JP7680673B2 - カムクラッチ - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、外輪及び内輪の両方向の相対的な回転動作を許容するフリーモードと、外輪及び内輪の正逆いずれか一方向または両方向の相対的な回転動作を禁止するロックモードとを切り換え可能に構成されたカムクラッチに関する。
回転力の伝達と遮断を制御するクラッチとして、正転方向及び逆転方向の両方向に駆動と空転が切り換え可能な2方向クラッチが知られている。
例えば、特許文献1には、付勢手段によって回転ロック方向が逆方向になるように付勢された第1スプラグおよび第2スプラグをともに保持する保持器を制御して、正転方向及び逆転方向の両方向の回転を許容する両方向フリーモード、正転方向に対してのみ回転を許容し逆転方向の回転を禁止する一方向ロックモードおよび逆転方向に対してのみ回転を許容し正転方向の回転を禁止する一方向ロックモードの3つの動作モードの切り換えが可能に構成されたクラッチが記載されている。
また、例えば、引用文献2には、カムクラッチにおいて、一方の回転方向で係合する一方のスプラグと他方の回転方向で係合する他方のスプラグとが、同一円周上で交互に逆向きに配置されるように、共通の保持器によって保持されることが記載されている。
特開2011-231828号公報 特開昭62-52227号公報
而して、上述の2方向クラッチにおいては、一方のスプラグ及び他方のスプラグは内輪及び外輪に接触するように付勢されており、内輪または外輪にトルクが働くと、一方のスプラグが内輪及び外輪に直ちに噛み合いを開始するように傾倒するが、他方のスプラグは内輪及び外輪と摺動しながら接触を続け、噛み合い待機の状態を維持する。
トルクが除荷されることで一方のスプラグが噛み合い解除方向に傾倒して空転状態に移行されることになるが、このとき、一方のスプラグの噛み合いが解除されるまでの間に、他方のスプラグが噛み合い方向に傾倒して内輪及び外輪に対し噛み合いを開始し、すべてのカムが同時に噛み合う「噛み込み」が生ずるおそれがある。
このような状態にあっては、すべてのスプラグが高い面圧をもって噛み合っているため、クラッチの動作モードを、外輪及び内輪の正逆いずれか一方向または両方向の相対的な回転動作を禁止するロックモードから外輪及び内輪の両方向の相対的な回転動作を許容するフリーモードに切り替えるときに、スプラグの姿勢を変更するのに大きな力が必要となり、スプラグの内輪及び外輪に対する係合面や、内輪の軌道面及び外輪の軌道面を痛め、クラッチを短命化させてしまうおそれがあった。さらに、スプラグの姿勢を変更するための姿勢変更部材に、高い剛性が必要となる、という問題もある。
また、動作モードの切り替えに際して、姿勢変更部材を周方向や径方向もしくはそれらが含まれる方向に操作する必要があるため、外輪を入力側の回転体として利用する場合には、姿勢変更部材を外輪に同期回転させたうえで操作を行うことが必要となる。
さらにまた、動作モード切り替え機構を別個に設ける必要があり、クラッチサイズの大型化や部品点数の増加、保持トルクの減少が懸念される。
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、大型化及び部品点数の増加を伴うことなく簡単な構造で、カムの噛み込みの発生を防止して動作モードの切り替え動作を含めて円滑な動作が可能であるカムクラッチを提供することを目的とする。
本発明は、同軸上に相対回転可能に設けられている内輪及び外輪と、前記内輪と前記外輪との間において周方向に間隔を空けて配置されている複数のカムと、前記複数のカムの各々を前記内輪及び前記外輪に接触するように付勢する付勢手段とを備えたカムクラッチであって、前記複数のカムは、前記内輪及び前記外輪に対する噛み合い方向が互いに異なる第1のカム及び第2のカムを含み、前記複数のカムの各々を連動して傾倒させるカム連動機構を備え、前記カム連動機構は、前記第1のカムの噛み合い方向への傾倒に伴い、前記第2のカムを噛み合い解除方向に傾倒させ前記第2のカムの係合面を内輪の軌道面及び/または外輪の軌道面から離間させるように構成され、前記カム連動機構は、前記内輪と前記外輪との間において同軸上に前記内輪または前記外輪と共に回転可能に設けられた円筒状の内輪側ケージリング及び円筒状の外輪側ケージリングを備え、前記内輪側ケージリング及び前記外輪側ケージリングが前記第1のカムの噛み合い方向への傾倒に伴って回転することで、前記第2のカムを噛み合い解除方向に傾倒させるように構成され、前記内輪側ケージリング及び前記外輪側ケージリングのうちの少なくとも一方または両方が、前記内輪及び前記外輪の回転とは独立して軸方向に移動可能に設けられ、前記内輪側ケージリング及び前記外輪側ケージリングのうちの少なくとも一方または両方を軸方向に移動させることで、前記外輪及び前記内輪の両方向の相対的な回転動作を許容するフリーモードと、前記外輪及び前記内輪の正逆いずれか一方向または両方向の相対的な回転動作を禁止するロックモードとを切り替え可能に構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項1に係る発明によれば、内輪または外輪にトルクが働いたときに内輪及び外輪に噛み合うように傾倒する第1のカムと連動して、通常であれば噛み合い待機状態が維持される第2のカムを噛み合い解除方向に傾倒させ第2のカムの係合面を内輪の軌道面及び/または外輪の軌道面から離間させることで、トルクが除荷されたときに第2のカムが噛み合い方向に傾倒しても、第1のカムの噛み合いが解除されるまでの間に、第2のカムが内輪及び外輪に対し噛み合うことを回避することができる。