(57)【要約】【課題】一方向クラッチを用いることなく、入力軸（２）が停止した位置を保持したまま、出力軸（３）を双方向に空転させることができるフリータイプの双方向クラッチを提供すること。【解決手段】軸方向に突出し且つ断面形状の外周が円形である突出部（４２）を遊星歯車体（４）に設けると共に、周方向に向かって半径方向内側に傾斜して延びる外側縁（２５）が規定された空間部（２４）を入力軸（２）に設け、突出部（４２）が空間部（２４）に挿入されるようにし、入力軸（２）が回転したときは、空間部（２４）の外側縁（２５）と突出部（４２）との間で噛み合いが生じることで遊星歯車体（４）の自転を阻止して出力軸（３）へ回転を伝達するのに対し、出力軸（３）側が回転したときは、遊星歯車体（４）の自転を許容してこれを空転させ、入力軸（２）への回転の伝達を遮断する。【選択図】  図１
2018197556.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、
前記出力軸には太陽歯車が固着され、前記ハウジングの内部には、前記太陽歯車と噛み合う遊星歯車を有する遊星歯車体と、前記遊星歯車体を回転可能に軸支し前記共通の中心軸の周りに回転可能なキャリアと、前記出力軸と前記キャリアとの間に所定の摩擦力を付与するばねとが配置され、
前記遊星歯車体には、軸方向に突出し且つ断面形状が円形である突出部が設けられるとともに、前記入力軸には、中央から周方向両側に向け径方向内側に傾斜して延びる外側縁の形成された空間部が設けられ、前記突出部が前記空間部に挿入されており、
前記入力軸が回転したときは、前記空間部の外側縁と前記突出部との間で噛み合いを生じ、前記遊星歯車体の自転が阻止されて、前記太陽歯車が前記遊星歯車体及び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、前記遊星歯車体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】
前記空間部の外側縁は、周方向片側に向かって半径方向内側に傾斜して延びる直線状の片側部分と、周方向他側に向かって半径方向内側に傾斜して延びる直線状の他側部分とを含み、前記片側部分と他側部分とは線対称である、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】
前記空間部の周方向中央位置において、前記突出部は前記外側縁と近接乃至当接する、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】
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、
前記出力軸には太陽歯車が固着され、前記ハウジングの内部には、前記太陽歯車と噛み合う遊星歯車を有する複数の遊星歯車体と、前記遊星歯車体を回転可能に軸支し前記共通の中心軸の周りに回転可能なキャリアと、前記出力軸と前記キャリアとの間に所定の摩擦力を付与するばねとが配置され、
前記遊星歯車体には、軸方向に突出し且つ断面形状が円形である突出部が設けられるとともに、前記入力軸には、前記遊星歯車体の突出部がそれぞれ挿入される対をなす空間部が設けられ、前記対をなす空間部の一方の外側縁は周方向片側に向けて径方向内側に傾斜して延び、他方の外側縁は周方向他側に向けて径方向内側に傾斜して延びており、
前記入力軸が回転したときは、前記対をなす空間部の一方において、前記外側縁と前記突出部との間で噛み合いを生じ、前記遊星歯車体の自転が阻止されて、前記太陽歯車が前記遊星歯車体と一体的に回転する一方、前記出力軸が回転したときは、前記遊星歯車体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５】
前記対をなす空間部の各々の外側縁は共に直線状であり、前記対をなす空間部の各々の外側縁は線対称である、請求項４に記載のフリータイプ双方向クラッチ。
【請求項６】
前記対をなす空間部の各々において、前記突出部は前記外側縁と近接乃至当接する、請求項４又は５に記載のフリータイプ双方向クラッチ。
【請求項７】
前記ばねは波ばねである、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。
【請求項８】
前記入力軸及び出力軸には、前記共通の中心軸と同軸上において、相互に回転自在に嵌り合う凹部と凸部とが各々形成されている、請求項１乃至７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９】
