JP6524297B1 - リンク部材を利用するロックタイプ双方向クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】出力部材と固定部との間にリンク部材を設置して、出力部材から入力部材への回転伝達を阻止するロックタイプ双方向クラッチを小型で作動が確実なものとする。【解決手段】ハウジング１内に、一対の入力駆動片２３Ａ、２３Ｂを有する入力部材２及び出力部材３を設置するとともに、出力部材３を囲むように環状に形成されたカム部材４をハウジング１に取り付けて固定する。出力部材３には、枢軸５１を中心にして回動可能なリンク部材５を枢着し、リンク部材５の先端に設けた係合軸５２を、凹所となるカム面の形成されたカム部材４の外周面に対向させる。入力部材２が回転したときは、一対の入力駆動片２３Ａ、２３Ｂの一方がリンク部材５に当接し、他方が出力係合部材３Ｆを押圧して、出力部材３を回転させる。出力部材３が回転すると、リンク部材５が半径方向に対し傾斜して係合軸５２がカム面に当接し、出力部材３の回転を停止させる。【選択図】 図１

Description

本発明は、入力軸と出力軸との間の動力伝達状態を変更するクラッチ装置、特に、入力軸からの正・逆回転の動力を出力軸に伝達するとともに、出力軸からの動力伝達は、出力軸を回転不能として遮断するロックタイプ双方向クラッチに関するものである。

モーターなどの駆動源から機械装置等を駆動する動力伝達系では、駆動する機器の特性に対応するよう各種の伝達装置が使用される。このような伝達装置の中で「双方向クラッチ（又は「逆入力遮断クラッチ」）」と呼ばれるものは、入力軸（駆動側）から出力軸（従動側）への動力伝達では、入力軸の正方向及び逆方向の回転を共に出力軸に伝達し、反対向きの、出力軸から入力軸への動力伝達は遮断する機能を備えている。双方向クラッチには、出力軸からの動力伝達を遮断するときに出力軸をロックして回転不能とするクラッチがあり、ロックタイプ双方向クラッチと呼ばれている。
ロックタイプ双方向クラッチは、例えば、モーターにより物品を上下に移送する昇降装置において、モーターを停止すると物品の位置が自動的に保持されるようにするために用いることができる。この装置の双方向クラッチでは、モーターにより入力軸を正・逆回転したときは、出力軸が連動して正・逆回転し物品を昇降させる一方、出力軸を正・逆回転しようとすると、出力軸がロックされた状態となって物品の落下を防止する。

ロックタイプ双方向クラッチを利用する昇降装置の概要と、双方向クラッチの構造の一例とを図９、図１０により説明する。図９は、ベルト及びプーリにより物品を上下する昇降装置と、その駆動装置に用いられるロックタイプ双方向クラッチの断面構造を表すものであり、図１０（ａ）は、出力軸が入力軸と連動して物品を昇降する状態におけるロックタイプ双方向クラッチの断面Ａ−Ａを、図１０（ｂ）は、出力軸がロックされて物品の落下を阻止する状態の断面Ａ−Ａを示す。

図９の昇降装置は、上下に配置したプーリＰ１、Ｐ２の間にベルトＢを掛け渡し、ベルトＢに移送する物品Ｗを固着した装置であって、上方のプーリＰ１には、これを回転駆動する正・逆回転可能なモーターＭが、ロックタイプ双方向クラッチＤＣを介して連結されている。ロックタイプ双方向クラッチＤＣは、モーターＭに連なる入力軸ＩＳ、プーリＰ１に連なる出力軸ＯＳ及び固定のハウジングＨＧを有している。断面Ａ−Ａ図に示すように、ロックタイプ双方向クラッチＤＣのハウジングＨＧ内では、入力軸ＩＳが複数の扇形部に分割され、扇形部の内側に出力軸ＯＳが嵌め込まれる。出力軸ＯＳには、入力軸ＩＳの隣接する扇形部の間に僅かな間隙を持たせながら入り込む突起部が設けてあり、この突起部の先端に形成したＶ字状凹所ＶＲとハウジングＨＧとの間には、ローラーＲが介在されている。

