JP2006177439A - 直動ワンウェイクラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】往復動可能なロッドを必要に応じて一方向にロックすることができる負荷容量の大きな直動ワンウェイクラッチを提供することである。
【解決手段】外輪１の内周面とロッド６の円筒状外周面６ａ間に径の異なる二つの保持器８、９を組込み、その保持器８、９に径方向で対向する多数のポケット１０、１１を形成し、そのポケット１０、１１内にスプラグ１２を組込む。小径側保持器９に弾性部材１５の押圧力を付与してその小径側保持器９を軸方向の一方に向けて付勢する。小径側保持器９を弾性部材１５の弾性に抗して移動させる移動手段２０を設ける。この移動手段２０と弾性部材１５の押圧力とによって小径側保持器９を往復動可能とし、その小径側保持器９の軸方向の移動によりスプラグ１２を起伏し、伏倒する方向へ揺動させ、スプラグ１２を外輪１の内周面とロッド６の円筒状外周面６ａに係合させてロッド６を一方向にロックする。
【選択図】図1

Description

この発明は、軸方向に往復動可能なロッド等の内方部材を必要に応じて一方向にロックすることができるようにした直動ワンウェイクラッチに関するものである。

この種の直動ワンウェイクラッチとして特許文献１に記載されたものが従来から知られている。この直動ワンウェイクラッチにおいては、円筒状の本体内に円錐内面を設け、その円錐内面と本体内に挿入された軸の円筒状表面間に複数の係合子を周方向に等間隔に組込み、各係合子にスプリングの押圧力を付与してその係合子を上記本体の円錐内面と軸の円筒状表面に噛み込む方向に向けて付勢し、上記円錐内面と円筒状表面に対する係合子の噛み込みによって軸を一方向にロックするようにしている。

また、本体の端面にキャップを対向し、本体の外周部にソレノイドを設け、そのソレノイドに対する通電によりキャップに磁気吸引力を付与して上記キャップを本体の端面に向けて移動させ、そのキャップに設けられた筒体部で係合子を軸方向に押圧して係合子の噛み込みを解除させるようにしている。
特開昭５１−１１４５５３号公報

ところで、上記直動ワンウェイクラッチにおいては、係合子としてボールを用い、そのボールを本体と軸間に組込まれた保持器のポケット内に組込むようにしているため、ボールの組込み数に制限を受け、多くのボールを組込むことができない。また、ボールの噛み込み状態で、そのボールは本体の円錐内面および軸の円筒状表面に点接触するため、ボールの接触部における面圧が高く、軸のロック状態で、その軸に大きな軸方向力が負荷されると上記接触部で変形や破損が生じ、負荷容量が小さいという不都合がある。

この発明の課題は、往復動可能なロッド等の内方部材を必要に応じて一方向にロックすることができる負荷容量の大きな直動ワンウェイクラッチを提供することである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、固定の配置とされる外輪とその内側に挿入されて軸方向に移動可能な内方部材とを同軸上に配置し、外輪の内周面と内方部材の外周面間に径の異なる２つの保持器を組込み、その大径側保持器を外輪に固定すると共に、小径側保持器を軸方向に移動自在とし、その２つの保持器のそれぞれに径方向で対向する多数のポケットを周方向に等間隔に設け、その径方向で対向するポケット内に前記小径側保持器の軸方向への移動により軸方向に起伏し、伏倒する方向への揺動時に外径側および内径側に形成されたカム面が外輪の内周面および内方部材の外周面に係合するスプラグを組込み、そのスプラグが係合する方向に小径側保持器を弾性部材で付勢し、その弾性部材の弾性に抗して小径側保持器を軸方向に移動させる移動手段を設けた構成を採用したのである。

上記の構成から成る直動クラッチにおいて、小径側保持器が弾性部材によって軸方向の一方に付勢される状態ではスプラグの外径側および内径側のカム面が外輪の内周面および内方部材の外周面に接触するスタンバイ状態にあり、内方部材に一方向への軸力が負荷されると、スプラグが外輪の内周面および内方部材の外周面に直ちに係合して、内方部材をロックし、内方部材の一方向への移動を阻止する。

