JP6180478B2 - フリータイプ双方向クラッチ - Google Patents

Description

本発明は、入力軸と出力軸との間の動力伝達状態を変更するクラッチ装置、特に、入力軸からの正・逆回転の動力を出力軸に伝達し、出力軸からの動力の伝達は、出力軸を空転させて遮断するフリータイプ双方向クラッチに関するものである。

モーターなどの駆動源から機械装置あるいは作業機器等を駆動する動力伝達系では、駆動する機器の特性に対応するよう各種の伝達装置が使用される。このような伝達装置の中で双方向クラッチと呼ばれるものは、入力軸（駆動側）から出力軸（従動側）への動力伝達では、入力軸の正方向回転及び逆方向回転をともに出力軸に伝達し、反対向きの、出力軸から入力軸への動力伝達は遮断する機能を備えている。双方向クラッチには、出力軸からの動力伝達を遮断するときに出力軸を空転させるクラッチがあり、フリータイプ双方向クラッチと呼ばれている。

フリータイプ双方向クラッチは、一例として、電動カーテンや電動スライドドア等を手動でも操作できるようにした開閉駆動装置に適用することができる。この場合、フリータイプ双方向クラッチは、駆動モーターとカーテンの巻き上げ機構との間に介在され、入力軸に駆動モーターが、出力軸に巻き上げ機構が連結される。駆動モーターを正・逆回転させるとカーテンの昇降が可能であるとともに、駆動モーターの停止位置においては、手動による巻き上げ機構の操作が可能であって、このときには、出力軸が空転するので駆動モーターに悪影響を及ぼすことがない。こうした機能は、電磁クラッチを使用しても達成できるが、電磁クラッチを作動させるには電力を必要とし、電力制御のための複雑な制御装置等も必要となる。

フリータイプ双方向クラッチとしては、例えば、本出願人の創案に係る特許第４９４９１９６号に記載された双方向クラッチが知られており、これについて、図１１により説明する。図１１（ａ）は、フリータイプ双方向クラッチの全体的な構造を示す断面図、図１１（ｂ）（ｃ）は、作動を示す作動図である。
図１１（ａ）に示すとおり、円筒形のハウジングＨＧの内部には、間隙をおいて円筒形の出力部材ＯＭを回転可能に配置し、これを出力軸に固着する。入力軸には、断面円形の上下部分を切除して長軸部と短軸部とを形成した入力部材ＩＭが固着してあり、出力部材ＯＭと入力部材ＩＭとの間に２分割された中間部材ＭＭが配置されている。２個の中間部材ＭＭは、互いに接近するようその間に引張りばねＴＳが設けてあり、また、中間部材ＭＭの周縁部には、楔形凹所に挿入されたローラＲＯが、出力部材ＯＭの内面と対向するように設けられている。

入力軸の回転に伴って、図１１（ｂ）に示すように、入力部材ＩＭが時計方向に回転すると、長軸部と短軸部とを形成した入力部材ＩＭは、カムのように作用して２個の中間部材ＭＭを分離する方向に移動する。これにより、ローラＲＯが楔形凹所と出力部材ＯＭの内面との間に噛み込まれた状態となり、入力部材ＩＭの回転が、中間部材ＭＭ及びローラＲＯを介して出力部材ＯＭに伝達される。入力部材ＩＭの反時計方向の回転も、同様に出力部材ＯＭから出力軸に伝達される。
一方、出力軸側から駆動されて出力部材ＯＭが回転したとしても、図１１（ｃ）に示すように、２個の中間部材ＭＭは、引張りばねＴＳにより接近した位置のままであって、ローラＲＯと出力部材ＯＭの内面との間には間隙が存在する。そのため、出力部材ＯＭの回転は入力部材ＩＭに伝達されず、出力軸は単に空転することとなる。

フリータイプ双方向クラッチは、手動操作ができる電動カーテン以外にも、例えば、複写機の紙送り用ローラに適用することも可能で、これに適用すると、紙詰まりの用紙を取り除くときに、ローラを手動で逆回転させることができる。そして、フリータイプ双方向クラッチを利用すると、簡易な装置による自動的な動力伝達の制御が可能となって、電磁クラッチにより制御する場合のような、電力等の使用が不必要となるとともに、出力軸側から不測の逆入力があった場合に、駆動源のモーター等を保護することも可能となる。