図１０（ａ）に示すとおり、モーターＭにより入力軸ＩＳが回転するときは、入力軸ＩＳの扇形部の側面がローラーＲと出力軸ＯＳの突起部の側面とに同時に当接し、出力軸ＯＳは、入力軸ＩＳに押される形で同一方向に同一速度で回転する。入力軸ＩＳが逆方向に回転するときも同様であって、図７の昇降装置においてモーターＭを正・逆回転すると、ベルトＢに固着した物品Ｗを上昇又は下降させることができる。
これに対し、出力軸ＯＳが回転するときは、図８（ｂ）に示すように、その少量の回転によりローラーＲがＶ字状凹所ＶＲの斜面に押し上げられて外方に移動し、ハウジングＨＧと出力軸ＯＳの突起部との間に噛み込まれる。これにより、出力軸ＯＳがロックされてその位置で停止し、入力軸ＩＳに回転が伝達されることはない。つまり、図９の昇降装置では、モーターＭによる駆動を停止しても、物品Ｗが自重により落下するのを自動的に阻止することができる。このようなロックタイプの双方向クラッチは、本出願人の先行出願に係る特許第４８５０６５３号公報に開示されている。

ロックタイプの双方向クラッチは、例えば、複写機のフィニッシャーにおいて、用紙を載せた用紙テーブルを移送する昇降装置、あるいは、建築物の窓のブラインドを昇降する昇降装置に適用することができる。そして、これを利用すると簡易な装置による自動的な動力伝達の制御が可能となって、例えば、電磁クラッチ及びブレーキ機構を設けて電気的に制御する場合のような、電力等の使用が不必要となるとともに、出力軸側から不測の逆入力があった場合に、駆動源のモーターを保護することも可能となる。

特許第４８５０６５３号公報

上述のとおり、図９のロックタイプ双方向クラッチは、コンパクトであって確実に動力伝達を制御可能な機械部品であるけれども、用途によっては改良すべき余地が残されている。本発明は、ロックタイプ双方向クラッチの以下に述べるような課題を解決するものである。

図９のロックタイプ双方向クラッチは、ローラーＲの噛み込みとその解除を利用して回転の伝達・遮断を行わせるものである。ローラーＲを出力軸のＶ字状凹所ＶＲとハウジングＨＧの表面との間に噛み込ませるには、ローラーＲの２個の接触点における接線の交わる角度（いわゆる「接触角」）が重要なパラメータであって、この角度が大きすぎるとローラーＲの滑りが生じて出力軸の回転を阻止することができず、逆に小さいと過剰な噛み込みが生じ、解除に要するトルクが増大する。こうした不具合を起こさないためには、ローラーＲ及びＶ字状凹所ＶＲについて高い寸法精度が要求される。

そして、ローラーＲは、Ｖ字状凹所ＶＲとハウジングＨＧの表面に接触しているため、入力軸側から出力軸側に回転を伝達するときには、ローラーＲの転動に起因して構成部品の摩耗が生じ、作動中に滑りなどが発生する。作動中に外部から衝撃を受けたときは、ハウジングＨＧ等の構成部品に弾性変形が起こり、極端な場合には、ローラーＲがＶ字状凹所ＶＲから脱落して作動が不可能となることがある。一方、出力軸側からの回転を阻止しているときは、出力軸側からの逆トルクが増大した場合、ローラーＲがＶ字状凹所ＶＲとハウジングＨＧの間に噛み込んだままとなって、入力軸の扇形部が当接しても解除されず、入力軸側からの回転伝達が不能となる恐れもある。
本発明の課題は、ローラーを利用する従来のロックタイプ双方向クラッチの、こうした問題点を解消するよう、入力軸と出力軸との間にリンク部材を設置し、このリンク部材の姿勢を変更して回転伝達及び遮断を行わせる、簡易でコンパクトな構成のロックタイプ双方向クラッチを提供することにある。

上記の課題に鑑み、本発明のロックタイプ双方向クラッチは、出力部材（出力軸）の周囲に環状となった固定のカム部材を配置して、その外周面にカム面を形成するとともに出力部材とカム面との間にリンク部材を設置し、入力部材（入力軸）によりリンク部材の姿勢を制御して出力部材との間の回転伝達と遮断を行わせるようにしたものである。すなわち、本発明は、
「回転不能のハウジング、前記ハウジング内で共通の回転軸を中心として回転可能な入力部材及び出力部材を備え、前記入力部材からの正・逆方向の回転は前記出力部材に伝達されるとともに、前記出力部材から前記入力部材への回転の伝達は、前記出力部材が回転不能となって遮断されるロックタイプ双方向クラッチであって、
前記ハウジングには、前記出力部材を囲んで環状に形成されたカム部材が固定され、前記カム部材の外周面には凹所となるカム面が形成され、
前記出力部材には、前記カム部材の外周面よりも径方向外方に一対の当接面を有する出力係合部材が固定され、かつ、前記共通の回転軸と径方向に間隔をおいて配置された枢軸を中心にして回動可能なリンク部材が枢着され、
前記リンク部材には、前記カム部材のカム面に当接可能な係合軸と、前記枢軸と前記係合軸とを連結する連結部とが設けられ、
前記入力部材には、前記カム部材の外周面よりも径方向外方に一対の入力駆動片が設けられており、
前記入力部材が回転したときは、前記入力駆動片の一方が、前記リンク部材を前記係合軸の中心が前記枢軸の中心と前記共通の回転軸とを結ぶ直線上に位置する中立位置に保持すると同時に、前記入力駆動片の他方が、前記出力係合部材の一方の当接面を押圧して前記出力部材を回転させ、かつ、前記出力部材が回転するときは、前記リンク部材が前記中立位置から回動して、前記係合軸が前記カム部材のカム面に当接し、前記出力部材の回転が阻止される」
ことを特徴とするロックタイプ双方向クラッチとなっている。

