KR20220008844A - 캠 클러치 - Google Patents

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KR20220008844A
KR20220008844A KR1020217039406A KR20217039406A KR20220008844A KR 20220008844 A KR20220008844 A KR 20220008844A KR 1020217039406 A KR1020217039406 A KR 1020217039406A KR 20217039406 A KR20217039406 A KR 20217039406A KR 20220008844 A KR20220008844 A KR 20220008844A
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코헤이 쿠니마츠
에이이치 나카가와
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가부시기가이샤쯔바기모도체인
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Abstract

본 발명은 동작모드의 절환이 가능하고, 클러치 동작의 안정성이 향상되어 높은 응답성을 얻을 수 있는 캠 클러치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기 과제는 바이어스 수단에 의해서 내륜(110) 및 외륜(120)에 접하도록 바이어스된 복수의 캠(140)의 각각을 강제적으로 경도시키는 캠 자세 변경부(185)를 갖는 동작모드 절환수단(180)이 내륜(110) 및 외륜(120)의 회전동작과는 독립하여 구동 가능하게 설치되고, 캠 자세 변경부(185)에 의한 캠(140)에 대한 하중 작용점(Ap)과, 하중 작용점(Ap)에 대해서 지름 방향 원위측에 위치되는 궤도륜에 대한 캠(140)의 원위측 접점(Ep) 사이의 지름 방향 위치에 하중 지지점(Sp)이 형성되고, 하중 작용점(Ap)과 하중 지지점(Sp) 사이의 지름 방향 길이(d1)가, 하중 지지점(Sp)과 원위측 접점(Ep) 사이의 지름 방향 길이(d2)보다 큰 구성으로 이루어짐으로써 해결된다.

Description

캠 클러치
본 발명은, 외륜 및 내륜의 상대적인 회전동작을 허용하는 프리상태와, 외륜 및 내륜의 상대적인 회전동작을 금지하는 로크상태를 절환 가능하게 구성된 캠 클러치에 관한 것이다.
회전력의 전달과 차단을 제어하는 클러치로서, 정회전 방향 및 역회전 방향의 양방향으로 구동과 공전이 절환 가능한 2 방향 클러치가 알려져 있다.
2 방향 클러치가 있는 종류의 것은, 내륜 및 외륜의 상대적인 회전동작을 금지(회전력을 전달)하는 로크상태와, 내륜 및 외륜의 상대적인 회전동작을 허용(회전력을 차단)하는 프리상태의 절환을 캠 또는 스프래그를 경도(傾倒)시킴으로써 수행하는 구성으로 되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 특허문헌 2 참조.).
또한, 특허문헌 3에는 바이어스 수단에 의해서 회전 로크 방향이 역방향이 되도록 바이어스된 제1 스프래그 및 제2 스프래그를 함께 유지(保持)하는 유지기(保持器)를 제어하고, 정회전 방향 및 역회전 방향의 양방향 회전을 허용하는 양방향 프리모드, 정회전 방향에 대해서만 회전을 허용하는 일 방향 로크모드 및 역회전 방향에 대해서만 회전을 허용하는 일 방향 로크모드의 3개의 동작모드의 절환이 가능하게 구성된 클러치가 기재되어 있다.
일본 공개특허 특개 2011-220509호 공보 일본 공개특허 특개평 11-182589호 공보 일본 공개특허 특개 2011-231828호 공보
그리고, 특허문헌 1에 기재된 2 방향 클러치에서는, 입력측 회전체가 출력측 회전체에 대해서 상대회전했을 때, 스프래그가 입력측 회전체의 회전 방향과 동(同) 방향으로 경사짐으로써, 입력측 회전체와 출력측 회전체의 걸어 맞춤 및 분리가 절환된다. 이 때문에, 회전 방향이 절환될 때 시간 로스가 발생하여 응답성이 나빠지는 문제가 있다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 2 방향 클러치에서도 동일한 문제가 있다.
또한, 복수의 캠은 유지기에 의해서 둘레 방향으로 등간격으로 배치되어 있으나, 실제 상, 캠은 유지기의 포켓부에서 어떠한 각도 범위 내에 배치되어 있으므로, 인접하는 캠의 위치(자세)는 불균일하고, 캠의 작동 타이밍에 불균일이 발생하기 쉽다는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하는 것으로, 동작모드의 절환이 가능하고, 클러치 동작의 안정성을 향상시킬 수 있으며 높은 응답성을 얻을 수 있는 캠 클러치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 동축 상에 상대회전 가능하게 설치되어 있는 내륜 및 외륜과, 상기 내륜과 상기 외륜 사이에서 둘레 방향(周方向)으로 간격을 두고 배치된 복수의 캠과, 상기 복수의 캠의 각각이 상기 내륜 및 상기 외륜에 접하도록 상기 복수의 캠의 각각을 바이어스하는 바이어스 수단을 구비한 캠 클러치로서, 상기 내륜 및 상기 외륜의 회전동작과는 독립하여 구동 가능하게 설치되어 상기 캠을 강제적으로 경도시키는 캠 자세 변경부를 갖는 동작모드 절환수단을 구비하고, 상기 캠 자세 변경부에 의한 상기 캠에 대한 하중 작용점과, 상기 내륜 및 상기 외륜 중 상기 하중 작용점에 대해서 지름 방향 원위(遠位)측에 위치되는 궤도륜에 대한 상기 캠의 원위측 접점 사이의 지름 방향 위치에 하중 지지점이 형성되고, 상기 하중 작용점과 상기 하중 지지점 사이의 지름 방향 길이가 상기 하중 지지점과 상기 원위측 접점 사이의 지름 방향 길이보다 큰 구성으로 됨으로써, 상기 과제를 해결하는 것이다.
