(57)【要約】【課題】入出力部材間での回転の伝達と遮断を切り替える機能と、回転伝達を行わないときに出力側の被駆動部材の位置を保持する機能を有し、かつ、入出力間のトルク伝達効率が高く、組込時の配置が容易なクラッチユニットを提供する。【解決手段】入力プーリ（入力部材）１と、出力軸（出力部材）２と、入力プーリ１から入力された回転の伝達と遮断を行う第１クラッチ３と、第１クラッチ３の回転伝達状態と回転遮断状態を切り替えるブレーキ４と、第１クラッチ３と出力軸２に連結され、第１クラッチ３から伝達された回転を出力軸２に伝達し、出力軸２に加えられる逆入力トルクに対してはロックして出力軸２を停止させる第２クラッチ５とからなる構成とし、各クラッチ３、５に楔作用のローラ３３、５３をもつものを採用することにより、ウォーム機構を用いたものに比べてトルク伝達効率が高く、組込時の制約が少ないものとした。【選択図】図１
2019168085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力部材と、出力部材と、前記入力部材に連結され、入力部材から入力された回転の伝達と遮断を行う第１クラッチと、前記第１クラッチに連結され、第１クラッチの回転伝達状態と回転遮断状態を切り替えるブレーキと、前記第１クラッチと出力部材に連結され、第１クラッチから伝達された回転を出力部材に伝達し、出力部材に加えられる逆入力トルクに対してはロックして出力部材を停止させる第２クラッチとを備え、
前記第１クラッチは、前記入力部材と一体回転する第１外輪の径方向内側に第１内輪を配し、前記第１内輪の外周面にカム面を周方向に複数設けて、前記第１外輪の内周円筒面と第１内輪の各カム面との間に周方向の両側で次第に狭小となる楔形空間を形成し、これらの各楔形空間に一対のローラとそのローラを一つずつ楔形空間の両側の狭小部へ押し込むばねを組み込み、前記各楔形空間の周方向両側に挿入される柱部を有する第１ロック解除片を、前記第１内輪と同一軸心のまわりに回転する制御軸に固定したものであり、
前記ブレーキは、前記制御軸を回転不能に拘束する状態と前記制御軸を回転可能に解放する状態とを切り替える操作が行えるものであり、
前記第２クラッチは、固定部材に固定された第２外輪の径方向内側に前記出力部材と一体回転する第２内輪を配し、前記第２内輪と前記第１クラッチの第１内輪との間に、第１内輪の回転を僅かな角度遅れをもって第２内輪に伝達するトルク伝達手段を設け、前記第２内輪の外周面にカム面を周方向に複数設けて、前記第２外輪の内周円筒面と第２内輪の各カム面との間に周方向の両側で次第に狭小となる楔形空間を形成し、これらの各楔形空間に一対のローラとそのローラを一つずつ楔形空間の両側の狭小部へ押し込むばねを組み込み、前記各楔形空間の周方向両側に挿入される柱部を有する第２ロック解除片を、前記第１クラッチの第１内輪に固定したものであり、
前記ブレーキが前記制御軸を回転可能に解放した状態で、前記入力部材に入力トルクが加えられると、前記第１クラッチでは、前記第１外輪が前記各楔形空間の一対のローラのうちの回転方向前側のローラを介してロックした第１内輪と一体に回転し、前記第２クラッチでは、前記第１内輪に固定された第２ロック解除片が、前記各楔形空間の一対のローラのうちの回転方向後側のローラを押して前記第２外輪と第２内輪のロック状態を解除した後に、前記トルク伝達手段によって前記第１内輪の回転が前記第２内輪および出力部材に伝達され、
前記ブレーキが前記制御軸を回転不能に拘束した状態で、前記入力部材に入力トルクが加えられると、前記第１クラッチでは、前記回転方向前側のローラが前記制御軸に固定された第１ロック解除片の柱部に当接して停止することにより、前記第１外輪と第１内輪のロック状態が解除されて第１外輪および入力部材が空転し、前記第２クラッチの第２内輪および出力部材には回転が伝達されないようになっているクラッチユニット。
【請求項２】
前記ブレーキが、非通電時は前記制御軸を回転不能に拘束し、通電時は前記制御軸を回転可能に解放する無励磁型電磁ブレーキであることを特徴とする請求項１に記載のクラッチユニット。
【請求項３】
前記入力部材または前記第１クラッチの第１外輪に、前記入力部材に入力トルクが加えられたときに回転を出力する出力部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のクラッチユニット。
