JP2012047321A - 一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】板ばねの可撓片の疲労破損寿命を維持したまま、板ばねの可撓片の弾性力がアップする一方向クラッチを提供する。
【解決手段】内外２つの環体１１、１３の対向間隙の円周数カ所に、周方向一方に向けて対向間隙が広くなるくさび１６が設けられ、前記内外２つの環体１１、１３の対向間隙に、各くさび１６に対応して径方向内外に貫通するポケット１４ａを有する保持器１４が介装され、この保持器１４の各ポケット１４ａ内にころ１５が収納され、このころ１５が板ばね２０によりくさび１６に喰い込む方向へ付勢され、板ばね２０は、保持器１４に対して固定される取付部２７と、この取付部２７に回転軸心に対して傾く姿勢となるように屈曲された姿勢で連接されかつ各ポケット１４ａ内にころ１５と周方向隣り合わせ状態で入れられる可撓片２４とを有し、可撓片２４を周方向に２枚以上重ね、取付部２７に対する可撓片２４の屈曲箇所も周方向に２箇所以上設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、くさびにころを喰い込ませることより回転伝達可能にした一方向クラッチに関する。

図５ないし図６は、従来の一方向クラッチ１００の一例を示す。図５は、一方向クラッチの側断面図、図６は保持器と板ばねを平面状に展開した展開図である。

一方向クラッチ１００は、回転軸１０１に装着した状態で使用される。一方向クラッチ１００は、外輪１０３と、保持器１０４と、複数のころ１０５と、板ばね１１０とを備え、外輪１０３の内周面に複数のカム面１０３ａが周方向に等間隔に形成され、カム面１０３ａは、周方向一側において回転軸１０１の外周面１０１ａに最も接近し、周方向他側において回転軸１０１の外周面１０１ａから最も遠ざかる。カム面１０３ａと回転軸１０１の外周面１０１ａとで、周方向一側に向かって径方向の間隙が漸減するくさび１０６が構成される。

例えば図５において、回転軸１０１が時計回りに回転すると、ころ１０５はくさび１０６との径方向の間隙が小さくなる位置へ外輪１０３に対し相対移動し、くさび１０６にころ１０５が喰い込む。この結果、外輪１０３は回転軸１０１とともに時計回りに回転する。
逆に、回転軸１０１が反時計回りに回転すると、ころ１０５はくさび１０６との径方向の間隙が大きくなる位置へ外輪１０３に対し相対移動し、くさび１０６ところ１０５間に遊びが出来る。この結果、外輪１０３が止まった状態で回転軸１０１が反時計回りに回転する。

上記板ばね１１０は、帯状金属板からプレス等により打ち抜き加工と曲げ加工によって所定の形状に加工される。板ばね１１０は、保持器１０４の外周面に外嵌される外嵌部１１１と、保持器１０４の側面の溝１０４ａに嵌め込まれる爪１１２と、ころ１０５をくさび１０６に食い込む方向に押付ける可撓片１１３と、外嵌部１１１と可撓片１１３を繋ぐ連結部１１４とを有している。

連結部１１４と可撓片１１３の境目で可撓片１１３は連結部１１４に対して折り曲げられ、可撓片１１３は図６に示すようにハの字形に配置される。外嵌部１１１、爪１１２、連結部１１４とで、保持器１０４に対し可撓片１１３を所定の位置に取り付ける取付部１１５が構成される。

特表２０００−２９１６９２号公報

上述した一方向クラッチ１００は、ころ１０５を潤滑するために潤滑油を使用している。一方向クラッチ１００を高温の場所で使用する場合、高温対策で高粘度の潤滑油を使用する場合があり、ころ１０５の動きが潤滑油の抵抗で阻害され、可撓片１１３の弾性力が失われる。この結果、ころ１０５をくさび１０６に喰い込む方向に十分な力で押すことが出来ない。

そこで、板ばね１１０の板厚を厚くして弾性力をアップすることが考えられるが、板厚を厚くした分だけ、可撓片１１３が連結部１１４と可撓片１１３の境目で折損しやすくなる。

