JP2775607B2 - ワンウエイクラッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はワンウェイクラッチに関
し、更に詳細には例えばＯＡ機器等における回転軸に取
付けられるワンウェイクラッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、回転運動の伝導機構としてのワン
ウェイクラッチは既に数種の構造のものが使用されてい
る。その内、ＯＡ機器等に使用される小径のワンウェイ
クラッチについてはその基本的な機能、構造上から次の
２つに分類される。

【０００３】その１は、図８に示されるように多数本の
ニードルローラー１を外輪（アウターレース）２内周面
に形成された各楔状空間部に配置し、各ニードルローラ
ー１をスプリング３で周方向へ押圧し、回転軸Ｓの一方
向回転時に外輪２の各楔状空間部と回転軸Ｓとの間にロ
ーラーを係合させ、この摩擦力により回転軸Ｓと外輪２
とを連結してロックする構造のものである。このような
構造のワンウェイクラッチは比較的に高級な機種に使用
されている。

【０００４】他の１つは、図９に示されるようにコイル
スプリング４を回転軸Ｓに巻き付ける形で接触させ、そ
の一端を外輪（図示せず）に固定した構造のものであ
る。この構造のワンウェイクラッチの場合には、回転軸
Ｓをロック方向に回転させようとした場合、回転軸Ｓと
コイルスプリング４の接触面との間の摩擦によりコイル
スプリング４が締め付け方向に捻られるためコイルスプ
リング４の内径が縮小する。

【０００５】これにより、回転軸Ｓとの摩擦力が増大し
て固定される。空転方向に回転する場合、コイルスプリ
ング４はその内径が拡大する方向に捻られるので摩擦力
は減少し、僅かなトルクにて空転することになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述したような従来の
代表的な２種類のワンウェイクラッチは広く実用に供さ
れているが、その利用目的に対しては種々の問題点があ
った。例えば、前者の機種については、噛合い力（ロッ
クトルク）が高く、且つ空転トルクが少ないので性能的
には最高のものである。しかし、このクラッチは部品点
数が多く、しかも構成が複雑であり、そのため価格が高
価である等の欠点があった。

【０００７】他方、後者の機種については前者に比べて
かなりの低価格のものであるが、コイルスプリング４の
内面と回転軸表面とが、スプリング４の弾性によってあ
る程度の圧力で密着されていることから、空転時にもこ
の面に摩擦力が働き、空転トルクは前者のワンウェイク
ラッチに比べて数倍大きく、空転トルクが制限される分
野では使用することができないという欠点があった。

【０００８】通常、小型のワンウェイクラッチを使用す
る分野では、前者の機種と後者の機種との中間的な機能
並びに価格を備えるクラッチが望まれており、そのよう
な小型のワンウェイクラッチの開発が望まれていた。

【０００９】本発明の目的は、かかる従来の問題点を解
決するためになされたもので、噛合い力が高く且つ空転
トルクが比較的に少ない低価格のワンウェイクラッチを
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のワンウェイクラ
ッチは、第１クラッチ要素部を備える中空筒状の外輪
と、第２クラッチ要素部を備え且つ前記外輪内に回動可
能に配置された中空筒状の内輪とから構成され、前記外
輪の前記第１クラッチ要素部が、内周面に形成され且つ
周方向に内径を漸減するテーパー部及びこのテーパー部
の内径漸減側端部で前記テーパー部の最大内径に復帰す
べく形成された急峻な段部からなり、前記内輪の前記第
２クラッチ要素部が、前記外輪の前記テーパー部に位置
して楔形空間部を形成する外周面部、前記外輪の段部に
係合するストッパー部、更に径方向内側及び外側に開口
部を形成したローラー保持穴、及び前記ローラー保持穴
に配置され、周面の一部が前記開口部から径方向内方及
び外方に突出するニードルローラーからなり、前記外輪
の第１クラッチ要素部と前記内輪の第２クラッチ要素部
とが協働してクラッチ機構部を構成し、このクラッチ機
構部が少なくとも１つ形成され、前記内輪の中空部に回
転軸を挿通させて該回転軸の一方向回転をロックし且つ
他方向回転を空転させることを特徴とする。

