(57)【要約】【課題】入出力軸間に配置した作動子の公転運動により出力軸からの動力伝達を遮断するフリータイプ双方向クラッチにおいて、公転運動を案内して確実に動力伝達を遮断する。【解決手段】入力軸２と出力軸３との間に作動子４を配置し、作動子４を出力軸３の偏心輪３Ｅに嵌め合わせて回転軸ｏに対して偏心させる。入力軸２の円板部材２１にはほぼ正６角形状の凹部２１Ｈを形成し、作動子４に設けたほぼ正６角形状の凸部４３を、所定の間隙を持たせて凹部２１Ｈに入れ込ませ、作動子４の入力軸２側及び出力軸３側にオルダム継手機構５Ａ、５Ｂを設置する。入力軸２が回転したときは、凹部２１Ｈと凸部４３とが当接し、作動子４、オルダム継手機構５Ａ、５Ｂ及び出力軸３が一体的に回転するが、出力軸３が回転したときは、オルダム継手機構５Ａ、５Ｂに案内されて作動子４が回転軸ｏの回りに公転運動を行い、入力軸２への動力伝達が遮断される。【選択図】図１
2019219042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転不能のハウジング、前記ハウジング内で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、前記出力部材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、
前記ハウジングの内部には、前記出力軸に設けられた断面円形の偏心輪に嵌め込まれて前記回転軸の周りを公転可能な作動子が設置され、
前記入力軸及び前記作動子の一方には、軸方向に突出する凸部が設けられるとともに、他方には、前記凸部が入り込む凹部が設けられ、前記凸部及び前記凹部は、前記入力軸が停止した状態において、前記作動子の前記公転を許容する形状に形成されており、さらに、
前記ハウジングの前記出力軸側の内部には、前記作動子に固定された作動子固定円板、前記出力軸に嵌め込まれた支持円板、及び前記作動子固定円板と前記支持円板との間に配置された可動円板からなるオルダム継手機構が設置されており、
前記入力軸が回転したときは、前記作動子、前記オルダム継手機構及び前記出力軸が一体となって前記共通の回転軸の周りを回転する一方、前記出力軸が回転したときは、前記作動子が、前記オルダム継手機構に案内されて、前記共通の回転軸の周りを自転せずに公転す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】
前記ハウジングの内部には、前記出力軸側に前記オルダム継手機構が設置されているとともに、前記入力軸側には、前記作動子に固定された作動子固定円板、前記入力軸に嵌め込まれた支持円板、及び前記作動子固定円板と前記支持円板との間に配置された可動円板からなる入力軸側オルダム継手機構が設置される請求項１に記載のフリータイプ双方向クラッチ。
【請求項３】
前記作動子には、軸方向に突出する断面が正多角形状の前記凸部が複数個設けられるとともに、前記入力軸には、前記凸部が入り込む断面が正多角形状の前記凹部が複数個設けられ、前記出力軸が回転したときは、前記凸部の周壁が前記凹部の周壁に接するように移動する請求項１又は請求項２に記載のフリータイプ双方向クラッチ。
【請求項４】
前記作動子には、軸方向に突出する断面が正多角形状をなす環状の前記凸部が設けられるとともに、前記入力軸には、前記凸部の入り込む断面が正多角形状の環状溝をなす前記凹部が設けられ、前記出力軸が回転したときは、前記凸部の周壁が前記凹部の周壁に接するように移動する請求項１又は請求項２に記載のフリータイプ双方向クラッチ。
【請求項５】
