JP7290155B2 - 逆入力遮断クラッチ付電動モータ - Google Patents
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Description
前記出力シャフトは、前記ハウジングの内側に回転自在に支持された第1のシャフトと、該第1のシャフトと同軸に配置された第2のシャフトと、前記ハウジングの内側に配置され、かつ、前記第1のシャフトと前記第2のシャフトとを接続する逆入力遮断クラッチとを有する。
前記逆入力遮断クラッチは、前記第1のシャフトに回転トルクが入力された場合には、該第1のシャフトに入力された回転トルクを前記第2のシャフトに伝達し、かつ、前記第2のシャフトに回転トルクが逆入力された場合には、該第2のシャフトに逆入力された回転トルクを完全に遮断するか、または、前記第2のシャフトに逆入力された回転トルクの一部を前記第1のシャフトに伝達し残部を遮断する機能を有する。
前記1個のラジアル軸受は、前記第2のシャフトの軸方向中間部に備えられた支持軸部を、前記ハウジングに対し回転自在に支持する。
前記回転子は、前記第1のシャフトの周囲に配置され、かつ、該第1のシャフトと一体的に回転する。
前記固定子は、前記回転子の周囲に配置され、かつ、前記ハウジングに対して支持固定される。
被押圧面と、
前記第1のシャフトと一体的に回転する入力部と、
前記入力部と同軸に配置され、かつ、前記第2のシャフトと一体的に回転する出力部と、
前記入力部に回転トルクが入力された場合には、前記入力部との係合に基づき前記被押圧面から離れる方向に移動し、前記出力部と係合することにより、前記入力部に入力された回転トルクを前記出力部に伝達し、かつ、前記出力部に回転トルクが逆入力された場合には、前記出力部との係合に基づき前記被押圧面に近づく方向に移動して前記被押圧面に接触することにより、前記出力部に逆入力された回転トルクを完全に遮断するか、または、前記出力部に逆入力された回転トルクの一部を前記入力部に伝達し残部を遮断する、係合子と、
を備える。
図1~図11は、本発明の実施の形態の第1例を示している。本例の逆入力遮断クラッチ付電動モータは、ハウジング1と、出力シャフト2と、1個のラジアル軸受3と、回転子4と、固定子5とを備える。
突出した円筒状のシャフト側凸部30を備える。第2のシャフト24は、シャフト側凸部30を、第1のシャフト23のシャフト側凹部27に径方向のがたつきなく、かつ、相対回転を可能に、内嵌(インロー嵌合)することにより、第1のシャフト23と同軸に配置されている。
逆入力遮断クラッチ25は、入力部26と、出力部28と、被押圧面45と、1対の係合子46とを備える。
次に、逆入力遮断クラッチ25の動作について説明する。
まず、入力部26(第1のシャフト23)に回転トルクが入力された場合について説明する。本例の電動モータでは、固定子5に通電し、固定子5の内側で回転子4に回転方向の力を付与することにより、出力シャフト2の第1のシャフト23に回転トルクを入力する。第1のシャフト23に回転トルクが入力されると、図7に示すように、係合子側入力係合部53の内側で、入力部26の入力部側係合部48が第1のシャフト23の回転方向(図7の例では時計方向)に回転する。すると、入力部側係合部48の径方向内側面が係合子側入力係合部53の内面を径方向内方に向けて押圧し、1対の係合子46を、被押圧面45から離れる方向にそれぞれ移動させる。つまり、1対の係合子46を、入力部26との係合に基づき、互いに近づく方向である径方向内方に(図7の上側に位置する係合子46を下方に、図7の下側に位置する係合子46を上方に)それぞれ移動させる。これにより、1対の係合子46の底面51が互いに近づく方向に移動し、1対の係合子側出力係合部50が出力部28の出力部側係合部29を径方向両側から挟持する。すなわち、出力部28を、出力部側係合部29の長軸方向が係合子46の底面51と平行になるように回転させつつ、出力部側係合部29と1対の係合子側出力係合部50とをがたつきなく係合させる。したがって、第1のシャフト23の入力部26に入力された回転トルクは、1対の係合子46を介して、第2のシャフト24の出力部28に伝達され、第2のシャフト24の嵌合軸部37に外嵌されたプーリ39から出力される。
