JP2021156432A - クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 過大トルク入力時に、トルク解放を可能とし、構成部品の強度処理を簡易化又は省略可能なトルク伝達切り替え式ラチェット型クラッチを提供すること。【解決手段】 外輪３と、外輪３の径方向内側に外輪３の中心軸線と同軸に、且つ、外輪３と相対回転可能に配置された内輪５と、中心軸線を中心とするトルクを外輪３と内輪５の間で伝達可能なトルク伝達部とを有し、入力トルク伝達部材からの、外輪３および内輪５のうち駆動輪への所定の大きさを超える入力トルクの伝達と、外輪３および内輪５のうち被駆動輪へ入力された所定の大きさを超える逆入力トルクの入力トルク伝達部材への伝達とを制限する制限機構を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、車両や産業機械等においてトルク伝達用の装置或いはバックストップ等として用いられるクラッチに関し、特に過大トルク開放型のクラッチに関する。

トルク伝達方向を切り替えることができるクラッチとして例えばラチェット型クラッチがある。このようなトルク伝達方向切り替え式のラチェット型クラッチは、外輪と内輪の相対回転のうち、いずれかの方向の回転をロックし、回転トルクを伝達する。回転のロックは、外輪又は内輪のいずれかに収容された爪部材が、外輪又は内輪のいずれか他方に形成されたスプライン部に嵌合することにより行われる。このようなラチェット型クラッチには、嵌合時に衝撃音が発生することによる非静粛性、及び、衝撃トルクによる構成部品群の耐久性低下という懸念がある。

これについて、例えば、特許文献１では衝撃吸収部材を取り付け、衝撃音を低減する手法が開示されている。また、特許文献２では爪部材とそれを収容する外輪又は内輪の収容部を衝撃トルク応力緩和形状とすることで、耐久性を向上させる手法が開示されている。

また、別のタイプのクラッチとしてスプラグ型クラッチがある。スプラグ型クラッチは、例えば環状の外輪と環状の内輪との間に配置され、外輪と内輪との相対回転のうち、何れかの方向の回転をスプラグが外輪と内輪との間で噛み合う方向にロックし、回転トルクを伝達する。スプラグ型クラッチはラチェット型クラッチと比較して、噛み合い時の衝撃音の発生は小さいが、例えば逆入力トルクのような衝撃トルクに対するクラッチ自体の容量、外輪および内輪の容量に関して、トルクに応じた強度確保が必要である。

特開２００３−５６６０５号公報 特開２０１９−１２７９８９号公報

しかしながら、ラチェット型クラッチに関しては、上記特許文献１又は２に記載の手法を採用しても、不測の過大トルク（異常モード）を想定した構成部品群の強度確保（衝撃トルク対策）のためには、例えば浸炭等の特殊熱処理を用いる必要がある。しかし、このような処理工法は、コストおよび工程数削減の観点から、簡易化又は省略できることが望ましい。

一方、スプラグ型に関しても、構成部品群である外内輪の強度確保（衝撃トルク対策）のために、例えば、外内輪における円周方向の厚みを増大させると、スペースおよび重量の増大となる。また、ラチェット型クラッチと同様に、外内輪への強度要求に応じた特殊処理、例えばショットピーニング等の必要性もあることから、コスト、工数削減の観点から、簡易化又は省略できることが望ましい。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、過大トルク入力時に、トルク解放を可能とし、構成部品の強度処理を簡易化又は省略可能な過大トルク開放型の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、本発明に係るクラッチは、
外輪と、
前記外輪の径方向内側に前記外輪の中心軸線と同軸に、且つ、前記外輪と相対回転可能に配置された内輪と、
中心軸線を中心とするトルクを前記外輪と前記内輪の間で伝達可能なトルク伝達部とを有し、
入力トルク伝達部材からの、前記外輪および前記内輪のうち駆動輪への所定の大きさを超える入力トルクの伝達と、前記外輪および前記内輪のうち被駆動輪へ入力された所定の大きさを超える逆入力トルクの前記入力トルク伝達部材への伝達とを制限する制限機構を備えることを特徴とする。

