JP2005249071A - 一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 潤滑剤の影響を受け難く、種々の環境下においても、十分なロック力を得ることのできる一方向クラッチを提供する。
【解決手段】 一方の軌道部材（外輪２）のカム面２ａに対向する他方の軌道部材（回転軸１）の周面１ａのうち、ころ５に摺接する領域に、一方向クラッチをロックする相対回転に伴って、潤滑剤を一方向クラッチの端部に向かって排出する溝１ｖを形成する。この構成によって、溝１ｖの形成されていない丘部（回転軸１の外周面１ａ）に存在する潤滑剤が、この溝１ｖの中に取り込まれ、溝１ｖに沿って軌道部材の端部方向に排出される。従って、本発明の一方向クラッチは、ころ５と軌道部材との間に介在する潤滑剤が、速やかに取り除かれる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、係合部材として「ころ」を用いるタイプの一方向クラッチに関し、更に詳しくは、種々の環境下で用いられる小型の機器に適した一方向クラッチに関する。

一方向クラッチは、例えばころを用いるタイプの場合、径方向内外に同心状に配置された２つの軌道部材（外輪と内輪、あるいは外輪と回転軸）の対向面間の周方向数ヶ所にくさび状の空間が設けられており、このくさび状空間の中にそれぞれころが配置されている。また、これらころは、同じ空間内に配置された付勢手段により、一方向クラッチをロックする方向に付勢されている（例えば、特許文献１あるいは特許文献２等を参照。）。

このくさび状空間は、これら２つの軌道部材におけるお互いの対向面のいずれか一方に設けられた複数のカム面と、このカム面に対向する他方の対向面（周面）により形成されており、周方向一方向に向けて径方向すき間が徐々に狭くなり、かつ、周方向反対方向に向けて径方向すき間が徐々に広くなる形状である。

また、このくさび状空間に配置されたころは、これら２つの軌道部材の所定の方向への相対回転に起因する転動により、径方向すき間の狭い側（ロック側）へ移動し、カム面とその対向面の間に噛み込むことによって、２つの軌道部材の相対回転を阻止する（ロック状態）。また、このころは、２つの軌道部材の逆方向への相対回転に起因する転動により、径方向すき間の広い側（フリー側）へ移動し、どちらか一方の軌道部材の空転を許容する（フリー状態）。

このような一方向クラッチにおいて最も重要な機能は、２つの軌道部材のロック側への相対回転時に、これら２つの軌道部材の回転を確実に停止（ロック）させることであり、本出願人らも、カム面の摩耗の抑制とスムーズなロック状態への切り換えを図る手段として、カム面の表面粗さを、対向する周面の表面粗さより粗くする方法を提案している（特許文献３）。また、トルク容量ところの噛み込み性を両立させる手段として、周方向隣り合うカム面の傾斜角度を変える方法を提案している（特許文献４）。

特開２０００−２９１６９２号公報 特開平１１−２７０５９６号公報 特開２００１−２００８６３号公報 特開２００１−２００８６４号公報

ところで、以上のようなころを用いた一方向クラッチには、耐久性向上のために、２つの軌道部材の対向面間に潤滑剤を封入したタイプもあり、この潤滑剤が一方向クラッチのロックを妨げてしまう場合があった。特に、小型の一方向クラッチは、環境温度の影響を受け易く、戸外で用いられる小型機器（例えば釣り具等）に用いられる一方向クラッチにおいては、低温時にロック力が不足する場合があることが指摘されている。

また、潤滑剤を封入したタイプばかりでなく、特許文献２のように、一方向クラッチの端部側に転がり軸受を配置してユニット化したものにおいても、この転がり軸受の内部に封入された潤滑剤が、一方向クラッチの内部に侵入する場合があり、その場合も上記と同様に、必要十分なロック力が得られない恐れがある。

本発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、潤滑剤の影響を受け難く、種々の環境下においても、十分なロック力を得ることのできる一方向クラッチを提供することを目的としている。