본 청구항 1에 따른 발명에 따르면, 복수의 캠의 각각의 둘레 방향 위치가 규제되어 인접하는 캠의 위치관계 및 캠 자세가 일정하게 유지되므로, 캠 자세 변경부를 구동시켜 캠을 경도시킬 때, 캠의 거동에 불균일이 발생하는 것을 회피할 수 있다. 게다가, 하중 작용점과 하중 지지점과의 거리를 충분히 크게 할 수 있으므로, 캠 자세 변경부의 이동에 의해 캠에 작용하는 모멘트가 커져 캠 자세를 작은 힘으로 변경할 수 있고, 동시에, 구성부재의 제조 상 불균일하게 되는 영향을 받기 어려워진다. 따라서, 클러치 동작의 안정성을 향상시킬 수 있고 높은 응답성을 얻을 수 있다.
본 청구항 2에 따른 발명에 따르면, 캠의 둘레 방향 위치 및 캠 자세를 보다 확실히 규제할 수 있으므로, 클러치 동작의 안정성을 한층 향상시킬 수 있고, 높은 응답성을 확실히 얻을 수 있다.
본 청구항 3에 따른 발명에 따르면, 부품 점수를 증가시키지 않고 간단한 구성으로 소기의 효과를 확실히 얻을 수 있다.
본 청구항 4에 따른 발명에 따르면, 제1 캠과 제2 캠은 서로 걸어 맞춰지는 회전 방향이 다르므로, 제1 캠과 제2 캠의 어느 일방 또는 양방의 자세를 선택적으로 변경함으로써, 정회전 방향 및 역회전 방향의 양방향의 회전을 허용하는 양방향 프리모드, 정회전 방향 및 역회전 방향의 어느 일 방향에 대해서만 회전을 허용하는 일 방향 로크모드, 및, 정회전 방향 및 역회전 방향의 양방향의 회전을 금지하는 양방향 로크모드 4개의 동작모드의 절환을 수행하는 것이 가능해진다.
본 청구항 5에 따른 발명에 따르면, 상기 4개의 동작모드의 절환을 용이하게 수행하는 것이 가능해진다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 캠 클러치의 일 예에서의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는, 도 1에 나타내는 캠 클러치의 X축으로 따른 단면의 일부를 나타내는 확대 단면도이다.
도 3은, 도 1에 나타내는 캠 클러치를 도 2에서의 A-A선에서 절단했을 때의 단면도이다.
도 4는, 도 1에 나타내는 캠 클러치에서의 캠의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 5은, 도 1에 나타내는 캠 클러치에서의 캠 케이지의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 6은, 도 1에 나타내는 캠 클러치의 동작 설명도이다.
도 7은, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 캠 클러치의 일 예에서의 구성의 일부를 나타내는 X축에 수직인 횡단면도이다.
도 8은, 도 7에 나타내는 캠 클러치에서의 캠 케이지의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 9는, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 캠 클러치의 일 예에서의 구성의 일부를 나타내는 X축에 수직인 횡단면도이다.
도 10은, 도 9에 나타내는 캠 클러치에서의 캠 케이지의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 11은, 본 발명의 제4 실시형태에 따른 캠 클러치의 일 예에서의 구성의 일부를 나타내는 X축에 수직인 횡단면도이다.
도 12는, 도 11에 나타내는 캠 클러치에서의 캠 케이지의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 13은, 본 발명의 제5 실시형태에 따른 캠 클러치의 일 예에서의 구성의 일부를 나타내는 X축에 수직인 횡단면도이다.
도 14는, 본 발명의 제6 실시형태에 따른 캠 클러치의 일 예에서의 구성의 일부를 나타내는 X축에 수직인 횡단면도이다.
도 15는, 본 발명의 제7 실시형태에 따른 캠 클러치의 일 예에서의 구성의 일부를 나타내는 X축에 수직인 횡단면도이다.
도 16은, 본 발명의 제8 실시형태에 따른 캠 클러치의 일 예에서의 구성의 일부를 나타내는 X축에 수직인 횡단면도이다.
본 발명의 실시예를 도 1 내지 도 16을 참조하여 설명한다. 단, 본 발명은 이러한 실시형태로 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
본 발명의 제1 실시형태에 따른 캠 클러치(100)는, 도 1 내지 도 3에 나타내는 바와 같이, 동일한 X축 상에 상대회전 가능하게 설치되는 내륜(110) 및 외륜(120)과, 내륜(110)과 외륜(120) 사이에 동력 전달 및 차단을 수행하는 캠 기구(130)를 구비하고 있다.
캠 기구(130)는, 내륜(110) 및 외륜(120) 사이에 배치되는 복수의 캠(140)과, 복수의 캠(140)의 각각을 동일 원주 상에서 둘레 방향으로 소정의 간격을 두고 유지하는 캠 케이지(150)와, 복수의 캠(140)의 각각을 내륜(110) 및 외륜(120)과 접하도록 바이어스하는 바이어스 수단인 환 형상의 가터 스프링(garter spring)(135)으로 구성된다.
캠(140)은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 지름 방향 외방을 향해 돌출되도록 호(弧) 형상으로 만곡하여 형성되고 외륜(120)과의 외주측 계합면(142)을 구성하는 둘레면을 갖는 헤드부(141)와, 지름 방향 내방을 향해 돌출되도록 호 형상으로 만곡하여 형성되고 내륜(110)과의 내주측 계합면(144)을 구성하는 둘레면을 갖는 다리부(143)와, 헤드부(141)와 다리부(143)를 연결하여 설치되는 지지 기둥부(145)를 갖는다. 헤드부(141)는 둘레 방향에서 지지 기둥부(145)에 대해서 외방으로 돌출되어 형성되어 있다.
캠(140)의 외주측 계합면(142)에는 캠(140) 단면에 수직인 방향(X축 방향)의 중앙부에, 가터 스프링(135)이 끼워지는(嵌入) 가터 스프링 장착홈(146)이 형성되어 있다. 가터 스프링 장착홈(146)은 가터 스프링(135)에 의해서 지름 방향 내방측으로 바이어스됨으로써, 도 3에서 시계 방향의 회전 모멘트가 캠(140)에 걸리게 하도록 구성되어 있다.
캠 케이지(150)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 둘레 방향으로 등간격으로 나란하게 설치된 포켓부(160)를 구비하고 있다.
