JP2006312994A - 直動ワンウェイクラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】軸を軸方向の一方にロックする直動ワンウェイクラッチにおいて、軸方向保持力の向上を図る。
【解決手段】外輪１の内側に挿入した軸４の外径面上に複数のリングセグメント５を設け、各リングセグメント５の外周に軸方向に傾斜するテーパ面７を設け、そのテーパ面７と外輪１の内周に形成された平面１２との間に形成されたくさび状空間１３にローラ１８を組込む。ローラ１８を保持する保持器１４を弾性部材１９によりローラ１８がテーパ面７および平面１２に圧接する方向に付勢する。軸４にロック方向の力が負荷されたとき、ローラ１８をテーパ面７および平面１２に係合させると共に、リングセグメント５を軸４の外径面に圧接させる。軸方向力が増大したとき、軸４とリングセグメント５の接触部で滑りを生じさせ、リングセグメント５の大端面８の内周部にリング溝２０の係合面２１を係合させるようにして、軸４に対する軸方向保持力の向上を図る。
【選択図】図１

Description

この発明は、軸方向に移動可能な軸を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、各係合子をスプリングで押圧して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するようにしている。
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るようにしており、そのボールの噛み込みによる軸のロック状態で各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非常に高く、軸に塑性変形を生じさせない範囲での軸方向の保持力が小さいという問題がある。

この発明は、係合子の噛み込みによって軸を軸方向の一方にロックする直動ワンウェイクラッチにおいて、軸の外径面が塑性変形することのない範囲での軸方向の保持力を高めることを技術的課題としている。

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内に軸を挿入し、その軸の外径面に接触案内される円弧状内面を有する複数のリングセグメントを軸の周方向に等間隔に設け、各リングセグメントの外周に軸方向に傾斜して外輪の内周間に軸方向の一端が狭小のくさび状空間を形成するテーパ面を設け、そのテーパ面と外輪の内周間に形成されたくさび状空間内に係合子を組込み、その係合子を外輪内に組込まれた保持器で保持器し、その保持器を弾性部材により係合子がくさび状空間に押し込まれる方向に向けて付勢し、前記軸の外径面には周方向に延びるリング溝を軸方向に等間隔に形成し、各リング溝にリングセグメントの大端面の内周部に対して係合可能な係合面を設けた構成を採用している。

上記の構成から成る直動ワンウェイクラッチにおいては、係合子は弾性部材によってリングセグメントのテーパ面と外輪の内周間に形成されたくさび状空間の狭小部に押し込まれているため、軸に上記弾性部材の弾性に抗する方向の軸方向力が負荷されると、係合子がリングセグメントのテーパ面と外輪の内周とに噛み込むと共に、リングセグメントは軸の外径面に押し付けられて圧接することになり、ロッドは一方向にロックされる。

軸に負荷される軸方向力が増大すると、軸とリングセグメントとの接触部で滑りが生じ、リング溝の係合面がリングセグメントの大端面に対向する位置まで軸が移動すると、上記係合面がリングセグメントの大端面の内周部に係合し、その係合によって軸は軸方向にロックされる。

上記のように、この発明に係る直動ワンウェイクラッチにおいては、軸にロック方向の軸方向力が負荷されたとき、リングセグメントの大端面の内周部にリング溝の係合面を係合させるため、上記係合面は軸に直交する垂直面としておくのがよい。

ここで、リングセグメントの大端面と円弧状内面の交差部にエッジを設けておくと、上記大端面に対して係合面をより確実に係合させることができる。

この発明に係る直動ワンウェイクラッチにおいて、リング溝を軸に直交する係合面と、その係合面の内周側を小径端とする円錐面の二つの面で形成される断面鋸歯状の溝とすると、軸が他方向（フリー方向）に移動する際、リングセグメントの円弧状内面は上記円錐面上を滑りながら移動するため、軸をフリー方向にスムーズに移動させることができる。

このとき、リングセグメントの小端面と円弧状内面の交差部に丸みをつけておくと、軸をフリー方向によりスムーズに移動させることができる。

前記リングセグメントに形成されたテーパ面は、断面円弧状の凹入面から成るものであってもよく、あるいは、軸方向に傾斜する平面であってもよい。テーパ面を凹入面で形成する場合、外輪の内周に上記凹入面との間でくさび状空間を形成する断面円弧状の軌道面を設け、この軌道面と凹入面間に組込まれる係合子をボールとする。

