JP2008169911A - Bidirectional clutch and wind direction adjuster - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は双方向クラッチ及び風向調節装置に関し、詳しくは、駆動側回転体から連動側回転体へは正方向、逆方向ともに回転トルクを伝達する一方、連動側回転体から駆動側回転体へは正方向、逆方向ともにトルク伝達を遮断する双方向クラッチと、この双方向クラッチを備えた風向調節装置に関する。 The present invention relates to a bidirectional clutch and a wind direction adjusting device, and more specifically, while transmitting rotational torque in both the forward and reverse directions from a driving side rotating body to an interlocking side rotating body, The present invention relates to a bidirectional clutch that blocks torque transmission in both the forward direction and the reverse direction, and a wind direction adjusting device that includes the bidirectional clutch.
自動車のエアーコンディショナーに用いられる風向調節装置の中には、自動でスイングフィンが揺動して風向を連続的に変化させることができるもの(スイングレジスタ)がある。この種の風向調節装置におけるスイングフィンは、ステッピングモータなどの駆動源により駆動されて揺動する。しかしながら、このような風向を自動調節可能なスイングレジスタにおいても、手動によって、搭乗者がその時の感覚に応じて風向を任意に変更できる構造であることが望ましい。ところが、スイングレジスタにおけるスイングフィンは駆動源と連結されている。このため、搭乗者が手動でスイングフィンを動かすと、それにより駆動源に負荷がかかってしまう。また、駆動源との連結構造に基づく抵抗があるため、手動時の操作フィーリングもあまり良くない。 Among wind direction adjusting devices used in automobile air conditioners, there is a device (swing register) that can swing a swing fin automatically and continuously change the wind direction. The swing fin in this kind of wind direction adjusting device is driven by a driving source such as a stepping motor to swing. However, even in such a swing register that can automatically adjust the wind direction, it is desirable that the passenger can manually change the wind direction according to the sense at that time. However, the swing fins in the swing register are connected to the drive source. For this reason, when the passenger manually moves the swing fin, a load is applied to the drive source. Further, since there is resistance based on the connection structure with the drive source, the operation feeling during manual operation is not so good.
そこで、手動時に駆動源に負荷がかからず、また、操作フィーリング性も向上したスイングレジスタとして、双方向クラッチを備えたものが知られている(特許文献1等参照)。 Therefore, a swing register having a bidirectional clutch is known as a swing register that does not apply a load to the drive source during manual operation and also has improved operational feeling (see Patent Document 1, etc.).
このスイングレジスタにおける双方向クラッチでは、駆動源に連結された駆動筒部と、スイングフィンに連結された連動筒部とが、互いに反対方向に捲回された大小2つのコイルばねにより押圧連結されている。そして、自動モード時に駆動源からの回転駆動力により駆動筒部が回転すると、コイルばねの縮径による締め付けを介して、駆動筒部から連動筒部へ正、逆両方向の回転トルクが伝達され、スイングフィンが揺動する。一方、操作ノブ等のマニュアル操作によりスイングフィンを動かしたときは、スイングフィンから連動筒部に回転力が伝達されて連動筒部が回転するが、拡径によりコイルバネの締め付けが緩むことで、連動筒部から駆動筒部への正、逆両方向のトルク伝達が遮断される。
しかしながら、上記従来のスイングレジスタにおける双方向クラッチでは、トルク伝達の応答性が低いという問題があった。 However, the conventional bi-directional clutch in the conventional swing register has a problem that the response of torque transmission is low.
すなわち、上記従来の双方向クラッチでは、コイルばねの縮径により、回転トルクの伝達がなされるため、コイルばねが縮径するときに、コイルばねと駆動筒部及び連動筒部との間で滑りが発生すると、その分だけ回転トルクの伝達の応答性が悪くなってしまう。 That is, in the above-described conventional bidirectional clutch, rotational torque is transmitted due to the reduced diameter of the coil spring. Therefore, when the diameter of the coil spring is reduced, it slips between the coil spring and the drive cylinder portion and the interlocking cylinder portion. If this occurs, the responsiveness of transmission of the rotational torque is deteriorated accordingly.
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、双方向クラッチにおける回転トルクの伝達の応答性を向上させることを解決すべき技術課題とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to improve the response of rotational torque transmission in a bidirectional clutch.
(1)上記課題を解決する本発明の双方向クラッチは、センター軸と、前記センター軸に回転自在に支持され、カム面を有する駆動側回転体と、前記センター軸に回転自在に支持され、前記カム面と径方向に対向する円周面を有する連動側回転体と、前記カム面と前記円周面との間に形成された、周方向の両端が狭小の楔形空間に収容され、該楔形空間の周方向中央部から周方向端部に移動することで前記駆動側回転体及び前記連動側回転体と楔係合状態となる一方、該楔形空間の周方向端部から周方向中央部に移動することで該駆動側回転体及び該連動側回転体と非係合状態となる係合子と、前記駆動側回転体及び前記連動側回転体の間に配置されるとともに両者と相対回転可能となるように前記センター軸に回転自在に支持され、前記係合子を保持する保持孔を円筒状周壁に有する保持器と、前記楔係合状態にある前記係合子を介して一体的に結合された前記駆動側回転体及び前記連動側回転体と共に前記保持器が一体的に回転することを許容し、かつ、前記非係合状態にある前記係合子を介して該保持器が該駆動側回転体又は該連動側回転体と連れ回りすることを規制する所定の摩擦保持力で、前記センター軸に対して該保持器を保持する摩擦保持手段と、前記保持器の前記保持孔に保持された前記係合子が前記非係合状態となるように、前記駆動側回転体に対して該保持器を周方向に位置決め保持し、かつ、該駆動側回転体が回転するときにその回転に応じて該係合子が該非係合状態から前記楔係合状態となるように、前記摩擦保持手段の前記摩擦保持力で前記センター軸に保持された該保持器が該駆動側回転体に対して相対回転することを許容する位置決め手段と、を備えていることを特徴とする。 (1) A bidirectional clutch of the present invention that solves the above-described problem is a center shaft, a drive-side rotating body that is rotatably supported by the center shaft, has a cam surface, and is rotatably supported by the center shaft. The interlocking-side rotating body having a circumferential surface facing the cam surface in the radial direction, and both circumferential ends formed between the cam surface and the circumferential surface are accommodated in a narrow wedge-shaped space, By moving from the circumferential center of the wedge-shaped space to the circumferential end, the drive-side rotator and the interlocking-side rotator are in a wedge-engaged state, while the wedge-shaped space is circumferentially centered from the circumferential end. Is disposed between the driving side rotating body and the interlocking side rotating body, and is relatively rotatable with both the driving side rotating body and the interlocking side rotating body. The center shaft is rotatably supported so that A retainer having a retaining hole for retaining a child in a cylindrical peripheral wall, and the retainer together with the driving side rotating body and the interlocking side rotating body integrally coupled via the engaging element in the wedge engagement state Is allowed to rotate integrally and restricts the cage from rotating with the driving side rotating body or the interlocking side rotating body via the engaging element in the non-engaged state. The friction holding means that holds the cage with respect to the center shaft with the friction holding force of the drive, and the drive so that the engagement element held in the holding hole of the cage is in the disengaged state. The retainer is positioned and held in the circumferential direction with respect to the side rotating body, and when the driving side rotating body rotates, the engagement element changes from the non-engaged state to the wedge engaged state according to the rotation. The center shaft with the friction holding force of the friction holding means Retained the cage is characterized in that it comprises a positioning means for allowing the relative rotation with respect to the driving-side rotator.