前記作動子の前記凸部の断面及び前記入力軸の前記凹部の断面における正多角形状の１辺が、開き角度が１６４°以上で１６８°以下の２直線からなる請求項３又は請求項４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など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（あるいは「逆入力遮断クラッチ」）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、電動カーテン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、駆動モーターを停止させた状態で、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、双方向クラッチにより出力軸が空転し、手動に際して負荷となる駆動モーターが切り離されるので、手動操作に要する力が軽減されると同時に、駆動モーターに悪影響が及ぶのを防止できる。駆動モーターと負荷との切り離しは、電気的なクラッチでも実現できるが、その場合には、電力や制御装置が必要となる。
【０００４】
フリータイプ双方向クラッチとして、本出願人は、下記の特許文献１に記載された双方向クラッチを創案している。このフリータイプ双方向クラッチは、入力軸と出力軸との間に偏心した作動子を設置し、入力軸が回転したときには、作動子及び出力軸を一体として回転させて出力軸に回転を伝達する一方、出力軸が回転すると、作動子を回転軸の回りに公転（搖動）させるようにして入力軸への回転伝達を遮断するクラッチであり、これについて図７及び図８により説明する。図７は、フリータイプ双方向クラッチの全体的な構造を示す断面図、図８（ａ）（ｂ）は、その作動を示す作動図である。
【０００５】
図７に示すように、円筒形のハウジングＨＧの内側には、共通の回転軸ｏを中心として回転可能な入力軸ＩＳと出力軸ＯＳとが配設されている。出力軸ＯＳは、回転軸ｏからｅだけ偏心したｏ´を中心とする断面円形の偏心輪ＥＢを有し（断面Ｂ−Ｂ）、偏心輪ＥＢには、外形の断面がほぼ正６角形の作動子ＭＢが嵌め込まれる。この作動子ＭＢには、軸方向に延びる断面が環状６角形をなす筒壁部ＭＢＷが設けられている。
入力軸ＩＳは、断面がほぼ正６角形の空間部ＩＳＳが形成された大径部を有し、その空間部ＩＳＳに所定の間隙を持たせて作動子ＭＢが収容される（断面Ｂ−Ｂ）。また、空間部ＩＳＳには、断面が相似形の正６角形をなす突起部ＩＳＰが設けられ、空間部ＩＳＳと突起部ＩＳＰとにより形成される環状の溝部ＩＳＧには、所定の間隙を持たせて作動子ＭＢの筒壁部ＭＢＷが収容される（断面Ａ−Ａ）。
【０００６】
入力軸ＩＳが回転したときは、図８（ａ）に示すとおり、入力軸ＩＳの溝部ＩＳＧと作動子ＭＢの筒壁部ＭＢＷとが、共通の回転軸ｏを挟んで対向する２個の当接部Ｐ１、Ｐ２で当接して入力軸ＩＳと作動子ＭＢがロック状態となり、作動子ＭＢは、回転軸ｏの周りを入力軸ＩＳと一体的に回転する。作動子ＭＢには出力軸ＯＳの偏心輪ＥＢが嵌め込まれているため、入力軸ＩＳの正・逆方向の回転は、出力軸ＯＳにそのまま伝達されて出力軸ＯＳが同一回転数で同じ方向に回転する。
これに対し、出力軸ＯＳが回転すると、図８（ｂ）に示すとおり、出力軸ＯＳの偏心輪ＥＢは作動子ＭＢの円形穴に対して摺動し、作動子ＭＢは、自転することなくその中心が共通の回転軸ｏの周りを回転して、公転運動を行うこととなる。このとき、作動子ＭＢの筒壁部ＭＢＷと入力軸ＩＳの溝部ＩＳＧとの間には所定の間隙が存在するため、作動子ＭＢの公転が入力軸ＩＳに回転トルクを作用させることはない。つまり、出力軸ＯＳが回転しても作動子ＭＢは公転するだけであって、出力軸ＯＳが空転し、その回転が入力軸ＩＳに伝達されることはない。
【０００７】
フリータイプ双方向クラッチは、手動操作ができる電動カーテン以外にも、例えば、複写機の紙送り用ローラに適用することも可能で、これに適用すると、紙詰まりの用紙を取り除くときに、ローラを手動で逆回転させることができる。そして、フリータイプ双方向クラッチを利用すると動力伝達状態の自動的な制御が可能となって、電気的クラッチを断続制御するときのような、電力等の使用が不必要となるとともに、出力軸側から不測の逆入力があった場合に、駆動源のモーター等を保護することも可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第６２２０９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のとおり、図７のフリータイプ双方向クラッチは、コンパクトであって確実に動力伝達を制御可能な機械部品であるけれども、以下に述べるように、用途によっては未だ改良すべき余地が残されている。