本発明のロックタイプ双方向クラッチにおいては、前記リンク部材は、複数のものを前記出力部材に等間隔に枢着するとともに、前記カム部材の外周面には、前記リンク部材の非整数倍の数の前記カム面を形成することができる。

また、本発明のロックタイプ双方向クラッチにおいては、前記リンク部材の係合軸を、前記ハウジング内に回転可能に設置されたリテーナ部材の溝に収容し、かつ、前記ハウジングと前記リテーナ部材との間に波形ばねが設置して、前記リテーナ部材の回転に対して抵抗力を付与することができる。この場合においては、前記リテーナ部材に入力係合部を設け、前記入力部材が回転したときは、前記入力駆動片の一方が前記入力係合部に当接して、前記リンク部材を前記中立位置に保持するよう構成することができる。

前記リンク部材を前記出力部材に枢着するには、前記出力部材に径方向の外方が開放された断面Ｕ字状の溝を形成し、前記リンク部材の枢軸を、前記断面Ｕ字状の溝に挿入して前記環状のカム部材の内周面に当接するように構成することができる。

本発明のロックタイプ双方向クラッチでは、固定のハウジング内に共通の回転軸を有する入力部材及び出力部材を設置するとともに、出力部材を囲むように環状に形成されたカム部材をハウジングに取り付けて固定し、カム部材の外周面には、凹所となるカム面を形成する。出力部材には、共通の回転軸と径方向に間隔をおいて配置された枢軸を中心にして回動可能なリンク部材を枢着し、このリンク部材には、カム部材の外周面のカム面に当接可能な係合軸を設ける。そして、出力部材に出力係合部材を固定して、これに、カム部材の外周面よりも径方向外方に位置する一対の当接面を形成し、入力部材には、その当接面に係合する一対の入力駆動片を設ける。

本発明のロックタイプ双方向クラッチにおける、出力部材に回動可能に枢着されたリンク部材の係合軸の中心が枢軸の中心と共通の回転軸とを結ぶ直線上に位置する中立位置の状態であるときに、入力部材（及び出力部材）の回転軸からの径方向の距離が最大となる。この状態であれば、リンク部材の係合軸が環状に形成された出力部材の外周面には当接しないので、出力部材は回転することができる。しかし、リンク部材が出力部材に対して回動し、その連結部が半径方向に対し傾斜したときは、係合軸の回転軸からの径方向の距離が縮小する。そのため、リンク部材の係合軸は、ハウジングに固定されたカム部材の外周面の凹所に入り込んでそのカム面に当接し、出力部材の回転は不能となる。

リンク部材の中立位置あるいは傾斜の状態は、入力部材に設けた入力駆動片により制御される。入力部材が回転したときは、一対の入力駆動片のうちの一方がリンク部材等に当接して、リンク部材を、その係合軸の中心が枢軸の中心と共通の回転軸とを結ぶ直線上に位置する中立位置に保持する。同時に、他方の入力駆動片が、出力部材に固定の出力係合部材に形成された一対の当接面のいずれか（入力部材の回転方向で切り換る）を押圧し、これにより、入力部材に連れ回すようにして出力部材を回転させる。
一方、出力部材が回転したときは、リンク部材は、出力部材に枢着された枢軸が出力部材と一体的に回転方向に移動するのに対し、径方向の外方の係合軸の移動が、それに作用する抵抗力や慣性等により遅延するため、出力部材と相対的に回動し、その連結部が半径方向に対し傾斜する。リンク部材の係合軸は、固定されたカム部材の外周面のカム面に当接して、出力部材の回転を停止させる。

