JP2009008124A - 一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】静音性及び耐久性にも優れた一方向クラッチを提供する。
【解決手段】一方向クラッチ１は、ＰＴＯ出力軸４１とＰＴＯ伝動軸４２との間に介在し、ＰＴＯ出力軸４１には駆動側クラッチ体２がスプライン係合され、ＰＴＯ伝動軸４２には従動側クラッチ体３がスプライン係合されると共に、両クラッチ体２，３は対向して配置されている。従動側クラッチ体３のボス部３ｂの外周面３ｂ_２にはリターンスプリングが設けられ、内周面３ｂ_３には対向スプリング５が設けられており、逆転時に従動側クラッチ体３が、駆動側クラッチ体２に近接しても、対向スプリング５の復元力によって両クラッチ体２，３が互いに接触することはない。
【選択図】図１

Description

トラクタ等の作業車輌に用いられて好適な一方向クラッチに関し、詳しくは、駆動側及び従動側のクラッチ体に爪部が設けられた一方向クラッチに関する。

従来、駆動軸（原動軸）及び従動軸に円盤状のクラッチ体を対向して配設し、該両クラッチ体の対向面に単一の爪部を設けると共に、爪部の底部（対向端部間）に緩衝部材を配置した一方向クラッチが案出されている（特許文献１参照）。

該一方向クラッチは、駆動軸から従動軸への動力伝達に対しては上記爪部が係合し動力伝達すると共に、従動軸から駆動軸への動力伝達に対しては該爪部が係合せずに両クラッチ体同士が空転し、クラッチが切断されるように構成されている。この爪部はクラッチ体の対向面の略々全周に亘って設けられ、緩やかに傾斜した滑動斜面を有しており、該滑動斜面の始端部と、終端部の間の対向面である爪部の底部（対向端部間）には緩衝部材が配置されている。

実開平２−７４６２８号公報

特許文献１の発明では、クラッチ切断時に両クラッチ体が空転する際、両爪部が互いに乗り越えて一方のクラッチ体の爪部と他方のクラッチ体の爪部の底部とが衝突し、該衝突により発生する打音を爪部の底部に緩衝部材を配置することによって緩和していた。

しかし、上記のように緩衝部材を爪部の底部に配置しても、クラッチ切断時、クラッチ体同士は依然として衝突を繰り返すため、一定の打音が生じてしまうと共に、緩衝部材の磨耗も避けることができなかった。また、複数の爪部を有する一方向クラッチの場合、爪部の数だけ緩衝部材を設けなければならず、部品点数及び製造コストが増大してしまう。

そこで、本発明は、両クラッチ体の爪部が互いに係合するように付勢する第１付手段に加えて、両クラッチ体の一方の爪部の頂部が他方の爪部の底部に当接しないように付勢する第２付勢手段を新たに設けることによって、静音性及び耐久性にも優れた一方向クラッチを提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、駆動軸（４１）及び従動軸（４２）にクラッチ体（２，３）を対向して配設すると共に、該両クラッチ体（２，３）の対向面（２ｃ，３ｃ）に設けた爪部（１０，１１）によって、前記駆動軸（４１）から前記従動軸（４２）への動力伝達に対して係合し、逆方向の動力伝達に対して切断する一方向クラッチ（１）において、
前記両クラッチ体（２，３）の爪部（１０，１１）が互いに係合するように付勢する第１の付勢手段（４）と、
前記第１の付勢手段（４）の付勢力に抗して、前記両クラッチ体（２，３）の一方の爪部（１１）の頂部（１１ｂ）が他方の爪部（１０）の底部（２ｃ_１）に当接しないように付勢する第２の付勢手段（５）と、を備え、
前記一方向クラッチ（１）の切断時に前記両クラッチ体（２，３）が近接しても、前記一方の爪部（１１）の頂部（１１ｂ）が前記他方の爪部（１０）の底部（２ｃ₁）に接触しないように構成した、ことを特徴とする一方向クラッチにある。

