JP4437027B2 - 回転作動型ワンウェイクラッチ - Google Patents

Description

本発明は、自動二輪車、スノーモービル等に使用され、所定の回転数以上になって初めてワンウェイクラッチの機能を発揮する回転作動型ワンウェイクラッチに関する。

一般に、ワンウェイクラッチは、相対回転する外輪及び内輪を有し、外輪と内輪との間でトルクを伝達するスプラグやローラなどが外輪または内輪の軌道面に設けたカム面に噛み合うことで、一方向のみに回転トルクを伝達している。また、逆方向では空転する構成となっている。

このようなワンウェイクラッチの中で、内輪または外輪に設けたポケット（凹所）にローラを配置し、回転方向によって、ローラがポケットの楔部分に係合する楔作用により回転をロックする構成となっているものが知られている。

例えば、特許文献１は、外輪（アウターレース）と入力カップリングとの間にローラ及び補助ローラを配置して、所定回転数以上になると、遠心力で補助ローラがローラをカム面の係合可能な位置に押圧する。この押圧力により、ローラと外内輪がロックできる状態となり、外内輪が噛合方向に相対回転しようとすると楔作用が働いて回転がロックされる構成を開示している。

この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
特開昭５２−１０００４５号公報（第２−３頁、第３図等）

特許文献１では、錘の作動範囲を決定する長穴が外輪とは別体に設けられているため、装置の所望の寸法精度を得るのが困難であり、また部品点数も多くなる。また、補助ローラが長穴に引っかかる虞があり、ローラを押圧するプレートや抱持片といった部品が必要であり、スプリングの設置スペースを要求されるので装置の径を小さくするには限りがある。

また、ローラを付勢するスプリングにコイルスプリングが設けられているが、コイルスプリングでは限られたスペースでばね定数を小さく設定することが困難であり、その場合価格も若干割高（アコーデオンスプリングに比べると）となる。

さらに、本製品を自動二輪車に用いる場合には、約１００００ｒｐｍもの高速回転下で使用されることになるが、このような状況では錘体に加わる遠心力が課題になるため、保持器に曲げ加工を施して形成された錘作動面がめくれ上がってしまう虞がある。

そこで、本発明は、このような高速回転下での使用に耐え得る強度を確保できるとともに、部品点数を削減でき、安価で、ばね定数を小さく設定でき、寸法精度が得やすく、錘が引っかかる虞が無く、省スペースでも設計可能な構造の回転作動型ワンウェイクラッチクラッチを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の回転作動型ワンウェイクラッチは、
内周に円筒面を有する外輪及び外周にカム面が形成された内輪を同軸上に配置し、前記外内輪間にトルク伝達を行う転動体と、遠心力を受けて前記転動体を係合方向に押圧する錘体、及び前記転動体を非係合方向に付勢する付勢スプリングとを有し、さらに前記錘体の作動を案内する錘作動面を有する保持器を備えた回転作動型ワンウェイクラッチにおいて、
前記保持器、または前記保持器を構成する一つの部材には前記錘作動面を形成する柱部が設けられており、前記柱部の先端には相手部材とのかしめに供される爪が設けられていることを特徴としている。

本発明の回転作動型ワンウェイクラッチは、以下のような効果を奏する。
高速回転下での使用に耐え得る強度を確保できるとともに、部品点数を削減するとともに、安価で、ばね定数を小さく設定でき、寸法精度が得やすく、錘が引っかかる虞が無く、省スペースでも設計可能な構造の回転作動型ワンウェイクラッチクラッチを提供できる。

保持器は、曲げ加工を施した２つの部材（第１プレート、第２プレート）から構成され、錘作動面は第２プレートの第２柱部に形成し、その先端に爪を設ける。爪を第１プレートに設けたかしめ用穴にかしめて両プレートを結合する。

本明細書において、「回転作動型」とは、上記所定の回転数を越えた範囲での回転時において、ワンウェイクラッチとしての機能が確実に作動するという意味であるが、低速回転域から所定の回転数以下の回転でも、ワンウェイクラッチとして機能する場合がある。

