JP2895509B2 - リニアクラッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、直線的な運動の伝達、遮断を行なう場合
等に用いるリニアクラッチに関するものである。

〔従来の技術とその問題点〕

一般に、回転トルクの伝達、遮断を行なうクラッチに
は多くのものが存在するが、直線運動の伝達、遮断を行
なうようにしたリニアクラッチは未だ存在しない。

しかし、実際の機械、装置においては、駆動軸の軸方
向の直線運動をこれと同軸に配置した被駆動軸に伝え、
被駆動軸からの直線運動は遮断して駆動軸に伝達されな
いようにななければならない場合が生じる。

上記のような場合、従来は、回転方向クラッチの作動
方向を、ロッドやカムを用いて直線運動に変換して用い
るようにしており、これでは構造が複雑になると同時
に、装置全体が大型化するという問題が生じる。

〔発明の課題〕

この発明は上記の点に鑑み、直線運動の伝達、遮断を
行なうことができるようにした新規なリニアクラッチを
提供することを技術的課題としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するために、第１の発明において
は、外輪の軸心上に配置された出力軸と、その出力軸と
同軸上に配置された入力軸のそれぞれを軸方向に移動自
在に支持し、この出力軸と入力軸とを連結し、その連結
部に軸方向すきまを設け、上記出力軸と入力軸との間
に、その両軸を上記軸方向すきまの中立位置に保持し、
設定弾力を越えた軸力が付与されたとき軸方向すきまが
無くなるまで弾性変形する軸力設定弾性部材を設け、前
記外輪の内径面には軸心に平行するカム面を設け、出力
軸の外径面には上記カム面との間で軸方向の両端部が狭
い楔形空間を形成する係合面を形成し、前記入力軸には
カム面と係合面間に組込まれる保持器を設け、その保持
器には、楔形空間と対向する位置にポケットを形成し、
このポケット内に一対の係合子と、その係合子を相反す
る方向に押圧してポケットの軸方向で対向する端面に係
合子を押し付ける弾性部材を組込み、前記出力軸が軸方
向すきまの中立位置に保持される状態において、係合子
は前記係合面に対して非係合状態に保持され、出力軸が
入力軸に対して移動したとき、係合子がカム面および係
合面のそれぞれに係合するようにした構成を採用したの
である。

また、第２の発明においては、外輪の軸心上に配置さ
れた出力軸と、その出力軸と同軸上に配置された入力軸
のそれぞれを軸方向に移動自在に支持し、この出力軸と
入力軸とを連結し、その連結部に軸方向すきまを設け、
上記出力軸と入力軸とを上記軸方向すきまの中立位置に
保持し、設定弾力を越えた軸力が付与されたとき軸方向
すきまが無くなるまで弾性変形する軸力設定弾性部材で
入力軸と出力軸とを連結し、前記外輪の内径面には軸心
に平行するカム面を設け、出力軸の外径面には上記カム
面との間で軸方向の両端部が狭い楔形空間を形成する係
合面を形成し、前記入力軸にはカム面と係合面間に組込
まれる保持器を設け、その保持器には、楔形空間と対向
する位置にポケットを形成し、このポケット内に一対の
係合子と、その係合子を相反する方向に押圧して楔形空
間の狭小部に係合子を噛み込ませる弾性部材とを組込
み、上記係合子と前記ポケットの軸方向の端面間に形成
されるポケットすきまを前記軸方向すきまより小さくし
た構成を採用したのである。

さらに、第３の発明においては、外輪の軸心上に配置
された出力軸と、その出力軸と同軸上に配置された入力
軸のそれぞれを軸方向に移動自在に支持し、この出力軸
と入力軸とを連結し、その連結部に軸方向すきまを設
け、前記外輪の内径側に円筒形のカム面を設け、出力軸
の外径面には上記カム面との間で軸方向の両端が狭い楔
形空間を形成する係合面を形成し、その係合面とカム面
の間に組込まれた保持器を入力軸に連結し、この保持器
には、楔形空間と対向する位置にポケットを設け、その
ポケット内に一対の係合子と、その係合子を相反する方
向に押圧して楔形空間の狭小部に係合子を噛み込ませる
弾性部材とを組込み、その係合子とポケットの端面に形
成されるポケットすきまを前記軸方向すきまより小さく
した構成を採用したのである。

〔作用〕

第１の発明において、外輪を固定した使用状態では、
入力軸を軸方向に直線運をさせると、その軸力が軸力設
定弾性部材の設定ばね力より小さい場合、入力軸の直線
運動は、設定弾性部材を介して出力軸に伝達され、出力
軸が軸方向に移動する。