このように、本発明のロックタイプ双方向クラッチは、出力部材に回動可能に枢着されたリンク部材を利用して、入力部材の回転を出力部材に伝達するとともに、出力部材の回転は、入力部材に伝達することなく出力部材を回転不能として遮断するものである。このロックタイプ双方向クラッチは、作動が確実であって構成部品が少なく、全体を小型でコンパクトな構造とすることも容易である。リンク部材とカム面との当接による出力部材のロックは、２個の面の間のローラーの噛み込みほどの部品の高精度化が要求されるものではなく、枢軸により連結されたリンク部材が出力部材から脱落する恐れもない。
また、本発明のロックタイプ双方向クラッチは、特許文献１のロックタイプ双方向クラッチのように、ローラーの噛み込みとその解除を利用して回転の伝達・遮断を行わせるものではなく、リンク部材（係合軸）と１個のカム面との当接とその解除により回転伝達の制御を行う。したがって、部品の転動に起因して構成部品の摩耗が生じたり滑りが発生したりすることはなく、出力部材側からの逆トルクが増大したとしても、リンク部材（係合軸）がカム面に噛み込んで解除不能となるようなこともない。

本発明の実施形態として、複数のリンク部材を出力部材に等間隔に枢着するとともに、カム部材の外周面に、そのリンク部材の非整数倍の数のカム面を等間隔に形成することができる。このように構成すると、出力部材が回転したときに、複数のリンク部材のいずれか一つがカム面に当接して出力部材が停止位置に止まることとなる。つまり、複数のリンク部材が複数のカム面に同時に当接することはないので、出力部材の停止位置が、「リンク部材の数×カム面の数」だけ周方向に生じることとなり、停止位置の間隔を非常に小さくしていわば高精度化を図ることができると同時に、出力部材が回転した後に停止するまでの、いわゆるむだ時間を短縮することができる。

本発明のリンク部材の係合軸部分の実施形態として、ハウジング内に回転可能に設置されたリテーナ部材の溝に収容し、かつ、ハウジングとリテーナ部材との間に波形ばねを設置することができる。こうすると、波形ばねによりリテーナ部材の回転に対して抵抗力が付与され、リンク部材の係合軸は、出力部材が回転したときにその移動が遅れて、確実にカム面に当接するようになる。
さらに、このようなリテーナ部材を設置した場合においては、リテーナ部材に入力係合部を設け、入力部材が回転したときは、入力部材の入力駆動片の一方が入力係合部に当接して、リンク部材を中立位置に保持することができる。これにより、入力部材における入力駆動片の設計の自由度を大きくすることが可能となる。

また、本発明のリンク部材を出力部材に枢着する際の実施形態としては、出力部材に径方向の外方が開放された断面Ｕ字状の溝を形成し、リンク部材の枢軸を、この断面Ｕ字状の溝に挿入して環状のカム部材の内周面に当接させるようにすることができる。こうすると、リンク部材の枢着された出力部材の径を極力小さくして、ロックタイプ双方向クラッチのコンパクト化を図ることができるとともに、出力部材の径方向外方からリンク部材を組み付けることが可能となって、ロックタイプ双方向クラッチの製造が容易となる。

本発明のロックタイプ双方向クラッチの第１実施例を示す全体図である。 図１のロックタイプ双方向クラッチを部品単位に分解した斜視図である。 図１のロックタイプ双方向クラッチの主要部品の単体図である。 図１のロックタイプ双方向クラッチの回転伝達時の作動を説明する図である。 図１のロックタイプ双方向クラッチの伝達遮断時の作動を説明する図である。 本発明のロックタイプ双方向クラッチの第２実施例を示す全体図である。 図６のロックタイプ双方向クラッチの主要部品の単体図である。 図６のロックタイプ双方向クラッチの回転伝達時の作動を説明する図である。 従来のロックタイプ双方向クラッチの一例を示す全体図である。 図９のロックタイプ双方向クラッチの作動を説明する説明図である。

以下、図面に基づいて本発明のロックタイプ双方向クラッチについて説明する。図１には、本発明のロックタイプ双方向クラッチの第１実施例の全体構造を示し、部品単体に分解した斜視図を図２に、また、主要部品の投影図を図３に示す。図４、５は、本発明のロックタイプ双方向クラッチの作動を説明する説明図である。

図１に示すように、第１実施例のロックタイプ双方向クラッチは、断面円形の空間部を有する固定のハウジング１を備え、ハウジング１の中心部には、共通の回転軸ｏを有する入力部材２と出力部材３とが設置されている。入力部材２は、例えば、駆動モーター等の駆動源に接続され、出力部材３は、物品を上下に搬送する昇降装置等の被駆動装置に接続される。
入力部材２は、軸部２１及び円板部２２を備えており、円板部２２の軸部２１と反対側の面には、一対の入力駆動片２３Ａ、２３Ｂが固着される（図３（ｄ）も参照）。第１実施例のものにおいては、入力駆動片２３Ａ、２３Ｂは、円板部２２の周縁部に沿うよう円弧状に対称的に形成されている。なお、第１実施例ものでは、入力部材２の軸部２１を円板部２２と一体的に設けているが、軸部２１を別体としキー等を用いて円板部２２に回転不能に取り付けるように構成できるのは勿論である。

