JP2000145829A - ローラ式クラッチ機構 - Google Patents

ローラ式クラッチ機構

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JP2000145829A JP10316274A JP31627498A JP2000145829A JP 2000145829 A JP2000145829 A JP 2000145829A JP 10316274 A JP10316274 A JP 10316274A JP 31627498 A JP31627498 A JP 31627498A JP 2000145829 A JP2000145829 A JP 2000145829A
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    • F16D41/00Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/06Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
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    • F16D41/067Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls all members having the same size and only one of the two surfaces being cylindrical and the members being distributed by a separate cage encircling the axis of rotation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
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    • F16H2041/246Details relating to one way clutch of the stator

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • One-Way And Automatic Clutches, And Combinations Of Different Clutches (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ローラが別々に変位することができるために
(非同期性)、高トルク、強振動の条件下で作動が不安
定になる。また、軸受なしでは偏心に対して抵抗性が低
い。2方向ローラ式クラッチ機構では、空転中にローラ
の一つが反対側のカムに何らかの理由でかみ合ってしま
うと、この衝撃によりクラッチ機構自体及びそれを用い
た機械全体に不具合が生じる恐れがある。 【解決手段】 上記課題を解決するため、本発明のロー
ラ式クラッチ機構は、外輪と、前記外輪と半径方向に離
間され、相対回転自在に同心状に前記外輪内に配置され
る内輪と、前記外輪及び前記内輪間に配置されて前記外
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、前記ローラを一回転方向に付勢するスプリング部材
と、前記ローラをほぼ等間隔に保つため前記ローラ間に
配置されると共に、前記ローラを噛合方向に付勢するた
め前記スプリング部材に係合するケージと、から成るこ
とを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車、農業機械、建設
機械、工業機械などの変速機に利用されるローラ式クラ
ッチ機構に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、自動変速機に用いられるローラ式
クラッチ機構、例えばローラ式ワンウェイクラッチは、
相対回転する外輪及び内輪を有し、外輪と内輪の間でト
ルクを伝達する複数のローラが外輪または内輪の軌道面
に設けたカム面に噛み合うことで、一方向のみに回転ト
ルクを伝達している。また、逆方向では空転する構成と
なっている。一般に、ローラ式クラッチ機構は、円周方
向に複数個のローラが独立して内外輪間に配置され、そ
れぞれ別個の付勢スプリングにより噛み合い方向に付勢
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の構造
では、各ローラが別々に変位することができるために
(非同期性)、高トルク、強振動の条件下で作動が不安
定になる。また、軸受なしでは偏心に対して抵抗性が低
い。さらに、2方向ローラ式クラッチ機構では、空転中
にローラの一つが反対側のカムに何らかの理由でかみ合
ってしまうと、この衝撃によりクラッチ機構自体及びそ
れを用いた機械全体が不具合を起こす恐れがある。
【0004】従って、本発明の目的は、すべてのローラ
を一体状態で同期化することができ、高負荷、強振動下
での作動安定性、偏心抵抗性、ポッピングの防止、さら
には2方向クラッチの場合では空転信頼性向上を達成で
きるケージを備えたローラ式クラッチ機構を提供するこ
とである。
【0005】