本発明によれば、過大トルク入力時に、トルク解放を可能とし、構成部品の特殊な強度処理を簡易化又は省略可能な過大トルク開放型のクラッチを提供することができる。

図１は第１実施形態に係るトルク伝達方向切り替え式ラチェット型クラッチの正面図である。 図２は第１実施形態に係るトルク伝達方向切り替え式ラチェット型クラッチを中心軸線方向に切断した断面図である。 図３は第１実施形態に係るトルク伝達方向切り替え式ラチェット型クラッチの斜視図である。 図４は第１実施形態に係るトルク伝達方向切り替え式ラチェット型クラッチのトレランスリングを示す拡大図である。 図５は第２実施形態に係るスプラグ型クラッチの正面図である。 図６は第２実施形態に係るスプラグ型クラッチを中心軸線方向に切断した断面図である。 図７は第２実施形態に係るスプラグ型クラッチの斜視図である。

以下、本発明の第１および第２実施形態に係る過大トルク開放型のクラッチを、図面を参照しつつ説明する。第１実施形態は、本発明をトルク伝達方向切り替え式ラチェット型クラッチに適用した例であり、第２実施形態は、本発明をスプラグ型クラッチに適用した例である。

まず、各実施形態におけるクラッチに係る方向について定義する。各実施形態において、「中心軸線」とはクラッチの中心軸線すなわち外輪および内輪の中心軸線のことをいい、中心軸線方向、径方向、周方向とは、中心軸線に関する中心軸線方向、径方向、周方向のことをいう。また、図１および図５において、紙面手前側を中心軸線方向一方側とし、紙面奥側を中心軸線方向他方側とし、紙面に向かって右側に回転する方向を周方向一方側あるいは時計方向とし、紙面に向かって左側に回転する方向を周方向他方側あるいは反時計方向とする。また、図２および図６において、紙面右方側を軸方向一方側とし、紙面左方側を軸方向他方側とする。

各実施形態は、内輪を回転側、外輪を固定側とし、内輪を駆動輪とし、内輪から外輪へトルクの伝達が可能なクラッチを例として説明する。各実施形態では外輪に対する内輪の回転方向について言及するが、外輪の回転と内輪の回転とは相対的なものである。例えば、内輪が時計回りに回転可能な場合、外輪も反時計回りに回転可能であり、また、内輪と外輪が同方向に回転する場合であっても、外輪と内輪の回転速度が異なれば、外輪と内輪は相対的にいずれかの方向に回転していると言える。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る過大トルク開放型のクラッチについて説明する。本実施形態に係る過大トルク開放型のクラッチは、トルク伝達方向切り替え式ラチェット型クラッチである。なお、以下の説明においては、「トルク伝達方向切り替え式ラチェット型クラッチ」を「切り替え式ラチェット型クラッチ」と略記する。
図１は第１実施形態に係る切り替え式ラチェット型クラッチ１を中心軸線方向に見た正面図である。図１においては、切り替え式ラチェット型クラッチ１の内部を示すため、一部の図示を省いている。
図２は第１実施形態に係る切り替え式ラチェット型クラッチ１を中心軸線方向に切断した断面を示している。
図３は第１実施形態に係る切り替え式ラチェット型クラッチ１の斜視図である。図３においても、切り替え式ラチェット型クラッチ１の内部を示すため、図の一部を省いている。

本実施形態に係る切り替え式ラチェット型クラッチ１は、環状の外輪３と、外輪３に対して径方向内方に外輪３の中心軸線と同軸に且つ外輪３と相対回転可能に配置された環状の内輪５と、外輪３と内輪５との間でトルク伝達を可能とするトルク伝達機構と、を有している。本実施形態におけるトルク伝達機構はラチェット機構であり、外輪３の内周部に設けられた複数の第１の爪部材７および複数の第２の爪部材９を備えている。なお、図１においては、第２の爪部材９は１つのみを示している。

内輪５の外周部には、複数の歯部１３が周方向の全周に亘って等間隔に形成されている。歯部１３は、径方向外方に突出し中心軸線方向に延在する。歯部１３は、第１の爪部材７および第２の爪部材９が噛み合うラチェット歯を構成している。具体的には、歯部１３の周方向一方側は、第１の爪部材７と噛み合う第１の噛み合い部１３ａを構成し、歯部１３の周方向他方側は、第２の爪部材９と噛み合う第２の噛み合い部１３ｂを構成している。

図２に示すように、内輪５の内周側には、中心軸線を中心に軸方向に伸びる円形のホール１５が形成されている。したがってホール１５の内周壁は円筒内周面状をなし、内輪５の内周面を構成している。ホール１５の径方向内側にはハブ軸受１７の円筒部１７ａが内輪５と同芯に挿入されている。円筒部１７ａは径方向に貫通した油孔１１を形成している。ホール１５内で円筒部１７ａの外周面と内輪５の内周面との間には、周方向に亘ってトレランスリング４が介在している。トレランスリング４の構成及び作用は後述する。

