JP2015200336A

JP2015200336A - 一方向クラッチ

Info

Publication number: JP2015200336A
Application number: JP2014077902A
Authority: JP
Inventors: 将人辻橋; Masato Tsujihashi; 貞経風間; Sadatsune Kazama
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2014-04-04
Filing date: 2014-04-04
Publication date: 2015-11-12
Anticipated expiration: 2034-04-04
Also published as: JP6297390B2

Abstract

【課題】保持器付きのころ式一方向クラッチにおいて、組み込まれるころの本数を増やして、大きなトルク容量が得られるようにする。【解決手段】外輪１内周のカム面１ａと対向する位置に配された複数のころ２を保持する保持器３の各柱部３ｂと、保持器３の各柱部３ｂに取り付けられ、ころ２をカム面１ａと係合する方向に付勢する複数の弾性体としての板ばね４を、ころ２のピッチ円Ｃから外れた位置に配置し、その保持器３および板ばね４の設計に合わせて、ころ２どうしの間隔（および外輪１のカム面１ａどうしの間隔）を狭くすることにより、同じサイズの従来の保持器付きのものよりも多くのころ２を組み込むことができ、大きなトルク容量が得られるようにしたのである。【選択図】図２

Description

本発明は、ころを係合子として用いた一方向クラッチに関する。

一方向クラッチは、２つの回転部材の間で一方向の回転力のみを伝達するものであり、ころを係合子として用いたもの（以下、ころ式一方向クラッチと称する。）が従来から広く使用されている。このころ式一方向クラッチのうち、一般的な保持器を有する外輪カムタイプのものの装着状態を図７に示す。この一方向クラッチは、外輪（環状部材）５１の内周に一定方向に傾斜する複数のカム面５１ａを設け、各カム面５１ａと対向する位置にころ５２を配し、これらの各ころ５２を保持器５３で保持して、保持器５３に取り付けたばね等の弾性体５４でカム面５１ａと係合する方向に付勢するようにしたものであり、ころ５２を挟んでカム面５１ａと対向する円筒面を有する回転軸Ａの外周に装着される。

前記保持器５３は、一対の環状側部５３ａとこれらの両環状側部５３ａを連結する複数の柱部５３ｂとからなり、両環状側部５３ａと柱部５３ｂとで形成された複数のポケット５５にころ５２を１個ずつ収容し、各柱部５３ｂに前記弾性体５４が取り付けられるようになっている。また、その柱部５３ｂは、保持器５３径方向の断面が内周側で拡がるように形成され、ころ５２の保持器５３内周側からの脱落を防止する役割も果たしている。

そして、外輪５１が図７における反時計回りに回転するか、回転軸Ａが図７における時計回りに回転すると、各ころ５２が外輪５１のカム面５１ａおよび回転軸Ａの円筒面と係合してロックし、回転力が伝達される。

ところで、このような保持器付きのころ式一方向クラッチでは、保持器５３の柱部５３ｂと弾性体５４がころ５２どうしの間でころ５２のピッチ円Ｃ上に配されており、その保持器５３の柱部５３ｂの太さ（径方向断面の幅）は加工性および強度を考慮した下限値よりも太くする必要があるので、組み込まれるころ５２の本数は設計上の上限値となっていることが多い。したがって、通常は、クラッチ全体の径方向寸法を大型化させなければ、ころ５２の本数を増やしてトルク容量を増大させることができない。

一方、大きなトルク容量を得るために、ころを互いに当接させて（総ころ状態で）配することにより、組み込み可能なころの本数を多くした総ころ式の一方向クラッチが知られている。例えば、特許文献１で提案されている総ころ式の一方向クラッチは、図８に示すように、外輪５６の内周に設けられた各カム面５６ａと対向する位置に、複数のころ５７が総ころ状態で配され、外輪５６内周の溝５６ｂに一端を係止された一つのばね５８によりカム面５６ａと係合する方向に付勢されるようになっている。したがって、同じサイズの保持器付きのころ式一方向クラッチに比べて、各ころの間に保持器や弾性体がない分、組み込まれるころの本数が多くなり、大きなトルク容量が得られる。

特開２００３−５６６０１号公報

しかしながら、上述した総ころ式の一方向クラッチは、ころを保持する保持器を有していないため、搬送中や回転軸への装着時にころの脱落を防止する手段が別途必要となり、通常、回転軸とのトルク伝達手段を有する内輪を備えた仕様としたり、組立時に回転軸とほぼ同じ外径のダミー内輪を嵌め込んだりしている（内輪カムタイプのものでは、外輪付き仕様とするか、ダミー外輪を嵌め込む）。このため、保持器付きのころ式一方向クラッチに比べて、組立や装着に手間がかかる。また、ころどうしを当接させているため、空転させるのに必要なトルク（空転トルク）がころどうしの摩擦によって大きくなるという問題もある。

