JP4562369B2

JP4562369B2 - 回転作動型ワンウェイクラッチ

Info

Publication number: JP4562369B2
Application number: JP2003344618A
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: JP2004316887A

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。

発明の背景

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が発揮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内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、前記錘体の作動を案内する錘作動面が設けられていることを特徴としている。

また、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の少なくとも一つを収容するポケットが設けられていることを特徴としている。

更にまた、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、前記付勢スプリングはアコーデオンスプリングであることを特徴としている。

更にまた、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、前記カム面の浅い部分に連続した非楔作用面が形成されていることを特徴としている。

更にまた、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、前記転動体は円筒状のローラであることを特徴としている。

また、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、前記錘体は円筒状のローラであることを特徴としている。

また、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、前記付勢スプリングを保持する保持器が設けられていることを特徴としている。

更にまた、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、前記外輪と内輪との間を支持する軸受機構が設けられていることを特徴としている。

以上説明した、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、２、１１−１２、２２及び２６に記載の発明によれば、錘体の作動をスムーズにすることができる。
請求項３、１０、１３、２１、２３乃至２５に記載の発明によれば、装置の部品点数を削減することができる。
請求項４及び１４に記載の発明によれば、ばね定数の設定を容易に行うことができ、また装置を安価に製造できる。
請求項５及び１５に記載の発明によれば、転動体に過大なトルクが加わった場合の装置の破損を防止できる。

請求項１６に記載の発明によれば、負荷可能なトルクを大きく設定することができる。また、形状が簡単で加工が容易となる。
請求項６及び１７に記載の発明によれば、形状が簡単で加工が容易な錘体を得ることができる。
請求項７及び１８に記載の発明によれば、付勢スプリングを内輪等に直接取り付ける場合よりも加工が容易かつ安価である。
請求項８及び１９に記載の発明によれば、保持器の位置ずれを防止することができる。
請求項９及び２０に記載の発明によれば、外内輪間のクリアランスが適正に保たれるため、振動等の影響を受けた場合であっても、噛合い動作を確実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り、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った軸方向断面図である。回転作動型ワンウェイクラッチ１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。また、図１及び２の双方に示すように、保持器４の内周には軸方向に延びる係合舌２６が設けられており、内輪２の内周に設けられた凹溝２５に嵌合し、内輪２に固定されている。

図３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。ポケット９の間の内輪２の外周面は、外輪３の内周面３ａに対して摺擦する軸受部１３となっている。

各ポケット９はその内周面の一部にカム面１１（図３及び図４参照）が形成され、またトルク伝達を行う転動体であり、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１１の深さの深い方向、即ち、カム面１１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１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。

付勢スプリング５にはアコーデオンスプリングが用いられており、図５に詳細を示すように、保持器柱部１０の返し部分１４を付勢スプリング５の取付け部１５で挟むことによって、付勢スプリング５は、保持器４の保持器柱部１０に取り付けられている。付勢スプリング５の取り付け部１５と反対側の一端は、ローラ７を押圧するための押圧部１６となっている。尚、付勢スプリング５として、コイルスプリングなどを用いることもできるが、本明細書（０００９）段落で述べた理由で、アコーデオンスプリングを用いることが好ましい。

図２は、内輪２、外輪３、付勢スプリング５の関係を示す軸方向断面図であり、付勢スプリング５は保持器４に保持されていることを示している。

次に、図３及び図４を用いて、本実施例の回転作動型ワンウェイクラッチ１の動作を説明する。図３は図１の要部を示す正面図であり、ローラの噛合い前（非係合時）の状態を示しており、図４は図1の要部を示す正面図であり、ローラの噛合い時（係合時）の状態を示している。

