WO2015008487A1

WO2015008487A1 - フリータイプ双方向クラッチ

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Publication number: WO2015008487A1
Application number: PCT/JP2014/003770
Authority: WO
Inventors: 俊男飯山
Original assignee: オリジン電気株式会社
Priority date: 2013-07-17
Filing date: 2014-07-16
Publication date: 2015-01-22
Also published as: CN105393015B; CN105393015A; TW201533343A; HK1218150A1; JP5941876B2; JP2015021526A

Abstract

　簡易な構造で伝達トルクの増大を図る、入出力軸間の動力伝達の向きにより伝達状態を変更するフリータイプ双方向クラッチが開示される。固定のハウジング（１）の内部に、共通の回転軸を備えた入力軸（２）と出力軸（３）とを設置するとともに、複数の外歯（６ｔ）が形成された作動子（６）と、同一歯数の内歯（５ｔ）が形成された円筒部材（５）とを組み合わせて設置する。入力軸（２）の回転時には、作動子（６）、円筒部材（５）及び出力軸（３）がロック状態となって、入力軸（２）の回転が出力軸（３）に伝達される。逆に出力軸（３）が回転したときは、出力軸（３）の偏心輪（３ｓ）により作動子（６）の中心が円周上を移動するが（公転）、作動子（６）は自転せず、円筒部材（５）には回転トルクが作用しない。出力軸（３）が回転しても入力軸（２）が回転することはなく、動力伝達は遮断される。

Description

フリータイプ双方向クラッチ

　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し、出力軸からの動力の伝達は、出力軸を空転させて遮断するフリー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あるいは作業機器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、入力軸の正方向回転及び逆方向回転をともに出力軸に伝達し、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空転させるクラッチがあり、フリータイプ双方向クラッチと呼ばれている。

　フリータイプ双方向クラッチは、一例として、電動カーテンや電動スライドドア等を手動でも操作できるようにした開閉駆動装置に適用することができる。この場合、フリータイプ双方向クラッチは、駆動モーターとカーテンの巻き上げ機構との間に介在され、入力軸に駆動モーターが、出力軸に巻き上げ機構が連結される。駆動モーターを正・逆回転させるとカーテンの昇降が可能であるとともに、駆動モーターの停止位置においては、手動による巻き上げ機構の操作が可能であって、このときには、出力軸が空転するので駆動モーターに悪影響を及ぼすことがない。こうした機能は、電磁クラッチを使用しても達成できるが、電磁クラッチを作動させるには電力を必要とし、電力制御のための複雑な制御装置等も必要となる。

　フリータイプ双方向クラッチとしては、例えば、本出願人の創案に係る特許文献１（特許第４９４９１９６号）に記載された双方向クラッチが知られており、これについて、図７Ａ～図７Ｃにより説明する。図７Ａは、フリータイプ双方向クラッチの全体的な構造を示す断面図、図７Ｂおよび図７Ｃは、作動を示す作動図である。
　図７Ａに示すとおり、円筒形のハウジングＨＧの内部には、間隙をおいて円筒形の出力部材ＯＭを回転可能に配置し、これを出力軸に固着する。入力軸には、断面円形の上下部分を切除して長軸部と短軸部とを形成した入力部材ＩＭが固着してあり、出力部材ＯＭと入力部材ＩＭとの間に２分割された中間部材ＭＭが配置されている。２個の中間部材ＭＭは、互いに接近するようその間に引張りばねＴＳが設けてあり、また、中間部材ＭＭの周縁部には、楔形凹所に挿入されたローラＲＯが、出力部材ＯＭの内面と対向するように設けられている。

　入力軸の回転に伴って、図７Ｂに示すように、入力部材ＩＭが時計方向に回転すると、長軸部と短軸部とを形成した入力部材ＩＭは、カムのように作用して２個の中間部材ＭＭを分離する方向に移動する。これにより、ローラＲＯが楔形凹所と出力部材ＯＭの内面との間に噛み込まれた状態となり、入力部材ＩＭの回転が、中間部材ＭＭ及びローラＲＯを介して出力部材ＯＭに伝達される。入力部材ＩＭの反時計方向の回転も、同様に出力部材ＯＭから出力軸に伝達される。