また、本明細書において、「錘作動面」とは、遠心力を受けた錘体が、この面に沿って外径側へ転動または滑ることにより案内される面であり、ローラに接触押圧し、ローラを噛合い位置まで移動させるために設けられている。「錘作動面」は外径方向に向かってポケットの周方向幅が徐々に狭まるように傾斜していることが好ましい。

以下、本発明の各実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。図面中、同一部分は同一符号にて示してある。

図１は、本発明の回転作動型ワンウェイクラッチ２０の正面図であり、図２は、その軸方向断面図である。回転作動型ワンウェイクラッチ２０は、内周にスプライン２ａが刻設され、駆動軸（不図示）に嵌合する中空の軸である内輪２と、内輪２の半径方向外側で同軸上に、かつ内輪２と相対回転自在に配置された外輪３とからなっている。説明の便宜上、本明細書においては、以下「回転作動型ワンウェイクラッチ」を単に「ワンウェイクラッチ」と称する。

図１において、内輪２の外周部には、外輪３の内周面３ａに対して開口した複数のポケット９が円周方向等分に設けられている。各ポケット９はその内周面の一部にカム面６が形成され、またほぼ円筒形のローラ７とほぼ円筒形の錘体８とが配置されている。ポケット９には、更にローラ７をカム面６の深さの深い方向、即ち、カム面６と外輪３の円筒状内周面との間でローラ７が噛み合わず、ワンウェイクラッチ２０が空転する、非係合方向へ付勢する付勢スプリング５が設けられている。錘体８は、内輪２の外周面に設けた凹部１１に収容されている。

図２は、内輪２、外輪３、保持器４の関係を示す軸方向断面図であり、保持器４が、第１プレート３０と第２プレート４０とで構成されていることが分かる。

図３は、非回転〜低速回転時（域）でのワンウェイクラッチ２０の作動を説明する図である。非回転〜低速回転時（域）では、錘体８は凹部１１の内径側に位置してローラ７と接し、ローラ７はアコーデオンスプリング５によって、非係合方向に押圧されている。

その後、内輪２が回転し、所定回転数以上の高速で回転するようになると遠心力を受けた錘体８が錘作動面２１に沿って外径側へ転動または滑りながら移動して、ローラ７をカム面６の噛合い位置へ移動させ、外輪３が内輪２に対して図中時計方向に先行して回転するとトルク伝達が行われる仕組みになっている。

次に、本発明で用いられる保持器４について、図４及び図５により説明する。図４は、本発明の保持器４の第１プレート３０の展開図であり、図５は、保持器４の第２プレート４０の展開図である。

本発明では、保持器４は、曲げ加工を施した板状の鋼板を打抜いて第１及び第２プレートとして形成する。図４に示すように、第１プレート３０は、ほぼ環状の本体３６から、外径方向に延在する複数の凸部から構成される。凸部は、第１柱部３２及びアコーデオンスプリング５の取り付け用の孔３１とからなる。

本体３６には、更に後述の第２プレート４０との結合のための加締め用穴３４が設けられている。また、本体３６の内径方向には、保持器４を内輪２に固定するため２つの係合舌部３５が設けられている。上述の凸部、加締め用穴３４、係合舌部３５は、保持器に加わる応力を分散させ、局部的に集中する応力を抑制するため、それぞれ周方向等分に配置することが好ましい。係合舌部３５は、内輪２の凹溝１５（図１参照）に嵌合して、保持器全体を内輪２に固定する。

図５に示すように、第２プレート４０は、ほぼ環状の本体４６から、外径方向に延在する複数の凸部から構成される。凸部は、第２柱部４２及び加締め用の突起、すなわち爪４１とからなり、第２柱部４２には爪４１と錘作動面２１が形成されている。

上述のように、第１のプレート３０と第２のプレート４０とからなる保持器４は、以下のように組み立てられる。錘作動面２１を有する第２プレート４０の第２柱部４２に形成し、先端に設けた爪４１を、第１プレート３０に設けたかしめ用穴３４に嵌合して加締めることで両プレートを結合する。結合後の保持器４は、図１及び図２に示してある。

爪４１は、ワンウェイクラッチ２０の正面からみて（図１）錘作動面２１が形成された位置、またはより外径側に設ける。このような構成にすることによって、錘体８から直接力を受ける箇所の近くを固定することができるので、錘作動面２１から受ける曲げモーメントが少なくなる。

