(57)【要約】【課題】小さな初期入力で係合子のロックを解除して、入力をスムーズに伝達できるリニアクラッチを提供することである。【解決手段】固定部材１の円筒カム面１ａと出力部材３の円錐カム面３ａとの間で、保持器６に保持したボール４を各カム面１ａ、３ａと係合する方向へ板ばね７で押圧し、保持器６を入力部材２に連結した連結ピン５を出力部材３に設けた貫通孔３ｂに軸方向隙間を開けて嵌挿し、貫通孔３ｂを出力部材３の中心軸の回りに捩れ角θを付与されて軸方向へ延びる長孔とすることにより、入力部材２からの初期入力で、連結ピン５が貫通孔３ｂの側面を押圧するようにし、連結ピン５による貫通孔３ｂの側面の押圧によって、出力部材３の円錐カム面３ａをボール４のロック方向と異なる円周方向へ回転移動させ、ボール４のロックを小さな初期入力で解除して、入力Ａをスムーズに伝達できるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の固定部材の内径側で、軸方向に直線移動する入力部材と出力部材を同軸上に配置し、これらの入力部材と出力部材とを、前記固定部材の内径側に設けた軸方向で一定変位のカム面と、前記出力部材の外径側に設けた軸方向で傾斜するカム面との間で係合する係合子を有するクラッチ機構で連結し、前記入力部材から出力部材への入力は伝達するが、出力部材から入力部材への一方向または両方向の各逆入力は遮断するようにしたリニアクラッチにおいて、前記固定部材のカム面を円筒カム面、前記係合子をボールとして、前記出力部材のカム面を前記各逆入力と対向する方向へ軸方向で外径側に傾斜する円錐カム面とし、前記ボールを保持器に保持して前記各カム面と係合する方向へ弾性部材で押圧し、この保持器を前記入力部材と直交する連結ピンで入力部材に連結して、この連結ピンを前記出力部材に設けた貫通孔に軸方向隙間を開けて嵌挿し、この貫通孔を前記出力部材の中心軸と直交し、この中心軸の回りに捩れ角θを付与されて軸方向へ延びる長孔としたことを特徴とするリニアクラッチ。
【請求項２】
前記出力部材の軸方向へ延びる長孔の捩れ角θを４５°以下とした請求項１に記載のリニアクラッチ。
【請求項３】
前記ボールをセラミック製のものとした請求項１または２に記載のリニアクラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸方向に直線移動する入力部材から出力部材への入力は伝達するが、出力部材から入力部材への逆入力は遮断するリニアクラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
軸方向に直線移動する入力部材から出力部材への入力は伝達するが、出力部材から入力部材への逆入力は遮断するリニアクラッチには、円筒状の固定部材の内径側で、軸方向に直線移動する入力部材と出力部材を同軸上に配置し、これらの入力部材と出力部材とを、固定部材の内径側に設けた軸方向で一定変位のカム面と、出力部材の外径側に設けた軸方向で傾斜するカム面との間で係合する係合子を有するクラッチ機構で連結し、入力部材から出力部材への入力は伝達するが、出力部材から入力部材への逆入力は遮断するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載されたものは、出力部材からの逆入力が両方向に生じても遮断できるように、出力部材の外径側のカム面が固定部材のカム面との間で軸方向の両端部が狭い楔空間を形成するようにし、この両端部が狭い楔空間に一対の係合子を保持器で保持して、これらの一対の係合子を弾性部材で相反する方向に押圧し、保持器を連結した入力部材に出力部材を軸方向隙間を設けて連結することにより、出力部材から入力部材への両方向の逆入力を遮断するようにしている。軸方向の両端部が狭い楔空間は、逆に両端部が広く、軸方向の中央部が狭くなる楔空間とすることもできる。
【０００４】
なお、本発明者は、ロッドやワイヤで操作端からの入力を作用端に伝達する自動車のパーキングブレーキやトランスミッションの切替用クラッチのように、作用端からのロッドの押し返しや、作用端へのワイヤの引き込みに伴う出力部材から入力部材への逆入力が一方向のみに生じるものを対象として、出力部材に設けたカム面をこの逆入力と対向する方向へ軸方向で外径側に傾斜するものとし、係合子を転動体として、この転動体を保持器に保持してカム面と係合する方向へ弾性部材で押圧し、保持器を入力部材と直交する連結ピンで入力部材に連結して、この連結ピンを出力部材に設けた貫通孔に軸方向隙間を開けて嵌挿したリニアクラッチを提案している（特願２００４−３２３９７８号）。
