JP4806264B2 - 逆入力防止クラッチ - Google Patents

Description

本発明は、入力側部材の回転を出力側部材に伝達し、出力側部材の回転は入力側部材に伝達されないようにする逆入力防止クラッチに関する。

逆入力防止クラッチは、トルクが入力される入力側部材の正逆両方向の回転を出力側部材に伝達する一方、逆入力トルクによる出力側部材の回転は入力側部材に伝達されないようにするためのものである。図８（ａ）および（ｂ）は、このような逆入力防止機構を備えたクラッチの一例を示す（特許文献１参照。）。このクラッチは、円筒状の入力側部材５１を円筒状の出力側部材５２の内周に嵌め込み、入力側部材５１に取り付けたピン５３を、出力側部材５２に設けたピン孔５４に僅かな回転方向隙間をあけて挿入するとともに、固定された外輪５５の内周円筒面と出力側部材５２の外周面との間に、周方向両側で次第に狭小となる楔形空間５６を形成して、各楔形空間５６に一対の転動体５７を弾性部材５８を挟んだ状態で組み込み、入力側部材５１にピン５３を介して連結された保持器５９の柱部５９ａを、各楔形空間５６の周方向両側に位置するように挿入したものである。なお、入力側部材５１および出力側部材５２は、それぞれの内周面で、図示省略した駆動軸および従動軸とセレーション結合するようになっている。

すなわち、このクラッチは、各転動体５７を弾性部材５８の弾力で楔形空間５６の狭小部に押し込むことにより、出力側部材５２に逆入力トルクが加えられても、回転方向後側の転動体５７を外輪５５内周面および出力側部材５２外周面と係合させて出力側部材５２をロックし、出力側部材５２の回転が入力側部材５１に伝達されないようにしている。

一方、入力側部材５１に入力トルクが加えられたときには、入力側部材５１と一体に回転する保持器５９の柱部５９ａが、回転方向後側の転動体５７を弾性部材５８の弾力に抗して押すことにより、回転方向後側の転動体５７と外輪５５内周面および出力側部材５２外周面との係合が解除され、入力側部材５１の回転が僅かな角度遅れをもって出力側部材５２に伝達される。

ところで、上記逆入力防止クラッチでは、出力側部材５２の軸方向中央部に形成された大径部６０の外周に、外輪５５の内周円筒面との間に楔形空間５６を形成するカム面６０ａが設けられている。このため、出力側部材５２の構造が複雑になって加工方法が限られてしまい、その加工にかかる手間とコストが大きいことがクラッチ全体の製造コストを押し上げる一因となっている。
特開平２−２７１１１６号公報

本発明の課題は、出力側部材の製作が容易で製造コストの安い逆入力防止クラッチを提供することである。

上記の課題を解決するため、本発明は、出力側部材を、入力側部材と同一の軸心のまわりに回転可能に保持される出力軸と、固定部材の円筒面との間に楔形空間を形成するカム面を有するカム部材とを一体回転可能に連結したものとしたのである。このように出力側部材を出力軸とカム部材とに分割することにより、それぞれが加工しやすい形状になり、加工方法の自由度が増えて加工にかかる手間とコストを大幅に削減できるようになる。

上記の構成において、前記各転動体を、前記保持器の柱部と弾性部材との間に複数個ずつ互いに当接するように配すれば、逆入力トルクの許容量を変えずにクラッチ全体をコンパクト化することができ、製造コストをさらに削減することができる。

また、前記出力軸にフランジ部を設け、このフランジ部を軸方向両側から挟み込むフランジ拘束部を前記固定部材に設けることにより、出力軸にラジアル荷重や軸方向荷重が作用しても、出力軸およびそれに連結されたカム部材が固定部材に対して大きく傾いたり、軸方向に大きく移動したりすることがなくなり、クラッチ動作の安定化が図れる。

さらに、前記出力側部材のカム部材を出力軸に偏心可能に連結すれば、組立時にカム部材と固定部材の円筒面の軸心がずれていても、使用時には弾性部材が転動体を楔形空間の狭小部に押し込むことによってカム部材を固定部材円筒面と同心の位置へ移動させるので、カム部材が固定部材に対する振れ回りを生じることはなく、安定したクラッチ動作が得られる。