請求項２に係る発明は、前記第１の付勢手段（４）及び第２の付勢手段（５）は、それぞれコイルスプリングからなり、
前記第１のスプリング（４）の復元力は、前記両クラッチ体（２，３）の爪部（１０，１１）と、前記爪部（１０，１１）の底部（２ｃ_１，３ｃ_１）とが近接した際に最小となり、該両クラッチ体（２，３）の爪部（１０，１１）の頂部（１０ｂ，１１ｂ）が当接する際に最大となるように該両クラッチ体（２，３）間の距離に比例して増減し、
前記第２のスプリング（５）の復元力は、該第１のスプリング（４）の復元力が最大の際に最小となり、該第１のスプリング（４）の復元力が最小の際に最大となるように該第１のスプリング（４）の復元力と反比例して増減すると共に、
該第１及び第２のスプリング（４，５）の復元力の釣合い位置（ロ）において前記一方の爪部（１１）の頂部（１１ｂ）と、前記他方の爪部（１０）の底部（２ｃ_１）との間には一定の隙間（ｓ）が生じるように構成された、
ことを特徴とする請求項１記載の一方向クラッチにある。

請求項３に係る発明は、前記一方向クラッチ（１）は、エンジンからの動力を作業機の動力取り出し軸（４３）に伝達するＰＴＯ動力伝動経路間（Ａ）の前記駆動軸（４１）と前記従動軸（４２）との間に介在し、前記第１の付勢手段（４）が前記従動側クラッチ体（３）の外周側に配設されると共に、前記第２の付勢手段（５）は前記従動側クラッチ体（３）の内周側に配設され、該第１及び第２の付勢手段（４，５）が該従動側クラッチ体（３）を挟んで対向して形成される、ことを特徴とする請求項１又は２記載の一方向クラッチにある。

なお、括弧内の符号等は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲に何等影響を及ぼすものではない。

請求項１に係る発明によると、通常、クラッチ体に爪部を有した一方向クラッチは、切断時においてクラッチ体が爪部を乗り越えて空転する際に、クラッチ体同士が近接し、一方のクラッチ体の爪部頂部と、他方のクラッチ体の爪部の底部とが接触して打音を生じていたが、
両クラッチ体を軸方向に近接させる第１の付勢手段の他に、該両クラッチ体を軸方向に離間させる方向に付勢する第２の付勢手段を設けたことによって、爪部を乗り越える際のクラッチ体間の接触を解消し、打音による騒音を大幅に低減すると共に、クラッチ体の耐久性をも向上することができる。

請求項２に係る発明によると、第１及び第２の付勢手段をコイルスプリングによって構成し、該第１の付勢手段の復元力と、該第２の付勢手段の復元力と、の関係を、その釣合い位置において前記一方のクラッチ体の爪部の頂部と、前記他方のクラッチ体の爪部の底部と、の間に一定の隙間が生じるようにしたことにより、クラッチ体間の接触により生じていた打音を低減することができると共に、該クラッチ体間の摺動により生じていた磨耗を低減させることもできる。

請求項３に係る発明によると、第１の付勢手段を前記従動側クラッチ体の外周側に配設し、第２の付勢手段を前記従動側クラッチ体の内周側に配設し、該第１及び第２の付勢手段が該従動側クラッチ体を挟んで対向して形成されることにより、簡単な構造でクラッチ体間の接触に起因する打音による騒音を低減することができると共に、クラッチ体の耐久性を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図５に示すようにトラクタ２０は、前輪２１及び後輪２２に支持された走行機体２３を有しており、走行機体２３の前部にはボンネット２４に覆われてエンジン及びバッテリー５０が配置されている。該エンジンの下方から後方に向かっては、ミッションケース３１が延設されていると共に、機体中央部から後方にかけて、ステアリングハンドル２５及び運転席２６からなる操縦部が設けられている。

また、運転席２６の後方には安全フレーム２８が設けられ、機体後部には作業機を取付ける三点リンク機構２９及び該作業機を駆動させるＰＴＯ軸（動力取り出し軸）４３が設けられている。

なお、上記バッテリー５０は、図６に示すようにバッテリー収納用の凹部に納められており、該凹部の底面５２はスプリング５３により上方に付勢されている。また、鍵爪部５１ａを有した板状部材である一対のバッテリー保持部材５１，５１が該凹部の上面５４にスプリングヒンジによって取付けられており、バッテリー５０側に回動することによって、バッテリー５０の上面を該鍵爪５１ａによって常に下方に付勢している。

従って、バッテリー５０は、上述した底面５２からの上方への付勢力と、バッテリー保持部材５１からの下方への付勢力と、が相俟って確実に保持されると共に、オペレータは、バッテリー保持部材５１のヒンジを開閉することによって容易にバッテリー５０を脱着することができ、従来のようなボルトによって固定された保持部材を外す手間がなくなった。

