JP4562368B2

JP4562368B2 - 回転作動型ワンウェイクラッチ

Info

Publication number: JP4562368B2
Application number: JP2003344577A
Authority: JP
Inventors: 和彦村松
Original assignee: Ｎｓｋワーナー株式会社
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-10-02
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2023-10-02
Also published as: JP2004316885A

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ると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）に設けた凹所にローラを配置して、外輪が時計方向に回転した場合、ローラが楔作用により凹所でロックされ、内輪に対して外輪の回転をロックする構成を開示している。

また、特許文献２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押圧する。この押圧力により、所定方向に回転すると楔作用でローラがロックすることが可能となり、ワンウェイクラッチの機能を発揮す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。
特公昭５３−８０１９号公報（第１−２頁、第１図等）特開昭５２−１０００４５号公報（第２−３頁、第３図等）

特許文献１に開示されているものは、ローラを用いた一般的なワンウェイクラッチであり、回転数に応じてロックする構成となっていない。

また、特許文献２は、回転数に応じてロックする構成を開示している。しかしながら、補助ローラの作動範囲を決定する長孔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、補助ローラが長孔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が要求されるので装置の径を小さくするには限りがある。

さらに、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、アコーデオンスプリング等に比べて、価格的にも割高となる虞がある。

そこで、本発明は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、錘体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、
内周円筒面を有する外輪と、カム面が形成された内輪と、前記外内輪間のトルク伝達を行う転動体、前記転動体を付勢する付勢スプリング、及び遠心力を受けて前記付勢スプリングの付勢力に抗しつつ前記転動体を係合方向へ押圧する錘体を備えた回転作動型ワンウェイクラッチにおいて、前記錘体の作動範囲を制限する係止部が設けられていることを特徴としている。

また、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、
内周円筒面を有する外輪と、カム面が形成された内輪と、前記外内輪間のトルク伝達を行う転動体、前記転動体を付勢する付勢スプリング、及び遠心力を受けて前記付勢スプリングの付勢力に抗しつつ前記転動体を係合方向へ押圧する錘体を備えた回転作動型ワンウェイクラッチにおいて、前記転動体、錘体、付勢スプリングのうち少なくとも一つを保持する保持器が設けられており、前記保持器には前記外内輪間を支持する軸受部が設けられていることを特徴としている。

また、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、
内周円筒面を有する外輪と、カム面が形成された内輪と、前記外内輪間のトルク伝達を行う転動体、前記転動体を付勢する付勢スプリング、及び遠心力を受けて前記付勢スプリングの付勢力に抗しつつ前記転動体を係合方向へ押圧する錘体を備えた回転作動型ワンウェイクラッチにおいて、前記転動体、錘体、付勢スプリングのうち少なくとも一つを保持する保持器が設けられており、前記保持器と内輪との相対回動を防止する回り止め機構が設けられていることを特徴としている。

また、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、
内周円筒面を有する外輪と、カム面が形成された内輪と、前記外内輪間のトルク伝達を行う転動体、前記転動体を付勢する付勢スプリング、及び遠心力を受けて前記付勢スプリングの付勢力に抗しつつ前記転動体を係合方向へ押圧する錘体を備えた回転作動型ワンウェイクラッチにおいて、前記転動体、錘体、付勢スプリングのうち少なくとも一つを保持する樹脂製の保持器が設けられていることを特徴としている。

本発明によれば、以下のような効果が得られる。
付勢スプリングが転動体をカム面との非係合方向へ付勢しており、ポケットには、遠心力を受けて付勢スプリングの付勢力に抗しつつ転動体をカム面との係合方向へ押圧する錘体が配置されているので、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、錘体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を提供できる。