また、移動手段によって小径側保持器を弾性部材の弾性に抗して軸方向に移動させると、スプラグが伏倒する方向に揺動して外輪の内周面および内方部材の外周面に対する噛み込みが解除され、内方部材は２方向に移動し得る状態となる。

上記の構成から成る直動ワンウェイクラッチにおいて、移動手段として、外輪の円筒部を中心として回転可能な第１カムリングと、前記小径側保持器に内周部が固定されて第１カムリングと軸方向で対向する第２カムリングと、その第１カムリングと第２カムリングの対向面間に設けられて第２カムリングに対する第１カムリングの相対回転により第２カムリングを軸方向に移動させるトルクカムとから成るものを採用することができる。

ここで、トルクカムは、第１カムリングと第２カムリングの対向面一方に周方向の両端が相反する方向に傾斜するＶ形のカム突起を設け、他方にはそのカム突起に適合するＶ形の凹部を形成した構成から成るものであってもよく、あるいは、第１カムリングと第２カムリングの対向面それぞれに周方向の両端に向けて溝深さが次第に浅くなるカム溝を形成し、そのカム溝間にボールを組込んだ構成から成るものであってもよい。

この発明に係る直動ワンウェイクラッチにおいては、スプラグを係合子として採用したことにより、外輪と内方部材との間に多数のスプラグを組込むことができると共に、スプラグが係合する外輪の内周面および内方部材の外周面が円筒形状であってもボールに比べて等価曲率半径が大きい。そのため、ボールに比較して係合時の面圧が低く、負荷容量の大きな直動ワンウェイクラッチを得ることができる。また、外輪の内周面および内方部材の外周面を多角形とすることで、スプラグを線接触させることができるため、より一層面圧を低くすることができる。

以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1および図2に示すように、固定の配置とされる外輪１はフランジ２を一端に有し、そのフランジ２の外周部に外輪１を覆うカバー３が取付けられている。フランジ２の内周部には外輪１より小径の軸受筒４が設けられている。

軸受筒４の内側にはフランジ付きのブッシュ５が圧入され、そのブッシュ５内に内方部材としてのロッド６がスライド自在に挿入されて外輪１と同軸上に配置されている。

外輪１の内周は多角形とされて多数の平面７が設けられている。この外輪１とロッド６との間には径の異なる二つの保持器８、９が組込まれ、その大径側保持器８は外輪１の内周面に圧入されて外輪１と一体化され、一方、小径側保持器９は軸方向に移動自在とされている。

図３に示すように、大径側保持器８には外輪１の各平面７に対向してポケット１０が設けられ、一方、小径側保持器９には大径側保持器８のポケット１０と径方向で対向するポケット１１が形成され、その径方向で対向するポケット１０、１１内にスプラグ１２が組込まれている。

スプラグ１２は小径側保持器９の軸方向の移動によってロッド６の軸方向に起伏し、伏倒する方向への揺動時に外径側および内径側に設けられたカム面１３ａ、１３ｂが外輪１の平面７およびロッド６の円筒状外周面６ａに係合し、起立する方向への揺動時に係合解除するようになっている。

小径側保持器９のポケット１１内には弾性片１４が組込まれ、そのだ弾性片１４によってスプラグ１２は伏倒する方向（係合方向）に向けて付勢されている。

小径側保持器９はカバー３内に組込まれた弾性部材１５により軸方向の一方に向けて付勢され、その弾性部材１５の押圧により小径側保持器９が軸方向に移動すると、スプラグ１２が伏倒する方向に揺動するようになっている。また、小径側保持器９は、移動手段２０により弾性部材１５を弾性変形させる方向に向けて移動される。

移動手段２０は、第１カムリング２１と、その第１カムリング２１と軸方向で対向し、前記弾性部材１５により第１カムリング２１に向けて付勢された第２カムリング２２と、その第１カムリング２１と第２カムリング２２の対向面間に設けられたトルクカム２３とを有している。

第１カムリング２１は外輪１の外周面上に圧入されたフランジ付きのブッシュ１６によって回転自在に支持されている。この第１カムリング２１の外周にはレバー２４が設けられ、そのレバー２４は前記カバー３の円筒部３ａに形成された周方向に長い長孔２５に挿入されて端部がカバー３の外部に臨んでいる。

