JP2022165689A - ラチェット型クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 爪部材収容部の形状が複雑化しても、加工性、組み立て性の簡易化を図ることができるラチェット型クラッチを提供すること。【解決手段】 第１の爪部材３１は、外輪３に固定された保持器２０に設けられた第１突出部２６と、第１突出部２６に隣接する外輪３の内周面の第１部分８２とによって外輪３に支持され、第２の爪部材３７は、保持器２０に設けられた第２突出部２８と、第２突出部２８に隣接する外輪３の内周面の第２部分８４とによって外輪３に支持されていることを特徴とするラチェット型クラッチ。【選択図】図１

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として用いられるトルク伝達方向切り替え式のラチェット型クラッチに関する。

従来、ラチェット機構を用いたクラッチであって、外輪部材に対する内輪部材或いは内輪部材に対する外輪部材の回転方向に関し、一方向または反対方向の何れかの回転方向への回転のみをロックする状態と、一方向および反対方向の両方の回転方向への回転を同時にロックする状態と、一方向および反対方向の何れの回転方向への回転もロックしない状態とを切り替えることにより、トルク伝達方向を切り替えることができるものがある。

このようなラチェット機構を用いたクラッチにおいて、近年の車両電動化の発達に伴う動力の高回転化に適応するために、爪部材の安定挙動の確保が要求されている。特許文献１および２には、爪部材の形状および外輪に設けられた爪部材収容部の形状を改良することによって爪部材の挙動を安定させ、爪部材とノッチとの噛み合いの安定化を図ったラチェット型クラッチが記載されている。

特開２０１５－２２４７４４号公報 特開２０１７－１１０７０７号公報

しかしながら、ラチェット型クラッチの挙動の安定性を確保し、さらにこれを向上させるために爪部材収容部の形状が複雑になると、構成部品の加工における工数の増加およびコストの増加が懸念される。更に、ラチェット型クラッチ自体の組み立てにおける工数の増加の懸念もある。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、爪部材収容部の形状が複雑化しても、加工性、組み立て性の簡易化を図ることができるラチェット型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、本発明に係るラチェット型クラッチは、
第１の環状部材と、
前記第１の環状部材と同軸に且つ相対回転可能に配置された第２の環状部材と、
トルク伝達可能に前記第１の環状部材と前記第２の環状部材とを係合可能なラチェット機構と、
前記第１の環状部材と前記第２の環状部材とにおけるトルク伝達方向を切り替え可能な切り替え機構とを有し、
前記ラチェット機構は、前記第１の環状部材に設けられた歯部と、
前記第２の環状部材に設けられ、前記歯部と噛み合うことにより前記第２の環状部材に対する前記第１の環状部材の第１の回転方向への相対回転をロックする第１の爪部材と、
前記第２の環状部材に設けられ、前記第１の爪部材と対をなし、前記歯部と噛み合うことにより前記第２の環状部材に対する前記第１の環状部材の第２の回転方向への相対回転をロックする第２の爪部材とを備え、
前記第１の爪部材は、前記第２の環状部材に固定された保持器に設けられた第１の支持部と、前記第１の支持部に隣接する前記第２の環状部材の第１の部分とによって前記第２環状部に支持され、
前記第２の爪部材は、前記保持器に設けられた第２の支持部と、前記第２の支持部に隣接する前記第２の環状部材の第２の部分とによって前記第２環状部に支持されていることを特徴とする。

本発明によれば、爪部材収容部の形状が複雑化しても、加工性、組み立て性の簡易化を図ることができるラチェット型クラッチを提供することができる。

図１は実施形態に係るトルク伝達方向切り替え式のラチェット型クラッチを軸方向一方側から見た正面図であり、一部を切り欠いて示している。 図２は図１の２－２線矢視断面図である。 図３は保持器を軸方向一方側から見た正面図である。 図４は図３の４－４線矢視断面図である。 図５は図１の部分拡大図であり、爪機構部とその周辺部を示している。 図６はトルク伝達方向切り替え式のラチェット型クラッチの部分拡大断面図であり、保持器の係合部とその周辺部を示している。

以下、本発明の実施形態に係るトルク伝達方向切り替え式のラチェット型クラッチを、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明においては、トルク伝達方向切り替え式のラチェット型クラッチを「ラチェット型クラッチ」と略記する場合がある。

まず、本実施形態におけるトルク伝達方向切り替え式のラチェット型クラッチに係る方向について定義する。本実施形態において、「中心軸線Ｃ」とはラチェット型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、軸方向、径方向、周方向とは、中心軸線Ｃに関する軸方向、径方向、周方向のことをいう。また、軸方向について、図１、図３および図５においては紙面手前方向を軸方向一方とし、紙面奥方向を軸方向他方とし、図２、図４および図６においては紙面左方を軸方向一方とし、紙面右方を軸方向他方とする。周方向について、図１、図３および図５において、紙面に向かって時計回りに回転する方向を周方向一方とし、紙面に向かって反時計回りに回転する方向を周方向他方とする。

