JP2017072243A - 逆入力遮断クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】部品の製作および組立が行いやすく、小型化も容易なロック式の逆入力遮断クラッチを提供する。【解決手段】入力トルクに対しては、ハウジング本体部５ａの内周円筒面に摺動回転可能に嵌め込まれたカム受け２が入力軸１と一体に回転し、カム受け２の偏心穴２ａに相対回転可能に嵌め込まれた偏心カム４が偏心回転することにより、偏心カム４と一体に出力軸３が回転し、逆入力トルクに対しては、出力軸３が偏心カム４の偏心軸線Ｏ２のまわりの偏心回転をハウジング５の出力軸支持孔５ｄの周縁部で規制されてロックされ、出力軸３から入力軸１への回転伝達が行われないようにした。これにより、部品製作時の複雑な加工をなくすとともに部品点数を減らせるし、従来のローラやばねを組み込むスペースが不要となってクラッチ全体の小型化を図ることもできる。【選択図】図１

Description

本発明は、入力トルクが加えられたときは入力側部材の回転を出力側部材に伝達し、逆入力トルクに対しては入力側部材が回転しないようにする逆入力遮断クラッチに関する。

逆入力遮断クラッチは、入力側部材に入力トルクが加えられたときは、その回転を出力側部材に伝達し、出力側部材に逆入力トルクが加えられたときは、入力側部材が回転しないようにするものである。この逆入力遮断クラッチには、逆入力トルクに対して出力側部材をロックさせる方式（以下、この方式を「ロック式」と称する。）のものがある（例えば、特許文献１参照。）。

上記特許文献１に記載されたロック式の逆入力遮断クラッチは、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、内周側に円筒面を有する固定外輪を出力側部材の径方向外側に配し、出力側部材の外周面に複数のカム面を設けて、固定外輪の内周円筒面と出力側部材の各カム面との間に周方向両側で次第に狭小となる楔形空間を形成し、これらの各楔形空間に一対のローラとそのローラを楔形空間の狭小部へ押し込むばねを組み込むとともに、各楔形空間の周方向両側に挿入される柱部を有する保持器を、入力側部材と一体回転するように連結したものである。

この逆入力遮断クラッチでは、各ローラがばねの弾力で楔形空間の狭小部に押し込まれているので、出力側部材に逆入力トルクが加えられても、回転方向後側のローラが固定外輪および出力側部材に係合することにより出力側部材がロックされ、出力側部材から入力側部材へ回転伝達しない。

一方、入力側部材に入力トルクが加えられたときは、入力側部材と一体に回転する保持器の柱部が回転方向後側のローラをばねの弾力に抗して楔形空間の広大側へ押し出すことにより、そのローラと固定外輪および出力側部材との係合が解除されて出力側部材がロック状態から解放された後、トルク伝達手段によって入力側部材から出力側部材に回転が伝達されるようになる（このとき、回転方向前側のローラは楔形空間の広大部に相対移動するので、固定外輪および出力側部材と係合することはない）。

特開平２−２７１１１６号公報

上記特許文献１のロック式逆入力遮断クラッチでは、出力側部材の外周面に複数のカム面を設けて、これらの各カム面と固定外輪の内周円筒面との間の楔形空間に一対のローラとそのローラを楔形空間の狭小部へ押し込むばねを組み込んでいるので、出力側部材を製作する際に複雑な加工（カム面の形成）が必要になるし、検査も精確に行う必要がある。

また、組立時には複数の楔形空間へ小型のローラやばねを組み込むのに手間がかかるという難点がある。特に、ばねは互いに絡みやすいため、多数が一緒に保管されている場所から１つずつ取り出して組み込むのが煩雑な作業となりやすい。

さらに、ローラやばねを組み込む楔形空間を形成するためのスペースを必要するため、クラッチ全体の小型化が難しいという問題もある。また、ばねを小型化するとローラを押すためのばね力が不足しやすいので、ばねはあまり小さくすることはできず、このこともクラッチ全体の小型化を妨げる一因となっている。

