JP5185209B2 - 逆入力遮断クラッチ - Google Patents

Description

この発明は、入力側からの回転駆動力は出力側に伝達され、出力側からの回転力は入力側に伝達されない逆入力遮断クラッチに関する。

駆動側である入力側からの双方向の駆動力が従動側である出力側に伝達され、出力側からの回転力は入力側に伝達されない逆入力遮断クラッチは既に提案されている。例えば、入力側からの双方向の駆動力が出力側に伝達され、出力側からの外力は入力側に伝達されない逆入力遮断クラッチの例として、出力部材に回転力が与えられると、入力部材がロックされる機構を有し、そのロックする機構によって出力部材が回転できなくなり、出力側からの回転力は入力側に伝達されない逆入力遮断クラッチが提案されている（特許文献１、２参照）。

これらの逆入力遮断クラッチは、出力部材に回転力が与えられると、出力部材とハウジングとの間に位置するローラー又はボールのような転動部材が出力部材とハウジングとに食い込むことによりロック状態になり、出力部材が回転できなくなる。この構造の逆入力遮断クラッチは、応答性を高めると共に確実に動作させるために、バネ部材の各バネ片によってそれぞれのローラー部材にその回転方向に押圧力（与圧）を与えている。一般にバネ体は、逆入力遮断クラッチの小型軽量化及びコストなどの面から、あまり大きくはできず、通常は薄いバネ片を必要数有するものである。

このようなバネ体を用いた逆入力遮断クラッチの場合、潤滑剤が封入されない構造のもの、あるいは潤滑剤が封入されてもその粘度が低い場合には粘着力が弱いので、支障なく確実に動作する。しかし、粘度が比較的高いグリースのような潤滑剤が封入された場合には、その潤滑剤の大きな粘着力がバネ部材の弾力性の方向と逆に作用するために、出力部材に外力が与えられたときには転動部材が食い込むまでの時間を要する。つまり、入出力遮断動作の即応性が悪くなり、特に入力部材に加えられる回転駆動力の逆転の際にスムーズに動作せず、衝撃音や振動が発生するなどの問題が生じる。また、このことは出力部材に結合される負荷の動作に支障を生じたり、入力部材に結合される駆動機構に負担を強いたりする。

特開２００７−２３９８９１号公報 特開２００８−１０１７１５号公報

本発明が解決しようとする問題点は、粘度が高いために粘着力が比較的大きなグリースなどの潤滑剤を封入した逆入力遮断クラッチにおいては、潤滑剤の粘着力によってバネ体が転動部材に与える与圧が低減されるために、特に入力部材の回転駆動力が逆転の際に転動部材の食い込み動作に遅れが生じることにある。

本発明は、互いに係合し合う構造の入力部材と出力部材と、転動部材とバネ体とをハウジングに収納してなり、それら入力部材と出力部材との間に位置して、出力部材に外力が加えられるときには転動部材が出力部材とハウジングとの間に食い込んで入出力遮断を行う入出力遮断クラッチであって、入力部材及び出力部材の中心軸線方向の押圧力(与圧）を転動部材に付与する環状のバネ部材を、少なくともハウジングの側壁部と転動部材との間、又はハウジングを閉じる蓋部と転動部材との間に備えることにより、転動部材の食い込み動作に遅れを生じない逆入力遮断クラッチを提供する。

本発明によれば、薄型のバネ体で所望の大きさの押圧力を転動部材に与えることができるので、所望のハウジングの中に粘着力の高い潤滑剤が封入されていても、特に入力部材にかけられる回転駆動力の逆転の際においてもスムーズに動作して衝撃音や振動を生じない小型で経済性に優れた逆入力遮断クラッチを提供できる。更にまた、入力部材と出力部材が互いにしっかりとは結合されていないので、入力部材と出力部材とを別々に取り扱うことができ、容易にハウジングに対して組み込み、又は取り外しを行うことができる。

本発明の実施形態１に係る逆入力遮断クラッチの外観を示す図面である。 本発明の実施形態１に係る逆入力遮断クラッチのハウジングを示す図面である。 本発明の実施形態１に係る逆入力遮断クラッチの入力部材を示す図面である。 本発明の実施形態１に係る逆入力遮断クラッチの入力部材を示す図面である。 本発明の実施形態１に係る逆入力遮断クラッチの入力部材の一部分を示す図面である。 本発明の実施形態１に係る逆入力遮断クラッチの出力部材を示す図面である。 本発明の実施形態１に係る逆入力遮断クラッチの出力部材を示す図面である。 本発明の実施形態１に係る逆入力遮断クラッチを説明するための図面である。 本発明の実施形態１に係る逆入力遮断クラッチに用いられるバネ部材を説明するための図面である。 発明の実施形態１に係る逆入力遮断クラッチの構造を説明するための図面である。 発明の実施形態１に係る逆入力遮断クラッチの動作を説明するための図面である。 発明の実施形態１に係る逆入力遮断クラッチの動作を説明するための図面である。 発明の実施形態１に係る逆入力遮断クラッチの動作を説明するための図面である。

