(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルクが入力される入力側部材と、トルクが出力される回転部材と、回転が拘束される静止側部材と、入力側部材からの入力トルクで回転部材を回転させるトルク伝達部とを具備し、入力側部材の中立位置からの繰り返し回転により、トルク伝達部を介して、回転部材に入力側部材の各回転動作ごとの回転量を蓄積するクラッチユニットにおいて、
トルク伝達部として、入力側部材と回転部材の間の隙間に配置され、トルク入力時に上記隙間に噛み込んで入力トルクを回転部材に伝達し、入力トルクの開放時に上記隙間への噛み込みを解除する係合子を備え、入力側部材と静止側部材の間に、入力トルクで弾性力を蓄積すると共に、この蓄積した弾性力で入力トルクの開放時に入力側部材を中立位置に復帰させる第一の弾性部材を配置し、かつ係合子を保持する保持器と静止側部材との間に第二の弾性部材を配置し、入力トルクの作用時に第一および第二の弾性部材に弾性力を蓄積すると共に、入力トルクの開放時に両弾性部材の弾性力で係合子の上記隙間への噛み込みを解除することを特徴とするクラッチユニット。
【請求項２】
第一の弾性部材を有端リング状の板ばねで形成した請求項１記載のクラッチユニット。
【請求項３】
第一および第二の弾性部材を有端リング状の板ばねで形成した請求項１記載のクラッチユニット。
【請求項４】
内径側の弾性部材のうち、トルク入力時の弾性変形で外径側の弾性部材と干渉する部分に当該干渉を回避する逃げ部を形成した請求項１または３記載のクラッチユニット。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載したクラッチユニットと、トルクが出力される出力側部材と、上記クラッチユニットの回転部材と出力側部材との間に配置され、入力側部材の入力トルクを回転部材を介して出力側部材に伝達し、出力側部材からの逆入力トルクの回転部材への伝達を遮断する逆入力トルク遮断機構とを有する回転駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力側の部材の入力トルクを他部材に伝達するためのクラッチユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ローラやボール等の係合子を用いるクラッチユニットにおいては、入力側の部材と出力側の部材との間に形成される隙間にローラやボール等の係合子を係合・離脱させることによって入力トルクの伝達・遮断を制御する構成になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記クラッチユニットの実際の機構として、操作レバー等の操作部材を繰り返し回動操作することにより、入力側の部材を間欠的に回転させて入力トルクを出力側の部材に伝達し、出力側の部材に一操作ごとの回転量を重畳的に蓄積させるようなものがある。
【０００４】
このクラッチユニットでは、操作レバーを一回操作する度に、出力側の部材の追従回転を規制しつつ、適当な復帰手段で操作レバーを中立位置に復帰させる必要がある。
【０００５】
この復帰手段としては、ばねの弾性力を利用するものが考えられる。この場合、操作レバーを確実に中立位置に復帰させるために、ばねには大きな弾性力が必要とされるが、ばねの設置スペースが制限されている等の条件下では、必要なばね定数を確保することが難しく、それ故に操作レバーや入力側の部材の中立位置への復帰が不十分となるおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、ばねの設置スペースが制限されている条件下でも、操作部材や入力側の部材を確実に中立位置に復帰させることのできるクラッチユニットの提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的の達成のため、本発明では、トルクが入力される入力側部材と、トルクが出力される回転部材と、回転が拘束される静止側部材と、入力側部材からの入力トルクで回転部材を回転させるトルク伝達部とを具備し、入力側部材の中立位置からの繰り返し回転により、トルク伝達部を介して、回転部材に入力側部材の各回転動作ごとの回転量を蓄積するクラッチユニットにおいて、トルク伝達部として、入力側部材と回転部材の間の隙間に配置され、トルク入力時に上記隙間に噛み込んで入力トルクを回転部材に伝達し、入力トルクの開放時に上記隙間への噛み込みを解除する係合子を備え、入力側部材と静止側部材の間に、入力トルクで弾性力を蓄積すると共に、この蓄積した弾性力で入力トルクの開放時に入力側部材を中立位置に復帰させる第一の弾性部材を配置し、かつ係合子を保持する保持器と静止側部材との間に第二の弾性部材を配置し、入力トルクの作用時に第一および第二の弾性部材に弾性力を蓄積すると共に、入力トルクの開放時に両弾性部材の弾性力で係合子の上記隙間への噛み込みを解除することとした。
【０００８】