이 캠 케이지(150)는, 축 방향에서 서로 대향하는 한 쌍의 환형상 판부(151, 152)와, 둘레 방향으로 등간격마다 나란한 위치에서 축 방향으로 연장하도록 설치되고 서로의 환형상 판부(151, 152)를 연결하는 복수의 기둥부(155)를 갖고, 인접하는 기둥부(155) 사이의 공간에 의해서 포켓부(160)가 형성되어 있다. 일방의 환형상 판부(151)는, 외륜(120)의 일단면에 형성된 오목한 부위의 저면에 대접(對接)되도록 타방의 환형상 판부(152)보다 외형 치수가 크게 구성되어 있다.
각각의 기둥부(155)는, 타방의 환형상 판부(152)의 외주연보다 지름 방향 외방으로 돌출하도록 형성되어 있으며, 외주면에 둘레 방향으로 연장되는 가터 스프링 장착홈(157)이 형성되어 있다.
캠(140)은 다리부(143)측에서 포켓부(160)에 삽입되는 지지 기둥부(145)가 포켓부(160) 내에 위치하도록 배치되고, 가터 스프링(135)이 장착됨으로써 캠 케이지(150)에 유지된다. 캠(140)이 캠 케이지(150)에 유지된 상태에서는, 캠(140)의 헤드부(141)에서의 일측면측의 각부(角部)가 기둥부(155)의 타측면에 맞닿는다(當接). 이로 인해, 캠(140)의 둘레 방향에서의 위치가 규제됨과 동시에 캠(140) 자세가 규제되어, 모든 캠(140)이 자세(기울기)에 불균일을 발생시키지 않고 내륜(110) 및 외륜(120)에 접하는 상태가 된다.
이 캠 클러치(100)에서는, 외륜(120)에 고정되어 캠 케이지(150)의 내륜(110) 및 외륜(120)에 대한 상대회전을 금지하는 케이지 회전 스토퍼(170)가 설치되어 있다.
케이지 회전 스토퍼(170)는, 캠 케이지(150)의 일방의 환형상 판부(151)에 대접되어 캠 기구(130)의 축 방향 이동을 규제하는 원환 판부(171)와, 외륜(120)에 외감(外嵌)되어 원환 판부(171)의 일면에서의 외주연에서 축 방향으로 연장되는 주벽부(172)와, 원환 판부(171)의 내주연에서 축 방향으로 연장하도록 설치되어 캠 케이지(150)에 대응하는 기둥부(155)에 형성된 홈부(156)에 삽입되는 복수의 스토퍼부(173)를 갖는다. 주벽부(172)에는 외륜(120)의 외주면에 형성되어 축 방향으로 연장되는 요홈(凹溝)(121)에 슬라이드 걸어 맞춰지는(係合) 계합 턱부(係合爪部)(174)가 형성되어 있다.
그리고, 본 실시형태에 따른 캠 클러치(100)는, 내륜(110) 및 외륜(120)의 상대적인 회전동작이 허용되는 프리상태와, 내륜(110) 및 외륜(120)의 상대적인 회전동작이 금지되는 로크상태를 절환하는 동작모드 절환수단(180)을 구비하고 있다.
본 실시형태의 동작모드 절환수단(180)은, 원환 판형상의 단벽부(181)와, 단벽부(181)의 일면에서의 내주연에서 축 방향으로 연장하도록 설치되어 캠 자세 변경부로서 기능하는 복수의 편형상 부재(185)와, 단벽부(181)의 일면에서의 외주연에서 축 방향으로 연장되는 주벽부(182)를 갖는다. 동작모드 절환수단(180)은 그 주벽부(182)가 원통 형상의 베어링 부재(190)를 통해 케이지 회전 스토퍼(170)의 주벽부(172)에 외감되고, 복수의 편형상 부재(185)가 인접하는 캠(140)의 다리부(143) 사이에서 내륜(110)의 외주면에 근접하여 설치된다.
이하, 상기 제1 실시형태에 따른 캠 클러치(100)의 동작에 대해 설명한다.
이 캠 클러치(100)에서는, 캠 자세 변경부를 구성하는 편형상(片狀) 부재(185)가 중립위치에 있을 때, 내륜(110)에 대한 외륜(120)의 정회전 방향(도 3에서의 시계 방향)의 상대회전이 금지되는 일 방향 로크모드에서, 동작모드 절환수단(180)을 동작함으로써 캠 클러치(100)의 동작모드를 일 방향 로크모드에서 내륜(110)에 대해서 외륜(120)의 정회전 방향 및 역회전 방향의 회전이 허용되는 양방향 프리모드로 절환할 수 있다.
즉, 동작모드 절환수단(180)을 정회전 방향으로 회전 구동시키면, 복수의 편형상 부재(185)의 각각이 캠(140)에 대해서 둘레 방향 정회전 방향으로 상대적으로 이동하고, 이로 인해, 캠(140)이 하중 지지점을 요동중심으로 하여 내륜(110) 및 외륜(120)과의 걸어 맞춤이 해제되는 방향으로 경도한다. 이 캠 클러치(100)에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 편형상 부재(185)에 의한 캠(140)에 대한 하중 작용점(Ap)과, 캠(140)에서의 하중 작용점(Ap)에 대해서 지름 방향 원위측에 위치되는 궤도륜과의 원위측 접점(Ep)인 외륜(120)에 대한 접점 사이의 지름 방향 위치에서 하중 지지점(Sp)을 형성하도록 캠(140)의 헤드부(141)가 캠 케이지(150)의 기둥부(155)에 맞닿고 있다. 또한, 하중 작용점(Ap)과 하중 지지점(Sp) 사이의 지름 방향 길이(d1)가, 하중 지지점(Sp)과 원위측 접점(Ep) 사이의 지름 방향 길이(d2)보다 큰 구성으로 되어 있다. 이러한 구성으로 이루어짐으로써, 하중 작용점(Ap)과 하중 지지점(Sp)과의 거리를 충분히 크게 할 수 있으므로, 편형상 부재(185)의 이동에 따라 캠(140)에 작용하는 모멘트가 커져 캠(140)의 자세를 작은 힘으로 변경할 수 있고, 동시에, 구성부재의 제조 상 불균일하게 되는 영향을 받기 어려워진다. 또한, 모든 캠(140)이 자세(기울기)에 불균일을 발생시키지 않고 내륜(110) 및 외륜(120)에 접하는 상태가 되므로, 캠(140)의 거동에 불균일이 발생하는 것을 회피할 수 있다. 이로 인해, 클러치 동작의 안정성을 향상시킬 수 있고 높은 응답성을 얻을 수 있다.
