(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定間隔で放射外方向に延びる入力係合片を有する入力部材と、前記入力係合片と互いに入り込んで係合することができる出力係合片を備える出力部材と、円筒状内面と円筒状外面とを有する外輪部材と、互いに隣り合う前記入力係合片と前記入力係合片との間であって前記出力係合片の先端面と前記外輪部材の前記円筒状内面との間に位置する係合部材とを備え、前記入力部材に働く入力は前記入力係合片が前記出力係合片を押すことにより前記出力部材に伝達され、前記出力部材に働く逆入力は前記係合部材が前記出力係合片の先端面と前記外輪部材の前記円筒状内面との間にロックされることにより前記入力部材に伝達されない逆入力遮断クラッチにおいて、
前記外輪部材の前記円筒状外面との間に設定トルクを生じる摩擦部材を備え、
前記設定トルクは前記出力部材に働く前記逆入力よりも大きな値であり、
前記入力部材に働く前記入力と前記出力部材に働く前記逆入力の方向によって、前記入力が直接的に前記出力部材に伝達されるか、あるいは前記入力が前記外輪部材を通して前記出力部材に伝達され、
前記入力係合片は前記係合部材に実質的に接触せず、
前記係合部材に対して前記入力部材に働く前記入力の方向と同方向に弾性力を与える制動部材を備え、前記弾性力は、前記係合部材で前記外輪部材の前記円筒状内面と前記出力部材との間をロックさせず、かつ前記出力部材に前記逆入力が働き、前記係合部材が前記外輪部材の前記円筒状内面と前記出力部材との間にロックされるとき、そのロック状態を解除できない程度の強さであることを特徴とする逆入力遮断クラッチ。
【請求項２】
請求項１において、
前記入力部材に前記入力が働かず、前記出力部材に前記逆入力が働くとき、前記出力部材が変位することによって前記係合部材が前記出力係合片の先端面と前記外輪部材の前記円筒状内面との間でロックされ、前記外輪部材の前記円筒状外面と前記摩擦部材との間の前記設定トルクによって、前記外輪部材が前記摩擦部材に対して回転せず、前記逆入力は前記入力部材に伝達されず、
前記出力部材に働く前記逆入力の方向と前記入力部材に働く前記入力の方向とが同方向であるときには、前記係合部材が前記外輪部材の前記円筒状内面と前記出力部材との間でロックされ、前記入力によって前記外輪部材が前記摩擦部材に対して回転するのに伴い前記出力部材も回転して、前記入力が前記出力部材に伝達され、
前記出力部材に働く前記逆入力の方向と前記入力部材に働く前記入力の方向とが別方向であるとき又は前記出力部材に前記逆入力が実質的かからないときには、前記係合部材が前記外輪部材の前記円筒状内面と前記出力部材との間でロックされず、前記入力部材が前記出力部材を直接押すことによって、前記入力が前記出力部材に伝達されることを特徴とする逆入力遮断クラッチ。
【請求項３】
請求項１ないし請求項２のいずれかにおいて、
前記制動部材は、前記係合部材の個数に対応する個数の支柱部と前記係合部材を両側から制動する制動部とから構成され、
それぞれの前記支柱部の一端は前記入力部材に固定され、
前記制動部は、前記入力部材の動きに伴い生じる前記支柱部の捩れによる前記弾性力で前記係合部材を前記入力部材に働く前記入力の方向と同じ方向に押すことを特徴とする逆入力遮断クラッチ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、
前記制動部材は、前記係合部材の個数に対応する個数の支柱部と、これら支柱部の隣り合うもの同士を結合する橋絡片からなる橋絡部と、前記係合部材を両側から制動する制動部と、前記制動部又は前記橋絡部を前記入力部材に結合する弾性結合部材とから構成され、
前記弾性結合部材は、前記入力部材の動きに伴って前記係合部材に前記入力と同じ方向の弾性力を与えるが、前記係合部材が前記出力係合片の先端面と前記外輪部材の前記円筒状内面との間でロックさせる、又はロック解除することができない程度の大きさの前記弾性力を有し、
前記制動部は、前記弾性結合部材による前記弾性力で前記係合部材を前記入力の方向に押すことを特徴とする逆入力遮断クラッチ。
【請求項５】
請求項４において、
前記係合部材は、前記橋絡片と前記外輪部材の前記円筒状内面との間に圧入され、前記橋絡部によって前記外輪部材の前記円筒状内面に押圧されることを特徴とする逆入力遮断クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、入力部材側からの入力は出力部材側に伝達され、出力部材側からの逆入力は入力部材側に伝達されない逆入力遮断クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動側である入力側からの回転駆動力が従動側である出力側に伝達され、出力側からの回転駆動力は入力側に伝達されない双方向の逆入力遮断クラッチは既に提案されている。比較的簡単な構造のこの種の逆入力遮断クラッチとして、一定の間隔で放射外方向に延びる複数の入力係合片を有する入力部材と、一定の間隔で放射外方向に延びる複数の出力係合片を有する出力部材と、ローラ又はボールなどからなる係合部材と、外輪部材とを組み合わせたものが開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
