JP2007107556A

JP2007107556A - 一方向クラッチ

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Publication number: JP2007107556A
Application number: JP2005296374A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Shiraishi; 勉白石
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2005-10-11
Filing date: 2005-10-11
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2025-10-11
Also published as: JP5017838B2

Abstract

【課題】外輪に対する保持器のがたつきを抑制できて、保持器が外輪から抜け出ることを防止できる一方向クラッチを提供すること。
【解決手段】内周に係合カム面１２を有すると共に、線膨張係数が１１×１０^−６(１/℃)以上１２.５×１０^−６(１/℃)以下の炭素鋼からなるシェル１の内周に、線膨張係数が１０×１０^−６(１/℃)以上１４×１０^−６(１/℃)以下の材料からなり、かつ、２つの環状部２１,２２の間が複数の柱部で連結されてポケット２４が形成されている環状の保持器２を、圧入固定する。上記保持器２のポケット２４には、金属製のバネの付勢部が配置されている。また、ポケット２４には、バネによって一方向に付勢されている状態で、ローラ３が配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、一方向クラッチに関する。

従来、一方向クラッチとしては、実公平７−２９３１６号公報（特許文献１）に記載されているものがある。この一方向クラッチは、２つの環状部を複数の柱部で連結した構造の合成樹脂製の保持器のポケットにローラを収容した後、筒形状の鋼製のシェル内に、ローラを保持した保持器を圧入固定して、形成されている。この一方向クラッチは、保持器に保持されたローラが回転軸の外周面に接触するように、ローラを保持した保持器を回転軸に外嵌固定して使用するようになっている。この一方向クラッチは、保持器を合成樹脂材料で形成すると共に、保持器をシェルに固定する方法として圧入を採用することによって、製作コストを小さくしている。

しかしながら、上記従来の一方向クラッチでは、保持器の製作コストが小さいという利点を有する一方、鋼と合成樹脂との線膨張係数の差が大きいことに起因して、高温雰囲気下において保持器の締め代が初期設定の締め代よりも大きくなって、樹脂の応力緩和が発生するという問題がある。このため、常温に戻ったときにシェルと保持器との嵌合力が過小になって、保持器がシェルに対してがたついたり、保持器がシェルから抜け出るという問題がある。
実公平７−２９３１６号公報

そこで、本発明の課題は、外輪に対する保持器のがたつきを抑制できて、保持器が外輪から抜け出ることを防止できる一方向クラッチを提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の一方向クラッチは、
内周に係合カム面を有すると共に、線膨張係数が、１１×１０^−６(１/℃)以上１２.５×１０^−６(１/℃)以下の炭素鋼からなる外輪と、
上記外輪の内周に圧入固定されていると共に、線膨張係数が、１０×１０^−６(１/℃)以上１４×１０^−６(１/℃)以下の材料からなり、かつ、２つの環状部の間が複数の柱部で連結されてポケットが形成されている環状の保持器と、
上記ポケットに付勢部が配置されている金属製のバネと、
上記ポケットに収容されていると共に、上記付勢部によって一方向に付勢されている係合子と
を備えることを特徴としている。

本発明者は、線膨張係数が１１×１０^−６(１/℃)以上１２.５×１０^−６(１/℃)以下の炭素鋼からなる外輪の内周に、線膨張係数が１０×１０^−６(１/℃)以上１４×１０^−６(１/℃)以下の材料からなる保持器を圧入固定した場合、従来、樹脂緩和および保持器の外輪からの抜けが発生していた使用条件、すなわち、雰囲気温度が７０℃〜９０℃の高温になった後、雰囲気温度が常温に戻った場合においても、保持器が外輪から抜け出ることがなく、保持器が外輪内でがたつくことを抑制できることを発見した。

本発明によれば、線膨張係数が１１×１０^−６(１/℃)以上１２.５×１０^−６(１/℃)以下の炭素鋼からなる外輪の内周に、線膨張係数が１０×１０^−６(１/℃)以上１４×１０^−６(１/℃)以下の材料からなる保持器が圧入固定されているので、保持器が外輪内でがたつきことを抑制できて、保持器が外輪から抜け出ることを防止できる。

