クラッチ
【課題】 逆入力を確実に遮断することができるクラッチを提供する。
【解決手段】 クラッチ１は、基板１２及び底板２２を備えたハウジング４と、基板に軸線回りに回転可能かつ軸線方向に移動不能に支持された入力軸５と、入力軸と同軸になるように底板に軸線回りに回転可能かつ軸線方向に移動不能に支持され、入力軸に対して軸線回りに所定の角度範囲で相対回転可能に連結された出力軸６と、入力軸及び出力軸に回転可能かつ軸線方向に変位可能に支持されたスリーブ７と、出力軸とスリーブとの間に設けられ、スリーブを基板側に付勢する圧縮コイルばね８とを有し、入力軸は第１カム３７を備え、出力軸は第２カム５７を備え、スリーブは、基板と係合してスリーブの回転に抵抗力を発生する係合部８０と、第１カムと係合する第３カム７２と、第２カムと係合する第４カム７７とを備えることを特徴とする。
【解決手段】 クラッチ１は、基板１２及び底板２２を備えたハウジング４と、基板に軸線回りに回転可能かつ軸線方向に移動不能に支持された入力軸５と、入力軸と同軸になるように底板に軸線回りに回転可能かつ軸線方向に移動不能に支持され、入力軸に対して軸線回りに所定の角度範囲で相対回転可能に連結された出力軸６と、入力軸及び出力軸に回転可能かつ軸線方向に変位可能に支持されたスリーブ７と、出力軸とスリーブとの間に設けられ、スリーブを基板側に付勢する圧縮コイルばね８とを有し、入力軸は第１カム３７を備え、出力軸は第２カム５７を備え、スリーブは、基板と係合してスリーブの回転に抵抗力を発生する係合部８０と、第１カムと係合する第３カム７２と、第２カムと係合する第４カム７７とを備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッチに係り、より詳細には入力軸及び出力軸を有し、入力軸に回転力が加えられた場合には出力軸を入力軸と共に回転し、出力軸に回転力が加えられた場合には入力軸の回転を阻止するクラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
入力軸及び出力軸を有するクラッチにおいて、入力軸に回転力が加えられた場合に出力軸を駆動する一方、出力軸に回転力が加えられた場合に入力軸に回転力が加わらないようにした逆入力遮断機構を備えたクラッチが公知となっている（例えば、特許文献１）。特許文献１に係るクラッチは、第１支持部及び第２支持部を備えたハウジングと、第１支持部に回転可能に支持され、第１カムを備えた入力軸と、入力軸と同軸に第２支持部に回転可能に支持された出力軸と、出力軸に相対回転不能かつ軸方向に移動可能に支持され、第１カムに係合する第２カム及び第１支持部に係合する係合部を備えたスリーブと、係合部と第１支持部とを係合させるべくスリーブを第１支持部側に付勢する付勢部材とを有している。入力軸に回転力が加えられた場合には、第１カムが第２カムを駆動することによって、スリーブを第１支持部から離間する方向に変位させ、係合部と第１支持部との係合を解除し、スリーブを介して入力軸の回転を出力軸に伝達する。一方、出力軸に回転力が加えられた場合には、係合部と第１支持部との係合によってハウジングに対するスリーブの回転が規制されているため、出力軸の回転が規制され、入力軸の回転が阻止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１９９５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に係るクラッチでは、係合部と第１支持部との係合が付勢部材の付勢力によって維持されているため、出力軸に加えられる回転力が付勢部材の付勢力より大きい場合には係合部と第１支持部との係合が解除され、入力軸に回転が伝達されるという問題がある。すなわち、遮断できる回転力は付勢部材の付勢力によって決まり、比較的小さいという問題がある。
【０００５】
本発明は、以上の問題を鑑みてなされたものであって、逆入力を確実に遮断することができるクラッチを提供することを課題とする。
【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、本発明に係るクラッチ（１）は、第１支持部（１２）及び第２支持部（２２）を備えたハウジング（４）と、前記第１支持部に軸線回りに回転可能かつ軸線方向に移動不能に支持された入力軸（５）と、前記入力軸と同軸になるように前記第２支持部に軸線回りに回転可能かつ軸線方向に移動不能に支持され、前記入力軸に対して軸線回りに所定の角度範囲で相対回転可能に連結された出力軸（６）と、前記入力軸及び前記出力軸の少なくとも一方に回転可能かつ前記入力軸及び前記出力軸の軸線方向に変位可能に支持されたスリーブ（７）と、前記入力軸又は前記出力軸と前記スリーブとの間に設けられ、前記スリーブを前記第１支持部側に付勢する付勢部材（８）とを有し、前記入力軸は、第１カム（３７）を備え、前記出力軸は、第２カム（５７）を備え、前記スリーブは、前記第１支持部と係合して前記第１支持部に対する前記スリーブの回転に抵抗力を発生する係合部（８０）と、前記第１カムと係合する第３カム（７２）と、前記第２カムと係合する第４カム（７７）とを備え、初期状態においては、前記付勢部材に付勢された前記スリーブが前記第１支持部側に位置して、前記係合部が前記第１支持部に係合し、前記入力軸に前記ハウジングに対する回転力が加えられた場合には、前記第１カムが前記第３カムを駆動して前記スリーブを前記付勢部材の付勢力に抗して前記第２支持部側に変位させて前記係合部と前記第１支持部との係合を解除すると共に、前記出力軸を前記入力軸と共に回転させ、前記出力軸に前記ハウジングに対する回転力が加えられた場合には、前記第２カムが前記第４カムを押圧して前記スリーブを前記第１支持部側に押圧し、前記係合部と前記第１支持部の係合が維持されると共に、前記第４カムに前記第２カムが突き当たることによって、前記出力軸の前記ハウジングに対する回転が阻止されることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、クラッチは、入力軸に回転力が加えられた場合には回転力を出力軸に伝達する一方、出力軸に回転力が加えられた場合には回転力を入力に伝達しない。特に、出力軸に回転力が加えられる場合には、出力軸の回転を規制するスリーブ７が、出力軸の第２カムに押圧されて、第１支持部との係合をより強めるため、出力軸の回転を確実に規制することができる。
【０００８】
本発明の他の側面は、前記係合部は、前記スリーブの端面に形成された摩擦係合部であり、前記第１支持部に当接することによって前記スリーブと前記第１支持部との間に抵抗力を発生することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、係合部が第１支持部に係合した際に、スリーブに第１支持部に対する回転抵抗力を付与することができる。
【００１０】
本発明の他の側面は、前記摩擦係合部は、前記スリーブの径方向に延在する山及び谷を複数備え、前記第１支持部は、前記山及び谷と噛み合う座部（１４）を備えることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、係合部が第１支持部に係合した際に、スリーブに付与される回転抵抗力を増大させることができる。
【００１２】
本発明の他の側面は、前記第１カム、前記第２カム、前記第３カム及び前記第４カムは、前記入力軸及び前記出力軸の軸線を中心とした環状の端面カムであることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、入力軸又は出力軸の回転に対してスリーブを安定性良く駆動することができる。
【００１４】
本発明の他の側面は、前記第２カムは、前記第３カムと対向する側と相反する側に補強リブ（６２）を備えることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、第２カムの変形を抑制することができる。
【００１６】
本発明の他の側面は、前記付勢部材は、圧縮コイルばねであり、前記入力軸の外周面と前記スリーブの内周面との間に形成される空隙に前記入力軸を囲むように配置され、一端が前記スリーブに当接する一方、他端が前記出力軸に当接することを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、圧縮コイルばねの倒れを防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上の構成によれば、逆入力を確実に遮断することができるクラッチを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係るクラッチの分解斜視図
【図２】実施形態に係る第１ハウジングの斜視図
【図３】実施形態に係る入力軸の斜視図
