(57)【要約】【課題】係合部位での面圧が小さい耐久性に優れた２方向クラッチを提供することである。【解決手段】内輪６の外周に円筒面７を設け、その内輪６の外側に設けられた外輪８の内周に内輪円筒面７の曲率中心に対するオフセット位置に曲率中心をもつ円筒面９を形成し、その円筒面９と内輪円筒面７間に環状のくさび状空間１０を形成する。くさび状空間１０内に組込まれた係合リング１１を内輪６の外周円筒面７に回転可能に嵌合し、その係合リング１１の外周対向位置に内輪６の外周円筒面７の曲率中心に対して径方向にオフセットされた位置に曲率中心をもつ円筒面１３を形成する。係合リング１１に弾性部材１７を弾性接触させて回転抵抗を付与し、内輪６の回転時に、その内輪６と係合リング１１とを相対回転させて係合リング１１を内、外輪６、８の円筒面７、８にくさび係合させて、内輪６から外輪８に回転トルクを伝達する。【選択図】図１
2006153133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒面を外周に有する内輪と、その内輪の外周円筒面の曲率中心に対して径方向にオフセットされた位置に曲率中心をもち、上記外周円筒面との間で環状のくさび状空間を形成する円筒面を内周に有する外輪と、前記内輪の外周円筒面に接触案内される円筒面を内側に有し、外周対向位置には２つの円筒面が形成され、各円筒面の曲率中心が内側円筒面の曲率中心に対して径方向に等距離オフセットされたほぼ長円状の係合リングと、その係合リングに回転抵抗を付与する回転抵抗付与手段とから成り、前記係合リングの長軸上の幅寸法をＷ1 、短軸上の幅寸法をＷ2 、前記くさび状空間の狭小部の径方向の幅寸法をＡとしたとき、Ｗ1 ＞Ａ＞Ｗ2 の関係が成立するようにした２方向クラッチ。
【請求項２】
前記回転抵抗付与手段が、係合リングの側面に対向配置されて上記側面に弾性接触する弾性部材から成る請求項１に記載の２方向クラッチ。
【請求項３】
前記係合リングの外周と外輪の内周円筒面間に形成される空間をグリース溜りとした請求項１又は２に記載の２方向クラッチ。
【請求項４】
前記内輪を回転軸の軸端部に取付け、その回転軸の外周に外輪を回転自在に支持する円筒形の軸受面を設けた請求項１乃至３のいずれかに記載の２方向クラッチ。
【請求項５】
前記内輪を回転軸の軸端部に取付け、その回転軸と前記外輪の対向面間に転がり軸受を組込んだ請求項１乃至３のいずれかに記載の２方向クラッチ。
【請求項６】
前記転がり軸受が、深溝玉軸受およびニードル軸受の１種から成る請求項５に記載の２方向クラッチ。
【請求項７】
前記内輪、外輪および係合リングの少なくとも１つをプレス成形品とした請求項１乃至６のいずれかに記載の２方向クラッチ。
【請求項８】
前記内輪、外輪および係合リングの少なくとも１つを焼結材料の成形品とした請求項１乃至６のいずれかに記載の２方向クラッチ。
【請求項９】
前記内輪、外輪および係合リングの少なくとも１つを合成樹脂の成形品とした請求項１乃至６のいずれかに記載の２方向クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は２方向クラッチ、詳しくは、左右両回転方向に駆動、空転可能なスタンバイ型の２方向クラッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記２方向クラッチとして、特許文献１に記載されているように、外輪と内輪間に係合子を組込み、その係合子を保持する保持器と外輪の相対回転により係合子を傾動させて外輪と内輪の対向面に噛み込ませ、その係合子の噛み込みによって外輪と内輪の相互間で回転トルクを伝達するようにしたものが従来から知られている。
【特許文献１】特開平６−５０３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記２方向クラッチにおいては、係合子が外輪および内輪に噛み込むトルク伝達状態において、係合子と外輪および内輪の接触は線接触であるため、面圧が高く、伝達トルクが大きくなると、係合子と外輪および内輪の接触面に圧痕が生じたり、剥離や割れが発生し、耐久性に問題が生じる。
【０００４】
その問題解決には、係合子の数を増し、あるいはサイズを大きくすることが有効であるが、２方向クラッチ自体が大型化するため、限られたサイズ内ではそれらの適用は制限されることが多い。
【０００５】
また、上記従来の２方向クラッチにおいては、複数の係合子を必要とするため、部品点数が多く、組立てに手間がかかるという問題がある。
【０００６】
