JP2009228878A - ローラ型ワンウェイクラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで製造でき、搬送及び組立が容易で、かつ噛合い信頼性のあるローラ型ワンウェイクラッチを提供する。
【解決手段】ローラ型ワンウェイクラッチは、内面にカム面を有するポケットが形成された外輪と、外輪に対して半径方向内径側に離間され、相対回転自在に同心状に配置され、環状の外周軌道面を有する内輪と、ポケットに配置され、カム面に係合し、外輪と内輪との間でトルクを伝達する複数のローラと、円筒部と、円筒部から外径方向へ延在するフランジ部と、円筒部に設けられ複数のローラを保持し、ローラの径より小さな周方向幅を有する窓とを備えた保持器と、一端が外輪に係止され、他端でローラをカム面との係合方向に付勢するスプリングとを含み、保持器は外輪に対して相対回動自在であり、保持器には、フランジ部の反対側の円筒部の端面に保持器が軸方向に抜けるのを防止するステーキング部が形成されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、例えば自動車や産業機械などの駆動装置内でトルク伝達、バックストップ等の部品として使用されるローラ型ワンウェイクラッチに関するものである。

一般に、ローラ型ワンウェイクラッチは、外輪と、外輪と同心に配置される内輪と、内輪の外周面と外輪の内周カム面との間に配され、トルクを伝達する複数のローラと、ローラの空転側に接するスプリングなどから成っている。

このような構成において、ワンウェイクラッチはローラとカム面とで構成されるカム機構により、外輪に対して内輪を一方向のみに回転するようにしている。すなわち内輪は外輪に対して一方向で空転し、その逆方向でのみカム機構を介して外輪に回転トルクを与える構成となっている。

また、ローラ型ワンウェイクラッチは、確実な噛み合わせを得るため、トルク伝達部材であるローラや、それを付勢するスプリングなどがポケットから軸方向及び径方向に脱落しないようにする必要がある。

特に、二輪車用のローラ型ワンウェイクラッチにおいてはローラ数が少ない（例えば３個または６個）ため、各々のローラを確実に噛み合わせないと設計トルク容量が確保できなくなる恐れがある。

特許文献１は、自動二輪車用エンジンにローラ型ワンウェイクラッチを組み付けるときに、外輪の開口部に複数の突起を設け、ローラやスプリングの脱落を防止したローラ型ワンウェイクラッチを開示している。

特許文献２は、ベース盤にローラと圧縮コイルバネを共に収容する凹所を設けたことで、ローラと圧縮コイルバネの収容部分を別々に加工する必要がなくなり、製造コストを抑えることできるローラ型ワンウェイクラッチを開示している。

この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
特開平８−６１１９２号公報 特開２００４−３４６９５１号公報

特許文献１及び２に開示されているように、二輪車のスタータに用いられるローラ型ワンウェイクラッチは、外輪とローラ、スプリングを一体とされた外輪付きローラクラッチを組立てる過程において、ローラやスプラグの脱落、また、二輪車に組み込む場合までの間に、ローラやスプリングの落下防止手段が十分対策されていなかった。また、軸方向でのローラやスプリングの飛び出しを防止するために、側板や、外輪への余分な穴あけ加工などが必要となり、コストアップの要因となっていた。

そこで、本発明の目的は、低コストで製造でき、搬送及び組立が容易で、かつ噛合い信頼性のあるローラ型ワンウェイクラッチを提供することである。

上記目的を達成するため、本願発明のローラ型ワンウェイクラッチ は、
内面にカム面を有するポケットが形成された外輪と、
外輪に対して半径方向内径側に離間され、相対回転自在に同心状に配置され、環状の外周軌道面を有する内輪と、
ポケットに配置され、カム面に係合し、外輪と内輪との間でトルクを伝達する複数のローラと、
円筒部と、円筒部から外径方向へ延在するフランジ部と、円筒部に設けられ前記複数のローラを保持するローラの径より小さな周方向幅を有する窓とを備えた保持器と、
一端が外輪に係止され、他端でローラをカム面との係合方向に付勢するスプリングと、
を含み、保持器は外輪に対して相対回動自在であり、保持器には、フランジ部の反対側の円筒部の端面に保持器が軸方向に抜けるのを防止するステーキング部が形成されていることを特徴としている。