そこで、本発明は、部品の製作および組立が行いやすく、小型化も容易なロック式の逆入力遮断クラッチを提供することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明の逆入力遮断クラッチは、同一軸線のまわりに回転する状態で配されている入力軸および出力軸と、前記出力軸の軸線と平行な偏心軸線を有する状態で出力軸に設けられている円筒状の偏心カムと、前記入力軸の軸線と同一の軸線を有する状態で入力軸に設けられているカム受けとを備え、前記カム受けには前記偏心カムと同一軸線を有する偏心穴が形成されており、前記偏心カムは前記カム受けの偏心穴に相対回転可能に嵌め込まれており、前記入力軸およびカム受けを含む入力側部材の前記入力軸の軸線まわりの回転トルクが、前記出力軸および偏心カムを含む出力側部材の前記出力軸の軸線まわりの回転トルクよりも大きく、かつ前記入力側部材の前記入力軸線まわりの回転トルクが、前記出力側部材の前記偏心カムの偏心軸線まわりの回転トルクよりも大きく設定されており、前記入力軸に入力トルクが加えられたときは、前記入力軸と一体にカム受けが回転し、前記カム受けと前記カム受けの偏心穴に嵌め込まれている偏心カムが前記入力軸または前記出力軸の軸線まわりに回転して、前記偏心カムと一体に出力軸が回転し、前記出力軸に逆入力トルクが加えられたときは、前記出力側部材が前記入力側部材の前記入力軸の軸線まわりの回転トルクに抑えられて前記偏心カムの偏心軸線まわりに回転しようとして回転不能に固定された固定部材にロックして、前記出力軸から入力軸への回転トルクが遮断される構成を採用した。ここで、回転トルクとは、入力側部材や出力側部材を回転させるのに必要なトルクのことをいう（以下同じ）。

上記の構成によれば、製作時に従来のロック式逆入力遮断クラッチにおけるカム面形成のような複雑な加工が不要となるので、部品の製作や検査が容易になるし、従来のクラッチに複数組み込まれている小型のローラおよびばねがないので、部品点数が少なく組立も容易である。また、ローラやばねを組み込む楔形空間を形成するためのスペースも不要となるので、クラッチ全体を容易に小型化することができる。

ここで、前記入力側部材と出力側部材の回転トルクの大小関係を実現するための具体的な手段としては、前記カム受けと軸方向で対向する位置またはカム受けの径方向外側に、カム受けと摺接する固定部材が配されている構成を採用することができる。その場合は、前記カム受けを軸方向または径方向で前記固定部材に押し付ける弾性部材が組み込まれている構成とすれば、入力側部材の回転トルクの調整が容易になり、クラッチ動作の安定性の向上を図れるようになる。

また、前記偏心カムが前記カム受けの偏心穴に相対回転可能に嵌め込まれている状態とは、前記偏心カムとカム受けとの間に転がり軸受が配されている状態でもよいし、前記偏心カムとカム受けとが摺接している状態でもよい。

また、前記カム受けと偏心カムの周方向の同一位置にマーキングが施されている構成とすれば、クラッチ組立時には、これらのマーキングが径方向で対向するようにカム受けに偏心カムを組み込むことにより、入力軸と出力軸の軸線を容易に一致させることができ、その組込作業が効率よく行えるようになる。

本発明の逆入力遮断クラッチは、上述したように、従来のロック式のものに比べて、部品製作時の複雑な加工をなくすとともに部品点数を減らすことができ、製作および組立を容易に行えるうえ、部品を組み込むスペースが小さくてすむので、クラッチ全体の小型化を図ることもできる。

第１実施形態の逆入力遮断クラッチの縦断正面図 図１の要部の分解斜視図 図１のIII−III線に沿った断面図 図１のクラッチの逆入力遮断動作を説明する左側面図（出力歯車は省略） 第２実施形態の逆入力遮断クラッチの縦断正面図 図５の偏心カム組込構造の変形例を示す縦断正面図 第３実施形態の逆入力遮断クラッチの縦断正面図 図７の入力軸およびカム受けの外観斜視図 図７のIX−IX線に沿った断面図 図７の出力軸支持構造の変形例を示す縦断正面図 第４実施形態の逆入力遮断クラッチの縦断正面図 図１１の偏心カム組込構造の変形例を示す縦断正面図 図１２のカム受け組込構造の変形例を示す縦断正面図 ａは第５実施形態の逆入力遮断クラッチの縦断正面図、ｂはａのXIV−XIV線に沿った断面図

