JP2016176551A - クラッチ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、入力軸にトルクを加えた場合、固定部材に対して入力軸が非接触状態で高速回転でき、減速機への装着を可能とすることである。
【解決手段】本発明によるクラッチ機構は、円筒状の固定部材(18)の内側には入力軸(16)と出力軸(24)が設けられ、入力軸(16)と出力軸(24)との間には軸部(34)とローラ部(35)とからなる転動部材(23)が設けられ、この転動部材(23)は出力軸(24)に設けられた弾性部材(33)によって外側に常時付勢されており、入力軸(16)は固定部材(18)に対して高速回転でき、出力軸(24)は転動部材(23)が固定部材(18)の内周面(18a)に当接し、出力軸(24)の回転が防止される構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、クラッチ機構に関し、特に、カム溝を有する入力軸と出力軸との間に転動部材を設け、入力軸側からの出力軸との連続回転及び出力軸側からの入力軸の回転防止を行うための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種のクラッチ機構としては、例えば、特許文献１に開示された構成を図５に示すことができる。
図５のクラッチ機構は、主として、出力部材２４に設けた軸部２７に摺動自在に支持され、前記出力部材２４が入力部材たるウォームホイール１６に先んじて回転しようとしたときには、ホイール収納部１８に係合して前記出力部材２４の回転をロックするカムプレート２３と、前記ウォームホイール１６に設けられ、このウォームホイール１６が前記出力部材２４に先んじて回転しようとしたときには、前記カムプレート２３に当接してこのカムプレート２３を前記ホイール収納部１８との係合位置から退避させる係合解除ピン１６ａ，１６ｆと、を備える構成である。

特開２０１２−３１９７６号公報

従来のクラッチ機構は、前述のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、クラッチ機構内の入力軸と出力軸に接しているカム部材が、出力軸の回転で固定部材に押し付けられ、入力軸の回転で解決されると云う点では、前述の従来構成と本発明の構成とは、基本的に同一であるが、従来構成では、転動体がクラッチ固定側と接触した状態で回転するため、低速回転では問題がないが、高速回転とした場合には、回転抵抗が大きくなるため、高速での回転は不可能であった。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、カム溝を有する入力軸と出力軸との間に転動部材を設け、入力軸側からの出力軸との連続回転及び出力軸側からの入力軸の回転防止を行うようにしたクラッチ機構を提供することを目的とする。

本発明によるクラッチ機構は、円筒状をなす固定部材と、前記固定部材の内側に隙間を介して回転自在に設けられ円筒状をなす入力軸と、前記入力軸の内面に形成され円弧状をなす複数の第１カム溝と、前記入力軸の内側に回転自在に設けられた出力軸と、前記出力軸の外周面に前記第１カム溝に対応して形成され円弧状をなす複数の第２カム溝と、前記出力軸に前記第２カム溝に連通して形成された複数の保持孔と、前記各保持孔内に設けられた伸縮自在な弾性部材と、前記第１カム溝と第２カム溝との間に設けられ断面Ｈ型をなす転動部材と、前記転動部材をなす一対のローラ部及び前記各ローラ部を一体に接続するための軸部と、からなり、前記ローラ部は前記第２カム溝及び前記固定部材の内周面に接触可能であり、前記軸部は前記第１カム溝のみと接触し、前記入力軸に回転トルクを与えた場合には、前記第１カム溝によって前記ローラ部が内方へ付勢されて前記固定部材の内周面と前記ローラ部との間が離間し、前記入力軸と出力軸は一体回転が可能となり、一方、前記出力軸に回転トルクを与えた場合には、前記第２カム溝によって前記ローラ部が外方へ付勢されて前記固定部材の内周面と前記ローラ部とが当接し、前記出力軸と入力軸の回転は阻止されるようにした構成であり、また、前記第１カム溝の円弧よりも前記第２カム溝の円弧の方が径大であり、前記弾性部材をなすスプリングが前記ローラ部の外周に接触している構成である。