トルク伝達部として係合子を使用することで、構造的にシンプルで低コストであり、かつ動作安定性や信頼性の高いクラッチユニットを提供することが可能となる。入力トルクの作用時には第一および第二の弾性部材に弾性力を蓄積すると共に、入力トルクの開放時に両弾性部材の弾性力で係合子の上記隙間への噛み込みを解除することができる。入力側部材には、トルク開放時に第一の弾性部材から直接弾性力が作用し、この弾性力は、入力側部材と回転部材の間のロック／アンロックを行う機構とは無関係に入力側部材にのみ作用するから、入力側部材に十分な復帰力を作用させることができ、これより入力側部材を確実に中立位置に復帰させることが可能となる。
【０００９】
第一の弾性部材を有端リング状の板ばねで形成すれば、コイルばね等の他の弾性部材を使用する場合に比べ、構造の簡素化、省スペース化を図ることができる。この場合、第一の弾性部材の一端を入力側部材に、他端を静止側部材にそれぞれ係合させることにより、入力側部材の回転に伴って第一の弾性部材を弾性変形させて弾性力を蓄積する一方、トルクの開放時は蓄積した弾性力が直接入力側部材に伝達されるため、確実に入力側部材を中立位置に復帰させることが可能となる。
【００１１】
第一および第二の弾性部材を有端リング状の板ばねで形成すれば、何れか一方の弾性部材を他方の弾性部材の内径側に配置することが可能となり、コンパクトな構造で上記機能を得ることができる。
【００１２】
内径側の弾性部材のうち、トルク入力時の弾性変形で外径側の弾性部材と干渉する部分には、当該干渉を回避するための逃げ部を形成するのが好ましい。内径側の弾性部材と外径側の弾性部材の干渉は機能の安定上避けるべきであり、このような逃げ部を形成することにより、弾性部材間の半径方向隙間を拡大させることなく、両部材の干渉を回避することができる。
【００１３】
外径側の弾性部材の両端を外径側に、内径側の弾性部材の両端を内径側にそれぞれ延ばせば、両弾性部材の各端部と他方の弾性部材との干渉を回避できる。従って、内径側の弾性部材を外径側の弾性部材と同程度まで大径化することが可能となり、内径側の弾性部材についても十分な弾性力を確保することができる。
【００１４】
第一の弾性部材の一端を入力側部材に、他端を静止側部材にそれぞれ係合させ、かつ第二の弾性部材の一端を保持器に、他端を静止側部材にそれぞれ係合させれば、トルク入力時には入力側部材および保持器の回転で両弾性部材に弾性力を蓄積する一方、トルク開放時には、主として第一の弾性部材の弾性力で外輪を中立位置に復帰させ、第二の弾性部材の弾性力で保持器および係合子を中立位置に復帰させることが可能となる。
【００１５】
以上の各構成を有するクラッチユニットと、トルクが出力される出力側部材と、上記クラッチユニットの回転部材と出力側部材との間に配置され、入力側部材の入力トルクを回転部材を介して出力側部材に伝達し、出力側部材からの逆入力トルクの回転部材への伝達を遮断する逆入力トルク遮断機構とを組み合わせることにより、入力側部材の繰り返し回転で出力側部材を間欠回転させる一方、出力側部材からの逆入力トルクの入力側への還流を遮断する回転駆動装置を提供することができる。この装置は、例えば、操作部材の回動操作による入力トルクを出力側機構に伝達して所要部位の位置調整を行う装置において、操作部材の非操作時、出力側機構の位置が変動しないようこれを保持する機能が求められる用途に好適である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るクラッチユニットの一実施形態を図面に従って説明する。
【００１７】
図１（ａ）（ｂ）に示すように、この実施形態のクラッチユニットは、入力側部材としての外輪１と、回転部材としての内輪２と、トルク伝達部としての係合子、例えば複数のローラ３と、ローラ３を保持する保持器４と、二種類の弾性部材５Ａ，５Ｂとを有する。
【００１８】
外輪１は、第１薄肉部材１Ａと、第２薄肉部材１Ｂとから構成される。本実施形態において、第２薄肉部材１Ｂの端部内周１Ｂｅは、第１薄肉部材１Ａの外周、より詳細には内径フランジ部１Ａｃの外周に配置されており、両部材１Ａ，１Ｂの端面１Ａｇ，１Ｂｇは半径方向で同一平面上にある。両薄肉部材１Ａ，１Ｂは、鋼板をプレス加工することにより製作することができるが、その他にも例えば、第２薄肉部材１Ｂを樹脂等の成型品で構成することもできる。
【００１９】
第１薄肉部材１Ａは、内周に複数のカム面１Ａａが円周方向等間隔に形成されたドラム部１Ａｂと、ドラム部１Ａｂの一端部より内径側に延出された内径フランジ部１Ａｃと、ドラム部１Ａｂの他端部より外径側に延出された外径フランジ部１Ａｄとを備える。
【００２０】
各カム面１Ａａは、円周方向中央部が深く、その中央部から円周方向両側に向って傾斜状に浅くなっている。内径フランジ部１Ａｃは、保持器４を軸方向の一方に抜け止め規制すると共に、外輪１の内輪２に対する同軸性を保持する役割を果たすものである。
【００２１】