また、本発明によれば、保持器を外輪に固定する方法として圧入が採用されているので、製作コストを小さくできる。

また、本発明によれば、係合子を一方向に付勢する付勢部材として金属製のバネを採用しているので、保持器の材料として、線膨張係数が１０×１０^−６(１/℃)以上１４×１０^−６(１/℃)以下の材料を使用することによって保持器の硬度が従来の保持器よりも高くなっているにも拘わらず付勢部にバネ性を持たすことができる。したがって、係合子を確実に付勢することができる。

また、一実施形態の一方向クラッチは、上記材料が、主鎖に芳香環を有する樹脂を含んでいる。

本発明者は、保持器の材料として、主鎖に芳香環を有する樹脂を含んでいる材料を採用した場合、その材料の線膨張係数を従来の樹脂材料と比較して特に小さくできることを見いだした。これは、芳香環の伸縮しにくい性質に起因して、材料の伸縮性が小さくなっているためであると推察される。

上記実施形態によれば、上記材料が、主鎖に芳香環を有する樹脂を含んでいるので、上記材料の線膨張係数を従来の樹脂材料と比較して小さくできて、炭素鋼の線膨張係数に近づけることができる。

また、一実施形態の一方向クラッチは、上記材料が、窒素繊維、ガラス繊維および炭素繊維のうちの少なくとも一つを含んでいる。

上記実施形態によれば、上記材料が、窒素繊維、ガラス繊維および炭素繊維のうちの少なくとも一つを含んでいるので、保持器の強度を大きくできて、保持器を強化できる。

本発明の一方向クラッチによれば、線膨張係数が、１１×１０^−６(１/℃)以上１２.５×１０^−６(１/℃)以下の炭素鋼からなる外輪の内周に、線膨張係数が１０×１０^−６(１/℃)以上１４×１０^−６(１/℃)以下の材料からなる保持器を圧入固定し、更に、係合子を付勢する付勢部材として金属バネを採用しているので、保持器が外輪から抜け出ることを防止できて、保持器が外輪内でがたつきことを抑制でき、かつ、一方クラッチの製作コストを小さくでき、かつ、付勢部に確実にバネ性を持たすことがきて、係合子を確実に付勢することができる。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態の一方向クラッチの軸方向の断面図である。

図１に示すように、この一方向クラッチは、外輪であるシェル１と、保持器２と、係合子の一例としてのローラ３と、金属製のバネ（図１には示さず）とを備える。上記シェル１は、線膨張係数が略１２×１０^−６(１/℃)の炭素鋼からなっている。上記シェル１は、軸方向一端に径方向内向きに屈曲するフランジ１１を有すると共に、軸方向他端側が軸方向に折れ曲がらずに真直に開放された筒状体よりなっている。軸方向中間部にはローラ３と同数の係合カム面１２が設けられている。また、上記シェル１の開放端には、係合カム面１２の外接円径と略等しい内径寸法に設定された係合カム面１２が形成されていない真円状の円筒ボス部１３が設けられている。

上記保持器２は、互いに対向するように配置された第１環状部２１および第２環状部２２と、これら両環状部２１,２２を周方向に略等間隔に連結する複数の柱部（図１には示さず）とで構成されている。上記保持器２は、線膨張係数が、１０×１０^−６(１/℃)以上１４×１０^−６(１/℃)以下の材料の一例としてのポリアミドＭＸＤ−６（線膨張係数は１１×１０^−６(１/℃)）からなっている。図２は、ポリアミドＭＸＤ−６の構造式を示す図である。図２に示すように、ポリアミドＭＸＤ−６は、主鎖に芳香環を有している。周方向に隣接する柱部の間に形成されるポケット２４には、ローラ３が収容されている。上記円筒ボス部１３の内径は、第２環状部２２の外周面の外径よりも小さく設定されている。上記ローラ３を保持した保持器２の第１環状部２１をシェル１の開放端から軸方向に挿入して、第２環状部２２を円筒ボス部１３に圧入することにより、保持器２をシェル１に内嵌固定して、一方向クラッチを形成している。図１に示すように、この一方向クラッチは、保持器２に保持されたローラ３が回転軸４の外周面に接触するように、ローラ３を保持した保持器２を回転軸４に外嵌固定して使用するようになっている。

図３は、図１のＡＡ線断面図であり、一方向クラッチの径方向の断面図である。

図３において、２３は、保持器２の上記柱部を示し、２４は、保持器２のポケットを示し、２５は、上記金属製のバネを示している。図３に示すように、上記ポケット２４は、保持器２の周方向に略等間隔毎に形成されている。また、上記バネ２５は、ローラ３を、一方向であるロック位置側の方向に付勢するようになっている。