本発明によるクラッチ機構は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、円筒状をなす固定部材と、前記固定部材の内側に隙間を介して回転自在に設けられ円筒状をなす入力軸と、前記入力軸の内面に形成され円弧状をなす複数の第１カム溝と、前記入力軸の内側に回転自在に設けられた出力軸と、前記出力軸の外周面に前記第１カム溝に対応して形成され円弧状をなす複数の第２カム溝と、前記出力軸に前記第２カム溝に連通して形成された複数の保持孔と、前記各保持孔内に設けられた伸縮自在な弾性部材と、前記第１カム溝と第２カム溝との間に設けられ断面Ｈ型をなす転動部材と、前記転動部材をなす一対のローラ部及び前記各ローラ部を一体に接続するための軸部と、からなり、前記ローラ部は前記第２カム溝及び前記固定部材の内周面に接触可能であり、前記軸部は前記第１カム溝のみと接触し、前記入力軸に回転トルクを与えた場合には、前記第１カム溝によって前記ローラ部が内方へ付勢されて前記固定部材の内周面と前記ローラ部との間が離間し、前記入力軸と出力軸は一体回転が可能となり、一方、前記出力軸に回転トルクを与えた場合には、前記第２カム溝によって前記ローラ部が外方へ付勢されて前記固定部材の内周面と前記ローラ部とが当接し、前記出力軸と入力軸の回転は阻止されるように構成されていることにより、入力軸の高速回転が可能で減速機の高速回転側への設置が可能となる。
また、このように、高速回転が可能となるため、減速機構の高速回転側に設置が可能となる結果、クラッチ自体による保持力が小さくても、クラッチより出力軸側に設ける歯車などの減速機構により、テコの原理によって大きな荷重を支えることができる。
また、クラッチ自体のバックラッシも同様に減速機構をクラッチと出力軸の間に設置することにより低減することができる。
さらに、入力軸からのトルク入力が無い場合、スプリングにより入力軸と出力軸の回転が防止される。
また、前記第１カム溝の円弧よりも前記第２カム溝の円弧の方が径大であり、前記弾性部材をなすスプリングが前記ローラ部の外周に接触していることにより、転動部材の軸部とローラ部の転動を円滑に行うことができる。

本発明によるクラッチ機構を示す断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１における入力軸が回転する状態を示す動作説明図である。 図１における出力軸を回転させようとする場合を示す動作説明図である。 従来のクラッチ機構を示す分解斜視図である。

本発明によるクラッチ機構は、カム溝を有する入力軸と出力軸との間に転動部材を設け、入力軸側からの出力軸との連続回転及び出力軸側からの入力軸の回転防止を行うことである。

以下、図面と共に本発明によるクラッチ機構の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には同一符号を付して説明する。
図１において、符号１８で示されるものは、全体形状が円筒状をなす固定部材であり、この固定部材１８の内周面１８ａの内側には隙間Ｇを介して円筒状をなす入力軸１６が同軸状に、かつ、回転自在に設けられている。

前記入力軸１６の内面３０には、円弧状をなす第１カム溝３１が形成され、この第１カム溝３１の軸方向は前記入力軸１６の軸方向Ｐと同一であり、所定の直径で形成されている。
前記入力軸１６の内側には、前記内面３０の内径よりも十分に径小である中実状の出力軸２４が左右回動自在に設けられており、前記出力軸２４の外周面２４ａには、前記各第１カム溝３１に対応して位置するように第２カム溝３２が形成されている。

前記第２カム溝３２は、前記第１カム溝３１の形状と同様に円弧状に形成されると共に、前記第１カム溝３１よりも円弧の直径が大である径大となるように構成されている。
前記第２カム溝３２の中央位置には、前記第２カム溝３２内に連通すると共に前記出力軸２４の半径方向Ｒに沿って内側に向けて延設された保持孔４０が形成されており、前記保持孔４０内には、例えば、スプリング等からなる弾性部材３３が伸縮自在に圧縮されて内設されている。

前記第１カム溝３１と第２カム溝３２間には、図１及び図２で示されるように、軸方向の断面でＨ型をなす転動部材２３が配設されており、前記転動部材２３は、軸部３４とこの軸部３４の両端に設けられた一対のローラ部３５とから構成されている。
前記軸部３４の外周の一部は前記第１カム溝３１のカム面３１ａに当接し、前記各ローラ部３５は前記第２カム溝３２に接触していると共に前記弾性部材３３の反発力によって前記半径方向Ｒに沿う外側に向けて常時付勢されている。

前述の弾性部材３３の反発力により、前記転動部材２３の前記軸部３４の外周の一部は前記第１カム溝３１のカム面３１ａに当接していると共に、前記各ローラ部３５の外周の一部は前記固定部材１８の内周面１８ａに当接している。

次に、前述の構成において、入力軸１６が出力軸２４よりも優勢の場合（すなわち、入力軸１６からのトルクが逆入力トルクよりも大の場合）、図３で示されるように前記入力軸１６側から入力されるトルクにより入力軸１６に設けられた円弧状の第１カム溝３１から転動部材２３に伝わる内側に押し下げる力が、スプリング３３と出力軸２４から伝わる外側に押し上げる力よりも大となる場合、転動部材２３が軸部３４の内側に押し下げられることで外側の固定部材１８との間に隙間Ｇが生じる。この隙間Ｇが生じることで、前記入力軸１６と出力軸２４とが一体状となって高速回転が可能となる。
尚、前記入力軸１６は、正逆回転においても出力軸２４にトルクを伝達することができる。

次に、前述の構成において、出力軸２４が入力軸１６よりも優勢の場合（すなわち、入力軸１６からのトルク入力がない、又は、出力軸２４からの逆入力トルクが入力軸１６からのトルクよりも大の場合）、図４で示されるように前記スプリング３３による力と、出力軸２４からの逆入力トルクにより出力軸２４に設けられた円弧状の第２カム溝３２から転動部材２３に伝わる外側に押し上げる力が、入力軸１６から伝わる内側に押し下げる力よりも大となる場合、転動部材２３が外側の固定部材１８に押し付けられる。
前記転動部材２３が外側の固定部材１８に押し付けられることで、出力軸２４の逆入力による回転が防止できる。