前掲の特許文献１、２に記載されている逆入力遮断クラッチは、複数の入力係合片と出力係合片とが互いに入り込んでおり、出力係合片の先端面と外輪部材の円筒状内面との間に係合部材が配置されている。この逆入力遮断クラッチにあっては、入力部材にいずれかの回転方向に入力が働くと、先ず入力の方向に入力部材が回転を始め、入力係合片が出力係合片と係合部材との双方を直接押すことによって、入力部材と出力部材と係合部材とが一緒に回転することによって入力が出力側に伝達される。他方、出力部材に回転力、つまり逆入力が加わった場合には、隣り合う入力係合片と入力係合片との間で出力係合片が微小角度だけ変位し、出力係合片が入力係合片に接触する前に、出力係合片の先端面と外輪部材の円筒状内面との狭い間隙部分に係合部材が食い込んでロックされるので、出力部材はそれ以上変位できない。したがって、出力部材に逆入力が加わってもその逆入力が入力部材に伝達されることがない。
【０００４】
また、ロック解除は入力係合片が係合部材を直接押すことによって、係合部材が出力係合片の先端面と外輪部材の円筒状内面との広い空間方向に動き、ロック解除が行われる。つまり、このような構造の逆入力遮断クラッチは、隣り合う入力係合片と入力係合片との間で出力係合片が小さな角度で変位する動きによって、入出力伝達とロックとロック解除とが行われることが知られている。
【０００５】
このような構造の逆入力遮断クラッチは、例えば出力部材に結合される棒状の負荷を出力部材を中心にして搖動させたり、あるいは上下に移動させたりする場合があり、このとき下記のような問題が生じることが分かった。入力部材に加えられる入力の方向が出力部材に働く逆入力の方向と同一の場合、例えば出力部材に結合されている負荷を下方向に駆動しているとき、出力部材には負荷の重量による下方向の負荷荷重がかかるので、当然に出力部材に加えられる逆入力の方向は下方向である。この場合には入力部材、出力部材のそれぞれに働く力は下向きであり、同方向である。
【０００６】
この場合、特に入力部材の回転方向の動きが遅い、つまり駆動速度が遅いときには、下方向の負荷荷重によって出力部材だけが動くことにより、ローラ又はボールのような係合部材が出力部材の出力係合片と外輪部材との間に食い込み、ロック状態となるために出力部材の動きは停止する。その後で入力部材が追い着いて係合部材を押すことによって前記ロックが解除され、再び出力部材と負荷とが動く。しかし、再び下方向の負荷荷重によって出力部材だけが動くことにより、係合部材が出力部材の出力係合片と外輪部材との間に食い込んでロック状態となり、出力部材及び負荷の動きが停止する。そして、入力部材が再度追い着いて係合部材を押すことによって前記ロックが解除される。このような動作を繰り返すことによって、負荷を下方向に駆動する場合には、負荷が連続的に駆動されずに負荷の下方向への動きが断続するという問題が生じる。
【０００７】
負荷を上方向に駆動する場合にも、出力部材に働く負荷荷重の方向は下方向であり、入力部材の入力は上方向であるので、負荷の駆動中は出力部材が入力部材に接触して支えられながら入力部材と一緒に回転動作を行うから、前述したように出力部材及び負荷の動作が断続するという問題は生じない。また、外力の加わらない負荷を水平面上で駆動する場合は、出力部材に逆入力が働かないので、前述のような駆動上の問題は生じない。  
【０００８】
また、別の問題点は、係合部材がロック状態にないときには、複数の係合部材が隣り合う入力係合片と出力係合片と外輪部材の円筒状内面とで囲まれるそれぞれの空間で独自に動くことができる。このためにロック状態になるときに、最初に１個の係合部材だけが出力係合片の先端面と外輪部材の円筒状内面との間に食い込むと、そこでロック状態となるので、他の係合部材は出力係合片の先端面と外輪部材の円筒状内面との間に食い込まない。この場合には１個の係合部材だけに力がかかり、逆入力遮断クラッチの動作がアンバランスとなってぎこちなくなり、一部分が損傷を受けやすく、逆入力遮断クラッチの寿命が短くなるという問題がある。
【０００９】
更に、このような構造の逆入力遮断クラッチを組み込んだある種の製品、例えば遊戯機にあっては、予め逆入力遮断クラッチの入力部材に駆動用モータなどを結合すると共に、出力部材に演出用の可動部材（負荷）を結合してなる製品を納入先まで輸送することも多い。特に、逆入力遮断クラッチを支点として搖動させたり、上下に移動させたりする可動部材の場合、輸送中の振動などによって、可動部材が予め設置した位置からずれてしまうことが多々あり、この場合には納入先で可動部材の位置を設定位置に戻さなければならず、調整に時間を要するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−２１４９４５号公報
【特許文献２】特開２００８−１０１７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述のような従来の課題を解決することを目的とし、出力部材に結合される負荷を下方向に動かす場合に、その重量などによって負荷が断続的な動きをせずに連続的に下方向に負荷を所望の速度で駆動することが可能で、しかも全部又はほとんどの係合部材でロック状態を実現することができ、更に輸送中などでも負荷を設定位置に保持することが可能な逆方向遮断クラッチを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の発明は、前記課題を解決するため、一定間隔で放射外方向に延びる入力係合片を有する入力部材と、前記入力係合片と互いに入り込んで係合することができる出力係合片を備える出力部材と、円筒状内面と円筒状外面とを有する外輪部材と、互いに隣り合う前記入力係合片と前記入力係合片との間であって前記出力係合片の先端面と前記外輪部材の前記円筒状内面との間に位置する係合部材とを備え、前記入力部材に働く入力は前記入力係合片が前記出力係合片を押すことにより前記出力部材に伝達され、前記出力部材に働く逆入力は前