JP5584240B2 - 逆入力遮断クラッチ - Google Patents

Description

本発明は、入力側からの双方向の回転力は出力側に伝達されるが、出力側からの回転力は入力側に伝達されない逆入力遮断クラッチに関する。

逆入力遮断クラッチとして、入力側からの双方向の駆動力は出力側に伝達されるが、出力側からの外力は入力側に伝達されないものがある。そのような逆入力遮断クラッチの例として、出力部材となる従動側部材に回転力が与えられると、従動側部材がロックされる機構を有し、そのロックによって従動側部材が回転できなくなり、出力側からの回転力は入力側に伝達されないようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、入力部材の入力軸が回転するとき、入力部材の入力係合部と出力部材の出力係合部とが機械的に係合することにより出力部材も一緒に回転し、一方、出力部材に回転力が加えられるときには、出力部材における出力係合部の先端部とハウジング部材の円筒状内壁面との間に中間部材が食い込むことにより出力部材の回転力は入力部材に伝達されないようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−１９９５３２公報 特開２００７−３２６３４公報

しかし、特許文献１のものでは、複数のカム部材、クラッチ歯、二つのコイルスプリングなどを組み合わせた構造であるので構造が複雑であり、組み立て作業に時間を要するなどコストの低減や小型化が難しい。

一方、特許文献２のものは、出力部材に回転力が加えられるとき、出力部材における出力係合部の先端部と外輪の円筒状内壁面との間に中間部材が食い込むことにより出力部材の回転力を阻止するものである。この場合、中間部材が出力係合部の先端部と外輪の円筒状内壁面との間に食い込んだ状態で、同一平面上において、中間部材の中心と外輪の中心とを結ぶ直線と、中間部材と出力係合部の先端部との接触点と中間部材の中心とを結ぶ直線とのなす角度（以下、接触角度という）が基準範囲内になるように、出力係合部の先端部には凹曲面が形成されている。

この接触角度の基準範囲は、出力部材に回転力が加えられたときには、出力部材の回転力を阻止するのに必要な回転阻止力が得られ、回転を阻止している状態で入力部材に回転力が加えられたときには、その回転阻止を解除して出力部材側に回転力を伝達できる状態となる角度範囲である。つまり、接触角度は、出力係合部の先端部と外輪の円筒状内壁面との間に、中間部材を係止解除可能に係止できるときの出力係合部と中間部材と外輪との接触で形成される角度である。

ここで、中間部材のばらつきがあると接触角度が変化する。また、中間部材が摩耗して小さくなると、出力係合部の先端部は凹曲面に形成されていることから、接触角度が大きくなる。通常、中間部材のばらつきや中間部材の摩耗があっても接触角度が基準範囲に入るように出力係合部の先端部の凹曲面は形成されているので特に問題はないが、中間部材のばらつきや中間部材の摩耗が大きい場合は接触角度の変化幅も大きくなり、入力部材や出力部材に回転力が加えられるときガタが生じることになる。

本発明の目的は、中間部材のばらつきや中間部材の摩耗があっても、接触角度の変化幅を抑制できる逆入力遮断クラッチを提供することである。

請求項１の発明に係る逆入力遮断クラッチは、回転力が入力される入力軸の一端に連結され入力係合部を有する入力部材と、回転力を出力する出力軸の一端に形成され前記入力係合部と係合し先端面に一対の円柱状凸部を有した出力係合部が設けられた出力部材と、前記入力係合部と前記出力係合部とが互いに入り込んで間隔をもって係合するように配置して前記入力部材と前記出力部材とを収納する円筒状に形成された外輪と、前記出力係合部の前記円柱状凸部と前記外輪の円筒状内壁面との間に設けられた中間部材とを備え、前記入力部材の前記入力軸に回転力が加えられるときは、前記入力係合部と前記出力係合部とが機械的に係合して前記出力部材に回転力を与え、前記出力部材の前記出力軸に回転力が加えられるときは、前記出力係合部の前記円柱状凸部が前記中間部材に押圧力を与え、前記円柱状凸部と前記外輪の円筒状内壁面との間に前記中間部材を食い込ませて前記出力部材の回転を阻止する逆入力遮断クラッチにおいて、前記中間部材が前記出力係合部の前記円柱状凸部と前記外輪の円筒状内壁面との間に食い込んだ状態で、同一平面上において、前記中間部材の中心と前記外輪の中心とを結ぶ直線と、前記中間部材と前記出力係合部の前記円柱状凸部との接触点と前記中間部材の中心とを結ぶ直線とのなす接触角度の変化幅が小さくなるように、前記円柱状凸部を形成する円柱の中心を求めることを特徴とする。