なお、ラチェット型クラッチの回転方向については、説明の便宜上、外輪に対する内輪の回転方向について説明するが、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、内輪と外輪とが同方向に回転する場合であっても、外輪と内輪との回転速度が異なれば、外輪と内輪とは相対的にいずれかの方向に回転していると言える。

図１は実施形態に係るトルク伝達方向切り替え式のラチェット型クラッチを軸方向一方側から見た正面図であり、一部を切り欠いて示している。
図２は図１の２－２線矢視断面図である。

本実施形態に係るトルク伝達方向切り替え式の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離間し、外輪３の中心軸線Ｃ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る。

外輪３は軸方向に所定の長さを有する円筒状の部材であり、外輪３の内周部には後述する複数の爪機構部が保持される。外輪３の外周面には、径方向外方に突出し軸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が図示しない外側部材の嵌合部に嵌合することにより、外輪３は外側部材に対して相対回転不能に固定されている。

図１に示すように、外輪３の内周部には、第１の爪部材３１と、第１の爪部材３１の周方向一方側に隣接し、第１の爪部材３１と対をなす第２の爪部材３７とが設けられている。第１の爪部材３１と第２の爪部材３７とで爪機構部を構成している。すなわち、外輪３の内周部には、軸方向一方側から見て、周方向他方側から周方向一方側に向かって順に並んで対をなす第１の爪部材３１と第２の爪部材３７とを含む爪機構部が設けられている。外輪３にはこのような爪機構部が、周方向に所定間隔で複数設けられている。第１の爪部材３１は、中心軸線Ｃ方向に延在する円柱部２７と、円柱部２７から周方向他方側に向かって延在する爪部２９とを有している。第２の爪部材３７は、中心軸線Ｃ方向に延在する円柱部３３と、円柱部３３から周方向一方側に向かって延在する爪部３５とを有する。なお、本実施形態においては、３つの爪機構部が周方向等間隔に設けられているが、図１においては１つの爪機構部のみを示している。

内輪５は外輪３の径方向内方に配置されている。内輪５の外周部には、多数の歯部１３が全周に亘って等間隔に形成されている。各歯部１３は径方向外方に突出し、中心軸線Ｃ方向に延在している。外輪３の内周面と内輪５の外周部すなわち歯部１３とは、所定の空間を介して径方向に対向している。歯部１３は、第１の爪部材３１および第２の爪部材３７が噛み合うラチェット歯を構成している。具体的には、各歯部１３の周方向一方側の側面は第１の爪部材３１と噛み合う第１の噛み合い部１３ａを構成し、各歯部１３の周方向他方側の側面は第２の爪部材３７と噛み合う第２の噛み合い部１３ｂを構成している。

内輪５の内周面には、スプライン１１が全周に亘って設けられている。内輪５の内周側には、スプライン１１を介して出力用或いは入力用の図示しない軸部材がスプライン嵌合される。

本実施形態においては、第１の爪部材３１および第２の爪部材３７は、保持器２０を介して外輪３に保持されている。例えば、保持器２０は樹脂を用いると、射出成形によって形成することができる。
図３は保持器を軸方向一方側から見た正面図である。
図４は図３の４－４線矢視断面図である。
図５は図１の部分拡大図であり、爪機構部とその周辺部を示している。

図１および図３に示すように、保持器２０は、環状部２２と、環状部２２の軸方向他方側端面から軸方向他方に向けて突出する複数の部分円筒部２４とを有している。環状部２２は外輪３と同軸上に配置される。複数の部分円筒部２４はそれぞれ同じ形状を有し、中心軸線Ｃを中心とする同一円周上に周方向等間隔に設けられている。本実施形態においては、３つの部分円筒部２４が設けられている。部分円筒部２４は、環状部２２の軸方向他方側端面の内径側縁部から軸方向他方および径方向内方に延在している。すなわち、環状部２２の軸方向他方側端面の内径側縁部と部分円筒部２４の軸方向一方側端面の外径側縁部とが連続して、環状部２２と部分円筒部２４とが一体となっている。

部分円筒部２４の周方向一方側の端部は、周方向一方且つ径方向外方に向けて突出する第１突出部２６を構成している。第１突出部２６は、軸方向一方側端部が環状部２２の軸方向他方側端面と連続し、環状部２２と一体に形成されている。部分円筒部２４の周方向他方側の端部は、周方向他方且つ径方向外方に向けて突出する第２突出部２８を構成している。第２突出部２８は、軸方向一方側端部が環状部２２の軸方向他方側端面と連続し、環状部２と一体に形成されている。周方向に隣り合う部分円筒部２４の周方向に対向する第１突出部２６と第２突出部２８とは対をなし、図１、図５に示すように、対をなす第１の爪部材３１と第２の爪部材３７とをそれぞれ支持する第１爪部材支持部３０と第２爪部材支持部３２とを構成している。

