JP2006132712A - リニアクラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】一方向のみの逆入力を遮断でき、シンプルな構造で製造コストが安価なリニアクラッチを提供することである。
【解決手段】出力部材３の外径に設けた円錐カム面３ａを一方向のみに生じる矢印Ｂで示した逆入力と対向する方向へ外径側に傾斜するものとして、係合子としての複数のボールを保持器６に保持してカム面１ａ、３ａと係合する方向へ板ばね７で押圧し、保持器６を入力部材２と直交する固定ピン５で入力部材２に固定して、固定ピン５を出力部材３に設けた貫通孔３ｂに軸方向隙間を開けて嵌挿することにより、一方向のみの逆入力を遮断でき、シンプルな構造で製造コストが安価なリニアクラッチを提供できるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸方向に直線移動する入力部材から出力部材への入力は伝達するが、出力部材から入力部材への逆入力は遮断するリニアクラッチに関する。

軸方向に直線移動する入力部材から出力部材への入力は伝達するが、出力部材から入力部材への逆入力は遮断するリニアクラッチには、円筒状の固定部材の内径側で、軸方向に直線移動する入力部材と出力部材を同軸上に配置し、これらの入力部材と出力部材とを、固定部材の内径側に設けた軸方向で一定変位のカム面と、出力部材の外径側に設けた軸方向で傾斜するカム面との間で係合する係合子を有するクラッチ機構で連結し、入力部材から出力部材への入力は伝達するが、出力部材から入力部材への逆入力は遮断するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載されたものでは、出力部材の外径側のカム面が、固定部材のカム面との間で軸方向の両端部が狭い楔空間を形成するようにし、この両端部が狭い楔空間に一対の係合子を保持器で保持して、これらの一対の係合子を弾性部材で相反する方向に押圧し、保持器を連結した入力部材に出力部材を軸方向隙間を設けて連結することにより、出力部材から入力部材への両方向の逆入力を遮断するようにしている。なお、軸方向の両端部が狭い楔空間は、逆に両端部が広く、軸方向の中央部が狭くなる楔空間とすることもできる。

特許第２８９５５０９号公報

上述した出力部材から入力部材への逆入力の遮断を必要とする装置には、ロッドやワイヤで操作端からの入力を作用端に伝達する自動車のパーキングブレーキやトランスミッションの切替用クラッチのように、作用端からのロッドの押し返しや、作用端へのワイヤの引き込みに伴う出力部材から入力部材への逆入力が一方向のみに生じるものが多い。

特許文献１に記載されたリニアクラッチは、このような逆入力が一方向のみに生じる装置にも適用できるが、両方向の逆入力を遮断するために、軸方向の両方向へ狭まる楔空間を形成し、これらの各楔空間を形成するカム面と係合する一対の係合子を有するので、一方の楔空間を形成するカム面と、これに係合する一方の係合子が作用せず、これらの作用しないカム面と係合子の存在によって、構造が複雑となり、製造コストも高くなる問題がある。

そこで、本発明の課題は、一方向のみの逆入力を遮断でき、シンプルな構造で製造コストが安価なリニアクラッチを提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明は、筒状の固定部材の内径側で、軸方向に直線移動する入力部材と出力部材を同軸上に配置し、これらの入力部材と出力部材とを、前記固定部材の内径側に設けた軸方向で一定変位のカム面と、前記出力部材の外径側に設けた軸方向で傾斜するカム面との間で係合する係合子を有するクラッチ機構で連結し、前記入力部材から出力部材への入力は伝達するが、出力部材から入力部材への逆入力は遮断するようにしたリニアクラッチにおいて、前記出力部材から入力部材への逆入力が一方向のみに生じるものであり、前記出力部材に設けたカム面をこの逆入力と対向する方向へ軸方向で外径側に傾斜するものとして、前記係合子を転動体とし、この転動体を保持器に保持して前記カム面と係合する方向へ弾性部材で押圧し、前記保持器を前記入力部材と直交する固定ピンで入力部材に固定して、この固定ピンを前記出力部材に設けた貫通孔に軸方向隙間を開けて嵌挿した構成を採用した。

すなわち、出力部材に設けたカム面を一方向のみに生じる逆入力と対向する方向へ軸方向で外径側に傾斜するものとして、係合子を転動体とし、この転動体を保持器に保持してカム面と係合する方向へ弾性部材で押圧し、保持器を入力部材と直交する固定ピンで入力部材に固定して、この固定ピンを出力部材に設けた貫通孔に軸方向隙間を開けて嵌挿することにより、一方向のみの逆入力を遮断でき、シンプルな構造で製造コストが安価なリニアクラッチを提供できるようにした。

前記固定部材を円筒状のものとし、前記転動体をボールとすることにより、固定部材の内径円筒面をそのまま軸方向で一定変位のカム面として利用することができ、よりシンプルな構造で製造コストが安価なものとすることができる。