前記出力側部材の出力軸とカム部材の少なくとも一方は、焼結金属、鍛造された金属、プラスチックのいずれかで形成することが好ましい。

本発明は、上述したように、逆入力防止クラッチの出力側部材を、出力軸とカム部材とを一体回転可能に連結したものとしたので、それぞれの部品が加工しやすい形状になり、加工方法の自由度が増えて、加工にかかる手間とコストを大幅に削減することができる。これにより、クラッチ全体の製造コストの削減が図れるとともに、このクラッチの大量生産が安定して行えるようになる。

以下、図１乃至図７に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図３は第１の実施形態を示す。この逆入力防止クラッチは、図１および図２に示すように、入力軸（入力側部材）１と、出力軸２および外周に複数のカム面３ａを有する内輪（カム部材）３からなる出力側部材４と、ハウジング５、外輪６および押え蓋７からなる固定部材８と、内輪３と外輪６との間に挿入される２本の柱部９ａを有する保持器９と、保持器９の両柱部９ａ間に組み込まれる円筒ころ（転動体）１０およびばね（弾性部材）１１とで構成されている。ここで、出力側部材４を構成する出力軸２および内輪３は、それぞれ焼結金属、鍛造された金属、プラスチックのいずれかで形成することが好ましい。

前記入力軸１は、先端部の外周に互いに平行な２つの平面部１ａが形成され、この先端部が保持器９の円板部９ｂに通されて内輪３の軸挿入孔３ｂに挿入されるとともに、先端面中央に突設された小径円筒部１ｂが出力軸２の端面中央に設けられた穴２ａに嵌め込まれて、出力軸２と同一軸心のまわりに回転するようになっている。

前記出力側部材４は、出力軸２の先端側にフランジ部２ｂを設け、このフランジ部２ｂの内周側の４箇所に形成した凸部２ｃをそれぞれ内輪３の一端面に形成した凹部３ｃに嵌め込むことにより、出力軸２と内輪３とを一体回転可能に連結している。なお、出力軸と内輪との連結構造は、この実施形態のように両者の凸部と凹部を嵌め合わせるものに限らず、両者が一体回転可能に連結される構造であればどのようなものを採用してもよい。

前記固定部材８は、ハウジング５の円筒部５ａの内周に外輪６と押え蓋７を順に嵌め込んだもので、ハウジング５の円筒部５ａ内周面には軸方向に延びる４本の突状５ｂと環状溝５ｃとが形成されており、その突状５ｂに外輪６外周面に形成した軸方向溝６ａを嵌め合わせることにより外輪６の回転を拘束するとともに、環状溝５ｃに押え蓋７の外周に形成した環状突起７ａを嵌め込んで外輪６を抜け止めしている。また、外輪６の挿入側端部およびこれと対向するハウジング円筒部５ａ内周の段差部５ｄは、出力軸２のフランジ部２ｂを軸方向両側から僅かな隙間をもって挟み込むフランジ拘束部を形成しており、出力軸２にラジアル荷重や軸方向荷重が作用しても、出力軸２およびそれに連結された内輪３が固定部材８に対して大きく傾いたり、軸方向に大きく移動したりしないようになっている。

前記保持器９は、入力軸１の先端部を通す円板部９ｂの周縁の相対する位置に柱部９ａを設けたもので、円板部９ｂの中心に形成された孔９ｃが入力軸１先端部に隙間なく嵌まり込んで、入力軸１と一体に回転するようになっている。

一方、内輪３の軸挿入孔３ｂは、入力軸１先端部とほぼ同じ断面形状であるが、図３に示すように、入力軸１を挿入したときに僅かな隙間が生じるように形成され、入力軸１の回転が僅かな角度遅れをもって内輪３に連結された出力軸２に伝達されるようになっている。なお、内輪と入力軸先端部との嵌め合い形状は、この実施形態の形状に限らず、僅かな角度遅れをもって回転を伝達できるようになっておればよい。従って、例えば、回転方向のガタを大きく取ったセレーション等の嵌め合い形状を採用することもできる。