特許第４９４９１９６号公報

上述のとおり、図１１のフリータイプ双方向クラッチは、コンパクトであって確実に動力伝達を制御可能な機械部品であるけれども、用途によっては未だ改良すべき余地が残されている。本発明は、こうしたフリータイプ双方向クラッチの、以下に述べるような課題を解決するものである。
まず、図１１の双方向クラッチでは、入力軸から出力軸への動力伝達は、ローラＲＯの噛み込みにより行われ、ローラＲＯと出力部材ＯＭの内面との間の摩擦によって入力トルクが出力側に伝達される。ローラＲＯの接触面の摩擦力が失われるとトルク伝達が不可能となるため、双方向クラッチの伝達トルクは、摩擦力による制限を受ける。

また、入力軸の回転が出力軸に伝達するには、図１１（ｂ）に示すように、入力部材ＩＭが少し回転して２個の中間部材ＭＭを押し広げ、ローラＲＯを出力部材ＯＭの内面に当接する必要がある。入力部材ＩＭの回転が直ちに出力部材ＯＭの回転となるわけではなく、入力部材ＩＭと出力部材ＯＭとの間にはいわば不感帯が存在するとともに、部材の当接に伴って騒音が発生する。さらに、入力部材ＩＭの駆動トルクを解除すると、引張りばねＴＳと中間部材ＭＭにより入力部材ＩＭが少し押し戻されて逆回転するため、入力部材ＩＭの駆動トルクを解除する毎に、いわば０点復帰のための位置補償が必要となる。こうしたことから、図１１のようなフリータイプ双方向クラッチを介在させて正確な位置制御を行う場合、制御系の構造が複雑化する。

上記の課題に鑑み、本発明は、複数の外歯が形成された作動子と同一歯数の内歯が形成された円筒部材とを組み合わせて、入力軸の回転時には作動子等をロック状態とし、さらに、出力軸の回転時には作動子の公転運動を許容するようにして、フリータイプ双方向クラッチを構成するものである。すなわち、本発明は、
「回転不能のハウジング、前記ハウジング内で共通の回転軸を中心として回転可能な入力軸及び出力軸を備え、前記入力軸からの正・逆方向の回転は前記出力軸に伝達されるとともに、前記出力軸からの前記入力軸への回転の伝達は、前記出力軸が空転して遮断されるフリータイプ双方向クラッチであって、
前記ハウジングの内部には、前記回転軸を中心として回転可能な円筒部材と、前記ハウジングと前記円筒部材との間において前記円筒部材の回転に拘束力を付与するばねと、前記円筒部材内において前記回転軸の周りを公転する作動子とが設置され、
前記円筒部材の内周面には複数の内歯が形成され、前記入力軸には複数の外歯が形成された平板部が固着され、前記出力軸には断面円形の偏心部が固着されており、さらに、
前記作動子の外周面には、前記円筒部材の内歯の谷部にそれぞれ入り込む同一歯数の外歯が形成され、かつ、前記作動子の軸方向の一方側には、前記入力軸の平板部の外歯が入り込む同一歯数の内歯が形成された第１穴部が設けられるとともに、他方側には、前記出力軸の偏心部が嵌り込む断面円形の第２穴部が設けられており、
前記入力軸の平板部の外歯が前記作動子の第１穴部の内歯に接触して、前記作動子が前記回転軸の周りを公転可能である」ことを特徴とするフリータイプ双方向クラッチとなっている。

請求項２に記載のように、本発明のフリータイプ双方向クラッチでは、前記円筒部材の内周面の断面形状が正多角形であって、それぞれの頂部が内歯を構成し、かつ、前記作動子の外周面の断面形状が正多角形であって、それぞれの頂部が前記円筒部材の内歯の谷部に入り込む外歯を構成するようにすることができる。

また、請求項３に記載のように、前記作動子の第１穴部と第２穴部とは軸方向に連通しており、前記入力軸に固着された平板部の端面と前記出力軸に固着された偏心部の端面とが相互に当接するように構成することができる。

請求項４に記載のように、前記入力軸及び前記出力軸の対向する面には、その一方の中心部に中央軸を形成するとともに、他方の中心部に前記中央軸が嵌まり込む中心穴を形成することが好ましい。

さらに、請求項５に記載のように、前記入力軸に固着した平板部に形成された外歯の側面及び前記作動子の第１穴部の内歯の側面に、前記入力軸が回転したとき互いに当接する平面部を形成することが好ましい。