[실시예 2]
도 7은, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 캠 클러치의 일 예에서의 구성의 일부를 나타내는 X축에 수직인 횡단면도이다.
이 캠 클러치는, 캠 자세 변경부로서의 편형상 부재(185)가 인접하는 캠(140)의 헤드부(141) 사이에 위치되도록 동작모드 절환수단(180)이 구성됨과 동시에, 캠 케이지(150)가 캠(140)의 다리부(143)에 맞닿게 하여 하중 지지점(Sp)을 형성하도록 구성된 것 이외에는, 제1 실시형태에 따른 캠 클러치(100)와 동일한 구성을 갖는다.
캠 케이지(150)는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 축 방향에서 서로 대향하는 한 쌍의 환형상 판부(151, 152)와, 둘레 방향으로 등간격마다 나란한 위치에서 축 방향으로 연장하도록 설치되어 서로의 환형상 판부(151, 152)를 연결하는 복수의 기둥부(155)와, 인접하는 기둥부(155) 사이의 둘레 방향 중앙위치에서의 외연부에 설치되어 서로의 환형상 판부(151, 152)를 연결하는 복수의 연결판부(159)를 갖는다. 각각의 기둥부(155)의 지름 방향 내방측 단부에는, 둘레 방향의 일방으로 연장되어 돌출하는 돌출부(158)가 설치되어 있다. 그리고, 기둥부(155)와, 기둥부(155)의 돌출부(158)측에 위치하는 연결판부(159) 사이의 공간에 의해서 포켓부(160)가 형성된다.
또한, 일방의 환형상 판부(151)에는, 포켓부(160) 사이에 형성된 공간에 연통하여 케이지 회전 스토퍼(170)의 스토퍼부(173)가 삽입되는 노치(153)가 형성된다.
상기 제2 실시형태에 따른 캠 클러치에서는, 예를 들면, 동작모드 절환수단(180)을 역회전 방향(예를 들면, 도 7에서 반시계 방향)으로 회전 구동시키면, 복수의 편형상 부재(185)의 각각이 캠(140)에 대해서 둘레 방향 역회전 방향으로 상대적으로 이동하고, 이로 인해, 캠(140)이 하중 지지점(Sp)을 요동중심으로 하여 내륜(110) 및 외륜(120)과의 걸어 맞춤이 해제되는 방향으로 경도한다. 이 때, 하중 작용점(Ap)과 하중 지지점(Sp)과의 거리가 충분히 크므로, 편형상 부재(185)의 이동에 의해 캠(140)에 작용하는 모멘트가 커져, 캠(140)의 자세를 작은 힘으로 변경할 수 있고, 동시에 구성부재의 제조 상 불균일하게 되는 영향을 받기 어려워진다. 또한, 모든 캠(140)이 자세(기울기)에 불균일을 발생시키지 않고 내륜(110) 및 외륜(120)에 접하는 상태가 되므로, 캠(140)의 거동에 불균일이 발생하는 것을 회피할 수 있다. 이로 인해, 클러치 동작의 안정성을 향상시킬 수 있고 높은 응답성을 얻을 수 있다.
제1 실시형태에 따른 캠 클러치(100)에서는, 가터 스프링(135)에 의해서 바이어스됨으로써, 캠(140)의 헤드부(141)에서의 일측면측의 다리부가 기둥부(155)의 타측면에 맞닿아서 캠(140)의 둘레 방향에서의 위치가 규제됨과 동시에, 캠(140)의 자세가 규제되는 구성으로 되어 있다. 또한, 제2 실시형태에 따른 캠 클러치에서는, 가터 스프링(135)에 의해서 바이어스됨으로써, 캠(140)의 다리부(143)에서의 타측면측이 기둥부(155)의 돌출부(158)에 맞닿아서 캠(140)의 둘레 방향에서의 위치가 규제됨과 동시에, 캠(140)의 자세가 규제되는 구성으로 되어 있으나, 캠(140)의 둘레 방향 위치 및 캠(140)의 자세를 규제하는 위치 규제부가 별개로 설치된 구성으로 되어 있어도 좋다.
[실시예 3]
도 9는, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 캠 클러치의 일 예에서의 구성의 일부를 나타내는 X축에 수직인 횡단면도이다.
이 캠 클러치는, 캠 자세 변경부를 구성하는 편형상 부재(185)에 대해서 지름 방향 원위측에 위치되는 궤도륜인 외륜(120)의 내주면에 위치 규제부(125)가 설치된 구성으로 이루어지는 것 이외에는, 제1 실시형태에 따른 캠 클러치(100)와 동일한 구성을 갖는다.
위치 규제부(125)는 외륜(120)의 내주면에서의 둘레 방향으로 등간격마다 나란한 위치에서 지름 방향 내방을 향해 돌출하도록 설치되어 있다. 위치 규제부는 외륜(120)과 일체로 형성될 필요는 없고, 별도의 부재에 의해 형성된 것을 외륜(120)에 고정해도 좋다.
캠 케이지(150)는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 축 방향에서 서로 대향하는 한 쌍의 환형상 판부(151, 152)와, 둘레 방향으로 등간격마다 나란한 위치에서 축 방향으로 연장하도록 설치되어 서로의 환형상 판부(151, 152)를 연결하는 복수의 기둥부(155)를 갖는다. 일방의 환형상 판부(151)는, 외륜(120)의 일단면에 형성된 오목한 부위의 저면에 대접되도록 타방의 환형상 판부(152)보다 외형 치수가 크게 구성되어 있고, 기둥부(155)의 일단이 일방의 환형상 판부(151)의 내연부에 연결하여 설치되고, 기둥부(155) 외단이 타방의 환형상 판부(152)의 외연부에 연속하여 설치된다.
