JP2005248980A - 一方向クラッチの固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 低い製造コストのもとに、樹脂製ハウジングに対して一方向クラッチの外輪を相対回転不能に一体化することのできる一方向クラッチの固定構造を提供する。
【解決手段】 外輪３１の外周に所定深さの孔３１ｃを形成し、その外輪３１を樹脂製のハウジング１７ｂに対してインサート成形により一体化し、ハウジング１７ｂを形成する樹脂が孔３１ｃに入り込んだ構成とすることにより、ハウジング１７ｂと外輪３１とを締まり嵌めすることなく、クリープが発生することを確実に防止する。
【選択図】 図３

Description

本発明は一方向クラッチのハウジングに対する固定構造に関し、更に詳しくは、樹脂製のハウジングに対する一方向クラッチの固定構造に関する。なお、本発明は、一方向クラッチと転がり軸受とが、外輪および内輪を共有する、いわゆる転がり軸受一体型一方向クラッチにも適用することができる。

一方向クラッチにおいては、一般に、外輪と内輪の間に、例えばスプラグやローラ等の複数のくさび要素と、その各くさび要素を一定の向き（ロック方向）に付勢する付勢手段を配置した構造を採り、くさび要素としてはスプラグやローラ等が用いられ、くさび要素自体の形状と、内・外輪間の空間の形状との相互作用により、外輪と内輪の相対回転に際して、一方向にのみ内・外輪間でトルクを伝達し、他方向には内・外輪を相対的に空転させる。また、このような一方向クラッチの外輪と内輪を、それぞれ転がり軸受の外輪と内輪に兼用させた、いわゆる転がり軸受一体型の一方向クラッチも知られている。

以上のような一方向クラッチにおいては、通常、内輪が軸に固定される一方、外輪はハウジングに収容されて固定され、軸とハウジングとの間でトルクの伝達／空転を行うように用いられ、従って、内輪と軸、および外輪とハウジングとはそれぞれに一体となって運動する必要がある。そのため、内輪と軸、および外輪とハウジングは、それぞれ締まり嵌めにて嵌合固定される。

ところで、外輪とハウジングとの嵌合について、ハウジングが例えばプレス加工製のものである場合など、その寸法精度や形状精度が悪い場合などにおいて、外輪を所定の締まり嵌めにて嵌め込むためには、外輪の外径寸法の管理が困難となる。これを解決する技術として、従来、外輪の外周に偏心溝を形成し、その偏心溝に、外側に屈曲して突出する押圧部を有する止め輪を装着することにより、外輪とハウジングとの間にある程度の隙間があってもこれらが相対回転する、いわゆるクリープ現象を生じさせないようにした一方向クラッチが提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開平１１−１０８０８４号公報

ところで、近年の樹脂の研究の進展に伴い、機械的強度に優れた樹脂が開発されており、例えば脱水兼用洗濯機の洗濯・脱水槽（回転槽）の駆動系に用いられる一方向クラッチについて、そのハウジングを樹脂化することが検討されつつある。このような樹脂製のハウジングを用いる場合、前記した提案技術を用いることによってある程度の効果が期待できるが、外輪に偏心溝を形成する必要があるため、コストが相当にアップするという問題がある。

樹脂製のハウジングに一方向クラッチの外輪を嵌め込むには、インサート成形によりこれらを一体化する方法が製造コストの点で最も有利であるが、インサート成形法では、外輪とハウジングとを締まり嵌めの状態で一体化することは実質的に不可能であり、使用温度による熱膨張差などにより、これらが相対回転するクリープを生じる可能性が高くなるという問題の発生が予想される。

本発明はこのような観点からなされたもので、低い製造コストのもとに、樹脂製のハウジングに対して一方向クラッチの外輪を相対回転不能に一体化することのできる一方向クラッチの固定構造の提供をその課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明の一方向クラッチの固定構造は、外輪の内周面と内輪の外周面の間に、複数のくさび要素とこれらの各くさび要素を一定の向きに付勢する付勢手段が配置され、外輪と内輪の相対回転に際して一方向にのみ上記くさび要素を介して内・外輪間でトルクを伝達する一方向クラッチと、その一方向クラッチの外輪を収容する樹脂製のハウジングとの固定構造であって、上記外輪の外周に所定深さの孔が形成されているとともに、その外輪がハウジングに対してインサート成形により一体化され、かつ、ハウジングを形成する樹脂が上記孔に入り込んでいることによって特徴づけられる（請求項１）。

