JP5274050B2 - ローラ型ワンウェイクラッチ - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車や産業機械などの駆動装置内でトルク伝達、バックストップ等の部品として使用されるローラ型ワンウェイクラッチに関するものである。

一般に、ローラ型ワンウェイクラッチは、外輪と、外輪と同心に配置される内輪と、内輪の外周面と外輪の内周カム面との間に配され、トルクを伝達する複数のローラと、ローラの空転側に接するスプリングなどから成っている。

このような構成において、ワンウェイクラッチはローラとカム面とで構成されるカム機構により、外輪に対して内輪を一方向のみに回転するようにしている。すなわち内輪は外輪に対して一方向で空転し、その逆方向でのみカム機構を介して外輪に回転トルクを与える構成となっている。

一般に、ローラ型ワンウェイクラッチは、確実な噛み合わせを得るため、トルク伝達部材であるローラはスプリングによってカム面と噛み合う方向に付勢されている。ローラを確実に噛み合わせるため複数のローラを同期して作動させることが重要である。

特に、二輪車用のローラ型ワンウェイクラッチにおいてはローラ数が少ない（例えば３個または６個）ため、各々のローラを確実に噛み合わせないと設計トルク容量が確保できなくなる恐れがある。

特許文献１では、ローラやスプリングが外輪の内周側に脱落しないように、ポケットに保持部を設けることを開示している。しかしながら、複数のローラを確実に同期させる構成については示唆がない。

この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
特開２００３−１７２３７７号公報

ローラを付勢するスプリングの一部の機能が低下したり、停止したりした場合、ローラの同期がとれなくなり、噛み合いの信頼性がなくなり、ローラ型ワンウェイクラッチの作動の安定性に影響が出る恐れがあった。

そこで、本発明の目的は、ローラを確実に同期させ、噛み合いの信頼性の高いローラ型ワンウェイクラッチを提供することである。

上記目的を達成するため、本願発明のローラ型ワンウェイクラッチ は、
内面にカム面を有するポケットが形成された外輪と、
外輪に対して半径方向内径側に離間され、相対回転自在に同心状に配置され、環状の外周軌道面を有する内輪と、
ポケットに配置され、カム面に係合し、外輪と内輪との間でトルクを伝達する複数のローラと、
円筒部と、円筒部に設けられ複数のローラを保持する窓を有する保持器と、
ポケット内であって、外輪とローラとの間に配置され、ローラをカム面との係合方向に付勢するスプリングと、
を含み、保持器は、外輪に対して相対回動自在であると共に、スプリングの付勢力がローラを介して保持器に伝達されることを特徴とするローラ型ワンウェイクラッチ。

また、本発明のローラ型ワンウェイクラッチの保持器が、複数のローラの作動を同期することを特徴としている。

また、本発明のローラ型ワンウェイクラッチのスプリングは、アコーデオンスプリングであることを特徴としている。

更に、本発明のローラ型ワンウェイクラッチは、
円筒部の軸方向の一端部には外径方向へ延在するフランジ部が設けられていることを特徴としている。

また、外輪の内周面の軸方向の縁部に環状の段部が設けられ、段部に保持器のフランジ部が係合することを特徴としている。

また、外輪の内周面の軸方向の縁部に環状の段部が設けられ、段部に保持器のフランジ部が係合することを特徴としている。

本発明のローラ型ワンウェイクラッチによれば、次のような効果が得られる。
保持器が外輪に対して相対回転自在であり、スプリングの付勢力がローラを介して保持器に伝達されるため、押圧方向の回転力がそれぞれのローラから保持器に加わり、保持器によりローラの作動を同期することができる。

使用中に、一部のスプリングが機能を失っても、残っているスプリングによりローラを介して保持器に付勢力が伝えられ、その保持器からローラに押圧力が与えられるため、より信頼性の高いローラ型ワンウェイクラッチを得ることができる。