入力軸の軸力が軸力設定弾性部材の設定ばね力を越え
ると、軸方向すきまが無くなるまで入力軸が出力軸に対
して移動して両軸が軸方向に係合する。その係合によっ
て、入力軸の直線運動が出力軸に伝達される。ここで、
入力軸が軸方向すきまの範囲内において出力軸に対して
相対移動するとき、一対の係合子は保持器と共に移動
し、入力軸の移動方向前側の係合子はカム面および係合
面のそれぞれに接触する。そして、入力軸と出力軸とが
共に移動するとき、その移動方向前側の係合子はカム面
に沿って移動し、入力軸と出力軸の両軸の移動を阻止す
ることはない。

上記と逆に、出力軸が直線運動すると、その軸力が軸
力設定弾性部材の設定ばね力より小さい場合、軸力設定
弾性部材を介して入力軸に伝達され、設定ばね力より軸
力が大きくなると、係合子がカム面および係合面に係合
し、その係合によって出力軸は停止する。このため、出
力軸から入力軸に直線運動が伝達されるのを防止するこ
とができる。

第２の発明においても上記同様に、入力軸の直線運動
を出力軸に伝達することができると共に、出力軸から入
力軸に直線運動が伝達されるのを防止することができ
る。

第３の発明においては、入力軸が軸方向に移動する
と、軸力の大きさに関係なく軸方向すきまが無くなるま
で入力軸が軸方向に移動し、入力軸と出力軸が係合する
状態において、入力軸と共に出力軸が軸方向に移動す
る。

また、出力軸が直線運動すると、係合子がカム面およ
び係合面に係合し、その係合によって出力軸が停止する
ため、入力軸に出力軸の直線運動が伝達されるのを防止
することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第１図および第２図は、この発明に係るリニアクラッ
チの第１の実施例を示す。

図示のように、外輪１の内径面に沿って一対の軸受
２、２がスライド自在に組込まれ、その一方の軸受２に
よって出力軸３が支持されている。また、他方の軸受２
によって入力軸４が支持され、その入力軸４の端部に設
けた一対の板状の保持器５が外輪１と出力軸３との間に
組込まれている。

上記保持器５によって両端部が支持されたピン６は出
力軸３に形成した径方向のピン挿入孔７に挿入され、そ
のピン挿入孔７とピン６との間に軸方向すきまＡが設け
られている。

また、一対の保持器５には軸力設定弾性部材としての
板ばね８の両端部が支持され、その板ばね８の中途は出
力軸３の端部に設けたばね挿入溝９に挿通されている。
この板ばね８の弾力によって、ピン６は軸方向すきまＡ
の中立状態に保持されている。

前記外輪１の内径面には上記保持器５の外側に一対の
カムブロック10が取付けられ、そのカムブロック10の内
面は軸芯に平行なカム面11とされている。

一方、出力軸３の端部外周には、上記カム面11と対向
位置に両端部が内方傾斜する係合面12が設けられ、その
係合面12と上記カム面11との間に楔形空間13が形成され
ている。

前記保持器５には、上記係合面12と対向位置にポケッ
ト14が形成され、そのポケット14内にローラから成る一
対の係合子15、16が組込まれている。この係合子15、16
は、その間に組込んだ弾性部材17により相反する方向に
押されてポケット14の軸方向で対向する端面に押し付け
られている。上記係合子15、16がポケット14の端面に当
接する状態において、係合子15、16はカム面11および係
合面11に非係合の状態とされている。

第１の実施例で示すリニアクラッチは上記の構造から
成り、次にその作用を説明する。

いま、外輪１を固定し、入力軸４を軸方向に押し込む
と、その軸力が軸力設定弾性部材８の設定ばね力より小
さい場合は、軸力設定弾性部材８の変形が小さく、入力
軸４の軸方向の移動を軸力設定弾性部材８を介して出力
軸３に伝達することができる。

入力軸４の軸力が軸力設定弾性部材８の設定ばね力を
越えると、軸力設定弾性部材８が大きく変形してピン６
がピン孔７の内径面に係合し、その係合によって、入力
軸４の軸方向の移動が出力軸３に伝達され、軸受２と共
に軸方向に移動する。

ここで、ピン６がピン孔７の内径面に係合するまで入
力軸４が出力軸３に対して移動するとき、保持器５のポ
ケット14内に組込まれた一対の係合子15、16は軸方向に
移動し、その移動方向前側の係合子16はカム面11および
係合面12のそれぞれに接触する。そして、入力軸４と出
力軸３が共に移動すると、移動方向前側の係合子16はカ
ム面11に沿って移動し、入力軸４および出力軸３の両軸
の軸方向の移動を阻害することはない。