まず、図７のフリータイプ双方向クラッチでは、出力軸ＯＳの偏心輪ＥＢに嵌め込まれた作動子ＭＢは、出力軸ＯＳが回転すると、自転することなく公転運動（搖動運動）を行う結果、出力軸ＯＳから入力軸ＩＳへの回転伝達が遮断される。換言すれば、出力軸ＯＳが回転したときは作動子ＭＢの自転を阻止する必要があるが、例えば、作動子ＭＢの軸方向端面とハウジングＨＧとの接触面の摩擦抵抗を増大して自転を阻止しようとすると、作動子ＭＢが公転したときの摩擦抵抗も増えるため、出力軸ＯＳが空転する場合の抵抗トルク（空転トルク）が大きくなる。
【００１０】
また、入力軸ＩＳから出力軸ＯＳに回転を伝達するときは、入力軸ＩＳの溝部ＩＳＧと作動子ＭＢの筒壁部ＭＢＷとが、対向する２個の当接部Ｐ１、Ｐ２で当接して入力軸ＩＳと作動子ＭＢとが一体的に回転する。溝部ＩＳＧと筒壁部ＭＢＷとは、その断面が正６角形をなしていて、当接部Ｐ１、Ｐ２は直線部同士の接触となるため、入力軸ＩＳから出力軸ＯＳに伝達されるトルクが増大すると、当接部Ｐ１、Ｐ２において滑りが生じる恐れがある。したがって、図７のフリータイプ双方向クラッチでは、入力軸ＩＳから出力軸ＯＳへの伝達トルクが制限される。
本発明の課題は、出力軸が回転したときは容易に空転が可能で、しかも、入力軸からの伝達トルクが大きい場合でも確実な動力伝達が可能なフリータイプ双方向クラッチを構成し、上記の問題点を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題に鑑み、本発明は、入力軸と出力軸との間に偏心した作動子を設置し、出力軸が回転したときはこの作動子を公転させることにより入力軸への回転伝達を遮断するフリータイプ双方向クラッチにおいて、作動子と出力軸との間にオルダム継手機構を介在させて作動子の自転を阻止し、出力軸が回転したときに作動子を円滑に公転させるようにしたものである。すなわち、本発明は、
「回転不能のハウジング、前記ハウジング内で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、前記出力部材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、
前記ハウジングの内部には、前記出力軸に設けられた断面円形の偏心輪に嵌め込まれて前記回転軸の周りを公転可能な作動子が設置され、
前記入力軸及び前記作動子の一方には、軸方向に突出する凸部が設けられるとともに、他方には、前記凸部が入り込む凹部が設けられ、前記凸部及び前記凹部は、前記入力軸が停止した状態において、前記作動子の前記公転を許容する形状に形成されており、さらに、
前記ハウジングの前記出力軸側の内部には、前記作動子に固定された作動子固定円板、前記出力軸に嵌め込まれた支持円板、及び前記作動子固定円板と前記支持円板との間に配置された可動円板からなるオルダム継手機構が設置されており、
前記入力軸が回転したときは、前記作動子、前記オルダム継手機構及び前記出力軸が一体となって前記共通の回転軸の周りを回転する一方、前記出力軸が回転したときは、前記作動子が、前記オルダム継手機構に案内されて、前記共通の回転軸の周りを自転せずに公転する」
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。
【００１２】
本発明の実施形態として、別のオルダム継手機構を入力軸側にも追加して設置することが好ましい。すなわち、「前記ハウジングの内部には、前記出力軸側に前記オルダム継手機構が設置されているとともに、前記入力軸側には、前記作動子に固定された作動子固定円板、前記入力軸に嵌め込まれた支持円板、及び前記作動子固定円板と前記支持円板との間に配置された可動円板からなる入力軸側オルダム継手機構が設置される」構成とすることが好ましい。