本発明に係る逆入力遮断クラッチは、入力部材及び出力部材の中心軸線と同方向の押圧力(与圧）を転動部材に付与する環状のバネ部材を、少なくともハウジングの側壁部と転動部材との間、又はハウジングを閉じる蓋部と転動部材との間に備えることによって、比較的粘度の高い潤滑剤がハウジング内に封入されていても、潤滑剤の粘着力に影響されることなく、入力部材に加えられる回転駆動力の逆転時においてもスムーズに動作することが特徴である。

[実施形態１]
図１ないし図１３によって本発明に係る実施形態１の逆入力遮断クラッチを説明する。
この逆入力遮断クラッチは、主に図１と図２とに示すようなハウジング１、図３〜図５などに示されているような入力部材３、図６、図７などに示されているような出力部材５、図８、図１０〜図１３などに示されているローラー部材又はボール部材（以下では総称して転動部材７と言う。）、及び図９などに例示されているバネ部材９とからなる。

先ず、図１及び図２によってハウジング１を説明する。図１は本発明の逆入力遮断クラッチの基本的な外観の一例を示す図である。図２（Ａ）はハウジング１を左側から見た図を示し、図２（Ｂ）はハウジングの断面を示す。ハウジング１はハウジング部材１１とハウジング部材１１を閉じる蓋部１２とからなる。ハウジング部材１１は、円筒状内壁面１３を有する円筒状部１４と、円筒状部１４の一端を閉じる底部の働きを行う側壁部１５とからなる。側壁部１５は中央に貫通孔１６を有するとともに、貫通孔１６を囲む短円筒状の導出部１７とを備える。この導出部１７には、図１０で示すように、必要に応じて焼結金属にオイルを滲み込ませた含油メタル、あるいは小型のボールベアリング又はローラベアリングのような回転促進部材２０が備えられる。なお、ハウジング１は種々の金属材料、又はエンジニアリングプラスチック材料などからなり、特に材料は限定しない。

以上ではハウジング１の基本的な構造について説明したが、ハウジング部材１１は２重構造であってもよい（不図示）。後述するが、図１２に示すように、転動部材７が円筒状部１４の円筒状内壁面１３と出力部材５との間に食い込む動作があるために、耐摩擦力の大きな材料からなる第１のハウジング部材とこれを覆う第２のハウジング部材とからなってもよい。また、円筒状部１４の円筒状内壁面１３と転動部材７との摩擦力の均一化を図るために、円筒状内壁面１３に狭い円環状の溝を一つ以上備えてもよい。また、ハウジング１の形状は、取付けられる機器の要求にしたがって任意に変更できる。

次に、入力部材３を図３〜図５によって説明する。図３は入力部材３の斜視図である。図４（Ａ）は入力部材の正面図、図４（Ｂ）は入力部材の断面図、図４（Ｃ）は入力部材の裏面図をそれぞれ示す。図５は入力部材３の一部分を拡大して示す図である。入力部材３は、ハウジング１におけるハウジング部材１１の側壁部１５の貫通孔１６を挿通し、その貫通孔の径よりも若干小さい直径を有する円柱状の入力軸部３１、及び入力軸部３１の一端に固定された又は入力軸部３１と一体的に形成されている入力係合部３２を備える。入力係合部３２は、入力軸部３１の先端を中央部として放射の外方向に広がる正５角形状の入力共通部３３と五つの入力係合片３４、３５、３６、３７、３８とからなる。入力係合片３４〜３８は、正５角形状の入力共通部３３の各角部から等間隔で、入力軸部３１の中心を通ってその軸方向に延びる中心軸線Ｚ１の方向に延びて所定の厚みを有すると共に、中心軸線Ｚ１に対して外方向（放射方向）に延びる。

また、入力係合片３４、３５、３６、３７、３８はそれぞれ円弧状外壁面Ａ(図３など)と、円弧状内壁面Ｂ（図４など）と、円弧状外壁面Ａと円弧状外壁面Ａとの間の凹状外壁面Ｃとを有する。五つの円弧状内壁面Ｂを結ぶ仮想の円の直径は、後述する出力部材５の五つの出力係合片の大きさによって決まり、円弧状内壁面Ｂが五つの出力係合片に接触せずに所定の間隔が存在するような大きさになっている。したがって、図３に示す入力係合片３４〜３８の五つの円弧状内壁面Ｂなどは、後述する出力部５の出力係合部５２を受け入れるのに適した空間を形成する。

五つの入力係合片３４〜３８は同一形状であって、大きさが等しく、隣り合う入力係合片と入力係合片との間の間隙は全部ほぼ同じである。したがって、以下の説明では、代表して入力係合片３４について説明するが、他の入力係合片３５〜３８も同様であるものとする。図５に示すように、一例として入力係合片３４が左右双方の側壁面に、入力部材３の回転方向に対して所定の角度を有する傾斜接触面３４Ｇを備え、傾斜接触面３４Ｇが破線で示す転動部材７に押し当てられるときに内方向、つまり転動部材７の中心点Ｏに向うベクトルをもつ押圧力を与える。なお、凹状外壁面Ｃはハウジング部材１１の円筒状内壁面１３と入力係合片３４との接触面積を小さくすると共に、グリースのような潤滑剤が収容される潤滑剤溜りを形成する。

