JP5566558B1

JP5566558B1 - カムクラッチ

Info

Publication number: JP5566558B1
Application number: JP2014514941A
Authority: JP
Inventors: 誠記石谷; 大輔吉田; 智仁森
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-09-04
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2033-09-04
Also published as: US9739320B2; JPWO2015033409A1; US20160195146A1; WO2015033409A1

Abstract

カムクラッチ１０は、円筒形状を呈する外輪２と、外輪２の内側に設けられて円柱または円筒形状を呈する内輪１と、外輪２と内輪１との間に挿入された複数のカム３と、カム３を外輪２側または内輪１側に向けて付勢する環状のスプリング５と、を備えて、外輪２と内輪１とにカム３が噛み合った状態で、外輪２とカム３との第１当接部Ｃと、内輪１とカム３との第２当接部Ｂとを結んだ線と、内輪１または外輪２の回転軸Ｓから延びて第２当接部Ｂを通る線とが角度を有し、外輪２および内輪１を一方側には回転可能とさせ、他方側には回転を規制するカムクラッチ１０であって、外輪２の内周面および内輪１の外周面うち、スプリング５の付勢方向と反対側となる部分には溝６が形成されている。

Description

本発明は、カムクラッチに関するものである。

従来より、円筒形状を呈する外輪と、円柱または円筒形状を呈する内輪との間に複数のカムを挿入させたカムクラッチが用いられている。カムクラッチは、外輪と内輪とにカムが噛み合った状態で、外輪とカムとの当接部と、内輪とカムとの当接部とを結んだ線と、内輪または外輪の回転軸から延びて当接部を通る線とが角度（ストラットアングルという場合もある）を有することで、外輪および内輪を一方側には回転可能とし、他方側には回転を規制する（例えば、特許文献１を参照）。内輪と外輪との間には、カムが噛み合った状態で、外輪とカムとの当接部と、内輪とカムとの当接部とを結んだ線と、内輪または外輪の回転軸から延びて当接部を通る線とが角度を有して内輪と外輪とにカムが当接する姿勢を保持させるために、環状のスプリングが挿入されている。

実開平３−８９２３０号公報

環状のスプリングは、カムから突出した突出部に当接して、カムの姿勢を保持させる。しかしながら、内輪および外輪の回転時にカムの姿勢が変化することで、カムの突出部にスプリングが変形させられて、スプリングが破損してしまう場合があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、姿勢が変化したカムによってスプリングが破損されにくいカムクラッチを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、円筒形状を呈する外輪と、外輪の内側に設けられて円柱または円筒形状を呈する内輪と、外輪と内輪との間に挿入された複数のカムと、カムを外輪側または内輪側に向けて付勢する環状のスプリングと、を備えて、外輪と内輪とにカムが噛み合った状態で、外輪とカムとの第１当接部と、内輪とカムとの第２当接部とを結んだ線と、内輪または外輪の回転軸から延びて第２当接部を通る線とが角度を有して接し、外輪および内輪を一方側には回転可能とさせ、他方側には回転を規制するカムクラッチであって、外輪の内周面および内輪の外周面のうち、スプリングの付勢方向と反対側となる部分には溝が形成されていることを特徴とする。

この発明によれば、姿勢が変化したカムによってスプリングが破損されにくいカムクラッチを得ることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかるカムクラッチを軸方向に沿って見た部分拡大図である。図２は、カム部分を拡大した部分拡大斜視図である。図３は、図１に示すＡ−Ａ線に沿った矢視断面図である。図４は、内輪または外輪の回転時にカムの姿勢が変化した状態を示す図である。図５は、変形例１にかかるカムを軸方向に沿って見た図である。図６は、内輪または外輪の回転時に、変形例１にかかるカムの姿勢が変化した状態を示す図である。図７は、変形例２にかかるカムを軸方向に沿って見た図である。図８は、内輪または外輪の回転時に、変形例２にかかるカムの姿勢が変化した状態を示す図である。図９は、変形例３にかかるカムを軸方向に沿って見た図である。図１０は、内輪または外輪の回転時に、変形例３にかかるカムの姿勢が変化した状態を示す図である。図１１は、比較例として示すカムクラッチにおいて、内輪または外輪の回転時にカムの姿勢が変化した状態を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態にかかるカムクラッチを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるカムクラッチ１０を軸Ｓ方向に沿って見た部分拡大図である。図２は、カム３部分を拡大した部分拡大斜視図である。図３は、図１に示すＡ−Ａ線に沿った矢視断面図である。カムクラッチ１０は、外輪２、内輪１、カム３、ローラ４、スプリング５を備える。