外径フランジ部１Ａｄには、第２薄肉部材１Ｂとの結合に供せられる複数（図例では６つ）の嵌合溝１Ａｅが形成されると共に、外径端より軸方向に沿ってドラム部１Ａｂと反対側に延出された１または複数のストッパ爪１Ａｆが形成されている。このストッパ爪１Ａｆが、第１薄肉部材１Ａの一側方（図１（ａ）の右側方）にあって回転が拘束される静止側部材の図示しないストッパ部と回転方向に係合することにより、外輪１の回動が所定範囲に規制される。
【００２２】
第１薄肉部材１Ａの全部又はカム面１Ａａに対しては、例えば、浸炭焼入れ焼戻し、浸炭窒化焼入れ焼戻し、高周波焼入れ焼戻し、ずぶ焼入れ焼戻し等の熱処理（表面硬化処理）が施される。
【００２３】
第２薄肉部材１Ｂには、外径端より軸方向に沿って第１薄肉部材１Ａ側に延出された複数（図例では６つ）の嵌合爪１Ｂａが形成されており、これらの嵌合爪１Ｂａが図１（ａ）（ｂ）に示すように第１薄肉部材１Ａの嵌合溝１Ａｅに嵌合圧入または加締め固定されることにより、両薄肉部材１Ａ，１Ｂの相対回転及び軸方向相対移動が規制されている。そして、この状態の下で、嵌合爪１Ｂａが、その外周に装着される操作部材としての操作レバー６の凹凸部と回転方向に係合することにより、操作レバー６の外輪１に対する相対回転が規制されるようになっている。従って、操作レバー６を回動操作することにより、第１薄肉部材１Ａと第２薄肉部材１Ｂとが一体回転し、これにより操作レバー６からの入力トルクが外輪１に入力される。
【００２４】
図示例の内輪２は円筒状をなし、外周に外輪１（第１薄肉部材１Ａ）のカム面１Ａａとの間に楔隙間を形成する円周面２ａを備えている。
【００２５】
保持器４は円筒状をなし、図２に示すように、ローラ３を収容する複数（例えば１０個）の窓形のポケット４ａと、円周方向に離隔した一対の切欠き部４ｂを備える。両切欠き部４ｂには後述する第二の弾性部材５Ｂの係合部５Ｂ１，５Ｂ２がそれぞれ挿入される（図３参照）。保持器４の材質は特に問わないが、この実施形態では、保持器４を合成樹脂材料、例えばポリアミド６６（ＰＡ６６）にグラスファイバーを２５重量％配合した合成樹脂材料の射出成形品としている。
【００２６】
弾性部材５Ａ，５Ｂは、図１（ｂ）および図３に示すように、何れも帯板材（例えばステンレス鋼等の金属製とする）を丸めて形成した有端リング状の板ばねで形成することができる。一方の弾性部材５Ｂは他方の弾性部材５Ａの内径側に配置されている。
【００２７】
図３に示すように、外径側の第一の弾性部材５Ａの両端部には、外径側に屈曲させた係合部５Ａ１，５Ａ２が形成される。この係合部５Ａ１，５Ａ２は、入力トルクの作用時および開放時において、一方が外輪１と係合し、他方が上記静止側部材（図示省略）と係合する。具体的には、図示のように外輪１に係止部１ａを形成すると共に、静止側部材７に係止部７ａを形成し、さらに図示のように外輪１が中立状態にある時に係止部１ａ，７ａの円周方向の位相を一致させ、この係止部１ａ，７ａの円周方向両側に両係合部５Ａ１，５Ａ２を弾性的に当接させる。これにより、外輪１が正逆何れの方向に回転した場合でも、一方の係合部が外輪１に、他方の係合部が静止側部材７にそれぞれ係合するので、外輪１の回転に伴って係合部５Ａ１，５Ａ２間の円周方向の間隔を押し広げ、第一の弾性部材５Ａに弾性力を蓄積することができる。外輪１に作用する回動力（入力トルク）が解除されると、第一の弾性部材５Ａの弾性力により、外輪１が中立状態に復帰する。
【００２８】
内径側の第二の弾性部材５Ｂの両端部には、内径側に屈曲させた係合部５Ｂ１，５Ｂ２が形成される。この係合部５Ｂ１，５Ｂ２は、第一の弾性部材５Ａの係合部５Ａ１，５Ａ２に対して円周方向の位相をずらせて（例えば９０°程度の位相差を持たせて）配置するのが望ましい。両係合部５Ｂ１，５Ｂ２は、それぞれ保持器４の切欠き部４ｂに挿入される。保持器４が中立状態にある時、両係合部５Ｂ１，５Ｂ２は、それぞれ切欠き部４ｂの側面４ｂ１，４ｂ２（円周方向で対向する側面）とそれぞれ弾性的に係合し、かつ静止側部材に形成された係止部７ｂとそれぞれ弾性的に係合している。この状態から、保持器４が正逆何れの方向に回転した場合でも、第二の弾性部材５Ｂの一方の係合部が保持器４に、他方の係合部が静止側部材７にそれぞれ係合するため、保持器４の回転に伴って係合部５Ｂ１，５Ｂ２間の円周方向の間隔が押し広げられ、第二の弾性部材５Ｂに弾性力が蓄積される。保持器４に作用する回動力が解除されると、第二の弾性部材５の弾性力によって、保持器４が復帰力を受けて中立状態に復帰する。
【００２９】
第二の弾性部材５Ｂの係合部５Ｂ１，５Ｂ２が押し広げられた場合、係合部５Ｂ１，５Ｂ２の近傍では弾性部材５Ｂの変形量が大きくなるため、この変形部が外径側の第一の弾性部材５Ａと干渉するおそれがある。これを回避するため、図３に示すように、第二の弾性部材５Ｂのうち、係合部５Ｂ１，５Ｂ２の近傍には、例えば図示のように円弧に対して弦を描くような直線状とした逃げ部５Ｂ３を形成するのが望ましい。
【００３０】
以上の組付けにより、図４に示すように、外輪１および保持器４が弾性部材５Ａ，５Ｂを介して静止側部材７とそれぞれ連結される。