ここで、ハウジング１内で入力部材３が安定に回転動作を行えるように、入力係合片３４〜３８の五つの円弧状外壁面Ａが形成する仮想円の直径は、ハウジング部材１１における円筒状部１４の円筒状内壁面１３の直径よりも若干小さいのが好ましい。また、図３、図４では入力係合片３４〜３８の五つの円弧状外壁面Ａが形成する仮想円の直径が正５角形状の入力共通部３３の外径よりも大きくなっているが、同等か又は逆に小さくてもよい。例えば、入力共通部３３の外形が円形であって、その円の直径が入力係合片３４〜３８の五つの円弧状外壁面Ａが形成する仮想円の直径とほぼ同じか、あるいはその直径よりも大きくてもよい。この場合には、入力共通部３３の外径はハウジング１内で入力部材３が問題なく回転動作を行うように、入力共通部３３の最大径はハウジング部材１１における円筒状部１４の円筒状内壁面１３の直径よりも小さい。なお、正５角形状の入力共通部３３として説明したが、正６角形状など他の多角形又は円形状であって、互いに一定間隔で位置する入力係合片を備えても勿論よい。

次に、出力部材５を図６及び図７により説明する。図６は出力部材５の斜視図である。図７（Ａ）は出力部材５を側面から見た図であり、図７（Ｂ）は出力部材５を正面から見た図である。図６、図７に示すように、出力部材５は、図１に示したハウジング１における蓋部１２の不図示の貫通孔を挿通する外径を有する出力軸部５１、及び出力軸部５１の一端に出力軸部５１と一体的に形成された又は螺合などにより固定された出力係合部５２を備える。出力軸部５１の中心点を通ってその軸方向に延びる中心軸線Ｚ２は、入力部材３の前述した中心軸線Ｚ１と同軸である。出力係合部５２は、出力軸部５１の先端における出力共通部５３とその出力共通部５３から放射方向に等間隔で延びる五つの出力係合片５４、５５、５６、５７、５８を有する。出力係合片５４〜５８は、中心軸線Ｚ２の方向に延びて所定の厚みを有すると共に、中心軸線Ｚ２に対して放射方向、つまり外方向に延びる。五つの出力係合片５４〜５８は同一形状であって、大きさが等しい。

出力係合部５２は入力係合片３４〜３８で形成される空間に配置される。図８に示すように、ハウジング部材１１内において五つの出力係合片５４〜５８はそれぞれ隣り合う入力係合片３４〜３８の側面との間に任意の間隔で位置する。出力係合片５４の先端面５４ａ（図７）は緩やかに湾曲しているか、あるいは平坦状になっており、出力部材５が回転すると、円筒状内壁面１３と先端面５４ａとの距離が小さくなり、転動部材７が食い込む。先端面５４ａは図７に鎖線で示す転動部材７を支持する。出力部材５に回転力がかかっていない状態では、転動部材７は先端面５４ａのほぼ中央に位置し、転動部材７とハウジング部材１１の円筒状内壁面１３との間には微小な空隙が存在する。したがって、転動部材７はフリーの状態にある。しかし、出力部材５が左右いずれかに僅かに回転すると、先端面５４ａが傾くことにより、転動部材７がハウジング部材１１の円筒状内壁面１３と出力係合片５４の先端面５４ａとの間に食い込む。他の出力係合片５５、５６、５７、５８のそれぞれの先端面も出力係合片５４の先端面５４ａと同様である。また、図１とは逆に、出力部材５がハウジング１における底部側で、入力部材３が蓋部１２側に位置しても勿論よい。なお、この実施例では転動部材７としてローラー部材を用いているが、必要とされるトルクが小さい場合などではボールを用いてもよい。

次に、前述したような入力部材３と出力部材５と転動部材７とをハウジング１内へ組み込んだ状態について説明する。図８は、ハウジング１の底側から見た図であり、ハウジング部材１１の底部である側壁部１５を除去した状態における円筒状部１４を示している。図８の手前がハウジング部材１１の底部であり、図１に示したように入力軸部３１をハウジング部材１１の側壁部１５に形成されている貫通孔１６（図２）を通して導出する。次に、出力部材５の出力係合部５２をハウジング部材１１の円筒状部１４に挿入し、出力係合部５２の五つの出力係合片５４、５５、５６、５７、５８がそれぞれ入力係合部３２の入力係合片３４、３５、３６、３７、３８の隣り合うものの間のほぼ真ん中に位置するように配置され、五つの出力係合片５４〜５８のそれぞれの先端面（例えば５４ａ）と円筒状部１４の円筒状内壁面１３との間に転動部材７がそれぞれ配置される。なお、図８においてはバネ部材９を図示していない。

次に、図９及び図１０によってバネ部材９について説明する。図示しないが、従来のバネ部材は各バネ片によって各転動部材に対して、それらの回転方向及びその回転方向と逆向きの与圧を与えていた（例えば特許文献１、２）。本発明では、図８に示したそれぞれの転動部材７が転動するその転動の中心、つまり前述した入力部材３の中心軸線Ｚ１及び出力部材５の中心軸線Ｚ２と同軸の中心軸線Ｚ３の方向に、バネ部材９が押圧力をそれぞれの転動部材７に付与するところに特徴がある。このようなバネ部材９は簡単な構造で所望の大きさの押圧力を転動部材７に与えることができ、しかも簡単に逆入力遮断クラッチに組み込むができ、低コストである。

