JP2007211797A - 逆入力防止クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】出力側部材に過大なトルクが入力されても、出力側部材をロックするロック機構の構成部材が損傷しにくい逆入力防止クラッチを提供することである。
【解決手段】固定部材８の一部をなす外輪６を薄鋼板で形成することにより、出力軸２に許容トルクを超える逆入力トルクが加えられたときには、回転方向後側のころ１０に押された外輪６が弾性変形して、内輪３がころ１０との係合位置を変えながら入力軸１および保持器９を回転させ、保持器９の柱部９ａに押されたころ１０が外輪６と滑って、ロック機構を構成するころ１０、外輪６の円筒面および内輪３のカム面３ａに損傷が生じないようにしたのである。
【選択図】図３

Description

本発明は、入力側部材の回転を出力側部材に伝達し、出力側部材の回転は入力側部材に伝達されないようにする逆入力防止クラッチに関する。

逆入力防止クラッチは、トルクが入力される入力側部材の正逆両方向の回転を出力側部材に伝達する一方、逆入力トルクによる出力側部材の回転は入力側部材に伝達されないようにするためのものである。このような逆入力防止クラッチとして、同一軸心のまわりに回転する入力側部材と出力側部材との間に、入力側部材の回転を出力側部材に伝達するトルク伝達手段を設け、出力側部材の外周側または内周側に、出力側部材に逆入力トルクが加えられたときに出力側部材をロックする機構を設けたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−２０４８７１号公報

しかしながら、上記のようなロック機構を備えた逆入力防止クラッチでは、出力側部材にその許容トルクを超える逆入力トルクが加えられたときに、ロック機構を構成する部材が損傷を受けるおそれがある。

本発明の課題は、出力側部材に過大なトルクが入力されても、出力側部材をロックするロック機構の構成部材が損傷しにくい逆入力防止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、本発明は、同一軸心のまわりに回転する入力側部材と出力側部材との間に、入力側部材の回転を僅かな角度遅れをもって出力側部材に伝達するトルク伝達手段を設け、内周側または外周側に円筒面を有する固定部材を、その円筒面が前記出力側部材の外周面または内周面と対向するように配して、前記出力側部材の所定の位置に、前記固定部材の円筒面との間に周方向で次第に狭小となる楔形空間を形成するカム面を設け、前記出力側部材と固定部材との間に前記入力側部材に連結された保持器の柱部を挿入するとともに、前記各楔形空間にそれぞれ転動体を配し、これらの各転動体間の所定の箇所に弾性部材を組み込んで各転動体を前記楔形空間の狭小部に押し込むことにより、出力側部材に逆入力トルクが加えられたときに出力側部材をロックするロック機構を形成した逆入力防止クラッチにおいて、前記固定部材の一部を、前記円筒面を有し、薄鋼板で形成された環状部材で構成し、前記出力側部材に許容トルクを超える逆入力トルクが加えられたときには、前記環状部材がその円筒面を前記転動体に押されて弾性変形することにより、前記出力側部材が前記トルク伝達手段を介して前記入力側部材および保持器を回転させ、前記保持器の柱部に押された転動体が環状部材と滑るようにした。

すなわち、固定部材の一部をなす環状部材を薄鋼板で形成することにより、出力側部材に過大なトルクが入力されたときには、環状部材の弾性変形によって転動体と環状部材とが滑り、ロック機構を構成する転動体、環状部材の円筒面および出力側部材のカム面に損傷が生じないようにしたのである。

上記の構成において、前記各転動体を、前記環状部材に外径側へ弾性変形する領域と内径側へ弾性変形する領域とが周方向に交互に２つずつまたは３つずつ生じるように配置すれば、環状部材が弾性変形しやすくなり、より確実にロック機構の各構成部材の損傷を防止することができる。

本発明は、上述したように、逆入力防止クラッチの固定部材の一部をなす環状部材を薄鋼板で形成して、出力側部材に過大なトルクが入力されたときには、環状部材の弾性変形によって転動体と環状部材とが滑るようにしたものであるから、ロック機構を構成する各部材が損傷しにくく、長期間にわたって安定して使用できる。特に、加工に手間のかかる出力側部材カム面の損傷を防止することで、クラッチ全体のメンテナンスコストを大幅に削減することができる。