【図４】実施形態に係る出力軸の斜視図
【図５】実施形態に係るスリーブの斜視図
【図６】実施形態に係るスリーブの斜視図
【図７】実施形態に係るクラッチの側面図
【図８】図７のVIII−VIII断面図
【図９】図８のIX−IX断面図
【図１０】クラッチの動作を示す模式図であって、（Ａ）初期状態、（Ｂ）入力軸に回転力が加えられた状態、（Ｃ）入力軸に加えられていた回転力がなくなった状態を示す
【図１１】クラッチの動作を示す模式図であって、（Ｄ）出力軸に回転力が加えられた状態を示す
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明を電動モータからの動力を他の機構に伝達するクラッチに適用した実施形態を詳細に説明する。本実施形態に係るクラッチは、入力側が電動モータに連結され、出力側が他の機構に連結され、電動モータから入力側に加えられる回転力を出力側に伝達する一方、他の機構から出力側に加えられる回転力を入力側に伝達しないようになっている。本実施形態に係るクラッチは、例えば、電動モータの動力によってカーテンを開閉する電動開閉カーテン機構に適用される。
【００２１】
図１に示すように、実施形態に係るクラッチ１は、第１ハウジング２及び第２ハウジング３からなるハウジング４と、入力軸５と、出力軸６と、スリーブ７と、圧縮コイルばね（付勢部材）８とから構成されている。各部材は、それぞれ所定の軸線を有し、各軸線がクラッチ１の回転軸線Ａと一致するように組み付けられる。以下の説明では、各部材を説明する際には、軸線Ａを基準として説明する。また、説明のために、図１に示すように、軸線Ａの方向において、ハウジング４に対して入力軸５が設けられる側を入力側、ハウジング４に対して出力軸６が設けられる側を出力側とする。
【００２２】
第１ハウジング２、第２ハウジング３、入力軸５、出力軸６及びスリーブ７は、樹脂を射出成形することによって形成されている。樹脂は、例えばポリアセタール（ＰＯＭ）等の熱可塑性樹脂であってよい。なお、他の実施形態では、各部材を金属から形成してもよい。
【００２３】
図１及び２に示すように、第１ハウジング２は、軸線Ａを軸線とする円筒形状の内筒１１と、内筒１１の一端を閉塞するように設けられた基板（第１支持部）１２とを備え、内筒１１の他端は開口している。基板１２は、その主面が軸線Ａに対して垂直となるように配置されている。また、基板１２は、内筒１１の径方向外方へと延出し、フランジを形成している。基板１２には、内筒１１と同軸に、円形の貫通孔である第１軸受孔１３が形成されている。第１軸受孔１３の直径は、内筒１１の内径よりも小さく形成されている。
【００２４】
基板１２の主面であって、内筒１１の内周縁と第１軸受孔１３の孔縁とに囲まれた円環状部分における内周側部分は平面に形成されており、外周側部分は後述するようにスリーブ７が当接する座部１４を形成している。座部１４には、内筒１１の径方向に延在する断面三角形の山が、周方向に複数個列設されている。これにより座部１４の表面は、周方向において山及び谷が交互に繰り返すジグザグの波形となっている。
【００２５】
内筒１１には、その外周面から内周面へと貫通すると共に、Ｕ字状をなすスリット１６が形成されており、スリット１６に囲まれた部分には、片持ち片状の弾性爪１７が形成されている。弾性爪１７は、内筒１１の径方向外方へと突出する爪部を備えている。本実施形態では、スリット１６及び弾性爪１７は、内筒１１の軸線Ａを対称軸とした１８０°回転位置にも設けられている。なお、他の実施形態では、スリット１６及び弾性爪１７は、３つ以上形成されてもよく、内筒１１の任意の位置に配置してよい。
【００２６】
図１に示すように、第２ハウジング３は、軸線Ａを軸線とする円筒形状の外筒２１と、外筒２１の一端を閉塞するように設けられた底板（第２支持部）２２とを備え、外筒２１の他端は開口している。底板２２には、外筒２１と同軸に、円形の貫通孔である第２軸受孔２３が形成されている。底板２２の外面側であって、第２軸受孔２３の縁部には、第２軸受孔２３を延長するように円形のボス２４が突設されている。第２軸受孔２３の内端側の開口端は外端側に進むほどテーパ状に縮径されており、外端側の開口端は等径の円孔となっている。
【００２７】
外筒２１には、係止孔２６が設けられている。本実施形態では、係止孔２６は、一対設けられており、軸線Ａを対称軸とした１８０°回転対称位置に形成されている。なお、他の実施形態では、係止孔２６は弾性爪１７の数及び位置に応じて形成すればよい。係止孔２６は、外筒２１の内周面から外周面へと貫通している。なお、他の実施形態では、係止孔２６は、外筒２１の内周面に凹設された有底孔であってもよい。
【００２８】
図７に示すように、第１ハウジング２と第２ハウジング３とは同軸に組み合わされて１つのハウジング４を形成する。第１ハウジング２の内筒１１は第２ハウジング３の外筒２１内に挿入され、第１ハウジング２の弾性爪１７が第２ハウジング３の係止孔２６に係止されることによって、第１ハウジング２と第２ハウジング３との結合状態が維持される。このとき、内筒１１の開口端が第２ハウジング３の底板２２に当接し、外筒２１の開口端が第１ハウジング２の基板１２に当接し、内筒１１の外周面が外筒２１の内周面に摺接することによって、第１ハウジング２と第２ハウジング３とはがたつきなく結合される。
【００２９】
図１及び３に示すように、入力軸５は、軸線Ａを軸線とする円柱状の軸部３１を有している。軸部３１の外周面は、一部が切除されていてもよい。軸部３１の一端には、結合端部３２が形成されている。結合端部３２は、軸部３１よりも扁平状に形成され、その断面は軸部３１の外形内に収まるようになっている。結合端部３２は、軸部３１と同軸に連続する共に、軸部３１よりも小径の円柱をなす中央部３３と、中央部３３の外周部から径方向に突出した突出部３４とを有している。本実施形態では、突出部３４は一対設けられ、中央部３３から互いに相反する方向に突出している。なお、他の実施形態では、突出部３４を１つ、或いは３つ以上としてもよい。突出部３４の軸部３１の径方向における突出端は、軸部３１の外周面まで到達している。軸部３１の他端面には、有底のキー孔３５が形成されている（図８参照）。
【００３０】
軸部３１の外周面には径方向外方に突出するともに、軸部３１の周方向に延在する環状の第１鍔部３６が形成されている。第１鍔部３６の突出端面は、軸線Ａを中心とした円周面を形成している。第１鍔部３６の、軸線Ａ方向において出力側を向く部分には、軸線Ａを回転中心とした環状の端面カムである第１カム３７が形成されている。本実施形態では、第１カム３７は１８０°の周期をもつカムであり、１周期の内に軸線Ａ方向において出力側に突出する１つの山部３８と、入力側に凹んだ１つの谷部３９とを有する。山部３８と谷部３９とは滑らかな曲面で連続している。なお、他の実施形態では、第１カム３７の周期及び形状を適宜変更してもよい。第１鍔部３６の軸線Ａ方向において入力側を向く部分には、軸線Ａと垂直な平面である当接面４１が形成されている。
【００３１】
入力軸５は、軸部３１の第１鍔部３６よりも入力側の端部４２において第１軸受孔１３に回転可能に支持される（図８参照）。軸部３１の第１軸受孔１３に対する挿入深さは、当接面４１が第１軸受孔１３の周縁部に当接することによって規制されている。軸部３１の端部４２が第１軸受孔１３に支持された状態で、第１鍔部３６及び結合端部３２が内筒１１の内部に配置される。
【００３２】
図１及び４に示すように、出力軸６は、軸線Ａを軸線とする円柱状の小径軸部５１と、小径軸部５１の一端に同軸に連続する大径軸部５２とを有する。大径軸部５２の外面は、概ね円周面となっており、一部が切り欠かれている。大径軸部５２の外径は、小径軸部５１の外径よりも大きく形成されている。
【００３３】
図４に示すように、大径軸部５２の端面には、有底の結合孔５３が凹設されている。図８に示すように、結合孔５３には、入力軸５の結合端部３２が挿入される。結合端部３２の突出端が、結合孔５３の底面に摺接することによって、結合端部３２の結合孔５３に対する挿入深さが規制される。図４及び９に示すように、結合孔５３は、大径軸部５２の中央に設けられ、結合端部３２の中央部３３が回転可能に嵌合する中央室５４と、中央室５４の側部に連通すると共に、中央室５４から径方向外方に延出し、突出部３４が遊嵌する側室５５とを有している。本実施形態では、側室５５は、中央室５４から互いに相反する方向に延出するように一対設けられ、結合孔５３の断面は略８字となっている。これにより、結合端部３２の突出部３４が側室５５内を変位する場合には、入力軸５及び出力軸６が軸線Ａ回りに相対回転可能になっており、突出部３４と側室５５の側壁とが当接し、当接が維持される方向に入力軸５又は出力軸６が回転する場合には入力軸５と出力軸６とは軸線Ａ回りに一体回転する。すなわち、結合端部３２と結合孔５３との係合によって、入力軸５と出力軸６とは所定の角度範囲で相対回転可能に同軸に連結されている。図９に示すように、各突出部３４が各側室５５の中央に配置されたときの入力軸５及び出力軸６の相対回転位置を中立位置とする。本実施形態では、中立位置から入力軸５は出力軸６に対して正転方向（軸線Ａに沿って入力側から見て出力軸６に対して入力軸５が時計回りに回転する方向）に３０°、負転方向に（軸線Ａに沿って入力側から見て出力軸６に対して入力軸５が反時計回りに回転する方向）に３０°回転可能となっている。他の実施形態では、結合端部３２の形状、すなわち突出部３４の数や位置、形状に応じて、結合孔５３の形状、すなわち側室５５の数や位置、形状を適宜変更してよい。また、中立位置からの入力軸５及び出力軸６の相対回転可能範囲を適宜変更してよい。
