(57)【要約】【課題】入力側から出力側への回転伝達時のロック係合子と固定部材との摺動による発熱や摩耗が少なく、回転トルクが小さいロック式の逆入力防止クラッチを提供する。【解決手段】出力側部材４の一部である内輪３と固定部材１２の一部である外輪５の間に配されるロック係合子として、外輪５に対する摺動抵抗が小さい玉９を用いるとともに、外輪５の内周に玉９の一部が入り込む周方向溝５ａを設けて、玉９の軸方向移動を規制することにより、玉９が固定部材１２の一部であるハウジング６の内側面やロック解除手段となる保持器８の柱部８ａ間の内側面に軸方向で接触しないようにして、ロック係合子としてころを用いた場合よりも、入力側から出力側への回転伝達時の発熱や摩耗、回転トルクの増大を抑えられるようにしたのである。【選択図】図１
2017214943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一軸心のまわりに回転する状態で配されている入力側部材および出力側部材と、前記出力側部材の径方向外側に配されている固定部材と、前記出力側部材に加えられる逆入力トルクに対して出力側部材と固定部材とをロックするロック手段と、前記入力側部材に加えられる入力トルクに対して前記ロック手段によるロック状態を解除するロック解除手段と、前記ロック状態が解除された状態のときに、前記入力側部材に加えられる入力トルクを前記出力側部材に伝達するトルク伝達手段とを備え、
前記ロック手段は、前記固定部材の内周に曲面が設けられ、前記出力側部材の外周に複数のカム面が設けられて、前記固定部材の内周曲面と出力側部材の各カム面との間に周方向で次第に狭小となる楔形空間が形成されており、これらの各楔形空間にロック係合子としての玉が軸方向移動を規制された状態で組み込まれ、前記各玉がばねで楔形空間の狭小部へ押し込まれているものである逆入力防止クラッチ。
【請求項２】
前記玉の軸方向移動を規制する手段が、前記固定部材の内周と出力側部材の外周の少なくとも一方に、前記玉の一部が入り込む周方向溝が設けられているものであることを特徴とする請求項１に記載の逆入力防止クラッチ。
【請求項３】
前記玉の一部が入り込む周方向溝は、前記玉の半径よりも大きい曲率半径の円弧面で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の逆入力防止クラッチ。
【請求項４】
前記ばねが、前記玉どうしの間に組み込まれ、前記玉を両端部で押圧するコイルばねであり、その伸縮方向の中央部の直径が両端部の直径よりも小さい鼓形状に形成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逆入力防止クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力トルクが加えられたときは入力側部材の回転を出力側部材に伝達し、逆入力トルクに対しては入力側部材が回転しないようにする逆入力防止クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
逆入力防止クラッチは、入力側部材に入力トルクが加えられたときは、その回転を出力側部材に伝達し、出力側部材に逆入力トルクが加えられたときは、入力側部材が回転しないようにするものである。この逆入力防止クラッチには、逆入力トルクに対して出力側部材をロックさせる方式（以下、この方式を「ロック式」と称する。）のものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記特許文献１に記載されたロック式の逆入力防止クラッチは、同一軸心のまわりに回転する入力側部材と出力側部材との間に、入力側部材の回転を僅かな角度遅れをもって出力側部材に伝達するトルク伝達手段を設け、出力側部材の径方向外側に固定部材を配し、出力側部材の外周面に複数のカム面を設けて、固定部材の内周円筒面と出力側部材の各カム面との間に周方向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ロック係合子となる一対のころとそのころを楔形空間の狭小部へ押し込むばねを組み込むとともに、各楔形空間の周方向両側（ころを挟んでばねと周方向で対向する位置）に、入力側部材と一体回転する保持器の柱部を挿入したものである。
【０００４】
この逆入力防止クラッチでは、各ころがばねの弾力で楔形空間の狭小部に押し込まれているので、出力側部材に逆入力トルクが加えられても、回転方向後側のころが固定部材および出力側部材に係合することにより出力側部材が固定部材とロックされ、入力側部材へ回転伝達しない。
【０００５】