出力部材３は、後述のリンク部材５等を取り付ける大径部３１と、これに一体的に形成された軸部３２とを備えている。大径部３１は、軸方向長さが比較的短い円柱状の部材であって、径方向外方の開放された断面Ｕ字状の溝３３が等間隔に３個形成されており（図３（ｅ）も参照）、リンク部材５は、その中の一つに枢着される。
出力部材３の大径部３１には、合成樹脂等の軽量の材料で製造された出力係合部材３Ｆが固定されている（図３（ｆ）も参照）。出力係合部材３Ｆは、軸方向に延びる２本の取付軸３Ｆ１を有し、これらの取付軸３Ｆ１が大径部３１の断面Ｕ字状の溝３３の中の２個に挿入されて、出力部材３に固定される。

出力係合部材３Ｆには、入力部材２の入力駆動片２３Ａ、２３Ｂに当接する一対の当接面３ＦＡ、３ＦＢが形成され、これらの当接面は、後述のカム部材４の外周面よりも径方向外方に位置している。また、出力係合部材３ＦにはＶ字状の切欠き３Ｆ２が形成してあり、リンク部材５を枢着した大径部３１に出力係合部材３Ｆを固定すると、リンク部材５の連結部５３が切欠き３Ｆ２に入り込んで周方向に回動可能となる。
出力部材３の大径部３１は、これを取り囲むカム部材４の環状となった部分の内部空間に回転可能に嵌め込まれる。

カム部材４は、環状の周壁部４１と端壁部４２からなるカップ状の部材であって（図３（ｃ）も参照）、端壁部４２の周縁に形成されたインボリュートスプラインＳにより、ハウジング１の端壁に回転不能に固着される。端壁部４２の中央には、出力部材３の軸部３２が貫通する中央孔が設けられ、また、環状となった周壁部４１の外周面４１Ｏには、内方にわずかに凹むように凹所となったカム面４１Ｃが、第１実施例のものでは周方向に等間隔に９個設けられており、各々のカム面４１Ｃは、中央から周方向両側に対称に形成されている（図４、図５の（ｂ）も参照）。カム部材４の周壁部４１の内部空間に出力部材３の大径部３１が嵌め込まれると、周壁部４１の内周面４１Ｉが大径部３１の外周面に接するようになる。

出力部材３の大径部３１における断面Ｕ字状の溝３３の一つ（図１では、上方の溝）には、リンク部材５の枢軸５１が挿入される。リンク部材５（図３（ｂ）も参照）は、円形断面の枢軸５１と係合軸５２とを連結部５３により結合した、断面がコ字状をなす部材であり、枢軸５１を中心として連結部５３が回動可能なように大径部３１に枢着される。枢軸５１は、その外側がカム部材４の環状の周壁部４１の内周面４１Ｉに接している。
径方向外方にある係合軸５２は、連結部５３で周壁部４１を跨ぐようにして周壁部４１の外周面４１Ｏに対向している。図１に示す状態では、回動可能なリンク部材５は中立位置、すなわち、係合軸５２の中心が枢軸５１の中心と共通の回転軸ｏとを結ぶ直線上に位置しており、このときに、係合軸５２の中心と共通の回転軸ｏとの距離が最大となる（図４（ｂ）も参照）。

リンク部材５の係合軸５２は、リテーナ部材６に形成された溝６１内に収容される。リテーナ部材６（図３（ａ）も参照）は、ハウジング１の断面円形の空間部に嵌め込まれて設置される、合成樹脂等で製造されたカップ状の部材であり、係合軸５２を収容する溝６１は、出力部材３に設けられた溝３３と同様な断面形状を有している。リテーナ部材６とハウジング１との軸方向の間隙には、ワッシャ７（図２）及び波形ばね８が置かれ、波形ばね８の弾性によりリテーナ部材６の回転に対し一定の抵抗力が付与される。

このように構成された第１実施例のロックタイプ双方向クラッチの作動について、図４及び図５により説明する。図４は、入力部材２の回転が出力部材３に伝達される状態を示す図であり、図５は、出力部材３の回転がロックされて入力部材２には伝達されない状態を示すものである。