また、図３に示すように、内輪３の各カム面３ａは、周方向に傾斜した形状で、外輪６内周の円筒面との間に周方向で次第に狭小となる楔形空間１２を形成している。各楔形空間１２は、カム面３ａの傾斜方向が同じもの、すなわち狭小となる方向が同じものが周方向に３つ連続して形成されており、それぞれに前記円筒ころ１０が配されている。また、楔形空間１２の広幅部どうしが向かい合う箇所に形成されたころ１０間の空間には前記ばね１１が組み込まれ、これらの各ばね１１がその両側でころ１０を３個ずつ互いに当接させて楔形空間１２の狭小部に押し込んでいる。一方、楔形空間１２の狭小部どうしが向かい合う箇所に形成されたころ１０間の空間には、前記保持器９の柱部９ａが、両側のころ１０と僅かな隙間をもって挿入されている。

従って、出力軸２に逆入力トルクが加えられても、回転方向後側のころ１０がばね１１によって楔形空間１２の狭小部に押し込まれて、外輪６内周面および内輪３外周面と係合しているので、内輪３がロックされ、出力軸２の回転は入力軸１に伝達されない。

一方、入力軸１に入力トルクが加えられたときには、入力軸１と一体に回転する保持器９の柱部９ａが、回転方向後側のころ１０をばね１１の弾力に抗して楔形空間１２の広幅側へ押すので、そのころ１０と外輪６内周面および内輪３外周面との係合が解除される。そして、入力軸１がさらに回転して、その平面部１ａが内輪３の軸挿入孔３ｂの平面部と係合すると、入力軸１の回転が内輪３を介して出力軸２に伝達される。

なお、この実施形態では、内輪３の各カム面３ａが、図３に示したように凸形の曲面で形成されており、ころ１０にスキューが生じた場合でも、ころ１０はカム面３ａと線接触し、その端部でカム面３ａに食い込むことがないので、ころ１０の係合解除は常にスムーズに行われる。

このクラッチは、上記の構成であり、出力側部材４を出力軸２と内輪３とに分割して形成するようにしたので、それぞれが加工しやすい形状となっており、一体形成のものに比べて、加工方法の自由度が大きく、加工にかかる手間およびコストが大幅に削減できる。

図４および図５は出力軸２と内輪３との連結構造の変形例を示す。この変形例では、出力軸フランジ部２ｂの内径を内輪３の外径よりも大きくするとともに、出力軸フランジ部２ｂ内周側の凸部２ｃの幅を内輪３一端面の凹部３ｃの幅よりも狭くすることにより、内輪３が出力軸２との隙間分だけ径方向に自由に移動できるようにして、内輪３を出力軸２に偏心可能に連結している。

従って、組立時に内輪３と外輪６の軸心が多少ずれていても、使用時にはばね１１がころ１０を楔形空間１２の狭小部に押し込むことによって内輪３を外輪６と同心の位置へ移動させるので、内輪３が外輪６に対する振れ回りを生じることはない。そして、内輪３の振れ回りを防止することにより、各ころ１０を設計通りの位置に保持して、保持器９が各ころ１０のロック（外輪６内周面および内輪３外周面との係合）を解除するタイミングを確実に一致させることができる。その結果、ロック解除に必要なトルクが安定するので、ロック解除時にころ１０に過大な荷重が加わってカム面３ａが損傷する心配もなくなり、内輪３の寿命延長が図れる。

図６および図７は第２の実施形態を示す。この実施形態では、固定部材１３の外輪１４とハウジング１５とが一体に形成され、外輪１４の一端のフランジ部に押え蓋１６が取付けられている。一方、出力側部材１７の出力軸１８と内輪１９とは、別体に形成されており、出力軸１８のフランジ部１８ａが内輪１９の薄肉部１９ａ内周側に挿入され、両者の凹部１８ｂと凸部１９ｂが嵌め合わされて、一体回転可能に連結されている。しかも、出力軸フランジ部１８ａの外径を内輪薄肉部１９ａの内径よりも小さくし、出力軸１８の凹部１８ｂの幅を内輪１９の凸部１９ｂの幅よりも広く形成することにより、内輪１９を出力軸１８に対して偏心可能としている。また、内輪１９のカム面１９ｃは傾斜方向の異なるものが周方向に交互に形成され、ころ２０が１個ずつ保持器２１の柱部２１ａとばね（図示省略）との間に配されるようになっているが、その他の構成、および入力軸２２から出力軸１８への回転を伝達し、出力軸１８からの逆入力を防止する機構は、第１の実施形態と同じである。