図４は、上記保持器２および上記バネ２５の構造を詳細に示す斜視図である。

図４に示すように、保持器２の周方向に隣接する柱部２３の間にローラ３を収容するポケット２４が形成されている。上記柱部２３の一方の側面には、対向する柱部２３の他方の側面側に向かって拡開延出する平面略ハの字状の二叉状弾性片からなる金属製のバネ２５が配設されていると共に、このバネ２５の付け根の両側には受け部２６,２６が形成されている。この実施形態では、バネ２５の全体が付勢部３０を構成している。この受け部２６,２６は、バネ２５の自由端の背面側に配置されていて、バネ２５が後方側に撓むときの撓み量を制限するために形成されている。

更に、上記保持器２の組込方向先端側の環状部２１の外周には円周等間隔に三つの突部２７が形成され、組込方向後端側の第２環状部２２の外径寸法は、柱部２３の外接円径よりも大きく設定されている。上記突部２７は断面略半円弧状に形成されており、シェル１の係合カム面１２の一つおきに係合するようになっている。このように係合させることによって、保持器２のシェル１に対する周方向の移動を防止している。また、上述のように、組込方向後端側の第２環状部２２を、シェル１の円筒ボス部１３に圧入嵌合して、保持器２のシェル１に対する軸方向の移動を防止している。

この一方向クラッチを以下のように組み立てる。先ず、保持器２のポケット２４にその径方向外方からローラ３を入れる。上記ポケット２４にローラ３を入れると、バネ２５が柱部２３の上記一方の側面側に弾性的に若干撓むとともに、この撓みによる弾性反発力によりローラ３がその一方の側面側に対向する柱部２３側へ押圧付勢される。このため、ローラ３がポケット２４から径方向内方および外方へ抜け出ることを阻止できる。

次に、保持器２の組込方向先端側の環状部２１の各突部２７をシェル１の係合カム面１２の一つおきに対応させておいて、保持器２をシェル１に対してその開放端側から押し込んで、シェル１の係合カム面１２の一つおきに、保持器２の組込方向先端側の第１環状部２１の突部２７を係合させる。このようにして、シェル１に対して保持器２が相対回転しないようにする。また、シェル１の円筒ボス部１３に保持器２の組込方向後端側の第２環状部２２を圧入固定することにより、シェル１に対して保持器２が軸方向に移動しないようにする。

こうして完成した一方クラッチを、図１に示すように、回転軸４に対してその外周面に複数のローラ３が接触するように嵌合固定して、回転軸４の回転動力を伝達と非伝達とを適宜切り換えるようにする。

この一方クラッチでは、シェル１の円筒ボス部１３に保持器２の組込方向後端側の第２環状部２２を圧入固定しているので、シェル１と保持器２との間に径方向隙間が形成されることがない。尚、保持器２の組込方向先端側の第１環状部２１における突部２７が形成されていない部分と、シェル１の係合カム面１２との間には隙間が形成されることになるが、この隙間は、シェル１のフランジ１１で閉塞されているので、ローラ３とシェル１との間に異物が浸入することが抑制される。

上記構成において、回転軸４を図３に矢印Ａに示す方向に回転させると、バネ２５の弾性復帰力も加わりローラ３が係合カム面１２の緩斜面側へ転動させられて係合カム面１２と回転軸４との間に楔作用でかみこむので、ローラ３が回転不能となって回転軸４およびシェル１が一体的に回転することになる。一方、回転軸４を図３に矢印Ｂで示す方向に回転させると、ローラ３がバネ２５を後方へ撓ませつつ係合カム面１２の急斜面側へ転動させられて、ローラ３が係合カム面１２と回転軸４との間でフリー回転可能となるので、シェル１は回転しないまま回転軸４のみが回転することになる。