このため、円滑な動作を実現することができて高い応答性を得ることができる。
本発明によれば、複数のカムの各々の周方向位置を規制するケージリングの回転によって第1のカム及び第2のカムの各々の傾倒動作を連動させることで、カムクラッチの構造の煩雑化や部品点数の増加を回避することができる。また、内輪側ケージリング及び外輪側ケージリングを備えることで、カムの傾倒動作の連動を容易にとることが可能となるともに、カムの姿勢変更も容易に行うことが可能となる。
本発明によれば、少なくとも一方のケージリングを軸方向に移動させるだけでカムを傾倒させて動作モードを切り替えることができるので、カムの姿勢を変更させる機構を入力側の回転体として用いられる外輪または内輪に回転同期させる必要がなく、繊細な操作も不要であるとともに、カムクラッチの大型化及び部品点数の増加を回避することができる。しかも、動作モードをロックモードからフリーモードに切り替えるに際して、カムの姿勢を変更するために大きな力を必要としないので、カムの係合面、内輪の軌道面及び外輪の軌道面を痛めるおそれがなく、長寿命化を図ることができる。また、カムの姿勢を変更させるために、比較的高い剛性を確保することのできるケージリングを用いることで、動作モード切り替え時の破損のリスクを抑え高い堅牢性を得ることができる。
本請求項2に係る発明によれば、カム連動機構としてのケージリングと、カムの姿勢を変更させる機構が一体に構成されることで、小型化、部品点数の削減及び保持トルクの増大を図ることができる。また、ケージリングのカム収容部の開口形状を単純な矩形状からカムの姿勢をならわせるような異形状にすることで、製造誤差などで発生するわずかな噛みこみの解除を小さな推力で実行可能となっている。さらに、ケージリングのカム収容部の開口形状を適宜変更することで、より多くの動作モード及びその切り替えを実現することが可能となる。
本請求項3に係る発明によれば、カムクラッチの動作モードがフリーモードとされたときに、内輪側ケージリング及び外輪側ケージリングの対応するカム収容部の周方向位置についての位相を、カムの係合面が内輪の軌道面及び/または外輪の軌道面から離間する状態に保持することができるので、カムの噛み込みが期せずして発生することを防止することができる。
本請求項4に係る発明によれば、製造誤差などで期せずして発生するわずかな噛みこみを容易に解消することができる。
本請求項5に係る発明によれば、カムの姿勢が変化してもケージリングのカム収容部とカムの隙間が変化することがないので、高い連動性を得ることができる。
本発明のカムクラッチの一構成例を示す斜視図である。 図1に示すカムクラッチの回転軸心を含む平面で切った断面斜視図である。 図1に示すカムクラッチの回転軸心を含む平面で切った軸方向断面図である。 図1に示すカムクラッチの回転軸心と直交する平面で切った径方向断面図である。 図1に示すカムクラッチにおける付勢手段の構成を示す斜視図である。 内輪側ケージリングの構成を示す斜視図である。 図6Aに示す内輪側ケージリングの一部展開図である。 外輪側ケージリングの構成を示す斜視図である。 図7Aに示す外輪側ケージリングの一部展開図である。 図1に示すカムクラッチの動作モードを両方向ロックモードから両方向フリーモードに切り替えた状態を示す、ケージリング移動方向後方側から見た背面図である。 図8に示す状態のカムクラッチにおける、回転軸心を含む平面で切った断面斜視図である。 図8における破線で囲まれた領域を示す拡大図である。 カムの構成を示す平面図である。 カムの連動動作を説明するための模式図である。 カムクラッチの動作モードが両方向ロックモードとされているときのカムの状態を示す、回転軸心と直交する平面で切った一部径方向断面図である。 カムクラッチの動作モードがフリーモードとされているときのカムの状態を示す、回転軸心と直交する平面で切った一部径方向断面図である。 3モード対応のカムクラッチを実現可能とするカム連動機構を構成する内輪側ケージリングの構成を概略的に示す一部展開図である。 カム連動機構の他の構成例を示すカムクラッチの平面図であって、カムクラッチの動作モードが両方向ロックモードとされた状態を示す図である。 カムクラッチの動作モードが一方向ロックモードとされたときのカム連動機構の状態を示す平面図である。 カムクラッチの動作モードが両方向フリーモードとされたときのカム連動機構の状態を示す平面図である。