【００３１】
次に、図４〜図６を参照しながら、この実施形態のクラッチユニットの動作について説明する。なお、図４〜図６において、第一および第二の弾性部材５Ａ，５Ｂ、並びに静止側部材７は模式化され、概念的に示されている。また、操作レバー６も記載が省略されている。図面では、第一の弾性部材５Ａに比べて第二の弾性部材５Ｂを大きく描いているが、これは図面作成上の都合によるもので、弾性力の強弱等のばね特性とは無関係である。
【００３２】
図４は、クラッチユニットの中立状態を示している。この中立状態において、ローラ３はカム面１Ａａの中央部に位置し、カム面１Ａａと円周面２ａとの間に形成される正逆両方向の楔隙間からそれぞれ離脱する。ローラ３の直径は、カム面１Ａａの中央部と円周面２ａとの間の半径方向距離よりも若干小さく設定されており、ローラ３とカム面１Ａａの中央部および円周面２ａとの間には半径方向隙間がある。
【００３３】
図５は、操作レバー６を回動操作して、外輪１に入力トルクを入力した時の状態を示している。例えば、同図において、外輪１に反時計方向の入力トルクが入力されると、外輪１の回動に伴い、カム面１Ａａがローラ３に対して反時計方向に相対移動して、ローラ３が楔隙間に係合する（噛み込む）。保持器４は、第二の弾性部材５Ｂにより静止側部材７と共に静止しようとするので、上記外輪１の相対移動が可能となる。これにより、外輪１と内輪２がロックされるので、外輪１からの入力トルクがローラ３を介して内輪２に伝達され、外輪１、ローラ３、保持器４、および内輪２が一体となって反時計方向に回動する。なお、この回動の最大量は、静止側部材７のストッパ部と外輪１のストッパ爪１Ａｆとの当接によって規制される。そして、上述のように外輪１および保持器４の回動に伴って両弾性部材５Ａ，５Ｂが撓み、その撓み量に応じた弾性力がそれぞれに蓄積される。
【００３４】
図６は、操作レバー６（外輪１）を開放した時の状態を示している。この場合、第一の弾性部材５Ａに蓄積された弾性力によって外輪１に時計方向の弾性力が働き、外輪１が時計方向に回転して図４に示す中立位置に復帰する。同時に第二の弾性部材５Ｂに蓄積された弾性力によって、保持器４に時計方向の回動力が働き、ローラ３が保持器４に押されて保持器４と共に中立位置に復帰する。この際、ローラ３がカム面１Ａａを押圧するため、外輪１は第一の弾性部材５Ａの弾性力のみならず、第二の弾性部材５Ｂからの弾性力ｆによっても中立位置に復帰する。一方、内輪２は、図５の回動操作によって与えられた回動位置をそのまま維持する。従って、操作レバー６の回動操作を繰り返し行った場合では、内輪２に各回動操作ごとの回動量が重畳的に蓄積される。以上から、このクラッチユニットは、例えば操作レバー６の回動操作による入力トルクを出力側機構に伝達し、所要部位の位置調整を行うような用途に好適である。
【００３５】
なお、図４〜図６において、外輪１に時計方向の入力トルクが入力された場合も、上記と同様の動作を行う（動作の向きは逆）。また、内輪側から入力トルクを入力する構成とすることもでき、その場合、内輪の外周にカム面を設け、外輪の内周に円周面を設ける。
【００３６】
ところで、上述のように入力トルクの開放時には、外輪１には第一の弾性部材５Ａのみならず、第二の弾性部材５Ｂからも復帰方向の弾性力が作用する。従って、原理的には第二の弾性部材５Ｂからの弾性力のみをもって外輪１の復帰動作を行うことも可能である。すなわち、図３において、第一の弾性部材５Ａ、およびこれと係合する係止部１ａ，７ａを省略した構成でも、外輪１の中立位置への復帰を行い得ると考えられる。
【００３７】
しかしながら、この構造では、入力トルクの開放時における外輪１の復帰力が不足し、外輪１が完全に中立位置に復帰できない事態が起こり得る。すなわち、外輪１の復帰力を大きくするためには、図７に示すように、弾性部材５Ｂの弾性力Ｆが保持器４→ローラ３→外輪１の経路のみに作用するのが理想的であるが、本発明者らの検討によれば、実際には弾性力Ｆの多くは内輪２とローラ３の間の摩擦損失μＦ’で失われることが判明した。具体的には、μ×Ｆ／ｔａｎ２αの力がロスとなり、外輪１には、Ｆ（１−μ×Ｆ／ｔａｎ２α）の力のみが復帰力として作用するのである（μは内輪２とローラ３の摩擦係数、αはストラト角である）。通常のクラッチユニットにおいては、αの値は４°程度であるから、μを０．１と仮定すると有効な復帰力は弾性力Ｆの３０％程度となり、復帰力不足が懸念される。十分な復帰力を確保するには、弾性部材５Ｂの弾性力Ｆを大きくすれば良いのであるが、弾性部材５Ｂの設置スペースの拡大が難しいこと、および弾性部材５Ｂの許容応力を考慮する必要があることから、弾性部材５Ｂの大型化や厚肉化だけでは復帰力不足の対策としても不十分である。
【００３８】