図６及び図７は、保持器４とアコーデオンスプリング５との関係を示しており、図６は本発明において内径側から見たポケット部の概略図であり、図７は本発明におけるアコーデオンスプリング取付け部分の正面図である。

図６に示すように、アコーデオンスプリング５は先端部分がローラ７を押圧する接合部１６となっており、根元部分が取付け部１７となっている。この取付け部１７で第１柱部３２を挟持することによってアコーデオンスプリング５が保持器４０に固定される。またこの取付け部１７を切欠いて形成された舌片１８を孔３１に係合させることでアコーデオンスプリング５がより強固に固定され、脱落が防止できる。

アコーデオンスプリング５の取付け部１７の正面側の状態は図７に示されており、保持器４の第１プレート３０の孔３１に取り付け部１７の先端の舌片１８が嵌合していることが分かる。また、内輪２を鋼材とするのに対して、保持器４を合成樹脂、アルミニウム等にすることができるので、ワンウェイクラッチを軽量化することができる。また、これに付随して加工コストを低減できる。

尚、錘体は、鋼材、銅、鋼合金、アルミニウム、合成樹脂等の材料から成形することが考えられるが、鋼等の比重の大きいものを用いると単位体積あたりに受ける遠心力が大きくなるので、装置のサイズが小さく且つ低速回転時においても噛合い可能な状態が得られ、また錘体８の径を小さくすることが可能となる。

以上説明した各実施例ではポケットに配置される転動体としての円筒形のローラを示したが、これは球体であっても良い。また、錘体についても、円筒形のローラではなく球体であってもよい。更に、転動体と錘体との組み合わせについても、両者ともローラ、両者とも球体、いずれか一方がローラで、他方が球体であってもよい。

また、各実施例では、ポケットは円周方向に複数箇所設けられているが、この数は必要なトルク容量などに応じて任意に変更でき、８箇所以外でもよく、例えば、４箇所や６箇所でも良い。しかしながら、個数にかかわらずポケットは円周方向等配分に設けることが好ましい。トルク伝達時に内輪がローラから受ける反力を分散させることができるため、内輪の耐久性が向上し、また外内輪を支持する不図示の軸受に過剰な力が加わることを防止することができる。

また、上述の実施例では、ローラと錘体の直径がほぼ同じ大きさであるが、必ずしも同じ大きさにする必要はないが、使用条件（例えば、作動時の回転数の範囲）によって、任意に設定することができる。

本発明は、自動二輪車やスノーモービル以外の車両、すなわち四輪自動車などに用いることも可能である。

本発明の回転作動型ワンウェイクラッチの正面図である。 本発明の回転作動型ワンウェイクラッチの軸方向断面図である。 本発明において非回転〜低速回転時のローラと錘体の状態を示した図である。 本発明の保持器（第１プレート）の展開図である。 本発明の保持器（第２プレート）の展開図である。 本発明において内径側から見たポケット部の概略図である。 本発明におけるアコーデオンスプリング取付け部分の正面図である。

符号の説明

２ 内輪
３ 外輪
４ 保持器
５ アコーデオンスプリング
６ カム面
７ ローラ
８ 錘体
９ ポケット
２０ 回転作動型ワンウェイクラッチ
４１ 爪
３２ 第１柱部
４２ 第２柱部

Claims (2)

1. 内周に円筒面を有する外輪及び外周にカム面が形成された内輪を同軸上に配置し、前記外内輪間にトルク伝達を行う転動体と、遠心力を受けて前記転動体を係合方向に押圧する錘体、及び前記転動体を非係合方向に付勢する付勢スプリングとを有し、さらに前記錘体の作動を案内する錘作動面を有する保持器を備えた回転作動型ワンウェイクラッチにおいて、
   前記保持器、または前記保持器を構成する一つの部材には前記錘作動面を形成する柱部が設けられており、前記柱部の先端には相手部材とのかしめに供される爪が設けられていることを特徴とする回転作動型ワンウェイクラッチ。
2. 前記爪は前記錘作動面と同位置または前記錘作動面より外径側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の回転作動型ワンウェイクラッチ。
   

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