請求項２の発明に係る逆入力遮断クラッチは、請求項１の発明において、前記円柱状凸部を形成する円柱の中心は、前記中間部材の半径、前記円柱状凸部を形成する円柱の半径、前記外輪の円筒状内壁面を形成する円筒の半径が所定値であり、前記接触角度が基準範囲内の基準角度である基準の逆入力遮断クラッチを用意し、前記円柱状凸部を形成する円柱の中心座標（ｘ、ｙ）は、以下のようにして求めることを特徴とする。

（１）前記中間部材の半径が基準の逆入力遮断クラッチの半径より小さい中間部材を装着し、前記円柱状凸部を形成する円柱の中心のｙ軸座標を、前記基準の逆入力遮断クラッチのｙ軸座標より小さい値から徐々に大きくしたときの接触角度と前記円柱状凸部を形成する円柱の中心のｙ軸座標との相関曲線を求め、
（２）前記中間部材の半径が基準の逆入力遮断クラッチの半径より大きい中間部材を装着し、前記円柱状凸部を形成する円柱の中心のｙ軸座標を、前記基準の逆入力遮断クラッチのｙ軸座標より小さい値から徐々に大きくしたときの接触角度と前記円柱状凸部を形成する円柱の中心のｙ軸座標との相関曲線を求め、
（３）前記（１）で求めた相関曲線と前記（２）で求めた相関曲線との交点のｙ軸座標を前記円柱状凸部を形成する円柱の中心座標（ｘ、ｙ）のｙ軸座標として求め、
（４）前記（１）で求めた相関曲線と前記（２）で求めた相関曲線との交点の接触角度、前記（３）で求めたｙ軸座標、前記中間部材の半径、前記外輪の円筒状内壁面を形成する円筒の半径により定まるｘ軸座標を前記円柱状凸部を形成する円柱の中心座標（ｘ、ｙ）のｘ軸座標として求める。

請求項１の発明によれば、出力部材の出力係合部の先端面に一対の円柱状凸部を有し、入力部材の入力軸に回転力が加えられるときは入力係合部と出力係合部とが係合して出力部材に回転力を与え、出力部材の出力軸に回転力が加えられるときは、出力係合部の円柱状凸部が外輪の円筒状内壁面との間に中間部材を食い込ませて出力部材の回転を阻止するので、出力係合部の円柱状凸部と中間部材と外輪との接触で形成される接触角度の変化幅を抑制でき、動作時のガタを抑制できる。

また、出力係合部の円柱状凸部と中間部材と外輪との接触で形成される接触角度の変化幅が小さくなるように、円柱状凸部を形成する円柱の中心を求めるので、出力係合部の円柱状凸部と中間部材と外輪との接触で形成される接触角度をほぼ一定に保持できる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、出力係合部の円柱状凸部と中間部材と外輪との接触で形成される接触角度の変化に影響を与える円柱状凸部を形成する円柱の中心座標（ｘ、ｙ）を、接触角度の変化幅に最も影響を与えない位置とするので、中間部材が大きい場合でも小さい場合でも接触角度をほぼ一定に保持できる。

本発明の実施形態に係る逆入力遮断クラッチ１１の外観構成図。 本発明の実施形態における外輪及び蓋部の説明図。 本発明の実施形態における外輪に収納される伝達機構の構成要素を示す分解斜視図。 本発明の実施形態における中間部材を支承するバネ部材の他の一例を示す斜視図。 本発明の実施形態における出力係合部を下方に位置させた場合の出力部材の斜視図。 本発明の実施形態における出力係合部を上方に位置させた場合の出力部材の斜視図。 本発明の実施形態における出力部材及び中間部材を外輪に収納した場合の入力側から見た平面図。 図７の状態でさらに入力部材を外輪に収納した場合の入力側から見た平面図。 本発明の実施形態に係る逆入力遮断クラッチ１１の動作説明図。 本発明の実施形態における円柱状凸部を形成する円柱の半径Ｒ１を求めるための説明図。 本発明の実施形態における中間部材の大きさが変化した場合の接触角度αの変化及びｂ値の変化の説明図。 本発明の実施形態における出力係合部（球面状凸部）と中間部材と外輪との接触で形成される接触角度αと球面状凸部の球中心座標のｙ座標（ｂ値）との相関図。

以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態に係る逆入力遮断クラッチ１１の外観構成図である。逆入力遮断クラッチ１１は、入力軸１２に入力される正転方向及び逆転方向の双方向の回転力を出力軸１３に伝達するものであり、入力軸１２側からの双方向の回転力は出力軸１３側に伝達するが、出力軸１３側からの回転力は入力軸１２側に伝達しない。外輪１４には、この機能を達成するための伝達機構が収納され、外輪１４の入力軸１２側及び出力軸１３側には、それぞれ蓋部１５ａ、１５ｂが設けられている。

