JP2012154476A - 一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】用途や環境条件によらず確実にロック可能な一方向クラッチを提供する。
【解決手段】本発明に係るローラクラッチ１０は、内輪１２と、内輪１２と相対回転可能に配置される外輪１１と、内輪１２の外周面と外輪１１の内周面との間に配置される複数のローラ１３と、ローラ１３を保持する保持器１４と、保持器１４に設けられてローラ１３のそれぞれをロック方向に押圧する複数の第１のばね１５及び第２のばね１５´と、を備える。第２のばね１５´は、第１のばね１５よりも大きな押圧力により、ローラ１３を押圧する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一方向にのみ動力を伝達する一方向クラッチに関する。

従来、この種のクラッチとして、ローラクラッチが知られている。（例えば、特許文献１参照）。図６に示される従来のローラクラッチ１００は、被動側の外輪１０１と、外輪１０１の内側に同心に挿入された駆動側の軸１０２と、軸１０２の外周面と外輪１０１の内周面との間に挿入された複数のローラ１０３と、ローラ１０３をそれぞれポケット１０４ｐ内に回転自在に保持する保持器１０４と、保持器１０４に支持されて各ローラ１０３を周方向（動力伝達方向）に付勢するスプリング１０５と、を備える。

上記したローラクラッチ１００において、外輪１０１は円筒状に形成されており、その内周面１０１ｎには凹状に拡径されたカム面Ｋを有している。このカム面Ｋと軸１０２の外周面１０２ｇとで、ローラ１０３が係合可能な楔形空間Ｗが形成される。この楔形空間Wは回転動力伝達方向に向かい狭くなるように形成されており、回転動力伝達状態では、スプリング１０５がローラ１０３を楔形空間Ｗの狭部の方へと押圧することによりローラ１０３が楔形空間Ｗに入り込んで、軸１０２と外輪１０１とが動けないローラ１０３を介して一体化（ロック）され、回転トルクが伝達される。一方、回転力遮断状態では、ローラ１０３がスプリング１０５を弾性変形させながら楔形空間Ｗの広部に入り込んで、外輪１０１、軸１０２、およびローラ１０３の一体化が解放されて空転可能な状態（オーバーラン）になり、回転トルクが遮断される。

特開２００１−１１６０６６号公報

一方向クラッチは、自動車用補機や、事務機、釣具リール等、種々の用途で用いられる。一方向クラッチが例えば自動車用補機に使用される場合には、ロックとオーバーランとが高速で切り替えられることがある。また、一方向クラッチが事務機の紙送り部や釣具リールに使用される場合には大きな振動に曝されることがあり、更に、釣具リールに使用される場合には低温環境下でグリース粘度が高くなることもある。このような場合に、スプリングが楔形空間Ｗの狭部の方へとローラを押圧する力が弱いと、一方向クラッチがロックし難くなるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、用途や環境条件によらず確実にロック可能な一方向クラッチを提供することである。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 内方部材と、
前記内方部材と相対回転可能に配置される外方部材と、
前記内方部材の外周面と前記外方部材の内周面との間に配置される複数の係合子と、
前記複数の係合子を保持する保持器と、
前記保持器に設けられ、前記複数の係合子のそれぞれをロック方向に押圧する複数の弾性体と、を備える一方向クラッチであって、
前記複数の弾性体のうち少なくとも１つの弾性体は、他の弾性体よりも大きな押圧力により前記係合子を押圧することを特徴とする一方向クラッチ。
（２） 他の弾性体よりも大きな押圧力により前記係合子を押圧する弾性体は、他の弾性体よりもたわみ量が大きいことを特徴とする上記（１）記載の一方向クラッチ。
（３） 他の弾性体よりも大きな押圧力により前記係合子を押圧する弾性体は、他の弾性体よりも前記係合子に対して近い位置で前記保持器に設けられていることによって、他の弾性体よりもたわみ量が大きいことを特徴とする上記（２）記載の一方向クラッチ。
（４） 他の弾性体よりも大きな押圧力により前記係合子を押圧する弾性体は、円周上等間隔に複数設けられることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれか記載の一方項クラッチ。

本発明の一方向クラッチによれば、押圧する力の大きい弾性体より押圧された係合子が先にロックするため、用途や環境条件によらず安定した動作が可能となる。

本発明の一実施形態に係るローラクラッチの概略断面図である。 図１のローラクラッチの第１のばねの固定状態を示す図であり、外輪を省略して径方向外側から見た図である。 図１のローラクラッチの第１のばねの固定状態を示す要部拡大断面図である。 図１のローラクラッチの第２のばねの固定状態を示す図であり、外輪を省略して径方向外側から見た図である。 図１のローラクラッチの第２のばねの固定状態を示す要部拡大断面図である。 従来技術に係るローラクラッチの概略断面図である。