図１の断面Ａ−Ａの状態のロックタイプ双方向クラッチにおいて、入力部材２が時計方向に回転したときは、図４（ａ）に示すとおり、一方の入力駆動片２３Ｂの端部（回転方向の前方側の端部）が、出力部材３に固定された出力係合部材３Ｆの当接面３ＦＢに当接し、出力部材３を時計方向に回転させる。このとき、他方の入力駆動片２３Ａの端部は、リンク部材５の係合軸５２が位置する先端部分に当接し、出力部材３が時計方向に回転している間は、出力部材３に対するリンク部材５の姿勢を図４（ａ）に示す中立位置に保持する。
図４（ｂ）は、リンク部材５が中立位置にあり、係合軸５２の中心が枢軸５１の中心と共通の回転軸ｏとを結ぶ直線上に位置しているときの出力部材３、カム部材４及びリンク部材５の状態を表す拡大概略図である（分かり易いように、カム部材４におけるカム面４１Ｃの個数を６個にしている）。このときは、係合軸５２の中心が共通の回転軸ｏから最も離れた半径Ｒｌの位置に存在し、環状のカム部材４の外周面４１Ｏと係合軸５２との間にはごくわずかな間隙が存在する。したがって、リンク部材５が中立位置を保持する場合には、出力部材３は、カム部材４に拘束されることなく自由な回転が可能となり、入力部材２の入力駆動片２３Ａに押されて一体的に回転することとなる。入力部材２が反時計方向に回転したときは、入力駆動片２３Ａが出力係合部材３Ｆに当接し、入力駆動片２３Ｂがリンク部材５に当接して同様な回転伝達が行われる。

これに対し、入力部材２が停止している状態で出力部材３が時計方向にわずかに回転すると、図５（ａ）に示すように、リンク部材５が入力駆動片２３Ａから離れる。リンク部材５は、その枢軸５１が出力部材３と一体となって時計方向に移動するけれども、径方向の外方の係合軸５２は、リテーナ部材６に働く抵抗力や慣性等によって時計方向への移動が遅延する。そして、拡大概略図である図５（ｂ）に示すとおり、係合軸４２がカム部材４の外周面４２Ｏの凹所であるカム面４２Ｃに到達すると、係合軸５２が内方に移動してリンク部材５が出力部材３と相対的に回動し、連結部５３が半径方向に対し傾斜する。係合軸５２の中心と回転軸ｏとの距離は、中立位置における半径Ｒｌよりも小さい半径Ｒｓとなり、係合軸５２は、ハウジング１に固定されたカム部材４のカム面４２Ｃに当接する。したがって、出力部材３の回転がロックされて入力部材２への回転伝達が遮断される。出力部材３が反時計方向に回転したときも同様にその回転がロックされる。

上述のように、本発明のロックタイプ双方向クラッチは、出力部材３に回動可能に枢着されたリンク部材５の姿勢を制御して、入力部材２の回転を出力部材３に伝達し、出力部材３の回転は、出力部材３を回転不能として入力部材２への伝達を遮断するものである。特許文献１に記載のロックタイプ双方向クラッチのように、転動するローラーの噛み込みとその解除を利用して回転の伝達・遮断を行わせるものではないので、過大な荷重に起因してリンク部材５等の部品が食い込んで解除が不能となったり、構成部品の摩耗が生じたりすることはない。
また、本発明のロックタイプ双方向クラッチでは、リンク部材５の係合軸５２をカム面４２Ｃに当接させて出力部材３をロックさせるとともに、入力部材２から出力部材３に回転を伝達するときは、入力部材２の入力駆動片２３Ａ、２３Ｂと一体的にリンク部材５を移動させる。このようなロック作用及び回転伝達作用は、ローラーの噛み込みとその解除ほどの高い部品精度を要求するものではなく、したがって、本発明のロックタイプ双方向クラッチは、低コストで確実にその機能を実現することができる。

次いで、本発明のロックタイプ双方向クラッチの第２実施例について、図６乃至図８により説明する。第２実施例のロックタイプ双方向クラッチは、複数個のリンク部材を出力部材に等間隔に枢着したことを特徴とするもので、図６及び図７には、それぞれ第２実施例のものの全体構造、主要部品の投影図を示し、図８には、第２実施例のものの作動の説明図を示す。これらの図では、図１等に示す第１実施例のロックタイプ双方向クラッチの部品等に対応するものについては、同一の符号を付している。

図６の全体構造に示されるように、第２実施例のロックタイプ双方向クラッチは、第１実施例のものと同様に、断面円形の空間部を有する固定のハウジング１を備え、ハウジング１の中心部分には、共通の回転軸ｏを有する入力部材２と出力部材３とが設置される。入力部材２は、軸部２１及び円板部２２を備えており、円板部２２の軸部２１と反対側の面には、一対の入力駆動片２３Ａ、２３Ｂが固着される（図７（ｄ）も参照）。このような点は、第１実施例のものと変わりはないが、第２実施例のロックタイプ双方向クラッチの入力駆動片２３Ａ、２３Ｂは、断面がほぼ矩形の軸方向に長い棒状の突起部である。