外輪３の外周面には、径方向外方に突出し中心軸線方向に延在する凸部２１が周方向所定間隔に複数設けられている。これら凸部２１がケーシング６の嵌合部６ａに嵌合している。外輪３は止輪１４によって中心軸線方向の移動が制限されている。これにより、外輪３はケーシング６に固定されている。

ケーシング６は、嵌合部６ａに径方向に対向する位置に軸受保持部６ｂを有する。軸受保持部６ｂの径方向外側には、玉軸受８が外嵌している。玉軸受８は、ハブ軸受１７の円筒部１７ａに内嵌し、ハブ軸受１７を回転可能に支持する。軸受保持部６ｂに隣接するケーシング６の部分には、油孔１０が形成されている。

図１に示すように、第１の爪部材７は、外輪３の内周部に設けられた凹部２５に保持されている。凹部２５は、外輪３の内周面に内向きに開口している。第１の爪部材７は所定の周方向長さを有している。第１の爪部材７は、周方向一方側部分が凹部２５に入り込む位置に配置されている。第１の爪部材７は、周方向他方側部分がコイル状のスプリング２７によって径方向内側へ付勢されている。図１において、内輪５が時計回りに回転すると、第１の爪部材７は内輪５の歯部１３の第１の噛み合い部１３ａと噛み合う。一方、内輪５が反時計回りに回転すると、第１の爪部材７は、スプリング２７の付勢力に抗して内輪５の歯部１３によって径方向外側へ押され、内輪５の回転を許す。これにより、第１の爪部材７は、内輪５の一方の回転をロックし、内輪５の他方の回転を可能としている。

第２の爪部材９は、外輪３の内周部に設けられた凹部２９に第１の爪部材７と同様に保持され、スプリング３１によって付勢されているが、周方向の向きが第１の爪部材７とは反対になっている。これにより、第２の爪部材９は、第１の爪部材７とは逆に、内輪５の一方の回転を可能とし、内輪５の他方の回転をロックする。

第１の爪部材７、スプリング２７、第２の爪部材９及びスプリング３１の周方向の間には保持部材１６が配置されている。保持部材１６は、第１の爪部材７、スプリング２７、第２の爪部材９及びスプリング３１を所定の位置に保持する。保持部材１６には中心軸線方向に突出した凸部１６ａが形成されている。凸部１６ａは、中心軸線方向の一方の側に配置された第１の環状の保持プレート１８と、中心軸線方向の他方の側に配置された第２の環状の保持プレート１９に形成された孔に挿入されている。これにより、保持部材１６の周方向の移動が阻止される。

このように、外輪３の凹部２５、２９に保持された第１の爪部材７および第２の爪部材９と、スプリング２７、３１と、歯部１３が形成された内輪５とで、ラチェット機構が構成されている。

本実施形態に係る切り替え式ラチェット型クラッチ１は、内輪５と同軸上に、内輪５の中心軸線方向一方側に隣接して環状の切り替えプレート３５が配置されている。切り替えプレート３５は、外輪３に対する内輪５の回転のロック方向を切り替えるための部材である。言い換えると、切り替えプレート３５は、内輪５から外輪３へのトルクの伝達方向を切り替えるための部材である。切り替えプレート３５は、中心軸線を中心に回動可能に設けられている。

切り替えプレート３５の外周面には、径方向外方に突出し周方向に所定の長さを有する突出部３７が複数設けられている。突出部３７の外周面は、外輪３の内周面と径方向に対向している。また、突出部３７の外周面は、第１および第２の爪部材７、９の内径側の面と径方向に対向している。

突出部３７は、切り替えプレート３５の回動によって対応する第１または第２の爪部材７、９の内径側に位置すると、第１または第２の爪部材７、９の内径側の面に接触し、第１または第２の爪部材７、９の内径側の面を内輪５の歯部１３よりも外径側に押上げ保持する。これにより、突出部３７は第１または第２の爪部材７、９と内輪５の歯部１３との噛み合いを阻止する。

