(57)【要約】【課題】入力軸４が停止した位置を保持したまま、出力軸６を双方向に空転させることができる小型のフリータイプ双方向クラッチを提供すること。【解決手段】出力歯車４４と一対の作動歯車８ａ及び８ｂとの間に、各々の一対の作動歯車８ａ及び８ｂに対して周方向の逆側で噛み合うよう一対の中間歯車１０ａ及び１０ｂを配置する。一対の作動歯車８ａ及び８ｂの各々には、軸方向に突出した突出部５０ａ及び５０ｂを設けると共に、入力軸４には、突出部５０ａ及び５０ｂの外周面が当接し且つ周方向に対し互いに逆向きに配置された一対のカム面４０ａ及び４０ｂが形成されたカム体３２を設ける。【選択図】図１
2020176646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転不能のハウジングと、前記ハウジング内で共通の中心軸の周りに回転可能な入力軸及び出力軸とを備え、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、
前記出力軸には出力歯車が固着され、前記ハウジングの内部には、前記出力歯車と噛み合う少なくとも一対の中間歯車と、前記中間歯車の各々と噛み合い互いに前記中間歯車の周方向の逆側に配置された一対の作動歯車と、前記中間歯車及び前記作動歯車の各々を回転可能に軸支し、前記共通の中心軸の回りに回転可能なキャリアとが設置され、
前記一対の作動歯車の各々には、軸方向に突出した突出部が固着されるとともに、前記入力軸には、前記突出部の外周面が当接する一対のカム面が形成されたカム体が設けられ、前記一対のカム面の各々は、周方向において互いに逆向きに配置されており、
前記入力軸が回転したときは、その回転方向に応じて、前記一対の作動歯車の一方における前記突出部の外周面と前記カム体のカム面とが前記回転方向の法線に対し径方向の内側に向かって前記回転方向の下流側に傾斜して当接し、前記作動歯車の自転が阻止されて、前記出力軸が前記キャリアと一体的に回転する一方、前記出力軸が回転したときは、前記中間歯車と前記作動歯車との噛み合いによって前記突出部が前記カム面から離隔し、前記一対の作動歯車の双方の自転が許容されて、前記入力軸への回転の伝達が遮断される、ことを特徴とするフリータイプ双方向クラッチ。
【請求項２】
前記入力軸が回転したときは、その回転方向に応じて、前記一対の作動歯車の一方における前記突出部の外周面と前記カム体のカム面とが前記回転方向の法線に対し径方向の内側に向かって前記回転方向の下流側に１０°乃至４５°傾斜して当接する、請求項１に記載のフリータイプ双方向クラッチ。
【請求項３】
前記カム体には前記一対の作動歯車に固着された突出部の各々が挿入される一対の空間部が設けられ、前記カム面は前記一対の空間部の各々のいずれかの周方向側縁に形成されている、請求項１又は２に記載のフリータイプ双方向クラッチ。
【請求項４】
前記キャリアは、前記作動歯車の軸方向中間部を回転可能な状態で支持するキャリア補助を備えている、請求項１乃至３のいずれかに記載のフリータイプ双方向クラッチ。
【請求項５】
前記キャリアは波ばねによって軸方向に押圧されている、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。
【請求項６】
前記突出部の外周面には断面が円弧状である凹部が形成されていると共に、前記カム体のカム面には断面が円弧状である凸部が形成されており、前記凹部の曲率は前記凸部の曲率よりも小さく、前記入力軸が回転すると、前記凸部と前記凹部とが係合する、請求項１乃至５のいずれかに記載のフリータイプ双方向クラッチ。
【請求項７】
前記ハウジングの内側には潤滑剤が封入されている、請求項１乃至６のいずれかに記載のフリータイプ双方向クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
フリータイプ双方向クラッチは、一例として、巻き上げ式の電動カーテン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、駆動モーターと巻き上げ機構との間に電磁クラッチを設置し、これを断・接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。
【０００４】
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６０２７７０２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１４を参照して説明する。