第１突出部２６の先端部は、第１の爪部材３１の円柱部２７の外周面に対応する曲率半径を有する第１部分円筒内周面３４となっている。図３に示すように、環状部２２の内周部には軸方向一方側および径方向内方側に開口する第１凹部３８が形成され、第１凹部３８の内周面は第１部分円筒内周面３４と軸方向に連続している。また、第１部分円筒内周面３４と連続する第１突出部２６の内径側の面３６は、第１の爪部材３１が径方向外方に揺動した状態において第１の爪部材３１の爪部２９を収容可能な径方向位置に形成されている。第１突出部２６の内径側の面３６には、第１の爪部材３１の爪部２９を径方向内方すなわち内輪５の外周面に向けて常に付勢している、例えば、コイル状のスプリング４１が設けられている。

第１突出部２６と同様に、第２突出部２８の先端部は、第２の爪部材３７の円柱部３３の外周面に対応する曲率半径を有する第２部分円筒内周面４０となっている。図３に示すように、環状部２２の内周部には軸方向一方側および径方向内方側に開口する第２凹部４４が形成され、第２凹部４４の内周面は第２部分円筒内周面４０と軸方向に連続している。また、第２部分円筒内周面４０と連続する第２突出部２８の内径側の面４２は、第２の爪部材３７が径方向外方に揺動した状態において第２の爪部材３７の爪部３５を収容可能な径方向位置に形成されている。第２突出部２８の内径側の面４２には、第２の爪部材３７の爪部３５を内輪５の外周面に向けて常に付勢している、例えば、コイル状のスプリング４５が設けられている。

対をなす第１突出部２６と第２突出部２８とは、軸方向他方側端部同士が連結部４６によって周方向に一体に連結されている。連結部４６は、径方向および周方向に延在する略円弧形状のプレートである。連結部４６の内周面は部分円筒部２４の内周面と同じ曲率半径を有し、軸方向一方側から見て、周方向に隣り合う部分円筒部２４の内周面と同一円周上に配置されている。

連結部４６の外周側の面の周方向他方側端部は、第１突出部２６の先端の第１部分円筒内周面３４と同じ曲率半径を有する第１円弧形状４８に形成され、且つ軸方向一方側から見て、第１部分円筒内周面３４と同一円周上で第１部分円筒内周面３４の周方向一方端と連続するように形成されている。第１円弧形状４８の周方向一方端は、部分円筒部２４の外周面と略同一円周上の径方向位置に位置している。同様に、連結部４６の外周側の面の周方向一方側端部は、第２突出部２８の先端の第２部分円筒内周面４０と同じ曲率半径を有する第２円弧形状５０に形成され、且つ軸方向一方側から見て、第２部分円筒内周面４０と同一円周上で第２部分円筒内周面４０の周方向他方端と連続するように形成されている。第２円弧形状５０の周方向他方端は、部分円筒部２４の外周面と略同一円周上の径方向位置に位置している。

連結部４６の外周側の面の第１円弧形状４８と第２円弧形状５０との間の部分は、第１円弧形状４８の周方向一方端と第２円弧形状５０の周方向他方端とを結ぶ円弧形状部５２の中間部に径方向外方に突出する凸部５４が形成された略凸字状に形成されている。第１円弧形状４８の周方向一方端と第２円弧形状５０の周方向他方端とを結ぶ円弧形状部５２は、部分円筒部２４の外周面と略同じ曲率半径を有している。

連結部４６の軸方向一方側の面には、軸方向一方に向けて突出する柱部５６が連結部４６と一体に形成されている。柱部５６の外周側の面の周方向幅は、円弧形状部５２の周方向幅に対応している。柱部５６の内周側の面は、連結部４６の内周面と同じ曲率半径を有し、連結部４６の内周面から軸方向一方向けて連続して延在している。柱部５６の内周側の面の周方向幅は、柱部５６の外周側の面の周方向幅よりも大きく形成されている。

柱部５６の周方向他方側の側面は、連結部４６の第１円弧形状４８と同じ曲率半径を有する第３部分円筒内周面６２となっており、軸方向一方側から見て、第１突出部２６の第１部分円筒内周面３４および連結部４６の第１円弧形状４８と同一円周上で、第１円弧形状４８の周方向一方端と連続するように形成されている。柱部５６の第３部分円筒内周面６２の周方向一方端は、第１突出部２６の第１部分円筒内周面３４および第１円弧形状４８と同一円周の中心に関して、第１突出部２６の第１部分円筒内周面３４の周方向一方端と略対向している。

