WO2015137231A1 - 逆入力遮断クラッチ - Google Patents

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太郎 磯部
俊一 渡邉
勇 森本
晴日 井内
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    • F16D41/105—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface with provision for altering the freewheeling action with self-actuated reversing the intermediate members being of circular cross-section, of only one size and wedging by rolling movement not having an axial component between inner and outer races, one of which is cylindrical
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    • F16D7/00—Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock
    • F16D7/02—Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock of the friction type
    • F16D7/022—Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock of the friction type with a helical band or equivalent member co-operating with a cylindrical torque limiting coupling surface

Definitions

  • the present invention relates to a reverse input cutoff clutch in which input from the input shaft is transmitted to the output shaft, and reverse input from the output shaft is not transmitted to the input shaft.
  • the reverse input cutoff clutch transmits bidirectional driving force from the input shaft to the output shaft, but rotational force from the output shaft prevents transmission to the input shaft.
  • the function of blocking the rotational force from the output shaft (reverse input of the output shaft) is that the roller provided in the transmission mechanism of the reverse input cutoff clutch is connected to the output engagement piece of the output shaft and the outer ring member of the reverse input cutoff clutch. This is achieved by biting in between and becoming locked.
  • a rod-shaped load called an “accessory” is connected to the output shaft, and this load is driven from the input shaft.
  • the output shaft is pivoted or moved up and down.
  • the reverse input shut-off clutch that performs such an operation, the reverse input acting on the output shaft is applied in the state where reverse input is applied to the output shaft and the reverse input from the output shaft is prevented from being transmitted to the input shaft.
  • the input of the input shaft may be intermittently transmitted to the output shaft, although the input of the input shaft must be continuously transmitted to the output shaft.
  • a reverse input cutoff clutch in which an outer ring member is rotatably installed in a fixed housing and a coil spring that exerts a frictional force on the outer surface of the outer ring member is installed to prevent this intermittent operation.
  • a coil spring that exerts a frictional force on the outer surface of the outer ring member is installed to prevent this intermittent operation.
  • Patent Document 1 In the case of Patent Document 1, even if torque (reverse input) due to a downward load load acts on the output shaft, the locked state in which the roller bites between the output engagement piece and the outer ring member is not released only by the torque. Configured as follows.
  • the outer ring member in contact with the coil spring is a sintered part, and the surface roughness of the outer ring member is relatively rough due to the innumerable pores present in the porous (porous) sintered part. It is. That is, when the outer peripheral surface of the outer ring member having a rough surface is frictionally slid with the coil spring, vibration is generated and abnormal noise is generated.
  • An object of the present invention is to provide a reverse input cutoff clutch that can suppress the occurrence of vibrations caused by frictional sliding between an outer ring member having a rough surface and a coil spring, and can suppress the generation of abnormal noise.
  • the reverse input cutoff clutch is: “The input shaft to which the rotational force is input, An output shaft that outputs rotational force; A transmission mechanism that permits transmission of the input to the output shaft when an input is applied to the input shaft, and blocks transmission of the reverse input to the input shaft when a reverse input is applied from the output shaft; A reverse input cut-off clutch comprising a fixed housing member that houses the transmission mechanism portion, The transmission mechanism portion is provided with an outer ring member that is formed into a cylindrical shape by a sintered member and is rotatably supported by the housing, and surrounds the outer ring member and contacts an outer peripheral surface thereof.
  • a coil spring that is engaged with the end portion is provided, and the outer peripheral surface of the outer ring member is subjected to surface processing for reducing the surface roughness,
  • the transmission mechanism portion prevents transmission of the reverse input from the output shaft
  • the outer ring member is rotated by overcoming the frictional force of the coil spring to rotate the output shaft integrally with the outer ring member, while the input in the direction opposite to the reverse input of the output shaft is given to the input shaft
  • the input shaft rotates the output shaft directly from the input shaft by the input.
  • the outer peripheral surface of the outer ring member formed into a cylindrical shape by the sintered member is formed by subjecting the outer ring member to a surface treatment that reduces the surface roughness, so that the surface state of the outer ring member can be smoothed. Therefore, generation of vibration due to frictional sliding between the outer ring member and the coil spring can be suppressed, and generation of abnormal noise can be suppressed.
  • linear fluorine grease is applied to the contact surface between the outer surface of the outer ring member and the coil spring, the wear resistance between the outer ring member and the coil spring can be improved, and the durability of the outer ring member can be improved.
  • FIG. 1 is an explanatory view showing an example of a reverse input cutoff clutch according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 (a) is a configuration diagram
  • FIG. 1 (b) is an input member 12 ⁇ / b> A coupled to an input shaft 12.
  • FIG. 1C is a perspective view of the output shaft 13. In FIG. 1A, the upper half is shown in a sectional view.
  • the reverse input shut-off clutch 11 outputs a bi-directional rotational force in the forward direction and the reverse direction that is input to the input shaft 12 (in the embodiment of FIG. 1, it is fitted into the central hole of the input member 12A so as not to rotate relative to it).
  • the torque is transmitted to the shaft 13, and the bidirectional rotational force from the input shaft 12 is transmitted to the output shaft 13, but the rotational force from the output shaft 13 is not transmitted to the input shaft 12.