また、同じ課題を解決するため、請求項２に係る発明の一方向クラッチの固定構造は、外輪にその外周から径方向に突出する凸部材が装着されているとともに、その外輪がハウジングに対してインサート成形により一体化され、かつ、ハウジングを形成する樹脂内に上記凸部材が埋まり込んでいることによって特徴づけられる。

ここで、請求項２に係る発明においては、外輪に装着する凸部材として中空のピンを用い、そのピンの内部にハウジングを形成する樹脂が入り込んでいる構成（請求項３）を採用することができる。

そして、以上の請求項１、２および３に係る発明においては、孔または凸部材を、周方向に複数個設けた構成（請求項４）を好適に採用することができる。

本発明は、一方向クラッチのハウジングを樹脂化するに当たり、製造コストの点で有利なインサート成形を採用し、なおかつその樹脂製ハウジングと一方向クラッチの外輪とを相対回転不能に一体化するものである。

すなわち、一方向クラッチの外輪の外周に孔を設け（請求項１）、もしくは、外輪の外周から突出するように凸部材を装着して（請求項２）、インサート形成により樹脂製ハウジングと一体化することにより、樹脂が孔内に入り込み、あるいは樹脂内に凸部材が埋まり込み、アンカー効果により外輪と脂製ハウジングとの相対回転を確実に防止することができる。

また、請求項３に係る発明のように、外輪に装着する凸部材を中空のピンとして、そのピンを樹脂内に埋まり込ませると同時に、ピンの内部に樹脂を入り込ませることで、相対回転阻止能をより確実なものとすることができる。

そして、以上の孔もしくは凸部材は、請求項４に係る発明のように、外輪の周方向に複数個設けることによって、より大きなトルクにも対応することが可能となる。

本発明によれば、インサート成形を用いて製造コストを低く抑えながら、樹脂製のハウジング内に一方向クラッチの外輪を相対回転不能に一体化することができ、ハウジングを樹脂化してもクリープを生じることがない。

しかも、外輪とハウジングとの隙間管理が実質的に不要となるため、外輪の外径寸法は一定とすることができる結果、一方向クラッチで必要な内輪外周面と外輪内周面との間のＪスペースの管理が極めて容易となるなど、トータルの製造コストを大幅に低減させることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明を転がり軸受一体型一方向クラッチに適用して、脱水兼用洗濯機の回転槽の駆動系に用いた例を示す全体の縦断面図であり、図２はその要部拡大断面図であって、図３はその図２における転がり軸受一体型一方向クラッチの近傍の拡大図である。

まず脱水兼用洗濯機の要部構成について説明すると、この例では、外箱１内に水受槽２が揺動自在に配置され、その水受槽２の内側に回転槽３が設けられている。回転槽３の内部には攪拌羽４が設けられており、この攪拌羽４は、水受槽２の底部を貫通して回転槽３内に臨む攪拌軸５に先端部に固着されている。

水受槽２の下にはモータ６と動力制御機構７が取り付けられており、モータ６の回転動力がベルト８を介して動力制御機構７の駆動軸９に伝達される。動力制御機構７は、クラッチ機構１０と減速装置１１、およびブレーキ装置１２を備えるとともに、後述する転がり軸受一体型一方向クラッチ３０が組み込まれている。

ブレーキ装置１２は下端が開口したブレーキドラム１２ａとその開口部を閉鎖する蓋体１２ｂと、ブレーキドラム１２ａに掛け回されたブレーキバンド１２ｃ、および電磁石により変位が与えられ、ブレーキバンド１２ｃに張力を与えてブレーキドラム１２ａを制動するブレーキレバー（図示せず）等によって構成されている。このブレーキ装置１２のブレーキドラム１２ａは、上部中空軸１４に連結固定されているとともに、蓋体１２ｂが下部中空軸１５と一体に形成されている。そして、上部中空軸１４の上端部分に形成されているフランジ部１４ａが回転槽３に固定されており、この上部中空軸１４、ブレーキドラム１２ａ、蓋体１２ｂおよび下部中空軸１５が、回転槽３に回転を与える回転槽軸を形成している。

ブレーキドラム１２ａの内部には、遊星歯車機構からなる減速装置１１が収容されており、前記した駆動軸９がこの減速装置１１の入力軸を構成している。また、前記した攪拌軸５がこの減速装置１１の出力軸を構成している。