【００１３】
前記入力軸又は前記作動子に設けられる前記凸部、これに組み合わされる前記凹部の実施形態として、「前記作動子に、軸方向に突出する断面が正多角形状の前記凸部を複数個設けるとともに、前記入力軸に、前記凸部の入り込む断面が正多角形状の前記凹部を複数個設け、前記出力軸が回転したときは、前記凸部の周壁が前記凹部の周壁に接するように移動する」構成とすることができる。別の実施形態としては、「前記作動子に、軸方向に突出する断面が正多角形状をなす環状の前記凸部を設けるとともに、前記入力軸には、前記凸部の入り込む断面が正多角形状の環状溝をなす前記凹部を設け、前記出力軸が回転したときは、前記凸部の周壁が前記凹部の周壁に接するように移動する」よう構成することもできる。
このように、前記凸部及び前記凹部の実施形態として断面が正多角形状をなすように構成した場合は、正多角形状の１辺を、開き角度が１６４°以上で１６８°以下の２直線からなるものとするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のフリータイプ双方向クラッチでは、回転不能のハウジング内に、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すると共に、出力軸に設けられた断面円形の偏心部に嵌め込まれて回転軸の周りを公転する作動子を設置する。入力軸及び作動子の一方には、軸方向に突出する凸部が設けられるとともに、他方には、その凸部が入り込む凹部が設けられ、これらの凸部及び凹部は、入力軸が停止した状態において作動子が公転したときに、互いに擦り合いながら移動して作動子の公転を許容する形状に形成されている。そして、ハウジングの出力軸側の内部には、出力軸が回転したときに作動子の自転を防ぎ公転のみを行うように拘束する、オルダム継手機構が設置されている。
【００１５】
オルダム継手機構は、周知のオルダム継手と同様に、作動子に固定された作動子固定円板、出力軸に嵌め込まれた支持円板、及び作動子固定円板と支持円板との間に配置された可動円板の３枚の円板からなる機構である。作動子固定円板及び支持円板には直径上を延びる直線溝が形成されているとともに、中間に配置された可動円板には、その表面側及び裏面側に直径上を延びる直線突起が１個ずつ形成されており、表面側と裏面側の直線突起は、互いに９０°の角度をなしていてそれぞれが作動子固定円板と支持円板の直線溝に嵌り込んでいる。これとは凹凸を逆にして、作動子固定円板及び支持円板に直線突起を、可動円板に直線溝を設けてもよい。
このオルダム継手機構により、出力軸に嵌め込まれた支持円板が固定されたときは、作動子の運動が一つの直径上の移動とこれに直交する直径上の移動とに限定され、作動子の自転は阻止される。
【００１６】
本発明のフリータイプ双方向クラッチにおいて、入力軸が回転したときは、入力軸及び作動子に設けられた凸部及び凹部の周壁が当接し、その当接部を介し入力軸が作動子を押圧して作動子を自転させる。そして、作動子、オルダム継手機構及び出力軸が入力軸と一体となって共通の回転軸の周りを回転し、入力軸の回転が出力軸に伝達される。
これに対し、出力軸が回転したときは、出力軸の偏心部に嵌め込まれた作動子は、その中心が偏心量を半径とする円周上を移動し、作動子上の全ての点も同様に移動して作動子が公転する。本発明では、出力軸と作動子との間にオルダム継手機構が設置してあり、作動子が自転することはない。つまり、オルダム継手機構により作動子が案内されて共通の回転軸の周りを公転するため、作動子が円滑な公転（搖動）運動を行い、出力軸に作用する抵抗トルク（空転トルク）を減少させることができる。
【００１７】
