(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の回転軸を中心として回転可能な入力部材及び出力部材を備え、前記入力部材からの正・逆方向の回転は前記出力部材に伝達されるとともに、前記出力部材から前記入力部材への回転の伝達は、前記出力部材が回転不能となって遮断されるロックタイプ双方向クラッチであって、
前記入力部材には円筒形状の偏心輪が、前記出力部材には出力内歯歯車が夫々設けられており、更に、
前記共通の回転軸と同心の固定外歯歯車と、作動子とを具備し、
前記作動子は、前記偏心輪の内側に嵌り込んで前記固定外歯歯車と噛み合う作動内歯歯車、及び前記出力内歯歯車と噛み合う作動外歯歯車を備え、
前記作動外歯歯車及び前記作動内歯歯車は共通の中心軸を有し、前記作動内歯歯車の歯数は前記固定外歯歯車の歯数と同一であり、前記作動子は前記共通の回転軸の周りを公転することは許容されるが自転することは規制される、ことを特徴とするロックタイプ双方向クラッチ。
【請求項２】
前記固定外歯歯車の歯形の歯底面は凹円弧形状であり、前記作動内歯歯車の歯形の歯先面は凸円弧形状であり、前記固定外歯歯車の歯形の歯底面の曲率は前記作動内歯歯車の歯形の歯先面の曲率よりも小さい、請求項１に記載のロックタイプ双方向クラッチ。
【請求項３】
共通の回転軸を中心として回転可能な入力部材及び出力部材を備え、前記入力部材からの正・逆方向の回転は前記出力部材に伝達されるとともに、前記出力部材から前記入力部材への回転の伝達は、前記出力部材が回転不能となって遮断されるロックタイプ双方向クラッチであって、
前記入力部材には円筒形状の偏心輪が、前記出力部材には出力内歯歯車が夫々設けられており、更に、
断面円形の係合穴が前記共通の回転軸を中心とした仮想円周上に間隔をおいて複数形成された固定板と、作動子とを具備し、
前記作動子は、前記偏心輪の内側に嵌り込む円筒形状の嵌合壁を備えた接続部材、及び前記出力内歯歯車と噛み合う作動外歯歯車を備えた作動部材を備え、前記接続部材及び前記作動部材は係止手段によって一体であり、
前記作動部材には、前記固定板に形成された複数の前記係合穴の夫々に挿入される係合ピンが複数立設され、複数の前記係合ピンは一体となって挿入された夫々の前記係合穴の内周面に沿って移動自在であり、前記作動子は前記共通の回転軸の周りを公転することは許容されるが自転することは規制される、ことを特徴とするロックタイプ双方向クラッチ。
【請求項４】
前記入力部材は、前記偏心輪の内側において前記共通の回転軸と同心の円筒形状の支持壁を備えており、前記接続部材の前記嵌合壁は前記偏心輪と前記支持壁との間に嵌り込む、請求項３に記載のロックタイプ双方向クラッチ。
【請求項５】
共通の回転軸を中心として回転可能な入力部材及び出力部材を備え、前記入力部材からの正・逆方向の回転は前記出力部材に伝達されるとともに、前記出力部材から前記入力部材への回転の伝達は、前記出力部材が回転不能となって遮断されるロックタイプ双方向クラッチであって、
前記入力部材には円筒形状の偏心輪が、前記出力部材には出力内歯歯車が夫々設けられており、更に、
断面円形の係合穴が前記共通の回転軸を中心とした仮想円周上に間隔をおいて複数形成された固定板と、作動子とを具備し、
前記作動子は、前記偏心輪の外側に嵌り込む円筒形状の外側嵌合壁、及び前記出力内歯歯車と噛み合う作動外歯歯車を備え、
前記外側嵌合壁の先端面には、前記固定板に形成された複数の前記係合穴の夫々に挿入される係合ピンが複数立設され、複数の前記係合ピンは一体となって挿入された夫々の前記係合穴の内周面に沿って移動自在であり、前記作動子は前記共通の回転軸の周りを公転することは許容されるが自転することは規制される、ことを特徴とするロックタイプ双方向クラッチ。
【請求項６】
前記作動子は、前記偏心輪の内側に嵌り込む円筒形状の内側嵌合壁を備えている、請求項５に記載のロックタイプ双方向クラッチ。
【請求項７】
前記作動外歯歯車の歯数は前記出力内歯歯車の歯数よりも１少ない、請求項１乃至６のいずれかに記載のロックタイプ双方向クラッチ。
【請求項８】
前記出力内歯歯車及び前記作動外歯歯車は共にトロコイド歯形である、請求項１乃至７のいずれかに記載のロック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、入力部材と出力部材との間の動力伝達状態を変更するクラッチ装置、特に、入力部材（駆動側）からの正・逆回転の動力を伝達するとともに、出力部材（従動側）からの動力伝達は、出力部材を回転不能として遮断するロックタイプ双方向クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
