JP2020133686A - ワンウェイクラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】ワンウェイクラッチとして要求される機能を確保した上で、充分な小型化を図ること。【解決手段】ワンウェイクラッチ１は、内輪３および外輪５と、内輪３および外輪５との間に周方向所定間隔に配置され、内輪３と外輪５とを同軸に且つ相対回転可能に支持する複数の軸受１１と、内輪３および外輪５との間に周方向所定間隔に配置され、内輪３と外輪５との間のトルクの伝達に供される複数のローラ７と、複数のローラ７をそれぞれトルク伝達位置に付勢する複数のスプリング９とを有し、複数のスプリング９は複数の軸受１１に形成された凹部２７にそれぞれ支持されており、対応するローラ７をトルク伝達位置に付勢している。【選択図】図１

Description

本発明は、車両や産業用機械においてトルクの伝達、バックストップ等のために用いられるワンウェイクラッチに関する。

従来、２系統の駆動側部材から入力された回転を１系統の出力部材の回転として出力する入力切替式のクラッチ装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に記載されたクラッチ装置は、２つのワンウェイクラッチが同軸上に軸方向に並べて配置され、２つのワンウェイクラッチの内輪が一体化されて共通内輪を形成している。２つのワンウェイクラッチは、内燃機関であるエンジン側または電動モータ側の駆動部材によってそれぞれの外輪が駆動され、これら２系統の動力源のそれぞれから入力される駆動力を、オイルポンプの駆動軸に連結された上記共通内輪に選択的に伝達している。

図２は、このようなクラッチ装置に用いられる従来のワンウェイクラッチ１０１の構成を示す正面図であり、軸方向一方側から見た状態を示している。
従来のワンウェイクラッチ１０１は、同軸上に配置された内輪１０３および外輪１０５と、内輪１０３と外輪１０５との間に介装されたトルク伝達部材である複数のローラ１０７と、ローラ１０７を内輪１０３と外輪１０５とを結合する方向に付勢するスプリング１０９と、内輪１０３と外輪１０５との径方向間隔を保持し、内輪１０３と外輪１０５とを相対回転可能に支持する複数の軸受１１１と、ローラ１０７とスプリング１０９と軸受１１１とを保持する保持器１１２とを備えている。軸受１１１は軸受鋼等の金属で構成され、保持器１１２は樹脂で構成されている。

特開２０１２−６７８６２号公報

近年、車両等において、このような入力切替式のクラッチ装置を配置するためのスペースが小さくなってきている。そのため、クラッチ装置自体の小型化の要求がある。このような要求を満たすために、クラッチ装置に用いられているワンウェイクラッチを小型化することが考えられる。ワンウェイクラッチ自体は、構成部品をそれぞれ単純に縮小することにより、ある程度は小型化することが可能である。

図２に示す従来のワンウェイクラッチ１０１においては、ローラ１０７およびスプリング１０９はトルク伝達部材としての機能を確保した上での単純な縮小が構造的に可能である。保持器１１２はある程度は単純な縮小が可能であるが、過剰に縮小しようとすると、加工面において保持器としての形状を確保することが困難となる懸念がある。また、軸受１１１もある程度は単純な縮小が可能であるが、過剰に縮小した場合には、軸受としての機能面において、内外輪との焼き付きや空転に対する耐久性を確保することが困難となる懸念がある。

このように、ワンウェイクラッチを構成する個々の部品を単純に縮小することによってワンウェイクラッチの小型化を図ると、ワンウェイクラッチとしての機能の確保が困難となる虞がある。したがって個々の部品の単純な縮小によるワンウェイクラッチの小型化には限界がある。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ワンウェイクラッチとして要求される機能を確保した上で、充分な小型化を図ることができるワンウェイクラッチを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るワンウェイクラッチは、
内輪および外輪と、
前記内輪と前記外輪との間に周方向所定間隔に配置され、前記内輪と前記外輪とを同軸に且つ相対回転可能に支持する複数の軸受と、
前記内輪と前記外輪との間に周方向所定間隔に配置され、前記内輪と前記外輪との間のトルクの伝達に供される複数のトルク伝達部材と、
前記複数のトルク伝達部材をそれぞれトルク伝達位置に付勢する複数のスプリング部材とを有するワンウェイクラッチにおいて、
前記複数のスプリング部材は前記複数の軸受に形成された支持部にそれぞれ支持されており、対応する前記トルク伝達部材を前記トルク伝達位置に付勢していることを特徴とする。