以下、本発明に係る一方向クラッチの一実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示されるように、本実施形態に係る一方向クラッチ（ローラクラッチ）１０は、円筒状の外輪１１と、外輪１１の内側に同芯に配置されて不図示の回転軸と共に回転する内輪１２と、を有する。外輪１１の内周面は、円周方向において等間隔に形成された複数の凹部１１ａを有するカム面１１ｂとして形成されている。このカム面１１ｂと、内輪１２の外周面に形成された円筒面１２ａとの間には、係合子である複数のローラ１３が回動自在に設けられている。本実施形態では、７個のローラ１３が設けられている。

また、ローラクラッチ１０は、円環状の一対のリム部２１，２１と、一対のリム部２１，２１を軸方向に連結する、周方向に等間隔に配置された複数の柱部２２と、周方向に並ぶ２つの柱部２２と一対のリム部２１，２１とにより囲まれ、各ローラ１３を個別に収容する複数のポケット２３と、を有する保持器１４を備える。

保持器１４は、ローラ１３をそれぞれ弾性的に押圧する第１のばね１５および第２のばね１５´をさらに備える。本実施形態に係るローラクラッチ１０においては、５個の第１のばね１５と、２個の第２のばね１５´とが、柱部２２にそれぞれ固定されている。２個の第２のばね１５´は、円周上等間隔に、すなわち１８０°の間隔で配置されている。内輪１２がトルク伝達方向（図１中右回りの方向）に回転したとき、第１のばね１５および第２のばね１５´は、隣接するポケット２３に収容されたローラ１３を、後述するロック方向へとそれぞれ押圧する。反対に、内輪１２がトルク非伝達方向（図１中左回りの方向）に回転したときには、ローラ１３が第１のばね１５および第２のばね１５´を押圧する。

図２、図３は、第１のばね１５が柱部２２に固定された状態を示す。尚、図２においては簡略化のため外輪１１が省略されている。柱部２２の周方向一方端近傍には、軸方向両端に設けられて外径方向に突出する一対の端部側ばね保持部２４，２４が形成されており、柱部２２の軸方向中央部には、外径方向に突出する中央側ばね保持部２５が形成されている。端部側ばね保持部２４，２４と中央側ばね保持部２５は、周方向に少しずらした状態で配置されており、第１のばね１５は、端部側ばね保持部２４，２４の円周方向一側面と中央側ばね保持部２５の円周方向他側面との間に挟持される。第１のばね１５は、その両端部を折り曲げることで押圧部１５ａを構成しており、押圧部１５ａによりローラ１３をロック方向ｄ、すなわち、凹部１１ａの溝の浅い側が位置する方向に向けて押圧する。第１のばね１５がローラ１３を押圧する際の最大たわみ量はｇである。

図４、図５は、第２のばね１５´が柱部２２に固定された状態を示す。尚、図４においては簡略化のため外輪１１が省略されている。柱部２２の周方向中間部近傍には、軸方向両端に設けられて外径方向に突出する一対の端部側ばね保持部２４´，２４´が形成されており、柱部２２の軸方向中央部近傍には、外径方向に突出する中央側ばね保持部２５´が形成されている。端部側ばね保持部２４´と中央側ばね保持部２５´は、周方向に少しずらした状態で配置されており、第２のばね１５´は端部側ばね保持部２４´の円周方向一側面と、中央側ばね保持部２５´の円周方向他側面との間に挟持される。第２のばね１５´は、その両端部を折り曲げることで押圧部１５ａ´を構成しており、押圧部１５ａ´によりローラ１３をロック方向、即ち、凹部１１ａの溝の浅い側が位置する方向に向けて押圧する。

ここで、図１〜５に示すように、一対の端部側ばね保持部２４´，２４´および中央側ばね保持部２５´は、一対の端部側ばね保持部２４，２４および中央側ばね保持部２５よりも、押圧するローラ１３に近い側で柱部２２に配置されている。すなわち、第２のばね１５´は、第１のばね１５と比較して、それぞれが押圧するローラ１３に対して近い位置に配置される。したがって、第２のばね１５´がローラ１３を押圧する際の最大たわみ量Ｇは、第１のばね１５がローラ１３を押圧する際の最大たわみ量ｇよりも大きい。例えば、第１のばね１５の最大たわみ量ｇが０．４ｍｍである一方、第２のばね１５´の最大たわみ量Ｇは０．８ｍｍであり、第１のばね１５がローラを押圧する力は５ｇｆ、第２のばね１５´がローラを押圧する力は１０ｇｆである。

