(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転不能に固定されるハウジングと、いずれも共通の中心軸線を中心として回転自在に前記ハウジングに支持された入力軸および出力軸とを備え、前記入力軸から前記出力軸には正方向および逆方向の双方の回転が伝達される一方、前記出力軸が回転した際には前記出力軸が空転して前記出力軸から前記入力軸には回転が伝達されないフリータイプ双方向クラッチであって、
前記ハウジングの内部には、前記入力軸に固着されたカム体と、第１の一方向クラッチを介して前記出力軸に嵌め合わされた第１のクラッチ歯車と、前記第１のクラッチ歯車と噛み合う第１の中間歯車と、前記第１の中間歯車と噛み合う第１の作動歯車と、第２の一方向クラッチを介して前記出力軸に嵌め合わされた第２のクラッチ歯車と、前記第２のクラッチ歯車と噛み合う第２の中間歯車と、前記第２の中間歯車と噛み合う第２の作動歯車と、前記第１および第２の中間歯車ならびに前記第１および第２の作動歯車を回転自在に支持し前記中心軸線を中心として回転可能なキャリアとが配置され、
前記カム体は、前記入力軸の外周面から径方向外側に突出するカム部を含み、前記カム部の周方向両端には一対の円弧状凹面が形成されており、
前記第１の一方向クラッチと前記第２の一方向クラッチは互いに異なる回転方向の空転を許容するよう設定され、
前記第１の作動歯車の回転軸は前記一対の円弧状凹面の一方側に配置され、前記第２の作動歯車の回転軸は前記一対の弧状凹面の他方側に配置され、
前記入力軸が周方向片側に回転すると、前記一対の円弧状凹面の一方が前記第１の作動歯車の回転軸に接触し、前記第１の作動歯車を介して前記カム体が前記キャリアを周方向片側に回転させると共に、前記中心軸線を中心として前記第１および第２の中間歯車ならびに前記第１および第２の作動歯車を周方向片側に公転させ、そして前記第１の作動歯車には前記一対の円弧状凹面の一方から周方向他側の回転トルクが付与され、かつ前記第１のクラッチ歯車には前記第１の中間歯車を介して前記第１の作動歯車から周方向他側の回転トルクが付与されることにより、前記第１のクラッチ歯車と前記出力軸との相対回転が前記第１の一方向クラッチにより阻止されると共に、前記第１の作動歯車の回転軸と前記一対の円弧状凹面の一方との間に生じる摩擦力によって、前記第１の作動歯車および前記第１の中間歯車の各々の自転が阻止され、前記中心軸線を中心とする前記第１の中間歯車の公転に伴い前記第１のクラッチ歯車および前記出力軸が周方向片側に回転し、
前記入力軸が周方向他側に回転すると、前記一対の円弧状凹面の他方が前記第２の作動歯車の回転軸に接触し、前記第２の作動歯車を介して前記カム体が前記キャリアを周方向他側に回転させると共に、前記中心軸線を中心として前記第１および第２の中間歯車ならびに前記第１および第２の作動歯車を周方向他側に公転させ、そして前記第２の作動歯車には前記一対の円弧状凹面の他方から周方向片側の回転トルクが付与され、かつ前記第２のクラッチ歯車には前記第２の中間歯車を介して前記第２の作動歯車から周方向片側の回転トルクが付与されることにより、前記第２のクラッチ歯車と前記出力軸との相対回転が前記第２の一方向クラッチにより阻止されると共に、前記第２の作動歯車の回転軸と前記一対の円弧状凹面の他方との間に生じる摩擦力によって、前記第２の作動歯車および前記第２の中間歯車の各々の自転が阻止され、前記中心軸線を中心とする前記第２の中間歯車の公転に伴い前記第２のクラッチ歯車および前記出力軸が周方向他側に回転するフリータイプ双方向クラッチ。
【請求項２】
前記入力軸が回転したときに前記円弧状凹面と前記第１または第２の作動歯車の回転軸の外周面とが接触した接触点から前記円弧状凹面に接触した前記第１または第２の作動歯車の回転軸の径方向中心までを結ぶ線分と、前記円弧状凹面に接触した前記第１または第２の作動歯車の回転軸の径方向中心から前記中心軸線までを結ぶ線分とのなす角度は１０度±５度であり、
前記第１および第２の作動歯車の各々の回転軸の直径と前記円弧状凹面の半径とが同一である、請求項１に記載のフリータイプ双方向クラッチ。
【請求項３】
前記第１および第２の中間歯車、前記第１および第２の作動歯車ならびに前記入力軸の前記カム部のそれぞれは少なくとも一対設けられている、請求項１または２に記載のフリー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、入力軸から出力軸には正方向および逆方向の双方の回転が伝達される一方、出力軸が回転した際には出力軸が空転して出力軸から入力軸には回転が伝達されないフリータイプ双方向クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、入力軸から出力軸には正方向および逆方向の双方の回転が伝達される一方、出力軸が回転した際には出力軸が空転して出力軸から入力軸には回転が伝達されないフリータイプ双方向クラッチが開示されている。
【０００３】
下記特許文献１に開示されているフリータイプ双方向クラッチについて図１７を参照して説明する。図１７に示すフリータイプ双方向クラッチ２００は、回転不能に固定されるハウジング２０２と、いずれも共通の中心軸線Ｏを中心として回転自在にハウジング２０２に支持された入力軸２０４および出力軸２０６とを備える。
【０００４】
ハウジング２０２の内部には、入力軸２０４に固着されたカム体２０８と、出力軸２０６に固着された太陽歯車２１０と、太陽歯車２１０と噛み合う遊星歯車２１２を有する一対の遊星歯車体２１４と、遊星歯車体２１４を回転自在に支持し共通の中心軸線Ｏを中心として回転可能なキャリア２１６とが配置されている。
