(57)【要約】【課題】許容トルク容量が大きく、かつ逆入力トルクの方向変化に対してもロック状態を安定して維持できる逆入力防止クラッチを提供する。【解決手段】固定部材の一部である外輪５の内周円筒面と、出力側部材４の一部である内輪３の外周円筒面との間に配されるロック係合子としてスプラグ９を用いることにより、ローラを用いた場合よりも許容トルク容量を大きくできるようにするとともに、そのスプラグ９は逆向きの姿勢で対向するものどうしが一組となって周方向に複数組配されるものとし、逆入力トルクの方向に応じて、各組のスプラグ９のうちの回転方向後側となるスプラグ９と外輪５および内輪３との係合により出力側部材４がロックされるようにすることにより、逆入力トルクの方向が切り替わってもロック遅れによるガタつきが生じず、ロック状態を安定して維持できるようにしたのである。【選択図】図２
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【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、前記入力側部材と一体回転する状態で連結されているロック解除片とを備え、
前記入力側部材と出力側部材との間には、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が設けられており、前記固定部材の内周面と出力側部材の外周面が同軸の円筒面となっており、前記固定部材と出力側部材の径方向隙間に、固定部材の内周円筒面に臨む外側カム面と出力側部材の外周円筒面に臨む内側カム面とを有するスプラグが、弾性部材を挟んで逆向きの姿勢で対向するものどうしを一組として周方向に複数組配されており、
前記弾性部材が各スプラグの外側カム面が形成された外側係合部を周方向に押圧し、前記各スプラグの内側カム面が形成された内側係合部が隣接する組のスプラグの内側係合部と押し合うことにより、前記各スプラグが外側カム面で固定部材の内周円筒面に係合するとともに内側カム面で出力側部材の外周円筒面に係合しており、前記各スプラグの外側係合部を挟んで弾性部材と対向する位置に前記ロック解除片のロック解除部が挿入されており、
前記出力側部材に逆入力トルクが加えられたときは、前記各スプラグと固定部材および出力側部材との係合により出力側部材がロックされ、前記入力側部材に入力トルクが加えられたときは、前記ロック解除片のロック解除部が前記各組のスプラグのうちの回転方向後側のスプラグの外側係合部に当接して、そのスプラグとそのスプラグが内側係合部どうしで押し合っているスプラグを前記弾性部材の弾力に抗して互いに逆方向に回動させることにより、各スプラグと固定部材および出力側部材との係合を解除した後、前記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逆入力防止クラッチ。
【請求項２】
前記スプラグの内側カム面が凹曲面状に形成されてい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】
前記スプラグは、前記出力側部材のストラト角をα、前記スプラグと出力側部材との間の静摩擦係数をμとした場合にｔａｎ（α）＜μの関係を満たす状態で組み込まれ、前記出力側部材に逆入力トルクが加えられると前記ストラト角αが組込状態よりも大きくなるように出力側部材との接触位置を変化させ、逆入力トルクが所定値に達したときにｔａｎ（α）＝μとなるものであることを特徴とする請求項１または２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。そのうち、逆入力トルクに対して出力側部材をロックさせる方式のものを、以下では「ロック式」と称する。
【０００３】
ロック式の逆入力防止クラッチとしては、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、内周に円筒面を有する固定部材を出力側部材の径方向外側に配し、出力側部材の外周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円筒ころとその円筒ころを楔形空間の狭小部へ押し込む弾性部材を組み込むとともに、各楔形空間の周方向両側（円筒ころを挟んで弾性部材と周方向で対向する位置）に入力側部材の柱部（ロック解除部）を挿入したものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
この逆入力防止クラッチでは、出力側部材に逆入力トルクが加えられたときは、回転方向後側の円筒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ロックされ、入力側部材に入力トルクが加えられたときは、入力側部材の柱部が回転方向後側の円筒ころを弾性部材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、その円筒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。