【００３４】
大径軸部５２の外周面には径方向外方に突出すると共に、大径軸部５２の周方向に延在する環状の第２鍔部５６が形成されている。第２鍔部５６の、軸線Ａ方向において入力側を向く部分には、軸線Ａを回転中心とした環状の端面カムである第２カム５７が形成されている。本実施形態では、第２カム５７は１８０°の周期をもつカムであり、１周期の内に軸線Ａ方向において入力側に突出する１つの山部５８と、出力側に凹んだ１つの谷部５９とを有する。山部５８と谷部５９とは滑らかな曲面で連続している。なお、他の実施形態では、第２カム５７の周期及び形状を適宜変更してもよい。第２鍔部５６の軸線Ａ方向において出力側を向く部分には、軸線Ａを中心とした環状当接部６１が突設されている。環状当接部６１の突出端は、軸線Ａと垂直な仮想平面上に配置されている。また、第２鍔部５６の環状当接部６１によって囲まれた部分には、小径軸部５１の外周部へと延びる複数の補強リブ６２が突設されている。複数の補強リブ６２は、小径軸部５１の外周部に放射状に配置されている。補強リブ６２により、第２鍔部５６及び第２カム５７の剛性が高められ、変形が抑制される。小径軸部５１の端面には、有底のキー孔６３が形成されている（図８参照）。
【００３５】
出力軸６は、小径軸部５１において第２ハウジング３の第２軸受孔２３に回転可能に支持される。このとき、環状当接部６１が第２軸受孔２３の周縁部に当接することによって小径軸部５１の第２軸受孔２３に対する挿入深さが規制される。
【００３６】
図８に示すように、第１ハウジング２に入力軸５が支持され、第２ハウジング３に出力軸６が支持され、第１ハウジング２と第２ハウジング３とが結合された状態では、入力軸５の当接面４１が第１軸受孔１３の周縁部に当接し、出力軸６の環状当接部６１が第２軸受孔２３の周縁部に当接し、入力軸５の結合端部３２の突出端が出力軸６の結合孔５３の底部に当接するため、入力軸５及び出力軸６はハウジング４に対して軸線Ａ方向に移動不能となっている。また、入力軸５及び出力軸６が連結された状態で、中立位置に位置するときには、軸線Ａ方向において第１カム３７の山部３８と第２カム５７の谷部５９とが軸線Ａ方向において正対するようにようになっている。
【００３７】
図１、５及び６に示すように、スリーブ７は軸線Ａを軸線とした円筒形をなす。スリーブ７は、その内部に第１鍔部３６及び大径軸部５２を受容可能な大きさに内径が設定される共に、内筒１１内に挿入可能な大きさに外径が設定されている。スリーブ７の内径は、その内周面が第１鍔部３６及び大径軸部５２の外周面に摺接可能な大きさに形成されていることが好ましい。また、スリーブ７の外径は、その外周面が内筒１１の内周面に摺接可能な大きさに形成してもよい。スリーブ７は、連結された入力軸５及び出力軸６に、同軸かつ軸線Ａ回りに回転可能に支持されている。
【００３８】
スリーブ７の内周面には、軸線Ａ側へと内向きに突出すると共に、周方向に延在する環状の第３鍔部７１が形成されている。第３鍔部７１の突出端（内端）は、軸部３１の外周面と摺接可能な円周面に形成されている。第３鍔部７１の第１カム３７と対向する部分（軸線Ａ方向において入力側を向く部分）には、第３カム７２が形成されている。第３カム７２は、第１カム３７と相補的な形状を有する軸線Ａを中心とした環状の端面カムであり、軸線Ａ方向において入力側に突出した山部７３と、出力側に凹んだ谷部７４とを有している。
【００３９】
図６及び８に示すように、第３鍔部７１の軸線Ａ方向において出力側を向く部分は、軸線Ａと垂直をなす平面に形成された環状のばね座７５となっている。ばね座７５は、軸線Ａ方向において大径軸部５２の端面と対向している。
【００４０】
スリーブ７の出力側の端部は、第２カム５７と対向し、その端面は第４カム７７となっている。第４カム７７は、第２カム５７と相補的な形状を有する軸線Ａを中心とした環状の端面カムであり、軸線Ａ方向において出力側に突出した山部７８と、入力側に凹んだ谷部７９とを有している。第３カム７２と第４カム７７とは、軸線Ａ方向において山部７３と谷部７９とが対応し、谷部７４と山部７８とが対応するように設けられている。
【００４１】
スリーブ７の他端は、第１ハウジング２の座部１４と対向し、座部１４に係合可能な係合部８０となっている。係合部８０は、座部１４と相補的な形状に形成され、山及び谷が交互に配設されたジグザグ形の波形となっている。
【００４２】
スリーブ７は、第３カム７２が入力軸５の第１カム３７と対向し、第４カム７７が出力軸６の第２カム５７と対向しているため、入力軸５及び出力軸６に対する軸線Ａ方向の変位が所定の範囲に制限されている。第３カム７２の山部７３が第１カム３７の谷部３９と対向し、第４カム７７の山部７８が第２カム５７の谷部５９と対向するように、スリーブ７は入力軸５及び出力軸６に配置される。スリーブ７の入力軸５及び出力軸６に対する軸線Ａ回りの回転範囲は、第３カム７２の山部７３が第１カム３７の山部３８に突き当たり、第４カム７７の山部７８が第２カム５７の山部５８に突き当たることによって規制されている。すなわち、第３カム７２の山部７３は周方向に第１カム３７の山部３８を越えることができず、第４カム７７の山部７８は周方向に第２カム５７の山部５８を越えることができないようになっている。
【００４３】
図１及び８に示すように、圧縮コイルばね８は、入力軸５の軸部３１の外周面とスリーブ７の内周面との間に画成される環状の空間に軸部３１を囲むように配置され、その一端は大径軸部５２の端面に当接し、他端はスリーブ７のばね座７５に当接する。これにより、スリーブ７は、圧縮コイルばね８によって出力軸６に対して軸線Ａ方向に入力側、すなわち基板１２側に付勢されている。
【００４４】
次に、図１０及び１１を参照し、以上のように構成したクラッチ１の作用効果について説明する。本実施形態に係るクラッチ１は、ハウジング４が他の装置等に固定された状態で使用される。入力軸５にはキー孔３５に嵌合する電動モータの出力軸等の任意の回転部材が結合され、出力軸６にはキー孔６３に嵌合する他の任意の回転部材が結合される。
【００４５】
図１０及び１１は、各状態（Ａ）〜（Ｄ）における入力軸５、出力軸６、スリーブ７、第１カム３７、第２カム５７、第３カム７２、第４カム７７、係合部８０、座部１４の位置関係と、結合端部３２及び結合孔５３の位置関係とを模式的に示す図である。図１０（Ａ）は、クラッチ１の初期状態を表す。初期状態においては、入力軸５と出力軸６とは、中立位置にあり、第１カム３７の山部３８と第２カム５７の谷部５９とが軸線Ａ方向において正対している。スリーブ７は、圧縮コイルばね８に付勢されて入力側（基板１２側）に変位し、第３カム７２が第１カム３７と全周にわたって接触した状態、すなわち軸線Ａ方向において第１カム３７と最も接近した状態となっている。このとき、スリーブ７は、係合部８０において第１ハウジング２の座部１４に係合し、第１ハウジング２（ハウジング４）に対して回転不能となっている。
【００４６】
初期状態において、入力軸５に、ハウジング４に対して正転方向（軸線Ａ方向に沿って入力側から見て入力軸５をハウジング４に対して軸線Ａ回りの時計回り方向）に回転させる回転力が加えられると、中立位置から結合端部３２の突出部３４が結合孔５３の側室５５の壁面に当接するまでの回転範囲（３０°）においては、入力軸５が出力軸６に対して相対回転する。すなわち、入力軸５が出力軸６に対して空転する。このとき、スリーブ７は、係合部８０が座部１４に係合しているため、入力軸５と共に回転することができず、入力軸５と共に回転する第１カム３７に第３カム７２が押圧され、圧縮コイルばね８の付勢力に抗して出力側に変位する。これにより、図１０（Ｂ）に示すように、係合部８０と座部１４との係合が解除され、スリーブ７は入力軸５と共に一体回転するようになる。結合端部３２の突出部３４が結合孔５３の側室５５の壁面に当接した後は、出力軸６は入力軸５の正転に応じて一体回転する。以上のようにして、入力軸５に回転力が加えられた場合には、出力軸６も一体となって回転する。このとき、第１カム３７の山部３８と第２カム５７の谷部５９とは、軸線Ａ回りに３０°偏倚した状態となる。