【０００５】
一対の遊星歯車体２１４のそれぞれは、一方向クラッチ２１８を介して遊星歯車２１２の回転軸２２０に嵌め合わされた作動子２２２を有する。一対の遊星歯車体２１４のそれぞれの一方向クラッチ２１８は、互いに異なる回転方向の空転を許容するようになっている。一対の遊星歯車体２１４は、カム体２０８の一方側および他方側に配置されている。作動子２２２およびカム体２０８の断面には、それぞれ直線部が形成されている。
【０００６】
そして、入力軸２０４が回転すると、一対の遊星歯車体２１４のうち回転方向で近距離にある遊星歯車体２１４における作動子２２２の外周面が、入力軸２０４のカム体２０８の外周面と直線部が重なる状態で接触する。そうすると、入力軸２０４のカム体２０８は、接触した遊星歯車体２１４の遊星歯車２１２を介してキャリア２１６を同一方向に回転させ、作動子２２２が接触していない他方の遊星歯車体２１４を同様にその回転方向に移動させる。遊星歯車体２１４の遊星歯車２１２は出力軸２０６の太陽歯車２１０と噛み合っているが、一方向クラッチ２１８によりその回転（自転）が拘束されているため、太陽歯車２１０が遊星歯車２１２の移動（公転）に連れ回ることとなり、出力軸２０６は入力軸２０４と一体化して同一方向に回転する。
【０００７】
他方、出力軸２０６が回転すると、太陽歯車２１０と噛み合う遊星歯車２１２はキャリア２１６の支持軸を中心として自転しようとする。しかし、入力軸２０４が停止した位置においては、一方の遊星歯車体２１４の作動子２２２の直線部とカム体２０８の直線部とが重なっており、その作動子２２２は自転することができない。
【０００８】
この状態において、出力軸２０６の回転方向が、入力軸２０４が停止する以前に回転していた方向と同一であれば、遊星歯車２１２は、一方向クラッチ２１８により作動子２２２と一体化され、キャリア２１６を伴いながら出力軸２０６の回転方向にわずかに移動する。これにより、作動子２２２が遊星歯車２１２とともに移動してカム体２０８から離れ、図１７の断面Ａ−Ａの状態に至るため、出力軸２０６は空転する。
【０００９】
また、出力軸２０６の回転方向が、入力軸２０４が停止する以前に回転していた方向と逆であれば、遊星歯車２１２は一方向クラッチ２１８により作動子２２２と切り離され、遊星歯車２１２と作動子２２２との相対回転が許容される。そのため、作動子２２２の直線部とカム体２０８の直線部とが重なっていても、遊星歯車２１２は自転が可能であり、出力軸２０６が空転して出力軸２０６から入力軸２０４には回転が伝達されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第６０２７７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記特許文献１に開示されたフリータイプ双方向クラッチ２００においては、入力軸２０４が停止する以前に回転していた方向と同一の方向に出力軸２０６を空転させるときは、正多角形断面の作動子２２２をカム体２０８から離して作動子２２２の自転を許容する。これを達成するには、作動子２２２は、その正多角形断面の外接円がカム体２０８と干渉しない位置に配置されなければならない。
【００１２】
一方、入力軸２０４から出力軸２０６への回転伝達時には、作動子２２２の正多角形断面の直線部とカム体２０８の直線部とを重ね合わせなければならず、入力軸２０４のカム体２０８と遊星歯車体２１４の作動子２２２とが離れている場合には、入力軸２０４の回転が開始しても、カム体２０８の直線部と作動子２２２の直線部とが重なる状態で接触するまでは、入力軸２０４から出力軸２０６に回転が伝達されない。入力軸２０４の回転の開始から出力軸２０６に回転が伝達されるまでに若干の時間差が生じることとなり、上記特許文献１に開示されたフリータイプ双方向クラッチ２００においては、入力軸２０４から出力軸２０６への回転伝達の応答性の面で改善の余地がある。
【００１３】
上記事実に鑑みてなされた本発明の課題は、入力軸から出力軸への回転伝達の応答性に優れたフリー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】
【００１４】
本発明は上記課題を解決するために以下のフリータイプ双方向クラッチを提供する。すなわち、回転不能に固定されるハウジングと、いずれも共通の中心軸線を中心として回転自在に前記ハウジングに支持された入力軸および出力軸とを備え、前記入力軸から前記出力軸には正方向および逆方向の双方の回転が伝達される一方、前記出力軸が回転した際には前記出力軸が空転して前記出力軸から前記入力軸には回転が伝達されないフリータイプ双方向クラッチであって、前記ハウジングの内部には、前記入力軸に固着されたカム体と、第１の一方向クラッチを介して前記出力軸に嵌め合わされた第１のクラッチ歯車と、前記第１のクラッチ歯車と噛み合う第１の中間歯車と、前記第１の中間歯車と噛み合う第１の作動歯車と、第２の一方向クラッチを介して前記出力軸に嵌め合わされた第２のクラッチ歯車と、前記第２のクラッチ歯車と噛み合う第２の中間歯車と、前記第２の中間歯車と噛み合う第２の作動歯車と、前記第１および第２の中間歯車ならびに前記第１および第２の作動歯車を回転自在に支持し前記中心軸線を中心として回転可能なキャリアとが配置され、  