　一方、出力軸側から駆動されて出力部材ＯＭが回転したとしても、図７Ｃに示すように、２個の中間部材ＭＭは、引張りばねＴＳにより接近した位置のままであって、ローラＲＯと出力部材ＯＭの内面との間には間隙が存在する。そのため、出力部材ＯＭの回転は入力部材ＩＭに伝達されず、出力軸は単に空転することとなる。
　フリータイプ双方向クラッチは、手動操作ができる電動カーテン以外にも、例えば、複写機の紙送り用ローラに適用することも可能で、これに適用すると、紙詰まりの用紙を取り除くときに、ローラを手動で逆回転させることができる。そして、フリータイプ双方向クラッチを利用すると、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、電磁クラッチにより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、駆動源のモーター等を保護することも可能となる。

特許第４９４９１９６号公報

　上述のとおり、図７Ａ～図７Ｃのフリー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、用途によっては未だ改良すべき余地が残されている。本発明は、こうしたフリー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。
　まず、図７Ａ～図７Ｃの双方向クラッチでは、入力軸から出力軸への動力伝達は、ローラＲＯの噛み込みにより行われ、ローラＲＯと出力部材ＯＭの内面との間の摩擦によって入力トルクが出力側に伝達される。ローラＲＯの接触面の摩擦力が失われるとトルク伝達が不可能となるため、双方向クラッチの伝達トルクは、摩擦力低下による制限を受ける。

　また、入力軸の回転が出力軸に伝達するには、図７Ｂに示すように、入力部材ＩＭが少し回転して２個の中間部材ＭＭを押し広げ、ローラＲＯを出力部材ＯＭの内面に当接する必要がある。入力部材ＩＭの回転が直ちに出力部材ＯＭの回転となるわけではなく、入力部材ＩＭと出力部材ＯＭとの間にはいわば不感帯が存在するとともに、部材の当接に伴って騒音が発生する。さらに、入力部材ＩＭの駆動トルクを解除すると、引張りばねＴＳと中間部材ＭＭにより入力部材ＩＭが少し押し戻されて逆回転するため、入力部材ＩＭの駆動トルクを解除する毎に、いわば０点復帰のための位置補償が必要となる。こうしたことから、図７Ａ～図７Ｃのようなフリータイプ双方向クラッチを介在させて正確な位置制御を行う場合、制御系の構造が複雑化する。

　上記の課題に鑑み、本発明は、複数の外歯が形成された作動子と同一歯数の内歯が形成された円筒部材とを組み合わせて、入力軸の回転時には作動子等をロック状態とし、さらに、出力軸の回転時には作動子の公転運動を許容するようにして、フリータイプ双方向クラッチを構成するものである。すなわち、本発明のある態様に係るフリータイプ双方向クラッチは、
　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軸及び出力軸を備え、前記入力軸からの正・逆方向の回転は前記出力軸に伝達されるとともに、前記出力軸からの前記入力軸への回転の伝達は、前記出力軸が空転して遮断されるフリータイプ双方向クラッチであって、
　前記ハウジングの内部には、前記回転軸を中心として回転可能な円筒部材と、前記円筒部材内において前記回転軸の周りを公転する作動子とが設置され、
前記円筒部材の内周面には複数の内歯が形成され、前記作動子には前記円筒部材の内歯の谷部にそれぞれ入り込む、前記内歯と同一歯数の外歯が形成され、
前記作動子の軸方向の一方側には、断面円形の中央穴部が形成されるとともに、他方側には突軸が形成されており、かつ、
　前記作動子の前記中央穴部には、前記出力軸に設けられた断面円形の偏心部が嵌まり込み、前記作動子の前記突軸は、前記入力軸に設けられた穴部に入り込み、前記突軸の外周面の一部が前記入力軸の前記穴部の壁面に接触して、前記作動子が前記回転軸の周りを公転可能である
フリータイプ双方向クラッチとなっている。

　また、本発明の他の態様に係るフリータイプ双方向クラッチでは、前記円筒部材が前記ハウジングに設けられた断面円形の収容部に転がりベアリングを介して嵌め込まれており、前記入力軸に設けられた前記穴部には複数の内歯が形成され、前記作動子の前記突軸には前記入力軸の内歯の谷部にそれぞれ入り込む、前記内歯と同一歯数の外歯が形成されるよう構成することができる。