  • the fixed housing member 20 accommodates a transmission mechanism for achieving this function.
  • the transmission mechanism includes a cylindrical outer ring member 14 that is rotatably supported in the housing member 20.
  • An input side shield member 15 is provided on the input shaft 12 side of the housing member 20, and an output side shield member 16 is formed on the output shaft 13 side.
  • the transmission mechanism section includes an input member 12A coupled to the input shaft 12, an output member 13A provided on the output shaft 13, a rolling member 17 in contact with the inner surface of the outer ring member 14, and the rolling member 17 as a shaft. And a braking member 18 that presses in the direction and brakes the movement of the rolling member 17, and these are accommodated in the outer ring member 14.
  • the braking member 18 is a combination of a wave washer and a flat washer.
  • a coil spring 19 is wound around the outer peripheral surface of the outer ring member 14, and the end of the coil spring 19 is locked to the housing member 20.
  • the coil spring 19 contacts the outer surface of the outer ring member 14 and exerts a frictional force on the outer ring member 14, and holds the outer ring member 14 so as not to rotate until the torque acting on the outer ring member 14 reaches a predetermined value.
  • the predetermined value of the torque is set to a value larger than the reverse input torque applied to the output shaft 13 by the downward load load in the reverse input cutoff clutch of this embodiment.
  • the outer ring member 14 is formed into a cylindrical shape by a sintered member, and after being subjected to heat treatment such as carburizing, surface processing for reducing the surface roughness is performed on the outer peripheral surface of the outer ring member 14. Thereby, the surface state of the outer ring member 14 is smoothed, and the generation of vibration due to the frictional sliding between the outer ring member 14 and the coil spring 19 is suppressed to suppress the generation of abnormal noise.
  • a lapping process in which the outer peripheral surface of the outer ring member 14 is rubbed against a lapping machine on which abrasive grains are dispersed, or a plurality of barrels containing a liquid mixed with abrasive grains for polishing are used. It is possible to employ barrel processing in which the outer ring member 14 is inserted and polishing is performed by applying rotation or vibration to the barrel. When barrel processing is employed, it becomes possible to simultaneously perform surface processing of a large number of outer ring members 14 in a short time.
  • a linear fluorine grease having a kinematic viscosity of a predetermined value or less as a lubricating oil to the contact surface between the outer surface of the outer ring member 14 and the coil spring.
  • the input member 12A coupled to the input shaft 12 is provided with a plurality of input engaging portions 12B.
  • the output shaft 13 has an output member 13A, and the output member 13A is provided with a plurality of output engaging portions 13B.
  • the input member 12A and the output shaft 13 have a plurality of input engaging portions 12B and a plurality of output engaging portions 13B that are alternately fitted (see FIG. 2 for their detailed cross-sectional shapes), and the input member 12A.
  • the flat portion of the output member 13A abut in a flat surface contact state.
  • FIG. 2A is an explanatory diagram of the positional relationship of the rolling member 17, the input engagement portion 12B, and the output engagement portion 13B in a stationary state where no rotational force is applied to either the input shaft 12 or the output shaft 13. It is.
  • FIG. 2B is an explanatory diagram of the positional relationship when a clockwise rotational force is applied to the output shaft 13
  • FIG. 2C is an output when the clockwise rotational force is applied to the output shaft 13.
  • 2D is an explanatory diagram of the positional relationship when an input in the same direction (clockwise) as the reverse input of the output shaft 13 is given to the output shaft 12 in a state in which the reverse input from the shaft 13 is blocked.
  • 2 (e) shows a state in which a clockwise rotational force is applied to the output shaft 13 to prevent a reverse input from the output shaft 13, and an input in the direction opposite to the reverse input of the output shaft 13 (counterclockwise). It is explanatory drawing of a positional relationship when is given to the input shaft 12.
  • the rolling member 17 is positioned substantially at the center of the output engaging portion 13B in a stationary state in which no rotational force is applied to either the input shaft 12 or the output shaft 13. Further, the rolling member 17 faces the output engagement portion 13B with a slight distance, and the rolling member 17 faces the inner wall surface 21 of the outer ring member 14 with a slight gap.
  • the side surface of the input engagement portion 12B that is in contact with the rolling member 17 and the output engagement portion 13B is asymmetrical. That is, when the input engagement portion 12B rotates clockwise, the side surface in contact with the rolling member 17 and the output engagement portion 13B rolls as shown in the left input engagement portion 12B in FIG. Prior to the member 17, the output engaging portion 13 ⁇ / b> B is contacted. On the other hand, when the input engagement portion 12B rotates counterclockwise, the side surface in contact with the rolling member 17 and the output engagement portion 13B is output as shown in the right input engagement portion 12B in FIG. It contacts the rolling member 17 prior to the engaging portion 13B.
  • the gap between the output engagement portion 13B and the inner wall surface 21 of the outer ring member 14 is narrowed, and the rolling member 17 enters the locked state between the output engagement portion 13B and the inner wall surface 21 of the outer ring member 14.