同様に、柱部５６の周方向一方側の側面は、連結部４６の第２円弧形状５０と同じ曲率半径を有する第４部分円筒内周面６４となっており、軸方向一方側から見て、第２突出部２８の第２部分円筒内周面４０および連結部４６の第２円弧形状５０と同一円周上で、第２円弧形状５０の周方向他方端と連続するように形成されている。柱部５６の第４部分円筒内周面６４の周方向他方端は、第２突出部２８の第２部分円筒内周面４０および第２円弧形状５０と同一円周の中心に関して、第２突出部２８の第２部分円筒内周面４０の周方向他方端と略対向している。このような構成により、柱部５６は軸方向一方側端面の形状は、略台形状となっている。

図１に示すように、保持器２０は、外輪３の内周側に配置されている。外輪３の内周面は、保持器２０の部分円筒部２４の外周面、第１突出部２６の外周面、第２突出部２８の外周面、および連結部４６の外周側の面に対応する形状すなわちこれらの部分の外周面に接触する形状に形成されている。詳細には、外輪３の内周面は、断面形状がそれぞれ保持器２０の部分円筒部２４の外周面、第１突出部２６の外周面、第２突出部２８の外周面、および連結部４６の外周側の面に対応する形状で、軸方向に延在する面が形成されている。保持器２０は、部分円筒部２４の外周面、第１突出部２６の外周面、第２突出部２８の外周面、および連結部４６の外径側の面が、それぞれ外輪３の内周面の対応する形状部に嵌め込まれるように、外輪３の軸方向一方側から軸方向他方側に向けて、外輪３の内周部に差し込まれる。

保持器２０の部分円筒部２４の周方向中間部には、保持器２０を外輪３の内周部に差し込み、且つ差し込まれた保持器２０を外輪３の内周側に保持するための係合部６６が形成されている。
図６はトルク伝達方向切り替え式のラチェット型クラッチの部分拡大断面図であり、保持器の係合部とその周辺部を示している。

図３および図６に示すように、保持器２０の部分円筒部２４の周方向中間部には、径方向外方および軸方向他方に開口する凹部６８が形成されている。凹部６８の、中心軸線Ｃと直交する方向に延在する径方向底面７０には、軸方向他方に向けて突出する突出片７２が径方向底面７０と一体に形成されている。突出片７２の内周側の面は、中心軸線Ｃ方向に延在する凹部６８の軸方向底面７４と隙間を介して径方向に対向している。突出片７２の軸方向他方の端部は、突出片７２の外周面よりも径方向外方に突出し、軸方向他方に向かうに従い中心軸線Ｃに近づく方向に傾斜する傾斜面７６を有する爪部７８となっている。爪部７８は、環状部２２の軸方向他方側の面と対向する軸方向一方側の面８０を有している。このような爪部７８を有する突出片７２が、保持器２０の係合部６６を構成している。

保持器２０は、外輪３の内周側に軸方向一方側から軸方向他方に向けて差し込まれる際、外輪３の内径側縁部と爪部７８の傾斜面７６とが接触することにより、突出片７２が径方向内方に弾性変形し、爪部７８の外径側縁部が外輪３の内周面を軸方向に摺動する。そして爪部７８が外輪３の軸方向他方側に抜けると、突出片７２は弾性復帰し、爪部７８の軸方向一方側の面８０が外輪３の軸方向他方側端面に係合する。この時保持器２０は、環状部２２の軸方向他方側の面が外輪３の軸方向一方側端面に接触する。このように、保持器２０は、係合部６６すなわち突出片７２の爪部７８と環状部２２とによって外輪３に対する軸方向移動が規制される。また、保持器２０は、凸部５４の側面５４ａ、５４ｂが、それぞれ外輪３の内周面の対応する形状に接触することにより、外輪３に対する相対回転が規制される。

第１の爪部材３１の円柱部２７は、保持器２０の部分円筒部２４の第１突出部２６の第１部分円筒内周面３４と、柱部５６の第３部分円筒内周面６２と、外輪３の内周面の第１部分８２とによって回動可能に支持される。ここで外輪３の内周面の第１部分８２は、保持器２０の連結部４６の第１円弧形状４８に対応する外輪３の内周面の部分である。すなわち、保持器２０の第１突出部２６の第１部分円筒内周面３４と、柱部５６の第３部分円筒内周面６２と、外輪３の内周面の第１部分８２とによって、第１爪部材支持部３０が構成されている。同様に、第２の爪部材３７の円柱部３３は、保持器２０の部分円筒部２４の第２突出部２８の第２部分円筒内周面４０と、柱部５６の第４部分円筒内周面６４と、外輪３の内周面の第２部分８４とによって回動可能に支持される。ここで外輪３の内周面の第２部分８４は、保持器２０の連結部４６の第２円弧形状５０に対応する外輪３の内周面の部分である。すなわち、保持器２０の第２突出部２８の第２部分円筒内周面４０と、柱部５６の第４部分円筒内周面６４と、外輪３の内周面の第２部分８４とによって、第２爪部材支持部３２が構成されている。