本発明の実施例を図1~図13Bを参照して説明する。
図1~図4に示すように、本発明に係るカムクラッチ100は、同一軸上に相対回転可能に設けられた内輪110及び外輪120と、内輪110の軌道面111と外輪120の軌道面121との間の環状空間において周方向に間隔を空けて配置され内輪110と外輪120との間でトルクの伝達及び遮断を行う係合子としての複数のカムと、複数のカムの各々を内輪110及び外輪120に接触するように噛み合い方向に付勢する付勢手段140と、複数のカムの各々を連動して傾倒させるカム連動機構150とを備える。
複数のカムの各々は、内輪110及び外輪120に対する噛み合い方向が互いに異なる第1のカム130a及び第2のカム130bを含む。本実施例においては、第1のカム130a及び第2のカム130bは、例えば互いに同一の外形形状を有するものであって、第1のカム130aを表裏反転させたものを第2のカム130bとして用いている。
第1のカム130a及び第2のカム130bは、同一円周上に周方向に交互に並ぶよう配列され、これにより、カムクラッチ100は、内輪110と外輪120の両方向の相対的な回転動作が禁止される両方向ロックモードが実現可能に構成されている。
第1のカム130aは、周方向に等間隔で並ぶよう配置され、第2のカム130bは、隣接する2つの第1のカム130a間の中心位置に対し第1のカム130aの噛み合い解除方向側に偏位した位置において周方向に等間隔で並ぶように配置されている。このようなカム配列であることにより、カムクラッチ100の動作モードを両方向フリーモードに切り替えるに際してのカムの姿勢変更(回転量)に関する構造上の制約を、すべてのカムが等間隔で並んだ配列よりも少なくすることが可能となる。
複数のカム130a,130bの配列は、特に限定されるものではなく、第1のカム130a及び第2のカム130bが周方向に等間隔に並ぶよう配置されていてもよい。
第1のカム130aの噛み合い方向は、図4における反時計方向であって、第1のカム130aは、内輪110が正転方向(時計方向)に回転されることでもしくは外輪120が逆転方向(反時計方向)に回転されることで、内輪110及び外輪120に対し噛み合うように構成されている。
第2のカム130bの噛み合い方向は、図4における時計方向であって、第2のカム130bは、内輪110が逆転方向(反時計方向)に回転されることでもしくは外輪120が正転方向(時計方向)に回転されることで、内輪110及び外輪120に対し噛み合うように構成されている。
付勢手段140は、例えばリボンスプリングにより構成されている。付勢手段140は、複数のカム130a,130bの各々を噛み合い方向に付勢可能な弾性体であればよく、例えば複数の板バネ又はねじりバネなどを用いてもよい。
付勢手段140としてのリボンスプリングは、例えば図5に示すように、周方向に互いに平行に延在する一対の円環部141と、円環部141を所定間隔で軸方向に連結する複数の連結部142とからなり、隣接する連結部142間の空間によりカム収容部145が構成されている。カム収容部145は、周方向に沿って等間隔に設けられている。
連結部142は、径方向外方に向けて突出する断面V字形に形成され板ばね部をなすよう構成されている。連結部142には一つ置きに、両端縁の各々に弧状に湾曲して延びる押圧部143が設けられ、これらの押圧部143によって第1のカム130a及び第2のカム130bの各々を内輪110及び外輪120に対する噛み合い方向に付勢する。
カム連動機構150は、内輪110と外輪120との間において同軸上に内輪110または外輪120と共に回転可能に設けられた円筒状の内輪側ケージリング160及び円筒状の外輪側ケージリング170を備え、内輪側ケージリング160及び外輪側ケージリング170が第1のカム130aの噛み合い方向への傾倒に伴って回転することで、第2のカム130bを噛み合い解除方向に傾倒させ第2のカム130bの係合面を内輪110の軌道面111及び/または外輪120の軌道面121から離間させるように構成される。
複数のカムの各々の周方向位置を規制するケージリングの回転によって第1のカム130a及び第2のカム130bの各々の傾倒動作を連動させることで、カムクラッチ100の構造の煩雑化や部品点数の増加を回避することができるようになっている。また、内輪側ケージリング160及び外輪側ケージリング170を備えることで、カムの傾倒動作の連動を容易にとることが可能となるともに、カムの姿勢変更も容易に行うことが可能となる。