前記出力軸と前記ハウジングとの間には摩擦力を低減させる転動体が配置されている、請求項１乃至８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１０】
前記キャリアには、前記遊星歯車体を挟んで対向する位置に、キャリア補助板が一体的に結合されている、請求項１乃至９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９を参照して説明する。
図９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にはこれと同心の太陽歯車ＳＧが固着されている。ハウジングＨ内には更に、太陽歯車ＳＧと噛み合う遊星歯車ＰＧ有する一対の遊星歯車体ＰＢが配置され、一対の遊星歯車体ＰＢはキャリアＣによって回転可能に軸支されている。一対の遊星歯車体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及びカム体ＣＢの断面にはそれぞれ直線部が形成され、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、一対の遊星歯車体ＣＢの内、回転方向で近距離にある遊星歯車体ＣＢ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、当接した遊星歯車体ＰＢの遊星歯車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遊星歯車体ＰＢを同様にその回転方向に移動させる。ここで、遊星歯車体ＰＢの遊星歯車ＰＧは出力軸Ｏの太陽歯車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、太陽歯車ＳＧが遊星歯車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、太陽歯車ＳＧと噛み合う遊星歯車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、一方の遊星歯車体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９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、遊星歯車ＰＧ（太陽歯車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を伴いながら太陽歯車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、遊星歯車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、遊星歯車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９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９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９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、一対の遊星歯車体ＰＢ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。また、一方向クラッチＯＣは、それ自身を構成する部品点数が多数であり且つその構造も複雑であるため、一方向クラッチＯＣを含む装置全体の製造及び組み立て作業が容易でない。
【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、軸方向に突出し且つ断面形状の外周が円形である突出部を遊星歯車体に設けると共に、周方向に向かって半径方向内側に傾斜して延びる外側縁が規定された空間部を入力軸に設け、突出部が空間部に挿入されるようにし、入力軸が回転したときは、空間部の外側縁と突出部との間で噛み合いが生じることで遊星歯車体の自転を阻止して出力軸へ回転を伝達するのに対し、出力軸側が回転したときは、遊星歯車体の自転を許容してこれを空転させ、入力軸への回転の伝達を遮断するものである。すなわち、本願の第一発明は、
「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、
前記出力軸には太陽歯車が固着され、前記ハウジングの内部には、前記太陽歯車と噛み合う遊星歯車を有する遊星歯車体と、前記遊星歯車体を回転可能に軸支し前記共通の中心軸の周りに回転可能なキャリアと、前記出力軸と前記キャリアとの間に所定の摩擦力を付与するばねとが配置され、
