JP2014190496A

JP2014190496A - 一方向クラッチ

Info

Publication number: JP2014190496A
Application number: JP2013068774A
Authority: JP
Inventors: Norikazu Aida; 憲和合田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2014-10-06
Also published as: WO2014156506A1

Abstract

【課題】内輪の軌道面の圧痕の発生を防止して、異音を発生させない一方向クラッチを提供すること。
【解決手段】外輪（１）は、係合側へ過大なトルクが作用したときに、ころ（５）に当接して外輪（１）を内輪（２）に対して相対的に空転させるトルクリミット機能を有する外輪壁（１５）を有する。ころ（５）が、外輪（１）のカム面（１３）、外輪壁（１５）および内輪（２）の軌道面（２１）に当接しているときに、内輪（２）の軌道面（２１）ところ（５）との接点における内輪（２）の軌道面（２１）ところ（５）との共通接平面（７０）と、外輪壁（１５）ところ（５）との接点における外輪壁（１５）ところ（５）との共通接平面（８０）とは、ころ（５）に面する側において鈍角（β）で交わっている。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えば、自動二輪車等のスタータクラッチ等に使用すれば特に好適な一方向クラッチに関する。

自動二輪車等のスタータは、起動時に、セルモータの回転力を、減速歯車、スタータクラッチとしての一方向クラッチの内輪、係合子、外輪および発電機のロータを経由して、エンジンのクランク軸に伝えて、エンジンを駆動する一方、エンジンの起動後は、一方向クラッチの外輪が内輪に対して空転して、上記セルモータにエンジンの回転力が伝わらないようにしている。

従来、この種の一方向クラッチとしては、特開２０１１−２５６９２９号公報（特許文献１）に記載のものがある。

この従来の一方向クラッチは、図３に示すように、外輪１と、円筒状の軌道面２１を有する内輪２と、上記外輪１に設けたポケット１０内に配置された円筒面を有するころ５と、このころ５をポケット１０の空転側１１から係合側１２に向けて付勢するコイルバネ６とを備えている。

そして、自動二輪車等において、エンジンの点火時期が早すぎて、エンジンが逆回転して、過大な衝撃的なトルクであるケッチントルクが一方向クラッチに作用した場合でも、ころ５が過度に強く外輪１および内輪２に係合するのを防止するため、外輪１のポケット１０の係合側１２に外輪壁１４を設け、この外輪壁１４によって、ころ５の係合側１２への移動を阻止して、一方向クラッチを空転させてトルクリミット機能を持たせて、内輪２の軌道面２１に圧痕が生じるのを防止するようにしている。

特開２０１１−２５６９２９号公報

しかしながら、上記従来の一方向クラッチには、まだ、次のような問題があることを本発明者は発見した。この問題を、図４を参照しながら以下に説明する。

図４は、図３に示す従来の一方向クラッチの要部の模式図であり、係合側１２への過大なトルクであるケッチントルクが作用して、上記ころ５が外輪壁１４に衝突してトルクリミットする瞬間の状態を示す。このとき、上記ころ５は、外輪１のポケット１０の係合側１２に位置して、上記外輪１のカム面１３、外輪壁１４および内輪２の軌道面２１に当接している。そして、上記内輪２の軌道面２１ところ５との接点における上記内輪２の軌道面２１ところ５との共通接平面５０と、上記外輪壁１４ところ５との接点における外輪壁１４ところ５との共通接平面６０とは、上記ころ５に面する側において鋭角αで交わっている。

そのため、上記外輪壁１４ところ５との接点における外輪壁１４からころ５への反力Ｆは、上記内輪２の軌道面２１ところ５との接点と内輪２の中心軸Ｏとを結ぶ平面９０に沿って、内輪２側に向かう分力Ｇと上記平面９０に垂直な分力Ｎとに分けることができる。この内輪２側に向かう分力Ｇは、内輪２の軌道面２１の接点に伝わるため、この接点には、通常の係合力と分力Ｇとの両方を加算した大きな外力Ｈがかかることになって、内輪２の円筒状の軌道面２１に圧痕が生じる恐れがある。上記内輪２の軌道面２１に圧痕が生じると、エンジンの運転中の一方向クラッチの空転時に、内輪２の軌道面２１の圧痕がころ５の箇所を相対的に通過する毎に異音が発生すると言う問題がある。

