JP3989702B2

JP3989702B2 - 一方向クラッチ

Info

Publication number: JP3989702B2
Application number: JP2001247660A
Authority: JP
Inventors: 正二糸見
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2001-08-17
Filing date: 2001-08-17
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2021-08-17
Also published as: JP2003056601A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ころを係合子として用いた一方向クラッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ころを係合子とする一方向クラッチとして、特開昭４７−４３６４５号公報に開示されたものがある。この一方向クラッチは、図５および図６に示すように、外方部材５１の内周面と内方部材５２の外周面との間に、ころ５３が相互に係合し合うように内方部材５２を取り囲んで、いわゆる総ころ状態で配され、各ころ５３が外方部材５１の内周面に設けられた複数の傾斜カム面５４に楔効果で一方向にロックされるようにしたものである。この一方向クラッチでは、外方部材５１を時計回りに回転するか、または内方部材５２を反時計回りに回転するときに、各ころ５３が各カム面５４にロックされ、トルクが伝達される。
【０００３】
図５に示した一方向クラッチは、ころ５３が内方部材５２の全周を囲む状態で配され、外方部材５１または内方部材５２が回転するときのころ５３との間の摩擦力により、ころ５３をカム面５４にロックさせるようにしている。この実施例ではいずれか一つのころ５３に摩擦力が作用すると、相互のころ５３の係合で全てのころ５３がカム面５４にロックされるとしている。
【０００４】
図６に示した一方向クラッチは、総ころ状態で配されたころ５３の一つをばねローラ５５で置き換えたものであり、その弾性変形に伴う弾性力でばねローラ５５と当接するころ５３を押圧することにより、相互に係合し合う全てのころ５３をカム面５４にロックさせる。なお、ばねローラ５５の替わりに、ゴム等の弾性ローラや板ばね等の弾性体を使用してもよいとしている。
【０００５】
これらの総ころ形式の一方向クラッチは、ころの配置本数を増加させてトルク伝達能力を増大するとともに、ころの保持器を不要としてコンパクトな設計を可能とするものであるが、前者は、前記摩擦力の発生が不安定であるので、傾斜カム面にころを確実にロックさせることができない。また、後者は、総ころ状態に配されたころの間に介在するばねローラ等の弾性体が、弾性変形により過大に縮むことがあるので、いずれかのころ同士の間、または弾性体ところとの間に隙間が生じ、弾性体の押圧力を確実、かつ瞬時に全てのころに伝達することができず、トルク伝達能力の低下や、クラッチ入切の遅れが生じる問題がある。
【０００６】
これらの問題点を解消するため、本出願人は、特願２０００−３４８１１号に記載した一方向クラッチを発明した。この一方向クラッチは、図７に示すように、係合子としてのころ５３をカム面５４に係合される方向に付勢する舌片５６ａを有する鋼板製のばね５６を、外方部材５１の内周面または内方部材５２の外周面に係止することにより、弾性体をころ５３の間に介在させず、総ころ状態で配された全てのころ５３が常に相互の当接状態を保てるようにし、弾性体としてのばね５６の付勢力を確実、かつ瞬時に全てのころ５３に伝達できるようにしたものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したころを付勢する弾性体として舌片を有する鋼板製のばねを用いた一方向クラッチは、ばねが舌片の基部で局所的に弾性変形するので、ばねの変位量に対する荷重の変化が大きく、カム面の寸法にばらつきがあるときに、ころを付勢する力が変化しやすい。
【０００８】
このため、ころを付勢する力が弱いときは、ころをカム面に係合させる力が不足することがある。また、逆にころを付勢する力が強いときは、空転トルクが大きくなるのみでなく、ばねの舌片に永久変形や折れ等の損傷が生じる懸念がある。
【０００９】
また、鋼板製のばねは寸法が小さいので係止部への組み込みが難しく、クラッチの組み立てに手間がかかる問題もある。
【００１０】
そこで、この発明の課題は、トルク伝達能力とクラッチ入切の応答性が優れ、かつ、組み立てが容易で弾性体が損傷し難い一方向クラッチを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、外方部材の内周面または内方部材の外周面のいずれか一方に複数の傾斜カム面を設け、他方を円筒面に形成し、前記各カム面と対向する位置にころを収容し、これらのころを係合子として弾性体により前記カム面に係合される方向へ付勢した一方向クラッチにおいて、前記各ころを周方向両側で直接相互に当接させるか、またはこれらのころよりも小径の補助ころを介して相互に当接させて配し、前記弾性体を前記外方部材と内方部材間の環状空間に沿ってその軸方向端部に配置される少なくとも一つのＣ形ばねとして、その一端を前記外方部材または内方部材に係止し、その他端に前記環状空間側へ突き出すフック部を設け、このＣ形ばねを弾性縮径して、前記フック部を前記ころまたは補助ころの円筒面に押圧し、この押圧力を前記相互に当接するころを介して全てのころに伝達して、各ころを前記カム面に係合される方向へ付勢した構成を採用した。
【００１２】
すなわち、ころを付勢する弾性体として、大きなリング状部を有し、このリング状部で広範囲に弾性変形するＣ形ばねを採用することにより、弾性体を変位量に対する荷重の変化が小さく損傷し難いものとするとともに、このＣ形ばねを弾性縮径して、その一端を外方部材または内方部材に係止し、その他端に設けたフック部でころまたは補助ころの円筒面を押圧することにより、全てのころが常に直接または補助ころを介して相互の当接状態を保つようにして、弾性体の押圧力を確実、かつ瞬時に全てのころに伝達できるようにした。
【００１３】
前記Ｃ形ばねの一端を係止する手段としては、前記カム面を設けた外方部材の内周面または内方部材の外周面に、その軸方向に延びる溝を少なくとも一つ設け、前記Ｃ形ばねの一端に前記溝内に突き出すフック部を設ける方法を採用することができる。
【００１４】
前記外方部材の外径に、トルク伝達手段を一体に形成することにより、部品点数を減らすとともに、クラッチの組み込み作業を簡素化することができる。
【００１５】
前記トルク伝達手段は、前記外輪の外径に形成された凹凸とすることができる。
【００１６】
