JP2024081890A - クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性を向上させることができるクラッチ装置を提供する。【解決手段】クラッチ装置１は、内輪２と、外輪３と、複数の第１爪部材４と、複数の第２爪部材５と、複数の第１付勢部材６と、複数の第２付勢部材７と、切替え機構８と、を備える。内輪２は、複数の噛合い部２１を含む。複数の噛合い部２１のそれぞれは、第１面、第２面及び第３面を有する。第１面は、ロック状態において第１端部４１と接触するように周方向における他方の側に向いている。第２面は、ロック状態において第２端部５１と接触するように周方向における一方の側に向いている。第３面は、第１面と第２面との間において外輪３側に向いており、第１面に近付くほど外輪３に近付くように傾斜している。【選択図】図１

Description

本発明は、クラッチ装置に関する。

内輪と外輪との間におけるトルクの伝達状態を、両方向へのトルクの伝達が可能な状態、一方向のみへのトルクの伝達が可能な状態、及び、両方向へのトルクの伝達が不可能な状態のそれぞれの状態に切り替えることができる、切替え式ラチェット型クラッチ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０２０－１１８２５０号公報

上述したような切替え式ラチェット型クラッチ装置においては、一方向のみへのトルクの伝達が可能な状態で内輪に対して外輪が空転した際にラチェット機構の挙動を安定させることが、クラッチ装置の耐久性を向上させる上で重要である。

そこで、本発明は、耐久性を向上させることができるクラッチ装置を提供することを目的とする。

本発明のクラッチ装置は、［１］「内輪及び外輪の一方である第１輪と、前記内輪及び前記外輪の他方である第２輪と、前記内輪及び前記外輪の軸方向に垂直な面に沿ってそれぞれが揺動可能となるように前記第２輪によって支持されており、前記内輪及び前記外輪の周方向における一方の側の第１端部をそれぞれが含む複数の第１爪部材と、前記面に沿ってそれぞれが揺動可能となるように前記第２輪によって支持されており、前記周方向における他方の側の第２端部をそれぞれが含む複数の第２爪部材と、前記第２輪によって支持されており、前記第１端部が前記第１輪に接触するように前記複数の第１爪部材を付勢している複数の第１付勢部材と、前記第２輪によって支持されており、前記第２端部が前記第１輪に接触するように前記複数の第２爪部材を付勢している複数の第２付勢部材と、前記第１端部及び前記第２端部が前記第１輪に接触しているロック状態、前記第１端部が前記第１輪に接触しており且つ前記第２端部が前記第１輪から離間しているワンウェイ状態、及び、前記第１端部及び前記第２端部が前記第１輪から離間しているフリー状態のいずれかの状態となるように、前記複数の第１爪部材及び前記複数の第２爪部材の状態を切り替える切替え機構と、を備え、前記第１輪は、前記第２輪側に突出しており且つ前記周方向に並んでいる複数の噛合い部を含み、前記複数の噛合い部のそれぞれは、第１面、第２面及び第３面を有し、前記第１面は、前記ロック状態において前記第１端部と接触するように前記周方向における前記他方の側に向いており、前記第２面は、前記ロック状態において前記第２端部と接触するように前記周方向における前記一方の側に向いており、前記第３面は、前記第１面と前記第２面との間において前記第２輪側に向いており、前記第１面に近付くほど前記第２輪に近付くように傾斜している、クラッチ装置」である。

上記［１］に記載のクラッチ装置では、第１輪に設けられた複数の噛合い部のそれぞれにおいて、第２輪側に向いている第３面が、ロック状態で第１爪部材の第１端部と接触する第１面とロック状態で第２爪部材の第２端部と接触する第２面との間において、第１面に近付くほど第２輪に近付くように傾斜している。これにより、第１爪部材の第１端部が第１輪に接触しており且つ第２爪部材の第２端部が第１輪から離間しているワンウェイ状態で第１輪に対して第２輪が空転した際に、第１爪部材が暴れにくくなり、第１爪部材の挙動が安定する。よって、上記［１］に記載のクラッチ装置によれば、耐久性を向上させることができる。