一方、テーパ面を平面とする場合、外輪の内周に上記平面との間でくさび状空間を形成する平面を設け、これらの両平面間に組込まれる係合子を各平面に沿って転動可能なローラとする。ローラを用いる直動ワンウェイクラッチにおいては、そのローラの係合時、ローラはくさび状空間を形成する二つの平面に線接触するため、ボールを係合子とする場合に比較して係合部位での面圧は小さくなり、軸の外径面にリングセグメントをより強く圧接させることができるので、軸方向の保持力をより高めることができる。

この発明に係る直動ワンウェイクラッチにおいて、保持器を弾性部材の弾性に抗して軸方向に移動させる係合解除手段を設けると、その係合解除手段の操作により保持器を弾性部材の弾性に抗して軸方向に移動させることにより、係合子が係合解除位置に移動して軸のロックが解除される。このため、軸を２方向に移動可能とし、必要に応じて一方向にロックすることができる。

前記係合解除手段として、保持器の端面に対向配置された回転可能なカムリングを有し、そのカムリングの外周に設けられたレバーを外輪に形成された周方向に長いレバー挿入孔に挿入し、前記カムリングと保持器の対向面に、保持器に対するカムリングの相対回転によって保持器をくさび状空間の大径端側に移動させるトルクカムを設けた構成から成るものを採用することができる。

上記係合解除手段において、トルクカムは、保持器と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、他方にそのカム突起に適合するＶ形の凹部を設けた構成から成るものであってもよく、あるいは、保持器と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。

上記のように、軸に弾性部材の弾性に抗する方向の軸方向力が負荷されると、係合子が外輪の内周およびリングセグメントのテーパ面に係合すると共に、リングセグメントが軸の外周面に押し付けられ、その軸方向力が増大すると、軸とリングセグメントの接触部で滑りが生じてリング溝の係合面がリングセグメントの大端面の内周部に係合するため、軸に対する軸方向保持力の大きい直動ワンウェイクラッチを得ることができる。

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乃至図４は、この発明に係る直動ワンウェイクラッチの第１の実施形態を示す。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の内周一端部には環状突出部２が設けられ、その環状突出部２の内周にブッシュ３が取付けられている。

外輪１内に挿入された軸４は上記ブッシュ３によってスライド自在に支持されている。

軸４の外径面上には複数のリングセグメント５が周方向に等間隔に設けられている。リングセグメント５はリングを周方向に等間隔に分割したものであって、各リングセグメント５は軸４の外径面に接触案内される円弧状内面６を有し、外周には平面から成るテーパ面７が設けられている。また、リングセグメント５の円弧状内面６と大端面８の交差部にはエッジ９が設けられ、一方、円弧状内面６と小端面１０の交差部には丸み１１がつけられている。

外輪１の他端部内周には各リングセグメント５のテーパ面７と径方向で対向する位置に軸心に平行する複数の平面１２が形成され、その各平面１２とリングセグメント５のテーパ面７間に軸方向の一端が狭小となるくさび状空間１３を形成している。

周方向に等間隔に並ぶリングセグメント５と外輪１の他端部内周間には保持器１４が組込まれている。また、外輪１の他端部内周には保持器１４から外輪１の他端開口側に片寄った位置に環状板１５が嵌合されている。環状板１５は外輪１の開口端部の内周に取付けた止め輪１６によって抜け止めされ、その環状板１５によって複数のリングセグメント５および保持器１４が外輪１の他端開口から抜け出るのが防止されている。

保持器１４には複数のリングセグメント５のそれぞれと対向する位置にポケット１７が形成され、各ポケット１７内に係合子としてのローラ１８が組込まれている。ローラ１８はリングセグメント５のテーパ面７と外輪１の平面１２に沿って転動可能な組込みとされている。

保持器１４と環状突出部２間に弾性部材１９が組込まれている。弾性部材１９はローラ１８がくさび状空間１３の狭小部に押し込まれる方向に向けて保持器１４を付勢しており、その付勢によってローラ１８はリングセグメント５のテーパ面７と外輪１の平面１２とに圧接している。

軸４の外径面にはリング溝２０が軸方向に等間隔に形成されている。図３に示すように、リング溝２０は断面鋸歯状の溝とされて軸４に垂直な係合面２１とその係合面２１の内周側を小径端とする円錐面２２とを有している。

第１の実施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３に示すように、ローラ１８がリングセグメント５のテーパ面７と外輪１の平面１２に圧接する状態において、軸４に同図の矢印で示す方向の軸方向力が負荷されると、ローラ１８はリングセグメント５のテーパ面７と外輪１の平面１２とに係合すると共に、リングセグメント５はローラ１８からの押圧により軸４の外径面に圧接され、軸４は一方向にロックされる。