【請求項４】
前記出力部材に、出力部材の回転を減速して出力する減速機構が連結されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のクラッチユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力側から出力側への回転の伝達と遮断を切り替える機能と、回転の伝達を行わないときに出力側の被駆動部材の位置を保持する機能を有するクラッチユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ駆動によって被駆動部材を作動させる装置では、入力側から出力側への回転の伝達と遮断を切り替えることができ、かつ、回転の伝達を行わないときには被駆動部材の位置を保持できるクラッチユニットが必要とされる場合がある。
【０００３】
上記のような機能を有するクラッチユニットとしては、例えば特許文献１で提案されているものがある。この特許文献１のクラッチユニットは、入力部材と一体回転する外輪の径方向内側に出力部材と一体回転する内輪を配し、その内輪の外周面にカム面を周方向に複数設けて、外輪の内周円筒面と内輪の各カム面との間に周方向の両側で次第に狭小となる楔形空間を形成し、これらの各楔形空間に一対のローラとそのローラを一つずつ楔形空間の両側の狭小部へ押し込むばねを組み込み、各楔形空間の周方向両側に挿入される柱部を有するロック解除片を、内輪と同一軸心のまわりに回転する制御軸（ブレーキ軸）に固定し、その制御軸をブレーキ（励磁型電磁ブレーキ）に連結するとともに、入力部材の入力側にセルフロック機能を有するウォーム機構を組み込んだものである。
【０００４】
そして、上記の構成により、ブレーキが制御軸を回転可能に解放した状態（以下、「ＯＦＦ状態」と称する。）で、駆動モータからウォーム機構を介して入力部材に入力トルクが加えられると、入力部材と一体回転する外輪が各楔形空間の一対のローラのうちの回転方向前側のローラを介して内輪とロックして、外輪の回転が内輪および出力部材に伝達され、ブレーキが制御軸を回転不能に拘束した状態（以下、「ＯＮ状態」と称する。）で入力部材に入力トルクが加えられたときは、回転方向前側のローラが制御軸に固定されたロック解除片の柱部に当接して停止し、外輪と内輪のロック状態が解除されて、外輪の回転が内輪および出力部材に伝達されず、外輪および入力部材が空転するようになっている。すなわち、駆動モータの駆動中にブレーキのＯＮ状態とＯＦＦ状態の切替操作（以下、単に「ＯＮ・ＯＦＦ操作」とも称する。）を行うだけで、入力側から出力側への回転の伝達と遮断を切り替えることができる。
【０００５】
また、駆動モータの停止中は、被駆動部材が受ける重力等の外力が、出力部材、内輪、ローラおよび外輪を介して入力部材に逆入力トルクとして加えられても、ウォーム機構のロック動作によって入力部材および外輪が停止するので、内輪および出力部材も停止し、被駆動部材の位置を保持することができる。なお、ブレーキＯＮ状態で駆動モータの駆動により外輪が空転しているときは、ブレーキの制御軸に対するブレーキ力がロック解除片およびローラを介して内輪および出力部材の回転を規制することにより、被駆動部材の位置を保持できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−１１４２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１で提案されているクラッチユニットは、駆動モータ停止中に被駆動部材の位置を保持するために、入力部材の入力側にセルフロック機能を有するウォーム機構を組み込んでいるので、入力側から出力側へのトルク伝達の効率が低いという問題がある。
【０００８】
また、ウォーム機構の構造上、そのウォーム歯車と入力部材はそれぞれの軸心が直交するように配置する必要があるので、機械装置に組み込む際に、ウォーム歯車よりも入力側の各部材と入力部材よりも出力側の各部材との位置関係に対する制約によって配置の自由度が狭められるという難点がある。
【０００９】
そこで、本発明は、入出力部材間での回転の伝達と遮断を切り替える機能と、回転伝達を行わないときに出力側の被駆動部材の位置を保持する機能を有し、かつ、入出力間のトルク伝達効率が高く、組込時の配置が容易なクラッチユニットを提供することを課題とする。
