JP2024041462A - ワンウェイクラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】安定した作動を実現しつつ、軽量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。【解決手段】保持器９は、外輪内周面を支持する軸受部３１を複数と、２以上の所定数のカム部材７を周方向所定間隔に保持するカム部材保持部２３を軸受部３１と同数備え、複数の軸受部３１は、中心軸線Ｃに関して、周方向に亘って等角度の対角位置にそれぞれ配置され、複数のカム部材保持部２３は、中心軸線Ｃに関して、周方向に亘って等角度の角度位置にそれぞれ配置され、複数の軸受部３１と複数のカム部材保持部２３とは、周方向に交互に配置されていることを特徴とする。【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に用いられるワンウェイクラッチに関する。

従来、一方向への回転動力伝達とその反対方向への回転動力をロックする機構を備えたワンウェイクラッチにおいて、構成部品の一つである保持器に軸受機能を有するものがある（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１のワンウェイクラッチの保持器（リテーナリング）は、合金等の軸受材で構成され、該保持器に収容されるトルク伝達部材であるカム部材の摩耗の抑制効果が向上する形状を有している。

特開平７－２０８５０６号公報

近年、車両等において、搭載される機器或いは装置の軽量化の要求が厳しくなっている。そこで、ワンウェイクラッチが用いられる装置である自動変速機等において、軽量化の一つの方法として、当該ワンウェイクラッチの構成部品である保持器の樹脂化が検討されている。
特許文献１のワンウェイクラッチは、保持器のカム部材収容部が、収容されるカム部材の周面に沿う形状をしている。このため、当該保持器を樹脂化した場合には、ワンウェイクラッチの外輪および内輪の安定した作動が確保されなければ、カム部材収容部へのカム部材の噛み込みにより、固定状態の解除が不能となり、ワンウェイクラッチが機能不全となる懸念がある。したがって、このようなカム部材の噛み込みを防止するためには、ワンウェイクラッチの外輪および内輪の安定した作動を実現する必要がある。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、安定した作動を実現しつつ、軽量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、
内輪と、
前記内輪の中心軸線上に同心に配置された外輪と、
前記内輪と前記外輪との間に介装され、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カム部材と、
複数の前記カム部材を保持するための保持部材と、
複数の前記カム部材をトルク非伝達位置に付勢するスプリング部材とを備えたワンウェイクラッチであって、
前記保持部材は、前記外輪の内周面を支持する軸受部を複数と、２以上の所定数の前記カム部材を周方向所定間隔に保持する保持部を前記軸受部と同数備え、
複数の前記軸受部は、前記中心軸線に関して、周方向に亘って等角度の対角位置にそれぞれ配置され、複数の前記保持部は、前記中心軸線に関して、周方向に亘って等角度の角度位置にそれぞれ配置され、
複数の前記軸受部と複数の前記保持部とは、周方向に交互に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、安定した作動を実現しつつ、軽量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。

実施形態に係るワンウェイクラッチを軸方向一方側から見た状態を示す正面図である。 実施形態に係るワンウェイクラッチを径方向から見た状態を示す側面図である。 実施形態に係るワンウェイクラッチの外観を示す斜視図である。 実施形態に係るワンウェイクラッチのカム部材の状態を示す要部拡大断面図であり、図４（ａ）は無負荷状態を示し、図４（ｂ）はトルク負荷状態を示している。 図５（ａ）は、保持器の斜視図であり、図５（ｂ）は保持器の側面図である。

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。本実施形態は、内輪を駆動側とし、内輪から外輪へトルクが伝達されるタイプのワンウェイクラッチを例として説明する。

まず、本実施形態における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、「中心軸線Ｃ」とはワンウェイ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および図４の各図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および図５（ｂ）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および図４の各図において、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、ワンウェイ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、実施形態に係るワンウェイクラッチ１を軸方向一方側から見た状態を示す正面図である。
図２は、実施形態に係るワンウェイクラッチ１を径方向から見た状態を示す側面図である。
図３は、実施形態に係るワンウェイクラッチ１の外観を示す斜視図である。
なお、内輪３および外輪５は、図２においては仮想線で示し、図１、図３においては記載を省略している。
図４は、実施形態に係るワンウェイクラッチ１のカム部材７の状態を示す要部拡大断面図であり、図４（ａ）は無負荷状態を示し、図４（ｂ）はトルク負荷状態を示している。

図１～図４の各図に示すように、本実施形態に係るワンウェイクラッチ１は、中心軸線Ｃ上に同心に配置された内輪３と外輪５と、内輪３と外輪５との間に配置された複数のカム部材７と、これら複数のカム部材７を保持するためのリング状の保持器９と、複数のカム部材７を内輪外周面１１（図４参照）と外輪内周面１３（図４参照）とにトルク非伝達状態で接触する方向に付勢するためのスプリング部材１５とを備えている。本実施形態においては、スプリング部材１５はガータースプリングである。

