JP5324164B2 - 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。

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、出力側部材を空転させる方式のものがある（例えば、特許文献１参照。）。
特許第３９１４７７８号公報

上記特許文献１に記載された逆入力防止クラッチは、入力側部材と出力側部材とを同一軸心のまわりに回転するように配し、出力側部材の外周側に円筒面を形成し、入力側部材に出力側部材の円筒面と径方向で対向するカム面を周方向に複数設けて、その円筒面と各カム面との間にころを配し、これらの各ころを両部材間に配した円筒状の保持器のポケットに一つずつ収容して両部材と係合離脱可能に保持し、この保持器を入力側部材にセンタリングばね（弾性部材）を介して連結し、保持器と係合した状態で固定部材の円筒部と摺動する摺動ばねを組み込んだものである。

そして、入力側部材に入力トルクが加えられたときには、入力側部材と摺動ばねの摺動抵抗を受ける保持器との間でセンタリングばねが弾性変形して、入力側部材と保持器の回転位相差が生じることにより、ころが入力側部材および出力側部材と係合して出力側部材に回転が伝達され、出力側部材に逆入力トルクが加えられたときは、ころが保持器によって入力側部材および出力側部材から離脱した状態で保持され、出力側部材の回転が入力側部材に伝達されないようになっている。

ところで、上記の逆入力防止クラッチでは、円筒状の保持器の軸方向中央部にポケットを径方向に貫通するように形成して、ポケットに収容されたころの保持器周方向および軸方向の移動を規制している。しかし、保持器が軸方向両側にポケットの縁部を有しているために保持器の軸方向長さが長くなり、これがクラッチ全体の軸方向のコンパクト化を妨げる一因となっている。

また、このようなクラッチの保持器を金型で樹脂成形する場合は、ポケットの数だけ分割されて径方向にスライドする金型が必要となるので、金型の構成が複雑となり金型費用が高くなるという問題もある。

さらに、前記保持器は、通常、ポケットの内面が径方向とほぼ平行な平面で形成されており、径方向のころの移動を規制するようになっていないので、入力側部材および出力側部材に対して僅かに偏心することが避けられない。このため、クラッチ全体としては、周方向位置によってころと入力側部材のカム面との相対位置が異なることになり、各ころと入力側部材および出力側部材との係合離脱動作が不安定となって、入力側から出力側への回転伝達が不安定になったり、逆入力による出力側の回転が入力側に伝達されたりすることがある。

本発明の課題は、コンパクトで製造コストが安く、クラッチ動作の安定した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、入力側部材と出力側部材とを同一軸心のまわりに回転するように配し、前記出力側部材の外周側または内周側に円筒面を形成し、前記入力側部材に出力側部材の円筒面と径方向で対向するカム面を周方向に複数設けて、前記円筒面と各カム面との間にころを配し、これらの各ころを前記両部材間に配した円筒状の保持器のポケットに一つずつ収容して両部材と係合離脱可能に保持し、前記保持器を入力側部材に弾性部材を介して連結し、前記保持器と係合した状態で固定部材の円筒部と摺動する摺動ばねを組み込んで、前記入力側部材に入力トルクが加えられたときには、入力側部材と摺動ばねの摺動抵抗を受ける保持器との間で弾性部材が弾性変形して、入力側部材と保持器の回転位相差が生じることにより、ころが入力側部材および出力側部材と係合して出力側部材に回転が伝達され、前記出力側部材に逆入力トルクが加えられたときは、ころが保持器によって入力側部材および出力側部材から離脱した状態で保持され、出力側部材の回転が入力側部材に伝達されないようにした逆入力防止クラッチにおいて、前記保持器をそのポケットの軸方向の一方が開放された形状に形成した。

すなわち、保持器の形状を、ころを収容するポケットの軸方向の一方が開放されたものとすることにより、保持器の軸方向片側のポケットの縁部をなくして、保持器の軸方向長さを短くできるようにしたのである。なお、保持器のポケット開放側へのころの移動は、入力側部材に設けた蓋部等により容易に規制することができる。