モーターなどの駆動源から作業機器等を駆動する動力伝達系、例えば、モーターにより物品を上下に移送する昇降装置では、物品が所定の位置となったとき、モーターを停止すると物品が自動的にその位置を保持するような作動が求められる場合がある。そのため、入力軸（入力部材）及び出力軸（出力部材）を備えたロックタイプの双方向クラッチを用いて、入力軸を正・逆回転可能なモーターに連結するとともに、出力軸の回転により物品を昇降させる装置が知られている。この装置の双方向クラッチでは、モーターにより入力軸を正・逆回転したときは、出力軸が連動して正・逆回転し物品を昇降させる一方、出力軸を正・逆回転しようとすると、出力軸がロックされた状態となって物品の落下を防止する。
【０００３】
ロックタイプの双方向クラッチを利用する昇降装置の概要と、双方向クラッチの構造の一例とを図１５、図１６により説明する。図１５は、ベルト及びプーリによって物品を上下する昇降装置と、その駆動装置に備えられる双方向クラッチのＡ−Ａ断面構造を表すものであり、図１６（ａ）は、出力軸が入力軸と連動して物品を昇降する状態のＡ−Ａ断面を、（ｂ）は、出力軸がロックされて物品の落下を阻止する状態のＡ−Ａ断面を示す。
図１５の昇降装置は、上下に配置したプーリＰ１、Ｐ２の間にベルトＢを掛け渡し、ベルトＢに移送する物品Ｗを固着した装置であって、上方のプーリＰ１には、これを回転駆動する正・逆回転可能なモーターＭが、双方向クラッチＤＣを介して連結されている。双方向クラッチＤＣは、モーターＭに連なる入力軸ＩＳ、プーリＰ１に連なる出力軸ＯＳ及び固定のハウジングＨＧを有している。
【０００４】
Ａ−Ａ断面図に示されるように、双方向クラッチＤＣのハウジングＨＧ内では、入力軸ＩＳが複数の扇形部に分割され、扇形部の内側に出力軸ＯＳが嵌め込まれる。出力軸ＯＳには、入力軸ＩＳの隣接する扇形部の間に入り込む突起部が設けてあり、この突起部の先端に形成したＶ字状凹所とハウジングＨＧとの間には、ローラＲが介在されている。
【０００５】
図１６（ａ）に示すように、モーターＭにより入力軸ＩＳが回転するときは、入力軸ＩＳの扇形部の側面と出力軸ＯＳの突起部の側面とが当接し、出力軸ＯＳは、入力軸ＩＳに押される形で同一方向に同一速度で回転する。入力軸ＩＳが逆方向に回転するときも同様であって、図１５の昇降装置において、モーターＭを正・逆回転すると、ベルトＢに固着した物品Ｗを上昇又は下降させることができる。
これに対し、出力軸ＯＳが回転したときは、（ｂ）に示されるように、ローラＲがＶ字状凹所の斜面に押し上げられて外方に移動し、ハウジングＨＧと出力軸ＯＳの突起部との間に挟み込まれる。これにより、出力軸ＯＳがロックされてその位置で停止し、入力軸ＩＳに回転が伝達されることはない。つまり、図１５の昇降装置では、モーターＭによる駆動を停止しても、物品Ｗが自重により落下するのを自動的に阻止することができる。このようなロックタイプの双方向クラッチは、本出願人の創案に係る特許第４８５０６５３号公報に開示されている。
【０００６】
ロックタイプの双方向クラッチは、例えば、複写機のフィニッシャーにおいて、用紙を載せた用紙テーブルを移送する昇降装置、あるいは、建築物の窓のブラインドを昇降する昇降装置に適用することができる。そして、これを利用すると簡易な装置による自動的な動力伝達の制御が可能となって、例えば、電磁クラッチにより制御する場合のような、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、駆動源のモーターを保護することも可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４８５０６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に示されたロックタイプ双方向クラッチでは、その機能を達成するには、入力軸ＩＳの扇形部と出力軸ＯＳの突起部との間などに間隙を設ける必要があり、作動中に衝撃音が発生する。また、双方向クラッチを図１５の昇降装置に適用した場合、モーターＭを正転させて物品Ｗを上昇するときは問題ないが、モーターＭを逆転させ物品Ｗを下降するときに、物品Ｗの重力に起因して出力軸ＯＳの速度が細かな変動を繰り返し、振動や異音を生じることがある。これは、次の理由による。
物品Ｗを下降させるためモーターＭを逆回転させた場合に、物品Ｗに作用する重力により、出力軸ＯＳが入力軸ＩＳよりも速く回転（オーバーラン）することがあり、オーバーランが起こると、図１６（ｂ）の状態となってローラＲとハウジングＨＧとが噛み合い、出力軸ＯＳがロックする。このロック状態は、入力軸ＩＳの回転でローラＲが押されたときに解除されるが、噛み込みと解除の繰り返しは、出力軸ＯＳの速度に細かな変動を与えることとなる。なお、ロック状態の解除には、ローラに働く摩擦力に打ち勝つトルク（モーメント）を付与する必要があるが、この点は、停止状態にある物品Ｗを上昇させるときも同じであって、モーターＭには、物品Ｗを上昇させる負荷トルクに加えて噛み込み解除のためのトルクも要求される。
【０００９】
さらに、図１５のロックタイプの双方向クラッチでは、出力軸ＯＳの回転数は常に入力軸ＩＳの回転数と等しいとともに、出力軸ＯＳの回転方向も入力軸ＩＳの回転方向と等しい。双方向クラッチ自体では、回転方向や回転速度を変更する変速作動が不可能であり、そのため、入出力軸間でトルクを増減することもできず、出力軸ＯＳに作用する負荷トルクが大きいときは、それに見合うトルクを発生する大型のモーターを駆動源として用意する必要がある。