本発明の双方向クラッチは、駆動側回転体及び連動側回転体と係合子とを楔係合させることで、駆動側回転体から連動側回転体には正方向、逆方向ともに回転トルクを伝達する一方、前記楔係合を解除することで、連動側回転体から駆動側回転体には正方向、逆方向ともにトルク伝達を遮断するものである。 The bidirectional clutch of the present invention transmits rotational torque in both the forward direction and the reverse direction from the driving side rotating body to the interlocking side rotating body by wedge-engaging the driving side rotating body and the interlocking side rotating body with the engagement element. On the other hand, by releasing the wedge engagement, torque transmission is interrupted from the interlocking side rotating body to the driving side rotating body in both the forward and reverse directions.
本発明の双方向クラッチでは、駆動側回転体、連動側回転体及び両者間に配置され係合子を保持する保持器が、センター軸に回転自在に支持されている。 In the bidirectional clutch according to the present invention, the driving side rotating body, the interlocking side rotating body, and the retainer that is disposed between the two and holds the engaging element are rotatably supported on the center shaft.
そして、保持器は、摩擦保持手段による所定の摩擦保持力でセンター軸に対して保持されている。この摩擦保持手段の摩擦保持力は、楔係合状態にある係合子を介して一体的に結合された駆動側回転体及び連動側回転体と共に保持器が一体的に回転することを許容し、かつ、非係合状態にある係合子を介して保持器が駆動側回転体又は連動側回転体と連れ回りすることを規制しうる、所定の大きさのものである。 The cage is held against the center shaft with a predetermined friction holding force by the friction holding means. The friction holding force of the friction holding means allows the cage to rotate integrally with the driving side rotating body and the interlocking side rotating body integrally coupled via the engagement element in the wedge engagement state, And it is the thing of the predetermined magnitude | size which can control that a holder | retainer rotates with a drive side rotary body or a interlocking side rotary body via the engagement element in a non-engagement state.
また、保持器は、位置決め手段により、保持器の保持孔に保持された係合子が非係合状態となるように、すなわち係合子が楔形空間の周方向中央部の中立位置に位置するように、駆動側回転体に対して周方向に位置決めされている。ところが、この位置決め手段は、駆動側回転体が回転するときにその回転に応じて係合子が楔形空間の周方向中央部の中立位置に周方向端部の係合位置まで移動して非係合状態から楔係合状態となるように、摩擦保持手段の摩擦保持力でセンター軸に保持された保持器が駆動側回転体に対して相対回転することを許容するものである。 The retainer is positioned by the positioning means so that the engagement element held in the retention hole of the retainer is disengaged, that is, the engagement element is positioned at a neutral position in the center in the circumferential direction of the wedge-shaped space. The positioning is performed in the circumferential direction with respect to the driving side rotating body. However, in this positioning means, when the driving side rotating body rotates, the engaging element moves to the engaging position of the circumferential end portion in the circumferential central portion of the wedge-shaped space according to the rotation and disengages. The cage held by the center shaft by the friction holding force of the friction holding means is allowed to rotate relative to the driving side rotating body so that the wedge engagement state is brought about from the state.
このため、駆動源から駆動側回転体に回転駆動力が入力されて駆動側回転体が例えば正方向に回転すると、摩擦保持手段の摩擦保持力でセンター軸に保持された保持器が駆動側回転体に対して相対回転する。すなわち、摩擦保持手段の所定の摩擦保持力でセンター軸に保持された保持器は回転せず、駆動側回転体のみが回転する。これにより、保持器の保持孔に保持された係合子が楔形空間の周方向中央部から周方向端部に移動して駆動側回転体及び連動側回転体と楔係合状態となる。その結果、駆動側回転体及び連動側回転体が係合子を介して一体的に結合され、駆動側回転体の回転トルクが連動側回転体に伝達される。したがって、駆動側回転体、連動側回転体、係合子及び保持器等が一体的に回転する。なお、駆動側回転体が逆方向に回転した場合も同様に作用する。 Therefore, when a rotational driving force is input from the driving source to the driving side rotating body and the driving side rotating body rotates, for example, in the forward direction, the cage held by the center shaft by the friction holding force of the friction holding means rotates on the driving side. Rotates relative to the body. That is, the cage held on the center shaft by the predetermined friction holding force of the friction holding means does not rotate, and only the driving side rotating body rotates. As a result, the engagement element held in the holding hole of the cage moves from the circumferential center of the wedge-shaped space to the circumferential end, and enters the wedge-engaged state with the driving side rotating body and the interlocking side rotating body. As a result, the drive-side rotator and the interlocking-side rotator are integrally coupled via the engagement element, and the rotational torque of the drive-side rotator is transmitted to the interlocking-side rotator. Accordingly, the driving side rotating body, the interlocking side rotating body, the engagement element, the cage, and the like rotate integrally. The same effect occurs when the drive-side rotating body rotates in the reverse direction.