前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、径方向内外に同心状に配置された２つの軌道部材と、これら２つの軌道部材の対向面間に配置された複数のころとを備え、前記ころは、前記軌道部材の対向面のいずれか一方に設けられた複数のカム面とこのカム面に対向する他方の周面により、周方向に複数形成されたくさび状空間内に配置されているとともに、前記２つの軌道部材の相対回転に起因する前記ころの転動によって、これら２つの軌道部材の相対回転を阻止するロック状態と相対回転を許容するフリー状態とを切り換える一方向クラッチにおいて、前記カム面に対向する軌道部材の周面のうち、前記ころと摺接する領域に、一方向クラッチをロックする方向の回転に伴って潤滑剤を該軌道部材の端部に向かって排出する溝が形成されていることを特徴とする。

本発明は、ころを用いた一方向クラッチにおいて、ロック時にころを滑らせる原因となる潤滑剤を、このころと軌道部材の接触部位から積極的に排出することにより、所期の目的を達成しようとするものである。

すなわち、請求項１に記載の発明によれば、２つの軌道部材のロック方向の相対回転に伴って、溝の形成されていない丘部（すなわち接触面）に存在する潤滑剤が、この溝の中に取り込まれる。また、溝の中に取り込まれた潤滑剤は、この溝に沿って軌道部材の端部方向に排出されることとなる。従って、本発明の一方向クラッチは、ころと軌道部材の接触面に介在する潤滑剤が、速やかに取り除かれる。

また、請求項２に記載の発明は、一方向クラッチをロックする方向の回転に伴って潤滑剤を端部に向かって排出する前記溝が、各ころの外周面に形成されていることを特徴とする。

すなわち、前記溝をカム面に対向する他方の軌道部材の周面に形成するのに代わり、ころ側に形成しても、請求項１と同様の効果を奏することができる。

ここで、前記溝の具体例として、周方向にＶ字形状、あるいは周方向にヘリングボーン形状の溝を、好適に採用することができる（請求項３）。

この溝形状によって、ころと軌道部材との間に介在する潤滑剤を、一方向クラッチの回転に伴って、効率良く排出することができる。

以上のように、本発明の一方向クラッチによれば、ロック時にころを滑らせる原因となる潤滑剤が速やかに取り除かれ、２つの軌道部材の相対回転を確実にロックすることができる。

また、この溝は、一方向クラッチのフリー回転時に、潤滑剤を各部材間の摺動面に供給する方向に作用するため、これら各部材間の摩擦と摩耗を低減する効果を奏することもできる。

以下、図面を参照しつつこの発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態における一方向クラッチの構造を示す軸垂直方向の断面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線矢視断面である。なお、図中矢印のＬ方向は一方向クラッチにおけるロック側、Ｆ方向はフリー側への回転を示す。

本実施形態における一方向クラッチの構成は、基本的に従来の一方向クラッチと同様であり、径方向内外に同心状に配置された２つの軌道部材（回転軸１と外輪２）と、これらの間に形成された環状空間内に配置された保持器３、板ばね４および複数のころ５とからなる。また、この環状空間内には、図示しない潤滑剤が封入されており、環状空間の軸方向両端部に配設されたシール部材（図示省略）により密封されている。

外輪２の内周面２ａには、回転軸１の外周面１ａとの間の対向間隙を周方向一方向へ向けてくさび状とするカム面２ｂが、周方向に等配となる位置に複数形成されている。また、保持器３は、前記カム面２ｂに対応する位置に、径方向内外に貫通するポケット３ａが設けられており、このポケット３ａにころ５がそれぞれ収容されている。これらのころ５は、この保持器３のポケット３ａに納められた状態で、板ばね４によりロック側に付勢されており、回転軸１と外輪２との相対回転によって、外輪２のカム面２ｂと回転軸１の外周面１ａとの間に形成されたくさび状空間内を転動する。

なお、この一方向クラッチは、回転軸１が矢印Ｌ方向に回転した場合、ころ５が前記くさび状空間に噛み込み、回転軸１と外輪２の相対回転を阻止するロック状態となる。また逆に、回転軸１が矢印Ｆ方向に回転した場合は、回転軸１と外輪２の相対回転を許容するフリー状態となる。