本発明者は、シェルの材料および保持器の材料のみが上記実施形態の一方向クラッチと異なる多数の一方向クラッチに対して、雰囲気温度を７０℃まで上昇させて、シェルからの保持器抜けの有無を検査する実験を行った。そして、線膨張係数が１１×１０^−６(１/℃)以上１２.５×１０^−６(１/℃)以下の炭素鋼からなる外輪の内周に、線膨張係数が１０×１０^−６(１/℃)以上１４×１０^−６(１/℃)以下の材料からなる保持器を圧入固定した場合、雰囲気温度が常温に戻った場合においても、保持器がシェル内でがたつきことがなく、保持器がシェルから抜け出ることがないことを発見した。また、特に、保持器の材料として、主鎖に芳香環を有する樹脂を使用した場合（好ましいものについて後に詳述）、一方向クラッチの外輪と保持器との所定の嵌合力を、長期にわたって維持できて、一方向クラッチの寿命を長くできることも確認した。

上記実施形態の一方向クラッチによれば、線膨張係数が１１×１０^−６(１/℃)以上１２.５×１０^−６(１/℃)以下の炭素鋼からなるシェル１の内周に、線膨張係数が１０×１０^−６(１/℃)以上１４×１０^−６(１/℃)以下の材料からなる保持器２が圧入固定されているので、保持器２がシェル１内でがたつきことを抑制できて、保持器２がシェル１から抜け出ることを防止できる。

また、上記実施形態の一方向クラッチによれば、保持器２をシェル１に固定する方法として圧入を採用しているので、製作コストを小さくできる。詳細には、シェル１の一端開放端に保持器２の一方の第２環状部２２を圧入嵌合するだけの簡単な作業でもって、圧入嵌合の部位を確実に密封することができるので、製造工数を省略できるとともに組込み作業を簡略化でき、また、一方クラッチの搬送時の取り扱いを簡単化できる。したがって、密封性および組立を向上できて、かつ、製作コストを低減できる。

また、上記実施形態の一方向クラッチによれば、ローラ３を一方向に付勢する付勢部材として金属製のバネ２５を採用しているので、保持器２の材料として、線膨張係数が１０×１０^−６(１/℃)以上１４×１０^−６(１/℃)以下の材料を使用することによって保持器２の硬度が従来の保持器よりも高くなっているにも拘わらず付勢部３０にバネ性を持たすことがきる。したがって、ローラ３を確実に付勢することができる。

上記実施形態の一方向クラッチによれば、保持器２の材料が、ポリアミドＭＸＤ−６のみで構成された樹脂材料であり、主鎖に芳香環を有する樹脂を含んでいるので、保持器２の材料の線膨張係数を従来の樹脂材料と比較して小さくできて、シェル１の材料である炭素鋼の線膨張係数に近づけることができる。

尚、上記実施形態の一方向クラッチは、外輪であるシェル１の材料である炭素鋼の線膨張係数が１２×１０^−６(１/℃)であると共に、保持器２の材料の線膨張係数が１１×１０^−６(１/℃)であったが、外輪であるシェル１の線膨張係数を１１×１０^−６(１/℃)以上１２.５×１０^−６(１/℃)以下に設定すると共に、保持器の線膨張係数を１０×１０^−６(１/℃)以上１４×１０^−６(１/℃)以下に設定すると、上記に記載した本実施形態の作用効果と同一の作用効果を獲得できる。

また、上記実施形態の一方向クラッチでは、係合子がローラ３（円筒ころ）であったが、この発明では、係合子がスプラグ等、ローラ以外の形状であっても良い。

また、上記実施形態の一方向クラッチでは、バネ２５全体が付勢部３０を構成する付勢部材を採用したが、例えば、金属性の付勢部が保持器のポケットに配置されると共に、保持器に対する取付部がポケット外に配置される金属バネを採用してもよい。また、本実施形態では、バネとして平面略ハの字状の二叉状弾性片からなるバネ２５を採用したが、バネとして金属製のコイルバネを採用しても良い。また、バネとして略レ字状に屈曲して、屈曲している部分よりも前の部分が保持器の柱部に接触し、かつ、屈曲している部分より先の部分が係合子を一方向に付勢する付勢部になっている金属製の板バネを採用しても良い。尚、本実施形態では、バネ２５を保持器２と一体に形成した構造を採用したが、それらを別体とした構造を採用しても良いことはいうまでもない。

