JP4144327B2 - ローラクラッチ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係るローラクラッチは、互いに同心に組み合わされた２個の部材が所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、これら２個の部材同士の間での回転力の伝達を自在とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用補機の駆動用プーリユニットやファクシミリや複写機の紙送り機構等、各種機械装置の回転伝達部分に、所定方向の回転運動のみを伝達するローラクラッチを組み込んでいる。図５〜８は、従来から知られているローラクラッチの１例として、特許文献１に記載されたものを示している。
【０００３】
この図５〜８に示したローラクラッチは、外輪相当部材である外輪１と、内輪相当部材である軸２と、複数本のローラ３、３と、これら各ローラ３、３と同数のばね４、４と、保持器５とから成る。上記外輪１は、鋼材により円筒状に形成したもので、内周面に円周方向に亙る凹凸であるカム面６を設けている。即ち、この外輪１の内周面に、それぞれがランプ部と呼ばれる複数の凹部７、７を、円周方向に関し等間隔に形成する事により、この外輪１の内周面を上記カム面６としている。又、上記軸２は、鋼製で、外周面を円筒面８としている。上記外輪１は、この軸２の周囲に、この軸２と同心に配置している。そして、この外輪１の内周面に設けたカム面６と上記軸２の外周面に設けた円筒面８との間に、上記各ローラ３、３、上記各ばね４、４、及び上記保持器５を配置している。
【０００４】
このうちの保持器５は、合成樹脂（例えば、ポリアミド４６等の合成樹脂にガラス繊維を２０％程度混入したもの）を射出成形する事により、籠型円筒状に形成している。この様な保持器５は、それぞれが円環状である１対のリム部９、９と、これら両リム部９、９の内側面の径方向内端部同士を連結する状態で円周方向に関し等間隔に配置された複数の連結部１０、１０とを備える。この様な保持器５は、上記両リム部９、９の外周面に形成した各突片１１、１１を上記カム面６を構成する各凹部７、７に係合させる事により、上記外輪１に対する相対回転を不能にしている。
【０００５】
又、上記両リム部９、９の内側面で、円周方向に関し上記各連結部１０、１０の中間部に整合する部分に、第二抑え部である１対の後方支持板部１２、１２を、上記各連結部１０、１０の外周面から径方向外方に突出する状態で形成している。又、これら各連結部１０、１０の外周面で、上記各後方支持板部１２、１２よりも少しだけ円周方向前方（図６の左方、図７、８の上方）に寄った部分の中央部に、第一抑え部である前方支持板部１３を、同じく両端寄り部分に１対の突出部１４、１４を、それぞれ上記各連結部１０、１０の外周面から径方向外方に突出する状態で形成している。そして、上記両リム部９、９と円周方向に隣り合う２組の各支持板部１２、１３とにより四方を囲まれる部分を、それぞれポケット１５、１５とし、これら各ポケット１５、１５内に前記各ローラ３、３を、転動並びに円周方向に関する若干の変位自在に設けている。
【０００６】
又、前記各ばね４、４は、ステンレス鋼製の板材（弾性金属板）に曲げ加工を施す事により形成している。この様な各ばね４、４は、上記保持器５の軸方向に長い基部１６と、この基部１６の両側部分を、この保持器５の円周方向であるこの基部１６の厚さ方向片側（図６の左側、図７、８の上側）に鋭角に（この厚さ方向に関してこの基部１６と重畳するまで）折り返して成る、１対の押圧片１７、１７とを備える。この様に構成する各ばね４、４は、上記基部１６の片側面（図６の左側面、図７、８の上側面）を上記前方支持板部１３の片側面（図６の右側面、図７、８の下側面）に、この基部１６の他側面（図６の右側面、図７、８の下側面）の両端部を上記各後方支持板部１２、１２の片側面（図６の左側面、図７、８の上側面）に、それぞれ弾性的に当接させる事により、上記保持器５の円周方向複数個所に係止している。又、この状態で、上記各ばね４、４を構成する基部１６と各押圧片１７、１７との連続部に存在する１対の折り返し部１８、１８の内側に、それぞれ上記各突出部１４、１４を配置している。