次に、出力部28(第2のシャフト24)に回転トルクが逆入力された場合を説明する。プーリ39に、ベルトなどを介して、回転トルクを伝達可能に接続された変位部材に、外部からの力が作用すると、プーリ39を介して第2のシャフト24に回転トルクが逆入力される。第2のシャフト24に回転トルクが逆入力されると、図8に示すように、出力部28の出力部側係合部29が、1対の係合子側出力係合部50同士の内側で、第2のシャフト24の回転方向(図8の例では時計方向)に回転する。すると、出力部側係合部29の角部が係合子側出力係合部50の底部を径方向外方に向けて押圧し、1対の係合子46を、被押圧面45に近づく方向にそれぞれ移動させる。つまり、1対の係合子46を、出力部28との係合に基づき、互いに離れる方向である径方向外方に(図8の上側に位置する係合子46を上方に、図8の下側に位置する係合子46を下方に)それぞれ移動させる。これにより、1対の係合子46のそれぞれの押圧面49を、被押圧面45に対して押し付ける。この際、押圧面49と被押圧面45とは、押圧面49の周方向に関する全範囲または一部(例えば中央部)で接触する。この結果、第2のシャフト24に逆入力された回転トルクは、図示しない他の部材に固定されたハウジング1に伝わることで、完全に遮断されて第1のシャフト23に伝達されないか、または、第2のシャフト24に逆入力された回転トルクの一部のみが第1のシャフト23に伝達され残部が遮断される。
Ft=Fc・sinθ+μFc・cosθ ・・・(1)
このため、法線力Fcは、接線力Ftを用いて、次の(2)式により表される。
Fc=Ft/(sinθ+μ・cosθ) ・・・(2)
T=r・Ft ・・・(3)
T´=μ´RFc ・・・(4)
したがって、より大きなブレーキ力を得るには、摩擦係数μ´、距離R、法線力Fcを大きくすれば良いことが分かる。
T<T´ ・・・(5)
また、上記(5)式に上記(1)~(4)式を代入すると次の(6)式が得られる。
μ´R/(sinθ+μ・cosθ)>r ・・・(6)
上記(6)式からは、押圧面49と被押圧面45との間の摩擦係数μ´を大きくすれば、距離Rを小さくしても、出力部28をロックさせられることが分かる。
R>10r(sinθ+0.1cosθ) ・・・(7)
上記(7)式からは、出力部28の回転中心Oから当接部Xまでの距離rと、出力部28の回転中心Oから当接部Yまでの距離Rと、接線力Ftの作用線の方向と係合子側出力係合部50の底面との間のくさび角θとを適切に設定することで、出力部28をロックさせられることが分かる。
T>T´ ・・・(8)
また、上記(6)式からも明らかな通り、出力部側係合部29と係合子側出力係合部50との間の摩擦係数μ、押圧面49と被押圧面45との間の摩擦係数μ´、回転中心Oから当接部Xまでの距離r、回転中心Oから当接部Yまでの距離R、接線力Ftの作用線の方向と係合子側出力係合部50の底面との間のくさび角θをそれぞれ適切に設定することで、出力部28を半ロックさせることができる。
図15は、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例では、第2のシャフト24aは、軸方向他側の端面の中央部に、円筒状の支持凹部58を備える。支持凹部58には、ピン59が圧入されている。本例では、ピン59のうち、第2のシャフト24aの軸方向他側の端面から突出した部分を、第1のシャフト23のシャフト側凹部27に径方向のがたつきなく内嵌(インロー嵌合)することにより、第1のシャフト23と第2のシャフト24aとを同軸性を確保している。
図16は、本発明の実施の形態の第3例を示している。本例では、第2のシャフト24aは、軸方向他側の端面の中央部に、円筒状の支持凹部58を備え、かつ、支持凹部58に圧入されたピン59を備える。ピン59のうち、第2のシャフト24aの軸方向他側の端面から突出した部分を、第1のシャフト23aのシャフト側凹部27aに挿入し、ピン59とシャフト側凹部27aとの間部分に、複数個のニードル(ころ)60を配置して、当該部分にラジアルニードル軸受61を配置している。