【問題点を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のケージを備えたローラ式クラッチ機構は、
外輪と、前記外輪と半径方向に離間され、相対回転自在
に同心状に前記外輪内に配置される内輪と、前記外輪及
び前記内輪間に配置されて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、前記ローラを一回転
方向に付勢するスプリング部材と、前記ローラをほぼ等
間隔に保つため前記ローラ間に配置されると共に、前記
ローラを噛合方向に付勢するため前記スプリング部材に
係合するケージと、から成ることを特徴としている。
【0006】
【発明の実施態様】全ローラは全体として一体化・同期
化されると共に、各ローラは、個別にみるとケージとの
間のわずかなスキマの分だけ独立して移動できる。従っ
て、高負荷、強振動下での作動安定性、偏心抵抗性、ポ
ッピングの防止、さらには2方向クラッチの場合では空
転信頼性向上を達成できる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の各実施例を、添付図面を参照
して詳細に説明する。尚、図面において同一部分は同一
符号で示してある。
【0008】(第1実施例)図1は、本発明の第1実施
例のケージを備えたローラ式クラッチ機構の分解斜視図
である。尚、以下の各実施例においては、クラッチ機構
としてワンウェイクラッチ機構(一方向クラッチ)をと
りあげた。また、説明の便宜上、単に「ワンウェイクラ
ッチ」と称する。但し、後述の第4実施例に示すよう
に、本発明は2方向クラッチ機構にも適用できることは
言うまでもない。
【0009】図1において、ワンウェイクラッチ10
は、内周に、不図示の回転部材に嵌合するスプライン2
aを備え、回転自在の内輪2と、内輪2の外側に内輪2
と相対回転自在に配置され、スプライン1aを介して不
図示の部材に固定された外輪1と、内輪2の環状の外周
面と外輪1の環状の内周面との間に周方向で複数配置さ
れる円筒状のローラ3とからなっている。必要であれ
ば、ローラ3の軸方向端面を全周にわたって面取りする
こともできる。本実施例では、内輪2が回転し、外輪1
が固定されている。但し、外輪を回転させ、内輪を固定
状態にすることも可能である。このことは以下説明する
他の実施例においても同様である。
【0010】外輪1の内周には、複数のカム面8が円周
方向に所定の間隔で配置されている。外輪1と内輪2と
の間には、環状の側板4が嵌合しており、内外輪を同心
に維持している。側板4は、半径方向外方の縁部に軸方
向で外輪側に曲げられた環状のフランジ部4a、半径方
向内方の縁部に軸方向でフランジ部4aと反対方向に曲
げられた環状のフランジ部4bを有する。フランジ部4
aは、外輪1に設けられた環状の段部1bに嵌合してお
り、フランジ部4bは所定のクリアランスで内輪2の外
周面に対向している。
【0011】ローラ3間には、側板4から軸方向に突設
された支持部7に支持されたアコーディオン型のスプリ
ング部材6が配置されている。ローラ3間には更に、ケ
ージ9が、スプリング部材6及び支持部7を覆うように
介装されている。
【0012】ケージ9は、平坦な板部材より形成され、
上面9a、上面9aの両端からからほぼ垂直に下方に延
在する垂下部9bを備え、軸方向断面がコの字状であ
る。従って、上面9aが外輪1の内周面に対向し、垂下
部9bの外面がそれぞれローラ3に対向する。尚、軸方
向内方に延在する突起4cが、円周方向に外輪内面と所
定の間隙で側板4に設けられている。突起4cは、ケー
ジ9の上面9aの下に入り込み、支持部7との間でスプ
リング部材6を挟持する。突起4cは、垂下部9bの下
端がローラ3の軌道面に接触したり、ケージ9が上下方
向にガタつかず滑らかに周方向に動けるように保持して
いる。以上の構成により、全ローラ3は全体として一体
化・同期化されると共に、各ローラ3は、個別にみると
ケージ9のわずかな間隙(クリアランス)d(図2参
照)の分だけ独立して移動できる。
【0013】これにより、スプリング6の付勢力は、周
方向に移動可能なケージ9の垂下部9bを介して、ロー
ラ3に伝達されることになる。ケージ9は、ローラ3間
にあってローラ3を等間隔に保つと共に、スプリング部
材6に係合しバネ力によってロック方向にローラ3を付
勢する。すなわち、スペーサとホルダの機能を備えてい
る。
【0014】(第2実施例)図2は、本発明の第2実施
例のケージを備えたローラ式クラッチ機構20の半径方
向部分断面図である。基本的な構成は第1実施例の場合
と同じであるので、その部分の説明は省略する。
【0015】第2実施例で異なるのは、ケージ19の配
置である。第1実施例では、ケージ9は上面9aと垂下
部9bを備えており、上面9aが外輪1の内周面に対向
しているが、第2実施例では、ケージ19は下面19a
と、それからほぼ垂直に立ち上がる立上部19bとから
なっている。すなわち、第1実施例とほぼ逆の構成とな
っている。下面19aは、内輪2の外周面と摺擦し、こ
の下面19aの上面に側板4から軸方向内方に延在する
支持部17が当接する。支持部17に一端を支持された
スプリング部材6は、他端をケージ19の立上部19b
に当接させている。
【0016】図8および図9に示すように、支持部17