  • the rotational force applied to the output shaft 13 is blocked and is not transmitted to the input shaft 12 (the friction force of the coil spring 19 acts on the outer ring member 14 and the torque that restrains the outer ring member 14 is Since the torque is set to a value larger than the reverse input torque applied to the output shaft 13 due to the downward load load, the outer ring member 14 does not rotate).
  • FIG. 2 (c) the case where a clockwise rotational force is applied to the input shaft 12 from the locked state of FIG. 2 (b) has been described, but the stationary state of FIG. 2 (a) (reverse input to the output shaft 13). Even when a clockwise rotational force is applied to the input shaft 12 from a state where no torque is applied, the output shaft 13 rotates together with the input shaft 12 as in the case of FIG. The rotational force applied to 12 is transmitted to the output shaft 13.
  • the input engagement portion 12B directly rotates the output engagement portion 13B in the counterclockwise direction while pressing the output engagement portion 13B.
  • torque due to the load of the load acts on the output engagement portion 13B in the clockwise direction
  • the counterclockwise rotational force of the input shaft 12 overcomes the load of the load
  • the input of the input shaft 12 is output to the output shaft 13.
  • FIG. 3 is a graph of the surface roughness of the outer ring member.
  • FIG. 3 (a) is a graph of the present invention formed into a cylindrical shape by a sintered member and subjected to a process for reducing the surface roughness after carburizing treatment.
  • a graph of the surface roughness of the outer ring member, FIG. 3B, is a graph of the surface roughness of a conventional outer ring member that has been carburized after being formed into a cylindrical shape with a sintered member.
  • the vertical axis represents the distance in the vertical direction of the surface of the outer ring member 14 in ⁇ m
  • the horizontal axis represents the distance in the axial direction of the outer ring member 14 in mm.
  • barrel processing is used as processing for reducing the surface roughness
  • the arithmetic average roughness (Ra) in FIG. 3B in which the outer ring member 14 of the sintered member is not subjected to barrel processing is 1.
  • the arithmetic average roughness of FIG. 3A subjected to barrel processing is 0.64 ⁇ m, and the surface roughness is clearly improved by performing barrel processing.
  • the outer ring member 14 that has not been subjected to barrel processing generates abnormal noise due to frictional sliding with the coil spring 19 during the operation of the reverse input cutoff clutch, whereas the outer ring member 14 that has been subjected to barrel processing has abnormal noise. There was no outbreak.
  • the arithmetic average roughness (Ra) after processing needs to be 0.8 ⁇ m or less, preferably 0. It is better to make it smaller than 65 ⁇ m.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the durability of the outer ring member 14 and the base oil kinematic viscosity of the lubricating oil when the lubricating oil is changed.
  • the vertical axis represents the durability (number of rotations) of the outer ring member 14 and the horizontal axis. Is the base oil kinematic viscosity of the lubricating oil at a temperature of 40 ° C.
  • the durability (number of rotations) of the outer ring member 14 on the vertical axis indicates the number of rotations of the outer ring member 14 that can maintain a usable state as the outer ring member 14.
  • the black diamonds in FIG. 4 are data when linear fluorine grease is used as the base oil of the lubricating oil, and point A1 is the rotation when the base oil kinematic viscosity of the linear fluorine grease is 25 cst (40 ° C.).
  • point A2 is the number of rotations when the base oil kinematic viscosity of the linear fluorine grease is 90 cst (40 ° C)
  • point A3 is the number of rotations when the base oil kinematic viscosity of the linear fluorine grease is 100 cst (40 ° C)
  • point A4 is the number of rotations when the base oil kinematic viscosity of the linear fluorine grease is 140 cst (40 ° C.).
  • the base oil kinematic viscosity of the linear fluorine grease is 25 cst (40 ° C)
  • the number of rotations of the outer ring member 14 is 15.5 million times (A1 point)
  • the base oil kinematic viscosity of the linear fluorine grease is 90 cst (40 ° C)
  • the number of rotations of the outer ring member 14 in this case is 11.28 million (A2 points)
  • the number of rotations of the outer ring member 14 is 5 million times (A3 points) when the base oil kinematic viscosity of the linear fluorine grease is 100 cst (40 ° C.).
  • the number of rotations of the outer ring member 14 is 3 million times (A4 point).
  • the base oil kinematic viscosity of the mixed fluorine grease is 45 cst (40 ° C)
  • the number of rotations of the outer ring member 14 is 8 million times (point B1)
  • the base oil kinematic viscosity of the mixed fluorine grease is 200 cst (40 ° C)
  • the number of rotations of the outer ring member 14 is 2.4 million (B2 point).
  • linear fluorine grease and mixed fluorine grease In both cases of linear fluorine grease and mixed fluorine grease, the durability (number of rotations) of the outer ring member 14 improves as the base oil kinematic viscosity decreases. Further, when compared with the linear fluorine grease and the mixed fluorine grease, the durability (number of rotations) of the linear fluorine grease is improved. Therefore, it is preferable to use linear fluorine grease having a base oil kinematic viscosity of a predetermined value or less as the lubricating oil for the reverse input cutoff clutch of the present invention.
  • linear fluorine grease having a base oil kinematic viscosity of 90 cst or less and more preferably a linear fluorine grease having a base oil kinematic viscosity of 25 cst (40 ° C.). .