図１、図２に示すように、内輪５は保持器２０の内周側に配置されている。例えば、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３１の爪部２９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３１の爪部２９は、スプリング４１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３１は、内輪５の周方向一方の回転をロックし、内輪５の周方向他方の回転を可能としている。

また、例えば、図１において、内輪５が反時計回りに回転すると、第２の爪部材３７の爪部３５は内輪５の歯部１３の第２の噛み合い部１３ｂと噛み合う。一方、内輪５が時計回りに回転すると、第２の爪部材３７の爪部３５は、スプリング４５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２の爪部材３７は、内輪５の周方向他方の回転をロックし、内輪５の周方向一方の回転を可能としている。
このように、保持器２０に保持された第１の爪部材３１および第２の爪部材３７と、スプリング４１、４５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。

本実施形態のラチェット型クラッチ１においては、上述したように、対をなす第１の爪部材３１および第２の爪部材３７は、保持器２０と外輪３の内周部とによって外輪３に保持されている。具体的には、上述したように、第１の爪部材３１の回動支点である円柱部２７を、保持器２０の第１突出部２６の第１部分円筒内周面３４と、柱部５６の第３部分円筒内周面６２と、外輪３の内周面の第１部分８２とによって支持している。同様に、第２の爪部材３７の回動支点である円柱部３３を、保持器２０の第２突出部２８の第２部分円筒内周面４０と、柱部５６の第４部分円筒内周面６４と、外輪３の内周面の第２部分８４とによって支持している。本実施形態によれば、第１の爪部材３１および第２の爪部材３７の挙動の安定化を図るために円柱部２７および円柱部３３の支持部が複雑な形状になっても、保持器２０は、例えば樹脂を用いれば射出成形で形成されるので、十分に対応が可能である。その結果、ラチェット型クラッチ１における爪部材収容部形状を司る構成部品の加工工数および製造コストの削減を図ることができる。

次に、ラチェット型クラッチ１のトルク伝達方向切り替え機構について説明する。
保持器２０の軸方向一方側端部の内周側には、外輪３と同軸上に環状プレート５１が配置されている。環状プレート５１は、外輪３の軸方向一方側端面、複数の対をなす第１および第２の爪部材３１、３７の軸方向一方側端面、および内輪５の軸方向一方側端部と、軸方向に対向している。環状プレート５１は、中心軸線Ｃを中心に、外輪３および内輪５と相対回転可能に、保持器２０内に保持されている。環状プレート５１の軸方向一方側に隣接する保持器２０の内周面の部分には、周方向溝５３が形成されている。周方向溝５３には止め輪５５が嵌め込まれている。環状プレート５１は、外輪３の軸方向一方側端面と止め輪５５とによって軸方向の移動が規制されている。

環状プレート５１の内径側部分には、軸方向他方側に突出する厚肉部５７が全周に亘って形成されている。厚肉部５７は、保持器２０の径方向内方すなわち対をなす第１および第２の爪部材３１、３７の径方向内方に位置している。また、厚肉部５７は、第１および第２の爪部材３１、３７の軸方向中間部に対応する軸方向位置まで、軸方向他方側に突出している。厚肉部５７の軸方向他方側の端面は、内輪５の軸方向一方側の端部と軸方向に対向している。このような構成により、厚肉部５７の外周面は、保持器２０の部分円筒部２４の内周面の軸方向一方側部分、第１の爪部材３１の内径側の面の軸方向一方側部分、および第２の爪部材３７の内径側の面の軸方向一方側部分と、所定の空間を介して径方向に対向している。

厚肉部５７の外周面には、図１に示すように、径方向外方に突出し、周方向に所定範囲に亘って延在する凸部５９が周方向所定間隔に複数設けられている。本実施形態においては、爪機構部と対応して３つの凸部５９が周方向に等間隔で設けられている。凸部５９の頂部は、内輪３の歯部１３の頂部よりも僅かに径方向外方に位置し、保持器２０の部分円筒部２４の内周面に沿って延在し、部分円筒部２４の内周面とは僅かな隙間を介して径方向に対向している。すなわち凸部５９の頂部は部分円筒部２４の内周面とは非接触である。凸部５９の頂部の周方向両端部は、それぞれ斜面６１を介して厚肉部５７の外周面と滑らかに連続している。この構成により、第１の爪部材３１および第２の爪部材３７は、環状プレート５１の回転によって厚肉部５７の外周面から凸部５９の頂部へと滑らかに押し上げられる。