【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、本発明のクラッチユニットは、入力部材と、出力部材と、前記入力部材に連結され、入力部材から入力された回転の伝達と遮断を行う第１クラッチと、前記第１クラッチに連結され、第１クラッチの回転伝達状態と回転遮断状態を切り替えるブレーキと、前記第１クラッチと出力部材に連結され、第１クラッチから伝達された回転を出力部材に伝達し、出力部材に加えられる逆入力トルクに対してはロックして出力部材を停止させる第２クラッチとを備え、
前記第１クラッチは、前記入力部材と一体回転する第１外輪の径方向内側に第１内輪を配し、前記第１内輪の外周面にカム面を周方向に複数設けて、前記第１外輪の内周円筒面と第１内輪の各カム面との間に周方向の両側で次第に狭小となる楔形空間を形成し、これらの各楔形空間に一対のローラとそのローラを一つずつ楔形空間の両側の狭小部へ押し込むばねを組み込み、前記各楔形空間の周方向両側に挿入される柱部を有する第１ロック解除片を、前記第１内輪と同一軸心のまわりに回転する制御軸に固定したものであり、
前記ブレーキは、前記制御軸を回転不能に拘束する状態（ＯＮ状態）と前記制御軸を回転可能に解放する状態（ＯＦＦ状態）とを切り替える操作（ＯＮ・ＯＦＦ操作）が行えるものであり、
前記第２クラッチは、固定部材に固定された第２外輪の径方向内側に前記出力部材と一体回転する第２内輪を配し、前記第２内輪と前記第１クラッチの第１内輪との間に、第１内輪の回転を僅かな角度遅れをもって第２内輪に伝達するトルク伝達手段を設け、前記第２内輪の外周面にカム面を周方向に複数設けて、前記第２外輪の内周円筒面と第２内輪の各カム面との間に周方向の両側で次第に狭小となる楔形空間を形成し、これらの各楔形空間に一対のローラとそのローラを一つずつ楔形空間の両側の狭小部へ押し込むばねを組み込み、前記各楔形空間の周方向両側に挿入される柱部を有する第２ロック解除片を、前記第１クラッチの第１内輪に固定したものであり、
前記ブレーキが前記制御軸を回転可能に解放した状態（ＯＦＦ状態）で、前記入力部材に入力トルクが加えられると、前記第１クラッチでは、前記第１外輪が前記各楔形空間の一対のローラのうちの回転方向前側のローラを介してロックした第１内輪と一体に回転し、前記第２クラッチでは、前記第１内輪に固定された第２ロック解除片が、前記各楔形空間の一対のローラのうちの回転方向後側のローラを押して前記第２外輪と第２内輪のロック状態を解除した後に、前記トルク伝達手段によって前記第１内輪の回転が前記第２内輪および出力部材に伝達され、
前記ブレーキが前記制御軸を回転不能に拘束した状態（ＯＮ状態）で、前記入力部材に入力トルクが加えられると、前記第１クラッチでは、前記回転方向前側のローラが前記制御軸に固定された第１ロック解除片の柱部に当接して停止することにより、前記第１外輪と第１内輪のロック状態が解除されて第１外輪および入力部材が空転し、前記第２クラッチの第２内輪および出力部材には回転が伝達されない構成とした。
【００１１】
上記の構成によれば、ブレーキのＯＮ・ＯＦＦ操作によって、入力部材に入力トルクが加えられるときに、出力側への回転伝達を行う状態と回転伝達を遮断する状態とを切り替えることができ、回転伝達を行わないときには、出力側の被駆動部材から出力部材に逆入力トルクが加えられても、第２クラッチのロック動作によって出力部材が停止し、被駆動部材の位置を保持することができる。そして、その構造にはウォーム機構のようなトルク伝達効率の低い部分がないし、機械装置に組み込む際には、入力側の駆動モータと出力側の被駆動部材とを同軸に配することができるので、配置が容易である。
【００１２】
ここで、前記ブレーキとしては、非通電時は前記制御軸を回転不能に拘束し、通電時は前記制御軸を回転可能に解放する無励磁型電磁ブレーキを採用することができる。
【００１３】
また、本発明のクラッチユニットでは、前記入力部材または前記第１クラッチの第１外輪に、前記入力部材に入力トルクが加えられたときに回転を出力する出力部が設けられている構成とすることができる。このようにすれば、入力部材または第１外輪の出力部からの出力を第１出力、出力部材からの出力を第２出力として、入力部材への１つの入力に対して第１出力と第２出力を同時に行ったり、第１出力のみを行ったりできるようになる。