切り替えプレート３５は、回動することによって第１または第２の爪部材７、９に対する突出部３７の周方向位置を変更する。これにより、第１の爪部材７と第２の爪部材９とに対する突出部３７の接触または非接触の組み合わせ状態を変更し、内輪５の歯部１３に対する第１の爪部材７および第２の爪部材９の噛み合い状態と非噛み合い状態との組み合わせを変更する。本実施形態のラチェット型クラッチ１は、内輪５の歯部１３に対する第１の爪部材７および第２の爪部材９の噛み合い状態と非噛み合い状態との組み合わせを変更することにより、以下の４つの状態を取り得る。

本実施形態の切り替え式ラチェット型クラッチ１の第１の状態は、第１の爪部材７および第２の爪部材９が、それぞれスプリング２７および３１の付勢力によって内輪５の歯部１３に噛み合っている状態である。この状態において、内輪５は外輪３に対して周方向一方および周方向他方の何れの方向への回転もロックされた状態である。

本実施形態のラチェット型クラッチ１の第２の状態は、第１の爪部材７が内輪５の歯部１３に対して非噛み合いの状態であり、第２の爪部材９がスプリング３１の付勢力によって内輪５の歯部１３に噛み合っている状態である。この状態において、内輪５は外輪３に対して周方向一方への回転が可能であり、周方向他方への回転がロックされた状態である。

本実施形態の切り替え式ラチェット型クラッチ１の第３の状態は、第１の爪部材７がスプリング２７の付勢力によって内輪５の歯部１３に噛み合い、第２の爪部材９が内輪５の歯部１３に対して非噛み合いの状態である。この状態において、内輪５は外輪３に対して周方向他方への回転が可能であり、周方向一方への回転がロックされた状態である。

本実施形態のラチェット型クラッチ１の第４の状態は、第１の爪部材７および第２の爪部材９が、両方とも内輪５の歯部１３に対して非噛み合いの状態である。この状態において、内輪５は外輪３に対して周方向一方への回転も周方向他方への回転もロックされておらず、周方向一方と周方向他方の何れの方向への回転も可能である。

切り替えプレート３５の回動は、例えば図示しないアクチュエータにより行われる。図示しないアクチュエータによって、中心軸線を中心に切り替えプレート３５が回動し、これにより切り替え式ラチェット型クラッチ１は、上述した４つの状態の何れかの状態に切り替わる。

次に、トレランスリング４の構成および作用について説明する。
図４は実施形態に係る切り替え式ラチェット型クラッチ１のトレランスリング４を中心軸線方向に切断した拡大断面図である。

トレランスリング４はバネ鋼から構成され、径方向外側に突出した複数の凸部４ａを有する環状の弾性部材である。複数の凸部４ａは、周方向に等間隔に離隔して形成されている。トレランスリング４の凸部４ａは、平板からプレスにより形成することができる。凸部４ａの形状は特に限定されないが、本実施形態では、中心軸線方向に垂直に切断した断面が円弧状となるように形成されている。

トレランスリング４は、内輪５と、ハブ軸受１７の円筒部１７ａとの間に介在し、内輪５の内周面と円筒部１７ａの外周面に対して径方向に所定の圧力で接している。これにより、トレランスリング４は、内輪５とハブ軸受１７の相対回転に対して、内輪５の内周面と円筒部１７ａの外周面に所定の摩擦力を生じさせる。すなわちトレランスリング４は、摩擦力によって内輪５とハブ軸受１７とを連結する。これにより、ハブ軸受１７から内輪５へトルクが入力されると、内輪５とハブ軸受１７は、規定トルクまでは一体に回転する。

一方、ハブ軸受１７に規定トルクを超える大きさのトルクの入力（過大トルク入力）があった場合には、内輪５とハブ軸受１７の円筒部１７ａの間のトルクがトレランスリング４により生じる摩擦力による摩擦トルクを上回り、トレランスリング４と内輪５、又はトレランスリング４と円筒部１７ａとの間で滑りが発生し、内輪５とハブ軸受１７は相対回転する。すなわちトレランスリング４の摩擦力による内輪５とハブ軸受１７との連結が解除される。これにより、ハブ軸受１７から内輪５へのトルク伝達がなされず、過大トルクが切り替え式ラチェット型クラッチ１に入力されることを防止することが可能となる。