は、側板4から軸方向に延在する板部材として一体に形
成されている。支持部17は、それぞれ平坦な3つの底
面17a、17c及び17dからなっている。スプリン
グ支持部17bは底面17dから立ち上がっている。3
つの底面17a、17c及び17dを合計した広い面積
でケージ19の上面19cと摺擦するので、スプリング
6を支持すると共にケージ19を内輪2の外周面に対し
て良好に案内させることができる。以上の構成により、
ローラ3は全体として一体化・同期化されると共に、各
ローラ3は、個別にみるとケージ19のわずかな間隙d
の分だけ独立して移動できる。
【0017】これにより、スプリング部材6の付勢力
は、周方向に移動可能なケージ19の立上部19bを介
して、ローラ3に伝達されることになる。尚、第2実施
例では、スプリング部材6の支持部17が、スプリング
部材6の支持とケージ19の案内とを兼ねている。
【0018】(第3実施例)図3は、本発明の第3実施
例のケージを備えたローラ式クラッチ機構30の半径方
向部分断面図である。基本的な構成は第1実施例の場合
と同じであるので、その部分の説明は省略する。
【0019】本実施例では、外輪1の軸方向両端に設け
られる環状の溝部に嵌合した環状の保持部材11の突起
12にスプリング部材16のコイル部16aが保持され
ている。また、ローラ3間のケージ13は、第1及び第
2実施例と形状が異なる。外輪1には、位置決め用の切
り欠き11bが設けられ、位置決め用の切り欠き11b
は、保持部材11がスプリング部材16の反力により回
動しないように保持部材11を外輪1に固定している。
【0020】第3実施例では、スプリング部材とケージ
の構成が、第1及び第2実施例と異なる。まず、スプリ
ング部材とケージの詳細について図4を参照して説明す
る。スプリング部材16は、外輪1の軸方向両端で保持
部材11の突起12に保持される2つのコイル部16
a、コイル部16aから延在する自由端16d、コイル
部16aから自由端16dとは反対側に延在するバー部
16bとからなっている。バー部16bは、ローラ3に
外輪1のカム面8と噛み合わせるための付勢力を与える
作用部16cにより連結されている。作用部16cは内
輪2の内周面に対してほぼ平行となっている。自由端1
6dは外輪1の溝の段部に当接している。以上のよう
に、スプリング部材16は、全体として一体に構成され
ている。
【0021】一方、ローラ3を保持するケージ13は、
ローラ3に当接保持可能な曲面13a、曲面13aの半
径方向一端から延在し、内輪2の内周面に対向するほぼ
平坦な下面13b、曲面13aの半径方向他端から延在
し、外輪1の内周面に対向するほぼ平坦な上面13cを
一体的に備えている。
【0022】スプリング部材16の作用部16cは、曲
面13aの裏面から付勢力をローラ3に作用させ、曲面
13aを介してローラ3を付勢する。従って、この曲面
13aは、ローラ3の円周面の曲率とほぼ同じ曲率を持
つことが好ましい。本実施例によれば、ローラ3が配置
される円周上の空間にスプリング部材を配置する必要が
ないので、ローラ3の数を増加することができ、クラッ
チ機構全体として飛躍的な大容量化、小型化を達成する
ことができる。
【0023】(第4実施例)図5及び図6は、それぞれ
本発明の第4実施例のケージを備えたローラ式クラッチ
機構40の半径方向部分断面図である。ここでは、2方
向、すなわちツーウェイクラッチとなっている。基本的
な構成は第1実施例の場合と同じであるので、その部分
の説明は省略する。
【0024】ツーウェイクラッチ40は、外輪1の内周
面に軸方向断面が山形の形状をした一対のカム面8a及
び8bとを備えている。また、ケージ29は、図2のケ
ージ19とほぼ同じものである。ケージ29の立上部2
9b間に装着されるスプリング部材26は、上記各実施
例のものとは構造が異なる。
【0025】スプリング部材26は、アコーディオン型
であるが、前述の実施例と異なり、周方向に若干長尺で
あり、側板4から軸方向に延在する板部材からなる支持
部27に支持される部分が、スプリング部材26のほぼ
中央に位置している。支持部27は、ケージ29を案内
するためケージ29の上面と摺擦する平坦な底面27
a、底面27cと連続する平坦な底面27c、底面27
aの一端から立ち上がる立上部27bとからなってい
る。
【0026】尚、側板4の外側に別の突起を設けて他部
材に固定することにより、より多機能に制御することも
可能である。すなわち、側板4を周方向に移動すること
により付勢方向を切り替え、ローラ3を2方向にロック
アップ(図5及び図6参照)させることが可能である。
【0027】図5は、ローラ3が図中左側のカム面8a
に噛み合っている状態を示している。ローラ3は、ケー
ジ29との間の僅かな隙間dだけを残し噛み合ってい
る。また、図6は、ローラ3が図中右方向のカム面8b
に噛み合っている状態を示している。図5の場合と同様
に、ローラ3は、ケージ29との間の僅かな隙間dだけ
を残し噛み合っている。この噛み合いは、側板4を外部
の制御装置(不図示)で周方向に移動させることで、付
勢方向を切り替えることで行われる。
【0028】尚、第4実施例においても、第1実施例と
同様にケージ29を反転して配置することができる。そ
の場合、ケージ29の下面29aの曲率を内輪2の外周