【００１４】
また、前記出力部材に、出力部材の回転を減速して出力する減速機構が連結されている構成とすることもできる。このようにすれば、被駆動部材が受ける外力に応じて減速機構の減速比を適切に設定することにより、第１クラッチおよび第２クラッチの設計の自由度を大きくできるので、各クラッチのサイズ等を一定にして、クラッチユニット全体の形状を汎用性のあるものに統一できるようになる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のクラッチユニットは、上述したように、ブレーキのＯＮ・ＯＦＦ操作によって、入力部材に入力トルクが加えられるときに、入出力部材間での回転の伝達と遮断を切り替えることができ、回転伝達を行わないときには、第２クラッチの作用によって出力側の被駆動部材の位置を保持することができる。
【００１６】
そして、回転伝達を行わないときに被駆動部材の位置を保持する第２クラッチは、同様の機能を果たすウォーム機構よりもトルク伝達効率が高いので、クラッチユニット全体としても、ウォーム機構を用いた従来のものよりも入出力間のトルク伝達効率の高いものとすることができる。また、ウォーム機構を用いたものに比べると、機械装置に組み込む際に各部材の位置関係に対する制約が少なく、配置が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態のクラッチユニットの縦断正面図（ブレーキＯＮ状態）
【図２】図１のII−II線に沿った断面図
【図３】図１のIII−III線に沿った断面図
【図４】図１のクラッチユニットのブレーキＯＦＦ状態の縦断正面図
【図５】図２に対応してブレーキＯＮ状態の第１クラッチの動作を説明する断面図
【図６】図３に対応してブレーキＯＮ状態の第２クラッチの動作を説明する断面図
【図７】図２に対応してブレーキＯＦＦ状態の第１クラッチの動作を説明する断面図
【図８】図３に対応してブレーキＯＦＦ状態の第２クラッチの動作を説明する断面図
【図９】図３に対応して図８に続く第２クラッチの動作を説明する断面図
【図１０】第２実施形態のクラッチユニットの縦断正面図（ブレーキＯＮ状態）
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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９は第１の実施形態を示す。このクラッチユニットは、図１に示すように、入力部材としての入力プーリ１と、出力部材としての出力軸２と、入力プーリ１に連結される第１クラッチ３と、第１クラッチ３に連結されるブレーキ４と、第１クラッチ３と出力軸２の間に設けられる第２クラッチ５とを備え、そのブレーキ４と第２クラッチ５がそれぞれ固定部材であるハウジング６に支持されている。その入力プーリ１は、これに巻き掛けられた入力ベルト７を介して、図示省略した駆動モータから入力トルクを加えられるようになっている。また、出力軸２は、外周に形成されたキー溝２ａで図示省略した被駆動部材に連結されるようになっている。
【００１９】
前記第１クラッチ３は、図１および図２に示すように、入力プーリ１の径方向内側に配される第１外輪３１と、第１外輪３１の径方向内側に配される第１内輪３２と、第１外輪３１の内周面と第１内輪３２の大径部の外周面との間に組み込まれる複数のローラ３３およびコイルばね３４と、ローラ３３を挟んでコイルばね３４と対向する位置に挿入される柱部３５ａを有する第１ロック解除片３５と、第１内輪３２と同一軸心のまわりに回転するように配され、第１ロック解除片３５が固定される制御軸３６とで構成されている。なお、コイルばねは、板ばね等の他の弾性部材に代えることもできる。
【００２０】
この第１クラッチ３の第１外輪３１は、入力プーリ１の内周に嵌合固定されることにより、入力プーリ１と一体回転するようになっている。そして、その軸方向の両端部よりも内径の小さい中央部の内周円筒面が径方向でローラ３３およびコイルばね３４と対向している。
【００２１】
一方、第１内輪３２は、その円形の軸穴３２ａに制御軸３６の断面小判形の中央部３６ａが摺動自在に挿入されている。そして、一端側に設けられた大径部の外周面が径方向でローラ３３およびコイルばね３４と対向しており、他端側の小径部が、後述するように、第２クラッチ５の入力側に連結されている。また、この第１内輪３２の小径部と第１外輪３１の他端部との間、および制御軸３６の一端側の大径部と第１外輪３１の一端部との間にはそれぞれ軸受８、９が組み込まれ、第１外輪３１、第１内輪３２および制御軸３６がスムーズに相対回転できるようになっている。