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Abstract

　本発明は、外輪部材とコイルバネとを設けた逆入力遮断クラッチにおいて、焼結部材製の外輪部材とコイルバネの摩擦摺動による振動の発生を抑制することを目的とする。　逆入力遮断クラッチは、出力軸（１３）から逆入力が作用した場合は、転動部材（１７）を外輪部材（１４）の内壁に食い込ませてロック状態とするものであるが、本発明の逆入力遮断クラッチでは、入力軸（１２）から出力軸（１３）を回転するときに、ロック状態のまま出力軸（１３）を外輪部材（１４）と一体的に回転させて断続的な回転を防止する。このとき、外輪部材（１４）がコイルバネ（１９）との間で摩擦摺動するが、本発明の外輪部材（１４）の外面には表面粗さを小さくする加工が施されているので、振動や騒音が発生しない。

Description

逆入力遮断クラッチ
　本発明は、入力軸からの入力は出力軸に伝達され、出力軸からの逆入力は入力軸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、入力軸からの双方向の駆動力は出力軸に伝達するが、出力軸からの回転力は入力軸への伝達を阻止するものである。出力軸からの回転力（出力軸の逆入力）を阻止する機能は、逆入力遮断クラッチの伝達機構に設けられたローラが、出力軸の出力係合片と逆入力遮断クラッチの外輪部材との間に食い込んでロック状態となることで達成される。
　このような逆入力遮断クラッチを組み込んだ製品、例えば、パチンコのような遊戯機にあっては、出力軸に「役物」と呼ばれる棒状の負荷を結合し、入力軸からこの負荷を駆動して、出力軸を中心にして搖動させたり、あるいは上下に移動させたりする場合がある。このような作動を行う逆入力遮断クラッチでは、出力軸に逆入力が加えられ、その出力軸からの逆入力が入力軸に伝達されないように阻止した状態で、出力軸に働く逆入力の方向と同一の入力が入力軸に加えられた場合、本来なら入力軸の入力を連続的に出力軸に伝達しなければならないのに、入力軸の入力の出力軸への伝達が断続することがある。
　例えば、出力軸に上下に移動する負荷が結合されている場合、出力軸には常時負荷の重量による下方向の荷重がかかるので、出力軸に加えられる逆入力の方向は下方向である。この状態で、入力軸により負荷を下方向に移動するよう駆動するとき、つまり、入力軸に加えられる入力の方向が出力軸に働く逆入力の方向と同一の場合には、入力軸及び出力軸のそれぞれに働く力は下向きであり同方向である。
　入力軸に下向きの駆動力が加えられると、その入力によりローラのロック状態が解除され、出力軸が入力軸とともに回転する。しかし、出力軸に作用する下方向の負荷荷重が大きいときは、出力軸が入力軸よりも速く回転する結果、ローラが出力係合片と外輪部材との間に再び食い込んでロック状態となり、出力軸が停止することがある。その後、入力軸が停止中の出力軸に追い付いてローラを押すと、ロックが解除されて出力軸と負荷とが移動するが、この動作の繰り返しにより、逆入力遮断クラッチを介在させて負荷を駆動するときは、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してしまう。
　そこで、外輪部材を固定のハウジング内に回転可能に設置するとともに、外輪部材の外面に摩擦力を及ぼすコイルバネを設置して、この断続動作を防止するようにした逆入力遮断クラッチが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のものでは、出力軸に下向きの負荷荷重によるトルク（逆入力）が作用しても、そのトルクのみでは、ローラが出力係合片と外輪部材との間に食い込むロック状態が解除しないように構成される。出力軸の逆入力と同方向の入力トルクが入力軸に与えられたときには、合算されたトルクによりコイルバネの摩擦力に打ち勝って外輪部材を回転させ、出力軸を外輪部材と一体的に回転させる。一方、出力軸の逆入力と逆方向の入力トルクが入力軸に与えられたときは、その入力トルクを直接的に出力軸に伝達し、これを回転するようにしている。
特開２０１３－１４２４４３
　特許文献１の逆入力遮断クラッチでは、出力軸からの逆入力の伝達を阻止している状態において、出力軸の逆入力と同方向の入力が入力軸に与えられたとき、つまり、負荷荷重により出力軸が回転しようとする方向と同方向に入力軸が回転したときであっても、断続動作することなく、連続的に入力軸の入力（回転）を出力軸に伝達できる。しかし、このとき外輪部材はコイルバネに対して摩擦摺動を行うため、振動が発生し異常音が発生することがある。
　これは、コイルバネと接触する外輪部材が焼結部品であり、外輪部材の表面粗さは、ポーラス（多孔質）な焼結部品に存在する無数の細孔の影響により比較的粗い状態であるためである。つまり、表面粗さの粗い外輪部材の外周面がコイルバネと摩擦摺動することにより、振動が発生し、異常音の発生に繋がっている。