前記カム体は、前記入力軸の外周面から径方向外側に突出するカム部を含み、前記カム部の周方向両端には一対の円弧状凹面が形成されており、前記第１の一方向クラッチと前記第２の一方向クラッチは互いに異なる回転方向の空転を許容するよう設定され、前記第１の作動歯車の回転軸は前記一対の円弧状凹面の一方側に配置され、前記第２の作動歯車の回転軸は前記一対の弧状凹面の他方側に配置され、前記入力軸が周方向片側に回転すると、前記一対の円弧状凹面の一方が前記第１の作動歯車の回転軸に接触し、前記第１の作動歯車を介して前記カム体が前記キャリアを周方向片側に回転させると共に、前記中心軸線を中心として前記第１および第２の中間歯車ならびに前記第１および第２の作動歯車を周方向片側に公転させ、そして前記第１の作動歯車には前記一対の円弧状凹面の一方から周方向他側の回転トルクが付与され、かつ前記第１のクラッチ歯車には前記第１の中間歯車を介して前記第１の作動歯車から周方向他側の回転トルクが付与されることにより、前記第１のクラッチ歯車と前記出力軸との相対回転が前記第１の一方向クラッチにより阻止されると共に、前記第１の作動歯車の回転軸と前記一対の円弧状凹面の一方との間に生じる摩擦力によって、前記第１の作動歯車および前記第１の中間歯車の各々の自転が阻止され、前記中心軸線を中心とする前記第１の中間歯車の公転に伴い前記第１のクラッチ歯車および前記出力軸が周方向片側に回転し、前記入力軸が周方向他側に回転すると、前記一対の円弧状凹面の他方が前記第２の作動歯車の回転軸に接触し、前記第２の作動歯車を介して前記カム体が前記キャリアを周方向他側に回転させると共に、前記中心軸線を中心として前記第１および第２の中間歯車ならびに前記第１および第２の作動歯車を周方向他側に公転させ、そして前記第２の作動歯車には前記一対の円弧状凹面の他方から周方向片側の回転トルクが付与され、かつ前記第２のクラッチ歯車には前記第２の中間歯車を介して前記第２の作動歯車から周方向片側の回転トルクが付与されることにより、前記第２のクラッチ歯���と前記出力軸との相対回転が前記第２の一方向クラッチにより阻止されると共に、前記第２の作動歯車の回転軸と前記一対の円弧状凹面の他方との間に生じる摩擦力によって、前記第２の作動歯車および前記第２の中間歯車の各々の自転が阻止され、前記中心軸線を中心とする前記第２の中間歯車の公転に伴い前記第２のクラッチ歯車および前記出力軸が周方向他側に回転するフリータイプ双方向クラッチを本発明は提供する。
【００１５】
前記入力軸が回転したときに前記円弧状凹面と前記第１または第２の作動歯車の回転軸の外周面とが接触した接触点から前記円弧状凹面に接触した前記第１または第２の作動歯車の回転軸の径方向中心までを結ぶ線分と、前記円弧状凹面に接触した前記第１または第２の作動歯車の回転軸の径方向中心から前記中心軸線までを結ぶ線分とのなす角度は１０度±５度であり、前記第１および第２の作動歯車の各々の回転軸の直径と前記円弧状凹面の半径とが同一であるのが好適である。前記第１および第２の中間歯車、前記第１および第２の作動歯車ならびに前記入力軸の前記カム部のそれぞれは少なくとも一対設けられているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のフリータイプ双方向クラッチにおいては、入力軸が周方向片側に回転すると、カム体の一方の円弧状凹面が第１の作動歯車の回転軸に接触し、第１の作動歯車を介してカム体がキャリアを周方向片側に回転させる。また、第１の作動歯車には、一方の円弧状凹面から周方向他側の回転トルクがわずかに付与され、第１のクラッチ歯車には、第１の中間歯車を介して第１の作動歯車から周方向他側の回転トルクがわずかに付与されることにより、第１のクラッチ歯車と出力軸との相対回転が第１の一方向クラッチにより阻止される。第１の作動歯車は一方の円弧状凹面から微小な回転トルクが付与されるが、第１の作動歯車の回転軸の外周面と円弧状凹面との間に生じる摩擦力によって第１の作動歯車の自転が阻止され、かつ第１の作動歯車と噛み合う第１の中間歯車の自転も阻止される。これによって、中心軸線を中心とする第１の中間歯車の公転に伴い第１のクラッチ歯車および出力軸が周方向片側に回転する。
【００１７】
一方、入力軸が周方向他側に回転すると、カム体の他方の円弧状凹面が第２の作動歯車の回転軸に接触し、第２の作動歯車を介してカム体がキャリアを周方向他側に回転させる。また、第２の作動歯車には、他方の円弧状凹面から周方向片側の回転トルクがわずかに付与され、第２のクラッチ歯車には、第２の中間歯車を介して第２の作動歯車から周方向片側の回転トルクがわずかに付与されることにより、第２のクラッチ歯車と出力軸との相対回転が第２の一方向クラッチにより阻止される。第２の作動歯車は一方の円弧状凹面から微小な回転トルクが付与されるが、第２の作動歯車の回転軸の外周面と円弧状凹面との間に生じる摩擦力によって第２の作動歯車の自転が阻止され、かつ第２の作動歯車と噛み合う第２の中間歯車の自転も阻止される。これによって、中心軸線を中心とする第２の中間歯車の公転に伴い第２のクラッチ歯車および出力軸が周方向他側に回転する。
【００１８】
また、カム体の一方の円弧状凹面と第１の作動歯車の回転軸の外周面とが接触した状態で、入力軸の回転が停止し出力軸が周方向片側（入力軸が停止する以前に回転していた方向と同一の方向）に回転すると、第１の中間歯車を介して第１のクラッチ歯車から第１の作動歯車に周方向片側の回転トルクが付与される。これによって、第１の作動歯車が出力軸の回転方向にわずかに公転し、第１の作動歯車の回転軸の外周面がカム体の一方の円弧状凹面から離れるため、第１の作動歯車の自転が許容される。また、出力軸が周方向片側に回転した際には、出力軸と第２のクラッチ歯車との相対回転が第２の一方向クラッチにより許容される。
【００１９】