このように、トレランスリング４は、切り替え式ラチェット型クラッチ１の通常モード、すなわちハブ軸受１７の円筒部１７ａと内輪５との間で規定の大きさ以下のトルクが伝達される状態においては、ハブ軸受１７の円筒部１７ａと内輪５とをトルク伝達可能に連結する。すなわちハブ軸受１７から切り替え式ラチェット型クラッチ１へのトルクの入力を許容する。一方、切り替え式ラチェット型クラッチ１の異常モード、すなわちハブ軸受１７に規定の大きさを超える大きさのトルクが生じている状態においては、トレランスリング４はハブ軸受１７の円筒部１７ａと内輪５との間でのトルクの伝達を制限する。すなわちハブ軸受１７から切り替え式ラチェット型クラッチ１へのトルクの入力を制限する。

次に、本実施形態に係る切り替え式ラチェット型クラッチ１に逆入力トルクが入力された場合、すなわち被駆動輪である外輪３から規定トルクを超える大きさの衝撃トルクが入力された場合について説明する。

切り替え式ラチェット型クラッチ１の通常モードでの作動状態は、例えば上述した第３の状態である。すなわち、図１においてハブ軸受１７の円筒部１７ａが時計方向へ回転し、トレランスリング４を介してハブ軸受１７と駆動輪である内輪５とが時計方向へ一体回転し、さらに第１の爪部材７を介して内輪５と外輪３とが一体回転している状態である。この状態においては、内輪５から外輪３へトルクが伝達される。

このような通常モードでの作動状態において、外輪３に対し、外輪３を反時計方向へ回転させる方向の規定トルクを超える大きさの衝撃トルクが加わると、当該トルクは第１の爪部材７を介して内輪５に伝達される。すなわち内輪５に反時計方向へ回転する方向の衝撃トルクが加わる。すると、内輪５とハブ軸受１７の円筒部１７ａの間のトルクがトレランスリング４により生じる摩擦力による摩擦トルクを上回り、トレランスリング４と内輪５、又はトレランスリング４と円筒部１７ａとの間で滑りが発生し、内輪５とハブ軸受１７は相対回転する。これにより、逆入力トルクはトレランスリング４によって直ちに解放され、内輪５からハブ軸受１７へのトルク伝達はなされない。

このように、本実施形態の切り替え式ラチェット型クラッチ１は、規定の大きさを超える逆入力トルクが入力されても、逆入力トルクはトレランスリング４によって直ちに解放されるため、切り替え式ラチェット型クラッチ１の構成部材すなわち外輪３、内輪５、第１および第２の爪部材７、９に逆入力トルクが加わり続けることはない。したがって本実形態によれば、逆入力トルクに対する強度確保のための外輪３および内輪５の厚さの増大を抑制することができる。同様に、第１および第２の爪部材７、９の大型化を抑制することができる。

このように、トレランスリング４は、ハブ軸受１７から内輪５への規定の大きさまでの入力トルクの伝達を許容し、規定の大きさを超える大きさの入力トルクの伝達を制限する入力トルク制限機構を構成している。さらに、トレランスリング４は、外輪３からの規定の大きさを超える逆入力トルクの、ハブ軸受１７への伝達を制限している。なお、ハブ軸受１７から内輪５へ伝達される入力トルクの規定の大きさ、およびトレランスリング４によって解放される外輪３からの逆入力トルクの大きさは、切り替え式ラチェット型クラッチ１のトルク容量等により適宜設計することができる。

以上に説明した本実施形態の切り替え式ラチェット型クラッチ１によれば、過大トルク入力時に、トルク解放を可能とし、構成部品の強度処理を簡易化又は省略可能とすることができる。

（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態に係る過大トルク開放型のクラッチについて説明する。本実施形態に係る過大トルク開放型のクラッチは、スプラグ型クラッチである。
図５は第２実施形態に係るスプラグ型クラッチ１０１の正面図である。図５においては、スプラグ型クラッチ１０１の内部を示すため、一部の図示を省いている。
図６は第２実施形態に係るスプラグ型クラッチ１０１を中心軸線方向に切断した断面図である。
図７は第２実施形態に係るスプラグ型クラッチ１０１の斜視図である。図７においても、スプラグ型クラッチ１０１の内部を示すため、図の一部を省いている。

本実施形態に係るスプラグ型クラッチ１０１は、環状の外輪１０３と、外輪１０３に対して径方向内方に外輪１０３の中心軸線と同軸に且つ外輪１０３と相対回転可能に配置された環状の内輪１０５と、外輪１０３と内輪１０５との間に介装されたトルク伝達部材である複数のスプラグ１４１と、外輪１０３と内輪１０５との間でスプラグ１４１を保持する鉄製の一対の内径側保持器１４３および外径側保持器１４５と、を有している。

