JP2023072829A - Ratchet type one-way clutch - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両や産業機械等においてトルク伝達機構として用いられるラチェット型ワンウェイクラッチに関する。 The present invention relates to a ratchet-type one-way clutch used as a torque transmission mechanism in vehicles, industrial machinery, and the like.
近年、電動化された駆動装置等に用いられるワンウェイクラッチとして、噛み合いの確実性および制御性から、ラチェット型ワンウェイクラッチが用いられることが多くなっている。 BACKGROUND ART In recent years, ratchet-type one-way clutches have been increasingly used as one-way clutches used in motorized driving devices and the like because of their reliability and controllability in engagement.
電動化された駆動装置等に用いられるラチェット型ワンウェイクラッチにおいては、例えば動力に電動モータを用いた場合、高速回転による部品群の耐久性の低下が懸念される。特許文献1および2には、耐久性の向上が図られたラチェット型ワンウェイクラッチが記載されている。 2. Description of the Related Art In a ratchet-type one-way clutch used in an electric drive device or the like, for example, when an electric motor is used as a power source, there is concern that the durability of the parts group may be reduced due to high-speed rotation. Patent Documents 1 and 2 describe a ratchet type one-way clutch with improved durability.
特許文献1には、円筒状支持部材を用いてスプリングを支持することによりスプリングの挙動を安定させ、スプリングの摩耗、折損を抑制することによって耐久性を向上させたラチェット型ワンウェイクラッチが記載されている。
特許文献2には、スプリングシートを介してコイル状のスプリングを外輪に取り付けることによりスプリングの一端をスプリングシートの平面部で支持し、スプリングの振れを抑制することによって耐久性を向上させたラチェット型ワンウェイクラッチが記載されている。
Patent Document 1 describes a ratchet-type one-way clutch in which a cylindrical support member is used to support a spring to stabilize the behavior of the spring and suppress wear and breakage of the spring, thereby improving durability. there is
Patent Document 2 discloses a ratchet type ratchet type in which a coil-shaped spring is attached to an outer ring via a spring seat so that one end of the spring is supported by the flat surface of the spring seat, thereby suppressing vibration of the spring and improving durability. A one-way clutch is mentioned.
しかしながら、特許文献1および2のラチェット型ワンウェイクラッチにおいては、従来の構成部品に加えてスプリングを保持するための部品を追加してスプリングの挙動を安定させることによって構成部品の破損を抑制し、これによりラチェット型ワンウェイクラッチの耐久性を向上させている。このため、特許文献1および2のラチェット型ワンウェイクラッチにおいては、部品数が増加するとともに組み立て作業が複雑になり、コストが増加してしまう懸念がある。 However, in the ratchet-type one-way clutches of Patent Documents 1 and 2, in addition to the conventional components, a component for holding the spring is added to stabilize the behavior of the spring, thereby suppressing breakage of the component. This improves the durability of the ratchet type one-way clutch. Therefore, in the ratchet-type one-way clutches of Patent Documents 1 and 2, there is a concern that the number of parts increases, the assembly work becomes complicated, and the cost increases.
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、複雑な組み立て作業を必要とせずに耐久性の向上を図ることができるラチェット型ワンウェイクラッチを提供することを課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a ratchet type one-way clutch that can improve durability without requiring complicated assembly work.
上記課題を解決するために、本発明に係るラチェット型ワンウェイクラッチは、
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複数の歯部と、
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し、第2の回転方向への相対回転を許容する複数の爪部材と、
前記複数の爪部材をそれぞれ前記歯部との噛み合い方向へ付勢する複数の弾性部材とを備え、
前記爪部材は、前記第1の環状部材が前記第2の環状部材に対して前記第2の回転方向へ相対回転する際、前記歯部と接触する曲面を有し、
前記第1の環状部材の中心軸線方向から見て、前記曲面と前記歯部との接点を接点Pとし、前記中心軸線と垂直に交わり前記接点Pを通る直線を直線Aとし、前記直線Aと垂直に交わり、前記接点Pを通り且つ前記中心軸線方向と直交する方向の直線を直線Bとし、前記曲面に関して前記接点Pにおける接線を接線Tとし、前記直線Bと前記接線Tとが成す角の大きさをαとしたとき、αの範囲が以下の条件式を満足することを特徴とする。
10°<α<15°
In order to solve the above problems, the ratchet type one-way clutch according to the present invention includes:
a first annular member;
a second annular member arranged coaxially with and rotatable relative to the first annular member;
a ratchet mechanism capable of engaging the first annular member and the second annular member so as to transmit torque;
The ratchet mechanism includes a plurality of teeth provided on the first annular member;
It is provided on the second annular member and engages with the tooth portion to lock the relative rotation of the first annular member with respect to the second annular member in the first rotational direction and rotate in the second rotational direction. a plurality of pawl members that allow relative rotation of the
a plurality of elastic members for urging the plurality of claw members in a direction of meshing with the tooth portion;
the pawl member has a curved surface that contacts the tooth portion when the first annular member rotates relative to the second annular member in the second rotational direction;
When viewed from the central axis direction of the first annular member, the point of contact between the curved surface and the tooth portion is defined as a point of contact P, the straight line perpendicular to the central axis and passing through the point of contact P is defined as a straight line A, and the straight line A and A straight line that intersects perpendicularly, passes through the point of contact P and is orthogonal to the direction of the central axis is defined as a straight line B, a line tangent to the curved surface at the point of contact P is defined as a tangent line T, and the angle formed by the straight line B and the tangent line T is defined as: When the size is α, the range of α satisfies the following conditional expression.