本発明のフリータイプ双方向クラッチは、回転不能のハウジング内に、共通の回転軸を中心として回転可能な入力軸及び出力軸を設置するとともに、複数の外歯が形成された作動子を同一歯数の内歯が形成された円筒部材と組み合わせてハウジング内に収容し、ハウジングと円筒部材との間にばねを設置するものである。入力軸には複数の外歯が形成された平板部が固着されており、出力軸には断面円形の偏心部が固着されている。作動子の軸方向の一方側には、入力軸に設けられた平板部の外歯が入り込む同一歯数の内歯が形成された第１穴部が形成され、入力軸に設けられた平板部の外歯は第１穴部に入り込むと共に第１穴部に形成された内歯に接触している。作動子の軸方向の他方側には、第２穴部が形成され、ここに出力軸に設けられた偏心部が嵌め込まれる。

入力軸が回転したときは、後に詳述するように、入力軸と円筒部材及び作動子がロック状態となり、作動子は、入力軸の回転軸の周りを入力軸と一体的に回転する。作動子には出力軸の偏心部が嵌め込まれ、出力軸の回転軸は入力軸と共通であるので、結局、入力軸は作動子を介して出力軸と一体化されることとなる。そのため、入力軸からの正・逆方向の回転は出力軸にそのまま伝達されて、出力軸が同一回転数で同じ方向に回転する。
これに対し、出力軸が回転すると、出力軸の偏心部に嵌め込まれた作動子は、その中心が共通の回転軸の周りを移動（円運動）するが、作動子には複数の外歯が形成され、同一歯数の内歯が形成された円筒部材と組み合わされている。そして、円筒部材は、ハウジングとの間に設置されたばねにより拘束力が付与されて固定されるため、作動子は、円筒部材内で自転を起こすことなく共通の回転軸の周りを公転することとなる。公転する作動子の第１穴部に形成された内歯は、入力軸に設けられた平板部の外歯に入り込んで一部はその壁面と接触しているけれども、作動子と円筒部材との関係と同様に、これらは公転運動を許容するよう係合されているので、作動子の公転が入力軸に回転トルクを作用させることはない。つまり、出力軸が回転しても、作動子が円筒部材内で公転するだけであって、出力軸は空転し、その回転は入力軸に伝達されない。

このように、本発明のフリータイプ双方向クラッチにおいては、公転運動を許容する作動子と円筒部材を利用して、入力軸から出力軸へ動力を伝達するとともに、反対向きへの伝達は、出力軸を空転させて遮断する。出力軸への伝達は、作動子や円筒部材をロック状態とすることにより行われ、摩擦力を利用するものではないため、伝達トルクが摩擦力により制限されることはない。作動子等のロック状態は、出力軸から駆動しようとすると直ちに生じるので、不感帯が存在せず、０点復帰のための位置調整を省くことができる。
また、本発明のフリータイプ双方向クラッチでは、出力軸を空転させるために作動子を固定するばねは、作動子の外周とハウジングとの間に置かれる。作動子の外周は入力軸等と比べて径が大きいので、ばね力が小さくとも作動子に対して確実に制動トルクを付与できる。

請求項２のフリータイプ双方向クラッチは、円筒部材の内周面の断面形状を正多角形として、夫々の頂部を内歯とするとともに、作動子の外周面の断面形状を正多角形として、それぞれの頂部を外歯としたものである。円筒部材の内周面の断面形状と作動子の外周面の断面形状が共に正多角形であって、比較的単純な形状であるため、請求項２のフリータイプ双方向クラッチは製造が容易である。また、円筒部材の内周面と作動子の外周面との接触面積が大きくなり、入力軸からの伝達トルクを増大することができる。

請求項３の発明は、作動子の第１穴部と第２穴部とが軸方向に連通していて、入力軸に固着された平板部の端面と出力軸に固着された偏心部の端面とが相互に当接するものである。このようにすることで、出力軸は入力軸によってスラスト方向に軸受けされているのと同等の効果を得ることができ、回転時において回転軸がぶれてしまうのを防止することができる。

請求項４の発明は、入力軸及び出力軸の対向する面の一方に中心軸を形成し、他方に中心穴を形成して、中心軸と中心穴とを嵌め合わせるものである。こうすると、中心軸が中心穴に軸受されて、入力軸と出力軸を安定して支持し回転させることが可能となる。

