JP7501796B2 - 逆入力遮断クラッチ - Google Patents
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Description
本願は、2022年4月4日に出願された日本国特願2022-62585号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
また例えば出力軸と被押圧部材との同軸度が悪い場合、それぞれの係合子と被押圧部材との間の隙間の大きさが異なる。このため、出力軸に回転力が逆入力された際、一方の係合子のみが先に被押圧部材と接触し、他方の係合子が出力軸と接触するまでは押圧力が弱くなるためにロック機能が十分に作用しなくなる。その結果、ロックされるまでのタイムロスが生じるおそれがある。さらに、一方の係合子のみが出力軸に接触し、出力軸に曲げが発生することにより性能が低下するおそれがある。
本発明の第一の態様に係る逆入力遮断クラッチは、被押圧面を有するハウジングと、前記被押圧面よりも径方向内方に設けられる入力軸と、前記被押圧面よりも前記径方向内方に設けられる出力軸と、前記径方向において相対的に移動可能な一対の係合子であり、前記入力軸に面する第1係合部、前記出力軸に面する第2係合部、及び前記被押圧面に面する摺接部を各々が有する、前記一対の係合子と、を備え、前記入力軸に回転力が入力されると、前記一対の係合子は、前記入力軸と前記第1係合部との係合に基づいて、前記径方向内方に向かって互いに近づくように移動し、かつ前記第2係合部と前記出力軸との係合に基づいて、前記回転力を前記出力軸に伝達し、前記出力軸に回転力が逆入力されると、前記一対の係合子は、前記出力軸と前記第2係合部との係合に基づいて、前記径方向外方に向かって互いに離間するように移動し、前記被押圧面と前記摺接部とが摩擦係合し、前記入力軸、前記出力軸、及び前記ハウジングの少なくとも1つは、前記入力軸と前記ハウジングとの間の第一ベアリング機構及び前記出力軸と前記ハウジングとの間の第二ベアリング機構の少なくとも一方の転動体に接する軌道面を有し、前記ハウジングは、前記入力軸を回転可能に保持する第一ハウジングと、前記出力軸を回転可能に保持する第二ハウジングと、を有し、前記第一ハウジングの内周面がインロー嵌合面とされ、前記第二ハウジングの外周面が、前記第一ハウジングの内周面とインロー接合されるインロー嵌合面とされ、前記第二ハウジングは、内周面に前記被押圧面を有し、前記第二ハウジングの内周面に前記被押圧面が設けられ、前記第一ハウジングの前記インロー嵌合面は、軸方向において前記係合子の少なくとも一部と重なっている。
(逆入力遮断クラッチ)
図1は、第1実施形態に係る逆入力遮断クラッチ1の断面図である。図2は、図1のII-II線に沿う断面図である。図3は、第1実施形態に係る逆入力遮断クラッチ1の分解斜視図である。
図1から図3に示すように、逆入力遮断クラッチ1は、入力軸2と、出力軸3と、ハウジング4と、1対の係合子5と、複数のベアリング機構7,8と、を備える。逆入力遮断クラッチ1は、入力軸2に入力される回転力を出力軸3に伝達する。一方、逆入力遮断クラッチ1は、出力軸3に逆入力される回転力を遮断して入力軸2に伝達しない、またはその一部のみを入力軸2に伝達して残部を遮断する逆入力遮断機能を有する。
入力軸2は、不図示の電動モータなどの入力機構に接続される。入力軸2には、入力機構からの回転力が入力される。図1及び図3に示すように、本実施形態において、入力軸2は、入力軸本体21と、台座部22と、一対の腕部23と、を有する。入力軸本体21は、軸方向の入力機構側に設けられている。入力軸本体21は、中心軸線Cを中心とする円柱状(又は円筒状)に形成されている。以下の説明において、入力軸2のうち入力機構と接続される側を軸方向の第一側といい、その反対を軸方向の第二側という場合がある。
出力軸3は、不図示の減速機などの出力機構に接続され、回転力(回転トルク)を出力する。出力軸3は、入力軸2と同軸上に配置されている。図1及び図3に示すように、出力軸3は、出力軸本体31と、挿入部32と、を有する。出力軸本体31は、軸方向の出力機構側(軸方向の第二側)に設けられている。出力軸本体31は、中心軸線Cを中心とする円柱状(又は円筒状)に形成されている。