【０００５】
【特許文献１】特許第２８９５５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来のリニアクラッチは、逆入力の作用で係合子がカム面にロックされていると、入力部材から出力部材へ入力を伝達するときに、係合子のロックを解除するために、初期入力として大きな押圧力または引張力を必要とする。このため、初期入力が小さいと、入力が伝達されなかったり、入力の伝達が遅れたりする問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、小さな初期入力で係合子のロックを解除して、入力をスムーズに伝達できるリニア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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、筒状の固定部材の内径側で、軸方向に直線移動する入力部材と出力部材を同軸上に配置し、これらの入力部材と出力部材とを、前記固定部材の内径側に設けた軸方向で一定変位のカム面と、前記出力部材の外径側に設けた軸方向で傾斜するカム面との間で係合する係合子を有するクラッチ機構で連結し、前記入力部材から出力部材への入力は伝達するが、出力部材から入力部材への一方向または両方向の各逆入力は遮断するようにしたリニアクラッチにおいて、前記固定部材のカム面を円筒カム面、前記係合子をボールとして、前記出力部材のカム面を前記各逆入力と対向する方向へ軸方向で外径側に傾斜する円錐カム面とし、前記ボールを保持器に保持して前記各カム面と係合する方向へ弾性部材で押圧し、この保持器を前記入力部材と直交する連結ピンで入力部材に連結して、この連結ピンを前記出力部材に設けた貫通孔に軸方向隙間を開けて嵌挿し、この貫通孔を前記出力部材の中心軸と直交し、この中心軸の回りに捩れ角θを付与されて軸方向へ延びる長孔とした構成を採用した。
【０００９】
すなわち、固定部材のカム面を円筒カム面、係合子をボールとして、出力部材のカム面を各逆入力と対向する方向へ軸方向で外径側に傾斜する円錐カム面とし、ボールを保持器に保持して各カム面と係合する方向へ弾性部材で押圧し、この保持器を入力部材と直交する連結ピンで入力部材に連結して、この連結ピンを出力部材に設けた貫通孔に軸方向隙間を開けて嵌挿し、この貫通孔を出力部材の中心軸と直交し、この中心軸の回りに捩れ角θを付与されて軸方向へ延びる長孔とすることにより、入力部材からの初期入力で、連結ピンが出力部材の捩れ角θを付与された軸方向へ延びる貫通孔の側面を押圧するようにし、この連結ピンによる貫通孔の側面の押圧によって出力部材を軸の回りに回転させ、この回転で出力部材の円錐カム面をボールのロック方向（出力部材の幅方向）と異なる軸方向と直角な円周方向へ回転移動させて、ボールのロックが小さな初期入力で解除されるようにし、入力をスムーズに伝達できるようにした。
【００１０】
前記出力部材の軸方向へ延びる長孔の捩れ角θを４５°以下、好ましくは３０°以下とすることにより、後述するように、連結ピンが貫通孔の側面を押圧する押圧力Ｆの出力部材の軸方向と直角方向の分力、すなわち軸の回転方向の分力ＦＴは（３）式で表されるので、初期入力Ａ０に伴って生じる分力ＦＴを大きくして、より小さな初期入力Ａ０でボールのロックを解除することができる。
【００１１】