複数のカム部材７は、内輪外周面１１と外輪内周面１３とに係合することにより内輪３から外輪５へトルクを伝達するトルク伝達部材である。カム部材７は周面が曲面の柱状部材である。カム部材７の断面形状は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、半円状の半円部１７と、半円部１７の円弧の両端を結ぶ直線から外方に膨出する膨出部１９とを組み合わせた形状を有している。膨出部１９は頂部が丸い緩やかな山形となっており、膨出部１９の輪郭の一方端と半円部１７の円弧の一方端、および膨出部１９の輪郭の他方端と半円部１７の円弧の他方端は、それぞれ滑らかに連続している。カム部材７は、膨出部１９の頂部と半円部１７の円弧の底部とを結ぶ直線の長さが、半円部１７の円弧の両端部近傍同士を結ぶ直線の長さよりも短くなるように形成されている。

図５（ａ）は、保持器９の外観を示す斜視図であり、図５（ｂ）は保持器９の側面図である。
本実施形態においては、保持器９は全体が樹脂で構成されている。保持器９は、中心軸線Ｃ上で内輪３および外輪５の軸方向他方側に配置される環状プレート２１と、環状プレート２１の軸方向一方側の面から軸方向一方へ向けて突出する複数のカム部材保持部２３とを備えている。本実施形態においては、カム部材保持部２３は４つ形成されている。

次に、１つのカム部材保持部２３の構成について説明するが、他のカム部材保持部２３の構成も同様である。
カム部材保持部２３は、環状プレート２１の軸方向一方側の面から軸方向一方へ向けて突出し周方向等間隔に配置された複数の柱部２５と、複数の柱部２５の軸方向一方端を連結する円弧状のフランジ部２７とから構成される。したがって、カム部材保持部２３は、部分円筒状に形成されている。本実施形態においては、４つの柱部２５が形成されている。柱部２５の断面形状は、図４の各図に示すように、径方向に延在する辺と周方向に延在する辺からなる矩形であり、本実施形態においては、径方向に延在する長辺と周方向に延在する短辺からなる長方形である。各柱部２５の内周側の面とフランジ部２７の内周側の面とは滑らかに連続し、中心軸線Ｃを中心とする１つの仮想円筒面上に配置されている。

カム部材保持部２３には、４つの柱部２５と、フランジ部２７と、環状プレート２１の部分とによって、径方向に貫通する窓部２９が、周方向等間隔に３つ形成されている。詳細には、各窓部２９は、周方向に隣り合う一対の柱部２５と、該一対の柱部２５の間において軸方向に対向するフランジ部２７の部分と環状プレート２１の部分とによって画成されている。各窓部２９には、後述するように、１つのカム部材７が揺動可能に保持されている。

それぞれこのような構成を有する４つのカム部材保持部２３が、軸方向から見て、中心軸線Ｃを中心とする１つの仮想円の円周上に、周方向等間隔に配置されている。したがって、４つのカム部材保持部２３の各柱部２５の内周側の面と各フランジ部２７の内周側の面とは、中心軸線Ｃを中心とする１つの仮想円筒面上に配置されている。

保持器９には更に、環状プレート２１の軸方向一方側の面から軸方向一方へ向けて突出する四角柱状の軸受部３１が複数形成されている。軸受部３１はカム部材保持部２３と同数が形成されている。したがって本実施形態においては４つの軸受部３１が形成されている。軸受部３１とカム部材保持部２３とは、周方向に交互に配置されている。具体的には、周方向に隣り合うカム部材保持部２３の間に、１つの軸受部３１が配置されている。したがって、複数のカム部材保持部２３および複数の軸受部３１は、軸方向から見て、中心軸線Ｃを中心とする一つの仮想円の円周上に、交互に配置されている。このような構成なので、４つの軸受部３１は、軸方向から見て、中心軸線Ｃに関して、周方向に亘って等角度の対角位置、すなわち本実施形態においては周方向に亘って９０°の角度位置に、それぞれ配置されている。同様に、４つのカム部材保持部２３は、軸方向から見て、中心軸線Ｃに関して、周方向に亘って等角度の角度位置、すなわち本実施形態においては周方向に亘って９０°の角度位置に、それぞれ配置されている。

軸受部３１の内周側の面は、カム部材保持部２３の内周側の面、すなわち各柱部２５の内周側の面およびフランジ部２７の内周側の面とは異なる仮想円筒面上に配置されている。これらの複数のカム部材保持部２３および複数の軸受部３１は、内輪外周面１１と外輪内周面１３との間に配置される。内輪３は、図２に示すように、軸受部３１およびカム部材保持部２３の内径側に配置されている。