図２は外輪１４及び蓋部１５の説明図であり、図２（ａ）は外輪１４及び蓋部１５の断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の矢印方向を見た場合の矢視図である。図２では入力軸側の蓋部１５ａの図示を省略している。

外輪１４は円筒状に形成され、外輪１４の出力軸側の端部には、出力軸１３を貫通して外部に導出する貫通孔１６を有した蓋部１５ｂが設けられている。同様に、外輪１４の入力側の端部には図示省略の蓋部１５ａが設けられ、蓋部１５ａは、外部から入力軸１２を貫通して外輪１４の内部に導入する貫通孔を有している。外輪１４の円筒状内壁面１７及び蓋部１５ａ、１５ｂの内壁面により伝達機構を収納する空間を形成している。

図３は外輪１４に収納される伝達機構の構成要素を示す分解斜視図である。図３では入力軸１２の図示を省略している。伝達機構は、入力軸１２の一端に連結される入力部材１８と、出力軸１３の一端に形成された出力部材１９と、出力軸１３側からの回転力を入力軸１２側に伝達することを阻止するための中間部材２０とからなり、さらに、ワッシャ２１ａとシールド部材２１ｂとに挟まれて出力軸１３に装着され中間部材２０を支承するためのバネ部材２２を有している。図３ではバネ部材２２は板バネである場合を示している。

入力部材１８は図示省略の入力軸１２の一端に連結するための連結孔２３と、出力部材１９と係合するための入力係合部２４とを有している。出力部材１９は出力軸１３の一端に形成され、入力部材１８の入力係合部２４と係合し先端面に複数組（５組）の一対の円柱状凸部２５ａ、２５ｂを有した出力係合部２６を有している。入力部材１８及び出力部材１９は、入力係合部２４と出力係合部２６とが互いに入り込んで間隔をもって係合するように配置されて外輪１４に収納される。

中間部材２０は、出力係合部２６の円柱状凸部２５ａ、２５ｂと外輪１４の円筒状内壁面１７との間に位置するように配置されて外輪１４に収納される。図３では、中間部材２０は円筒状のローラである場合を示しているが、ローラに代えてボールであってもよい。

バネ部材２２は、外輪１４の両端部に蓋部１５ａ、１５ｂが取り付けられたときに、外輪１４に収納された中間部材２０を軸方向に押圧して中間部材２０を支承する。これにより、バネ部材２２は、出力側の出力軸１３に回転力が加えられたとき中間部材２０に制動をかける働きをし、中間部材２０が確実に出力部材１９の円柱状凸部２５ａ、２５ｂと外輪１４の円筒状内壁面１７との間に食い込むようにする。

図３ではバネ部材２２として、中間部材２０を軸方向に押圧する板バネである場合を示したが、図４に示すように、入力係合部２４の両端部にコイル状バネのバネ部材２２を設け、中間部材２０を両側から挟み込むようにしてもよい。また、出力側の出力部材に回転力が加えられたとき中間部材２０に制動をかける働きをするバネ部材２０であれば、板バネやコイル状バネに限らず、その他のバネ部材２０を用いることも可能である。

図５は出力部材１９の出力係合部２６を下方に位置させた場合の斜視図、図６は出力部材１９の出力係合部２６を上方に位置させた場合の斜視図である。出力部材１９の一端には出力係合部２６が形成されている。出力係合部２６の半径方向の先端面には、所定の間隔を保って５組の一対の円柱状凸部２５ａ、２５ｂが突出して設けられている。出力係合部２６の円柱状凸部２５ａ、２５ｂの側面は、入力部材１８の入力係合部２４の側面と係合する。すなわち、出力係合部２６の半径方向の凹部（円柱状凸部２５ａ、２５ｂが設けられていない部分）に、入力部材１８の入力係合部２４が位置し、入力係合部２４と出力係合部２６とが互いに入り込んで間隔をもって係合する。

図７は、出力部材１９及び中間部材２０を外輪１４に収納した場合の入力側から見た平面図である。図７に示すように、出力部材１９に形成された出力係合部２６の円柱状凸部２５ａ、２５ｂには中間部材２０が対面し、中間部材２０は外輪１４の円筒状内壁面１７に対面するように配置される。出力係合部２６の円柱状凸部２５ａ、２５ｂと中間部材２０との間、中間部材２０と外輪１４の円筒状内壁面１７との間は、僅かな間隔を保つか、もしくは、押圧力が掛からない状態で当接している。図７では、出力係合部２６の円柱状凸部２５ａ、２５ｂと中間部材２０との間、中間部材２０と外輪１４の円筒状内壁面１７との間には、押圧力が発生していない状態で当接している場合を示しているが、以下の説明では、僅かな距離を保っている場合を例に取り説明する。

