JP2003056601A - 一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 ころ４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５を採用し、このＣ形ばね５を弾性縮径し
て、その一端に設けたフック部５ａを外輪１の内周面に
設けた溝６に係止し、その他端に設けたフック部５ｂで
ころ４ａをカム面２に係合される方向に押圧することに
より、クラッチ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
４が常に相互の当接状態を保って、Ｃ形ばね５の押圧力
を確実、かつ瞬時に伝達されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【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５
２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５
１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５
３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０．０５ｍ
ｍ、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１
１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 ５ Ｃ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 １６ Ｃ形ばね １６ａ、１６ｂ フック部 １７ 溝 １８ 突条 １９ 矩形孔 ２０ 側板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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。
2. 【請求項２】 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。
3. 【請求項３】 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。
4. 【請求項４】 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。
5. 【請求項５】 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。