そこで、この発明の課題は、内輪の軌道面の圧痕の発生を防止して、異音を発生させない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、この発明の第１のアスペクトの一方向クラッチは、
外輪と、内輪と、上記外輪の内周に設けられたポケット内に配置された係合子と、この係合子を上記ポケットの空転側から係合側に向けて付勢する付勢部材とを備え、
上記外輪は、係合側へ過大なトルクが作用したときに、上記係合子に当接して上記外輪を上記内輪に対して相対的に空転させるトルクリミット機能を有する外輪壁を上記ポケットの係合側に有し、
上記係合子が、上記ポケットの係合側において、上記外輪のカム面、上記外輪壁および上記内輪の軌道面に当接しているときに、上記内輪の軌道面と上記係合子との接点における上記内輪の軌道面と上記係合子との共通接平面と、上記外輪壁と上記係合子との接点における上記外輪壁と上記係合子との共通接平面とは、上記係合子に面する側において鈍角で交わっていることを特徴としている。

上記構成の一方向クラッチによれば、ケッチントルク等の係合側への過大なトルクが作用して、上記係合子が、上記ポケットの係合側において、上記外輪のカム面、外輪壁および内輪の軌道面に当接しているときに、上記内輪の軌道面と係合子との接点における上記内輪の軌道面と係合子との共通接平面と、上記外輪壁と係合子との接点における外輪壁と係合子との共通接平面とは、上記係合子に面する側において鈍角で交わっている。

このとき、上記外輪壁と係合子との接点における係合子に作用する反力を、上記内輪の軌道面と係合子との接点を通り、かつ、上記内輪の軌道面と係合子との共通接平面に垂直な法線方向の分力と、この法線方向に垂直な方向（上記共通接平面に沿う方向）の分力とに分けると、上記法線方向の分力は、上記内輪の軌道面と係合子との接点における上記内輪の軌道面と係合子との共通接平面と、上記外輪壁と係合子との接点における外輪壁と係合子との共通接平面とが鈍角で交わっているから、必然的に、外輪のカム面の方向に向き、したがって、内輪の軌道面に作用する外力が小さくなる。したがって、内輪の円筒状の軌道面に圧痕が生じ難く、一方向クラッチの空転時に異音の発生が防止される。

一方、上記法線方向の分力は、外輪のカム面の方に向いて、外輪のカム面に圧痕が生じる可能性があるが、一方向クラッチの空転時には、係合子は係合側から空転側に移動しているから、ポケットの係合側のカム面に圧痕があっても、異音が発生することはない。

また、この発明の第２のアスペクトの一方向クラッチは、
外輪と、内輪と、上記外輪の内周に設けられたポケット内に配置された係合子と、この係合子を上記ポケットの空転側から係合側に向けて付勢する付勢部材とを備え、
上記外輪は、係合側へ過大なトルクが作用したときに、上記係合子に当接して上記外輪を上記内輪に対して相対的に空転させるトルクリミット機能を有する外輪壁を上記ポケットの係合側に有し、
上記係合子が、上記ポケットの係合側において、上記外輪のカム面、上記外輪壁および上記内輪の軌道面に当接しているときに、上記内輪の軌道面と上記係合子との接点と上記内輪の中心軸とを結ぶ平面に対して、上記外輪壁と上記係合子との接点における上記外輪壁と上記係合子との共通接平面が上記内輪の軌道面よりも内側で交わっていることを特徴としている。

この発明の第２のアスペクトの一方向クラッチにおいて、「上記係合子が、上記ポケットの係合側において、上記外輪のカム面、上記外輪壁および上記内輪の軌道面に当接しているときに、上記内輪の軌道面と上記係合子との接点と上記内輪の中心軸とを結ぶ平面に対して、上記外輪壁と上記係合子との接点における上記外輪壁と上記係合子との共通接平面が上記内輪の軌道面よりも内側で交わっている」ことと、この発明の第１のアスペクトの一方向クラッチにおいて、「上記係合子が、上記ポケットの係合側において、上記外輪のカム面、上記外輪壁および上記内輪の軌道面に当接しているときに、上記内輪の軌道面と上記係合子との接点における上記内輪の軌道面と上記係合子との共通接平面と、上記外輪壁と上記係合子との接点における上記外輪壁と上記係合子との共通接平面とは、上記係合子に面する側が鈍角で交わっている」こととは、単に見方を変えたのみで、数学的に同値（等価）であるから、第２のアスペクトの一方向クラッチは、第１のアスペクトの一方向クラッチと全く同じ作用、効果を奏する。

この発明の一方向クラッチによれば、内輪の軌道面の圧痕の発生を防止して、異音の発生を防止できる。

この発明の１実施形態の一方向クラッチの断面図である。上記実施形態の要部を説明する模式図である。従来の一方向クラッチの断面図である。従来の一方向クラッチの要部を説明する模式図である。