【００２２】
また、第１内輪３２の大径部の外周には、径方向と直交するカム面３２ｂが周方向に複数設けられ、これらの各カム面３２ｂと第１外輪３１の中央部の内周円筒面との間に周方向の両側で次第に狭小となる楔形空間３７が形成されている。そして、これらの各楔形空間３７に、一対のローラ３３がそのローラ３３を一つずつ楔形空間３７の両側の狭小部に押し込むコイルばね３４を挟んだ状態で配され、各楔形空間３７の狭小部に押し込まれたローラ３３を介して第１外輪３１と第１内輪３２がロックするようになっている。また、各楔形空間３７の周方向両側には第１ロック解除片３５の柱部３５ａが挿入されており、その第１ロック解除片３５は制御軸３６の中央部３６ａの外周に隙間なく嵌合固定されている。
【００２３】
前記第２クラッチ５は、図１および図３に示すように、ハウジング６の柱部６ａに固定される第２外輪５１と、第２外輪５１の径方向内側に配される第２内輪５２と、第２外輪５１の内周面と第２内輪５２の大径部の外周面との間に組み込まれる複数のローラ５３およびコイルばね５４と、ローラ５３を挟んでコイルばね５４と対向する位置に挿入される柱部５５ａを有する第２ロック解除片５５と、第１クラッチ３の第１内輪３２に一体成形され、第２ロック解除片５５が固定される中間軸５６とで構成されている。なお、コイルばねは、板ばね等の他の弾性部材に代えることもできる。
【００２４】
この第２クラッチ５の第２外輪５１は、ハウジング６の柱部６ａの軸穴内周に嵌合固定されている。そして、その軸方向の両端部よりも内径の小さい中央部の内周円筒面が径方向でローラ５３およびコイルばね５４と対向している。また、この第２外輪５１の一端部と中間軸５６の一端側の大径部との間に、中間軸５６を回転自在に支持する軸受１０が組み込まれている。
【００２５】
一方、第２内輪５２は、その一端面に中間軸５６の断面小判形の係合部５６ａが挿入される係合穴５２ａが設けられており、一端側に設けられた大径部の外周面が径方向でローラ５３およびコイルばね５４と対向し、他端側の小径部が出力軸２と一体に形成されている。また、この第２内輪５２の小径部と第２外輪５１の他端部との間に、第２内輪５２を回転自在に支持する軸受１１が組み込まれている。
【００２６】
また、第２内輪５２の大径部の外周には、径方向と直交するカム面５２ｂが周方向に複数設けられ、これらの各カム面５２ｂと第２外輪５１の中央部の内周円筒面との間に周方向の両側で次第に狭小となる楔形空間５７が形成されている。そして、これらの各楔形空間５７に、一対のローラ５３がそのローラ５３を一つずつ楔形空間５７の両側の狭小部に押し込むコイルばね５４を挟んだ状態で配され、各楔形空間５７の狭小部に押し込まれたローラ５３を介して第２外輪５１と第２内輪５２がロックするようになっている。また、各楔形空間５７の周方向両側には第２ロック解除片５５の柱部５５ａが挿入されており、その第２ロック解除片５５は中間軸５６の係合部５６ａの外周に隙間なく嵌合固定されている。
【００２７】
また、中間軸５６は、一端面に設けられた円形の軸穴に制御軸３６の小径円筒部３６ｂが摺動自在に挿入されており、制御軸３６と同一軸心のまわりに第１クラッチ３の第１内輪３２と一体に回転するようになっている。
【００２８】
そして、第２内輪５２の係合穴５２ａは、中間軸５６の係合部５６ａを挿入したときに僅かな回転方向の隙間が生じるように形成されており、これにより、第１クラッチ３の第１内輪３２の回転を、中間軸５６を介して僅かな角度遅れをもって第２内輪５２および出力軸２に伝達するトルク伝達手段が構成されている。
【００２９】
ここで、第１クラッチ３と第２クラッチ５は、各部材の径方向寸法が同一に形成されているが、第１クラッチ３の組込状態における各ローラ３３とこれに隣接する第１ロック解除片３５の柱部３５ａとの隙間Ａ／２（図２参照）は、第２クラッチ５の組込状態における各ローラ５３とこれに隣接する第２ロック解除片５５の柱部５５ａとの隙間Ｂ／２（図３参照）よりも小さく設定されている。
【００３０】