ここで、前記保持器の材質が合成樹脂である場合は、そのポケットの軸方向の一方が開放されているため、この保持器を軸方向２分割の簡単な構造の金型で成形することができる。これにより、ポケット数分だけ分割された従来の複雑な金型を用いるよりも安価に保持器を製造することができる。

また、前記保持器のポケットの周方向両側内面に、前記ころの径方向移動を規制する突部を設け、前記保持器をころ案内とすれば、保持器の入力側部材および出力側部材に対する偏心を抑えられるので、各ころと入力側部材および出力側部材との係合離脱動作を安定させることができる。

上記の構成において、前記保持器のポケットの周方向両側内面の径方向断面形状は、前記ころの半径よりも大きい曲率半径を有する凹円弧面とすることができる。このとき、前記保持器のポケットの両側の凹円弧面の曲率中心を同一とし、その曲率半径Ｒを、
Ｒ＜ｒ＋ｅ（ｒ：ころの半径、ｅ：弾性部材が変形していない状態で保持器に保持されたころとカム面との隙間）
となるように設定するとよい。このようにすれば、弾性部材が変形していない状態でころが入力側部材および出力側部材と同時に接触することがなくなり、逆入力による出力側部材の空転が安定して、入力側へ回転が伝達されるおそれがなくなる。

また、前記摺動ばねが、Ｃ字状の摺動部と、この摺動部の両端から内側に延びるフック部とからなり、各フック部を前記保持器の一端に形成された凹部の周方向縁部と係合させるものである場合は、前記保持器の凹部を、前記ポケットが解放されていない側の端面に各ポケットと周方向位置が重ならないように配すれば、保持器のポケット背面部分の肉厚が薄くならず、ポケットの一方が開放された形状でも保持器の強度を確保しやすい。

このとき、前記保持器の凹部は２つ設け、各凹部に前記摺動ばねのフック部を一つずつ配するようにするとよい。

本発明は、上述したように、逆入力防止クラッチの保持器の形状を、ころを収容するポケットの軸方向の一方が開放されたものとしたので、保持器の軸方向長さを短くして、クラッチ全体を軸方向にコンパクト化することができる。また、本発明の逆入力防止クラッチは、保持器のポケットの軸方向の一方が開放されているため、保持器を軸方向２分割の簡単な金型で樹脂成形することができ、従来よりも製造コストを低減することができる。

また、前記保持器のポケットの周方向両側内面にころの径方向移動を規制する突部を設けて、保持器をころ案内としたので、保持器の偏心を抑えてクラッチ動作を安定させることができる。

以下、図面に基づき、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（ａ）、（ｂ）および図２に示すように、入力軸１と外輪２とからなる入力側部材３と、出力軸４と内輪５が一体成形された出力側部材６と、二段円筒状のハウジング７の一端に押え蓋８を取り付け他端に焼結含油軸受９を嵌め込んだ固定部材１０と、外輪２と内輪５との間に配される複数のころ１１と、外輪２にセンタリングばね（弾性部材）１２を介して連結された円筒状の保持器１３と、保持器１３と係合した状態でハウジング７の大径円筒部７ａの内周面と摺動する摺動ばね１４とで構成されている。

前記固定部材１０の一部を構成するハウジング７は、その大径円筒部７ａの他端に形成された蓋部７ｂから突出する小径円筒部に焼結含油軸受９が嵌め込まれ、この焼結含油軸受９で出力軸４を回転自在に支持している。また、押え蓋８は、外周縁に複数の爪８ａが形成されており、この爪８ａをハウジング７一端のフランジの外周縁に形成された切欠き７ｃに嵌め込んで折り曲げることにより、ハウジング７に固定されている。