図１４に示すとおり、このフリータイプ双方向クラッチでは、固定のハウジングＨ内に、共通の中心軸の回りに回転可能な入力軸Ｉ及び出力軸Ｏが設置されている。出力軸Ｏにはこれと同心の出力歯車ＳＧが固着されている。ハウジングＨ内には更に、出力歯車ＳＧと噛み合う作動歯車ＰＧ有する一対の作動歯車体ＰＢが配置され、一対の作動歯車体ＰＢはキャリアＣによって回転可能に軸支されている。一対の作動歯車体ＰＢのそれぞれには、異なる回転方向の空転を許容する一方向クラッチＯＣを介して作動子Ｍが取り付けられるとともに、入力軸Ｉには作動子Ｍと当接するカム体ＣＢが設けられている。そして、作動子Ｍの断面の外周は略正六角形であると共にカム体ＣＢの断面の外周は略矩形である。このことから、作動子Ｍ及びカム体ＣＢの断面はそれぞれ直線部を有し、この直線部同士が当接するようにして、作動子Ｍのそれぞれがカム体ＣＢの一方側及び他方側に配置されている。
【０００５】
入力軸Ｉが回転したときは、一対の作動歯車体ＰＢの内、回転方向で近距離にある作動歯車体ＰＢにおける作動子Ｍの外周面が、入力軸Ｉのカム体ＣＢの外周面と直線部が重なる状態で当接する。この状態となると、入力軸Ｉのカム体ＣＢは、当接した作動歯車体ＰＢの作動歯車ＰＧを介してキャリアＣを同一方向に回転させ、作動子Ｍが当接していない他方の作動歯車体ＰＢを同様にその回転方向に移動させる。ここで、作動歯車体ＰＢの作動歯車ＰＧは出力軸Ｏの出力歯車ＳＧと噛み合っているが、一方向クラッチＯＣによりその回転（自転）が拘束されているため、出力歯車ＳＧが作動歯車ＰＧの移動（公転）に連れ回ることとなり、出力軸Ｏは、入力軸Ｉと一体化されて同一方向に回転する。
【０００６】
これに対し、出力軸Ｏが回転すると、出力歯車ＳＧと噛み合う作動歯車ＰＧはキャリアＣの支持軸の周りに自転しようとする。しかし、入力軸Ｉが停止した位置においては、一方の作動歯車体ＰＢの作動子Ｍの直線部とカム体ＣＢの直線部とが重なっており、そのままでは、作動子Ｍは自転することができない。
図１４のフリータイプ双方向クラッチでは、この状態において、出力軸Ｏの回転方向が、入力軸Ｉが停止する以前に回転していたのと同一方向であれば、作動歯車ＰＧ（出力歯車ＳＧと逆方向に回転しようとする）は、一方向クラッチＯＣにより作動子Ｍと一体化されるため、キャリアＣを伴いながら出力歯車ＳＧの回転方向にわずかに移動して作動子Ｍをカム体ＣＢから離し、出力軸Ｏは回転可能となる。一方、出力軸Ｏの回転方向が、入力軸Ｉが停止する以前の回転方向と逆であれば、作動歯車ＰＧは一方向クラッチＯＣにより作動子Ｍと切り離される。そのため、作動子Ｍの直線部とカム体ＣＢの直線部とが重なり作動子Ｍ自体の自転が拘束されていても、作動歯車ＰＧは自転が可能であって、入力軸Ｉに回転を伝達することなく、出力軸Ｏは回転可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第６０２７７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のとおり、図１４のフリータイプ双方向クラッチにおいては、入力軸が停止した位置を保持したまま、出力軸を双方向に空転させることができる。これにより、出力軸の逆方向の空転を可能とするために、入力軸を停止した位置からわずかに戻すような煩雑な作業は不要であり、使用勝手の優れたものとなっている。しかしながら、図１４のフリータイプ双方向クラッチには、以下のような点について改良の余地が残されている。
【０００９】
図１４のフリータイプ双方向クラッチでは、出力軸Ｏの回転方向にかかわらず空転させることを可能とするよう、一対の作動歯車体ＰＢの各々に一方向クラッチＯＣが取り付けられているが、この一方向クラッチは比較的大きいため、装置全体が大型化してしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明のフリータイプ双方向クラッチは、出力歯車と一対の作動歯車との間に、各々の作動歯車に対して周方向の逆側で噛み合うよう一対の中間歯車を配置し、一対の作動歯車の各々には、軸方向に突出した突出部を設けると共に、入力軸には、突出部の外周面が当接し且つ周方向に対し互いに逆向きに配置された一対のカム面が形成されたカム体を設け、入力軸が回転したときは、その回転方向に応じて、一対の作動歯車の一方の突出部の外周面がカム体に形成された一対のカム面の一方に当接し、作動歯車の自転が阻止されて出力軸がキャリアと一体的に回転する一方、出力軸が回転したときは、一対の作動歯車の双方の自転が許容されて、入力軸への回転の伝達が遮断されるものである。すなわち、本発明は、