ここに、本発明の双方向クラッチでは、駆動側回転体が回転しても保持器は回転しないため、駆動側回転体が回転すれば、それと同時に駆動側回転体と保持器とが相対回転する。このため、駆動側回転体が回転したときにおける係合子の中立位置(楔形空間の周方向中央部)から係合位置(楔形空間の周方向端部)への移動は駆動側回転体の回転と同時に起こり、係合子は非係合状態から速やかに楔係合状態になる。したがって、駆動側回転体から連動側回転体へ速やかに回転トルクが伝達され、駆動側回転体から連動側回転体へのトルク伝達の応答性が向上する。 Here, in the bidirectional clutch of the present invention, the cage does not rotate even if the drive side rotator rotates, so if the drive side rotator rotates, the drive side rotator and the cage simultaneously rotate relative to each other. . Therefore, the movement from the neutral position (circumferential center of the wedge-shaped space) to the engagement position (circumferential end of the wedge-shaped space) when the drive-side rotator rotates is the rotation of the drive-side rotator. At the same time, the engaging element quickly enters the wedge engaging state from the non-engaging state. Therefore, the rotational torque is quickly transmitted from the driving side rotating body to the interlocking side rotating body, and the response of torque transmission from the driving side rotating body to the interlocking side rotating body is improved.
一方、連動側回転体が例えば正方向に回転した場合、この連動側回転体の円周面に非係合状態にある係合子が接しているときは、連動側回転体の円周面との摩擦力により連動側回転体の回転力が係合子に伝わって、係合子が周方向に移動しようとする。ところが、この係合子を保持する保持器は、センター軸に対して所定の摩擦保持力で保持されているため、回転しない。なお、非係合状態にある係合子が連動側回転体の円周面に接していないときは、連動側回転体の回転力が係合子に伝わらないため、係合子が周方向に移動しようとすることもない。このため、連動側回転体が回転しても保持器がそれに連れ回りすることがなく、保持器に保持された係合子も楔形空間の周方向中央部から周方向端部に移動することがなく非係合状態のまま維持される。したがって、連動側回転体から駆動側回転体に回転トルクが伝達されることもない。なお、駆動側回転体が逆方向に回転した場合も同様に作用する。 On the other hand, when the interlocking-side rotating body rotates, for example, in the positive direction, when the non-engaged engagement element is in contact with the circumferential surface of the interlocking-side rotating body, The rotational force of the interlocking rotating body is transmitted to the engaging element by the frictional force, and the engaging element tries to move in the circumferential direction. However, the cage that holds the engaging element does not rotate because it is held with a predetermined friction holding force with respect to the center shaft. In addition, when the engaging element in the disengaged state is not in contact with the circumferential surface of the interlocking-side rotating body, the rotational force of the interlocking-side rotating body is not transmitted to the engaging element, so that the engaging element tries to move in the circumferential direction. There is no need to do. For this reason, even if the interlocking-side rotating body rotates, the cage does not rotate with it, and the engaging element held by the cage does not move from the circumferential center of the wedge-shaped space to the circumferential end. The disengaged state is maintained. Therefore, the rotational torque is not transmitted from the interlocking side rotating body to the driving side rotating body. The same effect occurs when the drive-side rotating body rotates in the reverse direction.
(2)本発明の双方向クラッチの好適な態様において、前記摩擦保持手段は前記摩擦保持力を発揮する弾力を有する。 (2) In a preferred aspect of the bidirectional clutch of the present invention, the friction holding means has elasticity that exerts the friction holding force.
すなわち、センター軸に対して所定の摩擦保持力で保持器を保持する摩擦保持手段は、弾力により所定の摩擦保持力を発揮するものであることが好ましい。例えば、嵌合凸部と嵌合凹部(嵌合穴)との嵌合代を調整することで凹凸嵌合部における摩擦力を利用して摩擦保持力を発揮させることもできるが、この場合摩擦保持力の大きさを所定のものにするための嵌合代の調整が困難である。その点、摩擦保持手段が有する弾力により所定の摩擦保持力を発揮する構成であれば、例えば凹凸嵌合部における嵌合代の調整と比べて、容易に、所定の摩擦保持力に調整することができる。 That is, it is preferable that the friction holding means that holds the cage with a predetermined friction holding force with respect to the center shaft exhibits a predetermined friction holding force by elasticity. For example, by adjusting the fitting allowance between the fitting convex part and the fitting concave part (fitting hole), the friction holding force can be exerted using the frictional force in the concave and convex fitting part. It is difficult to adjust the fitting allowance for making the holding force a predetermined magnitude. In that respect, if the predetermined friction holding force is exerted by the elasticity of the friction holding means, for example, it can be easily adjusted to the predetermined friction holding force as compared with the adjustment of the fitting allowance in the uneven fitting portion. Can do.
(3)本発明の双方向クラッチの好適な態様において、前記摩擦保持手段は、前記センター軸に固定又は一体成形された円板部と、該円板部の外周面に一体成形され、前記保持器の前記円筒状周壁の内周面に弾性変形した状態で当接された弾性変形可能な湾曲腕部とを有している。 (3) In a preferred aspect of the bidirectional clutch of the present invention, the friction holding means is integrally formed on the disc portion fixed or integrally formed with the center shaft and the outer peripheral surface of the disc portion, and the holding And an elastically deformable curved arm that is in contact with the inner peripheral surface of the cylindrical peripheral wall of the container in an elastically deformed state.