10°<α<15°
本発明によれば、複雑な組み立て作業を必要とせずに耐久性の向上を図ることができるラチェット型ワンウェイクラッチを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a ratchet type one-way clutch that can improve durability without requiring complicated assembly work.
以下、本発明の実施形態に係るラチェット型ワンウェイクラッチを、図面を参照しながら説明する。
まず、本実施形態におけるラチェット型ワンウェイ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、軸方向、径方向、周方向とは、ラチェット型ワンウェイクラッチの中心軸線Cすなわち外輪および内輪の中心軸線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において紙面手前側を軸方向一方側または正面側とし、紙面奥側を軸方向他方側とする。周方向について、図1において紙面に向かって時計方向に回転する方向を周方向一方側とし、紙面に向かって反時計方向に回転する方向を周方向他方側とする。
A ratchet type one-way clutch according to embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, the direction of the ratchet type one-way clutch in this embodiment will be defined. In this embodiment, the axial direction, radial direction, and circumferential direction refer to the axial direction, radial direction, and circumferential direction with respect to the center axis C of the ratchet type one-way clutch, that is, the center axis C of the outer ring and the inner ring. Regarding the axial direction, in FIG. 1, the front side of the paper surface is defined as one axial direction side or the front side, and the back side of the paper surface is defined as the other axial direction side. Regarding the circumferential direction, the direction rotating clockwise toward the plane of FIG. 1 is defined as one side in the circumferential direction, and the direction rotating counterclockwise toward the plane of FIG.
なお、ラチェット型クラッチの回転方向について、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。 Regarding the direction of rotation of the ratchet clutch, the rotation of the outer ring and the rotation of the inner ring are relative. For example, if the inner ring can rotate clockwise, the outer ring can also rotate counterclockwise, and even if the inner and outer rings rotate in the same direction, the rotational speeds of the outer and inner rings must be different. For example, it can be said that the outer ring and the inner ring are relatively rotating in one direction.
図1は、実施形態に係るラチェット型ワンウェイクラッチ1の要部を軸方向一方側から見た状態を示す正面図であり、爪部材3と歯部5との非噛み合い状態を示している。
本実施形態に係るラチェット型ワンウェイクラッチ1は、軸方向から見た全体の形状は、上記特許文献2の図1に示された形状と同様の円環状であり、複数の爪部材3と複数の歯部5とを備えている。図1においては、1つの爪部材3とその周辺部分のみを示している。
FIG. 1 is a front view showing a main part of a ratchet type one-way clutch 1 according to the embodiment as viewed from one axial side, showing a non-meshing state between a
A ratchet-type one-way clutch 1 according to the present embodiment has an overall annular shape when viewed from the axial direction, similar to the shape shown in FIG.