前記遊星歯車体には、軸方向に突出し且つ断面形状が円形である突出部が設けられるとともに、前記入力軸には、中央から周方向両側に向け径方向内側に傾斜して延びる外側縁の形成された空間部が設けられ、前記突出部が前記空間部に挿入されており、
前記入力軸が回転したときは、前記空間部の外側縁と前記突出部との間で噛み合いを生じ、前記遊星歯車体の自転が阻止されて、前記太陽歯車が前記遊星歯車体及び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、前記遊星歯車体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である。
【００１１】
前記空間部の外側縁は、周方向片側に向かって半径方向内側に傾斜して延びる直線状の片側部分と、周方向他側に向かって半径方向内側に傾斜して延びる直線状の他側部分とを含み、前記片側部分と他側部分とは線対称であるのがよい。
前記空間部の周方向中央位置において、前記突出部は前記外側縁と近接乃至当接するのがよい。
【００１２】
本願の第二発明は、
「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、
前記出力軸には太陽歯車が固着され、前記ハウジングの内部には、前記太陽歯車と噛み合う遊星歯車を有する複数の遊星歯車体と、前記遊星歯車体を回転可能に軸支し前記共通の中心軸の周りに回転可能なキャリアと、前記出力軸と前記キャリアとの間に所定の摩擦力を付与するばねとが配置され、
前記遊星歯車体には、軸方向に突出し且つ断面形状が円形である突出部が設けられるとともに、前記入力軸には、前記遊星歯車体の突出部がそれぞれ挿入される対をなす空間部が設けられ、前記対をなす空間部の一方の外側縁は周方向片側に向けて径方向内側に傾斜して延び、他方の外側縁は周方向他側に向けて径方向内側に傾斜して延びており、
前記入力軸が回転したときは、前記対をなす空間部の一方において、前記外側縁と前記突出部との間で噛み合いを生じ、前記遊星歯車体の自転が阻止されて、前記太陽歯車が前記遊星歯車体と一体的に回転する一方、前記出力軸が回転したときは、前記遊星歯車体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である。
【００１３】
前記対をなす空間部の各々の外側縁は共に直線状であり、前記対をなす空間部の各々の外側縁は線対称であるのがよい。
前記対をなす空間部の各々において、前記突出部は前記外側縁と近接乃至当接するのがよい。
【００１４】
上記した本願の第一の発明及び第二の発明においては、以下のような実施形態であるのが好ましい。即ち、
前記ばねは波ばねであること。
前記入力軸及び出力軸には、前記共通の中心軸と同軸上において、相互に回転自在に嵌り合う凹部と凸部とが各々形成されていること。
出力軸とハウジングとの間には摩擦力を低減させる転動体が配置されていること。
前記キャリアには、前記遊星歯車体を挟んで対向する位置に、キャリア補助板が一体的に結合されていること。
【発明の効果】
【００１５】
本願の第一の発明のフリータイプ双方向クラッチでは、固定のハウジング内に、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し、出力軸には太陽歯車を設ける。ハウジングの内部には更に、太陽歯車と噛み合う遊星歯車を形成した遊星歯車体と、この遊星歯車体を回転可能に軸支すると共に自身も上記共通の回転軸を中心として回転可能なキャリアを配置する。遊星歯車体には、軸方向に突出し且つ断面形状が円形である突出部を設ける。入力軸には、中央から周方向両側に向け径方向内側に傾斜して延びる外側縁の形成された空間部を設け、この空間部に突出部を挿入する。そして、出力軸とキャリアとの間には所定の摩擦力を付与するばねを配置する。
【００１６】
入力軸が回転したときは、後に図２を参照して詳述するとおり、入力軸に設けられた空間部の外側縁が周方向両側に向け径方向内側に傾斜して延びているため、空間部の外側縁と突出部との間で噛み合いを生じ、遊星歯車体の自転が阻止される。そのため、入力軸と遊星歯車体とが一体化され、ロックするとともに、太陽歯車を有する出力軸も、遊星歯車体の遊星歯車との噛み合いにより入力軸にロックされる。結局、入力軸は遊星歯車体を介して出力軸と一体化され、入力軸の正・逆方向の回転が出力軸にそのまま伝達されて、出力軸が入力軸と同一回転数で同一方向に回転する。