また、各請求項毎に得られる特有の効果は以下の通りである。
請求項１及び６の構成によれば、過大トルクを受けた直後、錘体がカム面側に飛び出してしまい、錘作動面側に戻らなくなるという誤動作を防止することができる。
請求項２、３、７及び８の構成によれば、別体の軸受部品などを用いなくても内外輪を同心に保つことができる。
請求項４、９及び１２の構成によれば、保持器の位置決め、及び周方向の位置ずれを防止できる。
請求項５及び１０の構成によれば、錘体との摩擦抵抗が比較的少ないので、作動がスムーズになる。また、装置全体を軽くすることができる。
請求項１１の構成によれば、錘体の作動がスムーズになる。
請求項１３の構成によれば、錘体の欠品確認を容易に行うことができる。

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、「所定の回転数」は、錘体の質量や錘体の内輪中心からの距離、錘作動面の傾斜角度によって、任意に決定されるものである。

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。

本発明の第１実施例を説明する。図１は、第１実施例を示す回転作動型ワンウェイクラッチ３０の正面図であり、図２は、第１実施例の外径側から見たポケット部の概略図である。回転作動型ワンウェイクラッチ３０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。

第１実施例では、ワンウェイクラッチ部を構成するローラ、錘体、アコーデオンスプリングなどを収容するポケットを内輪２の外周面と保持器３２に設けた窓部４３とで構成する。

外輪３と内輪２との間に配置されるほぼ環状の保持器３２は、保持器本体であり、保持器３２の軸方向端面にはほぼ環状の支持プレート３４が設けられている。支持プレート３４は、保持器結合部３３により、保持器３２に固定される。

図１、図２及び図４に示すように、保持器３２の外輪３側には、外輪３の内周面３ａ（図９−図１１参照）に摺擦可能な軸受部２０が設けられている。軸受部２０は、内輪２と外輪３とを同心に支持する機能を有する。また、周方向に所定の長さを有する軸受部２０は、窓部４３間に円周方向等分に設けられている。

保持器３２に周方向等分に設けられた窓部４３には、ほぼ接線方向からローラ３７を付勢するアコーデオンスプリング３５、外輪３と内輪２との間でトルクを伝達するローラ３７、ローラ３７に作用してローラ３７を噛合方向へ押圧する錘体３８が配置されている。錘体３８が作用してないとき、錘体３８の一部は内輪２の外周面に設けられた凹部３１に収まっている。支持プレート３４の内周縁は、この凹部３１より外径側に位置していて、錘体３８の一部が見えるように連通部６が形成されている。この連通部６によって、装置（回転作動型ワンウェイクラッチ）の組み立て後、錘体３８の有無を視認により容易に確認することができ、欠品確認が容易になる。

保持器３２には径方向断面がほぼコの字状の凹部３６が設けられ、アコーデオンスプリング３５のローラ３７に付勢力を与える端部と反対の端部がこの凹部３６（図４参照）に嵌合し、保持されている。

図２から分かるように、保持器３２の窓部４３は、保持器３２を軸方向に刳り貫き、壁部を残して形成される。窓部４３の軸方向の開放端は、前述の支持プレート３４により閉じられている。従って、窓部４３に収容されるアコーデオンスプリング３５、ローラ３７、錘体３８は、保持器３２の壁と支持プレート３４とにより軸方向に保持され、また外輪３と内輪２とにより半径方向に保持され、窓部４３から逸脱することはない。

図３は、回転作動型ワンウェイクラッチ３０の軸方向断面図である。保持器３２に対して支持プレート３４が保持器結合部３３により固定されていることが分かる。また、ローラ３７が、保持器３２の壁部と支持プレート３４との間で微小なクリアランスを有し、軸方向に支持されていることも分かる。

次に、第１実施例の回転作動型ワンウェイクラッチ３０の動作について、図４〜図６を用いて説明する。図４は、第１実施例において非回転〜低速回転時のローラと錘体の状態を示した図であり、図５は、第１実施例の作動時（噛合い時）のローラと錘体の状態を示した図であり、図６は、第１実施例の偏芯時（オーバートルクを受けたとき）のローラと錘体の状態を示した図である。