本実施形態における一方向クラッチの特徴は、図２に示すように、回転軸１の外周面１ａにおけるころ５に摺接する領域に、周方向にヘリングボーン状の溝１ｖが形成されている点である。この溝１ｖは、一方向クラッチのロック側（矢印Ｌ方向）への回転に伴って、潤滑剤を一方向クラッチの軸方向端部に向かって排出する形状に形成されている。なお、図中では誇張して描かれているが、このヘリングボーン状の溝１ｖは、動圧軸受におけるラジアル動圧発生溝のように、回転軸１の外周面１ａに形成された僅かな凹部であり、例えばエッチング（電解加工）等により、容易に形成することができる。

以上の構成により、この一方向クラッチは、回転軸１がロック側に回転した場合、溝１ｖの形成されていない丘部（回転軸１の外周面１ａ）に存在する潤滑剤が、この溝１ｖの中に取り込まれ、この溝１ｖに沿って端部方向に排出される。従って、本実施形態における一方向クラッチは、ころ５と回転軸１の接触面に介在する潤滑剤が速やかに取り除かれ、回転軸１と外輪２の相対回転を確実にロックすることができるとともに、ロック力が増大する。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図３は、本発明の第２実施形態における一方向クラッチの構造を示す軸垂直方向の断面図であり、図４は外輪１２の内周面１２ａの状態を示す図３のＢ−Ｂ線矢視断面である。

本実施形態における一方向クラッチは、径方向内外に同心状に配置された２つの軌道部材（内輪１１と外輪１２）と、これらの間に形成された環状空間内に配置された保持器１３、コイルばね１４および複数のころ１５とから構成されている。なお、この環状空間内にも、図示しない潤滑剤が封入されており、環状空間の軸方向両端部に配設されたシール部材（図示省略）により密封されている。

内輪１１の外周面は、外輪１２の内周面１２ａとの間の対向間隙を周方向一方向へ向けてくさび状とするカム面１１ａとして形成されている。また、保持器１３は、前記カム面１１ａに対応する位置に、複数のポケット１３ａが設けられており、このポケット１３ａにころ１５がそれぞれ収容されている。これらのころ１５は、保持器１３のポケット１３ａに納められた状態で、このポケット１３ａの中に設けられた突起１３ｂに嵌め入れられたコイルばね１４によりロック側に付勢されており、内輪１１と外輪１２との相対回転によって、内輪１１のカム面１１ａと外輪１２の内周面１２ａとの間に形成されたくさび状空間内を転動する。

なお、この一方向クラッチも、前述の第１実施形態における一方向クラッチと同様、ころ１５の転動によって、これら２つの軌道部材の相対回転を阻止するロック状態と相対回転を許容するフリー状態とが切り換えられる。

本実施形態における一方向クラッチの特徴は、図４に示すように、外輪１２の内周面１２ａのころ１５に摺接する領域に、周方向にヘリングボーン状の溝１２ｖが形成されている点である。この溝１２ｖは、一方向クラッチのロック側（矢印Ｌ方向）への回転に伴って、潤滑剤を一方向クラッチの軸方向端部に向かって排出する形状に形成されている。なお、この溝１２ｖも、第１実施形態と同様の僅かな凹部であり、エッチング（電解加工）あるいはボール転造等により、容易に形成することができる。

以上の構成により、この一方向クラッチは、外輪１２がロック側に回転した場合、溝１２ｖの形成されていない丘部（外輪１２の外周面１２ａ）に存在する潤滑剤が、この溝１２ｖの中に取り込まれ、この溝１２ｖに沿って端部方向に排出される。従って、本実施形態における一方向クラッチも、ころ１５と外輪１２の接触面に介在する潤滑剤が速やかに取り除かれ、内輪１１と外輪１２の相対回転を確実にロックすることができるとともに、そのロック力が向上する。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図５は、本発明の第３実施形態における一方向クラッチの構造を示す軸直交方向の断面図である。なお、この一方向クラッチの軸垂直方向断面図は、前記第２実施形態（図３）と同様であり、この図５は図３のＢ−Ｂ線矢視断面相当となっている。また、第２実施形態と同様の機能を有する構成部材には、同じ符号を付記して、詳細な説明を省略する。