　また、本発明の他の態様に係るフリータイプ双方向クラッチでは、前記円筒部材の軸方向の一端には、前記入力軸に固着された円板部が結合され、前記円板部には、前記入力軸の回転軸中心から偏心した位置に断面円形の前記穴部が設けられるとともに、前記作動子には、前記穴部に入り込む断面円形の前記突軸が設けられるよう構成することができる。
　また、前記入力軸及び前記出力軸の対向する面には、その一方の中心部に中央軸を形成するとともに、他方の中心部に前記中央軸が嵌まり込む中心穴を形成することが好ましい。
　また、前記ハウジングと前記入力軸との間には、前記入力軸の回転に拘束力を付与するばねを設けることができる。

　本発明のフリータイプ双方向クラッチは、回転不能のハウジング内に、共通の回転軸を中心として回転可能な入力軸及び出力軸を設置し、また、複数の外歯が形成された作動子を、これら外歯と同一歯数の内歯が形成された円筒部材と組み合わせてハウジング内に収容するものである。作動子の軸方向の一方側には断面円形の中央穴部が形成され、ここに出力軸に設けられた偏心輪が嵌め込まれるとともに、他方側には突軸が形成され、この突軸は、入力軸に設けられた穴部に入り込んで穴部の壁面に接触している。
　入力軸が回転したときは、後に詳述するように、入力軸と円筒部材及び作動子がロック状態となり、作動子は、入力軸の回転軸の周りを入力軸と一体的に回転する。作動子には出力軸の偏心輪が嵌め込まれ、出力軸の回転軸は入力軸と共通であるので、結局、入力軸は作動子を介して出力軸と一体化されることとなる。そのため、入力軸からの正・逆方向の回転は出力軸にそのまま伝達されて、出力軸が同一回転数で同じ方向に回転する。

　これに対し、出力軸が回転すると、出力軸の偏心輪に嵌め込まれた作動子は、その中心が共通の回転軸の周りを移動（円運動）するが、作動子には複数の外歯が形成され、これら外歯と同一歯数の内歯が形成された円筒部材と組み合わされている。これにより、作動子は、円筒部材内で自転を起こすことなく共通の回転軸の周りを公転し、その際、円筒部材には回転トルクを作用させない。回転子の突軸は、入力軸の穴部に入り込んで一部はその壁面と接触しているけれども、作動子と円筒部材との関係と同様に、これらは公転運動を許容するよう係合されているので、作動子の公転が出力軸に回転トルクを作用させることはない。つまり、出力軸が回転しても、作動子が円筒部材内で公転するだけであって、出力軸は空転し、その回転は入力軸に伝達されない。

　このように、本発明のフリータイプ双方向クラッチにおいては、公転運動を許容する作動子と円筒部材を利用して、入力軸から出力軸へ動力を伝達するとともに、反対向きへの伝達は、出力軸を空転させて遮断する。出力軸への伝達は、作動子や円筒部材をロック状態とすることにより行われ、摩擦力を利用するものではないため、伝達トルクが摩擦力低下により制限されることはない。作動子等のロック状態は、出力軸から駆動しようとすると直ちに生じるので、不感帯が存在せず、０点復帰のための位置調整を省くことができる。

　また、図７Ａ～図７Ｃのフリータイプ双方向クラッチとは異なり、本発明のフリータイプ双方向クラッチでは、出力軸から入力軸への回転伝達を遮断するための引張りばねを使用していない。ばねの存在により機械装置の製造組み立て作業が困難となる場合があるが、本発明のものではそうした恐れはない。
　また、本発明のフリータイプ双方向クラッチは、内歯を形成した円筒部材を、ハウジングの断面円形の収容部に転がりベアリングを介して嵌め込み、そして、外歯を形成した作動子の突軸と内歯を形成した入力軸の穴部とを組み合わせて、作動子の公転運動を許容するよう係合させたものであってよい。円筒部材と入力軸とが独立した部品となっているので、円筒部材の形状が単純化され、その製造や内歯の加工が容易である。

　また、本発明のフリータイプ双方向クラッチは、円筒部材の軸方向の一端に、入力軸に固着された円板部を結合し、円板部の中心から偏心した位置に断面円形の穴部を設けるとともに、この穴部に作動子の断面円形の突軸を作動子の公転運動を許容するよう係合させたものであってよい。この双方向クラッチでは、円筒部材と入力軸とを単一の部品とすることが可能であって、その分、部品点数が減少する。さらに、作動子と入力軸との係合部の構造が単純化され、製造加工が容易となる。