この発明の課題は、係合部位での面圧の小さい耐久性に優れた部品点数の少ない簡単な構造の２方向クラッチを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、この発明においては、円筒面を外周に有する内輪と、その内輪の外周円筒面の曲率中心に対して径方向にオフセットされた位置に曲率中心をもち、上記外周円筒面との間で環状のくさび状空間を形成する円筒面を内周に有する外輪と、前記内輪の外周円筒面に接触案内される円筒面を内側に有し、外周対向位置には２つの円筒面が形成され、各円筒面の曲率中心が内側円筒面の曲率中心に対して径方向に等距離オフセットされたほぼ長円状の係合リングと、その係合リングに回転抵抗を付与する回転抵抗付与手段とから成り、前記係合リングの長軸上の幅寸法をＷ1 、短軸上の幅寸法をＷ2 、前記くさび状空間の狭小部の径方向の幅寸法をＡとしたとき、Ｗ1 ＞Ａ＞Ｗ2 の関係が成立するようにした構成を採用したのである。
【０００８】
上記の構成から成る２方向クラッチにおいて、内輪を一方向に回転すると、係合リングが接触回転しようとするが、その係合リングには回転抵抗が付与されているため回転せず、内輪が係合リングに対して回転する。その内輪の回転によって、内輪の外周円筒面と外輪の内周円筒面間に形成されるくさび状空間の狭小部は周方向に位置がずれ、この狭小部の幅寸法は係合リングの長軸上の幅寸法より小さいため、上記内輪の回転によって係合リングはくさび状空間にくさび係合し、上記係合リングを介して内輪から外輪に回転トルクが伝達される。外輪の回転速度が内輪の回転速度を上回ると、係合リングと外輪の接触部で滑りが生じ、外輪がオーバランニングする。
【０００９】
内輪が上記と逆方向に回転した場合も係合リングはくさび状空間にくさび係合して内輪から外輪に回転トルクが伝達され、外輪の回転速度が内輪の回転速度を上回ると、外輪がオーバランニングする。
【００１０】
この発明に係る２方向クラッチにおいて、内輪の外周円筒面は、その曲率中心が内輪の回転中心に一致するものであってもよく、あるいは上記回転中心に対して半径方向にオフセットされたものであってもよい。
【００１１】
内輪の外周円筒面の曲率中心が内輪の回転中心に一致する場合は、外輪の内周円筒面の曲率中心を内輪の回転中心に対して半径方向にオフセットさせて上記外周円筒面と内周円筒面間にくさび状空間を形成する。
【００１２】
また、内輪の外周円筒面の曲率中心が内輪の回転中心に対してオフセットされている場合は、外輪の内周円筒面の曲率中心を内輪の回転中心に一致させるようにする。
【００１３】
この発明に係る２方向クラッチにおいて、回転抵抗付与手段として、係合リングの側面に対向配置された弾性部材を上記側面に弾性接触させるようにした構成から成るものを採用することができる。
【００１４】
ここで、係合リングの外周と外輪の内周円筒面間に形成される空間をグリース溜りとし、そのグリース溜りにグリースを充填して、空転時に係合リングと外輪の接触部を潤滑するのがよい。
【００１５】
前記内輪が取付けられる回転軸の軸端部に円筒形の軸受面を設け、この軸受面で外輪を支持することによって、内輪と外輪とを、その両輪間に所定大きさのくさび状空間が形成される関係位置に確実に保持することができる。
【００１６】
また、上記軸受面に代えて、回転軸と外輪間に転がり軸受を組込むようにしてもよい。この場合、回転軸と外輪の接触を転がり接触とすることができるため、外輪の内周円筒面に対する係合リングの係合を容易に解除することができると共に、外輪をスムーズにオーバランニングさせることができる。
【００１７】
転がり軸受として、深溝玉軸受やニードル軸受を採用することができる。ニードル軸受は深溝玉軸受に比較して、ラジアル荷重に対する負荷容量が大きいため、上記ニードル軸受の採用によって定格トルクの大きい２方向クラッチを得ることができる。
【００１８】
さらに、内輪、外輪および係合リングの少なくとも１つをプレス成形品、焼結材料の成形品、あるいは合成樹脂の成形品とすることによって、２方向クラッチのコストの低減を図ることができる。この場合、焼結材料の成形品あるいは合成樹脂の成形品とすると、外輪のオーバランニング時に係合リングと内輪および外輪の接触部を自己潤滑することができるので焼付き防止に効果を挙げることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、この発明においては、内輪が回転すると、係合リングが内輪の外周円筒面および外輪の内周円筒面に係合し、その係合が円筒面による面係合であるため、係合時の面圧を低く抑えることができ、耐久性に優れた２方向クラッチを得ることができる。
【００２０】