　本発明の目的は、表面粗さの粗い外輪部材とコイルバネの摩擦摺動に伴う振動の発生を抑制でき、異常音の発生を抑制できる逆入力遮断クラッチを提供することである。
　本発明に係る逆入力遮断クラッチは、
「回転力が入力される入力軸と、
　回転力を出力する出力軸と、
　前記入力軸に入力が与えられると前記出力軸にその入力の伝達を許可し、前記出力軸から逆入力が与えられると前記入力軸にその逆入力の伝達を阻止する伝達機構部と、
　前記伝達機構部を収容する固定されたハウジング部材と、を備える逆入力遮断クラッチであって、
　前記伝達機構部には、焼結部材で円筒状に成形され、前記ハウジングに回転可能に支持される外輪部材が設けられるとともに、前記外輪部材を取り巻いてその外周面に接触し、前記ハウジング部材に端部が係止されるコイルバネが設けられ、かつ、前記外輪部材の外周面には、表面粗さを小さくする表面加工が施されており、
　前記伝達機構部は、前記出力軸からの逆入力の伝達を阻止している状態で、前記出力軸の逆入力と同方向の入力が前記出力軸に与えられたときは、その入力により、前記外輪部材を前記コイルバネの摩擦力に打ち勝って回転させて、前記出力軸を前記外輪部材と一体的に回転させる一方、前記出力軸の逆入力と逆方向の入力が前記入力軸に与えられたときは、その入力により、前記出力軸を前記入力軸から直接的に回転させる」
ことを特徴とする。
　本発明によれば、焼結部材で円筒状に成形された外輪部材の外周面は、表面粗さを小さくする表面加工を施して形成されるので、外輪部材の表面状態を平滑化できる。従って、外輪部材とコイルバネの摩擦摺動による振動の発生を抑制でき、異常音の発生を抑制できる。また、外輪部材の外面と前記コイルバネとの接触面に直鎖系フッ素グリスを塗布した場合には、外輪部材とコイルバネとの耐摩耗性を改善でき、外輪部材の耐久性を向上できるようになる。
本発明の実施形態に係る逆入植遮断クラッチの一例を示す説明図。 本発明の実施形態に係る逆入力遮断クラッチ１１の動作説明図。 外輪部材の表面粗さのグラフ。 潤滑油を変更したときの外輪部材１４の耐久性と潤滑油の基油動粘度との関係を示すグラフ。
　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一例を示す説明図であり、図１（ａ）は構成図、図１（ｂ）は、入力軸１２に結合される入力部材１２Ａの斜視図、図１（ｃ）は出力軸１３の斜視図である。図１（ａ）では上半分を断面図で示している。
　逆入力遮断クラッチ１１は、入力軸１２（図１の実施形態では、入力部材１２Ａの中央孔に相対回転不能に嵌め込まれる）に入力される正転方向及び逆転方向の双方向の回転力を出力軸１３に伝達するものであり、入力軸１２からの双方向の回転力は出力軸１３に伝達するが、出力軸１３からの回転力は入力軸１２に伝達しない。固定のハウジング部材２０には、この機能を達成するための伝達機構部が収納され、伝達機構部は、ハウジング部材２０内に回転可能に支持された円筒状の外輪部材１４を備えている。ハウジング部材２０の入力軸１２側には入力側シールド部材１５が設けられ、出力軸１３側には出力側シールド部材１６が形成されている。
　また、伝達機構部は、入力軸１２に結合する入力部材１２Ａと、出力軸１３に設けられた出力部材１３Ａと、外輪部材１４の内面と当接する転動部材１７と、転動部材１７を軸方向に押圧し転動部材１７の動きを制動する制動部材１８とを有し、これらは、外輪部材１４の内部に収容される。制動部材１８はウェーブワッシャと平ワッシャとを組み合わせたものであり、転動部材１７を軸方向に押圧して転動部材１７の動きに対して軽い制動力を付与し、逆入力を遮断する際の出力係合部１３Ｂのロックやロック解除の動作を確実に行わせるようにしている。
　外輪部材１４の外周面にはコイルバネ１９が巻回され、コイルバネ１９の端部はハウジング部材２０に係止される。コイルバネ１９は、外輪部材１４の外面と接触してこれに摩擦力を及ぼし、外輪部材１４に作用するトルクが所定値に達するまでは、外輪部材１４が回転しないように保持する。そのトルクの所定値は、この実施形態の逆入力遮断クラッチでは、下向きの負荷荷重により出力軸１３に与えられた逆入力のトルクよりも大きい値に設定されている。
　これにより、出力軸１３からの逆入力を阻止している状態で、出力軸１３の逆入力と同方向の入力（トルク）が入力軸１２に与えられたときは、外輪部材１４に働くトルクが上記の所定値を超え、外輪部材１４はコイルバネ１９の摩擦力に抗して回転する。外輪部材１４の内部に設置された出力軸１３は、転動部材１７がロック状態であるので、外輪部材１４と一体に回転する。一方、出力軸１３からの逆入力を阻止している状態で、出力軸１３の逆入力と逆方向の入力が入力軸１２に与えられたときは、その入力を直接的に出力軸１３に伝達する（後述の図２の説明参照）。