　また、本発明のフリータイプ双方向クラッチは、入力軸及び出力軸の対向する面の一方に中心軸を形成し、他方に中心穴を形成して、中心軸と中心穴とを嵌め合わせるものであってよい。こうすると、中心軸が中心穴に軸受されて、入力軸と出力軸を安定して支持し回転させることが可能となる。
　また、本発明のフリータイプ双方向クラッチは、ハウジングと入力軸との間にばねを設置して、入力軸の回転に拘束力を付与するものであってよい。入力軸は回転可能に設置され、作動子の突軸と接触状態であるので、出力軸の回転で作動子が公転すると、作動子の公転と連動するように連れ回りを起こし、入力軸が回転する恐れがある。ばねによって入力軸に拘束力を付与したときは、このような入力軸の回転を確実に阻止して、出力軸から入力軸への回転伝達を防止することができる。ばねによる拘束力は、摩擦等による連れ回りを防止する程度の弱いもので十分である。

　さらに、本発明の他の態様によれば、本発明の上記各態様に係るフリータイプ双方向クラッチと、前記入力軸に連結される駆動源と、前記出力軸に連結され、前記入力軸からの回転が前記出力軸を介して伝達されて駆動すべき駆動機構とを備える駆動装置が提供される。
　上記した本発明の目的、態様及び効果並びに上記されなかった本発明の目的、態様及び効果は、当業者であれば添付図面及び請求の範囲の記載を参照することにより下記の発明を実施するための形態（発明の詳細な説明）から理解できるであろう。

図１Ａは本発明のフリータイプ双方向クラッチの第１実施例を示す構造図である。図１Ｂは図１ＡのＡ－Ａ断面図である。図１Ｃは図１ＡのＢ－Ｂ断面図である。図１Ｄは図１ＡのＣ－Ｃ断面図である。図２Ａは第１実施例のフリータイプ双方向クラッチの入力軸回転時の作動を説明する図である。図２Ｂは図２ＡのＡ－Ａ断面図である。図２Ｃは図２ＡのＢ－Ｂ断面図である。図２Ｄは第１実施例のフリータイプ双方向クラッチの出力軸回転時の作動を説明する図である。図２Ｅは図２ＤのＡ－Ａ断面図である。図２Ｆは図２ＤのＢ－Ｂ断面図である。図３Ａは第１実施例のフリータイプ双方向クラッチにおける入力軸の単体図である。図３Ｂは図３Ａの入力軸をハウジング側端部の反対側から観察した図である。図３Ｃは図３Ａの入力軸をハウジング側端部から観察した図である。図３Ｄは第１実施例のフリータイプ双方向クラッチにおける出力軸の単体図である。図３Ｅは図３Ｄの出力軸をハウジング側端部から観察した図である。図３Ｆは図３Ｄの出力軸をハウジング側端部の反対側から観察した図である。図４Ａは第１実施例のフリータイプ双方向クラッチにおける動力伝達関連部品である円筒部材の単体図である。図４Ｂは図４Ａの円筒部材の内部を示す図である。図４Ｃは第１実施例のフリータイプ双方向クラッチにおける動力伝達関連部品である作動子の単体図である。図４Ｄは図４Ｃの作動子を入力軸側端部から観察した図である。図４Ｅは図４Ｃの作動子を出力軸側端部から観察した図である。図５Ａは本発明のフリータイプ双方向クラッチの第２実施例を示す構造図である。図５Ｂは図５ＡのＡ－Ａ断面図である。図５Ｃは図５ＡのＢ－Ｂ断面図である。図５Ｄは図５ＡのＣ－Ｃ断面図である。図６Ａは第２実施例のフリータイプ双方向クラッチにおける動力伝達関連部品である入力軸および円筒部材の単体図である。図６Ｂは図６Ａの入力軸および円筒部材を入力軸側端部から観察した図である。図６Ｃは図６Ａの入力軸および円筒部材を出力軸側から観察した図である。図６Ｄは第２実施例のフリータイプ双方向クラッチにおける動力伝達関連部品である作動子の単体図である。図６Ｅは図６Ｄの作動子を入力軸側端部から観察した図である。図６Ｆは図６Ｄの作動子を出力軸側端部から観察した図である。図６Ｇは第２実施例のフリータイプ双方向クラッチにおける動力伝達関連部品である出力軸の単体図である。図６Ｈは図６Ｇの出力軸を入力軸側端部から観察した図である。図６Ｉは図６Ｇの出力軸を出力軸側端部から観察した図である。図７Ａは従来のフリータイプ双方向クラッチの一例の全体的な構造を示す図である。図７Ｂは図７Ａのフリータイプ双方向クラッチの入力軸回転時の作動を示す図である。図７Ｃは図７Ａのフリータイプ双方向クラッチの出力軸回転時の作動を示す図である。