請求項１の発明にかかる一方向クラッチは、同心状に配設される内外２つの環体の相対回転を阻止するロック状態と相対回転を許容するフリー状態とを切り換える一方向クラッチであって、前記内外２つの環体の間隙の円周数カ所に、周方向一方に向けて間隙が狭くなるくさびが設けられ、前記内外２つの環体の間隙に、各くさびに対応して径方向内外に貫通するポケットを有する保持器が介装され、この保持器の各ポケット内にころが収納され、このころが板ばねによりくさびに喰い込む方向へ付勢され、前記板ばねは、保持器に対して固定される取付部と、この取付部に回転軸心に対して傾く姿勢となるように屈曲された姿勢で連接されかつ前記各ポケット内に前記ころと周方向隣り合わせ状態で入れられる可撓片とを有し、前記可撓片を前記周方向に２枚以上重ね、取付部に対する可撓片の屈曲箇所も前記周方向に２箇所以上設けた。

この構成によれば、板ばねの可撓片の弾性力がアップする。また、可撓片１枚の板厚をアップさせて弾性力をアップさせたものと比較して、疲労破損寿命が延びる。

請求項２の発明にかかる一方向クラッチは、上記請求項１の前記可撓片を、板ばねの一部を折り曲げて前記周方向に２枚以上重ねることによって構成した。

この構成によれば、板ばねがプレスの工程で全て製作完了するため、溶接機等の設備が不要となり、製造コストが安価になる。

請求項３の発明にかかる一方向クラッチは、上記請求項１の前記可撓片を、前記周方向に２枚以上重ね、取付部でこれら可撓片を互いに連結することによって構成した。

この構成によれば、可撓片同士を溶接あるいは接着剤で連結するため、可撓片の形状に制約がなく、設計自由度が高い。

請求項４の発明にかかる一方向クラッチは、上記請求項１から３のいずれか一項に記載の可撓片を、径方向から見た平面視ほぼハの字形となるように、ポケットの軸方向中央位置を起点にしてその両側へ二股に分岐して延出した。

この構成によれば、ころを可撓片により２箇所で押す構造となるため、ころの傾きが少なくなり、ころを安定した状態で押すことができる。

本発明によれば、板ばねの可撓片の弾性力がアップする。また、可撓片１枚の板厚をアップさせて弾性力をアップさせたものと比較して、疲労破損寿命が延びる。

本発明の実施形態おける一方向クラッチの側断面図 本発明の実施形態おける保持器と板ばねの外観斜視図 本発明の実施形態おける板ばねの打ち抜き後、折り曲げ前の状態図 本発明の他の実施形態おける板ばねの正面図 従来の一方向クラッチの縦断側面図 従来の一方向クラッチの保持器と板ばねを平面状に展開した展開図

本発明の一実施形態について、図１ないし図３を参酌しつつ説明する。図１は一方向クラッチの側断面図、図２は保持器と板ばねの外観斜視図、図３は板ばねの打ち抜き後、折り曲げ前の状態図である。

この実施形態において、一方向クラッチ１０は、回転軸１１に装着されて使用される。一方向クラッチ１０は、円筒状の外輪１３と、外輪１３の内周側に配置される保持器１４と、保持器１４に保持される複数のころ１５と、ころ１５を後述するくさびに喰い込ませる方向に付勢する板ばね２０とを備えている。

続いて、一方向クラッチ１０の各構成要素について詳細に説明する。

外輪１３は、略円筒状で、内周面に周方向に等間隔に複数のカム面１３ａが形成されている。各カム面１３ａは、円周上の各点における接線に対し、傾斜した面を有する。カム面１３ａは、周方向の一側で回転軸１１の外周面１１ａに最も接近し、周方向の他側で回転軸１１の外周面１１ａから最も遠ざかる。カム面１３ａと回転軸１１の外周面１１ａとでくさび１６が構成される。くさび１６は、周方向の一側に向かって径方向の間隙が漸減する。外輪１３の内周面には、隣合うカム面１３ａを繋ぐために、径が急激に変化する急減部１３ｂが形成されている。

前記保持器１４は、外輪１３と回転軸１１との間に介挿されるもので、外輪１３の各カム面１３ａに対応する位置に径方向内外に貫通するポケット１４ａが設けられている。図２で示すように、ポケット１４ａは四角形状の穴である。前記保持器１４の外周面の一方軸端側には、径方向外向きに膨出する部分円弧形の膨出部１４ｂが設けられており、この膨出部１４ｂが、外輪１３のカム面１３ａの周方向において、回転軸１１の外周面１１ａから最も遠ざかる位置で嵌合されることで、保持器１４の外輪１３に対する所定以上の相対回転を阻止している。保持器１４の両側面に周方向に複数の溝１４ｃが設けられ、各溝１４ｃは径方向内外に貫通している。前記溝１４ｃは、周方向に１つ置きのポケット１４ａの周方向両側に形成されている。

