JP2014081020A - 逆入力遮断クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】制動部材で得る制動荷重と捩れ荷重との密接な関係を安全に維持できる逆入力遮断クラッチを提供することである。
【解決手段】制動部材１１は、出力部材１３に逆入力が働いたときに出力係合片１３ｃ、係合部材１４及び外輪部材１５でロック状態が成立するまでの間、係合部材１４が動かないように制動荷重を発生させるとともに、入力部材１２の入力の方向が出力部材１３の逆入力と同方向のときは出力部材１３のロック状態を保持し、入力部材１２の入力の方向が出力部材１３の逆入力と逆方向のときは係合部材がロック位置に至らないように保持する捩れ荷重を発生させる。その制動部材１１において、制動荷重を発生させる箇所と、捩れ荷重を発生させる箇所とを、制動荷重と捩れ荷重とが互いに影響を受けない箇所とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、入力側からの双方向の回転駆動力が出力側に伝達され、出力側からの回転力は入力側に伝達されない逆入力遮断クラッチに関する。

逆入力遮断クラッチは、駆動側である入力側からの回転駆動力は従動側である出力側に伝達するが、出力側からの回転駆動力は入力側に伝達しないという機能を有するクラッチである。

逆入力遮断クラッチとして、一定の間隔で放射外方向に延びる複数の入力係合片を有する入力部材と、一定の間隔で放射外方向に延びる複数の出力係合片を有する出力部材と、ローラ又はボールなどからなる係合部材と、外輪部材とを組み合わせたものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

このような構造の逆入力遮断クラッチを用いて、例えば、棒状の負荷を出力部材を中心にして揺動させたり、あるいは上下に移動させたりする場合がある。特に、入力部材及び出力部材のそれぞれに働く力が下向きであり同方向である場合、負荷が連続的に駆動されずに負荷の下方向への動きが断続することがある。これは、入力部材の回転方向の動きが遅いときに、下方向の負荷荷重によって出力部材だけが動くことになり、係合部材が出力部材の出力係合片と外輪部材との間に食い込みロック状態となり、その後に、入力部材が追い着いて係合部材を押すことによってロックが解除され、ロック状態とロック解除状態の動作を繰り返すからである。

これを防止するため、外輪部材の円筒状外面との間に出力部材に働く逆入力よりも大きな値の設定トルクを生じる摩擦部材と、係合部材に対して入力部材に働く入力の方向と同方向にはロックさせず出力部材に逆入力が働いたロック状態は解除できない程度の強さの弾性力を与える制動部材とを設け、負荷の下方向への動きが断続しないようにしたものがある（特願２０１２−２８３９号）。

図５は制動部材１１の一例の斜視図であり、図６は入力部材１２に、出力部材１３、係合部材１４及び制動部材１１を組み込んだ組立体の斜視図である。制動部材１１は、機械的に丈夫で弾力性に優れたゴム材料や合成樹脂などを成形して、あるいはばね材料を打ち抜くなどして造られ、必要な弾性力をローラ又はボールなどからなる係合部材１４に与える。

図５に示すように、制動部材１１は、略正５角形のそれぞれの頂点から幾分突出した部分に位置する支柱部１１ａと、隣り合う支柱部１１ａの一端と支柱部１１ａの一端とを結合する略５角形状の橋絡部１１ｂと、それぞれの支柱部１１ａから回転方向に延びて形成される制動部１１ｃと、略５角形状の橋絡部１１ｂに囲まれて形成された中央穴１１ｄとからなる。

図６に示すように、制動部材１１の一対の制動部１１ｃの間に係合部材１４を保持する。制動部材１１の支柱部１１ａの自由端は入力部材１２の圧入孔１２ｅにそれぞれ圧入され、制動部材１１は入力部材１２に固定される。入力部材１２の入力は出力部材１３の出力軸１３ｂに伝達され、出力部材１３の出力軸１３ｂの逆入力は、出力部材１３、係合部材１４、後述の外輪部材の３部品でロックされる。

図７は、逆入力遮断クラッチの制動部材１１が発生する制動荷重及び捩れ荷重の説明図であり、図７（ａ）は入力部材１２への入力がない中立状態での制動荷重Ｆｒの説明図、図７（ｂ）は入力部材１２に働く力が上向きの負荷上昇動作時の制動荷重Ｆｒ及び捩れ荷重Ｆθの説明図、図７（ｃ）は入力部材１２に働く力が下向きの負荷下降動作時の制動荷重Ｆｒ及び捩れ荷重Ｆθの説明図である。なお、図７では、摩擦部材の図示を省略している。