前記ボールをセラミック製のものとすることにより、ボールの電蝕やフレッティング摩耗を防止することができる。

本発明のリニアクラッチは、出力部材に設けたカム面を一方向のみに生じる逆入力と対向する方向へ軸方向で外径側に傾斜するものとして、係合子を転動体とし、この転動体を保持器に保持してカム面と係合する方向へ弾性部材で押圧し、保持器を入力部材と直交する固定ピンで入力部材に固定して、この固定ピンを出力部材に設けた貫通孔に軸方向隙間を開けて嵌挿したので、一方向のみの逆入力を遮断でき、シンプルな構造で製造コストが安価なものとすることができる。

前記固定部材を円筒状のものとし、前記転動体をボールとすることにより、固定部材の内径円筒面をそのまま軸方向で一定変位のカム面として利用することができ、よりシンプルな構造で製造コストが安価なものとすることができる。

前記ボールをセラミック製のものとすることにより、ボールの電蝕やフレッティング摩耗を防止することができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図５は、第１の実施形態を示す。このリニアクラッチは、操作端からの入力をロッドで作用端に伝達する装置に用いられるものであり、図１に示すように、円筒状の固定部材１の内径側で、軸方向に直線移動する入力部材２と出力部材３が同軸上に配置され、固定部材１の内径に設けられた軸方向で一定変位の円筒カム面１ａと、出力部材３の外径に設けられた軸方向で傾斜する円錐カム面３ａとの間で係合する係合子としての複数のボール４が、入力部材２と直交する固定ピン５で入力部材２に固定された保持器６で保持され、保持器６に取り付けられた弾性部材としての板ばね７で各ボール４がカム面１ａ、３ａと係合する方向へ押圧されるとともに、出力部材３に設けられた貫通孔３ｂに固定ピン５が軸方向隙間を開けて嵌挿されている。なお、各ボール４はセラミック製のものとされている。

図示は省略するが、前記入力部材２と出力部材３はリニアガイドによって直線移動を案内され、図１中に矢印Ａで示した入力部材２からの入力は、出力部材３の先端に連結されるロッドを介して作用端に伝達され、作用端からのロッドの押し返しによる矢印Ｂで示した出力部材３からの逆入力は、後述するメカニズムによって遮断されるようになっている。

図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、前記固定ピン５は入力部材２と保持器６に設けられた各貫通孔２ａ、６ａに嵌合され、リング状の保持器６には、各ボール４を収納するポケット６ｂが周方向で等間隔に設けられている。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、前記出力部材３の基端側には、入力部材２の先端部がスライド自在に嵌挿される穴３ｃが設けられ、固定ピン５が軸方向隙間を開けて嵌挿される貫通孔３ｂは穴３ｃと直交するように設けられている。また、円錐カム面３ａは、図１中に矢印Ｂで示した逆入力と対向する方向へ軸方向で外径側に傾斜している。

以下に、上述した入力部材２からの入力の伝達と、出力部材３からの逆入力の遮断のメカニズムを、図４および図５に基づいて説明する。図４（ａ）に示すように、入力部材２からの入力が矢印Ａの方向に作用するときは、固定ピン５が出力部材３の貫通孔３ｂの前面側に押圧され、この固定ピン５を介して入力が出力部材３に伝達される。このとき、図５（ａ）に示すように、保持器６が入力部材２と一緒に直線移動してボール４がカム面３ａと係合する方向に移動するが、出力部材３も入力部材２と一緒に直線移動してカム面３ａが逃げるので、ボール４はカム面１ａ、３ａと係合することなく、入力が出力部材３に伝達される。

図４（ｂ）に示すように、出力部材３からの逆入力が矢印Ｂの方向に作用するときは、出力部材３が矢印Ｂの方向に移動しようとすると、図５（ｂ）に示すように、入力部材２に固定された保持器６は移動しないので、板ばね７で押圧されたボール４が移動しようとする出力部材３のカム面３ａと固定部材１のカム面１ａとに係合し、出力部材３がロックされて逆入力が遮断される。

なお、図４（ｃ）に示すように、入力部材２を矢印Ｃの方向に戻すときは、固定ピン５が出力部材３の貫通孔３ｂの後面側に押圧され、固定ピン５を介して出力部材３も同じ方向に戻される。このときは、出力部材３のカム面３ａがボール４と係合する方向に移動するが、保持器６も入力部材２と一緒に移動して、ボール４をカム面３ａから逃がすので、ボール４はカム面１ａ、３ａと係合することなく、入力部材２と出力部材３が一緒に矢印Ｃの方向に戻される。