一方、入力側部材に入力トルクが加えられたときは、入力側部材と一体回転する保持器の柱部が回転方向後側のころをばねの弾力に抗して楔形空間の広大部へ押し出すことにより、そのころと固定部材および出力側部材との係合が解除されて、出力側部材がロック状態から解放された後、トルク伝達手段によって入力側部材から出力側部材に回転が伝達されるようになる（このとき、回転方向前側のころは楔形空間の広大部に相対移動するので、固定部材および出力側部材と係合することはない）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４９６５８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記のようにロック係合子としてころを用いたロック式の逆入力防止クラッチでは、入力側部材から出力側部材に回転伝達する際にころが固定部材の内周円筒面と摺動するので、特に高速回転で運転される場合は、その摺動による発熱や摩耗、回転トルクの増大等が問題となることがある。この問題への対策としては、ロック係合子をころから玉に代えて、ロック係合子の固定部材に対する摺動抵抗を小さくすることが有効と考えられる。
【０００８】
しかしながら、ロック係合子として玉を用いた場合は、玉が軸方向にも転がるので、楔形空間の軸方向の一側を塞いでいる固定部材の内側面や保持器の柱部どうしの間の内側面に接触しやすい。そして、玉が固定部材や保持器の内側面に接触すると、入力側から出力側への回転伝達の際に、玉が固定部材の内周円筒面だけでなく固定部材や保持器の内側面とも摺動することになるので、ころを用いた場合よりもかえって発熱や摩耗、回転トルクが大きくなるおそれがある。
【０００９】
また、出力側部材がロック状態でも、出力側部材に軸方向荷重が加わると玉が軸方向に転がることによって出力側部材が軸方向移動するおそれがあるので、出力側部材に軸方向位置精度が求められる用途には適さない。
【００１０】
そこで、本発明は、入力側から出力側への回転伝達時のロック係合子と固定部材との摺動による発熱や摩耗が少なく、回転トルクが小さいロック式の逆入力防止クラッチ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】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明の逆入力防止クラッチは、同一軸心のまわりに回転する状態で配されている入力側部材および出力側部材と、前記出力側部材の径方向外側に配されている固定部材と、前記出力側部材に加えられる逆入力トルクに対して出力側部材と固定部材とをロックするロック手段と、前記入力側部材に加えられる入力トルクに対して前記ロック手段によるロック状態を解除するロック解除手段と、前記ロック状態が解除された状態のときに、前記入力側部材に加えられる入力トルクを前記出力側部材に伝達するトルク伝達手段とを備え、前記ロック手段は、前記固定部材の内周に曲面が設けられ、前記出力側部材の外周に複数のカム面が設けられて、前記固定部材の内周曲面と出力側部材の各カム面との間に周方向で次第に狭小となる楔形空間が形成されており、これらの各楔形空間にロック係合子としての玉が軸方向移動を規制された状態で組み込まれ、前記各玉がばねで楔形空間の狭小部へ押し込まれているものとした。
【００１２】
すなわち、ロック係合子として、固定部材に対する摺動抵抗が小さい玉を用いるとともに、その軸方向移動を規制することにより、玉が固定部材やロック解除手段を構成する部材に軸方向で接触しないようにして、ロック係合子としてころを用いた場合よりも、入力側から出力側への回転伝達時の発熱や摩耗、回転トルクの増大を抑えられるようにしたのである。
【００１３】
ここで、前記玉の軸方向移動を規制する手段としては、前記固定部材の内周と出力側部材の外周の少なくとも一方に、前記玉の一部が入り込む周方向溝が設けられているものを採用することができる。その場合、前記玉の一部が入り込む周方向溝は、前記玉の半径よりも大きい曲率半径の円弧面で形成されているものとすることが望ましい。
【００１４】