尚、上記実施形態の一方向クラッチでは、保持器２の材料として、ポリアミドＭＸＤ−６のみで構成された保持器材料を使用したが、この発明では、保持器の材料として、以下の図５〜図１４に構造式を示す主鎖に芳香環を有する樹脂のみからなる材料を採用するか、または、以下の図５〜図１４に構造式を示す主鎖に芳香環を有する樹脂を含んだ材料を採用しても良く、この場合、一方向クラッチの寿命を格段に延ばすことができて好ましい。具体的には、保持器の材料として、図５Ａ〜図５Ｃに構造式を示す液晶プラスチック（ＬＣＰ：Liquid Crystal Plastics）を採用しても良く、図６に構造式を示すポリアミド６Ｔを採用しても良く、図７に構造式を示すポリアミドイミド（ＰＡＩ）を採用しても良い。また、図８に構造式を示すポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）を採用しても良く、図９に構造式を示すポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を採用しても良く、図１０に構造式を示すポリエーテルケトン（ＰＥＫ）を採用しても良い。また、図１１に構造式を示すポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）を採用しても良く、図１２に構造式を示すポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）を採用しても良く、図１３に構造式を示すポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）を採用しても良い。また、図１４に構造式を示すポリイミド（ＰＩ）を採用しても良い。

また、上記実施形態の一方向クラッチでは、保持器２の材料として、ポリアミドＭＸＤ−６のみで構成された保持器材料を使用したが、この発明では、保持器の材料として、全ての材料の線膨張係数が１０×１０^−６(１/℃)以上１４×１０^−６(１/℃)以下という条件を満たす２つ以上の材料を混ぜ合わせた材料を使用しても良い（この場合、少なくとも一つの材料が主鎖に芳香環を有する樹脂であると好ましい）。また、保持器の材料として、窒素繊維、ガラス繊維および炭素繊維のうちの少なくとも一つを含んでいる材料を採用しても良く、この場合、保持器の強度を大きくできて保持器を強化でき、好ましい。

本発明の一実施形態の一方向クラッチの軸方向の断面図である。ポリアミドＭＸＤ−６の構造式を示す図である。図１のＡＡ線断面図である。上記実施形態の一方向クラッチが有する保持器およびバネの構造を詳細に示す斜視図である。この発明の保持器の材料として使用すれば好ましい主鎖に芳香環を有する樹脂の例である。この発明の保持器の材料として使用すれば好ましい主鎖に芳香環を有する樹脂の例である。この発明の保持器の材料として使用すれば好ましい主鎖に芳香環を有する樹脂の例である。この発明の保持器の材料として使用すれば好ましい主鎖に芳香環を有する樹脂の例である。この発明の保持器の材料として使用すれば好ましい主鎖に芳香環を有する樹脂の例である。この発明の保持器の材料として使用すれば好ましい主鎖に芳香環を有する樹脂の例である。この発明の保持器の材料として使用すれば好ましい主鎖に芳香環を有する樹脂の例である。この発明の保持器の材料として使用すれば好ましい主鎖に芳香環を有する樹脂の例である。この発明の保持器の材料として使用すれば好ましい主鎖に芳香環を有する樹脂の例である。この発明の保持器の材料として使用すれば好ましい主鎖に芳香環を有する樹脂の例である。この発明の保持器の材料として使用すれば好ましい主鎖に芳香環を有する樹脂の例である。この発明の保持器の材料として使用すれば好ましい主鎖に芳香環を有する樹脂の例である。

符号の説明

１シェル
２保持器
３ローラ
４回転軸
１２係合カム面
２１第１環状部
２２第２環状部
２３柱部
２４ポケット
２５バネ
３０付勢部

Claims

内周に係合カム面を有すると共に、線膨張係数が、１１×１０^−６(１/℃)以上１２.５×１０^−６(１/℃)以下の炭素鋼からなる外輪と、
上記外輪の内周に圧入固定されていると共に、線膨張係数が、１０×１０^−６(１/℃)以上１４×１０^−６(１/℃)以下の材料からなり、かつ、２つの環状部の間が複数の柱部で連結されてポケットが形成されている環状の保持器と、
上記ポケットに付勢部が配置されている金属製のバネと、
上記ポケットに収容されていると共に、上記付勢部によって一方向に付勢されている係合子と
を備えることを特徴とする一方向クラッチ。
請求項１に記載の一方向クラッチにおいて、
上記材料は、主鎖に芳香環を有する樹脂を含んでいることを特徴とする一方向クラッチ。
請求項１または２に記載の一方向クラッチにおいて、
上記材料は、窒素繊維、ガラス繊維および炭素繊維のうちの少なくとも一つを含んでいることを特徴とする一方向クラッチ。