【００１１】また、前述した特徴を有するワンウェイク
ラッチにおいて、前記クラッチ機構部を周方向に等間隔
に３つ設けることも確実且つ効果的な動作を保障する上
で好ましい。

【００１２】更に、本発明のワンウェイクラッチでは、
３つの前記クラッチ機構部のうち１つのクラッチ機構部
を、前記ローラー保持穴に沿って形成され且つ前記ロー
ラー保持穴の内周面に開口するバネ保持溝と、前記バネ
保持溝に挿入され且つ前記ニードルローラーを径方向外
方へ押し出すように周方向から押圧するバネ部材とを更
に備えるように構成することも好ましい。

【００１３】また、本発明のワンウェイクラッチでは、
３つの前記クラッチ機構部のすべてを、前記ローラー保
持穴に沿って形成され且つ前記ローラー保持穴の内周面
に開口するバネ保持溝と、前記バネ保持溝に挿入され且
つ前記ニードルローラーを径方向外方へ押し出すように
周方向から押圧するバネ部材とを更に備えるように構成
することもできる。

【００１４】更にまた、本発明のワンウェイクラッチで
は、前記バネ保持溝に挿入されて前記ニードルローラー
を押圧するバネ部材を帯板状の弾性材をＳ字形に曲げて
形成されたバネとすることも好ましい。

【００１５】

【作用】本発明のワンウェイクラッチによると、このク
ラッチの内輪に相対的に挿入されている回転軸が該軸に
クラッチ機構部のニードルローラーに軽く接触してい
る。この回転軸が一方向に回転すると、その摩擦力によ
るニードルローラーの移動により内輪も一方向へ回転す
る。今、この内輪の回転方向を、ニードルローラーが外
輪のテーパー部の小径側に向って移動する方向とする。

【００１６】回転軸の回転による内輪の移動によりニー
ドルローラーが外輪の内径を漸減させるテーパー部に移
動してくると、このローラー保持穴の径方向内外開口部
から突出しているニードルローラーの外周面がテーパー
部の内周面に強く接触して径方向内方へ押される。これ
によりニードルローラーは回転軸周面と外輪との間に挾
圧され、その結果回転軸はニードルローラーを介して外
輪に連結され、ロック状態となる。

【００１７】また、回転軸が前述とは反対方向に回転し
た時には、内輪が前述とは反対の方向へ移動し、ニード
ルローラーは外輪のテーパー部における小径面から離れ
て大径面へ移動すると、ニードルローラーは外輪と回転
軸との挾圧から解除され、回転軸の外輪への回転トルク
の伝達が遮断され回転軸は空転する。その時、内輪は、
テーパー部の内径漸減側端部における比較的急峻な段部
にストッパー部が係合して内輪の連れ回りも阻止され
る。

【００１８】一方向へのクラッチ作用をするクラッチ機
構部は、１つでも成立するが、周方向に等間隔に３つ形
成することは確実且つ効果的な動作を保障する上で好ま
しい。この場合には３つのニードルローラーが回転軸と
外輪とのトルク伝達に供されるため各ニードルローラー
にかかる負荷が小さくなり、摩耗の促進を防ぐことにも
なる。

【００１９】また、クラッチ機構部を構成するバネ部材
をバネ保持溝に挿入し、前記ニードルローラーを外輪の
テーパー部に押し出すようにして押圧すると、ニードル
ローラーが常時外輪のテーパー部に接触していることに
なり、ニードルローラーの保持穴内での遊び即ちがたつ
きがなく、異音の発生等を防止することができる。特
に、回転軸が空転側に回転している時、ニードルローラ
ーは強制的に回転軸から離れた状態にされるため、回転
軸とニードルローラーとの接触音の発生を完全に防止で
き、回転軸の静かな回転を保障できる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明のワンウェイクラッチを図に示
される実施例について更に詳細に説明する。図１は本発
明の一実施例に係るワンウェイクラッチ１０の断面図で
あり、図２は図１の２―２線に沿って当該ワンウェイク
ラッチ１０を示す断面図である。