이 캠 케이지(150)에서는, 인접하는 기둥부(155) 사이의 공간에 의해 캠(140)이 배치되는 포켓부(160)와, 케이지 회전 스토퍼(170)의 스토퍼부(173)가 위치되는 스토퍼부 수용부(161)가 둘레 방향으로 교대로 나란하게 형성된다.
이 캠 클러치에서는, 캠(140)이 가터 스프링(135)에 의해 바이어스됨으로써, 편형상 부재(185)에 의한 캠(140)에 대한 하중 작용점(Ap)과, 캠(140)에서의 하중 작용점(Ap)에 대해서 지름 방향 원위측에 위치되는 궤도륜과의 원위측 접점(Ep)인 외륜(120)에 대한 접점 사이의 지름 방향 위치에서 하중 지지점(Sp)을 형성하도록, 캠(140)의 헤드부(141)에서의 일측면이 위치 규제부(125)에 맞닿은 상태가 된다. 하중 지지점(Sp)이 형성되는 지름 방향 위치는 하중 작용점(Ap)과 하중 지지점(Sp) 사이의 지름 방향 길이가 하중 지지점(Sp)과 원위측 접점(Ep) 사이의 지름 방향 길이보다 커지는 위치이다.
그리고, 이 캠 클러치에서는, 동작모드 절환수단(180)을 정회전 방향(예를 들면, 도 9에서 시계 방향)으로 회전 구동시키면, 복수의 편형상 부재(185)의 각각이 캠(140)에 대해서 둘레 방향 정회전 방향으로 상대적으로 이동하고, 이로 인해, 캠(140)이 하중 지지점(Sp)을 요동 중심으로 하여 내륜(110) 및 외륜(120)과의 걸어 맞춤이 해제되는 방향으로 경도한다. 이 때, 하중 작용점(Ap)과 하중 지지점(Sp)과의 거리가 충분히 크므로, 편형상 부재(185)의 이동에 의해 캠(140)에 작용하는 모멘트가 커져 캠(140)의 자세를 작은 힘으로 변경할 수 있고, 동시에 구성부재의 제조 상 불균일하게 되는 영향을 받기 어려워진다. 또한, 위치 규제부(125)에 의해서 모든 캠(140)이 자세(기울기)에 불균일을 발생시키지 않고 내륜(110) 및 외륜(120)에 접하는 상태가 되므로, 캠(140)의 거동에 불균일이 발생하는 것을 회피할 수 있다. 이로 인해, 클러치 동작의 안정성을 향상시킬 수 있고 높은 응답성을 얻을 수 있다.
또한, 캠 자세 변경부로서의 편형상 부재(185)가 인접하는 캠(140)의 헤드부(141) 사이에 위치하도록 동작모드 절환수단(180)이 구성되는 경우에는, 위치 규제부가 내륜의 외주면에 형성된 구성으로 되어 있어도 좋다.
[실시예 4]
도 11은, 본 발명의 제4 실시형태에 따른 캠 클러치의 일 예에서의 구성의 일부를 나타내는 X축에 수직인 횡단면도이다.
이 캠 클러치는 캠 자세 변경부를 구성하는 편형상 부재(185)에 대해서 지름 방향 원위측에 위치되는 궤도륜인 내륜(110)의 외주면에 위치 규제부(115)가 설치된 구성으로 이루어지는 것 이외에는, 제2 실시형태에 따른 캠 클러치와 마찬가지의 기본적인 구성을 갖는다.
위치 규제부(115)는 내륜(110)의 외주면에서의 둘레 방향으로 등간격마다 나란한 위치에서 지름 방향 외방을 향해 돌출하도록 설치되어 있다. 위치 규제부는 내륜(110)과 일체로 형성될 필요는 없고, 별도의 부재에 의해 형성된 것을 내륜(110)에 고정해도 좋다.
캠 케이지(150)는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 축 방향에서 서로 대향하는 한 쌍의 환형상 판부(151, 152)와 둘레 방향으로 등간격마다 나란한 위치에서 축 방향으로 연장하도록 설치되어 서로의 환형상 판부(151, 152)를 연결하는 복수의 기둥부(155)를 갖는다.
이 캠 케이지(150)에서는, 인접하는 기둥부(155) 사이의 공간에 의해서 캠(140)이 배치되는 포켓부(160)와 케이지 회전 스토퍼(170)의 스토퍼부(173)가 위치되는 스토퍼부 수용부(161)가 둘레 방향으로 교대로 나란하도록 형성되어 있다.
이 캠 클러치에서는, 캠(140)이 가터 스프링(135)에 의해 바이어스됨으로써, 편형상 부재(185)에 의한 캠(140)에 대한 하중 작용점(Ap)과, 캠(140)에서의 하중 작용점(Ap)에 대해서 지름 방향 원위측에 위치되는 궤도륜과의 원위측 접점(Ep)인 내륜(110)에 대한 접점 사이의 지름 방향 위치에서 하중 지지점(Sp)을 형성하도록, 캠(140)의 다리부(143)에서의 타측면이 위치 규제부(115)에 맞닿은 상태가 된다. 하중 지지점(Sp)이 형성되는 지름 방향 위치는 하중 작용점(Ap)과 하중 지지점(Sp) 사이의 지름 방향 길이가 하중 지지점(Sp)과 원위측 접점(Ep) 사이의 지름 방향 길이보다 커지는 위치이다.
그리고, 이 캠 클러치에서는, 동작모드 절환수단(180)을 역회전 방향(도 11에서 반시계 방향)으로 회전 구동시키면, 복수의 편형상 부재(185)의 각각이 캠(140)에 대해서 둘레 방향 역회전 방향으로 상대적으로 이동하고, 이로 인해, 캠(140)이 하중 지지점(Sp)을 요동 중심으로 하여 내륜(110) 및 외륜(120)과의 걸어 맞춤이 해제되는 방향으로 경도한다. 이 때, 하중 작용점(Ap)과 하중 지지점(Sp)과의 거리가 충분히 크므로, 편형상 부재(185)의 이동에 의해 캠(140)에 작용하는 모멘트가 커져 캠(140)의 자세를 작은 힘으로 변경할 수 있고, 동시에 구성부재의 제조상의 불균일하게 되는 영향을 받기 어려워진다. 또한, 위치 규제부(115)에 의해서, 모든 캠(140)이 자세(기울기)에 불균일을 발생시키지 않고 내륜(110) 및 외륜(120)에 접하는 상태가 되므로, 캠(140)의 거동에 불균일이 발생하는 것을 회피할 수 있다. 이로 인해, 클러치 동작의 안정성을 향상시킬 수 있고 높은 응답성을 얻을 수 있다.
