JP2017207180A - 逆入力防止クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】ロック式の逆入力防止クラッチにおいて、入力トルクが加えられていないときに手動で出力側部材のロック状態を解除できるようにする。
【解決手段】出力側部材とその径方向外側の固定部材の間に形成した複数の楔形空間１３に一対のころ９を配し、各ころ９をばね１０で楔形空間１３の狭小部へ押し込んで、逆入力トルクに対して出力側部材をロックさせる逆入力防止クラッチにおいて、楔形空間１３を挟んで軸方向で対向する位置に保持器８とロック解除補助部材１４とを組み込み、入力トルクが加えられていないときに、押し治具１７を用いて手動で保持器８を軸方向でロック解除補助部材１４に近づけると、傾斜面からなる保持器８の第１の案内面８ｃとロック解除補助部材１４の第２の案内面１４ｂに案内されたころ９が、ばね１０の弾力に抗して楔形空間１３の広大部へ移動し、出力側部材４のロック状態が解除されるようにした。
【選択図】図６

Description

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。

モータ駆動によって被駆動部材を作動させるアクチュエータでは、被駆動部材の作動中に、その動作を止めるためにモータを停止させたときや、停電等によってモータが停止してしまったときに、被駆動部材が重力等の外力を受けて位置（姿勢）を変えることによって種々のトラブルが生じるおそれがある。このため、通常は、モータ停止時に被駆動部材の位置を保持するブレーキとして、無励磁作動型の電磁ブレーキや、ロック式の逆入力防止クラッチ（例えば、特許文献１参照。）が組み込まれている。この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、出力側部材をロックさせるもので、無励磁作動型電磁ブレーキに比べて電力消費量の低減および軽量化を図ることができるという利点がある。

上記特許文献１に記載されたロック式の逆入力防止クラッチの具体的な構成は、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、出力側部材の径方向外側に固定部材を配し、出力側部材の外周面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ころとそのころを楔形空間の狭小部へ押し込むばねを組み込むとともに、各楔形空間の周方向両側（ころを挟んでばねに周方向で対向する位置）に、入力側部材と一体回転する保持器の柱部を挿入している。

この逆入力防止クラッチでは、各ころがばねの弾力で楔形空間の狭小部に押し込まれているので、出力側部材に逆入力トルクが加えられても、回転方向後側のころが固定部材の内周円筒面および出力側部材のカム面に係合することにより出力側部材が固定部材とロックされ、入力側部材へ回転伝達しない。

一方、入力側部材に入力トルクが加えられたときは、入力側部材と一体回転する保持器の柱部が回転方向後側のころをばね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ようになる（このとき、回転方向前側のころは楔形空間の広大部に相対移動するので、固定部材および出力側部材と係合することはない）。

特許第４９６５８７１号公報

ところで、上記のようなロック式の逆入力防止クラッチでは、出力側部材が逆入力トルクに対してロックするので、アクチュエータにブレーキとして組み込んだ場合、そのアクチュエータの機械装置への組み付けやメンテナンスを行う際に、作業者が被駆動部材を手動で直接動かすことができず、作業性が低くなるという難点がある。