本発明の実施形態として、別のオルダム継手機構を入力軸側にも追加して設置したときは、入力軸に対しても作動子の公転運動を案内することが可能となる。そのため、作動子の自転をより確実に阻止して、出力軸回転時における入力軸への回転伝達の遮断を行い、フリータイプ双方向クラッチの機能が十分に発揮されることとなる。
【００１８】
また、本発明における、入力軸又は作動子に設けられる凸部とこれに組み合わされる凹部の実施形態として、断面形状が正多角形状の複数の凸部及び凹部を設けた場合には、フリータイプ双方向クラッチの入力軸から出力軸への回転伝達時において、凸部及び凹部の当接部が複数生じ、これらを介して入力軸のトルクが作動子等に伝達されるので、入力軸から出力軸への伝達トルクを増大することができる。
特に、凸部及び凹部の正多角形状の１辺を、開き角度が１６４°以上で１６８°以下の２直線からなるものとしたときは、凸部が凹部に入り込むようにして当接するため、伝達トルクを増大しても当接部において滑りが発生せず、入力軸から出力軸への確実な動力伝達を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のフリータイプ双方向クラッチの第１実施例を示す構造図である。
【図２】第１実施例のフリータイプ双方向クラッチの作動を説明する図である。
【図３】第１実施例の可動（回転）部品を示す分解図である。
【図４】第１実施例のオルダム継手機構の詳細図である。
【図５】本発明のフリータイプ双方向クラッチの第２実施例を示す構造図である。
【図６】第２実施例の可動（回転）部品を示す分解図である。
【図７】従来のフリータイプ双方向クラッチの一例を示す図である。
【図８】図７のフリータイプ双方向クラッチの作動を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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実施例の全体構造を示し、その作動の説明図を図２に示す。また、図３は、第１実施例のフリータイプ双方向クラッチの構成部品を単体の状態で示すものであり、図４は、本発明のフリータイプ双方向クラッチで用いられるオルダム継手機構の詳細を示すものである。
【００２１】
図１に示すように、第１実施例のフリータイプ双方向クラッチは、断面の外形が矩形をなす固定のハウジング１と、回転可能な入力軸２及び出力軸３を備えている。ハウジング１には円形断面の内部空間１１が形成され、ここに入力軸２、出力軸３等の回転部材が収容される。内部空間１１の開口端部は、シールド体１Ｓにより閉鎖される。
入力軸２及び出力軸３は共通の回転軸ｏを有し、その回転軸ｏはハウジング１の中心軸と同一である。入力軸２はシールド体１Ｓ中心を貫通してこれに軸受され、出力軸３は、ハウジング１の端板部の中心を貫通してこれに軸受される。
【００２２】
入力軸２の先端には、図１の断面Ａ−Ａに示すとおり、フランジ状の円板部材２１が一体に形成されて固着されており、この円板部材２１は、ハウジング１の内部空間１１内に回転可能に配置されている（図３も参照）。円板部材２１には、断面がほぼ正６角形の形状の６個の凹部２１Ｈが周方向に等間隔に形成してある。第１実施例のフリータイプ双方向クラッチにおける凹部２１Ｈは、円板部材２１を軸方向に貫通する貫通孔であり、この凹部２１Ｈ内に後述の作動子４の凸部４３が入り込んでいる。
出力軸３には、図１の断面Ｂ−Ｂに示すとおり、断面円形の偏心輪３Ｅが一体に形成されて固着される。偏心輪３Ｅの中心は、出力軸３（及び入力軸２）の回転軸ｏとｅだけ離れていて、出力軸３が回転すると、回転軸ｏを中心とする半径ｅの円周上を移動する。出力軸３は、入力軸２と対向するように配置され、出力軸３及び入力軸２の対向部分には、両方の回転軸の位置ずれや傾斜を防止するため、互いに嵌り合う断面円形の嵌合凸部３Ｐと嵌合凹部２Ｒ（図３）が形成されている。
【００２３】