이상과 같이, 바이어스 수단으로서 캠을 지름 방향 내방을 향해서 바이어스하는 가터 스프링이 이용된 구성의 것에 대해서 설명하였으나, 본 발명의 캠 클러치에서는, 캠이 바이어스 수단에 의해 지름 방향 외방을 향해서 바이어스 되도록 구성되어도 좋고, 또한, 캠이 둘레 방향을 향해서 바이어스 되도록 구성되어도 좋다.
[실시예 5]
도 13은, 본 발명의 제5 실시형태에 따른 캠 클러치의 일 예에서의 구성의 일부를 나타내는 X축에 수직인 횡단면도이다.
이 캠 클러치는, 바이어스 수단으로서 가터 스프링 대신 캠(140)을 둘레 방향으로 바이어스하는 판 스프링(136)이 이용된 것 이외에는, 제1 실시형태에 따른 캠 클러치(100)와 마찬가지의 기본적인 구성을 갖는다.
판 스프링(136)은, 캠 케이지(150)의 기둥부(155)의 일측면과 캠(140)의 헤드부(141)에서의 타측면 사이에 설치되고, 도 13에서, 시계 방향의 회전 모멘트를 캠(140)에 걺과 동시에, 캠(140)의 둘레 방향에서의 위치 및 캠(140)의 자세를 규제하는 위치 규제 수단으로도 기능한다.
이 캠 클러치에서는, 캠(140)이 판 스프링(136)에 의해 둘레 방향으로 바이어스됨으로써, 편형상 부재(185)에 의한 캠(140)에 대한 하중 작용점(Ap)과 캠(140)에서의 하중 작용점(Ap)에 대해서 지름 방향 원위측에 위치되는 궤도륜과의 원위측 접점(Ep)인 외륜(120)에 대한 접점 사이의 지름 방향 위치에서 하중 지지점(Sp)을 형성하도록, 캠(140)의 헤드부(141)에서의 일측면측의 다리부가 기둥부(155)의 타측면에 맞닿은 상태가 된다. 하중 지지점(Sp)이 형성되는 지름 방향 위치는 하중 작용점(Ap)과 하중 지지점(Sp) 사이의 지름 방향 길이가 하중 지지점(Sp)과 원위측 접점(Ep) 사이의 지름 방향 길이보다 커지는 위치이다.
그리고, 이 캠 클러치에서는, 동작모드 절환수단(180)을 정회전 방향(도 13에서 시계 방향)으로 회전 구동시키면, 복수의 편형상 부재(185)의 각각이 캠(140)에 대해서 둘레 방향 정회전 방향으로 상대적으로 이동하고, 이로 인해, 캠(140)이 하중 지지점(Sp)을 요동 중심으로 하여 내륜(110) 및 외륜(120)과의 걸어 맞춤이 해제되는 방향으로 경도한다. 이 때, 하중 작용점(Ap)과 하중 지지점(Sp)과의 거리가 충분히 크므로, 편형상 부재(185)의 이동에 의해 캠(140)에 작용하는 모멘트가 커지므로, 캠(140)의 자세를 작은 힘으로 변경할 수 있고, 동시에 구성부재의 제조 상 불균일하게 되는 영향을 받기 어려워진다. 또한, 위치 규제 수단으로서의 판 스프링(136)의 작용에 의해서 모든 캠(140)이 자세(기울기)에 불균일을 발생시키지 않고 내륜(110) 및 외륜(120)에 접하는 상태가 되므로, 캠(140)의 거동에 불균일이 발생하는 것을 회피할 수 있다. 이로 인해, 클러치 동작의 안정성을 향상시킬 수 있고 높은 응답성을 얻을 수 있다.
또한, 상기 제2 실시형태에 따른 캠 클러치, 상기 제3 실시형태에 따른 캠 클러치 및 상기 제4 실시형태에 따른 캠 클러치에서도, 바이어스 수단으로서 가터 스프링 대신 캠(140)을 둘레 방향으로 바이어스하는 판 스프링이 이용된 구성으로 되어 있어도 좋다.
[실시예 6]
도 14는, 본 발명의 제6 실시형태에 따른 캠 클러치의 일 예에서의 구성의 일부를 나타내는 X축에 수직인 횡단면도이다.
이 캠 클러치는, 바이어스 수단으로서 가터 스프링 대신 캠(140)을 둘레 방향으로 바이어스하는 판 스프링이 이용된 것 이외에는, 상기 제2 실시형태에 따른 캠 클러치와 마찬가지의 기본적인 구성을 갖는다.
판 스프링(136)은 캠 케이지(150)의 포켓부 내에서 캠(140)에서의 지지 기둥부(145)의 일측면과 연결판부(159)의 타측면 사이에 설치되고, 도 14에서 시계 방향의 회전 모멘트를 캠(140)에 걺과 동시에, 캠(140)의 다리부(143)에서의 타측면을 캠 케이지(150)에서의 기둥부(155)의 돌출부(158)에 맞닿게 하여 캠(140)의 둘레 방향에서의 위치 및 캠(140)의 자세를 규제하는 위치 규제 수단으로도 기능한다.
[실시예 7]
도 15는, 본 발명의 제7 실시형태에 따른 캠 클러치의 일 예에서의 구성의 일부를 나타내는 X축에 수직인 횡단면도이다.
이 캠 클러치는, 바이어스 수단으로서 가터 스프링 대신 캠(140)을 둘레 방향으로 바이어스하는 판 스프링이 이용됨과 동시에, 캠 케이지의 구성이 다른 것 이외에는, 상기 제3 실시형태에 따른 캠 클러치와 마찬가지의 기본적인 구성을 갖는다.
