JP4965871B2 - 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（例えば、特許文献１参照。）。図５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。このクラッチは、同一軸心のまわりに回転する入力側部材５１と出力側部材５２とをトルク伝達可能に連結し、出力側部材５２の外周に互いに逆向きに傾斜するカム面５２ａ、５２ｂを周方向に交互に設けて、固定外輪５３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５４を複数形成するとともに、入力側部材５１と一体に回転する保持器の柱部５５を各楔形空間５４の周方向両側に位置するように挿入し、各楔形空間５４に一対の円筒ころ５６および各ころ５６を楔形空間５４の狭小部に押し込む圧縮コイルばね５７を組み込んだものである。

このクラッチでは、各ころ５６がばね５７の弾力で楔形空間５４の狭小部に押し込まれているので、出力側部材５２に逆入力トルクが加えられても、回転方向後側のころ５６が外輪５３および出力側部材５２に係合することにより出力側部材５２がロックされ、入力側部材５１は回転しない。

一方、入力側部材５１に入力トルクが加えられたときには、保持器の柱部５５が入力側部材５１と一体に回転し、回転方向後側のころ５６をばね５７の弾力に抗して押すことにより、ころ５６と外輪５３および出力側部材５２との係合が解除されて、出力側部材５２がロック状態から解放され、入力側部材５１の回転が出力側部材５２に伝達されるようになる。

ここで、入力側部材５１と出力側部材５２とをトルク伝達可能に連結する手段としては、図５に示したように、入力側部材５１に設けた筒状の係合部５８を、出力側部材５２に設けた係合穴５９に回転方向の隙間をおいて挿入し、その係合部５８の外周と係合穴５９の内周とに、軸心と平行で互いに対向する平面部５８ａ、５９ａを形成している。このトルク伝達手段によれば、入力側部材５１に入力トルクが加えられたときには、その係合部５８が出力側部材５２の係合穴５９に係合することにより、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。

ところが、上記トルク伝達手段では、図６に示すように、入力側部材５１の係合部５８外周の平面部５８ａと円筒面部５８ｂとの境界部分が出力側部材５２の係合穴５９の平面部５９ａに線接触して、入力側部材５１の回転を出力側部材５２に伝達しているため、入力されるトルクが大きく、トルク入力の繰り返し数が多いと、その接触部に塑性変形（ヘタリ）が生じることがある。このような塑性変形が入力側部材５１と出力側部材５２との接触部に生じると、トルク伝達開始時に入力側部材５１が回転してから出力側部材５２が回転するまでの回転遅れ角が大きくなるので、出力側部材５２に連結された装置等（図示省略）の作動遅れが問題となる場合がある。また、保持器の柱部５５がころ５６を押す距離が長くなって、ばね５７の圧縮量が大きくなるため、ばね５７がトルク伝達中に弾性圧縮代のなくなった状態で圧縮応力を受けるようになって折損してしまうことがある。
特開平２−２７１１１６号公報

本発明の課題は、入力側部材の回転を出力側部材に伝達するときの回転遅れ角が変化しにく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、同一軸心のまわりに回転する入力側部材と出力側部材に、回転方向の隙間をおいて互いに対向する係合部を設け、前記入力側部材に入力トルクが加えられたときに、入力側部材の係合部と出力側部材の係合部とが係合することにより、入力側部材の回転が僅かな角度遅れをもって出力側部材に伝達されるようにした逆入力防止クラッチにおいて、前記入力側部材の係合部と出力側部材の係合部を、その軸心に対して対称な２箇所の位置において平面どうしで面接触する状態で係合する形状に形成し、前記入力側部材から出力側部材への回転伝達を偶力で行うようにした。

すなわち、入力側部材の係合部と出力側部材の係合部を互いに係合するときに面接触する形状とすることにより、その接触部における接触荷重を分散させて、接触部の塑性変形を生じにくくし、回転遅れ角が大きくなりにくいようにしたのである。

具体的には、前記入力側部材の係合部が、筒状に形成されてその外周に軸心と平行な係合面を有しており、前記出力側部材の係合部が、前記入力側部材の筒状係合部を挿入する係合穴であり、この係合穴の内周に、入力側部材に入力トルクが加えられたときに前記筒状係合部の係合面と面接触する係合面が形成されている構成を採用することができる。

本発明の逆入力防止クラッチは、上述したように、入力側部材の係合部と出力側部材の係合部を互いに面接触する状態で係合する形状としたものであるから、入力側部材と出力側部材とが係合するときの接触部が塑性変形しにくく、回転遅れ角が大きくなりにくい。従って、出力側部材に連結された装置等の作動タイミングを安定させることができる。また、出力側部材をロックする機構に圧縮コイルばねを用いている場合には、入力側部材の回転に伴ってロック解除を行う部材がばねを必要以上に圧縮するおそれが少なくなり、ばねの折損等のトラブルを減らすことができる。

以下、図１乃至図４に基づき、本発明の実施形態を説明する。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および内輪３からなる出力側部材４と、ハウジング５に一体形成された外輪６の一端に押え蓋７を取り付けた固定部材８と、内輪３と外輪６との間に挿入される複数の柱部９ａを有する保持器９と、保持器９の柱部９ａ間に組み込まれる円筒ころ１０および圧縮コイルばね１１とで、基本的に構成されている。