図４に示すように、上記ミッションケース３１の内部には、エンジンからの動力を伝達する伝動軸３２、主変速装置としての油圧式無段変速装置（ＨＳＴ）３３、副変速装置３４、ＰＴＯ切換え装置４０等からなるトランスミッション３０が設けられており、該油圧式無段変速装置３３により走行動力伝動経路Ｂと、ＰＴＯ動力伝動経路Ａとに分岐して動力伝達をしている。

上記走行動力伝動経路Ｂは、エンジンからの動力を後輪駆動軸２２ａへと動力伝達し、ＰＴＯ動力伝動経路Ａは、エンジンからの動力を作業機を駆動するためのＰＴＯ軸４３へと伝達する。また、油圧式無段変速装置３３は、走行出力ギヤ３５を介して走行動力伝動経路Ｂへと動力伝達をし、ＰＴＯ出力軸（駆動軸）４１を介してＰＴＯ動力伝動経路Ａへと動力伝達する。

走行動力伝動経路Ｂに設けられた副変速装置３４は、走行出力ギヤ３５によって回転が伝達される走行伝動軸３６と、該走行伝動軸３６と平行に配設された走行出力軸３７とを有している。走行伝動軸３６にはそれぞれ歯数の異なる３つのギヤ３６ａ，３６ｂ，３６ｃが設けられ、ギヤ３６ａは走行出力ギヤ３５と常時噛合していると共に、一体に形成されたギヤ３６ｂ，３６ｃは、走行出力軸３７に軸方向移動自在に形成されたギヤ３７ａ，３７ｂと選択的に噛合するように構成されている。

該走行出力軸３７は、不図示のディファレンシャルギアなどを介して後輪駆動軸２２ａに動力伝達をし、走行動力伝動経路Ｂが構成される。

一方、ＰＴＯ動力伝動経路Ａに設けられたＰＴＯ切換え装置４０は、ＰＴＯ伝動軸４２（従動軸）と、該ＰＴＯ伝動軸４２と平行に配置されたＰＴＯ軸４３とを有しており、ＰＴＯ伝動軸４２は後述する一方向クラッチ１を介してＰＴＯ出力軸４１と接続している。

ＰＴＯ伝動軸４２には互いに歯数の異なるギヤ４２ａ，４２ｂが設けられており、ギヤ４２ａは軸方向移動自在で、ＰＴＯ軸４３にベアリングを介して回転自在に設けられたギヤ４３ａと選択的に係合・離脱可能に構成されている。また、ギヤ４２ｂは、ＰＴＯ伝動軸４２に固定して設けられており、同じくＰＴＯ軸４３にベアリングを介して設けられたギヤ４３ｂと噛合している。ＰＴＯ軸４３のギヤ４３ａ，４３ｂとの間にはギヤ４３ｂに対して選択的に係合・離脱可能なシフト部材４３ｃが軸方向移動自在に配置されており、これにより、エンジンからの動力がＰＴＯ軸４３へと伝達され、ＰＴＯ動力伝動経路Ａが構成されている。

次に本発明の要部である一方向クラッチについて説明する。

一方向クラッチ１は、上述したようにＰＴＯ動力伝動経路ＡのＰＴＯ出力軸４１と、ＰＴＯ伝動軸４２との間に介在しており、図１に示すように、駆動側クラッチ体２と従動側クラッチ体３とが互いに対向して設けられている。

駆動側クラッチ体２は、円筒形のボス部２ｂと、円盤状のクラッチ部２ａとからなり、該ボス部２ｂの内径部には内スプライン２ｂ_１が形成されて、ＰＴＯ出力軸４１のＸ２方向端に形成された外スプライン４１ａとスプライン係合している。また、駆動側クラッチ体２のクラッチ部２ａの内径部かつボス部の前端部には抜止め８が形成されており、駆動側クラッチ体２がＸ１方向に移動することを防止している。

一方、従動側クラッチ体３も、円筒状のボス部３ｂと、円盤状のクラッチ部３ａとからなり、ボス部３ｂの内径部には内スプライン３ｂ_１が形成され、ＰＴＯ伝動軸４２のＸ１方向端に形成された外スプライン４２ａとスプライン係合している。

該従動側クラッチ体３のボス部３ｂの外周面（外周側）３ｂ_２とＰＴＯ伝動軸４２に固設された係止部材７との間にはリターンスプリング（第１の付勢手段）４が配設されており、従動側クラッチ体３を常にＸ１方向へと付勢している。また、ＰＴＯ伝動軸４２のＸ１方向端においてスナップリング９によりＸ１軸方向に固定された係止板６と、ボス部材３ｂの内周面（内周側）３ｂ_３との間には対向スプリング（第２の付勢手段）５が配設されており、従動側クラッチ体３をＸ２方向へと常に付勢している。