そこで、本発明は、ロック式の逆入力防止クラッチにおいて、入力トルクが加えられていないときに手動で出力側部材のロック状態を解除できるようにすることを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、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、前記出力側部材に加えられる逆入力トルクに対して出力側部材と固定部材とをロックするロック手段と、前記入力側部材に加えられる入力トルクに対して前記ロック手段によるロック状態を解除するロック解除手段と、前記ロック状態が解除された状態のときに、前記入力側部材に加えられる入力トルクを前記出力側部材に伝達するトルク伝達手段とを備え、前記ロック手段は、前記固定部材の内周に円筒面が設けられ、前記出力側部材の外周に複数のカム面が設けられて、前記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両側で次第に狭小となる楔形空間が形成されており、これらの各楔形空間に一対のロック係合子が組み込まれ、前記各ロック係合子がばねで楔形空間の狭小部へ押し込まれているものであり、前記ロック解除手段は、前記各楔形空間の周方向両側に挿入される柱部を有し、前記入力側部材に入力側部材と一体回転する状態で取り付けられている保持器である逆入力防止クラッチにおいて、前記保持器に前記各ロック係合子の一端面に対向する第１の案内面が設けられ、前記楔形空間を挟んで保持器に軸方向で対向する位置に、前記各ロック係合子の他端面に対向する第２の案内面が設けられたロック解除補助部材が、前記出力側部材に出力側部材と一体回転する状態で取り付けられ、前記第１の案内面と第２の案内面の少なくとも一方が、前記保持器の柱部に周方向で近づくほどロック係合子の端面に近づく傾斜面とされており、前記保持器とロック解除補助部材を軸方向で互いに接近させることにより、前記第１の案内面と第２の案内面に案内されたロック係合子が前記楔形空間の広大部へ移動して、前記ロック状態が解除されるようになっている構成を採用した。ここで、ロック係合子はころでも玉でもよいが、玉の場合、一端面とはクラッチ軸方向の一端側の半球面、他端面とはクラッチ軸方向の他端側の半球面のことをいう。

すなわち、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形成される楔形空間を挟んで保持器に軸方向で対向する位置に、出力側部材と一体回転するロック解除補助部材を組み込み、ロック係合子の一端面に対向する保持器の第１の案内面と、ロック係合子の他端面に対向するロック解除補助部材の第２の案内面の少なくとも一方を傾斜面とし、保持器とロック解除補助部材を軸方向で互いに接近させることにより、第１の案内面と第２の案内面でロック係合子を両端から押してばねの弾力に抗して楔形空間の広大部へ移動させ、出力側部材のロック状態を解除できるようにしたのである。この構成によれば、入力トルクが加えられていないときに手動でロック解除ができるので、アクチュエータにブレーキとして組み込んだ場合、そのアクチュエータの機械装置への組み付けやメンテナンスを行う際に、作業者が被駆動部材を手動で直接動かせるようになり、作業性の向上が図れる。

ここで、前記保持器およびロック解除補助部材は前記固定部材の内部に配されており、前記固定部材の前記保持器に軸方向で対向する部位と前記ロック解除補助部材に軸方向で対向する部位の少なくとも一方に、押し治具の押圧片が挿入される軸方向の貫通孔が設けられている構成とすることにより、その押し治具を用いて手動でロック解除を容易に行えるようになる。

また、前記保持器およびロック解除補助部材と前記出力側部材のカム面が設けられた部位との軸方向隙間に、前記保持器とロック解除補助部材を軸方向で互いに接近させたときに、その軸方向移動した部材を押し戻す方向に付勢するロック保持ばねが組み込まれている構成とすれば、手動でロック解除した状態から確実かつ容易に通常使用時のロック状態に戻せるようになる。

本発明の逆入力防止クラッチは、上述したように、入力トルクが加えられていないときに、手動で保持器とロック解除補助部材を軸方向で接近させることにより、出力側部材のロック状態を解除できるようにしたものであるから、アクチュエータにブレーキとして組み込んだ場合、そのアクチュエータの機械装置への組み付けやメンテナンスの際の作業性を向上させることができる。

実施形態の逆入力防止クラッチの縦断正面図 図１のII−II線に沿った断面図 図１のIII−III線に沿った断面図 図１の逆入力防止クラッチに対して用いられる押し治具の外観斜視図 ａ、ｂは、それぞれ図２に対応してクラッチ動作を説明する断面図 図３に対応して手動でのロック解除方法を説明する断面図 図３に対応して手動での別のロック解除方法を説明する断面図