本発明によれば、ワンウェイクラッチとして要求される機能を確保した上で、充分な小型化を図ることができるワンウェイクラッチを提供することができる。

図１は実施形態に係るワンウェイクラッチの構成を示す正面図であり、軸方向一方側から見た状態を示している。 図２は従来のワンウェイクラッチの構成を示す正面図であり、軸方向一方側から見た状態を示している。

以下、本発明に係るワンウェイクラッチの実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
まず、本実施形態におけるワンウェイクラッチ１の方向について定義する。本実施形態において、軸方向、径方向、周方向とは、ワンウェイクラッチ１の中心軸線に関する軸方向、径方向、周方向のことをいう。図１において、紙面手前側を軸方向一方側とし、紙面奥側を軸方向他方側とし、紙面に向かって右に回転する方向を周方向一方側に向かう方向あるいは時計方向とし、紙面に向かって左に回転する方向を周方向他方側に向かう方向あるいは反時計方向とする。なお、ワンウェイクラッチ１の回転方向については、説明の便宜上、外輪および内輪をそれぞれ入力側および出力側とし、内輪に対する外輪の回転方向について説明するが、内輪の回転と外輪の回転とは相対的なものである。

図１は、一つの実施形態に係るワンウェイクラッチ１の構成を示す正面図であり、軸方向一方側から見た状態を示している。
図１に示すように、ワンウェイクラッチ１は、内輪３と、内輪３に対して径方向外方に離間し、内輪３と同軸に且つ内輪３に対して相対回転可能に配置された外輪５とを有している。ワンウェイクラッチ１はさらに、内輪３と外輪５との間の環状の空間内に、周方向に所定間隔で介装された複数（本実施例においては５つ）のローラ７と、ローラ７を内輪３と外輪５とを結合する方向に付勢するコイル状またはアコーデオン状のスプリング９と、内輪３と外輪５との径方向間隔を保持し、内輪３と外輪５とを同軸に且つ相対回転可能に支持する複数（本実施例においては５つ）の軸受１１と、を備えている。ローラ７は内輪３と外輪５とを結合し、内輪３と外輪５との間でトルクの伝達をするためのトルク伝達部材である。

内輪３の外周面には、径方向内方に窪んだ凹部１３が複数形成されている。本実施形態においては、５つの凹部１３が周方向に所定間隔で形成されている。凹部１３は内輪３の外周面の軸方向全長に亘って形成されている。凹部１３にはローラ７が配置されている。凹部１３の底面は、ローラ７が係合するカム面１５を構成している。カム面１５は、凹部１３の周方向一方端から周方向他方端へ向かうに従い外輪５の内周面との径方向間隔が大きくなる方向に傾斜した傾斜面である。

ローラ７は円柱状の部材である。ローラ７は、ローラ７自体の軸方向が外輪５および内輪３の軸方向と平行となる向きに凹部１３に配置されている。ローラ７は、凹部１３のカム面１５を摺動または転動する。

本実施形態においては、図２に示す従来用いられていた樹脂製の保持器１１２に相当する部材を用いずに、軸受１１に保持器としての機能を持たせている。以下、軸受１１の構成について説明する。

本実施形態のワンウェイクラッチ１１は、上述したように、内輪３と外輪５との間に５つの軸受１１を有している。これらの軸受１１は軸受鋼等の金属で形成され、周方向に所定間隔に配置されている。これらの軸受１１は内輪３に固定され、内輪３と一体に回転する。なお、これらの軸受１１の内輪３への固定手段は限定されない。例えば、これらの軸受１１の軸方向一方側の端部同士、または軸方向他方側の端部同士を連結する環状部材によってこれらの軸受１１を環状に連結し、各軸受１１の内周面１７を内輪３の外周面に嵌合させても良い。あるいは、これらの軸受１１を他の固定手段によってそれぞれ内輪３に固定しても良い。