軸４に負荷される矢印方向の軸方向力が増大すると、軸４とリングセグメント５の接触部で滑りが生じ、リング溝２０の係合面２１がリングセグメント５の大端面８と対向する位置まで軸４が移動すると、図４に示すように、上記係合面２１が大端面８の内周部に係合し、軸４は完全なロック状態とされる。

上記のように、軸４に弾性部材１９の弾性に抗する方向の軸方向力が負荷されたとき、リングセグメント５の円弧状内面６を軸４の外径面に圧接させると共に、リングセグメント５の大端面８の内周にリング溝２０の係合面２１を係合させて軸４を一方向にロックするため、軸の外径面にボールを噛み込ませて軸をロックする場合に比較して軸４の外径面が塑性変形することが少ない。このため、軸４の外径面に塑性変形を生じさせない範囲での軸４に対する軸方向の保持力を大幅に増大させることができる。

また、ローラ１８を係合子として使用しているため、係合時にローラ１８はリングセグメント５のテーパ面７と外輪１の平面１２に線接触するため、接触部位での面圧は低く、逆にリングセグメント５には大きな押し付け力を負荷することができるため、軸４に対する軸方向保持力をより増大させることができる。

図４に示す軸４の完全なロック状態において、軸４に同図の矢印で示す方向と反対方向の軸方向力が負荷されると、リングセグメント５のそれぞれが環状板１５に向けて移動し、ローラ１８はリングセグメント５のテーパ面７と外輪１の平面１２とで形成されるくさび状空間１３から相対的に抜け出る方向に移動する。このため、軸４のロックは解除され、軸４は矢印で示す方向と反対方向に自由に移動する。

このとき、リングセグメント５の小端面１０の内周部に設けられた丸み１１がリング溝２０の円錐面２２と接触するため、軸４をスムーズに移動させることができる。

図５は、この発明に係る直動ワンウェイクラッチの第２の実施形態を示す。この実施形態は、保持器１４を弾性部材１９の弾性に抗して移動させてローラ１８を係合解除させる係合解除手段３０を設けている点で第１の実施形態と相違している。このため、第１の実施形態と同一部品には同一の符号を付して説明を省略する。

係合解除手段３０は、保持器１４と環状板１５の対向面間にカムリング３１を組込み、そのカムリング３１と保持器１４の対向面間にトルクカム３２を設け、上記保持器１４に対するカムリング３１の相対回転により、保持器１４を弾性部材１９の弾性に抗して軸方向に移動させるようにしている。

ここで、カムリング３１は外周にレバー３３を有し、そのレバー３３は外輪１に形成された周方向に長いレバー挿入孔３４に挿入されて端部が外部に臨み、そのレバー３３の端部に操作力を付与してカムリング３１を回転させるようにしている。

また、トルクカム３２は、図６に示すように、カムリング３１の保持器１４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３５を形成し、保持器１４にはカムリング３１に対する端面に上記カム突起３５に適合するＶ形の凹部３６を形成した構成とされている。

上記の構成から成るトルクカム３２において、レバー挿入孔３４の一端側にレバー３３を揺動させた状態では、図６（Ｉ）に示すように、カム突起３５が凹部３６に嵌合する。このとき、ローラ１８は外輪１の平面１２およびリングセグメント５のテーパ面７に圧接された状態に保持される。

上記の状態からレバー３３をレバー挿入孔３４の他端側に揺動させると、カム突起３５と凹部３６の位相がずれ、上記カム突起３５の押圧により保持器１４が弾性部材１９の弾性に抗して移動し、ローラ１８はテーパ面７および平面１２に対して係合解除される。そして、レバー３３をレバー挿入孔３４の他端に当接させると、図６（II）に示すように、カム突起３５が保持器１４の端面に当接し、図８に示すように、ローラ１８は係合解除状態に保持され、軸４は軸方向の両方向に移動し得る状態となる。

このように、係合解除手段３０を設けることによって、軸４を軸方向の両方向に移動させることができると共に、必要に応じて一方向にロックし得る状態とすることができる。

第２の実施形態では、トルクカム３２としてカム突起３５と凹部３６から成るものを示したが、トルクカム３２はこれに限定されるものではない。例えば、図７（Ｉ）、（II）に示すように、保持器１４とカムリング３１の対向面それぞれに中央から周方向の両端に至るに従って溝深さが次第に浅くなるカム溝３７、３８を形成し、そのカム溝３７、３８間にボール３９を組込むようにしたものであってもよい。