【００１０】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、作動に伴う異音等の発生を防止するとともに、出力軸を停止させるときはロック状態を確実に保持することができる、新規且つ改良されたロックタイプ双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】
【００１１】
上記の課題に鑑み、本発明者等は、鋭意検討の結果、入力部材に設けられた偏心輪に、共通の回転軸の周りを公転することは許容されているが自転することは規制されている作動子を嵌め込み、作動子に形成された作動外歯歯車が出力部材に形成された出力内歯歯車と噛み合うようにすることで、上記主たる技術的課題が解決されることを見出した。
【００１２】
即ち、本発明の第一の局面によれば、上記主たる技術的課題を解決するロックタイプ双方向クラッチとして、共通の回転軸を中心として回転可能な入力部材及び出力部材を備え、前記入力部材からの正・逆方向の回転は前記出力部材に伝達されるとともに、前記出力部材から前記入力部材への回転の伝達は、前記出力部材が回転不能となって遮断されるロックタイプ双方向クラッチであって、
前記入力部材には円筒形状の偏心輪が、前記出力部材には出力内歯歯車が夫々設けられており、更に、
前記共通の回転軸と同心の固定外歯歯車と、作動子とを具備し、
前記作動子は、前記偏心輪の内側に嵌り込んで前記固定外歯歯車と噛み合う作動内歯歯車、及び前記出力内歯歯車と噛み合う作動外歯歯車を備え、
前記作動外歯歯車及び前記作動内歯歯車は共通の中心軸を有し、前記作動内歯歯車の歯数は前記固定外歯歯車の歯数と同一であり、前記作動子は前記共通の回転軸の周りを公転することは許容されるが自転することは規制される、ことを特徴とするロックタイプ双方向クラッチが提供される。
また、本発明の第二の局面によれば、上記主たる技術的課題を解決するロックタイプ双方向クラッチとして、共通の回転軸を中心として回転可能な入力部材及び出力部材を備え、前記入力部材からの正・逆方向の回転は前記出力部材に伝達されるとともに、前記出力部材から前記入力部材への回転の伝達は、前記出力部材が回転不能となって遮断されるロックタイプ双方向クラッチであって、
前記入力部材には円筒形状の偏心輪が、前記出力部材には出力内歯歯車が夫々設けられており、更に、
断面円形の係合穴が前記共通の回転軸を中心とした仮想円周上に間隔をおいて複数形成された固定板と、作動子とを具備し、
前記作動子は、前記偏心輪の内側に嵌り込む円筒形状の嵌合壁を備えた接続部材、及び前記出力内歯歯車と噛み合う作動外歯歯車を備えた作動部材を備え、前記接続部材及び前記作動部材は係止手段によって一体であり、
前記作動部材には、前記固定板に形成された複数の前記係合穴の夫々に挿入される係合ピンが複数立設され、複数の前記係合ピンは一体となって挿入された夫々の前記係合穴の内周面に沿って移動自在であり、前記作動子は前記共通の回転軸の周りを公転することは許容されるが自転することは規制される、ことを特徴とするロックタイプ双方向クラッチが提供される。
さらにまた、本発明の第三の局面によれば、上記主たる技術的課題を解決するロックタイプ双方向クラッチとして、共通の回転軸を中心として回転可能な入力部材及び出力部材を備え、前記入力部材からの正・逆方向の回転は前記出力部材に伝達されるとともに、前記出力部材から前記入力部材への回転の伝達は、前記出力部材が回転不能となって遮断されるロックタイプ双方向クラッチであって、
前記入力部材には円筒形状の偏心輪が、前記出力部材には出力内歯歯車が夫々設けられており、更に、
断面円形の係合穴が前記共通の回転軸を中心とした仮想円周上に間隔をおいて複数形成された固定板と、作動子とを具備し、
前記作動子は、前記偏心輪の外側に嵌り込む円筒形状の外側嵌合壁、及び前記出力内歯歯車と噛み合う作動外歯歯車を備え、
前記外側嵌合壁の先端面には、前記固定板に形成された複数の前記係合穴の夫々に挿入される係合ピンが複数立設され、複数の前記係合ピンは一体となって挿入された夫々の前記係合穴の内周面に沿って移動自在であり、前記作動子は前記共通の回転軸の周りを公転することは許容されるが自転することは規制される、ことを特徴とするロックタイプ双方向クラッチが提供される。
【００１３】
本発明の第一の局面にあっては、前記固定外歯歯車の歯形の歯底面は凹円弧形状であり、前記作動内歯歯車の歯形の歯先面は凸円弧形状であり、前記固定外歯歯車の歯形の歯底面の曲率は前記作動内歯歯車の歯形の歯先面の曲率よりも小さいのが好ましい。
本発明の第二の局面にあっては、前記入力部材は、前記偏心輪の内側において前記共通の回転軸と同心の円筒形状の支持壁を備えており、前記接続部材の前記嵌合壁は前記偏心輪と前記支持壁との間に嵌り込むのが好ましい。