第１実施形態
　以下、図面に基づいて、本発明の第１実施形態に係るフリータイプ双方向クラッチについて説明する。図１Ａ～図１Ｄには、本発明のフリータイプ双方向クラッチの第１実施例の全体構造を示し、その作動の説明図を図２Ａ～図２Ｆに示す。また、図３Ａ～図３Ｆ、図４Ａ～図４Ｅは、第１実施例のフリータイプ双方向クラッチの主要な構成部品を単体の状態で示すものである。

　図１Ａ～図１Ｄに示すように、第１実施例のフリータイプ双方向クラッチは、固定された断面円形のハウジング１の中心部に配置された入力軸２と出力軸３とを備えている。ハウジング１は、円周壁部と端板部からなるカップ状部材であって、開口端部には内部を閉鎖する円板状のシールド体１Ｓが圧入される。入力軸２及び出力軸３は共通の回転軸ｏを有し、その回転軸ｏはハウジング１の中心軸と同一である。入力軸２は、ハウジング１の端板部の中心を貫通してこれに軸受され、出力軸３は、シールド体１ｓの中心を貫通してこれに軸受される。図１Ｄの断面Ｃ－Ｃに示すように、ハウジング１の端板部にはＣ型リング４の配置された浅い凹部が設けられており、Ｃ型リング４は、入力軸２と接触してその回転に対し一定の拘束力を与えるばねとして機能する。

　ハウジング１の内部には、円周壁部の内面に嵌め込まれた転がりベアリングＢＲ１を介して円筒部材５が設置されている。図１Ｃの断面Ｂ－Ｂに示すとおり（円筒部材の単体図である図４Ａ、図４Ｂも参照）、円筒部材５の中心軸は回転軸ｏと一致し、その内周面には複数の内歯５ｔが形成されている。円筒部材５の一方の端部には、入力軸２が、転がりベアリングＢＲ２を介して嵌め込まれるとともに、反対側の端部には、出力軸３が貫通する円板状のシールド体５ｓが嵌め込まれる。

　そして、円筒部材５の内部には作動子６が配置され、その外周には、円筒部材５の内歯５ｔの谷部にそれぞれ入り込む同一歯数の外歯６ｔが形成されている（作動子の単体図である図４Ｃ～図４Ｅも参照）。作動子６は、その中心軸ｏ´が回転軸ｏからｅだけ偏心した状態で、円筒部材５の内部に配置されている。これにより、図１Ｃの断面Ｂ－Ｂの状態では、上側で作動子６の外歯６ｔが円筒部材５の内歯５ｔの谷部に入り込むのに対し、下側で外歯６ｔが内歯５ｔから離れるようになる。つまり、内歯５ｔの形成された円筒部材５の内周面は、作動子６が自転することなくその中心軸ｏ´が回転軸ｏの周りを相対的に移動（公転）したときに、外歯６ｔを備えた作動子６の外周面が構成する包絡線となっている。

　入力軸２側の作動子６の端部には、外周に複数の外歯６ｓｔの形成された突軸６ｓが設けられており、突軸６ｓは、入力軸２に設けられる穴部２ｒに入り込む。図１Ｂの断面Ａ－Ａに示すとおり、入力軸２の穴部２ｒには、外歯６ｓｔと同一歯数の内歯２ｒｔが形成してあり、作動子６外周の外歯６ｔと円筒部材５の内歯５ｔとの関係と同じように、突軸６ｓの外歯６ｓｔが穴部２ｒの内歯２ｒｔの谷部にそれぞれ入り込む（単体図である図３Ａ～図３Ｃも参照）。作動子６の出力軸３側の端部には、断面円形の中央穴部６ｒが形成されており、この中央穴部６ｒには、転がりベアリングＢＲ３を介して、出力軸３に設けられた断面円形の偏心輪３ｓが嵌まり込んでいる。偏心輪３ｓの中心は、出力軸３の回転軸ｏからｅだけ離れている（単体図である図３Ｄ～図３Ｆも参照）。