個々のスプリングの押圧と保持器の同期性により、噛み合いの信頼性はより高くなる。また、ワンウェイクラッチを内輪に組み付ける場合でも、空転側へのローラの移動が保持器の同期作用により簡単に行なうことができるため、組立性が向上する。

また、ローラの同期性が高いので、ローラ型ワンウェイクラッチの発生する音が低減できる。

また、円筒部に設けたフランジ部と外輪に設けた段部とが係合することで、保持器の軸方向への抜け止めとなり、これにより、保持器の窓に嵌合したローラが軸方向に移動することにより、保持器が軸方向に移動することも防止できる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。尚、以下説明する実施例は例示として本発明を示しているに過ぎず、その他の変更が可能なことは言うまでもない。

図１は、本発明の第１実施例のローラ型ワンウェイクラッチを示す正面図であり、図２は、図１のＤ−Ｄ線に沿った部分断面図である。

図１及び図２は、ローラが噛み合う前の状態、すなわちワンウェイクラッチがロックしていない空転状態を示している。本実施例の場合、内輪２（図２において仮想線で示している）が空転している。

図１に示すように、ローラ型ワンウェイクラッチ３０は、カム面１２を有する凹部として形成されたポケット４を内周に備えた環状の外輪１と、外輪１に対して半径方向内径側に離間され、相対回転自在に同心状に配置され、環状の外周軌道面１１を有する内輪２（図２に想像線で図示）と、ポケット４内に配置されて内輪２の外周軌道面１１とカム面１２との間でトルクを伝達する複数のローラ３と、複数のローラ３を保持する保持器６とから成っている。保持器６は、外輪１及び内輪２のいずれにも固定されておらず、外輪１及び内輪２に対して相対回動自在となっている。

外輪１に設けられるポケット４は、円周方向等配に３箇所設けられている。また、外輪１を不図示の出入力部材などに固定するために用いられ、軸方向に貫通する段付きボルト孔８も円周方向等分に３箇所設けられている。図１に示すように、ポケット４とボルト孔８とは等間隔で交互に配置されている。また、ポケット４の数は、トルクの大きさに応じて、例えば、３乃至６個などの複数個の設定が可能であることは言うまでもない。

図１及び図２に示すように、ローラ３を保持する保持器６は、円筒部１０と、円筒部１０に設けられ、複数のローラを保持する窓１８を有する。窓１８は、ローラ３の数に対応して、径方向に貫通し、一つの窓１８に一つのローラ３が係合する。

図１に示すように、ローラ型ワンウェイクラッチ３０は、外輪１に設けられ内径に向かって開口するポケット４を備えている。ポケット４内には、ローラ３をカム面１２との係合方向に付勢するスプリング５が配置されている。

図２に示すように、保持器６の円筒部１０は、窓１８が設けられていることを除くと、ほぼ円筒形の形状をしており、軸方向の両端には何も設けられていない。窓１８は、径方向で貫通しているが、周方向及び軸方向では両側で閉じられた矩形形状を有する。ローラ３は、窓１８の周方向の端部に係合しているので、ローラ３が周方向に移動すると、それに連れて保持器６も移動する。

以上のような構成のローラ型ワンウェイクラッチ３０においては、保持器６が外輪１に対して相対回転自在であり、スプリング５の付勢力がローラ３を介して保持器６に伝達されるため、押圧方向の回転力がそれぞれのローラ３から保持器６に加わり、保持器６により複数のローラ３の作動を同期することができる。

またローラ型ワンウェイクラッチ３０の作動中に、一部のスプリング５が機能を失っても、残っているスプリング５によりローラ３及び窓１８の周方向端部を介して保持器６に付勢力が伝えられ、その保持器６からローラ３に押圧力が与えられるため、より信頼性の高いローラ型ワンウェイクラッチを得ることができる。

個々のスプリング５の押圧と保持器６の同期性により、噛み合いの信頼性はより高くなる。また、ローラ型ワンウェイクラッチ３０を内輪２に組み付ける場合でも、空転側へのローラ３の移動が保持器の同期作用により簡単に行なうことができるため、組立性が向上する。