これに対し、上述のように外輪１と静止側部材７との間に第一の弾性部材５Ａを配置し、この弾性部材５Ａの弾性力で外輪１を直接復帰させる構造、すなわち弾性部材を、外輪１の復帰専用となる第一の弾性部材５Ａと、外輪１と内輪２の間のロック／アンロック状態の切替え専用となる第二の弾性部材５Ｂとに分離した構造とすることにより、外輪１の復帰動作を確実に行い、クラッチユニットの作動安定性を高めることが可能となる。
【００３９】
以上の効果を確認するため、図４に図示するクラッチユニット（本発明品）と図７に図示するクラッチユニット（比較品）とについて、操作レバー６の２５°開き時とスタンバイ時のそれぞれについて外輪１の復帰力を計測した。従来品では、２５°開き時で４４．１〜５３．９［×１０-2Ｎ・ｍ］（以下、単位は同じ）、スタンバイ時で２４．５〜２９．４の復帰力であるのに対し、本発明品では、２５°開き時で１１７．６〜１２７．４、スタンバイ時で５８．８〜６９．６の復帰力が得られ、何れの場合でも比較品に比べ２倍程度の大きな外輪復帰力を得られることが明らかになった。
【００４０】
上記クラッチユニットは、種々の装置の動力伝達部に組み込むことができる。以下の説明では、一例として上記クラッチユニットを使用した回転駆動装置の一実施形態を説明する。
【００４１】
図８に示すように、この回転駆動装置は、入力側部材としての外輪１と、出力側部材としての出力軸１２と、回転部材としての内輪１３と、静止側部材としての外輪１４と、入力側に設けられた第一クラッチ部１５と、出力側に設けられた逆入力遮断機構としての第２クラッチ部１６とを主要な要素として構成される。
【００４２】
入力側部材としての外輪１は、図１に示すクラッチユニットの外輪と同様に、第１薄肉部材１Ａと第２薄肉部材１Ｂとで構成される。外輪１には操作レバー２３が結合され（図１４参照）、操作レバー２３から外輪１に正方向又は逆方向の入力トルクが入力される。なお、この実施形態では、ワッシャ２８と第１薄肉部材１Ａの端面１Ａｇとの間に、波型ばねや皿ばねからなる弾性体２９を介在させることにより、外輪１に軸方向の予圧を付与する構成を付加している。
【００４３】
図９は、出力側部材としての出力軸１２を示している。出力軸１２は、一端側にジャーナル部１２ａ、中央側に大径部１２ｂ、他端側に連結部１２ｃを備えている。ジャーナル部１２ａは、後述する内輪（１３：図１０参照）のラジアル軸受面１３ａ１に挿入される。大径部１２ｂの外周には、複数（例えば８つ）のカム面１２ｂ１が円周方向に等間隔で形成される。各カム面１２ｂ１は、出力軸１２の軸心を中心とする円に対して弦をなす平坦面状に形成される。また、大径部１２ｂの一端側部分には軸方向の複数（例えば８つ）のピン孔１２ｂ３が円周所定間隔に形成される。これらピン孔１２ｂ３には内輪１３のピン１３ｂ１が挿入される。また、大径部１２ｂの他端側部分には環状凹部１２ｂ４が形成される。この環状凹部１２ｂ４には後述する摩擦部材（１９：図１３参照）が圧入され、また、環状凹部１２ｂ４の内周壁１２ｂ５は、後述する固定側板（１７：図１２参照）のラジアル軸受面１７ｅ２に挿入されるジャーナル面になる。連結部１２ｃには、他の回動部材を連結するための歯型１２ｃ１が形成される。
【００４４】
出力軸１２は、例えば、肌焼鋼、機械構造用炭素鋼、軸受鋼等の鋼材から鍛造加工によって成形され、浸炭焼入れ焼戻し、浸炭窒化焼入れ焼戻し、高周波焼入れ焼戻し、ずぶ焼入れ焼戻し等の適宜の熱処理が施される。この実施形態では、出力軸１２を形成する鋼材として肌焼鋼（例えばクロムモリブデン鋼ＳＣＭ４２０）を使用し、これに熱処理として浸炭焼入れ焼戻しを行って、表層部の表面硬さを５７〜６２ＨＲＣに調整している。なお、出力軸１２は、鋼材の削出し品とすることもできる。
【００４５】
図１０は、回転部材としての内輪１３を示している。内輪１３は、筒状部１３ａと、筒状部１３ａの一端から外径側に延びたフランジ部１３ｂと、フランジ部１３ｂの外径端から軸方向の一方に延びた複数（例えば８本）の柱部１３ｃとを主体として構成される。筒状部１３ａは、出力軸１２のジャーナル部１２ａに外挿され、かつ、外輪１の内部に内挿される。筒状部１３ａの他端側部分の内周には、出力軸１２のジャーナル部１２ａをラジアル方向に支持するラジアル軸受面１３ａ１が形成され、筒状部１３ａの他端側部分の外周には、外輪１のカム面１Ａａとの間に正逆両回転方向に楔隙間を形成する円周面１３ａ２が形成される。フランジ部１３ｂには、軸方向の一方に突出した複数（例えば８つ）のピン１３ｂ１が円周方向に所定間隔で形成される。これらピン１３ｂ１は、出力軸１２のピン孔１２ｂ３にそれぞれ挿入される。また、円周方向に隣接した柱部１３ｃ間には、軸方向の一方に向かって開口したポケット１３ｃ１が形成され、これらポケット１３ｃ１に後述する第２クラッチ部（１６：図１５参照）のローラ３０と板ばね３１が収容される。ローラ３０と板ばね３１を、ポケット１３ｃ１の軸方向の開口部から該ポケット１３ｃ１内に組み入れることができるので、組立作業が容易である。
【００４６】
