JP2007255460A - 一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】各スプラグに作用するガータスプリングのバネ力のばらつきを抑制する。
【解決手段】外周円筒面を有する内輪と、その内輪と同軸に配置され前記外周円筒面に対向する内周円筒面を有すると共にその軸方向両端に側壁１ａ，１ｂを有する外輪１と、前記外周円筒面と前記内周円筒面との間に設けた複数のスプラグ２と、前記外輪１の一方の側壁１ａと前記各スプラグ２の軸方向一端部２ａとの間に前記各スプラグ２を係合方向に付勢するとともに各スプラグ２を軸方向に付勢するガータスプリング３を備えた一方向クラッチにおいて、前記外輪１の一方の側壁１ａに、前記ガータスプリング３に当接することによりそのガータスプリング３を前記内輪及び外輪１に対して同心に保持する周方向全周の突条からなるガイド部１５を設けた。ガイド部１５により、ガータスプリング３が内外輪の軌道円と同心に維持され、各スプラグ２に作用するバネ力のばらつきを抑制することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、動力伝達経路上で動力の伝達と遮断の切換えをする一方向クラッチに関する。

一方向クラッチは、方向性を持つカップリングであり、駆動側の回転速度が従動側より速いと、動力を伝達し、駆動側の回転方向が反転したり、従動側の回転速度が駆動側より速くなったりすると、動力の伝達を遮断するものである。
この種の一方向クラッチの構成として、内輪と外輪間にスプラグを介在させ、このスプラグを、内外輪の相対的な動きに応じてその内外輪に係合・離脱させることにより、駆動側から従動側へのトルクの伝達・遮断をするスプラグ型のものがある。

スプラグ型の一方向クラッチとして、例えば、特許文献１に示すものがある。この一方向クラッチは、前記内外輪間の環状空間内に多数のスプラグを周方向に沿って配置し、その各スプラグの軸方向端部に係止部を形成して、各係止部にそれぞれガータスプリングを係止している。また、その各スプラグは、リテーナにより周方向所定間隔に保持されている。
そのスプラグには、前記内輪の外周円筒面と、前記外輪の内周円筒面に対応する複数のカム面が形成されており、前記ガータスプリングの弾性力により、前記各スプラグが、各カム面と、その各カム面に対応する各円筒面とが係合する方向へと付勢される。
また、前記ガータスプリングのさらに外側には、前記内外輪間を結ぶ方向の一対の環状側壁（エンドベアリング部）が設けられており、前記スプラグ、リテーナ、ガータースプリング等の構成部品は、その一対の環状側壁間に収納されている。
特開平９−１７７８４０号公報（第５頁図１乃至図４、明細書段落００１３）

また、より低コストな一方向クラッチとして、例えば、図４に示すように、外輪１の構成を、内輪の外周円筒面に対向する内周円筒面を有すると共にその軸方向両端にそれぞれ側壁１ａ，１ｂを有する断面コ字状の環状部材としたものもある。
複数のスプラグ２が前記側壁１ａ，１ｂ間に配置され、各スプラグ２と外輪１の一方の側壁１ａとを離隔するように、且つ前記各スプラグ２が内輪の外周円筒面と外輪の内周円筒面に当接するように当接力を付与するガータスプリング３とを備えている。
各スプラグ２に対して外輪１内面への当接力を付与するガータスプリング３自身に、そのスプラグ２を軸方向に付勢する機能が付加されているので、部品点数が少なく、幅寸法がコンパクトで、コストの安価な一方向クラッチとし得るものである。

この種のガータスプリングを採用した一方向クラッチにおいて、ガータスプリングは、各スプラグの係止部に当接して環状に保持されているものの、前記内外輪に対して位置決めされていないため、スプラグの姿勢変化に伴ってガータスプリングの軸心が外輪や内輪の軸心に対してずれる恐れがある。
ガータスプリングの軸心がずれると、各スプラグに作用するバネ力（弾性力）のばらつきが大きくなり、スプラグの挙動が不安定になる。

このスプラグの挙動を安定させるために、前記ガータスプリングのバネ力を大きくする手法が考えられる。バネ力が大きければ、各スプラグにはより大きな付勢力が生じ、付勢力が大きくなれば、前記バネ力のばらつきは、その付勢力に対して相対的に小さなものとなる。
しかし、過剰なバネ力は、ドラグトルクの増加を引き起こす恐れがあるので、好ましくない。