そこで、本発明は、保持器付きのころ式一方向クラッチにおいて、組み込まれるころの本数を増やして、大きなトルク容量が得られるようにすることを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、内周または外周に一定方向に傾斜する複数のカム面が設けられた環状部材と、前記各カム面と対向する位置に配された複数のころと、一対の環状側部とこれらの両環状側部を連結する複数の柱部とで形成されたポケットに前記各ころを収容する保持器と、前記保持器に取り付けられ、前記ころを前記カム面と係合する方向に付勢する複数の弾性体とを備えた一方向クラッチにおいて、前記保持器の柱部および前記弾性体を、前記ころのピッチ円から外れた位置に配置した構成を採用した。

上記の構成によれば、ころのピッチ円上に保持器の柱部および弾性体がないので、その保持器および弾性体の設計に合わせて、ころどうしの間隔（および環状部材のカム面どうしの間隔）を狭くすることにより、組み込まれるころの本数を増やし、トルク容量の増大を図ることができる。

ここで、前記保持器の柱部を、その径方向断面の幅が前記ころのピッチ円に近づくほど狭くなる三角柱状に形成すれば、ころどうしの間隔を狭くしやすくなるので、ころ本数を増やしてトルク容量を増大させることが容易になる。

また、前記保持器の柱部を、前記ころのピッチ円を挟んで前記環状部材のカム面と径方向で対向する側に配置すれば、保持器の柱部で搬送中や装着時のころの脱落を防止する構造とすることが可能になる。

また、前記弾性体としては、板ばねを採用することが望ましい。弾性体には種々のものがあるが、一般に薄肉鋼板で形成される板ばねを用いれば、保持器周方向の寸法を小さくできるので、ころどうしの間隔を狭くするのに有利になり、トルク容量を増大させやすいからである。

本発明の一方向クラッチは、上述したように、保持器の柱部および弾性体をころのピッチ円から外れた位置に配置したものであるから、同じサイズの従来の保持器付きのものよりも多くのころを組み込むことができ、大きなトルク容量が得られる。また、総ころ式のものに比べると、組立や装着に手間がかからないし、空転トルクも低く抑えられる。

実施形態の一方向クラッチの要部の正面断面図図１のII−II線に沿った断面図図２に対応して保持器および板ばねの第１の変形例を示す断面図図２に対応して保持器および板ばねの第２の変形例を示す断面図図２に対応して保持器および板ばねの第３の変形例を示す断面図図５の保持器および板ばねの分解斜視図従来の一方向クラッチの図２に対応する断面図従来の別の一方向クラッチの図２に対応する断面図

以下、図１乃至図６に基づき、本発明の実施形態を説明する。この一方向クラッチは、図１および図２に示すように、外輪カムタイプのころ式のもので、内周に一定方向に傾斜する複数のカム面１ａが設けられた外輪（環状部材）１と、その外輪１の各カム面１ａと対向する位置に配された複数のころ２と、各ころ２を保持する保持器３と、ころ２を外輪１のカム面１ａと係合する方向に付勢する複数の板ばね（弾性体）４と、外輪１の内周に嵌め込まれ、保持器３を軸方向に抜け止めする一対の蓋５とを備えており、ころ２を挟んでカム面１ａと対向する円筒面を有する回転軸Ａの外周に装着され、回転軸Ａの外周の溝に嵌め込まれた止め輪６で抜け止めされている。その外輪１の外周には、トルク伝達手段として軸方向に延びる突条１ｂが全周にわたって形成されている。

前記保持器３は、一対の環状側部３ａとこれらの両環状側部３ａを連結する複数の柱部３ｂとからなり、両環状側部３ａと柱部３ｂとで形成された複数のポケット７にころ２を１個ずつ収容するようになっている。各柱部３ｂは保持器３径方向の断面の幅がころ２のピッチ円Ｃに近づくほど狭くなる三角柱状に形成されており、これらの各柱部３ｂに前記板ばね４が取り付けられている。なお、保持器３の材質は金属でも樹脂でもよい。

前記板ばね４は、薄肉鋼板を保持器３の柱部３ｂの外径側形状に沿うように折り曲げ加工し、保持器３の柱部３ｂに取り付けたときにころ２と対向する面の軸方向両端部をころ２の側へ切り起こしたもので、その切り起こされた部分でころ２に当接している。