請求項５の発明は、入力軸に固着した平板部に形成された外歯の側面及び作動子の第１穴部の内歯の側面に、入力軸が回転したとき互いに当接する平面部を形成したものである。
本発明のフリータイプ双方向クラッチにおいては、出力軸の回転により作動子が公転しても入力軸は回転しないようにするため、入力軸に固着された平板部に形成された外歯は、基本的には、公転する作動子の内歯が創成する包絡線となっている。そして、作動子の内歯と入力軸の外歯とは、一部で接触（点接触）することとなるので、出力軸に大きな負荷が作用している状態で入力軸から回転駆動すると、入力軸の外歯と作動子の内歯との間で滑りが生じる恐れがある。請求項５の発明のように構成した場合には、入力軸の外歯の側面及び作動子の内歯の側面に形成した面同士が面接触する。したがって、出力軸に負荷がかかった状態で入力軸を回転させたときに、入力軸の外歯と作動子の内歯との噛み合いが確実なものとなり、入力軸の外歯が作動子の内歯に対して滑ることが防止される。

本発明のフリータイプ双方向クラッチの第１実施例を示す構造図である。 第１実施例のフリータイプ双方向クラッチの作動を説明する図である。 第１実施例の入出力軸の単体図である。 第１実施例の動力伝達関連部品の単体図である。 第１実施例における、各歯の歯形についての変形例を示す図である。 第１実施例における、入力軸及び作動子についての変形例を示す図である。 本発明のフリータイプ双方向クラッチの第２実施例を示す図である。 第２実施例における、入力軸及び作動子についての変形例を示す図である。 本発明のフリータイプ双方向クラッチの第３実施例を示す図である。 第３実施例における、入力軸及び作動子についての変形例を示す図である。 従来のフリータイプ双方向クラッチの一例を示す図である。

以下、図面に基づいて、本発明のフリータイプ双方向クラッチについて説明する。図１には、本発明のフリータイプ双方向クラッチの第１実施例の全体構造を示し、その作動の説明図を図２に示す。また、図３、図４は、第１実施例のフリータイプ双方向クラッチの主要な構成部品を単体の状態で示すものである。

図１に示すように、第１実施例のフリータイプ双方向クラッチは、固定された断面円形のハウジング１の中心部に配置された、共通の回転軸ｏを有する入力軸２と出力軸３とを備えている。
ハウジング１は、円周壁部と端板部からなるカップ状部材であって、その中心軸は入力軸２及び出力軸３の回転軸ｏと同一である。ハウジング１の開口端部には、内部を閉鎖する円板状のシールド体１１が圧入されている。シールド体１１が圧入された側のハウジング１の内周面には、後述するばね５が配設される環状溝部１２が形成されている。
入力軸２は、円柱型軸部とその先端部に固着された平板部２１を備え（単体図である図３（ａ）も参照）、平板部２１の外周面には複数の外歯２１ｅが形成されている。外歯２１ｅの夫々の歯型は、図１の右方のＡ−Ａ断面に示すとおり、回転軸ｏから半径方向外方に先細り的に延出した後に、その延出端縁が回転軸ｏを中心とした円弧形状をなすようにして形成されており、全体として略等脚台形形状である。入力軸２はハウジング１の端板部の中心を貫通してハウジング１に軸受される。
出力軸３は、円柱型軸部とその先端部に固着された断面円形の偏心部３１を備える（単体図である図３（ｂ）も参照）。偏心部３１の中心は、出力軸３の回転軸ｏとｅだけ離れている。出力軸３はシールド体１１の中心を貫通してシールド体１１に軸受される。

ハウジング１の内部には円筒部材４が回転可能に設置されている。図１の右方の断面Ａ−Ａに示すとおり（単体図である図４（ａ）も参照）、円筒部材４の中心軸は回転軸ｏと一致し、その内周面には複数の内歯４ｉが形成されている。内歯４ｉの夫々の歯型は、円筒部材４の平面図において、回転軸ｏに向かって半径方向内方に末広がり的に延出した後に、その延出端縁が回転軸ｏを中心とした円弧形状をなすようにして形成されており、全体として略等脚台形形状である。円筒部材４の一方の端部は、ハウジング１の端板部に当接されるとともに、反対側の端部は、シールド体１１に当接される。

ハウジング１の内部には、図１の断面Ｂ−Ｂに示すように、円筒部材４の回転に拘束力を付与するばね５が、ハウジング１と円筒部材４との間に設置されている。ばね５は細長い長方形の板ばねである。このばね５は、ハウジング１の内周面に形成された環状溝部１２内で、円筒部材４のほぼ全周を取り巻くように設けてあり、一部が円筒部材４と接触し、他の一部がハウジング１と接触する。