内輪１３は、例えば、肌焼鋼、機械構造用炭素鋼、軸受鋼等の鋼材から鍛造加工によって成形され、浸炭焼入れ焼戻し、浸炭窒化焼入れ焼戻し、高周波焼入れ焼戻し、ずぶ焼入れ焼戻し等の適宜の熱処理が施される。この実施形態では、内輪１３を形成する鋼材として肌焼鋼（例えばクロムモリブデン鋼ＳＣＭ４２０）を使用し、これに熱処理として浸炭焼入れ焼戻しを行って、表層部の表面硬さを５７〜６２ＨＲＣに調整している。なお、内輪１３は、鋼材の削出し品、鋼鈑（例えば冷間圧延鋼鈑）のプレス成形品とすることもできる。
【００４７】
図１１は、静止側部材としての外輪１４を示している。外輪１４は、半径方向内径側に延びたフランジ部１４ａと、フランジ部１４ａの外径端から軸方向の一方に延びた筒状部１４ｃと、筒状部１４ｃの一端から外径側に突出した鍔部１４ｄとを主体として構成される。フランジ部１４ａには、軸方向の他方に突出した複数（例えば２つ）のストッパ部１４ａ１が円周方向に所定間隔で配列形成される。これらストッパ部１４ａ１は、外輪１のストッパ爪１Ａｆ（図１（ａ）参照）と回転方向に係合して、外輪１の回動範囲を規制する。また、フランジ部１４ａには、軸方向の他方に突出した一対の係止部１４ａ２が形成され、一対の係止部１４ａ２の円周方向外側面には、第１クラッチ部１５の第二の弾性部材５Ｂの係合部５Ｂ１、５Ｂ２がそれぞれ係止される（図３参照）。さらにフランジ部１４ａの外周近傍には係止部１４ａ４が形成され、この係止部１４ａ４の円周方向両側面には、第一クラッチ部１５の第一の弾性部材５Ａの係合部５Ａ１,５Ａ２がそれぞれ係止される。
【００４８】
筒状部１４ｃの内周には、出力軸１２のカム面１２ｂ１との間に正逆両回転方向に楔隙間を形成する円周面１４ｃ１が形成される。鍔部１４ｄには、複数（例えば６つ）の切欠き部１４ｄ１が円周方向に所定間隔で形成される。切欠き部１４ｄ１は、後述する固定側板１７の加締部１７ｃ（図１２参照）と適合する。
【００４９】
外輪１４は、例えば、肌焼鋼、機械構造用炭素鋼、軸受鋼等の鋼材から鍛造加工によって成形され、浸炭焼入れ焼戻し、浸炭窒化焼入れ焼戻し、高周波焼入れ焼戻し、ずぶ焼入れ焼戻し等の適宜の熱処理が施される。この実施形態では、外輪１４を形成する鋼材として肌焼鋼（例えばクロムモリブデン鋼ＳＣＭ４２０）を使用し、これに熱処理として浸炭焼入れ焼戻しを行って、表層部の表面硬さを５７〜６２ＨＲＣに調整している。なお、外輪１４は、鋼材の削出し品、鋼鈑（例えば冷間圧延鋼鈑）のプレス成形品とすることもできる。
【００５０】
図１２は、外輪１４に固定される固定側板１７を示している。固定側板１７は、半径方向に延びたフランジ部１７ａと、フランジ部１７ａの外径端から外径側に突出した複数（例えば４つ）のブラケット部１７ｂと、フランジ部１７ａの外径端から軸方向の一方に突出した複数（例えば６つ）の加締部１７ｃと、フランジ部１７ａに穿設された複数（例えば８つ）の係合孔１７ａ１と、フランジ部１７ａの内径端から軸方向の一方に突出したボス部１７ｅとを主体として構成される。４つのブラケット部１７ｂは円周方向に所定間隔で形成され、それぞれに中空ピン状の加締部１７ｂ１が一体（又は別体）に形成される。６つの加締部１７ｃは円周方向に所定間隔で形成され、それぞれ、二股状に分岐した一対の爪部１７ｃ１を備えている。この加締部１７ｃを外輪１４の切欠き部１４ｄ１に装着し、一対の爪部１７ｃ１を円周方向の相反する方向に加締めて鍔部１４ｄに当接させることにより、外輪１４の固定側板１７に対する軸方向相対移動および回転方向相対移動を防止することができる。加締部１７ｂ１は、相手側部材の取付け穴に加締固定される。
【００５１】
ボス部１７ｅの内周には、ラジアル軸受面１７ｅ２が形成される。ボス部１７ｅは出力軸１２の環状凹部１２ｂ４に挿入され、ボス部１７ｅの外周と環状凹部１２ｂ４の外周壁との間に後述する摩擦部材（１９：図１３参照）が装着される。係合孔１７ａ１は摩擦部材１９の凸部１９ａと回転方向に係合して、摩擦部材（１９）の固定側板１７に対する相対回転を防止する。ボス部１７ｅのラジアル軸受面１７ｅ２は、環状凹部１２ｂ４のジャーナル面１２ｂ５に外挿され、ジャーナル面１２ｂ５をラジアル方向に支持する。
【００５２】
固定側板１７は、例えば、冷間圧延鋼鈑等の鋼鈑材からプレス加工によって成形される。この実施形態では、固定側板１７を形成する鋼板材として冷間圧延鋼鈑（例えばＳＰＣＥ）を使用している。また、加締部１７ｃ及び１７ｂ１を加締加工する際の加工性等に配慮して、熱処理は施していない。なお、加締部１７ｃ及び１７ｂ１等の加締加工を行う部位に防炭処理（又は防炭防窒処理）を施して、浸炭焼入れ焼戻し（又は浸炭窒化焼入れ焼戻し）を行っても良い。
【００５３】
図１３は、制動手段としての摩擦部材１９を示している。この実施形態において、摩擦部材１９はリング状のもので、その一方の端面には複数（例えば８つ）の凸部１９ａが円周方向に所定間隔で形成される。凸部１９ａは、固定側板１７の係合孔１７ａ１と回転方向に係合して、摩擦部材１９の固定側板１７に対する相対回転を防止する。
【００５４】