図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように駆動側及び従動側の両クラッチ体２，３の対向面２ｃ，３ｃには複数の爪部１０，１１が設けられている。該爪部１０，１１は、滑動斜面１０ａ，１１ａと、頂部１０ｂ，１１ｂと、係合面１０ｃ，１１ｃとからなり、駆動側及び従動側のクラッチ体２，３の頂部１０ｂ，１１ｂと対向面３ｃ，２ｃに形成される爪部３，２の底部３ｃ_１，２ｃ_１とは、スプリング４，５の復元力の関係により図２（ｃ）に示すように一定の隙間ｓを有するように構成されている。

なお、該一定の隙間ｓは、爪部１０，１１の係合面１０ｃ，１１ｃの高さｔよりも大きく形成されることはなく、
０＜ｓ＜ｔ
の関係となるように構成され、隙間ｓが係合面１０ｃ，１１ｃよりも大きくなって一方向クラッチ１が係合できなくなることはない。また、両クラッチ体２，３が近接した際の慣性によって生じる振り幅と、一方向クラッチ１の動力伝達率を考慮して隙間ｓは設定されることが望ましい。

以下、図２及び図３に基づいて本発明に係る一方向クラッチの作用について説明する。

例えば、オペレータが、ロータリ耕耘機（作業機）をＰＴＯ軸４３に装着して作業を開始すると、一方向クラッチ１の爪部１０，１１の係合面１０ｃ，１１ｃが係合し、両クラッチ体２，３が一体に回転をして（クラッチ係合時）、エンジンからの動力がＰＴＯ動力伝動経路Ａにより作業機に伝達される。

耕耘作業が終わるとオペレータは、ロータリ部材が圃場の土に食い込まないようにロータリ部材の回転を停止する前に作業機を上昇させる。作業機が上昇するとロータリ部材への土からの負荷がなくなると共に、該ロータリ部材には慣性力が働くため、ＰＴＯ伝動軸４２とＰＴＯ出力軸４１との相対的な回転が逆転し、一方向クラッチが切断される（以下、図２のように模式的に駆動側クラッチ体２を固定した状態で考え、一方向クラッチ１が係合する方向を正転、一方向クラッチ１が切断する方向を逆転という）。

図２（ａ）に示すようにＰＴＯ伝動軸４２が逆転すると、従動側クラッチ体３の爪部１１が駆動側クラッチ体２の爪部１０の滑動斜面１０ａを登り始める。このとき、リターンスプリング４と、対向スプリング５との復元力の関係は、徐々にリターンスプリング４の復元力が大きく、対向スプリング５の復元力が小さくなる方向へと移動して行き、図３における、ロ位置（釣合い位置）からハ位置に向って移動していく状態となる。

図２（ｂ）に示すように従動側クラッチ体３の爪部１１が駆動側クラッチ体２の爪部１０の滑動斜面１０ａを登り、頂部１０ｂに達するとリターンスプリング４及び対向スプリング５の復元力の関係は、図３に示すハ位置の関係となり、リターンスプリング４の復元力が最大、対向スプリング５の復元力が最小となる。

次に、従動側クラッチ体３の爪部１１が駆動側のクラッチ体２の爪部１０を乗り越えると、該従動側クラッチ体の爪部１１は、駆動側クラッチ体２の対向面２ｃに向って下降し、従動側クラッチ体３が駆動側クラッチ体２へと近接する。このとき、両スプリング４，５の復元力の関係は、図３に示すイ位置のような関係へと向おうとするが対向スプリング５の復元力の高まりによってロ位置へと最終的に戻る。

このリターンスプリング４と対向スプリング５の復元力の釣合いにより、従動側クラッチ体３の頂部１１ｂが駆動側クラッチ体２の対向面２ｃに近接しても該従動側クラッチ体３の頂部１１ｂと駆動側クラッチ体２の爪部１０の底部２ｃ_１との間には一定の隙間ｓが生じ、両クラッチ体２，３は接触しない。このように一方向クラッチ１は、逆転時（クラッチ切断時）に端面接触による打音を発生することなく空転する。

また、上記のように一方向クラッチ１を設けたことにより、リターンスプリング４と、対向スプリング５との復元力の釣合いによって、従動側クラッチ体３の爪部１１の頂部１１ｂと、駆動側クラッチ体２の爪部の底部２ｃ_１との間に隙間ｓを形成することが可能となった。