また、第２クラッチ５においては、後述するように組込状態から中間軸５６が第２ロック解除片５５と一体に回転して、第２ロック解除片５５の柱部５５ａが回転方向後側のローラ５３に当接したときに、中間軸５６の係合部５６ａと第２内輪５２の係合穴５２ａとの間の回転方向隙間が残るように設定されている。
【００３１】
前記ブレーキ４は、図１に示すように、可撓性を有する材料で形成され、制御軸３６の一端面に固定されたブレーキ板４１と、ブレーキ板４１の一側面と軸方向で対向する摩擦板４２と、ブレーキ板４１の他側面と軸方向で対向するアーマチュア４３と、アーマチュア４３をブレーキ板４１に押し付ける複数のブレーキばね４４と、制御軸３６の径方向外側に配され、通電によりアーマチュア４３をブレーキばね４４の弾力に抗してブレーキ板４１から離反させる電磁石４５とを備えた無励磁型電磁ブレーキである。
【００３２】
このブレーキ４の電磁石４５はハウジング６の台部６ｂに固定されており、電磁石４５と制御軸３６との間には、制御軸３６を回転自在に支持する軸受１２、および制御軸３６に対する回転抵抗ともなるシール部材１３が組み込まれている。また、摩擦板４２は電磁石４５の一側面にボルト止めされており、ブレーキばね４４は、電磁石４５のアーマチュア４３との対向面に設けられた凹部に弾性圧縮状態で保持されてアーマチュア４３を押圧している。
【００３３】
そして、電磁石４５に通電していないときには、ブレーキばね４４がアーマチュア４３をブレーキ板４１に押し付けることにより、アーマチュア４３に押されたブレーキ板４１が電磁石４５に固定された摩擦板４２に押し付けられ、電磁石４５に通電すると、図４に示すように、電磁石４５がアーマチュア４３を吸引してブレーキばね４４の弾力に抗して軸方向移動させ、ブレーキ板４１から離反させる。すなわち、非通電時はブレーキ板４１とこれに連結された制御軸３６を回転不能に拘束するブレーキＯＮ状態となり、通電時はブレーキ板４１および制御軸３６を回転可能に解放するブレーキＯＦＦ状態となる。
【００３４】
次に、このクラッチユニットの動作について説明する。まず、ブレーキ４の電磁石４５に通電していないブレーキＯＮ状態では、前述のように、ブレーキ４によって第１クラッチ３の制御軸３６とこれに固定されている第１ロック解除片３５が回転不能に拘束されている。この状態で入力プーリ１に入力トルクが加えられると、第１クラッチ３では、図５に示すように、第１外輪３１と第１内輪３２とが各楔形空間３７の一対のローラ３３のうちの回転方向前側のローラ３３を介してロックした状態で僅かに回転した後、回転方向前側のローラ３３が第１ロック解除片３５の柱部３５ａに当接して停止する。これにより、回転方向前側のローラ３３がコイルばね３４の弾性力に抗して相対的に楔形空間３７の広大部へ移動し、第１外輪３１と第１内輪３２のロック状態が解除されて第１内輪３２も停止し、第１外輪３１のみが入力プーリ１とともに空転するようになる。
【００３５】
このとき、第２クラッチ５では、図６に示すように、第１クラッチ３の第１内輪３２の僅かな回転に伴い、第１内輪３２に一体形成された中間軸５６と中間軸５６に固定された第２ロック解除片５５が僅かに回転する。しかし、前述のように、第２ロック解除片５５の柱部５５ａとローラ５３との隙間が第１クラッチ３の第１ロック解除片３５の柱部３５ａとローラ３３との隙間よりも広いため、第１内輪３２が停止したときには、第２ロック解除片５５の柱部５５ａはローラ５３に当接せず、中間軸５６の係合部５６ａも第２内輪５２の係合穴５２ａに係合しない状態で停止する。したがって、第２内輪５２および出力軸２には回転伝達されない。
【００３６】
また、第２外輪５１と第２内輪５２のロック状態が維持されるので、被駆動部材が受ける重力等の外力が出力軸２から第２内輪５２に逆入力トルクとして加えられても、第２内輪５２および出力軸２が回転することはなく、被駆動部材の位置が保持される。
【００３７】
一方、ブレーキ４の電磁石４５に通電したブレーキＯＦＦ状態では、前述のように、第１クラッチ３の制御軸３６と第１ロック解除片３５がブレーキ４から回転可能に解放されている。この状態で入力プーリ１に入力トルクが加えられると、第１クラッチ３では、図７に示すように、第１外輪３１と第１内輪３２とが、回転方向前側のローラ３３を介してロックし、その回転方向前側のローラ３３で第１ロック解除片３５の柱部３５ａを押し動かしていく状態で一体に回転し続ける。これにより、第１ロック解除片３５と一体に制御軸３６およびブレーキ４の摩擦板４２も共回りする。