図６乃至図８は、第２の実施形態を示す。このリニアクラッチは、操作端からの入力をワイヤで作用端に伝達する装置に用いられるものであり、その基本的な構成は第１の実施形態のものと同じであるが、図６に矢印Ａで示した入力と、矢印Ｂで示した逆入力の方向が第１の実施形態のものと反対向きであり、出力部材３の外径に設けられた円錐カム面３ａの傾斜も反対向きとされている点が異なる。この実施形態では、矢印Ａで示した入力部材２からの入力が、出力部材３の先端に連結されるワイヤを介して作用端に伝達され、作用端へのワイヤの引き込みに伴う矢印Ｂで示した出力部材３からの逆入力は、後述するメカニズムによって遮断されるようになっている。

以下に、上述した入力部材２からの入力の伝達と、出力部材３からの逆入力の遮断のメカニズムを、図７および図８に基づいて説明する。図７（ａ）に示すように、入力部材２からの入力が矢印Ａの方向に作用するときは、固定ピン５が出力部材３の貫通孔３ｂの後面側に押圧され、この固定ピン５を介して入力が出力部材３に伝達される。このとき、図８（ａ）に示すように、保持器６が入力部材２と一緒に直線移動してボール４がカム面３ａと係合する方向に移動するが、出力部材３も入力部材２と一緒に直線移動してカム面３ａが逃げるので、ボール４はカム面１ａ、３ａと係合することなく、入力が出力部材３に伝達される。

図７（ｂ）に示すように、出力部材３からの逆入力が矢印Ｂの方向に作用するときは、出力部材３が矢印Ｂの方向に移動しようとすると、図８（ｂ）に示すように、入力部材２に固定された保持器６は移動しないので、板ばね７で押圧されたボール４が移動しようとする出力部材３のカム面３ａと固定部材１のカム面１ａとに係合し、出力部材３がロックされて逆入力が遮断される。

なお、図７（ｃ）に示すように、入力部材２を矢印Ｃの方向に戻すときは、固定ピン５が出力部材３の貫通孔３ｂの前面側に押圧され、固定ピン５を介して出力部材３も同じ方向に戻される。このときは、出力部材３のカム面３ａがボール４と係合する方向に移動するが、保持器６も入力部材２と一緒に移動して、ボール４をカム面３ａから逃がすので、ボール４はカム面１ａ、３ａと係合することなく、入力部材２と出力部材３が一緒に矢印Ｃの方向に戻される。

上述した各実施形態では、固定部材を円筒状のものとし、係合子としての転動体をボールとしたが、転動体をころとすることもでき、この場合は、固定部材を角筒状のものとすることもできる。

第１の実施形態のリニアクラッチを示す縦断面図 ａは図１の入力部材と保持器を示す縦断面図、ｂはａのIIb−IIb線に沿った断面図、ｃはａのIIc−IIc線に沿った断面図 ａは図１の出力部材を示す切欠き正面図、ｂはａの平面図 ａ、ｂ、ｃは、それぞれ図１のリニアクラッチの作用メカニズムを説明する縦断面図 ａ、ｂは、それぞれ図４（ａ）、（ｂ）の要部を拡大して示す断面図 第２の実施形態のリニアクラッチを示す縦断面図 ａ、ｂ、ｃは、それぞれ図６のリニアクラッチの作用メカニズムを説明する縦断面図 ａ、ｂは、それぞれ図７（ａ）、（ｂ）の要部を拡大して示す断面図

符号の説明

１ 固定部材
１ａ カム面
２ 入力部材
２ａ 貫通孔
３ 出力部材
３ａ カム面
３ｂ 貫通孔
３ｃ 穴
４ ボール
５ 固定ピン
６ 保持器
６ａ 貫通孔
６ｂ ポケット
７ 板ばね

Claims (3)

1. 筒状の固定部材の内径側で、軸方向に直線移動する入力部材と出力部材を同軸上に配置し、これらの入力部材と出力部材とを、前記固定部材の内径側に設けた軸方向で一定変位のカム面と、前記出力部材の外径側に設けた軸方向で傾斜するカム面との間で係合する係合子を有するクラッチ機構で連結し、前記入力部材から出力部材への入力は伝達するが、出力部材から入力部材への逆入力は遮断するようにしたリニアクラッチにおいて、前記出力部材から入力部材への逆入力が一方向のみに生じるものであり、前記出力部材に設けたカム面をこの逆入力と対向する方向へ軸方向で外径側に傾斜するものとして、前記係合子を転動体とし、この転動体を保持器に保持して前記カム面と係合する方向へ弾性部材で押圧し、前記保持器を前記入力部材と直交する固定ピンで入力部材に固定して、この固定ピンを前記出力部材に設けた貫通孔に軸方向隙間を開けて嵌挿したことを特徴とするリニアクラッチ。
2. 前記固定部材を円筒状のものとし、前記転動体をボールとした請求項１に記載のリニアクラッチ。
3. 前記ボールをセラミック製のものとした請求項２に記載のリニアクラッチ。

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