本発明のローラ型ワンウェイクラッチによれば、次のような効果が得られる。
低コストで製造でき、搬送及び組立が容易で、かつ噛合い信頼性のあるローラ型ワンウェイクラッチを提供することができる。

スプリングの一端を外輪に係止し、ローラ幅より小さな幅のポケットを持ったフランジ付きで片方の端部に外輪からの抜け止めのステーキング部を設けた保持器、外輪、スプリング、ローラを一体的に組立てることにより、組み付け工程においても、ローラやスプリングの落下が防止でき、また搬送中の輸送においても、ローラや、スプリングの落下防止ができる。

また、保持器を外輪に対し相対回転ができる構造とすることにより、空転から噛合い位置までのローラの移動に対して、ローラを保持しているポケットの幅をローラ幅より小さくしてもローラの動きを妨害せず、ローラの径方向の落下防止ができる。

保持器からローラへ同期する動きを伝えることができるため、スプリングが一つでも機能していれば、全てのローラを噛合い方向に押圧できる付勢できる、フェイルセーフ機能のある信頼性あるローラクラッチが実現できる。

保持器のフランジ部の反対側の円筒部の端面に保持器が軸方向に抜けるのを防止するステーキング部を設けたことによりワンウェイクラッチの搬送時の保持器の脱落が防止でき取り扱いも容易となる。また、保持器、ローラ、スプリングの落下による品質低下の問題も解決できる。

また、フランジ部側を相手部材に取り付けることにより、二輪車などの振動の大きい環境条件においても保持器やローラやスプリングの外輪からの落下が防止できる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。尚、以下説明する実施例は例示として本発明を示しているに過ぎず、その他の変更が可能なことは言うまでもない。

図１は、本発明の実施例のローラ型ワンウェイクラッチを示す正面図であり、図３は、図１の裏側より見た正面図である。また、図２は、図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

図１乃至図３は、ローラが噛み合う前の状態、すなわちワンウェイクラッチがロックしていない空転状態を示している。本実施例の場合、内輪２が空転している。

図１に示すように、ローラ型ワンウェイクラッチ３０は、カム面１２を有する凹部として形成されたポケット４を内周に備えた環状の外輪１と、外輪１に対して半径方向内径側に離間され、相対回転自在に同心状に配置され、環状の外周軌道面１１を有する内輪２（図２に想像線で図示）と、ポケット４内に配置されて内輪２の外周軌道面１１とカム面１２との間でトルクを伝達する複数のローラ３と、複数のローラ３を保持する保持器６とから成っている。保持器６は、外輪１及び内輪２のいずれにも固定されておらず、外輪１及び内輪２に対して相対回動自在となっている。

外輪１に設けられるポケット４は、円周方向等配に３箇所設けられている。また、外輪１を不図示の出入力部材などに固定するために用いられ、軸方向に貫通する段付きボルト孔８も円周方向等分に３箇所設けられている。図１に示すように、ポケット４とボルト孔８とは等間隔で交互に配置されている。また、ポケット４の数は、トルクの大きさに応じて、例えば、３乃至６個などの複数個の設定が可能であることは言うまでもない。

図２及び図３に示すように、ローラ３を保持する保持器６は、円筒部１０と、円筒部１０の軸方向一端部から外径方向へ延在する環状のフランジ部１７を備えている。また、保持器６は、ローラ３の数に対応して、径方向に貫通した窓１８を有する。尚、図３では、フランジ部１７は、ポケット４が見えるように一部破断して示している。窓１８の周方向幅は、ローラ３の周方向幅より僅かに小さい。このため、ローラ３が、窓１８から内径方向に脱落することはない。