前記入力側部材３は、その軸部である入力軸１と、ころ１１との係合部である外輪２とが別体に形成されている。その外輪２は、一端側の蓋部にセンタリングばね１２を嵌め込む窓２ａと、入力軸１を嵌め込む筒状の嵌合部２ｂが設けられている。そして、入力軸１外周面の平面部とこれに対応する外輪嵌合部２ｂ内周面の平面部の位置を合わせて、入力軸１を外輪嵌合部２ｂに嵌め込むことにより、入力軸１と外輪２とが一体回転可能に連結されている。また、入力軸１先端の小径円筒部が内輪５端面中央の穴に嵌め込まれて、入力側部材３と出力側部材６とが同一軸心のまわりに回転するようになっている。

また、図１（ａ）に示したように、外輪２の内周面には、互いに逆向きに傾斜するカム面２ｃ、２ｄが周方向に交互に設けられ、外輪２の内周面と内輪５の外周円筒面との間に周方向両側で次第に狭小となる楔形空間が複数形成されている。そして、外輪２と内輪５の間で保持器１３に保持されたころ１１が後述するセンタリングばね１２の作用によって楔形空間の中央部に位置したときには、ころ１１と各カム面２ｃ、２ｄとの間に隙間が生じて、ころ１１が外輪２および内輪５から離脱した状態で保持されるようになっている。

前記保持器１３は、合成樹脂製で、外輪２と内輪５との間に配される円筒部とフランジ部とからなり、円筒部にころ１１を一つずつ収容するポケット１３ａとセンタリングばね１２が挿入される切欠き１３ｂが形成され、フランジ部には摺動ばね１４と係合するための切欠き（凹部）１３ｃが２つ形成されている。そのポケット１３ａおよびセンタリングばね用切欠き１３ｂはフランジ部と反対の側で軸方向に開放されており、保持器１３全体が軸方向２分割の金型で成形できるようになっている。なお、ポケット１３ａ開放側へのころ１１の移動は、外輪２の蓋部により規制することができる。

ここで、図３に示すように、保持器１３のポケット１３ａの周方向両側内面は、その径方向断面形状が凹円弧面となっており、これによりポケット１３ａの周方向両側内面にころ１１の径方向移動を規制する突部１３ｄが外周側および内周側に一体形成されている。そして、それぞれの凹円弧面は、同一の曲率中心を有し、その曲率半径Ｒが、
ｒ＜Ｒ＜ｒ＋ｅ（ｒ：ころ１１の半径、ｅ：センタリングばね１２が変形していない状態で保持器１３に保持されたころ１１とカム面２ｃ、２ｄとの隙間）
となるように設定されている。このため、センタリングばね１２が変形していない（ころ１１が楔形空間の中央部に位置した）状態では、ころ１１が外輪２および内輪５と同時に接触することはない。

また、図４に示すように、保持器１３の摺動ばね１４係合用の２つの切欠き１３ｃは、いずれもポケット１３ａおよびセンタリングばね用切欠き１３ｂと周方向位置が重ならないように配されている。これにより、ポケット１３ａおよびセンタリングばね用切欠き１３ｂの背面部分の肉厚は薄くならず、保持器１３が必要な強度を確保できるようになっている。

前記センタリングばね１２は、Ｕ字状の板ばねで、その湾曲側から外輪２蓋部の窓２ａに通されて保持器１３円筒部の切欠き１３ｂに挿入され、両端部が外輪２の窓２ａ縁部に当接する位置で組み込まれる。これにより、外輪２と保持器１３がセンタリングばね１２を介して連結され、保持器１３がころ１１を外輪２のカム面２ｃ、２ｄと接触しない位置に保持するようになっている。

前記摺動ばね１４は、ハウジング７の大径円筒部７ａ内周面と摺動するＣ字状の摺動部１４ａと、摺動部１４ａの両端から内側に延びるフック部１４ｂとからなり、両フック部１４ｂを保持器１３フランジ部の２つの切欠き１３ｃに一つずつ配してその周方向縁部と当接させることにより、保持器１３と周方向に係合している。そして、摺動部１４ａは弾性的に縮径した状態でハウジング７の大径円筒部７ａ内周面に接触しており、保持器１３が摺動ばね１４と一体回転するときに摺動抵抗を受けるようになっている。