この構成によれば、弾性変形可能な湾曲腕部における形状、大きさや材質等を変化させることで、湾曲腕部の弾力を容易に変化させることができるので、前記摩擦保持力の大きさを容易に所定のものに調整することが可能となる。 According to this configuration, the elasticity of the curved arm can be easily changed by changing the shape, size, material, etc. of the curved arm that can be elastically deformed. It is possible to adjust to a predetermined one.
また、湾曲腕部と一体成形された円板部をセンター軸に一体成形する場合には、ばね部材等の摩擦保持手段を別途設ける必要がなくなるので、構造の簡素化や部品点数の低減を図ることができる。 In addition, when the disk portion integrally formed with the curved arm portion is integrally formed with the center shaft, it is not necessary to separately provide a friction holding means such as a spring member, so that the structure is simplified and the number of parts is reduced. be able to.
(4)さらに、前記湾曲腕部は、該湾曲腕部から遠心方向に突出して前記保持器の前記円筒状周壁の内周面に当接された突起部を有していることが好ましい。 (4) Furthermore, it is preferable that the said curved arm part has a projection part which protruded in the centrifugal direction from this curved arm part and contact | abutted to the internal peripheral surface of the said cylindrical surrounding wall of the said holder | retainer.
この構成によれば、湾曲腕部のうちの突起部が保持器の円筒状周壁の内周面に当接することになるので、湾曲腕部と保持器の内周面との接触面積が減少する。このため、係合子を介して駆動側回転体から連動側回転体に回転トルクが伝達されて駆動側回転体、連動側回転体及び保持器等が一体的に回転するときに、保持器と湾曲腕部との接触による摺動抵抗が減少する。したがって、駆動側回転体を回転駆動させるための回転駆動力を減少させることができ、駆動源における負荷を小さくすることが可能となる。 According to this configuration, since the protruding portion of the curved arm portion comes into contact with the inner peripheral surface of the cylindrical peripheral wall of the cage, the contact area between the curved arm portion and the inner peripheral surface of the cage is reduced. . For this reason, when the rotational torque is transmitted from the driving side rotating body to the interlocking side rotating body via the engagement element, and the driving side rotating body, the interlocking side rotating body, the cage and the like rotate integrally, Sliding resistance due to contact with the arm is reduced. Therefore, the rotational driving force for rotationally driving the drive side rotator can be reduced, and the load on the drive source can be reduced.
(5)本発明の双方向クラッチの好適な態様において、前記位置決め手段は、前記駆動側回転体と前記保持器との間に介在されたスプリングよりなる。 (5) In a preferred aspect of the bidirectional clutch of the present invention, the positioning means comprises a spring interposed between the drive side rotator and the cage.
すなわち、駆動側回転体に対する保持器の周方向における相対位置関係を調節する位置決め手段は、駆動側回転体と前記保持器との間に介在されたスプリングよりなることが好ましい。スプリングは、その形状、大きさや材質等を変更することで、ばね力を容易に調整することができる。このため、板ばね等のスプリングを駆動側回転体と前記保持器との間に介在させる構成によれば、摩擦保持手段における摩擦保持力の大きさとの関係で、スプリングのばね力を調整することが容易となる。 That is, it is preferable that the positioning means for adjusting the relative positional relationship in the circumferential direction of the cage with respect to the drive side rotator comprises a spring interposed between the drive side rotator and the cage. The spring force can be easily adjusted by changing the shape, size, material, and the like of the spring. For this reason, according to the configuration in which a spring such as a leaf spring is interposed between the driving side rotating body and the cage, the spring force of the spring is adjusted in relation to the magnitude of the friction holding force in the friction holding means. Becomes easy.
(6)請求項6に記載の風向調節装置は、前記駆動側回転体が駆動源と連結されるとともに前記連動側回転体がスイングフィンと連結された請求項1乃至5のいずれか一つに記載の双方向クラッチを備えていることを特徴とする。 (6) The wind direction adjusting apparatus according to claim 6, wherein the driving side rotating body is connected to a driving source and the interlocking side rotating body is connected to a swing fin. The bi-directional clutch described above is provided.
すなわち、本発明の双方向クラッチは、好適な態様において、風向調節装置に組み込んで使用することができる。風向調節装置は、自動モードのときは駆動側から連動側へトルクを伝達し、手動モードのときは連動側から駆動側へトルクを遮断する必要がある。このため、トルク伝達時の迅速性に優れた本発明の双方向クラッチを風向調節装置に用いると、自動モードにおけるトルク伝達の応答性が向上する。 That is, the bidirectional clutch of the present invention can be used by being incorporated in a wind direction adjusting device in a preferred embodiment. The wind direction adjusting device needs to transmit torque from the driving side to the interlocking side in the automatic mode, and to block the torque from the interlocking side to the driving side in the manual mode. For this reason, when the bidirectional clutch of the present invention, which is excellent in speediness during torque transmission, is used in the wind direction adjusting device, the response of torque transmission in the automatic mode is improved.