入力軸２と出力軸３との間には、共通の回転軸ｏの周りを公転することが可能な作動子４（分かり易いように、図１ではハッチングを付す）が配置される。作動子４は、図３にも示すとおり、中央に円形断面の貫通孔を形成した円板部４１と、円板部４１の周囲に形成した周壁部４２とを備えており、円板部４１の入力軸２側には、断面形状がほぼ正６角形をなし軸方向に突出する６個の凸部４３が、円周上に等間隔に立設される。
作動子４を入力軸２及び出力軸３と組み合わせると、円板部４１の出力軸３側の周壁部４２内方には、出力軸３の偏心輪３Ｅが嵌り込み、円板部４１の入力軸２側における６個の凸部４３は、入力軸２の円板部材２１に形成された凹部２１Ｈにそれぞれ入り込む。凹部２１Ｈと凸部４３との間には所定の間隙が設定してあり、後述するように、入力軸２が停止した状態において作動子４の公転を許容する形状に形成されている。
【００２４】
そして、図１に示す本発明の第１実施例のものにおいては、作動子４と出力軸３との間に、作動子４の公転運動を案内する第１のオルダム継手機構５Ａが設置されるとともに、作動子４と入力軸２との間にも、同様な構成を備えた第２のオルダム継手機構５Ｂが設置される。オルダム継手機構５Ａ、５Ｂは、良く知られているオルダム継手と同じように、重ねられた３枚の円板からなる機構である。第１実施例のフリータイプ双方向クラッチの第１のオルダム継手機構５Ａは、図３に示すとおり、ねじ等を用いて作動子４に固定された作動子固定円板５Ａ４、出力軸３に嵌め込まれた支持円板５Ａ３、及び作動子固定円板５Ａ４と支持円板５Ａ３との間に配置された可動円板５Ａ１からなる。
なお、この第１実施例では、作動子４の出力軸側のオルダム継手機構５Ａと入力軸側のオルダム継手機構５Ｂとの、２個のオルダム継手機構が設置されているが、フリータイプ双方向クラッチ全体の軽量化等を図るときは、入力軸側のオルダム継手機構を省くことも可能である。
【００２５】
オルダム継手機構の詳細を示す図４から分かるように、可動円板５Ａ１の一方の面には横方向の直径上に延びる直線状突起５ＡＸが設けてあり、裏側の面には、それと直交する直線状突起５ＡＹが設けてある。直線状突起５ＡＸ、５ＡＹは、作動子固定円板５Ａ４、支持円板５Ａ３の対向する面に形成された直線状溝にそれぞれ嵌め合わされて、オルダム継手機構が構成される。支持円板５Ａ３に形成された中央の孔は、出力軸３の軸部に隙間なく嵌合し、支持円板５Ａ３の外周は、ハウジング１の内部空間１１に隙間なく嵌合している。また、入力軸２側に設置されたオルダム継手機構５Ｂにおいては、その支持円板とシールド体１Ｓとの間に波形ばね６が配置してあり、ハウジング１の内部空間１１に収容される入力軸２、出力軸３、作動子４等に対してスラスト力を付与している。
【００２６】
ここで、図１の第１実施例のフリータイプ双方向クラッチの作動について、図２を用いて説明する。
図２（ａ）の中央の縦断面図の矢印に示すように、入力軸２が、例えば、駆動源のモーターにより反時計方向（軸方向の左方から見て）に回転すると、入力軸２と一体に形成された円板部材２１が同方向に回転し、その凹部２１Ｈの周壁と作動子４の凸部４３とが当接して、作動子４に回転軸ｏの周りの反時計方向の回転トルクを付与する。
つまり、入力軸２の回転により、作動子４と円板部材２１とが一体となりロックされた状態となって、図２（ａ）の各矢印に示すとおり、共通の回転軸ｏの周りを回転する。作動子４の回転は、作動子固定円板で連結されたオルダム継手機構５Ａ、５Ｂを回転させるとともに、偏心輪３Ｅで結合された出力軸３を一体的に回転させることとなる。結局、入力軸２の回転は、作動子４、オルダム継手機構及び出力軸３の全体を回転させ、出力軸３に連なる機械装置、例えば、カーテンの巻き上げ機構に駆動力が伝達される。作動子４、オルダム継手機構５Ａ、５Ｂ等の入出力軸間の部材が全体的にロックされるこの駆動力の伝達は、入力軸２の回転方向が逆であっても同じように行われる。
【００２７】