「回転不能のハウジングと、前記ハウジング内で共通の中心軸の周りに回転可能な入力軸及び出力軸とを備え、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、
前記出力軸には出力歯車が固着され、前記ハウジングの内部には、前記出力歯車と噛み合う少なくとも一対の中間歯車と、前記中間歯車の各々と噛み合い互いに前記中間歯車の周方向の逆側に配置された一対の作動歯車と、前記中間歯車及び前記作動歯車の各々を回転可能に軸支し、前記共通の中心軸の回りに回転可能なキャリアとが設置され、
前記一対の作動歯車の各々には、軸方向に突出した突出部が固着されるとともに、前記入力軸には、前記突出部の外周面が当接する一対のカム面が形成されたカム体が設けられ、前記一対のカム面の各々は、周方向において互いに逆向きに配置されており、
前記入力軸が回転したときは、その回転方向に応じて、前記一対の作動歯車の一方における前記突出部の外周面と前記カム体のカム面とが前記回転方向の法線に対し径方向の内側に向かって前記回転方向の下流側に傾斜して当接し、前記作動歯車の自転が阻止されて、前記出力軸が前記キャリアと一体的に回転する一方、前記出力軸が回転したときは、前記中間歯車と前記作動歯車との噛み合いによって前記突出部が前記カム面から離隔し、前記一対の作動歯車の双方の自転が許容されて、前記入力軸への回転の伝達が遮断される」
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。
【００１１】
本発明においては、以下のような実施形態であるのが好ましい。すなわち、
前記入力軸が回転したときは、その回転方向に応じて、前記一対の作動歯車の一方における前記突出部の外周面と前記カム体のカム面とが前記回転方向の法線に対し径方向の内側に向かって前記回転方向の下流側に１０°乃至４５°傾斜して当接するのがよい。
前記カム体には前記一対の作動歯車に固着された突出部の各々が挿入される一対の空間部が設けられ、前記カム面は前記一対の空間部の各々のいずれかの周方向側縁に形成されているのがよい。
前記キャリアは、前記作動歯車の軸方向中間部を回転可能な状態で支持するキャリア補助を備えているのがよい。
前記キャリアは波ばねによって軸方向に押圧されているのがよい。
前記突出部の外周面には断面が円弧状である凹部が形成されていると共に、前記カム体のカム面には断面が円弧状である凸部が形成されており、前記凹部の曲率は前記凸部の曲率よりも小さく、前記入力軸が回転すると、前記凸部と前記凹部とが係合するのがよい。
前記ハウジングの内側には潤滑剤が封入されているのがよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のフリータイプ双方向クラッチでは、入力軸が回転したときは、その回転方向に応じて、一対の作動歯車の一方における突出部の外周面が前記カム体のカム面に当接し、作動歯車の自転が阻止されて出力軸がキャリアと一体的に回転する。一方、出力軸が入力軸の回転方向と同一方向に回転したときは、出力歯車の回転によって中間歯車及び作動歯車はキャリアと共に出力歯車の自転方向と同一方向に僅かに公転し（中間歯車が出力歯車の自転方向と同一方向に公転するのは、突出部の自転が阻止されることで作動歯車及び中間歯車の自転も阻止されるため、出力歯車が中間歯車及び作動歯車と一体となって回転しようとするためである）、作動歯車に固着された突出部はカム面から離隔して空間部において自転可能となる（作動歯車も自転可能となる）。出力軸が入力軸の回転方向とは反対の方向に回転したときは、中間歯車と作動歯車との噛み合いによって突出部がカム面から離隔し（中間歯車と作動歯車との噛み合いによって離隔するのは、中間歯車と作動歯車との間で噛み合いが生じた位置において、中間歯車の歯の先端部は作動歯車の回転中心に向かって入り込むように作動するため、相互に当接する両歯面間の摩擦によって作動歯車には中間歯車の回転中心から離隔する方向に押されるためである）、空間部において自転可能となる（作動歯車も自転可能となる）。従って、出力軸がいずれの方向に回転しても、中間歯車及び作動歯車は夫々自転するだけで、出力軸の回転が入力軸に伝達されることはなく、本発明のフリータイプ双方向クラッチでは、装置全体を大きくすることなく入力軸が停止した位置を保持したまま、出力軸を双方向に空転させることができる。