そこで、この発明は、各スプラグに作用するガータスプリングのバネ力のばらつきを抑制することを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、外周円筒面を有する内輪と、前記内輪に対して同軸に配置され、前記外周円筒面に対向する内周円筒面を有する外輪と、前記外周円筒面と前記内周円筒面との間に設けた複数のスプラグと、前記各スプラグの軸方向両側にそれぞれ設けられて前記外輪と内輪とを結ぶ側壁を有する環状部材からなるエンドベアリング部と、前記エンドベアリング部の各側壁と前記各スプラグの軸方向各端部との間のいずれか又は両方に前記各スプラグを係合方向に付勢するガータスプリングを備え、前記各スプラグを介して前記外輪と前記内輪の間のトルクの伝達及び遮断を行う一方向クラッチにおいて、前記ガータスプリングを設けた側のエンドベアリング部の側壁に、前記ガータスプリングに当接することによりそのガータスプリングを前記内輪及び外輪に対して同心に保持するガイド部を設けた構成を採用した。

また、他の手段としては、外周円筒面を有する内輪と、前記内輪に対して同軸に配置され、前記外周円筒面に対向する内周円筒面を有すると共にその軸方向両端にそれぞれ内径方向に延びる側壁を有する環状部材からなる外輪と、前記外周円筒面と前記内周円筒面との間に設けた複数のスプラグと、前記外輪の一方の側壁と前記各スプラグの軸方向一端部との間に前記各スプラグを係合方向に付勢するとともに各スプラグを軸方向に付勢するガータスプリングを備え、前記各スプラグを介して前記外輪と前記内輪の間のトルクの伝達及び遮断を行う一方向クラッチにおいて、前記外輪の一方の側壁に、前記ガータスプリングに当接することによりそのガータスプリングを前記内輪及び外輪に対して同心に保持するガイド部を設けた構成を採用した。

これらの構成によれば、ガータスプリングはスプラグの軸方向端部に配置されて、エンドベアリング部、又は外輪の側壁に臨んでいるので、その側壁にガイド部を設ければ、そのガイド部にガータスプリングを当接させることにより、ガータスプリングと内外輪の軌道円とを同心に配置、維持できる。このため、各スプラグに作用するガータスプリングのバネ力のばらつきを抑制することができる。

上記の構成において、前記ガイド部は、前記ガータスプリングを設けた側の側壁から軸方向内側へ突出して形成され前記ガータスプリングに当接する周方向の突条、又は前記ガータスプリングを設けた側の側壁に形成され前記ガータスプリングが嵌る周方向の溝部とした構成を採用し得る。
ガイド部は、ガータスプリングに当接することによりそのガータスプリングを前記内輪及び外輪に対して同心に保持する機能を有すればよく、例えば、側壁に設けた凸部や凹部、あるいはピンなど、そのガータスプリングを側壁に対して位置決めする種々の手段を採用できるが、そのガイド部の構成を、側壁に形成した周方向に延びる突条や溝部とすれば、その突条や溝部にガータスプリングが周方向に沿ってぴったりと当接して、ガータスプリングを所定の位置に保持しやすくなる。

なお、前記ガイド部は、前記側壁の周方向に沿って前記軸周り等分方位に設けることが望ましく、あるいは、可能であれば、そのガイド部を前記軸周り全周に亘って連続的に設けられる構成としてもよい。

この発明は、ガータスプリングが臨むエンドベアリング部、又は外輪の側壁にガイド部を設けたので、そのガータスプリングと内外輪の軌道円とを同心に配置、維持できる。このため、各スプラグに作用するガータスプリングのバネ力のばらつきを抑制することができる。

図１及び図２にこの発明の実施形態を示し、図１（ａ）は正面図、同（ｂ）は同（ａ）の矢視Ｂ−Ｂの断面図、図２（ａ）（ｂ）は図１（ａ）の要部拡大図、図２（ｃ）は図１（ｂ）の要部拡大図をそれぞれ示す。

この実施形態の一方向クラッチＣは、内輪をなす内軸Ａ_Ｘｉ側にその内軸と当接可能な鍔部４，４を有し、その鍔部４，４間が開放された断面コ字状の環状部材を外輪１とし、この外輪１の開放された中空断面内に、周方向に沿って互いに隣接して設けた複数のスプラグ２と、これらスプラグ２の軸方向端部２ａ，２ｂのうち一方の端部２ａに沿って環状のガータスプリング３が設けられている。