図３は、本発明の第２実施例のローラ型ワンウェイクラッチを示す正面図であり、図４は、図３の裏側より見た正面図である。また、図５は、図４のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

図３乃至図５は、ローラが噛み合う前の状態、すなわちワンウェイクラッチがロックしていない空転状態を示している。本実施例の場合、内輪２が空転している。基本的な構成は第１実施例とほぼ同様なので、異なる部分についてのみ説明する。

スプリングの一方の端部、すなわちタブ１５は、図３に示すように外輪１の軸方向の端面に係止され、他方の端部、すなわちタブ１６は、図４に示すようにローラ３の軸方向の端面と保持器６のフランジ部１７との間に挟持されている。このように構成したため、スプリング５自体が外輪１に対して固定状態に支持されると同時に、ローラ３が軸方向に脱落するのを防止できる。

本発明の各実施例で用いるスプリング５はアコーデオンスプリングであるが、コイルスプリングなど、その他の形状のスプリングを用いることも可能である。

保持器６の円筒部１０に設けられた窓１８は、径方向に貫通しているが、軸方向では、フランジ部１７側も、フランジ部１７と対向する端部１９側でも閉じられている。すなわち、ローラ３は、ほぼ矩形の窓１８内に着座し、窓１８の４つの辺に支持される。窓１８とローラ３との関係を示すため、図３（後述の図６においても）においては、図中一番上の窓１８は、端部１９を破断して示している。

ローラ３は、軸方向の一端をスプリング５のタブ１６と窓１８の一辺により、また他端を窓１８の一辺で支持されているため、軸方向の脱落が防止されている。この際、タブ１６に突起等を設けローラ３の軸方向端面を僅かに押圧するようにすると、ローラ３が窓１８内により確実に保持される。ローラ３は、窓１８の１８の周方向の端部に係合しているので、ローラ３が周方向に移動すると、保持器６も移動する。

図４及び図５に示すように、外輪１の内周面の軸方向の縁部に環状の段部１３が設けられ、段部１３に保持器６のフランジ部１７が係合している。段部１３の軸方向深さは、フランジ部１７の厚さより僅かに大きく、フランジ部１７が段部１３に係合すると、外輪１の軸方向端面とフランジ部１７の軸方向端面は面一の関係になる。また、段部１３の外径は、保持器６のフランジ部１７の外径より僅かに大きく、フランジ部１７は所定のクリアランスで段部１３に係合している。

このため、フランジ部１７の厚さ分だけ外輪１の軸方向長を小さくする必要がなくなるので、外輪１の軸方向長が十分確保でき、カム面１２とローラ３の噛み合いしろに余裕ができる。更に、外輪１のカム面１２側の剛性を変えずに、軸長を短くすることができる。

第２実施例においても、保持器６は、外輪１に対して相対回動自在であると共に、スプリング５の付勢力がローラ３及び窓１８の周方向端部を介して保持器６に伝達される。これにより、複数のローラの作動を同期することができる。

またローラ型ワンウェイクラッチ３０の作動中に、一部のスプリング５が機能を失っても、残っているスプリング５によりローラ３及び窓１８の周方向端部を介して保持器６に付勢力が伝えられ、その保持器６からローラ３に押圧力が与えられるため、より信頼性の高いローラ型ワンウェイクラッチを得ることができる。

個々のスプリング５の押圧と保持器６の同期性により、噛み合いの信頼性はより高くなる。また、ローラ型ワンウェイクラッチ３０を内輪２に組み付ける場合でも、空転側へのローラ３の移動が保持器の同期作用により簡単に行なうことができるため、組立性が向上する。

図６乃至図８は、ローラがカム面に噛み合っている状態、すなわちワンウェイクラッチが高負荷の下で噛み合い、ロックしている状態を示している。図６は、本発明の第１及び第２実施例のローラ型ワンウェイクラッチを示す正面図であり、噛み合い時の状態を示している。図７は、図８のＢ−Ｂ線に沿った軸方向断面図である。また、図８は、図６を裏側から見た正面図である。