本発明のフリータイプ双方向クラッチでは更に、入力軸が回転したときは、その回転方向に応じて、一対の作動歯車の一方における突出部の外周面とカム体のカム面とが入力軸の回転方向の法線に対し径方向の内側に向かって上記回転方向の下流側に傾斜して当接することから、カム面が突出部の外周面に食い込んで確実に作動歯車の自転を阻止し、これによって入力軸から出力軸へ効率的に回転トルクを伝達することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のフリータイプ双方向クラッチの第１実施形態を示す構造図である。
【図２】図１に示すフリータイプ双方向クラッチのハウジングを示す図である。
【図３】図１に示すフリータイプ双方向クラッチの入力軸を示す図である。
【図４】図１に示すフリータイプ双方向クラッチの出力軸を示す図である。
【図５】図１に示すフリータイプ双方向クラッチの作動歯車を示す図である。
【図６】図１に示すフリータイプ双方向クラッチの中間歯車を示す図である。
【図７】図１に示すフリータイプ双方向クラッチのキャリアを示す図である。
【図８】図１に示すフリータイプ双方向クラッチの入力軸回転時の作動を示す図である。
【図９】図１に示すフリータイプ双方向クラッチの出力軸を入力軸の回転と同一方向に回転させた時の作動を示す図である。
【図１０】図１に示すフリータイプ双方向クラッチの出力軸を入力軸の回転とは反対方向に回転させた時の作動を示す図である。
【図１１】本発明のフリータイプ双方向クラッチの第２実施形態を示す図である。
【図１２】図１０に示すフリータイプ双方向クラッチの入力軸回転時の作動を示す図である。
【図１３】本発明のフリータイプ双方向クラッチの第３実施形態を示す構造図である。
【図１４】従来のフリータイプ双方向クラッチの構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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実施形態の全体構造が示されている。図２乃至図７には、図１に示すフリータイプ双方向クラッチを構成する各構成部品が単体で示されている。図８及び図９には、図１に示すフリータイプ双方向クラッチの作動を説明する図が示されている。
【００１５】
図１に示すフリータイプ双方向クラッチは、ハウジング２、入力軸４、出力軸６、一対の作動歯車８（８ａ及び８ｂ）、一対の中間歯車１０（１０ａ及び１０ｂ）、キャリア１２、及び波ばね１３を備えている。容易に理解できるように、図１ではキャリア１２にのみハッチングを付している。
【００１６】
図１と共に図２を参照して説明すると、ハウジング２は、図２（ａ）に示される本体１４と、図２（ｂ）に示されるシールド板１６とから構成されている。本体１４は略正方形の端板１８と、この端板１８の外周縁から軸方向に直線状に延びる角筒壁２０とから構成されたカップ状である。本体１４の内側には円柱形状の収容空間部２２が形成されており、端板１８と軸方向反対側の端面は開放されている。端板１８の中央には入力軸４が貫通してこれを回転可能に軸支する円形の貫通口２４が形成されている。角筒壁２０の自由端部の内周面には、円環形状の溝部２６が形成されている。シールド板１６は端板１８と対応した形状であって、その中央には出力軸６が貫通してこれを回転可能に軸支する円形の貫通口２８が形成されている。本体１４とシールド板１６とは、シールド板１６が本体１４の環状溝２８に嵌め合わされ収容空間部２２を閉塞した状態で、ボルトの如き適宜の締結具によって締結される。
【００１７】
図３に示すとおり、入力軸４は、軸方向に直線状に延びる円筒形状の軸部３０と、軸部３０の先端において軸部３０と同軸上に固着された円板形状のカム体３２とを備えている。軸部３０の内側にはカム体３２の軸方向中間部まで延出する接続穴３４が形成されている。接続穴３４の断面は、円において直径方向に対向した一対の部位を相互に平行で且つ直線状に変形した形状であって、接続穴３４には、図示しないモーターの如き適宜の駆動源が接続される。図示の実施形態においては、カム体３２の外周縁部に、後述するとおり一対の作動歯車８ａ及び８ｂに固着された突出部の各々が挿入される一対の空間部３８ａ及び３８ｂが形成されている。一対の空間部３８ａ及び３８ｂの各々は略扇形状であって軸方向に貫通し、図３右図において中心ｏを通過する左右方向の線（一点鎖線）に対して線対称の位置関係にある。