【０００５】
しかし、上記のようにロック係合子として円筒ころを用いた逆入力防止クラッチでは、通常、許容トルク容量が円筒ころと径方向内側に配される出力側部材との間に生じる最大面圧によって決まるため、許容トルク容量を大きくしようとするときは、円筒ころまたは出力側部材を大径化することが多く、それによってクラッチ全体のサイズが大きくなる問題がある。
【０００６】
これに対し、ロック係合子としてスプラグを用いれば、円筒ころを用いた場合よりも、ロック係合子と固定部材または出力側部材との間に生じる最大面圧が小さくなるので、許容トルク容量を大きくすることができる。
【０００７】
ロック係合子としてスプラグを用いた逆入力防止クラッチとしては、例えば特許文献２に記載されているものがある。この逆入力防止クラッチでは、円筒ころを用いたものと同様に入力側部材と出力側部材と固定部材を配し、入力側部材と出力側部材との間にトルク伝達手段を設けるとともに、出力側部材の外周面と固定部材の内周面をいずれも円筒面とし、両円筒面間にロック係合子となる複数のスプラグを組み込んで、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ロック解除片が各スプラグと固定部材および出力側部材との係合を解除した後に、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伝達され、逆入力トルクが加えられたときは、各スプラグが傾いて固定部材および出力側部材と係合することにより出力側部材がロックされるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１８８５５８号公報
【特許文献２】特許第３９６７２０１号公報（図１６乃至図２２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のようなスプラグを用いたロック式の逆入力防止クラッチでは、一般に、出力側部材に正逆いずれの方向の逆入力トルクが加えられても、スプラグの外側カム面が固定部材の内周円筒面と、内側カム面が出力側部材の外周円筒面とそれぞれ係合して出力側部材がロックされようになっている。
【００１０】
ところが、そのスプラグの外側カム面の固定部材との係合部位および内側カム面の出力側部材との係合部位は、正方向の逆入力トルクが加えられた場合と逆方向の逆入力トルクが加えられた場合とで異なっている。このため、逆入力トルクの方向が正方向と逆方向で切り替わるときには、スプラグが一方向に傾いた係合姿勢から一旦起立して係合解除状態になった後に他方向に傾いた係合姿勢となり、そのスプラグが係合解除状態となっている間に出力側部材がロックされずに回転してしまう（ロック遅れによってガタつく）という問題がある。
【００１１】
そこで、本発明は、許容トルク容量が大きく、かつ逆入力トルクの方向変化に対してもロック状態を安定して維持できる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】
【００１２】
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、前記入力側部材と一体回転する状態で連結されているロック解除片とを備え、前記入力側部材と出力側部材との間には、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が設けられており、前記固定部材の内周面と出力側部材の外周面が同軸の円筒面となっており、前記固定部材と出力側部材の径方向隙間に、固定部材の内周円筒面に臨む外側カム面と出力側部材の外周円筒面に臨む内側カム面とを有するスプラグが、弾性部材を挟んで逆向きの姿勢で対向するものどうしを一組として周方向に複数組配されており、前記弾性部材が各スプラグの外側カム面が形成された外側係合部を周方向に押圧し、前記各スプラグの内側カム面が形成された内側係合部が隣接する組のスプラグの内側係合部と押し合うことにより、前記各スプラグが外側カム面で固定部材の内周円筒面に係合するとともに内側カム面で出力側部材の外周円筒面に係合しており、前記各スプラグの外側係合部を挟んで弾性部材と対向する位置に前記ロック解除片のロック解除部が挿入されており、前記出力側部材に逆入力トルクが加えられたときは、前記各スプラグと固定部材および出力側部材との係合により出力側部材がロックされ、前記入力側部材に入力トルクが加えられたときは、前記ロック解除片のロック解除部が前記各組のスプラグのうちの回転方向後側のスプラグの外側係合部に当接して、そのスプラグとそのスプラグが内側係合部どうしで押し合っているスプラグを前記弾性部材の弾力に抗して互いに逆方向に回動させることにより、各スプラグと固定部材および出力側部材との係合を解除した後、前記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構成とした。