また、内輪側ケージリング160は、内輪110及び外輪120の回転とは独立して軸方向に移動可能に設けられ、これにより、カムクラッチ100は、内輪側ケージリング160を軸方向に移動させることで、内輪110と外輪120の両方向の相対的な回転動作が禁止される両方向ロックモードと、内輪110及び外輪120の両方向の相対的な回転動作を許容する両方向フリーモードとを切り替え可能に構成されている。このため、カム姿勢変更機構を入力側の回転体として用いられる内輪110または外輪120に回転同期させる必要がなく、繊細な操作も不要となっているとともに、カムクラッチ100の大型化及び部品点数の増加を回避することができるようになっている。また、カムクラッチ100の動作モードを両方向ロックモードからフリーモードに切り替えるに際して、カムの姿勢を変更するために大きな力を必要としないので、カムの係合面、内輪110の軌道面111及び外輪120の軌道面121を痛めるおそれがなく、長寿命化を図ることが可能である。また、カムの姿勢を変更させるために、比較的高い剛性を確保することのできるケージリングを用いることで、動作モード切り替え時の破損のリスクを抑え高い堅牢性を得ることが可能である。
内輪側ケージリング160は、図6A及び図6Bに示すように、軸方向に延びる円筒状の本体部161と、本体部161のケージリング移動方向(軸方向)後方側の側端から径方向外方に延びる鍔部166とを有する。鍔部166は、周方向における2ヶ所に回転軸心を挟んで互いに対向して周方向に延びるように設けられている。
本体部161は、例えば、周方向に等間隔p1で並ぶよう形成された複数のカム収容部を有する。カム収容部は、周方向に等間隔で並んでいるものを実施例にしているが、規則性を持ったものやランダムに並ぶよう形成されていてもよい。
第1のカム130aが収容される第1カム収容部162aと、第1カム130aの噛み合い解除方向に隣接する第2カム130bが収容される第2カム収容部162bとを区画する軸方向に延びる柱部163aには、ケージリング移動方向後方側端部に後方に向かって幅広となるようテーパー状に形成されたカム姿勢変更部164を有する。
本実施例のカムクラッチ100においては、カム連動機構150を構成する内輪側ケージリング160に、カムの姿勢を変更させる機構であるカム姿勢変更部164が一体に構成されることで、小型化、部品点数の削減及び保持トルクの増大を図ることができるようになっている。
また、第1のカム130aが収容される第1カム収容部162aと、第1のカム130aの噛み合い方向に隣接する第2のカム130bが収容される第2カム収容部162bとを区画する軸方向に延びる柱部163bには、ケージリング移動方向前方側端部に前方に向かって幅広となるようテーパー状に形成された位置規制部165を有する。位置規制部165はカム姿勢変更部164と同一形状となるように形成されている。
このように、第1カム収容部162a及び第2カム収容部162bは、単純な矩形窓ではなく、軸方向両端部において開口幅が狭まる異形窓により構成されている。このため、製造誤差などで発生するわずかな噛みこみの解除を小さな推力で実行可能となっているとともに、第1カム収容部162a及び第2カム収容部162bの開口形状を適宜変更することで、より多くの動作モード及びその切り替えを実現することが可能となっている。
外輪側ケージリング170は、図7A及び図7Bに示すように、軸方向に延びる円筒状の本体部171と、本体部171の軸方向一方側の側端に設けられ噛み込み抑制部として機能する環状の鍔部175とを備える。図7A及び図7Bにおける177は、外輪120に対し内嵌される嵌合部である。
本体部171は、例えば、周方向に等間隔p2で並ぶよう形成された複数の矩形状の窓部を有する。窓部は、周方向に等間隔で並んでいるものを実施例にしているが、規則性を持ったものやランダムに並ぶよう形成されていてもよい。
各々の窓部は、軸方向に延びる柱部173によって2つのカム収容部に区画され、一方が第1のカム130aが収容される第1カム収容部172aとされ、他方が第2のカム130bが収容される第2カム収容部172bとされる。第1カム収容部172a及び第2カム収容部172bは、軸方向において開口幅が均一な大きさの矩形窓により構成されている。
鍔部175は、軸方向外方に延びるに従って径方向寸法が小さくなるように径方向内向きに弧状に湾曲して形成されている。
鍔部175には、図8及び図9にも示すように、内輪側ケージリング160がカムクラッチ100の動作モードを両方向フリーモードとする動作位置に移動されたときに、内輪側ケージリング160の鍔部166と嵌め合い可能に構成された嵌め合い部176が形成されている。
嵌め合い部176の周方向に対向する内側面は、図10に示すように、ケージリング移動方向後方に向かうに従って離間距離が大きくなるようにテーパー状に形成されている。これにより、カムクラッチ100の動作モードがフリーモードとされたときに、内輪側ケージリング160及び外輪側ケージリング170の対応するカム収容部の周方向位置についての位相をカムの係合面が内輪110の軌道面111及び/または外輪120の軌道面121から離間する状態に保持することが可能となる。このため、カムの噛み込みが期せずして発生することを防止することができるようになっているとともに、内輪側ケージリング160のカム収容部と外輪側ケージリング170の対応するカム収容部との周方向位置についての位相差の自由度が嵌め合代によって調整可能となっている。