【０００７】
上述の様に各ばね４、４を保持器５に係止した状態では、図７に示す様に、これら各ばね４、４を構成する１対の押圧片１７、１７の先端部が、それぞれ上記各ローラ３、３の転動面に弾性的に当接する。そして、これら各押圧片１７、１７により、上記各ローラ３、３を、前記カム面６と前記円筒面８との間の径方向に関する幅の狭い部分に向け、円周方向に関して同方向に弾性的に押圧する。この結果、次述する運転時に、ローラクラッチのロック状態とオーバラン状態との切り換えを行なえる様になる。
【０００８】
上述の様に構成するローラクラッチの使用時には、前記外輪１を、自動車用補機を駆動する為のプーリ、或は複写機の紙送りローラの中心部に設けた軸受ハウジング等、内周面を円筒面とした図示しない保持部材の内側に内嵌固定する。この状態で、上記ローラクラッチは、上記外輪１を内嵌固定した保持部材と前記軸２とが所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、これら両部材同士の間で回転力の伝達を自在とする。例えば、図５で、上記外輪１が固定されており、上記軸２のみが回転すると仮定する。この場合、上記軸２が上記各ばね４、４による上記各ローラ３、３の押圧方向と同方向（図５の反時計方向）に回転する場合には、上記円筒面８から上記各ローラ３、３に、上記押圧方向と同方向の力が作用する。この結果、上記各ローラ３、３が上記円筒面８と上記カム面６との間の径方向に関する幅の狭い部分（図５の反時計方向側の部分）に向け変位し、当該部分にくさび状に食い込む。この結果、上記外輪１を内嵌固定した保持部材と上記軸２との間で回転力の伝達が自在（ロック状態）となり、これら両部材が同期して回転する様になる。尚、図７は、このロック状態での、ローラ３とばね４との状態を示している。
【０００９】
これに対し、上記軸２が上記押圧方向と反対方向（図５の時計方向）に回転する場合には、上記円筒面８から上記各ローラ３、３に、上記押圧方向と反対方向の力が作用する。この結果、上記各ローラ３、３が上記円筒面８と上記カム面６との間の径方向に関する幅の広い部分（図５の時計方向側の部分）に向け変位する傾向となる。又、この際に上記各ローラ３、３は、図８に示す様に、上記各ばね４、４を構成する押圧片１７、１７を撓ませる。図示の例では、これら各押圧片１７、１７の基部内側面に前記各突出部１４、１４を当接させる事により、これら各押圧片１７、１７のばね剛性を調節している。但し、ローラクラッチの構造によっては、上記各突出部１４、１４を省略する場合もある（例えば、特許文献２参照）。何れにしても、上述の様に幅の広い部分に向け変位した各ローラ３、３は、当該部分で転動並びに若干の変位自在となる。この結果、上記外輪１を内嵌固定した保持部材と上記軸２との間で回転力の伝達が不能（オーバラン状態）となり、これら両部材が相対回転する様になる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−１９６０９０号公報
【特許文献２】
特開２００２−１７４２７０号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ローラクラッチのロック状態では、図７に示す様に、ばね４を構成する押圧片１７、１７の撓み量が小さくなる。これに対し、オーバラン状態では、図８に示す様に、上記各押圧片１７、１７の撓み量が大きくなる。又、この様に各押圧片１７、１７が撓んだ状態では、上記ばね４を構成する各要素のうち、１対の折り返し部１８、１８で曲げ変形量が大きくなり、発生する曲げ応力も大きくなる。一方、運転時には、上述したロック状態とオーバラン状態との切り換えが交互に繰り返し行なわれる。この為、上記各折り返し部１８、１８には、この様な状態の切り換えに伴い、上述した曲げ応力に基づく大きな繰り返し応力が加わる。従って、特に、上記状態の切り換えが頻繁に行なわれる用途では、上記各折り返し部１８、１８が上記繰り返し応力によって塑性変形し、この結果、上記各押圧片１７、１７による押圧力が減少して、オーバラン状態からロック状態への切り換えが行なわれにくくなる可能性がある。
【００１２】