一例として、バネ部材９は円環状又は多角形状の第１、第２の環状板９１、９２とこれらに挟まれた円環状又は多角形状の環状弾性部材９３とからなる。第１、第２の環状板９１、９２は比較的耐摩耗性の高い材料、例えば金属材料からなるワッシャのようなものである。環状弾性部材９３は板バネの一種であるウエーブバネ又はゴム材料などで構成されるリングからなる。第１、第２の環状板９１、９２は、入力軸部３１又は出力軸部５１の外径よりも幾分大きな中央穴９４を備えている。環状弾性部材９３も中央穴９４と同程度かそれよりも大きな中央穴を備えている。また、第１、第２の環状板９１、９２及び環状弾性部材９３は、ハウジング部材１１の円筒状内壁面１３に納まる外径を有する。第１、第２の環状板９１、９２及び環状弾性部材９３がハウジング部材１１内で安定に動作するように、それらの最大の外径は、少なくともハウジング部材１１における円筒状部１４の円筒状内壁面１３よりも幾分小さいのが好ましい。

また、図示しないが、バネ部材９は入力軸部３１又は出力軸部５１が挿通する穴を有する円環状部又は多角形状部と、中心軸線Ｚ３に対して外方向に延びるバネ片とからなる１枚の板状のバネ体だけから構成されてもよい。この場合には、弾性に富んだ比較的厚い金属板をプレスなどによって打ち抜いてバネ部材９となるバネ体を形成し、そのバネ体の各バネ片の先端部を中心軸線Ｚ３の方向になる向きに折り曲げて、バネ力の大きなバネ片を造ることができる。バネ片は転動体７の個数に相当する数だけ前記円環状部又は多角形状部に備えられる。図８を利用して説明すると、各バネ片は出力係合片５４、５５、５６、５７、５８の回転方向の幅とほぼ同程度か、あるいは幾分小さい幅を有し、各バネ片は、図９に示した中心軸線Ｚ３の方向に押圧力をそれぞれの転動部材７に付与する。本発明による構成では、十分に薄型のバネ部材であっても従来に比べて大幅に大きな押圧力を転動部材７に与えることが容易である。

したがって、このような構成のバネ部材は、図８において転動部材７の側面が入力係合片３４〜３８の側面よりも突出せずに引っ込んでいても、また、出力係合片５４〜５８の側面と同程度か、あるいはこれらよりも引っ込んでいても、所望の押圧力を転動部材７の側面に与えることができる。なお、前記側面は図９に示した中心軸線Ｚ３の方向に位置する各部材の面を指す。このバネ体は転動部材７がボールからなる場合などでも有用である。また、バネ部材９はウエーブ形式のバネであってもよい。この場合には、そのウエーブの突出した部分が各転動部材７の側面を押圧する構造となる。また、必要に応じてこのようなバネ部材９を入力係合片３４〜３８の側面又は出力係合片５４〜５８の側面に固定してもよい。この場合、バネ体を固定した後では、そのバネ体は入力部材３と出力部材５と転動部材７とがバラバラになるのを防ぐ働きも行う。

図１０（Ａ）は、本発明に係る逆入力遮断クラッチの一部分の断面、出力係合片５４に関連した一部分の断面を示している。図１０（Ａ）で示すように、バネ部材９はハウジング部材１１の側壁部１５と各転動部材７の一方の側面との間に配置され、バネ部材９の反対側、つまり蓋部１２と各転動部材７の他の側面との間にワッシャのような環状の金属板１００を配置する。したがって、バネ部材９は各転動部材７の一方の側面に入力軸部３１及び出力軸部５１の中心軸線Ｚ１、Ｚ２方向の押圧力を与えて、各転動部材７の他方の側面を環状の金属部材１００に押し付ける。

又は、本発明に係る逆入力遮断クラッチの一部分の断面図である図１０（Ｂ）に示すように、バネ部材９を蓋部１２と各転動部材７の他方の側面との間に配置し、バネ部材９の反対側、つまりハウジング部材１１の側壁部１５と各転動部材７の一方の側面との間に環状の金属部材１００を配置してもよい。この場合には、バネ部材９はと各転動部材７の他方の側面に入力軸部３１及び出力軸部５１の心軸線Ｚ１、Ｚ２方向の押圧力を与えて、各転動部材７の一方の側壁を環状の金属板１００に押し付ける。環状の金属板１００は、入力軸部３１又は出力軸部５１の径よりも幾分大きな内径の穴を有すると共に、ハウジング部材１１の円筒状内壁面１３に納まる円形状又は多角形状の外形を有する。なお、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）において環状の金属板１００をバネ部材９に代えてもよいし、あるいは省略してもよい。

図１０（Ａ）に示すように、バネ部材９がハウジング部材１１の側壁部１５と各転動部材７の一方の側壁との間に配置される場合には、第１、第２の環状板９１、９２及び環状弾性部材９３の中央穴９４を出力軸部５１が挿通し、環状の金属板１００の穴を入力軸部３１が挿通している。他方、図１０（Ｂ）に示すように、バネ部材９が蓋部１２と各転動部材７の他方の側壁との間に配置される場合には、中央穴９４を入力軸部３１が挿通し、環状の金属板１００の穴を出力軸部５１が挿通している。