【００２１】この実施例のワンウェイクラッチ１０は、
基本的に、例えば焼結金属製で中空筒状の外輪１１とこ
の外輪１１内に回動可能に配置された例えば合成樹脂等
からなる中空筒状の内輪１５とから構成されている。外
輪１１の内周面には周方向に内径を漸減するテーパー部
１２とこのテーパー部の内径漸減側端部でテーパー部１
２の最大内径に復帰すべく形成された急峻な段部１３と
が形成され、これらテーパー部１２と段部１３とで第１
クラッチ要素部１４を構成している。

【００２２】また、外輪１１の中空部に配置された内輪
１５は、外輪１１のテーパー部１２に位置して楔形空間
部１６を形成する外周面部１７と、外輪１１の段部１３
に係合するストッパー部１８とを形成して構成されてい
る。外輪１１のテーパー部１２に対面する内輪１５の一
部即ち外周面部１７を構成する部分には、一方の側部か
ら断面逆ハの字状のローラー保持穴１９が軸方向に形成
され、この保持穴１９は内輪１５の径方向内側と外側に
開口し、その開口部はそれぞれ１９ａ、１９ｂで示され
ている。

【００２３】このローラー保持穴１９には、内輪１５の
軸方向に伸長し且つその直径が内輪１５のその部分の厚
みより若干大きいニードルローラー２０が回転可能に保
持されている。従って、ローラー保持穴１９に配置され
たニードルローラー２０は、その周面の一部が開口部１
９ａ、１９ｂから径方向内方及び外方に僅かに突出し、
径方向外側に突出したニードルローラー２０の周面は外
輪１１のテーパー部１２に接触し、且つ径方向内側に突
出したニードルローラー２０の周面は内輪１５の中空部
に挿通された回転軸２３の外周面に接触する。このよう
に、内輪１５に形成された外周面部１７、ストッパー部
１８、ローラー保持穴１９、及びニードルローラー２０
によって第２クラッチ要素部２１が構成される。

【００２４】外輪１１に内輪１５が組み込まれた時、そ
れぞれのクラッチ要素部１４、２１は、協働して１つの
クラッチ機構部２２を構成している。そして、このクラ
ッチ機構部２２が、内輪１２の中空部に挿通された回転
軸２３を回転した時、該回転軸２３の一方向回転を外輪
１１に伝達（ロック）し且つ他方向回転では外輪１１に
対して空転させる作用をする。この実施例に係るワンウ
ェイクラッチ１０では、このようなクラッチ機構部２２
が図１から明らかなように周方向に等間隔に３つ連続し
て形成されている。

【００２５】このように構成されたワンウエイクラッチ
１０は、図２に示されるように内輪１５の中空部に回転
軸２３を相対的に嵌め込むようにして使用される。その
時、回転軸２３は３つのニードルローラー２０と軽く接
触する程度である。そこで、回転軸２３が図１で見て左
方向（矢印２４）に回転すると、この回転軸２３に軽く
接触している内輪１５との接触摩擦或いはニードルロー
ラー２０の回転移動等によって、内輪１５が回転軸２３
に連れて同方向へ移動を起こす。

【００２６】これにより、内輪１５に保持されたニード
ルローラー２０が外輪１１のテーパ部１２に沿って楔形
空間部１６の先端側に来ると、テーパー部１２の漸減傾
斜面に押されてニードルローラー２０は径方向内方へ変
移し、その結果回転軸２３との接触圧を高め、最終的に
は外輪１１のテーパー部１２と回転軸２３との間に挾圧
される。そのため、回転軸２３と外輪１１とは連結され
ることになる。従って、回転軸２３は外輪１１に対して
ロック、換言すれば回転トルクの伝達がなされることに
なる。