【００４７】
入力軸５の回転速度が一定となり、スリーブ７が入力軸５と共に回転するようになると、第１カム３７が第３カム７２を出力側に押圧する力が減少し、圧縮コイルばね８の付勢力によってスリーブ７が入力側に変位することがある。この場合には、係合部８０と座部１４とが接触した時点で入力軸５とスリーブ７との間に速度差が生じ、スリーブ７は第３カム７２において第１カム３７に押圧され、再び入力側へと変位する。このようなスリーブ７の入力側への変位を抑制するために、スリーブ７の外周面と第１ハウジング２の内筒１１の内周面との間に摩擦力を発生させてもよい。スリーブ７と内筒１１との間で摩擦力を発生させることによって、入力軸５は回転中常にスリーブ７を出力側に押圧することができる。
【００４８】
図１０（Ｂ）の状態において入力軸５に加えられる回転力が消滅すると、入力軸５は停止し、これに伴って出力軸６も停止する。この状態では、スリーブ７の第３カム７２を出力側に押圧する力がなくなるため、スリーブ７は、圧縮コイルばね８に付勢されて入力側に変位する。このとき、第３カム７２が第１カム３７上を摺動し、スリーブ７は入力軸５に対して軸線Ａ回りに回転しつつ、入力側に変位する。そして、図１０（Ｃ）に示すように、第３カム７２が第１カム３７と全周にわたって接触した状態、すなわち軸線Ａ方向において第１カム３７と最も接近した状態となる。この状態では、スリーブ７は、係合部８０において第１ハウジング２の座部１４に係合し、第１ハウジング２に対して回転不能となる。
【００４９】
図１０（Ｃ）の状態において、入力軸５にハウジング４に対して正転方向に回転力が加えられた場合には、入力軸５は初期状態における場合と同様に第１カム３７においてスリーブ７を出力側に変位させる。このとき、スリーブ７は入力軸５に対して回転しつつ出力側に変位し、図１０（Ｂ）と同様の状態となる。
【００５０】
入力軸５をハウジング４に対して負転方向（軸線Ａ方向に沿って入力側から見て入力軸５をハウジング４に対して軸線Ａ回りの時計回り方向）に回転させた場合も、正転方向に回転させた場合と同様に、出力軸６が回転する。また、入力軸５に加えられる回転力がなくなった場合も同様にスリーブ７が第１ハウジング２に対して回転不能となる。
【００５１】
次に、入力軸５の回転が停止した状態（図１０（Ａ）及び（Ｃ））で、出力軸６に回転力が加えられた場合について説明する。
【００５２】
図１０（Ａ）に示す初期状態において、出力軸６をハウジング４に対して正転方向に回転させた場合には、図１１（Ｄ）に示すように、出力軸６の第２カム５７がスリーブ７の第４カム７７に当接する。初期状態においては、スリーブ７が係合部８０において座部１４に係合し、軸線Ａ回りの回転が規制されているため、図１１（Ｄ）の状態では出力軸６の回転はスリーブ７によって規制される。このとき、出力軸６は、第２カム５７で第４カム７７を押圧し、スリーブ７を入力側に押圧するため、係合部８０と座部１４との係合がより強化される。また、出力軸６がハウジング４に対して正転して第２カム５７が第４カム７７に当接するまでの間は、結合端部３２が結合孔５３内を空転し、入力軸５は出力軸６の回転に関わらず回転しない。以上のようにして、出力軸６に加えられた回転力が入力軸５に伝達されることはない。なお、出力軸６をハウジング４に対して負転方向に回転させた場合も同様である。
【００５３】
図１０（Ｃ）に示す第１カム３７の山部３８と第２カム５７の谷部５９とが軸線Ａ回りに３０°偏倚した状態において、出力軸６をハウジング４に対して正転方向に回転させた場合には、図１１（Ｄ）に示すように、出力軸６の第２カム５７がスリーブ７の第４カム７７に当接し、出力軸６の回転が規制される。出力軸６がハウジング４に対して正転して第２カム５７が第４カム７７に当接するまでの間は、結合端部３２が結合孔５３内を空転し、入力軸５は出力軸６の回転に関わらず回転しない。結合端部３２が結合孔５３内を空転する間に、出力軸６と入力軸５との位置関係は一度、中立状態に復帰する。以上のようにして、出力軸６に加えられた回転力が入力軸５に伝達されることはない。
【００５４】
図１０（Ｃ）に示す第１カム３７の山部３８と第２カム５７の谷部５９とが軸線Ａ回りに３０°偏倚した状態において、出力軸６をハウジング４に対して負転方向に回転させる場合には、既に第２カム５７が第４カム７７に当接しているため、出力軸６の負転は規制される。以上のように、出力軸６に加えられた回転力が入力軸５に伝達されることはない。
【００５５】
以上に説明したように、本実施形態に係るクラッチ１は、入力軸５に外部から回転力が加えられた場合には回転力を出力軸６に伝達し、出力軸６に外部から回転力が加えられた場合には回転力を入力軸５に伝達する。特に、出力軸６に外部から回転力が加えられる場合には、出力軸６の回転を規制するスリーブ７が、出力軸６の第２カム５７に押圧されて、第１ハウジング２（ハウジング４）との係合をより強めるため、出力軸６の回転を確実に規制することができる。
【００５６】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、実施形態に係る係合部８０及び座部１４の構成は例示であり、様々な変形実施が可能である。例えば、係合部８０及び座部１４の山部及び谷部を削除して平面同士が当接するようにしてもよい。この場合には各平面の摩擦力を高めるために表面をサンドブラスト等によって粗面化したり、ゴム等の高摩擦力部材を配置してもよい。また、スリーブ７の入力側の端部を先細となるテーパ面（円錐面）に形成し、座部１４をテーパ面と相補的な形状を有する円錐台状の凹部としてもよい。その他、各カムの形状は例示であって、実施形態の形状に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５７】
１…クラッチ、２…第１ハウジング、３…第２ハウジング、４…ハウジング、５…入力軸、６…出力軸、７…スリーブ、８…圧縮コイルばね（付勢部材）、１２…基板（第１支持部）、１３…第１軸受孔、１４…座部、２２…底板（第２支持部）、２３…第２軸受孔、３２…結合端部、３７…第１カム、５１…小径軸部、５２…大径軸部、５３…結合孔、５７…第２カム、６２…補強リブ、７２…第３カム、７５…ばね座、７７…第４カム、８０…係合部、Ａ…軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッチに係り、より詳細には入力軸及び出力軸を有し、入力軸に回転力が加えられた場合には出力軸を入力軸と共に回転し、出力軸に回転力が加えられた場合には入力軸の回転を阻止するクラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
入力軸及び出力軸を有するクラッチにおいて、入力軸に回転力が加えられた場合に出力軸を駆動する一方、出力軸に回転力が加えられた場合に入力軸に回転力が加わらないようにした逆入力遮断機構を備えたクラッチが公知となっている（例えば、特許文献１）。特許文献１に係るクラッチは、第１支持部及び第２支持部を備えたハウジングと、第１支持部に回転可能に支持され、第１カムを備えた入力軸と、入力軸と同軸に第２支持部に回転可能に支持された出力軸と、出力軸に相対回転不能かつ軸方向に移動可能に支持され、第１カムに係合する第２カム及び第１支持部に係合する係合部を備えたスリーブと、係合部と第１支持部とを係合させるべくスリーブを第１支持部側に付勢する付勢部材とを有している。入力軸に回転力が加えられた場合には、第１カムが第２カムを駆動することによって、スリーブを第１支持部から離間する方向に変位させ、係合部と第１支持部との係合を解除し、スリーブを介して入力軸の回転を出力軸に伝達する。一方、出力軸に回転力が加えられた場合には、係合部と第１支持部との係合によってハウジングに対するスリーブの回転が規制されているため、出力軸の回転が規制され、入力軸の回転が阻止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１９９５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に係るクラッチでは、係合部と第１支持部との係合が付勢部材の付勢力によって維持されているため、出力軸に加えられる回転力が付勢部材の付勢力より大きい場合には係合部と第１支持部との係合が解除され、入力軸に回転が伝達されるという問題がある。すなわち、遮断できる回転力は付勢部材の付勢力によって決まり、比較的小さいという問題がある。
【０００５】
本発明は、以上の問題を鑑みてなされたものであって、逆入力を確実に遮断することができるクラッチを提供することを課題とする。