図１乃至図５の空転状態から、クラッチを作動させる負荷がかかると、スプリング５に付勢されたローラ３がポケット４のカム面１２に係合する。このとき、ローラ３の周方向への変位に伴って保持器６がローラ３と連れ回る。このため窓１８もローラ３と共に移動する。

このとき、ローラ３は、軸方向の一端面をスプリング５のタブ１６で、また他端面を窓１８で支持されているので、軸方向に脱落することなく安定して作動できる。

ローラ３はカム面１２に噛み合うと同時に、窓１８から内径側に僅かに突出した周面で、内輪２の外周面に噛み合う。従って、ローラ３を介して外輪１と内輪２とは回転をロックされる。

上述のように、保持器６には回転止めを設けず、自由に回動させる構造にすることにより、ローラ３自身で保持器６を動かし、保持器６の窓１８の幅以上にローラ３を動かすことができる。

図９は、内輪が装着される前のローラ型ワンウェイクラッチの部分正面図である。ローラ３は、スプリング５に付勢され、カム面１２側に押し付けられているが、自重で保持器６の窓１８に着座している。

図９に示すように、保持器６の窓１８の周方向幅Ｗは、ローラ３の直径Ｒよりも小さくなっているので、ローラ３は窓１８の上に着座できる。前述のように、保持器６は、外輪１及び内輪２に固定されていないため、自由に回動できるが、窓１８にローラ３が嵌合しているため、ローラ３がポケット４内で変位するとそれに連れて、保持器６も回動する。

図１０は、図９を内径側から見た部分側面図である。スプリング５は、蛇腹状になった本体部２０からほぼ直角に曲げられたタブ１５を有し、このタブ１５は外輪１の軸方向の一端面に係合している。また、タブ１５と反対側の端部には、本体部２０からほぼ直角に曲げられたタブ１６が設けられ、ローラ３の軸方向の一端面に係合している。

ローラ３に係合するタブ１６は、ローラ３の軸方向端面と保持器６のフランジ部１７との間に挟持されている。従って、タブ１６はローラ３を軸方向で保持することができる。このように、スプリング５が固定状態になるため、ポケット４内でふらつくことがなくなり、スプリング５の摩耗防止が実現できる。

図１１乃至図１３は、ローラ型ワンウェイクラッチの作動を説明するための部分正面図であり、図１１は、内輪の空転時の状態、図１２は、内輪が空転から逆転に移る間の状態、図１３は、内輪が逆転した状態を示している。

図１１において、内輪２は、矢印方向へ回転（空転）している。このとき、内輪２の回転によって、保持器６の窓１８と共に、ポケット４内でスプリング５側に移動している。すなわち、保持器６と共に内輪２の回転方向に連れ回るため、ローラ３は図示のように矢印方向に自転しながら、スプリング５の付勢力に抗して、図中左側に変位している。

図１２は、内輪２が逆転に転じる前、矢印方向への回転（空転）の速度が減少し、ローラ３を図中左方向に変位させる力が減少した状態を示している。この状態では、ローラ３は、スプリング５の付勢力により、カム面１２側に変位するが、カム面１２と係合することはない。

内輪２が、図１１及び１２の反対方向（図１３の矢印方向）へ回転を始めると、ローラ３に対する負荷がなくなり、ローラ３は、スプリング５の付勢力と、内輪２の逆転に伴って連れ回る保持器６の窓１８の変位により、カム面１２と係合する位置に変位する。この状態を示すのが図１３である。このとき、ローラ３は、保持器６と共に内輪２の回転に連れ回り、図示のような方向に自転しようとするため、カム面１２との係合が確実になる。

図１３の噛み合い高負荷状態では、内輪２の回転は、ローラ３とカム面１２との噛み合いにより、外輪１に伝達される。すなわち、内輪２と外輪１とが一体となって、矢印方向に回転をすることになる。