以下、図１乃至図６に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図４は第１の実施形態を示す。この逆入力防止クラッチは、図１および図２に示すように、入力軸（入力側部材）１と、出力軸２および外周に複数のカム面３ａを有する内輪３からなる出力側部材４と、ハウジング５、外輪（環状部材）６および押え蓋７からなる固定部材８と、内輪３と外輪６との間に挿入される２本の柱部９ａを有する保持器９と、保持器９の両柱部９ａ間に組み込まれる円筒ころ（転動体）１０およびばね（弾性部材）１１とで構成されている。ここで、固定部材８の一部をなすハウジング５はプラスチックで、外輪６は薄鋼板でそれぞれ形成されている。

前記入力軸１は、先端部の外周に互いに平行な２つの平面部１ａが形成され、この先端部が保持器９の円板部９ｂに通されて内輪３の軸挿入孔３ｂに挿入されるとともに、先端面中央に突設された小径円筒部１ｂが出力軸２の端面中央に設けられた穴２ａに嵌めこまれて、出力軸２と同一軸心のまわりに回転するようになっている。

前記出力側部材４は、出力軸２の先端側にフランジ部２ｂを設け、このフランジ部２ｂの内周側の４箇所に形成した凸部２ｃをそれぞれ内輪３の一端面に形成した凹部３ｃに嵌め込むことにより、出力軸２と内輪３とを一体回転可能に連結している。なお、出力軸と内輪との連結構造は、この実施形態のように両者の凸部と凹部を嵌め合わせるものに限らず、両者が一体回転可能に連結される構造であればどのようなものを採用してもよい。

前記固定部材８は、ハウジング５の内周に外輪６と押え蓋７を順に嵌め込んだもので、ハウジング５一端部の内周面には４つの突起５ａと環状溝５ｂとが形成されており、その突起５ａに外輪６一端のフランジ部に形成した凹部６ａを嵌め合わせることにより外輪６の回転を拘束するとともに、環状溝５ｂに押え蓋７の外周に形成した環状突起７ａを嵌め込んで外輪６を抜け止めしている。また、外輪６の他端の蓋部６ｂおよびこれと対向するハウジング５の他端の蓋部５ｃは、出力軸２のフランジ部２ｂを軸方向両側から僅かな隙間をもって挟み込むフランジ拘束部を形成しており、出力軸２にラジアル荷重や軸方向荷重が作用しても、出力軸２が固定部材８に対して大きく傾いたり軸方向に大きく移動したりしないようになっている。

前記保持器９は、入力軸１の先端部を通す円板部９ｂの周縁の相対する位置に柱部９ａを設けたもので、円板部９ｂの中心に形成された孔９ｃが入力軸１先端部に隙間なく嵌まり込んで、入力軸１と一体に回転するようになっている。

一方、内輪３の軸挿入孔３ｂは、入力軸１先端部とほぼ同じ断面形状であるが、図３（ａ）に示すように、入力軸１を挿入したときに僅かな隙間が生じるように形成され、入力軸１の回転が僅かな角度遅れをもって内輪３に連結された出力軸２に伝達されるようになっている。なお、内輪と入力軸先端部との嵌め合い形状は、この実施形態の形状に限らず、僅かな角度遅れをもって回転を伝達できるようになっておればよい。従って、例えば、回転方向のガタを大きく取ったセレーション等の嵌め合い形状を採用することもできる。