外輪２は、軸Ｓを中心軸とする円筒形状を呈する。外輪２は、例えば金属製である。内輪１は、外輪２の内側に挿入される。内輪１は、軸Ｓを中心とする円筒形状を呈する。内輪１は、例えば金属製である。

外輪２と内輪１との間には、周方向に沿って一定の間隔で延びる隙間が形成される。外輪２と内輪１の形状は、外輪２と内輪１との間に、周方向に沿って一定の間隔で延びる隙間が形成される形状であればよく、例えば内輪１が円柱形状を呈していてもよい。

複数のカム３が、外輪２と内輪１との間に挿入される。カム３は、全体として軸Ｓ方向に沿って延びる円柱形状に近い形状を呈する。カム３は、例えば金属製である。カム３は、内輪１の外周面に当接する内輪側当接部３ａと、外輪２の内周面に当接する外輪側当接部３ｂとを有する。

カム３が内輪１に当接する部分を第２当接部Ｂとし、同じカム３が外輪２に当接する部分を第１当接部Ｃとした場合に、第２当接部Ｂを通って軸Ｓから延びる線と、第２当接部Ｂと第１当接部Ｃとを結ぶ線とが角度Ｄをなしている。

カム３が、角度Ｄを有して外輪２と内輪１とに当接することで、外輪２であれば矢印Ｘに示す方向には回転可能とされ、矢印Ｙに示す方向にはカム３が外輪２と内輪１とに噛み合って回転が規制される。同様に、内輪１であれば、矢印Ｗに示す方向には回転可能とされ、矢印Ｖに示す方向には回転が規制される。

軸Ｓ方向に沿った外輪側当接部３ｂの両側の端面には、軸Ｓ方向に沿って突出する突出部３ｃが形成される。本実施の形態では、軸Ｓ方向に沿って外輪側当接部３ｂを内輪側当接部３ａよりも長くすることで、突出部３ｃが形成される。

複数のローラ４が、外輪２と内輪１との間に挿入される。ローラ４は、軸Ｓ方向に沿って延びる円柱形状を呈する。ローラ４は、例えば金属製である。ローラ４は、外輪２と内輪１とに角度Ｄを有さずに当接して、外輪２および内輪１を円滑に回転させる。本実施の形態では、カム３とローラ４とを交互に並べて設けているが、カム３とローラ４の個数の比はこれに限られず、適宜変更可能である。

スプリング５は、円環形状を呈しており、カム３の突出部３ｃの内側に嵌め込まれて、突出部３ｃを外輪２側に付勢する。スプリング５によって突出部３ｃが付勢されることで、カム３の角度Ｄが保持される。

内輪１の外周面には、スプリング５と対向する部分、すなわち、スプリング５に対してスプリング５の付勢方向と反対側となる部分に溝６が形成されている。溝６は、内輪１の外周面に対して、周方向に沿った全域に形成されている。

図４は、内輪１または外輪２の回転時にカム３の姿勢が変化した状態を示す図である。図４に示すように、内輪１または外輪２が回転した際に、スプリング５の付勢力に抗してカム３の姿勢が変化（回転）する場合がある。そして、カム３の姿勢が変化した際に、突出部３ｃがスプリング５を内輪１側に押し込んでしまう場合がある。このような場合であっても、内輪１にはスプリング５と対向する部分に溝６が形成されているので、溝６内にスプリング５が逃げることが可能となる。そのため、突出部３ｃと内輪１とに挟み込まれてスプリング５が破損することが発生しにくくなる。なお、図４に示すようなカム３の姿勢の変形は、外輪２または内輪２が高速で回転する場合に発生しやすい。