凸部５９の頂部は、環状プレート５１の回転によって第１の爪部材３１の内径側に位置すると、第１の爪部材３１の内径側の面に接触し、第１の爪部材３１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。これにより凸部５９は第１の爪部材３１と歯部１３との噛み合いを制限する。同様に、凸部５９の頂部は、第２の爪部材３７の内径側に位置すると、第２の爪部材３７の内径側の面に接触し、第２の爪部材３７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し、これにより凸部５９は第２の爪部材３７と歯部１３との噛み合いを制限する。

環状プレート５１は、周方向一方または周方向他方へ回転することによって、爪機構部に対する厚肉部５７の凸部５９の周方向位置を変更する。これにより、爪機構部すなわち対をなす第１の爪部材３１と第２の爪部材３７とに対する凸部５９の接触または非接触の組み合わせ状態を変更する。具体的には、環状プレート５１は、爪機構部に対する凸部５９の接触または非接触の４つの組み合わせ状態を切り替え、これよりラチェット型クラッチ１のトルク伝達方向を切り替えている。すなわち環状プレート５１は、トルク伝達方向切り替え機構を構成している。これら４つの組み合わせ状態およびラチェット型クラッチ１のトルク伝達方向については後述する。

環状プレート５１は、ラチェット型クラッチ１が組み込まれる図示しない変速装置内の図示しない駆動機構に接続され、当該駆動機構によって回転駆動されている。ここで環状プレート５１が接続される変速装置内の駆動機構とは、例えば、直動機構、回転機構、或いは直動機構と回転機構とを組み合わせた機構等を用いることができる。このような駆動機構は、例えば、変速装置内のギヤを切り替えるためのウォームギヤ（図示省略）とすることができる。環状プレート５１の軸方向一方側端面には、図１に示すように、プレート固定用穴６３が複数設けられ、例えばウォームギヤ（図示省略）のウォームホイール（図示省略）がこれらのプレート固定用穴６３を用いて環状プレート５１に接続されている。すなわち、ウォームホイール（図示省略）に環状プレート５１が同心に固定されている。このように、環状プレート５１は、変速装置内の例えばウォームギヤ（図示省略）と連動して回転させる制御とすることができる。

このように、環状プレート５１は、ラチェット型クラッチ１が組み込まれる図示しない変速装置内の図示しない回転機構に接続され、当該回転機構によって駆動制御されるため、環状プレート５１を駆動するための装置を変速装置の外部に別途設ける必要がない。

次に、ラチェット型クラッチ１の作動について説明する。
なお、以下の説明は１つの爪機構部についてのものであるが、他の爪機構部についても同様である。

ラチェット型クラッチ１の第１の状態、すなわち爪機構部に対する環状プレート５１の径方向凸部５９の接触または非接触の第１の組み合わせ状態は、図１に示すように、凸部５９は第１の爪部材３１と第２の爪部材３７との何れにも接触せず、保持器２０の部分円筒部２４の内周面に対向している状態である。言い換えると、第１の爪部材３１と第２の爪部材３７とは、周方向に隣り合う凸部５９の間に位置し、環状プレート５１の厚肉部５７の外周面と径方向に対向している。図１においては、凸部５９の周方向一方側端部の斜面６１が、第２の爪部材３７の爪部３５の先端の周方向他方側近傍に位置している。この状態において第１の爪部材３１および第２の爪部材３７は、それぞれスプリング４１および４５の付勢力によって内輪５の歯部１３に噛み合っている。したがってこの状態において、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。すなわち、内輪５を入力側とすると、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両方向に対して係止状態である。

図１に示す第１の状態から環状プレート５１が周方向一方に所定角度回転すると、第１の爪部材３１の爪部２９は、凸部５９の周方向一方側の斜面６１を経由して凸部５９の頂部に乗り上げ、凸部５９の頂部と径方向に対向する状態となり、ラチェット型クラッチ１は第２の状態に切り替わる。

ラチェット型クラッチ１の第２の状態、すなわち爪機構部に対する凸部５９の接触または非接触の第２の組み合わせ状態は、凸部５９は第１の爪部材３１の内径側の面に接触し、第２の爪部材３７には接触していない状態である。この状態においては、凸部５９の周方向一方側端部の斜面６１は、対をなす第１の爪部材３１と第２の爪部材３７との中間部に位置している。この状態において、径方向凸部５９は、第１の爪部材３１に対してスプリング４１を圧縮した状態で接触し、第１の爪部材３１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し、第１の爪部材３１と内輪５の歯部１３との噛み合いを制限する。一方、第２の爪部材３７は、スプリング４５の付勢力によって内輪５の歯部１３に噛み合っている。したがってこの状態において、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。すなわち、内輪５を入力側とすると、内輪５から外輪３へは周方向他方へのトルク伝達がなされ、周方向一方へのトルク伝達はなされない。

