５の内端面との間にロック解除ばね６が介在される。ロック解除ばね６は、図５に示したように、軸挿通穴７を有する環状基部８から一方向に切り起こされた５枚のばね片９を周方向に一定間隔で形成したものである。各ばね片９は後述のころ１９の長さ方向に沿ってその外周面に所定の弾性をもって接触するようにＶ字状に折り返して形成される。

前記カップ部４の内径面に周方向に一定間隔をおいて軸方向の凸部１１（図５参照）が設けられる。前記入力外輪５の外径面に形成された回り止め溝１３が前記凸部１１に嵌合され、これにより該入力外輪５がカップ部４と一体化される。入力外輪５の外端面はカップ部４の開放端面に一致する（図１参照）。

前記入力外輪５の内径面に前記出力軸２の外径面と摺接する軸受面１４（図２参照）が設けられ、その軸受面１４に周方向に一定間隔をおいて入力外輪５の両端面にわたる軸方向長さをもったポケット１５が設けられる。各ポケット１５の底面に一定方向に傾斜したカム面１６が形成される。そのカム面１６と出力軸２の接線によってクサビ角θが形成される。

前記ポケット１５のクサビ角θの方向の端部、即ちカム面１６の小径側端部１７に前記のばね片９が差し込まれ、そのばね片９がポケット１５内に収納されたトルク伝達部材としてのころ１９の側面に押し当てられ、ころ１９に対しクサビ角θと反対方向、即ちカム面１６の大径側端部の方向にばね力が付与される。ころ１９はポケット１５のほぼ全長にわたる長さを有する（図１及び図４参照）。また、カム面１６の大径側に延長面が形成され、その延長面の端から径方向内向きに屈曲された部分に大径側端部２０（図２参照）が形成される。

一方、前記カップ部４の開放端面に接してころ押し部材２１（図１及び図２参照）が組み込まれるとともに、そのころ押し部材２１の外側面に接して回転抵抗付与手段としての摺動ばね２２が組み込まれ、さらにこれらの各部材及び前記カップ部４の外径面を囲むケーシング２３がこれらの外径面に嵌合される。ケーシング２３は軸挿通穴２４を有する端壁面２５を有し、開放側の端面はカップ部４の段差部を超える長さを有し、その超えた部分の内径面に環状の蓋２６が嵌合される。蓋２６は円筒軸部３とカップ部４の段差部外側面に接する。ケーシング２３は取付けつば３０を装置の固定部にねじ止めすることにより静止系を構成する。

前記のころ押し部材２１は、図３に示したように、環状基部２７の内径側に周方向に一定間隔をおいて前記入力外輪５の大径側端部２０に対応した押さえ板２８が切り起こしにより形成される。押さえ板２８はその幅方向の面がほぼ径方向を向いて形成され、前記の大径側端部２０に挿入される。各押さえ板２８は前記のばね片９と対向してころ１９の反対側に接触する（図４参照）。ころ１９がカム面１６と軸２に接触した状態で押さえ板２８と大径側端部２０との間には所定の隙間Ｓ（図６（ａ）参照）が存在し、押さえ板２８を有するころ押し部材２１はその隙間Ｓの範囲内で両方向に相対移動可能である。また、環状基部２７の周縁の一部に前記押さえ板２８の切り起こし方向と反対側に切り起こされた対向一対の係止片２９が形成される（図５参照）。

なお、ころ押し部材２１の環状基部２７にケーシング２３のボス部３１（図１参照）が押し当てられ、ころ押し部材２１の抜け止めとなっている。

前記の摺動ばね２２は鋼線を環状に湾曲させて形成され、接近した両端部を中心方向に平行に屈曲させた一対の屈曲部３２が前記係止片２９の対向内面に嵌合し得る間隔で形成される。摺動ばね２２はケーシング２３の内径面に所定の拡径力をもって嵌合され、その摺動ばね２２の屈曲部３２がころ押し部材２１の係止片２９に係合させる。これによりころ押し部材２１と摺動ばね２２が結合され、ころ押し部材２１に摺動ばね２２の摺動回転に伴う回転抵抗が付与される。

図６（ａ）に示したように、ころ１９に対して前記ロック解除ばね６のばね片９はロック解除方向にばね力Ｆ１を付与する。また、ころ押し部材２１の押さえ板２８は前記の摺動ばね２２の回転抵抗によりロック方向に回転抵抗力Ｆ２を付与する。ここにＦ１＜Ｆ２の関係となるように、ロック解除ばね６のばね力と、摺動ばね２２の拡径力に設定しておく。これにより、摺動ばね２２による回転抵抗力Ｆ２がころ押し部材２１に伝わらない状態においては、ころ１９と押さえ板２８が大径側端面２０に押し付けられ前記の隙間Ｓが０の状態、即ちロック解除位置に保持される（図６（ｂ）参照）。