ここで、図４を参照して、第１実施例の構成をより詳細に説明する。保持器３２は、内輪２の外周面に周方向等分に設けた複数の凹溝４５に嵌合する複数の凸部４４を備えている。凸部４４が凹溝４５に嵌合しているため、保持器３２と内輪２とは相対回転をしない構成になっている。すなわち、凹溝４５と凸部４４とで、保持器３２と内輪２との相対回動を防止する回り止め機構を構成している。

保持器３２の窓部４３の一方の側面には錘作動面４０が形成されており、錘体３８が遠心力を受けるとこの面に沿って外径側へ移動し、ローラ３７に接触押圧し、ローラ３７を噛合い位置まで移動させる。このとき、ローラ３７自身が受ける遠心力に加えて錘体３８が受ける遠心力もローラ３７に加えられる。この錘作動面４０の外径側には錘体３８の作動範囲を制限する錘係止部４１が設けられており、錘体３８はそれ以上外径側へ移動できないようになっている。この錘係止部４１は、保持器３２と内輪２の外周面の間を幅狭にすることによって構成されている。更に、その外径側にはローラ３７の錘体３８方向への作動範囲を制限するローラ係止部４２（転動体係止部）が設けられている。錘作動面４０、錘係止部４１、ローラ係止部４２は、実施例では連続的に設けられているが、必ずしも連続的に形成する必要はない。

保持器３２の錘作動面４０、錘係止部４１、ローラ係止部４２が設けられた部分に対向した、内輪２の外周面には、錘体３８の一部が嵌合する凹部３１が設けられ、この凹部３１に隣接して、ローラ３７のトルク伝達面であるカム面４７が形成され、カム面４７の更に外径側であって、カム面４７の凹部３１の反対側部分には、カム面よりも大きく傾斜した非楔作用面４６が形成されている。凹部３１、カム面４７、非楔作用面４６は、実施例では連続的に設けられているが、必ずしも連続的に形成する必要はない。

図４に示すように、非回転〜低速回転時（域）では、錘体３８は凹部３１の内径側に位置してローラ３７と接し、ローラ３７はアコーデオンスプリング３５によってローラ係止部４２に押し当てられた状態となっている。その後、内輪２が回転し、その回転が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３８が外径側へ移動して、ローラ３７をカム面４７の噛合い位置へ移動させる。この状態で内輪２が外輪３に対して図中反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。この作動時の状態を図５に示している。

更に、ローラ３７が過大トルクを受けた場合には、図６に示すように、ローラ３７が非楔作用面４６に移動しトルクを逃がすことができるようになっている。尚、このとき錘体３８は錘係止部４１によってカム面４７側への移動が制限される。従って、ローラ３７はアコーデオンスプリング３５側に移動し、錘係止部４１によって移動を制限された錘体３８との接触が絶たれる。

本実施例の保持器３２は主に樹脂製であり、ローラ３７は主に金属製であるため、保持器３２を金属で構成した場合と比べて、保持器３２とローラ３７との間の摩擦係数は低くなり、ローラ３７の作動が滑らかになる。また、軽量化も可能となる。保持器３２は鋳物、アルミニウムなどで構成することもできる。

次に、図７−１５を参照して、本発明の第２実施例を説明する。第２実施例は、錘体３８、ローラ３７、アコーデオンスプリング３５の位置関係及び動作については上述の第１実施例とほぼ同様である。第２実施例では、保持器の形態が第１及び第１実施例と大きく異なる。

本実施例で用いられる保持器について、図１２及び図１３により説明する。図１２は、第２実施例の保持器５０の第１プレート６０の展開図であり、図１３は、第２実施例の保持器５０の第２プレート７０の展開図である。

本実施例では、保持器５０は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１２は、第１プレート６０の展開図であり、第１プレート６０は、ほぼ環状の本体６６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５１及びアコーデオンスプリング３５取り付け用の孔６２とからなる。