さらに、円筒部材４内においては回転軸ｏの周りを公転する作動子６が設置されている（図１では分かり易いようにハッチングを施す）。作動子６の外周面には、円筒部材４の内歯４ｉの谷部にそれぞれ入り込む同一歯数の外歯６ｅが形成されている（単体図である図４（ｂ）も参照）。外歯６ｅの夫々の歯型は、作動子６の中心軸ｏ´から半径方向外方に末広がり的に延出した後に、その延出端縁が中心軸ｏ´を中心とした円弧形状をなすようにして形成されており、全体として略等脚台形形状である。作動子６は、その中心軸ｏ´が回転軸ｏとｅだけ偏心した状態で、円筒部材４の内部に配置されていて、これにより、図１の断面Ａ−Ａの状態では、上側で作動子６の外歯６ｅが円筒部材４の内歯４ｉの谷部に接触するのに対し、下側で外歯６ｅの延出端縁が内歯４ｉから離れるようになる。つまり、内歯４ｉが形成された円筒部材４の内周面は、作動子６が自転することなくその中心軸ｏ´が回転軸ｏの周りを相対的に移動（公転）したときに、外歯６ｅを備えた作動子６の外周面が創成する包絡線となっている。

作動子６の入力軸２側には、入力軸２に設けられた平板部２１の外歯２１ｅが入り込む同一歯数の内歯６ｉが形成された第１穴部６１が設けられている。内歯６ｉの夫々の歯型は、作動子６の中心軸ｏ´に向かって半径方向内方に先細り的に延出した後に、その延出端縁が中心軸ｏ´を中心とした円弧形状をなすようにして形成されており、全体として略等脚台形形状である。従って、図１の断面Ａ−Ａに示すとおり、作動子６の外周の外歯６ｅと円筒部材４の内歯４ｉとの関係とは逆に、下側で作動子６の内歯６ｉが入力軸２の外歯２１ｅの谷部に入り込むのに対し、上側で内歯６ｉが外歯２１ｅの谷部から離れるようになる。つまり、外歯２１ｅが形成された入力軸２の平板部２１の外周面は、作動子６が自転することなくその中心軸ｏ´が回転軸ｏの周りを相対的に移動（公転）したときに、内歯６ｉを備えた作動子６の第１穴部６１の内周面が創成する包絡線となっている。

また、作動子６の出力軸３側には、出力軸３の偏心部３１が嵌り込む断面円形の第２穴部６２が設けられる。この第２穴部６２は、入力軸２に設けられた第１穴部６１と軸方向に連通しており、入力軸２に固着された平板部２１の端面と出力軸３に固着された偏心部３１の端面とが相互に当接する。これにより、入力軸２と出力軸３とは、互いにスラスト方向に軸受けされているのと同等の効果を得ることができ、入力軸２と出力軸３の軸方向の位置決めが行われると共に、回転時における軸の傾きが防止される。
さらに、出力軸３の中央部には、入力軸２に向けて延びる中央軸３２が設けてあり、この中央軸３２は入力軸２の中央部に形成された中央穴２２に嵌まり込む。これにより、入力軸２と出力軸３とは相互に軸受された状態となり、回転時における軸の傾きあるいは不安定な作動が防止される。

ここで、図１の第１実施例のフリータイプ双方向クラッチの作動について、図２を用いて説明する。
図２の上図の断面Ａ−Ａ等における各矢印に示すように、入力軸２が、例えば、駆動源のモーターにより時計方向（軸方向の右方から見て）に回転すると、入力軸２に設けられた平板部２１の外歯２１ｅと作動子６の内歯６ｉとの接触点において、平板部２１の外歯２１ｅが作動子６の内歯６ｉを内側から押しつける形で、作動子６に回転軸ｏ周りの回転トルクを付与する。円筒部材４は、ハウジング１内で回転軸ｏの周りを回転可能に支持されているので、入力軸２、作動子６及び円筒部材４が一体となりロックされた状態で、ばね５による制動トルクに打ち勝って回転軸ｏの周りを回転する。作動子６の回転は、偏心部３１で結合された出力軸３を回転させることとなり、結局、出力軸３に連なる機械装置、例えば、カーテンの巻き上げ機構に駆動力が伝達される。作動子６等の入出力軸間の部材が全体的にロックされるこの駆動力の伝達は、入力軸２の回転方向が逆であっても同じである。