他方、カム体の一方の円弧状凹面と第１の作動歯車の回転軸の外周面とが接触した状態で、入力軸の回転が停止し出力軸が周方向他側（入力軸が停止する以前に回転していた方向とは逆の方向）に回転すると、出力軸と第１のクラッチ歯車との相対回転が第１の一方向クラッチにより許容される。また、第２の作動歯車の回転軸の外周面はカム体の他方の円弧状凹面から離れているので、第２の作動歯車の自転が許容される。したがって、出力軸が周方向片側または他側のいずれに回転しても、出力軸が空転して出力軸から入力軸には回転が伝達されない。
【００２０】
本発明のフリータイプ双方向クラッチにおいては、第１または第２の作動歯車の回転軸の外周面がカム体の円弧状凹面からわずかでも離れれば、その作動歯車の自転が可能となるので、作動子の直線部とカム体の直線部とを重ね合わせる上記特許文献１に開示されたフリータイプ双方向クラッチと比較すると、第１および第２の作動歯車の回転軸をカム体の円弧状凹面に近接して配置することができる。すなわち、本発明のフリータイプ双方向クラッチにおいては、入力軸を回転させた際にカム体の円弧状凹面を第１または第２の作動歯車の回転軸に迅速に接触させることができ、入力軸から出力軸への回転伝達の応答性に優れたものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に従って構成されたフリータイプ双方向クラッチの断面図。
【図２】図１に示すフリータイプ双方向クラッチの分解斜視図。
【図３】図１に示すハウジングの正面図および断面図。
【図４】図１に示す入力軸の正面図および断面図。
【図５】図１の断面Ｃ−Ｃに示す第１の一方向クラッチおよび第１のクラッチ歯車の断面図。
【図６】図１に示す第１の中間歯車の正面図および断面図。
【図７】図１に示す第１の作動歯車の正面図および断面図。
【図８】図１の断面Ｂ−Ｂに示す第２の一方向クラッチおよび第２のクラッチ歯車の断面図。
【図９】図１に示す第２の中間歯車の正面図および断面図。
【図１０】図１に示す第２の作動歯車の正面図および断面図。
【図１１】図１に示すキャリアの正面図および断面図。
【図１２】図１に示す入力軸が反時計方向に回転した時のフリータイプ双方向クラッチの作動を示す断面図。
【図１３】図１に示す入力軸が時計方向に回転した時のフリータイプ双方向クラッチの作動を示す断面図。
【図１４】図１に示す出力軸が反時計方向に回転した時のフリータイプ双方向クラッチの作動を示す断面図。
【図１５】図１に示す出力軸が時計方向に回転した時のフリータイプ双方向クラッチの作動を示す断面図。
【図１６】第１の作動歯車の回転軸の外周面とカム体の円弧状凹面とが接触した際の接触角度を示す模式図。
【図１７】従来のフリータイプ双方向クラッチの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に従って構成されたフリータイプ双方向クラッチの好適実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
図１および図２に示すとおり、全体を符号２で示すフリータイプ双方向クラッチは、回転不能に固定されるハウジング４と、いずれも共通の中心軸線Ｏを中心として回転自在にハウジング４に支持された入力軸６および出力軸８とを備える。
【００２４】
図３を参照してハウジング４について説明する。ハウジング４は、回転不能に固定される有底筒状のハウジング本体１０と、ハウジング本体１０の開放側端部を覆う矩形板状のシールド部材１２とを含む。ハウジング本体１０は、矩形状の端面壁１４と、端面壁１４の周縁から軸方向片側に延びる筒状の側壁１６とを有する。端面壁１４の中心部分には円形の通過開口１８が形成されている。端面壁１４の内面には、通過開口１８の周縁から軸方向に突出する円筒状の軸受部２０が形成されている。端面壁１４の内面の外周縁側には環状凹所２２が形成されている。
【００２５】
図示の実施形態のハウジング本体１０の側壁１６の外周面は角筒状であり、側壁１６の内周面は円筒状である。ハウジング本体１０においては、端面壁１４の内面と側壁１６の内周面とで円形断面の内部空間２４が規定されている。側壁１６の四隅には、シールド部材１２をハウジング本体１０に固定するためのねじ（図示していない。）が通るねじ穴２６が軸方向に沿って形成されている。シールド部材１２の中心部分には円形の通過開口２８が形成されている。シールド部材１２の片面には、通過開口２８の周縁から軸方向に突出する円筒状の軸受部３０が形成されている。シールド部材１２の四隅には、シールド部材１２をハウジング本体１０に固定するための上記ねじが通るねじ穴３２が形成されている。
【００２６】
図１に示すとおり、入力軸６は、シールド部材１２の通過開口２８に挿入され、中心軸線Ｏを中心として回転自在にシールド部材１２の軸受部３０に支持されている。図２および図４に示すとおり、入力軸６の軸方向片側端部にはカム体３４が固着されており、カム体３４はハウジング４の内部に配置されている。図４に示すとおり、カム体３４は、入力軸６の軸方向片側端部の外周面から径方向外側に突出する円板状の基部３６と、基部３６の外周面から径方向外側に突出する一対のカム部３８とを含む。一対のカム部３８は、径方向において互いに対向する位置に配置されている。各カム部３８の周方向両端には一対の円弧状凹面３８ａ、３８ｂが形成されている。図１の断面Ａ−Ａに示すとおり、同一のカム部３８における一対の円弧状凹面３８ａ、３８ｂは、フリータイプ双方向クラッチ２の径方向に延びる直線Ｌを対称軸として線対称に形成されている。また、円弧状凹面３８ａ同士および円弧状凹面３８ｂ同士は中心軸線Ｏを対称中心として点対称である。なお、図示の実施形態のカム部３８は基部３６の外周面から径方向外側に突出しているが、カム部３８は入力軸６の外周面から径方向外側に突出していてもよく、すなわち円板状の基部３６は設けられていなくてもよい。