又、図９に示す様に、ばね４を構成する１対の折り返し部１８、１８の内側に突出部１４、１４（図６〜８）を設けない構造も、従来から知られている。この様な構造の場合、オーバラン状態では、同図に示す様に、上記ばね４を構成する基部１６が殆ど曲げ変形せず、１対の折り返し部１８、１８の曲げ変形量がより大きくなる為、上述の様にオーバラン状態からロック状態への切り換えが行なわれにくくなる可能性が、より大きくなる。
【００１３】
これに対し、オーバラン状態での上記各折り返し部１８、１８の曲げ変形量を小さくする事ができれば、これら各折り返し部１８、１８に加わる曲げ応力の最大値を小さくする事ができる為、これら各折り返し部１８、１８で塑性変形を生じにくくする事ができる。そこで、オーバラン状態での上記各折り返し部１８、１８の曲げ変形量を小さくすべく、図１０に示す様な構造を採用する事が考えられる。この図１０に示した構造の場合、保持器５ａは、上述の図９に示した構造と同様、ばね４を構成する１対の折り返し部１８、１８の内側に突出部１４、１４（図６〜８）を設けていない。これと共に、１対の後方支持板部１２ａ、１２ａの幅寸法Ｗを小さくする事により、これら各後方支持板部１２ａ、１２ａの片側面を、それぞればね４を構成する基部１６の他側面に対向させずに、上記各折り返し部１８、１８の外周面にのみ対向させている。この様な構造によれば、ローラクラッチのオーバラン時、同図に鎖線で示す様に、上記ばね４を構成する１対の押圧片１７、１７が撓んだ際に、上記基部１６の中央部を円周方向後方側に大きく曲げ変形させる事ができ、これに伴って、上記各折り返し部１８、１８の曲げ変形量を小さくする事ができる。
【００１４】
ところが、上述の図１０に示した構造の場合には、上記各後方支持板部１２ａ、１２ａが上記ばね４を、円周方向後方から、上記各折り返し部１８、１８部分でしか支持していない。この為、オーバラン時に上記ばね４がローラ３によって円周方向後方に押圧され、且つ、変形した際に、図１１に示す様に、このばね４が上記１対の後方支持板部１２ａ、１２ａ同士の間部分から円周方向後方に脱落する可能性がある。従って、この様にばね４が脱落すると言った不都合を生じる事のない、別の構造を実現する事が望まれる。
本発明のローラクラッチは、上述の様な事情に鑑みて発明したものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のローラクラッチは、外輪相当部材と、内輪相当部材と、カム面と、円筒面と、複数本のローラと、保持器と、複数のばねとを備える。
このうちの内輪相当部材は、上記外輪相当部材の内側にこの外輪相当部材と同心に配置されている。
又、上記カム面は、上記外輪相当部材の内周面と上記内輪相当部材の外周面とのうちの一方の周面に形成されている。
又、上記円筒面は、上記外輪相当部材の内周面と上記内輪相当部材の外周面とのうちの他方の周面に形成されている。
又、上記各ローラは、上記カム面と上記円筒面との間の円筒状空間内に設けられている。
又、上記保持器は、上記カム面を形成した部材に対する回転を不能として上記円筒状空間内に配置され、上記各ローラを転動並びに円周方向に関する若干の変位自在に保持する。
又、上記各ばねは、上記保持器と上記各ローラとの間に設けられ、これら各ローラを円周方向に関して同方向に押圧する。この様な各ばねは、金属板製で、上記保持器の軸方向に長い基部と、この基部の長さ方向の少なくとも片側部分を、この保持器の円周方向であるこの基部の厚さ方向片側に、この円周方向に関してこの基部と重畳するまで折り返して成る押圧片と、これら基部と押圧片との連続部に存在する折り返し部とを備えたものである。
更に、上記保持器は、上記各ばねを構成する基部の片側面を抑える為の第一抑え部と、この基部の他側面の両端部を抑える為の第二抑え部とを備えたものである。
【００１６】
特に、本発明のローラクラッチに於いては、上記第二抑え部の側面のうち、上記ばねを上記保持器に組み付けた状態で上記基部の他側面の両端部と対向する部分に、この基部の中央側に向かう程この基部の他側面から退避する方向に傾斜する傾斜部を設けている。
【００１７】
【作用】