本発明の第三の局面にあっては、前記作動子は、前記偏心輪の内側に嵌り込む円筒形状の内側嵌合壁を備えているのが好ましい。
本発明の第一の局面乃至第三の局面にあっては、前記作動外歯歯車の歯数は前記出力内歯歯車の歯数よりも１少ないのが好ましい。また、前記出力内歯歯車及び前記作動外歯歯車は共にトロコイド歯形であるのがよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のロックタイプ双方向クラッチにおいては、入力部材に設けられた偏心輪に、共通の回転軸の周りを公転することは許容されているが自転することは規制されている作動子を嵌め込み、作動子に形成された作動外歯歯車が出力部材に形成された出力内歯歯車と噛み合っている。これにより、入力部材から出力部材への回転は、入力部材の自転運動が作動子によって一旦公転運動に変換された後、内接歯車機構により変速して出力部材に伝達される。一方、出力部材からの回転は、作動子の自転が規制されていることに起因して出力部材がロックして入力部材には伝達されない。
【００１５】
従って、本発明のロックタイプ双方向クラッチにおいては、出力部材からの回転伝達の遮断は、内接歯車機構をロック状態とすることにより摩擦力を利用しないで行われるから、出力部材の停止の保持が摩擦力により制限されることはない。さらに、内接歯車機構のロック状態は、出力部材側から駆動しようとすると直ちに生じるので、図１５の双方向クラッチとは異なり、作動中に衝撃音が発生することはない。また、ローラの噛み込みと解除の繰り返しに起因する出力部材の速度変動の発生がないとともに、ローラの噛み込みの解除のために余分なトルクを付与する必要も生じない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一の局面に従って構成されるロックタイプ双方向クラッチの全体構成を示す図。
【図２】図１に示すロックタイプ双方向クラッチの入力部材を単体で示す図。
【図３】図１に示すロックタイプ双方向クラッチの出力部材を単体で示す図。
【図４】図１に示すロックタイプ双方向クラッチの作動子を単体で示す図。
【図５】図１に示すロックタイプ双方向クラッチのハウジングを単体で示す図。
【図６】図１に示すロックタイプ双方向クラッチを入力部材側から回転させたときの作動を説明するための図。
【図７】図１に示すロックタイプ双方向クラッチを出力部材側から回転させようとしたときの作動を説明するための図。
【図８】本発明の第二の局面に従って構成されるロックタイプ双方向クラッチの全体構成を示す図。
【図９】図８に示すロックタイプ双方向クラッチの入力部材を単体で示す図。
【図１０】図８に示すロックタイプ双方向クラッチの出力部材を単体で示す図。
【図１１】図８に示すロックタイプ双方向クラッチの作動子を単体で示す図。
【図１２】図８に示すロックタイプ双方向クラッチのハウジングを単体で示す図。
【図１３】図８に示すロックタイプ双方向クラッチを入力部材側から回転させたときの作動を説明するための図。
【図１４】本発明の第三の局面に従って構成されるロックタイプ双方向クラッチであって、図８に示すロックタイプ双方向クラッチの変形例を示す図。
【図１５】従来のロックタイプ双方向クラッチの一例を示す図。
【図１６】図１５のロックタイプ双方向クラッチの作動を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明に従って構成されるロックタイプ双方向クラッチの好適実施形態について、更に詳述する。
【００１８】
まず、図１乃至図７を参照して本発明の第一の局面に従って構成されたロックタイプ双方向クラッチについて説明する。図１に示すとおり、全体が番号２で示されるロックタイプ双方向クラッチは、共通の回転軸ｏを中心として回転可能な入力部材４及び出力部材６を備えている。
【００１９】
図１と共に図２を参照して説明すると、入力部材４は金属製であって、回転軸ｏと同心の入力軸部８を備えている。入力軸部８は全体的に円筒形状であって、その軸方向片端部（図１の中央縦断面及び図２のＡ−Ａ断面において右側端部）の外周面には、直径方向に対向する一対の切り欠き１０が形成されている。入力軸部８は一対の切り欠き１０を介してモーターの如き図示しない駆動源に接続される。入力軸部８の軸方向他端（同左側端）には円形の入力フランジ１２が接続されている。入力フランジ１２の中心は入力軸部８の回転軸（共通の回転軸ｏ）に対してｅだけ偏心している。入力フランジ１２の外周縁には軸方向他側に向かって延びる円筒形状の偏心輪１４が設けられている。偏心輪１４の内周面の軸方向他端部には、周方向に連続して延在する円環形状の溝１６が形成されている。溝１６には後述する通り周知のベアリングが配設される。
【００２０】