【００２７】
図４を参照して説明すると、入力軸６には、モータ等の駆動源の回転軸（図示していない。）が連結される第１の連結穴４０が形成されている。第１の連結穴４０は平坦部（符号省略）を有しており、これによって入力軸６と駆動源の回転軸とが一体的に回転するようになっている。また、第１の連結穴４０の底面から軸方向に延びる円形の第２の連結穴４２がカム体３４を貫通して形成されている。
【００２８】
図１に示すとおり、円柱状の出力軸８の軸方向片側部分は、ハウジング本体１０の通過開口１８を通過してハウジング４の外側に突出しており、被駆動機器（図示していない。）に連結される。また、出力軸８の軸方向他側部分は入力軸６の第２の連結穴４２に挿入されている。そして、出力軸８は、中心軸線Ｏを中心として回転自在にハウジング本体１０の軸受部２０および入力軸６に支持されている。すなわち、入力軸６および出力軸８が一体となってハウジング４に回転自在に支持されており、入力軸６と出力軸８とが回転する際の芯ぶれが防止されている。なお、入力軸６の軸方向端面に中心軸線Ｏを中心として軸方向に突出する円形突起が形成され、入力軸６の円形突起が回転自在に挿入される円形凹所が出力軸８の軸方向端面に形成されていてもよい。
【００２９】
図１の断面Ｃ−Ｃに示すとおり、ハウジング４の内部には、カム体３４のほか、第１の一方向クラッチ４４を介して出力軸８に嵌め合わされた第１のクラッチ歯車４６と、第１のクラッチ歯車４６と噛み合う一対の第１の中間歯車４８と、一対の第１の中間歯車４８の各々と噛み合う一対の第１の作動歯車５０とが配置されている。
【００３０】
図５を参照して説明すると、第１の一方向クラッチ４４は、円筒状の主部５２と、主部５２の内周面に周方向に間隔をおいて形成された複数の楔形凹所５４に軸方向に沿って配置された複数の円柱状のローラ５６とを有する。主部５２の外周面に第１のクラッチ歯車４６が固定されている。各楔形凹所５４の径方向寸法は図５の紙面上方から見て反時計方向に向かって次第に狭くなっており、反時計方向に向かってローラ５６を押し付けるばね（図示していない。）が各楔形凹所５４に配置されている。
【００３１】
図１の断面Ｃ−Ｃを紙面上方から見て、第１のクラッチ歯車４６に対して出力軸８が反時計方向に回転する場合（あるいは出力軸８に対して第１のクラッチ歯車４６が時計方向に回転する場合）には、出力軸８と各楔形凹所５４との間にローラ５６が噛みこまれるため、第１のクラッチ歯車４６と出力軸８との相対回転が第１の一方向クラッチ４４により阻止され、第１のクラッチ歯車４６と出力軸８とが一体的に回転する。
【００３２】
図１の断面Ｃ−Ｃを紙面上方から見て、第１のクラッチ歯車４６に対して出力軸８が時計方向に回転する場合（あるいは出力軸８に対して第１のクラッチ歯車４６が反時計方向に回転する場合）には、出力軸８と各楔形凹所５４との間にローラ５６が噛みこまれず、第１のクラッチ歯車４６と出力軸８との相対回転が許容される。
【００３３】
図１を参照することによって理解されるとおり、一対の第１の中間歯車４８は、中心軸線Ｏを対称中心として点対称にハウジング４の内部に配置されている。図１と共に図６を参照して説明すると、第１の中間歯車４８の軸方向片側端面の中心部分には軸方向片側に突出する円形突起５８が固着され、第１の中間歯車４８の軸方向他側端面の中心部分には軸方向他側に延びる円柱状の回転軸６０が固着されている。回転軸６０の先端には、回転軸６０の他の部分よりも直径が小さい小径部６２が設けられている。
【００３４】
図１に示すとおり、一対の第１の作動歯車５０は、中心軸線Ｏを対称中心として点対称にハウジング４の内部に配置されている。図１の断面Ｃ−Ｃに示すとおり、一対の第１の作動歯車５０の一方と一対の第１の中間歯車４８の一方とが噛み合い、一対の第１の作動歯車５０の他方と一対の第１の中間歯車４８の他方とが噛み合っている。なお、一対の第１の作動歯車５０と第１のクラッチ歯車４６とは噛み合っていない。
【００３５】
図７に示すとおり、第１の作動歯車５０の軸方向片側端面の中心部分には軸方向片側に突出する円形突起６４が固着され、第１の作動歯車５０の軸方向他側端面の中心部分には軸方向他側に延びる円柱状の回転軸６６が固着されている。回転軸６６の先端には、回転軸６６の他の部分よりも直径が小さい小径部６８が設けられている。図１の断面Ａ−Ａを参照することによって理解されるとおり、第１の作動歯車５０の回転軸６６は、カム体３４の円弧状凹面３８ａ側に配置されている。なお、図１に示す状態においては、第１の作動歯車５０の回転軸６６は円弧状凹面３８ａに接触していない。
【００３６】
図１の断面Ｂ−Ｂに示すとおり、ハウジング４の内部には、さらに、第２の一方向クラッチ７０を介して出力軸８に嵌め合わされた第２のクラッチ歯車７２と、第２のクラッチ歯車７２と噛み合う一対の第２の中間歯車７４と、一対の第２の中間歯車７４の各々と噛み合う一対の第２の作動歯車７６とが配置されていると共に、図２に示すとおり、第１の中間歯車４８および第２の中間歯車７４ならびに第１の作動歯車５０および第２の作動歯車７６を回転自在に支持し中心軸線Ｏを中心として回転可能なキャリア７８も配置されている。
【００３７】
図８を参照して説明すると、第２の一方向クラッチ７０は、円筒状の主部８０と、主部８０の内周面に周方向に間隔をおいて形成された複数の楔形凹所８２に軸方向に沿って配置された複数の円柱状のローラ８４とを有する。主部８０の外周面に第２のクラッチ歯車７２が固定されている。各楔形凹所８２の径方向寸法は図８の紙面上方から見て時計方向に向かって次第に狭くなっており、時計方向に向かってローラ８４を押し付けるばね（図示していない。）が各楔形凹所８２に配置されている。