本実施形態に係るラチェット型ワンウェイクラッチ1は、環状の外輪7と、外輪7の径方向内方に外輪7と同軸に且つ外輪7と相対回転可能に配置された環状の内輪9と、外輪7と内輪9との間でトルクの伝達を可能とするラチェット機構とを有している。
A ratchet-type one-way clutch 1 according to this embodiment includes an annular
内輪9の外周面には、径方向外方に突出し軸方向に延在する歯部5が周方向等間隔に多数形成されている。周方向に隣り合う歯部5によって、周方向所定幅の空間11が形成されている。歯部5は軸方向から見た断面形状が略矩形であり、周方向一方側の面13と、周方向他方側の面15と、周方向一方側の面13の外径側端と周方向他方側の面15の外径側端とを周方向に結ぶ外径側の面17とを備えている。歯部5の外径側の面17は、軸方向と平行な平面或いは径方向外方に僅かに膨出する曲面に形成されている。歯部5は内輪9の軸方向の一方端から他方端に亘って延在している。
A large number of
内輪9の中心部には、図示しないシャフトホールが形成され、該シャフトホールには、例えば電動モータ等の駆動軸(図示省略)が嵌合される。 A shaft hole (not shown) is formed in the center of the inner ring 9, and a drive shaft (not shown) such as an electric motor is fitted in the shaft hole.
外輪7の内周部には、複数の爪部材保持部21が周方向に所定間隔で形成されている。爪部材保持部21は、径方向内方に開口し径方向外方に凹んだ凹部である。爪部材保持部21の底部には更に、周方向一方側から周方向他方側に向かって順に、第1の凹部23と第2の凹部25とが形成されている。第1の凹部23は、周方向一方側且つ径方向外方に向かって凹んでいる。第2の凹部25は、周方向他方側且つ径方向外方に向かって凹んでいる。
A plurality of pawl
爪部材3は、軸方向に延在する円柱部41と、円柱部41から周方向他方に向かって延在する爪部43とを有している。円柱部41と爪部43とは一体に形成されている。爪部43は所定の径方向厚さを有し、内径側の面45と、外径側の面47と、内径側の面45の周方向他方端と外径側の面47の周方向他方端とを略径方向に結ぶ先端面49とを備えている。爪部43の内径側の面45は、内輪9の歯部5と径方向に対向している。爪部材3は、円柱部41が爪部材保持部21の第1の凹部23に回動可能に保持されている。すなわち爪部材3は、円柱部41を中心として爪部43が径方向に揺動可能に、第1の凹部23に保持されている。
The
爪部材保持部21の第2の凹部25には、爪部材3を内輪9側に向けて付勢する1つのコイル状のスプリング51が配置されている。具体的には、スプリング51は、爪部材3の爪部43の外径側の面47に接触し、爪部43を内輪9側に向けて付勢する。この構成により、爪部材3は、スプリング51によって歯部5との噛み合い方向へ常に付勢されている。
A single coiled
このように、1つの爪部材保持部21には、爪部材3とスプリング51とが一組保持されている。内輪9の歯部5と、爪部材保持部21に保持された爪部材3およびスプリング51とでラチェット機構が構成されている。なお、本実施形態においては、スプリング51はコイル状のものを用いているが、スプリング51の形態はこれに限定されるものではない。
In this manner, one claw
外輪7の外周部には、図示しないスプラインが形成され、該スプラインには、例えば図示しない電動モータ等の駆動力が伝達される被駆動側装置(図示省略)と連結している軸部材(図示省略)が嵌合される。或いは外輪7を固定とし、ラチェット型ワンウェイクラッチ1をバックストップとして用いることもできる。
A spline (not shown) is formed on the outer peripheral portion of the
本実施形態のラチェット型ワンウェイクラッチ1は、図1において、内輪9が時計方向に回転するときに外輪7に対する内輪9の相対回転が固定され、内輪9が反時計方向に回転するときに外輪7に対して内輪9は空転する。
In the ratchet type one-way clutch 1 of the present embodiment, the relative rotation of the inner ring 9 with respect to the
詳細には、内輪9が時計方向に回転すると、外輪7の複数の爪部材3がそれぞれ内輪9の歯部5に噛み合う。爪部材3と歯部5との噛み合いは、具体的には、スプリング51の付勢力によって歯部5間の空間11内に落ち込んでいる爪部43の先端面49が、歯部5の周方向一方側の面13と係合することによりなされる。このように、内輪9の歯部5の周方向一方側の面13は、外輪7の爪部材3と噛み合う歯部5の噛み合い面を構成している。なお、以降の説明において、歯部5の周方向一方側の面13を「歯部5の噛み合い面13」とも言う。爪部材3と歯部5とが噛み合うことにより、外輪7と内輪9とが一体回転し、内輪9から外輪7へとトルクが伝達される。或いは、外輪7が固定されている場合には、外輪7に対する内輪9の回転が固定されるため、内輪9の時計方向への回転を阻止するバックストップとして機能する。