前記入力軸１は、筒状に形成された係合部１２が、内輪３中央に設けられた係合穴１３に回転方向の隙間をおいて挿入され、先端の小径円筒部が出力軸２の端面中央の穴に嵌め込まれて、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。そして、前記保持器９は、柱部９ａと反対の側に設けられた筒部９ｂが入力軸１の外径に嵌め込まれて、入力軸１と一体に回転するようになっている。また、前記出力側部材４は、別体に形成された出力軸２と内輪３とが一体回転可能に連結されているが、出力軸と内輪とを一体形成してもよい。

図２および図３（ａ）に示すように、入力軸１の係合部１２の外周には、軸心と平行でかつ互いに平行な２つの係合面１２ａが形成され、内輪３の係合穴１３の内周には、入力軸１の各係合面１２ａとそれぞれ対向する２つの凸形の係合面１３ａが形成されている。そして、入力軸１が回転したときには、図３（ｂ）に示すように、入力軸１の係合部１２と内輪３の係合穴１３とが、それぞれの係合面１２ａ、１３ａで互いに面接触する状態で係合することにより、入力軸１の回転が僅かな角度遅れをもって内輪３とそれに連結された出力軸２に伝達される。なお、図３（ｂ）には入力軸１が左回りに回転した状態を示したが、右回りに回転した場合も、図３（ｂ）の状態と同様に、入力軸１の係合部１２の係合面１２ａと内輪３の係合穴１３の係合面１３ａとが面接触するようになっている。

また、図２に示したように、内輪３の外周には、互いに逆向きに傾斜するカム面３ａ、３ｂが周方向に交互に設けられ、外輪６の内周面と内輪３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１４が複数形成されている。そして、これらの各楔形空間１４の周方向両側に保持器９の柱部９ａが挿入され、各楔形空間１４に一対のころ１０が各ころ１０を楔形空間１４の狭小部に押し込むばね１１を挟んだ状態で配されている。

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１４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１４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、内輪３がロック状態から解放される。そして、入力軸１がさらに回転して、その係合部１２と内輪３の係合穴１３とが係合すると、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。

このクラッチは、上記の構成であり、入力軸１に入力トルクが加えられたときに、入力軸１の係合部１２と内輪３の係合穴１３とが互いに面接触する状態で係合するので、その接触部が従来のような線接触の場合に比べて塑性変形しにくく、回転遅れ角が大きくなりにくい。従って、出力軸２に連結された装置等（図示省略）の作動タイミングを安定させることができるし、トルク伝達時に保持器９の柱部９ａがころ１０を介してばね１１を必要以上に圧縮するおそれが少なく、ばね１１の折損等の不具合が生じにくい。

図４は、入力軸１と内輪３との接触部の形状の変形例を示す。この変形例では、内輪３の係合穴１３の内周に、軸心と平行でかつ互いに平行な２つの係合面１３ｂを形成し、入力軸１の係合部１２の外周に、入力軸１が回転したときに係合穴１３の各係合面１３ｂとそれぞれ面接触する２つの凸形の係合面１２ｂを形成している。

なお、入力軸１と内輪３との接触部の形状は、図４に示した変形例のようにすることもできるが、入力軸１の外周はフライス等の機械加工で仕上げ、内輪３は鍛造や焼結金属の型成形で形成する場合が多いので、図２および図３に示した形状とする方が製造しやすく実用的である。

実施形態の逆入力防止クラッチの縦断正面図 図１のII −II線に沿った断面図 ａは図２の要部を拡大して示す断面図、ｂはａに対応して図１のクラッチの トルク伝達状態を示す要部拡大断面図 入力軸と内輪との接触部の形状の変形例を示す要部拡大断面図 従来の逆入力防止クラッチの構成を説明する断面図（図２に対応する断面） 図５のクラッチのトルク伝達状態を示す要部拡大断面図

符号の説明

１ 入力軸（入力側部材）
２ 出力軸
３ 内輪
３ａ、３ｂ カム面
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
９ｂ 筒部
１０ ころ
１１ ばね
１２ 係合部
１２ａ、１２ｂ 係合面
１３ 係合穴
１３ａ、１３ｂ 係合面
１４ 楔形空間

Claims (1)

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に、回転方向の隙間をおいて互いに対向する係合部を設け、前記入力側部材に入力トルクが加えられたときに、入力側部材の係合部と出力側部材の係合部とが係合することにより、入力側部材の回転が僅かな角度遅れをもって出力側部材に伝達されるようにした逆入力防止クラッチにおいて、前記入力側部材の係合部を断面略小判形の筒状に形成して、その外周に軸心と平行な２つの係合面を設け、前記出力側部材の係合部を前記入力側部材の筒状係合部を挿入する略矩形の係合穴として、その内周に前記筒状係合部の２つの係合面のそれぞれと対向する２つの係合面を設け、前記筒状係合部と係合穴の一方に設けた２つの係合面を互いに平行な平坦面に形成し、他方に設けた２つの係合面を凸形に形成して、前記入力側部材に入力トルクが加えられたときに、前記筒状係合部と係合穴とが、前記入力側部材および出力側部材の軸心に対して対称な２箇所の位置においてそれぞれの係合面の平面どうしで面接触する状態で係合し、前記入力側部材から出力側部材への回転伝達が偶力で行われるようにしたことを特徴とする逆入力防止クラッチ。

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