前記外方部材または内方部材の少なくともいずれか一方を、焼結金属または鋼板の打ち抜き加工もしくはファインブランキングにより形成することにより、製造コストを安価にすることができる。
【００１７】
【実施の形態】
以下、図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態を示す。この一方向クラッチは、外方部材としての焼結金属製の外輪１の内周面に複数の傾斜カム面２が設けられ、これらのカム面２と内方部材としての回転軸３の外周面との間に複数のころ４が総ころ状態で配されている。なお、各カム面２は、１つの平面で形成されている。
【００１８】
前記外輪１と回転軸３の間の環状空間の軸方向端部には、弾性体としてのＣ形ばね５が環状空間に沿って配置され、このＣ形ばね５が弾性縮径されて、その一端に設けられたフック部５ａが、外輪１の内周面に設けられた溝６に嵌め込まれて係止され、他端に設けられたフック部５ｂが環状空間に挿入されて、溝６の右方に配置されたころ４ａの円筒面を、カム面２に係合される時計回りの方向に押圧している。したがって、Ｃ形ばね５の弾性復元力による押圧力は、ころ４ａから相互に当接するころ４を介して全てのころ４に伝達され、各ころ４がカム面２で一方向にロックされるようになっている。
【００１９】
前記外輪１の外径にはトルク伝達手段としての複数の突条７が一体に形成され、一方向クラッチは、側板８を介して止め環９で回転軸３に抜け止めされている。この実施形態では、回転軸３が時計回りに回転すると、全てのころ４がカム面２でロックされて、回転軸３のトルクが外輪１に伝達され、回転軸３が反時計回りに回転すると、トルクの伝達が解除される。
【００２０】
前記Ｃ形ばね５は、図２（ａ）に示すように、断面寸法が０．５ｍｍ×０．５ｍｍのばね鋼線材で形成され、開放状態で直径が１６ｍｍ、両端の開き中心角が６０°のものである。なお、図２（ｂ）は、図７に示した鋼板製ばね５６であり、その板厚が０．０５ｍｍ、幅が８ｍｍ、舌片５６ａのころに当接されるアーム長さが１．２３ｍｍ、その基部曲率半径が０．４５ｍｍのものである。
【００２１】
図３は、図２に示したＣ形ばね５と鋼板製ばね５６について、それぞれの荷重Ｐと変位量δの関係を計算で求めた結果を示す。この計算結果からも分かるように、Ｃ形ばね５は変位量δに対する荷重Ｐの変化が比較的緩やかであるので、カム面２の寸法にばらつきが生じても、ころ４ａを押圧する力の変化が小さく、したがって、各ころ４を安定した付勢力でカム面２に係合させることができる。
【００２２】
図４（ａ）、（ｂ）は、第２の実施形態を示す。この一方向クラッチは、外方部材としての外輪１１と内方部材としての内輪１２とが、鋼板をファインブランキングして形成されており、内輪１２の外周面に複数の傾斜カム面１３が設けられ、これらのカム面１３と外輪１１の内周円筒面との間に、複数のころ１４と一つの小径補助ころ１５が総ころ状態で配されている。なお、補助ころ１５は外輪１１側に押し当てられており、各カム面１３は、２つの平面を組み合わせて形成されている。
【００２３】
この実施形態では、外輪１１と内輪１２の環状空間の軸方向端部に配置されたＣ形ばね１６の一端のフック部１６ａが、内輪１２の外周面に設けられた溝１７に係止され、他端に設けられたフック部１６ｂが環状空間に挿入されて、溝１７の右方に配置された補助ころ１５に当接するころ１４ａの円筒面を、カム面１３に係合される時計回りの方向に押圧している。したがって、この実施形態の場合も、Ｃ形ばね１６の押圧力は、ころ１４ａから全てのころ１４に伝達され、各ころ１４がカム面１３で一方向にロックされる。
【００２４】
前記外輪１１の外径にはトルク伝達手段としての複数の突条１８が一体に形成され、内輪１２内径のコーナを丸められた矩形孔１９に回転軸（図示省略）の軸端部が嵌合されるようになっている。また、一方向クラッチの両端には、クラッチ部を覆う側板２０が取り付けられている。この実施形態では、外輪１１が反時計回りに回転するか、内輪１２が時計回りに回転すると、全てのころ１４がカム面１３でロックされ、外輪１１または内輪１２がこれらと逆向きに回転すると、ロックが解除される。
【００２５】
上述した各実施形態では、Ｃ形ばねのリング状部を、外方部材と内方部材間の環状空間に沿って、その係止部からほぼ一周させた位置で、ころを押圧するようにしたが、ころを押圧する位置は、必ずしも係止部から略一周させた位置である必用はなく、例えば、リング状部を半円弧状のものとし、係止部から半周した位置のころを押圧することもできる。ただし、リング状部の円弧長を短くするほどＣ形ばねの弾性変形部が少なくなり、変位に対する荷重の変化量が大きくなるので、リング状部をあまり小さな部分円弧とすることは好ましくない。
【００２６】
また、Ｃ形ばねの一端にフック部を設け、このフック部をカム面を設けた外方部材の内周面または内方部材の外周面に形成した溝に係止したが、これらのＣ形ばねの係止方法は、実施形態のものに限定されることはなく、例えば、外方部材または内方部材の周面または端面に穴を設け、この穴にＣ形ばねの一端を係止することもできる。
【００２７】
さらに、ころを押圧する弾性体としてのＣ形ばねを複数とし、前記環状空間の周方向の異なる位置に複数の部分円弧状のＣ形ばねを係止して、それぞれが異なる位置のころを押圧するようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、この発明の一方向クラッチは、ころを付勢する弾性体として、大きなリング状部を有し、このリング状部で広範囲に弾性変形するＣ形ばねを採用し、このＣ形ばねを弾性縮径して、その一端を外方部材または内方部材に係止し、その他端に設けたフック部でころまたは補助ころの円筒面を押圧するようにしたので、その組み立てが容易で弾性体の損傷も生じることがなく、かつ、総ころ状態で配された全てのころが、常に直接または補助ころを介して相互の当接状態を保って、弾性体の押圧力を確実、かつ瞬時に伝達されるので、トルク伝達能力とクラッチ入切の応答性が優れたものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ａは第１の実施形態の一方向クラッチを示す正面図、ｂはａの側面断面図
【図２】ａは図１のＣ形ばねを示す正面図と側面図、ｂは図７の鋼板製ばねを示す正面図と側面図
【図３】図２のＣ形ばねと鋼板製ばねの荷重と変位量の関係を示すグラフ
【図４】ａは第２の実施形態の一方向クラッチを示す正面図、ｂはａの側面断面図
【図５】従来の一方向クラッチを示す一部省略断面図
【図６】従来の一方向クラッチを示す一部省略断面図
【図７】従来の一方向クラッチを示す正面図
【符号の説明】
１外輪
２カム面
３回転軸
４、４ａころ
５Ｃ形ばね
５ａ、５ｂフック部
６溝
７突条
８側板
９止め環
１１外輪
１２内輪
１３カム面
１４、１４ａころ
１５補助ころ
１６Ｃ形ばね
１６ａ、１６ｂフック部
１７溝
１８突条
１９矩形孔
２０側板