図８は、図７の状態でさらに入力部材１８を外輪１４に収納した場合の入力側から見た平面図である。図８に示すように、入力部材１８の入力係合部２４が出力部材１９の円柱状凸部２５ａ、２５ｂが設けられていない部分に位置し、入力係合部２４と出力係合部２６（円柱状凸部２５ａ、２５ｂ）とが互いに入り込んで間隔をもって係合する。つまり、出力係合部２６の円柱状凸部２５ａ、２５ｂの側面と、入力部材１８の入力係合部２４の側面とが間隔をもって係合する。

また、入力軸１２の先端部が入力部材１８の連通孔２３に挿入されて入力軸１２が入力部材１８と連結する。これにより、入力軸１２は、入力部材１８の入力係合部２４及び出力部材１９の出力係合部２６を介して出力軸１３に連結される。

次に、逆入力遮断クラッチ１１の動作について説明する。図９は本発明の実施形態に係る逆入力遮断クラッチ１１の動作説明図である。図９（ａ）は入力部材１８にも出力部材１９にも回転力が加わっていない静止状態のときの中間部材２０、円柱状凸部２５ａ、２５ｂ、入力係合部２４の位置関係の説明図、図９（ｂ）は入力部材１８に反時計方向の回転力が加わった状態のときの中間部材２０、円柱状凸部２５ａ、２５ｂ、入力係合部２４の位置関係の説明図、図９（ｃ）は出力部材１９に反時計方向の回転力が加わり回転阻止状態となったときの中間部材２０、円柱状凸部２５ａ、２５ｂ、入力係合部２４の位置関係の説明図である。

さらに、図９（ｄ）は図９（ｃ）の回転阻止状態で入力部材１８に反時計方向の回転力が加わったときの中間部材２０、円柱状凸部２５ａ、２５ｂ、入力係合部２４の位置関係の説明図、図９（ｅ）は図９（ｃ）の回転阻止状態で入力部材１８に時計方向の回転力が加わったときの中間部材２０、円柱状凸部２５ａ、２５ｂ、入力係合部２４の位置関係の説明図である。

図９（ａ）に示すように、入力部材１８にも出力部材１９にも回転力が加わっていない静止状態のときは、中間部材２０は円柱状凸部２５ａ、２５ｂのほぼ中央に位置する。また、円柱状凸部２５ａ、２５ｂには中間部材２０が僅かな距離を保って対面し、中間部材２０は外輪１４の円筒状内壁面１７に僅かな間隔を保って対面している。

いま、図９（ａ）の静止状態から入力部材１８に反時計方向の回転力が加わったとすると、図９（ｂ）に示すように、入力係合部２４が左矢印方向に回動して、まず、入力係合部２４の側面が円柱状凸部２５ｂの側面または中間部材２０の側面に当接する。

さらに、入力係合部２４が左矢印方向に回動すると、入力係合部２４の側面は、円柱状凸部２５ｂ及び中間部材２０の側面の双方に当接し、入力係合部２４は、円柱状凸部２５ｂ及び中間部材２０を左矢印方向に押し出す。

つまり、入力部材１８が反時計方向に回転すれば、出力部材１９は入力部材１８と一緒に回転し、入力部材１８に加わる回転力は出力部材１９に伝達される。入力部材１８が時計方向に回転する場合にも、方向が異なるだけであり、入力係合部２４は円柱状凸部２５ａ及び中間部材２０に当接し、同様に、出力部材１９は入力部材１８と一緒に回転し、入力部材１８に加わる回転力は出力部材１９に伝達される。

一方、図９（ａ）の静止状態から出力部材１９に反時計方向の回転力が加わったとすると、図９（ｃ）に示すように、円柱状凸部２５ｂには左矢印方向に回転力がかかり、円柱状凸部２５ｂは左矢印方向に動く。中間部材２０はバネ部材２２により制動がかけられているおり、円柱状凸部２５ｂが左矢印方向に動くのに伴い、中間部材２０は円柱状凸部２５ｂにより上方に押し上げられるようになる。これにより、円柱状凸部２５ｂと外輪１４の円筒状内壁面１７との間隙が狭くなり、中間部材２０は円柱状凸部２５ｂと外輪１４の円筒状内壁面１７との間に食い込みロック状態となる。

