JP5096232B2 - 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、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をトルク伝達可能に連結し、その連結部に逆入力防止機構、すなわち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し、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しない機構を設けたものである。このような逆入力防止クラッチには、出力側部材に逆入力トルクが加えられたときに、出力側部材をロックさせる方式のものがある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７−２３２０９５号公報

図１および図２は、上記のように逆入力トルクに対して出力側部材をロックさせる方式の逆入力防止クラッチの一例を示す。このクラッチは、入力軸（入力側部材）１と出力側部材４とを同一軸心のまわりに回転しかつトルク伝達できるように連結し、出力側部材４の一部を形成する内輪３の外側に固定外輪６を配し、内輪３の外周にカム面３ａを周方向に交互に傾斜が逆向きとなるように設けて、外輪６の内周円筒面と内輪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を複数形成し、各楔形空間１４の周方向両側に入力軸１と一体に回転する保持器９の柱部９ａを挿入するとともに、各楔形空間１４に一対の円筒ころ（転動体）１０と各ころ１０を楔形空間１４の狭小部に押し込む圧縮コイルばね（弾性部材）１１を組み込んだものである。

このクラッチでは、各ころ１０がばね１１の弾力で楔形空間１４の狭小部に押し込まれているので、出力側部材４に逆入力トルクが加えられても、回転方向後側のころ１０が外輪６および内輪３に係合することにより内輪３がロックされ、入力軸１は回転しない。

一方、入力軸１に入力トルクが加えられたときには、保持器９の柱部９ａが入力軸１と一体に回転し、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の広大部へ押しやることにより、ころ１０と外輪６および内輪３との係合が解除されて、内輪３がロック状態から解放され、入力軸１の回転が出力側部材４に伝達される。

ところで、上述した方式の逆入力防止クラッチに入力トルクと逆入力トルクが同時に同じ方向に加えられた場合は、回転方向後側のころが常に保持器の柱部に押された状態で外輪および内輪との係合と係合解除を繰り返し、内輪のロックとロック解除が連続して起こる。このロック解除時に、ころと外輪との接触力が内輪との接触力よりも強いと、通常はころが外輪内周面上で転がり、内輪カム面の一定の部位と滑りを生じるため、内輪のころと接触する部位が早期摩耗を生じることがある。そして、内輪のころとの接触部の摩耗が大きくなると、内輪がロックされなくなったり内輪のロック解除ができなくなったりして、クラッチ動作が不安定になりやすい。

本発明の課題は、逆入力トルクに対して出力側部材をロックさせる方式の逆入力防止クラッチにおいて、出力側部材のロック解除に伴う摩耗を抑え、クラッチ動作を長期間にわたって安定させることである。

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楔形空間の広大部へ押しやる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、前記保持器の柱部が転動体を押したときに、前記転動体が固定部材の円筒面に対して滑り、出力側部材のカム面上を転がるようにしたのである。

すなわち、保持器の柱部に押された転動体が楔形空間の広大部へ移動し、転動体と固定部材および出力側部材との係合が解除されて出力側部材がロック状態から解放されるときに、転動体が出力側部材のカム面上を転がるようにすることにより、出力側部材の転動体との接触部の摩耗を抑えられるようにしたのである。

前記転動体が固定部材の円筒面に対して滑り、出力側部材のカム面上を転がるようにする手段としては、前記転動体と固定部材の円筒面および出力側部材のカム面との接触位置における接線を引き、これらの両接線の交点と転動体の中心とを結ぶ直線に対して、前記保持器の柱部と転動体との接触位置を固定部材の円筒面の側に配したものを採用することができる。

また、前記転動体が固定部材の円筒面に対して滑り、出力側部材のカム面上を転がるようにする別の手段として、前記固定部材の円筒面と転動体との間の摩擦係数を、前記出力側部材のカム面と転動体との間の摩擦係数よりも小さくしたものを採用することもできる。この手段の場合は、前記固定部材の円筒面に、研削、鏡面研磨またはバレル研磨のいずれかの表面仕上げを行うか、あるいは前記出力側部材のカム面にショットピーニングを施すようにするとよい。

本発明は、上述したように、逆入力トルクに対して出力側部材をロックさせる方式の逆入力防止クラッチにおいて、出力側部材のロック解除時に転動体が出力側部材のカム面上を転がり、出力側部材との間で滑りを生じないようにしたので、出力側部材の転動体との接触部の摩耗を抑えることができ、クラッチ動作を長期間にわたって安定させることができる。

本発明の第１実施形態の逆入力防止クラッチの基本的な構成は、前述の図１および図２に示した従来のものと同じである。すなわち、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内周に固定外輪６および押え蓋７を嵌め込んだ固定部材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（転動体）１０および圧縮コイルばね（弾性部材）１１とで構成されている。

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。ここで、内輪３の係合穴１３は、入力軸１の係合部１２とほぼ同じ断面形状であるが、入力軸１を挿入したときに僅かな回転方向の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。また、前記保持器９は、入力軸１の係合部１２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。そして、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。