第２の状態から環状プレート５１が周方向一方に所定角度回転すると、第１の爪部材３１の爪部２９に加えて、第２の爪部材３７の爪部３５が凸部５９の周方向一方側の斜面６１を経由して凸部５９の頂部に乗り上げ、凸部５９の頂部と径方向に対向する状態となり、ラチェット型クラッチ１は第３の状態に切り替わる。

ラチェット型クラッチ１の第３の状態、すなわち爪機構部に対する凸部５９の接触または非接触の第３の組み合わせ状態は、凸部５９は第１の爪部材３１の内径側の面および第２の爪部材３７の内径側の面に接触している状態である。この状態においては、凸部５９の周方向一方側端部の斜面６１は、第２の爪部材３７の爪部３５の先端よりも周方向一方側に位置し、凸部５９の周方向他方側端部の斜面６１は、第１の爪部材３１の爪部２９の先端よりも周方向他方側に位置している。このように凸部５９の頂部は、爪機構部の周方向長さすなわち第１の爪部材３１の周方向他方端から対をなす第２の爪部材３７の周方向一方端までの周方向長さ、詳細には第１の爪部材３１の爪部２９の先端から対をなす第２の爪部材３７の爪部３５の先端までの周方向長さよりも、長い周方向長さを有している。

この状態において、凸部５９は、第１の爪部材３１に対してスプリング４１を圧縮した状態で接触し、第１の爪部材３１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し、第１の爪部材３１と内輪５の歯部１３との噛み合いを制限すると共に、第２の爪部材３７に対してスプリング４５を圧縮した状態で接触し、第２の爪部材３７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し、第２の爪部材３７と内輪５の歯部１３との噛み合いを制限する。したがってこの状態において、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。すなわち、内輪５を入力側とすると、内輪５から外輪３へは周方向一方と周方向他方の何れの方向へもトルク伝達はなされない。

第３の状態から環状プレート５１が周方向一方に所定角度回転すると、第１の爪部材３１の爪部２９は、凸部５９の頂部と径方向に対向する位置から、凸部５９の周方向他方側の斜面６１を経由して厚肉部５７の外周面と径方向に対向する位置へと変位し、ラチェット型クラッチ１は第４の状態に切り替わる。

ラチェット型クラッチ１の第４の状態、すなわち爪機構部に対する凸部５９の接触または非接触の第４の組み合わせ状態は、凸部５９は第２の爪部材３７の内径側の面に接触し、対をなす第１の爪部材３１には接触していない状態である。この状態においては、凸部５９の周方向他方側端部の斜面６１は、対をなす第１の爪部材３１と第２の爪部材３７との中間部に位置している。この状態において、凸部５９は、第２の爪部材３７に対してスプリング４５を圧縮した状態で接触し、第１の爪部材３１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し、第２の爪部材３７と内輪５の歯部１３との噛み合いを制限する。一方、第１の爪部材３１は、スプリング４１の付勢力によって内輪５の歯部１３に噛み合っている。したがってこの状態において、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。すなわち、内輪５を入力側とすると、内輪５から外輪３へは周方向一方へのトルク伝達がなされ、周方向他方へのトルク伝達はなされない。

このように、本実施形態のラチェット型クラッチ１は、環状プレート５１が周方向一方に所定角度回転するごとに、上記第１の状態から第４の状態へと順次切り替わってゆく。すなわちラチェット型クラッチ１のトルク伝達方向が切り替わってゆく。更に第４の状態から同一の周方向一方へ所定角度回転すると第１の状態へ復帰する。つまり環状プレート５１は従来の周方向一方及び他方の回転の繰り返しのみではなく、周方向一方のみの回転も可能であることから、トルク伝達方向の切り替えを任意に設定できるようになる。そして本実施形態のラチェット型クラッチ１においては、上述したように、環状プレート５１はラチェット型クラッチ１が組み込まれる変速装置内の回転機構（図示省略）によって駆動制御されるため、環状プレート５１を駆動するための装置を変速装置の外部に別途設ける必要がない。したがって本実施形態によれば、ラチェット型クラッチ１が構成部品として組み込まれる装置全体の重量の増大および当該装置の配置スペースの増大を抑制することができる。本実施形態のようにラチェット型クラッチ１が構成部品として組み込まれる装置が車両の変速装置であれば、変速装置全体の重量の増大および車両への搭載スペースの増大を抑制することができる。

また、本実施形態のラチェット型クラッチ１は、前述したように、対をなす第１の爪部材３１および第２の爪部材３７は、保持器２０と外輪３の内周部とによって外輪３に保持されている。したがって第１の爪部材３１および第２の爪部材３７の挙動の安定化を図るために第１の爪部材３１の円柱部２７および第２の爪部材３７の円柱部３３の支持部が複雑な形状になっても、保持器２０は、例えば樹脂で形成されるので、十分に対応が可能である。その結果、ラチェット型クラッチ１における爪部材収容部形状を司る構成部品の加工工数および製造コストの削減を図ることができる。