摩擦部材１９は、ゴムや合成樹脂等の弾性材料で形成され、例えば出力軸１２の環状凹部１２ｂ４の外周壁に締代をもって圧入される。摩擦部材１９の外周と環状凹部１２ｂ４の外周壁との間に生じる摩擦力によって、出力軸１２に回転方向の制動力（摩擦制動力）が与えられる。この制動力（制動トルク）の大きさは、出力軸１２に入力される逆入力トルクの大きさを勘案して適宜設定すれば良いが、逆入力トルクの還流現象を効果的に防止する観点から、想定される逆入力トルクと同程度の大きさに設定するのが好ましい。この実施形態のように、制動手段として摩擦部材１９を用いると、制動力を摩擦部材１９の締代調整によって設定し、また変更できるという利点がある。
【００５５】
摩擦部材１９の材質は特に問わないが、この実施形態では、摩擦部材１９を合成樹脂材料、例えばポリアセタール（ＰＯＭ）にグラスファイバーを２５重量％配合した合成樹脂材料の射出成形品としている。
【００５６】
第１クラッチ部１５の構成は、既述の図１〜図６に示すクラッチユニットと比較すると、内輪１３が出力側部材としての出力軸１２の外周側に配置されている回転部材である点のみが相違しており、その他の構成は同一である。従って、第１クラッチ部１５の作用については、既述の図１〜図６に基づく説明事項と実質的に同一であるため、その説明を省略する。
【００５７】
図１５（図８のＡ−Ａ断面図）は、第２クラッチ部１６を示している。第２クラッチ部１６は、外輪１４に設けられた円周面１４ｃ１と、出力軸１２に設けられた複数（例えば８つ）のカム面１２ｂ１と、各カム面１２ｂ１と円周面１４ｃ１との間に介在する係合子としての一対（例えば総数８対）のローラ３０と、一対のローラ３０間に介在する弾性部材、例えば断面Ｎ字形の板ばね３１と、内輪１３の柱部１３ｃと、内輪１３のピン１３ｂ１および出力軸１２のピン孔１２ｂ３とを主要な要素として構成される。なお、この実施形態において、板ばね３１はステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０１ＣＰＳ−Ｈ）で形成し、熱処理としてテンパー処理を施している。
【００５８】
図１６に拡大して示すように、中立位置において、一対のローラ３０は板ばね３１によって、それぞれ、カム面１２ｂ１と円周面１４ｃ１との間に形成される正逆両回転方向の楔隙間の方向に押圧される。この時、内輪１３の各柱部１３ｃと各ローラ３０との間にはそれぞれ回転方向隙間δ１が存在する。また、内輪１３のピン１３ｂ１と出力軸１２のピン孔１２ｂ３との間には正逆両回転方向にそれぞれ回転方向隙間δ２が存在する。回転方向隙間δ１と回転方向隙間δ２とは、δ１＜δ２の関係を有する。回転方向隙間δ１の大きさは、例えば０〜０．４ｍｍ（第２クラッチ部１６の軸心を中心として０〜１．５°）程度、回転方向隙間δ２の大きさは、例えば０．５〜０．８ｍｍ（第２クラッチ部１６の軸心を中心として１．８〜３．７°）程度である。
【００５９】
同図に示す状態で、例えば、出力軸１２に時計方向の逆入力トルクが入力されると、反時計方向（回転方向後方）のローラ３０がその方向の楔隙間と楔係合して、出力軸１２が外輪１４に対して時計方向にロックされる。出力軸１２に反時計方向の逆入力トルクが入力されると、時計方向（回転方向後方）のローラ３０がその方向の楔隙間と楔係合して、出力軸１２が外輪１４に対して反時計方向にロックされる。従って、出力軸１２からの逆入力トルクは、第２クラッチ部１６によって正逆両回転方向にロックされ、第１クラッチ部１５への逆入力トルクの還流が遮断される。
【００６０】
図１７は、外輪１からの入力トルク（同図で時計方向）が第１クラッチ部１５を介して内輪１３に入力され、内輪１３が同図で時計方向に回動を始めた初期状態を示している。回転方向隙間がδ１＜δ２に設定されているため、先ず、内輪１３の反時計方向（回転方向後方）の柱部１３ｃがその方向（回転方向後方）のローラ３０と係合して、これを板ばね３１の弾性力に抗して時計方向（回転方向前方）に押圧する。これにより、反時計方向（回転方向後方）のローラ３０がその方向の楔隙間から離脱して、出力軸１２のロック状態が解除される。従って、出力軸１２は時計方向に回動可能となる。
【００６１】
内輪１３がさらに時計方向に回動すると、図１８に示すように、内輪１３のピン１３ｂ１が出力軸１２のピン孔１２ｂ３と時計方向に係合する。これにより、内輪１３からの時計方向の入力トルクがピン１３ｂ１およびピン孔１２ｂ３を介して出力軸１２に伝達され、出力軸１２が時計方向に回動する。外輪１に反時計方向の入力トルクが入力された場合は、上記とは逆の動作で出力軸１２が反時計方向に回動する。従って、外輪１からの正逆両回転方向の入力トルクは、第１クラッチ部１５、内輪１３、およびトルク伝達手段としてのピン１３ｂ１およびピン孔１２ｂ３を介して出力軸１２に伝達され、出力軸１２が正逆両回転方向に回動する。なお、内輪１３からの入力トルクがなくなると、板ばね３１の弾性復元力によって図１６に示す中立位置に復帰する。
【００６２】
このように第２クラッチ部１６は、外輪１の正逆両方向の入力トルクを内輪１３を介して出力軸１２に伝達する一方、出力軸１２からの逆入力トルクの内輪１３や外輪１への伝達を遮断する逆入力トルク遮断機構として機能する。