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４は第１の実施形態を示す。この逆入力遮断クラッチは、円筒状の入力軸１と、入力軸１の内端側に一体形成される円筒状のカム受け２と、入力軸１と同一軸線Ｏ_１のまわりに回転する状態で配される出力軸３と、出力軸３の内端側に一体形成される円筒状の偏心カム４と、カム受け２の径方向外側に配されるハウジング５と、ハウジング５の一端部に嵌合する側板６とで基本的に構成されている。

前記ハウジング５は、内周に円筒面を有する筒状の本体部５ａの一端に、後述するように側板６と嵌合するための切欠き５ｂを複数設け、本体部５ａの他端の開口を塞ぐ円板部５ｃの中心に出力軸３を通す出力軸支持孔５ｄを設けたものである。また、前記側板６は、円板部６ａの外周から径方向に張り出す複数の取付部６ｂに取付孔６ｃを設け、円板部６ａの中心に入力軸１を通す入力軸支持孔６ｄを設けたものである。そして、このハウジング５と側板６とは、ハウジング本体部５ａの内周に側板６の円板部６ａを圧入すると同時に、ハウジング本体部５ａの切欠き５ｂに側板６の取付部６ｂを圧入することにより嵌合一体化され、側板６の取付部６ｂの取付孔６ｃで図示省略した外部の部材に固定される固定部材となっている。

前記入力軸１は、その内端部を側板６の入力軸支持孔６ｄの周縁部に回転可能に支持されており、外端部が電動モータ７の回転を減速して出力する減速機８に接続されている。また、前記出力軸３は、その内端部をハウジング５の出力軸支持孔５ｄの周縁部に回転可能に支持されており、外端部の外周に出力歯車９が嵌合固定されている。

前記入力軸１と一体のカム受け２は、入力軸１および出力軸３と同一の軸線Ｏ_１を有し、側板６の内側面に軸方向で摺接し、ハウジング本体部５ａの内周面とは接触しない状態で組み込まれている。一方、前記出力軸３と一体の偏心カム４は、入力軸１および出力軸３の軸線Ｏ_１と平行な偏心軸線Ｏ_２を有し、軸方向で見れば外周の一点が出力軸３の外周と重なり、かつ外径が出力軸３の外径よりも大きくなるように形成されている。

そして、カム受け２には偏心カム４と同一軸線Ｏ_２を有する偏心穴２ａが形成され、この偏心穴２ａに偏心カム４が玉軸受（転がり軸受）１０を介して相対回転可能に嵌め込まれている。なお、出力軸３と偏心カム４との間には、玉軸受１０を軸方向に位置決めするためのフランジ１１が形成されている。

ここで、カム受け２と偏心カム４の間に配されている玉軸受１０は、その他の転がり軸受や滑り軸受に代えることもできる。また、軸受を省略して、カム受けの偏心穴の内周面に偏心カムが摺接するようにしてもよい。

また、図示は省略するが、カム受け２と偏心カム４は、周方向の同一位置にマーキングが施されている。具体的には、例えば、カム受け２の出力軸３側の端面にその偏心穴２ａの内周のうちで軸線Ｏ_１から最も離れた位置を示すマーキングを施し、偏心カム４の入力軸１側の端面にはその外周のうちで軸線Ｏ_１から最も離れた位置を示すマーキングを施せばよい。このようにすれば、クラッチ組立時には、カム受け２と偏心カム４のそれぞれのマーキングが径方向で対向するようにカム受け２に偏心カム４を組み込むことにより、入力軸１と出力軸３の軸線Ｏ_１を容易に一致させることができ、その組込作業を効率よく行うことができる。

