(57)【要約】軸方向の大きさをコンパクトにすることができる両方向クラッチを提供する。外方部材（２）と内方部材（３）との間の第１楔状空間（Ｓ１）と第２楔状空間（Ｓ２）に第１係合子（５）と第２係合子（６）を配置する。第１係合子（５）を第１保持器（７）で保持し、第１保持器（７）を外方部材（２）に揺動可能にする。第２係合子（６）を第２保持器（８）で保持し、第２保持器（８）を外方部材（２）に揺動可能にする。第１係合子（５）と第２係合子（６）の軸方向と直交する側面視において、第１係合子（５）の少なくとも一部と第２係合子（６）の少なくとも一部を軸方向に重ねる。第１保持器（７）は、第２係合子（６）が第２保持器（８）と共に揺動するのを許容するように構成される。第２保持器（８）は、第１係合子（５）が第１保持器（７）と共に揺動するのを許容するように構成される。
2020189090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面に、内方部材との間で第１楔状空間と第２楔状空間を形成する第１カム面と第２カム面が形成される外方部材と、
前記第１楔状空間に配置される第１係合子と、
前記第２楔状空間に配置される第２係合子と、
前記第１係合子を保持し、前記第１係合子が前記第１カム面に係合又は係合解除するように前記外方部材に対して揺動可能な第１保持器と、
前記第２係合子を保持し、前記第２係合子が前記第２カム面に係合又は係合解除するように前記外方部材に対して揺動可能であり、前記第１保持器とは別体の第２保持器と、を備え、
前記第１係合子と前記第２係合子の軸方向と直交する側面視において、前記第１係合子の少なくとも一部と前記第２係合子の少なくとも一部が軸方向に重なり、
前記第１保持器は、前記第２係合子が前記第２保持器と共に揺動するのを許容するように構成され、
前記第２保持器は、前記第１係合子が前記第１保持器と共に揺動するのを許容するように構成される両方向クラッチ。
【請求項２】
前記第１保持器は、前記第１係合子の端部の軸が入る支持穴を有し、
前記第２保持器は、前記第２係合子の端部の軸が入る支持穴を有することを特徴とする請求項１に記載の両方向クラッチ。
【請求項３】
前記第１保持器は、前記第２係合子の前記軸が前記第２保持器と共に揺動するのを許容する逃げ部を有し、
前記第２保持器は、前記第１係合子の前記軸が前記第１保持器と共に揺動するのを許容する逃げ部を有することを特徴とする請求項２に記載の両方向クラッチ。
【請求項４】
前記両方向クラッチには、前記第１保持器と前記第２保持器を互いに反対方向に揺動させるレバーが設けられることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の両方向クラッチ。
【請求項５】
前記第１係合子と前記第２係合子との間には、前記第１係合子を前記第１カム面に付勢し、前記第２係合子を前記第２カム面に付勢するばねが設けられることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の両方向クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両方向（時計方向及び反時計方向）の回転をロックし、ロックを解除する両方向クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の両方向クラッチとして、特開２００８−０５７５６６号公報に記載されているものが知られている。この従来の両方向クラッチは、外方部材、外方部材の内側に配置される内方部材、外方部材と内方部材との間に配置される第１係合子と第２係合子を備える。外方部材の内面には、内方部材との間に複数の楔状空間を形成する複数のカム面が形成される。複数の楔状空間には、第１係合子と第２係合子が配置される。第１係合子は、第１保持器に保持される。第１保持器は、第１係合子がカム面に係合・係合解除するように外方部材に対して揺動する。第２係合子は、第２保持器に保持される。第２保持器は、第２係合子がカム面に係合・係合解除するように外方部材に対して揺動する。【０００３】