本発明のクラッチ装置は、［２］「前記第３面は、面取り面を介して前記第２面と接続されている、上記［１］に記載のクラッチ装置」であってもよい。当該［２］に記載のクラッチ装置によれば、ワンウェイ状態で第１輪に対して第２輪が空転した際における第１爪部材の挙動をより一層安定させることができる。

本発明のクラッチ装置は、［３］「前記第３面は、平坦な傾斜面である、上記［１］又は［２］に記載のクラッチ装置」であってもよい。当該［３］に記載のクラッチ装置によれば、ワンウェイ状態で第１輪に対して第２輪が空転した際における第１爪部材の挙動をより一層安定させることができる。

本発明によれば、耐久性を向上させることができるクラッチ装置を提供することが可能となる。

一実施形態のクラッチ装置であってロック状態にあるクラッチ装置の一部分の正面図である。 図１に示されるクラッチ装置であってワンウェイ状態にあるクラッチ装置の一部分の正面図である。 図１に示されるクラッチ装置であってフリー状態にあるクラッチ装置の一部分の正面図である。 図１に示されるクラッチ装置の噛合い部の拡大図である。 図１に示されるクラッチ装置であってワンウェイ状態にあるクラッチ装置の一部分の正面図である。 本発明の効果の根拠となる実験結果を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示されるように、クラッチ装置１は、内輪２と、外輪３と、複数の第１爪部材４と、複数の第２爪部材５と、複数の第１付勢部材６と、複数の第２付勢部材７と、切替え機構８と、を備えている。クラッチ装置１は、内輪２と外輪３との間におけるトルクの伝達状態を、両方向へのトルクの伝達が可能な状態、一方向のみへのトルクの伝達が可能な状態、及び、両方向へのトルクの伝達が不可能な状態のそれぞれの状態に切り替えることができる、切替え式ラチェット型クラッチ装置である。

内輪２は、所定の軸線を中心線として配置されている。外輪３は、内輪２と同一の軸線を中心線として内輪２の外側に配置されている。内輪２と外輪３との間には、隙間Ｓが設けられている。以下、内輪２及び外輪３の中心線に平行な方向を軸方向（内輪２及び外輪３の軸方向）といい、当該中心線に垂直な方向を径方向（内輪２及び外輪３の径方向）といい、当該中心線に平行な方向から見た場合に当該中心線を中心とする円周に沿った方向を周方向（内輪２及び外輪３の周方向）という。図１には、周方向Ｄにおけるクラッチ装置１の一部分が示されている。

内輪２は、複数の噛合い部２１を含んでいる。複数の噛合い部２１は、内輪２の外周面において外輪３側に突出しており、内輪２の外周面に沿って周方向Ｄに並んでいる。複数の噛合い部２１は、周方向Ｄにおいて等間隔で並んでおり、隣り合う噛合い部２１の間には、凹部２２が形成されている。なお、本実施形態では、複数の噛合い部２１を含む内輪２が、内輪２及び外輪３の一方である第１輪に相当し、外輪３が、内輪２及び外輪３の他方である第２輪に相当する。

複数の第１爪部材４は、軸方向に垂直な面に沿って各第１爪部材４が揺動可能となるように外輪３によって支持されている。具体的には、外輪３に形成された複数の凹部３１のそれぞれに各第１爪部材４が配置されることで、軸方向に垂直な面に沿って各第１爪部材４が揺動可能となっている。各凹部３１は、周方向Ｄにおける一方の側（図１における右側）に向かって外輪３の内周面に斜めに開口している。各第１爪部材４は、各凹部３１の外側である隙間Ｓに位置している第１端部４１を含んでいる。第１端部４１は、周方向Ｄにおける一方の側の端部である。

複数の第２爪部材５は、軸方向に垂直な面に沿って各第２爪部材５が揺動可能となるように外輪３によって支持されている。具体的には、外輪３に形成された複数の凹部３２のそれぞれに各第２爪部材５が配置されることで、軸方向に垂直な面に沿って各第２爪部材５が揺動可能となっている。各凹部３２は、周方向Ｄにおける他方の側（図１における左側）に向かって外輪３の内周面に斜めに開口している。各第２爪部材５は、各凹部３２の外側である隙間Ｓに位置している第２端部５１を含んでいる。第２端部５１は、周方向Ｄにおける他方の側の端部である。