スプラグ型クラッチは、環状のハブ１４７に保持されている。ハブ１４７は、環状部１４９と、環状部１４９の中心軸線方向一方側の面から中心軸線方向一方側に突出する円筒部１５１とを有し、中心部には図示しない軸部材が挿通されるシャフトホール１５３が形成されている。ハブ１４７は、環状部１４９に形成されたボルト穴１５４に挿通されるボルト（図示省略）を介して変速装置（図示省略）の他の回転部材（図示省略）に固定されている。

図６に示すように、スプラグ型クラッチ１０１の内輪１０５は、ハブ１４７の環状部１４９に保持されている。具体的には、内輪１０５は環状部１４９の軸方向一方側の面に支持されている。また、図６に示すように、内輪１０５の内周面により、中心軸線を中心に軸方向に伸びる円形のホール１５５が形成されている。ホール１５５の径方向内側にはハブ１４７の円筒部１５１が内輪１０５と同芯に挿入されている。円筒部１５１には径方向に貫通した油孔１５２が形成されている。ホール１５５内で円筒部１５１の外周面と内輪１０５の内周面との間には、周方向に亘ってトレランスリング１０４が介在している。トレランスリング１０４の構成は第１実施形態と同様である。

スプラグ１４１は、図５に示すように、中央部がくびれた、略径方向を長手方向とするひょうたん型をしている。複数のスプラグ１４１は、円周方向に等間隔で配置されている。スプラグ１４１は、外輪１０３および内輪１０５の径方向に対して所定角度傾いて配置されている。スプラグ１４１は、内輪１０５の外周面と外輪１０３の内周面とに噛み合うことにより、内輪１０５と外輪１０３との間でトルクを伝達する。なおスプラグ１４１は、従来のスプラグ型クラッチと同様に、図示しないスプリング部材によって起き上がりモーメントが付与され、内輪１０５と外輪１０３との噛み合い方向に付勢されている。

内径側保持器１４３は、スプラグ１４１の周方向内方側部分を保持している。内径側保持器１４３は、円筒状をしており、径方向に貫通した開口１４３ａを周方向に複数有している。スプラグ１４１は、内径側保持器１４３の開口１４３ａを径方向に貫通して配置されている。内径側保持器１４３の軸方向他方側の端部には、径方向内方に延在する環状の内向きフランジ１４３ｂが形成されている。内向きフランジ１４３ｂの内径側縁部は内輪１０５の外周面に係合し、これにより内径側保持器１４３の位置決めが成され、且つ心出しがなされている。内径側保持器１４３は、スプラグ１４１の周方向内方側部分の移動を制限し、スプラグ１４１の過度の傾きを抑制している。

外径側保持器１４５は、スプラグ１４１の周方向外方側部分を保持している。外径側保持器１４５は、内径側保持器１４３よりも径の大きい円筒状をしており、径方向に貫通した開口１４５ａを周方向に複数有している。スプラグ１４１は、外径側保持器１４５の開口１４５ａを径方向に貫通して配置されている。外径側保持器１４５の軸方向他方側の端部には、径方向外方に延在する環状の外向きフランジ１４５ｂが形成されている。外向きフランジ１４５ｂの外径側縁部は外輪１０３の内周面に係合し、これにより外径側保持器１４５の位置決めが成され、且つ心出しがなされている。外径側保持器１４５は、スプラグ１４１の周方向外方側部分の移動を制限し、スプラグ１４１の過度の傾きを抑制している。

このような構成のスプラグ型クラッチ１０１は、図５において内輪１０５が周方向一方すなわち時計方向に回転すると、これに伴い、スプラグ１４１は長手方向が内輪１０５および外輪１０３の径方向に近づく方向に回転する。すなわちスプラグ１４１は起き上がり、内輪１０５の外周面と外輪１０３の内周面とに噛み合う。これにより内輪１０５と外輪１０３とは一体に回転する。こうして、内輪１０５から入力されたトルクは、スプラグ１４１を介して外輪１０３に伝達され、外輪１０３から出力される。

一方、スプラグ型クラッチ１０１は、図５において内輪１０５が周方向他方すなわち反時計方向に回転すると、スプラグ１４１は起き上がらない。すなわち、スプラグ１４１は内輪１０５の外周面と外輪１０３の内周面とに噛み合わない。この状態においては、内輪１０５は外輪１０３に対して空転し、内輪１０５から外輪１０３へトルクの伝達はなされない。