記係合部材が前記出力係合片の先端面と前記外輪部材の前記円筒状内面との間にロックされることにより前記入力部材に伝達されない逆入力遮断クラッチにおいて、前記外輪部材の前記円筒状外面との間に設定トルクを生じる摩擦部材を備え、前記設定トルクは前記出力部材に働く前記逆入力よりも大きな値であり、前記入力部材に働く前記入力と前記出力部材に働く前記逆入力の方向によって、前記入力が直接的に前記出力部材に伝達されるか、あるいは前記入力が前記外輪部材を通して前記出力部材に伝達され、前記入力係合片は前記係合部材に実質的に接触せず、前記係合部材に対して前記入力部材に働く前記入力の方向と同方向に弾性力を与える制動部材を備え、前記弾性力は、前記係合部材で前記外輪部材の前記円筒状内面と前記出力部材との間をロックさせず、かつ前記出力部材に前記逆入力が働き、前記係合部材が前記外輪部材の前記円筒状内面と前記出力部材との間にロックされるとき、そのロック状態を解除できない程度の強さであることを特徴とする逆入力遮断クラッチを提供する。
【００１３】
第２の発明は、前記第１の発明において、前記入力部材に前記入力が働かず、前記出力部材に前記逆入力が働くとき、前記出力部材が変位することによって前記係合部材が前記出力係合片の先端面と前記外輪部材の前記円筒状内面との間でロックされ、前記外輪部材の前記円筒状外面と前記摩擦部材との間の前記設定トルクによって、前記外輪部材が前記摩擦部材に対して回転せず、前記逆入力は前記入力部材に伝達されず、前記出力部材に働く前記逆入力の方向と前記入力部材に働く前記入力の方向とが同方向であるときには、前記係合部材が前記外輪部材の前記円筒状内面と前記出力部材との間でロックされ、前記入力によって前記外輪部材が前記摩擦部材に対して回転するのに伴い前記出力部材も回転して、前記入力が前記出力部材に伝達され、前記出力部材に働く前記逆入力の方向と前記入力部材に働く前記入力の方向とが別方向であるとき又は前記出力部材に前記逆入力が実質的かからないときには、前記係合部材が前記外輪部材の前記円筒状内面と前記出力部材との間でロックされず、前記入力部材が前記出力部材を直接押すことによって、前記入力が前記出力部材に伝達されることを特徴とする逆入力遮断クラッチを提供する。
【００１４】
第３の発明は、前記第１の発明又は前記第２の発明において、前記制動部材は、前記係合部材の個数に対応する個数の支柱部と前記係合部材を両側から制動する制動部とから構成され、それぞれの前記支柱部の一端は前記入力部材に固定され、前記制動部は、前記入力部材の動きに伴い生じる前記支柱部の捩れによる前記弾性力で前記係合部材を前記入力部材に働く前記入力の方向と同じ方向に押すことを特徴とする逆入力遮断クラッチを提供する。
【００１５】
第４の発明は、前記第１の発明ないし前記第３の発明のいずれかにおいて、前記制動部材は、前記係合部材の個数に対応する個数の支柱部と、これら支柱部の隣り合うもの同士を結合する橋絡片からなる橋絡部と、前記係合部材を両側から制動する制動部と、前記制動部又は前記橋絡部を前記入力部材に結合する弾性結合部材とから構成され、前記弾性結合部材は、前記入力部材の動きに伴って前記係合部材に前記入力と同じ方向の弾性力を与えるが、前記係合部材が前記出力係合片の先端面と前記外輪部材の前記円筒状内面との間でロックさせる、又はロック解除することができない程度の大きさの前記弾性力を有し、前記制動部は、前記弾性結合部材による前記弾性力で前記係合部材を前記入力の方向に押すことを特徴とする逆入力遮断クラッチを提供する。
【００１６】
第５の発明は、前記第４の発明において、前記係合部材は、前記橋絡片と前記外輪部材の前記円筒状内面との間に圧入され、前記橋絡部によって前記外輪部材の前記円筒状内面に押圧されることを特徴とする逆入力遮断クラッチを提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、出力部材に結合される負荷を下方向に滑らかに駆動することができるだけでなく、信頼性の高い動作を長い間維持できる逆入力遮断クラッチを提供することができる。
また、この逆方向遮断クラッチによれば、負荷をその動作範囲の上限である設定位置に位置させることにより、製品の輸送中などに逆方向遮断クラッチに結合された負荷が位置ずれするのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態１に係る逆入力遮断クラッチの組み立て前の各部材を斜めから見た一例を示す。
【図２】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例を示す。
【図３】本発明の実施形態１に係る逆入力遮断クラッチの制動部材の一例を示す。
【図４】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と出力部材と制動部材とを組み合わせた一例を示す。
【図５】本発明の実施形態１に係る逆入力遮断クラッチの組み立ての一例を説明するための斜視図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る逆入力遮断クラッチの上半分の断面を示す。
【図７】本発明の実施形態１に係る逆入力遮断クラッチを出力軸側から見た一例を示す。
【図８】本発明の実施形態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である。
【図９】本発明の実施形態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である。
【図１０】本発明の実施形態２に係る逆入力遮断クラッチを説明するための図である。