　このように、この実施形態の逆入力遮断クラッチでは、出力軸１２に下向きの負荷荷重による逆入力が作用しても、それのみではロック状態が解除しないため、負荷の断続的な下向き移動を防止できる。
　本発明においては、外輪部材１４は、焼結部材で円筒状に成形され、浸炭処理等の熱処理を行った後に、外輪部材１４の外周面に表面粗さを小さくする表面加工が施される。これにより、外輪部材１４の表面状態を平滑化し、外輪部材１４とコイルバネ１９の摩擦摺動による振動の発生を抑制して異常音の発生を抑制するようにしている。表面粗さを小さくする表面加工としては、外輪部材１４の外周面を砥粒の散布されたラップ盤に擦り合せるラップ加工、又は、研磨用砥粒の混合された液体を収容したバレル内に複数の外輪部材１４を入れ、バレルに回転や振動を与えて研磨を行うバレル加工などを採用することができる。バレル加工を採用すると、多数の外輪部材１４の表面加工を同時に短時間で行うことが可能となる。
　また、外輪部材１４の外面とコイルバネとの接触面に潤滑油として動粘度が所定値以下の直鎖系フッ素グリスを塗布することが好ましい。これらにより、外輪部材１４とコイルバネ１９との耐摩耗性を改善し、外輪部材１４の耐久性を向上させるとともに、振動の発生を抑制して異常音の発生を抑制できるようになる。外輪部材１４の表面加工やグリスの塗布の詳細については後述する。
　入力軸１２に結合される入力部材１２Ａには、図１（ｂ）に示すように、複数の入力係合部１２Ｂが設けられている。出力軸１３は、図１（ｃ）に示すように、出力部材１３Ａを有し、この出力部材１３Ａには複数の出力係合部１３Ｂが設けられている。入力部材１２Ａと出力軸１３とは、複数の入力係合部１２Ｂと複数の出力係合部１３Ｂとが互い違いに嵌合し（これらの詳細な断面形状については図２を参照）、入力部材１２Ａの平面部と出力部材１３Ａの平面部とがフラット面接触状態で当接する。
　ここで、本発明の実施形態に係る逆入力遮断クラッチ１１の動作について、図２により詳細に説明する。図２（ａ）は、入力軸１２にも出力軸１３にも回転力が加わっていない静止状態のときの転動部材１７、入力係合部１２Ｂ、出力係合部１３Ｂの位置関係の説明図である。また、図２（ｂ）は、出力軸１３に時計方向の回転力が加わった状態のときの位置関係の説明図、図２（ｃ）は、出力軸１３に時計方向の回転力が加わり出力軸１３からの逆入力を阻止している状態で、出力軸１３の逆入力と同方向（時計方向）の入力が出力軸１２に与えられたときの位置関係の説明図、図２（ｄ）及び図２（ｅ）は、出力軸１３に時計方向の回転力が加わり出力軸１３からの逆入力を阻止している状態で、出力軸１３の逆入力と逆方向（反時計方向）の入力が入力軸１２に与えられたときの位置関係の説明図である。
　図２（ａ）に示すように、入力軸１２にも出力軸１３にも回転力が加わっていない静止状態のときは、転動部材１７は出力係合部１３Ｂのほぼ中央に位置する。また、出力係合部１３Ｂには転動部材１７が僅かな距離を保って対面し、転動部材１７は外輪部材１４の内壁面２１に僅かな間隔を保って対面している。
　入力係合部１２Ｂの、転動部材１７及び出力係合部１３Ｂと接する側面は左右非対称に形成されている。すなわち、入力係合部１２Ｂが時計方向に回転したときには、転動部材１７及び出力係合部１３Ｂと接する側面は、図２（ａ）の左側の入力係合部１２Ｂに示すように、転動部材１７より先に出力係合部１３Ｂに接する。一方、入力係合部１２Ｂが反時計方向に回転したときには、転動部材１７及び出力係合部１３Ｂと接する側面は、図２（ａ）の右側の入力係合部１２Ｂに示すように、出力係合部１３Ｂより先に転動部材１７に接する。
　いま、図２（ａ）の静止状態から出力軸１３に時計方向の回転力が加わったとすると、図２（ｂ）に示すように、出力係合部１３Ｂには右矢印方向に回転力がかかり、出力係合部１３Ｂは右矢印方向に動く。出力係合部１３Ｂは一定回転範囲（隣り合う入力係合部１２Ｂの間隔）では自由かつ円滑に独立動作するので、入力係合部１２Ｂは動作しない。従って、出力係合部１３Ｂが右矢印方向に動くのに伴い、転動部材１７は出力係合部１３Ｂの左側斜面により上方に押し上げられるようになる（このとき、図１の制動部材１８は、転動部材１７が出力係合部１３Ｂと一体的に移動するのを防止して、押し上げを確実に行わせる）。そして、出力係合部１３Ｂと外輪部材１４の内壁面２１との間隙が狭くなり、転動部材１７は出力係合部１３Ｂと外輪部材１４の内壁面２１との間に食い込みロック状態となる。このようにして、出力軸１３に加えられた回転力は阻止され、入力軸１２に伝達されない（外輪部材１４にはコイルバネ１９の摩擦力が作用していて、外輪部材１４を拘束するトルクが、下向きの負荷荷重により出力軸１３に与えられた逆入力のトルクよりも大きい値に設定してあるため、外輪部材１４が回転することはない）。