以上において、本実施例における第1のカム130aは、図11に示すように、平面視において、径方向中央部にくびれ部131を有し、略ひょうたん形形状をなすよう構成されている。図11において、塗りつぶした矢印は、第1のカム130aの噛み合い方向を示し、白抜きの矢印は、第1のカム130aの噛み合い解除方向を示す。
径方向においてくびれ部131より内輪側の脚部部分132は、円弧状の内輪側係合面133を有し、内輪側係合面133に滑らかに連続し内輪側ケージリング160に接する両側面134a,134bが共通の中心点を持った円弧に沿った曲面として形成されている。また、径方向においてくびれ部131より外輪側の頭部部分135は、外輪側係合面136を有し、外輪側係合面136に滑らかに連続し外輪側ケージリング170に接する両側面137a,137bが共通の中心点を持った円弧に沿った曲面として形成されている。これにより、第1のカム130aの姿勢が変化しても、内輪側ケージリング160の第1カム収容部162aと第1のカム130aとの隙間の大きさ及び外輪側ケージリング170の第1カム収容部172aと第1のカム130aとの隙間の大きさが変化することがなく、高い連動性を得ることができるようになっている。なお、図11に示すカムにおいては、脚部部分132の両側面134a,134bが共通の円弧に沿った曲面として形成されているが、両側面134a,134bが同心円弧により形成されていればよい。頭部部分135の両側面137a,137bについても同様である。
また、上述のように、第2のカム130bは、第1のカム130aを表裏反転させたものであって、第1のカム130aと同一形状を有する。
以下、本実施例のカムクラッチ100の動作について説明する。
先ず、カムクラッチ100が内輪110と外輪120の両方向の相対的な回転動作が禁止される両方向ロックモードに保持されているときには、図12(a)に示すように、第1のカム130a及び第2のカム130bはいずれも、内輪110または外輪120にトルクが働くことにより内輪110及び外輪120に対する噛み合いが直ちに開始されるように噛み合い待機の状態を維持している。なお、図12(a)においては、便宜上、内輪110の軌道面111と外輪120の軌道面121を平行平面で示してある。
例えば、図12(b)に示すように、内輪110を正転方向(白抜きの矢印で示す。)に回転駆動させると、第1のカム130aが噛み合い方向に傾倒するように回動する。第1のカム130aの傾倒に伴って内輪側ケージリング160が第1のカム130aの脚部部分132により押圧されて正転方向に回転すると共に外輪側ケージリング170が第1のカム130aの頭部部分135により押圧されて逆転方向に回転する。内輪側ケージリング160及び外輪側ケージリング170の回転により、第2のカム130bが噛み合い解除方向に傾倒するよう回動して第2のカム130bの外輪側係合面136が外輪120の軌道面121から離間される。
内輪110に対するトルクが除荷されると、第1のカム130aが噛み合い解除方向に傾倒するように回動して噛み合い待機状態に移行される。このとき、第2のカム130bは、噛み合い方向に傾倒するよう回動することとなるが、第1のカム130aの噛み合い時に第2のカム130bの外輪側係合面136が外輪120の軌道面121から離間されていることから、第1のカム130aの噛み合いが解除されるまでの間に、第2のカム130bが内輪110及び外輪120に対し噛み合うことが回避され、これにより第1のカム130a及び第2のカム130bのすべてを噛み合い待機状態に確実に移行させることができる。
一方、内輪110を逆転方向に回転駆動させると、第2のカム130bが噛み合い方向に傾倒するように回動し、第2のカム130bの傾倒に伴って内輪側ケージリング160及び外輪側ケージリング170が回転する。内輪側ケージリング160及び外輪側ケージリング170の回転により、第1のカム130aが噛み合い解除方向に傾倒するよう回動して第1のカム130aの外輪側係合面136が外輪120の軌道面121から離間される。
内輪110に対するトルクが除荷されると、第2のカム130bが噛み合い解除方向に傾倒するように回動する。第1のカム130aは、第2のカム130bの噛み合いが解除されるまでの間に、内輪110及び外輪120に対し噛み合うことがなく、従って、第1のカム130a及び第2のカム130bのすべてを噛み合い待機状態に確実に移行させることができる。
このように、第1のカム130a及び第2のカム130bの各々の回動動作をカム連動機構150によって連動させることで、噛みこみを発生させることなく円滑な動作が実現可能となっている。