図１と共に図３を参照して説明すると、出力部材６は入力部材４と軸方向に隣接して配置されている。出力部材６は金属製であって、回転軸ｏと同心の出力軸部１８を備えている。出力軸部１８は全体的に円筒形状であって、その軸方向他端部（図１の中央縦断面及び図３のＡ−Ａ断面において左側端部）の外周面には、直径方向に対向する一対の切り欠き２０が形成されている。出力軸部１８は一対の切り欠き２０を介して昇降装置の如き図示しない従動部材に接続される。出力軸部１８の軸方向片端（同右側端）には円形の出力フランジ２２が接続されている。出力フランジ２２の中心は共通の回転軸ｏと同心である。出力フランジ２２の外周縁部には出力内歯歯車２４が設けられている。従って、出力内歯歯車２４は共通の回転軸ｏと同心である。図示の実施形態においては、出力内歯歯車２４の歯はトロコイド歯形であって、その歯数は６である。
【００２１】
図１に示すとおり、入力部材４の偏心輪１４の内側には作動子２６が相対回転可能に嵌り込んでいる。図１と共に図４を参照して説明すると、作動子２６は金属製であって、出力内歯歯車と噛み合う作動外歯歯車２８と、偏心輪１４の内側に嵌り込むと共に後述する固定外歯歯車と噛み合う作動内歯歯車３０とを有する。図示の実施形態においては、作動内歯歯車３０は周知のベアリング３１を介して偏心輪１４の内側に嵌り込んでいる。作動子２６は、作動外歯歯車２８及び作動内歯歯車３０を仕切る仕切り壁３２を備えており、作動外歯歯車２８は仕切り壁３２の片側面（図１の中央縦断面及び図４のＡ−Ａ断面において右側面）に、作動内歯歯車３０は他側面（同左側面）に夫々設けられている。これにより、作動外歯歯車２８及び作動内歯歯車３０は軸方向に隣接して一体であって且つ共通の中心軸ｏ´を有する。作動子２６には中心軸ｏ´と同心に軸方向に貫通する断面円形の貫通穴も形成されており、ここには出力軸部１８が挿通されている。図１に示すとおり、作動外歯歯車２８及び作動内歯歯車３０の共通の中心軸ｏ´は共通の回転軸ｏに対して偏心して位置する。図示の実施形態においては、作動外歯歯車２８の歯はトロコイド歯形であって、その歯数は５である。また、作動内歯歯車３０の歯形の歯先面は凸円弧形状であって、その歯数は９である。
【００２２】
図１に示すとおり、ロックタイプ双方向クラッチ２は、共通の回転軸ｏと同心の固定外歯歯車３４を具備している。固定外歯歯車３４は、全体が番号３６で示される固定のハウジングに設けられている。図１においては、容易に理解できるよう、ハウジング３６及び後述するシールド板にはハッチングを付していない。図１と共に図５（ａ）を参照してハウジング３６について説明すると、ハウジング３６は金属製であって、略正方形の端板３８と、この端板３８の外周縁から軸方向に延びる筒形状の外周壁４０とを備えており、外周壁４０の内側には、入力部材４の偏心輪１４、出力内歯歯車２４、及び作動子２６を収容する断面円形の収容空間部４２が設けられている。端板３８の中央には、出力部材６の出力軸部１８が挿通されてこれを回転可能に支持する円形の中央貫通穴４４が形成されている。固定外歯歯車３４は端板３８の中央であって且つ外周壁４０の内側（つまり収容空間部４２内）に設けられており、図１のＢ−Ｂ断面に示すとおり、作動内歯歯車３０と噛み合う。固定外歯歯車３４の歯形の歯先面は凹円弧形状であり、固定外歯歯車３４の歯形の歯先面の曲率は作動内歯歯車３０の歯形の歯先面の曲率よりも小さい。そして、固定外歯歯車３４の歯数は９であって、作動内歯歯車３０の歯数と同一である。固定外歯歯車３４の中央には中央貫通穴４４に連通すると共に収容空間部４２内に開放された断面円形の凹部４６が形成されている。凹部４６には出力軸部１８を回転可能に支持する周知のベアリング４８が配設される。外周壁４０の隅部には夫々軸方向に貫通する外側貫通穴５０も形成されている。外側貫通穴５０には、後述するシールド板を固定する際に使用されるボルトが挿通される。
【００２３】
外周壁４０の開放端は図５（ｂ）に示されるシールド板５２によって閉鎖される。シールド板５２は金属製であって、ハウジング３６の端板３８と対応する略正方形である。シールド板５２の中央には、入力部材４の入力軸部８が挿通されてこれを回転可能に支持する円形の中央貫通穴５４が形成されている。シールド板５２の中央には更に、中央貫通穴５４に連通すると共に中央貫通穴５４とは軸方向反対側に開放された断面円形の凹部５６も形成されている。凹部５６は中央貫通穴５４と同心であって、凹部５６には入力軸部８を回転可能に支持する周知のベアリング５８が配設される。シールド板５２の隅部には夫々軸方向に貫通する外側貫通穴６０が形成されている。ハウジング３６とシールド板５２とは、外側貫通穴５０及び６０に図示しないボルトを挿通してナットで締結することで締結される。
【００２４】