前記ボールをセラミック製のものとすることにより、ボールの電蝕やフレッティング摩耗を防止することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のリニアクラッチは、固定部材のカム面を円筒カム面、係合子をボールとして、出力部材のカム面を各逆入力と対向する方向へ軸方向で外径側に傾斜する円錐カム面とし、ボールを保持器に保持して各カム面と係合する方向へ弾性部材で押圧し、この保持器を入力部材と直交する連結ピンで入力部材に連結して、この連結ピンを出力部材に設けた貫通孔に軸方向隙間を開けて嵌挿し、この貫通孔を出力部材の中心軸と直交し、この中心軸の回りに捩れ角θを付与されて軸方向へ延びる長孔とすることにより、入力部材からの初期入力で、連結ピンが出力部材の捩れ角θを付与された軸方向へ延びる貫通孔の側面を押圧するようにし、この連結ピンによる貫通孔の側面の押圧によって出力部材を軸の回りに回転させ、この回転で出力部材の円錐カム面をボールのロック方向と異なる軸方向と直角な円周方向へ回転移動させるようにしたので、ボールのロックが小さな初期入力で解除され、入力をスムーズに伝達することができる。
【００１３】
前記出力部材の軸方向へ延びる長孔の捩れ角θを４５°以下、好ましくは３０°以下とすることにより、連結ピンが貫通孔の側面を押圧する力の出力部材の軸方向と直角方向の分力、すなわち軸の回転方向の分力を大きくして、より小さな初期入力でボールのロックを解除することができる。
【００１４】
前記ボールをセラミック製のものとすることにより、ボールの電蝕やフレッティング摩耗を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図６は、第１の実施形態を示す。このリニアクラッチは、操作端からの入力をロッドで作用端に伝達する装置に用いられ、逆入力が一方向のみに生じるものであり、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、円筒状の固定部材１の内径側で、軸方向に直線移動する入力部材２と出力部材３が同軸上に配置され、固定部材１の内径に設けられた軸方向で一定変位の円筒カム面１ａと、出力部材３の外径に設けられた軸方向で傾斜する円錐カム面３ａとの間で係合する係合子としての複数のボール４が、入力部材２と直交する連結ピン５で入力部材２に連結された保持器６で保持され、保持器６に取り付けられた弾性部材としての板ばね７で各ボール４がカム面１ａ、３ａと係合する方向へ押圧されるとともに、出力部材３に設けられた貫通孔３ｂに連結ピン５が軸方向隙間を開けて嵌挿されている。なお、各ボール４はセラミック製のものとされている。
【００１６】
図示は省略するが、前記入力部材２と出力部材３はリニアガイドによって直線移動を案内され、図１に示した入力部材２からの入力Ａは、出力部材３の先端に連結されるロッドを介して作用端に伝達され、作用端からのロッドの押し返しによる出力部材３からの逆入力Ｂは、後述するメカニズムによって遮断されるようになっている。
【００１７】
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、前記連結ピン５は入力部材２と保持器６に設けられた各貫通孔２ａ、６ａに嵌合され、リング状の保持器６には、各ボール４を収納するポケット６ｂが周方向で等間隔に設けられている。
【００１８】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、前記出力部材３の基端側には、入力部材２の先端部がスライド自在に嵌挿される穴３ｃが中心軸上に設けられ、連結ピン５が軸方向隙間を開けて嵌挿される貫通孔３ｂは、出力部材３の穴３ｃおよび中心軸と直交し、中心軸の回りに捩れ角θを付与されて軸方向へ延びる長孔とされている。この実施形態では、捩れ角θは１５°とされている。また、円錐カム面３ａは、図１に示した逆入力Ｂと対向する方向へ軸方向で外径側に傾斜している。
【００１９】
まず、前記入力部材２からの初期入力Ａ０でボール４のロックが解除されるメカニズムを説明する。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、入力部材２からの初期入力Ａ０が左方向に作用すると、連結ピン５が捩れ角θを付与された長孔の貫通孔３ｂの側面を押圧力Ｆで押圧し、この押圧力Ｆの軸方向と直角方向の分力ＦＴによって出力部材３が軸の回りに回転する。この出力部材３の回転でその円錐カム面３ａが、後述するボール４のロック方向と異なる円周方向へ回転移動し、ボール４のロックが解除される。
【００２０】
前記貫通孔３ｂの捩れ角θの付与によって生じる押圧力Ｆの軸方向分力ＦＡと直角方向分力ＦＴは次式で表される。