【００１７】
出力軸が回転したときは、太陽歯車と噛み合う遊星歯車を有する遊星歯車体は自転する。このとき、入力軸の回転が停止した位置においては、空間部の外側縁と遊星歯車体の突出部との間で噛み合いを生じていることから、以下のとおりの作用効果を奏することとなる。
【００１８】
即ち、出力軸の回転方向が、入力軸が停止する以前に回転していたのと同一方向である場合には、後に図３を参照して詳述するとおり、突出部は、空間部内で出力軸の回転方向とは反対方向に自転しようとする。かかる突出部の自転の方向は、上記噛み合いを生じている部位における突出部の接線方向成分を一辺とする仮想楔空間内において、幅の広い側から狭い側へ回転しようとするものであり、これは上記噛み合いを生じる方向である。一方、出力軸とキャリアとの間には所定の摩擦力を付与するばねが配置されており、出力軸が上記のとおりに回転すると、突出部は、上記摩擦力に起因して、出力軸の回転方向と同一方向に僅かに移動する。かかる突出部の移動方向は、空間部内においてその外側縁から離隔する方向、つまり上記噛み合いが解除される方向である。このことから、突出部は、空間部の外側縁に対して噛み合いを生じる方向に自転するのと同時に、かかる噛み合いが解除される方向へ全体的に僅かに移動するため、結果として、空間部内で何らの噛み合いを生じることなく自転することが可能となる。
【００１９】
一方、出力軸の回転方向が、入力軸が停止する以前に回転していたのと逆方向である場合には、後に図４を参照して詳述するとおり、突出部は、ばねによる上記摩擦力によって、出力軸の回転方向と同一方向に僅かに移動する。かかる突出部の移動方向は、空間部内においてその外側縁に接近する方向、つまり上記噛み合いを生じる方向である。一方、突出部は、空間部内で出力軸の回転方向とは反対方向に自転しようとする。かかる突出部の自転の方向は、上述した仮想楔空間内において、幅の狭い側から広い側へ回転しようとするものであり、これは上記噛み合いを解除する方向である。このことから、突出部は、空間部の外側縁に対して噛み合いを生じる方向へ全体的に僅かに移動するのと同時に、かかる噛み合いが解除される方向に自転するため、結果として、空間部内で何らの噛み合いを生じることなく自転することが可能となる。
【００２０】
このように、本発明のフリータイプ双方向クラッチでは、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。この際には、図９に示す従来のフリータイプ双方向クラッチよりも小型化することができると共に部品点数も少なくすることができ、これにより製造及び組み立て作業を容易に行うことが可能となる。
【００２１】
本願の第二発明のフリータイプ双方向クラッチにあっては、上述した第一発明における空間部を、周方向片側に向けて径方向内側に傾斜して延びる空間部と、周方向他側に向けて径方向内側に傾斜して延びる空間部とからなる対をなす空間部に置き換え、対をなす空間部の各々に突出部が挿入されるようにしたものであり、従って、本願の第二発明は本願の第一発明と同一の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本願の第一発明のフリータイプ双方向クラッチの実施例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入力軸回転時の作動を示す図である。
【図３】図１に示すフリータイプ双方向クラッチの出力軸正回転時の作動を示す図である。
【図４】図１に示すフリータイプ双方向クラッチの出力軸逆回転時の作動を示す図である。
【図５】図１に示すフリータイプ双方向クラッチの構成部品の単体図を示す図である。
【図６】図１に示すフリータイプ双方向クラッチの構成部品の単体図を示す図である。
【図７】本願の第一発明のフリータイプ双方向クラッチの変形例を示す構造図である。
【図８】本願の第二発明のフリータイプ双方向クラッチの実施例を示す構造図である。
【図９】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】
【００２３】
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、本願の第一発明のフリータイプ双方向クラッチの実施例の全体構造を示し、その作動の説明図を図２乃至図４に示す。また、図５及び図６は本願の第一発明のフリータイプ双方向クラッチの主要構成部品を単体の状態で示すものである。
【００２４】