【図１１】本発明の実施形態３に係る逆入力遮断クラッチを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係る逆入力遮断クラッチは、負荷の重量などによって出力部材に逆入力がかかったとき、直ぐに係合部材が出力部材と外輪部材との間に食い込んでロックして逆入力を遮断し、そのロック状態を維持しながら、入力を受けて入力部材が出力部材を押すことによって出力部材と一緒に係合部材と外輪部材とを回転させることにより、入力部材の入力を出力部材に伝達することを特徴としている。ここでは、負荷の荷重などによって出力部材に働く回転駆動力を逆入力と言う。
【００２０】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に示す実施形態によって、本発明は限定されるものではなく、本発明の技術思想から逸脱しない限り、本発明に含まれるものとする。また、本発明で用いる逆入力という用語は、出力部材に結合される負荷の重量や外力などによって、出力部材に働く力を意味する。なお、本明細書及び図面において、符号が同じ構成要素は同一の名称の部材を示すものとする。なお、本発明の動作を説明する上で特に必要とならない部材については図示を省略する。
【００２１】
［実施形態１］
本発明に係る実施形態１の逆入力遮断クラッチについて、図１〜図９により説明する。  図１に示すようにこの逆入力遮断クラッチは、主に時計方向、反時計方向の力を受ける入力部材１、図示しない負荷が結合される出力部材３、ローラ又はボールなどからなる係合部材５、係合部材５を制動する制動部材７、円筒状内面９Ａと円筒状外面９Ｂとを有する外輪部材９、外輪部材９の円筒状外面９Ｂとの間に摩擦力を生じる摩擦部材１１、これらを収納するハウジング部材１３、及びシールド部材（蓋）１５を組み合わせたものからなる。入力部材１及び出力部材３は、前掲の特許文献２に記載されたものと基本的には同様であるので説明を簡単にする。
【００２２】
次に、入力部材１は図１及び図２に示すように、中央にＤカットされた中央穴１Ａを有する入力係合部１Ｂと、入力係合部１Ｂから一定間隔で放射外方向に延びる入力係合片１Ｃとからなる。この実施形態では入力係合片１Ｃは５個であるが、３個以上であればよい。また、入力係合部１Ｂにはその外周に沿って一定間隔で、後述する制動部材７の支柱部が圧入される圧入孔１Ｄが形成されている。中央穴１Ａには図示しないモータの回転軸などに結合された入力軸が挿入され固定される。入力係合部１Ｂはすべてほぼ互いに等しい構造であることが好ましい。また、外輪部材９内で入力部材１が安定に回転動作を行うように、入力係合片１Ｃの先端面と外輪部材９の円筒状内面９Ａとの間には微小な間隙があるのが好ましい。
【００２３】
出力部材３は、図１に示すように、出力軸３Ａとその一方の先端部に一体的に形成された出力係合部３Ｂと出力係合部３Ｂから一定の間隔で延びる出力係合片３Ｃとからなる。この実施形態１では、入力係合片１Ｃが５個であることから出力係合片３Ｃも５個としたが、３個以上であれば安定した逆入力遮断クラッチ機能を果たすことができる。入力部材１と出力部材３とを組み合わせたとき、各出力係合片３Ｃは図２に示す隣り合う入力係合片１Ｃと入力係合片１Ｃとの間に位置する。外輪部材９の円筒状内面９Ａ方向の各出力係合片３Ｃの長さは各入力係合片１Ｃよりも短く、図６に示すように、出力係合片３Ｃの先端面３Ｄと外輪部材９の円筒状内面９Ａとの間には係合部材５を受け入れる空間がある。
【００２４】
また、各出力係合片３Ｃの回転方向の幅は隣り合う入力係合片１Ｃと入力係合片１Ｃとの間隔よりも狭く、出力係合片３Ｃは入力係合片１Ｃと入力係合片１Ｃとの間で小さな設定角度だけ回転方向に変位できるようになっている。出力係合片３Ｃはすべてほぼ互いに等しい構造であることが好ましい。出力係合片３Ｃの先端面３Ｄは緩やかな湾曲又はＶ字状、あるいは平坦になっており、係合部材７を支持する支承面を形成する。なお、出力軸３ＡにはＤカットされたＤカット部分３Ａａが形成されている。
【００２５】
係合部材５は、例えばローラ（コロ）、ボール、楕円状体などであり、図１に示す出力係合片３Ｃの先端面３Ｄに接触する面が円弧状であれば、特に形状に制限されない。また、係合部材５の個数は出力係合片３Ｃの数と同じであるのが好ましいが、３個以上であれば安定に動作する。この逆入力遮断クラッチに組み立てた状態では、係合部材５は隣り合う入力係合片１Ｃと入力係合片１Ｃと出力係合片３Ｃの先端面３Ｄと外輪部材９の円筒状内面９Ａとで形成される空間に位置する。
【００２６】
従来の構造と違って、入力部材１が係合部材５に接触することはなく、したがって、係合部材５が入力部材１によって直接押されることはない。係合部材５が出力係合片３Ｃの先端面３Ｄのほぼ中央に位置するときには、係合部材５は出力部材３と外輪部材９とをロックしないが、係合部材５が出力係合片３Ｃの先端面３Ｄのいずれかの端側に偏ったときに、出力部材３と外輪部材９との間に食い込んでこれらをロックする。
【００２７】
実施形態１の制動部材７は機械的に丈夫で弾力性に優れたゴム材料や合成樹脂などを成形、又はばね材料を打ち抜くなどして造られ、必要な弾性力を係合部材５に与える。図１、図３に示すように、制動部材７は正５角形のそれぞれの頂点から幾分突出した部分に位置する支柱部７Ａと、隣り合う支柱部７Ａの一端と支柱部７Ａの一端とを結合する橋絡片７Ｂからなる５角形状の橋絡部と、それぞれの支柱部７Ａから両回転方向に延びて形成される制動部７Ｃと、５個の橋絡片７Ｂからなる前記５角形状の橋絡部に囲まれた中央穴７Ｅとからなる。制動部材７は入力部材１の動きに応じて選定された弾性力をそれぞれの係合部材５に与えると共に、係合部材５が出力部材３と外輪部材９とをロックするときにすべての係合部材５がほぼ同時にロックするよう制動する働きを行う。