【００１３】
上記の構成によれば、ロック係合子としてスプラグを用いているので、ローラを用いた場合よりも許容トルク容量を大きくできるし、逆入力トルクの方向によらず、各組のスプラグのうちの回転方向後側となるスプラグと固定部材および出力側部材との係合により出力側部材がロックされるので、逆入力トルクの方向が切り替わってもロック遅れによるガタつきが生じず、ロック状態を安定して維持することができる。
【００１４】
ここで、前記スプラグの内側カム面が凹曲面状に形成されている構成とすれば、内側カム面を凸曲面状に形成した場合に比べて、スプラグと出力側部材との間に生じる最大面圧が小さくなるので、許容トルク容量をさらに大きくすることができる。
【００１５】
また、前記スプラグは、前記出力側部材のストラト角をα、前記スプラグと出力側部材との間の静摩擦係数をμとした場合にｔａｎ（α）＜μの関係を満たす状態で組み込まれ、前記出力側部材に逆入力トルクが加えられると前記ストラト角αが組込状態よりも大きくなるように出力側部材との接触位置を変化させ、逆入力トルクが所定値に達したときにｔａｎ（α）＝μとなるものとすることにより、その所定値を超える過大な逆入力トルクに対して、スプラグと出力側部材との間で滑りを生じて出力側部材を回転させるトルクリミッタ機能が得られるようになる。ここで、出力側部材のストラト角とは、スプラグが固定部材に接触する位置から出力側部材に接触する位置に至る直線と、固定部材の内周円筒面と出力側部材の外周円筒面の共通の軸心からスプラグが出力側部材に接触する位置に至る直線とのなす角のことをいう。
【発明の効果】
【００１６】
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複数組のスプラグを用い、逆入力トルクの方向に応じて、各組のスプラグのうちの回転方向後側となるスプラグと固定部材および出力側部材との係合により出力側部材がロックされるようにしたものであるから、ロック係合子としてローラを用いた場合よりも許容トルク容量を大きくできるし、逆入力トルクの方向が切り替わってもロック状態を安定して維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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２に対応してクラッチ動作を説明する断面図
【図４】図２に対応してトルクリミッタ機能を説明する拡大断面図
【図５】図２に対応してスプラグ形状の変形例を示す断面図
【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。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、入力軸（入力側部材）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（固定部材）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状のロック解除部８ａを有するロック解除片８と、内輪３と外輪５との間に組み込まれるロック係合子としてのスプラグ９およびコイルばね（弾性部材）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軸受１１とで構成されている。
【００１９】
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。そして、押え蓋７の外周から張り出す３つの舌状の張出部７ｂには取付孔が設けられており、これらの取付孔で押え蓋７とハウジング６が図示省略した外部部材に一体に固定されている。
【００２０】
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、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、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。
【００２１】
また、入力軸１の係合部１ａの軸方向中央側部分には、ロック解除片８の円筒部８ｂが隙間なく嵌め込まれて、入力軸１とロック解除片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２ａ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。
【００２２】