面の曲率に合わせることが好ましい。また、スプリング
部材26の支持部27が、スプリング部材26の支持と
ケージ29の案内とを兼ねている。図10および図11
に示すように、支持部27は、側板4から軸方向に延在
する板部材として一体に形成されている。支持部27
は、それぞれ平坦な2つの底面27a及び27cからな
っている。スプリング支持部27bは底面27aから立
ち上がっている。2つの底面27a及び27cを合計し
た広い面積でケージ29の下面29aと摺擦するので、
スプリング部材26を支持すると共にケージ29を内輪
2の外周面と良好に案内・摺擦させることができる。
【0029】図7は、第4実施例のローラ式クラッチ機
構40における逆ロック防止機能を示す軸方向部分断面
図である。通常、ローラ3は、外輪1の左側カム面と噛
み合う破線で示す位置Aにあるが、何らかの力がローラ
3に作用し、図中右方向に移動して位置Bに来た場合で
も、ケージ29は、その立上部29bが支持部27の底
面27aにより動きを制限されているので、ローラ3
は、図7において位置Bより右方には移動できない。従
って、逆ロックを防止できる。上記各実施例において、
ケージはブロックベアリングの機能を有しており、特
に、第3実施例を除く各実施例ではネジリばねであるス
プリング部材の保護機能をも有する。
【0030】
【発明の効果】以上、説明した本発明のローラ式クラッ
チ機構は、次のような効果を有する。ローラを同期化で
きるので、一方向、二方向にかかわらずローラ式クラッ
チ機構の利点を共存させることができる。結果的に、高
負荷、強振動下での作動安定性、偏心抵抗性、ポッピン
グの防止が可能となる。また、本発明を2方向クラッチ
に適用した場合は空転信頼性が向上するという効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例のローラ式クラッチ機構の
分解斜視図
【図2】本発明の第2実施例のローラ式クラッチ機構を
示す半径方向部分断面図
【図3】本発明の第3実施例のローラ式クラッチ機構を
示す半径方向部分断面図
【図4】本発明の第3実施例のスプリング部材とケージ
の詳細を示す斜視図
【図5】本発明の第4実施例のローラ式クラッチ機構を
示す半径方向部分断面図であり、ローラが周方向左側の
カム面に噛み合っている様子を示す。
【図6】本発明の第4実施例のローラ式クラッチ機構を
示す半径方向部分断面図であり、ローラが周方向右側の
カム面に噛み合っている様子を示す。
【図7】本発明の第4実施例のローラ式クラッチ機構を
示す半径方向部分断面図であり、ローラの逆ロック防止
機能を説明する。
【図8】本発明の第2実施例のローラ式クラッチ機構の
支持部の詳細を示す上面図である。
【図9】図8の支持部の側面図である。
【図10】本発明の第4実施例のローラ式クラッチ機構
の支持部の詳細を示す上面図である。
【図11】図10の支持部の側面図である。
【符号の説明】 1...外輪 2...内輪 3...ローラ 10、20、30...ワンウェイクラッチ 40...ツーウェイクラッチ 6、16、26...スプリング部材 9,13,19、29...ケージ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外輪と、 前記外輪と半径方向に離間され、相対回転自在に同心状
    に前記外輪内に配置される内輪と、 前記外輪及び前記内輪間に配置されて前記外輪と前記内
    輪との間でトルクを伝達する複数のローラと、前記ロー
    ラを一回転方向に付勢するスプリング部材と、前記ロー
    ラをほぼ等間隔に保つため前記ローラ間に配置されると
    共に、前記ローラを噛合方向に付勢するため前記スプリ
    ング部材に係合するケージと、 から成ることを特徴とするローラ式クラッチ機構。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のローラ式クラッチ機構
    において、前記ケージは、軸方向の断面形状がほぼコの
    字状であり、前記内輪の外周面または前記外輪の内周面
    に対して前記スプリング部材を覆うように配置されるこ
    とを特徴とするローラ式クラッチ機構。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のローラ式クラッチ機構
    において、前記スプリング部材は、外輪に支持されたコ
    イルばねからなり、前記コイルバネの作用部が前記ケー
    ジを介して前記ローラに付勢力を与えることを特徴とす
    るローラ式クラッチ機構。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の
    ローラ式クラッチ機構において、前記ローラ式クラッチ
    機構は、一回転方向のみトルクを伝達する一方向型ワン
    ウェイクラッチであることを特徴とする。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の
    ローラ式クラッチ機構において、前記ローラ式クラッチ
    機構は、両回転方向でトルクを伝達する2方向型クラッ
    チであることを特徴とする。
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