【００２８】
図３に示すように、それぞれの一対の制動部７Ｃと７Ｃとの間に係合部材５を保持する。制動部７Ｃと係合部材５とは軽く接触するか、微小な隙間があってもよい。図４に示すように、組み立て時に制動部材７の支柱部７Ａの自由端は入力部材１の圧入孔１Ｄにそれぞれ圧入され、入力部材１に固定される。図４は入力部材１と出力部材３と制動部材７とを組み合わせた図であり、係合部材５を未だ組み込んでいない状態を示す。
【００２９】
動作説明で詳しく説明するが、入力により入力部材１の入力係合片１Ｃが出力係合片３Ｃに接触するまで僅かに変位して、入力の方向に制動部７Ｃがそれぞれの係合部材５を弾性力で押すことになる。係合部材５には、動作中、外輪部材９の円筒状内面９Ａとの間に接触による摩擦力などが働くので、入力部材１の動きに応じて各支柱部７Ａの両端には捩れ力が働き、支柱部７Ａが捩れる。この支柱部７Ａの捩れが、それぞれの対の制動部７Ｃと７Ｃとの間に保持される係合部材５に時計又は反時計方向の弾性力を与えて、係合部材５の動きを制動する。
【００３０】
この弾性力の大きさについては後述するが、簡単に述べると、制動部７Ｃが係合部材３に与える前記弾性力は、入力部材１が出力部材３を押すとき、係合部材５を外輪部材９の円筒状内面９Ａと出力部材３との間に食い込ませず、つまりロックさせない程度に係合部材５を回転方向に押す強さである。また、制動部７Ｃが係合部材５に与える前記弾性力は、出力部材３に逆入力が働いて係合部材５が外輪部材９の円筒状内面９Ａと出力係合片３Ｃの先端面との間に食い込んだロック状態を解除できない程度の強さである。なお、前記橋絡部は５角形に限る必要はなく、入力係合片１Ｃ又は係合部材５の個数に対応する数の橋絡片７Ｂからなればよく、円形状であっても勿論よい。支柱部７Ａも同様である。
【００３１】
外輪部材９は円筒状内面９Ａと円筒状外面９Ｂとを有するリング状のものであり、この逆入力遮断クラッチが動作するときには、係合部材５が円筒状内面９Ａに接触しながら回転方向に動くので、円筒状内面９Ａは滑らかであることが好ましい。図５に示すように、入力部材１、出力部材３の出力係合部３Ｂと出力係合片３Ｃ、係合部材５及び制動部材７が外輪部材９に内蔵される。
【００３２】
実施形態１の摩擦部材１１は、図１、図５に示すように、一対のフック部１１Ａ、１１Ｂを両端に備えたスプリングコイルである。摩擦部材１１は外輪部材９の円筒状外面９Ｂに巻きつけられ、一対のフック部１１Ａ、１１Ｂは図８に示すようにハウジング１３の係止溝１３Ｂ、１３Ｃに係止される。外輪部材９の回転する方向は前記スプリングコイルの巻方向とは反対方向、つまり前記スプリングコイルが緩む方向であり、外輪部材９と摩擦部材１１との間に予め決められた設定トルクを生じる。
【００３３】
この設定トルクの大きさは、出力部材３に結合される不図示の負荷の質量などによる荷重など、出力部材３に働くことが予期される大きさの逆入力に対して余裕を見て決められた値である。したがって、前記設定トルクを超える逆入力が外輪部材９に働くとき、外輪部材９は摩擦部材１１に対して回転する。なお、摩擦部材１１は前記設定トルクを備える各種の一般的なトルクリミッタに代えることができる。
【００３４】
ハウジング部材１３とシールド部材１５はハウジングを形成する。図１、図５に示すように、ハウジング部材１３は出力軸３Ａが挿通する貫通穴１３Ａを有すると共に、図８に示すような係止溝１３Ｂ、１３Ｃを備える。シールド部材１５はハウジング部材１３に係止する係止部１５Ａを有すると共に、図１、図６に示すように、Ｄカットされた中央穴１Ａを有する入力係合部１Ｂに結合される不図示の入力軸を挿通させる貫通穴１５Ｂを備える。
【００３５】
次に、これら部材によってこの逆入力遮断クラッチを組み立てる方法の一例について簡単に説明する。先ず、図４に示すように、入力部材１の入力係合片１Ｃと入力係合片１Ｃとの間に出力部材３の出力係合片３Ｃが位置するように、入力部材１と出力部材３とを組み合わせ、次に制動部材７の中央穴７Ｅに出力軸３Ａを通し、それぞれの支柱部７Ａの先端部を入力部材１の圧入孔１Ｄに押し込む。そして、入力部材１と出力部材３と制動部材７とを図４のように組み合わせたものを、図７に示すように外輪部材９に挿入し、さらに出力軸３Ａが突出した側から係合部材５のそれぞれを一対の制動部７Ｃと７Ｃとの間で、かつ橋絡片７Ｂと外輪部材９の円筒状内面９Ａとの間に挿入する。このとき、各橋絡片７Ｂがその弾性力で各係合部材５を外輪部材９の円筒状内面９Ａに押し付け、係合部材５と外輪部材９の円筒状内面９Ａとの間に適当な摩擦力が生じるようにしてもよい。
【００３６】
次に図５に示すように、外輪部材９の円筒状外面９Ｂに摩擦部材１１を装着する。摩擦部材１１が装着された外輪部材９を、出力軸３Ａがハウジング部材１３の貫通穴１３Ａを挿通するようにしてハウジング部材１３に納め、図８に示すように摩擦部材１１の一対のフック部１１Ａ、１１Ｂをハウジング部材１３の係止溝１３Ｂ、１３Ｃに係止させる。しかる後に、図１に示すシールド部材１５を入力部材１側からハウジング部材１３に係止し、この逆入力遮断クラッチが完成する。この逆入力遮断クラッチの一部断面図を図６に示す。本発明は組み立て順序、組み立て方法を制限するものではない。
【００３７】