図１１は、比較例として示すカムクラッチ２０において、内輪２１または外輪２２の回転時にカム２３の姿勢が変化した状態を示す図である。比較例として示すカムクラッチ２０では、内輪２１の内周面に溝が形成されていないため、カム２３の姿勢が変化した際に、突出部２３ｃと内輪２１との間にスプリング５が挟み込まれやすくなる。したがって、スプリング５も破損されやすくなっている。特に、突出部２３ｃのうち、外輪２２が回転可能となる方向（矢印Ｘに示す方向）側の端部２３ｄと内輪２１との間にスプリング５が挟み込まれやすくなっている。一方、本実施の形態では、上述したように溝６を形成することでスプリング５の破損が発生しにくくなっている。

なお、本実施の形態では、外輪側当接部３ｂに突出部３ｃが形成され、スプリング５によって外輪２側に突出部３ｃが付勢される例を挙げて説明したが、内輪側当接部３ａに突出部が形成され、スプリング５によって内輪１側に付勢される構成の場合には、外輪２の内周面のうちスプリング５と対向する部分に溝６を形成すればよい。

図５は、変形例１にかかるカム３を軸Ｓ方向に沿って見た図である。本変形例１では、突出部３ｃのうち、外輪２が回転可能となる方向（矢印Ｘに示す方向）側の端部（第１切り欠き部）３ｄは、外輪側当接部３ｂよりも内側に切り欠かれている。軸Ｓ方向に沿って見た場合に、端部３ｄはＲ面に形成されている。

図６は、内輪１または外輪２の回転時に、変形例１にかかるカム３の姿勢が変化した状態を示す図である。比較例（図１１を参照）でも示すように、スプリング５は、突出部２３ｃの端部２３ｄと内輪２１との間に挟み込まれやすくなっている。一方、本変形例１では、図６に示すように、突出部３ｃの端部３ｄが内側に切り欠かれているため、カム３の姿勢が変化した際に突出部３ｃと内輪１との隙間が比較例よりも大きくなる。したがって、突出部３ｃと内輪１とにスプリング５が挟み込まれにくくなり、スプリング５も破損しにくくなる。

また、端部３ｄがＲ面となっていることで、スプリング５に対して局所的ではなく面で接触しやすくなるので、スプリング５に加わる負荷を軽減することができる。これにより、スプリング５の破損をより確実に抑えることができる。なお、切り欠かれた端部３ｄは、Ｒ面となっている場合に限られず、例えば軸Ｓ方向に沿って見た場合に直線となる切り欠きであっても構わない。

図７は、変形例２にかかるカム３を軸Ｓ方向に沿って見た図である。本変形例２では、上記変形例１と同様に突出部３ｃの端部３ｄが内側に切り欠かれてＲ面となっている。本変形例２では、内輪側当接部３ａが、半円柱形状を呈している。突出部３ｃの端部３ｄは、半円柱形状の中心軸を中心としつつ、半円柱形状の半径よりも小さい半径ρで形成されたＲ面となっている。

図８は、内輪１または外輪２の回転時に、変形例２にかかるカム３の姿勢が変化した状態を示す図である。本変形例２でも、カム３の姿勢が変化した際に突出部３ｃと内輪１との隙間が比較例よりも大きくなる。したがって、突出部３ｃと内輪１とにスプリング５が挟み込まれにくくなり、スプリング５も破損しにくくなる。

図９は、変形例３にかかるカム３を軸Ｓ方向に沿って見た図である。本変形例３にかかるカム３では、外輪２の回転可能となる方向（矢印Ｘに示す方向）側となる内輪側当接部３ａの端部（第２切り欠き部）３ｅが、外輪側当接部３ｂよりも内側に切り欠かれている。端部３ｅは、軸Ｓ方向に沿って見た場合にＲ面に形成されている。端部３ｅに形成されたＲ面は、端部側に向かって半径が小さくなっていく。したがって、半径Ｒ２よりも半径Ｒ１のほうが小さくなっている。

図１０は、内輪１または外輪２の回転時に、変形例３にかかるカム３の姿勢が変化した状態を示す図である。本変形例３では、突出部３ｃの端部３ｄがスプリング５を挟み込むようにカム３の姿勢が変化していく過程で、内輪側当接部３ａの端部３ｅが切り欠かれているため、内輪側当接部３ａが内輪１から離れる。