また、入力軸４を引き込んだ場合も上記と同様に出力
軸３が軸方向に移動する。

したがって、入力軸４から出力軸３を動かす場合は、
軸力の大きさに拘わらず入力軸４と共に出力軸３を動か
すことができる。

一方、出力軸３にキックバックが生じ、その出力軸３
が入力軸４に向けて移動されると、その出力軸３の軸力
が軸力設定弾性部材８の設定ばね力より小さい場合は、
出力軸３と共に入力軸４が軸方向に移動する。出力軸３
の軸力が上記設定ばね力より大きい場合は、出力軸３が
保持器５に対して軸方向に相対的に移動し、出力軸３の
移動方向後側の係合子16がカム面11および係合面12に係
合する。その係合によって出力軸３は停止し、出力軸３
と共に入力軸４が軸方向に移動するのが防止される。

以上は、外輪１を固定した使用であるが、リニアクラ
ッチの使用はこれに限定されない。例えば軸力設定弾性
部材８の変形量を検出するセンサーを設け、そのセンサ
ーおよび制御装置によって制御される駆動装置の作動に
より外輪１を出力軸３に向けて移動させるようにすれ
ば、入力軸４と外輪１の２つの軸力を出力軸３に伝達す
ることができ、動力倍力装置として使用することができ
る。

第３図および第４図は、この発明に係るリニアクラッ
チの第２の実施例を示す。この第２の実施例において
は、第１の実施例におけるローラから成る係合子15、16
に代えてくさびブロックから成る係合子25、26をポケッ
ト14内に組込むようにしており、他の構成および作用は
第１の実施例と同じであるため説明を省略する。

第５図および第６図は、この発明に係るリニアクラッ
チの第３の実施例を示す。この実施例においては、外輪
１の内径側に円筒形のカム面21を設け、一方出力軸３の
端部外周に軸方向の両端部を円錐形とした係合面22を形
成してある。そして、保持器５′は円筒形とし、その保
持器５′の周方向に複数のポケット14を設け、各ポケッ
ト14内にボールから成る一対の係合子35、36と弾性部材
17とを組込み、その弾性部材17の弾力により係合子35、
36を相反する方向に押して各係合子35、36をカム面21お
よび係合面22に係合させてある。その係合状態におい
て、係合子35、36とポケット14の端面間にポケットすき
まＢが形成され、そのポケットすきまＢはピン６とピン
挿入孔７間に形成された軸方向すきまＡより小さくなっ
ている。

また、入力軸４の端面に孔18を形成し、出力軸３の端
面に設けた突軸19を上記孔18に挿入して出力軸３の端部
を受け、第１の実施例で示す軸力設定弾性部材８を省略
してある。

他の構成は、第１の実施例と同じであるため、同一の
部品には同一符号を付して説明を省略する。

この第３の実施例においては、入力軸４の軸力の大き
さに関係なく、その入力軸４の直線運動を出力軸３に伝
えることができると共に、出力軸３の直線運動が入力軸
４に伝達されるのを防止することができる。

第７図はこの発明に係るリニアクラッチの第４の実施
例を示す。この第４の実施例においては、外輪１の内径
面に沿って摺動自在に設けられた一対の軸受２で筒状の
出力軸３の両端部を支持し、その出力軸３の内側に入力
軸４をスライド自在に挿入してある。

また、出力軸３にピン孔７を形成し、そのピン孔７に
軸方向すきまＡをもって挿入されたピン６で入力軸４と
保持器５′とを連結している。

他の構成は第３の実施例と同様であるため、同一部品
に同一符号を付して説明を省略する。

この第４の実施例においては、軸受２で出力軸３の両
端部を支持し、その出力軸３で入力軸３を支持している
ため、入力軸４と出力軸３の軸方向の折れ曲がりがな
く、剛性の高いリニアクラッチを提供することができ
る。

第８図および第９図は、この発明に係るリニアクラッ
チの第５の実施例を示す。この実施例においては、第３
の実施例で示すボールから成る係合子35、36に代えて、
クサビブロックから成る係合子45、46を用いており、他
の構成および作用は第３の実施例と同じであるため、同
一部品に同一符号を付して説明を省略する。

なお、47は周方向に並ぶ係合子45、46の連結用ガータ
スプリングを示す。

〔発明の効果〕

本発明は上記のように構成したので下記に示す効果を
奏する。

第１の発明および第２の発明においては、入力軸の直
線運動を出力軸に伝達することができると共に、出力軸
からはその出力軸の軸力の大きさに応じて入力軸に伝え
たり、遮断したりすることができるリニアクラッチを可
能とすることができる。