【００３８】
図１の断面Ｂ−Ｂを紙面上方から見て、第２のクラッチ歯車７２に対して出力軸８が時計方向に回転する場合（あるいは出力軸８に対して第２のクラッチ歯車７２が反時計方向に回転する場合）には、出力軸８と各楔形凹所８２との間にローラ８４が噛みこまれるため、第２のクラッチ歯車７２と出力軸８との相対回転が第２の一方向クラッチ７０により阻止され、第２のクラッチ歯車７２と出力軸８とが一体的に回転する。
【００３９】
図１の断面Ｂ−Ｂを紙面上方から見て、第２のクラッチ歯車７２に対して出力軸８が反時計方向に回転する場合（あるいは出力軸８に対して第２のクラッチ歯車７２が時計方向に回転する場合）には、出力軸８と各楔形凹所８２との間にローラ８４が噛みこまれず、第２のクラッチ歯車７２と出力軸８との相対回転が許容される。このように、第１の一方向クラッチ４４と第２の一方向クラッチ７０は互いに異なる回転方向の空転を許容するよう設定されている。
【００４０】
図１を参照することによって理解されるとおり、一対の第２の中間歯車７４は、中心軸線Ｏを対称中心として点対称にハウジング４の内部に配置されている。図１と共に図９を参照して説明すると、第２の中間歯車７４の軸方向片側端面の中心部分には、軸方向片側に延びる円柱状の片側回転軸８６が固着され、第２の中間歯車７４の軸方向他側端面の中心部分には、軸方向他側に延びる円柱状の他側回転軸８８が固着されている。片側回転軸８６の先端には、片側回転軸８６の他の部分よりも直径が小さい小径部９０が設けられ、他側回転軸８８の先端には、他側回転軸８８の他の部分よりも直径が小さい小径部９２が設けられている。
【００４１】
図１に示すとおり、一対の第２の作動歯車７６は、中心軸線Ｏを対称中心として点対称にハウジング４の内部に配置されている。図１の断面Ｂ−Ｂに示すとおり、一対の第２の作動歯車７６の一方と一対の第２の中間歯車７４の一方とが噛み合い、一対の第２の作動歯車７６の他方と一対の第２の中間歯車７４の他方とが噛み合っている。なお、一対の第２の作動歯車７６と第２のクラッチ歯車７２とは噛み合っていない。
【００４２】
図１０に示すとおり、第２の作動歯車７６の軸方向片側端面の中心部分には軸方向片側に突出する円形突起９４が固着され、第２の作動歯車７６の軸方向他側端面の中心部分には軸方向他側に延びる円柱状の回転軸９６が固着されている。回転軸９６の先端には、回転軸９６の他の部分よりも直径が小さい小径部９８が設けられている。図１の断面Ａ−Ａを参照することによって理解されるとおり、第２の作動歯車７６の回転軸９６は、カム体３４の円弧状凹面３８ｂ側に配置されている。なお、図１に示す状態においては、第２の作動歯車７６の回転軸９６は円弧状凹面３８ｂに接触していない。
【００４３】
図１、図２および図１１を参照してキャリア７８について説明すると、キャリア７８は、第１のキャリア部材１００および第２のキャリア部材１０２を備える。
【００４４】
第１のキャリア部材１００は円形の基板１０４を含み、基板１０４の中心部分には円形の装着開口１０６が形成されている。基板１０４の片面には、装着開口１０６を挟んで径方向において互いに対向する位置から軸方向に突出する一対の第１の連結用支柱１０８と、装着開口１０６を挟んで径方向において互いに対向する位置から軸方向に突出する一対の第２の連結用支柱１１０とが固着されている。第１の連結用支柱１０８には連結穴１１２が形成され、第２の連結用支柱１１０の先端には切り欠き１１４が形成されている。また、基板１０４には、周方向に間隔をおいて複数の円形の支持開口１１６が形成されている。
【００４５】
第２のキャリア部材１０２は円形の基板１１８を含み、基板１１８の中心部分には円形の装着開口１２０が形成されている。基板１１８の片面には、装着開口１２０を挟んで径方向において互いに対向する位置から軸方向に突出する一対の第１の連結用支柱１２２と、装着開口１２０を挟んで径方向において互いに対向する位置から軸方向に突出する一対の第２の連結用支柱１２４とが固着されている。第１の連結用支柱１２２の先端には、第１のキャリア部材１００の連結穴１１２に嵌合する突起１２６が形成され、第２の連結用支柱１２４の先端には、第１のキャリア部材１００の切り欠き１１４に嵌合する突起１２８が形成されている。また、基板１１８には、周方向に間隔をおいて複数の円形の支持開口１３０が形成されている。
【００４６】
第１のキャリア部材１００の連結穴１１２に第２のキャリア部材１０２の突起１２６が嵌合され、第１のキャリア部材１００の切り欠き１１４に第２のキャリア部材１０２の突起１２８が嵌合され、第１のキャリア部材１００と第２のキャリア部材１０２とが連結された状態で、キャリア７８はハウジング４の内部に収容されている。図１上段左側の断面図に示すとおり、第１のキャリア部材１００の装着開口１０６はハウジング本体１０の軸受部２０に回転自在に挿入され、第２のキャリア部材１０２の装着開口１２０はシールド部材１２の軸受部３０に回転自在に挿入されており、キャリア７８は中心軸線Ｏを中心として回転可能になっている。
【００４７】
図１上段の３つの断面図に示すとおり、第１のキャリア部材１００の支持開口１１６には、第１の中間歯車４８の円形突起５８と、第２の中間歯車７４の片側回転軸８６の小径部９０と、第１の作動歯車５０の円形突起６４とが回転自在に挿入されている。図示していないが、第２の作動歯車７６の円形突起９４も第１のキャリア部材１００の支持開口１１６に回転自在に挿入されている。第２のキャリア部材１０２の支持開口１３０には、第１の中間歯車４８の回転軸６０の小径部６２と、第２の中間歯車７４の他側回転軸８８の小径部９２と、第１の作動歯車５０の回転軸６６の小径部６８とが回転自在に挿入されている。図示していないが、第２の作動歯車７６の回転軸９６の小径部９８も第２のキャリア部材１０２の支持開口１３０に回転自在に挿入されている。このようにキャリア７８は、第１の中間歯車４８および第２の中間歯車７４ならびに第１の作動歯車５０および第２の作動歯車７６を回転自在に支持している。