ここで、センタリングばね１２と摺動ばね１４は、摺動ばね１４を摺動させるのに必要な摺動トルクが、組込状態（クラッチが作動していない状態）のセンタリングばね１２を弾性変形させるのに必要な力よりも大きくなるように設計されている。

従って、入力軸１に入力トルクが加えられたときには、入力軸１と外輪２が一体に回転し、外輪２と摺動ばね１４の摺動抵抗を受ける保持器１３との間でセンタリングばね１２が弾性変形する。その結果、保持器１３の回転が遅れ、外輪２と保持器１３の回転位相差が生じることにより、ころ１１が外輪２と内輪５の間の楔形空間内を周方向に相対移動して、外輪２の隣り合うカム面２ｃ、２ｄの一方および内輪５の外周円筒面と係合し、内輪５および出力軸４に回転が伝達される。

そして、入力トルクが加えられなくなると、センタリングばね１２が弾性復元して外輪２を保持器１３との回転位相差がなくなる位置（組込時の位置）まで逆回転させることにより、ころ１１が外輪２および内輪５から離脱して楔形空間の中央部に戻る。

一方、出力軸４に逆入力トルクが加えられたときは、ころ１１が保持器１３によって外輪２および内輪５から離脱した状態で保持されるので、内輪５および出力軸４が空転し、入力側には回転が伝達されない。

この逆入力防止クラッチは、上記の構成であり、保持器１３をそのポケット１３ａの軸方向の一方が開放された形状に形成したので、保持器の軸方向中央部にポケットを貫通させた従来のものに比べて、保持器１３の軸方向長さが短くなり、クラッチ全体が軸方向にコンパクトなものとなっている。また、合成樹脂製の保持器１３を軸方向２分割の簡単な構造の金型で成形できるので、従来よりも製造コストを低減することができる。

さらに、保持器１３のポケット１３ａの周方向両側内面にころ１１の径方向移動を規制する突部１３ｄを一体形成して、保持器１３をころ案内としたので、保持器１３の外輪２および内輪５に対する偏心が極めて少なく、安定したクラッチ動作が得られる。また、センタリングばね１２が変形していない状態ではころ１１が外輪２および内輪５と同時に接触しないようにしたので、逆入力による内輪５および出力軸４の空転が安定しており、入力側へ回転が伝達されるおそれがない。

図５および図６は、保持器１３のポケット１３ａの周方向両側内面に形成される突部１３ｄの変形例を示す。図５は、ポケット１３ａの周方向両側内面の径方向断面形状を、中央部に径方向とほぼ平行な平面を有し、その外周縁および内周縁からポケット１３ａ内へ張り出す傾斜面を有するものとして、断面三角形状の突部１３ｄを形成した例である。一方、図６は、図５の保持器１３の外周側突部１３ｄをなくし、中央部の平面を外周側へ延長した例である。なお、図６のようにころ１１の径方向移動を規制する突部１３ｄを内周側のみ（あるいは外周側のみ）に設けても、保持器１３がころ案内になることにより、突部１３ｄを内外周の両側に設けた場合と同様に、クラッチ動作を安定させることができる。

図７は、保持器１３のフランジ部に形成される摺動ばね用切欠き１３ｃと、この切欠き１３ｃで保持器１３に係合する摺動ばね１４の変形例を示す。この変形例では、摺動ばね１４の両フック部１４ｂのなす角度θを、保持器１３の隣り合うポケット１３ａの間の角度αよりも狭くし、隣り合うポケット１３ａの間の周方向位置に切欠き１３ｃを１つだけ形成して、その切欠き１３ｃの周方向両側縁部に摺動ばね１４の両フック部１４ｂがそれぞれ当接するようにしている。このようにしても、ポケット１３ａの背面部分の肉厚は薄くならず、保持器１３の強度を確保できる。また、この摺動ばね用切欠き１３ｃは、ポケット１３ａとセンタリングばね用切欠き１３ｂの間の周方向位置に形成するようにしてもよい。