上述の様に、本発明のローラクラッチの場合には、第二抑え部の側面のうち、ばねを構成する基部の他側面の両端部と対向する部分に、この基部の中央側に向かう程この基部の他側面から退避する方向に傾斜する傾斜部を設けている。この為、ローラクラッチのオーバラン時、ばねを構成する押圧片がローラに押圧されて撓んだ際に、上記基部の中間部を円周方向後方に大きく曲げ変形させる事ができる。そして、これに伴い、上記押圧片と上記基部との連続部に存在する折り返し部の曲げ変形量を小さくする事ができ、この折り返し部に加わる曲げ応力の最大値を小さくする事ができる。従って、運転中、ロック状態とオーバラン状態との切り換えに伴い、上記折り返し部に上記曲げ応力に基づく繰り返し応力が作用しても、この折り返し部で塑性変形を生じにくくする事ができる。この結果、ばねの押圧力が低下する事を防止できる。
【００１８】
更に、本発明の場合には、上記第二抑え部に設けた傾斜部が、上記ばねを構成する基部の他側面の両端部に対向している。この為、オーバラン時にこのばねがローラによって円周方向後方に押圧されて変形した場合でも、上記傾斜部により上記基部の他側面の両端部を抑える事ができる。従って、このばねが上記第二抑え部と第一抑え部とによる支持部から、円周方向後方に脱落する事を防止できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１〜２は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、第二抑え部である後方支持板部１２ｂ、１２ｂの形状を工夫した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図５〜８に示した従来構造とほぼ同様である為、重複する図示並びに説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分、並びに、上記従来構造と異なる部分を中心に説明する。
【００２０】
本例の場合、保持器５ｂは、ばね４を構成する１対の折り返し部１８、１８の内側に配置する突出部１４、１４（図６〜８参照）を設けていない。又、上記保持器５ｂを構成する１対の後方支持板部１２ｂ、１２ｂの片側面（図１〜２の上側面）で、上記ばね４を構成する基部１６の他側面（図１〜２の下側面）の両端部と対向する部分に、この基部１６の中央側に向かう程円周方向（図１〜２の上下方向）に関してこの基部１６から離れる方向に傾斜する傾斜部１９、１９を設けている。
【００２１】
上述の様に構成する本例のローラクラッチによれば、図２に示す様に、このローラクラッチのオーバラン時、上記ばね４を構成する１対の押圧片１７、１７がローラ３に押圧されて撓んだ際に、上記基部１６の中央部を円周方向後方（図１〜２の下方）側に大きく曲げ変形させる事ができる。そして、これに伴い、上記各押圧片１７、１７と上記基部１６との連続部に存在する折り返し部１８、１８の曲げ変形量を小さくする事ができ、これら各折り返し部１８、１８に加わる曲げ応力の最大値を小さくする事ができる。従って、運転中、図１に示すロック状態と図２に示すオーバラン状態との切り換えに伴い、上記各折り返し部１８、１８に上記曲げ応力に基づく繰り返し応力が作用しても、これら各折り返し部１８、１８で塑性変形を生じにくくする事ができる。この結果、上記ばね４の押圧力が低下する事を防止できる。尚、ローラクラッチのオーバラン時、上記基部１６の中央部が上述した様に大きく曲げ変形し易くなる様に、この基部１６の剛性を（必要な耐久性を確保しつつ）小さくするのが好ましい。
【００２２】
更に、本例の場合には、上記各後方支持板部１２ｂ、１２ｂに設けた傾斜部１９、１９が、上記基部１６の他側面の両端部に対向している。この為、オーバラン時に上記ばね４がローラ３によって円周方向後方に押圧されて変形し、前記保持器５ｂの軸方向（図１〜２の左右方向）に関する上記ばね４の長さ寸法が縮んだ場合でも、上記各傾斜部１９、１９により上記基部１６の他側面の両端部を抑える事ができる。従って、上記ばね４が上記１対の後方支持板部１２ｂ、１２ｂ同士の間部分から、円周方向後方に脱落する事を防止できる。
【００２３】