軸受１１は内輪３と外輪５との間の環状の空間に沿って周方向に所定の長さ延在している。軸受１１は、軸方向から見て、内輪３と外輪５との径方向間隔の幅を有する部分円環状あるいは円弧状をなしている。具体的には、軸受１１は、周方向に隣り合う２つの凹部１３の周方向間隔に亘って延在している。したがって内輪３の外周面には、軸受１１と凹部１３とが周方向に交互に配置されている。

軸受１１の内周面１７は内輪３の外周面に対応する形状を有し、内輪３の外周面に接触している。軸受１１は内輪３に固定されているので、軸受１１の内周面１７は内輪３の外周面に対して摺動不能である。軸受１１の外周面１９は外輪５の内周面に対応する形状を有し、外輪５の内周面に対して相対的に摺動可能である。すなわち内輪３に対して外輪５が回転する際、外輪５の内周面は潤滑油を介して軸受１１の外周面１９を滑らかに摺動する。このように、軸受１１は、内輪３に対して外輪５を回転可能に支持している。

軸受１１の周方向一方側の端面２１は、軸受１１の周方向一方側に隣接する凹部１３のカム面１５の周方向他方側端部に隣接し、軸受１１の周方向他方側の端面２３は、軸受１１の周方向他方側に隣接する凹部１３のカム面１５の周方向一方側端部に隣接している。したがって、周方向に隣り合う２つ軸受１１は、周方向一方側の軸受１１の周方向他方側の端面２３と、周方向他方側の軸受１１の周方向一方側の端面２１とが、１つの凹部１３に関して周方向に対向している。これら周方向に対向する２つの軸受１１の端面２１、２３と、内輪３の凹部１３すなわちカム面１５と、外輪５の内周面とによって形成される空間２５内に、１つのローラ７が配置されている。

軸受１１の周方向一方側の端面２１には、周方向他方側に向かって凹んだ凹部２７が形成されている。凹部２７には、ローラ７をカム面１５との係合方向すなわち周方向一方側に向けて付勢するためのスプリング９が取り付けられている。軸受１１の周方向他方側の端面２３は、所定の間隔を介してローラ７と周方向に対向している。

このように、本実施形態のワンウェイクラッチ１は、周方向に所定間隔に配置された複数の軸受１１を有し、周方向に隣り合う軸受１１間にローラ７およびスプリング９が保持される構成となっている。すなわち周方向に隣り合う軸受１１間の空間２５が、ローラ７を内輪３と外輪５との間の所定位置に保持するためのローラ保持部を構成している。したがって内輪３と外輪５との間には、軸受１１とローラ保持部とが周方向に交互に配置されている。このように本実施形態のワンウェイクラッチ１は、周方向に配置された複数の軸受１１がローラ７およびスプリング９を保持する保持器としての機能を備えている。

このような構成のワンウェイクラッチ１は、図１において、内輪３に対して外輪５が時計方向へ回転すると、ローラ７が内輪３のカム面１５と外輪５の内周面とに係合し、内輪３は外輪５に対して固定され、内輪３と外輪５とは一体に回転する。すなわちこの状態において、外輪５に入力されたトルクは内輪３へ伝達され、内輪３の中央部のシャフトホール２９に固定された図示しない軸部材に出力される。一方、図１において、内輪３に対して外輪５が反時計方向へ回転すると、ローラ７は内輪３のカム面１５に係合せず、外輪５は内輪３に対して空転する。この状態においては、外輪５から内輪３へトルクは伝達されない。