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、アクチュエータのブレーキとして用いられるもので、図１および図２に示すように、入力側部材としての入力軸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部８ａを有する保持器８と、内輪３と外輪５との間に組み込まれるころ（ロック係合子）９およびばね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焼結軸受１１とを備えている。そのころ９は、両端面が軸方向と直交する平面で、両端面と円筒面との境界部分はＲ面取り加工が施されている。また、ばね１０は、この実施形態ではコイルばねを用いているが、板ばね等に代えることもできる。

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。押え蓋７は、その外周から張り出す３つの舌状の張出部に取付孔７ｂが設けられている。そして、このハウジング６と押え蓋７が、押え蓋７の取付孔７ｂで図示省略した外部部材に一体に固定される固定部材１２となっている。また、ハウジング６の他端側の段差部および押え蓋７には、後述する出力側部材４のロック状態を手動で解除するための軸方向の貫通孔６ｂ、７ｃが、それぞれ周方向に複数設けられている。

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と、係合部１ａの端面から突出する小径円筒部１ｂとを有し、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、小径円筒部１ｂが内輪３の係合穴３ａの底から出力軸２の円形穴２ａに嵌め込まれて、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、断面が入力軸１の係合部１ａとほぼ同じ形状で、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ており、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。

また、入力軸１の係合部１ａの軸方向中央側部分には、保持器８の円筒部８ｂが隙間なく嵌め込まれて、入力軸１と保持器８が一体回転するようになっている。そして、入力軸１はアクチュエータのモータ（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２ｂに連結される被駆動部材（図示省略）にトルクを出力するようになっている。

前記外輪５の内周は円筒面となっており、内輪３の外周にはカム面３ｂが周方向に複数設けられ、外輪５の内周円筒面と内輪３の各カム面３ｂとの間に周方向両側で次第に狭小となる楔形空間１３が形成されている。そして、これらの各楔形空間１３には前記ころ９が一対ずつ組み込まれ、前記ばね１０がその一対のころ９に挟まれる位置に配されて各ころ９を楔形空間１３の狭小部へ押し込んでいる。これにより、出力側部材４に加えられる逆入力トルクに対して、出力側部材４の一部である内輪３と固定部材１２の一部である外輪５とをロックするロック手段が構成されている。

また、前記各楔形空間１３の周方向両側（ころ９を挟んでばね１０に周方向で対向する位置）には、前記保持器８の柱部８ａが挿入されている。これにより、入力軸１に入力トルクが加えられたときに、保持器８が入力軸１と一体に回転して、保持器８の柱部８ａが一対のころ９のうちの回転方向後側のころ９を楔形空間１３の広大部へ押し出して、前記ロック手段によるロック状態を解除するようになっている。すなわち、この保持器８が、入力軸１に加えられる入力トルクに対して前記ロック状態を解除するロック解除手段となっている。

図１および図３に示すように、前記内輪３および楔形空間１３を挟んで保持器８に軸方向で対向する位置には、環状のロック解除補助部材１４が組み込まれている。このロック解除補助部材１４は、保持器８の各柱部８ａ間に対応する周方向位置に、軸方向に突出する円弧状突部１４ａを有しており、出力軸２の係合部２ｂの軸方向中央側部分に隙間なく嵌め込まれて、出力側部材４と一体回転するようになっている。

前記保持器８およびロック解除補助部材１４は、それぞれ入力軸１および出力軸２に軸方向移動可能に取り付けられており、通常使用中は、それぞれと内輪３との軸方向隙間に配されたロック保持ばね１５、１６により互いに軸方向で接近しないように保持されている。そして、後述するようにアクチュエータのメンテナンス等を行う際には、保持器８に軸方向で対向する押え蓋７の貫通孔７ｃまたはロック解除補助部材１４に軸方向で対向するハウジング６段差部の貫通孔６ｂから固定部材１２の内部へ、図４に示す環状の押し治具１７の一側面に設けた柱状の押圧片１７ａを挿入することにより、ロック保持ばね１５、１６の弾力に抗して保持器８とロック解除補助部材１４を軸方向で互いに接近させられるようになっている（図６および図７参照）。なお、ロック保持ばね１５、１６は、この実施形態ではコイルばねを用いているが、板ばね等に代えることもできる。