そして、入力軸１およびカム受け２を含む入力側部材の軸線Ｏ_１まわりの回転トルクが、出力軸３および偏心カム４を含む出力側部材の軸線Ｏ_１まわりの回転トルク、および出力側部材の偏心軸線Ｏ_２まわりの回転トルクよりも大きくなるように設定されている。この回転トルクの大小関係は、主として、前述のようにカム受け２を固定部材の一部である側板６に軸方向で摺接させることによって実現しているが、これ以外の手段を採用することもできる。例えば、カム受けをハウジング本体部の内周に摺動回転可能に嵌め込むようにしてもよいし、電動モータや減速機の構成の変更等により入力軸の回転抵抗が大きくなるようにしてもよい。

この逆入力遮断クラッチは、上記の構成であり、電動モータ７から減速機８を介して入力軸１に入力トルクが加えられたときは、ハウジング本体部５ａの内周円筒面に摺動回転可能に嵌め込まれたカム受け２が入力軸１と一体に回転し、カム受け２の偏心穴２ａに玉軸受１０を介して相対回転可能に嵌め込まれた偏心カム４が偏心回転（公転しながら自転）することにより、偏心カム４と一体に出力軸３が回転する。

一方、出力歯車９を介して出力軸３に逆入力トルクが加えられたときは、前記入力側部材の軸線Ｏ_１まわりの回転トルクが前記出力側部材の軸線Ｏ_１まわりの回転トルクおよび出力側部材の偏心軸線Ｏ_２まわりの回転トルクよりも大きいため、図４に示すように出力軸３が偏心軸線Ｏ_２のまわりに偏心回転しようとする。しかし、その出力軸３の偏心回転は固定部材であるハウジング５の出力軸支持孔５ｄの周縁部で規制されるので、出力軸３はロックされて回転せず、出力軸３から入力軸１への回転伝達は行われない。

なお、前述のようにカム受けをハウジング本体部の内周に摺動回転可能に嵌め込んでいる場合は、逆入力トルクを加えられた出力軸が偏心カムを介してカム受けを回転させようとすることにより、カム受けが傾いてカム受けのハウジング本体部との摺動抵抗が大きくなり、入力側部材が一層回転しにくくなるため、より確実に出力軸をロックすることができる。

そして、この逆入力遮断クラッチの構成では、小型のローラやばねを複数組み込んだ従来のロック式のものに比べて、製作時にカム面形成のような複雑な加工がないため、部品の製作や検査が容易になるし、部品点数が少なく組立も容易である。また、従来のローラやばねを組み込む楔形空間を形成するためのスペースも不要なので、クラッチ全体を容易に小型化することができる。

さらに、動作面においては、逆入力トルクが作用している状態で入力トルクを加えた場合に、従来のロック式のものでは、出力側部材のロック状態を解除してから入力側部材が出力側部材への回転伝達を開始するまでに、出力側部材が入力側部材よりも先に回転してしまう現象（先進み現象）が生じることがあるのに対し、この実施形態では、入力軸１が回転すると同時に出力軸３が回転し始めるので、先進み現象が生じるおそれがなく、スムーズに出力軸３への回転伝達を行えるという利点がある。

また、逆入力トルクを加えられたときに、出力軸３をロックしたハウジング５に生じる面圧が、従来のロック式の場合のローラと当接する部材に生じる面圧に比べて小さくなるので、ハウジング５の素材として金属よりも強度の低い樹脂材の採用も可能となる。そして、ハウジング５を含油樹脂材で形成すれば、クラッチ内部にグリース等の潤滑材を封入する必要がなくなり、潤滑材漏れの心配もなくなる。

図５は第２の実施形態を示す。この実施形態は、第１実施形態の偏心カム４の外径を出力軸３の外径と同じ寸法に形成し、偏心量（出力軸３の軸線Ｏ_１と偏心カム４の偏心軸線Ｏ_２との距離）を大きくしたものである。