　なお、出力軸３の中央部には、入力軸２に向けて延びる中央軸３ｐが設けてあり、この中央軸３ｐは、作動子６中央の貫通孔６ｈを通過して、入力軸２の中央部に形成された中央穴２ｈに嵌まり込む。これにより、入力軸２と出力軸３とは相互に軸受された状態となり、回転時における軸の傾きあるいは不安定な作動が防止される。
　ここで、図１Ａ～図１Ｄの第１実施例のフリータイプ双方向クラッチの作動について、図２Ａ～図２Ｆを用いて説明する。

　図２Ｂの上図の断面Ａ－Ａ等における各矢印に示すように、入力軸２が、例えば、駆動源のモーターにより反時計方向（入力軸方向から見て）に回転すると、入力軸２の穴部２ｒの内周面と作動子６の突軸６ｓの外歯６ｓｔとが接触する接触点において、穴部２ｒの内周面が外歯６ｓｔを外側から押しつける形で、突軸６ｓを経由して作動子６に回転軸ｏの周りの回転トルクが付与される。このとき、円筒部材５は、ベアリングＢＲ１によりハウジング１内で回転軸ｏの周りを回転可能に支持されているので、入力軸２、作動子６及び円筒部材５が一体となりロックされた状態で、回転軸ｏの周りを回転する。作動子６の回転は、偏心輪３ｓで結合された出力軸３を回転させることとなり、結局、出力軸３に連なる機械装置、例えば、カーテンの巻き上げ機構に駆動力が伝達される。作動子６等の入出力軸間の部材が全体的にロックされるこの駆動力の伝達は、入力軸２の回転方向が逆（入力軸方向から見て時計方向）であっても同じである。

　これに対して、図２Ｄの軸方向縦断面図における矢印に示すように、出力軸３が時計方向（出力軸方向から見て）に回転した場合には、作動子６に嵌め込まれた偏心輪３ｓによって、作動子６の中心軸ｏ´が、出力軸３の回転軸ｏを中心とする半径ｅの円周上を移動する。作動子６の外周には複数の外歯６ｔが形成され、これは、円筒部材５の内周面に形成された同一歯数の内歯５ｔの谷部に入り込んで、円筒部材５と組み合わされているため、作動子６は、円筒部材５内で回転（自転）しない。したがって、作動子６上の全ての点は、図２ＦのＢ－Ｂ断面における小円矢印のように、半径ｅの円周上を移動することとなり、円筒部材５には回転トルクを及ぼさない。この関係は、作動子６の突軸６ｓと入力軸２の穴部２ｒとにおいても同様であって（図２Ｅの断面Ａ－Ａ参照）、作動子６は、入力軸２に回転トルクを及ぼすことなく、回転軸ｏの周りを公転する。

　このように、作動子６が円筒部材５や入力軸２に対して公転運動を許容するよう係合されているので、出力軸３が回転しても、作動子６は、固定された円筒部材５内で公転するだけであって、出力軸３は空転し、その回転は入力軸２に伝達されない。例えば、出力軸３に連なるカーテンの巻き上げ機構を駆動する動力伝達系では、駆動源のモーターを停止したまま、カーテンを手動で昇降することが可能である。
　なお、図１Ａ～図１Ｄの実施例のフリータイプ双方向クラッチでは、入力軸２と接触するＣ型リング４が設けられている。Ｃ型リング４は、入力軸２の回転に対し一定の拘束力を与えるばねとして機能し、作動子６と入力軸２との接触部の摩擦等に起因して、入力軸２が連れ回りを起こすのを防止する。
第２実施形態