図３右図において、空間部３８ａの時計方向側に位置する周方向側縁には平坦なカム面４０ａが、空間部３８ｂの反時計方向側に位置する周方向側縁には平坦なカム面４０ｂが夫々形成されている。従って、カム面４０ａ及び４０ｂは周方向において互いに逆向きに配置されている。カム面４０ａは空間部３８ａの径方向外側端から内側端に向かって径方向に対して反時計方向側に、カム面４０ｂは空間部３８ｂの径方向外側端から内側端に向かって径方向に対して時計方向側に、夫々同一の所定角度（α）で傾斜している。かかる所定角度については後に言及する。カム体３２における、軸部３０が固着されていない方の軸方向端面の中央には断面円形の突出片４２が固着されている。
【００１８】
図１と共に図４を参照して説明すると、出力軸６は全体的に軸方向に長い中実棒状部材である。出力軸６の軸方向片端部には外歯歯車により構成される出力歯車４４が固着されている。出力軸６の軸方向片端部には更に、軸方向に延びる断面円形の受容凹部４５が形成されている。受容凹部４５は出力歯車４４の中央に位置し、ここには入力軸４の突出片４２が挿通される。出力軸６の軸方向中間部の断面は円形である。出力軸６の軸方向他端部の断面は、円において直径方向に対向した一対の部位を相互に平行で且つ直線状に変形した形状であって、この部分には、図示しない従動部材が接続される。
【００１９】
図１と共に図５を参照して説明すると、作動歯車８は外歯歯車であって、中間歯車１０とは噛み合うが出力歯車４４とは噛み合わない。作動歯車８の軸方向片端面には断面円形の片側軸部４６が、軸方向他端面には断面円形の中間軸部４８が、夫々作動歯車８と同軸上に固着されている。中間軸部４８の軸方向他端面には、軸方向に突出した突出部５０が固着されている。突出部５０は略正方形の断面を有し、軸方向に直線状に延びている。突出部５０の軸方向他端面には、他側軸部５２が固着されている。他側軸部５２は断面円形であって、片側軸部４６と同軸上に位置する。つまり、片側軸部４６、作動歯車８、中間軸部４８、突出部５０、及び他側軸部５２は全て同軸上に位置する。以下の説明においては、一対の作動歯車の一方８ａに設けられた上記各部材については番号の後に「ａ」を、他方８ｂに設けられた上記各部材については番号の後に「ｂ」を夫々付して示す。
【００２０】
図１と共に図６を参照して説明すると、中間歯車１０は外歯歯車であって、作動歯車８及び出力歯車４４と噛み合う。中間歯車１０の軸方向両端面には、断面円形の軸部５４がそれぞれ固着されている。以下の説明においては、一対の中間歯車の一方１０ａに設けられた上記各部材については番号の後に「ａ」を、他方１０ｂに設けられた上記各部材については番号の後に「ｂ」を夫々付して示す。
【００２１】
図１と共に図７を参照して説明すると、図示の実施形態においては、キャリア１２は、図７（ａ）に示すキャリア本体５６と、図７（ｂ）に示す第一キャリア補助５８と、図７（ｃ）に示す第二のキャリア補助６０とから構成されている。図７（ａ）に示すとおり、キャリア本体５６は、円板形状の本体基板６２を備えている。本体基板６２の中央には出力軸６の中間軸部４８が挿通される円形で比較的大径の本体貫通穴６４が形成されている。本体基板６２の径方向中間部には、作動歯車８の片側軸部４６を回転可能に軸支する円形で比較的小径の一対の本体作動軸孔６６ａ及び６６ｂが同一円周上に形成されている。一対の本体作動軸孔６６ａ及び６６ｂは直径方向に対向して配置されている。本体基板６２の径方向中間部には更に、中間歯車１０の軸部５４の一方を回転可能に軸支する円形で比較的小径の一対の本体中間軸孔６８ａ及び６８ｂも同一円周上に形成されている。一対の本体作動軸孔６６ａ及び６６ｂと、一対の本体中間軸孔６８ａ及び６８ｂとは夫々異なる円周上に配置されており、本体作動軸孔６６の方が本体中間軸孔６８よりも径方向外側に配置されている。また、図７（ａ）右図において、周方向に見て、本体中間軸孔６８ａは本体作動軸孔６６ａの時計方向側に、本体中間軸孔６８ｂは本体作動軸孔６６ｂの反時計方向側に、夫々角度β回転した位置に配置されている。本体基板６２の軸方向片側面の外周縁部には、第一キャリア補助５８に形成された後述する支持軸を受ける有底円筒形状の軸受部７０が３個固着されている。３個の軸受部７０は夫々、一対の本体作動軸孔６６が配置された円周よりも大径の円周上において、周方向に間隔をおいて配置されている。本体基板６２の軸方向他側面の中央には本体貫通穴６４を囲んで軸方向に幾分突出する円板形状の突出片７２が設けられている。