前記ころ１５は、円筒形状を有し、保持器１４のポケット１４ａに転動可能に収納される。前記ころ１５は、外輪１３のカム面１３ａおよび回転軸１１の外周面１１ａに対して転動可能に配設される。

前記板ばね２０は、りん青銅あるいはステンレス鋼からなる帯状金属板に対してプレスにより打ち抜き加工と曲げ加工とを施してから円弧状に湾曲させることにより製作される。２個のポケット１４ａに対し、１個の板ばね２０を用意し、保持器４に対して周方向に等間隔に配設される。

図２に示すように、前記板ばね２０は、保持器１４の外周面１４ａに外嵌される断面円弧状の外嵌部２１と、外嵌部２１の四隅において、外嵌部２１に対し直角に折り曲げられた爪２２と、外嵌部２１の周方向の２箇所において、外嵌部２１に対し直角に折り曲げられた連結部２３と、連結部２３の一端に連接された可撓片２４とを有している。

周方向に一つ置きのポケット１４ａに対して、保持器１４の４個の溝１４ｃに、板ばね２０の４個の爪２２を嵌め込むことにより、板ばね２０の保持器１４に対する軸方向並びに周方向の位置が決められる。前記外嵌部２１には、ポケット１４ａに対応する位置に径方向内外に貫通する貫通穴２５を有し、この貫通穴２５は、ポケット１４ａと略同形状である四角形状の穴を有する。また、外嵌部２１には、貫通穴２５に対して周方向前後に、径方向内外に貫通する小穴２６を有し、これらの小穴２６は軽量化目的で明けられた穴である。保持器１４に対する板ばね２０の位置が決まった状態で、各ポケット１４ａに連結部２３と可撓片２４が挿入される。

また、可撓片２４は、平面視ほぼ「ハ」の字形となるように、保持器１４のポケット１４ａの軸方向中央位置を起点にして両側へ二股に分岐して延出されている。外嵌部２１、爪２２、連結部２３とで取付部２７を構成し、取付部２７は保持器１４に対して可撓片２４を所定の位置に取付ける役目を持っている。

図３は帯状金属板を打ち抜いた直後の板ばね２０の状態図である。図３において、点線Ｍは外嵌部２１と爪２２との境目であり、点線Ｍで爪２２が外嵌部２１に対して直角に折り曲げられる。点線Ｎは外嵌部２１と連結部２３との境目であり、点線Ｎで連結部２３が外嵌部２１に対して直角に折り曲げられる。点線Ｓは第１片２４ａ側の連結部と第２片２４ｂ側の連結部との境目であり、この点線Ｓで第１片２４ａと第２片２４ｂとが重なるように１８０度折り曲げられる。第１片２４ａと第２片２４ｂが重なった状態で可撓片２４が構成される。図２に示すように、可撓片２４は連結部２３に対して軸方向両側へ延出し、実線Ｔは可撓片２４と連結部２３との境目であり、実線Ｔは連結部２３の両側にある。実線Ｔで可撓片２４は連結部２３に対して約３０度の角度で持って折り曲げられ、連結部２３に対する第１片２４ａの屈曲箇所と、連結部２３に対する第２片２４ｂの屈曲箇所をそれぞれ有し、これらの屈曲箇所は板ばね２０を保持器１４に取付けた状態において、周方向前後にそれぞれ有する。

連結部２３から分岐した可撓片２４のそれぞれの先端は、ころ１５に接触する。ころ１５の軸方向中間から軸方向両側に略同距離離間した位置で２つの可撓片２４が接触するので、ころ１５は傾かずに安定して転動するようになっている。可撓片２４全体の曲げ弾性力、実線Ｔでの連結部２３に対する可撓片２４の曲げ弾性力で持って、ころ１５をくさび１６に喰い込ませる方向に付勢するようになっている。

可撓片２４全体の曲げ弾性力は、第１片２４ａ全体の曲げ弾性力と第２片２４ｂ全体の曲げ弾性力を合わせた力でもある。例えば、図２の実線Ｔでの連結部２３に対する可撓片２４の曲げ弾性力は、連結部２３に対する第１片２４ａの曲げ弾性力と、連結部２３に対する第２片２４ｂの曲げ弾性力を合わせた力でもある。従って、第１片２４ａと第２片２４ｂのころ１５に対する付勢力は、第１片２４ａのみに較べて、２倍に倍増する。これに対して、第１片２４ａと第２片２４ｂがそれぞれ弾性変形し、第１片２４ａと第２片２４ｂがそれぞれ連結部２３に対して屈曲するので、第１片２４ａのみと較べて、曲げ折損の可能性が同程度である。