クラッチ機構１０は、前記した電磁石を駆動源として変位が与えられるクラッチレバー１０ａがクラッチスリーブ１０ｂに対して連結状態にある時には、駆動軸９と一体に回転する連結軸１６と下部中空軸１５との連結が解かれ、回転槽軸を介して回転槽３が回転することがない。一方、クラッチレバー１０ａとクラッチスリーブ１０ｂとが非連結状態にある時には、連結軸１６と下部中空軸１５とが連結して駆動軸９の回転が回転槽軸に伝達されて回転槽３が攪拌羽５と同期して回転する。

さて、上部中空軸１４と下部中空軸１５、およびこれらを連結するブレーキドラム１２ａ並びに蓋体１２ｂによって構成される回転槽軸は、上部ハウジング１７ａと下部ハウジング１７ｂからなるハウジング１７に対して回転自在に支持されている。この例において、上部ハウジング１７ａはプレス成形された金属製であり、下部ハウジング１７ｂは樹脂製であって、回転槽軸は上部ハウジング１７ａに対して転がり軸受１８を介して支持され、下部ハウジング１７ｂに対して転がり軸受一体型一方向クラッチ３０によって支持されている。

転がり軸受一体型一方向クラッチ３０は、下部中空軸１５、従って回転槽軸の一方向への回転時には空転してこれを許容し、他方向への回転力が作用したときにロックしてその回転を阻止する。脱水時における回転槽軸の回転方向は、転がり軸受一体型一方向クラッチ３０の空転方向に設定されている。そして、洗濯時、つまり回転槽軸が回転せずに内側の駆動軸９と攪拌軸６が正・逆回転している際に回転槽３がその内容物から受ける反力に対して、ブレーキ装置１２のブレーキバンド１２ｃのブレーキドラム１２ａに対する緩み方向への回転時に、回転槽３が連れ回りすることを防止する役割を担う。

さて、転がり軸受一体型一方向クラッチ３０は、樹脂製の下部ハウジング１７ａに対してインサート成形により一体化されている。この転がり軸受一体型一方向クラッチ３０は、図４に正面図を、図５に軸平行断面図を示すように、外輪３１と内輪３２の間の環状空間内に、その中央部分に複数のボール３３を、その両側にそれぞれ複数のスプラグ３４を、それぞれに共通の保持器３５によって周方向に一定のピッチで配置するとともに、両側の各スプラグ３４をロック方向に付勢する複数のバネ片３６ａが一体に形成されたリング板状のバネ部材３６を両側に配置した公知の構造を持つ。外輪３１および内輪３２には、その中央に玉軸受用の軌道面が３１ａ，３２ａが、その両側には一方向クラッチ用の軌道面３１ｂ，３２ｂが形成されている。

この転がり軸受一体型一方向クラッチ３０の特徴は、その外輪３１の外周面に所定深さの２つの孔３１ｃが形成されている点であり、この各孔３１ｃの位置は、周方向には外輪３１の直径方向に対向する位置であり、かつ、軸方向には両側の一方向クラッチ用軌道面３１ｂに対応する位置である。

このような孔３１ｃを形成した外輪３１を、下部ハウジング１７ｂの成形時にインサート成形することにより、下部ハウジング１７ｂを形成する樹脂が各孔３１ｃ内に流れ込んで固化する結果、図３に示すように、下部ハウジング１７ｂには外輪３１の各孔３１ｃに入り込んだ挿入部１７０が形成されることになる。この挿入部１７０の存在により、外輪３１と下部ハウジング１７ｂとは相対回転不能に一体化され、転がり軸受一体型一方向クラッチ３０のロック時に外輪３１と内輪３２間で作用するトルクによって、下部ハウジング１７ｂに対して外輪３１が回転するクリープ現象を生じる恐れがない。

そして、この転がり軸受一体型一方向クラッチ３０は、下部ハウジング１７ｂの成形時にインサート成形により一体化されるので、従来の金属製ハウジングに対して締まり嵌めにて固定する場合のように、ハウジング寸法に対応して各種の寸法のものを用意することなく、一定の寸法に仕上げればよいため、外輪３１および内輪３２の一方向クラッチ用軌道面の寸法によって決まるＪスペースの管理を極めて容易にすることができ、トータルとしてのコストを大幅に低減させることができる。

また、各孔３１ｃを、ラジアル荷重が作用し、しかも肉薄となる転がり軸受用軌道面３１ａを避けて一方向クラッチ用軌道面３１ｂに対応する位置に形成しているため、応力集中等による強度低下の問題も生じない。