本発明によれば、トルク伝達の応答性が向上した双方向クラッチ及び風向調節装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a bidirectional clutch and a wind direction adjusting device with improved torque transmission responsiveness.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
まず、本実施形態に係る双方向クラッチの構成について説明する。図1に本実施形態に係る双方向クラッチの分解斜視図を示す。また、図2にこの双方向クラッチの軸方向断面図を示す。図に示すように、本実施形態に係る双方向クラッチ1は、取り付け座2と、センター軸3と、駆動側回転体4と、連動側回転体5と、5個の係合子6と、保持器7と、摩擦保持手段8と、位置決め手段9とを備えている。
First, the configuration of the bidirectional clutch according to the present embodiment will be described. FIG. 1 shows an exploded perspective view of a bidirectional clutch according to this embodiment. FIG. 2 shows an axial sectional view of this bidirectional clutch. As shown in the drawing, the bidirectional clutch 1 according to the present embodiment includes a mounting
取り付け座2は、コの字状の断面形状を有するPOM製の一体成形品であって、互いに対向する一対の板部20、20と、両板部20、20の端部同士を連結する側壁部21とを有している。そして、一対の板部20、20には、互いに対向する位置に、一対の嵌合穴200、200と、一対の円筒状座部201、201とが設けられている。
The mounting
センター軸3はPOM製の一体成形品であって、軸部30と、この軸部30の略中央部に一体成形された円板部31とを有している。なお、円板部31は、センター軸3の軸部30に嵌合固定してもよい。センター軸3の軸部30は、取り付け座の各嵌合穴200、200内に嵌合固定されている。これにより、センター軸3は、取り付け座2に回転不能に保持されている。センター軸3の円板部31の外周面には、円板部31の外周と間隔をおいて円弧状に延びる3個の弾性変形可能な湾曲腕部32、32、32が一体成形されている。また、各湾曲腕部32の先端には、遠心方向に突出して保持器7の後述する円筒状周壁部71の内周面に当接する突起部320がそれぞれ一体されている。
The
駆動側回転体4は、POM製の一体成形品であって、センター軸3の軸部30の一端側(図2の上端側)に回転自在に支持されている。この駆動側回転体4は、駆動側歯車部40と、駆動側円筒部41とを有している。駆動側歯車部40の中央には、センター軸3の軸部30の一端側が挿通される駆動側挿通孔400が形成されている。また、駆動側歯車部40の周縁には、駆動歯401が形成されている。駆動側円筒部41の内周面には、5個のカム面410が周方向に等間隔に形成されている(図3〜図5参照)。各カム面410は、略U字状の断面形状で、駆動側円筒部41の軸方向全体に延びている。また、駆動側円筒部41の先端側(図2の下端側)には、2つのカム面410、410間に、駆動側円筒部41の厚さ方向に貫通する取付挿通孔411が形成されている(図4参照)。
The drive-
連動側回転体5は、POM製の一体成形品であって、センター軸3の軸部30の他端側(図2の下端側)に回転自在に支持されている。この連動側回転体5は、連動側歯車部50と、連動側円筒部51とを有している。連動側歯車部50の中央には、センター軸3の軸部30の他端側が挿通される連動側挿通孔500が形成されている。また、連動側歯車部50の周縁には、連動歯501が形成されている。連動側円筒部51は、駆動側円筒部41の内径よりも所定量小さな外径を有し、駆動側円筒部41の先端側と径方向に対向している。このため、この連動側円筒部51の外周面は、各カム面410と径方向に対向する円周面510とされている。これにより、駆動側回転体4の駆動側円筒部41と連動側回転体5の連動側円筒部51との間には、駆動側円筒部41の各カム面410と連動側円筒部51の円周面510との間に、周方向の両端が狭小とされた5個の楔形空間511が形成されている(図3参照)。
The interlocking-side
各係合子6は、POM製であって、円柱形状のローラよりなる。各係合子6は、駆動側回転体4の駆動側円筒部41と連動側回転体5の連動側円筒部51との間の径方向隙間よりも大きく、かつ、楔形空間511の周方向中央部におけるカム面410と円周面510との間の径方向隙間よりも小さな外径を有している。このため、各係合子6は、楔形空間511の周方向中央部から周方向端部に移動することで駆動側回転体4の駆動側円筒部41及び連動側回転体5の連動側円筒部51と楔係合状態となる一方、楔形空間511の周方向端部から周方向中央部に移動することで駆動側回転体4の駆動側円筒部41及び連動側回転体5の連動側円筒部51と非係合状態となる。
Each engagement element 6 is made of POM and is formed of a cylindrical roller. Each engaging element 6 is larger than the radial gap between the driving side
保持器7は、POM製の一体成形品であって、一端(図2の下端)が開口する有底円筒形状をなし、円板状底部70と、円筒状周壁部71とを有している。円板状底部70の中央には、センター軸3の軸部30の一端側が挿通される挿通孔700が形成されている。円筒状周壁部71は、駆動側回転体4の駆動側円筒部41の内径よりも若干小さな外径と、連動側回転体5の連動側円筒部51の外径よりも若干大きな内径とを有しており、駆動側円筒部41と連動側円筒部51との間に配置されている。この円筒状周壁部71の一端側(図2の下端側)には、5個の保持孔710が周方向に等間隔に形成されている。各保持孔710は、各係合子6の外径と略同等の周方向幅を有している。このため、保持孔710に保持された係合子6は、保持孔710内で周方向にはほとんど移動不能となされている。また、保持器7の円筒状周壁部71の先端側(図2の下端側)には、2つの保持孔710、710間に、円筒状周壁部71の厚さ方向に貫通する係合孔711が形成されている(図4参照)。
The
摩擦保持手段8は、センター軸3の軸部30に一体成形された、円板部31、各湾曲腕部32及び各突起部320により構成されている。この摩擦保持手段8においては、各湾曲腕部32が所定量弾性変形した状態で、各湾曲腕部32の各突起部320が保持器7の円筒状周壁部71の内周面に当接している。これにより、保持器7は、摩擦保持手段8による所定の摩擦保持力で、センター軸3に対して保持されている。この摩擦保持手段8の摩擦保持力は、楔係合状態にある各係合子6を介して一体的に結合された駆動側回転体4及び連動側回転体5と共に保持器7が一体的に回転することを許容し、かつ、非係合状態にある各係合子6を介して保持器7が駆動側回転体4又は連動側回転体5と連れ回りすることを規制しうるように、所定の大きさとされている。