また、本実施形態のラチェット型クラッチ１においては、保持器２０に係合部６６が設けられている。この構成により、保持器２０を外輪３の内周部に差し込むことによって保持器２０を外輪３の内周部に簡易に配置することができると共に、係合部６６の爪部７８により、保持器２０を外輪３の内周部に固定することができる。従来、ラチェット型クラッチに保持器を固定するためには、外輪または内輪を一対の環状部材で軸方向に挟み込むことにより固定していた。これに対し、本実施形態によれば、簡易に外輪または内輪に固定することができるので、加工工数およびコストの削減図ることができると共に、部品点数の削減を図ることができる。

なお、本発明のラチェット型クラッチ１は、上記実施形態に限定されず、変形が可能である。例えば、爪機構部を内輪側に設け、爪機構部と噛み合う歯部を外輪の内周面に設ける構成としても良い。この場合、保持器は内輪の外周部に固定されると共に、トルク伝達方向切り替え機構である環状プレートは、爪機構部の径方向外方に配置される内周面を有し、爪機構部の爪部材と歯部との噛み合いを制限する凸部は環状プレートの当該内周面に設けられることとなる。また、上記実施形態は爪機構部を３つ設けたが、伝達するトルク容量により爪機構部の数は適宜変更が可能である。さらに、複数の爪機構部は、周方向に等間隔に設けても良いし等間隔に設けなくても良い。

１ ラチェット型クラッチ
３ 外輪
５ 内輪
２０ 保持器
２２ 環状部
２４ 部分円筒部
３０ 第１爪部材支持部
３１ 第１の爪部材
３２ 第２爪部材支持部
３７ 第２の爪部材
５１ 環状プレート
５６ 柱部
５９ 凸部
６６ 係合部

Claims (5)

1. 第１の環状部材と、
   前記第１の環状部材と同軸に且つ相対回転可能に配置された第２の環状部材と、
   トルク伝達可能に前記第１の環状部材と前記第２の環状部材とを係合可能なラチェット機構と、
   前記第１の環状部材と前記第２の環状部材とにおけるトルク伝達方向を切り替え可能な切り替え機構とを有し、
   前記ラチェット機構は、前記第１の環状部材に設けられた歯部と、
   前記第２の環状部材に設けられ、前記歯部と噛み合うことにより前記第２の環状部材に対する前記第１の環状部材の第１の回転方向への相対回転をロックする第１の爪部材と、
   前記第２の環状部材に設けられ、前記第１の爪部材と対をなし、前記歯部と噛み合うことにより前記第２の環状部材に対する前記第１の環状部材の第２の回転方向への相対回転をロックする第２の爪部材とを備え、
   前記第１の爪部材は、前記第２の環状部材に固定された保持器に設けられた第１の支持部と、前記第１の支持部に隣接する前記第２の環状部材の第１の部分とによって前記第２環状部に支持され、
   前記第２の爪部材は、前記保持器に設けられた第２の支持部と、前記第２の支持部に隣接する前記第２の環状部材の第２の部分とによって前記第２環状部に支持されていることを特徴とするラチェット型クラッチ。
2. 前記第１の爪部材は、前記第２の環状部材の軸方向に延在する第１の柱部と、前記第１の柱部から突出し前記歯部と係合する第１の爪部とを有し、
   前記第１の支持部および前記第１の部分はそれぞれ、前記第１の柱部を回動可能に支持する内周面形状を有し、
   前記第２の爪部材は、前記第２の環状部材の軸方向に延在する第２の柱部と、前記第２の柱部から突出し前記歯部と係合する第２の爪部とを有し、
   前記第２の支持部および前記第２の部分はそれぞれ、前記第２の柱部を回動可能に支持する内周面形状を有していることを特徴とする請求項１に記載のラチェット型クラッチ。
3. 前記第１の支持部の前記内周面形状は、前記第１の柱部の第１部分を支持する第１内周面形状部と、前記第１の柱部の第２部分を支持する第２内周面形状部とを有し、
   前記第２の支持部の前記内周面形状は、前記第２の柱部の第１部分を支持する第３内周面形状部と、前記第２の柱部の第２部分を支持する第４内周面形状部とを有し、
   前記第２内周面形状部と前記第４内周面形状部とは、前記第１の柱部と前記第２の柱部との間に配置された前記保持器の部分に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のラチェット型クラッチ。
4. 前記保持器は前記第２の環状部材と同軸の環状部材であり、前記第２の環状部材の内周部または外周部に係合する係合部を複数有し、
   前記係合部は、前記第２の環状部材に係合する際、弾性変形することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のラチェット型クラッチ。
5. 前記係合部は、前記第２の環状部の端面と係合する爪部を有することを特徴とする請求項４に記載のラチェット型クラッチ。

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