また、前記ばねが、前記玉どうしの間に組み込まれ、前記玉を両端部で押圧するコイルばねである場合は、その伸縮方向の中央部の直径が両端部の直径よりも小さい鼓形状に形成されている構成とするとよい。このようにすれば、コイルばねを両端部が玉の一部を覆うように形成して、入力側から出力側への回転伝達時の遠心力によるコイルばねの径方向外側への移動を防止し、逆入力トルクに対して出力側部材が確実にロックされるようにできる。また、回転伝達時にコイルばねの中央部が出力側部材の外周面に接触しないようにすることで、コイルばねの摩耗・折損等の不具合を防止することができ、安定したばね力を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の逆入力防止クラッチは、上述したように、ロック係合子として固定部材に対する摺動抵抗がころよりも小さい玉を用い、その玉を軸方向移動が規制される状態で組み込んで、玉が固定部材やロック解除手段を構成する部材に軸方向で接触しないようにしたものであるから、入力側から出力側への回転伝達時の発熱や摩耗、回転トルクの増大を抑えることができ、高速回転で運転される用途でも長期間安定して使用できる。また、出力側部材に軸方向荷重が加わっても玉は軸方向に転がらないので、出力側部材が軸方向移動するおそれがなく、出力側部材に軸方向位置精度が求められる用途にも安全に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態の逆入力防止クラッチの縦断正面図
【図２】図１のII−II線に沿った断面図
【図３】図１のばねの側面図
【図４】ａ、ｂは、それぞれ図２に対応してクラッチ動作を説明する断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この逆入力防止クラッチは、図１および図２に示すように、入力側部材としての入力軸１と、出力軸２と内輪３が一体形成された出力側部材４と、内輪３の径方向外側に配される外輪５が一体形成された二段円筒状のハウジング６と、ハウジング６の一端に取り付けられる押え蓋７と、内輪３と外輪５との間に挿入される複数の柱部８ａを有する保持器８と、内輪３と外輪５との間に組み込まれる玉（ロック係合子）９およびコイルばね１０と、ハウジング６他端の小径部内周に嵌め込まれて出力軸２を回転自在に支持する焼結軸受１１とで構成されている。
【００１８】
前記ハウジング６は、一端のフランジの外周縁に複数の切欠き６ａが形成されており、これらの切欠き６ａに押え蓋７の外周縁に形成された爪７ａを嵌め込んで折り曲げることにより、押え蓋７と一体化されている。押え蓋７は、その外周から張り出す３つの舌状の張出部に取付孔７ｂが設けられている。そして、このハウジング６と押え蓋７が、押え蓋７の取付孔７ｂで図示省略した外部部材に一体に固定される固定部材１２となっている。
【００１９】
前記入力軸１は、外周に二面幅（軸心と平行でかつ互いに平行な２つの係合面）が形成された係合部１ａと、係合部１ａの端面から突出する小径円筒部１ｂとを有し、その係合部１ａの先端側部分が、前記内輪３の中央に設けられた係合穴３ａに挿入され、小径円筒部１ｂが内輪３の係合穴３ａの底から出力軸２の円形穴２ａに嵌め込まれて、出力側部材４（出力軸２および内輪３）と同一軸心のまわりに回転するようになっている。ここで、内輪３の係合穴３ａは、断面が入力軸１の係合部１ａとほぼ同じ形状で、入力軸１の係合部１ａ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、入力軸１に加えられる入力トルクを僅かな角度遅れをもって出力側部材４に伝達するトルク伝達手段が構成されている。
【００２０】
また、入力軸１の係合部１ａの軸方向中央側部分には、保持器８の円筒部８ｂが隙間なく嵌め込まれて、入力軸１と保持器８が一体回転するようになっている。そして、入力軸１はモータ等の駆動源（図示省略）から入力トルクを加えられ、出力軸２は外周に二面幅が形成された係合部２ｂに取り付けられる出力歯車等の回転伝達部材（図示省略）にトルクを出力するようになっている。
【００２１】
前記外輪５の内周は円筒面となっており、内輪３の外周にはカム面３ｂが周方向に複数設けられ、外輪５の内周円筒面と内輪３の各カム面３ｂとの間に周方向で次第に狭小となる楔形空間１３が形成されている。楔形空間１３は、カム面３ｂの傾斜方向が同じもの、すなわち狭小となる方向が同じものが周方向に２つ連続して形成されており、各楔形空間１３に１つずつ玉９が配されている。そして、楔形空間１３の広大部どうしが向かい合う位置の空間の玉９どうしの間に組み込まれたコイルばね１０が、その両端部で玉９を２個ずつ互いに当接させて楔形空間１３の狭小部に押し込んでいる。これにより、出力側部材４に加えられる逆入力トルクに対して、出力側部材４の一部である内輪３と固定部材１２の一部である外輪５とをロックするロック手段が構成されている。なお、外輪の内周は、この実施形態のような円筒面に限らず、内輪のカム面との間に楔形空間を形成する曲面が設けられていればよい。
【００２２】
ここで、前記玉９は、鋼球で形成されており、その一部が外輪５の内周に設けられた周方向溝５ａに入り込んで軸方向移動を規制された状態で組み込まれている。その外輪５の周方向溝５ａは、玉９の半径よりも大きい曲率半径の円弧面で形成されている。そして、前記コイルばね１０は、図３に示すように、その伸縮方向の中央部の直径が両端部の直径よりも小さい鼓形状に形成されている。