また、図２に示したように、内輪３の外周には、カム面３ａが周方向に交互に傾斜が逆向きとなるように設けられ、外輪６の内周円筒面と内輪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の弾力によって楔形空間１４の狭小部に押し込まれて外輪６および内輪３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の広大部へ押しやるので、ころ１０と外輪６および内輪３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。

ここで、図３に示すように、内輪３のロック解除時において、ころ１０と外輪６の内周円筒面および内輪３のカム面３ａとの接触位置における接線Ａ、Ｂを引き、これらの両接線Ａ、Ｂの交点Ｃところ１０の中心Ｏとを結ぶ直線Ｌを考えると、この直線Ｌに対して保持器９の柱部９ａところ１０との接触位置は内輪３のカム面３ａの側にあるので、ころ１０は保持器柱部９ａによって外輪６内周面へ強く押し付けられ、外輪６ところ１０の接触力の方が内輪３ところ１０の接触力よりも大きくなっている。

従って、ころ１０と内外輪３、６との間の摩擦係数が同じ場合には、外輪６ところ１０の摩擦力（＝接触力×摩擦係数）が内輪３ところ１０の摩擦力よりも大きくなり、保持器柱部９ａに押されたころ１０が楔形空間１４の広大部へ移動するときに外輪６の内周円筒面上を転がり、内輪カム面３ａに対して滑ることにより、内輪３のころ１０との接触部が摩耗しやすくなる。

そこで、この実施形態では、外輪６の内周面を研削してその表面粗さを小さくするとともに、内輪３の外周面にショットピーニングを施してその表面粗さを大きくすることにより、外輪６ところ１０との間の摩擦係数を内輪３ところ１０との間の摩擦係数よりもかなり小さくし、ひいては外輪６ところ１０の摩擦力が内輪３ところ１０の摩擦力よりも小さくなるようにしている。その結果、保持器柱部９ａに押されたころ１０が楔形空間１４の広大部へ移動するときには、外輪６の内周円筒面に対して滑り、内輪カム面３ａ上を転がるようになるので、内輪３のころ１０との接触部の摩耗を抑えることができる。

なお、外輪６内周面の表面仕上げは、研削に限らず、鏡面研磨やバレル研磨を採用することもできる。ただし、外輪６ところ１０との間の摩擦係数が小さすぎるとクラッチ動作が不安定になるおそれがあるので、その摩擦係数が０．０３以上となるように表面仕上げの処理を行うことが望ましい。また、これらの外輪６内周面の表面仕上げと内輪３外周面のショットピーニングは、いずれか一方のみを行うようにしてもよい。

このクラッチは、上記の構成であり、内輪３のロック解除時にころ１０が内輪３のカム面３ａ上を転がり、内輪３との間で滑りを生じないようにしたので、入力トルクと逆入力トルクが同時に同じ方向に加えられて内輪３のロックとロック解除が連続して起こるような場合でも、内輪３のころ１０との接触部が摩耗しにくく、長期間にわたって安定した動作が得られる。

図４は第２の実施形態を示す。この実施形態では、保持器９の柱部９ａを断面略扇状に形成し、ころ１０が保持器柱部９ａに押されるときに、図３について説明したのと同じ直線Ｌに対して外輪６の内周円筒面の側で保持器柱部９ａがころ１０に接触するようにしている。これにより、ころ１０が内輪３のカム面３ａへ強く押し付けられて、内輪３ところ１０の接触力の方が外輪６ところ１０の接触力よりも大きくなっている。そして、外輪６内周面や内輪３外周面には第１実施形態のような処理を行わず、ころ１０と内外輪３、６との間の摩擦係数をほぼ同じにしている。その他の部分の構成は第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実施形態と同じく、外輪６ところ１０の摩擦力が内輪３ところ１０の摩擦力よりも小さく、内輪３のロック解除時にはころ１０が外輪６の内周円筒面に対して滑り、内輪カム面３ａ上を転がるので、内輪３のころ１０との接触部の摩耗を抑えることができ、長期間安定して使用できる。

従来および第１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 図１のクラッチの内輪ロック解除時の状態を示す断面図 第２実施形態のクラッチの内輪ロック解除時の状態を示す断面図

符号の説明

１ 入力軸（入力側部材）
２ 出力軸
３ 内輪
３ａ 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
１０ ころ（転動体）
１１ ばね（弾性部材）
１２ 係合部
１３ 係合穴
１４ 楔形空間

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楔形空間の広大部へ押しやる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、前記保持器の柱部が転動体を押したときに、前記転動体が固定部材の円筒面に対して滑り、出力側部材のカム面上を転がるように、前記固定部材の円筒面と転動体との間の摩擦係数を、前記出力側部材のカム面と転動体との間の摩擦係数よりも小さくしたことを特徴とする逆入力防止クラッチ。
2. 前記固定部材の円筒面に、研削、鏡面研磨またはバレル研磨のいずれかの表面仕上げを行った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. 前記出力側部材のカム面にショットピーニングを施した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。
   

Images