制動部材１１で発生する制動荷重Ｆｒは、出力部材１３に逆入力が働いたときに、出力部材１３の出力係合片、係合部材１４及び外輪部材でロック状態が成立するまでの間、係合部材１４が動かないように制動を掛けるための荷重である。一方、捩れ荷重Ｆθは、入力部材１２の入力の方向が出力部材１３の逆入力と同方向のときは出力部材１３のロック状態を保持し、逆方向のときは前記係合部材がロック位置に至らないように保持するに必要な荷重である。これら制動荷重Ｆｒ及び捩れ荷重Ｆθにより、入力側からの回転駆動力は出力側に伝達するが、出力側からの回転駆動力は入力側に伝達しないという機能を達成している。

図７（ａ）に示すように、中立状態で、出力軸１３ｂに逆入力が作用した場合には、出力部材１３（出力係合片）、係合部材１４、外輪部材１５の３部品間でロック状態が成立するまでの間、係合部材１４が動かないように、制動部材１１の橋絡部１１ｂにより、制動部材１１の半径方向に制動荷重Ｆｒを発生させ制動（摩擦ブレーキ）を掛ける。なお、外輪部材１５の外面とハウジング部材１６との間には、摩擦部材が設けられるが、図示を省略している。

次に、負荷上昇動作時について説明する。入力部材１２に入力がなく出力軸１３ｂに逆入力が作用している状態では、制動部材１１の橋絡部１１ｂによる半径方向の制動荷重Ｆｒにより、回転方向には摩擦力（Ｆｒ・ｕ）が作用している。この状態で、図７（ｂ）に示すように、負荷を上昇させる負荷上昇動作、すなわち、出力部材１３の逆入力と逆方向の入力（矢印Ａ１）が入力部材１２に加えられると、制動部材１１は、摩擦力（Ｆｒ・ｕ）よりも大きな捩れ荷重Ｆθ（Ｆθ＞Ｆｒ・ｕ）を発生させる。この捩れ荷重Ｆθは、制動部材１１の支柱部１１ａの回転方向の捩れにより発生させる。

これにより、係合部材１４が出力軸１３ｂのカムロック位置に至らないよう保持しながら動作し、入力側からの回転駆動力を出力側に伝達する。一方、摩擦力（Ｆｒ・ｕ）と捩れ荷重Ｆθとの関係が逆転した場合は、負荷上昇動作時にロック状態となり摩擦部材が作動し異常動作状態となる。

次に、負荷下降動作時について説明する。負荷下降動作時は、出力部材１３の逆入力と同方向の入力が入力部材１２に加えられることになる。図７（ｃ）の矢印Ａ２のように、出力部材１３の逆入力と同方向の入力が入力部材１２に加えられたとすると、制動部材１１は、出力軸１３ｂに付与された負荷により働く係合部材１４のロック荷重Ｆｒ１よりも小さい捩れ荷重Ｆθを発生させる（Ｆθ＜Ｆｒ１）。この捩れ荷重Ｆθも、制動部材１１の支柱部１１ａの回転方向の捩れにより発生させる。

これにより、制動部材１１による係合部材１４の保持部分がロック解除することなく、入力部材１２と出力部材１３とが直接当接することによりロック作用を高める。そして、出力部材１３、係合部材１４、外輪部材１５の３部品でロック状態をキープしながら、外輪部材１５の外周部の摩擦部材を機能させ下降する。

このように、制動部材１１は、橋絡部１１ｂにより制動部材１１の半径方向に制動荷重Ｆｒを発生させ、支柱部１１ａにより捩れ荷重Ｆθを発生させ、入力側からの回転駆動力は出力側に伝達するが、出力側からの回転駆動力は入力側に伝達しないという機能を達成している。