次いで、カムクラッチ100の動作モードの切り替え動作について説明する。
カムクラッチ100が内輪110と外輪120の両方向の相対的な回転動作が禁止される両方向ロックモードに保持されているときには、図13Aに示すように、内輪側ケージリング160における位置規制部165が、第1のカム130aと該第1のカム130aの噛み合い方向に隣接する第2のカム130bとの間に位置されており、内輪側ケージリング160と外輪側ケージリング170の各々のカム収容部の周方向位置についての位相が、第1のカム130a及び第2のカム130bが噛み合い待機状態に保持されるような大きさとなっている。
内輪側ケージリング160を軸方向に移動させると、図13Bに示すように、内輪側ケージリング160におけるカム姿勢変更部164が第1のカム130aと該第1のカム130aの噛み合い解除方向に隣接する第2のカム130bとの間に位置されるとともに、内輪側ケージリング160の鍔部166が外輪側ケージリング170の嵌め合い部176に嵌め合わされる。このとき、カム姿勢変更部164のテーパー面の作用によって、第1のカム130a及び第2のカム130bがそれぞれ噛み合い解除方向に傾倒するように回動され、第1のカム130aの外輪側係合面136及び第2のカム130bの外輪側係合面136が外輪120の軌道面121から離間される。
この状態においては、内輪側ケージリング160と外輪側ケージリング170の各々のカム収容部の周方向位置についての位相は、第1のカム130aの外輪側係合面136及び第2のカム130bの外輪側係合面136が外輪120の軌道面121から離間した状態が保持される大きさとなっているので、第1のカム130a及び第2のカム130bが噛み合い方向に傾倒するよう回動することが規制される。
このように、内輪側ケージリング160を軸方向に移動させることにより、カムクラッチ100の動作モードが両方向ロックモードからフリーモードに切り替えられる。
上記実施例においては、カムクラッチの動作モードを両方向ロックモードとフリーモードとで切り替え可能に構成されたものついて説明したが、内輪側ケージリングにおけるカム収容部の開口形状を適宜変更することで一方向ロックモードを含めた3モード対応の構成、あるいは、外輪側ケージリングにおけるカム収容部の開口形状を異形状とするとともにケージリングの動かし方を適宜変更することで4モード対応の構成とされていてもよい。
例えば、一方向ロックモードを含めた3モード対応のカムクラッチを実現可能とする2つのケージリングによるカム連動機構を以下に示す。
図14に模式的に示すように、内輪側ケージリング260は、周方向に規則性を持って並ぶ複数のカム収容部を有する円筒状の本体部261と、本体部261のケージリング移動方向(軸方向)後方側の側端から径方向外方に延びる鍔部266とを有する。鍔部266は、周方向における2ヶ所に回転軸心を挟んで互いに対向して周方向に延びるように設けられている。
鍔部266は、2段の段差状に形成され、周方向に均一な軸方向寸法を有する第1段部267aと、周方向に均一な軸方向寸法を有し第1段部267aより軸方向寸法の小さい第2段部267bとを有する。
第1のカム130aが収容される第1カム収容部262aと、第1カム130aの噛み合い解除方向に隣接する第2カム130bが収容される第2カム収容部262bとを区画する軸方向に延びる柱部263aには、ケージリング移動方向後方側端部にカム姿勢変更部264を有する。カム姿勢変更部264は、柱部263aの中心に対し左右非対称に形成されている。
カム姿勢変更部264は、柱部263aの中心に対し第2カム収容部262b側の側縁が柱部263aの側縁に連続するよう直線状に形成され第1カム収容部262a側の部分がケージリング移動方向後方に向かって幅広となるようテーパー状に形成された第1テーパー部264aと、柱部263aの中心に対し第1カム収容部262a側の側縁が第1テーパー部264aのテーパー面に連続して直線状に延びるよう形成され、第2カム収容部262b側の側縁がケージリング移動方向後方に向かって幅広となるようテーパー状に形成された第2テーパー部264bとを有する。
また、第1のカム130aが収容される第1カム収容部262aと、第1のカム130aの噛み合い方向に隣接する第2のカム130bが収容される第2カム収容部262bとを区画する軸方向に延びる柱部263bには、ケージリング移動方向前方側端部に位置規制部265を有する。位置規制部265はカム姿勢変更部264と略同一形状であって、第1テーパー部265aと、第2テーパー部265bとを有する。位置規制部265は第1テーパー部265aのテーパー面が第2カム収容部262b側に位置されるとともに第2テーパー部265bのテーパー面が第1カム収容部262a側に位置されるように形成されている。
このように、第1カム収容部262a及び第2カム収容部262bは、単純な矩形窓ではなく、軸方向両端部において開口幅が狭まる異形窓により構成されている。