Claims

外方部材の内周面または内方部材の外周面のいずれか一方に複数の傾斜カム面を設け、他方を円筒面に形成し、前記各カム面と対向する位置にころを収容し、これらのころを係合子として弾性体により前記カム面に係合される方向へ付勢した一方向クラッチにおいて、前記各ころを周方向両側で直接相互に当接させるか、またはこれらのころよりも小径の補助ころを介して相互に当接させて配し、前記弾性体を前記外方部材と内方部材間の環状空間に沿ってその軸方向端部に配置される少なくとも一つのＣ形ばねとして、その一端を前記外方部材または内方部材に係止し、その他端に前記環状空間側へ突き出すフック部を設け、このＣ形ばねを弾性縮径して、前記フック部を前記ころまたは補助ころの円筒面に押圧し、この押圧力を前記相互に当接するころを介して全てのころに伝達して、各ころを前記カム面に係合される方向へ付勢したことを特徴とする一方向クラッチ。
前記Ｃ形ばねの一端を係止する手段が、前記カム面を設けた外方部材の内周面または内方部材の外周面に、その軸方向に延びる溝を少なくとも一つ設け、前記Ｃ形ばねの一端に前記溝内に突き出すフック部を設けたものである請求項１に記載の一方向クラッチ。
前記外方部材の外径に、トルク伝達手段を一体に形成した請求項１または２に記載の一方向クラッチ。
前記トルク伝達手段が、前記外輪の外径に形成された凹凸である請求項３に記載の一方向クラッチ。
前記外方部材または内方部材の少なくともいずれか一方を、焼結金属または鋼板の打ち抜き加工もしくはファインブランキングにより形成した請求項１乃至４のいずれかに記載の一方向クラッチ。