前記保持器３の柱部３ｂおよび板ばね４は、ころ２のピッチ円Ｃを挟んで外輪１のカム面１ａと径方向で対向する側で、ころ２のピッチ円Ｃから外れた位置に配置されている。そして、板ばね４を保持器３の柱部３ｂに取り付けた状態で、隣り合う板ばね４どうしの最小隙間がころ２の直径よりも狭くなり、搬送中や装着時にころ２を保持器３の内周側から脱落させないようになっている。

そして、外輪１が図２における反時計回りに回転するか、回転軸Ａが図２における時計回りに回転すると、各ころ２が外輪１のカム面１ａおよび回転軸Ａの円筒面と係合してロックし、回転力が伝達される。

この一方向クラッチは、上述したように、保持器３の柱部３ｂおよび板ばね４をころ２のピッチ円Ｃから外れた位置に配置しているうえ、保持器柱部３ｂを断面幅がころピッチ円Ｃに近づくほど狭くなる三角柱状に形成しているので、その保持器３および板ばね４の設計に合わせて、ころ２どうしの間隔（および外輪１のカム面１ａどうしの間隔）を狭くすることにより、同じサイズの従来の保持器付きのものよりも多くのころを組み込んで、大きなトルク容量を得ることができる。

また、保持器３の柱部３ｂと板ばね４がころ２の保持器３内周側からの脱落を防止する役割も果たしているので、ころ脱落防止手段のない総ころ式のものに比べると組立や装着に手間がかからないし、ころ２どうしが当接しないので、総ころ式のものよりも空転トルクを低く抑えられる。

図３乃至図６は、保持器および板ばねの変形例を示す。このうち、図３に示す例では、ころ２のピッチ円Ｃよりも外径側に、図１、図２の例と逆向きに保持器柱部３ｂ’および板ばね４’を配している。また、図４に示す例では、図３の例と同様に保持器柱部３ｂ’および板ばね４’を配するとともに、ころピッチ円Ｃよりも内周側に図１、図２の例と同じ柱部３ｂを設けて、ころ２の保持器３の内周側からの脱落を防止するとともに、保持器３の強度の向上を図っている。

一方、図５および図６は、図３、図４の例の外径側の保持器柱部３ｂ’を設けず、板ばね４’を保持器３の両側の環状側部３ａに取り付けた例を示す。すなわち、この例では、保持器３のころピッチ円Ｃよりも内周側に図１、図２の例と同じ柱部３ｂを設けるとともに、板ばね４’のころ２との対向面を除く部位の両端を延長して、その両方の延長部をそれぞれころピッチ円Ｃよりも外周側で保持器３の両側の環状側部３ａに設けた取付溝３ｃに嵌合固定している。

なお、上述した実施形態における板ばねは他の弾性体に代えることもできるが、薄肉鋼板で形成された板ばねを用いた方が、保持器周方向の寸法を小さくでき、ころどうしの間隔を狭くしてトルク容量を増大させやすいので好ましい。

また、本発明は、実施形態のような外輪カムタイプのころ式一方向クラッチに限らず、外周に一定方向に傾斜する複数のカム面が設けられた内輪（環状部材）を有する内輪カムタイプのころ式一方向クラッチにも、もちろん適用できる。

さらに、本発明を、保持器の一つのポケットに複数のころを互いに当接させて配したころ式一方向クラッチに適用すれば、実施形態のものに比べて、空転トルクはやや大きくなるが、一層多くのころを組み込めるようになり、より大きなトルク容量が得られるようになる。

１外輪
１ａカム面
２ころ
３保持器
３ａ環状側部
３ｂ、３ｂ’ 柱部
３ｃ取付溝
４、４’ 板ばね（弾性体）
７ポケット
Ａ回転軸
Ｃピッチ円

Claims

内周または外周に一定方向に傾斜する複数のカム面が設けられた環状部材と、前記各カム面と対向する位置に配された複数のころと、一対の環状側部とこれらの両環状側部を連結する複数の柱部とで形成されたポケットに前記各ころを収容する保持器と、前記保持器に取り付けられ、前記ころを前記カム面と係合する方向に付勢する複数の弾性体とを備えた一方向クラッチにおいて、
前記保持器の柱部および前記弾性体を、前記ころのピッチ円から外れた位置に配置したことを特徴とする一方向クラッチ。
前記保持器の柱部を、その径方向断面の幅が前記ころのピッチ円に近づくほど狭くなる三角柱状に形成したことを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
前記保持器の柱部を、前記ころのピッチ円を挟んで前記環状部材のカム面と径方向で対向する側に配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の一方向クラッチ。
前記弾性体が板ばねであ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。