The friction holding means 8 includes a
位置決め手段9は、ばね鋼製の一体成形品で、駆動側回転体4と保持器7との間に介在されたスプリングよりなる。具体的には、位置決め手段9は、取付部90と、断面コの字状の板ばね部91とからなる。取付部90は、駆動側回転体4の駆動側円筒部41に形成された図示しない取付孔に挿入保持される。板ばね部91は、駆動側円筒部41に形成された取付挿通孔411内に挿通されるとともに、保持器7の円筒状周壁部71に形成された係合孔711に係合される。これにより、位置決め手段9は、保持器7の保持孔710に保持された係合子6が非係合状態となるように、板ばね部91のばね力により、駆動側回転体4に対して保持器7を周方向に位置決め保持する。また、位置決め手段9における板ばね部91のばね力は、駆動側回転体4が回転するときにその回転に応じて係合子6が非係合状態から楔係合状態となるように、摩擦保持手段8の前記摩擦保持力でセンター軸3に保持された保持器7が駆動側回転体4に対して相対回転することを許容する大きさとされている。
The positioning means 9 is an integrally molded product made of spring steel, and is composed of a spring interposed between the drive
次に、本実施形態に係る双方向クラッチ1の製造方法について説明する。まず、取り付け座2、センター軸3、駆動側回転体4、連動側回転体5、係合子6及び保持器7を射出成形によりそれぞれ作製する。次に、センター軸3の軸部3の他端(図2の下端)を連動側回転体5の連動側挿通孔500に挿通する。そして、センター軸3の軸部30の一端(図2の上端)を保持器7の挿通孔700に挿通する。このとき、センター軸3の各湾曲腕部32を弾性変形させた状態で、各湾曲腕部32の各突起部320を保持器7の円筒状周壁部71の内周面に当接させる。そして、保持器7の各保持孔710内に各係合子6をそれぞれ保持させた後、センター軸3の軸部3の一端(図2の上端)を駆動側回転体4の駆動側挿通孔400に挿通する。最後に、取り付け座2を弾性変形させながら、センター軸3の軸部30の両端を取り付け座2の嵌合穴200、200に嵌合固定する。この状態で、駆動側回転体4の駆動側歯車部40及び連動側回転体5の連動側歯車部50は、取り付け座2の円筒状座部201、201と摺動可能となる。このような手順で、本実施形態に係る双方向クラッチ1を製造する。
Next, a method for manufacturing the bidirectional clutch 1 according to this embodiment will be described. First, the mounting
次に、本実施形態に係る双方向クラッチ1の作動について、風向調節装置に組み込まれた場合を例として説明する。図5に本実施形態に係る双方向クラッチが組み込まれた風向調節装置10の軸方向断面図を示す。
Next, the operation of the bidirectional clutch 1 according to this embodiment will be described by taking as an example a case where it is incorporated in a wind direction adjusting device. FIG. 5 is a sectional view in the axial direction of the wind
図に示すように、この風向調節装置10は、駆動源であるステッピングモータ11と、ABS製の取り付け板12と、双方向クラッチ1と、スイングフィン13と、リテーナ14と、回転方向切り替え手段15とを備えている。取り付け板12は、リテーナ14の外面に、スクリュー16等により取り付けられている。この取り付け板12には、ステッピングモータ11と双方向クラッチ1とがスクリュー(図示せず)等により並設されている。ステッピングモータ11は正方向のみに回転するもので、このステッピングモータ11の駆動軸110には駆動ギア111が止着されている。そして、駆動ギア111と、クラッチ1の駆動側回転体4の駆動側歯車部40との間には、回転方向切り替え手段15が介装されている。この回転方向切り替え手段15は、正方向に回転する駆動ギア111の回転駆動力を、タイマー制御等により正方向又は逆方向に選択的に切り替えて、駆動側回転体4に伝達、入力するものである。
As shown in the figure, the wind
スイングフィン13は、リテーナ14の内部に配置されている。またスイングフィン13の揺動軸130は、リテーナ14の外部に突出している。そして揺動軸130の突出端には、フィン歯車131が配置されている。このフィン歯車131と、双方向クラッチ1の連動側回転体5の連動側歯車部50とが噛み合っている。
The
このように、ステッピングモータ11と双方向クラッチ1の駆動側回転体4とは連結されている。また、双方向クラッチ1の連動側回転体5とスイングフィン13とは連結されている。
In this way, the stepping
次に、風向調節装置10が自動モードのときの、ステッピングモータ11からスイングフィン13へのトルク伝達について説明する。ステッピングモータ11の駆動軸110が回転すると、駆動軸110に止着された駆動ギア111も回転する。そして、回転方向切り替え手段15を介して、双方向クラッチ1の駆動側回転体4に回転駆動力が入力される。
Next, torque transmission from the stepping
例えば、図6(a)に示されるように双方向クラッチ1における係合子6が非係合状態にあるときに、ステッピングモータ11から駆動側回転体4に例えば正方向(図6における時計回り方向)の回転駆動力が入力されて駆動側回転体4が正方向に回転すると、摩擦保持手段8の摩擦保持力でセンター軸3に保持された保持器7が駆動側回転体4に対して相対回転する。すなわち、摩擦保持手段8の所定の摩擦保持力でセンター軸4に保持された保持器7は回転せず、駆動側回転体4のみが回転する。
For example, as shown in FIG. 6A, when the engagement element 6 in the bidirectional clutch 1 is in a non-engagement state, for example, the forward direction from the stepping
これにより、図6(b)に示されるように、保持器7の各保持孔710に保持された各係合子6が楔形空間511の周方向中央部から周方向端部(駆動側回転体4が回転する回転退行方向の周方向端部)に移動して駆動側回転体4の駆動側円筒部41及び連動側回転体5の連動側円筒部51と楔係合状態となる。その結果、駆動側回転体4及び連動側回転体5が各係合子6を介して一体的に結合され、駆動側回転体4の回転トルクが連動側回転体5に伝達される。したがって、駆動側回転体4、連動側回転体5、各係合子6及び保持器7等が一体的に回転する。このとき、摩擦保持手段8を構成する各湾曲腕部32の各突起部320は保持器7の円筒状周壁部71の内周面と摺動する。なお、駆動側回転体4が逆方向(図6の反時計回り方向)に回転した場合も同様に作用する。
As a result, as shown in FIG. 6B, each engagement element 6 held in each holding