Specifically, when the inner ring 9 rotates clockwise, the plurality of
一方、内輪9が反時計方向に回転すると、複数の爪部材3は内輪9の歯部5に噛み合わず、内輪9は外輪7に対して空転する。具体的には、爪部材3の爪部43は、スプリング51の付勢力に抗して内輪9の歯部5によって径方向外方へ押し上げられ、内輪9の回転を許す。この状態においては、内輪9から外輪7へのトルクの伝達はなされない。このように、ラチェット機構は、内輪9と外輪7とを、トルク伝達状態とトルク非伝達状態とに切り替えている。
On the other hand, when the inner ring 9 rotates counterclockwise, the plurality of
本実施形態に係るラチェット型ワンウェイクラッチ1は、内輪9が反時計方向に回転し、外輪7に対して空転する際、爪部材3が安定した挙動を示す構造を有している。以下、本実施形態に係るラチェット型ワンウェイクラッチ1のラチェット機構の構成について、さらに詳細に説明する。なお、以下の説明においては、外輪7に対して内輪9が回転する場合を例として説明する。
The ratchet type one-way clutch 1 according to this embodiment has a structure in which the
本実施形態のラチェット型ワンウェイクラッチ1は、爪部材3の爪部43の内径側の面45が径方向内方に膨出する曲面に形成されている。具体的には、爪部43の内径側の面45は、軸方向から見た断面形状が径方向内方に膨出する円弧状となる曲面に形成されている。すなわち爪部43の内径側の面45は、部分円筒外周面である。爪部材3の爪部43が歯部5と噛み合っている状態、すなわち爪部43の先端面49が歯部5の噛み合い面13と噛み合っている状態から、図1において内輪9が反時計方向に回転する際は、内輪9の歯部5は、外径側の面17と周方向他方側の面15との稜部61が、爪部43の内径側の面45上を周方向一方側から周方向他方側に向けて摺動する。そして稜部61が爪部43の内径側の面45上を周方向他方に向かうに従い、爪部43は径方向外方へ押し上げられてゆく。
In the ratchet type one-way clutch 1 of the present embodiment, a
内輪9がさらに反時計方向へ回転し、爪部43に対して歯部5が周方向他方へ移動し、歯部5の稜部61が爪部43の内径側の面45の周方向他方側の先端まで摺動すると、その後は、爪部43に対して歯部5が周方向他方へ移動するに従い、爪部43の先端すなわち爪部43の内径側の面45の周方向他方端が歯部5の外径側の面17上を相対的に周方向一方へ向けて摺動する。爪部43の内径側の面45の周方向他方端は、歯部5の外径側の面17の周方向一方端まで摺動すると、その後はスプリング51の付勢力によって歯部5間の空間11に落ち込む。すなわち爪部43の先端部は歯部5間の空間11に落ち込む。爪部材3と歯部5とは、内輪9が反時計方向に回転している間は、このような挙動を繰り返す。
The inner ring 9 further rotates counterclockwise, the
ここで、軸方向から見て、ラチェット型ワンウェイクラッチ1の空転時すなわち外輪7に対して内輪9が空転する際の、爪部43の内径側の面45と、歯部5の稜部61または外径側の面17との接点を接点Pとし、内輪9の中心軸線Cと垂直に交わる直線であって接点P通る直線を直線Aとする。さらに、直線Aと垂直に交わる直線であって、接点Pを通り且つ中心軸線C方向と直交する方向の直線を直線Bとする。さらに、爪部43の内径側の面45に関して接点Pにおける接線を接線Tとし、直線Bと接線Tとが成す角の大きさをαとする。なお、図1における直線A、直線B、接線Tは何れも仮想線である。
Here, when viewed from the axial direction, when the ratchet type one-way clutch 1 idles, that is, when the inner ring 9 idles with respect to the
本実施形態のラチェット型ワンウェイクラッチ1は、αの範囲が以下の条件式(1)を満足するように構成されている。
(1)10°<α<15°
The ratchet type one-way clutch 1 of this embodiment is constructed so that the range of α satisfies the following conditional expression (1).