これに対して、図２の下図中央の縦断面図における矢印に示すように、出力軸３が反時計方向（軸方向の左方から見て）に回転した場合には、作動子６に回転自在に嵌め込まれた偏心部３１によって、作動子６の中心軸ｏ´が、出力軸３の回転軸ｏを中心とする半径ｅの円周上を移動する。このとき、作動子６の外周に形成された複数の外歯６ｅは、円筒部材４の内周面に形成された同一歯数の内歯４ｉの谷部に入り込んでおり、円筒部材は、ハウジングとの間に設置されたばねにより拘束力が付与されて固定されるため、作動子６は、円筒部材４内で公転し自転しない。つまり、作動子６の外周面に形成された全ての外歯６ｅは、図２の下図のＢ−Ｂ断面における小円矢印のように、半径ｅの円周上を移動することとなり、円筒部材４には回転トルクを及ぼさない。この関係は、作動子６に設けられた内歯６ｉと入力軸２に設けられた外歯２１ｅにおいても同様であって（下図の断面Ａ−Ａ参照）、作動子６は、入力軸２に回転トルクを及ぼすことなく、回転軸ｏの周りを公転する。
図示の実施形態においては、ばね５は、径の大きいハウジング１と円筒部材４との間に設けられているため、ばね５の摩擦力による制動トルクが大きくなり、円筒部材４の回転に対する拘束力を確実に得ることができる。

このように、作動子６が円筒部材４や入力軸２に対して公転運動を許容するよう係合されているので、出力軸３が回転しても、作動子６は、固定された円筒部材４内で公転するだけであって、出力軸３は空転し、その回転は入力軸２に伝達されない。例えば、出力軸３に連なるカーテンの巻き上げ機構を駆動する動力伝達系では、駆動源のモーターを停止したまま、カーテンを手動で昇降することが可能である。

図５には、図１の第１実施例のフリータイプ双方向クラッチにおける各歯の歯型についての変形例を示す。この変形例のものは、図１のフリータイプ双方向クラッチと比較すると、作動子に設けた外歯と内歯、及びこれらと噛み合う部材の歯型が異なり、基本的な構成や作動は、図１のフリータイプ双方向クラッチと同じである。図５は、図１の断面Ａ−Ａに対応する図であって、同一の構成要素については符号にＢを付加して表す。

図５の変形例では、入力軸に設けられた平板部２１Ｂの外歯２１ｅＢの歯形は、回転軸ｏから半径方向外方に末広がり的に延出した後に先細り的に延出し、その延出端縁が回転軸ｏを中心とした円弧形状をなすようにして形成されている。従って、外歯２１ｅＢの周方向両側には周方向外側に夫々突出する、一対の凸部αが形成されている。また、円筒部材４Ｂの内歯４ｉＢの歯形は、回転軸ｏに向かって半径方向内方に先細り的に延出した後に末広がり的に延出し、その延出端縁が回転軸ｏを中心とした円弧形状をなすようにして形成され、内歯４ｉＢの周方向両側には周方向内側に夫々突出する、一対の凹部βが形成されている。
そして、これらと噛み合う作動子６Ｂの外歯６ｅＢの歯形には、外歯６ｅＢの周方向両側には周方向外側に夫々突出する、一対の凸部γが形成され、第１穴部の内歯６ｉＢの歯形には、一対の凹部ωが形成されている。このように、互いに係合する部分に凹部と凸部が形成されることで、作動子６Ｂが回転（自転）又は公転する際に、作動子６Ｂが径方向へ過剰に移動してしまうのを回避することができる。

図６には、図１の第１実施例のフリータイプ双方向クラッチにおける入力軸及び作動子についての変形例を示す。この変形例のものは、図１のフリータイプ双方向クラッチと比較すると、入力軸２（平板部）の外歯２１ｅの側面及び作動子６（第１穴部）の内歯６ｉの側面の双方に、当接する平面部７が形成されている点で異なり、基本的な構成や作動は、図１のフリータイプ双方向クラッチと同じである。
即ち、図６（ａ）においては、入力軸２の外歯２１ｅの断面形状における周方向両側が略三角形形状に削られて、平坦な平面部７が設けられている（鎖線は削る前の状態を示す）。一方、作動子６の内歯６ｉの断面形状における周方向両側は、もともと平面部として形成されている。そして、入力軸２が駆動源のモーターにより回転したときに、入力軸２の外歯２１ｅの側面と作動子６の内歯６ｉの側面とが相互に面接触することとなる。換言すると、入力軸２の外歯２１ｅと作動子６の内歯６ｉとの所謂当たりが良好なものとなる。それ故に、入力軸２に形成された外歯２１ｅと作動子６に形成された内歯６ｉとの噛み合いは確実なものとなり、出力軸３に幾分の負荷がかかった状態で入力軸２が回転したときであっても、入力軸２の外歯２１ｅが作動子６の内歯６ｉに対して滑ることが防止される。
図６（ｂ）においては、もともと平面部として形成された側面を備える入力軸２の外歯２１ｅに対して、内歯６ｉの断面形状の周方向両側が略三角形形状に削られて平面部７となった作動子６が組み合わされている。このものでも、図６（ａ）の変形例と同様な作用効果が発揮される。