第２カムリング２２はブッシュ１６の外周にスライド自在に嵌合される円筒部２２ａを内周に有し、その円筒部２２ａの端部から内向きに延びるフランジ２２ｂの内周部が小径側保持器９の端部に嵌合されてその小径側保持器９に結合一体化されている。

図５に示すように、トルクカム２３は、第１カムリング２１の第２カムリング２２に対する対向面に周方向の両端が相反する方向に傾斜するテーパ面とされたＶ形のカム突起２６を形成し、第２カムリング２２には第１カムリング２１に対する対向面に上記カム突起２６に適合するＶ形の凹部２７を形成した構成からなっている。

上記の構成から成るトルクカム２３において、第１カムリング２１に設けられたレバー２４が長孔２５の一端に当接する状態でカム突起２６と凹部２７は図５（Ｉ）に示すように周方向に位置がずれ、上記レバー２４が長孔２５の他端に当接する状態でカム突起２６と凹部２７が対向するようになっている。

なお、第１カムリング２１に凹部を形成し、第２カムリング２２にカム突起を設けるようにしてもよい。

実施の形態で示す直動ワンウェイクラッチは上記の構造から成り、図１乃至図３は、第１カムリング２１のレバー２４が長孔２５の一端に当接された状態を示す。その状態において、第１カムリング２１のカム突起２６と第２カムリング２２の凹部２７は図５（Ｉ）に示すように周方向に位相がずれ、カム突起２６の先端は第２カムリング２２の第１カムリング２１に対する対向面に当接し、小径側保持器９は軸方向の一方に変位された状態に保持されている。また、スプラグ１２は、外径側および内径側のカム面１３ａ、１３ｂが外輪１の平面７およびロッド６の円筒状外周面６ａに対して係合解除された状態に保持されている。

このため、ロッド６は図１の左方向および右方向の両方向に移動し得るようになっている。

図２に示す状態から、レバー２４を同図の鎖線で示すように、長孔２５の他端に当接する位置まで揺動させると、第１カムリング２１が第２カムリング２２に対して相対回転し、カム突起２６が凹部２７に対向する。その対向状態で弾性部材１５の押圧により第２カムリング２２が第１カムリング２１に向けて移動して、図５（II）に示すように、カム突起２６と凹部２７が嵌合する。

また、第２カムリング２２は小径側保持器９に連結されて一体化されているため、小径側保持器９は第２カムリング２２と共に軸方向に移動し、その移動によりスプラグ１２が伏倒する方向に揺動して、外径側および内径側のカム面１３ａ、１３ｂが図４に示すように、外輪１の平面７およびロッド６の円筒状外周面６ａに係合する。その係合によって、ロッド６はロックされて一方向（図４の矢印で示す反対方向）に移動するのが防止される。

なお、ロッド６に図４の矢印で示す方向の押圧力が負荷されると、スプラグ１２は起立する方向に揺動して外輪１の平面７およびロッド６の円筒状外周面６ａに対する係合が解除され、ロッド６は同図の矢印で示す方向にのみ移動させることができる。

実施の形態で示す直動ワンウェイクラッチにおいては、上記のように、レバー２４を長孔２５の他端に当接する位置まで揺動させることにより、スプラグ１２が伏倒する方向に揺動し、外径側および内径側のカム面１３ａ、１３ａが外輪１の平面７およびロッド６の円筒状外周面６ａに係合してロッド６を一方向にロックするため、両方向に移動可能なロッド６を必要に応じて一方向にロックすることができる。

また、係合子としてスプラグ１２を用いたことにより、外輪１とロッド６間に多数のスプラグ１２を組込むことができると共に、スプラグ１２の係合状態で外径側および内径側のカム面１３ａ、１３ｂが外輪１の平面７およびロッド６の円筒状外周面６ａに線接触する状態で係合するため、接触部での面圧は低く、保持できる軸方向力は逆に大きくなり、負荷容量の大きな直動ワンウェイクラッチを得ることができる。