本体６６には、更に後述の第２プレート７０との結合のための加締め用穴６４が設けられている。また、本体６６の内径方向には、保持器５０を内輪２に固定するため２つの係合舌部６５が設けられている。上述の加締め用穴６４、係合舌部６５は、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６５は、内輪２の凹溝５４に嵌合して、保持器全体内輪２に固定する。すなわち、凹溝５４と係合舌部６５とで、保持器５０と内輪２との相対回動を防止する回り止め機構を構成している。

図１３は、第１プレート７０の展開図であり、第２プレート７０は、ほぼ環状の本体７５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７２及び加締め用の突起７１とからなり、第２柱部７２と突起７１との間には、後述の錘作動面５２が形成されている。

本体７５の内径方向には、保持器５０を内輪２に固定するため２つの係合舌部７４が設けられている。上述の凸部、係合舌部６５は、それぞれ周方向等分に配置することが好ましい。以上説明した第１プレート６０と第２プレート７０とに曲げ加工を施して所定の形状を得た上で、両プレートを結合することで本実施例の保持器５０（図７及び図８参照）を得る。

次に、図７−図１１を参照して、第２実施例の回転作動型ワンウェイクラッチ８０の詳細を説明する。図７は、第２実施例を示す回転作動型ワンウェイクラッチ８０の正面図であり、図８は、第２実施例を示す回転作動型ワンウェイクラッチ８０の軸方向断面図である。また、図９は、第２実施例において非回転〜低速回転時のローラと錘体の状態を示した図であり、図１０は、第２実施例の作動時（噛合い時）のローラと錘体の状態を示した図であり、図１１は、第２実施例の偏芯時（オーバートルクを受けたとき）ローラと錘体の状態を示した図である。

図７において、内輪２の外周面に設けられたカム面４７、非楔作用面４６（図９−図１１）は前述の第１実施例とほぼ同じである。第２実施例と前記第１及び第１実施例との違いは、錘体３８の作用面などが、保持器５０を構成する第１または第２のプレートに設けられた凸部に形成されている点である。

第２プレート７０の加締め用突起７１が、第１プレート６０の加締め用穴６４に嵌合して加締められることで、結合部分５３により保持器５０が形成される。第２プレート７０の凸部は、折り曲げられて、外輪３の内周に位置し、径方向に対して所定の傾斜を持った錘作動面５２と、錘係止部５５とが形成される。この錘係止部５５は、保持器５０と内輪２の外周面の間を幅狭にすることによって構成されている。

図８は、図７の軸方向断面図であり、保持器５０が第１プレート６０と第２プレート７０からなることが分かる。

次に、図９−図１１を参照して、第２実施例の回転作動型ワンウェイクラッチ８０の作動を説明する。基本的な作動は、第１実施例と同じである。図９に示すように、非回転〜低速回転時（域）では、錘体３８は凹部３１の内径側に位置して、ローラ３７はアコーデオンスプリング３５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、その回転が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３８が錘作動面５２に沿って外径側へ移動して、ローラ３７をカム面４７の噛合い位置へ移動させ、内輪２が外輪３に対して図中反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。この作動時の状態を図１０に示している。

更に、ローラ３７が過大トルクを受けた場合には、図１１に示すように、ローラ３７が非楔作用面４６に移動しトルクを逃がすことができるようになっている。尚、このとき錘体３８は錘係止部５５に阻まれ、カム面４７側への移動が制限される。従って、ローラ３７はアコーデオンスプリング３５側に移動し、錘係止部５５によって移動を制限された錘体３８との接触が絶たれる。尚、外輪３の内周面３ａは、非偏芯時には３ｂの位置に変位している。