図17~図19は、本発明の実施の形態の第4例を示している。本例では、第1のシャフト23bは、シャフト本体62と入力部材63とを軸方向に結合してなる。シャフト本体62は、軸方向他側部分を、1対の軸受44a、44bにより、ハウジング1の第1のハウジング素子6の内側に回転自在に支持されている。また、シャフト本体62は、軸方向片側の端部に、嵌合軸部64を備え、かつ、該嵌合軸部64の円周方向1箇所に内径側切り欠き部65を備える。また、入力部材63は、入力部26を備える。入力部材63は、入力部26の入力軸部47の中央部を軸方向に貫通する嵌合孔66と、該嵌合孔66の円周方向1箇所に形成された外径側切り欠き部67とをさらに備える。
図20および図21は、本発明の実施の形態の第5例を示している。実施の形態の第1例の逆入力遮断クラッチでは、第2のシャフト24は、軸方向片側の端部に嵌合軸部37を有し、かつ、該嵌合軸部37にプーリ39を外嵌支持している。そして、プーリ39に無端ベルトをかけ渡すことにより、変位部材に動力を伝達している。
図22および図23は、本発明の実施の形態の第6例を示している。本例では、第1のシャフト23cの軸方向片側の端部を、ハウジング1の本体部8に対し回転自在に支持する軸受44cの内輪軌道80を、第1のシャフト23cの軸方向中間部に存在する中径部72aの外周面に直接形成している。
2 出力シャフト
3 ラジアル軸受
4 回転子
5 固定子
6 第1のハウジング素子
7 第2のハウジング素子
8 本体部
9 蓋部
10 円筒部
11 円輪部
12 保持円筒部
13 突条
14 第1のフランジ部
15 円孔
16 底板部
17 保持円筒部
18 小径円筒部
19 大径円筒部
20 側板部
21 第2のフランジ部
22 ねじ孔
23、23a、23b、23c 第1のシャフト
24、24a、24b 第2のシャフト
25 逆入力遮断クラッチ
26 入力部
27、27a シャフト側凹部
28 出力部
29 出力部側係合部
30 シャフト側凸部
31 支持軸部
32 外輪
33 外径側フランジ部
34a、34b 止め輪
35 内輪
36 内径側フランジ部
37 嵌合軸部
38 係合突条
39 プーリ
40 嵌合孔
41 係合凹溝
42 通孔
43 ねじ
44a、44b、44c 軸受
45 被押圧面
46 係合子
47 入力軸部
48 入力部側係合部
49 押圧面
50 係合子側出力係合部
51 底面
52 側面
53 係合子側入力係合部
54 複列アンギュラ玉軸受
55 雄スプライン部
56 歯車
57 スプロケット
58 支持凹部
59 ピン
60 ニードル
61 ラジアルニードル軸受
62 シャフト本体
63 入力部材
64 嵌合軸部
65 内径側切り欠き部
66 嵌合孔
67 外径側切り欠き部
68 くさび片
69 雄ねじ溝
70 ナット
71 送りねじ機構
72、72a 中径部
73 小径部
74a、74b 内輪
75a、75b 外輪
76a、76b 転動体
77 段差面
78 内向フランジ
79 止め輪
80 内輪軌道
Claims (9)
- ハウジングと、
前記ハウジングの内側に回転自在に支持された第1のシャフトと、該第1のシャフトと同軸に配置された第2のシャフトと、前記ハウジングの内側に配置され、かつ、前記第1のシャフトと前記第2のシャフトとを接続する逆入力遮断クラッチとを有する出力シャフトと、
前記第2のシャフトの軸方向中間部に備えられた支持軸部を、前記ハウジングに対し回転自在に支持する、1個のラジアル軸受と、
前記第1のシャフトの周囲に配置され、かつ、該第1のシャフトと一体的に回転する回転子と、および、
前記回転子と同軸に配置され、かつ、前記ハウジングに対して支持固定された固定子と、
を備え、