図１に示す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と、このハウジング１内で共通の回転軸（中心軸）ｏの周りに回転可能な入力軸２及び出力軸３とを備えている。
図１と共に図５を参照して説明すると、ハウジング１は、円周壁部１１と円環状の端板部１２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。円周壁部１１の外周面には、半径方向外方に突出する耳部１３が周方向に等角度間隔を置いて３個設けられており、耳部１３には軸方向に延びる貫通孔１４が形成されている。一方、円周壁部１１の開口側端面には、内部を閉鎖する円板状のシールド体１５が配置され、シールド体１５はボルトのような適宜の固定具で円周壁部１１に固定される。
【００２５】
図１と共に図６を参照して説明すると、入力軸２は、円板形状の入力フランジ部２１と、入力フランジ部２１の片端面の中央に固着され且つ比較的大径である円柱形状の入力軸部２２と、入力フランジ部２１の他端面の中央に固着され且つ比較的小径である円柱形状の凸部２３とを備えている。入力フランジ部２１の外周縁部には、周方向に等角度間隔を置いて複数個、図示の実施例においては４個、の空間部２４が設けられている。空間部２４は、中央から周方向両側に向け径方向内側に傾斜して延びる外側縁２５と、外側縁２５の周方向両側端において相互に接続される円弧形状の内側縁２６とを含んでいる。図示の実施例においては、外側縁２５は、周方向片側に向けて径方向内側に傾斜して延びる直線状の片側部分２５ａと、周方向他側に向けて径方向内側に傾斜して延びる直線状の他側部分２５ｂと、片側部分２５ａの他端と他側部分２５ｂの片端とを接続する直線状の接続部分２５ｃとを含み、片側直線部分２５ａと他側直線部分２５ｂとは線対称である。内側縁２６は径方向内側に向けて凸な半円形状である。
【００２６】
図１と共に図５を参照して説明すると、出力軸３は、円板形状の出力フランジ部３１と、出力フランジ部３１の片端面の中央に固着された太陽歯車３２と、出力フランジ部３１の他端面の中央に固着された円柱形状の出力軸部３３とを備えている。出力フランジ部３１の片側面（太陽歯車３２が固着された側の面）の外周縁部には円環形状の切欠き３４が形成されている。太陽歯車３２の中心には断面円形の凹部３５が形成されている。凹部３５には、後述するとおり、入力軸２の凸部２３が共通の中心軸ｏと同軸上において相互に回転自在に嵌り合い、これにより入力軸２と出力軸３が回転する際の芯ぶれが防止される。
【００２７】
図１と共に図６を参照して説明を続けると、ハウジング１の内部には、図１の中央の縦断面図に示すとおり、出力軸３の太陽歯車３２と噛み合う遊星歯車４１を有する遊星歯車体４が配置されている。遊星歯車体４は周方向に等角度間隔を置いて複数個、図示の実施例においては４個、設けられている。遊星歯車体４には、軸方向に突出し且つ断面形状が円形である突出部４２が固着されており、突出部４２及び遊星歯車４１の中心軸は同一である。図示の実施例においては、遊星歯車体４の中心には軸方向全体に渡って延在する軸孔４３が形成されており、これにより突出部４２は円筒形状をなしている。
【００２８】
ハウジング１の内部には更に、遊星歯車体４を回転可能に軸支し共通の中心軸ｏの周りに回転可能なキャリア５が配置されている。キャリア５は、円環形状の基板部５１と、基板部５１の外周縁部において軸方向に延びる円筒壁５２と、基板部５１の径方向略中間位置において軸方向に延びる断面円形のキャリア軸５３とを備えている。円筒壁５２の軸方向延出端部には、周方向に等角度間隔を置いて４個の矩形形状の切欠き５４が形成されている。キャリア軸５３は周方向に等角度間隔を置いて複数個、図示の実施例においては４個、設けられており、夫々の延出端は円筒壁５２の延出端（切欠き５４が形成されていない部位）と軸方向において合致する。そして、キャリア５には、円環形状のキャリア補助板５５が一体的に結合される。キャリア５にキャリア補助板５５が一体的に結合されることで、後述するとおり、遊星歯車体４が軸方向において基板部５１とキャリア補助板５５との間で挟まれ、これにより遊星歯車体４の軸方向の移動が規制され、遊星歯車体４は安定してキャリア軸５３の周りを自転することが可能となる。キャリア補助板５５には、キャリア軸５３及び切欠き５４と嵌り合う爪５６及び穴５７が形成されている。
【００２９】
図１に示すフリータイプ双方向クラッチは、以下のようにして組み合わされる。