　図２（ｂ）のロック状態から入力軸１２に時計方向の回転力が加わったとすると、図２（ｃ）に示すように、入力係合部１２Ｂが右矢印方向に回動して、入力係合部１２Ｂの側面は出力係合部１３Ｂの側面に先に当接する。転動部材１７が入力係合部１２Ｂに押されてロックが外れることはなく、従って、転動部材１７による出力係合部１３Ｂと外輪部材１４の内壁面２１とのロック状態を維持した状態で出力係合部１３Ｂを駆動する。このとき、外輪部材１４には、出力軸１３の逆入力のトルクと入力軸１２のトルクが合算されて作用し、外輪部材１４は出力係合部１３Ｂとともにコイルバネ１９の摩擦力に打ち勝って回転する。これにより、入力軸１２の入力を出力軸１３に伝達する。
　つまり、図２（ｂ）のロック状態から入力軸１２が時計方向に回転すれば、出力軸１３は入力軸１２と一緒に回転し、入力軸１２に加わる回転力は出力軸１３に伝達される。この場合、外輪部材１４に加わる回転力はコイルバネ１９の摩擦力に打ち勝たなければならないが、出力軸１３には負荷の荷重が入力軸１２に加わる回転力と同じ方向の時計方向に加わっているので、入力軸１２から出力軸１３に伝達する回転力には余分な大きな回転力を必要としない。
　図２（ｃ）では、図２（ｂ）のロック状態から入力軸１２に時計方向の回転力が加わった場合について説明したが、図２（ａ）の静止状態（出力軸１３に逆入力のトルクが作用していない状態）から入力軸１２に時計方向の回転力が加わった場合も、図２（ｃ）の場合と同様に、出力軸１３は入力軸１２と一緒に回転し、入力軸１２に加わる回転力は出力軸１３に伝達される。
　すなわち、図２（ａ）の静止状態から入力軸１２に時計方向の回転力が加わると、図２（ａ）の左側の入力係合部１２Ｂが転動部材１７より先に出力係合部１３Ｂに接するので、出力係合部１３Ｂは転動部材１７を上方に押し上げ、転動部材１７は出力係合部１３Ｂと外輪部材１４の内壁面２１との間に食い込みロック状態となる。この状態は、図２（ｃ）の状態と基本的に同じである。つまり、図２（ａ）の静止状態から入力軸１２に時計方向の回転力が加わった場合は、入力軸１２の回転力により図２（ｃ）の状態となって、その後に、図２（ｃ）の場合と同様に、出力軸１３は、入力軸１２及び外輪部材１４と一緒に回転し、入力軸１２に加わる回転力は出力軸１３に伝達される。
　一方、図２（ｂ）のロック状態から入力軸１２に反時計方向の回転力が加わったとすると、図２（ｄ）に示すように、入力係合部１２Ｂが左矢印方向に回動して、まず、入力係合部１２Ｂの側面が出力係合部１３Ｂの側面に当接することにより、出力係合部１３Ｂを反時計方向に移動して転動部材１７を両斜面の中央部に位置させ、外輪部材１４の内壁面２１とのロック状態を解除する。次いで、図２（ｅ）に示すように、入力係合部１２Ｂの側面は転動部材１７の側面とも当接し、転動部材１７を両斜面の中央部の位置に保持して、ロック状態となるのを防止する。これにより、入力係合部１２Ｂは、出力係合部１３Ｂを押しながら、出力係合部１３Ｂを直接反時計方向に回転させる。この場合、出力係合部１３Ｂには負荷の荷重によるトルクが時計方向に作用しており、入力軸１２の反時計方向の回転力が負荷の荷重に打ち勝って入力軸１２の入力を出力軸１３に伝達する。
　次に、本発明の実施形態における外輪部材１４の表面状態の平滑化について詳細に説明する。図３は外輪部材の表面粗さのグラフであり、図３（ａ）は、焼結部材で円筒状に成形され、浸炭処理後に、表面粗さを小さくする加工を施して形成した本発明の外輪部材の表面粗さのグラフ、図３（ｂ）は、焼結部材で円筒状に成形された後に、浸炭処理をしただけの従来の外輪部材の表面粗さのグラフである。
　図３（ａ）、図３（ｂ）において、縦軸は外輪部材１４の表面の縦方向の距離をμｍで表示したもの、横軸は外輪部材１４の軸方向の距離をｍｍで表示したものである。この実施形態では、表面粗さを小さくする加工としてバレル加工が用いられており、焼結部材の外輪部材１４にバレル加工を施していない図３（ｂ）の算術平均粗さ（Ｒａ）が１．０２μｍであるのに対し、バレル加工を施した図３（ａ）の算術平均粗さは０．６４μｍであって、バレル加工を行うことにより明らかに表面粗さが改善されている。そして、バレル加工を施していない外輪部材１４は、逆入力遮断クラッチの作動中にコイルバネ１９との摩擦摺動による異常音が発生したのに対し、バレル加工を施した外輪部材１４では、異常音の発生がなかった。
　外輪部材１４の外周面の状態を平滑化して表面粗さを小さくするには、バレル加工に代えてラップ加工等を採用することができる。また、コイルバネ１９との摩擦摺動に伴う振動や異音の発生を防止するには、加工後の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．８μｍ以下であることが必要であり、好ましくは、０．６５μｍ以下に小さくするのがよい。
　次に、潤滑油の変更による外輪部材１４の耐久性の向上について説明する。図４は、潤滑油を変更した場合の外輪部材１４の耐久性と潤滑油の基油動粘度との関係を示すグラフであり、縦軸は外輪部材１４の耐久性（回転回数）、横軸は温度が４０℃のときの潤滑油の基油動粘度である。縦軸の外輪部材１４の耐久性（回転回数）は、外輪部材１４として使用可能な状態を維持できる外輪部材１４の回転回数を示している。