そして、双方向クラッチ1の連動側回転体5の連動側歯車部50と、スイングフィン13のフィン歯車131とが噛み合うことにより、連動側回転体5から揺動軸130に回転駆動力が出力され、スイングフィン13が揺動する。
Then, when the interlocking-
ここに、本実施形態に係る双方向クラッチ1は、駆動側回転体4が回転しても保持器7は回転しないため、駆動側回転体4が回転すれば、それと同時に駆動側回転体4と保持器7とが相対回転する。このため、駆動側回転体4が回転したときにおける各係合子6の中立位置(楔形空間の周方向中央部)から係合位置(楔形空間の周方向端部)への移動は駆動側回転体4の回転と同時に起こり、各係合子6は非係合状態から速やかに楔係合状態になる。したがって、駆動側回転体4から連動側回転体5へ速やかに回転トルクが伝達され、駆動側回転体4から連動側回転体5へのトルク伝達の応答性が向上する。
Here, in the bidirectional clutch 1 according to the present embodiment, the
なお、自動モード時、スイングフィン13が一方の方向に最大限に揺動した後は、タイマー等の作動により、回転方向切り替え手段15が作動する。これにより、正方向に回転する駆動ギア111の回転駆動力が、例えば正方向から逆方向に切り替えられて、駆動側回転体4に伝達、入力される。そうすると、駆動側回転体4は、逆方向(図6の反時計回り方向)に回転する。このとき、摩擦保持手段8の所定の摩擦保持力でセンター軸4に保持された保持器7は回転せず、駆動側回転体4のみが回転する。これにより、保持器7の各保持孔710に保持された各係合子6は、楔形空間511の周方向端部から周方向中央部を経由して反対側の周方向端部(駆動側回転体4の回転退行方向の周方向端部)に移動して、再び駆動側回転体4の駆動側円筒部41及び連動側回転体5の連動側円筒部51と楔係合状態となる。したがって、駆動側回転体4及び連動側回転体5が各係合子6を介して一体的に結合され、駆動側回転体4の回転トルクが連動側回転体5に伝達される。よって、連動側回転体5から揺動軸130に逆方向の回転駆動力が出力され、スイングフィン13が逆方向に揺動する。
In the automatic mode, after the
一方、風向調節装置10が手動モードのときの、スイングフィン13からステッピングモータ11へのトルク遮断について説明する。図5に示すスイングフィン13の操作ノブ(図略)が搭乗者により把持され操作されると、揺動軸130を中心にスイングフィン13が揺動する。そしてフィン歯車131が回転する。フィン歯車131が回転すると、フィン歯車130と双方向クラッチ1の連動側回転体5の連動側歯車部50との噛合を介して、連動側回転体5にトルクが伝達される。
On the other hand, torque interruption from the
例えば、図6(a)に示されるように双方向クラッチ1における係合子6が非係合状態にあるときに、連動側回転体5が例えば正方向(図6における時計回り方向)に回転した場合、この連動側回転体5の円周面510に非係合状態にある係合子6が接しているときは、連動側回転体5の円周面510との摩擦力により連動側回転体5の回転力が係合子6に伝わって、係合子6が周方向に移動しようとする。ところが、この係合子6を保持する保持器7は、摩擦保持手段8によりセンター軸3に対して所定の摩擦保持力で保持されているため、回転しない。なお、非係合状態にある係合子6が連動側回転体5の円周面510に接していないときは、連動側回転体5の回転力が係合子6に伝わらないため、係合子6が周方向に移動しようとすることもない。このため、連動側回転体5が回転しても保持器7がそれに連れ回りすることがなく、保持器7の保持孔710に保持された係合子6も楔形空間511の周方向中央部から周方向端部に移動することがなく非係合状態のまま維持される。したがって、連動側回転体5から駆動側回転体4に回転トルクが伝達されることもない。なお、駆動側回転体5が逆方向に回転した場合も同様に作用する。
For example, as shown in FIG. 6 (a), when the engaging element 6 in the two-way clutch 1 is in a non-engaged state, the interlocking-side
したがって、搭乗者によりスイングフィン13に加えられた負荷が、ステッピングモータ11に伝達されることはない。また、搭乗者が操作ノブ等の操作時に、抵抗を感じることもない。
Therefore, the load applied to the
また、本実施形態に係る双方向クラッチ1では、センター軸3の軸部30に一体成形された円板部31と、この円板部31に一体成形された弾性変形可能な各湾曲腕部32と、各湾曲腕部32に一体成形された各突起部320とから摩擦保持手段8を構成し、各湾曲腕部32における樹脂弾力により所定の摩擦保持力を発揮させている。このため、各湾曲腕部32の形状や大きさ等を変更することで、所定の摩擦保持力に容易に調整することができる。また、所定の摩擦保持力を発揮させるためにばね材等の摩擦保持手段を別途設ける必要がないので、構造の簡素化や部品点数の低減を図ることができる。さらに、各湾曲腕部32の各突起部320が保持器7の円筒状周壁部71の内周面に当接しているので、楔係合状態にある係合子6を介して一体的に結合された駆動側回転体4、連動側回転体5及び保持器7等が一体的に回転するときに、保持器7と湾曲腕部32との接触による摺動抵抗が減少し、ステッピングモータ11における負荷を小さくすることが可能となる。
Further, in the bidirectional clutch 1 according to the present embodiment, a
加えて、本実施形態に係る双方向クラッチ1では、位置決め手段9が駆動側回転体4と保持器7との間に介在されたスプリングよりなるため、スプリングの形状や大きさ等を変更することで、位置決め手段9におけるばね力を容易に調整することができる。このため、摩擦保持手段8における摩擦保持力の大きさとの関係で、位置決め手段9におけるスプリングのばね力を調整することが容易となる。
In addition, in the bidirectional clutch 1 according to the present embodiment, the positioning means 9 is made of a spring interposed between the drive
以上、本発明の双方向クラッチ及び風向調節装置の実施の形態について説明した。しかしながら実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で行うことも可能である。 The embodiments of the bidirectional clutch and the wind direction adjusting device of the present invention have been described above. However, the embodiment is not particularly limited to the above embodiment. Various modifications and improvements that can be made by those skilled in the art are also possible.