ａは実施形態のクラッチの縦断面図、ｂはａのＡ−Ｏ−Ｂ−Ｃ線に沿った断面図 図１のクラッチの分解斜視図 図１（ａ）の要部拡大縦断面図 図１の保持器の出力側から見た斜視図 保持器のポケット両側の突部の変形例を示す縦断面図 保持器のポケット両側の突部の別の変形例を示す縦断面図 保持器の摺動ばね用切欠きと摺動ばねの変形例を示す出力側から見た斜視図

符号の説明

１ 入力軸
２ 外輪
２ｃ、２ｄ カム面
３ 入力側部材
４ 出力軸
５ 内輪
６ 出力側部材
７ ハウジング
１０ 固定部材
１１ ころ
１２ センタリングばね
１３ 保持器
１３ａ ポケット
１３ｂ センタリングばね用切欠き
１３ｃ 摺動ばね用切欠き
１３ｄ 突部
１４ 摺動ばね
１４ａ 摺動部
１４ｂ フック部

Claims (3)

1. 入力側部材と出力側部材とを同一軸心のまわりに回転するように配し、前記出力側部材の外周側または内周側に円筒面を形成し、前記入力側部材に出力側部材の円筒面と径方向で対向するカム面を周方向に複数設けて、前記円筒面と各カム面との間にころを配し、これらの各ころを前記両部材間に配した円筒状の保持器のポケットに一つずつ収容して両部材と係合離脱可能に保持し、前記保持器を入力側部材に弾性部材を介して連結し、前記保持器と係合した状態で固定部材の円筒部と摺動する摺動ばねを組み込んで、前記入力側部材に入力トルクが加えられたときには、入力側部材と摺動ばねの摺動抵抗を受ける保持器との間で弾性部材が弾性変形して、入力側部材と保持器の回転位相差が生じることにより、ころが入力側部材および出力側部材と係合して出力側部材に回転が伝達され、前記出力側部材に逆入力トルクが加えられたときは、ころが保持器によって入力側部材および出力側部材から離脱した状態で保持され、出力側部材の回転が入力側部材に伝達されないようにした逆入力防止クラッチにおいて、
   前記保持器の形状を前記ポケットの軸方向の一方が開放されたものとするとともに、保持器の材質を合成樹脂とし、この保持器を軸方向２分割の金型で成形し、
   前記保持器のポケットの周方向両側内面に、前記ころの径方向移動を規制する突部を設け、前記保持器をころ案内とし、
   前記保持器のポケットの周方向両側内面の径方向断面形状を、前記ころの半径よりも大きい曲率半径を有する凹円弧面とし、
   前記保持器のポケットの両側の凹円弧面の曲率中心を同一とし、前記ころの半径をｒ、前記弾性部材が変形していない状態で保持器に保持されたころとカム面との隙間をｅとするとき、前記保持器のポケットの両側の凹円弧面の曲率半径Ｒを、Ｒ＜ｒ＋ｅとなるように設定したことを特徴とする逆入力防止クラッチ。
2. 前記摺動ばねが、Ｃ字状の摺動部と、この摺動部の両端から内側に延びるフック部とからなり、各フック部を前記保持器の一端に形成された凹部の周方向縁部と係合させるものであり、前記保持器の凹部を、前記ポケットが解放されていない側の端面に各ポケットと周方向位置が重ならないように配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。
3. 前記保持器の凹部を２つ設け、各凹部に前記摺動ばねのフック部を一つずつ配したことを特徴とする請求項２に記載の逆入力防止クラッチ。

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