図１及び図３に示すように、ローラ型ワンウェイクラッチ３０は、ポケット４に配置され、ローラ３をカム面１２との係合方向に付勢するスプリング５を備えている。

スプリングの一方の端部、すなわちタブ１５は、図１に示すように外輪１の軸方向の端面に係止され、他方の端部、すなわちタブ１６は、図３に示すようにローラ３の軸方向の端面と保持器６のフランジ部１７との間に挟持されている。このように構成したため、スプリング５自体が外輪１に対して固定状態に支持される。

本発明で用いるスプリング５はアコーデオンスプリングであるが、コイルスプリングなど、その他の形状のスプリングを用いることも可能である。

図１及び図２に示すように、保持器６のフランジ部１７の反対側の円筒部１０の端面には、保持器６が軸方向に抜けるのを防止する爪状のステーキング部３３が形成されている。ステーキング部３３は、ポケット４と異なる位置に配置されている。また、図１から分かるように、ステーキング部３３は、周方向等配に３箇所設けられている。

図４乃至図６を用いて詳細に述べるように、ステーキング部３３は、円筒部１０を外径側に突出するように設けられ、外輪１の内周面の軸方向の縁部に設けた環状の段部３２に係合している。これにより、保持器６が軸方向に抜けることが防止できる。保持器６を外輪１に装着した後にステーキング部３３を形成する。

ステーキング部３３は、加締めにより設けることができる。また、設ける個数は任意であり、必ずしも３箇所に設ける必要はなく、１個または２個でもよい。また３個以上設けることもできる。

保持器６の円筒部１０に設けられた窓１８は、径方向に貫通しているが、軸方向では、フランジ部１７側も、フランジ部１７と対向する端部１９側でも閉じられている。すなわち、ローラ３は、ほぼ矩形の窓１８内に着座し、窓１８の４つの辺に支持される。窓１８とローラ３との関係を示すため、図１においては、図中一番上の窓１８は、端部１９を破断して示している。

ローラ３は、軸方向の一端を窓１８の一辺により、また他端を窓１８の一辺で支持されているため、軸方向の脱落が防止されている。

図２及び図３に示すように、外輪１の内周面の軸方向の縁部に環状の段部１３が設けられ、段部１３に保持器６のフランジ部１７が係合している。段部１３の軸方向深さは、フランジ部１７の厚さより僅かに大きく、フランジ部１７が段部１３に係合すると、フランジ部１７の軸方向端面は外輪１の軸方向端面より僅かに低い関係になる。また、フランジ部１７の外径は段部１３の外径より僅かに小さい。このため、保持器６は外輪１に対して相対回転自在となっている。

次に、図４乃至図６を用いて、ステーキング部３３の構成について、より詳細に説明する。上述のように、ステーキング部３３は、保持器６の円筒部１０の縁部を外径側に突出するように設けられ、外輪１の内周面の軸方向の縁部に設けた環状の段部３２に係合している。

図４は、図１の部分拡大図である。ステーキング部３３の径方向の先端部３５の外径は、段部３２の外径より僅かに小さく設定してあるので、ステーキング部３３が外輪１に干渉することなく保持器６と外輪１とは相対回転することができる。

図５は、図４の軸方向断面図であり、ステーキング部３３が、外輪１の段部３２に係合した状態を示している。ステーキング部３３の軸方向の端部は外輪１の軸方向端面３６より僅かに低い関係になっている。同様に、フランジ部１７の軸方向端面は、外輪１の反対側の軸方向端面３７より僅かに低い関係になっている。従って、外輪１が相手部材（不図示）に取り付けられるときに、保持器６の軸方向の両端部が相手部材と干渉することがない。

図６は、段部の変形例を示す図５と同様に軸方向断面である。この例では、外輪１の段部は、環状の傾斜面を有する面取り部３４として形成されている。面取り部３４の傾斜面とステーキング部３３の傾斜面との間には、所定のクリアランスが設けられている。

図５及び図６から分かるように、フランジ部１７とステーキング部３３とにより、保持器６は軸方向の両方向で脱落することがなくなる。スプリングの端部１５を外輪１に係止し、ローラ幅より小さな幅の窓１８を持ったフランジ部１７を備え、片方の端部に外輪１からの抜け止めのステーキング部３３を設けた保持器６、外輪１、スプリング５、ローラ３を一体的に組立てることにより、組み付け工程においても、ローラ３やスプリング５の落下が防止でき、また搬送中の輸送においても、ローラ３や、スプリング５の落下防止ができる