【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、本発明に係るクラッチ（１）は、第１支持部（１２）及び第２支持部（２２）を備えたハウジング（４）と、前記第１支持部に軸線回りに回転可能かつ軸線方向に移動不能に支持された入力軸（５）と、前記入力軸と同軸になるように前記第２支持部に軸線回りに回転可能かつ軸線方向に移動不能に支持され、前記入力軸に対して軸線回りに所定の角度範囲で相対回転可能に連結された出力軸（６）と、前記入力軸及び前記出力軸の少なくとも一方に回転可能かつ前記入力軸及び前記出力軸の軸線方向に変位可能に支持されたスリーブ（７）と、前記入力軸又は前記出力軸と前記スリーブとの間に設けられ、前記スリーブを前記第１支持部側に付勢する付勢部材（８）とを有し、前記入力軸は、第１カム（３７）を備え、前記出力軸は、第２カム（５７）を備え、前記スリーブは、前記第１支持部と係合して前記第１支持部に対する前記スリーブの回転に抵抗力を発生する係合部（８０）と、前記第１カムと係合する第３カム（７２）と、前記第２カムと係合する第４カム（７７）とを備え、初期状態においては、前記付勢部材に付勢された前記スリーブが前記第１支持部側に位置して、前記係合部が前記第１支持部に係合し、前記入力軸に前記ハウジングに対する回転力が加えられた場合には、前記第１カムが前記第３カムを駆動して前記スリーブを前記付勢部材の付勢力に抗して前記第２支持部側に変位させて前記係合部と前記第１支持部との係合を解除すると共に、前記出力軸を前記入力軸と共に回転させ、前記出力軸に前記ハウジングに対する回転力が加えられた場合には、前記第２カムが前記第４カムを押圧して前記スリーブを前記第１支持部側に押圧し、前記係合部と前記第１支持部の係合が維持されると共に、前記第４カムに前記第２カムが突き当たることによって、前記出力軸の前記ハウジングに対する回転が阻止されることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、クラッチは、入力軸に回転力が加えられた場合には回転力を出力軸に伝達する一方、出力軸に回転力が加えられた場合には回転力を入力に伝達しない。特に、出力軸に回転力が加えられる場合には、出力軸の回転を規制するスリーブ７が、出力軸の第２カムに押圧されて、第１支持部との係合をより強めるため、出力軸の回転を確実に規制することができる。
【０００８】
本発明の他の側面は、前記係合部は、前記スリーブの端面に形成された摩擦係合部であり、前記第１支持部に当接することによって前記スリーブと前記第１支持部との間に抵抗力を発生することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、係合部が第１支持部に係合した際に、スリーブに第１支持部に対する回転抵抗力を付与することができる。
【００１０】
本発明の他の側面は、前記摩擦係合部は、前記スリーブの径方向に延在する山及び谷を複数備え、前記第１支持部は、前記山及び谷と噛み合う座部（１４）を備えることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、係合部が第１支持部に係合した際に、スリーブに付与される回転抵抗力を増大させることができる。
【００１２】
本発明の他の側面は、前記第１カム、前記第２カム、前記第３カム及び前記第４カムは、前記入力軸及び前記出力軸の軸線を中心とした環状の端面カムであることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、入力軸又は出力軸の回転に対してスリーブを安定性良く駆動することができる。
【００１４】
本発明の他の側面は、前記第２カムは、前記第３カムと対向する側と相反する側に補強リブ（６２）を備えることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、第２カムの変形を抑制することができる。
【００１６】
本発明の他の側面は、前記付勢部材は、圧縮コイルばねであり、前記入力軸の外周面と前記スリーブの内周面との間に形成される空隙に前記入力軸を囲むように配置され、一端が前記スリーブに当接する一方、他端が前記出力軸に当接することを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、圧縮コイルばねの倒れを防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上の構成によれば、逆入力を確実に遮断することができるクラッチを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係るクラッチの分解斜視図
【図２】実施形態に係る第１ハウジングの斜視図
【図３】実施形態に係る入力軸の斜視図
【図４】実施形態に係る出力軸の斜視図
【図５】実施形態に係るスリーブの斜視図
【図６】実施形態に係るスリーブの斜視図
【図７】実施形態に係るクラッチの側面図
【図８】図７のVIII−VIII断面図
【図９】図８のIX−IX断面図
【図１０】クラッチの動作を示す模式図であって、（Ａ）初期状態、（Ｂ）入力軸に回転力が加えられた状態、（Ｃ）入力軸に加えられていた回転力がなくなった状態を示す
【図１１】クラッチの動作を示す模式図であって、（Ｄ）出力軸に回転力が加えられた状態を示す
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明を電動モータからの動力を他の機構に伝達するクラッチに適用した実施形態を詳細に説明する。本実施形態に係るクラッチは、入力側が電動モータに連結され、出力側が他の機構に連結され、電動モータから入力側に加えられる回転力を出力側に伝達する一方、他の機構から出力側に加えられる回転力を入力側に伝達しないようになっている。本実施形態に係るクラッチは、例えば、電動モータの動力によってカーテンを開閉する電動開閉カーテン機構に適用される。
【００２１】
図１に示すように、実施形態に係るクラッチ１は、第１ハウジング２及び第２ハウジング３からなるハウジング４と、入力軸５と、出力軸６と、スリーブ７と、圧縮コイルばね（付勢部材）８とから構成されている。各部材は、それぞれ所定の軸線を有し、各軸線がクラッチ１の回転軸線Ａと一致するように組み付けられる。以下の説明では、各部材を説明する際には、軸線Ａを基準として説明する。また、説明のために、図１に示すように、軸線Ａの方向において、ハウジング４に対して入力軸５が設けられる側を入力側、ハウジング４に対して出力軸６が設けられる側を出力側とする。
【００２２】
第１ハウジング２、第２ハウジング３、入力軸５、出力軸６及びスリーブ７は、樹脂を射出成形することによって形成されている。樹脂は、例えばポリアセタール（ＰＯＭ）等の熱可塑性樹脂であってよい。なお、他の実施形態では、各部材を金属から形成してもよい。
【００２３】
図１及び２に示すように、第１ハウジング２は、軸線Ａを軸線とする円筒形状の内筒１１と、内筒１１の一端を閉塞するように設けられた基板（第１支持部）１２とを備え、内筒１１の他端は開口している。基板１２は、その主面が軸線Ａに対して垂直となるように配置されている。また、基板１２は、内筒１１の径方向外方へと延出し、フランジを形成している。基板１２には、内筒１１と同軸に、円形の貫通孔である第１軸受孔１３が形成されている。第１軸受孔１３の直径は、内筒１１の内径よりも小さく形成されている。
【００２４】
基板１２の主面であって、内筒１１の内周縁と第１軸受孔１３の孔縁とに囲まれた円環状部分における内周側部分は平面に形成されており、外周側部分は後述するようにスリーブ７が当接する座部１４を形成している。座部１４には、内筒１１の径方向に延在する断面三角形の山が、周方向に複数個列設されている。これにより座部１４の表面は、周方向において山及び谷が交互に繰り返すジグザグの波形となっている。
【００２５】
内筒１１には、その外周面から内周面へと貫通すると共に、Ｕ字状をなすスリット１６が形成されており、スリット１６に囲まれた部分には、片持ち片状の弾性爪１７が形成されている。弾性爪１７は、内筒１１の径方向外方へと突出する爪部を備えている。本実施形態では、スリット１６及び弾性爪１７は、内筒１１の軸線Ａを対称軸とした１８０°回転位置にも設けられている。なお、他の実施形態では、スリット１６及び弾性爪１７は、３つ以上形成されてもよく、内筒１１の任意の位置に配置してよい。
【００２６】
図１に示すように、第２ハウジング３は、軸線Ａを軸線とする円筒形状の外筒２１と、外筒２１の一端を閉塞するように設けられた底板（第２支持部）２２とを備え、外筒２１の他端は開口している。底板２２には、外筒２１と同軸に、円形の貫通孔である第２軸受孔２３が形成されている。底板２２の外面側であって、第２軸受孔２３の縁部には、第２軸受孔２３を延長するように円形のボス２４が突設されている。第２軸受孔２３の内端側の開口端は外端側に進むほどテーパ状に縮径されており、外端側の開口端は等径の円孔となっている。
【００２７】