【００２７】ところで、本実施例のワンウェイクラッチ
における動作中に前述したようなロックが繰り返し起る
と、ニードルローラー２０を挟圧する一方のテーパー部
１２における接触面部は次第に摩耗して、その位置での
ニードルローラー２０の挟圧が緩慢になってくる。する
と、ニードルローラー２０は更にテーパー部１２におけ
る漸減側の傾斜面へ内輪１５の回動により移動し、新た
な位置で挟圧されることになる。

【００２８】このように外輪１１の内周面にテーパー部
１２を備え、回転軸２３と外輪１１のこのテーパー部１
２との間でニードルローラー２０の挟圧及び解除を行う
ことで回転トルクの伝達を行うようにしたワンウェイク
ラッチでは、テーパー部１２の摩耗に伴ってそのロック
位置を自動的に変更して行く、所謂自動進角機能を備え
ているので、非常に長期間使用することができる利点が
ある。

【００２９】また、逆に回転軸２３が図１で見て右方向
（矢印２５）に回転した場合には、前述したように回転
軸２３とニードルローラー２０との軽い接触により内輪
１５も右方向へ連れて移動する。その結果、ニードルロ
ーラー２０は楔形空間部１６の大径側に移動し、回転軸
２３と外輪１１のテーパー部１２との間での挾圧から解
除される。その結果、内輪１５の内周面と回転軸２３と
の接触摩擦力は本来的に極めて小さな状態とされている
ことから、回転軸２３は外輪１１に対して空転すること
になる。

【００３０】この時、内輪１５は回転軸２３との僅かな
接触により連れ回りを生じようとするが、内輪１５のス
トッパー部１８がテーパー部１２の内径漸減側端部の段
部１３に当接して、外輪１１に対する相対的な移動が阻
止される。その結果、内輪１５と外輪１１とは一体に連
結状態となって回転軸２３だけが前述したように空転す
ることになる。

【００３１】次に、図３には本発明の第２の実施例に係
るワンウェイクラッチ３０が示されている。この実施例
のワンウェイクラッチ３０の構成において、図１に示さ
れる第１の実施例のワンウェイクラッチ１０の構成部分
と同一又は相当する部分は同一の参照符号を付してその
説明を省略する。

【００３２】このワンウェイクラッチ３０は、第１の実
施例に係るワンウェイクラッチ１０と同様に外輪３１と
内輪３２とから構成されている。このワンウェイクラッ
チ３０が第１の実施例のワンウェイクラッチ１０と相違
する部分は、第１に、クラッチ機構部２２が１つである
こと、内輪３２のローラー保持穴１９に配置されたニー
ドルローラー２０がバネにより押圧されている点にあ
り、それ以外は第１の実施例のものと同じである。

【００３３】この相違点について、更に詳細に説明する
と、この外輪３１の内周面には前述したテーパー部１２
と段部１３からなる第１クラッチ要素部１４が１つだけ
形成され、これに対応して内輪３２にも外周面部１７、
ストッパー部１８、ローラー保持穴１９、及びニードル
ローラー２０によって構成される第２クラッチ要素部２
１が１つだけ形成されている。

【００３４】従って、外輪３１の中空部に内輪３２を回
動可能に入れられて組み立てられたワンウェイクラッチ
３０は、１つのクラッチ機構部２２のみを備えているこ
とになる。しかし、このワンウェイクラッチ３０では、
内輪３２に設けられた第２クラッチ要素部２１が、更に
ローラー保持穴１９に沿って形成され且つその内周面に
開口するバネ保持溝３３と、このバネ保持溝３３に挿入
され、ニードルローラー２０を幾分径方向外側へ押し出
すように周方向から押圧するバネ部材３４とを備えてい
る。

【００３５】ここで使用されるバネ部材３４は、図５に
示されるように弾性のある薄板状の金属板をＳ字形に曲
げて形成されたバネを使用している。このようなＳ字形
のバネを使用する利点は、バネ保持溝３３の深さを浅く
形成でき、またこのバネ保持溝３３へのバネの挿入即ち
組み立ても容易で、しかもバネ圧がニードルローラー２
０の長さ方向全体に均等に付与されるため、ニードルロ
ーラーの偏在も防止できる。