ここで、保持器５０とアコーデオンスプリング３５との関係は、以下の通りである。図１４は、第２実施例の外径側から見たポケット部の概略図である。図１５は、第２実施例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１４に示すように、アコーデオンスプリング３５は先端部分がローラ３７を押圧する接合部５８となっており、根元部分が取付け部５７となっている。この取付け部５７で第１柱部５１を挟持することによってアコーデオンスプリング３５が保持器５０に固定される。またこの取付け部を切欠いて形成された舌片５６を孔６２に係合させることでアコーデオンスプリング３５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３５の取付け部５７の取り付け状態は図１５に示されており、保持器の第１プレート６０の孔６２に取り付け部５７の先端の舌片５６が嵌合していることが分かる。第２実施例によれば、保持器５０を鋼材、合成樹脂、アルミニウム等にすることができる。また、第１実施例の保持器よりも全体的に薄肉に成形できるので、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。

以上説明した各実施例では、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３８の径を小さくすることが可能となる。

尚、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。

また、第１及び第２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。

本発明の回転作動型ワンウェイクラッチは、自動二輪車、スノーモービル等だけでなく、四輪自動車などにも適用することが可能である。

本発明の第１実施例を示す回転作動型ワンウェイクラッチの正面図である。本発明の第１実施例の外径側から見たポケット部の概略図である。本発明の第１実施例を示す回転作動型ワンウェイクラッチの軸方向断面図である。本発明の第１実施例において非回転〜低速回転時のローラと錘体の状態を示した図である。本発明の第１実施例の作動時（噛合い時）のローラと錘体の状態を示した図である。本発明の第１実施例の偏芯時（オーバートルクを受けたとき）のローラと錘体の状態を示した図である。本発明の第２実施例を示す回転作動型ワンウェイクラッチの正面図である。本発明の第２実施例を示す回転作動型ワンウェイクラッチの軸方向断面図である。本発明の第２実施例において非回転〜低速回転時のローラと錘体の状態を示した図である。本発明の第２実施例の作動時（噛合い時）のローラと錘体の状態を示した図である。本発明の第２実施例の偏芯時（オーバートルクを受けたとき）ローラと錘体の状態を示した図である。本発明の第２実施例の保持器（第１プレート）の展開図である。本発明の第２実施例の保持器（第２プレート）の展開図である。本発明の第２実施例の外径側から見たポケット部の概略図である。本発明の第２実施例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

３０，８０回転作動型ワンウェイクラッチ
２内輪
３外輪
３５アコーデオンスプリング
３７転動体（ローラ）
３８錘体
４０錘作動面
４７カム面

Claims

内周円筒面を有する外輪と、カム面が形成された内輪と、前記外内輪間のトルク伝達を行う転動体、前記転動体を付勢する付勢スプリング、及び遠心力を受けて前記付勢スプリングの付勢力に抗しつつ前記転動体を係合方向へ押圧する錘体を備えた回転作動型ワンウェイクラッチにおいて、
前記錘体を保持する保持器が設けられ、前記保持器には前記錘体を案内する錘作動面と、前記錘作動面の外径側に設けられ、前記錘体の外径方向への移動を制限する錘係止部と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。
前記保持器は更に、前記転動体と前記付勢スプリングのいずれか一つを保持し、前記外内輪間を支持する軸受部を有す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。
前記保持器には前記転動体、前記錘体、前記付勢スプリングのうち少なくとも一つを位置決めする複数の窓部が形成されており、前記各々の窓部と窓部の間に前記軸受部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の回転作動型ワンウェイクラッチ。
前記保持器と前記内輪との相対回動を防止する回り止め機構が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転作動型ワンウェイクラッチ。
前記保持器は樹脂製であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回転作動型ワンウェイクラッチ。
前記保持器の窓部と前記内輪の外周面とによって形成され、前記錘体、前記転動体または前記付勢スプリングの少なくとも一つが収容されたポケットが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の回転作動型ワンウェイクラッチ。
前記内輪の外周には軸方向に延びる凹溝が設けられており、一方前記保持器内周の前記凹溝に対応する位置には凸部が形成されていて、前記凹部に前記凸部を嵌め合わせることによって、前記保持器が前記内輪に取付けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の回転作動型ワンウェイクラッチ。
非回転時に前記錘体を外部から視認可能な連通部を前記内輪に設けたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の回転作動型ワンウェイクラッチ。