なお、図５では、軸４のロック解除時に、リングセグメント５が軸４につられて同図の右方向に移動するのを防止するため、環状板１５とリングセグメント５とを弾性部材４０で連結している。

図７に示すトルクカム３２においては、保持器１４に対してカムリング３１を相対回転させると、カム溝３７、３８が周方向に位相がずれ、ボール３９がカム溝３７、３８の浅い方に移動するため、保持器１４が軸方向に移動する。そして、図７（II）に示すように、ボール３９を保持器１４とカムリング３１の対向端面間に位置させることにより、保持器１４を移動させた位置に保持することができる。

第１の実施形態および第２の実施形態ではローラ１８を係合子としたが、係合子はこれに限定されない。例えばボールを係合子としてもよい。ボールを係合子として採用する場合は、リングセグメント５のテーパ面７に断面円弧状の凹入面を形成し、外輪１の内周にはその凹入面との間でくさび状空間を形成する断面円弧状の軌道面を設け、その軌道面と凹入面間にボールを組込むようにする。

この発明に係る直動ワンウェイクラッチの第１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の一部分を示す拡大断面図 図１に示す直動ワンウェイクラッチの軸のロック状態を示す断面図 この発明に係る直動ワンウェイクラッチの第２の実施形態を示す断面図 （Ｉ）は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 図５に示す直動ワンウェイクラッチの軸のロック解除状態を示す断面図

符号の説明

１ 外輪
４ 軸
５ リングセグメント
６ 円弧状内面
７ テーパ面
８ 大端面
９ エッジ
１０ 小端面
１１ 丸み
１２ 平面
１３ くさび状空間
１４ 保持器
１８ ローラ
１９ 弾性部材
２０ リング溝
２１ 係合面
２２ 円錐面
３０ 係合解除手段
３１ カムリング
３２ トルクカム
３３ レバー
３４ レバー挿入孔
３５ カム突起
３６ 凹部
３７ カム溝
３８ カム溝
３９ ボール

Claims (10)

1. 固定の配置とされる外輪内に軸を挿入し、その軸の外径面に接触案内される円弧状内面を有する複数のリングセグメントを軸の周方向に等間隔に設け、各リングセグメントの外周に軸方向に傾斜して外輪の内周間に軸方向の一端が狭小のくさび状空間を形成するテーパ面を設け、そのテーパ面と外輪の内周間に形成されたくさび状空間内に係合子を組込み、その係合子を外輪内に組込まれた保持器で保持器し、その保持器を弾性部材により係合子がくさび状空間に押し込まれる方向に向けて付勢し、前記軸の外径面には周方向に延びるリング溝を軸方向に等間隔に形成し、各リング溝にリングセグメントの大端面の内周部に対して係合可能な係合面を設けた直動ワンウェイクラッチ。
2. 前記係合面が、軸に直交する垂直面から成る請求項１に記載の直動ワンウェイクラッチ。
3. 前記リング溝が、軸に直交する係合面と、その係合面の内周側を小径端とする円錐面とで形成される断面鋸歯状の溝から成る請求項１又は２に記載の直動ワンウェイクラッチ。
4. 前記リングセグメントの大端面と円弧状内面の交差部にエッジを設けた請求項１乃至３のいずれかに記載の直動ワンウェイクラッチ。
5. 前記リングセグメントの小端面と円弧状内面の交差部に丸みを設けた請求項１乃至４のいずれかに記載の直動駆動ワンウェイクラッチ。
6. 前記テーパ面が軸方向に傾斜する平面から成り、外輪の内周にはその平面との間でくさび状空間を形成する平面を設け、これらの両平面間に組込まれる係合子を各平面に沿って転動可能なローラとした請求項１乃至５のいずれかに記載の直動ワンウェイクラッチ。
7. 前記保持器を弾性部材の弾性に抗して軸方向に移動させる係合解除手段を設けた請求項１乃至６のいずれかに記載の直動ワンウェイクラッチ。
8. 前記係合解除手段が、保持器の端面に対向配置された回転可能なカムリングを有し、そのカムリングの外周に設けられたレバーを外輪に形成された周方向に長いレバー挿入孔に挿入し、前記カムリングと保持器の対向面に、保持器に対するカムリングの相対回転によって保持器をくさび状空間の大径端側に移動させるトルクカムを設けた構成から成る請求項７に記載の直動ワンウェイクラッチ。
9. 前記トルクカムが、保持器と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、他方にそのカム突起に適合するＶ形の凹部を設けた構成から成る請求項８に記載の直動ワンウェイクラッチ。
10. 前記トルクカムが、保持器と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８に記載の直動ワンウェイクラッチ。

Images