本実施形態における一方向クラッチの特徴は、各ころ１５の外周面１５ａに、周方向にヘリングボーン状の溝１５ｖが形成されている点である。この溝１５ｖは、一方向クラッチのロック側への回転によるころ１５の転動（矢印Ｋ方向）に伴って、潤滑剤をころ１５の軸方向端部に向かって排出する形状に形成されている。なお、この溝１５ｖも、第１・第２実施形態と同様の僅かな凹部であり、エッチング（電解加工）等により容易に形成することができる。

以上の構成により、この一方向クラッチは、内外輪がロック側に相対回転した場合、溝１５ｖの形成されていない丘部（ころ１５の外周面１５ａ）に存在する潤滑剤が、この溝１５ｖの中に取り込まれ、この溝１５ｖに沿って端部方向に排出される。従って、本実施形態における一方向クラッチも、これら内外輪ところ１５との接触面に介在する潤滑剤が速やかに取り除かれ、内輪１１と外輪１２の相対回転を確実にロックすることができるとともに、そのロック力が増大する。

なお、本発明における潤滑剤を排出するための溝の形状は、以上３つの実施形態で示した例に限定されるものではなく、例えば周方向にＶ字状としても良い。この溝を形成する位置も限定されるものではなく、ころと軌道部材の摺接面のどちらか一方、あるいはころと軌道部材の両者の表面に溝を形成しても良く、この溝を形成する手段も、形成する位置や部材の材料等に合わせ適宜選択すれば良い。

また、シール部材等の密封装置も特に限定されるものではなく、本発明は、潤滑剤を封入した一方向クラッチの他、一方向クラッチの端部側に転がり軸受を配置してユニット化したもの等にも適用可能である。このユニットにおいても、この転がり軸受の内部に封入された潤滑剤が一方向クラッチの内部に侵入する場合があるが、その場合も上記と同様に、必要十分なロック力を得ることができる。

本発明の第１実施形態における一方向クラッチの構造を示す軸垂直方向断面図である。 図１のＡ−Ａ線矢視断面である。 本発明の第２実施形態における一方向クラッチの構造を示す軸垂直方向断面図である。 本発明の第２実施形態における外輪１２の内周面１２ａの状態を示す図３のＢ−Ｂ線矢視断面である。 本発明の第３実施形態における一方向クラッチの構造を示す軸直交方向断面図である。

符号の説明

１ 回転軸
１ｖ 溝
２ 外輪
３ 保持器
４ 板ばね
５ ころ
１１ 内輪
１２ 外輪
１２ｖ 溝
１３ 保持器
１４ コイルばね
１５ ころ
１５ｖ 溝

Claims (3)

1. 径方向内外に同心状に配置された２つの軌道部材と、これら２つの軌道部材の対向面間に配置された複数のころとを備え、前記ころは、前記軌道部材の対向面のいずれか一方に設けられた複数のカム面とこのカム面に対向する他方の周面により、周方向に複数形成されたくさび状空間内に配置されているとともに、前記２つの軌道部材の相対回転に起因する前記ころの転動によって、これら２つの軌道部材の相対回転を阻止するロック状態と相対回転を許容するフリー状態とを切り換える一方向クラッチにおいて、
   前記カム面に対向する軌道部材の周面のうち、前記ころと摺接する領域に、一方向クラッチをロックする方向の回転に伴って潤滑剤を該軌道部材の端部に向かって排出する溝が形成されていることを特徴とする一方向クラッチ。
2. 径方向内外に同心状に配置された２つの軌道部材と、これら２つの軌道部材の対向面間に配置された複数のころとを備え、前記ころは、前記軌道部材の対向面のいずれか一方に設けられた複数のカム面とこのカム面に対向する他方の周面により、周方向に複数形成されたくさび状空間内に配置されているとともに、前記２つの軌道部材の相対回転に起因する前記ころの転動によって、これら２つの軌道部材の相対回転を阻止するロック状態と相対回転を許容するフリー状態とを切り換える一方向クラッチにおいて、
   前記ころの外周面に、一方向クラッチをロックする方向の回転に伴って潤滑剤を該ころの端部に向かって排出する溝が形成されていることを特徴とする一方向クラッチ。
3. 前記溝が、周方向にＶ字形状あるいはヘリングボーン形状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の一方向クラッチ。
   

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