図７は、本発明の実施例のローラ型ワンウェイクラッチを示す正面図であり、図８は、図７のＢ−Ｏ−Ｂ線に沿った断面図である。

図７及び図８は、ローラがカム面に噛み合っている状態、すなわちワンウェイクラッチが高負荷の下で噛み合い、ロックしている状態を示している。

図１から図３の空転状態から、クラッチを作動させる負荷がかかると、スプリング５に付勢されたローラ３がポケット４のカム面１２に係合する。このとき、ローラ３の周方向への変位に伴って保持器６がローラ３と連れ回る。このため窓１８もローラ３と共に移動する。

このとき、ローラ３は、軸方向の一端面をスプリング５のタブ１６で、また他端面を窓１８で支持されているので、軸方向に脱落することなく安定して作動できる。

ローラ３はカム面１２に噛み合うと同時に、窓１８から内径側に僅かに突出した周面で、内輪２の外周面に噛み合う。従って、ローラ３を介して外輪１と内輪２とは回転をロックされる。

上述のように、保持器６には回転止めを設けず、自由に回動させる構造にすることにより、ローラ３自身で保持器６を動かし、保持器６の窓１８の幅以上にローラ３を動かすことができる。図７において、軸方向の反対側では、保持器６の円筒部１０に前述のステーキング部３３が設けられている。

図９は、内輪が装着される前のローラ型ワンウェイクラッチの部分正面図である。ローラ３は、スプリング５に付勢され、カム面１２側に押し付けられているが、自重で保持器６の窓１８に着座している。

図９に示すように、保持器６の窓１８の周方向幅Ｗは、ローラ３の直径Ｒよりも小さくなっているので、ローラ３は窓１８の上に着座できる。前述のように、保持器６は、外輪１及び内輪２に固定されていないため、自由に回動できるが、窓１８にローラ３が嵌合しているため、ローラ３がポケット４内で変位するとそれに連れて、保持器６も回動する。

図１０は、図９を内径側から見た部分側面図である。スプリング５は、軸方向に蛇腹状になった本体部２０からほぼ直角に曲げられたタブ１５を有し、このタブ１５は外輪１の軸方向の一端面に係合している。また、タブ１５と反対側の端部には、本体部２０からほぼ直角に曲げられたタブ１６が設けられ、ローラ３の軸方向の一端面に係合している。

ローラ３に係合するタブ１６は、ローラ３の軸方向端面と保持器６のフランジ部１７との間に挟持されている。従って、タブ１６はローラ３を軸方向で保持すると共に、外輪１とローラ３との係合によりスプリング５自体も支持されている。このように、スプリング５が固定状態になるため、ポケット４内でふらつくことがなくなり、スプリング５の摩耗防止が実現できる。

図１１乃至図１３は、ローラ型ワンウェイクラッチの作動を説明するための部分正面図であり、図１１は、内輪の空転時の状態、図１２は、内輪が空転から逆転に移る間の状態、図１３は、内輪が逆転した状態を示している。

図１１において、内輪２は、矢印方向へ回転（空転）している。このとき、内輪２の回転によって、保持器６の窓１８と共に、ポケット４内でスプリング５側に移動している。すなわち、保持器６と共に内輪２の回転方向に連れ回るため、ローラ３は図示のように矢印方向に自転しながら、スプリング５の付勢力に抗して、図中左側に変位している。

図１２は、内輪２が逆転に転じる前、矢印方向への回転（空転）の速度が減少し、ローラ３を図中左方向に変位させる力が減少した状態を示している。この状態では、ローラ３は、スプリング５の付勢力により、カム面１２側に変位するが、カム面１２と係合することはない．