(1) 10°<α<15°
すなわち本実施形態のラチェット型ワンウェイクラッチ1は、歯部5と接触する爪部材3の内径側の面45の形状が、条件式(1)を満足するように構成されている。爪部材3の内径側の面45における接点Pの位置は、上述したように、内輪9が回転するに従って変位するが、本実施形態のラチェット型ワンウェイクラッチ1は、接点Pの位置が内径側の面45のどの位置であっても、条件式(1)を満足するように構成されている。詳細には、爪部材3の内径側の面45の形状は、曲率半径および周方向長さが、条件式(1)を満足するように構成されている。
That is, the ratchet-type one-way clutch 1 of this embodiment is constructed such that the shape of the inner
本実施形態のラチェット型ワンウェイクラッチ1は、爪部材3の内径側の面45の形状が条件式(1)を満足することにより、空転時における爪部材3と複数の歯部5との連続する接触による爪部材3の径方向の揺動を小さくすることができる。このような構成により、本実施形態のラチェット型ワンウェイクラッチ1は、空転時におけるスプリング51の挙動が安定し、スプリング51およびスプリング51の周辺部品の破損を抑制することができ、耐久性の向上を図ることができる。また、スプリング51の挙動が安定するので、従来用いられている構造のスプリングを高速回転のラチェット型ワンウェイクラッチ1に適用することが可能となる。
In the ratchet type one-way clutch 1 of this embodiment, the shape of the inner
なお、爪部材3の内径側の面45の形状が条件式(1)の範囲を外れると、空転時における爪部材3と歯部5との連続する接触による爪部材3の径方向の揺動が大きくなってしまい、スプリング51の挙動を安定させることが困難になってしまうので好ましくない。
If the shape of the radially
このように、本実施形態によれば、複雑な組み立て作業を必要とせず、さらにコストの増大を抑制することができるラチェット型ワンウェイクラッチ1を実現することができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、適宜変更が可能である。例えば、爪部材3を内輪9の外周部に備え、歯部5を外輪7の内周部に備えたラチェット型ワンウェイクラッチに適用することもできる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to realize the ratchet type one-way clutch 1 that does not require complicated assembly work and that can suppress an increase in cost.
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified as appropriate. For example, it can be applied to a ratchet type one-way clutch in which the
1 ラチェット型ワンウェイクラッチ
3 爪部材
5 歯部
7 外輪
9 内輪
13 周方向一方側の面
15 周方向他方側の面
17 外径側の面
21 爪部材保持部
41 円柱部
43 爪部
45 内径側の面
51 スプリング
1 ratchet type one-
Claims (1)
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複数の歯部と、
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し、第2の回転方向への相対回転を許容する複数の爪部材と、
前記複数の爪部材をそれぞれ前記歯部との噛み合い方向へ付勢する複数の弾性部材とを備え、
前記爪部材は、前記第1の環状部材が前記第2の環状部材に対して前記第2の回転方向へ相対回転する際、前記歯部と接触する曲面を有し、
前記第1の環状部材の中心軸線方向から見て、前記曲面と前記歯部との接点を接点Pとし、前記中心軸線と垂直に交わり前記接点Pを通る直線を直線Aとし、前記直線Aと垂直に交わり、前記接点Pを通り且つ前記中心軸線方向と直交する方向の直線を直線Bとし、前記曲面に関して前記接点Pにおける接線を接線Tとし、前記直線Bと前記接線Tとが成す角の大きさをαとしたとき、αの範囲が以下の条件式を満足することを特徴とするラチェット型ワンウェイクラッチ。
10°<α<15° a first annular member;
a second annular member arranged coaxially with and rotatable relative to the first annular member;
a ratchet mechanism capable of engaging the first annular member and the second annular member so as to transmit torque;
The ratchet mechanism includes a plurality of teeth provided on the first annular member;
It is provided on the second annular member and engages with the tooth portion to lock the relative rotation of the first annular member with respect to the second annular member in the first rotational direction and rotate in the second rotational direction. a plurality of pawl members that allow relative rotation of the
a plurality of elastic members for urging the plurality of claw members in a direction of meshing with the tooth portion;
the pawl member has a curved surface that contacts the tooth portion when the first annular member rotates relative to the second annular member in the second rotational direction;
When viewed from the central axis direction of the first annular member, the point of contact between the curved surface and the tooth portion is defined as a point of contact P, the straight line perpendicular to the central axis and passing through the point of contact P is defined as a straight line A, and the straight line A and A straight line that intersects perpendicularly, passes through the point of contact P and is orthogonal to the direction of the central axis is defined as a straight line B, a line tangent to the curved surface at the point of contact P is defined as a tangent line T, and the angle formed by the straight line B and the tangent line T is defined as: A ratchet type one-way clutch characterized in that the range of α satisfies the following conditional expression, where α is the size.
10°<α<15°
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240319 |