まず、ハウジング１の端板部１２に出力軸３の出力軸部３３を挿通して、ハウジング１の内部に出力軸３を配置する。次いで、キャリア５の中央に位置する開口が出力軸３の太陽歯車３２を囲むようにして、ハウジング１の内部にキャリア５を配置する。この際には、ハウジング１の内部にキャリア５を配置するのに先立って、出力軸３とキャリア５との間に所定の摩擦力を付与するばね６を出力軸３の切欠き３４に配置しておく。ばね６は波ばねであるのが好ましい。図示の実施例においては、ばね６によって、出力フランジ部３１と基板部５１との間に所定の摩擦力が付与される。次いで、遊星歯車体４の遊星歯車４１と出力軸３の太陽歯車３２とを噛み合わせると共に、キャリア５のキャリア軸５３に遊星歯車体４の軸孔４３を挿通し、遊星歯車体４の各々をキャリア５のキャリア軸５３に軸支させる。その後に、入力軸２の空間部２４にキャリア軸５３と共に突出部４２が挿入されるようにして、ハウジング１の内部に入力軸２を配置する。このとき、突出部４２は、空間部２４の周方向中央位置において外側縁２５、即ち片側直線部分２５ａ及び他側直線部分２５ｂ並びに接続部分２５ｃの夫々、と近接乃至当接するのがよく、内側縁２６とは離隔する。その後に、遊星歯車体４を挟んで対向する位置において、キャリア補助板５５をキャリア５と一体的に結合させ、シールド体１５によりハウジング１の内部を閉鎖する。
【００３０】
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２乃至図４を参照して説明する。
図２における各矢印に示すように、入力軸２が、駆動源のモーターにより時計方向（中央縦断面図の右方から見て）に回転すると、入力軸２の入力フランジ部２１に形成された空間部２４が時計方向に移動する。このとき、空間部２４の外側縁２５、更に詳しくは片側直線部分２５ａ、と突出部４２との間で噛み合いを生じ、遊星歯車体４の自転が阻止される。この状態から入力軸２を更に回転すると、自転が阻止された遊星歯車体４及びこれを支持するキャリア５と共に、遊星歯車体４の遊星歯車４１と噛み合う太陽歯車３２が入力フランジ部２１と一体となって回転する。つまり、出力軸３は入力軸２と一体となって回転する。このとき、本実施例においては、空間部２４の周方向中央位置において、突出部４２は外側縁２５と近接乃至当接していることから、空間部２４が僅かに移動しただけで上記噛み合いを生じ、入力軸２から出力軸３への回転の遅れ、所謂バックラッシが生じることはない。入力軸２が反時計方向に回転した場合には、空間部２４の他側直線部分２５ｂと突出部４２との間で噛み合いを生じることを除いては、入力軸２が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。
【００３１】
これに対して、図３に示すように、入力軸２の時計方向の回転が停止して、空間部２４の外側縁２５の片側直線部分２５ａと突出部４２との間で噛み合いが生じている状態で、出力軸３が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３の太陽歯車３２が、これと噛み合う遊星歯車４１を反時計方向に自転させようとし、これにより、突出部４２も空間部２４内で反時計方向に自転しようとする。しかしながら、かかる突出部４２の自転の方向は、上記噛み合いを生じている部位における突出部４２の接線方向成分、即ち空間部２４を構成する外側縁２５の片側直線部分２５ａを含む成分を一辺とする仮想楔空間Ｗ（この外縁の一部を図３のＣ部拡大図の二点鎖線で示す）内において、幅の広い側から狭い側へ回転しようとするものであり、これは上記噛み合いを生じる方向である。一方、出力軸３とキャリア５との間には所定の摩擦力を付与するばね６が配置されており、出力軸３が上記のとおりに回転すると、上記摩擦力によって出力軸３の回転の一部がキャリア５に伝達され、キャリア５と共にこれに軸支された遊星歯車体４も小矢印のように時計方向に僅かに移動する。これにより、遊星歯車体４に設けられた突出部４２も時計方向に僅かに移動することとなる。かかる突出部４２の移動方向は、空間部２４内において片側直線部分２５ａから離隔する方向、つまり上記噛み合いが解除される方向である。このことから、突出部４２は、空間部２４の外側縁２５の片側直線部分２５ａとの間で噛み合いを生じる方向に自転するのと同時に、かかる噛み合いが解除される方向へ全体的に移動されるため、結果として、空間部２４内で何らの噛み合いを生じることなく自転することが可能となる。従って、出力軸３が時計方向に回転しても、遊星歯車体４が自転して空転するだけであり、動力伝達は遮断される。
【００３２】