特開２００８−１０１７１５号公報

しかし、制動荷重Ｆｒは制動部材１１の橋絡部１１ｂで、捩れ荷重Ｆθは制動部材１１の支柱部１１ａで発生させており、橋絡部１１ｂは支柱部１１ａに支持されていることから、橋絡部１１ｂ及び支柱部１１ａの撓みは互いに影響を与える。従って、制動荷重Ｆｒと捩れ荷重Ｆθとの密接な関係（Ｆθ＞Ｆｒ・ｕ、Ｆθ＜Ｆｒ１）を維持し保持するのが難しい。制動荷重Ｆｒと捩れ荷重Ｆθとの密接な関係が維持できないと、入力側からの回転駆動力は出力側に伝達するが、出力側からの回転駆動力は入力側に伝達しないという機能を達成できなくなる。

本発明の目的は、制動部材で得る制動荷重と捩れ荷重との密接な関係を安全に維持できる逆入力遮断クラッチを提供することである。

請求項１の発明に係る逆入力遮断クラッチは、一定間隔で放射外方向に延びる入力係合片を有する入力部材と、前記入力係合片と互いに入り込んで係合することができる出力係合片を有する出力部材と、円筒状内面と円筒状外面とを有する外輪部材と、互いに隣り合う前記入力係合片と前記入力係合片との間であって前記出力係合片の先端面と前記外輪部材の前記円筒状内面との間に位置する係合部材と、前記外輪部材の前記円筒状外面との間に前記出力部材に働く前記逆入力よりも大きな値の設定トルクを生じる摩擦部材と、前記出力部材に逆入力が働いたときに前記出力係合片、係合部材及び前記外輪部材でロック状態が成立するまでの間、前記係合部材が動かないように制動荷重を発生させるとともに、前記入力部材の入力の方向が前記出力部材の逆入力と同方向のときは前記出力部材のロック状態を保持し、前記入力部材の入力の方向が前記出力部材の逆入力と逆方向のときは係合部材がロック位置に至らないように保持する捩れ荷重を発生させる制動部材とを備え、前記制動部材は、前記制動荷重を発生させる箇所と、前記捩れ荷重を発生させる箇所とを、前記制動荷重と前記捩れ荷重とが互いに影響を受けない箇所としたことを特徴とする。

請求項２の発明に係る逆入力遮断クラッチは、請求項１の発明において、制動部材は、制動荷重を発生させる箇所にバネ性を持たせたことを特徴とする。

請求項３の発明に係る逆入力遮断クラッチは、請求項１または２の発明において、前記制動荷重は、前記制動部材が前記外輪部材に接触する箇所で発生させ、前記捩れ荷重は、前記入力部材の動きに応じ捩れ力が働く前記制動部材の支柱部で発生させることを特徴とする。

本発明によれば、制動部材において、制動荷重を発生させる箇所と捩れ荷重を発生させる箇所とを互いに影響を受けない箇所としたので、制動部材で得る制動荷重と捩れ荷重との密接な関係を安全に維持できる。

そして、制動荷重を制動部材が外輪部材に接触する箇所で発生させる場合は、制動荷重の発生は、捩れ荷重を発生する支柱部にほとんど影響を与えることがなく、また、捩れ荷重を入力部材の動きに応じ捩れ力が働く制動部材の支柱部で発生させる場合には、制動荷重を発生させる外輪部材への保持箇所にほとんど影響を与えることがない。従って、制動部材で得る制動荷重と捩れ荷重との密接な関係を安全に維持できる。

本発明の実施形態に係る逆入力遮断クラッチの分解斜視図。 本発明の実施形態における制動部材と入力部材の斜視図。 本発明の実施形態における入力部材に、出力部材、係合部材及び制動部材を組み込んだ組立体の斜視図。 本発明の実施形態における制動部材の他の一例の斜視図。 従来の逆入力遮断クラッチの制動部材の一例の斜視図。 従来の逆入力遮断クラッチにおいて、入力部材に、出力部材、係合部材及び制動部材を組み込んだ組立体の斜視図。 従来の逆入力遮断クラッチの制動部材が発生する制動荷重及び捩れ荷重の説明図。

以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態に係る逆入力遮断クラッチの分解斜視図である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る逆入力遮断クラッチは、外部からの回転力を入力する入力部材１２、図示省略の負荷が連結され入力部材１２からの回転力を負荷に伝達する出力部材１３、ローラ又はボールなどからなる係合部材１４、係合部材１４を制動する制動部材１１、円筒状に形成され入力部材１２や制動部材１１を収納する外輪部材１５、外輪部材１５の円筒状外面との間に摩擦力を生じる摩擦部材１７、これらを収納するハウジング部材１６、ハウジング部材１６に蓋をするシールド部材１８を組み合わせたものから構成される。