内輪側当接部３ａが内輪１から離れると、それ以上のカム３の姿勢の変化が起きにくくなる。そのため、スプリング５を挟み込む方向へのカム３の姿勢の変化量が限定的となり、突出部３ｃと内輪１とにスプリング５が挟み込まれにくくなる。したがって、スプリング５の破損が発生しにくくなる。なお、切り欠かれた端部３ｅは、Ｒ面となっている場合に限られず、例えば軸Ｓ方向に沿って見た場合に直線となる切り欠きであっても構わない。

以上のように、本発明にかかるカムクラッチは、スプリングの破損防止に有用である。

１内輪、２外輪、３カム、３ａ内輪側当接部、３ｂ外輪側当接部、３ｃ突出部、３ｄ端部（第１切り欠き部）、３ｅ端部（第２切り欠き部）、４ローラ、５スプリング、６溝、１０カムクラッチ、２０カムクラッチ、２１内輪、２２外輪、２３カム、２３ｃ突出部、２３ｄ端部、Ｂ第２当接部、Ｃ第１当接部、Ｄ角度、Ｓ軸。

Claims

円筒形状を呈する外輪と、
前記外輪の内側に設けられて円柱または円筒形状を呈する内輪と、
前記外輪と前記内輪との間に挿入された複数のカムと、
前記カムを前記外輪側または前記内輪側に向けて付勢する環状のスプリングと、を備えて、前記外輪と前記内輪とに前記カムが噛み合った状態で、前記外輪と前記カムとの第１当接部と、前記内輪と前記カムとの第２当接部とを結んだ線と、前記内輪または前記外輪の回転軸から延びて前記第２当接部を通る線とが角度を有し、前記外輪および前記内輪を一方側には回転可能とさせ、他方側には回転を規制するカムクラッチであって、
前記外輪の内周面および前記内輪の外周面のうち、前記スプリングの付勢方向と反対側となる部分には溝が形成され、
前記カムは、前記外輪の軸方向に沿って延びる半円柱形状を呈して前記内輪に接する内輪側当接部と、前記内輪側当接部に対する前記外輪側に一体に形成されて前記外輪に接する外輪側当接部と、を有し、
前記軸方向に沿った前記外輪側当接部の両側の端面には、前記軸方向に沿って突出する突出部が形成され、
前記スプリングは、前記突出部に当接して前記カムを前記外輪側に向けて付勢し、
前記突出部のうち、前記外輪が回転可能となる方向側の端部は、前記外輪側当接部よりも内側に切り欠かれた第１切り欠き部となっており、
前記第１切り欠き部は、前記軸方向に沿って見た場合に、前記内輪側当接部の半円柱形状の中心軸を中心として、前記半円柱形状の半径より小さい半径のＲ面に形成されていることを特徴とするカムクラッチ。
円筒形状を呈する外輪と、
前記外輪の内側に設けられて円柱または円筒形状を呈する内輪と、
前記外輪と前記内輪との間に挿入された複数のカムと、
前記カムを前記外輪側または前記内輪側に向けて付勢する環状のスプリングと、を備えて、前記外輪と前記内輪とに前記カムが噛み合った状態で、前記外輪と前記カムとの第１当接部と、前記内輪と前記カムとの第２当接部とを結んだ線と、前記内輪または前記外輪の回転軸から延びて前記第２当接部を通る線とが角度を有し、前記外輪および前記内輪を一方側には回転可能とさせ、他方側には回転を規制するカムクラッチであって、
前記外輪の内周面および前記内輪の外周面のうち、前記スプリングの付勢方向と反対側となる部分には溝が形成され、
前記カムは、前記内輪に接する内輪側当接部と、前記内輪側当接部に対する前記外輪側に一体に形成されて前記外輪に接する外輪側当接部と、を有し、
前記内輪側当接部は、前記外輪の回転可能となる方向側の端部が、前記外輪側当接部よりも内側に切り欠かれた第２切り欠き部となっており、前記外輪の軸方向に沿って見た場合に前記第２切り欠き部はＲ面に形成されていることを特徴とするカムクラッチ。