従って、この実施形態のクラッチも、第１の実施形態と同様に、出力軸１８および内輪１９の加工がしやすく、安価に製造できる。また、出力軸１８と内輪１９とが偏心可能に連結されているので、内輪１９の振れ回りが生じにくく、長寿命である。

第１実施形態のクラッチの分解斜視図 図１のクラッチの縦断正面図 図２のIII−III線に沿った断面図 出力軸と内輪との連結構造の変形例の縦断正面図 図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図 第２実施形態のクラッチの縦断正面図 図６のクラッチの出力側部材の分解斜視図 ａは従来のクラッチの縦断正面図、ｂはａのVIII−VIII線に沿った断面図

符号の説明

１ 入力軸
１ａ 平面部
２ 出力軸
２ｂ フランジ部
２ｃ 凸部
３ 内輪（カム部材）
３ａ カム面
３ｂ 軸挿入孔
３ｃ 凹部
４ 出力側部材
５ ハウジング
６ 外輪
７ 押え蓋
８ 固定部材
９ 保持器
９ａ 柱部
１０ ころ（転動体）
１１ ばね（弾性部材）
１２ 楔形空間
１３ 固定部材
１４ 外輪
１５ ハウジング
１６ 押え蓋
１７ 出力側部材
１８ 出力軸
１８ａ フランジ部
１８ｂ 凹部
１９ 内輪（カム部材）
１９ａ 薄肉部
１９ｂ 凸部
１９ｃ カム面
２０ ころ（転動体）
２１ 保持器
２１ａ 柱部
２２ 入力軸

Claims (3)

1. 同一軸心のまわりに回転する入力側部材と出力側部材との間に、入力側部材の回転を僅かな角度遅れをもって出力側部材に伝達するトルク伝達手段を設け、内周側または外周側に円筒面を有する固定部材を、その円筒面が前記出力側部材の外周面または内周面と対向するように配して、前記出力側部材の所定の位置に、前記固定部材の円筒面との間に周方向で次第に狭小となる楔形空間を形成するカム面を設け、前記出力側部材と固定部材との間に前記入力側部材に連結された保持器の柱部を挿入するとともに、前記各楔形空間にそれぞれ転動体を配し、これらの各転動体間の所定の箇所に弾性部材を組み込んで各転動体を前記楔形空間の狭小部に押し込み、前記入力側部材が回転したときに、入力側部材と一体に回転する保持器の柱部が弾性部材の弾力に抗して転動体を押すことにより出力側部材へのトルク伝達が行われるようにした逆入力防止クラッチにおいて、前記出力側部材が、前記入力側部材と同一の軸心のまわりに回転可能に保持される出力軸と、前記カム面を有するカム部材とを別体に形成して、前記出力軸にカム部材を凹凸嵌合により一体回転可能に連結したものであり、前記出力軸にフランジ部を設け、このフランジ部を軸方向両側から挟み込むフランジ拘束部を前記固定部材に設けるとともに、前記カム部材と出力軸の凹凸嵌合部に両部材の径方向移動を可能とする隙間を設け、使用時には前記弾性部材が前記各転動体を前記楔形空間の狭小部に押し込むことによってカム部材を前記固定部材の円筒面と同心の位置に移動させるようにしたことを特徴とする逆入力防止クラッチ。
2. 前記各転動体が、前記保持器の柱部と弾性部材との間に複数個ずつ互いに当接するように配されていることを特徴とする請求項１に記載の逆入力防止クラッチ。
3. 前記出力側部材の出力軸とカム部材の少なくとも一方を、焼結金属、鍛造された金属、プラスチックのいずれかで形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の逆入力防止クラッチ。

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