　次いで、本発明の第２実施例のフリータイプ双方向クラッチについて、図５Ａ～図５Ｄ、図６Ａ～図６Ｉに基づいて説明する。図５Ａ～図５Ｄは、第２実施例のフリータイプ双方向クラッチの全体構造を示すものであり、図６Ａ～図６Ｉは、主要な構成部品を単体の状態で示すものである。
　図５Ａの右上の軸方向縦断面図に示すように、第２実施例のフリータイプ双方向クラッチは、固定された断面円形のハウジング１０の中心部に配置され、共通の回転軸ｏの周りに回転可能な入力軸２０と出力軸３０とを備えている。ハウジング１０は、第１実施例のものと同様に、円周壁部と端板部からなるカップ状部材であり、開口端部には内部を閉鎖する円板状のシールド体１０ｓが圧入される。第２実施例では、端板部とシールド体１０ｓには凹部が設けられ、ここに入力軸２０用及び出力軸３０用の転がりベアリングがそれぞれ圧入されている。

　入力軸２０は、図６Ａ～図６Ｉの単体図にも示すように、軸部の一端に円板部２０ｄと円筒部５０とを一体的に形成したもので、円板部２０ｄと円筒部５０とは、ハウジング１０の内部に収容される。円筒部５０の内周面には複数の内歯５０ｔが形成され、また、円筒部５０の内部には作動子６０が配置され、その外周には、円筒部５０の内歯５０ｔの谷部にそれぞれ入り込む同一歯数の外歯６０ｔが形成されている。つまり、作動子６０は第１実施例の作動子６に、円筒部５０は第１実施例の円筒部材５にそれぞれ相当する部材であって、第１実施例では円筒部材５が独立した部材であるのに対し、第２実施例においては、円筒部５０は、その一端が入力軸２０に固着された円板部２０ｄに結合され、入力軸２０と一体化されたものとなっている。

　作動子６０の入力軸２０側の端部には、断面円形の突軸６０ｓが設けられており、この突軸６０ｓは、円板部２０ｄの中心から偏心した位置に設けられた断面円形の穴部２０ｒに入り込み、穴部２０ｒの壁面と接触している（図５Ｃの断面Ｂ－Ｂ参照）。
　第１実施例と同様に、作動子６０の出力軸３０側の端部には、断面円形の中央穴部６０ｒが形成されており、この中央穴部６０ｒには、転がりベアリングを介して、出力軸３０に設けられた断面円形の偏心輪３０ｓが嵌まり込んでいる。偏心輪３０ｓの中心は、出力軸３０の回転軸ｏからｅだけ離れており（図５Ｂの断面Ａ－Ａ参照）、作動子６０は、円筒部５０内で公転運動を行う。出力軸３０の中央部に設けられた中央軸３０ｐは、入力軸２０の中央部に形成された中央穴２０ｈに嵌まり込む。

　入力軸２０が回転軸ｏの周りを回転すると、入力軸２０の円板部２０ｄと円筒部５０とが共に回転する。作動子６０は、その突軸６０ｓが円板部２０ｄの穴部２０ｒと接触し、外歯６０ｔが円筒部５０と接触しているので、入力軸２０の回転により、突軸６０ｓ及び外歯６０ｔが外側から押しつけられるような形で、作動子６０が入力軸２０と一体となって回転する。作動子６０の回転は、偏心輪３０ｓで結合された出力軸３を回転させることとなり、入力軸２０の回転は、ロックされた作動子６０を介して、そのまま出力軸３に伝達される。

　一方、出力軸３０が回転した場合には、作動子６０に嵌め込まれた偏心輪３０ｓによって、作動子６０の中心が回転軸ｏを中心とする半径ｅの円周上を移動する。このときは、作動子６０の外歯６０ｔと、円筒部５０の内周面の内歯５０ｔとの嵌まり合いにより、作動子６０は、全ての点が半径ｅの円周上を移動する公転運動を行うのみで、自転を起こすことはない。また、作動子６０の突軸６０ｓも穴部２０ｒ内で公転を行うだけであり、出力軸３０は空転し、その回転が入力軸２０に伝達されることはない。
　第２実施例のフリータイプ双方向クラッチでは、円筒部材（円筒部）５０が、円板部２０ｄで結合された入力軸２０の一部として構成されているため、部品点数を削減することができる。さらに、作動子６０と入力軸２０との係合部は、断面円形の軸と穴との係合であって構造が単純であり、製造加工も容易である。