実施の形態では、外輪１の内周面を多角形として多数の平面７を形成し、その平面７に対してスプラグ１２の外径側のカム面１３ａを線接触させるようにしたが、外輪１の内周面を円筒面とし、スプラグ１２の外径側のカム面１３ａをその円筒面に適合するよう幅方向にわん曲させるようにしてもよい。外輪１の内周面を円筒面とすることによって、外輪１の製造の容易化を図ることができる。

また、実施の形態では、ロッド６の外周面を円筒状としたが、上記外周面を多角形として多数の平面を設け、その平面にスプラグ１２の内径側のカム面１３ｂを線接触させるようにしてもよく、あるいは、スプラグ１２の内径側のカム面１３ｂをロッド６の円筒状外周面６ａに適合するようわん曲させて上記円筒状外周面６に線接触させるようにしてもよい。

さらに、実施の形態では、トルクカム２３として、カム突起２６と凹部２７から成るものを示したが、トルクカム２０はこれに限定されるものではない。例えば、図６（II）に示すように、第１カムリング２１と第２カムリング２２の対向面それぞれに中央から周方向両端に至るに従って溝深さが次第に浅くなるカム溝２８、２９を形成し、そのカム溝２８、２９内にボール３０を組込んだものであってもよい。

図６（II）に示すトルクカム２０において、第１カムリング２１を第２カムリング２２に対して相対回転させると、ボール３０がカム溝２８、２９の溝深さの浅い方に移動するため、第２カムリング２２が軸方向に移動する。そして、図６（Ｉ）に示すように、ボール３０を第１カムリング２１と第２カムリング２２の対向面間に位置させることにより、第２カムリング２２を軸方向に移動させた位置に保持することができる。

この発明に係る直動ワンウェイクラッチの実施形態を示す縦断正面図 図１のII−II線に沿った断面図 図１の一部を拡大して示す断面図 ロッドのロック状態を示す断面図 （Ｉ）は図３に示すトルクカムの展開図、（II）は作動状態を示す展開図 （Ｉ）はトルクカムの他の例を示す展開図、（II）は作動状態を示す展開図

符号の説明

１ 外輪
６ ロッド（内方部材）
８ 大径側保持器
９ 小径側保持器
１０、１１ ポケット
１２ スプラグ
１５ 弾性部材
２０ 移動手段
２１ 第１カムリング
２２ 第２カムリング
２３ トルクカム
２６ カム突起
２７ 凹部
２８、２９ カム溝
３０ ボール

Claims (4)

1. 固定の配置とされる外輪とその内側に挿入されて軸方向に移動可能な内方部材とを同軸上に配置し、外輪の内周面と内方部材の外周面間に径の異なる２つの保持器を組込み、その大径側保持器を外輪に固定すると共に、小径側保持器を軸方向に移動自在とし、その２つの保持器のそれぞれに径方向で対向する多数のポケットを周方向に等間隔に設け、その径方向で対向するポケット内に前記小径側保持器の軸方向への移動により軸方向に起伏し、伏倒する方向への揺動時に外径側および内径側に形成されたカム面が外輪の内周面および内方部材の外周面に係合するスプラグを組込み、そのスプラグが係合する方向に小径側保持器を弾性部材で付勢し、その弾性部材の弾性に抗して小径側保持器を軸方向に移動させる移動手段を設けた直動ワンウェイクラッチ。
2. 前記移動手段が、外輪の円筒部を中心として回転可能な第１カムリングと、前記小径側保持器に内周部が固定されて第１カムリングと軸方向で対向する第２カムリングと、その第１カムリングと第２カムリングの対向面間に設けられて第２カムリングに対する第１カムリングの相対回転により第２カムリングを軸方向に移動させるトルクカムとから成る請求項１に記載の直動ワンウェイクラッチ。
3. 前記トルクカムが、第１カムリングと第２カムリングの対向面一方に周方向の両端が相反する方向に傾斜するＶ形のカム突起を設け、他方にはそのカム突起に適合するＶ形の凹部を形成した構成から成る請求項２に記載の直動ワンウェイクラッチ。
4. 前記トルクカムが、第１カムリングと第２カムリングの対向面それぞれに周方向の両端に向けて溝深さが次第に浅くなるカム溝を形成し、そのカム溝間にボールを組込んだ構成から成る請求項２に記載の直動ワンウェイクラッチ。

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