第１保持器によって第１係合子を第１カム面に係合させ、第２保持器によって第２係合子を第２カム面に係合させれば、外方部材に対する内方部材の両方向の回転をロックすることができる。そして、第１保持器によって第１係合子と第１カム面との係合を解除し、第２保持器によって第２係合子と第２カム面との係合を解除すれば、外方部材に対する内方部材のロックを解除、すなわち内方部材を両方向に空転させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０５７５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の両方向クラッチにおいては、第１係合子と第２係合子が軸方向に並べてられていて、第１係合子と第２係合子の軸方向と直交する側面視において、係合子が２列である。このため、両方向クラッチが軸方向に大きくなるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、内面に、内方部材との間で第１楔状空間と第２楔状空間を形成する第１カム面と第２カム面が形成される外方部材と、前記第１楔状空間に配置される第１係合子と、前記第２楔状空間に配置される第２係合子と、前記第１係合子を保持し、前記第１係合子が前記第１カム面に係合又は係合解除するように前記外方部材に対して揺動可能な第１保持器と、前記第２係合子を保持し、前記第２係合子が前記第２カム面に係合又は係合解除するように前記外方部材に対して揺動可能であり、前記第１保持器とは別体の第２保持器と、を備え、前記第１係合子と前記第２係合子の軸方向と直交する側面視において、前記第１係合子の少なくとも一部と前記第２係合子の少なくとも一部が軸方向に重なり、前記第１保持器は、前記第２係合子が前記第２保持器と共に揺動するのを許容するように構成され、前記第２保持器は、前記第１係合子が前記第１保持器と共に揺動するのを許容するように構成される両方向クラッチである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、第１係合子と第２係合子の軸方向と直交する側面視において、第１係合子の少なくとも一部と第２係合子の少なくとも一部とが軸方向に重なるので、両方向クラッチの軸方向の大きさをコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態の両方向クラッチの外観斜視図である。
【図２】本実施形態の両方向クラッチの分解斜視図である。
【図３】本実施形態の両方向クラッチの分解斜視図である（第１保持器と第２保持器を組み立てた状態）。
【図４】図８（ａ）のIV-IV線断面図である。
【図５】図５（ａ）はばねホルダの斜視図であり、図５（ｂ）はばねホルダの分解斜視図である。
【図６】第１保持器と第２保持器を取り外した状態の両方向クラッチの正面図である。
【図７】両方向クラッチの平面図である（図７（ａ）はレバーのロック位置を示し、図７（ｂ）はレバーの解除位置を示す）。
【図８】両方向クラッチの正面図である（図８（ａ）は第１保持器のロック位置を示し、図８（ｂ）は第１保持器の解除位置を示す）。
【図９】第１保持器を取り外した状態の両方向クラッチの正面図である（図９（ａ）は第２保持器のロック位置を示し、図９（ｂ）は第２保持器の解除位置を示し、図９（ｃ）は図９（ａ）のｃ部拡大図を示し、図９（ｄ）は図９（ｂ）のｄ部拡大図を示す）。
【図１０】図１０（ａ）は、外輪、内輪、第１ころ、第２ころのみを示す両方向クラッチの正面図である（図１０（ａ）は第１ころと第２ころが第１カム面と第２カム面に係合した状態を示し、図１０（ｂ）は第１ころと第２ころが係合を解除した状態を示し、図１０（ｃ）は図１０（ａ）のｃ部拡大図を示し、図１０（ｄ）は図１０（ｂ）のｄ部拡大図を示す）。
【図１１】本実施形態の両方向クラッチの用途の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態の両方向クラッチを詳細に説明する。ただし、本発明の両方向クラッチは種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態の両方向クラッチ１の外観斜視図を示す。本実施形態の両方向クラッチ１は、外方部材としての外輪２、内方部材としての内輪３、第１係合子としての第１ころ５群（図１には第１ころ５群の軸５ｂを示す）、第２係合子としての第２ころ６群（図１には第２ころ６群の軸６ｂを示す）、第１保持器７、第２保持器８、レバー４を備える。
【００１１】
レバー４は、外輪２にロック位置Ａと解除位置Ｂとの間を揺動可能に設けられる。レバー４がロック位置Ａにあるとき、外輪２に対する内輪３の両方向（時計方向及び反時計方向）の回転がロックされる。レバー４が解除位置Ｂにあるとき、外輪２に対して内輪３が両方向に空転する。
【００１２】
図２は、両方向クラッチ１の分解斜視図を示し、図３は、第１保持器７と第２保持器８を組み立てた状態を示す。