外筒２１には、係止孔２６が設けられている。本実施形態では、係止孔２６は、一対設けられており、軸線Ａを対称軸とした１８０°回転対称位置に形成されている。なお、他の実施形態では、係止孔２６は弾性爪１７の数及び位置に応じて形成すればよい。係止孔２６は、外筒２１の内周面から外周面へと貫通している。なお、他の実施形態では、係止孔２６は、外筒２１の内周面に凹設された有底孔であってもよい。
【００２８】
図７に示すように、第１ハウジング２と第２ハウジング３とは同軸に組み合わされて１つのハウジング４を形成する。第１ハウジング２の内筒１１は第２ハウジング３の外筒２１内に挿入され、第１ハウジング２の弾性爪１７が第２ハウジング３の係止孔２６に係止されることによって、第１ハウジング２と第２ハウジング３との結合状態が維持される。このとき、内筒１１の開口端が第２ハウジング３の底板２２に当接し、外筒２１の開口端が第１ハウジング２の基板１２に当接し、内筒１１の外周面が外筒２１の内周面に摺接することによって、第１ハウジング２と第２ハウジング３とはがたつきなく結合される。
【００２９】
図１及び３に示すように、入力軸５は、軸線Ａを軸線とする円柱状の軸部３１を有している。軸部３１の外周面は、一部が切除されていてもよい。軸部３１の一端には、結合端部３２が形成されている。結合端部３２は、軸部３１よりも扁平状に形成され、その断面は軸部３１の外形内に収まるようになっている。結合端部３２は、軸部３１と同軸に連続する共に、軸部３１よりも小径の円柱をなす中央部３３と、中央部３３の外周部から径方向に突出した突出部３４とを有している。本実施形態では、突出部３４は一対設けられ、中央部３３から互いに相反する方向に突出している。なお、他の実施形態では、突出部３４を１つ、或いは３つ以上としてもよい。突出部３４の軸部３１の径方向における突出端は、軸部３１の外周面まで到達している。軸部３１の他端面には、有底のキー孔３５が形成されている（図８参照）。
【００３０】
軸部３１の外周面には径方向外方に突出するともに、軸部３１の周方向に延在する環状の第１鍔部３６が形成されている。第１鍔部３６の突出端面は、軸線Ａを中心とした円周面を形成している。第１鍔部３６の、軸線Ａ方向において出力側を向く部分には、軸線Ａを回転中心とした環状の端面カムである第１カム３７が形成されている。本実施形態では、第１カム３７は１８０°の周期をもつカムであり、１周期の内に軸線Ａ方向において出力側に突出する１つの山部３８と、入力側に凹んだ１つの谷部３９とを有する。山部３８と谷部３９とは滑らかな曲面で連続している。なお、他の実施形態では、第１カム３７の周期及び形状を適宜変更してもよい。第１鍔部３６の軸線Ａ方向において入力側を向く部分には、軸線Ａと垂直な平面である当接面４１が形成されている。
【００３１】
入力軸５は、軸部３１の第１鍔部３６よりも入力側の端部４２において第１軸受孔１３に回転可能に支持される（図８参照）。軸部３１の第１軸受孔１３に対する挿入深さは、当接面４１が第１軸受孔１３の周縁部に当接することによって規制されている。軸部３１の端部４２が第１軸受孔１３に支持された状態で、第１鍔部３６及び結合端部３２が内筒１１の内部に配置される。
【００３２】
図１及び４に示すように、出力軸６は、軸線Ａを軸線とする円柱状の小径軸部５１と、小径軸部５１の一端に同軸に連続する大径軸部５２とを有する。大径軸部５２の外面は、概ね円周面となっており、一部が切り欠かれている。大径軸部５２の外径は、小径軸部５１の外径よりも大きく形成されている。
【００３３】
図４に示すように、大径軸部５２の端面には、有底の結合孔５３が凹設されている。図８に示すように、結合孔５３には、入力軸５の結合端部３２が挿入される。結合端部３２の突出端が、結合孔５３の底面に摺接することによって、結合端部３２の結合孔５３に対する挿入深さが規制される。図４及び９に示すように、結合孔５３は、大径軸部５２の中央に設けられ、結合端部３２の中央部３３が回転可能に嵌合する中央室５４と、中央室５４の側部に連通すると共に、中央室５４から径方向外方に延出し、突出部３４が遊嵌する側室５５とを有している。本実施形態では、側室５５は、中央室５４から互いに相反する方向に延出するように一対設けられ、結合孔５３の断面は略８字となっている。これにより、結合端部３２の突出部３４が側室５５内を変位する場合には、入力軸５及び出力軸６が軸線Ａ回りに相対回転可能になっており、突出部３４と側室５５の側壁とが当接し、当接が維持される方向に入力軸５又は出力軸６が回転する場合には入力軸５と出力軸６とは軸線Ａ回りに一体回転する。すなわち、結合端部３２と結合孔５３との係合によって、入力軸５と出力軸６とは所定の角度範囲で相対回転可能に同軸に連結されている。図９に示すように、各突出部３４が各側室５５の中央に配置されたときの入力軸５及び出力軸６の相対回転位置を中立位置とする。本実施形態では、中立位置から入力軸５は出力軸６に対して正転方向（軸線Ａに沿って入力側から見て出力軸６に対して入力軸５が時計回りに回転する方向）に３０°、負転方向に（軸線Ａに沿って入力側から見て出力軸６に対して入力軸５が反時計回りに回転する方向）に３０°回転可能となっている。他の実施形態では、結合端部３２の形状、すなわち突出部３４の数や位置、形状に応じて、結合孔５３の形状、すなわち側室５５の数や位置、形状を適宜変更してよい。また、中立位置からの入力軸５及び出力軸６の相対回転可能範囲を適宜変更してよい。
【００３４】
大径軸部５２の外周面には径方向外方に突出すると共に、大径軸部５２の周方向に延在する環状の第２鍔部５６が形成されている。第２鍔部５６の、軸線Ａ方向において入力側を向く部分には、軸線Ａを回転中心とした環状の端面カムである第２カム５７が形成されている。本実施形態では、第２カム５７は１８０°の周期をもつカムであり、１周期の内に軸線Ａ方向において入力側に突出する１つの山部５８と、出力側に凹んだ１つの谷部５９とを有する。山部５８と谷部５９とは滑らかな曲面で連続している。なお、他の実施形態では、第２カム５７の周期及び形状を適宜変更してもよい。第２鍔部５６の軸線Ａ方向において出力側を向く部分には、軸線Ａを中心とした環状当接部６１が突設されている。環状当接部６１の突出端は、軸線Ａと垂直な仮想平面上に配置されている。また、第２鍔部５６の環状当接部６１によって囲まれた部分には、小径軸部５１の外周部へと延びる複数の補強リブ６２が突設されている。複数の補強リブ６２は、小径軸部５１の外周部に放射状に配置されている。補強リブ６２により、第２鍔部５６及び第２カム５７の剛性が高められ、変形が抑制される。小径軸部５１の端面には、有底のキー孔６３が形成されている（図８参照）。
【００３５】
出力軸６は、小径軸部５１において第２ハウジング３の第２軸受孔２３に回転可能に支持される。このとき、環状当接部６１が第２軸受孔２３の周縁部に当接することによって小径軸部５１の第２軸受孔２３に対する挿入深さが規制される。
【００３６】
図８に示すように、第１ハウジング２に入力軸５が支持され、第２ハウジング３に出力軸６が支持され、第１ハウジング２と第２ハウジング３とが結合された状態では、入力軸５の当接面４１が第１軸受孔１３の周縁部に当接し、出力軸６の環状当接部６１が第２軸受孔２３の周縁部に当接し、入力軸５の結合端部３２の突出端が出力軸６の結合孔５３の底部に当接するため、入力軸５及び出力軸６はハウジング４に対して軸線Ａ方向に移動不能となっている。また、入力軸５及び出力軸６が連結された状態で、中立位置に位置するときには、軸線Ａ方向において第１カム３７の山部３８と第２カム５７の谷部５９とが軸線Ａ方向において正対するようにようになっている。
【００３７】
図１、５及び６に示すように、スリーブ７は軸線Ａを軸線とした円筒形をなす。スリーブ７は、その内部に第１鍔部３６及び大径軸部５２を受容可能な大きさに内径が設定される共に、内筒１１内に挿入可能な大きさに外径が設定されている。スリーブ７の内径は、その内周面が第１鍔部３６及び大径軸部５２の外周面に摺接可能な大きさに形成されていることが好ましい。また、スリーブ７の外径は、その外周面が内筒１１の内周面に摺接可能な大きさに形成してもよい。スリーブ７は、連結された入力軸５及び出力軸６に、同軸かつ軸線Ａ回りに回転可能に支持されている。
【００３８】
スリーブ７の内周面には、軸線Ａ側へと内向きに突出すると共に、周方向に延在する環状の第３鍔部７１が形成されている。第３鍔部７１の突出端（内端）は、軸部３１の外周面と摺接可能な円周面に形成されている。第３鍔部７１の第１カム３７と対向する部分（軸線Ａ方向において入力側を向く部分）には、第３カム７２が形成されている。第３カム７２は、第１カム３７と相補的な形状を有する軸線Ａを中心とした環状の端面カムであり、軸線Ａ方向において入力側に突出した山部７３と、出力側に凹んだ谷部７４とを有している。
【００３９】