【００２３】
また、図２に示すように、前記各楔形空間１３の狭小部どうしが向かい合う位置、すなわち玉９を挟んでコイルばね１０と周方向で対向する位置の空間には、前記保持器８の柱部８ａが挿入されている。これにより、入力軸１に入力トルクが加えられたときに、保持器８が入力軸１と一体に回転して、保持器８の柱部８ａがコイルばね１０で反回転方向に押されている玉９を楔形空間１３の広大部へ押し出して、前記ロック手段によるロック状態を解除するようになっている。すなわち、この保持器８が、入力軸１に加えられる入力トルクに対して前記ロック状態を解除するロック解除手段となっている。
【００２４】
この逆入力防止クラッチは、上記の構成であり、各玉９がコイルばね１０の弾力で楔形空間１３の狭小部に押し込まれているので、出力側部材４に逆入力トルクが加えられても、コイルばね１０で反回転方向に押されている玉９が固定部材１２の一部である外輪５および出力側部材４の一部である内輪３に係合することにより出力側部材４が固定部材１２とロックされ、入力軸１へ回転伝達しない。
【００２５】
一方、入力軸１に入力トルクが加えられたときには、まず、図４（ａ）に示すように、入力軸１と一体に回転する保持器８の柱部８ａがコイルばね１０で反回転方向に押されている玉９をコイルばね１０の弾力に抗して楔形空間１３の広大部へ押し出すことにより、その玉９と外輪５および内輪３との係合が解除されて、出力側部材４がロック状態から解放される。そして、図４（ｂ）に示すように、入力軸１がさらに回転して、その係合部１ａと内輪３の係合穴３ａとが係合すると、入力軸１の回転が内輪３を介して出力軸２に伝達されるようになる（このとき、コイルばね１０で回転方向に押されている玉９は楔形空間１３の広大部に相対移動するので、外輪５および内輪３と係合することはない）。
【００２６】
ここで、玉９は、上記のように入力軸１から出力側部材４へ回転が伝達されているときに転がりながら外輪５と摺動するが、従来ロック係合子として用いられるころに比べると外輪５に対する摺動抵抗は小さい。しかも、その一部が周方向溝５ａに入り込んで軸方向移動を規制されているので、楔形空間１３の軸方向の他端側を塞いでいるハウジング６の内側面や保持器８の柱部８ａどうしの間の内側面に軸方向で接触するおそれがない。
【００２７】
また、コイルばね１０は、上記のように鼓形状に形成されているので、中央部が内輪３の外周面に接触したりすることはない。
【００２８】
したがって、ロック係合子としてころを用いた場合よりも、入力側から出力側への回転伝達時の発熱や摩耗、回転トルクが小さく、高速回転で運転される用途でも長期間安定して使用することができる。また、玉９が軸方向に転がらないので、出力側部材４が軸方向荷重に対しても軸方向に移動するおそれがなく、出力側部材４に軸方向位置精度が求められる用途にも安全に適用できる。
【００２９】
なお、玉の軸方向移動を規制する手段は、上述した実施形態では外輪の内周に玉の一部が入り込む周方向溝を設けたが、同様の周方向溝を内輪の外周にも設けてもよく、内輪外周だけに設けるようにしてもよい。そして、これ以外の種々の形態の軸方向移動規制手段を設けることもできるが、実施形態のように玉の半径よりも大きい曲率半径の円弧面で形成された周方向溝を設けると、ロック時に玉に生じる面圧が小さくなってトルク容量を大きくできるので好ましい。
【００３０】
また、実施形態の逆入力防止クラッチは、内外輪間に狭小となる方向が同じ楔形空間を周方向に連続して形成し、連続する楔形空間に１個ずつ組み込んだ玉をばねで互いに当接させて押圧するようにしたものであるが、本発明は、内外輪間に周方向両側で狭小となる楔形空間を複数形成し、各楔形空間に組み込んだ一対の玉を１個ずつばねで押圧する形態の逆入力防止クラッチにも、もちろん適用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  入力軸（入力側部材）
１ａ  係合部
２  出力軸
３  内輪
３ａ  係合穴
３ｂ  カム面
４  出力側部材
５  外輪
５ａ  周方向溝
６  ハウジング
７  押え蓋
８  保持器
８ａ  柱部
９  玉（ロック係合子）
１０  コイルばね
１１  焼結軸受
１２  固定部材
１３  楔形空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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