図１０（Ａ）、（Ｂ）では一部分を示しているだけであるが、図３などに示した入力部材３の入力係合片３４〜３８と図６などに示した出力部材５の出力係合片５４〜５８との間には図１２などに示した適当な空間が存在するように、ハウジング１内に比較的粘度の高い潤滑剤１１０を充填している。この潤滑剤１１０は、入力部材３に回転駆動力が加えられて、ハウジング１内で各部材が動作しているときに生じる摩擦と騒音の双方を低減することを主な目的としている。後で説明するが、バネ部材９が各転動部材７を押し付ける力は、比較的粘度の高い潤滑剤１１０の粘着力によってもそれぞれの転動部材７の動作(動き)が悪影響を受けないように作用する。したがって、バネ部材９がそれぞれの転動部材７に与える押圧力、つまりバネ部材９のバネ力は少なくとも潤滑剤１１０の粘着力よりも大きくなければならない。

［粘度の高い潤滑剤１１０を充填しないときの基本的な動作］
先ずは図１１〜図１３を用いて、この逆入力遮断クラッチの基本的な動作について説明する。図１１〜図１３において、ハウジング１内に潤滑剤１１０が充填されていないものとする。例えば、入力部材３に反時計方向（左方向）の回転駆動力がかかって反時計方向に回転すると、図１１において入力係合片３４、３８が左方向に動き、入力係合片３４の左側面Ｘａが出力係合片５４の右側面Ｙａ及び転動部材７に押し当てられて左方向に押す。このとき、転動部材７は入力係合片３４の傾斜接触面３４Ｇに押されて出力係合片５４の先端面５４ａのほぼ中央に位置し、転動部材７とハウジング部材１１の円筒状内壁面１３との間には微小な空隙が存在する。したがって、前述したように、転動部材７が出力係合片５４の先端面５４ａとハウジング部材１１の円筒状部１４の円筒状内壁面１３との間に食い込むことはない。つまり、ロックされない。他の転動部材７も同様である。したがって、入力係合片３４〜３８が出力係合片５４〜５８と転動部材７とを押す形で反時計方向に回転し、出力部材５と転動部材７は入力部材３と一緒にハウジング１に対して自由に反時計方向に回転することができる。時計方向の回転についても全く同様である。このようにして入力部材３に加えられる回転駆動力は出力部材５に伝達される。

次に、図１２に示すように、入力部材３及び出力部材５に回転力がかかっていない状態から、出力部材５だけに反時計方向の回転力が加えられるものとすると、出力係合片５４は図面左方向に動く。このとき、転動部材７は実質的に動かないか、あるいは動いても僅かだけである。したがって、出力係合片５４が図１２において左方向に動くのに伴い、転動部材７は出力係合片５４の先端面５４ａの図面右方向に位置するようになり、出力係合片５４の先端面５４ａの右端側とハウジング部材１１の円筒状内壁面１３との間隙が狭くなる。

つまり、出力係合片５４の先端面５４ａの中央に比べて端側では出力係合片５４の先端面５４ａの端側とハウジング部材１１の円筒状内壁面１３との間隙が転動部材７の直径よりも狭くなろうとするので、転動部材７は出力係合片５４の先端面５４ａとハウジング部材１１の円筒状内壁面１３との間に食い込み、出力係合片５４の左端面Ｙｂが入力係合片３８の右端面Ｘｂに接触する前にロック状態となる。他の出力係合片５５〜５８についても同様である。したがって、出力部材５はそれ以上回転できなくなり、出力部材５の出力係合片５４〜５８の左端面Ｙｂが入力係合片３４〜３８右端面Ｘｂに接触することはなく、出力部材５に加えられた回転力は入力部材３に伝達されない。このことは、出力部材５が時計方向に回転する場合にもまったく同様である。

次に、この逆入力遮断クラッチが図示しない機器に組み込まれた状態にあるものとしてその動作について説明する。例えば図示しない機器の一部又は物品による下方向の荷重（以下、負荷と言う。）によって、負荷の大きさは異なるものの、出力部材５に時計方向（右方向）の回転力が加えられているものとする。この状態で、入力部材３に加えられる回転駆動力が除去されると、入力部材３は停止する。しかし、出力部材５に時計方向の回転力が加えられているので、粘度の高い潤滑剤１１０が充填されていなければ、前述したように直ぐに転動部材７がロック状態に至る。つまり、入力部材３が回転を止めると、出力部材５も直ぐに停止し、その位置に不図示の機器の一部又は物品を保持する。

その後、入力部材３に前記負荷よりも大きい反時計方向(左方向)の回転駆動力がかけられると、図１１で説明したのと同様に、入力部材３の入力係合片３４〜３８が出力部材５の出力係合片５４〜５８をそれぞれ反時計方向に押す。したがって、前記ロック状態を解除すると共に、入力部材３は負荷に逆らって出力部材５を反時計方向に回転させる。この場合には、前記図示しない機器の一部又は物品は上方向に動く。つまり、入力部材３の回転速度に従って、不図示の機器の一部又は物品は上昇することになる。