続いて、図６及び図７を参照して、ロックタイプ双方向クラッチ２の作動について説明する。図６において矢印で示すように、入力部材４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、入力部材４の偏心輪１４は共通の回転軸ｏの周りを偏心して回転する。つまり、偏心輪１４は、その中心が共通の回転軸ｏの周りを半径ｅの円に沿って時計方向に移動（公転）しながら全体が時計方向に自転する。そうすると、偏心輪１４の内側に嵌り込む作動内歯歯車３０は、Ｂ−Ｂ断面において矢印で示すとおり、自転運動することなく共通の回転軸ｏの周りを公転運動することとなる。これは、ロックタイプ双方向クラッチ２にあっては、作動内歯歯車３０は固定外歯歯車３４に対し偏心して噛み合っていると共に、両歯車の歯数が同一であるためである。つまり、固定外歯歯車３４との間に歯数差は存在しないことから、作動内歯歯車３０が公転運動しても、作動内歯歯車３０が固定外歯歯車３４に対して回転（自転運動）することはあり得ないためである。即ち、作動内歯歯車３０（作動子２６）は、共通の回転軸ｏの周りを公転することは許容されているが自転することは規制されている。作動内歯歯車３０が共通の回転軸ｏの周りを公転する際、夫々の歯の外周面は固定外歯歯車３４の歯の外周面に対して摺動する。
【００２５】
従って、入力部材４の自転運動は、一旦作動子２６の公転運動に変換される。このとき、入力部材４から作動内歯歯車３０（作動子２６）へは変速することなく等速で回転が伝達される。作動内歯歯車３０と作動外歯歯車２８は一体であって共通の中心軸ｏ´を有することから、作動外歯歯車２８も作動内歯歯車３０と同様に公転運動することとなり、これによって作動外歯歯車２８と噛み合う出力内歯歯車２４は回転せしめられる。ここで、Ａ−Ａ断面に示されるような内接歯車機構には、
【数１】
0006770661.tif 000002
ｎａ：出力内歯歯車の自転角速度
ｎｂ：作動外歯歯車の自転角速度
ｎｃ：作動外歯歯車の公転角速度
ａ：出力内歯歯車の歯数
ｂ：作動外歯歯車の歯数
の関係があることから、出力内歯歯車２４（出力部材６）の自転角速度は以下のように算出される。図示の実施形態にあっては、出力内歯歯車２４の歯数ａは６であって、作動外歯歯車２８の歯数ｂは５であって自転角速度ｎｂは０であることから、偏心輪１４が時計方向に１回転、つまり作動外歯歯車２８が時計方向に１だけ公転すると（ｎｃ＝１）、出力内歯歯車２４は１／６だけ自転する（ｎａ）こととなる。
【００２６】
一方、図７における各破線矢印で示すとおり、出力部材６を回転させようとした場合には、出力内歯歯車２４に対し偏心して噛み合う作動外歯歯車２８が中心軸ｏ´の周りを自転しようとするが、作動外歯歯車２８と一体の作動内歯歯車３０は上述したとおり自転が規制されており、これによって作動子２６は回転することができず、従って出力部材６はロックされる。つまり、出力部材６から入力部材４への回転の伝達は、出力部材６が回転不能となって遮断される。
【００２７】
次に、図８乃至図１３を参照して本発明の第二の局面に従って構成されたロックタイプ双方向クラッチについて説明する。以下の説明においては、上述したロックタイプ双方向クラッチ２のものと同一の構成については同一の番号に１００を付して示し、その詳細な説明は省略することとする。
【００２８】
図８に示すとおり、全体が番号１０２で示されるロックタイプ双方向クラッチは共通の回転軸ｏを中心として回転可能な入力部材１０４及び出力部材１０６を備えている。
【００２９】
図８と共に図９を参照して説明すると、入力部材１０４は入力軸部１０８、入力フランジ１１２及び偏心輪１１４を備えている。ただし、入力フランジ１１２及び偏心輪１１４の径は図１に示すロックタイプ双方向クラッチ２のもの（入力フランジ１２及び偏心輪１４）と比べて小さい。入力部材１０４は、偏心輪１１４の内側において共通の回転軸ｏと同心の円筒形状の支持壁１６２を備えており、偏心輪１１４と支持壁１６２との間に後述する接続部材の嵌合壁が嵌り込む。
【００３０】
図８と共に図１０を参照して説明すると、出力部材１０６は出力軸部１１８及び出力フランジ１２２を具備し、出力フランジ１２２には出力内歯歯車１２４が形成されている。出力内歯歯車１２４の歯数は９である。
【００３１】
図８と共に図１１を参照して説明すると、作動子１２６は軸方向に直列に配置された接続部材１６４及び作動部材１６６から構成されている。接続部材１６４は、偏心輪１１４の内側に相対回転可能に嵌り込む円筒形状の嵌合壁１６８を備えている。図８の中央縦断面に示すとおり、図示の実施形態においては、嵌合壁１６８は周知のベアリング１３１を介して偏心輪１１４の内側に嵌り込んでいる。ロックタイプ双方向クラッチ１０２にあっては、ベアリング１３１の径を図１のロックタイプ双方向クラッチ２のベアリング３１の径よりも小さくすることができ、製造コストを低減させることができると共に径方向をコンパクトにすることができる。嵌合壁１６８の軸方向他端（図８の中央縦断面及び図１１（ａ）において左側端）には円板形状の接続フランジ１７０が接続されている。接続フランジ１７０の中央には円形の貫通穴１７２が形成されており、この内側で入力部材１０４の支持壁１６２の端面は出力部材１０６の出力フランジ１２２と当接してこれによって軸受けされている。接続フランジ１７０の外周縁には、嵌合壁１６８とは軸方向反対側に向かって延びる円筒形状の接続壁１７４が形成されている。接続壁１７４の内周面には軸方向に直線状に延びる係止溝１７６が周方向に等間隔をおいて複数形成されている。