【００２２】
図７（ｂ）に示すとおり、第一キャリア補助５８は、円板形状の第一基板７４を備えており、これにはキャリア本体５６に形成された本体貫通穴６４と、一対の本体作動軸孔６６ａ及び６６ｂと、一対の本体中間軸孔６８ａ及び６８ｂと、３個の軸受部７０とに対応して、第一貫通穴７６と、一対の第一作動軸孔７８ａ及び７８ｂと、一対の第一中間軸孔８０ａ及び８０ｂと、３個の軸突出部８２とが設けられている。第一の貫通穴７６は入力軸４の突出片４２を、第一作動軸孔７８は作動歯車８の中間軸部４８を、第一中間軸孔８０は中間歯車１０の軸部５４の他方を夫々回転可能に軸支する。突出部８２は円柱形状であって、キャリア本体５６の軸受部７０に挿通されて、第一キャリア補助５８はキャリア本体５６と一体となる。
【００２３】
図７（ｃ）に示すとおり、第二キャリア補助６０は円板形状であって、中央には入力軸４の軸部３０を回転可能に軸支する第二貫通穴８４が、径方向中間部には作動歯車８の他側軸部５２を夫々回転可能に軸支する第二作動軸孔８６が夫々形成されている。
【００２４】
次に、主に図１を参照して、上述した各構成部品が所要とおりに組み合わされた状態について説明する。ハウジング２は壁面等に適宜の手段によって回転不能に設置され、入力軸４及び出力軸６はハウジング２内で共通の中心軸ｏの回りに回転可能に配置される。このとき、入力軸４及び出力軸６は、入力軸４の突出片４２が出力軸６の受容凹部４５に挿通されているため、入力軸４及び出力軸６が回転した際の芯ぶれが防止される。一対の作動歯車８ａ及び８ｂと、一対の中間歯車１０ａ及び１０ｂとは夫々キャリア１２によって支持された状態でハウジング２内に配置される。このとき、一対の作動歯車８ａ及び８ｂにあっては、夫々の突出部５０ａ及び５０ｂが入力軸４の空間部３８ａ及び３８ｂの内側に挿入される。キャリア１２がハウジング２内に配置された状態にあっては、キャリア本体５６はハウジング２の本体１４における溝部２６に位置し、本体基板６２と、突出片７２と、ハウジング２のシールド板１６とによって画成された空間部に波ばね１３が配置される。キャリア１２が波ばね１３によって軸方向に押圧されることで、キャリア１２にはハウジング２に対して所定程度の制動トルクが付与される。ハウジング２の内側には歯車の噛み合いや部材間の回転運動を円滑にするために潤滑剤が封入されているのが好ましい。
【００２５】
続いて、図１に示すフリータイプ双方向クラッチの作動について、図８及び図９を参照して説明する。
図８における各矢印に示すように、入力軸４が、駆動源のモーターにより反時計方向（中央縦断面図の右方から見て）に回転すると、入力軸４のカム体３２に形成された一対の空間部３８ａ及び３８ｂが反時計方向に移動する。そうすると、空間部３８ａに形成された直線状のカム面４０ａと突出部５０ａの外周面とが面接触して突出部５０ａの回転が阻止される。これによって、作動歯車８ａ、及びこれと噛み合う中間歯車１０ａの自転も阻止される。このとき、図８のＤ部拡大図に示すとおり、中間歯車１０ａと作動歯車８ａとが噛み合う位置（これをＰで示す）は中間歯車１０ａの中心と作動歯車８ａの中心とを結ぶ二点鎖線Ｌよりも作動歯車８ａにおいては時計方向側、中間歯車１０ａにおいては反時計方向側に位置する。入力軸４を更に回転させると、自転が阻止された作動歯車８ａ及び中間歯車１０ａ、これらを支持するキャリア１２と共に、中間歯車１０ａと噛み合う出力歯車４４がカム体３２と一体となって回転する（作動歯車８ｂ及び中間歯車１０ｂもキャリア１２と共に回転する）。つまり、出力軸６は入力軸４と一体となって回転する。このとき、上述したとおり、カム面４０ａは上記したとおり径方向に対して所定程度傾斜していることから、本発明のフリータイプ双方向クラッチにあっては、図８のＣ部拡大図に示すとおり、作動歯車８ａにおける突出部５０ａの外周面とカム体３２のカム面４０ａとが入力軸４の回転方向の法線に対し径方向の内側に向かって回転方向の下流側に角度α（＞０）で傾斜して当接することから、カム面４０ａが突出部５０ａの外周面に食い込んで確実に作動歯車８ａの自転を阻止し、これによって入力軸４から出力軸６へ効率的に回転トルクを伝達することが可能となる。角度αが１０°乃至４５°である場合、上記食い込み作用が良好に作用し、入力軸４から出力軸６へより効率的に回転トルクを伝達することが可能となる。このとき、キャリア１２は波ばね１３によって軸方向に押圧されていることで、キャリア１２は中心軸ｏに対して傾くことなく回転することができ、突出部５０ａの外周面とカム体３２のカム面４０ａとを確実に面接触させることが可能となる。入力軸４が時計方向に回転した場合には、カム面４０ｂと突出部５０ｂの外周面とが面接触し、作動歯車８ｂの自転が阻止されることを除いては、入力軸４が反時計方向に回転した場合と同じであるため、詳細な説明は省略する。