次に、本実施形態におけるトレランスリング１０４の作用について説明する。
トレランスリング１０４は、第１実施形態と同様に、摩擦力によって内輪１０５とハブ１４７の円筒部１５１とを連結する。すなわち内輪１０５とハブ１４７とを連結する。これにより、ハブ１４７から内輪１０５へトルクが入力される場合には、内輪１０５とハブ１４７は、規定トルクまでは一体に回転する。
一方、ハブ１４７に規定トルクを超える大きさのトルクの入力（過大トルク入力）があった場合には、トレランスリング１０４と円筒部１５１との間で滑りが発生し、内輪１０５とハブ１４７は相対回転する。すなわちトレランスリング１０４の摩擦力による内輪１０５とハブ１４７との連結が解除される。これにより、ハブ１４７から内輪１０５へのトルク伝達がなされず、過大トルクがスプラグ型クラッチ１０１に入力されることを防止することが可能となる。

次に、本実施形態に係るスプラグ型クラッチ１０１に逆入力トルクが入力された場合、すなわち被駆動輪である外輪１０３から規定トルクを超える大きさの衝撃トルクが入力された場合について説明する。

スプラグ型クラッチ１０１の通常モードでの作動状態は、図５においてハブ１４７が時計方向へ回転し、トレランスリング１０４を介してハブ１４７と駆動輪である内輪１０５とが一体回転し、さらにスプラグ１４１を介して内輪１０５と外輪１０３とが一体回転している状態である。この状態においては、内輪１０５から外輪１０３へトルクが伝達される。

このような通常モードでの作動状態において、外輪１０３に対し、外輪１０３を反時計方向へ回転させる方向の規定トルクを超える大きさの衝撃トルクが加わると、当該トルクはスプラグ１４１を介して内輪１０５に伝達される。すなわち内輪１０５に反時計方向へ回転する方向の衝撃トルクが加わる。すると、内輪１０５とハブ１４７の円筒部１５１との間のトルクがトレランスリング１０４により生じる摩擦力による摩擦トルクを上回り、トレランスリング１０４と円筒部１５１との間で滑りが発生し、内輪１０５とハブ１４７は相対回転する。これにより、逆入力トルクはトレランスリング４によって直ちに解放され、内輪１０５からハブ１４７へのトルク伝達はなされない。すなわち、スプラグ型クラッチへの過大トルクの入力を防ぐことになる。

このように、本実施形態のスプラグ型クラッチ１０１のトレランスリング１０４は、ハブ１４７の円筒部１５１と内輪１０５との間で規定の大きさ以下のトルクが伝達される状態においては、円筒部１５１と内輪１０５とをトルク伝達可能に連結し、一方、ハブ１４７に規定の大きさを超える大きさのトルクが生じている状態においては、トレランスリング１０４はハブ１４７の円筒部１５１と内輪１０５との間でのトルクの伝達を制限する。

また、本実施形態のスプラグ型クラッチ１０１は、逆入力トルクが入力されても、逆入力トルクはトレランスリング１０４によって直ちに解放されるため、スプラグ型クラッチ１０１の構成部材すなわち外輪１０３、内輪１０５およびスプラグ１４１に逆入力トルクの入力を防ぐことになる。したがって本実形態によれば、逆入力トルクに対する強度確保のための外輪１０３および内輪１０５の厚さの増大を抑制することができる。同様に、クラッチ自体のサイズを適性化でき、例えば自動変速機に適用される際の寸法縮小化等に貢献できる。また、強度要求に応じた特殊処理も簡易化又は省略することが可能となる。

以上に説明した本実施形態のスプラグ型クラッチ１０１によれば、第１実施形態と同様に、過大トルク入力時に、トルク解放を可能とし、構成部品の特殊な強度処理を必要に応じて簡易化又は省略可能とすることができる。

なお、本発明に係る過大トルク開放型のクラッチは、上記実施形態に限定されず、変形が可能である。例えば、第１実施形態における切り替え式ラチェット型クラッチ１は、外輪３の内周部に歯部を設け、内輪５の外周部に第１および第２の爪部材を設けても良い。また、本発明は、トルク伝達方向を切り替える機構を有さないラチェット型のワンウェイクラッチに適用することもできる。