この逆入力遮断クラッチの動作を図８、図９などを用いて説明する。ここでは、出力部材３に結合される不図示の負荷の荷重などによって出力部材３に逆入力が働いているときに、その逆入力と同方向の入力を入力部材１から出力部材３に伝達する際に生じる問題点を解決する機構と動作について主に説明する。図８（Ａ）、（Ｂ）及び図９（Ａ）、（Ｂ）において、出力部材３には出力部材３を反時計方向（矢印Ｙの方向）に回転させる方向の逆入力が働いているものとする。出力部材３に結合される不図示の負荷を上下方向に移動、又は出力部材３の位置を支点として搖動させる場合、反時計方向に回転させる逆入力は下方向の力に相当するものとする。
【００３８】
まず、図９（Ａ）に示すように、出力部材３に結合される不図示の負荷を上方向に移動、つまり出力部材３に働く逆入力とは逆方向の時計方向（矢印Ｘの方向）に入力部材１を回転させる場合について説明する。先ず、入力部材１に時計方向の入力が働くと、入力係合片１Ｃは時計方向に動き、出力係合片３Ｃに当たって出力部材１全体を時計方向に回転させる。このとき、入力部材１に結合されている制動部７Ｃも時計方向に動き、それぞれの反時計方向側の制動部７Ｃが各係合部材５を時計方向に弾性力で押す。この弾性力は支柱部７Ａの捩れ力による。この点を説明すると、前述したように、制動部材７の各支柱部７Ａは入力部材１の圧入孔１Ｄにそれぞれ圧入されているので入力部材１の回転に伴って回転できるが、橋絡片７Ｂからなる５角形状の橋絡部や制動部７Ｃは係合部材５の質量及び係合部材５と外輪部材９の円筒状内面９Ａとの間に働く摩擦力などによる抵抗力で回転方向に動きにくい。
【００３９】
したがって、弾力性の優れた支柱部７Ａは捩れ、その捩れによる弾性力で制動部７Ｃが係合部材５を時計方向に弾性力で押す。このとき、制動部７Ｃが係合部材５を時計方向に押す弾性力が前述した係合部材５の質量及び係合部材５と外輪部材９の円筒状内面９Ａとの接触抵抗などによる抵抗力よりも弱すぎると、入力係合片１Ｃに押されて出力係合片３Ｃが時計方向に動くのに伴い、結果的に係合部材５は出力係合片３Ｃよりも反時計方向に止まり、したがって、係合部材５は出力係合片３Ｃの反時計方向の端（図９の下側）と外輪部材９の円筒状内面９Ａとの間に食い込んで、出力部材３と外輪部材９とをロックしてしまう。
【００４０】
このロック状態が起こらないように、つまり係合部材５が出力係合片３Ｃの先端面３Ｄの中央近辺に位置するように、反時計方向側の制動部７Ｃが係合部材５を適当な弾性力で時計方向に押す。支柱部７Ａによる弾性力はその適当な押圧力を与えるように選定される。つまり、出力部材３に逆入力が働いている状態で、その逆入力とは逆方向の入力が入力部材１に働くとき、係合部材５が出力部材３と外輪部材９との間に食い込むロック状態とならないように、制動部材７は時計方向の適当な強さの弾性力を係合部材５に与える。
【００４１】
支柱部７Ａによる弾性力を上述のように選定することによって、係合部材５が出力係合片３Ｃと外輪部材９の円筒状内面９Ａとの間に食い込むことなく、つまり係合部材５が出力係合片３Ｃと外輪部材９とをロックすることなく、入力係合片１Ｃに押されて出力係合片３Ｃが時計方向（図９の上側）に回転するのに伴い、一緒に制動部材７と係合部材５も回転する。したがって、出力部材３に結合される不図示の負荷を上方向に移動、つまり出力部材３に働く逆入力とは逆方向の時計方向に入力部材１を回転させるときには、入力は入力部材１から出力部材３に直接伝達される。このとき、係合部材５と外輪部材９との間の摩擦力などによって外輪部材９には時計方向に小さな力が働くが、外輪部材９の円筒状外面９Ｂとの間の設定トルクよりも小さいので外輪部材９は摩擦部材１１に対して回転しない。
【００４２】
次に、出力部材３に結合された不図示の負荷が設定された上側設定位置に到達し、その負荷を下方向に駆動する場合について述べる。不図示の負荷が設定された上側設定位置に到達したとき、少なくとも一旦は入力部材１に働いていた入力はゼロとなるが、出力部材３には当然に反時計方向の逆入力が働いている。負荷が設定された上側設定位置にある場合、出力部材３に働く逆入力によって、出力係合片３Ｃは反時計方向に変位し、係合部材５が出力係合片３Ｃと外輪部材９との間に食い込んでロック状態となる。
【００４３】
この状態で図９（Ｂ）に示すように、出力部材３に働いている逆入力と同方向である反時計方向（矢印Ｙの方向）の入力が入力部材１に働くと、回転上流側の入力係合片１Ｃは鎖線で示す位置から実線で示す位置に変位し、出力係合片３Ｃを反時計方向に押す。このとき、それぞれの時計方向側の制動部７Ｃがその弾性力で各係合部材５を反時計方向に押すが、その弾性力は出力係合片３Ｃと外輪部材９との間に係合部材５が食い込んだロック状態を解除するほど大きくないので、係合部材５を反時計方向に押し出さない。したがって、ロック状態は解除されず、出力部材３に働く逆入力は入力部材１に伝達されない。そして、入力係合片１Ｃが出力係合片３Ｃを反時計方向に押しても、ロック状態は解除されないから、入力は入力部材１から出力部材３と係合部材５とを通して外輪部材９に伝えられる。
【００４４】
このとき、外輪部材９には入力部材１に働く反時計方向の入力がかかり、摩擦部材１１に伝達され、図８（Ｂ）に示すように、摩擦部材１１のフック部１１Ａがハウジング部材１３の係止部１３Ｂの反時計方向の壁に押し付けられる。入力部材１に働く入力は、摩擦部材１１であるコイルスプリングの巻き戻し方向であり、外輪部材９の円筒状外面９Ｂとの間の設定トルクよりも当然大きいので、外輪部材９と摩擦部材１１との間には滑りが生じ、外輪部材９は摩擦部材１１に対して反時計方向に回転する。外輪部材９が摩擦部材１１に対して反時計方向に回転すると、入力部材１と一緒に出力部材３と係合部材５と制動部材７と外輪部材９とが反時計方向に回転し、入力部材１に働く入力は外輪部材９を通して出力部材３に伝達されることになる。