外輪１は、その軸方向両端にそれぞれ内径方向に延びる側壁１ａ，１ｂを有し、図１（ｂ）に示すように、外軸Ａ_ＸＯに接合する外周部１ｃはフラットに形成されている。また、その鍔部４，４は、内軸Ａ_Ｘｉの曲面に対し極くわずかな隙間が生じるように設けられており、その内周面には、内軸Ａ_Ｘｉとの摺動部に軸方向に延びる油溝５が形成されている。
また、少なくとも外輪１の転走面であるスプラグ当接部（外周部１ｃの内周面）は、クラッチとしての必要な硬さを有するように、高周波焼き入れ・浸炭焼き入れ等により予め硬化処理（熱処理等）を施してある。

この外輪１は、例えば、所定厚さの円盤状平鋼板を、プレス成形によりその外縁側を曲げ加工してカップ状としたのち、内径部を打ち抜くとともに、前記曲げた外側縁部の外側部をさらに曲げて、断面視でコ字形の開放断面状に形成することができる。また、外輪１の前記外周部１ｃと同一径のパイプ状鋼材の両端部を内側に曲げ加工して断面視でコ字形の開放断面状に形成することもできる。

また、外輪１内にスプラグ２を配置する際には、例えば、前記プレス成形により、一方の側壁１ａを形成した後、その側壁１ａと外周部１ｃの内側にスプラグ２及び弾性部材３を装填し、その後、他方の側壁１ｂをプレス成形するなどの手法が採用される。但し、外輪１を前記のごとく断面コ字状にプレス成形した後、その外輪１内に、スプラグ２を鍔部４，４の間から斜めにして挿入して装填することもできる。

スプラグ２の軸方向両端部２ａ，２ｂは、図１（ｂ）に示すように、一方の端部２ａが円弧面の凹部１３を成し、他方の端部２ｂには円弧面の凸部２ｃが形成されている。一方の端部２ａに形成された凹部１３は、周方向に沿って長い溝状に形成されており、各スプラグ２は、その凹部１３が、図２（ａ）（ｂ）に示すように、外輪１の周方向に沿って並列するように配置されている。
凹部１３の底面は、図１（ｂ）に示す軸方向断面において円弧面を成し、また、凸部２ｃの円弧面は柱面でも球面でも良いが、この実施形態では球面としてその凸部２ｃを前記他方の側壁１ｂに点接触させている。

また、スプラグ２の軸直交方向の断面は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、上下の端面が外に突出する凸の曲面状のカム面１１，１２をそれぞれ有する非対称な樽形に形成されている。カム面１１，１２が周方向に対し直立する状態（両カム面１１，１２の外輪１内面との接点間の距離が比較的大きい状態）で内軸Ａ_Ｘｉと外輪１間でのトルクの伝達が行なわれ（図２（ａ）鎖線状態）、スプラグ２が周方向に傾斜するにつれて内軸Ａ_Ｘｉは外輪１に対しすべり、トルクの伝達が遮断される（図２（ｂ）鎖線状態）。

ガータスプリング３は、前記外輪１の周方向に沿って並列する凹部１３内に収納され、図２（ｃ）に示すように、前記凹部１３の径方向内側に向く内壁で構成される係止部１４に当接し係止される。ガータスプリング３は、その係止部１４を介して前記スプラグ２を径方向外側へ押し出す方向に付勢し、その付勢により、スプラグ２を外輪１及び内軸Ａ_Ｘｉとの係合方向に付勢する。
また、ガータスプリング３は、前記外輪１の一方の側壁１ａの内面にも当接し、スプラグ２を他方の側壁１ｂ側へ向かって軸方向へ付勢する。このため、スプラグ２は、そのガータスプリング３の弾性力によって外輪１内に保持される。

そのガータスプリング３が当接する一方の側壁１ａの内面には、そのガータスプリング３よりもやや内径側に、周方向の突条からなるガイド部１５が設けられている。その突条からなるガイド部１５は、側壁１ａの周方向に沿って全周に亘り連続的に設けられて、内輪及び外輪１と同心の円形に形成されている。そのガイド部１５が、前記ガータスプリング３の軸方向外側（前記一方の側壁１ａ側）において、やや内径側に常に当接するようになっている。
なお、このガイド部１５は、外輪１を形成する際にプレス加工にて同時に形成すれば、低コストでの製作が可能である。