出力部材３は、リンク部材５等を取り付ける大径部３１と軸部３２とを備え、大径部３１には、径方向外方の開放された断面Ｕ字状の溝３３が等間隔に６個形成されている（図７（ｅ）も参照）。そして、第２実施例のロックタイプ双方向クラッチでは、３個のリンク部材５が一つおきの溝３３に回動可能に枢着され、したがって、リンク部材５の角度間隔は１２０°となっている。

出力部材３の大径部３１には、出力係合部材３Ｆ（図３（ｆ）も参照）が固定される。出力係合部材３Ｆは、軸方向に延びる３本の取付軸３Ｆ１を有しており、取付軸３Ｆ１のそれぞれが、リンク部材５の枢着されていない溝３３に挿入されて、出力部材３に固定される。出力係合部材３Ｆには、断面がほぼ矩形の軸方向に延びる一対の突起部３ＦＡ、３ＦＢが形成してあり、この突起部の上面は、入力部材２の入力駆動片２３Ａ、２３Ｂに当接する一対の当接面となる。

リンク部材５等の取り付けられた出力部材３の大径部３１は、インボリュートスプラインＳによりハウジング１の端壁に回転不能に固着されたカム部材４（図３（ｃ）も参照）の内部空間に、回転可能に嵌め込まれる。３個のリンク部材５（図３（ｂ）も参照）は、それぞれ枢軸５１、係合軸５２及び連結部５３を備えており、枢軸５１が大径部３１に回動可能に枢着されるとともに、係合軸５２は、連結部５３でカム部材４の周壁部４１を跨ぐようにして周壁部４１の外周面４１Ｏに対向している。第２実施例のロックタイプ双方向クラッチでは、周壁部４１の外周面４１Ｏには、凹所となったカム面４１Ｃが周方向に等間隔に１３個設けられている。

リンク部材５の係合軸５２は、リテーナ部材６（図７（ａ）も参照）に形成された溝６１内にそれぞれ収容される。第２実施例におけるリテーナ部材６には、入力部材２の入力駆動片２３Ａ、２３Ｂに当接する一対の係合部６２Ａ、６２Ｂが、１個の溝６１の両側に対称的に設けてある。この係合部６２Ａ、６２Ｂは、入力部材２から出力部材３に回転が伝達するときに、入力駆動片２３Ａ、２３Ｂの一方が当接して３個のリンク部材５の姿勢を中立位置に保持するよう作用する。

第２実施例のロックタイプ双方向クラッチの作動は、基本的には第１実施例のものと変わりはない。例えば、入力部材２が時計方向に回転したときは、図８に示すとおり、一方の入力駆動片２３Ｂの周方向の端面が、出力部材３に固定された出力係合部材３Ｆの突起部３ＦＢに当接し、出力部材３を時計方向に回転させる。このとき、第２実施例のロックタイプ双方向クラッチでは、他方の入力駆動片２３Ａの端面がリテーナ部材６の係合部６２Ａに当接し、リテーナ部材６の溝６１内に収容された３個のリンク部材５の全ての姿勢を中立位置に保持して、出力部材３の回転を可能としている。入力部材２が反時計方向に回転したときは、入力駆動片２３Ａの周方向の端面が出力係合部材３Ｆの突起部３ＦＡに当接し、入力駆動片２３Ｂの端面がリテーナ部材６の係合部６２Ｂに当接して、出力部材３に反時計方向の回転を伝達する。

第２実施例のロックタイプ双方向クラッチにおいて、出力部材３が回転したときは、第１実施例のものと同様に、出力係合部材３Ｆが入力駆動片から離れる。リンク部材５は、その係合軸５２の移動が出力部材３の回転に対して遅れるため、カム部材４の外周面４２Ｏの凹所であるカム面４２Ｃに到達すると、半径方向に対し傾斜する。そして、係合軸５２がハウジング１に固定されたカム部材４のカム面４２Ｃに当接して、出力部材３の回転がロックされる。
ここで、第２実施例のロックタイプ双方向クラッチでは、３個のリンク部材５が出力部材３に等間隔に枢着されるとともに、カム部材４の外周面には、１３個のカム面４２Ｃが等間隔に形成されている。このように、カム面４２Ｃの個数をリンク部材５の非整数倍に設定すると、出力部材３が回転したときに、３個のリンク部材５が同時にカム面４２Ｃと当接することはなく、リンク部材５のいずれか一つがカム面４２Ｃに当接して出力部材３が停止位置に止まることとなる。つまり、出力部材３の停止位置が「リンク部材の数×カム面の数」である３９位置だけ周方向に存在するようになり、第２実施例のものは、停止位置の間隔を非常に小さくして出力部材３の回転をすぐに停止させる、停止位置の高精度化を達成したものとなっている。