【００４５】
なおここで、本発明と従来の逆入力遮断クラッチの動作上の大きな違いを明確にするために簡単に従来のものについて説明する。前掲の特許文献１、２の発明の逆入力遮断クラッチは制動部材７を備えずに、図９で入力係合片１Ｃが出力係合片３Ｃと係合部材５とを押す構造になっているので、図９（Ｂ）に示すように、出力部材３に働いている逆入力と同方向である反時計方向（矢印Ｙの方向）の入力が入力部材１に働くと、入力部材１は出力係合片３Ｃと係合部材５とを押すので、出力係合片３Ｃと外輪部材９との間に係合部材５が食い込んだロック状態を解除してしまう。
【００４６】
これに伴い、逆入力で出力係合片３Ｃは反時計方向に変位し、再び係合部材５が出力係合片３Ｃと外輪部材９との間に食い込んでロックし、さらに入力係合片１Ｃが追いついて再び出力係合片３Ｃと係合部材５とを押すのでロック状態を解除するという動作を繰り返す。これら動作を繰り返すことによって、出力係合片３Ｃは断続的に反時計方向に変位するので、出力部材３に結合される不図示の負荷は断続的に下方向に移動するという問題がある。
【００４７】
以上で述べたように、この逆入力遮断クラッチは出力部材３に逆入力がかかっている状態で、その逆入力とは逆方向の入力が入力部材１に働くとき、入力部材１が出力部材３を直接押すことによって入力を出力部材３に伝達するが、出力部材３に働く逆入力とは同方向の入力が入力部材１に働くときには、係合部材５によって外輪部材９にロックされた出力部材３を入力部材１と一緒に回転させることによって、入力部材１に働く入力を外輪部材９を通して出力部材３に伝達する。なお、時計方向側の制動部７Ｃが係合部材５を反時計方向に押す弾性力が大き過ぎれば、前記ロック状態を解除してしまうので、従来のものと同様な問題が起こるので、前記弾性力は前記ロックを解除しない程度の大きさである。
【００４８】
ここで、出力部材３に働いている逆入力と同方向に出力部材３を回転させる場合は、出力部材３に働いている逆入力を利用できるので、摩擦部材１１と外輪部材９の円筒状外面９Ｂとの間に設定トルクを逆入力の大きさよりもある程度（例えば、逆入力の１０〜３０％）大きく設定しておけば、出力部材３に働く逆入力と逆方向に出力部材３を回転させる場合に比べて、小さな入力によって出力部材３を駆動することができる。また、出力部材３に働いている逆入力の方向と逆方向に出力部材３を回転させているとき、出力部材３に雑音的な逆入力が加わって係合部材５が出力部材３と外輪部材９とをロックさせることがあっても、外輪部材９が摩擦部材１１に対して回転するので、入出力伝達が行われる。
【００４９】
更に、本発明に係る逆入力遮断クラッチは次に記載する働きも行う。図示しないある種類の製品、例えば遊戯機にあっては、予め遊戯機に本発明に係る逆入力遮断クラッチを組み込み、その入力部材１に駆動モータなどを結合すると共に、出力部材３に負荷である演出用の可動部材を結合してなる遊戯機を納入先まで輸送することが多い。この逆入力遮断クラッチを組み込んでなる遊戯機にあっては、前記上側設定位置を可動部材の上限位置とすると、可動部材が結合された出力部材３は前記上側設定位置から上方向に相当する回転方向には機械的に動くことができず、前記上側設定位置から下方向に相当する反対の回転方向ではこの逆入力遮断クラッチがロック状態となる。したがって、輸送中などに振動などによって可動部材の荷重などによる力が出力部材３に加わったとしても、前記設定トルクを超える逆入力が働かない限り、出力部材３が変位することがないので、可動部材が前記上側設定位置から動くことがない。したがって、納入先で演出用の可動部材の再調整を行う必要がない。
【００５０】
［実施形態２］
実施形態２の逆入力遮断クラッチは、図１０（Ａ）に示すように、入力部材１の入力係合片１Ｃと対応する制動部７Ｃとを別体の弾性結合部材１７で弾性的に結合している点が実施形態１のものと異なる。実施形態２では、実施形態１の制動部材７の支柱部７Ａなどによる弾性力に代えて弾性結合部材１７の弾性力を利用している。弾性結合部材１７は弾性力をもつ金属性ピン、板バネ、コイルスプリング、ゴム製のピン又は弾性のある合成樹脂性ピンなどである。
【００５１】
弾性結合部材１７の一端側は入力係合片１Ｃに形成された圧入溝１Ｃａに圧入され、その他端側は制動部７Ｃに形成された圧入溝７Ｃａに圧入される。したがって、制動部７Ｃや前記橋絡部などは通常の合成樹脂など特別に弾性に優れた材料で構成されている必要はなく、実施形態２の逆入力遮断クラッチにあっては、弾性結合部材１７をも含めて制動部材７という。なお、すべての制動部７Ｃがそれぞれの弾性結合部材１７で結合されていなくともよく、１個以上が結合されていればよい。また、前記橋絡部が１個以上の弾性結合部材１７で結合されていてもよい。
【００５２】
図３を参考にして実施形態２の制動部材について説明すると、支柱部７Ａを有しておらず、図３における支柱部７Ａの両側の制動部７Ｃと７Ｃとを一体にして制動部７Ｃとしたものである。橋絡部など他の構成は図３のものと同様であってもよい。弾性結合部材１７は実施形態１と同様に、入力部材１が出力部材３を押すときに係合部材３を外輪部材９の円筒状内面９Ａと出力部材３との間に食い込ませず、つまりロックさせない程度の大きさの弾性力で係合部材５を入力と同方向に押す。
【００５３】
また、弾性結合部材１７が制動部７Ｃを介して係合部材３に与える前記弾性力は、出力部材３に逆入力が働いて係合部材５が外輪部材９の円筒状内面９Ａと出力係合片３Ｃの先端面との間に食い込んでロック状態になったとき、そのロック状態を解除できない程度の大きさである。また、制動部７Ｃは、係合部材５が出力部材３と外輪部材９とをロックするときにすべての係合部材５がほぼ同時にロックするよう制動させる。実施形態２の逆入力遮断クラッチは実施形態１の動作と同様であるので、説明を省略する。