複数の第１爪部材４及び複数の第２爪部材５は、周方向Ｄにおいて一つずつ交互に並んでいる。図１には、第１端部４１及び第２端部５１が互いに近接する一対の第１爪部材４及び第２爪部材５が示されている。

複数の第１付勢部材６は、外輪３によって支持されている。各第１付勢部材６は、第１端部４１が内輪２に接触するように各第１爪部材４を付勢している。具体的には、各第１付勢部材６は、外輪３に形成された複数の凹部３３のそれぞれに配置されたコイルスプリングである。各凹部３３は、各第１爪部材４のうち各凹部３１から突出した揺動部４０と径方向において向かい合うように外輪３の内周面に開口している。各凹部３３において、第１付勢部材６は、凹部３３の底面と第１爪部材４の揺動部４０との間に圧縮された状態で配置されている。

複数の第２付勢部材７は、外輪３によって支持されている。各第２付勢部材７は、第２端部５１が内輪２に接触するように各第２爪部材５を付勢している。具体的には、各第２付勢部材７は、外輪３に形成された複数の凹部３４のそれぞれに配置されたコイルスプリングである。各凹部３４は、各第２爪部材５のうち各凹部３２から突出した揺動部５０と径方向において向かい合うように外輪３の内周面に開口している。各凹部３４において、第２付勢部材７は、凹部３４の底面と第２爪部材５の揺動部５０との間に圧縮された状態で配置されている。

切替え機構８は、ロック状態、ワンウェイ状態及びフリー状態のいずれかの状態となるように、複数の第１爪部材４及び複数の第２爪部材５の状態を切り替える。ロック状態は、図１に示されるように、各第１爪部材４の第１端部４１及び各第２爪部材５の第２端部５１が内輪２に接触している状態であって、内輪２と外輪３との間において両方向へのトルクの伝達が可能な状態である。ワンウェイ状態は、図２に示されるように、各第１爪部材４の第１端部４１が内輪２に接触しており且つ各第２爪部材５の第２端部５１が内輪２から離間している状態であって、内輪２と外輪３との間において一方向のみへのトルクの伝達が可能な状態である。フリー状態は、図３に示されるように、各第１爪部材４の第１端部４１及び各第２爪部材５の第２端部５１が内輪２から離間している状態であって、内輪２と外輪３との間において両方向へのトルクの伝達が不可能な状態である。

一例として、切替え機構８は、複数の第１カム部８１及び複数の第２カム部８２を含んでいる。各第１カム部８１は、内輪２と各第１爪部材４の揺動部４０との間において軸方向に移動する。各第２カム部８２は、内輪２と各第２爪部材５の揺動部５０との間において軸方向に移動する。複数の第１カム部８１及び複数の第２カム部８２は、一体で軸方向に移動するように構成されている。複数の第１カム部８１及び複数の第２カム部８２は、外輪３に対しては相対的な回転が不可能となっている。

各第１カム部８１は、軸方向に並んでいる第１当接面８１ａ及び第２当接面８１ｂを有している。第２当接面８１ｂは、第１当接面８１ａに対して径方向における外側に位置している。各第２カム部８２は、軸方向に並んでいる第１当接面８２ａ及び第２当接面８２ｂを有している。第２当接面８２ｂは、第１当接面８２ａに対して径方向における外側に位置している。

図１に示されるロック状態では、各第１カム部８１の第１当接面８１ａが各第１爪部材４の揺動部４０と接触し、各第２カム部８２の第１当接面８２ａが各第２爪部材５の揺動部５０と接触する。図２に示されるワンウェイ状態では、各第１カム部８１の第１当接面８１ａが各第１爪部材４の揺動部４０と接触し、各第２カム部８２の第２当接面８２ｂが各第２爪部材５の揺動部５０と接触する。図３に示されるフリー状態では、各第１カム部８１の第２当接面８２ｂが各第１爪部材４の揺動部４０と接触し、各第２カム部８２の第２当接面８２ｂが各第２爪部材５の揺動部５０と接触する。