次に、図３〜４は、本発明の実施の形態の第２〜３例を示している。これら第２〜３例の場合には、ばね４ａ、４ｂを構成する押圧片１７ａ、１７ｂの先端部を、図３に示した第２例は外側に、図４に示した第３例は内側に、それぞれ折り曲げる事により、これら各押圧片１７ａ、１７ｂの先端部に、非尖鋭端である押圧部２０ａ、２０ｂを設けている。そして、この様な各押圧部２０ａ、２０ｂをローラ３の転動面に当接させる事により、エッジロードに基づく摩耗が生じるのを防止している。尚、上述の様な非尖鋭端である押圧部は、上述した様に押圧片の先端部を折り曲げて形成する他、この押圧片の先端部に切削加工や表面処理を施す事によって形成する事もできる。その他の部分の構成及び作用は、上述した第１例の場合と同様である。
【００２４】
又、本発明を実施する場合、ローラクラッチを構成するカム面と円筒面との径方向に関する配置は、上述した各実施の形態（前述した従来構造）の場合と逆にしても良い。更に、上記カム面及び円筒面を、ローラクラッチ専用の外輪又は内輪の周面に形成するか、或はこのローラクラッチを組み込むべき機械装置を構成する保持部材又は回転軸の周面に直接形成するかは、採用する構造により、適宜選択できる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明のローラクラッチは、以上に述べた様に構成され作用するので、ばねを構成する折り返し部で塑性変形を生じにくくする事ができ、このばねの押圧力が低下する事を防止できる。この為、ローラクラッチの機能を長期に亙り良好に維持する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態の第１例を示す、図７と同様の図。
【図２】 同じく、図８と同様の図。
【図３】 本発明の実施の形態の第２例を示す、図１と同様の図。
【図４】 同第３例を示す、図１と同様の図。
【図５】 従来のローラクラッチの１例を示す、部分断面図。
【図６】 保持器、ばね、及びローラのみを取り出した状態で示す部分斜視図。
【図７】 ローラクラッチのロック状態を、保持器、ばね、及びローラのみを取り出して、その一部を径方向外方から見た図。
【図８】 ローラクラッチのオーバラン状態を、保持器、ばね、及びローラのみを取り出して、その一部を径方向外方から見た図。
【図９】 従来のローラクラッチの第２例を示す、図８と同様の図。
【図１０】 本発明を完成させるのに先立って考えた構造を示す、図７〜８と同様の図。
【図１１】 ばねが保持器から脱落した状態を示す、図８と同様の図。
【符号の説明】
１ 外輪
２ 軸
３ ローラ
４、４ａ、４ｂ ばね
５、５ａ、５ｂ 保持器
６ カム面
７ 凹部
８ 円筒面
９ リム部
１０ 連結部
１１ 突片
１２、１２ａ、１２ｂ 後方支持板部
１３ 前方支持板部
１４ 突出部
１５ ポケット
１６ 基部
１７、１７ａ、１７ｂ 押圧片
１８ 折り返し部
１９ 傾斜部
２０ａ、２０ｂ 押圧部

Claims (1)

1. 外輪相当部材と、この外輪相当部材の内側にこの外輪相当部材と同心に配置された内輪相当部材と、これら外輪相当部材の内周面と内輪相当部材の外周面とのうちの一方の周面に形成された、円周方向に亙る凹凸であるカム面と、同じく他方の周面に形成された円筒面と、これらカム面と円筒面との間の円筒状空間内に設けられた複数本のローラと、このカム面を形成した部材に対する回転を不能として上記円筒状空間内に配置され、上記各ローラを転動並びに円周方向に関する若干の変位自在に保持する保持器と、この保持器と上記各ローラとの間に設けられ、これら各ローラを円周方向に関して同方向に押圧するばねとを備え、このうちの各ばねは、金属板製で、上記保持器の軸方向に長い基部と、この基部の長さ方向の少なくとも片側部分を、この保持器の円周方向であるこの基部の厚さ方向片側に、この厚さ方向に関してこの基部と重畳するまで折り返して成る押圧片と、これら基部と押圧片との連続部に存在する折り返し部とを備えたものであり、上記保持器は、上記各ばねを構成する基部の片側面を抑える為の第一抑え部と、この基部の他側面の両端部を抑える為の第二抑え部とを備えたものであるローラクラッチに於いて、上記第二抑え部の側面のうち、上記ばねを上記保持器に組み付けた状態で上記基部の他側面の両端部と対向する部分に、この基部の中央側に向かう程この基部の他側面から退避する方向に傾斜する傾斜部を設けた事を特徴とするローラクラッチ。

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