例えば、前記実施形態では、センター軸3の軸部30に一体成形された円板部31及び湾曲腕部32等により摩擦保持手段8を構成して、樹脂弾性により所定の摩擦保持力を発揮する例について説明した。しかしながら、摩擦保持手段8として、例えばゴム弾性体や板ばね等を採用してゴム弾性や金属弾性により所定の摩擦保持力を発揮させる構成としてもよい。また、これらのゴム弾性体や板ばね等は、センター軸3に固定してもよいし、保持器7に固定してもよい。
For example, in the above-described embodiment, the friction holding means 8 is configured by the
また、前記実施形態では、位置決め手段9として、板ばねよりなるスプリングを採用し、このスプリングを駆動側回転体4に固定する例について説明したが、板ばねの代わりに、ゴム弾性体を採用したり、あるいは駆動側回転体4に一体成形された樹脂弾性部としたりすることもできる。また、これらの板ばねやゴム弾性体等を保持器7に固定したり、あるいは樹脂弾性部を保持器7に一体成形したりしてもよい。
In the above embodiment, a spring made of a leaf spring is used as the positioning means 9 and this spring is fixed to the drive
加えて、前記係合子6及び前記カム面410等の形状や数等はそれらの機能を適切に果たしうる範囲内で適宜設定可能である。また、係合子6として、摺動抵抗の小さい金属製のローラやボール等を採用することもできる。
In addition, the shape, number, and the like of the engaging element 6 and the
また、本発明の双方向クラッチは、風向調節装置以外にも、例えばコピー、プリンターやファックスなどの給紙装置に組み込んで使用することも可能である。 Further, the bidirectional clutch of the present invention can be used by being incorporated in a paper feeding device such as a copy, a printer or a fax machine in addition to the wind direction adjusting device.
1:双方向クラッチ、2:取り付け座、3:センター軸、30:軸部、31:円板部、32:湾曲腕部、320:突起部、4:駆動側回転体、40:駆動側歯車部、41:駆動側円筒部、5:連動側回転体、50:連動側歯車部、51:連動側円筒部、6:係合子、7:保持器、71:円筒状周壁部、710:保持孔、8:摩擦保持手段、9:位置決め手段、10:風向調節装置、11:ステッピングモータ(駆動源)、13:スイングフィン 1: two-way clutch, 2: mounting seat, 3: center shaft, 30: shaft portion, 31: disk portion, 32: curved arm portion, 320: protrusion, 4: drive side rotating body, 40: drive side gear Part: 41: driving side cylindrical part, 5: interlocking side rotating body, 50: interlocking side gear part, 51: interlocking side cylindrical part, 6: engagement element, 7: retainer, 71: cylindrical peripheral wall part, 710: holding Hole: 8: Friction holding means, 9: Positioning means, 10: Wind direction adjusting device, 11: Stepping motor (drive source), 13: Swing fin
Claims (6)
前記センター軸に回転自在に支持され、カム面を有する駆動側回転体と、
前記センター軸に回転自在に支持され、前記カム面と径方向に対向する円周面を有する連動側回転体と、
前記カム面と前記円周面との間に形成された、周方向の両端が狭小の楔形空間に収容され、該楔形空間の周方向中央部から周方向端部に移動することで前記駆動側回転体及び前記連動側回転体と楔係合状態となる一方、該楔形空間の周方向端部から周方向中央部に移動することで該駆動側回転体及び該連動側回転体と非係合状態となる係合子と、
前記駆動側回転体及び前記連動側回転体の間に配置されるとともに両者と相対回転可能となるように前記センター軸に回転自在に支持され、前記係合子を保持する保持孔を円筒状周壁に有する保持器と、
前記楔係合状態にある前記係合子を介して一体的に結合された前記駆動側回転体及び前記連動側回転体と共に前記保持器が一体的に回転することを許容し、かつ、前記非係合状態にある前記係合子を介して該保持器が該駆動側回転体又は該連動側回転体と連れ回りすることを規制する所定の摩擦保持力で、前記センター軸に対して該保持器を保持する摩擦保持手段と、
前記保持器の前記保持孔に保持された前記係合子が前記非係合状態となるように、前記駆動側回転体に対して該保持器を周方向に位置決め保持し、かつ、該駆動側回転体が回転するときにその回転に応じて該係合子が該非係合状態から前記楔係合状態となるように、前記摩擦保持手段の前記摩擦保持力で前記センター軸に保持された該保持器が該駆動側回転体に対して相対回転することを許容する位置決め手段と、を備えていることを特徴とする双方向クラッチ。 A center axis,
A driving side rotating body rotatably supported on the center shaft and having a cam surface;
An interlocking-side rotating body that is rotatably supported by the center shaft and has a circumferential surface facing the cam surface in the radial direction;
Both ends in the circumferential direction formed between the cam surface and the circumferential surface are accommodated in a narrow wedge-shaped space, and the drive side is moved by moving from the circumferential central portion of the wedge-shaped space to the circumferential end portion. While being in wedge-engaged state with the rotating body and the interlocking-side rotating body, it is disengaged from the driving-side rotating body and the interlocking-side rotating body by moving from the circumferential end of the wedge-shaped space to the center in the circumferential direction. An engagement element to be in a state;
A holding hole that is disposed between the drive-side rotating body and the interlocking-side rotating body and is rotatably supported by the center shaft so as to be relatively rotatable with both of them is formed in a cylindrical peripheral wall. A cage having;
The cage is allowed to rotate integrally with the driving side rotating body and the interlocking side rotating body integrally coupled via the engaging element in the wedge engaged state, and the non-engaging state. The cage is held with respect to the center shaft with a predetermined frictional holding force that restricts the cage from rotating with the driving side rotating body or the interlocking side rotating body via the engaging element in the combined state. Friction holding means for holding;
The retainer is positioned and held in the circumferential direction with respect to the driving side rotating body so that the engaging element held in the holding hole of the cage is in the disengaged state, and the driving side rotation is performed. The retainer held on the center shaft by the friction holding force of the friction holding means so that the engagement element changes from the non-engaged state to the wedge engaged state according to the rotation of the body. And a positioning means for permitting relative rotation with respect to the drive-side rotating body.
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