従って、それ以上、出力部材１９は回転できなくなり、出力部材１９に加えられた回転力は入力部材１８に伝達されない。このロック状態では、出力部材１９の円柱状凸部２５ａ、２５ｂと中間部材２０との位置関係は、中間部材２０が円柱状凸部２５ｂ側に偏り、中間部材２０が円柱状凸部２５ｂよりはみ出した状態となっている。出力部材１９が時計方向に回転する場合も同様であり、出力部材１９の円柱状凸部２５ａ、２５ｂと中間部材２０との位置関係は、中間部材２０が円柱状凸部２５ａ側に偏り、中間部材２０が円柱状凸部２５ａよりはみ出した状態となる。

図９（ｃ）に示すロック状態で、逆に、出力部材１９に時計方向の力が加わると、円柱状凸部２５ｂとは反対側の円柱状凸部２５ａが右矢印方向に動き中間部材２０を上方に押し上げ、円柱状凸部２５ａと外輪１４の円筒状内壁面１７との間に中間部材２０が食い込み、やはりロック状態となる。

次に、図９（ｃ）に示すロック状態で入力部材１８に反時計方向の回転力が加わったとすると、図９（ｄ）に示すように、入力係合部２４が左矢印方向に動き、入力係合部２４の側面が円柱状凸部２５ａよりはみ出した状態の中間部材２０の側面に当接し、中間部材２０を左矢印方向に押し出す。これにより、図９（ａ）に示す静止状態となりロック状態が解除される。そして、さらに、入力部材１８が反時計方向に回転すれば、図９（ｂ）に示したように、出力部材１９は入力部材１８と一緒に回転し、入力部材１８に加わる回転力は出力部材１９に伝達される。

図９（ｃ）に示すロック状態で入力部材１８に時計方向の回転力が加わったとすると、図９（ｅ）に示すように、入力係合部２４が右矢印方向に動き、入力係合部２４の側面が出力部材１９の円柱状凸部２５ａの側面に当接する。これにより、出力部材１９の円柱状凸部２５ａ、２５ｂを右矢印方向に押し出し、図９（ａ）に示す静止状態となりロック状態が解除される。そして、さらに、入力部材１８が時計方向に回転すれば、出力部材１９は入力部材１８と一緒に回転し、入力部材１８に加わる回転力は出力部材１９に伝達される。

このように、入力部材１８の入力軸１２に回転力が加えられるときは入力係合部２４と出力係合部２６とが係合して出力部材１９に回転力を与え、出力部材１９の出力軸１３に回転力が加えられるときは、出力係合部１９の円柱状凸部２５が外輪１４の円筒状内壁面１７との間に中間部材２０を食い込ませて出力部材１９の回転を阻止する。

つまり、出力部材１９の出力係合部２６の先端面に一対の円柱状凸部２５ａ、２５ｂを設け、円柱状凸部２５ａ、２５ｂにより、中間部材２０を上方に押し上げて中間部材２０を円柱状凸部２５ｂと外輪１４の円筒状内壁面１７との間に食い込ませてロック状態とする。

次に、出力係合部１９の円柱状凸部２５ａ、２５ｂを形成する円柱の半径Ｒ１について説明する。図１０は、円柱状凸部２５ａ、２５ｂを形成する円柱の半径Ｒ１を求めるための説明図である。図１０では、円柱状凸部２５ｂが中間部材２０に当接する場合を示している。

いま、円筒状の外輪１４、円柱状の中間部材２０、円柱状凸部２５ａ、２５ｂの位置関係を同一平面上で考える。同一平面上での円筒状の外輪１４の中心を０とし、外輪１４の円筒状内壁面１７までの半径をＲ２とする。また、中間部材２０の半径をｒ、円柱状凸部２５ｂを形成する円柱の半径をＲ１、円柱状凸部２５ｂを形成する円柱の中心Ｂの座標を（ａ，ｂ）、円柱状凸部２５ｂと中間部材２０との接触点Ａの座標を（ｘ、ｙ）、円柱状凸部２５ｂと中間部材２０と外輪１４との接触で形成される接触角度をαとする。

接触角度αは、同一平面上において、中間部材２０の中心と外輪１４の中心０とを結ぶ直線と、中間部材２０と円柱状凸部２５ｂとの接触点Ａの座標（ｘ、ｙ）と中間部材２０の中心とを結ぶ直線とのなす角度である。

接触点Ａの座標（ｘ、ｙ）は、下記の（１）式及び（２）式で示される。

（ｘ、ｙ）＝（ｒsinα、Ｒ２−ｒ−ｒcosα） …（１）
（ｘ、ｙ）＝（ｒsinα、（Ｒ１＋ｒ）cosα−ｒcosα＋ｂ） …（２）
（１）式及び（２）式で示される接触点Ａの座標（ｘ、ｙ）のｙ座標は、等しいことから、（３）式が成立する。