このように、第２のばね１５´が第１のばね１５よりも大きな力でローラ１３を押圧することにより、内輪１２がトルク伝達方向に回転したとき、まず、第２のばね１５´によりロック方向Ｄに押圧されたローラ１３が、凹部１１ａの狭い方向へと移動する。この結果、第２のばね１５´に押圧されたローラ１３がカム面１１ｂと円筒面１２ａとの間に挟みこまれる。これに追従して、第１のばね１５によりロック方向ｄに押圧されたローラ１３もカム面１１ｂと円筒面１２ａとの間に挟みこまれ、カム面１１ｂと円筒面１２ａとをロックする。したがって、本実施形態のローラクラッチ１０によれば、どのような環境条件においても確実にロック可能となる。

一方、内輪１２がトルク非伝達方向に回転したときには、反対にローラ１３が第１のばね１５および第２のばね１５´を押圧し、ローラ１３が凹部１１ａの広い方向に移動する。これにより、カム面１１ｂおよび円筒面１２ａのロックが解除されて、ローラクラッチ１０はオーバーランとなる。ローラクラッチ１０のオーバーラン中、第１のばね１５および第２のばね１５´はローラ１３により押圧され続けるが、本実施形態においては、７個のばねのうちの５個がたわみ量の小さい第１のばね１５であることにより、摩擦損失を低減することができる。

このように、本実施形態のローラクラッチ１０によれば、ロックとオーバーランとが高速で切り替えられる場合や、大きな振動に曝される場合、また低温環境下でグリース粘度が高い場合などであっても、ローラ１３を押圧する力の大きい第２のばね１５´によって、確実にロックすることが可能である。また、第２のばね１５´が円周上等間隔に配置されていることにより、ローラクラッチ１０の回転バランスが向上する。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、変更、改良等が適宜可能である。例えば、前述した実施形態に係るローラクラッチ１０においては、５個の第１のばね１５および２個の第２のばね１５´が保持器１４に固定されているが、これに限定されない。ローラ１３を押圧する力の大きい第２のばね１５´は少なくとも１つ設けられていればよく、あるいはばねの総数のうち半数が第２のばね１５´であってもよい。第２のばね１５´の個数は、要求されるオーバーラントルク値によって設定してもよい。尚、第２のばね１５´が複数個設けられる場合には、円周上等間隔に設けられることが好ましく、例えば３個の第２のばね１５´が設けられる場合には、互いに対して１２０°の間隔を空けて配置されることが好ましい。

また、前述した実施形態では、第１のばね１５および第２のばね１５´が保持器１４とは別体に形成されているが、保持器とばねとが一体成形されていてもよい。例えば保持器とばねが一体樹脂成形される場合には、少なくとも１つのばねを厚くしたり、押圧部を長くしたりすることにより、ローラを押圧する力の強いばねを設けることができる。

また、前述した実施形態では、両端を折り曲げられて押圧部が形成された板ばねが使用されているが、これに限られず、例えばコイルばね等の任意のばねを使用してもよい。

本発明は、釣具リールや事務機の紙送り、自動車用補機等に好適に利用可能である。

１０ ローラクラッチ（一方向クラッチ）
１１ 外輪
１２ 内輪
１３ ローラ
１４ 保持器
１５ 第１のばね
１５´ 第２のばね

Claims (4)

1. 内方部材と、
   前記内方部材と相対回転可能に配置される外方部材と、
   前記内方部材の外周面と前記外方部材の内周面との間に配置される複数の係合子と、
   前記複数の係合子を保持する保持器と、
   前記保持器に設けられ、前記複数の係合子のそれぞれをロック方向に押圧する複数の弾性体と、を備える一方向クラッチであって、
   前記複数の弾性体のうち少なくとも１つの弾性体は、他の弾性体よりも大きな押圧力により前記係合子を押圧することを特徴とする一方向クラッチ。
2. 他の弾性体よりも大きな押圧力により前記係合子を押圧する弾性体は、他の弾性体よりもたわみ量が大きいことを特徴とする請求項１記載の一方向クラッチ。
3. 他の弾性体よりも大きな押圧力により前記係合子を押圧する弾性体は、他の弾性体よりも前記係合子に対して近い位置で前記保持器に設けられていることによって、他の弾性体よりもたわみ量が大きいことを特徴とする請求項２記載の一方向クラッチ。
4. 他の弾性体よりも大きな押圧力により前記係合子を押圧する弾性体は、円周上等間隔に複数設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の一方項クラッチ。

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