実施形態の逆入力遮断一方向クラッチは以上のような構造をもったものであり、次にその作用について説明する。

ころ１９及び押さえ板２８が前記のロック解除位置にある状態（図６（ｂ）参照）において、入力回転部材１と共に入力外輪５が矢印Ａ方向（図６（ａ）参照）の回転トルクが入力されると、入力外輪５と一体にロック解除ばね６とそのばね片９が回転し、ころ１９に対しロック解除方向のばね力Ｆ１を付与する。これに対し、ころ押し部材２１は摺動ばね２２によって付与された回転抵抗を伴っているためその場に留まろうとして大径側端部２０から離れころ１９にロック方向の回転抵抗力Ｆ２を付与する。前述のように、Ｆ１＜Ｆ２に設定されているため、ころ１９は相対的にポケット１５の小径側端部１７の方向に押されて噛み込みを生じロックする。これにより、軸２に回転トルクが伝達される。

また、図６（ｂ）のロック解除状態から、入力回転部材１が前記と反対に矢印Ｂ方向に回転した場合は、入力外輪５とロック解除ばね６が一体にその方向に回転するが、ころ押し部材２１は回転抵抗が付与されているので、大径側端部２０に押し付けられる。ころ１９はばね片９からばね力Ｆ１を受け同方向に押される。このためころ１９と出力軸２との間に隙間が生じロック解除状態となり、入力回転部材１側が空転状態となってトルクの伝達が遮断される。

一方、入力回転部材１から回転が加えられていない状態において出力軸２側から回転が加わった場合、即ち逆入力が加わった場合においては、ころ１９ところ押し部材２１はロック解除ばね６のばね片９のばね力により、押さえ板２８が大径側端部２０に押し付けられたロック解除状態にあり（図６（ｂ）参照）、ころ１９と出力軸２との間に隙間を生じている。従って、出力軸２の正逆いずれの方向の回転トルクも遮断され入力回転部材１側に伝達されることはない。

実施形態の断面図 図１のII−II線の断面図 図１のIII−III線の断面図 図１のIV−IV線の一部断面図 実施形態の分解斜視図 （ａ）、（ｂ）同上の作用説明図

符号の説明

１ 入力回転部材
１ａ 入力軸
２ 出力軸
３ 円筒軸部
４ カップ部
５ 入力外輪
６ ロック解除ばね
７ 軸挿通穴
８ 環状基部
９ ばね片
１１ 凸部
１３ 回り止め溝
１４ 軸受面
１５ ポケット
１６ カム面
１７ 小径側端部
１９ ころ
２０ 大径側端部
２１ ころ押し部材
２２ 摺動ばね
２３ ケーシング
２４ 軸挿通穴
２５ 端壁面
２６ 蓋
２７ 環状基部
２８ 押さえ板
２９ 係止片
３０ 取付けつば
３１ ボス部
３２ 屈曲部

Claims (4)

1. 入力側回転部材、該入力側回転部材と同芯状態に嵌合された出力側回転部材、前記入力側回転部材の内径面に設けられ一定方向に傾斜したカム面を有するポケット、該ポケットに収納されたトルク伝達部材、該ポケット内において回転方向に応じて前記トルク伝達部材に係脱してカム面に対する相対位置を制御する制御手段を設け、前記入力側回転部材から入力されたいずれか一方向の回転トルクに対してはトルク伝達部材をカム面にロックさせてトルクを伝達する一方、出力側回転部材からの逆入力に対してはトルク伝達を遮断するようにした逆入力遮断一方向クラッチにおいて、前記制御手段が入力側回転部材と一体に回転するロック解除ばねと所要の回転抵抗が付与された押さえ部材とにより構成され、前記ロック解除ばねのばね片と前記押さえ部材の押さえ板が前記トルク伝達部材を挟んで前者がポケットの小径側に、後者がポケットの大径側にそれぞれ収納され、前記ばね片のばね力の大きさが前記押さえ部材の回転抵抗力より小さく設定されたことを特徴とする逆入力遮断一方向クラッチ。
2. 前記入力側回転部材が、カップ部を有する入力軸部材とそのカップ部に収納された入力外輪とにより構成され、該入力外輪の内径面に前記のポケットを設けたことを特徴とする請求項１に記載の逆入力遮断一方向クラッチ。
3. 前記押さえ部材に対する回転抵抗の付与手段が、環状の鋼線により形成された摺動ばねにより構成され、該摺動ばねが静止系を構成するケーシングの内径面に一定の弾力を持って摺動回転可能に装着され、該摺動ばねと前記押さえ部材を一体回転可能に結合してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の逆入力遮断一方向クラッチ。
4. 前記押さえ部材と摺動ばねの結合構造が、該摺動ばねの両端部を押さえ部材に設けた一対の係止片に係合した構造であることを特徴とする請求項３に記載の逆入力遮断一方向クラッチ。

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