Ｒ２−ｒ−ｒcosα＝（Ｒ１＋ｒ）cosα−ｒcosα＋ｂ …（３）
（３）式を整理して、Ｒ１を求めると、（４）式が得られる。

Ｒ１＝（１／cosα）（Ｒ２−ｒ＋ｂ）−ｒ …（４）
また、円柱状凸部２５ｂを形成する円柱の中心Ｂの座標（ａ，ｂ）のｘ座標ａは（５）式で示される。

ａ＝（Ｒ２−ｒ−ｂ）×tanα …（５）
（４）式において、接触角度αは前述したように基準範囲内の予め定めた基準角度が選択されるので既知である。外輪１４の筒状内壁面１７までの半径Ｒ２も逆入力遮断クラッチ１１の大きさにより決まる値であるので既知である。中間部材２０の半径ｒも逆入力遮断クラッチ１１の大きさにより決まる値であるので既知である。円柱状凸部２５ｂを形成する円柱の中心座標（ａ，ｂ）のｙ座標ｂは、未知数となる。なお、円柱の中心座標（ａ，ｂ）のｘ座標ａは、ｂの変数で示されるので、ｂが決まればａは決まる。

以下、このｙ座標ｂをｂ値ということにする。また、円柱状凸部２５ｂを形成する円柱の半径Ｒ１を円柱状凸部半径Ｒ１ということにする。

本発明の実施形態では、中間部材２０の大きさに大小のばらつきがあっても、接触角度αの変化幅が小さくなるように、円柱状凸部半径Ｒ１を決定する。上述したように、円柱状凸部半径Ｒ１を決定するにあたっての変数はｂ値となるので、中間部材２０の大きさに大小のばらつきがあっても、接触角度αの変化幅が小さくなるｂ値を求めることになる。

図１１は、中間部材２０の大きさが変化した場合の接触角度αの変化及びｂ値の変化の説明図である。いま、接触角度αが基準範囲内の基準角度α０である基準の逆入力遮断クラッチを考える。この基準の逆入力遮断クラッチにおいて、円柱状凸部半径はＲ１、円柱状凸部の円柱中心Ｂは（ａ，ｂ）であるとし、半径がｒの中間部材２０が装着されているとする。この基準の逆入力遮断クラッチの場合には、中間部材２０の半径がｒ、円柱状凸部２５ｂと中間部材２０との接触点Ａが（ｘ，ｙ）、円柱状凸部の円柱中心Ｂが（ａ，ｂ）であり、これにより、接触角度は基準角度α０に保たれている。

そして、この基準の逆入力遮断クラッチに対して、半径がｒより小さいｒ−Δｒの中間部材２０’が装着された場合、半径がｒより大きいｒ＋Δｒの中間部材２０”が装着された場合を考える。なお、図１１では、説明のためΔｒを大きく図示しているが、実際にはΔｒは微少である。

基準の逆入力遮断クラッチに対して、半径がｒより小さいｒ−Δｒの中間部材２０’が装着されたとすると、円柱状凸部半径Ｒ１、円筒状の外輪１４の中心０から円柱状凸部の円柱中心Ｂまでの距離Ｌは同じであるから、円柱状凸部半径Ｒ１及び距離Ｌを一定に保ったまま円柱状凸部２５ｂが中間部材２０’に接触するには、接触点Ａ及び円柱状凸部の円柱中心ＢがＡ’、Ｂ’に移動する。

すなわち、半径がｒ−Δｒの中間部材２０’と円柱状凸部２５ｂとの接触点ＡはＡ’（ｘ’，ｙ’）となり、円柱状凸部の円柱中心ＢはＢ’（ａ’，ｂ’）となる。このように、半径が小さい中間部材２０’が装着されると、接触点Ａ及び円柱状凸部の円柱中心ＢがＡ’、Ｂ’に移動して接触角度がα０’となり、接触角度αは基準角度α０より小さくなる。ｂ値はｂ’となり基準の逆入力遮断クラッチの場合ｂより大きくなる。

一方、この基準の逆入力遮断クラッチに対して、半径がｒより大きいｒ＋Δｒの中間部材２０”が装着されたとすると、円柱状凸部半径Ｒ１、円筒状の外輪１４の中心０から円柱状凸部の円柱中心Ｂまでの距離Ｌは同じであるから、円柱状凸部半径Ｒ１及び距離Ｌを一定に保ったまま円柱状凸部２５ｂが中間部材２０”に接触するには、接触点Ａ及び円柱状凸部の円柱中心ＢがＡ”、Ｂ”に移動する。