【００１３】
図２に示すように、外輪２の内面には、周方向に交互に第１カム面１１と第２カム面１２が形成される。複数の（この実施形態では６つの）第１カム面１１は、外輪２の内面に等配される。複数の（この実施形態では６つの）第２カム面１２は、外輪２の内面に等配される。隣接する第１カム面１１と第２カム面１２とは、互いに反対方向に傾斜する。第１カム面１１と内輪３の円筒状の外面３ａとの間には、周方向の一端部の幅が広く周方向の他端部の幅が狭くなる第１楔状空間Ｓ１が形成される（図１０（ｃ）参照）。同様に、第２カム面１２と内輪３の外面３ａとの間には、周方向の他端部の幅が広く周方向の一端部の幅が狭くなる第２楔状空間Ｓ２が形成される（図１０（ｃ）参照）。第１楔状空間Ｓ１と第２楔状空間Ｓ２は、左右対称である。第１楔状空間Ｓ１には、第１ころ５が配置される。第２楔状空間Ｓ２には、第２ころ６が配置される。
【００１４】
図２に示すように、外輪２には、軸１３の回りを回転可能にレバー４が取り付けられる。レバー４は、基端部４ａと、外輪２の接線方向に延びる把持部４ｂと、を備える。基端部４ａには、第１保持器７に係合する突起１４が形成されると共に、第２保持器８に係合する突起（図示せず）が形成される。レバー４を軸１３の回りに揺動させると、第１保持器７（図３参照）と第２保持器８（図３参照）が互いに反対方向に揺動する。
【００１５】
図２に示すように、第１ころ５と第２ころ６は、円周方向に交互に並べられる。第１ころ５と第２ころ６は、同一形状である。第１ころ５は、中央の大径部５ａと、両端の軸５ｂ，５ｃと、を備える。軸５ｂ，５ｃは、大径部５ａよりも小径である。同様に、第２ころ６は、中央の大径部６ａと、軸方向の両端の軸６ｂ，６ｃと、を備える。第１ころ５の軸線と第２ころ６の軸線は、互いに平行であり、これらは、内輪３の軸線とも平行である。
【００１６】
第１ころ５と第２ころ６は、内輪３の外面３ａに円周方向に並べられる。第１ころ５と第２ころ６の軸方向と直交する方向から視た側面視において、隣接する第１ころ５と第２ころ６は互いに軸方向に重なる。ただし、図２の上下の第１ころ５と第２ころ６のように、第１ころ５と第２ころ６は、軸方向に重なっていればよく、上下方向にはずれていてもよい。また、第１ころ５の全体と第２ころ６の全体が軸方向に重なっていてもよいし、第１ころ５の少なくとも一部と第２ころ６の少なくとも一部が軸方向に重なっていてもよい。
【００１７】
図３に示すように、第１ころ５は、第１保持器７に保持される。第１保持器７は、第１ころ５の両端部の軸５ｂ，５ｃを支持する円環状の一対の端部プレート２１ａ，２１ｂと、端部プレート２１ａ，２１ｂ間に介在するスタッド２１ｃと、を備える。端部プレート２１ａ，２１ｂとスタッド２１ｃとは、ねじ等の固定手段によって固定される。端部プレート２１ａには、Ｕ字状の嵌合片２５が突出して形成される。
【００１８】
第１保持器７は、外輪２の内側に外輪２の中心の回りを回転可能に嵌められる。嵌合片２５は、外輪２の切欠き２ｂに嵌まると共に、外輪２から半径方向に突出する。嵌合片２５には、レバー４の突起１４が嵌まる。第１保持器７は、嵌合片２５が外輪２の切欠き２ｂの両壁に当たるまで揺動可能である。
【００１９】
端部プレート２１ａは、円環状である。端部プレート２１ａには、第１ころ５の一端部の軸５ｂが入る支持穴２６が形成される。支持穴２６は、端部プレート２１ａに等配される。図８（ａ）の正面図に示すように、支持穴２６は、正面視において、略長方形状である。支持穴２６の高さ（半径方向の高さ）は、軸５ｂの直径に略等しい。支持穴２６の円周方向の長さは、軸５ｂの直径よりも大きい。
【００２０】
図３に示すように、支持穴２６間には、逃げ部としての逃げ穴２７が形成される。逃げ穴２７には、第２ころ６の一端部の軸６ｂが入る。逃げ穴２７は、第２ころ６の軸６ｂが第２保持器８と共に揺動するのを許容する。図８（ａ）に示すように、逃げ穴２７は、正面視において、支持穴２６よりも円周方向の長さが長い略長方形状である。
【００２１】
図３に示すように、端部プレート２１ｂも円環状である。図２に示すように、端部プレート２１ｂには、第１ころ５の他端部の軸５ｃが入る支持穴２８が形成される。支持穴２８は、支持穴２６に対向する。支持穴２８の形状は、支持穴２６と同一である。
【００２２】
端部プレート２１ｂの支持穴２８間には、第２ころ６の他端部の軸６ｃが入る逃げ部としての逃げ穴２９又は逃げ切欠き３０が形成される。第２ころ６の軸６ｃは、逃げ穴２９内又は逃げ切欠き３０内を揺動可能である。逃げ穴２９は、逃げ穴２７と対向する。逃げ穴２９は、逃げ穴２７と同一形状である。逃げ切欠き３０は、第２保持器８のスタッド２２ｃとの干渉を避けるために設けられる。