前記逆入力遮断クラッチは、前記第1のシャフトに回転トルクが入力された場合には、該第1のシャフトに入力された回転トルクを前記第2のシャフトに伝達し、かつ、前記第2のシャフトに回転トルクが逆入力された場合には、該第2のシャフトに逆入力された回転トルクを完全に遮断するか、または、前記第2のシャフトに逆入力された回転トルクの一部を前記第1のシャフトに伝達し残部を遮断する機能を有し、および、
前記逆入力遮断クラッチは、
被押圧面と、
前記第1のシャフトと一体的に回転する入力部と、
前記入力部と同軸に配置され、かつ、前記第2のシャフトと一体的に回転する出力部と、
前記入力部に回転トルクが入力された場合には、前記入力部との係合に基づき前記被押圧面から離れる方向に移動し、前記出力部と係合することにより、前記入力部に入力された回転トルクを前記出力部に伝達し、かつ、前記出力部に回転トルクが逆入力された場合には、前記出力部との係合に基づき前記被押圧面に近づく方向に移動して前記被押圧面に接触することにより、前記出力部に逆入力された回転トルクを完全に遮断するか、または、前記出力部に逆入力された回転トルクの一部を前記入力部に伝達し残部を遮断する、係合子と、
を備え、
前記入力部は、入力軸部と、該入力軸部の軸方向片側の端面の中央部から軸方向他側に向けて凹んだシャフト側凹部と、該入力軸部の軸方向片側の端面のうち、該入力部の回転中心から径方向に外れた部分から軸方向片側に向けて突出している入力部側係合部とを有し、
前記係合子が、前記被押圧面と前記支持軸部の軸方向他側の端面から軸方向他側に向けて突出した出力部側係合部との間に配置されており、前記入力部側係合部を、前記係合子に備えられた係合子側入力係合部に、前記被押圧面に対する遠近移動を可能に係合させており、
前記出力部は、前記出力部側係合部の軸方向他側の端面の中央部から軸方向他側に向けて突出したシャフト側凸部を有し、該シャフト側凸部は、前記シャフト側凹部に相対回転を可能に、かつ、径方向に関するがたつきなく内嵌されているか、あるいは、前記シャフト側凹部の内周面と該シャフト側凸部の外周面との間に配置された転がり軸受を介して、前記シャフト側凹部に挿入されている、
逆入力遮断クラッチ付電動モータ。 - 前記1個のラジアル軸受が、ラジアル転がり軸受からなる、請求項1に記載の逆入力遮断クラッチ付電動モータ。
- 前記1個のラジアル軸受が、単列深溝玉軸受からなる、請求項2に記載の逆入力遮断クラッチ付電動モータ。
- 前記ハウジングが、前記固定子を収納する第1のハウジング素子と、前記逆入力遮断クラッチを収納する第2のハウジング素子と、前記第1のハウジング素子と前記第2のハウジング素子との径方向に関する位置決めを図るためのハウジング位置決め手段とを備える、請求項1に記載の逆入力遮断クラッチ付電動モータ。
- 前記ハウジング位置決め手段が、前記第1のハウジング素子と前記第2のハウジング素子とのうちの一方のハウジング素子が有するハウジング側凹部と、前記第1のハウジング素子と前記第2のハウジング素子とのうちの他方のハウジング素子が有するハウジング側凸部との凹凸嵌合部により構成される、請求項4に記載の逆入力遮断クラッチ付電動モータ。
- 前記係合子は、前記出力部側係合部を径方向外側から挟むように配置された複数の係合子により構成される、請求項1に記載の逆入力遮断クラッチ付電動モータ。
- 前記係合子は、それぞれの底面により前記出力部側係合部を挟むように配置された1対の係合子により構成される、請求項1に記載の逆入力遮断クラッチ付電動モータ。
- 前記入力部が、前記第1のシャフトと一体的に形成されており、かつ、前記出力部が、前記第2のシャフトと一体的に形成されている、請求項1に記載の逆入力遮断クラッチ付電動モータ。
- 前記ハウジングが、内周面に前記被押圧面を有する、請求項1に記載の逆入力遮断クラッチ付電動モータ。
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JP2018170564 | 2018-09-12 | ||
JP2018170564 | 2018-09-12 | ||
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