本発明の他の実施形態では、円筒部材の内周面の断面形状を正多角形としてそれぞれの頂部が内歯を構成し、かつ、作動子の外周面の断面形状を正多角形としてそれぞれの頂部が円筒部材の内歯の谷部に入り込む外歯を構成するような構造とすることができる。

ここで、本発明の他の実施形態である、第２実施例のフリータイプ双方向クラッチについて、図７に基づいて、説明する。第２実施例のフリータイプ双方向クラッチは、第１実施例のものと比べると、作動子の断面形状を正方形とし、その頂部を歯型として利用する点で異なり、基本的な構成や作動は、図１のフリータイプ双方向クラッチと同じである。図７は、図１に対応する図であって、同一の構成要素については符号に´（ダッシュ）を付加して表す。

第２実施例においては、図７の断面Ｆ−Ｆに示すとおり、円筒部材４´の内周面の断面形状は正方形（図示の実施形態においては、それぞれの頂部を面取りし平坦にしている）であって、夫々の頂部が内歯４ｉ´を構成している。また、作動子６´の外周面の断面形状は正方形（図示の実施形態においては、それぞれの頂部を平坦にしている）であって、夫々の頂部が外歯６ｅ´を構成している。
さらに、作動子６´の内周面の断面形状は正方形、即ち第１穴部６１´は断面正方形であって、夫々の頂部が内歯６ｉ´を構成しており、入力軸２´に設けられた平板部２１´の外周面の断面形状も正方形であって、夫々の頂部が外歯２１ｅ´を構成している。

図７の第２実施例のフリータイプ双方向クラッチは、上述した第１実施例のフリータイプ双方向クラッチと実質上同一の作動をする。ただし、本実施例においては、円筒部材４´の内周面と作動子６´の外周面の断面形状が単純な正方形であり、作動子６´の内周面と平板部２１´の外周面の断面形状も同じく単純な正方形であるため、これらの部品の製造・加工が容易である。また、円筒部材４´の内周面と作動子６´の外周面との接触面積などが大きくなり、入力軸２´から出力軸３´への伝達トルクを増大し、伝達効率を良好とすることができる。

第２実施例においても、図８に図示するように、入力軸２の外歯２１ｅ´の側面及び作動子６´の内歯６ｉ´の側面に、入力軸が回転したときに互いに当接する平面部を形成することができる。図８（ａ）においては、作動子６´の内歯６ｉ´がもともと平面部を有し、入力軸２´の外歯２１ｅ´の断面形状における周方向両側が略三角形形状に削られて、当接する平面部７´が設けられている（鎖線は削る前の状態を示す）。一方、図８（ｂ）には、入力軸２´の外歯２１がもともと平面部を有し、作動子６´の内歯６ｉ´の断面形状における周方向両側が略三角形形状に削られて、当接する平面部７´を設けるものを示している（鎖線は削る前の状態を示す）。当接する平面部７´を形成することにより、上述した第１実施例の場合と同様に、入力軸２´の外歯２１ｅ´と作動子６´の内歯６ｉ´との所謂当たりが良好なものとなる。

本発明にかかるフリータイプ双方向クラッチの他の実施形態としては、第３実施例として図９に図示するような、作動子の断面形状を正６角形とするものでもよい。第３実施例のものも基本的な構成や作動は図１及び図７（特に図７）のフリータイプ双方向クラッチと同じである。図９は、図１及び図７に対応する図であって、同一の構成要素については符号に´´（２ダッシュ）を付加して表す。
第３実施例においても、図１０に図示するように、作動子６´´の内歯６ｉ´´の側面及び入力軸の外歯２１ｅ´´の側面に、入力軸が回転したとき互いに当接する平面部７´´を形成することができる。図１０（ａ）においては、入力軸の外歯２１ｅ´´の断面形状における周方向両側が略三角形形状に削られて、当接する平面部７´´が設けられ、一方、図１０（ｂ）においては、作動子６´´の内歯６ｉ´´の断面形状における周方向両側が略三角形形状に削られて、平坦な平面部７´´が設けられている。