また、図３に示すように、保持器８の各柱部８ａの根元側には、ころ９の一端面に対向し、柱部８ａに周方向で近づくほどころ９の一端面に近づく傾斜面からなる第１の案内面８ｃが設けられており、ロック解除補助部材１４の各円弧状突部１４ａには、ころ９の他端面に対向し、軸方向と直交する平面からなる第２の案内面１４ｂが設けられている。そして、保持器８とロック解除補助部材１４が軸方向で互いに接近するときには、その第１の案内面８ｃと第２の案内面１４ｂとでころ９を案内するようになっている。

なお、押え蓋７の貫通孔７ｃおよびハウジング６段差部の貫通孔６ｂは、通常、それぞれ保持器８およびロック解除補助部材１４で塞がれているため、固定部材１２の内部をグリース潤滑する場合でも、各貫通孔７ｃ、６ｂからのグリース漏れや内部への異物侵入が生じるおそれはない。

この逆入力防止クラッチは、上記の構成であり、各ころ９がばね１０の弾力で楔形空間１３の狭小部に押し込まれているので、アクチュエータの被駆動部材から出力側部材４に逆入力トルクが加えられても、回転方向後側のころ９が固定部材１２の一部である外輪５の内周円筒面および出力側部材４の一部である内輪３のカム面３ｂに係合することにより出力側部材４が固定部材１２とロックされ、入力軸１へ回転伝達しない。

一方、アクチュエータのモータから入力軸１に入力トルクが加えられたときには、まず、図５（ａ）に示すように、入力軸１と一体に回転する保持器８の柱部８ａが回転方向後側のころ９をばね１０の弾力に抗して楔形空間１３の広大部へ押し出すことにより、そのころ９と外輪５および内輪３との係合が解除されて、出力側部材４がロック状態から解放される。そして、図５（ｂ）に示すように、入力軸１がさらに回転して、その係合部１ａと内輪３の係合穴３ａとが係合すると、入力軸１の回転が内輪３を介して出力軸２に伝達されるようになる（このとき、回転方向前側のころ９は楔形空間１３の広大部に相対移動するので、外輪５および内輪３と係合することはない）。

そして、アクチュエータのモータが停止した状態（入力軸１に入力トルクが加えられない状態）では、図６に示すように、押し治具１７の押圧片１７ａを押え蓋７の貫通孔７ｃから固定部材１２の内部へ挿入して、その押圧片１７ａで保持器８を押し、ロック保持ばね１５の弾力に抗して保持器８を軸方向でロック解除補助部材１４に近づけると、ころ９が一端側のＲ面取り部を保持器８の第１の案内面８ｃに案内されるとともに他端面をロック解除補助部材１４の第２の案内面１４ｂに案内されて、ばね１０の弾力に抗して楔形空間１３の広大部へ移動し、出力側部材４のロック状態が解除される。

また、図７に示すように、押し治具１７の押圧片１７ａをハウジング６段差部の貫通孔６ｂから固定部材１２の内部へ挿入して、その押圧片１７ａでロック解除補助部材１４を押し、ロック保持ばね１６の弾力に抗してロック解除補助部材１４を軸方向で保持器８に近づけても、図６の場合と同様に、ころ９が軸方向両側の案内面８ｃ、１４ｂに案内されて楔形空間１３の広大部へ移動し、出力側部材４のロック状態を解除することができる。

このようにして出力側部材４のロック状態を解除すれば、アクチュエータの機械装置への組み付けやメンテナンス等の際に、作業者がアクチュエータの被駆動部材を手動で直接動かせるようになり、効率よく作業を行うことができる。また、作業終了後は、押し治具１７を引き抜くだけで、保持器８とロック解除補助部材１４のうち、軸方向に移動した部材がロック保持ばね１５またはロック保持ばね１６に付勢されて元の位置に押し戻されるとともに、ころ９も楔形空間１３のばね１０の弾力により再び楔形空間１３の狭小部へ移動して、出力側部材４をロック状態に戻すことができる。