【００２６】
これに対して、入力軸４の反時計方向の回転が停止した後に、出力軸６が入力軸４の回転方向と同一方向、つまり図９に示す矢印のとおり反時計方向（中央縦断面図の右方向から見て）に回転した場合には、出力軸６の出力歯車４４がこれと噛み合う中間歯車１０ａを時計方向に自転させると共に、中間歯車１０ａがこれと噛み合う作動歯車８ａを反時計方向に自転させようとするが、入力軸４の反時計方向の回転が停止した状態にあっては、突出部５０ａの外周面がカム面４０ａと面接触していることから、突出部５０ａはその場で自転することはできない。ここで、作動歯車８ａの自転が阻止された状態で出力軸６を上記のとおりに回転させようとすると、出力歯車４４と中間歯車１０ａとが噛み合う位置Ｐ１において、中間歯車１０ａには出力歯車４４の周方向に力Ｆ１が作用する。この力Ｆ１によって、中間歯車１０ａがこれを軸支するキャリア１２と共に出力歯車４４の自転方向と同一方向に僅かに回転（公転）する。このとき、キャリア１２によって軸支される作動歯車８ａも同一方向に公転する（作動歯車８ｂ、一対の中間歯車１０ａ及び１０ｂも公転する）。かかる作動歯車８ａの公転の方向は、空間部３８ａにおいて突出部５０ａがカム面４０ａから離隔する方向であり、突出部５０ａがカム面４０ａから離隔することで、突出部５０ａは空間部３８ａ内で回転可能となる。従って、出力軸６が反時計方向に回転しても、中間歯車１０が時計方向に回転すると共に作動歯車８が反時計方向に回転するだけで、出力軸６の回転が入力軸４に伝達されることはない。このとき、キャリア１２には波ばね１３によって所定程度の制動トルクが付与されているため、ハウジング２内でのキャリア１２のふらつきが抑制され、突出部５０ａがカム面４０ａから離隔した後に振動等によって再度突出部５０ａがカム面４０ａに当接することはなく、出力軸６からの回転は確実に遮断されることとなる。
【００２７】
一方、入力軸４の反時計方向の回転が停止した後に、出力軸６が入力軸４の回転方向と反対方向、つまり図１０に示す矢印のとおり時計方向（中央縦断面図の右方向から見て）に回転した場合には、出力軸６の出力歯車４４がこれと噛み合う中間歯車１０ａを反時計方向に、中間歯車１０ａがこれと噛み合う作動歯車８ａを時計方向に夫々自転させようとする。このとき、図１０のＤ部拡大図に示すとおり、入力軸４が反時計方向に回転した後にあっては、中間歯車１０ａと作動歯車８ａとが噛み合う位置Ｐ２は、中間歯車１０ａの中心と作動歯車８ａの中心とを結ぶ二点鎖線Ｌよりも作動歯車８ａ及び中間歯車１０ａ各々の回転方向の上流側に位置し、位置Ｐ２では、中間歯車１０ａの回転方向下流側の歯面と、作動歯車８ａの回転方向上流側の歯面とが当接している。このことから、中間歯車１０ａが回転しようとすると、位置Ｐ２において作動歯車８ａの歯８ａ１と当接する中間歯車１０ａの歯１０ａ１の先端部は、歯８ａ１と、作動歯車８ａにおける歯８ａ１の回転方向上流側に隣接して位置する歯８ａ２との間において作動歯車８ａの回転中心に向かって入り込むように作動しようとすることとなる。その際、歯８ａ１には、歯１０ａ１との当接に起因した摩擦によって力Ｆ２が作用する。かかる力Ｆ２は歯８ａ１の回転方向上流側の歯面に沿った方向に作用する。かかる方向は、図１０のＤ部拡大図と共にＡ−Ａ断面図を参照することによって理解されるとおり、突出部５０ａがカム面４０ａから離隔する方向である。従って、上記力Ｆ２によって突出部５０ａの外周面とカム面４０ａとの密着力は緩和されると共に、作動歯車８ａが自転しようとする力によって、突出部５０ａはカム面４０ａから離隔、つまり突出部５０ａはカム面４０ａに対して反時計方向に幾分移動（公転）し、図１０のＥ部拡大図において二点鎖線で示すとおり、空間部３８ａ内で反時計方向に自転（空転）することとなる。従って、出力軸６が反時計方向に回転しても、中間歯車１０ａが時計方向に回転すると共に作動歯車８ａが反時計方向に回転するだけで、出力軸６の回転が入力軸４に伝達されることはない。
【００２８】