入力軸２から出力軸３に回転が伝達されるときに当接する、入力軸２の凹部２１Ｈと作動子４の凸部４３とは、共に断面がほぼ正６角形に形成されているが、図１のＸ部拡大図に示すとおり、断面の正６角形状の１辺は、開き角度θが１６４°以上で１６８°以下の２直線により構成されている。このようにすると、凹部２１Ｈと凸部４３の周壁はわずかな凹凸面となり、この凹凸面の当接により入力軸２のトルクが作動子４を介して出力軸３に伝達される。そのため、入力軸２のトルクが増大しても滑りが発生することはなく、確実に出力軸３へのトルク伝達が行われることとなる。
【００２８】
これに対して、図２（ｂ）の中央の縦断面図における矢印に示すように、出力軸３側からの回転トルクにより、出力軸３が反時計方向（軸方向の左方から見て）に回転した場合には、作動子４に嵌め込まれた偏心輪３Ｅにより作動子４の中心が半径ｅの円周上を移動する。このとき、作動子４のほぼ正６角形をなす凸部４３は、円板部材２１の凹部２１Ｈの周壁に沿うような形で移動するのみであり、作動子４は自転することなく公転（搖動）する。
つまり、作動子４の公転により、作動子４及び凸部４３上の全ての点は、図２の下図のＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面における小円矢印のような軌跡を描いて移動するが、円板部材２１のほぼ正６角形をなす凹部２１Ｈの形状は、移動する凸部４３の包絡線として形成されており、凹部２１Ｈと凸部４３との間には所定の間隙が存在する。そのため、作動子４の公転は、円板部材２１には回転トルクを及ぼさず、入力軸２が停止したまま出力軸３が空転する。例えば、出力軸３に連なるカーテンの巻き上げ機構を駆動する動力伝達系では、駆動源のモーターを停止したまま、カーテンを手動で開閉することが可能である。
【００２９】
出力軸３が回転したときには、出力軸３側のオルダム継手機構５Ａにおける、出力軸３に嵌め込まれた支持円板５Ａ３は、回転せずに停止状態となる。そして、作動子４に固定された作動子固定円板５Ａ４は、可動円板５Ａ１の直線状突起５ＡＸと直線状突起５ＡＹに拘束されて自転が阻止される結果、作動子４は、自転することなく公転運動のみを行うように案内される。入力軸３側のオルダム継手機構５Ｂにおける、入力軸２に嵌め込まれた支持円板も同様な作動を行う。
図１に示す本発明の第１実施例のフリータイプ双方向クラッチでは、入力軸２側に設置されたオルダム継手機構５Ｂの支持円板とシールド体１Ｓとの間に波形ばね（周方向に凹凸が形成された環状のばね）６が配置してある。この波形ばね６により、オルダム継手機構５Ｂの支持円板（及びオルダム継手機構５Ａの支持円板５Ａ３）に対してスラスト力が付与され、その回転に対して抵抗トルクが生じるので、出力軸３が回転したときには、オルダム継手機構の支持円板の停止状態を確実に保持し、作動子４の自転を阻止することが可能となる。
【００３０】
次いで、本発明の第２実施例のフリータイプ双方向クラッチについて、図５及び図６により説明する。第２実施例のフリータイプ双方向クラッチは、第１実施例における入力軸の複数の凹部に代えて単一の環状の溝を形成し、これに入り込む作動子４の凸部として、単一の環状の突起を形成したものとなっており、これらの凹部及び凸部は、図７に示す従来のフリータイプ双方向クラッチと類似したものである。図５には、第２実施例のフリータイプ双方向クラッチの全体構造を示し、図６には、その構成部品を単体の状態で示す。図５及び図６において、図１等に示す第１実施例のものに対応する部品等については、同一の符号を付している。
【００３１】
図５に示すように、第２実施例のフリータイプ双方向クラッチは、断面の外形が矩形をなす固定のハウジング１と、回転可能な入力軸２及び出力軸３を備えている。入力軸２と出力軸３との間には作動子４が設置され、作動子４と出力軸３との間には第１のオルダム継手機構５Ａが配置されるとともに、作動子４と入力軸２との間には第２のオルダム継手機構５Ｂが配置される。第２実施例のフリータイプ双方向クラッチを構成するこれらの部品の中、第１実施例のものと異なるのは入力軸２及び作動子４であり、その他の部品は、第１実施例のものと同一の構造を備えている。
【００３２】