図６及び８に示すように、第３鍔部７１の軸線Ａ方向において出力側を向く部分は、軸線Ａと垂直をなす平面に形成された環状のばね座７５となっている。ばね座７５は、軸線Ａ方向において大径軸部５２の端面と対向している。
【００４０】
スリーブ７の出力側の端部は、第２カム５７と対向し、その端面は第４カム７７となっている。第４カム７７は、第２カム５７と相補的な形状を有する軸線Ａを中心とした環状の端面カムであり、軸線Ａ方向において出力側に突出した山部７８と、入力側に凹んだ谷部７９とを有している。第３カム７２と第４カム７７とは、軸線Ａ方向において山部７３と谷部７９とが対応し、谷部７４と山部７８とが対応するように設けられている。
【００４１】
スリーブ７の他端は、第１ハウジング２の座部１４と対向し、座部１４に係合可能な係合部８０となっている。係合部８０は、座部１４と相補的な形状に形成され、山及び谷が交互に配設されたジグザグ形の波形となっている。
【００４２】
スリーブ７は、第３カム７２が入力軸５の第１カム３７と対向し、第４カム７７が出力軸６の第２カム５７と対向しているため、入力軸５及び出力軸６に対する軸線Ａ方向の変位が所定の範囲に制限されている。第３カム７２の山部７３が第１カム３７の谷部３９と対向し、第４カム７７の山部７８が第２カム５７の谷部５９と対向するように、スリーブ７は入力軸５及び出力軸６に配置される。スリーブ７の入力軸５及び出力軸６に対する軸線Ａ回りの回転範囲は、第３カム７２の山部７３が第１カム３７の山部３８に突き当たり、第４カム７７の山部７８が第２カム５７の山部５８に突き当たることによって規制されている。すなわち、第３カム７２の山部７３は周方向に第１カム３７の山部３８を越えることができず、第４カム７７の山部７８は周方向に第２カム５７の山部５８を越えることができないようになっている。
【００４３】
図１及び８に示すように、圧縮コイルばね８は、入力軸５の軸部３１の外周面とスリーブ７の内周面との間に画成される環状の空間に軸部３１を囲むように配置され、その一端は大径軸部５２の端面に当接し、他端はスリーブ７のばね座７５に当接する。これにより、スリーブ７は、圧縮コイルばね８によって出力軸６に対して軸線Ａ方向に入力側、すなわち基板１２側に付勢されている。
【００４４】
次に、図１０及び１１を参照し、以上のように構成したクラッチ１の作用効果について説明する。本実施形態に係るクラッチ１は、ハウジング４が他の装置等に固定された状態で使用される。入力軸５にはキー孔３５に嵌合する電動モータの出力軸等の任意の回転部材が結合され、出力軸６にはキー孔６３に嵌合する他の任意の回転部材が結合される。
【００４５】
図１０及び１１は、各状態（Ａ）〜（Ｄ）における入力軸５、出力軸６、スリーブ７、第１カム３７、第２カム５７、第３カム７２、第４カム７７、係合部８０、座部１４の位置関係と、結合端部３２及び結合孔５３の位置関係とを模式的に示す図である。図１０（Ａ）は、クラッチ１の初期状態を表す。初期状態においては、入力軸５と出力軸６とは、中立位置にあり、第１カム３７の山部３８と第２カム５７の谷部５９とが軸線Ａ方向において正対している。スリーブ７は、圧縮コイルばね８に付勢されて入力側（基板１２側）に変位し、第３カム７２が第１カム３７と全周にわたって接触した状態、すなわち軸線Ａ方向において第１カム３７と最も接近した状態となっている。このとき、スリーブ７は、係合部８０において第１ハウジング２の座部１４に係合し、第１ハウジング２（ハウジング４）に対して回転不能となっている。
【００４６】
初期状態において、入力軸５に、ハウジング４に対して正転方向（軸線Ａ方向に沿って入力側から見て入力軸５をハウジング４に対して軸線Ａ回りの時計回り方向）に回転させる回転力が加えられると、中立位置から結合端部３２の突出部３４が結合孔５３の側室５５の壁面に当接するまでの回転範囲（３０°）においては、入力軸５が出力軸６に対して相対回転する。すなわち、入力軸５が出力軸６に対して空転する。このとき、スリーブ７は、係合部８０が座部１４に係合しているため、入力軸５と共に回転することができず、入力軸５と共に回転する第１カム３７に第３カム７２が押圧され、圧縮コイルばね８の付勢力に抗して出力側に変位する。これにより、図１０（Ｂ）に示すように、係合部８０と座部１４との係合が解除され、スリーブ７は入力軸５と共に一体回転するようになる。結合端部３２の突出部３４が結合孔５３の側室５５の壁面に当接した後は、出力軸６は入力軸５の正転に応じて一体回転する。以上のようにして、入力軸５に回転力が加えられた場合には、出力軸６も一体となって回転する。このとき、第１カム３７の山部３８と第２カム５７の谷部５９とは、軸線Ａ回りに３０°偏倚した状態となる。
【００４７】
入力軸５の回転速度が一定となり、スリーブ７が入力軸５と共に回転するようになると、第１カム３７が第３カム７２を出力側に押圧する力が減少し、圧縮コイルばね８の付勢力によってスリーブ７が入力側に変位することがある。この場合には、係合部８０と座部１４とが接触した時点で入力軸５とスリーブ７との間に速度差が生じ、スリーブ７は第３カム７２において第１カム３７に押圧され、再び入力側へと変位する。このようなスリーブ７の入力側への変位を抑制するために、スリーブ７の外周面と第１ハウジング２の内筒１１の内周面との間に摩擦力を発生させてもよい。スリーブ７と内筒１１との間で摩擦力を発生させることによって、入力軸５は回転中常にスリーブ７を出力側に押圧することができる。
【００４８】
図１０（Ｂ）の状態において入力軸５に加えられる回転力が消滅すると、入力軸５は停止し、これに伴って出力軸６も停止する。この状態では、スリーブ７の第３カム７２を出力側に押圧する力がなくなるため、スリーブ７は、圧縮コイルばね８に付勢されて入力側に変位する。このとき、第３カム７２が第１カム３７上を摺動し、スリーブ７は入力軸５に対して軸線Ａ回りに回転しつつ、入力側に変位する。そして、図１０（Ｃ）に示すように、第３カム７２が第１カム３７と全周にわたって接触した状態、すなわち軸線Ａ方向において第１カム３７と最も接近した状態となる。この状態では、スリーブ７は、係合部８０において第１ハウジング２の座部１４に係合し、第１ハウジング２に対して回転不能となる。
【００４９】
図１０（Ｃ）の状態において、入力軸５にハウジング４に対して正転方向に回転力が加えられた場合には、入力軸５は初期状態における場合と同様に第１カム３７においてスリーブ７を出力側に変位させる。このとき、スリーブ７は入力軸５に対して回転しつつ出力側に変位し、図１０（Ｂ）と同様の状態となる。
【００５０】
入力軸５をハウジング４に対して負転方向（軸線Ａ方向に沿って入力側から見て入力軸５をハウジング４に対して軸線Ａ回りの時計回り方向）に回転させた場合も、正転方向に回転させた場合と同様に、出力軸６が回転する。また、入力軸５に加えられる回転力がなくなった場合も同様にスリーブ７が第１ハウジング２に対して回転不能となる。
【００５１】
次に、入力軸５の回転が停止した状態（図１０（Ａ）及び（Ｃ））で、出力軸６に回転力が加えられた場合について説明する。
【００５２】
図１０（Ａ）に示す初期状態において、出力軸６をハウジング４に対して正転方向に回転させた場合には、図１１（Ｄ）に示すように、出力軸６の第２カム５７がスリーブ７の第４カム７７に当接する。初期状態においては、スリーブ７が係合部８０において座部１４に係合し、軸線Ａ回りの回転が規制されているため、図１１（Ｄ）の状態では出力軸６の回転はスリーブ７によって規制される。このとき、出力軸６は、第２カム５７で第４カム７７を押圧し、スリーブ７を入力側に押圧するため、係合部８０と座部１４との係合がより強化される。また、出力軸６がハウジング４に対して正転して第２カム５７が第４カム７７に当接するまでの間は、結合端部３２が結合孔５３内を空転し、入力軸５は出力軸６の回転に関わらず回転しない。以上のようにして、出力軸６に加えられた回転力が入力軸５に伝達されることはない。なお、出力軸６をハウジング４に対して負転方向に回転させた場合も同様である。
【００５３】
図１０（Ｃ）に示す第１カム３７の山部３８と第２カム５７の谷部５９とが軸線Ａ回りに３０°偏倚した状態において、出力軸６をハウジング４に対して正転方向に回転させた場合には、図１１（Ｄ）に示すように、出力軸６の第２カム５７がスリーブ７の第４カム７７に当接し、出力軸６の回転が規制される。出力軸６がハウジング４に対して正転して第２カム５７が第４カム７７に当接するまでの間は、結合端部３２が結合孔５３内を空転し、入力軸５は出力軸６の回転に関わらず回転しない。結合端部３２が結合孔５３内を空転する間に、出力軸６と入力軸５との位置関係は一度、中立状態に復帰する。以上のようにして、出力軸６に加えられた回転力が入力軸５に伝達されることはない。
【００５４】