すなわち、半径がｒ＋Δｒの中間部材２０”と円柱状凸部２５ｂとの接触点ＡはＡ”（ｘ”，ｙ”）となり、円柱状凸部の円柱中心ＢはＢ”（ａ”，ｂ”）となる。このように、半径が大きい中間部材２０”が装着されると、接触点Ａ及び円柱状凸部の円柱中心ＢがＡ”、Ｂ”に移動して接触角度がα０”となり基準角度α０より大きくなる。ｂ値はｂ”となり基準の逆入力遮断クラッチの場合のｂより小さくなる。

このように、半径が小さい中間部材２０’が装着されると接触角度が小さくｂ値が大きくなり、半径が大きい中間部材２０”が装着されると接触角度が大きくｂ値が小さくなる。このような関係から、接触角度αの変化幅が小さくなるｂ値の求め方を具体的に説明する。

図１２は、円柱状凸部と中間部材と外輪との接触で形成される接触角度αとｂ値との相関図である。縦軸は接触角度αであり横軸はｂ値である。横軸のｂ値は、接触角度αが基準角度α０である基準の逆入力遮断クラッチのｂ値をｂ０として示している。前述のように、ｂ値は円柱状凸部の円柱中心座標のｙ座標である。

曲線（ｒ−Δｒ）は、半径がｒより小さいｒ−Δｒの中間部材２０’を装着し、ｂ値をｂ０より小さいｙ１ａからｂ０より大きいｙ１ｏとした場合の曲線、 曲線（ｒ＋Δｒ）は、半径がｒより大きいｒ＋Δｒの中間部材２０”を装着し、ｂ値をｂ０より小さいｙ２ａからｂ０より大きいｙ２ｎとした場合の曲線である。

曲線（ｒ−Δｒ）を求めるにあたっては、基準の逆入力遮断クラッチの半径ｒより小さい半径ｒ−Δｒの中間部材２０’を装着し、基準の逆入力遮断クラッチのｙ軸座標（ｂ０）より小さい値ｙ１ａから徐々に大きく変化させたｙ軸座標（ｙ１＝ｙ１ａ、ｙ１ｂ、…）での接触角度αを求める。

同様に、曲線（ｒ＋Δｒ）を求めるにあたっては、基準の逆入力遮断クラッチの半径ｒより大きい半径ｒ＋Δｒの中間部材２０”を装着し、基準の逆入力遮断クラッチのｙ軸座標（ｂ０）より小さい値ｙ２ａから徐々に大きく変化させたｙ軸座標（ｙ２＝ｙ２ａ、ｙ２ｂ、…）での接触角度αを求める。

半径がｒより小さいｒ−Δｒの中間部材２０’の場合、曲線（ｒ−Δｒ）に示すように、ｂ値を大きくすると接触角度αは大きくなり、ｂ値を小さくすると接触角度αは小さくなる相関関係を有する。一方、半径がｒより大きいｒ＋Δｒの中間部材２０”の場合、曲線（ｒ＋Δｒ）に示すように、ｂ値を大きくすると接触角度αは小さくなり、ｂ値を小さくすると接触角度αは大きくなる相関関係を有する。

そこで、曲線（ｒ−Δｒ）と曲線（ｒ＋Δｒ）との交点のｙ軸座標を求め、そのときのｙ軸座標での接触角度αが基準範囲Ａに入っていることを条件に円柱状凸部を形成する円柱の中心座標（ｘ、ｙ）のｙ軸座標として求める。図１２では曲線（ｒ−Δｒ）でのｙ座標ｙ１ｇと曲線（ｒ＋Δｒ）でのｙ座標ｙ２ｇとが等しく、曲線（ｒ−Δｒ）と曲線（ｒ＋Δｒ）との交点のｙ軸座標はｙ１ｇ、ｙ２ｇであり、ｙ軸座標ｙ１ｇ、ｙ２ｇのときの接触角度αは基準範囲Ａに入っているので、このｙ軸座標ｙ１ｇ、ｙ２ｇを円柱状凸部を形成する円柱の中心座標（ｘ、ｙ）のｙ軸座標ｂとして求める。そして、円柱の中心座標（ｘ、ｙ）のｙ軸座標ｂを求めた後に、（５）式により円柱の中心座標（ｘ、ｙ）のｘ軸座標ａを求める。

通常、曲線（ｒ−Δｒ）と曲線（ｒ＋Δｒ）との交点のｙ軸座標のときの接触角度αは基準範囲Ａに入っているので、そのときの接触角度αが基準範囲Ａに入っているかどうかの確認は省略してもよい。なお、交点のｙ軸座標を円柱状凸部を形成する円柱の中心座標（ｘ、ｙ）のｙ軸座標として求めた場合には、図１２に示すように、接触角度αは基準角度α０よりずれるが、交点のｙ軸座標のときの接触角度αは基準範囲Ａに入っているので問題はない。