内輪２が、図１１及び１２の反対方向（図１３の矢印方向）へ回転を始めると、ローラ３に対する負荷がなくなり、ローラ３は、スプリング５の付勢力と、内輪２の逆転に伴って連れ回る保持器６の窓１８の変位により、カム面１２と係合する位置に変位する。この状態を示すのが図１３である。このとき、ローラ３は、保持器６と共に内輪２の回転に連れ回り、図示のような方向に自転しようとするため、カム面１２との係合が確実になる。

図１３の噛み合い高負荷状態では、内輪２の回転は、ローラ３とカム面１２との噛み合いにより、外輪１に伝達される。すなわち、内輪２と外輪１とが一体となって、矢印方向に回転をすることになる。

本発明は、自動車や産業機械などの駆動装置内でトルク伝達、バックストップ等の部品として使用されるが、特に二輪乗用車に用いると効果が大きい。

図１は、本発明の実施例のローラ型ワンウェイクラッチを示す正面図であり、噛み合い前の状態を示している。 図２は、図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図３は、図１の裏側より見た正面図である。 図４は、図４は、図１の部分拡大図である。 図５は、図４の軸方向断面図である。 図６は、段部の変形例を示す図５と同様に軸方向断面である。 図７は、本発明の実施例のローラ型ワンウェイクラッチを示す正面図であり、噛み合い時の状態を示している。 図８は、図７のＢ−Ｏ−Ｂ線に沿った断面図である。 図９は、内輪が装着される前のローラ型ワンウェイクラッチの部分正面図である。 図１０は、図９を内径側から見た部分側面図である。 図１１は、ローラ型ワンウェイクラッチの作動を説明するための部分正面図であり、内輪の空転時を示している。 図１２は、ローラ型ワンウェイクラッチの作動を説明するための部分正面図であり、内輪が空転から逆転に移る間を示している。 図１３は、ローラ型ワンウェイクラッチの作動を説明するための部分正面図であり、内輪が逆転した状態を示している。

符号の説明

１ 外輪
２ 内輪
３ ローラ
４ ポケット
５ スプリング
６ 保持器
１２ カム面
１３ 段部
１５ タブ
１６ タブ
１７ フランジ部
３０ ローラ型ワンウェイクラッチ
３２ 段部
３３ ステーキング部
３４ 面取り部
３５ 先端部

Claims (5)

1. 内面にカム面を有するポケットが形成された外輪と、
   前記外輪に対して半径方向内径側に離間され、相対回転自在に同心状に配置され、環状の外周軌道面を有する内輪と、
   前記ポケットに配置され、前記カム面に係合し、前記外輪と前記内輪との間でトルクを伝達する複数のローラと、
   円筒部と、前記円筒部から外径方向へ延在するフランジ部と、前記円筒部に設けられ前記複数のローラを保持する前記ローラの径より小さな周方向幅を有する窓とを備えた保持器と、
   一端が前記外輪に係止され、他端で前記ローラを前記カム面との係合方向に付勢するスプリングと、
   を含み、前記保持器は前記外輪に対して相対回動自在であり、前記保持器には、前記フランジ部の反対側の前記円筒部の端面に前記保持器が軸方向に抜けるのを防止するステーキング部が形成されていることを特徴とするローラ型ワンウェイクラッチ。
2. 前記保持器のフランジ部と軸方向で反対側の前記外輪の内周面の軸方向の縁部に環状の段部が設けられ、前記ステーキング部は、前記外輪と相対回転自在に前記段部に係合する請求項１に記載のローラ型ワンウェイクラッチ。
3. 前記保持器のフランジ部と軸方向で反対側の前記外輪の内周面の軸方向の縁部に環状の面取り部が設けられ、前記ステーキング部は、前記外輪と相対回転自在に前記面取り部に係合する請求項１に記載のローラ型ワンウェイクラッチ。
4. 前記ステーキング部が前記ポケット間に一つもしくは複数個設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のローラ型ワンウェイクラッチ。
5. 前記ローラ型ワンウェイクラッチは、前記保持器の前記フランジ側で前記外輪取り付けの相手部材に取り付けられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のローラ型ワンウェイクラッチ。

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