この第２実施形態でも、第１実施形態と同様、カム受け２と偏心カム４の間の玉軸受１０は他のタイプの軸受に代えてもよいし、図６に示す変形例のように、玉軸受１０を省略し、カム受け２の偏心穴２ａの内周面に偏心カム４が摺接するようにして、図５の例よりもクラッチ全体の構造を簡略化するとともに径方向の小型化を図ることもできる。なお、図６の変形例では、玉軸受１０の省略に伴い、その位置決めのためのフランジ１１も省略され、出力軸３と偏心カム４とが直接に接続されている。

図７乃至図９は第３の実施形態を示す。この実施形態は、図７に示すように、第２実施形態の偏心カム４を延長して、カム受け２と偏心カム４の間に玉軸受１０を２列組み込むとともに、図８および図９に示すように、カム受け２の周方向の一箇所にスリット２ｂを設けて、各玉軸受１０の外輪の一部がハウジング本体部５ａの内周面に直接対向するまでカム受け２の外径を小さくすることにより、クラッチ全体の径方向の小型化を図ったものである。

図１０は上述した第３実施形態の変形例を示す。この変形例では、ハウジング５の円板部５ｃを厚くして、その円板部５ｃで玉軸受１２を介して出力軸３を回転可能に支持する構造とすることにより、入力軸１から出力軸３への回転伝達がよりスムーズに行えるようにしている。なお、この図１０の例では、出力軸３と偏心カム４との間に、偏心カム４側の玉軸受１０を軸方向に位置決めするフランジ１１のほかに、これに隣接する位置で出力軸３側の玉軸受１２を軸方向に位置決めするフランジ１３が設けられている。

図１１は第４の実施形態を示す。この実施形態は、図１０に示した第３実施形態の変形例の側板６とカム受け２との間に、カム受け２をハウジング本体部５ａの内周側に形成された段差面５ｅに軸方向で押し付ける円環状の板ばね１４（弾性部材）を組み込んだものであり、第１乃至第３の実施形態に比べて、入力側部材の回転トルクの調整が容易で、クラッチ動作の安定性向上が図れるという利点がある。

図１２は上記第４実施形態の変形例を示す。この変形例では、図１１のカム受け２を図２に示した形状のカム受け２に代えるとともに、カム受け２と偏心カム４の間の玉軸受１０およびハウジング５の円板部５ｃと出力軸３の間の玉軸受１２を省略して、カム受け２の偏心穴２ａの内周面に偏心カム４が摺接し、ハウジング５の円板部５ｃの内周面に出力軸３が摺接するようにしている。そして、ハウジング５の本体部５ａの一端の内周には、図１１の側板６に代えて入力軸１を通す入力軸支持孔１５ａがあけられた蓋部材１５を嵌め込み、この蓋部材１５とカム受け２の間に板ばね１４を組み込んでいる。なお、この蓋部材１５およびハウジング５の円板部５ｃには、それぞれの外側面に入力軸１および出力軸３をより安定して支持するための筒状部が設けられている。また、ハウジング５は、本体部５ａの他端側にフランジ部５ｆを一体形成し、このフランジ部５ｆに設けた複数の取付孔５ｇで図示省略した外部の部材に固定されるようにしている。

図１３は、第４実施形態の図１２の例をさらに変形した例を示す。この変形例では、図１２のハウジング５の複数の取付孔５ｇを有するフランジ部５ｆの位置をハウジング本体部５ａの一端側に変更するとともに、ハウジング本体部５ａの内周面およびカム受け２の外周面をそれぞれ一端側が大径となるテーパ形状に形成して、板ばね１４がカム受け２の外周テーパ面をハウジング本体部５ａの内周テーパ面に押し付けるようにしている。このため、図１２の例に比べて、カム受け２のハウジング５への押付面の面積が増えて、入力側部材の回転トルクが大きくなるので、板ばね１４をばね力の小さい小型のものに代えてクラッチ全体の小型化を図ることができる。

図１４（ａ）および（ｂ）は第５の実施形態を示す。この実施形態は、第４実施形態の図１２の例に対して、板ばね１４でカム受け２をハウジング５に押し付ける方向を変えたものである。