캠 케이지(150)는 포켓부의 둘레 방향 타측에 위치하는 기둥부(155)가 타방의 환형상 판부의 외주연보다 지름 방향 외방으로 돌출하도록 형성된 돌출부(158)를 가지는 것 이외에는, 상기 제3 실시형태에 따른 캠 클러치의 캠 케이지(150)와 마찬가지의 구성을 갖는다.
판 스프링(136)은 캠 케이지(150)의 기둥부(155)에서의 돌출부(158)의 일측면과 캠(140)에서의 헤드부(141)의 타측면 사이에 설치되고, 도 15에서 시계 방향의 회전 모멘트를 캠(140)에 걺과 동시에, 캠(140)에서의 헤드부(141)의 일측면을 외륜(120)에 형성된 위치 규제부(125)에 맞닿게 하여 캠(140)의 둘레 방향에서의 위치 및 캠(140)의 자세를 규제하는 위치 규제 수단으로도 기능한다.
[실시예 8]
도 16은, 본 발명의 제8 실시형태에 따른 캠 클러치의 일 예에서의 구성의 일부를 나타내는 X축에 수직인 횡단면도이다.
이 캠 클러치는 바이어스 수단으로서 가터 스프링 대신 캠(140)을 둘레 방향으로 바이어스하는 판 스프링이 이용된 것 이외에는, 상기 제4 실시형태에 따른 캠 클러치와 마찬가지의 기본적인 구성을 갖는다.
판 스프링(136)은 캠 케이지(150)의 포켓부 내에서 캠(140)에서의 지지 기둥부(145)의 일측면과 연결판부(159)의 타측면 사이에 설치되고, 도 16에서 시계 방향의 회전 모멘트를 캠(140)에 걺과 동시에, 캠(140)의 다리부(143)에서의 일측면을 내륜(110)에 형성된 위치 규제부(115)에 맞닿게 하여 캠(140)의 둘레 방향에서의 위치 및 캠(140)의 자세를 규제하는 위치 규제 수단으로도 기능한다.
제6 실시형태에 따른 캠 클러치 및 제8 실시형태에 따른 캠 클러치에서는, 동작모드 절환수단(180)을 역회전 방향으로 회전 구동시키면, 복수의 편형상 부재(185)의 각각이 캠(140)에 대해서 둘레 방향 역회전 방향으로 상대적으로 이동하고, 이로 인해, 캠(140)이 하중 지지점(Sp)을 요동 중심으로 하여 내륜(110) 및 외륜(120)과의 걸어 맞춤이 해제되는 방향으로 경도한다. 또한, 제7 실시형태에 따른 캠 클러치에서는, 동작모드 절환수단(180)을 정회전 방향으로 회전 구동시키면, 복수의 편형상 부재(185)의 각각이 캠(140)에 대해서 둘레 방향 정회전 방향으로 상대적으로 이동하고, 이로 인해, 캠(140)이 하중 지지점(Sp)을 요동 중심으로 하여 내륜(110) 및 외륜(120)과의 걸어 맞춤이 해제되는 방향으로 경도한다.
이 때, 하중 작용점(Ap)과 하중 지지점(Sp)과의 거리가 충분히 크므로, 편형상 부재(185)의 이동에 의해 캠(140)에 작용하는 모멘트가 커지므로, 캠(140)의 자세를 작은 힘으로 변경할 수 있고, 동시에 구성부재의 제조 상 불균일하게 되는 영향을 받기 어려워진다. 또한, 위치 규제 수단으로서의 판 스프링(136)의 작용에 의해서 모든 캠(140)이 자세(기울기)에 불균일을 발생시키지 않고 내륜(110) 및 외륜(120)에 접하는 상태가 되므로, 캠(140)의 거동에 불균일이 발생하는 것을 회피할 수 있다. 이로 인해, 클러치 동작의 안정성을 향상시킬 수 있고 높은 응답성을 얻을 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태를 상술하였으나, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되는 것이 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명을 일탈하지 않고 여러 설계변경을 수행하는 것이 가능하다.
상기 실시형태에서는, 캠이 바이어스 수단에 의해서 내륜 및 외륜에 접촉하도록 바이어스되어 동작모드 절환수단에 의해서 캠과 내륜 및 외륜과의 걸어 맞춤이 해제되도록 캠을 경도시키는 구성에 대해 설명하였으나, 캠이 바이어스 수단에 의해서 내륜 또는 외륜으로부터 이간하도록 바이어스되어 동작모드 절환수단에 의해서 캠이 내륜 및 외륜과 걸어 맞춰지도록 캠을 경도시키는 구성이 되어도 좋다.
또한, 캠 기구를 구성하는 캠은 정회전 방향 및 역회전 방향의 어떠한 방향으로 회전된 경우라도 내륜 및 외륜과 마찰 걸어 맞춤하도록 구성된 것이라도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 동작모드 절환수단이 캠 자세 변경부를 내륜 및 외륜의 회전동작과는 독립하여 둘레 방향으로 이동시키는 구성에 대해 설명하였으나, 캠 자세 변경부를 내륜 및 외륜의 회전동작과는 독립하여 지름 방향 또는 축 방향으로 이동시키는 구성이 되어도 좋다.
또한, 캠 케이지와 케이지 회전 스토퍼는 일체로 형성되어 있어도 좋다.
또 상기 실시형태에서는, 서로 동일한 구성을 갖는 복수의 캠이 동일 원주 상에 배열되어 바이어스 수단에 의해서 서로 동일한 방향의 회전 모멘트가 걸리도록 구성된 캠 기구를 구비한 구성에 대해 설명하였으나, 캠 기구는 바이어스 수단에 의해서 서로 다른 방향의 회전 모멘트가 걸리도록 구성된 제1 캠 및 제2 캠을 포함한 구성으로 되어도 좋다. 이러한 구성에서는, 제1 캠은, 예를 들면, 외륜의 일 방향 회전 시, 내륜 및 외륜과 마찰 걸어 맞춤되고, 외륜의 타 방향 회전 시에는 내륜 및 외륜과의 마찰 걸어 맞춤이 해제되는 방향으로 경도하도록 구성되고, 제2 캠은, 예를 들면, 외륜의 타 방향 회전 시에 외륜 및 내륜과 마찰 걸어 맞춤되고, 외륜의 일 방향 회전 시에는 내륜 및 외륜과의 마찰 걸어 맞춤이 해제되는 방향으로 경도하도록 구성된다.