以下、この発明を、自動二輪車のスタータクラッチとして使用される一方向クラッチの図示の実施形態により詳細に説明する。

図１はこの実施形態の一方向クラッチの断面図であり、図１において、図３の従来例の一方向クラッチの構成要素と同一構成要素については、図３の構成要素と同一参照番号を付して、詳しい説明は省略する。

図１に示すように、この実施形態の一方向クラッチは、外輪１と、この外輪１の内周面に摺動自在に嵌合した内輪２とを備えている。上記外輪１の内周に設けた凹部からなるポケット１０を形成している。このポケット１０は、図１では１個のみ示しているが、外輪１の内周面に、円周方向に等間隔に３個配置している。尤も、ポケット１０の数は３個以上の任意の数で、任意の間隔であってもよい。

上記ポケット１０には、係合子の一例としての円筒面を有するころ５を配置し、このころ５を付勢部材の一例としてのコイルバネ６によって、空転側１１から係合側１２に向けて付勢している。上記ポケット１０の空転側１１においては、ころ５とポケット１０の間には僅かに隙間が有って、ころ５は空転できる一方、ポケット１０の係合側１２においては、ころ５は外輪１のカム面１３と内輪２の軌道面２１とによって楔状に挟まれて、外輪１と内輪２とはころ５を介してロックされるようになっている。

上記ポケット１０の係合側１２に、外輪１の半径方向に対して僅かに傾いた方向に延びる外輪壁１５を設けている。図１では、この外輪壁１５ところ５が接触しているが、この図１に示す状態は、ケッチントルク等の過大なトルクが係合方向に作用した状態である。ころ５が外輪１のカム面１３と内輪２の軌道面２１との間で楔状に係合して通常の大きさのトルクを伝達している状態では、図示しないが、ころ５は外輪壁１５から離間している。

図２は、図１の要部の拡大模式図であり、ケッチントルク等の過大な係合方向のトルクが作用して、ころ５が外輪壁１５に当接している状態を示している。この図２に示す状態で、ころ５は、外輪壁１５に当接しつつ、外輪１のカム面１３と内輪２の円筒状の軌道面２１とに当接している。そして、上記内輪２の軌道面２１ところ５との接点における上記内輪２の軌道面２１ところ５との共通接平面７０と、上記外輪壁１５ところ５との接点における外輪壁１５ところ５との共通接平面８０とは、上記ころ５に面する側において鈍角βで交わるように、上記外輪壁１５の傾きを定めている。このように、上記外輪壁１５の傾きを定めると、ころ５が外輪１のカム面１３、外輪壁１５および内輪２の軌道面２１に当接しているときに、必然的に、内輪２の軌道面２１ところ５との接点と内輪２の中心軸Ｏとを結ぶ平面９０に対して、外輪壁１５ところ５との接点における外輪壁１５ところ５との共通接平面８０が内輪２の軌道面２１よりも内側で交わる。このことは、内輪２の軌道面２１が円筒状であるから、内輪２の軌道面２１ところ５との接点における内輪２の軌道面２１ところ５との共通接平面７０と、内輪２の軌道面２１ところ５との接点と内輪２の中心軸Ｏとを結ぶ平面９０とが直角であり、かつ、内輪２の軌道面２１ところ５との接点における内輪２の軌道面２１ところ５との共通接平面７０と、外輪壁１５ところ５との接点における外輪壁１５ところ５との共通接平面８０とがころ５に面する側において鈍角βで交わっているから、初等幾何学から、容易に分かる。つまり、「上記ころ５が外輪１のカム面１３、外輪壁１５および内輪２の軌道面２１に当接しているときに、内輪２の軌道面２１ところ５との接点と内輪２の中心軸Ｏとを結ぶ平面９０に対して、外輪壁１５ところ５との接点における外輪壁１５ところ５との共通接平面８０が内輪２の軌道面２１よりも内側で交わっている」ことと、「上記ころ５が外輪１のカム面１３、外輪壁１５および内輪２の軌道面２１に当接しているときに、内輪２の軌道面２１ところ５との接点における内輪２の軌道面２１ところ５との共通接平面７０と、外輪壁１５ところ５との接点における外輪壁１５ところ５との共通接平面８０とが、ころ５に面する側が鈍角βで交わっている」こととは、単に見方を変えたのみで、数学的には同値である。