前記外輪５の内周面と内輪３の外周面は同軸の円筒面となっており、その円筒面どうしの間（外輪５と内輪３の径方向隙間）に前記スプラグ９が組み込まれている。そのスプラグ９は、外輪５の内周円筒面に臨む外側カム面９ａと内輪３の外周円筒面に臨む内側カム面９ｂとを有しており、前記コイルばね１０を挟んで逆向きの姿勢で対向するものどうしが一組となって、周方向に複数組配されている。
【００２３】
そして、前記コイルばね１０が各スプラグ９の外側カム面９ａが形成された外側係合部９ｃを周方向に押圧し、各スプラグ９の内側カム面９ｂが形成された内側係合部９ｄが隣接する組のスプラグ９の内側係合部９ｄと押し合うことにより、各スプラグ９が外側カム面９ａで外輪５の内周円筒面に係合するとともに内側カム面９ｂで内輪３の外周円筒面に係合している。また、前記各スプラグ９の外側係合部９ｃを挟んでコイルばね１０と対向する位置には、前記ロック解除片８のロック解除部８ａが挿入されている。
【００２４】
この逆入力防止クラッチは、上記の構成であり、ロック係合子としてスプラグ９を用いているので、ローラを用いた場合よりも許容トルク容量を大きくすることができる。
【００２５】
次に、この逆入力防止クラッチの動作について説明する。まず入力軸１に入力トルクが加えられると、図３に示すように、ロック解除片８が入力軸１と一体に回転して、ロック解除片８のロック解除部８ａが各組のスプラグ９のうちの回転方向後側のスプラグ９の外側係合部９ｃに当接して、そのスプラグ９とそのスプラグ９が内側係合部９ｄどうしで押し合っているスプラグ９をコイルばね１０の弾力に抗して互いに逆方向に回動させることにより、各スプラグ９と外輪５および内輪３との係合を解除した後、前記トルク伝達手段によって入力軸１から出力側部材４に回転が伝達される。
【００２６】
一方、出力側部材４に逆入力トルクが加えられたときには、逆入力トルクの方向によらず、各組のスプラグ９のうちの回転方向後側となるスプラグ９と外輪５および内輪３との係合により出力側部材４がロックされる。このため、逆入力トルクが加わっているときにその方向が切り替わっても、前述の従来のもののようなロック遅れによるガタつきは生じることがなく、ロック状態を安定して維持することができる。
【００２７】
ここで、図４に示すように、外輪５の内周円筒面と内輪３の外周円筒面の共通の軸心をＯ、スプラグ９が外輪５に接触する位置をＡ、スプラグ９が内輪３に接触する位置をＢとすると、内輪３のストラト角は直線ＡＢと直線ＯＢとのなす角α、外輪５のストラト角は直線ＡＢと直線ＯＡのなす角βであり、組込状態のスプラグ９は外輪５および内輪３とそれぞれ一定のストラト角α、βで接触している。
【００２８】
そして、スプラグ９が組込状態にあるときの内外輪３、５のストラト角α、βは、内輪３とスプラグ９との間の静摩擦係数μおよび外輪５とスプラグ９との間の静摩擦係数μ’に対して、ｔａｎ（α）＜μおよびｔａｎ（β）＜μ’となるように設定され、これによりスプラグ９が内輪３および外輪５と滑ることなく係合するようになっている。なお、一般にα＞β、μ≒μ’なので、設計においては内輪３側だけを考えればよい。
【００２９】
また、出力側部材４に逆入力トルクが加えられると、スプラグ９を圧縮する方向に荷重が発生して、その荷重によりスプラグ９、内輪３および外輪５が弾性変形するため、スプラグ９は内外輪３、５と接触しながらわずかに回動し、その回動によりスプラグ９の内外輪３、５との接触位置が変化して内外輪３、５のストラト角α、βが変化する。そして、スプラグ９は、逆入力トルクに対して内輪３のストラト角αが組込状態よりも大きくなるように内輪３との接触位置を変化させ、逆入力トルクが所定値に達したときにｔａｎ（α）＝μとなる形状に形成されている。
【００３０】
したがって、その所定値を超える過大な逆入力トルクが出力側部材４に加わったときには、スプラグ９と内輪３との間で滑りが生じ、出力側部材４が回転する。すなわち、この逆入力防止クラッチは、過大な逆入力トルクに対するトルクリミッタ機能を有するものとなっている。
【００３１】
図５はスプラグ形状の変形例を示す。この変形例では、図１乃至図４に示した例のスプラグ９に代えて、内側カム面９ｂが凹曲面状に形成されたスプラグ９を用いている。これにより、スプラグ９の内側カム面９ｂを凸曲面状に形成した図１乃至図４の例に比べて、スプラグ９と内輪３との間に生じる最大面圧が小さくなるので、許容トルク容量をさらに大きくすることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  入力軸（入力側部材）
２  出力軸
３  内輪
４  出力側部材
５  外輪
６  ハウジング（固定部材）
８  ロック解除片
８ａ  ロック解除部
９  スプラグ
９ａ  外側カム面
９ｂ  内側カム面
９ｃ  外側係合部
９ｄ  内側係合部
１０  コイルばね（弾性部材）
【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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