【００４８】
図１上段の３つの断面図および図２に示すとおり、ハウジング４の内部には、キャリア７８の回転に対して一定の抵抗力を付与する波形ばね１３２が収容されている。波形ばね１３２は、ハウジング本体１０の環状凹所２２に配置されており、端面壁１４と第１のキャリア部材１００の基板１０４との間に位置づけられている。
【００４９】
次に、上述したとおりのフリータイプ双方向クラッチ２の作動について図１２ないし図１５を参照して説明する。
【００５０】
まず、入力軸６から出力軸８への回転伝達について説明する。図１２上段左側の断面図の右側から見て反時計方向に中心軸線Ｏを中心として入力軸６が回転すると、入力軸６に固着されたカム体３４も反時計方向に回転し、カム体３４の一方のカム部３８の円弧状凹面３８ａと他方のカム部３８の円弧状凹面３８ａとが一対の第１の作動歯車５０の回転軸６６に接触する。各円弧状凹面３８ａが第１の作動歯車５０の回転軸６６に接触した状態で入力軸６が反時計方向にさらに回転すると、一対の第１の作動歯車５０を介してカム体３４がキャリア７８を反時計方向に回転させると共に、中心軸線Ｏを中心として第１および第２の中間歯車４８、７４ならびに第１および第２の作動歯車５０、７６を反時計方向に公転させる。
【００５１】
一対の第１の作動歯車５０は、各円弧状凹面３８ａから時計方向の回転トルクがわずかに付与され、また、第１のクラッチ歯車４６には、一対の第１の中間歯車４８を介して一対の第１の作動歯車５０から時計方向の回転トルクがわずかに付与されることにより、第１のクラッチ歯車４６と出力軸８との相対回転が第１の一方向クラッチ４４により阻止される。一対の第１の作動歯車５０は、各円弧状凹面３８ａから微小な回転トルクが付与されるが、第１の作動歯車５０の回転軸６６の外周面と円弧状凹面３８ａとの間に生じる摩擦力によって第１の作動歯車５０の自転が阻止され、かつ第１の作動歯車５０と噛み合う第１の中間歯車４８の自転も阻止される。これによって、中心軸線Ｏを中心とする第１の中間歯車４８の公転に伴い第１のクラッチ歯車４６および出力軸８が反時計方向に回転する。
【００５２】
また、図１３に示すとおり、入力軸６が時計方向に回転すると、カム体３４の一方のカム部３８の円弧状凹面３８ｂと他方のカム部３８の円弧状凹面３８ｂとが一対の第２の作動歯車７６の回転軸９６に接触する。各円弧状凹面３８ｂが第２の作動歯車７６の回転軸９６に接触した状態で入力軸６が時計方向にさらに回転すると、一対の第２の作動歯車７６を介してカム体３４がキャリア７８を時計方向に回転させると共に、中心軸線Ｏを中心として第１および第２の中間歯車４８、７４ならびに第１および第２の作動歯車５０、７６を時計方向に公転させる。
【００５３】
一対の第２の作動歯車７６は、各円弧状凹面３８ｂから反時計方向の回転トルクがわずかに付与され、また、第２のクラッチ歯車７２には、一対の第２の中間歯車７４を介して一対の第２の作動歯車７６から反時計方向の回転トルクがわずかに付与されることにより、第２のクラッチ歯車７２と出力軸８との相対回転が第２の一方向クラッチ７０により阻止される。一対の第２の作動歯車７６は、各円弧状凹面３８ｂから微小な回転トルクが付与されるが、第２の作動歯車７６の回転軸９６の外周面と円弧状凹面３８ｂとの間に生じる摩擦力によって第２の作動歯車７６の自転が阻止され、かつ第２の作動歯車７６と噛み合う第２の中間歯車７４の自転も阻止される。これによって、中心軸線Ｏを中心とする第２の中間歯車７４の公転に伴い第２のクラッチ歯車７２および出力軸８が時計方向に回転する。
【００５４】
なお、入力軸６が回転して、カム体３４の円弧状凹面３８ａが第１の作動歯車５０の回転軸６６に接触した際には、円弧状凹面３８ｂは第２の作動歯車７６の回転軸９６には接触しない。また、円弧状凹面３８ｂが第２の作動歯車７６の回転軸９６に接触した際には、円弧状凹面３８ａは第１の作動歯車５０の回転軸６６には接触しない。
【００５５】
次に、カム体３４の各円弧状凹面３８ａと第１の作動歯車５０の回転軸６６の外周面とが接触した状態で、入力軸６の回転が停止して、図１４上段左側の断面図の右側から見て反時計方向（入力軸６が停止する以前に回転していた方向と同一の方向）に出力軸８が回転した場合について図１４を参照して説明する。
【００５６】
出力軸８が反時計方向に回転すると、出力軸８と第１のクラッチ歯車４６との相対回転が第１の一方向クラッチ４４により阻止されるため、第１のクラッチ歯車４６も反時計方向に回転する。そうすると、第１のクラッチ歯車４６から一対の第１の中間歯車４８に時計方向の回転トルクが付与され、一対の第１の中間歯車４８から一対の第１の作動歯車５０に反時計方向の回転トルクが付与される。これによって、一対の第１の作動歯車５０が出力軸８の回転方向（反時計方向）にわずかに公転し、第１の作動歯車５０の回転軸６６の外周面がカム体３４の各円弧状凹面３８ａから離れるため、第１の作動歯車５０の自転が許容される。また、出力軸８が反時計方向に回転した際には、出力軸８と第２のクラッチ歯車７２との相対回転が第２の一方向クラッチ７０により許容される。したがって、出力軸８が空転して出力軸８から入力軸６には回転が伝達されない。
【００５７】