【００５４】
図１０（Ａ）に示す逆入力遮断クラッチの係合部材５が通常のローラ（コロ）又はボールであったが、図１０（Ｂ）に示す逆入力遮断クラッチでは、係合部材５がラグビーボールように断面が楕円状の球体又は断面が楕円状のコロであるところが図１０（Ａ）に示す逆入力遮断クラッチと異なり、他は同じである。出力係合片３Ｃの先端面３Ｄに接触する係合部材５の面が球状又は断面が円弧状であることが好ましい。動作については  図１０（Ａ）に示す逆入力遮断クラッチと同様であるので、説明を省略する。
【００５５】
［実施形態３］
実施形態３の逆入力遮断クラッチは、図１１に示すように、係合部材５を制動部材７の橋絡片７Ｂと外輪部材９の円筒状内面９Ａとの間に圧入し、実施形態２と同様に、入力部係合片１Ｃと橋絡部とを制動部材７の一部分である弾性結合部材１７で弾性的に結合している。係合部材５を制動部材１７の橋絡片７Ｂと外輪部材９の円筒状内面９Ａとの間に圧入することによって、係合部材５と外輪部材９の円筒状内面９Ａと橋絡片７Ｂの間の接触抵抗が大きくなる。なお、図１１では摩擦部材１１を図示するのを省略している。
【００５６】
実施形態１で説明したように、不図示の負荷が設定された上側設定位置に到達したとき、少なくとも一旦は入力部材１に働いていた入力はゼロとなるが、出力部材３には当然に負荷の荷重量などによる逆入力が働いている。出力部材３に働く逆入力によって、出力係合片３Ｃは反時計方向に変位しようとするが、係合部材５は外輪部材９の円筒状内面９Ａと橋絡片７Ｂの間の接触抵抗によって動きにくい状態にあるので、即座に係合部材５が出力係合片３Ｃと外輪部材９との間に食い込んでロック状態となる。したがって、入力部材１に逆入力と同方向の入力が働かなければ、出力部材３は反時計方向に回転せず、負荷は上側設定位置に停止している。
【００５７】
この状態で前述したように、出力部材３に働いている逆入力と同方向である反時計方向の入力が入力部材１に働くと、入力係合片１Ｃは出力係合片３Ｃを反時計方向に押す。このとき、制動部材７の一部分である弾性結合部材１７がその弾性力で各係合部材５を反時計方向に押すが、その弾性力は出力係合片３Ｃと外輪部材９との間に係合部材５が食い込んだロック状態を解除するほど大きくないので、係合部材５を反時計方向に押し出さない。したがって、ロック状態は解除されず、出力部材３に働く逆入力は入力部材１に伝達されない。そして、入力係合片１Ｃが出力係合片３Ｃを反時計方向に押しても、ロック状態は解除されないから、入力は入力部材１から出力部材３と係合部材５とを通して外輪部材９に伝えられ、外輪部材９は摩擦部材１１に対して反時計方向に回転する。外輪部材９の回転によって、入力部材１に働く入力は外輪部材９を通して出力部材３に伝達されることになる。以上説明した実施形態２、３の逆入力遮断クラッチも実施形態１のものと同様な効果を奏する。
【００５８】
なお、以上の実施形態において、出力部材３に働く逆入力と同方向の入力が入力部材１に働くことによって、前述したように係合部材５で出力部材３と外輪部材９とをロックするとき、係合部材５が動き難い方が即座にロックすることが可能であるので、係合部材５を制動部材７で外輪部材９の円筒状内面９Ａに強く押し付けることが好ましい。しかし、出力部材３に働く逆入力と同方向の入力が入力部材１に働くときに、係合部材５と外輪部材９の円筒状内面９Ａとの摩擦力が大きくなるので、このときの回転動作に実質的に支障を生じない程度の弾性力で係合部材５を外輪部材９の円筒状内面９Ａに押し付けるのが良い。また、出力部材３に結合される負荷をいずれか一方のみに駆動する場合にも、この逆入力遮断クラッチは有効である。
【００５９】
以上述べたように、本発明に係る逆入力遮断クラッチは、出力部材に結合される負荷を下方向に滑らかに駆動することができるだけでなく、信頼性の高い動作を長い間維持できる。更に本発明によれば、遊戯機に限らず、可動部材を有する種々の製品の輸送中などにその可動部材が位置ずれを起こすのを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００６０】
１・・・入力部材
１Ａ・・・中央穴
１Ｂ・・・入力係合部
１Ｃ・・・入力係合片
１Ｄ・・・圧入孔
３・・・出力部材
３Ａ・・・出力軸
３Ｂ・・・出力係合部
３Ｃ・・・出力係合片
３Ｄ・・・出力係合片３Ｃの先端面
５・・・係合部材
７・・・制動部材
７Ａ・・・支柱部
７Ｂ・・・橋絡片
７Ｃ・・・制動部
７Ｅ・・・中央穴
９・・・外輪部材
９Ａ・・・円筒状内面
９Ｂ・・・円筒状外面
１１・・・摩擦部材
１１Ａ、１１Ｂ・・・フック部
１３・・・ハウジング部材
１３Ａ・・・貫通穴
１３Ｂ、１３Ｃ・・・係止溝
１５・・・シールド部材（蓋）
１５Ａ・・・係止部
１５Ｂ・・・貫通穴
１７・・・弾性結合部材
【図１】
0005458118.tif 000002
【図２】
0005458118.tif 000003
【図３】
0005458118.tif 000004
【図４】
0005458118.tif 000005
【図５】
0005458118.tif 000006
【図６】
0005458118.tif 000007
【図７】
0005458118.tif 000008
【図８】
0005458118.tif 000009
【図９】
0005458118.tif 000010
【図１０】
0005458118.tif 000011
【図１１】
0005458118.tif 000012