上述の構成の回転作動型ワンウェイクラッチ１は、非回転時から低速回転域までは内外輪の相対回転方向どちらの向きでもローラ７がトルク伝達を行うことはない。図3はこの状態を示しており、外輪３の内周面３ａとローラ７との間には僅かな隙間ｄが存在している。このとき、錘体８は、ポケット９のほぼ最奥部に位置している。また、ローラ７は、ポケット９を画成する面の一部に設けられた錘作動面１２とカム面１１の双方に接する状態で付勢スプリング５によって付勢支持され、錘体８はローラ７とポケット９を画成する錘作動面１２、カム面１１に囲まれる空所に配置されている。

図３の非係合状態から、回転数が上昇すると錘体８が遠心力を受けてポケット９の側部に形成された、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た周方向端面、すなわち錘体作動面１２に沿って外径側へ移動し、ローラ７自身が受ける遠心力に加えて錘体８が受ける遠心力（Fc）がローラ７に加わり、ローラ７がカム面１１と係合可能な位置まで周方向に押圧する力（Fw）が働く。図４は、このような係合状態を示しており、ローラ７が外輪３の内周面３ａとカム面１１との間に噛合っている。

更に、回転数が所定値を超えるとローラ７に充分な押圧力が加わり、回転作動型ワンウェイクラッチ１の機能を発揮できる状態、つまりロックアップ可能な状態となる。即ち、この状態で、図４において内輪２を固定状態として考えると、外輪３が図中左方向へ回転するときは空転状態（非係合状態）となり、図中右方向へ回転するときは噛合い状態（係合状態）となり、内外輪間でトルクの伝達が行われる。

ところで、錘体８がローラ７と錘体作動面１２との間へ挟まってしまうことを防止するため、錘体作動面１２には所定の楔角θが設定されている。この楔角θは錘体８とローラ７の接点における接線と錘体作動面１２とのなす角であり、錘体８とローラ７の各々の径の比によって設定角度が異なってくる。カム面１１の更に外径側であって、錘体８の反対側部分には、カム面１１よりも大きく傾斜した非楔作用面２１が形成されている。非楔作用面２１は、カム面１１より浅く、すなわちカム面１１より傾斜が大きく設定されている。ローラ７に過大なトルクが加わった場合、ローラ７は、この非楔作用面２１まで移動し、非楔作用面２１で過大なトルクを逃がし、装置の破損を未然に防止する構成となっている。

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。

また、第２及び第３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。図１のＡ−Ａ線に沿った軸方向断面図である。図1の要部を示す正面図であり、ローラの噛合い前（非係合時）の状態を示す。図1の要部を示す正面図であり、ローラの噛合い時（係合時）の状態を示す。本発明に用いられるアコーデオンスプリングの詳細を示す図である。

符号の説明

１回転作動型ワンウェイクラッチ
２内輪
３外輪
４保持器
５アコーデオンスプリング
７転動体（ローラ）
８錘体
９ポケット
１１カム面
１２錘作動面
２１非楔作用面

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、
前記錘体の作動を案内する錘作動面が設けられ、前記回転作動型ワンウェイクラッチの非回転時は、前記転動体が前記錘作動面と前記カム面の双方に接する状態で前記付勢スプリングに付勢支持さ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。
前記転動体、錘体、付勢スプリングのうちの少なくとも一つを収容するポケットが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。
前記ポケットには前記錘作動面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。
前記ポケットには前記転動体が係合するカム面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
前記ポケットは前記内輪に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
前記付勢スプリングはアコーデオンスプリングであ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。
前記カム面の浅い部分に連続した非楔作用面が形成さ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。
前記錘体は円筒状であ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。
前記付勢スプリングを保持する保持器が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。
前記内輪の内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軸方向に延びる係合舌が形成されていて、前記凹部に前記係合舌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９に記載の回転作動型ワンウェイクラッチ。
前記外輪と内輪との間を支持する軸受機構が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。
前記軸受機構は内輪の外周面に設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の回転作動型ワンウェイクラッチ。
前記カム面の浅い部分に連続した非楔作用面が形成さ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。