それにより、上記従動側クラッチ体３の爪部１１が駆動側クラッチ体２の爪部１０を乗り越えて、両クラッチ体２，３が近接しても、該クラッチ体２，３は端面接触することがなく（もしくは緩衝されて）、接触による打音を大幅に低減することが可能となった。

また、両クラッチ体２，３間の爪部１０，１１とその底部３ｃ_１，２ｃ_１との接触による、クラッチ体２，３の磨耗をも低減することができ、クラッチ体２，３の耐久性を向上させることが可能となった。

更に、両クラッチ体２，３の滑動斜面１０ａ，１１ａ同士の摺動が少なくなることにより、滑動斜面１０ａ，１１ａ間の磨耗も低減し、一層のクラッチ体２，３の耐久性を向上させることも可能となると共に、リターンスプリング４と対向スプリング５とを、受動側クラッチ体３を挟んで対向して配設したことにより、簡単な構成で上記一方向クラッチを構成することができる。

本発明に係る一方向クラッチの平面図。 （ａ）滑動斜面登坂時の同爪式クラッチ機構の説明図。（ｂ）頂部における同爪式クラッチ機構の説明図。（ｃ）爪部を乗り越えた際の同爪式クラッチ機構の説明図。 リターンスプリングと対向スプリングの復元力の関係図。 本発明に係るトランスミッションの断面図。 本発明に係るトラクタの側面図。 バッテリー取り付け部の斜視図。

符号の説明

１ 一方向クラッチ
２，３ クラッチ体（駆動側クラッチ体，従動側クラッチ体）
２ｃ，３ｃ 対向面
２ｃ_１，３ｃ_１ 爪部の底部
３ｂ_２ 従動側クラッチ体の外周側（外周面）
３ｂ_３ 従動側クラッチ体の内周側（内周面）
４ 第１の付勢手段（リターンスプリング）
５ 第２の付勢手段（対向スプリング）
１０，１１ 爪部
２０ トラクタ
４１ 駆動軸（ＰＴＯ出力軸）
４２ 従動軸（ＰＴＯ伝動軸）
４３ 動力取り出し軸（ＰＴＯ軸）
Ａ ＰＴＯ動力伝動経路
ｓ 隙間
ロ 釣合い位置（ロ位置）

Claims (3)

1. 駆動軸及び従動軸にクラッチ体を対向して配設すると共に、該両クラッチ体の対向面に設けた爪部によって、前記駆動軸から前記従動軸への動力伝達に対して係合し、逆方向の動力伝達に対して切断する一方向クラッチにおいて、
   前記両クラッチ体の爪部が互いに係合するように付勢する第１の付勢手段と、
   前記第１の付勢手段の付勢力に抗して、前記両クラッチ体の一方の爪部の頂部が他方の爪部の底部に当接しないように付勢する第２の付勢手段と、を備え、
   前記一方向クラッチの切断時に前記両クラッチ体が近接しても、前記一方の爪部の頂部が前記他方の爪部の底部に接触しないように構成した、
   ことを特徴とする一方向クラッチ。
2. 前記第１の付勢手段及び第２の付勢手段は、それぞれコイルスプリングからなり、
   前記第１のスプリングの復元力は、前記両クラッチ体の爪部と、前記爪部の底部とが近接した際に最小となり、該両クラッチ体の爪部の頂部が当接する際に最大となるように該両クラッチ体間の距離に比例して増減し、
   前記第２のスプリングの復元力は、該第１のスプリングの復元力が最大の際に最小となり、該第１のスプリングの復元力が最小の際に最大となるように該第１のスプリングの復元力と反比例して増減すると共に、
   該第１及び第２のスプリングの復元力の釣合い位置において前記一方の爪部の頂部と、前記他方の爪部の底部との間には一定の隙間が生じるように構成された、
   ことを特徴とする請求項１記載の一方向クラッチ。
3. 前記一方向クラッチは、エンジンからの動力を作業機の動力取り出し軸に伝達するＰＴＯ動力伝動経路間の前記駆動軸と前記従動軸との間に介在し、
   前記第１の付勢手段が前記従動側クラッチ体の外周側に配設されると共に、前記第２の付勢手段は前記従動側クラッチ体の内周側に配設され、
   該第１及び第２の付勢手段が該従動側クラッチ体を挟んで対向して形成される、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の一方向クラッチ。

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