また、係合時の面圧を低くできるので、内輪、外輪および係合リングの薄肉厚化が可能であると共に、熱処理等の表面処理を省くことも可能である。また、これらの各部品をプレス成形品や焼結材料あるいは合成樹脂の成形品とすることができる。このため、小型軽量のコストの安い２方向クラッチを得ることができる。
【００２１】
さらに、２方向クラッチは、内輪、外輪、係合リングおよび回転抵抗付与手段から成る部品点数の少ない簡単な構造であるため、組立てが容易であると共に、内輪の外周および外輪の内周、さらに係合リングの内、外周は円筒面であるため、品質測定および管理が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１（Ｉ）、（II）に示すように、ハウジング１内には回転軸２が組込まれ、その回転軸２とハウジング１は軸受３によって相対的に回転自在に支持されている。
なお、このハウジング１はクラッチで駆動される回転負荷等の出力側に連結される。
【００２３】
回転軸２の軸端部には円筒形の軸受面４が設けられている。また、回転軸２の軸端面には回転軸２の回転中心Ｏ1 に対する偏心位置に偏心軸５が設けられている。Ｏ2 は偏心軸５の中心を示し、ｅ1 は回転軸２の回転中心Ｏ1 に対する偏心軸５のオフセット量を示している。
【００２４】
偏心軸５の外周には内輪６が圧入され、その内輪６の外周円筒面７の曲率中心は偏心軸５の中心Ｏ2 に一致している。
【００２５】
内輪６の外側には外輪８が設けられている。外輪８はハウジング１の内径面に圧入され、その内周に設けられた円筒面９は回転軸２に設けられた前記軸受面４によって滑り接触可能に支持されている。このため、外輪８の内周円筒面９の曲率中心は回転軸２の回転中心Ｏ1 に一致し、内輪６の外周円筒面７の曲率中心に対してｅ1 の量だけオフセットされている。
【００２６】
内輪６の外周円筒面７の曲率中心に対する外輪８の内周円筒面９のオフセットにより、外周円筒面７と内周円筒面９間に中心Ｏ1 、Ｏ2 を結ぶ直線上に狭小部と広幅部とが配置される環状のくさび空間１０が形成され、そのくさび空間１０内に係合リング１１が組込まれている。
【００２７】
図２に示すように、係合リング１１は内輪６の外周円筒面７に接触案内される円筒面１２を内側に有している。
【００２８】
また、係合リング１１の外周の対向位置には２つの円筒面１３が形成され、その２つの円筒面１３の曲率中心Ｏ3 は偏心軸５の中心Ｏ2 に対して半径方向外方に距離ｅ2 だけオフセットされている。
【００２９】
このため、係合リング１１の外周はほぼ長円状とされ、長軸上の幅寸法Ｗ1 は図１（II）に示されるくさび状空間９の狭小部の幅寸法Ａより大きくなっている。また、係合リング１１の短軸上の幅寸法Ｗ2 はくさび状空間９の狭小部の幅寸法Ａより小さくなっている。
【００３０】
上記係合リング１１は図１（Ｉ）に示す回転抵抗付与手段１４によって回転抵抗が付与される。回転抵抗付与手段１４は、静止部材としてのケース１５に係合リング１１の側面１１ａに対向する摩擦板１６を設け、その摩擦板１６と係合リング１１の側面１１ａ間に弾性部材１７を組込んで、その弾性部材１７を上記側面１１ａに弾性接触させるようにしている。
【００３１】
実施の形態で示す２方向クラッチは上記の構造から成り、回転軸２が図３の矢印で示す方向に回転すると、その軸端面に設けられた偏心軸５が偏心回転し、内輪６は偏心軸５との接触によって偏心回転しようとする。
【００３２】
このとき、係合リング１１には弾性部材１７の弾性接触によって回転抵抗が付与されているため、係合リング１１は回転せず、偏心軸５と相対回転する状態で長軸方向に移動して外周の一方の円筒面１３の一部が外輪８の内周円筒面９に押し付けられて、上記内周円筒面９と係合する。その係合状態からさらに内輪６が偏心回転すると、図３に示すように、内輪６の外周円筒面７と係合リング１１の内周円筒面１２の接触点Ｐ1 および外輪８の内側円筒面９と係合リング１１の一方の円筒面１３の接触点Ｐ2 に法線荷重Ｆ1 、Ｆ2 を加えながら係合リング１１を回転軸２の回転方向に回転させようとする。
【００３３】
このため、係合リング１１は微小に回転したのち、内輪６の外周円筒面７と外輪８の内周円筒面９にくさび係合し、回転軸２の回転トルクを外輪８に伝達する。
【００３４】
ここで、係合リング１１が内輪６の外周円筒面７および外輪８の内周円筒面８とくさび係合するトルク伝達状態において、法線荷重Ｆ1 、Ｆ2 の反力は、回転軸２の軸端部に設けられた軸受面４と外輪８の内周円筒面９の接触部で受けられる。
【００３５】
このため、上記法線荷重Ｆ1 、Ｆ2 によって外輪８が径方向に移動することはなく、その外輪８の内周円筒面９と内輪６の外周円筒面７間に形状を一定とするくさび状空間１０を確保することができる。