一方、図４に示すように、入力軸２の時計方向の回転が停止して、空間部２４の外側縁２５の片側直線部分２５ａと突出部４２との間で噛み合いが生じている状態で、出力軸３が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、キャリア５及びこれに軸支された遊星歯車体４は、ばね６による上記摩擦力によって小矢印のように反時計方向に僅かに移動する。これにより、遊星歯車体４に設けられた突出部４２も反時計方向に僅かに移動することとなる。かかる突出部４２の移動方向は、空間部２４内において片側直線部分２５ａに接近する方向、つまり上記噛み合いが生じる方向である。一方、出力軸３の太陽歯車３２は、これと噛み合う遊星歯車４１を時計方向に自転させようとし、これにより、突出部４２も空間部２４内で時計方向に自転しようとする。かかる突出部４２の自転の方向は、上述した仮想楔空間Ｗ内において、幅の狭い側から広い側へ回転しようとするものであり、これは上記噛み合いを解除する方向である。このことから、突出部４２は、空間部２４の外側縁２５の片側直線部分２５ａとの間で噛み合いを生じる方向へ全体的に移動されるのと同時に、かかる噛み合いが解除される方向へ自転するため、結果として、空間部２４内で何らの噛み合いを生じることなく自転することが可能となる。従って、出力軸３が反時計方向に回転しても、遊星歯車体４が自転して空転するだけであり、動力伝達は遮断される。
【００３３】
このように、本発明のフリータイプ双方向クラッチでは、出力軸３がどちらの方向に回転した場合でも、入力軸２の時計方向の回転が停止した状態の停止位置を保持したまま、遊星歯車体４を自転（空転）させて、入力軸２への回転伝達を遮断することができる。入力軸２の空間部２４は、線対称形状であるので、入力軸２の反時計方向の回転が停止したときも、同様な作動で出力軸３から入力軸２への回転伝達を遮断することができるのは明らかである。
【００３４】
図７に示す本願の第一の発明の変形例では、出力軸３とハウジング１との間に、摩擦力を低減させる転動体７が配置されている。本実施例においては、転動体７は、ハウジング１における端板部１２の中央に設けられた凹所に配置されており、端板部１２と出力フランジ部３１との間の摩擦力が低減されている。転動体７を配置することで、出力軸３とキャリア５との間の摩擦力が、出力軸３とハウジング１との間の摩擦力よりも十分大きくなり支配的となる。これにより、入力軸２が停止した状態で出力軸３が回転した際に、その回転の一部がハウジング１ではなくキャリア５に確実に伝達されるようになる。
【００３５】
図７に示す実施例においては更に、シールド体１５とキャリア補助板５５との間にも転動体８が配置され、両者間の摩擦力も低減されている。これにより、軸方向における、ハウジング１と出力軸３（端板部１２と出力フランジ部３１）との間、出力軸３とキャリア５（出力フランジ部３１と基端部５１）との間、キャリア５とハウジング１（キャリア補助板５５とシールド体１５）との間、における夫々の摩擦力においては、出力軸３とキャリア５との間の摩擦力が最も大きく支配的となる。これにより、入力軸２が停止した状態で出力軸３が回転した際には、その回転の一部がキャリア５により一層確実に伝達されるようになる。
【００３６】
続いて、図８を参照して、本願の第二の発明について説明する。本願の第二発明のフリータイプ双方向クラッチにおいては、上述した第一発明における空間部を、周方向片側に向けて径方向内側に傾斜して延びる空間部と、周方向他側に向けて径方向内側に傾斜して延びる空間部とからなる対をなす空間部に置き換え、対をなす空間部の各々に突出部が挿入されるようにしたものである。従って、以下においては、本願の第一の発明との差異部分である空間部についてのみ詳細に説明し、同一部分であるその他の構成についての説明は省略する。その際、本願の第一発明にかかるフリータイプ双方向クラッチと同一部分については番号に「´（ダッシュ）」を付して表す。
【００３７】
本実施例における入力軸２´に固着された入力フランジ部２１´の外周縁部には、対をなす空間部２４ａ´及び２４ｂ´が設けられている。図示の実施例においては、対をなす空間部２４ａ´及び２４ｂ´は３対設けられ、対をなす空間部の一方２４ａ´と他方２４ｂ´とは周方向に等角度間隔を置いて交互に配置されている。対をなす空間部の一方２４ａ´の外側縁２５ａ´は周方向片側に向けて径方向内側に傾斜して弧状に延び、対をなす空間部の他方２４ｂ´の外側縁２５ｂ´は周方向他側に向けて径方向に内側に傾斜して弧状に延びており、外側縁２５ａ´と外側縁２５ｂ´とは線対称である。対をなす空間部２４ａ´及び２４ｂ´の各々は入力フランジ部２１´を貫通して形成されている。一方、ハウジング１´の内部には、太陽歯車３２´と噛み合う遊星歯車４１´を有する遊星歯車体４´が配置されている。遊星歯車体４´の突出部４２´は対をなす空間部２４ａ´及び２４ｂ´の各々に挿入され、対をなす空間部の一方２４ａ´内においては外側縁２５ａ´と、対をなす空間部の他方２４ｂ´内においては外側縁２５ｂ´と夫々近接乃至当接する。