図４に示されるように、各噛合い部２１は、第１面２１ａ、第２面２１ｂ及び第３面２１ｃを有している。第１面２１ａ、第２面２１ｂ及び第３面２１ｃは、軸方向に平行な面である。第１面２１ａは、ロック状態において第１爪部材４の第１端部４１と接触するように周方向Ｄにおける他方の側（図４における左側）に向いている。第２面２１ｂは、ロック状態において第２爪部材５の第２端部５１と接触するように周方向Ｄにおける一方の側（図４における右側）に向いている。第３面２１ｃは、第１面２１ａと第２面２１ｂとの間において外輪３側に向いている。

第３面２１ｃは、第１面２１ａに近付くほど外輪３に近付くように傾斜している。第３面２１ｃは、平坦な傾斜面である。第３面２１ｃは、ラウンド状の面取り面２１ｄを介して第２面２１ｂと接続されている。なお、第３面２１ｃは、ラウンド状の面取り面を介して第１面２１ａと接続されていてもよい。その場合、第１面２１ａと第３面２１ｃとの間に形成された面取り面の半径は、第２面２１ｂと第３面２１ｃとの間に形成された面取り面２１ｄの半径よりも大きくてもよい。

本実施形態では、第１面２１ａは、外輪３に近付くほど第２面２１ｂに近付くように傾斜した平坦面である。第１面２１ａは、噛合い部２１に対して周方向Ｄにおける他方の側（図４における左側）に位置する凹部２２の底面と、ラウンド状の面取り面を介して接続されている。第２面２１ｂは、外輪３に近付くほど第１面２１ａに近付くように傾斜した平坦面である。第２面２１ｂは、噛合い部２１に対して周方向Ｄにおける一方の側（図４における右側）に位置する凹部２２の底面と、ラウンド状の面取り面を介して接続されている。第１面２１ａと第３面２１ｃとが成す角度、及び第２面２１ｂと第３面２１ｃとが成す角度は、いずれも鈍角である。第２面２１ｂと第３面２１ｃとが成す角度は、第１面２１ａと第３面２１ｃとが成す角度よりも大きい。

以上説明したように、クラッチ装置１では、内輪２に設けられた複数の噛合い部２１のそれぞれにおいて、外輪３側に向いている第３面２１ｃが、ロック状態で第１爪部材４の第１端部４１と接触する第１面２１ａとロック状態で第２爪部材５の第２端部５１と接触する第２面２１ｂとの間において、第１面２１ａに近付くほど外輪３に近付くように傾斜している。これにより、図２及び図５に示されるように、ワンウェイ状態で外輪３に対して内輪２が空転した際に、第１爪部材４が暴れにくくなり、第１爪部材４の挙動が安定する。よって、クラッチ装置１によれば、耐久性を向上させることができる。

クラッチ装置１では、第３面２１ｃは、面取り面２１ｄを介して第２面２１ｂと接続されている。これにより、ワンウェイ状態で外輪３に対して内輪２が空転した際における第１爪部材４の挙動をより一層安定させることができる。

クラッチ装置１では、第３面２１ｃは、平坦な傾斜面である。これにより、ワンウェイ状態で外輪３に対して内輪２が空転した際における第１爪部材４の挙動をより一層安定させることができる。