軸受部３１は、外周面３３で外輪５を支持する。軸受部３１の外周面３３は、外輪５の内周面１３の曲率半径とは異なる曲率半径の曲面としても良い。軸受部３１の軸方向一方側端部には、径方向外方に向けて突出するフランジ部３５が形成されている。また、環状プレート２１は、複数のカム部材保持部２３および複数の軸受部３１が形成された部分よりも径方向外方に延在する部分が、フランジ部２２を形成している。保持器９は、環状プレート２１のフランジ部２２が外輪内周面１３に形成された周方向溝３７に嵌合し、軸受部３１のフランジ部３５が、外輪５の軸方向一方側端面と軸方向に対向して配置される。これにより保持器９は、外輪５に対して軸方向移動不能に、且つ周方向に相対回転不能に、外輪５の内周側に固定される。

複数のカム部材７は、その軸方向がワンウェイクラッチ１の軸方向と一致する向きで、保持器９の窓部２９に一対一に対応して外径側から嵌め込まれている。これにより複数のカム部材７は、保持器９によって円周方向に保持される。１つのカム部材保持部２３には、複数のカム部材７が周方向等間隔に保持されている。本実施形態においては、１つのカム部材保持部２３に３つのカム部材７が周方向等間隔に保持されている。カム部材７の軸方向両端面は、保持器９の窓部２９の軸方向に対向するフランジ部２７の部分と環状プレート２１の部分との内側に位置している。すなわち、カム部材７の軸方向寸法は、窓部２９の軸方向の寸法よりも小さく形成されている。カム部材７は、図４（ａ）に示すように、無負荷状態において、半円部１７が内輪３側を向き、半円部１７の底部が内輪外周面１１に接触しており、膨出部１９が外輪５側を向き、膨出部１９の頂部が外輪内周面１３に接触している。

カム部材７の半円部１７は、周面が保持器９の窓部２９を構成する一対の柱部２５に接触し、一部が保持器９の窓部２９を貫通して一対の柱部２５よりも内径側に突出している。このように、保持器９の一対の柱部２５がカム部材７の外周面に接触して配置されることにより、カム部材７は保持器９の窓部２９に保持されて内輪外周面１１に安定して接触する。このような構成なので、カム部材７は保持器９の一対の柱部２５に摺接して揺動可能であり、フランジ部２７および環状プレート２１によって軸方向の移動が規制されている。

各カム部材７は、図３に示すように、組み付け状態における径方向外側部分に内輪３または外輪５の周方向に延在する溝３９が形成されている。溝３９はカム部材７の径方向外側部分の軸方向中央部に形成され、該径方向外側部分を周方向に貫通し、カム部材７の中心部近傍に至る深さを有している。また、軸受部３１の径方向外側部分にも、周方向に延在する溝４１が形成されている。溝４１は軸受部３１の径方向外側部分の軸方向中央部に形成され、該径方向外側部分を周方向に貫通し、軸受部３１の中心部近傍に至る深さを有している。

１つの環状のスプリング部材１５が、各カム部材７の溝３９および各軸受部３１の溝４１を貫いて装着されている。スプリング部材１５は各カム部材７を内径側へ付勢している。カム部材７の溝３９の底面は、スプリング部材１５によって内径側への付勢力が加わると、カム部材７が内輪外周面１１および外輪内周面１３に接触する方向に揺動するような角度を持つ山形に形成されている。したがって各カム部材７は、スプリング部材１５の弾性力によって内径側へ付勢されることにより、内輪外周面１１および外輪内周面１３に常時接触している。スプリング部材１５による各カム部材７の内輪外周面１１および外輪内周面１３への接触状態は、トルク非伝達状態である。このようにスプリング部材１５は、各カム部材７をトルク非伝達位置に付勢している。

保持器９の環状プレート２１およびフランジ部２２には、各軸受部３１の周方向一方側および周方向他方側の部分に、それぞれ径方向に延在する切り欠き部４３が設けられている。切り欠き部４３は、環状プレート２１のフランジ部２２の外径側に開口し、カム部材保持部２３よりも内径側の径方向位置まで延在している。また、環状プレート２１には更に、環状プレート２１の内径側に開口し、カム部材保持部２３近傍の径方向位置まで径方向に延在する切り欠き部４５が、周方向等間隔に４つ形成されている。保持器９は、これら切り欠き部４３、４５によって、組み付けられるワンウェイクラッチ１に適した剛性を有するように設計されている。

次に、上述した構成の本実施形態に係るワンウェイクラッチ１の作動状態について説明する。
図４（ａ）に示す無負荷状態において、カム部材７はスプリング部材１５の弾性力によって内輪外周面１１および外輪内周面１３に接触しているが、トルク伝達可能には係合していない。この状態から内輪３にトルクが負荷されると、カム部材７は内輪３と外輪５とがトルク伝達可能に係合する方向へ揺動する。すなわち図４（ｂ）に示すように、内輪３が図４（ｂ）において時計方向へ回動すると、内輪外周面１１に接触しているカム部材７は、反時計方向へ回動、すなわち揺動する。カム部材７はこのように揺動することにより内輪外周面１１と外輪内周面１３とに係合し、この係合により内輪３から外輪５へトルクが伝達される。