前述の本発明によるクラッチ機構の要旨とするところは、次の通りである。
すなわち、円筒状をなす固定部材１８と、前記固定部材１８の内側に隙間Ｇを介して回転自在に設けられ円筒状をなす入力軸１６と、前記入力軸１６の内面３０に形成され円弧状をなす複数の第１カム溝３１と、前記入力軸１６の内側に回転自在に設けられた出力軸２４と、前記出力軸２４の外周面２４ａに前記第１カム溝３１に対応して形成され円弧状をなす複数の第２カム溝３２と、前記出力軸２４に前記第２カム溝３２に連通して形成された複数の保持孔４０と、前記各保持孔４０内に設けられた伸縮自在な弾性部材３３と、前記第１カム溝３１と第２カム溝３２との間に設けられ断面Ｈ型をなす転動部材２３と、前記転動部材２３をなす一対のローラ部３５及び前記各ローラ部３５を一体に接続するための軸部３４と、からなり、前記ローラ部３５は前記第２カム溝及び前記固定部材１８の内周面１８ａに接触可能であり、前記軸部３４は前記第１カム溝３１のみと接触し、前記入力軸１６に回転トルクを与えた場合には、前記第１カム溝３１によって前記ローラ部３５が内方へ付勢されて前記固定部材１８の内周面１８ａと前記ローラ部３５との間が離間し、前記入力軸１６と出力軸２４は一体回転が可能となり、一方、前記出力軸２４に回転トルクを与えた場合には、前記第２カム溝３２によって前記ローラ部３５が外方へ付勢されて前記固定部材１８の内周面１８ａと前記ローラ部３５とが当接し、前記出力軸２４と入力軸１６の回転は阻止されるように構成されていることを特徴とするクラッチ機構であり、また、前記第１カム溝３１の円弧よりも前記第２カム溝３２の円弧の方が径大であり、前記弾性部材３３をなすスプリングが前記ローラ部３５の外周に接触していることを特徴とするクラッチ機構である。

本発明によるクラッチ機構は、入力軸にトルクを付加して回転させた場合には、転動部材が第１カム溝によって内側に付勢されるため、入力軸の高速回転が可能となり、出力軸にトルクを付加して回転させようとすると、第２カム溝によって転動部材が固定部材の内周面に当接し、出力軸の回転が防止されることにより、入力軸の高速回転を安定して行うことができる。

１６ 入力軸
１８ 固定部材
１８ａ 内周面
２３ 転動部材
２４ 出力軸
２４ａ 外周面
３０ 内面
３１ 第１カム溝
３１ａ カム面
３２ 第２カム溝
３３ 弾性部材（スプリング）
３４ 軸部
３５ ローラ部
４０ 保持孔

Claims (2)

1. 円筒状をなす固定部材(18)と、前記固定部材(18)の内側に隙間(G)を介して回転自在に設けられ円筒状をなす入力軸(16)と、前記入力軸(16)の内面(30)に形成され円弧状をなす複数の第１カム溝(31)と、前記入力軸(16)の内側に回転自在に設けられた出力軸(24)と、前記出力軸(24)の外周面(24a)に前記第１カム溝(31)に対応して形成され円弧状をなす複数の第２カム溝(32)と、前記出力軸(24)に前記第２カム溝(32)に連通して形成された複数の保持孔(40)と、前記各保持孔(40)内に設けられた伸縮自在な弾性部材(33)と、前記第１カム溝(31)と第２カム溝(32)との間に設けられ断面Ｈ型をなす転動部材(23)と、前記転動部材(23)をなす一対のローラ部(35)及び前記各ローラ部(35)を一体に接続するための軸部(34)と、からなり、
   前記ローラ部(35)は前記第２カム溝及び前記固定部材(18)の内周面(18a)に接触可能であり、前記軸部(34)は前記第１カム溝(31)のみと接触し、前記入力軸(16)に回転トルクを与えた場合には、前記第１カム溝(31)によって前記ローラ部(35)が内方へ付勢されて前記固定部材(18)の内周面(18a)と前記ローラ部(35)との間が離間し、前記入力軸(16)と出力軸(24)は一体回転が可能となり、
   一方、前記出力軸(24)に回転トルクを与えた場合には、前記第２カム溝(32)によって前記ローラ部(35)が外方へ付勢されて前記固定部材(18)の内周面(18a)と前記ローラ部(35)とが当接し、前記出力軸(24)と入力軸(16)の回転は阻止されるように構成されていることを特徴とするクラッチ機構。
2. 前記第１カム溝(31)の円弧よりも前記第２カム溝(32)の円弧の方が径大であり、前記弾性部材(33)をなすスプリングが前記ローラ部(35)の外周に接触していることを特徴とする請求項１記載のクラッチ機構。

Images