【００３６】
また、係合リング１１がくさび係合するトルク伝達状態において、内、外輪６、８に対する係合リング１１の２つの当接部を結ぶ直線と各当接部を通る半径方向の直線（法線荷重の方向）とでなす角度θ1 、θ2 はくさび係合する角度（１〜５ｄｅｇ）になるように設定されている。
【００３７】
図３に示すトルク伝達状態において、外輪８の回転速度が回転軸２の回転速度を上回ると、係合リング１１と外輪８の接触部で滑りが生じて外輪８がオーバランニングする。
【００３８】
回転軸２が図３に示す矢印の反対方向に回転すると、図４に示すように、偏心軸５の偏心回転により回転抵抗が付与された係合リング１１は長軸方向に移動して他方の円筒面１３が外輪８の内周円筒面９に押し付けられて、内輪６の外周円筒面７および外輪８の内周円筒面９にくさび係合し、回転軸２の回転トルクを外輪８に伝達する。そのトルク伝達状態で外輪８の回転速度が回転軸２の回転速度を上回ると、係合リング１１と外輪８の接触部で滑りが生じて外輪８がオーバランニングする。
【００３９】
以上のように、回転軸２が図３の方向と図４の矢印方向のいずれの方向に回転しても係合リング１１は内輪６の外周円筒面７および外輪８の内周円筒面９にくさび係合するため、回転軸２の２方向の回転トルクを外輪８に伝達することができると共に、内、外輪６、８に対する係合リング１１の係合が円筒面による面係合であるため、係合時の面圧を低く抑えることができ、耐久性に優れた２方向クラッチを得ることができる。
【００４０】
内輪６、外輪８および係合リング１１は旋削により形成されたものであってもよいが、係合リング１１が内、外輪６、８の円筒面７、９にくさび係合する係合時の面圧が低いため、上記部品のそれぞれを薄肉厚とすることができ、上記部品のそれぞれをプレス成形品や自己潤滑性のある焼結材料や合成樹脂の成形品とすることができる。各部品を成形品とすることによって小型、軽量の２方向クラッチを得ることができる。
【００４１】
トルク容量が大きい用途に対しては、内輪６、外輪８および係合リング１１を金属材料で形成し、ずぶ焼き、浸炭、浸炭窒化、めっき等の表面処理を施すようにする。
【００４２】
実施の形態では、回転軸２の軸端面に設けた偏心軸５に内輪６を圧入したが、回転軸２の回転中心に内輪６の外周円筒面７の曲率中心が一致する取付けとしてもよい。この場合、外輪８の内周円筒面９の曲率中心を内輪６の外周円筒面７の曲率中心に対して半径方向にオフセットさせて、内輪６の内周円筒面７と外輪８の内周円筒面９間にくさび状空間１０を形成する。
【００４３】
また、第１の実施形態では回転軸２の軸端部に設けた軸受面４で外輪８を相対的に回転自在に支持したが、図５に示すように、回転軸２と外輪８との間に転がり軸受２０を組込んで回転軸２と外輪８を相対的に回転自在に支持してもよい。
【００４４】
回転軸２と外輪８とを転がり軸受２０で相対的に回転自在に支持することによって、回転軸２と外輪８との接触が転がり接触となるため、外輪８の内周円筒面９に対する係合リング１１の係合を容易に解除することができ、外輪８をスムーズにオーバランニングさせることができる。
【００４５】
ここで、転がり軸受２０は図示のような深溝玉軸受であってもよく、ニードル軸受であってもよい。ニードル軸受は深溝玉軸受に比較してラジアル方向の負荷容量が大きいため、上記ニードル軸受の採用によって定格トルクの大きい２方向クラッチを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】（Ｉ）はこの発明に係る２方向クラッチの実施形態を示す縦断正面図、（II）は（Ｉ）のイ−イ線に沿った断面図
【図２】図１に示す内輪と係合リングを示す側面図
【図３】２方向クラッチの一方向のトルク伝達状態を示す断面図
【図４】２方向クラッチの他方向のトルク伝達状態を示す断面図
【図５】この発明に係る２方向クラッチの他の実施形態を示す縦断正面図
【符号の説明】
【００４７】
２          回転軸
６          内輪
７          円筒面
８          外輪
９          円筒面
１１        係合リング
１２、１３  円筒面
１４        回転抵抗付与手段
１７        弾性部材
２０        転がり軸受
【図１】
2006153133.tif 000003
【図２】
2006153133.tif 000004
【図３】
2006153133.tif 000005
【図４】
2006153133.tif 000006
【図５】
2006153133.tif 000007