外輪側ケージリング270は、図15Aに示すように、本体部271の軸方向一方側の側端に切り欠き部が形成されることで、内輪側ケージリング260の鍔部266と嵌め合い可能に構成された嵌め合い部276が形成されていることの他は、図7A及び図7Bに示すものと同様の構成を有する。
このようなカム連動機構においては、カムクラッチ100が内輪110と外輪120の両方向の相対的な回転動作が禁止される両方向ロックモードに保持されているときには、図15Aに示すように、内輪側ケージリング260における位置規制部265が、第1のカム130aと該第1のカム130aの噛み合い方向に隣接する第2のカム130bとの間に位置されており、内輪側ケージリング260と外輪側ケージリング270の各々のカム収容部の周方向位置についての位相が、第1のカム130a及び第2のカム130bが噛み合い待機状態に保持されるような大きさとなっている。
図15Bに示すように、内輪側ケージリング260を軸方向前方に向けて移動させて内輪側ケージリング260における鍔部266の第1段部267aが外輪側ケージリング270の嵌め合い部276に嵌め合わされると、内輪側ケージリング260におけるカム姿勢変更部264の第1テーパー部264aが第1のカム130aと該第1のカム130aの噛み合い解除方向に隣接する第2のカム130bとの間に位置される。このとき、カム姿勢変更部264の第1テーパー部264aのテーパー面の作用によって、第1のカム130aが噛み合い解除方向に傾倒するように回動され、第1のカム130aの外輪側係合面136が外輪120の軌道面121から離間される。第2のカム130bは、噛み合い待機状態に保持される。
この状態においては、内輪側ケージリング260と外輪側ケージリング270の各々のカム収容部の周方向位置についての位相は、第1のカム130aの外輪側係合面136が外輪120の軌道面121から離間した状態が保持される大きさとなっているので、第1のカム130aが噛み合い方向に傾倒するよう回動することが規制され、カムクラッチの動作モードが一方向ロックモードに切り替えられる。
図15Cに示すように、内輪側ケージリング260をさらに軸方向前方に向けて移動させて内輪側ケージリング260における鍔部266の第2段部267bが外輪側ケージリング270の嵌め合い部276に嵌め合わされると、内輪側ケージリング260におけるカム姿勢変更部264の第2テーパー部264bが第1のカム130aと該第1のカム130aの噛み合い解除方向に隣接する第2のカム130bとの間に位置される。このとき、カム姿勢変更部264の第2テーパー部264bのテーパー面の作用によって、第2のカム130bが噛み合い解除方向に傾倒するように回動され、第2のカム130bの外輪側係合面136が外輪120の軌道面121から離間される。第1のカム130aは、外輪側係合面136が外輪120の軌道面121から離間された状態が保持される。
この状態においては、内輪側ケージリング260と外輪側ケージリング270の各々のカム収容部の周方向位置についての位相は、第1のカム130aの外輪側係合面136及び第2のカム130bの外輪側係合面136が外輪120の軌道面121から離間した状態が保持される大きさとなっている。このため、第1のカム130a及び第2のカム130bが噛み合い方向に傾倒するよう回動することが規制され、カムクラッチの動作モードが両方向フリーモードに切り替えられる。
このように、カム収容部の開口形状を適宜変更し、内輪側ケージリング260を軸方向に段階的に移動させることで、3つの動作モードが切り替え可能となる。
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
上記実施例においては、カム連動機構がケージリングにより構成されるものについて説明したが、カム連動機構は、第1のカムと第2のカムの傾動動作を連動させる構成とされていればよい。また、カム連動機構がケージリングにより構成される場合において、カム連動機構は、内輪側ケージリング及び外輪側ケージリングの2つのケージリングにより構成される必要はなく、一のケージリングにより構成されていてもよい。
また、上記実施例では、内輪側ケージリングを軸方向に移動させることで、動作モードを切り替える構成のものについて説明したが、外輪側ケージリングを軸方向に移動させることで、あるいは、内輪側ケージリング及び外輪側ケージリングの両方を軸方向に移動させることで、動作モードを切り替える構成であってもよい。
さらにまた、上記実施例においては、フリーモードにおいてカムを外輪から離間するように傾倒させる構成のものについて説明したが、本発明のカムクラッチにおいては、カムを内輪から離間するように傾倒させる構成とされていてもよい。
100 ・・・ カムクラッチ
110 ・・・ 内輪
111 ・・・ 軌道面
120 ・・・ 外輪
121 ・・・ 軌道面
130a ・・・ 第1のカム
130b ・・・ 第2のカム
131 ・・・ くびれ部