【００３８】
このとき、第２クラッチ５では、まず、図８に示すように、第１内輪３２と一体の中間軸５６が回転することにより、中間軸５６に固定された第２ロック解除片５５の柱部５５ａが、各楔形空間５７の一対のローラ５３のうちの回転方向後側のローラ５３をコイルばね５４の弾性力に抗して楔形空間５７の広大部へ移動させ、第２外輪５１と第２内輪５２のロック状態を解除する。その後、図９に示すように、中間軸５６がさらに回転して、その係合部５６ａと第２内輪５２の係合穴５２ａとが係合すると、中間軸５６の回転が第２内輪５２および出力軸２に伝達されるようになる。
【００３９】
そして、入力プーリ１へ入力トルクを供給する駆動モータを停止させて、入力側から出力側への回転伝達を止めると、第１クラッチ３では、第１外輪３１と第１内輪３２とが、ローラ３３を介してロックした状態で停止するが、回転可能に解放されている制御軸３６および第１ロック解除片３５は慣性により回転し続けようとする。このとき、第１ロック解除片３５の柱部５５ａが回転方向前側のローラ３３から離れると、次に入力トルクが加えられたときの動作に遅れが生じやすい。このため、この実施形態では、制御軸３６を支持する軸受１２の内部の潤滑剤およびブレーキ４のシール部材１３の制御軸３６に対する回転抵抗を適切に調整することにより、第１ロック解除片３５の柱部３５ａが回転方向前側のローラ３３から大きく離れないうちに制御軸３６および第１ロック解除片３５が停止するようにしている。
【００４０】
また、第２クラッチ５においては、それまでの回転方向の後側のローラ５３は第２ロック解除片５５の柱部５５ａに押されたままロック解除状態で停止するが、回転方向前側のローラ５３はコイルばね５４の弾性力によってロック状態に戻る。このため、このときの出力軸２の挙動は、出力軸２および第２内輪５２が被駆動部材から受ける逆入力トルクの方向によって若干異なる。すなわち、逆入力トルクの方向がそれまでの回転方向と逆の場合には、第２内輪５２がそれまでの回転方向前側であったローラ５３を介して第２外輪５１とロックして動かないので、出力軸２も動かず被駆動部材の位置が保持される。一方、逆入力トルクの方向がそれまでの回転方向と同じ場合には、第２内輪５２がその方向に僅かに回転し、回転方向後側のローラ５３が相対的に楔形空間５７の狭小部へ移動してロック状態となると、第２内輪５２および出力軸２が停止して被駆動部材の位置が保持されるようになる。
【００４１】
なお、上記の動作の説明で参照した図５乃至図９は、入力プーリ１を左回転させる入力トルクが加えられた場合の動作を記載したものであるが、入力プーリ１を右回転させる入力トルクが加えられた場合も、各部材の回転方向以外は同じ動作となる。
【００４２】
また、入力側から出力側への回転伝達を止める際は、駆動モータの運転中にブレーキ４の電磁石４５への通電を停止してブレーキＯＮ状態とし、第１外輪３１と入力プーリ１を空転させる（図５の状態とする）こともできる。このようにすれば、駆動モータを停止させることなく、ブレーキ４のＯＮ・ＯＦＦ操作だけで、入力側から出力側への回転の伝達と遮断を切り替えられるようになる。しかし、この場合は、ブレーキ４がＯＦＦ状態からＯＮ状態となって制御軸３６および第１ロック解除片３５が停止した瞬間に、それまで回転していた他の各部材の慣性による大きな衝撃がローラ３３から第１ロック解除片３５および制御軸３６を介してブレーキ４に加わるので、その衝撃を十分に吸収できるだけのブレーキ力を有するブレーキ４が必要となり、ブレーキ４およびクラッチユニット全体が大型化しやすい。
【００４３】
このため、この実施形態で入力側から出力側への回転伝達を止めるときは、前述のように駆動モータを停止させた後にブレーキＯＮ状態とする順番で操作を行うことにより、回転伝達遮断動作がスムーズに行われるようにするとともに、ブレーキ４に必要とされるブレーキ力を小さくして、ブレーキ４の小型化を図っている。
【００４４】
このクラッチユニットは、上述したように、ブレーキ４のＯＮ・ＯＦＦ操作によって、入力プーリ１に入力トルクが加えられるときに、入力プーリ１と出力軸２の間での回転の伝達と遮断を切り替えることができ、回転伝達を行わないときには、第２クラッチ５の作用によって出力軸２に連結される被駆動部材の位置を保持することができる。