ハウジング4は、図1及び図2に示すように、中空の円盤状で、図示しない他の部材に固定されて、その回転が拘束されている。ハウジング4は、入力軸2および出力軸3と同軸上に配置されている。ハウジング4は、入力軸2、出力軸3、及び一対の係合子5を収容している。本実施形態のハウジング4は、第一ハウジング41と、第二ハウジング42と、を有する。本実施形態の第一ハウジング41及び第二ハウジング42は、同じ材料により形成される。
第二ハウジング42は、第一ハウジング41よりも軸方向の第二側に配置されている。第二ハウジング42は、その内側に出力軸3及び一対の係合子5を収容している。第二ハウジング42は、後述する第二ベアリング機構8を介して、出力軸3を中心軸線C回りに回転可能に保持している。第二ハウジング42の内周面には、中心軸線Cと同軸な被押圧面77が設けられる。被押圧面77の内側に係合子5が設けられる。
このように構成された第一ハウジング41と第二ハウジング42とは、詳しくは後述するように、インロー接合により互いに接合されている。
フランジ部44は、軸方向の第二側の内周面に第一インロー嵌合面48を有する。第一インロー嵌合面48は、中心軸線Cを中心とする円筒面により構成されている。第一インロー嵌合面48は、後述する第二ハウジング42に設けられた第二インロー嵌合面78に対して、がたつきなく嵌合することが可能な内径寸法を有する。がたつきなく嵌合するとは、例えば製造時の寸法公差を許容する程度の隙間を有して互いに嵌合される場合を含む。第一インロー嵌合面48及び円筒部43のベアリング受部47は、同軸となるように形成されている。
図2及び図3に示すように、一対の係合子5は、半円形状に構成されており、ハウジング4の径方向内側に配置されている。一対の係合子5は、径方向において互いに近接離間するように移動可能に構成されている。一対の係合子5のそれぞれは、摺接面51(請求項の摺接部)と、底面52と、入力側係合部(請求項の第一係合部)53と、出力側係合部(請求項の第二係合部)54と、を有する。
一対の係合子5をハウジング4の径方向内側に配置した状態で、被押圧面77と摺接面51との間、および、一対の底面52同士の間の少なくとも一方に隙間が存在するように、被押圧面77の内径寸法と係合子5の径方向寸法が設定されている。本実施形態において、底面52の径方向(矢印A方向)に沿う高さは、出力軸3の挿入部32における短軸寸法の1/2よりも少しだけ小さくなっている。
図1に示すように、複数のベアリング機構は、第一ベアリング機構7と、第二ベアリング機構8と、を有する。本実施形態において、第一ベアリング機構7及び第二ベアリング機構8は、いずれも玉軸受である。
次に、本実施形態の逆入力遮断クラッチ1の動作について説明する。
まず、入力軸2に入力機構から回転力が入力された場合について説明する。入力軸2に回転力が入力されると、図2に示すように、入力側係合部53の内側で、入力軸2の腕部23が中心軸線Cを中心として入力軸2の回転方向(図2に示す例では、反時計方向)に回転する。すると、腕部23における平面部25と側面部27との間の角部(図2のポイントP1参照)が入力側係合部53の内面を径方向の内側に向けて押圧し、一対の係合子5を、被押圧面77から離れる方向(すなわち径方向)にそれぞれ移動させる。つまり、一対の係合子5は、入力側係合部53を介して入力軸2からの回転力が作用することにより、径方向の内側に向かって互いに近接するように移動する。具体的に、図2の上側に位置する係合子5を下方に移動させ、図2の下側に位置する係合子5を上方に移動させる。これにより、一対の係合子5の底面52が互いに近づく方向に移動し、一対の出力側係合部54が出力軸3の挿入部32を径方向の両側から挟持する。
本実施形態の逆入力遮断クラッチ1は、入力軸2に回転力が入力されると、入力軸2の回転方向に関係なく、一対の係合子5を、被押圧面77から離れる方向にそれぞれ移動させる。そして、入力軸2の回転方向にかかわらず、入力軸2に入力された回転力を、一対の係合子5を介して、出力軸3に伝達する。
例えば、出力軸3に回転力が逆入力されることによって係合子5の摺接面51が被押圧面77に接触した状態(ロック状態)において、入力軸2が中立位置に位置する。入力軸2の中立位置とは、腕部23の平面部25が入力側係合部53と平行となる位置である。換言すれば、腕部23の平面部25と入力側係合部53の内面との間に、出力軸3の挿入部32の角部(P2)が出力側係合部54を押圧することに基づいて摺接面51が被押圧面77に向けて押圧されることを許容する隙間が存在するようにしている。これにより、出力軸3に回転力が逆入力された場合に、係合子5が径方向の外側に移動するのを腕部23によって阻止されることがないようにしている。さらに、摺接面51が被押圧面77に接触した後も、摺接面51と被押圧面77との接触部に作用する面圧が、出力軸3に逆入力された回転力の大きさに応じて変化するようにすることで、出力軸3のロックまたは半ロックが適正に行われるようにしている。