この一方向クラッチＣの作用を説明すると、各スプラグ２には、ガータスプリング３により、図２（ａ）に矢印Ｓに示すように、係止部１４を介して拡径方向の弾性力が作用している。このため、各スプラグ２は、クラッチの軸中心と平行な回転中心線を中心として転動するように付勢され、上下の非対称なカム面１１，１２を介して−ｆ_１、ｆ_１の方向の力（偶力）が作用して、外輪１の外周部１ｃ内面、内軸Ａ_Ｘｉにそれぞれ係合する。

従って、外輪１が駆動側、内軸Ａ_Ｘｉが従動側のときは、外輪１の回転力が矢印−ｆ_１方向であれば、図２（ａ）に示す実線状態から鎖線状態へとスプラグ２を直立させる方向となり、このため、クラッチＣが係合されて静止している内軸Ａ_Ｘｉを同一方向（矢印ｆ_２の方向）に回転させる。
一方、外輪１への回転力が反対方向であれば、ガータスプリング３による弾性力に逆って（図中矢印Ｓ’参照）各スプラグ２を上記と反対方向に傾かせ、このため、図２（ｂ）に示す実線状態から鎖線状態へと各スプラグ２は直立状態から傾き、内軸Ａ_Ｘｉへ回転力は伝達されず、クラッチオフ（遮断）の状態となる。
又、内軸Ａ_Ｘｉが駆動側、外輪１が従動側のときは、上記と全く逆の関係で、すなわち、内輪Ａ_Ｘｉへの回転力が矢印ｆ_１の方向であれば、クラッチＣが係合されて静止している外輪１を同一方向（矢印−ｆ_２の方向）に回転させ、一方内輪への回転力が反対方向（矢印ｆ_２の方向）であれば、外輪１への回転力は伝達されず、クラッチオフ（遮断）の状態となる。

この一連の動きにおいて、ガータスプリング３は、図２（ａ）の矢印Ｓに示すように、係止部１４を介してスプラグ２に当接してスプラグ２を係合方向に付勢しており、前記のようにスプラグ２が係合方向に姿勢変化する際に、そのガータスプリング３は、スプラグ２の姿勢変化に伴って部分的に外径方向へ移動しようとする。
また、図２（ｂ）の矢印Ｓ’に示すように、スプラグ２が空転方向に姿勢変化する際にも、ガータスプリング３は、そのスプラグ２の姿勢変化に伴って係止部１４によって押圧され、内径方向に移動しようとする。

このとき、ガータスプリング３は、前記外輪１の一方の側壁１ａに設けたガイド部１５にも当接し、その当接によって、ガータスプリング３は、前記内輪及び外輪１に対して同心に保持される。このため、各スプラグ２に作用するガータスプリング３のバネ力は均等に近い状態が維持され、各スプラグ２に作用する付勢力にばらつきが生じることを抑制することができる。
この構成を採用することにより、スプラグ２の挙動は安定し、フルフェージングし易くなるとともに、付勢力のばらつきが少なくなれば、従来と比較してスプラグ２に作用する初期バネ力を低く設定することも可能となる。また、初期バネ力を低く設定することができれば、ドラグトルクを低減することが可能となる。

なお、ガイド部１５の態様としては、上記実施形態に限定されず、例えば、図３に示すように、側壁１ａに形成した周方向全周に延びる溝部としてもよい。この態様によれば、その溝部にガータスプリング３が周方向に沿ってぴったりと嵌って、ガータスプリング３を所定の位置に保持しやすくなる。
これらのガイド部１５は、前記のように、一方の側壁１ａの全周に亘って設けてもよいし、周方向に沿って断続的に設けても良い。ガイド部１５を周方向に沿って断続的に設ける場合は、各ガイド部１５を軸周り等分方位に設けることが望ましい。