以上詳述したように、本発明のロックタイプ双方向クラッチは、出力部材の周囲に固定された環状のカム部材を配置して、カム部材の外周面に凹所となるカム面を形成するとともに外周面と出力部材との間にリンク部材を掛け渡し、このリンク部材の姿勢を変更することにより、入力部材と出力部材との間の回転伝達と出力部材の回転のロックを行わせるようにしたものである。
上記の実施例では、波形ばねによりリテーナ部材に軸方向の力を加え、リンク部材の係合軸に抵抗力を付与しているが、リテーナ部材の外周面の全周に凹溝を設けて板ばね等を設置し、板ばねをハウジングの内周面に当接させることにより、リテーナ部材に半径方向から抵抗力を付与することもできる。また、複数のリンク部材を設置する場合に、その整数倍のカム面をカム部材に形成して２個以上のリンク部材を同時にカム面に当接させ、出力部材をロックするときのトルクの増大を図るなど、上記の実施例に対し各種の変形が可能であるのは明らかである。

１：ハウジング
２：入力部材
２３Ａ、２３Ｂ：入力駆動片
３：出力部材
３１：大径部
３Ｆ：出力係合部材
４：カム部材
４１Ｏ：外周面（カム部材の）
４１Ｃ：カム面（カム部材の）
５：リンク部材
５１：枢軸
５２：係合軸
６：リテーナ部材
８：波形ばね

Claims (5)

1. 回転不能のハウジング、前記ハウジング内で共通の回転軸を中心として回転可能な入力部材及び出力部材を備え、前記入力部材からの正・逆方向の回転は前記出力部材に伝達されるとともに、前記出力部材から前記入力部材への回転の伝達は、前記出力部材が回転不能となって遮断されるロックタイプ双方向クラッチであって、
   前記ハウジングには、前記出力部材を囲んで環状に形成されたカム部材が固定され、前記カム部材の外周面には凹所となるカム面が形成され、
   前記出力部材には、前記カム部材の外周面よりも径方向外方に一対の当接面を有する出力係合部材が固定され、かつ、前記共通の回転軸と径方向に間隔をおいて配置された枢軸を中心にして回動可能なリンク部材が枢着され、
   前記リンク部材には、前記カム部材のカム面に当接可能な係合軸と、前記枢軸と前記係合軸とを連結する連結部とが設けられ、
   前記入力部材には、前記カム部材の外周面よりも径方向外方に一対の入力駆動片が設けられており、
   前記入力部材が回転したときは、前記入力駆動片の一方が、前記リンク部材を前記係合軸の中心が前記枢軸の中心と前記共通の回転軸とを結ぶ直線上に位置する中立位置に保持すると同時に、前記入力駆動片の他方が、前記出力係合部材の一方の当接面を押圧して前記出力部材を回転させ、かつ、前記出力部材が回転するときは、前記リンク部材が前記中立位置から回動して、前記係合軸が前記カム部材のカム面に当接し、前記出力部材の回転が阻止されることを特徴とするロックタイプ双方向クラッチ。
2. 前記リンク部材が、複数個前記入力部材に等間隔に枢着されるとともに、前記出力部材の外周面には、前記リンク部材の非整数倍の数の前記カム面が等間隔に形成されている請求項１に記載のロックタイプ双方向クラッチ。
3. 前記リンク部材の係合軸が、前記ハウジング内に回転可能に設置されたリテーナ部材の溝に収容され、かつ、前記ハウジングと前記リテーナ部材との間に波形ばねが設置されて、前記リテーナ部材の回転に対して抵抗力が付与される請求項１又は請求項２に記載のロックタイプ双方向クラッチ。
4. 前記リテーナ部材に入力係合部が設けられており、前記入力部材が回転したときは、前記入力駆動片の一方が前記入力係合部に当接して、前記リンク部材を前記中立位置に保持する請求項３に記載のロックタイプ双方向クラッチ。
5. 前記出力部材には、径方向の外方が開放された断面Ｕ字状の溝が形成されており、前記リンク部材の枢軸が、前記断面Ｕ字状の溝に挿入されて前記環状のカム部材の内周面に当接している請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のロックタイプ双方向クラッチ。