次に本実施形態のワンウェイクラッチ１の効果について説明する。
本実施形態のワンウェイクラッチ１の軸受１１は、周方向に隣り合う２つの凹部１３すなわちカム面１５間に亘って延在している。つまり、周方向に隣り合うローラ７の周方向間隔の略全域に亘って延在している。このため、ワンウェイクラッチ１の内輪３および外輪５を従来と比較して小径のものとし、これに伴い軸受１１の内周面１７および外周面１９の曲率半径を小さくして軸受１１を小型化しても、軸受１１の内周面１７は内輪３の外周面と周方向の広い範囲で接触し、軸受１１の外周面１９は外輪５の内周面と周方向の広い範囲で接触する。また軸受１１は軸受鋼等の金属で構成されているため充分な剛性を有している。このような構成により、軸受１１は内輪３と外輪５との間隔を周方向に亘って安定して保持することができる。さらに、本実施形態においては軸受１１の外周面１９は外輪５の内周面と広い範囲で潤滑するため、焼き付きや空転に対する高い耐久性を確保することができる。

さらに、本実施形態のワンウェイクラッチ１の軸受１１は、トルク伝達部材であるローラ７およびスプリング９を保持する保持器としての機能を有している。したがって本実施形態のワンウェイクラッチ１は、図２に示す従来の樹脂製の保持器１１２に相当する部材を備えていないので、部品点数の削減に貢献することができる。ローラ７およびスプリング９は、単純に縮小してもトルク伝達部材としての機能を確保できるので、小型化した軸受１１に適合するように縮小することができる。このような構成により、本実施形態のワンウェイクラッチ１は、トルク伝達部材を保持する保持器としての機能を有する小型の軸受１１を備えているので、内輪３および外輪５を小型化することができる。すなわちワンウェイクラッチとしての機能を確保した上で、充分に小型化を図ることができる。

本実施形態のワンウェイクラッチ１は、例えば、２系統の駆動側部材から入力された回転を１系統の出力部材の回転として出力する入力切替式のクラッチ装置に用いることができる。その結果、クラッチ装置自体の小型化が可能となる。

本実施形態のワンウェイクラッチ１は、上記実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、内輪３にカム面１５を設け、軸受１１は内輪３と一体回転する構成であるが、外輪５の内周面にカム面を儲け、軸受１１は外輪５と一体回転する構成とすることもできる。また、トルク伝達部材の数は、ワンウェイクラッチ１が伝達するトルク容量によって適宜設計することができる。また、本実施形態のワンウェイクラッチ１は、車両のほか、様々な産業用装置に適用することができる。

１、１０１ ワンウェイクラッチ
３、１０３ 内輪
５、１０５ 外輪
７、１０７ ローラ
９、１０９ スプリング
１１、１１１ 軸受
１３ 凹部
１５ カム面
１７ 軸受の内周面
１９ 軸受の外周面
２１ 軸受の周方向一方側の端面
２３ 軸受の周方向他方側の端面
２５ 空間
２７ 凹部
２９ シャフトホール

Claims (4)

1. 内輪および外輪と、
   前記内輪と前記外輪との間に周方向所定間隔に配置され、前記内輪と前記外輪とを同軸に且つ相対回転可能に支持する複数の軸受と、
   前記内輪と前記外輪との間に周方向所定間隔に配置され、前記内輪と前記外輪との間のトルクの伝達に供される複数のトルク伝達部材と、
   前記複数のトルク伝達部材をそれぞれトルク伝達位置に付勢する複数のスプリング部材とを有するワンウェイクラッチにおいて、
   前記複数のスプリング部材は前記複数の軸受に形成された支持部にそれぞれ支持されており、対応する前記トルク伝達部材を前記トルク伝達位置に付勢していることを特徴とするワンウェイクラッチ。
2. 前記各軸受は、周方向に隣り合う前記トルク伝達部材の周方向間隔の略全域に亘って延在し、部分円環状をなしていることを特徴とする請求項１に記載のワンウェイクラッチ。
3. 周方向に隣り合う前記軸受の周方向に対向する端面によって、前記トルク伝達部材が保持される保持部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のワンウェイクラッチ。
4. 前記内輪と前記外輪との間には、前記軸受と前記保持部とが周方向に交互に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のワンウェイクラッチ。

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