図１０（Ｃ）に示す第１カム３７の山部３８と第２カム５７の谷部５９とが軸線Ａ回りに３０°偏倚した状態において、出力軸６をハウジング４に対して負転方向に回転させる場合には、既に第２カム５７が第４カム７７に当接しているため、出力軸６の負転は規制される。以上のように、出力軸６に加えられた回転力が入力軸５に伝達されることはない。
【００５５】
以上に説明したように、本実施形態に係るクラッチ１は、入力軸５に外部から回転力が加えられた場合には回転力を出力軸６に伝達し、出力軸６に外部から回転力が加えられた場合には回転力を入力軸５に伝達する。特に、出力軸６に外部から回転力が加えられる場合には、出力軸６の回転を規制するスリーブ７が、出力軸６の第２カム５７に押圧されて、第１ハウジング２（ハウジング４）との係合をより強めるため、出力軸６の回転を確実に規制することができる。
【００５６】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、実施形態に係る係合部８０及び座部１４の構成は例示であり、様々な変形実施が可能である。例えば、係合部８０及び座部１４の山部及び谷部を削除して平面同士が当接するようにしてもよい。この場合には各平面の摩擦力を高めるために表面をサンドブラスト等によって粗面化したり、ゴム等の高摩擦力部材を配置してもよい。また、スリーブ７の入力側の端部を先細となるテーパ面（円錐面）に形成し、座部１４をテーパ面と相補的な形状を有する円錐台状の凹部としてもよい。その他、各カムの形状は例示であって、実施形態の形状に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５７】
１…クラッチ、２…第１ハウジング、３…第２ハウジング、４…ハウジング、５…入力軸、６…出力軸、７…スリーブ、８…圧縮コイルばね（付勢部材）、１２…基板（第１支持部）、１３…第１軸受孔、１４…座部、２２…底板（第２支持部）、２３…第２軸受孔、３２…結合端部、３７…第１カム、５１…小径軸部、５２…大径軸部、５３…結合孔、５７…第２カム、６２…補強リブ、７２…第３カム、７５…ばね座、７７…第４カム、８０…係合部、Ａ…軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１支持部及び第２支持部を備えたハウジングと、
前記第１支持部に軸線回りに回転可能かつ軸線方向に移動不能に支持された入力軸と、
前記入力軸と同軸になるように前記第２支持部に軸線回りに回転可能かつ軸線方向に移動不能に支持され、前記入力軸に対して軸線回りに所定の角度範囲で相対回転可能に連結された出力軸と、
前記入力軸及び前記出力軸の少なくとも一方に回転可能かつ前記入力軸及び前記出力軸の軸線方向に変位可能に支持されたスリーブと、
前記入力軸又は前記出力軸と前記スリーブとの間に設けられ、前記スリーブを前記第１支持部側に付勢する付勢部材とを有し、
前記入力軸は、第１カムを備え、
前記出力軸は、第２カムを備え、
前記スリーブは、前記第１支持部と係合して前記第１支持部に対する前記スリーブの回転に抵抗力を発生する係合部と、前記第１カムと係合する第３カムと、前記第２カムと係合する第４カムとを備え、
初期状態においては、前記付勢部材に付勢された前記スリーブが前記第１支持部側に位置して、前記係合部が前記第１支持部に係合し、
前記入力軸に前記ハウジングに対する回転力が加えられた場合には、前記第１カムが前記第３カムを駆動して前記スリーブを前記付勢部材の付勢力に抗して前記第２支持部側に変位させて前記係合部と前記第１支持部との係合を解除すると共に、前記出力軸を前記入力軸と共に回転させ、
前記出力軸に前記ハウジングに対する回転力が加えられた場合には、前記第２カムが前記第４カムを押圧して前記スリーブを前記第１支持部側に押圧し、前記係合部と前記第１支持部の係合が維持されると共に、前記第４カムに前記第２カムが突き当たることによって、前記出力軸の前記ハウジングに対する回転が阻止されることを特徴とするクラッチ。
【請求項２】
前記係合部は、前記スリーブの端面に形成された摩擦係合部であり、前記第１支持部に当接することによって前記スリーブと前記第１支持部との間に摩擦力を発生することを特徴とする請求項１に記載のクラッチ。
【請求項３】
前記摩擦係合部は、前記スリーブの径方向に延在する山及び谷を複数備え、
前記第１支持部は、前記山及び谷と噛み合う座部を備えることを特徴とする請求項２に記載のクラッチ。
【請求項４】
前記第１カム、前記第２カム、前記第３カム及び前記第４カムは、前記入力軸及び前記出力軸の軸線を中心とした環状の端面カムであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つの項に記載のクラッチ。
【請求項５】
前記第２カムは、前記第３カムと対向する側と相反する側に補強リブを備えることを特徴とする請求項４に記載のクラッチ。
【請求項６】
前記付勢部材は、圧縮コイルばねであり、前記入力軸の外周面と前記スリーブの内周面との間に形成される空隙に前記入力軸を囲むように配置され、一端が前記スリーブに当接する一方、他端が前記出力軸に当接することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つの項に記載のクラッチ。
【請求項１】
第１支持部及び第２支持部を備えたハウジングと、
前記第１支持部に軸線回りに回転可能かつ軸線方向に移動不能に支持された入力軸と、
前記入力軸と同軸になるように前記第２支持部に軸線回りに回転可能かつ軸線方向に移動不能に支持され、前記入力軸に対して軸線回りに所定の角度範囲で相対回転可能に連結された出力軸と、
前記入力軸及び前記出力軸の少なくとも一方に回転可能かつ前記入力軸及び前記出力軸の軸線方向に変位可能に支持されたスリーブと、
前記入力軸又は前記出力軸と前記スリーブとの間に設けられ、前記スリーブを前記第１支持部側に付勢する付勢部材とを有し、
前記入力軸は、第１カムを備え、
前記出力軸は、第２カムを備え、
前記スリーブは、前記第１支持部と係合して前記第１支持部に対する前記スリーブの回転に抵抗力を発生する係合部と、前記第１カムと係合する第３カムと、前記第２カムと係合する第４カムとを備え、
初期状態においては、前記付勢部材に付勢された前記スリーブが前記第１支持部側に位置して、前記係合部が前記第１支持部に係合し、
前記入力軸に前記ハウジングに対する回転力が加えられた場合には、前記第１カムが前記第３カムを駆動して前記スリーブを前記付勢部材の付勢力に抗して前記第２支持部側に変位させて前記係合部と前記第１支持部との係合を解除すると共に、前記出力軸を前記入力軸と共に回転させ、
前記出力軸に前記ハウジングに対する回転力が加えられた場合には、前記第２カムが前記第４カムを押圧して前記スリーブを前記第１支持部側に押圧し、前記係合部と前記第１支持部の係合が維持されると共に、前記第４カムに前記第２カムが突き当たることによって、前記出力軸の前記ハウジングに対する回転が阻止されることを特徴とするクラッチ。
【請求項２】
前記係合部は、前記スリーブの端面に形成された摩擦係合部であり、前記第１支持部に当接することによって前記スリーブと前記第１支持部との間に摩擦力を発生することを特徴とする請求項１に記載のクラッチ。
【請求項３】
前記摩擦係合部は、前記スリーブの径方向に延在する山及び谷を複数備え、
前記第１支持部は、前記山及び谷と噛み合う座部を備えることを特徴とする請求項２に記載のクラッチ。
【請求項４】
前記第１カム、前記第２カム、前記第３カム及び前記第４カムは、前記入力軸及び前記出力軸の軸線を中心とした環状の端面カムであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つの項に記載のクラッチ。
【請求項５】
前記第２カムは、前記第３カムと対向する側と相反する側に補強リブを備えることを特徴とする請求項４に記載のクラッチ。
【請求項６】
前記付勢部材は、圧縮コイルばねであり、前記入力軸の外周面と前記スリーブの内周面との間に形成される空隙に前記入力軸を囲むように配置され、一端が前記スリーブに当接する一方、他端が前記出力軸に当接することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つの項に記載のクラッチ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−６１０４９（Ｐ２０１３−６１０４９Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０１３８３（Ｐ２０１１−２０１３８３）
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（０００１３５２０９）株式会社ニフコ (972)
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（０００１３５２０９）株式会社ニフコ (972)
[ Back to top ]