ＦＡ  ＝  Ｆｓｉｎθ                                                  （１）
ＦＴ  ＝  Ｆｃｏｓθ                                                  （２）
ここで、軸方向分力ＦＡは初期入力Ａ０と等しいので、直角方向分力ＦＴは次式のように書き換えられる。
ＦＴ  ＝  Ａ０／ｔａｎθ                                              （３）
この実施形態では捩れ角θが１５°であるので、初期入力Ａ０の約４倍の大きな直角方向分力ＦＴを生じさせ、ボール４のロックが解除されるように出力部材３を回転させることができる。
【００２１】
つぎに、前記入力部材２からの入力Ａの伝達と、出力部材３からの逆入力Ｂの遮断のメカニズムを説明する。上述したように、初期入力Ａ０でボール４のロックが解除されると、出力部材３は回転自在となり、連結ピン５は貫通孔３ｂの前面側へ抵抗なく直線移動し、図５（ａ）に示すように、入力部材２から左方向に作用する入力Ａによって、貫通孔３ｂの前面側を押圧して入力Ａを出力部材３に伝達する。このとき、図６（ａ）に示すように、保持器６が入力部材２と一緒に直線移動してボール４がカム面３ａと係合する方向に移動するが、出力部材３も入力部材２と一緒に直線移動してカム面３ａが逃げるので、ボール４はカム面１ａ、３ａにロックされることなく、入力Ａが出力部材３に伝達される。
【００２２】
図５（ｂ）に示すように、出力部材３からの逆入力Ｂが右方向に作用するときは、出力部材３が逆入力Ｂの方向に移動しようとすると、図６（ｂ）に示すように、入力部材２に連結された保持器６は移動しないので、板ばね７で押圧されたボール４が、軸方向へ移動しようとする出力部材３のカム面３ａと固定部材１のカム面１ａとに係合してロックされ、出力部材３からの逆入力Ｂが遮断される。
【００２３】
なお、図５（ｃ）に示すように、入力部材２を矢印Ｃの方向に戻すときは、連結ピン５が出力部材３の貫通孔３ｂの後面側に押圧され、連結ピン５を介して出力部材３も同じ方向に戻される。このときは、出力部材３のカム面３ａがボール４と係合する方向に移動するが、保持器６も入力部材２と一緒に移動して、ボール４をカム面３ａから逃がすので、ボール４はカム面１ａ、３ａにロックされることなく、出力部材３が入力部材２と一緒に矢印Ｃの方向に戻される。
【００２４】
図７乃至図１０は、第２の実施形態を示す。このリニアクラッチは、操作端からの入力をワイヤで作用端に伝達する装置に用いられるものであり、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、その基本的な構成は第１の実施形態のものと同じであるが、入力Ａと逆入力Ｂが第１の実施形態のものと反対向きであり、出力部材３の外径に設けられた円錐カム面３ａの傾斜も反対向きとされている点が異なる。この実施形態では、入力部材２からの入力Ａが出力部材３の先端に連結されるワイヤを介して作用端に伝達され、作用端へのワイヤの引き込みに伴う出力部材３からの逆入力Ｂは遮断されるようになっている。
【００２５】
前記入力部材２からの初期入力Ａ０でボール４のロックが解除されるメカニズムは、第１の実施形態のものと同じであり、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、入力部材２から初期入力Ａ０が右方向に作用すると、連結ピン５が捩れ角θを付与された長孔の貫通孔３ｂの側面を押圧力Ｆで押圧し、この押圧力Ｆの軸方向と直角方向の分力ＦＴによって出力部材３が軸の回りに回転する。この出力部材３の回転でその円錐カム面３ａが、ボール４がロックされる軸方向と異なる円周方向へ回転移動し、ボール４のロックが解除される。
【００２６】
つぎに、前記入力部材２からの入力Ａの伝達と、出力部材３からの逆入力Ｂの遮断のメカニズムを説明する。上述したように、初期入力Ａ０でボール４のロックが解除されると、図９（ａ）に示すように、入力部材２から右方向に作用する入力Ａによって、連結ピン５は貫通孔３ｂの前面側まで抵抗なく直線移動し、この貫通孔３ｂの前面側を押圧して入力Ａを出力部材３に伝達する。このとき、図１０（ａ）に示すように、保持器６が入力部材２と一緒に直線移動してボール４がカム面３ａと係合する方向に移動するが、出力部材３も入力部材２と一緒に直線移動してカム面３ａが逃げるので、ボール４はカム面１ａ、３ａにロックされることなく、入力Ａが出力部材３に伝達される。