そしてある位置、例えば上限の位置で入力部材３にかけられていた回転駆動力が反転されて、出力部材５にかけられている回転力と同方向である時計方向の回転駆動力がかけられるものとする。入力部材３にかけられていた回転駆動力が反転するとき、瞬間的にでも入力部材３は一旦停止するが、出力部材５は時計方向に回転しようとするので、図１２に示すように転動部材７は直ぐにロックされ、一旦、出力部材５も停止する。しかし、入力部材３が時計方向に回転を始めることにより、回転を始めている入力部材の入力係合片３４〜３８の右側面Ｘｂが、図１３に示すように出力部材５の出力係合片５４〜５８の左側面Ｙｂを押すと共に、隣に位置する各出力係合片の右側の傾斜接触面（例えば３８Ｇ）が転動部材７を時計方向に押すので、前記ロック状態が前記反転直後に解除される。したがって、入力部材３と出力部材５とは図１１に示す位置関係で一緒に時計方向に回転し、出力部材５に結合されている不図示の機器の一部又は物品は、入力部材３の回転速度に従って下降することになる。つまり、バネ力が微弱であっても、比較的粘度の高い潤滑剤１１０がハウジング１内に充填されていない場合には、入力部材３の回転が反転した直後に、出力部材５のロックとロック解除が行われるので、出力部材５に結合されている不図示の機器の一部又は物品は問題のない安定な動作を行う。しかしこの場合には、潤滑剤１１０が存在しないので、入力部材３の回転時に騒音が発生したり、摩耗などが増える。

［粘度の高い潤滑剤１１０が充填され、バネ力が微弱なときの動作］
しかし、従来のようにバネ力が微弱なために転動部材７にかけられる押圧力が微弱であって、比較的粘度の高い潤滑剤１１０がハウジング１内に充填された場合には、入力部材３にかけられていた回転駆動力が出力部材５の回転方向と逆方向から同方向に反転するときに問題が生ずる。したがって、次にこの点について詳しく説明する。一般に粘度の高い潤滑剤は粘度の低い潤滑剤に比べて当然に粘着力が大きい。この実施例では潤滑剤として比較的粘度の高い潤滑剤１１０を用いているので、その粘着力が比較的大きい。例えば図１１を用いて説明すると、同図には詳しく図示していないもの、潤滑剤１１０はハウジング１内における各部材の表面に付着している。回転駆動力の反転時に転動部材７のロック動作に影響を与えるのは、主に出力係合片５４〜５８の先端面（例えば５４ａ）と転動部材７との間に付着している潤滑剤１１０、及び入力部材３の入力係合片３４〜３８の傾斜接触面（例えば３４Ｇ）と転動部材７との間に付着している潤滑剤１１０である。

図１１において、反時計方向に回転していた入力部材３が時計方向に反転するとき、入力部材３と出力部材５とは図１１に示す位置関係から時計方向に回転を始める。このとき、従来のようにバネ力が微弱なために転動部材７にかけられる押圧力(与圧)が潤滑剤１１０の粘着力よりも小さいと、主に前述した２箇所に付着している潤滑剤１１０の粘着力によって、転動部材７は回転駆動力の反転時の位置にとどまることなく、入力係合片３４〜３８の左側の傾斜接触面（例えば３４Ｇ）及び出力係合片５４〜５８の先端面（例えば５４ａ）に接着したまま、図１１に示した状態で入力係合片３４〜３８と出力係合片５４〜５８と一緒に時計方向に動く。つまり、ある短い期間、転動部材７は出力係合片５４〜５８の先端面(例えば５４ａ)とハウジング部材１１の円筒状内壁面１３との間に食い込むことなく、つまりロック状態にならずにフリーな状態で動いてしまう。この状態のときには、出力部材５は入力部材３の回転速度に従って時計方向に回転し、これに伴い出力部材５に結合されている不図示の機器の一部又は物品は短い時間ではあるが降下する。

その後、転動部材７とハウジング部材１１の円筒状内壁面１３との間の接触抵抗や微弱なバネ力、及び入力部材３と出力部材５との時計方向の速度の違いなどによって、転動部材７が入力係合片３４〜３８の左側の傾斜接触面（例えば３４Ｇ）から離れ、出力部材５の時計方向の回転によって、各転動部材７は出力係合片５４〜５８の先端面(例えば５４ａ)とハウジング部材１１の円筒状内壁面１３との間に食い込んでロック状態となる(図１２)。このとき、出力部材５は一瞬停止する。一例を述べると、入力部材３の回転駆動力が時計方向に反転した後、入力部材３と出力部材５と転動部材７とがほぼ１回転する前後にロック状態に至る。ロック状態になると、当然に出力部材５は停止し、それに結合されている不図示の機器の一部又は物品も停止する。

しかしながら他方では、そのロック状態に関係なく入力部材３は時計方向に回転駆動されているので、図１３に示すように、その入力係合片３４〜３８の右側面Ｘｂが出力部材５の出力係合片５４〜５８の左側面Ｙｂを押すと共に、隣に位置する各出力係合片の右側の傾斜接触面（例えば３８Ｇ）が転動部材７を時計方向に押す。これによって、ロック状態が解除され、各転動部材７はフリーになるので、出力部材５は入力部材３の時計方向の回転駆動力によって正常に時計方向に動き、図示しない機器の一部又は物品の下方向は入力部材３の回転速度による速度で下降することになる。ここで問題となるのは、入力部材３の回転駆動力が反転したとき、瞬時に転動部材７がロック状態にならないということにある。このことは、入力部材３が停止している状態から、出力部材５の回転方向と同方向に回転を開始するときも同様である。