従って、本発明のフリータイプ双方向クラッチでは、入力軸が回転したときは、その回転方向に応じて、一対の作動歯車の一方における突出部の外周面がカム体のカム面に当接し、作動歯車の自転が阻止されて出力軸がキャリアと一体的に回転する。一方、出力軸が入力軸の回転方向と同一方向に回転したときは、出力歯車の回転によって中間歯車及び作動歯車はキャリアと共に出力歯車の自転方向と同一方向に僅かに公転し、作動歯車に固着された突出部はカム面から離隔して空間部において自転可能となり、出力軸が入力軸の回転方向とは反対の方向に回転したときは、中間歯車と作動歯車との噛み合いによって突出部がカム面から離隔して空間部において自転可能となり、従って、出力軸がいずれの方向に回転しても、中間歯車及び作動歯車は夫々自転するだけで、出力軸の回転が入力軸に伝達されることはない。これにより、本発明のフリータイプ双方向クラッチでは、装置全体を大きくすることなく入力軸が停止した位置を保持したまま、出力軸を双方向に空転させることができる。このとき、突出部とカム面との間にも潤滑剤が塗布されていれば、突出部の角がカム面を滑って容易に自転を開始することが可能となる。
【００２９】
図１１には、本発明のフリータイプ双方向クラッチの第２実施形態が示されている。以下においては、第１実施形態と同じ構成については番号に「´」を付して説明する。
第２実施形態では、基本的な構造及び作動は第１実施形態のフリータイプ双方向クラッチと変わるものではないが、カム体３２´のカム面４０´が弧状であってその中間には凸部８８が形成されている点、作動歯車８´の突出部５０´の外周面の角部が弧状であって且つ辺部には凹部９０が形成されている点において第１実施形態のフリータイプ双方向クラッチとは異なる。凸部８８及び凹部９０は共に断面弧状であって、凹部９０の曲率は凸部８８の曲率よりも小さい。図１１に示すフリータイプ双方向クラッチの入力軸４´が反時計方向（中央縦断面図の右方から見て）に回転すると、図１２に示すとおり、カム体３２´のカム面４０ａ´が作動歯車８ａ´の突出部５０ａ´の外周面に接触する。このとき、本実施形態においては、カム面４０ａ´に形成された凸部８８と突出部５０´の外周面に形成された凹部９０とが係合する。そして、第１実施形態のフリータイプ双方向クラッチと同様に、突出部５０ａ´の回転が阻止されて入力軸４´から出力軸６´へ回転が伝達される。入力軸４´の反時計方向の回転が停止した後に、出力軸６´が反時計方向（中央縦断面図の右方向から見て）に回転した場合には、第１実施形態のフリータイプ双方向クラッチと同様の作動で作動歯車８ａ´は空間部３８ａ´内で回転可能となる。このとき、本実施形態のフリータイプ双方向クラッチにあっては、カム面４０ａ´に形成された凸部８８と突出部５０ａ´の外周面に形成された凹部９０とが係合していることから、カム体３２´のカム面４０ａ´と突出部５０ａ´の外周面との接触面積が小さく、突出部５０ａ´は空間部３８ａ´内で容易に回転可能となる。従って、第２実施形態のフリータイプ双方向クラッチにあっては、出力軸６´の回転開始時の引っ掛かりが低減されることとなる。
【００３０】
図１３には、本発明のフリータイプ双方向クラッチの第３実施形態が示されている。以下においては、第１実施形態と同じ構成については番号に「´´」を付して説明する。
第３実施形態では、基本的な構造及び作動は第１実施形態及び第２実施形態のフリータイプ双方向クラッチと変わるものではないが、作動歯車８´´及び中間歯車１０´´が複数対（本実施形態においては２対）配設されている点、作動歯車８´´の突出部５０ａ´´及び５０ｂ´´がカム体３２´´の外周縁部に形成されて径方向外方に向かって開放された凹所９２に配置されている点、キャリア１２´´には作動歯車及び中間歯車を回転可能に軸支する軸部９４が形成されている点、及びキャリア１２´´において第一キャリア補助が省略されている点において第１実施形態のフリータイプ双方向クラッチとは異なる。本実施形態のフリータイプ双方向クラッチは第２実施形態のフリータイプ双方向クラッチと同一であるため、作動についての説明は省略する。
【符号の説明】
【００３１】
２：ハウジング
４：入力軸
６：出力軸
８：作動歯車
１０：中間歯車
１２：キャリア
１３：波ばね
３２：カム体
３８：空間部
４０：カム面
４４：出力歯車
５０：突出部
５６：キャリア本体
５８：第一キャリア補助
６０：第二キャリア補助
８８：凸部
９０：凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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