제1 캠 및 제2 캠의 배열은 특별히 한정되는 것이 아니고, 제1 캠 및 제2 캠이 동일 원주 상에 배열되거나, 복수의 캠이 동일 원주 상에 배열된 복수의 캠열이 축 방향으로 나란히 설치되어도 좋다. 복수의 캠열을 구비한 구성에서는, 각각의 캠열은 제1 캠 및 제2 캠의 어느 하나만을 포함하는 것이거나, 제1 캠 및 제2 캠의 양방을 포함하는 것이라도 좋다. 또한, 제1 캠 및 제2 캠의 수는 동일해도 좋고, 달라도 좋다.
제1 캠 및 제2 캠이 동일 원주 상에 배열되는 경우에는 제1 캠 및 제2 캠이 둘레 방향으로 교대로 나란하도록 배열되거나, 교대로 나란하도록 배열되지 않아도 좋다.
동작모드 절환수단으로는, 제1 캠 자세 및 제2 캠 자세를 동시에 변경 가능하게 구성되거나, 제1 캠 자세 및 제2 캠 자세를 독립하여 변경 가능하게 구성되어도 좋다.
또한, 제1 캠 및 제2 캠을 서로 다른 동작모드 절환수단에 의해서 캠 자세를 변경시키도록 구성되어도 좋다. 이 경우에는, 예를 들면, 동작모드 절환수단이 캠 기구에 대해서 축 방향 양측에 설치되고, 일방의 동작모드 절환수단이 제1 캠의 자세를 변경시키는 것으로 구성됨과 동시에, 타방의 동작모드 절환수단이 제2 캠의 자세를 변경시키는 것으로 구성된다. 이러한 구성의 캠 클러치에서, 양방향 로크모드, 정회전 방향 로크모드, 역회전 방향 로크모드 및 양방향 프리모드의 4개의 동작모드의 절환이 가능해진다.
일방의 동작모드 절환수단 및 타방의 동작모드 절환수단은 서로 동일한 구성을 갖는 것이거나, 다른 구성을 갖는 것이라도 좋다. 즉, 예를 들면, 일방의 동작모드 절환수단이 캠 자세 변경부를 둘레 방향으로 이동시키는 경우, 타방의 동작모드 절환수단은 캠 자세 변경부를 둘레 방향으로 이동시키는 것이거나, 캠 자세 변경부를 지름 방향 또는 축 방향으로 이동시키는 것이라도 좋다. 또한, 일방의 동작모드 절환수단이 캠 자세 변경부를 지름 방향 또는 축 방향으로 이동시키는 경우도 마찬가지이다.
100: 캠 클러치
110: 내륜
115: 위치 규제부
120: 외륜
121: 요홈
125: 위치 규제부
130: 캠 기구
135: 가터 스프링
136: 판 스프링
140: 캠
141: 헤드부
142: 외주측 계합면
143: 다리부
144: 내주측 계합면
145: 지지 기둥부
146: 가터 스프링 장착홈
150: 캠 케이지
151: 환형상 판부
152: 환형상 판부
153: 노치
155: 기둥부
156: 홈부
157: 가터 스프링 장착홈
158: 돌출부
159: 연결판부
160: 포켓부
161: 스토퍼부 수용부
170: 케이지 회전 스토퍼
171: 원환 판부
172: 주벽부
173: 스토퍼부
174: 계합 턱부
180: 동작모드 절환수단
181: 단벽부
182: 주벽부
185: 편형상 부재
190: 베어링 부재
Ap: 하중 작용점
Ep: 원위측 접점
Sp: 하중 지지점

Claims (5)

  1. 동축 상에 상대회전 가능하게 설치되어 있는 내륜 및 외륜과, 상기 내륜과 상기 외륜의 사이에서 둘레 방향으로 간격을 두고 배치된 복수의 캠과, 상기 복수의 캠의 각각이 상기 내륜 및 상기 외륜에 접하도록 상기 복수의 캠의 각각을 바이어스하는 바이어스 수단을 구비한 캠 클러치로서,
    상기 내륜 및 상기 외륜의 회전동작과는 독립하여 구동 가능하게 설치되고 상기 캠을 강제적으로 경도시키는 캠 자세 변경부를 갖는 동작모드 절환수단을 구비하고,
    상기 캠 자세 변경부에 의한 상기 캠에 대한 하중 작용점과, 상기 내륜 및 상기 외륜 중 상기 하중 작용점에 대해서 지름 방향 원위측에 위치되는 궤도륜에 대한 상기 캠의 원위측 접점 사이의 지름 방향 위치에 하중 지지점이 형성되고, 상기 하중 작용점과 상기 하중 지지점 사이의 지름 방향 길이가 상기 하중 지지점과 상기 원위측 접점 사이의 지름 방향 길이보다 큰 것을 특징으로 하는,
    캠 클러치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 캠의 각각의 둘레 방향 위치 및 자세를 규제하는 위치 규제부를 갖는 것을 특징으로 하는,
    캠 클러치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 위치 규제부가, 하중 작용점에 대해서 지름 방향 원위측에 위치하는 궤도륜에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
    캠 클러치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 캠은, 상기 바이어스 수단에 의해서 서로 다른 방향의 모멘트가 걸린 제1 캠 및 제2 캠을 포함하고,
    상기 동작모드 절환수단은, 상기 제1 캠의 자세 및 상기 제2 캠의 자세를 독립하여 변경 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는,
    캠 클러치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 캠의 자세를 변경시키는 제1 동작모드 절환수단과, 상기 제2 캠의 자세를 변경시키는 제2 동작모드 절환수단을 구비하는 것을 특징으로 하는,
    캠 클러치.
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