本実施形態の逆入力遮断クラッチ1によれば、ハウジング4と、入力軸2と、出力軸3と、一対の係合子5と、第一ベアリング機構7及び第二ベアリング機構8と、を有する。第一ベアリング機構7は、入力軸2と一体形成された内輪軌道溝67を有する。第二ベアリング機構8は、出力軸3と一体形成された内輪軌道溝87を有する。これにより、内輪を設ける場合と比較して、各ベアリング機構7,8における嵌め合い面が少なくなり、各ベアリング機構7,8を介して接続される部品同士の同軸度を向上できる。具体的に、本実施形態では、第一ベアリング機構7を有することにより、入力軸2とハウジング4との同軸度を向上できる。入力軸2とハウジング4との同軸度を向上することにより、一対の係合子5と入力軸2の腕部23との隙間を均等にし易くなる。これにより、一対の腕部23が係合子5に同じタイミングで押圧することが可能になり、一方の腕部23が係合子5に先に押圧すること等を抑制できる。よって、部品の摩耗や振動、異物混入等の発生を抑制し、逆入力遮断クラッチ1の性能を高めることができる。同様に、第二ベアリング機構8を有することにより、出力軸3とハウジング4との同軸度を向上できる。出力軸3とハウジング4との同軸度を向上することにより、一対の係合子5とハウジング4の被押圧面77との隙間を均等にし易くなる。よって、ロック機能の低下や出力軸3の曲げの発生を抑制し、逆入力遮断クラッチ1の性能を高めることができる。
したがって、同軸度を向上し、性能を安定させることができる逆入力遮断クラッチ1を提供できる。
なお、上述の実施形態では、第一インロー嵌合面48が軸方向において係合子5の一部と重なる例について説明したが、これに限られない。第一インロー嵌合面48は、軸方向において係合子5の全体と重なるように設けられてもよい。すなわち、掛かり代の長さWが係合子5の厚みより大きくてもよい。同様に、第一インロー嵌合面48が少なくとも係合子5と軸方向において重なっていればよいため、例えば掛かり代の長さWが図1に示す長さより短くてもよい。但し、掛かり代が大きいほど被押圧面77の変形抑制効果を高めることができるため、掛かり代は大きいほど好ましい。
また、本実施形態では、各ベアリング機構7,8が外輪61,81のみを有し、かつ内輪軌道溝67,87が入力軸2又は出力軸3に一体形成される構成としたが、これに限られない。各ベアリング機構7,8が内輪のみを有し、かつ外輪軌道溝63,83が第一ハウジング41又は第二ハウジング42に一体形成される構成としてもよい。つまり、第一ベアリング機構7及び第二ベアリング機構8の少なくとも一方が、入力軸2、出力軸3、及びハウジング4のいずれかと一体形成された内輪軌道溝67,87及び外輪軌道溝63,83の少なくとも一方を有する構成であればよい。
本発明の第2実施形態について説明する。図4は、第2実施形態に係る逆入力遮断クラッチ201の断面図である。本実施形態では、第一ベアリング機構207及び第二ベアリング機構208においてさらに外輪軌道溝263,283がハウジング4と一体化されている点で上述した第1実施形態と相違している。
本発明の第3実施形態について説明する。図5は、第3実施形態に係る逆入力遮断クラッチ301の断面図である。本実施形態では、各ベアリング機構307,308が円錐ころ軸受である点で上述した第1実施形態と相違している。なお第3実施形態以降では、転動体同士の間の保持器の図示を省略している。
本発明の第4実施形態について説明する。図6は、第4実施形態に係る逆入力遮断クラッチ401の断面図である。本実施形態では、外輪軌道溝463,483が入力軸2又は出力軸3と一体化されている点で上述した第3実施形態と相違している。
本発明の第5実施形態について説明する。図7は、第5実施形態に係る逆入力遮断クラッチ501の断面図である。本実施形態では、第一ベアリング機構507及び第二ベアリング機構508においてさら内輪軌道溝563,583がハウジング4と一体化されている点で上述した第4実施形態と相違している。