第３の発明においては、入力軸から出力軸に直線運動
を伝達することができると共に、出力軸からは軸力の大
きさに関係なく入力軸に直線運動が伝達されるのを防止
することができるリニアクラッチを可能とすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係るリニアクラッチの第１の実施
例を示す縦断正面図、第２図は第１図のII−II線に沿っ
た断面図、第３図は同上リニアクラッチの第２の実施例
を示す縦断正面図、第４図は第３図のIV−IV線に沿った
断面図、第５図は同上リニアクラッチの第３の実施例を
示す縦断正面図、第６図は第５図のVI−VI線に沿った断
面図、第７図は同上リニアクラッチの第４の実施例を示
す縦断正面図、第８図は同上リニアクラッチの第５の実
施例を示す縦断正面図、第９図は第８図のIX−IX線に沿
った断面図である。 １……外輪、３……出力軸、４……入力軸、５、５′…
…保持器、６……ピン、７……ピン挿入孔、８……軸力
設定弾性部材、11、21……カム面、12、22……係合面、
13……楔形空間、14……ポケット、15、16、25、26、3
5、36、45、46……係合子、17……弾性部材。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外輪の軸心上に配置された出力軸と、その
   出力軸と同軸上に配置された入力軸のそれぞれを軸方向
   に移動自在に支持し、この出力軸と入力軸とを連結し、
   その連結部に軸方向すきまを設け、上記出力軸と入力軸
   との間に、その両軸を上記軸方向すきまの中立位置に保
   持し、設定弾力を越えた軸力が付与されたとき軸方向す
   きまが無くなるまで弾性変形する軸力設定弾性部材を設
   け、前記外輪の内径面には軸心に平行するカム面を設
   け、出力軸の外径面には上記カム面との間で軸方向の両
   端部が狭い楔形空間を形成する係合面を形成し、前記入
   力軸にはカム面と係合面間に組込まれる保持器を設け、
   その保持器には、楔形空間と対向する位置にポケットを
   形成し、このポケット内に一対の係合子と、その係合子
   を相反する方向に押圧してポケットの軸方向で対向する
   端面に係合子を押し付ける弾性部材を組込み、前記出力
   軸が軸方向すきまの中立位置に保持される状態におい
   て、係合子は前記係合面に対して非係合状態に保持さ
   れ、出力軸が入力軸に対して移動したとき、係合子がカ
   ム面および係合面のそれぞれに係合するようにしたリニ
   アクラック。
2. 【請求項２】外輪の軸心上に配置された出力軸と、その
   出力軸と同軸上に配置された入力軸のそれぞれを軸方向
   に移動自在に支持し、この出力軸と入力軸とを連結し、
   その連結部に軸方向すきまを設け、上記出力軸と入力軸
   とを上記軸方向すきまの中立位置に保持し、設定弾力を
   越えた軸力が付与されたとき軸方向すきまが無くなるま
   で弾性変形する軸力設定弾性部材で入力軸と出力軸とを
   連結し、前記外輪の内径面には軸心に平行するカム面を
   設け、出力軸の外径面には上記カム面との間で軸方向の
   両端部が狭い楔形空間を形成する係合面を形成し、前記
   入力軸にはカム面と係合面間に組込まれる保持器を設
   け、その保持器には、楔形空間と対向する位置にポケッ
   トを形成し、このポケット内に一対の係合子と、その係
   合子を相反する方向に押圧して楔形空間の狭小部に係合
   子を噛み込ませる弾性部材とを組込み、上記係合子と前
   記ポケットの軸方向の端面間に形成されるポケットすき
   まを前記軸方向すきまより小さくしたリニアクラッチ。
3. 【請求項３】外輪の軸心上に配置された出力軸と、その
   出力軸と同軸上に配置された入力軸のそれぞれを軸方向
   に移動自在に支持し、この出力軸と入力軸とを連結し、
   その連結部に軸方向すきまを設け、前記外輪の内径側に
   円筒形のカム面を設け、出力軸の外径面には上記カム面
   との間で軸方向の両端が狭い楔形空間を形成する係合面
   を形成し、その係合面とカム面の間に組込まれた保持器
   を入力軸に連結し、この保持器には、楔形空間と対向す
   る位置にポケットを設け、そのポケット内に一対の係合
   子と、その係合子を相反する方向に押圧して楔形空間の
   狭小部に係合子を噛み込ませる弾性部材とを組込み、そ
   の係合子とポケットの端面に形成されるポケットすきま
   を前記軸方向すきまより小さくしたリニアクラッチ。