つまり、入力部材３の回転駆動力が反転されてから、正常な動作になるまでに遅れ時間があり、入力部材３が時計方向に動いている途中で出力部材５がロックされて一旦停止し、その直後にロック状態が解除されて出力部材５が回転するので、入力部材３の回転駆動力が反転された直後の出力部材５の動作が不安定になる。この動作の不安定性は、短い時間ではあるが、図示しない機器の一部又は物品が下方向に降下した後に、転動部材７のロック状態によって一旦停止するという好ましくない動作をさせ、また、このとき衝撃音(衝突音)や振動を発生する。

［粘度の高い潤滑剤１１０が充填され、バネ力が大きなときの動作］
本発明はこのような問題点を解決し得る。図１０に関連して詳述したように、バネ部材９が中心軸線Ｚ３(図９)の方向、つまり入力軸部３１及び出力軸部５１（図１）の方向に所定の大きな押圧力(与圧）をそれぞれの転動部材７に与えているので、入力部材３の回転駆動力が時計方向に反転されたとき、潤滑剤１１０の粘着力による影響を受けることなく、入力部材３が反転したときの位置に転動部材７をとどまらせる。図１１を用いて説明すると、図示の位置で入力部材３の回転駆動力が時計方向に反転し、入力部材３の入力係合片３４〜３８が時計方向に動いても、バネ部材９の押圧力によって潤滑剤１１０の粘着力に影響されずに、各転動部材７は図１１に示す位置、つまり入力部材３の反転時の位置にとどまる。つまり、バネ部材９が転動部材７に対して与える中心軸線Ｚ３(図９)の方向の押圧力(与圧）は、潤滑剤１１０の粘性による転動部材７の回転方向の粘着力に勝る。

したがって、前述したこの入出力遮断クラッチの正常な動作と同様に、入力部材３の回転駆動力が時計方向に反転されたとほぼ同時に、出力部材５にかかっている回転力によって、出力部材５の出力係合片５４〜５８が時計方向に動くから、その動きによって転動部材７は出力係合片５４〜５８の先端面(例えば５４ａ)とハウジング部材１１の円筒状内壁面１３との間に食い込んでロック状態となる（図１２）。これとほぼ同時に、回転駆動力によって回転を始めている入力部材の入力係合片３４〜３８の右側面Ｘｂが、図１３に示すように出力部材５の出力係合片５４〜５８の左側面Ｙｂを押すと共に、隣に位置する各出力係合片の右側の傾斜接触面（例えば３８Ｇ）が転動部材７を時計方向に押すので、前記ロック状態が即座に解除される。したがって、入力部材３の回転駆動力が時計方向に反転されたとほぼ同時に、極めて短い時間で出力部材５のロックとロック状態の解除の双方が行われるので、図示しない機器の一部又は物品の下方向にスムーズに降下し、衝撃音や振動を発生しない。この動作は、入力部材３が停止している状態から、出力部材５の回転方向と同方向に回転を開始するときも同様である。

なお、以上述べた実施形態１では、入力部材３の入力係合片、及び出力部材５の出力係合片をそれぞれ５個として説明してきたが、出力係合片は１個でもよく、この場合には、入力部材３が１個の出力係合片に適合する１個の空間を形成する２個の入力係合片を有し、ハウジングの円筒状内壁面１３と入力部材３とにより形成される空間に１個の出力係合片、１個の転動部材、及びこの転動部材に弾性力を与えるバネ部材を備えればよい。つまり、出力部材から入力部材に回転駆動力が与えられたときに１個の転動部材が１個の出力係合片とハウジングの円筒状内壁面１３に食い込めばよい。更に、出力係合片は２個ないし４個、あるいは６個以上が等間隔に配置されてもよい。転動部材７がボールの場合であっても前述と同様に動作する。

また、各出力係合片の右側の傾斜接触面（例えば３８Ｇ）の傾斜は図示とは逆であってもよく、特に傾斜角度を限定するものではない。なお、この入出力遮断クラッチに潤滑剤が充填されていない場合、あるいは粘度の低い潤滑剤が充填されている場合でも前述と同様に動作するので、本発明は潤滑剤が充填されていない逆入力遮断クラッチ、あるいは粘度の低い潤滑剤が充填されている逆入力遮断クラッチにとっても有用である。