本発明の第6実施形態について説明する。図8は、第6実施形態に係る逆入力遮断クラッチ601の断面図である。本実施形態では、各ベアリング機構607,608が円筒ころ軸受である点で上述した第1実施形態と相違している。
本発明の第7実施形態について説明する。図9は、第7実施形態に係る逆入力遮断クラッチ701の断面図である。本実施形態では、各ベアリング機構707,708が針状ころ軸受(ニードルローラベアリング)である点で上述した第1実施形態と相違している。
本発明の第8実施形態について説明する。図10は、第8実施形態に係る逆入力遮断クラッチ801の断面図である。本実施形態では、第一ベアリング機構807及び第二ベアリング機構808においてさらに外輪軌道溝863,883がハウジング4と一体化されている点で上述した第7実施形態と相違している。
例えば、上述の第1実施形態では、入力軸2の入力軸本体21、台座部22及び腕部23が一体形成された構成について説明したが、これに限られない。入力軸2は、複数の部品を組み合わせることにより構成されてもよい。同様に、出力軸3の出力軸本体31及び挿入部32が別々の部材を組み合わせることにより形成されてもよい。
入力軸本体21と腕部23とを別体で構成してもよい。
ベアリング機構7,8,207,208,307,308,407,408,507,508,607,608,707,708,807,808として、上述した軸受の他に例えば深溝玉軸受やアンギュラ玉軸受、4点玉軸受、複列玉軸受等を適用してもよい。
2 入力軸
3 出力軸
4 ハウジング
5 係合子
7,207,307,407,507,607,707,807 第一ベアリング機構
8,208,308,408,508,608,708,808 第二ベアリング機構
41 第一ハウジング
42 第二ハウジング
48 第一インロー嵌合面(インロー嵌合面)
51 摺接面(摺接部)
53 入力側係合部(第一係合部)
54 出力側係合部(第二係合部)
78 第二インロー嵌合面(インロー嵌合面)
60,80,260,280 玉(転動体)
360,380,460,480,560,580,660,680,760,780,860,880 ころ(転動体)
63,263,363,463,563,663,763,863 (第一ベアリング機構の)外輪軌道溝
67,267,367,467,567,667 (第一ベアリング機構の)内輪軌道溝
767,867 (第一ベアリング機構の)内輪軌道面
83,283,383,483,583,683,783,883 (第二ベアリング機構の)外輪軌道溝
87,287,387,487,587,687 (第二ベアリング機構の)内輪軌道溝
787,887 (第二ベアリング機構の)内輪軌道面
77 被押圧面
C 中心軸線
Claims (1)
- 被押圧面を有するハウジングと、
前記被押圧面よりも径方向内方に設けられる入力軸と、
前記被押圧面よりも前記径方向内方に設けられる出力軸と、
前記径方向において相対的に移動可能な一対の係合子であり、前記入力軸に面する第一係合部、前記出力軸に面する第二係合部、及び前記被押圧面に面する摺接部を各々が有する、前記一対の係合子と、
を備え、
前記入力軸に回転力が入力されると、前記一対の係合子は、前記入力軸と前記第一係合部との係合に基づいて、前記径方向内方に向かって互いに近づくように移動し、かつ前記第二係合部と前記出力軸との係合に基づいて、前記回転力を前記出力軸に伝達し、
前記出力軸に回転力が逆入力されると、前記一対の係合子は、前記出力軸と前記第二係合部との係合に基づいて、前記径方向外方に向かって互いに離間するように移動し、前記被押圧面と前記摺接部とが摩擦係合し、
前記入力軸、前記出力軸、及び前記ハウジングの少なくとも1つは、前記入力軸と前記ハウジングとの間の第一ベアリング機構及び前記出力軸と前記ハウジングとの間の第二ベアリング機構の少なくとも一方の転動体に接する軌道面を有し、
前記ハウジングは、
前記入力軸を回転可能に保持する第一ハウジングと、
前記出力軸を回転可能に保持する第二ハウジングと、
を有し、
前記第一ハウジングの内周面がインロー嵌合面とされ、
前記第二ハウジングの外周面が、前記第一ハウジングの内周面とインロー接合されるインロー嵌合面とされ、
前記第二ハウジングは、内周面に前記被押圧面を有し、
前記第一ハウジングの前記インロー嵌合面は、軸方向において前記係合子の少なくとも一部と重なっている、
逆入力遮断クラッチ。
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