次に、カム体３４の各円弧状凹面３８ａと第１の作動歯車５０の回転軸６６の外周面とが接触した状態で、入力軸６の回転が停止して、図１５上段左側の断面図の右側から見て時計方向（入力軸６が停止する以前に回転していた方向とは逆の方向）に出力軸８が回転した場合について図１５を参照して説明する。
【００５８】
出力軸８が時計方向に回転すると、出力軸８と第２のクラッチ歯車７２との相対回転が第２の一方向クラッチ７０により阻止されるため、第２のクラッチ歯車７２も時計方向に回転する。そうすると、第２のクラッチ歯車７２から一対の第２の中間歯車７４に反時計方向の回転トルクが付与され、一対の第２の中間歯車７４から一対の第２の作動歯車７６に時計方向の回転トルクが付与されるところ、第２の作動歯車７６の回転軸９６の外周面はカム体３４の円弧状凹面３８ｂから離れているので、第２の作動歯車７６の自転が許容される。また、出力軸８が時計方向に回転した際には、出力軸８と第１のクラッチ歯車４６との相対回転が第１の一方向クラッチ４４により許容される。したがって、出力軸８が空転して出力軸８から入力軸６には回転が伝達されない。
【００５９】
なお、カム体３４の各円弧状凹面３８ｂと第２の作動歯車７６の回転軸９６の外周面とが接触した状態で出力軸８が回転した場合も、上述と同様に出力軸８が空転して出力軸８から入力軸６には回転が伝達されない。
【００６０】
図示の実施形態のフリータイプ双方向クラッチ２においては、第１の作動歯車５０の回転軸６６の外周面または第２の作動歯車７６の回転軸９６の外周面がカム体３４の円弧状凹面３８ａ、３８ｂからわずかでも離れれば、第１および第２の作動歯車５０、７６の自転が可能となるので、作動子の直線部とカム体の直線部とを重ね合わせる上記特許文献１に開示されたフリータイプ双方向クラッチ２００と比較すると、第１および第２の作動歯車５０、７６の回転軸６６、９６をカム体３４の円弧状凹面３８ａ、３８ｂに近接して配置することができる。すなわち、図示の実施形態のフリータイプ双方向クラッチ２においては、入力軸６を回転させた際にカム体３４の円弧状凹面３８ａ、３８ｂを第１または第２の作動歯車５０、７６の回転軸６６、９６に迅速に接触させることができ、入力軸６から出力軸８への回転伝達の応答性に優れたものとなっている。
【００６１】
図示の実施形態のフリータイプ双方向クラッチ２では、第１の一方向クラッチ４４と第２の一方向クラッチ７０とが軸方向に並んでいる。一方、従来のフリータイプ双方向クラッチ２００では、図１７に示すとおり、一方向クラッチ２１８は径方向に並んでいる。したがって、図示の実施形態のフリータイプ双方向クラッチ２は、従来のフリータイプ双方向クラッチ２００と比較して、径方向寸法を低減することができる。
【００６２】
一方、従来のフリータイプ双方向クラッチ２００の径方向寸法よりも、図示の実施形態のフリータイプ双方向クラッチ２の径方向寸法を低減しない場合には、第１および第２の一方向クラッチ４４、７０のサイズを従来の一方向クラッチ２１８のサイズよりも大きくすることができる。したがって、図示の実施形態のフリータイプ双方向クラッチ２においては、全体的な寸法を大きくすることなく、入力軸６から出力軸８に伝達可能なトルクを大きくすることができる。
【００６３】
図示の実施形態のフリータイプ双方向クラッチ２では、図１６に示すように、入力軸６から出力軸８への回転伝達時（反時計方向への回転時）には第１の作動歯車５０の回転軸６６の外周面にカム体３４の円弧状凹面３８ａが接触し、回転軸６６の外周面と円弧状凹面３８ａとの接触点Ｐに働く摩擦力によって第１の作動歯車５０の自転が拘束される。摩擦力を増大させるには接触点Ｐの法線方向の分力を増加させる必要があるが、摩擦力が過大になると、出力軸８が回転した際に第１の作動歯車５０の回転軸６６の外周面が円弧状凹面３８ａから離れるのが困難となる。このような点を考慮すると、接触点Ｐから第１の作動歯車５０の回転軸６６の径方向中心Ｃまでを結ぶ線分と、第１の作動歯車５０の回転軸６６の径方向中心Ｃから中心軸線Ｏまでを結ぶ線分とのなす角度θが１０度±５度であり、第１の作動歯車５０の回転軸６６の直径と円弧状凹面３８ａの半径とが同一であるのが好ましい。なお、第２の作動歯車７６の回転軸９６と円弧状凹面３８ｂとの関係についても同様である。
【００６４】
図示の実施形態では、第１および第２の中間歯車４８、７４、第１および第２の作動歯車５０、７６ならびに入力軸６のカム部３８のそれぞれが一対設けられている例について説明したが、第１および第２の中間歯車４８、７４、第１および第２の作動歯車５０、７６ならびに入力軸６のカム部３８のそれぞれは１個以上であればよい。なお、小型化の観点からは、第１および第２の中間歯車４８、７４、第１および第２の作動歯車５０、７６ならびに入力軸６のカム部３８の数量は少ない方が好ましいが、動作の安定性の観点からは、第１および第２の中間歯車４８、７４、第１および第２の作動歯車５０、７６ならびに入力軸６のカム部３８の数量が多い方（たとえば４個ずつ）が好ましい。
【００６５】
２：フリータイプ双方向クラッチ
４：ハウジング
６：入力軸
８：出力軸
３４：カム体
３６：基部
３８：カム部
３８ａ：一方の円弧状凹面
３８ｂ：他方の円弧状凹面
４４：第１の一方向クラッチ
４６：第１のクラッチ歯車
４８：第１の中間歯車
５０：第１の作動歯車
７０：第２の一方向クラッチ
７２：第２のクラッチ歯車
７４：第２の中間歯車
７６：第２の作動歯車
７８：キャリア
Ｏ：中心軸線
Ｐ：接触点
Ｃ：作動歯車の回転軸の径方向中心
θ：角度
【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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