【００４５】
そして、その第２クラッチ５は同様の機能を果たすウォーム機構よりもトルク伝達効率が高いので、クラッチユニット全体としても、ウォーム機構を用いた従来のものよりも入出力間のトルク伝達効率が高いものとなっている。また、ウォーム機構を用いたものに比べると、駆動モータと被駆動部材とを同軸に配することができるため、機械装置に組み込む際に各部材の位置関係に対する制約が少なく、配置が容易という利点もある。
【００４６】
図１０は第２の実施形態を示す。この実施形態は、第１実施形態をベースとして、入力プーリ１の入力ベルト７が巻き掛けられる入力部１ａ（および入力ベルト７）の幅を狭くし、その入力部１ａに隣接するように設けた出力部１ｂに出力ベルト１４を巻き掛けて、入力プーリ１に入力トルクが加えられたときにその回転を出力部１ｂから出力ベルト１４を介して外部に出力するようにしている。これにより、入力プーリ１の出力部１ｂからの出力を第１出力、出力軸２からの出力を第２出力として、入力プーリ１への１つの入力に対して第１出力と第２出力を同時に行ったり、第１出力のみを行ったりできるようになっている。なお、第１出力は第１クラッチ３の第１外輪３１から行うようにしてもよい。
【００４７】
また、この第２実施形態では、出力軸２を減速機構１５を介して被駆動部材Ａに連結している。この減速機構１５は、出力軸２の外周に固定されるウェイブジェネレータ１５ａと、ウェイブジェネレータ１５ａの径方向外側に配されるクロスローラ軸受１６の内輪の一部と一体形成されたサーキュラースプライン１５ｂと、ウェイブジェネレータ１５ａとサーキュラースプライン１５ｂとの間に一部を挟まれるフレックススプライン１５ｃとからなる波動歯車装置である。そして、サーキュラースプライン１５ｂ（クロスローラ軸受１６の内輪）に被駆動部材Ａが取り付けられ、フレックススプライン１５ｃがクロスローラ軸受１６の外輪とともにハウジング６の柱部６ａに固定されることにより、出力軸２の回転を減速してサーキュラースプライン１５ｂから被駆動部材Ａに出力するようになっている。
【００４８】
この減速機構１５の減速比は、被駆動部材Ａが受ける外力に応じて適切に設定することができる。したがって、第１クラッチ３および第２クラッチ５の設計の自由度が大きく、各クラッチ３、５のサイズ等を一定にして、クラッチユニット全体の形状を汎用性のあるものに統一することができる。
【００４９】
なお、上述した各実施形態では、ブレーキとして、無励磁型電磁ブレーキを用いたが、クラッチユニットが組み込まれる機械装置によっては、励磁型電磁ブレーキや手動でＯＮ・ＯＦＦ操作を行うものを使用することもできる。
【００５０】
また、本発明は、入出力部材間で正逆両方向の回転の伝達と遮断を切り替える機能を有するクラッチユニットに関するものであるが、入力部材の回転方向が一方向に限定されているクラッチユニットにも応用することができる。その場合は、第１クラッチおよび第２クラッチの楔形空間を周方向の片側で次第に狭小となるように形成し、各楔形空間に組み込まれるローラを一つにすることにより、構造の簡素化が図れる。
【符号の説明】
【００５１】
１  入力プーリ（入力部材）
１ａ  入力部
１ｂ  出力部
２  出力軸（出力部材）
３  第１クラッチ
４  ブレーキ（無励磁型電磁ブレーキ）
５  第２クラッチ
６  ハウジング（固定部材）
７  入力ベルト
１４  出力ベルト
１５  減速機構（波動歯車装置）
１６  クロスローラ軸受
３１  第１外輪
３２  第１内輪
３２ｂ  カム面
３３  ローラ
３４  コイルばね
３５  第１ロック解除片
３５ａ  柱部
３６  制御軸
３７  楔形空間
５１  第２外輪
５２  第２内輪
５２ｂ  カム面
５３  ローラ
５４  コイルばね
５５  第２ロック解除片
５５ａ  柱部
５６  中間軸
５７  楔形空間
Ａ  被駆動部材
【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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【図９】
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【図１０】
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