【００３６】これにより、ニードルローラー２０は、常
に外輪３１のテーパー部１２に接触するように径方向外
方へ押し出されている。そのため、ニードルローラー２
０の保持穴１９内でのがたつきがなく、異音の発生等を
防止することができる。特に、回転軸２３が空転側に回
転している時、ニードルローラー２０は強制的に回転軸
２３から離れた状態にされるため、回転軸２３とニード
ルローラー２０との接触音の発生を完全に防止でき、回
転軸２３の静かな回転を保障することができる。

【００３７】前述した実施例のワンウェイクラッチ３０
は、図３から明らかなようにニードルローラー２０を押
圧するバネ部材３４を備えるクラッチ機構部２２が１つ
だけ設けられたものであったが、図６に示される更に他
の実施例に係るワンウェイクラッチ４０のように周方向
に等間隔に３つ設けることができる。

【００３８】クラッチ機構部が３つ存在すると言うこと
は、ニードルローラーが３つ配置されていることであ
り、第１の実施例のものも含めてこのような３ピンタイ
プのワンウェイクラッチは軸芯のずれがなく、ニードル
ローラーと回転軸との所謂食い付きが小さく好ましいも
のである。

【００３９】また、このようなワンウェイクラッチ４０
によれば、クラッチ機構部２２が周方向に等間隔に３つ
設けられていることからクラッチ作用時のロック力が大
きく、回転軸２３から外輪１１へ大きな回転トルクの伝
達をすることができる。

【００４０】更に、図６に示される実施例のワンウェイ
クラッチでは、３つのクラッチ機構部２２の全てにニー
ドルローラー２０を押圧するバネ部材が配置されていた
が、図７に示されるワンウェイクラッチ５０のように１
つのクラッチ機構部２２にのみバネ部材３４を設けるよ
うにしてもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のワンウェ
イクラッチによれば、外輪の内周面にテーパー部と急峻
な段部とを形成して第１クラッチ要素部とし、また内輪
には外輪のテーパー部に位置して楔形空間部を形成する
外周面部、外輪の段部に係合するストッパー部、更に径
方向内側及び外側に開口部を形成したローラー保持穴、
及びこのローラー保持穴に配置され、周面の一部が前記
開口部から径方向内方及び外方に突出するニードルロー
ラーを設けて第２クラッチ要素部とし、第１クラッチ要
素部と第２クラッチ要素部とが協働して少なくとも１つ
のクラッチ機構部を構成するようにしたことにより、噛
合い力が高く且つ空転トルクが比較的に少ない低価格の
ワンウエイクラッチを提供することができる。

【００４２】更に、本発明によれば、クラッチ機構部が
周方向に等間隔に３つ設けたことにより、安価で且つ軸
芯のずれのない品質の優れたワンウェイクラッチを得る
ことができる。

【００４３】また、本発明のワンウェイクラッチによれ
ば、３つのクラッチ機構部のうち１つのクラッチ機構部
が、ローラー保持穴に沿って形成され且つローラー保持
穴の内周面に開口するバネ保持溝と、バネ保持溝に挿入
され且つニードルローラーを径方向外方へ押し出すよう
に周方向から押圧するバネ部材とを更に備えて構成され
ていることから、ニードルローラーが常時外輪のテーパ
ー部に接触していることになり、ニードルローラーの保
持穴内での遊び即ちがたつきがなく、異音の発生等を防
止することができる。特に、回転軸が空転側に回転して
いる時、ニードルローラーは強制的に回転軸から離れた
状態にされるため、回転軸とニードルローラーとの接触
音の発生を完全に防止でき、回転軸の静かな回転を保障
できる。

【００４４】このようなバネ部材を備えるクラッチ機構
部を３つの当該クラッチ機構部に適用することにより、
更に一層品質の良い安価なワンウェイクラッチを提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係るワンウェイクラッ
チを示す断面図である。