次に、上述した一方向クラッチ１０の動作について説明する。図１において、回転軸１１が時計回りに回転すると、ころ１５が外輪１３に対して時計方向に移動し、くさび１６にころ１５が喰い込む。この結果、回転軸１１は外輪１３と共に時計回りに回転し、回転軸１１の回転は外輪１３に伝達される。逆に回転軸１１が反時計回りに回転すると、ころ１５が可撓片２４の付勢力に打ち勝って外輪１３に対して反時計方向に移動し、くさび１６ところ１５間に間隙が出来る。この結果、回転軸１１のみが外輪１３に対して反時計回りに回転し、回転軸１１の回転は外輪１３に伝わらない。

なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。

他の実施形態として、図３において、点線Ｓで第１片２４ａと第２片２４ｂを別部材とし、図４に示すように、第１片に第２片４４ｂを重ねた状態で第１片に第２片４４ｂを、連結部４３の２箇所、点Ｐでスポット溶接あるいは接着剤により連結しても良い。この場合、第１片と第２片４４ｂを重ねた可撓片４４を、連結部４３の両側にある２つの実線Ｔで連結部４３に対して可撓片４４を約３０度折り曲げる。図４は、板ばね４０を保持器に取付けたときに、周方向正面から見た図であり、板ばね４０は、図２の板ばね２０と同様に、外嵌部４１と爪４２を有する。

上述した実施形態は、１つの可撓片２４に、第１片２４ａと第２片２４ｂの２枚重ねた例について述べたが、１つの可撓片に、第１片と第２片と第３片の３枚重ねても良い。

上述した実施形態は、保持器１４に対し、３個の板ばねを用意したが、他の実施形態として、３個の板ばねを１個の板ばねにしても良い。この場合、１個の外嵌部に合計８個の連結部を用意し、各連結部に対し可撓片を平面的に見てハの字形となるように配置する。

上述した実施形態は、外輪１３の内周面にカム面１３ａを設けたが、外輪１３のカム面１３ａに変えて回転軸（あるいは内輪）の外周面にカム面を設けても良い。この場合、保持器は、回転軸（あるいは内輪）に対し、所定以上の相対回転できないよう回転方向に係合させる必要がある。

１０：一方向クラッチ、１１：回転軸（環体）、１３：外輪（環体）、１３ａ：カム面、１４：保持器、１５：ころ、１６：くさび、２０：板ばね、２１：外嵌部、２４：可撓片、２７：取付部

Claims (4)

1. 同心状に配設される内外２つの環体の相対回転を阻止するロック状態と相対回転を許容するフリー状態とを切り換える一方向クラッチであって、前記内外２つの環体の間隙の円周数カ所に、周方向一方に向けて間隙が狭くなるくさびが設けられ、前記内外２つの環体の間隙に、各くさびに対応して径方向内外に貫通するポケットを有する保持器が介装され、この保持器の各ポケット内にころが収納され、このころが板ばねによりくさびに喰い込む方向へ付勢され、前記板ばねは、保持器に対して固定される取付部と、この取付部に回転軸心に対して傾く姿勢となるように屈曲された姿勢で連接されかつ前記各ポケット内に前記ころと周方向隣り合わせ状態で入れられる可撓片とを有し、前記可撓片を前記周方向に２枚以上重ね、取付部に対する可撓片の屈曲箇所も前記周方向に２箇所以上設けたことを特徴とする一方向クラッチ。
2. 請求項１の一方向クラッチにおいて、前記可撓片を板ばねの一部を折り曲げて前記周方向に２枚以上重ねることによって構成したことを特徴とする一方向クラッチ。
3. 請求項１の一方向クラッチにおいて、前記可撓片を前記周方向に２枚以上重ね、取付部でこれら可撓片を互いに連結することによって構成したことを特徴とする一方向クラッチ。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の一方向クラッチにおいて、前記可撓片は、平面視ほぼハの字形となるように、ポケットの軸方向中央位置を起点にしてその両側へ二股に分岐して延出するものである、ことを特徴とする一方向クラッチ。

Images