第２実施例における入力軸２には、第１実施例の円板部材よりも厚い（軸方向長さが大きい）円板部材２１が一体に形成されており、図５の断面Ａ−Ａに示すとおり、円板部材２１には、環状の溝となった単一の凹部２１Ｈが形成してある（図６も参照）。環状の凹部２１Ｈは、第１実施例の凹部とは異なって円板部材２１を貫通しておらず、内周及び外周の断面がほぼ正６角形（ただし、第１実施例のものと同様に、正６角形状の１辺は開き角度θが１６４°以上で１６８°以下の２直線により構成される）の形状をなす溝として形成される。入力軸２の凹部２１Ｈ内には、作動子４の凸部４３が入り込んでいる。
図５の断面Ａ−Ａに示すように、作動子４の凸部４３は、作動子４の円板部４１の入力軸２側に立設された、断面がほぼ正６角形をなす環状の壁である。作動子４と入力軸２とが組み合わされたときに、凸部４３が入力軸２の凹部２１Ｈ内に入り込むが、凸部４３と凹部２１Ｈとの間には、第２実施例のフリータイプ双方向クラッチと同様に、入力軸２が停止した状態において作動子４の公転を許容するよう所定の間隙が設定されている。
【００３３】
作動子４は、共通の回転軸ｏの回りの公転が可能となるよう、出力軸３に一体的に設けられた断面円形の偏心輪３Ｅに嵌め合わされている。また、作動子４と出力軸３との間には、作動子４の公転運動を案内する第１のオルダム継手機構５Ａが設置され、入力軸２との間にも、第２のオルダム継手機構５Ｂが設置される。オルダム継手機構５Ａ、５Ｂは、第１実施例のものと同様な構成であるけれども、第２実施例のオルダム継手機構では、図６に示すとおり、作動子固定円板５Ａ４の外周に等間隔に突起５Ｐが形成してあり、これを作動子４の外周の切欠き４Ｒに圧入することにより、作動子固定円板５Ａ４を作動子４に固定している。
【００３４】
第２実施例のフリータイプ双方向クラッチの作動は、基本的には第２実施例のものと変わりはない。すなわち、入力軸２が回転すると、入力軸２と一体に形成された円板部材２１が同方向に回転し、その凹部２１Ｈの周壁と作動子４の凸部４３とが当接して、作動子４に回転軸ｏの周りの回転トルクを付与する。これにより、作動子固定円板で連結されたオルダム継手機構５Ａ、５Ｂを回転させるとともに、偏心輪３Ｅで結合された出力軸３を一体的に回転させることとなる。
また、出力軸３が回転した場合には、作動子４に嵌め込まれた偏心輪３Ｅにより作動子４の中心が半径ｅの円周上を移動し、このとき、作動子４のほぼ正６角形をなす環状の凸部４３は、円板部材２１の同じく環状の凹部２１Ｈの周壁に沿うような形で移動するのみである。作動子４は、両側のオルダム継手機構５Ａ、５Ｂに案内されて自転することなく公転し、入力軸２が停止したまま出力軸３が空転する。
【００３５】
以上詳述したように、本発明は、入力軸と出力軸との間に偏心した作動子を設置し、出力軸が回転したときはこの作動子を公転させることにより入力軸への回転伝達を遮断するフリータイプ双方向クラッチにおいて、作動子と出力軸との間にオルダム継手機構を介在させることにより、作動子の自転を確実に阻止し、出力軸が回転したときに作動子を円滑に公転させるようにしたものである。上記の実施例では、入力軸に凹部を設け作動子に凸部を設けているが、凹部と凸部を設ける部材を逆にすることも可能である。さらに、凹部と凸部の断面形状を、正６角形以外の多角形形状とするなど、上記の実施例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】
【００３６】
１  ハウジング
２  入力軸
２１  円板部材
２１Ｈ  凹部
３  出力軸
３Ｅ  偏心輪
４  作動子
４３  凸部
５Ａ（５Ｂ）  オルダム継手機構
５Ａ４  作動子固定円板
５Ａ３  支持円板
５Ａ１  可動円板
６  波形ばね
【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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