【００２３】
図３に示すように、第２保持器８は、第１保持器７とは別体である。第２保持器８は、第２ころ６の両端部の軸６ｂ，６ｃを支持する一対の端部プレート２２ａ，２２ｂと、端部プレート２２ａ，２２ｂ間に介在するスタッド２２ｃと、を備える。第２保持器８は、第１保持器７と同一の形状である。第１保持器７を垂直軸の回りに１８０°回転させれば、第２保持器８になる。第２保持器８の各部の構成は、第１保持器７の各部の構成と同一であるので、同一の符号を附してその詳しい説明を省略する。
【００２４】
第２保持器８は、外輪２の内側に外輪２の中心の回りを回転可能に嵌められる。図４に示すように、外輪２に第１保持器７と第２保持器８を嵌めると、第１保持器７の端部プレート２１ａが第２保持器８の端部プレート２２ｂに重なり、第１保持器７の端部プレート２１ｂが第２保持器８の端部プレート２２ａに重なる。
【００２５】
図５（ｂ）に示すように、隣り合う第１ころ５と第２ころ６との間には、ばね３１が介在する。図６に示すように、ばね３１は、第１ころ５を第１カム面１１に付勢し、第２ころ６を第２カム面１２に付勢する。ばね３１は、一対のばねホルダ３２ａ，３２ｂに挟まれる。一対のばねホルダ３２ａ，３２ｂは、第１ころ５と第２ころ６が接近・離間できるように、互いにスライド可能である。ばねホルダ３２ａ，３２ｂは、ばね３１を一定の位置に保持するために設けられる。ばね３１を一定の位置に保持できれば、ばねホルダ３２ａ，３２ｂを省略することもできる。
【００２６】
以下に、本実施形態の両方向クラッチ１の動作を説明する。図７（ａ）はレバー４のロック位置を示し、図７（ｂ）はレバー４の解除位置を示す。上述のように、レバー４は、ロック位置と解除位置との間を揺動可能である。レバー４がロック位置にあるとき、内輪３の両方向の回転がロックされる。レバー４が解除位置にあるとき、内輪３が両方向に空転する。
【００２７】
図８（ａ）は第１保持器７のロック位置を示し、図８（ｂ）は第１保持器７の解除位置を示す。図９（ａ）は第２保持器８のロック位置を示し、図９（ｂ）は第２保持器８の解除位置を示す。図９（ａ）（ｂ）の両方向クラッチ１の正面図において、第２保持器８を示すために、第１保持器７が取り外されている。
【００２８】
図８（ａ）に示すように、第１保持器７がロック位置にあるとき、図１０（ａ）（ｃ）に示すように、第１ころ５は、外輪２の第１カム面１１に係合する。内輪３の反時計方向の回転は、第１ころ５によってロックされる。図８（ａ）に示すように、第１保持器７がロック位置にあるとき、第１保持器７の支持穴２６の壁２６ａと第１ころ５の軸５ｂとの間には、僅かな隙間が空く。第１ころ５は、ばね３１によって第１カム面１１に付勢される。
【００２９】
同様に、図９（ａ）に示すように、第２保持器８がロック位置にあるとき、図１０（ａ）（ｃ）に示すように、第２ころ６は、外輪２の第２カム面１２に係合する（図１０（ａ）参照）。内輪３の時計方向の回転は、第２ころ６によってロックされる。図１０（ａ）の一点鎖線Ｌ１，Ｌ２は、第１ころ５と第２ころ６の接触角線を示す。図９（ｃ）に示すように、第２保持器８がロック位置にあるとき、第２保持器８の支持穴２８の壁２８ａと第２ころ６の軸６ｂとの間には、僅かな隙間が空く。第２ころ６は、ばね３１によって第２カム面１２に付勢される。
【００３０】
図７（ｂ）に示すように、レバー４をロック位置から解除位置に揺動させると、第１保持器７と第２保持器８は、互いに反対方向に回転する。そして、図８（ｂ）に示すように、第１保持器７はロック位置から解除位置に揺動する。第１保持器７が解除位置にあるとき、図１０（ｂ）（ｄ）に示すように、第１ころ５と第１カム面１１との係合が解除される。このため、内輪３は反時計方向に空転する。図８（ｂ）に示すように、第１保持器７の支持穴２６の壁２６ａが第１ころ５の軸５ｂを時計方向に押すと、第１ころ５が第１カム面１１から離れる。このため、内輪３が反時計方向に空転できるようになる。
【００３１】
同様に、図９（ｂ）（ｄ）に示すように、第２保持器８が解除位置にあるとき、図１０（ｂ）（ｄ）に示すように、第２ころ６と第２カム面１２との係合が解除される。このため、内輪３は時計方向に空転する。図９（ｂ）（ｄ）に示すように、第２保持器７の支持穴２８の壁２８ａが第２ころ６の軸６ｂを時計方向に押すと、第２ころ６が第２カム面１２から離れる。このため、内輪３が時計方向に空転できるようになる。