ここで、本発明の効果の根拠となる実験結果について説明する。図６の（ａ）には、実施例のクラッチ装置１について、ワンウェイ状態で外輪３に対して内輪２が空転した際における「内輪２と外輪３との差回転」と「第１爪部材４の第１端部４１の角速度」との関係が示されている。図６の（ｂ）には、比較例のクラッチ装置について、ワンウェイ状態で外輪３に対して内輪２が空転した際における「内輪２と外輪３との差回転」と「第１爪部材４の第１端部４１の角速度」との関係が示されている。実施例のクラッチ装置１は、上述したクラッチ装置１と同様の構成を有するものである。比較例のクラッチ装置は、各噛合い部２１において第２面２１ｂが各噛合い部２１の中心線に関して第１面２１ａと線対称の構成を有しており且つ第３面２１ｃが傾斜していない点のみにおいて実施例のクラッチ装置１と相違するものである。図６の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、実施例のクラッチ装置１（図６の（ａ））では、比較例のクラッチ装置（図６の（ｂ））に比べ、内輪２側への角速度も外輪３側への角速度も低く抑えられており、特に、外輪３側への角速度が低く抑えられている。このことは、ワンウェイ状態で外輪３に対して内輪２が空転した際に、実施例のクラッチ装置１では、比較例のクラッチ装置に比べ、第１爪部材４が暴れにくいことを示している。

本発明は、上記実施形態に限定されない。例えば、外輪３が、内輪２側に突出しており且つ周方向に並んでいる複数の噛合い部を含んでおり、内輪２が、複数の第１爪部材４、複数の第２爪部材５、複数の第１付勢部材６及び複数の第２付勢部材７を支持していてもよい。すなわち、その場合、複数の噛合い部を含む外輪３が、内輪２及び外輪３の一方である第１輪に相当し、内輪２が、内輪２及び外輪３の他方である第２輪に相当してもよい。

また、各噛合い部２１において、第３面２１ｃが、面取り面２１ｄを介さずに第２面２１ｂと接続されていてもよい。また、各噛合い部２１において、第３面２１ｃが、軸方向から見た場合に、凸状又は凹状に湾曲していてもよい。

１…クラッチ装置、２…内輪、３…外輪、４…第１爪部材、５…第２爪部材、６…第１付勢部材、７…第２付勢部材、８…切替え機構、２１…噛合い部、２１ａ…第１面、２１ｂ…第２面、２１ｃ…第３面、２１ｄ…面取り面、４１…第１端部、５１…第２端部。

Claims (3)

1. 内輪及び外輪の一方である第１輪と、
   前記内輪及び前記外輪の他方である第２輪と、
   前記内輪及び前記外輪の軸方向に垂直な面に沿ってそれぞれが揺動可能となるように前記第２輪によって支持されており、前記内輪及び前記外輪の周方向における一方の側の第１端部をそれぞれが含む複数の第１爪部材と、
   前記面に沿ってそれぞれが揺動可能となるように前記第２輪によって支持されており、前記周方向における他方の側の第２端部をそれぞれが含む複数の第２爪部材と、
   前記第２輪によって支持されており、前記第１端部が前記第１輪に接触するように前記複数の第１爪部材を付勢している複数の第１付勢部材と、
   前記第２輪によって支持されており、前記第２端部が前記第１輪に接触するように前記複数の第２爪部材を付勢している複数の第２付勢部材と、
   前記第１端部及び前記第２端部が前記第１輪に接触しているロック状態、前記第１端部が前記第１輪に接触しており且つ前記第２端部が前記第１輪から離間しているワンウェイ状態、及び、前記第１端部及び前記第２端部が前記第１輪から離間しているフリー状態のいずれかの状態となるように、前記複数の第１爪部材及び前記複数の第２爪部材の状態を切り替える切替え機構と、を備え、
   前記第１輪は、前記第２輪側に突出しており且つ前記周方向に並んでいる複数の噛合い部を含み、
   前記複数の噛合い部のそれぞれは、第１面、第２面及び第３面を有し、
   前記第１面は、前記ロック状態において前記第１端部と接触するように前記周方向における前記他方の側に向いており、
   前記第２面は、前記ロック状態において前記第２端部と接触するように前記周方向における前記一方の側に向いており、
   前記第３面は、前記第１面と前記第２面との間において前記第２輪側に向いており、前記第１面に近付くほど前記第２輪に近付くように傾斜している、クラッチ装置。
2. 前記第３面は、面取り面を介して前記第２面と接続されている、請求項１に記載のクラッチ装置。
3. 前記第３面は、平坦な傾斜面である、請求項１又は２に記載のクラッチ装置。

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