また、図３（ａ）に示すように、内輪３の各カム面３ａは、周方向に傾斜した形状で、外輪６内周の円筒面との間に周方向で次第に狭小となる楔形空間１２を形成している。各楔形空間１２は、カム面３ａの傾斜方向が同じもの、すなわち狭小となる方向が同じものが周方向に３つ連続して形成されており、それぞれに前記円筒ころ１０が配されている。また、楔形空間１２の広幅部どうしが向かい合う箇所に形成されたころ１０間の空間には前記ばね１１が組み込まれ、これらの各ばね１１がその両側でころ１０を３個ずつ互いに当接させて楔形空間１２の狭小部に押し込んでいる。一方、楔形空間１２の狭小部どうしが向かい合う箇所に形成されたころ１０間の空間には、前記保持器９の柱部９ａが、両側のころ１０と僅かな隙間をもって挿入されている。

従って、出力軸２に逆入力トルクが加えられたときには、ばね１１で楔形空間１２の狭小部に押し込まれた回転方向後側のころ１０が薄鋼板で形成された外輪６の内周円筒面を押して弾性変形させるが、外輪６の弾性変形が小さい範囲では、ころ１０と外輪６内周面および内輪３外周面との係合が維持されて内輪３がロックされ、出力軸２の回転は入力軸１に伝達されない。すなわち、逆入力トルクが許容値以下の場合は、内輪３をロックするロック機構が働くようになっている。

また、図３（ｂ）に示すように、逆入力トルク（図は右回りの場合）が許容トルクを超えるときには、回転方向後側のころ１０に押された外輪６の図中矢印方向の弾性変形が増大することにより、内輪３がころ１０との係合位置を変えながら出力軸２と一体に僅かに回転し、内輪３の軸挿入孔３ｂの平面部が入力軸１の平面部１ａと係合した後は、入力軸１および保持器９も一体に回転するようになる。なお、この例では、外輪６に外径側へ変形する領域と内径側へ変形する領域とが周方向に交互に２つずつ生じるように各ころ１０が配置されているので、外輪６が変形しやすくなっている。そして、僅かに回転した保持器９の柱部９ａが回転方向後側のころ１０と接触した後は、外輪６の弾性変形量は大きくならず、保持器柱部９ａに押されたころ１０が外輪６と滑るようになって、出力軸２と入力軸１とが一体回転する状態が継続される。

一方、入力軸１に入力トルクが加えられたときは、入力軸１と一体に回転する保持器９の柱部９ａが、回転方向後側のころ１０をばね１１の弾力に抗して楔形空間１２の広幅側へ押すので、そのころ１０と外輪６内周面および内輪３外周面とは係合が解除される。そして、入力軸１がさらに回転して、その平面部１ａが内輪３の軸挿入孔３ｂの平面部と係合すると、入力軸１の回転が内輪３を介して出力軸２に伝達される。

このクラッチは、上記の構成であり、出力軸２に許容トルクを超える逆入力トルクが加えられたときには、外輪６の弾性変形により内輪３が入力軸１と保持器９を回転させ、保持器９の柱部９ａに押されたころ１０が外輪６と滑るようになっているので、ロック機構を構成するころ１０、外輪６の円筒面および内輪３のカム面３ａが損傷を受けにくい。

また、出力軸２に連結される装置の回転開始位置が決められているような場合には、予め出力軸２に許容トルクを超える逆入力トルクを加えて出力軸２を回転させ、出力軸２の回転位置を所定位置にセットしておくことができる。

図４はころ１０の配置の変形例を示す。この変形例では、内輪３に傾斜方向が同じカム面３ａが周方向に２つずつ連続して形成され、各カム面３ａと外輪６の円筒面との間に形成される楔形空間１２に円筒ころ１０が配されている。これにより、逆入力トルクが加えられたときには、外輪６に外径側へ変形する領域と内径側へ変形する領域とが周方向に交互に３つずつ生じる。従って、図１乃至図３に示した例には及ばないが、このころ配置でも外輪６を弾性変形しやすくすることができる。

なお、上述した実施形態では、ハウジング５をプラスチックで形成して、外輪６の弾性変形を生じやすくしたが、設計上剛性の高い材質を採用せざるをえない場合は、外輪６が変形しやすいよう、外輪６との嵌め合い面に適宜凹部を設けるとよい。