プリンタの排紙機構のトレーを上下に移動させる機構、又は出力側である種々の機器側から入力側に力が加えられる可能性のある種々の回転機構などに適用できる。

１・・・ハウジング
１１・・・ハウジング部材
１２・・・蓋部
１３・・・円筒状内壁面
１４・・・ハウジング部材１１の円筒状部
１５・・・ハウジング部材１１の側壁部
１６・・・側壁部１５の貫通孔
１７・・・側壁部１５の導出部
３・・・入力部材
３１・・・入力軸部
３２・・・入力係合部
３３・・・入力共通部
３４〜３８・・・入力係合片
３４Ｇ・・・入力係合片３４の傾斜接触面
３８Ｇ・・・入力係合片３８の傾斜接触面
Ａ・・・入力係合片の円弧状外壁面
Ｂ・・・入力係合片の円弧状内壁面
Ｃ・・・入力係合片の凹状外壁面
５・・・出力部材
５１・・・出力軸部
５２・・・出力係合部
５３・・・出力共通部
５４〜５８・・・出力係合片
５４ａ・・・出力係合片５４の先端面
７・・・転動部材
９・・・バネ部材
９１、９２・・・第１、第２の環状板
９３・・・環状弾性部材
９４・・・バネ部材９の穴
１００・・・環状の金属板
１１０・・・潤滑剤
Ｘａ・・・入力係合片の左端面
Ｘｂ・・・入力係合片の右端面
Ｙａ・・・出力係合片の右端面
Ｙｂ・・・出力係合片の左端面
Ｚ１・・・入力軸の中心軸線
Ｚ２・・・出力軸５の中心軸線
Ｚ３・・・バネ部材９の中心軸線

Claims (2)

1. 入力部材と出力部材と転動部材とこれら部材を収納するハウジングとを備え、
   前記入力部材は、入力軸部と該入力軸部の一端に位置する入力係合部とを有し、
   該入力係合部は、前記入力軸部の中心を通って軸方向に延びる中心軸線に対して放射方向に一定間隔で延びると共に、前記中心軸線の方向に所定の厚みを有する複数の入力係合片を有し、
   前記出力部材は、前記中心軸線と同じ中心軸線をもつ出力軸部と該出力軸部の一端側に位置する出力係合部とを有し、
   該出力係合部は、前記中心軸線に対して放射方向に延びると共に、前記中心軸線の方向に所定の厚みを有する１個以上の出力係合片を有し、
   前記ハウジング内において前記入力係合片と前記出力係合片とが互いに係合され、
   前記転動部材は、前記ハウジングの円筒状内壁面と前記出力係合片の前記放射方向の先端面と前記入力係合片との間に備えられ、
   前記入力部材に回転駆動力が加わるときには、前記入力係合片と前記出力係合片とが直接係合して一緒に回転することによって、前記回転駆動力は前記出力部材に伝達され、また、前記出力部材に外力が加えられるときには前記転動部材が前記ハウジングの前記円筒状内壁面と前記出力係合片の前記先端面との間に食い込むことにより前記外力を前記入力部材に伝達しない逆入力遮断クラッチであって、
   前記中心軸線の方向の押圧力を前記転動部材に付与する環状のバネ部材を、少なくとも前記ハウジングの側壁部と前記転動部材との間、又は前記ハウジングを閉じる蓋部と前記転動部材との間に備え、
   外部から前記出力部材に外力が加えられている状態で、前記入力部材が回転又は停止している状態から、前記入力部材が前記外力によって生じる前記出力部材の回転方向と同方向に回転を開始するとき、前記バネ部材が前記出力部材の回転の開始寸前の位置に前記転動部材をとどめることにより、前記転動部材が時間遅れなく前記ハウジング部材の前記円筒状内壁面と前記出力部材の先端面との間に食い込むロック状態になり、前記入力部材の回転開始に伴い前記ロック状態になった直後にロック状態が解除されて前記入力部材と一緒に前記出力部材が回転することを特徴とする逆入力遮断クラッチ。
2. 入力部材と出力部材と転動部材とこれら部材を収納するハウジングとを備え、
   前記入力部材は、入力軸部と該入力軸部の一端に位置する入力係合部とを有し、
   該入力係合部は、前記入力軸部の中心を通って軸方向に延びる中心軸線に対して放射方向に一定間隔で延びると共に、前記中心軸線の方向に所定の厚みを有する複数の入力係合片を有し、
   前記出力部材は、前記中心軸線と同じ中心軸線をもつ出力軸部と該出力軸部の一端側に位置する出力係合部とを有し、
   該出力係合部は、前記中心軸線に対して放射方向に延びると共に、前記中心軸線の方向に所定の厚みを有する１個以上の出力係合片を有し、
   前記ハウジング内において前記入力係合片と前記出力係合片とが互いに係合され、
   前記転動部材は、前記ハウジングの円筒状内壁面と前記出力係合片の前記放射方向の先端面と前記入力係合片との間に備えられ、
   前記入力部材に回転駆動力が加わるときには、前記入力係合片と前記出力係合片とが直接係合して一緒に回転することによって、前記回転駆動力は前記出力部材に伝達され、また、前記出力部材に外力が加えられるときには前記転動部材が前記ハウジングの前記円筒状内壁面と前記出力係合片の前記先端面との間に食い込むことにより前記外力を前記入力部材に伝達しない逆入力遮断クラッチであって、
   前記中心軸線の方向の押圧力を前記転動部材に付与する環状のバネ部材を、少なくとも前記ハウジングの側壁部と前記転動部材との間、又は前記ハウジングを閉じる蓋部と前記転動部材との間に備え、
   前記ハウジング部材の内部には、空間が存在するように適度の量の比較的粘度の高い潤滑剤が充填されており、
   前記バネ部材が前記転動部材に付与する前記押圧力は、前記潤滑剤の粘着力によって前記転動部材の動作が影響されない以上の大きさであることを特徴とする逆入力遮断クラッチ。

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