また、第１実施形態における切り替え式ラチェット型クラッチ１または第２実施形態におけるスプラグ型クラッチを、外輪３を駆動輪とし、外輪３から内輪５へトルク伝達されるように用いることもできる。この場合、トレランスリング４（１０４）は、外輪３（１０３）の外周面と、外輪３（１０３）の径方向外側に外輪３（１０３）と同軸に配置される入力トルク伝達用の部材の内周面との間に配置すれば良い。

また、第２実施形態ではトルク伝達部材をスプラグで構成したクラッチ仕様としたが、他のトルク伝達部材、例えば円筒ローラ、カムを用いたクラッチ仕様を適用できるものであり、スプラグに限るものではない。

１ トルク伝達方向切り替え式ラチェット型クラッチ
３、１０３ 外輪
４、１０４ トレランスリング
４ａ 凸部
５、１０５ 内輪
６ ケーシング
６ａ 嵌合部
６ｂ 軸受保持部
７ 第１の爪部材
８ 玉軸受
９ 第２の爪部材
１０、１１ 油孔
１３ 歯部
１３ａ 第１の噛み合い部
１３ｂ 第２の噛み合い部
１４ 止輪
１５ ホール
１７ ハブ軸受
１７ａ 円筒部
２１ 凸部
２５、２９ 凹部
２７、３１ スプリング
３５ 切り替えプレート
３７ 突出部
１０１ スプラグ型クラッチ
１４１ スプラグ
１４７ ハブ
１４９ 環状部
１５１ 円筒部

Claims (9)

1. 外輪と、
   前記外輪の径方向内側に前記外輪の中心軸線と同軸に、且つ、前記外輪と相対回転可能に配置された内輪と、
   中心軸線を中心とするトルクを前記外輪と前記内輪の間で伝達可能なトルク伝達部とを有し、
   入力トルク伝達部材からの、前記外輪および前記内輪のうち駆動輪への所定の大きさを超える入力トルクの伝達と、前記外輪および前記内輪のうち被駆動輪へ入力された所定の大きさを超える逆入力トルクの前記入力トルク伝達部材への伝達とを制限する制限機構を備えることを特徴とするクラッチ。
2. 前記入力トルク伝達部材は、前記内輪の径方向内側に前記内輪と同軸に配置され、前記内輪の内周面と径方向に対向する外周面を有し、
   前記制限機構は、前記内輪の内周面と、前記入力トルク伝達部材の外周面との間に配置されたトレランスリングであることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ。
3. 前記トレランスリングは、摩擦力によって前記内輪と前記入力トルク伝達部材とを連結し、
   前記入力トルクの大きさ又は前記逆入力トルクの大きさが前記摩擦力による摩擦トルクよりも大きくなると、前記内輪と前記入力トルク伝達部材との連結を解除することを特徴とする請求項２に記載のクラッチ。
4. 前記入力トルク伝達部材は、前記外輪の径方向外側に前記外輪と同軸に配置され、前記外輪の外周面と径方向に対向する内周面を有し、
   前記制限機構は、前記外輪の外周面と、前記入力トルク伝達部材の内周面との間に配置されたトレランスリングであることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ。
5. 前記トレランスリングは、摩擦力によって前記外輪と前記入力トルク伝達部材とを連結し、
   前記入力トルクの大きさ又は前記逆入力トルクの大きさが前記摩擦力による摩擦トルクよりも大きくなると、前記外輪と前記入力トルク伝達部材との連結を解除することを特徴とする請求項４に記載のクラッチ。
6. 前記トルク伝達部は、ラチェット機構であることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載のクラッチ。
7. 前記ラチェット機構は、前記外輪の内周部または前記内輪の外周部の何れか一方に周方向に設けられた複数の歯部と、
   前記外輪の内周部または前記内輪の外周部の何れか他方に設けられ、前記歯部と噛み合うことにより前記外輪に対する前記内輪の第１の回転方向への相対回転をロックする複数の第１の爪部材と、
   前記外輪の内周部または前記内輪の外周部の何れか他方に設けられ、前記歯部と噛み合うことにより前記外輪に対する前記内輪の第２の回転方向への相対回転をロックする複数の第２の爪部材と、備えることを特徴とする請求項６に記載のクラッチ。
8. 前記トルク伝達部は、複数のスプラグであることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載のクラッチ。
9. 前記トルク伝達部は、複数の円筒ローラであることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載のクラッチ。

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