　図４の黒菱形は、潤滑油の基油として直鎖系フッ素グリスを採用した場合のデータであり、点Ａ１は直鎖系フッ素グリスの基油動粘度が２５cst（40℃）のときの回転回数、点Ａ２は直鎖系フッ素グリスの基油動粘度が９０cst（40℃）のときの回転回数、点Ａ３は直鎖系フッ素グリスの基油動粘度が１００cst（40℃）のときの回転回数、また、点Ａ４は直鎖系フッ素グリスの基油動粘度が１４０cst（40℃）のときの回転回数である。一方、図４の黒丸は、潤滑油の基油として直鎖系フッ素グリスと側鎖系フッ素グリスとの混合フッ素グリスを採用した場合のデータであり、点Ｂ１は混合フッ素グリスの基油動粘度が４５cst（40℃）のときの回転回数、点Ｂ２は混合フッ素グリスの基油動粘度が２００cst（40℃）のときの回転回数である。
　直鎖系フッ素グリスの基油動粘度が２５cst（40℃）のときの外輪部材１４の回転回数は１５５０万回（Ａ１点）、直鎖系フッ素グリスの基油動粘度が９０cst（40℃）のときの外輪部材１４の回転回数は１１２８万回（Ａ２点）、直鎖系フッ素グリスの基油動粘度が１００cst（40℃）のときの外輪部材１４の回転回数は５００万回（Ａ３点）、直鎖系フッ素グリスの基油動粘度が１４０cst（40℃）のときの外輪部材１４の回転回数は３００万回（Ａ４点）である。また、混合フッ素グリスの基油動粘度が４５cst（40℃）のときの外輪部材１４の回転回数は８００万回（Ｂ１点）、混合フッ素グリスの基油動粘度が２００cst（40℃）のときの外輪部材１４の回転回数は２４０万回（Ｂ２点）である。
　直鎖系フッ素グリス及び混合フッ素グリスのいずれの場合も、基油動粘度が小さいほど外輪部材１４の耐久性（回転回数）は向上する。また、直鎖系フッ素グリスと混合フッ素グリスと比較すると、直鎖系フッ素グリスの方が耐久性（回転回数）は向上する。そこで、本発明の逆入力遮断クラッチの潤滑油には、基油動粘度が所定値以下の直鎖系フッ素グリスを用いるのが好適である。具体的には基油動粘度が９０cst以下の直鎖系フッ素グリスを用いるのが適当であり、より好ましくは、基油動粘度が２５cst（40℃）が直鎖系フッ素グリスを用いるのが良い。
　以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。この新規な実施形態は、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。この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　逆入力遮断クラッチ、１２　入力軸、１３　出力軸、１４　外輪部材、１５　入力側シールド部材、１６　出力側シールド部材、１７　転動部材、１８　制動部材、１９　コイルバネ、２０　ハウジング部材、２１　内壁面

Claims (4)

  1. 　回転力が入力される入力軸と、
    　回転力を出力する出力軸と、
    　前記入力軸に入力が与えられると前記出力軸にその入力の伝達を許可し、前記出力軸から逆入力が与えられると前記入力軸にその逆入力の伝達を阻止する伝達機構部と、
    前記伝達機構部を収容する固定されたハウジング部材と、を備える逆入力遮断クラッチであって、
    　前記伝達機構部には、焼結部材で円筒状に成形され、前記ハウジングに回転可能に支持される外輪部材が設けられるとともに、前記外輪部材を取り巻いてその外周面に接触し、前記ハウジング部材に端部が係止されるコイルバネが設けられ、かつ、前記外輪部材の外周面には、表面粗さを小さくする表面加工が施されており、
    　前記伝達機構部は、前記出力軸からの逆入力の伝達を阻止している状態で、前記出力軸の逆入力と同方向の入力が前記出力軸に与えられたときは、その入力により、前記外輪部材を前記コイルバネの摩擦力に打ち勝って回転させて、前記出力軸を前記外輪部材と一体的に回転させる一方、前記出力軸の逆入力と逆方向の入力が前記入力軸に与えられたときは、その入力により、前記出力軸を前記入力軸から直接的に回転させることを特徴とする逆入力遮断クラッチ。
  2. 　表面粗さを小さくする前記表面加工は、ラップ加工である請求項１に記載の逆入力遮断クラッチ。
  3. 　表面粗さを小さくする前記表面加工は、バレル加工である請求項１に記載の逆入力遮断クラッチ。
  4. 　前記外輪部材の外周面と前記コイルバネとの接触面に、４０℃における動粘度が９０cst以下の直鎖系フッ素グリスが塗布されている請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の逆入力遮断クラッチ。
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