作動部材１６６は、接続壁１７４の内側に配置される円形の作動基板１７８を備えている。作動基板１７８の外周面には、径方向外側に突出し、接続壁１７４の内側に形成された係止溝１７６と係止する係止突条１８０が係止溝１７６に対応して複数形成されている。このことから、係止溝１７６と係止突条１８０との係止（係止手段）によって、作動部材１６６は接続部材１６４と一体となって共通の中心軸ｏ´を有する。作動基板１７８の中央には円形の貫通穴１８１が形成されており、ここには出力軸部１１８が挿通される。作動外歯歯車１２８は作動基板１７８の片側面（図８の中央縦断面及び図１１（ｂ）において右側面）の中央に形成されており、歯数は８である。作動基板１７８の他側面（同左側面）の外周縁部には、係合ピン１８２が周方向に等間隔をおいて複数、図示の実施形態においては９本、立設されている。これら複数の係合ピン１８２は後述する固定板に形成された複数の係合穴の数と対応して設けられ夫々に挿入される。図示の実施形態においては、係合ピン１８２の断面形状は円形であるが、所望ならば多角形であってもよい。
【００３２】
図８に示すとおり、ロックタイプ双方向クラッチ１０２は、断面円形の係合穴１８４が共通の回転軸ｏを中心とした仮想円周上で周方向に間隔をおいて複数形成された固定板１８６を具備している。図示の実施形態においては、固定板１８６は略正方形であって、全体が番号１３６で示される固定のハウジングに設けられている。図８と共に図１２（ａ）を参照してハウジング１３６について説明すると、固定板１８６はハウジングの端板であって、その外周縁には軸方向に延びる筒形状の外周壁１４０が設けられている。固定板１８６には中央貫通穴１４４及び凹部１４６も形成されている。係合穴１８４は９個形成されており、これらはいずれも収容空間部１４２に向かって開放されている。係合穴１８４の径は作動子１２６の作動部材１６６に形成された係合ピン１８２の径よりも大きく、複数の係合穴１８４の夫々には作動子１２６の作動部材１６６に形成された複数の係合ピン１８２が一つずつ挿入される。外周壁１４０の開放端は図１２（ｂ）に示されるシールド板１５２によって閉鎖される。シールド板１５２は中央貫通穴１５４及び凹部１５６を備えている。
【００３３】
続いて、図１３を参照して、ロックタイプ双方向クラッチ１０２において入力部材１０４を時計方向（中央縦断面の右方から見て）に回転させた場合の作動について説明する。図１３における各矢印に示すように、入力部材１０４が時計方向に回転すると、図１のロックタイプ双方向クラッチ２と同様に、偏心輪１１４は、その中心が共通の回転軸ｏの周りを半径ｅの円に沿って時計方向に移動（公転）しながら全体が時計方向に自転する。そうすると、Ａ−Ａ断面において矢印で示すとおり、偏心輪１１４の内側に嵌り込む作動子１２６の一部である接続部材１６４の嵌合壁１６８は共通の回転軸ｏの周りを自転することなく公転する。これについて説明すると、嵌合壁１６８を有する接続部材１６４は作動部材１６６と一体に接続され、作動部材１６６に形成された複数の係合ピン１８２の夫々は固定板１８６に形成された複数の係合穴１８４の夫々に挿入されていることから、作動子１２６の自転運動は規制されるためである。一方、係合ピン１８２の径は係合穴１８４の径よりも小さいため、複数の係合ピン１８２の各々は一体となって挿入された係合穴１８４内を移動することは可能である。このことから、入力部材１０４が時計方向に回転すると、Ｃ−Ｃ断面に示すとおり、複数の係合ピン１８２は一体となって挿入された夫々の係合穴１８４の内周面に沿って摺動つまり公転し、作動子１２６は自転することなく共通の回転軸ｏの周りを公転することとなる。
【００３４】
従って、入力部材１０４の自転運動は、一旦作動子１２６の公転運動に変換される。このとき、入力部材１０４から作動子１２６へは変速することなく等速で回転が伝達される。そうすると、図１のロックタイプ双方向クラッチ２と同様、入力部材１０４の回転と等速で公転する作動子１２６の回転は、これに形成された作動外歯歯車１２８と出力内歯歯車１２４との噛み合いによって、変速して出力部材１０６に伝達されることとなる。このとき、上記式によれば、入力部材１０４の回転は１／９に減速して出力部材１０６に伝達される。ロックタイプ双方向クラッチ１０２にあっては、複数の係合ピン１８２の夫々が複数の係合穴１８４の夫々と当接することから、作動子１２６全体の倒れが防止され、入力部材１０４から出力部材１０６へ安定的に回転を伝達することができる。
【００３５】
ロックタイプ双方向クラッチ１０２にあっても、出力部材１０６から入力部材１０４への回転の伝達は出力部材１０６がロックして遮断されるが、この理由は図１に示すロックタイプ双方向クラッチ２のものと同じである。
【００３６】
図１４には、図８に示すロックタイプ双方向クラッチ１０２の変形例であって、本発明の第三の局面に従って構成されるロックタイプ双方向クラッチが示されている。以下の説明においては、上述したロックタイプ双方向クラッチのものと同一の構成については同一の番号に２００を付して示し、その詳細な説明は省略することとする。