図５および図６は第２の実施形態を示す。この実施形態では、図５に示すように、固定部材１３の外輪（環状部材）１４とハウジング１５とが薄鋼板で一体に形成され、外輪１４の一端のフランジ部に押え蓋１６が取付けられている。一方、出力側部材１７の出力軸１８と内輪１９とは、別体に形成されて一体回転可能に連結されている。入力軸（入力側部材）２０外径に保持器２１が嵌め込まれ、その柱部２１ａが外輪１４と内輪１９との間に挿入されている点は、第１の実施形態と同じである。

また、図６に示すように、内輪１９のカム面１９ａは、傾斜方向の異なるものどうしが１対となって周方向に６対形成されている。そして、そのうち相対する位置にある４対のカム面１９ａが外輪１４の内周円筒面との間に形成する楔形空間２２に、ころ（転動体）２３が１個ずつばね（弾性部材）２４を挟んだ状態で配され、他の２対のカム面１９ａが形成する楔形空間２２にはころ２３およびばね２４は配されていない。これにより、出力軸１８に逆入力トルクが加えられたときには、第１の実施形態と同様に、外輪１４に外径側へ変形する領域と内径側へ変形する領域とが周方向に交互に２つずつ生じ、外輪１４が変形しやすいようになっている。また、入力軸２０や出力軸１８にトルクが加えられたときのクラッチの動作も、第１の実施形態と同じである。

第１実施形態のクラッチの分解斜視図 図１のクラッチの縦断正面図 ａは図２のIII−III線に沿った断面図、ｂはａに対応してクラッチの動作を説明する断面図 図１のクラッチのころ配置の変形例を示す縦断正面図 第２実施形態のクラッチの縦断正面図 図５のVI−VI線に沿った断面図

符号の説明

１ 入力軸（入力側部材）
１ａ 平面部
２ 出力軸
２ｂ フランジ部
３ 内輪
３ａ カム面
３ｂ 軸挿入孔
４ 出力側部材
５ ハウジング
６ 外輪（環状部材）
７ 押え蓋
８ 固定部材
９ 保持器
９ａ 柱部
１０ ころ（転動体）
１１ ばね（弾性部材）
１２ 楔形空間
１３ 固定部材
１４ 外輪（環状部材）
１５ ハウジング
１６ 押え蓋
１７ 出力側部材
１８ 出力軸
１９ 内輪
１９ａ カム面
２０ 入力軸（入力側部材）
２１ 保持器
２１ａ 柱部
２２ 楔形空間
２３ ころ（転動体）
２４ ばね（弾性部材）

Claims (2)

1. 同一軸心のまわりに回転する入力側部材と出力側部材との間に、入力側部材の回転を僅かな角度遅れをもって出力側部材に伝達するトルク伝達手段を設け、内周側または外周側に円筒面を有する固定部材を、その円筒面が前記出力側部材の外周面または内周面と対向するように配して、前記出力側部材の所定の位置に、前記固定部材の円筒面との間に周方向で次第に狭小となる楔形空間を形成するカム面を設け、前記出力側部材と固定部材との間に前記入力側部材に連結された保持器の柱部を挿入するとともに、前記各楔形空間にそれぞれ転動体を配し、これらの各転動体間の所定の箇所に弾性部材を組み込んで各転動体を前記楔形空間の狭小部に押し込むことにより、出力側部材に逆入力トルクが加えられたときに出力側部材をロックするロック機構を形成した逆入力防止クラッチにおいて、前記固定部材の一部を、前記円筒面を有し、薄鋼板で形成された環状部材で構成し、前記出力側部材に許容トルクを超える逆入力トルクが加えられたときには、前記環状部材がその円筒面を前記転動体に押されて弾性変形することにより、前記出力側部材が前記トルク伝達手段を介して前記入力側部材および保持器を回転させ、前記保持器の柱部に押された転動体が環状部材と滑るようにしたことを特徴とする逆入力防止クラッチ。
2. 前記各転動体を、前記環状部材に外径側へ弾性変形する領域と内径側へ弾性変形する領域とが周方向に交互に２つずつまたは３つずつ生じるように配置したことを特徴とする請求項１に記載の逆入力防止クラッチ。

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