すなわち、この第５実施形態では、カム受け２の肉厚が厚くなる側の周方向中央部に軸方向溝２ｃを設け、この軸方向溝２ｃに組み込んだ二つ折りの板ばね１６により、カム受け２の肉厚が薄くなる側の外周面をハウジング本体部５ａの内周面に押し付けるようにしている。このようにカム受け２を径方向でハウジング５に押し付けるようにしても、第４実施形態と同様、簡単に入力側部材の回転トルクを調整してクラッチ動作の安定性向上を図ることができる。

なお、上述した各実施形態では、逆入力トルクを加えられた出力軸３は、偏心カム４の偏心軸線Ｏ_２のまわりの偏心回転がハウジング５の出力軸支持孔５ｄの周縁部で規制されることによってロックされるようになっているが、出力軸がハウジングに支持されていなくても、出力軸の偏心回転は出力歯車等を介して出力側の外部部材に規制されるので、逆入力トルクを加えられた出力軸がロックされて回転しないことに変わりはない。

また、第４および第５の実施形態においては、カム受け２をハウジング５に押し付ける板ばね１４、１６をほかの弾性部材に代えることもできるし、第４実施形態では、板ばね１４あるいはこれに相当する弾性部材の組込位置を変えて、カム受け２をハウジング５の他端側から固定部材を構成する側板６、蓋部材１５またはハウジング５に押し付けるようにしてもよい。

１ 入力軸
２ カム受け
２ａ 偏心穴
２ｂ スリット
３ 出力軸
４ 偏心カム
５ ハウジング（固定部材）
５ａ 本体部
５ｂ 切欠き
５ｃ 円板部
５ｄ 出力軸支持孔
６ 側板
６ｄ 入力軸支持孔
７ 電動モータ
８ 減速機
９ 出力歯車
１０ 玉軸受（転がり軸受）
１４、１６ 板ばね（弾性部材）
１５ 蓋部材

Claims (6)

1. 同一軸線のまわりに回転する状態で配されている入力軸および出力軸と、前記出力軸の軸線と平行な偏心軸線を有する状態で出力軸に設けられている円筒状の偏心カムと、前記入力軸の軸線と同一の軸線を有する状態で入力軸に設けられているカム受けとを備え、
   前記カム受けには前記偏心カムと同一軸線を有する偏心穴が形成されており、前記偏心カムは前記カム受けの偏心穴に相対回転可能に嵌め込まれており、前記入力軸およびカム受けを含む入力側部材の前記入力軸の軸線まわりの回転トルクが、前記出力軸および偏心カムを含む出力側部材の前記出力軸の軸線まわりの回転トルクよりも大きく、かつ前記入力側部材の前記入力軸線まわりの回転トルクが、前記出力側部材の前記偏心カムの偏心軸線まわりの回転トルクよりも大きく設定されており、
   前記入力軸に入力トルクが加えられたときは、前記入力軸と一体にカム受けが回転し、前記カム受けと前記カム受けの偏心穴に嵌め込まれている偏心カムが前記入力軸または前記出力軸の軸線まわりに回転して、前記偏心カムと一体に出力軸が回転し、
   前記出力軸に逆入力トルクが加えられたときは、前記出力側部材が前記入力側部材の前記入力軸の軸線まわりの回転トルクに抑えられて前記偏心カムの偏心軸線まわりに回転しようとして回転不能に固定された固定部材にロックして、前記出力軸から入力軸への回転トルクが遮断される逆入力遮断クラッチ。
2. 前記カム受けと軸方向で対向する位置またはカム受けの径方向外側に、カム受けと摺接する固定部材が配されていることを特徴とする請求項１に記載の逆入力遮断クラッチ。
3. 前記カム受けを軸方向または径方向で前記固定部材に押し付ける弾性部材が組み込まれていることを特徴とする請求項２に記載の逆入力遮断クラッチ。
4. 前記偏心カムとカム受けとの間に転がり軸受が配されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の逆入力遮断クラッチ。
5. 前記偏心カムとカム受けとが摺接していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の逆入力遮断クラッチ。
6. 前記カム受けと偏心カムの周方向の同一位置にマーキングが施されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の逆入力遮断クラッチ。

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