入力部材１２は、入力係合部１２ａから一定間隔で放射外方向に延びる入力係合片１２ｂを有し、入力部材１２の連結穴１２ｃに駆動モータの出力軸が挿入されて入力が伝達される。また、後述の制動部材１１の保持部が挿入される挿入孔１２ｄを有している。

出力部材１３は、出力係合部１３ａと出力軸１３ｂとからなり、出力係合部１３ａには、入力部材１２の入力係合片１２ｂと互いに入り込んで係合することができる出力係合片１３ｃを有する。また、出力軸１３ｂは、出力係合部１３ａからハウジング部材１６の外部に突出して設けられている。

そして、係合部材１４は、互いに隣り合う入力係合片１２ａと入力係合片１２ａとの間であって、出力部材１３の出力係合片１３ｃ先端面と外輪部材１５の円筒状内面との間に位置し、制動部材１４の弾性力により、係合部材１４に対して入力部材１２に働く入力の方向と同方向にはロックさせず、出力部材１３に逆入力が働いたロック状態は解除できないように動作する。

摩擦部材１７は、摩擦部材１７と外輪部材１５の円筒状外面との間に発生するトルクが出力部材１３に働く逆入力よりも大きな値の設定トルクとなるものが採用される。これにより、出力部材１３に逆入力が働いても、外輪部材１５が摩擦部材１７に対して回転せず、逆入力は入力部材１１に伝達されない。

一方、出力部材１３に働く逆入力の方向と入力部材１１に働く入力の方向とが同方向であるときには、係合部材１３が外輪部材１５の円筒状内面と出力部材１３との間でロックされ、入力によって外輪部材１５が摩擦部材１７に対して回転するのに伴い出力部材１３も回転して、入力が出力部材１３に伝達される。

次に、制動部材１１は、中央穴１１ｄを有した円環部１１ｅから複数（例えば、５個）の支柱部１１ａが突出して設けられ、支柱部１１ａの先端部には、保持部１１ｆが設けられている。保持部１１ｆは入力部材１２の挿入孔１２ｄに挿入される。また、それぞれの支柱部１１ａから回転方向に延びて制動部１１ｃが形成されている。

図２は、本発明の実施形態における制動部材１１と入力部材１２の斜視図、図３は本発明の実施形態における入力部材に、出力部材、係合部材及び制動部材を組み込んだ組立体の斜視図である。

図２に示すように、制動部材１１は上部に円環部１１ｅを有し、その円環部１１ｅから５個の支柱部１１ａが突出して設けられている。円環部１１ｅにより形成された中央穴１１ｄには、図３に示すように、出力部材１３の出力軸１３ｂが貫通して配置される。そして、制動部材１１の制動部１１ｃは、支柱部１１ａから回転方向に延びて形成され、この間に係合部材１４が位置することになる。

また、制動部材１１の支柱部１１ａの先端部には保持部１１ｆが設けられ、この保持部１１ｆは入力部材１２の挿入孔１２ｄに挿入されて固定される。この保持部１１ｆには凸部１１ｇが設けられ、図３に示す組立体が外輪部材１５に収納されたときに、この凸部１１ｇが外輪部材１５の円筒内面に接触し、その摩擦力で制動部材１１に制動荷重Ｆｒを発生させる。

すなわち、制動部材１１が外輪部材１５に接触する箇所で、出力部材１３に逆入力が働いたときに、出力係合片１３ｃ、係合部材１４及び外輪部材１５でロック状態が成立するまでの間、係合部材１４が動かないように制動荷重Ｆｒを発生させる。

一方、捩れ荷重Ｆθは、入力部材１２の動きに応じ捩れ力が働く制動部材１１の支柱部１１ａで発生させる。すなわち、制動部材１１の支柱部１１ａで発生させる捩れ荷重は、入力部材１２の入力の方向が出力部材１３の逆入力と同方向のときは出力部材１３のロック状態を保持し、入力部材１２の入力の方向が出力部材１３の逆入力と逆方向のときは係合部材がロック位置に至らないように保持する捩れ荷重である。