【００３７】
全体が番号２０２で示される本変形例のロックタイプ双方向クラッチにあっては、作動子２２６は偏心輪２１４の外側に嵌り込む円筒形状の外側嵌合壁２６８ａを備えている。外側嵌合壁２６８ａは作動基板２７８の片側面（図１４の中央縦断面において右側面）に配置されている。図示の実施形態においては、作動基板２７８の同面には更に、偏心輪２１４の内側に嵌り込む円筒形状の内側嵌合壁２６８ｂも設けられている。内側嵌合壁２６８ｂは周知のベアリング２３１を介して偏心輪２１４の内側に嵌り込んでいる。そして、外側嵌合壁２６８ａの先端面には、固定板２８６に形成された複数の係合穴２８４の夫々に挿入される係合ピン２８２が複数立設されており、複数の係合ピン２８２は一体となって挿入された夫々の係合穴２８４の内周面に沿って移動自在である。本変形例にあっては、作動外歯歯車２２８は作動基板２７８の他側面（同左側面）に設けられ、出力内歯歯車２２４は、出力フランジ２２２において出力軸部２１８とは反対側の面（同右側面）に設けられている。ロックタイプ双方向クラッチ２０２の作動は図８に示すロックタイプ双方向クラッチ１０２のものと同一であるため詳細な説明は省略する。
【００３８】
本変形例のロックタイプ双方向クラッチ２０２にあっては、作動子２２６を単一の部材により構成することができる。それ故に、図８に示すロックタイプ双方向クラッチ１０２に比べて構造が単純であり、製造コストを低減させることができる。また、本変形例のロックタイプ双方向クラッチ２０２にあっては、出力軸部２１８の径方向外側に係合穴２８４は配置されていないことから、出力軸部２１８の軸径を大きくすることができ、出力軸部２１８の強度を増強させることができる。
【００３９】
本発明のロックタイプ双方向クラッチにおいては、入力部材に設けられた偏心輪に、共通の回転軸の周りを公転することは許容されているが自転することは規制されている作動子を嵌め込み、作動子に形成された作動外歯歯車が出力部材に形成された出力内歯歯車と噛み合っている。これにより、入力部材から出力部材への回転は、入力部材の自転運動が作動子によって一旦公転運動に変換された後、内接歯車機構により変速して出力部材に伝達される。一方、出力部材からの回転は、作動子の自転が規制されていることに起因して出力部材がロックして入力部材には伝達されない。
【００４０】
従って、本発明のロックタイプ双方向クラッチにおいては、出力部材からの回転伝達の遮断は、内接歯車機構をロック状態とすることにより摩擦力を利用しないで行われるから、出力部材の停止の保持が摩擦力により制限されることはない。さらに、内接歯車機構のロック状態は、出力部材側から駆動しようとすると直ちに生じるので、図１５の双方向クラッチとは異なり、作動中に衝撃音が発生することはない。また、ローラの噛み込みと解除の繰り返しに起因する出力部材の速度変動の発生がないとともに、ローラの噛み込みの解除のために余分なトルクを付与する必要も生じない。
【００４１】
以上、本発明に従って構成されたロックタイプ双方向クラッチについて添付した図面を参照して詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲内において適宜の修正や変更が可能である。例えば、図示の実施形態においては、作動外歯歯車の歯数は出力内歯歯車の歯数よりも１少なく設定されていたが、両歯車の歯数及び歯数差は任意に設定可能である。また、図示の実施形態においては、出力内歯歯車及び作動外歯歯車は共にトロコイド歯形であったが、上述した作動が可能であれば両歯車の歯形はトロコイド歯形に限定されず任意の歯形であって良い。さらにまた、図示の実施形態においては、ロックタイプ双方向クラッチを構成する各構成部材はいずれも金属製であったが、これらは合成樹脂等その他適宜の材料によって形成されてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
２、１０２、２０２：ロックタイプ双方向クラッチ
４、１０４、２０４：入力部材
６、１０６、２０６：出力部材
１４、１１４、２１４：偏心輪
２４、１２４、２２４：出力内歯歯車
２６、１２６、２２６：作動子
２８、１２８、２２８：作動外歯歯車
【要約】      （修正有）【課題】作動に伴う異音等の発生を防止するとともに、出力軸を停止させるときはロック状態を確実に保持することができるロックタイプ双方向クラッチを提供すること。【解決手段】入力部材４、１０４に設けられた偏心輪１４に、共通の回転軸の周りを公転することは許容されているが自転することは規制されている作動子２６を嵌め込み、作動子２６に形成された作動外歯歯車２８が出力部材６に形成された出力内歯歯車２４と噛み合うようにする。【選択図】図１【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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