図９乃至図１３で説明した窓部とローラ径の関係及びローラ型ワンウェイクラッチの作動は、第１実施例及び第２実施例のいずれにも共通して適用するものである。

また、保持器の窓の周方向幅がローラの径より小さいのでクラッチ搬送時にローラが径方向へ脱落することを防止できる。

更に、保持器が外輪に対して相対回動自在であるため、ローラが移動することにより保持器もローラと共に連れ回るため、保持器の周方向の抜け止めとなる。

外輪の内周面の軸方向の縁部に、保持器のフランジ部が係合する環状の段部が設けられているため、フランジ部の厚さ分だけ外輪の軸方向長を小さくする必要がないので、外輪の軸方向長が確保できる。

また、ローラやスプリングの軸方向及び径方向への脱落を防止できるので、二輪車などの振動の大きい環境条件においても全てのローラが確実に噛み合う。

本発明は、自動車や産業機械などの駆動装置内でトルク伝達、バックストップ等の部品として使用されるが、特に二輪乗用車に用いると効果が大きい。

図１は、本発明の第１実施例のローラ型ワンウェイクラッチを示す正面図であり、噛み合い前の状態を示している。 図２は、図１のＤ−Ｄ線に沿った部分断面図である。 図３は、本発明の第２実施例のローラ型ワンウェイクラッチを示す正面図であり、噛み合い前の状態を示している。 図４は、図３の裏側より見た正面図である。 図５は、図３のＡ−Ａ線に沿った部分断面図である。 図６は、本発明の第１及び第２実施例のローラ型ワンウェイクラッチを示す正面図であり、噛み合い時の状態を示している。 図７は、図８のＢ−Ｂ線に沿った軸方向断面図である。 図８は、図６を裏側から見た正面図である。 図９は、内輪が装着される前のローラ型ワンウェイクラッチの部分正面図である。 図１０は、図７を内径側から見た部分側面図である。 図１１は、ローラ型ワンウェイクラッチの作動を説明するための部分正面図であり、内輪の空転時を示している。 図１２は、ローラ型ワンウェイクラッチの作動を説明するための部分正面図であり、内輪が空転から逆転に移る間を示している。 図１３は、ローラ型ワンウェイクラッチの作動を説明するための部分正面図であり、内輪が逆転した状態を示している。

符号の説明

１ 外輪
２ 内輪
３ ローラ
４ ポケット
５ スプリング
６ 保持器
１０ 円筒部
１２ カム面
１３ 段部
１５ タブ
１６ タブ
３０ ローラ型ワンウェイクラッチ

Claims (5)

1. 内面にカム面を有するポケットが形成された外輪と、
   前記外輪に対して半径方向内径側に離間され、相対回転自在に同心状に配置され、環状の外周軌道面を有する内輪と、
   前記ポケットに配置され、前記カム面に係合し、前記外輪と前記内輪との間でトルクを伝達する複数のローラと、
   円筒部と、前記円筒部に設けられ前記複数のローラを保持する窓を有する保持器と、
   前記ポケット内であって、前記外輪と前記ローラとの間に配置され、前記ローラを前記カム面との係合方向に付勢するスプリングと、
   を含み、前記保持器は、前記外輪に対して相対回動自在であると共に、前記スプリングの付勢力が前記ローラを介して前記保持器に伝達されることを特徴とするローラ型ワンウェイクラッチ。
2. 前記保持器が、前記複数のローラの作動を同期することを特徴とする請求項１に記載のローラ型ワンウェイクラッチ。
3. 前記スプリングは、アコーデオンスプリングであることを特徴とする請求項１または２に記載のローラ型ワンウェイクラッチ。
4. 前記円筒部の軸方向の一端部には外径方向へ延在するフランジ部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のローラ型ワンウェイクラッチ。
5. 前記外輪の内周面の軸方向の縁部に環状の段部が設けられ、前記段部に前記保持器の前記フランジ部が係合することを特徴とする請求項４に記載のローラ型ワンウェイクラッチ。

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