なお、上述した実施形態では、保持器の第１の案内面を保持器の柱部に周方向で近づくほどころ端面に近づく傾斜面とし、ロック解除補助部材の第２の案内面を軸方向と直交する平面としたが、両案内面を逆の構成とすることもできるし、両案内面とも前記形状の傾斜面とすることもできる。

また、保持器とロック解除補助部材は、必ずしも実施形態のように両方が軸方向移動可能な状態で組み込まれていなくてもよく、少なくとも一方が互いに接近する方向に移動できるようになっていればよい。そして、いずれか一方のみが軸方向移動可能な場合は、移動しない部材の側のロック保持ばねは不要となる。

また、本発明は、ロック係合子としてころの代わりに玉を用いた逆入力防止クラッチにも適用することができる。

１ 入力軸（入力側部材）
１ａ 係合部
２ 出力軸
２ｂ 係合部
３ 内輪
３ｂ カム面
４ 出力側部材
５ 外輪
６ ハウジング
６ｂ 貫通孔
７ 押え蓋
７ｃ 貫通孔
８ 保持器
８ａ 柱部
８ｃ 第１の案内面
９ ころ（ロック係合子）
１０ ばね
１１ 焼結軸受
１２ 固定部材
１３ 楔形空間
１４ ロック解除補助部材
１４ｂ 第２の案内面
１５、１６ ロック保持ばね
１７ 押し治具
１７ａ 押圧片

Claims (3)

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、前記出力側部材に加えられる逆入力トルクに対して出力側部材と固定部材とをロックするロック手段と、前記入力側部材に加えられる入力トルクに対して前記ロック手段によるロック状態を解除するロック解除手段と、前記ロック状態が解除された状態のときに、前記入力側部材に加えられる入力トルクを前記出力側部材に伝達するトルク伝達手段とを備え、
   前記ロック手段は、前記固定部材の内周に円筒面が設けられ、前記出力側部材の外周に複数のカム面が設けられて、前記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両側で次第に狭小となる楔形空間が形成されており、これらの各楔形空間に一対のロック係合子が組み込まれ、前記各ロック係合子がばねで楔形空間の狭小部へ押し込まれているものであり、前記ロック解除手段は、前記各楔形空間の周方向両側に挿入される柱部を有し、前記入力側部材に入力側部材と一体回転する状態で取り付けられている保持器である逆入力防止クラッチにおいて、
   前記保持器に前記各ロック係合子の一端面に対向する第１の案内面が設けられ、前記楔形空間を挟んで保持器に軸方向で対向する位置に、前記各ロック係合子の他端面に対向する第２の案内面が設けられたロック解除補助部材が、前記出力側部材に出力側部材と一体回転する状態で取り付けられ、前記第１の案内面と第２の案内面の少なくとも一方が、前記保持器の柱部に周方向で近づくほどロック係合子の端面に近づく傾斜面とされており、
   前記保持器とロック解除補助部材を軸方向で互いに接近させることにより、前記第１の案内面と第２の案内面に案内されたロック係合子が前記楔形空間の広大部へ移動して、前記ロック状態が解除されるようになっていることを特徴とする逆入力防止クラッチ。
2. 前記保持器およびロック解除補助部材は前記固定部材の内部に配されており、前記固定部材の前記保持器に軸方向で対向する部位と前記ロック解除補助部材に軸方向で対向する部位の少なくとも一方に、押し治具の押圧片が挿入される軸方向の貫通孔が設けら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。
3. 前記保持器およびロック解除補助部材と前記出力側部材のカム面が設けられた部位との軸方向隙間に、前記保持器とロック解除補助部材を軸方向で互いに接近させたときに、その軸方向移動した部材を押し戻す方向に付勢するロック保持ばねが組み込まれてい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。

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