係合部材１４の動きを制動するための制動荷重Ｆｒは、係合部材１４を保持した箇所（支柱部１１ａから回転方向に延びて形成された制動部１１ｃ）とは別の箇所（制動部材１１が外輪部材１５に接触する箇所）で発生させる。

係合部材１４を保持した箇所は、支柱部１１ａから回転方向に延びて形成された制動部１１ｃであるので、捩れ荷重Ｆθを発生させる支柱部１１ａの撓みの影響を受けるが、本発明の実施形態では、制動部材１１が外輪部材１５に接触する箇所で制動荷重Ｆｒを発生させるので、制動荷重Ｆｒと捩れ荷重Ｆθとが互いに影響を受けないようにできる。

このように、係合部材１４の動きを制動する制動荷重Ｆｒは、制動部材１１が外輪部材１５に接触する箇所で発生させるので、捩れ荷重θ＞係合部材１４の自重とすることができ、係合部材１４の荷重バランスを安全な設計とできる。

以上の説明では、制動荷重Ｆｒを発生させる箇所として、制動部材１１の保持部１１ｆから凸部１１ｇを突出して設けたものを示したが、図４に示すように、保持部１１ｆに切欠部１１ｈを設け、凸部１１ｇの保持片１１ｆ１を形成するようにしてもよい。

凸部１１ｇの保持片１１ｆ１は、保持部１１ｆに切欠部１１ｈを設けることにより形成され、保持片１１ｆ１の後ろ側は空洞となっている。この保持片１１ｆ１に凸部１１ｇが突出して設けられている。

制動部材１１の保持部１１ｆに切欠部１１ｈを設けない場合であっても、制動荷重を発生させる箇所である制動部材１１の保持部１１ｆは、バネ性を有するが、保持部１１ｆに切欠部１１ｈを設け、凸部１１ｇの保持片１１ｆ１を形成すると、制動部材１１の保持部１１ｆに積極的にバネ性を持たせることができる。これにより、制動荷重Ｆｒを安定して得ることができる。

以上述べた本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１…制動部材、１１ａ…支柱部、１１ｂ…橋絡部、１１ｃ…制動部、１１ｄ…中央穴、１１ｅ…円環部、１１ｆ…保持部、１１ｇ…凸部、１２…入力部材、１２ａ…入力係合部、１２ｂ…入力係合片、１２ｃ…連結穴、１２ｄ…挿入孔、１２ｅ…圧入孔、１３…出力部材、１３ａ…出力係合部、１３ｂ…出力軸、１３ｃ…出力係合片、１４…係合部材、１５…外輪部材、１６…ハウジング部材、１７…摩擦部材、１８…シールド部材

Claims (3)

1. 一定間隔で放射外方向に延びる入力係合片を有する入力部材と、
   前記入力係合片と互いに入り込んで係合することができる出力係合片を有する出力部材と、
   円筒状内面と円筒状外面とを有する外輪部材と、
   互いに隣り合う前記入力係合片と前記入力係合片との間であって前記出力係合片の先端面と前記外輪部材の前記円筒状内面との間に位置する係合部材と、
   前記外輪部材の前記円筒状外面との間に前記出力部材に働く前記逆入力よりも大きな値の設定トルクを生じる摩擦部材と、
   前記出力部材に逆入力が働いたときに前記出力係合片、係合部材及び前記外輪部材でロック状態が成立するまでの間、前記係合部材が動かないように制動荷重を発生させるとともに、前記入力部材の入力の方向が前記出力部材の逆入力と同方向のときは前記出力部材のロック状態を保持し、前記入力部材の入力の方向が前記出力部材の逆入力と逆方向のときは係合部材がロック位置に至らないように保持する捩れ荷重を発生させる制動部材とを備え、
   前記制動部材は、前記制動荷重を発生させる箇所と、前記捩れ荷重を発生させる箇所とを、前記制動荷重と前記捩れ荷重とが互いに影響を受けない箇所としたことを特徴とする逆入力遮断クラッチ。
2. 前記制動部材は、前記制動荷重を発生させる箇所にバネ性を持たせたことを特徴とする請求項１記載の逆入力遮断クラッチ。
3. 前記制動荷重は、前記制動部材が前記外輪部材に接触する箇所で発生させ、前記捩れ荷重は、前記入力部材の動きに応じ捩れ力が働く前記制動部材の支柱部で発生させることを特徴とする請求項１または２記載の逆入力遮断クラッチ。

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