このように、半径がｒより小さいｒ−Δｒの中間部材２０’の曲線（ｒ−Δｒ）と半径がｒより大きいｒ＋Δｒの中間部材２０”の曲線（ｒ＋Δｒ）との交点のｙ軸座標を円柱状凸部を形成する円柱の中心座標（ｘ、ｙ）のｙ軸座標ｂとして求め、（５）式により円柱の中心座標（ｘ、ｙ）のｘ軸座標ａを求めるので、基準の逆入力遮断クラッチに対し、中間部材２０が小さくなった場合でも大きくなった場合でも接触角度αの変化が小さい逆入力遮断クラッチとすることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１…逆入力遮断クラッチ、１２…入力軸、１３…出力軸、１４…外輪、１５…蓋部、１６…貫通孔、１７…円筒状内壁面、１８…入力部材、１９…出力部材、２０…中間部材、２１ａ…ワッシャ、２１ｂ…シールド部材、２２…バネ部材、２２…シールド部材、２３…連結孔、２４…入力係合部、２５…円柱状凸部、２６…出力係合部、２７…凹曲面

Claims (2)

1. 回転力が入力される入力軸の一端に連結され入力係合部を有する入力部材と、回転力を出力する出力軸の一端に形成され前記入力係合部と係合し先端面に一対の円柱状凸部を有した出力係合部が設けられた出力部材と、前記入力係合部と前記出力係合部とが互いに入り込んで間隔をもって係合するように配置して前記入力部材と前記出力部材とを収納する円筒状に形成された外輪と、前記出力係合部の前記円柱状凸部と前記外輪の円筒状内壁面との間に設けられた中間部材とを備え、前記入力部材の前記入力軸に回転力が加えられるときは、前記入力係合部と前記出力係合部とが機械的に係合して前記出力部材に回転力を与え、前記出力部材の前記出力軸に回転力が加えられるときは、前記出力係合部の前記円柱状凸部が前記中間部材に押圧力を与え、前記円柱状凸部と前記外輪の円筒状内壁面との間に前記中間部材を食い込ませて前記出力部材の回転を阻止する逆入力遮断クラッチにおいて、
   前記中間部材が前記出力係合部の前記円柱状凸部と前記外輪の円筒状内壁面との間に食い込んだ状態で、同一平面上において、前記中間部材の中心と前記外輪の中心とを結ぶ直線と、前記中間部材と前記出力係合部の前記円柱状凸部との接触点と前記中間部材の中心とを結ぶ直線とのなす接触角度の変化幅が小さくなるように、前記円柱状凸部を形成する円柱の中心を求めることを特徴とする逆入力遮断クラッチ。
2. 前記円柱状凸部を形成する円柱の中心は、前記中間部材の半径、前記円柱状凸部を形成する円柱の半径、前記外輪の円筒状内壁面を形成する円筒の半径が所定値であり、前記接触角度が基準範囲内の基準角度である基準の逆入力遮断クラッチを用意し、前記円柱状凸部を形成する円柱の中心座標（ｘ、ｙ）は、以下のようにして求めることを特徴とする請求項１に記載の逆入力遮断クラッチ。
   （１）前記中間部材の半径が基準の逆入力遮断クラッチの半径より小さい中間部材を装着し、前記円柱状凸部を形成する円柱の中心のｙ軸座標を、前記基準の逆入力遮断クラッチのｙ軸座標より小さい値から徐々に大きくしたときの接触角度と前記円柱状凸部を形成する円柱の中心のｙ軸座標との相関曲線を求め、
   （２）前記中間部材の半径が基準の逆入力遮断クラッチの半径より大きい中間部材を装着し、前記円柱状凸部を形成する円柱の中心のｙ軸座標を、前記基準の逆入力遮断クラッチのｙ軸座標より小さい値から徐々に大きくしたときの接触角度と前記円柱状凸部を形成する円柱の中心のｙ軸座標との相関曲線を求め、
   （３）前記（１）で求めた相関曲線と前記（２）で求めた相関曲線との交点のｙ軸座標を前記円柱状凸部を形成する円柱の中心座標（ｘ、ｙ）のｙ軸座標として求め、
   （４）前記（１）で求めた相関曲線と前記（２）で求めた相関曲線との交点の接触角度、前記（３）で求めたｙ軸座標、前記中間部材の半径、前記外輪の円筒状内壁面を形成する円筒の半径により定まるｘ軸座標を前記円柱状凸部を形成する円柱の中心座標（ｘ、ｙ）のｘ軸座標として求める。

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