　以上詳述したように、本発明の実施形態に係るフリータイプ双方向クラッチは、複数の外歯が形成された作動子と、これら外歯と同一歯数の内歯が形成された円筒部材とを組み合わせ、入力軸の回転時には、作動子等をロック状態として動力伝達を可能とする一方、出力軸の回転時には、作動子の公転運動を許容して出力軸を空転させ、フリータイプ双方向クラッチを構成するものである。上記の実施例では、出力軸の偏心輪と作動子との間に転がりベアリングを介在させているが、これを省いて滑り軸受けの構造としてもよい。また、入出力軸と作動子との間に軸方向のスラスト軸受けを設け、各可動部品の円滑な回転を図るなど、上記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。

　尚、上記において特定の実施形態が説明されているが、当該実施形態は単なる例示であり、本発明の範囲を限定する意図はない。本明細書に記載された装置および方法は上記した以外の形態において具現化することができる。また、本発明の範囲から離れることなく、上記した実施形態に対して適宜、省略、置換および変更をなすこともできる。かかる省略、置換および変更をなした形態は、請求の範囲に記載されたものおよびこれらの均等物の範疇に含まれ、本発明の技術的範囲に属する。

　本出願は日本特許出願第２０１３－１４８３１６号（出願日２０１３年７月１７日）を基礎とした出願であり、上記日本出願の優先権を主張し、上記日本出願の開示内容は全て参照により本出願に組み込まれたものとする。

　　１、１０　ハウジング
　　２、２０　入力軸
　　２ｒ、２０ｒ　穴部
　　２ｒｔ　内歯
　　２０ｄ　円板部
　　３、３０　出力軸
　　３ｓ、３０ｓ　偏心輪
　　４　Ｃ型リング
　　５、５０　円筒部材
　　５ｔ、５０ｔ　内歯
　　６、６０　作動子
　　６ｒ、６０ｒ　中央穴部
　　６ｓ、６０ｓ　突軸
　　６ｔ、６０ｔ　外歯

Claims

　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軸及び出力軸を備え、前記入力軸からの正・逆方向の回転は前記出力軸に伝達されるとともに、前記出力軸からの前記入力軸への回転の伝達は、前記出力軸が空転して遮断されるフリータイプ双方向クラッチであって、
　前記ハウジングの内部には、前記回転軸を中心として回転可能な円筒部材と、前記円筒部材内において前記回転軸の周りを公転する作動子とが設置され、
　前記円筒部材の内周面には複数の内歯が形成され、前記作動子には前記円筒部材の内歯の谷部にそれぞれ入り込む、前記内歯と同一歯数の外歯が形成され、
　前記作動子の軸方向の一方側には、断面円形の中央穴部が形成されるとともに、他方側には突軸が形成されており、かつ、
　前記作動子の前記中央穴部には、前記出力軸に設けられた断面円形の偏心部が嵌まり込み、前記作動子の前記突軸は、前記入力軸に設けられた穴部に入り込み、前記突軸の外周面の一部が前記入力軸の前記穴部の壁面に接触して、前記作動子が前記回転軸の周りを公転可能であることを特徴とするフリータイプ双方向クラッチ。
　前記円筒部材は、前記ハウジングに設けられた断面円形の収容部に転がりベアリングを介して嵌め込まれており、前記入力軸に設けられた前記穴部には複数の内歯が形成され、前記作動子の前記突軸には前記入力軸の内歯の谷部にそれぞれ入り込む、前記内歯と同一歯数の外歯が形成される請求項１に記載のフリータイプ双方向クラッチ。
　前記円筒部材の軸方向の一端には、前記入力軸に固着された円板部が結合され、前記円板部には、前記入力軸の回転軸中心から偏心した位置に断面円形の前記穴部が設けられるとともに、前記作動子には、前記穴部に入り込む断面円形の前記突軸が設けられる請求項１に記載のフリータイプ双方向クラッチ。
　前記入力軸及び前記出力軸の対向する面には、その一方の中心部に中央軸が形成されるとともに、他方の中心部に前記中央軸が嵌まり込む中心穴が形成される請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のフリータイプ双方向クラッチ。
　前記ハウジングと前記入力軸との間には、前記入力軸の回転に拘束力を付与するばねが設けられている請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のフリータイプ双方向クラッチ。
　請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のフリータイプ双方向クラッチと、
　前記入力軸に連結される駆動源と、
　前記出力軸に連結され、前記入力軸からの回転が前記出力軸を介して伝達されて駆動すべき駆動機構とを備えることを特徴とする駆動装置。