【００６３】
上述した外輪１、出力軸１２、内輪１３、外輪１４、第１クラッチ部１５、第２クラッチ部１６、固定側板１７および摩擦部材１９を図８に示す態様でアッセンブリすると、この実施形態の回転駆動装置が完成する。外輪１には例えば樹脂製の操作レバー２３が結合され、出力軸１２は図示されていない出力側機構の回動部材に連結される。また、固定側板１７は図示されていないケーシング等の固定部材に加締部１７ｂ１で加締固定される。この装置は、例えば、操作部材の回動操作による入力トルクを出力側機構に伝達して所要部位の位置調整を行う装置において、操作部材の非操作時、出力側機構の位置が変動しないようこれを保持する機能が求められる用途に好適である。
【００６４】
【発明の効果】
このように本発明によれば、入力側部材と静止側部材の間に、入力側部材を中立位置に復帰させる第一の弾性部材を配置し、入力側部材と回転部材との間のロック／アンロック切り替え用の機構とは無関係に直接弾性力を入力側部材に作用させている。従って、入力側部材には大きな弾性力を作用させることができ、これより入力トルクの開放時には入力側部材を確実に中立位置に復帰させることが可能となって、クラッチユニット、さらにはこれを含む回転駆動装置の作動安定性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるクラッチユニットの全体構成を示す縦断面図（ａ図）、および（ａ）図中のＢ−Ｂ断面図である。
【図２】上記クラッチユニットの保持器を示す斜視図である。
【図３】第一および第二の弾性部材の装着状態を概略図示する正面図である。
【図４】クラッチユニットの動作を概念的に説明する断面図である。
【図５】クラッチユニットの動作を概念的に説明する断面図である。
【図６】クラッチユニットの動作を概念的に説明する断面図である。
【図７】比較品の動作を概念的に説明する断面図である。
【図８】上記クラッチユニットを含む回転駆動装置の断面図である。
【図９】回転駆動装置の出力軸を示す正面図（ａ）、図９（ａ）のＢ−Ｂ線断面図（ｂ）である。
【図１０】回転駆動装置の内輪（回転部材）を示す正面図（ａ）、図１０（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である（ｂ）、要部拡大図（ｃ）である。
【図１１】回転駆動装置の外輪（静止側部材）を示す正面図（ａ）、図１１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図（ｂ）である。
【図１２】回転駆動装置の固定側板を示す正面図（ａ）、図１２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１３】回転駆動装置の摩擦部材（制動手段）を示す正面図（ａ）、縦断面図（ｂ）である。
【図１４】回転駆動装置の第１クラッチ部を示す図８Ｂ−Ｂ断面図である。
【図１５】回転駆動装置の第２クラッチ部を示す図８Ａ−Ａ断面図である。
【図１６】上記第クラッチ部の作用を示す部分拡大正面図である（中立位置）。
【図１７】上記第クラッチ部の作用を示す部分拡大正面図である（ロック解除時）。
【図１８】上記第クラッチ部の作用を示す部分拡大正面図である（トルク伝達時）。
【符号の説明】
１      外輪（入力側部材）
１ａ    係止部
１Ａ    第１薄肉部材
１Ａａ  カム面
１Ｂ    第２薄肉部材
２      内輪（回転部材）
２ａ    円周面
３      ローラ（係合子）
４      保持器
４ｂ    切欠き部
５Ａ    第一の弾性部材
５Ａ１  係合部
５Ａ２  係合部
５Ｂ    第二の弾性部材
５Ｂ１  係合部
５Ｂ２  係合部
５Ｂ３  逃げ部
６      操作レバー（操作部材）
７      静止側部材
７ａ    係止部
７ｂ    係止部
１２    出力軸（出力側部材）
１３    内輪（回転部材）
１４    外輪（静止側部材）
１４ａ２  係止部
１４ａ４  係止部
１５    第１クラッチ部（クラッチユニット）
１６    第２クラッチ部（逆入力遮断機構）
２３    操作レバー（操作部材）
【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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【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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【図１７】
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【図１８】
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