以上詳述したように、本発明のフリータイプ双方向クラッチは、複数の外歯が形成された作動子と同一歯数の内歯が形成された円筒部材とを組み合わせ、入力軸の回転時には、作動子等をロック状態として動力伝達を可能とする一方、出力軸の回転時には、作動子の公転運動を許容して出力軸を空転させ、フリータイプ双方向クラッチを構成するものである。上記の実施例では、出力軸の偏心部と作動子との間を滑り軸受けの構造としているが、出力軸の偏心部と作動子との間に転がりベアリングを介在させてもよい、また、入出力軸と作動子との間に軸方向のスラスト軸受けを設け、各可動部品の円滑な回転を図るなど、上記実施例に対し各種の変形が可能であるのは明らかである。

１：ハウジング
１１：シールド体
２、２´：入力軸
２１、２１Ｂ、２１´：平板部
２１ｅ、２１ｅＢ、２１ｅ´、２１ｅ´´：外歯
３、３´：出力軸
３１：偏心部
４、４Ｂ、４´、４´´：円筒部材
４ｉ、４ｉＢ、４ｉ´、４ｉ´´：内歯
５：ばね
６、６Ｂ、６´、６´´：作動子
６ｅ、６ｅＢ、６ｅ´、６ｅ´´：外歯
６１、６１´：第１穴部
６ｉ、６ｉＢ、６ｉ´、６ｉ´´：内歯
６２：第２穴部
７、７´、７´´：平面部

Claims (5)

1. 回転不能のハウジング、前記ハウジング内で共通の回転軸を中心として回転可能な入力軸及び出力軸を備え、前記入力軸からの正・逆方向の回転は前記出力軸に伝達されるとともに、前記出力軸からの前記入力軸への回転の伝達は、前記出力軸が空転して遮断されるフリータイプ双方向クラッチであって、
   前記ハウジングの内部には、前記回転軸を中心として回転可能な円筒部材と、前記ハウジングと前記円筒部材との間において前記円筒部材の回転に拘束力を付与するばねと、前記円筒部材内において前記回転軸の周りを公転する作動子とが設置され、
   前記円筒部材の内周面には複数の内歯が形成され、前記入力軸には複数の外歯が形成された平板部が固着され、前記出力軸には断面円形の偏心部が固着されており、さらに、
   前記作動子の外周面には、前記円筒部材の内歯の谷部にそれぞれ入り込む同一歯数の外歯が形成され、かつ、前記作動子の軸方向の一方側には、前記入力軸の平板部の外歯が入り込む同一歯数の内歯が形成された第１穴部が設けられるとともに、他方側には、前記出力軸の偏心部が嵌り込む断面円形の第２穴部が設けられており、
   前記入力軸の平板部の外歯が前記作動子の第１穴部の内歯に接触して、前記作動子が前記回転軸の周りを公転可能であることを特徴とするフリータイプ双方向クラッチ。
2. 前記円筒部材の内周面の断面形状が正多角形であって、それぞれの頂部が内歯を構成し、かつ、前記作動子の外周面の断面形状が正多角形であって、それぞれの頂部が前記円筒部材の内歯の谷部に入り込む外歯を構成している請求項１に記載のフリータイプ双方向クラッチ。
3. 前記作動子の第１穴部と第２穴部とは軸方向に連通しており、前記入力軸に固着された平板部の端面と前記出力軸に固着された偏心部の端面とが相互に当接する、請求項１又は請求項２に記載のフリータイプ双方向クラッチ。
4. 前記入力軸及び前記出力軸の対向する面には、その一方の中心部に中央軸が形成されるとともに、他方の中心部に前記中央軸が嵌まり込む中心穴が形成される請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のフリータイプ双方向クラッチ。
5. 前記入力軸に固着した平板部に形成された外歯の側面及び前記作動子の第１穴部の内歯の側面には、前記入力軸が回転したとき互いに当接する平面部が形成されている、請求項１乃至４のいずれかに記載のフリータイプ双方向クラッチ。