【００３２】
以下に、本実施形態の両方向クラッチ１の効果を説明する。側面視において、第１ころ５の少なくとも一部と第２ころ６の少なくも一部とが重なるので、両方向クラッチ１の軸方向の大きさをコンパクトにすることができる。
【００３３】
第１保持器７が第１ころ５の軸５ｂ，５ｃが入る支持穴２６，２８を有するので、第１保持器７が第１ころ５を保持することができる。同様に、第２保持器８が第２ころ６の軸６ｂ，６ｃが入る支持穴２６，２８を有するので、第２保持器８が第２ころ６を保持することができる。
【００３４】
第１保持器７が逃げ穴２７，２９又は逃げ切欠き３０を有するので、第２ころ６が第２保持器８と共に揺動するのを許容することができる。同様に、第２保持器８が逃げ穴２７，２９又は逃げ切欠き３０を有するので、第１ころ５が第１保持器７と共に揺動するのを許容することができる。
【００３５】
第１保持器７と第２保持器８を互いに反対方向に揺動させるレバー４を設けるので、レバー４によって両方向の回転をロックするロック状態とロック解除状態を切り替えることができる。
【００３６】
第１ころ５と第２ころ６との間にばね３１を介在させるので、第１保持器７、第２保持器８、及びこれらの支持穴２６，２８を高精度に加工しなくても、第１ころ５を第１カム面１１に係合させ、第２ころ６を第２カム面１２に係合させることができる。
【００３７】
図１１は、本実施形態の両方向クラッチ１を位置決め装置として用いた例を示す。レバー４を解除位置に揺動させれば、内輪３に連結されたアーム４１の回転位置を調節することができる。調節後、レバー４をロック位置に揺動させれば、アーム４１の回転位置をロックすることができる。
【００３８】
なお、本発明は上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で他の実施形態に具現化できる。
【００３９】
本実施形態の両方向クラッチの用途は、図１１に示す位置決め装置に限定されるものではなく、各種機械の駆動系のクラッチ（トルクを伝達したり、解除するクラッチ）として使用してもよい。
【００４０】
上記実施形態では、レバーによって第１保持器と第２保持器を揺動させているが、モータ、電磁ソレノイド等の駆動装置によって第１保持器と第２保持器を揺動させてもよいし、外輪若しくは内輪に働くトルクを利用して、第１保持器と第２保持器を揺動させてもよい。
【００４１】
上記実施形態では、第１ころと第２ころとの間にばねを介在させているが、第１保持器と第２保持器との間にばねを介在させてもよい。また、ばねによって、第１ころと第２ころを中立位置に戻すようにしてもよい。
【００４２】
上記実施形態では、内輪の両方向の回転をロックする状態と内輪の両方向のロックを解除する状態とに切り替えているが、内輪の両方向の回転をロックする状態、内輪の時計方向のみの回転をロックする状態、内輪の反時計方向のみの回転をロックする状態、内輪の両方向のロックを解除する状態のうちの少なくとも２つに切り替えてもよい。
【００４３】
本明細書は、２０１９年３月２０日出願の特願２０１９−０５２２７１に基づく。この内容はすべてここに含めておく。
【符号の説明】
【００４４】
１…両方向クラッチ
２…外輪（外方部材）
３…内輪（内方部材）
４…レバー
５…第１ころ（第１係合子）
５ｂ，５ｃ…第１ころの軸（第１係合子の軸）
６…第２ころ（第２係合子）
６ｂ，６ｃ…第２ころの軸（第２係合子の軸）
７…第１保持器
８…第２保持器
１１…第１カム面
１２…第２カム面
２６，２８…支持穴
２７，２９…逃げ穴（逃げ部）
３０…逃げ切欠き（逃げ部）
３１…ばね
Ｓ１…第１楔状空間
Ｓ２…第２楔状空間
【図１】
2020189090.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020189090.tif 000007
【図６】
2020189090.tif 000008
【図７】
2020189090.tif 000009
【図８】
2020189090.tif 000010
【図９】
2020189090.tif 000011
【図１０】
2020189090.tif 000012
【図１１】
2020189090.tif 000013
【国際調査報告】
2020189090.tif 000014
2020189090.tif 000015
2020189090.tif 000016
2020189090.tif 000017