上記構成の一方向クラッチにおいて、図１に示す内輪２が外輪１に対して相対的に左回りに回転すると、ころ５はポケット１０の係合側１２に移動して、外輪１のカム面１３と内輪２の軌道面２１との間に楔状に挟まれて、内輪２と外輪１とがロックされて、動力の伝達が行われる。この通常のトルクを伝達しているときには、図１には示していないが、ころ５は外輪壁１５から離間している。

一方、上記内輪２が外輪１に対して相対的に右回りに回転すると、ころ５は、コイルバネ６のバネ力に抗して、ポケット１０の空転側１１に移動して、内輪２と外輪１とが相対的に遊転して、動力の伝達が遮断される。

次に、今、図示しないエンジンの点火時期が早すぎて、エンジンが逆回転して、係合方向の過大な衝撃的なトルクであるケッチントルクが一方向クラッチに作用して、ころ５と外輪壁１５とが図１に示すように衝撃的に当接したとする。

このとき、図２に示すように、上記外輪壁１５ところ５との接点において、ころ５に作用する反力を、上記内輪２の軌道面２１ところ５との接点を通り、かつ、上記内輪２の軌道面２１ところ５との共通接平面７０に垂直な法線方向（つまり、上記接点と内輪２の中心軸Ｏとを結ぶ半径方向）の分力Ｕと、この法線方向に垂直な方向（上記共通接平面７０に沿う方向）の分力Ｎとに分けることができる。上記法線方向の分力Ｕは、上記内輪２の軌道面２１ところ５との接点における内輪２の軌道面２１ところ５との共通接平面７０と、上記外輪壁１５ところ５との接点における外輪壁１５ところ５との共通接平面８０とが鈍角βで交わっているから、必然的に、外輪１のカム面１３の方向に向いて、内輪２の軌道面２１に作用する外力Ｈが小さくなる。

したがって、内輪２の円筒状の軌道面２１に圧痕が生じ難く、一方向クラッチの空転時に異音の発生が防止される。

一方、上記法線方向の分力Ｕは、外輪１のカム面１３の方に向いて、外輪１のカム面１３に圧痕が生じる可能性があるが、一方向クラッチの空転時には、ころ５は係合側１２から空転側１１に移動しているから、係合側１２のカム面１３に圧痕があっても、異音が発生することはない。

上記実施形態では、係合子として、ころ５を用いたが、大略瓢箪形のスプラグや略多角形状のカム体等を用いてもよい。また、付勢部材としては、コイルスプリングの他に、板バネ６等の弾性部材を用いてもよい。

上記実施形態では、外輪壁１５の表面が平面状であったが、外輪壁１５の表面は曲面状であってもよい。

上記実施形態は、自動二輪車に用いた例であるが、この発明は、自動二輪車に限らず、トルクリミット機能を必要とするどのような一方向クラッチにも適用できる。

１外輪
２内輪
５ころ
６コイルスプリング
１０ポケット
１１空転側
１２係合側
１３カム面
１４，１５外輪壁
５０，６０，７０，８０共通接平面

Claims

外輪と、内輪と、上記外輪の内周に設けられたポケット内に配置された係合子と、この係合子を上記ポケットの空転側から係合側に向けて付勢する付勢部材とを備え、
上記外輪は、係合側へ過大なトルクが作用したときに、上記係合子に当接して上記外輪を上記内輪に対して相対的に空転させるトルクリミット機能を有する外輪壁を上記ポケットの係合側に有し、
上記係合子が、上記ポケットの係合側において、上記外輪のカム面、上記外輪壁および上記内輪の軌道面に当接しているときに、上記内輪の軌道面と上記係合子との接点における上記内輪の軌道面と上記係合子との共通接平面と、上記外輪壁と上記係合子との接点における上記外輪壁と上記係合子との共通接平面とは、上記係合子に面する側において鈍角で交わっていることを特徴とする一方向クラッチ。
外輪と、内輪と、上記外輪の内周に設けられたポケット内に配置された係合子と、この係合子を上記ポケットの空転側から係合側に向けて付勢する付勢部材とを備え、
上記外輪は、係合側へ過大なトルクが作用したときに、上記係合子に当接して上記外輪を上記内輪に対して相対的に空転させるトルクリミット機能を有する外輪壁を上記ポケットの係合側に有し、
上記係合子が、上記ポケットの係合側において、上記外輪のカム面、上記外輪壁および上記内輪の軌道面に当接しているときに、上記内輪の軌道面と上記係合子との接点と上記内輪の中心軸とを結ぶ平面に対して、上記外輪壁と上記係合子との接点における上記外輪壁と上記係合子との共通接平面が上記内輪の軌道面よりも内側で交わっていることを特徴とする一方向クラッチ。