【００３８】
そして、入力軸２´が時計方向（中央縦断面図の右方から見て）に回転したときは、対をなす空間部の一方２４ａ´において、外側縁２５ａ´と突出部４２´との間で噛み合いを生じ（このとき、対をなす空間部の他方２４ｂ´においては噛み合いを生じない）、遊星歯車体４´の自転が阻止され、太陽歯車３２´が遊星歯車体４´及びキャリア５´と一体的に回転する。入力軸２´が反時計方向（中央縦断面図の右方から見て）に回転したときは、対をなす空間部の空間部の他方２４ｂ´において、外側縁２５ｂ´と突出部４２´との間で噛み合いを生じる（このとき、対をなす空間部の一方２４ａ´においては噛み合いを生じない）ことを除いては、入力軸２´が時計方向に回転した場合と同じである。
【００３９】
入力軸２´の時計方向の回転が停止し、対をなす空間部の一方２４ａ´において、外側縁２５ａ´と突出部４２´との間で噛み合いが生じている状態で、出力軸３´が時計方向に回転した場合には、図示は省略するが以下のとおりに作動する。即ち、対をなす空間部の一方２４ａ´内においては、突出部４２´は、外側縁２５ａ´との間で噛み合いを生じる方向に自転するが、かかる噛み合いが解除される方向へ全体的に僅かに移動するため、外側縁２５ａ´との間で噛み合いを生じることはない（「突出部４２´と外側縁２５ａ´との『噛み合い』」については上述した本願の第一発明についての記載を参照されたい。後述する出力軸３´が反時計方向に回転した場合についても同様である）。一方、対をなす空間部の他方２４ｂ´内においては、突出部４２´は、外側縁２５ｂ´との間で噛み合いが生じる方向へ全体的に僅かに移動するが、かかる噛み合いが解除される方向に自転するため、外側縁２５ｂ´との間で噛み合いを生じることはない。以上のことから、出力軸３´が時計方向に回転しても、遊星歯車体４´は自転して空転するだけであり、動力伝達は遮断される。
【００４０】
一方、入力軸２´の時計方向の回転が停止し、対をなす空間部の一方２４ａ´において、外側縁２５ａ´と突出部４２´との間で噛み合いが生じている状態で、出力軸３´が反時計方向に回転した場合には、図示は省略するが以下のとおりに作動する。即ち、対をなす空間部の一方２４ａ´内においては、突出部４２´は、外側縁２５ａ´との間で噛み合いを生じる方向へ全体的に僅かに移動するが、かかる噛み合いが解除される方向へ自転するため、外側縁２５ａ´との間で噛み合いを生じることはない。一方、対をなす空間部の他方２４ｂ´においては、突出部４２´は、外側縁２５ｂ´との間で噛み合いを生じる方向に自転するが、かかる噛み合いが解除される方向に僅かに移動するため、外側縁２５ｂ´との間で噛み合いを生じることはない。以上のことから、出力軸３´が反時計方向に回転しても、遊星歯車体４´は自転して空転するだけであり、動力伝達は遮断される。
【００４１】
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、出力軸に太陽歯車を設
けるとともに入力軸に空間部を設け、この空間部には遊星歯車体の突出部が挿入されるようにし、入力軸が回転したときは、遊星歯車体の自転を阻止してこれをロック状態とし、出力軸へ回転を伝達する一方、出力軸が回転したときは、入力軸が停止位置を保持した状態で出力軸を空転させるものである。遊星歯車体及び空間部の設置数を適宜変更するなど、上記実施例等に対し各種の変形が可能であるのは明らかである。
【符号の説明】
【００４２】
１：ハウジング
２：入力軸
２４：空間部
２５：外側縁
３：出力軸
３２：太陽歯車
３４：切欠き
４：遊星歯車体
４１：遊星歯車
４２：突出部
５：キャリア
５３：キャリア軸
６：ばね
【図１】
2018197556.tif 000003
【図２】
2018197556.tif 000004
【図３】
2018197556.tif 000005
【図４】
2018197556.tif 000006
【図５】
2018197556.tif 000007
【図６】
2018197556.tif 000008
【図７】
2018197556.tif 000009
【図８】
2018197556.tif 000010
【図９】
2018197556.tif 000011