ここで、以上の実施の形態においては、外輪３１に孔３１ｃを形成して、インサート成形時においてその孔３１ｃ内に樹脂を入り込ませる例を示したが、これに代えて、図６に要部断面図を示すように、外輪３１に形成した孔３１ｃにピン３１ｄを挿入しておき、そのピン３１ｄを挿入した状態で下部ハウジング１７ｂの成形時にインサート成形により一体化することにより、ピン３１ｄを樹脂内に埋め込ませても、上記と同等の効果を奏することができる。この場合、図示のようにピン３１ｄとして中空のものを用いれば、そのピン３１ｄの内部にも樹脂が入り込み、より大きなトルクに対しても相対回転を防止することができる。

なお、以上の実施の形態では、外輪３１に孔３１ｃないしはピン３１ｄを２箇所設けた例を示したが、これらは１個または任意の複数個とすることができ、予想されるトルクの大きさと、孔３１ｃまたはピン３１ｄの大きさ、および使用する樹脂の機械的強度等に基づいて、適宜に選択することができる。

また、以上の実施の形態においては、本発明を転がり軸受一体型一方向クラッチに適用した例を示したが、転がり軸受を有さない一方向クラッチにも本発明を等しく適用し得ることは勿論である。

本発明を転がり軸受一体型一方向クラッチに適用して、脱水兼用洗濯機の回転槽の駆動系に用いた例を示す全体の縦断面図である。 図１の要部拡大断面図である。 図２における転がり軸受一体型一方向クラッチ３０の近傍の拡大図である。 本発明の実施の形態に用いた転がり軸受一体型一方向クラッチ３０の正面図である。 図４に示す転がり軸受一体型一方向クラッチ３０の軸平行断面図である。 本発明の他の実施の形態の要部断面図である。

符号の説明

１ 外箱
２ 水受槽
３ 回転槽
４ 攪拌羽
５ 攪拌軸
６ モータ
７ 動力制御機構
８ ベルト
９ 駆動軸
１０ クラッチ装置
１１ 減速装置
１２ ブレーキ装置
１２ａ ブレーキドラム
１２ｂ 蓋体
１２ｃ ブレーキバンド
１４ 上部中空軸
１５ 下部中空軸
１６ 連結軸
１７ａ 上部ハウジング
１７ｂ 下部ハウジング
３０ 転がり軸受一体型一方向クラッチ
３１ 外輪
３１ａ 玉軸受用軌道面
３１ｂ 一方向クラッチ用軌道面
３１ｃ 孔
３１ｄ ピン
３２ 内輪
３２ａ 玉軸受用軌道面
３２ｂ 一方向クラッチ用軌道面
３３ ボール
３４ スプラグ
３５ 保持器
３６ バネ部材
３６ａ バネ片

Claims (4)

1. 外輪の内周面と内輪の外周面の間に、複数のくさび要素とこれらの各くさび要素を一定の向きに付勢する付勢手段が配置され、外輪と内輪の相対回転に際して一方向にのみ上記くさび要素を介して内・外輪間でトルクを伝達する一方向クラッチと、その一方向クラッチの外輪を収容する樹脂製のハウジングとの固定構造であって、
   上記外輪の外周に所定深さの孔が形成されているとともに、その外輪がハウジングに対してインサート成形により一体化され、ハウジングを形成する樹脂が上記孔に入り込んでいることを特徴とする一方向クラッチの固定構造。
2. 外輪の内周面と内輪の外周面の間に、複数のくさび要素とこれらの各くさび要素を一定の向きに付勢する付勢手段が配置され、外輪と内輪の相対回転に際して一方向にのみ上記くさび要素を介して内・外輪間でトルクを伝達する一方向クラッチと、その一方向クラッチの外輪を収容する樹脂製のハウジングとの固定構造であって、
   上記外輪にその外周から径方向に突出する凸部材が装着されているとともに、その外輪がハウジングに対してインサート成形により一体化され、ハウジングを形成する樹脂内に上記凸部材が埋まり込んでいることを特徴とする一方向クラッチの固定構造。
3. 上記凸部材が、中空のピンであり、そのピンの内部にハウジングを形成する樹脂が入り込んでいることを特徴とする請求項２に記載の一方向クラッチの固定構造。
4. 請求項１に記載の孔、もしくは、請求項２または請求項３に記載の凸部材が、周方向に複数個設けられていることを特徴とする一方向クラッチの固定構造。

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