この時外輪５は、保持器９に設けられ、中心軸線Ｃに関して、周方向に亘って９０°の角度位置にそれぞれ配置された４つの軸受部３１によって、内周面１３が支持されているため、保持器９と外輪５は、安定して内輪３と一体に回転する。また、複数のカム部材７は、中心軸線Ｃに関して、周方向に亘って９０°の角度位置にそれぞれ配置された４つのカム部材保持部２３に保持され、且つ各カム部材保持部２３には３つのカム部材が保持されているため、周方向に亘って安定して内輪３と外輪５とを係合する。その結果、内輪３および外輪５が安定して回転するため、カム部材７が窓部２９の一対の柱部２５に噛み込むことがない。したがってワンウェイクラッチ１が、カム部材７の保持器９への噛み込みによって機能不全となることを防止することができる。

一方、図４（ａ）に示す無負荷状態から、内輪３が反時計方向へ回動すると、カム部材７は内輪外周面１１と外輪内周面１３とに係合せず、内輪３は外輪５に対して空転する。したがってこの状態において、内輪３から外輪５へのトルク伝達はなされない。

以上説明したように、本実施形態のワンウェイクラッチ１は、保持器９が樹脂で構成されているため、ワンウェイクラッチ１およびワンウェイクラッチ１が組み込まれる自動変速機等（図示省略）の軽量化を実現することができる。また、外輪５の内周面１３を支持する軸受部３１が保持器９に形成されているため、外輪５を支持するための軸受を保持器９とは別部品として設ける必要がない。このため、ワンウェイクラッチ１の軸方向寸法の増大を抑制し、ワンウェイクラッチ１の取り付けスペースを小さくすることができると共に、部品点数が減るためワンウェイクラッチ１の軽量化に貢献することができる。また、上述したように、内輪３および外輪５が安定して回転するため、カム部材７の保持器９への噛み込みによってワンウェイクラッチ１が機能不全となることを防止することができる。

なお、本発明のワンウェイクラッチ１は、上記の実施形態に限定されず、適宜変更が可能である。上記実施形態においては、内輪３から外輪５へトルクを伝達するワンウェイクラッチ１の例を示したが、外輪５から内輪３へトルクを伝達するワンウェイクラッチに本発明を適用しても良い。また、軸受部３１およびカム部材保持部２３の数も、ワンウェイクラッチ１の大きさやトルク容量等に応じて適宜設定することができる。また、１つのカム部材保持部２３に保持されるカム部材７の数も、適宜設定することができる。また、上記実施形態においては、保持器９の環状プレート２１に切り欠き部４３および４５をそれぞれ所定数設けているが、保持器９に求められる剛性に応じて、これらの切り欠き部４３および４５の数も適宜変更することができる。或いは、これらの切り欠き部４３および４５を設けないものとしても良い。

１ 一方向クラッチ
３ 内輪
５ 外輪
７ カム部
９ 保持器
１１ 内輪外周面
１３ 外輪内周面
１５ スプリング部材
２１ 環状プレート
２３ カム部材保持部
２９ 窓部
３１ 軸受部

Claims (4)

1. 内輪と、
   前記内輪の中心軸線上に同心に配置された外輪と、
   前記内輪と前記外輪との間に介装され、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カム部材と、
   複数の前記カム部材を保持するための保持部材と、
   複数の前記カム部材をトルク非伝達位置に付勢するスプリング部材とを備えたワンウェイクラッチであって、
   前記保持部材は、前記外輪の内周面を支持する軸受部を複数と、２以上の所定数の前記カム部材を周方向所定間隔に保持する保持部を前記軸受部と同数備え、
   複数の前記軸受部は、前記中心軸線に関して、周方向に亘って等角度の対角位置にそれぞれ配置され、複数の前記保持部は、前記中心軸線に関して、周方向に亘って等角度の角度位置にそれぞれ配置され、
   複数の前記軸受部と複数の前記保持部とは、周方向に交互に配置されていることを特徴とするワンウェイクラッチ。
2. 前記保持部材は、樹脂で構成され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. 前記保持部材は、前記中心軸線上に配置された環状プレートを備え、
   複数の前記軸受部と複数の前記保持部は前記環状プレートの軸方向一方側の面に形成され、
   前記環状プレートの外径側縁部は前記外輪の内周面に係合し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. 前記軸受部は、前記外輪の軸方向一方側の面と軸方向に対向するフランジ部を備え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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