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

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哲雄 池田
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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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