132 ・・・ 脚部部分
133 ・・・ 内輪側係合面
134a ・・・ 側面
134b ・・・ 側面
135 ・・・ 頭部部分
136 ・・・ 外輪側係合面
137a ・・・ 側面
137b ・・・ 側面
140 ・・・ 付勢手段
141 ・・・ 円環部
142 ・・・ 連結部
143 ・・・ 押圧部
145 ・・・ カム収容部
150 ・・・ 連動機構
160 ,260 ・・・ 内輪側ケージリング
161 ,261 ・・・ 本体部
162a,262a ・・・ 第1カム収容部
162b,262b ・・・ 第2カム収容部
163a,263a ・・・ 柱部
163b,263b ・・・ 柱部
164 ,264 ・・・ カム姿勢変更部
264a ・・・ 第1テーパー部
264b ・・・ 第2テーパー部
165 ,265 ・・・ 位置規制部
265a ・・・ 第1テーパー部
265b ・・・ 第2テーパー部
166 ,266 ・・・ 鍔部
267a ・・・ 第1段部
267b ・・・ 第2段部
170 ,270 ・・・ 外輪側ケージリング
171 ,271 ・・・ 本体部
172a ・・・ 第1カム収容部
172b ・・・ 第2カム収容部
173 ・・・ 柱部
175 ・・・ 鍔部
176 ,276 ・・・ 嵌め合い部
177 ・・・ 嵌合部

Claims (5)

  1. 同軸上に相対回転可能に設けられている内輪及び外輪と、前記内輪と前記外輪との間において周方向に間隔を空けて配置されている複数のカムと、前記複数のカムの各々を前記内輪及び前記外輪に接触するように付勢する付勢手段とを備えたカムクラッチであって、
    前記複数のカムは、前記内輪及び前記外輪に対する噛み合い方向が互いに異なる第1のカム及び第2のカムを含み、
    前記複数のカムの各々を連動して傾倒させるカム連動機構を備え、
    前記カム連動機構は、前記第1のカムの噛み合い方向への傾倒に伴い、前記第2のカムを噛み合い解除方向に傾倒させ前記第2のカムの係合面を内輪の軌道面及び/または外輪の軌道面から離間させるように構成され、
    前記カム連動機構は、前記内輪と前記外輪との間において同軸上に前記内輪または前記外輪と共に回転可能に設けられた円筒状の内輪側ケージリング及び円筒状の外輪側ケージリングを備え、
    前記内輪側ケージリング及び前記外輪側ケージリングが前記第1のカムの噛み合い方向への傾倒に伴って回転することで、前記第2のカムを噛み合い解除方向に傾倒させるように構成され、
    前記内輪側ケージリング及び前記外輪側ケージリングのうちの少なくとも一方または両方が、前記内輪及び前記外輪の回転とは独立して軸方向に移動可能に設けられ、
    前記内輪側ケージリング及び前記外輪側ケージリングのうちの少なくとも一方または両方を軸方向に移動させることで、前記外輪及び前記内輪の両方向の相対的な回転動作を許容するフリーモードと、前記外輪及び前記内輪の正逆いずれか一方向または両方向の相対的な回転動作を禁止するロックモードとを切り替え可能に構成されていることを特徴とするカムクラッチ。
  2. 前記第1のカムと前記第2のカムとが同一円周上に配置されており、
    前記内輪側ケージリング及び前記外輪側ケージリングのうちの一方における、前記第1のカムを保持する第1カム収容部と、該第1カム収容部と前記第1のカムの噛み合い解除方向に隣接し前記第2のカムを保持する第2カム収容部とを区画する柱部は、ケージリング移動方向後方側端部に、後方に向かって幅広となるようテーパー状に形成されたカム姿勢変更部を有することを特徴とする請求項1に記載のカムクラッチ。
  3. 前記内輪側ケージリング及び前記外輪側ケージリングのうちの一方は、ケージリング移動方向後方側端部に径方向外方に延びる鍔部を有し、
    前記内輪側ケージリング及び前記外輪側ケージリングのうちの他方は、前記鍔部と嵌め合い可能に構成された嵌め合い部を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のカムクラッチ。
  4. 前記嵌め合い部の周方向に対向する内側面が、ケージリング移動方向後方に向かうに従って離間距離が大きくなるようにテーパー状に形成されていることを特徴とする請求項3に記載のカムクラッチ。
  5. 前記第1のカム及び前記第2のカムは、径方向中央部にくびれ部を有する略ひょうたん形形状であって、
    前記くびれ部より内輪側部分の前記内輪側ケージリングに接する両側面が、共通の中心点を持った円弧に沿った曲面として形成されており、
    前記くびれ部より外輪側部分の、前記外輪側ケージリングに接する両側面が、共通の中心点を持った円弧に沿った曲面として形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のカムクラッチ。
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