また、上記実施形態では、外輪１を、内周円筒面（外周部１ｃ）とその軸方向両端にそれぞれ内径方向に延びる側壁１ａ，１ｂを有する環状部材で構成し、ガイド部１５を、ガータスプリング３が臨む側の外輪１の側壁１ａに設けたが、他の実施形態として、例えば、各スプラグ２の軸方向両側に、それぞれ外輪１と内輪とを結ぶ側壁１ａ，１ｂを有する外輪１とは別体のエンドベアリング部を設けた一方向クラッチにおいて、そのエンドベアリング部にガータスプリング３を同心に保つ上記ガイド部１５を設けた構成を採用することもできる。

一実施形態の一方向クラッチを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は同（ａ）の矢視Ｂ−Ｂの一部断面を含む側面図 （ａ）（ｂ）はそれぞれ図１（ａ）の要部拡大図であり、（ａ）は空転状態、（ｂ）は係合状態を示す説明図、（ｃ）は図１（ｂ）の要部拡大図。 他の実施形態を示す要部拡大図 従来例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は同（ａ）の矢視Ｂ−Ｂの一部断面を含む側面図

符号の説明

１ 外輪
１ａ，１ｂ 側壁
１ｃ 外輪外周部
２ スプラグ
２ａ，２ｂ 端部
２ｃ 凸部
３ ガータスプリング
４ 鍔部
５ 油溝
１１ スプラグの外輪側カム面
１２ スプラグの内輪側カム面
１３ 凹部
１４ 係止部
１５ ガイド部
Ａ_Ｘｉ 内軸
Ａ_ＸＯ 外軸
Ｃ 一方向クラッチ

Claims (5)

1. 外周円筒面を有する内輪と、前記内輪に対して同軸に配置され、前記外周円筒面に対向する内周円筒面を有する外輪（１）と、前記外周円筒面と前記内周円筒面との間に設けた複数のスプラグ（２）と、前記各スプラグ（２）の軸方向両側にそれぞれ設けられて前記外輪（１）と内輪とを結ぶ側壁（１ａ，１ｂ）を有する環状部材からなるエンドベアリング部と、前記エンドベアリング部の各側壁（１ａ，１ｂ）と前記各スプラグ（２）の軸方向各端部（２ａ，２ｂ）との間のいずれか又は両方に前記各スプラグ（２）を係合方向に付勢するガータスプリング（３）を備え、前記各スプラグ（２）を介して前記外輪（１）と前記内輪の間のトルクの伝達及び遮断を行う一方向クラッチにおいて、
   前記ガータスプリング（３）を設けた側のエンドベアリング部の側壁に、前記ガータスプリング（３）に当接することによりそのガータスプリング（３）を前記内輪及び外輪（１）に対して同心に保持するガイド部（１５）を設けたことを特徴とする一方向クラッチ。
2. 外周円筒面を有する内輪と、前記内輪に対して同軸に配置され、前記外周円筒面に対向する内周円筒面を有すると共にその軸方向両端にそれぞれ内径方向に延びる側壁（１ａ，１ｂ）を有する環状部材からなる外輪（１）と、前記外周円筒面と前記内周円筒面との間に設けた複数のスプラグ（２）と、前記外輪（１）の一方の側壁（１ａ）と前記各スプラグ（２）の軸方向一端部（２ａ）との間に前記各スプラグ（２）を係合方向に付勢するとともに各スプラグ（２）を軸方向に付勢するガータスプリング（３）を備え、前記各スプラグ（２）を介して前記外輪（１）と前記内輪の間のトルクの伝達及び遮断を行う一方向クラッチにおいて、
   前記外輪（１）の一方の側壁（１ａ）に、前記ガータスプリング（３）に当接することによりそのガータスプリング（３）を前記内輪及び外輪（１）に対して同心に保持するガイド部（１５）を設けたことを特徴とする一方向クラッチ。
3. 前記ガイド部（１５）は、前記ガータスプリング（３）を設けた側の側壁から軸方向内側へ突出して形成され前記ガータスプリング（３）に当接する周方向の突条、又は前記ガータスプリング（３）を設けた側の側壁に形成され前記ガータスプリング（３）が嵌る周方向の溝部であることを特徴とする請求項１又は２に記載の一方向クラッチ。
4. 前記ガイド部（１５）は、一つの前記側壁に対してその周方向に沿って断続的に設けられるとともに、その各ガイド部（１５）が、前記軸周り等分方位に設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の一方向クラッチ。
5. 前記ガイド部（１５）は、前記軸周り全周に亘って連続的に設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の一方向クラッチ。

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