【図２】図１に示される実施例のワンウェイクラッチを
２―２線に沿って切断した断面図である。

【図３】本発明の第２の実施例に係るワンウェイクラッ
チを示す断面図である。

【図４】図３に示される実施例のワンウェイクラッチを
４―４線に沿って切断した断面図である。

【図５】図３に示される実施例のワンウェイクラッチの
構成要素であるニードルローラーとＳ字形バネを５―５
線に沿って示す部分的な断面図である。

【図６】本発明の他の実施例に係るワンウェイクラッチ
を示す断面図である。

【図７】本発明の更に他の実施例に係るワンウェイクラ
ッチを示す断面図である。

【図８】従来の小型ワンウェイクラッチを概略的に示す
断面図である。

【図９】従来の別の小型のワンウェイクラッチを概略的
に示す斜視図である。

【符号の説明】

１０ ワンウェイクラッチ １１ 外輪 １２ 内径漸減テーパー部 １３ 段部 １４ 第１クラッチ要素部 １５ 内輪 １６ 楔形空間部 １７ 内輪の外周面部 １８ ストッパー部 １９ ローラー保持穴 １９ａ 径方向内側開口部 １９ｂ 径方向外側開口部 ２０ ニードルローラー ２１ 第２クラッチ要素部 ２２ クラッチ機構部 ２３ 回転軸 ２４ ロック方向回転矢印 ２５ 空転方向回転矢印 ３０、４０、５０ 他の実施例のワンウェイクラッチ ３１ 外輪 ３２ 内輪 ３３ ローラー保持穴 ３４ Ｓ字形バネ

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１クラッチ要素部を備える中空筒状の
   外輪と、第２クラッチ要素部を備え且つ前記外輪内に回
   動可能に配置された中空筒状の内輪とから構成され、 前記外輪の前記第１クラッチ要素部が、内周面に形成さ
   れ且つ周方向に内径を漸減するテーパー部及びこのテー
   パー部の内径漸減側端部で前記テーパー部の最大内径に
   復帰すべく形成された急峻な段部からなり、 前記内輪の前記第２クラッチ要素部が、前記外輪の前記
   テーパー部に位置して楔形空間部を形成する外周面部、
   前記外輪の段部に係合するストッパー部、更に径方向内
   側及び外側に開口部を形成したローラー保持穴、及び前
   記ローラー保持穴に配置され、周面の一部が前記開口部
   から径方向内方及び外方に突出するニードルローラーか
   らなり、 前記外輪の第１クラッチ要素部と前記内輪の第２クラッ
   チ要素部とが協働してクラッチ機構部を構成し、このク
   ラッチ機構部が少なくとも１つ形成され、前記内輪の中
   空部に回転軸を挿通させて該回転軸の一方向回転をロッ
   クし且つ他方向回転を空転させることを特徴とするワン
   ウェイクラッチ。
2. 【請求項２】 前記クラッチ機構部が周方向に等間隔に
   ３つ設けら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. 【請求項３】 ３つの前記クラッチ機構部のうち１つの
   クラッチ機構部が、前記ローラー保持穴に沿って形成さ
   れ且つ前記ローラー保持穴の内周面に開口するバネ保持
   溝と、前記バネ保持溝に挿入され且つ前記ニードルロー
   ラーを径方向外方へ押し出すように周方向から押圧する
   バネ部材とを更に備えてなる請求項２に記載のワンウェ
   イクラッチ。
4. 【請求項４】 ３つの前記クラッチ機構部のすべてが、
   前記ローラー保持穴に沿って形成され且つ前記ローラー
   保持穴の内周面に開口するバネ保持溝と、前記バネ保持
   溝に挿入され且つ前記ニードルローラーを径方向外方へ
   押し出すように周方向から押圧するバネ部材とを更に備
   えてなる請求項２に記載のワンウェイクラッチ。
5. 【請求項５】 前記バネ保持溝に挿入されて前記ニード
   ルローラーを押圧するバネ部材が帯板状の弾性材をＳ字
   形に曲げて形成されたバネから構成されていることを特
   徴とする請求項３又は４に記載のワンウェイクラッチ。