【００２７】
図９（ｂ）に示すように、出力部材３からの逆入力Ｂが左方向に作用するときは、出力部材３が逆入力Ｂの方向に移動しようとすると、図１０（ｂ）に示すように、入力部材２に連結された保持器６は移動しないので、板ばね７で押圧されたボール４が、軸方向へ移動しようとする出力部材３のカム面３ａと固定部材１のカム面１ａとに係合してロックされ、出力部材３からの逆入力Ｂが遮断される。
【００２８】
なお、図９（ｃ）に示すように、入力部材２を矢印Ｃの方向に戻すときは、連結ピン５が出力部材３の貫通孔３ｂの後面側に押圧され、連結ピン５を介して出力部材３も同じ方向に戻される。このときは、出力部材３のカム面３ａがボール４と係合する方向に移動するが、保持器６も入力部材２と一緒に移動して、ボール４をカム面３ａから逃がすので、ボール４はカム面１ａ、３ａにロックされることなく、出力部材３が入力部材２と一緒に矢印Ｃの方向に戻される。
【００２９】
図１１（ａ）、（ｂ）は、第３の実施形態を示す。このリニアクラッチは、出力部材３の円錐カム面３ａが、連結ピン５の左右両側で互いに逆方向へ傾斜するように２箇所に設けられ、連結ピン５で入力部材２に連結された保持器６にも、これらの２箇所の円錐カム面３ａと係合するボール４が連結ピン５の左右両側で保持され、それぞれ板ばね７でカム面１ａ、３ａと係合する方向へ押圧されている。連結ピン５が嵌挿された出力部材３の貫通孔３ｂは、第１および第２の実施形態のものと同様に、出力部材３の中心軸と直交し、中心軸の回りに捩れ角θを付与されて軸方向へ延びる長孔とされている。
【００３０】
このリニアクラッチは、図中に矢印で示したように、入力部材２からの入力Ａ１、Ａ２と、出力部材３からの逆入力Ｂ１、Ｂ２とが左右両方向に生じるものであるが、入力Ａ１の伝達と逆入力Ｂ１の遮断のメカニズムは第１の実施形態のものと同じであり、入力Ａ２の伝達と逆入力Ｂ２の遮断のメカニズムは第２の実施形態のものと同じである。また、初期入力Ａ０でボール４のロックが解除されるメカニズムは、第１および第２の実施形態のものと同じである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ａは第１の実施形態のリニアクラッチを示す縦断面図、ｂはａの切欠き平面図
【図２】ａは図１の入力部材と保持器を示す縦断面図、ｂはａのIIb−IIb線に沿った断面図、ｃはａのIIc−IIc線に沿った断面図
【図３】ａは図１の出力部材を示す切欠き正面図、ｂはａの平面図
【図４】ａは図１のリニアクラッチのボールのロックを解除するメカニズムを説明する縦断面図、ｂはａの一部省略平面図
【図５】ａ、ｂ、ｃは、それぞれ図１のリニアクラッチの作用メカニズムを説明する縦断面図
【図６】ａ、ｂは、それぞれ図５（ａ）、（ｂ）の要部を拡大して示す断面図
【図７】ａは第２の実施形態のリニアクラッチを示す縦断面図、ｂはａの切欠き平面図
【図８】ａは図７のリニアクラッチのボールのロックを解除するメカニズムを説明する縦断面図、ｂはａの一部省略平面図
【図９】ａ、ｂ、ｃは、それぞれ図７のリニアクラッチの作用メカニズムを説明する縦断面図
【図１０】ａ、ｂは、それぞれ図９（ａ）、（ｂ）の要部を拡大して示す断面図
【図１１】ａは第３の実施形態のリニアクラッチを示す縦断面図、ｂはａの切欠き平面図
【符号の説明】
【００３２】
Ａ、Ａ１、Ａ２  入力
Ａ０  初期入力
Ｂ、Ｂ１、Ｂ２  逆入力
１    固定部材
１ａ  カム面
２    入力部材
２ａ  貫通孔
３    出力部材
３ａ  カム面
３ｂ  貫通孔
３ｃ  穴
４    ボール
５    連結ピン
６    保持器
６ａ  貫通孔
６ｂ  ポケット
７    板ばね
【図１】
2006161892.tif 000003
【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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