JP4644494B2 - 直動ワンウェイクラッチ - Google Patents

Description

この発明は、軸方向に移動可能なロッドを一方向にロックすることができるようにした直動ワンウェイクラッチに関するものである。

この種の直動ワンウェイクラッチとして特許文献１に記載されたものが従来から知られている。この直動ワンウェイクラッチにおいては、円筒状の本体内に円錐内面を設け、その円錐内面と本体内に挿入された軸の円筒面間に複数の係合子を周方向に等間隔に組込み、各係合子をスプリングで押圧して上記本体の円錐内面と軸の円筒状表面に噛み込む方向に向けて付勢し、上記円錐内面と円筒状表面に対する係合子の噛み込みによって軸を一方向にロックするようにしている。

また、本体の端面にキャップを対向し、本体の外周部にソレノイドを設け、そのソレノイドに対する通電によりキャップに磁気吸引力を付与して上記キャップを本体の端面に向けて移動させ、そのキャップに設けられた筒体部で係合子を軸方向に押圧して係合子の噛み込みを解除するようにしている。
特開昭５１−１１４５５３号公報

ところで、上記直動ワンウェイクラッチにおいては、係合子としてボールを用いるようにしており、そのボールの噛み込みによる軸のロック状態で各ボールは本体の円錐内面および軸の円筒状表面に点接触するため、ボールの接触部における面圧が高く、軸のロック状態で、その軸にロック方向の大きな軸方向力が負荷されると上記接触部で変形や破損が生じ、負荷容量が小さいという不都合がある。

この発明の課題は、軸方向に移動可能なロッドを一方向にロックすることができる負荷容量の大きな直動ワンウェイクラッチを提供することである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、固定の配置とされるハウジング内にロッドを挿入し、そのロッドの円筒状外周面に嵌合されたリングを周方向に複数に分割して複数の分割リングを形成し、各分割リングの外周に軸方向に傾斜して前記ハウジングの内周との間で軸方向の一端が狭小のくさび状空間を形成するテーパ面を設け、このテーパ面とハウジングの内周間に形成されたくさび状空間に係合子を組込み、各係合子を前記リングとハウジング間に組込まれた保持器で保持し、その保持器を弾性部材により各係合子がくさび状空間の狭小部に押し込まれる方向に向けて付勢した構成を採用したのである。

ここで、テーパ面は、断面円弧状の凹入面から成るものであってもよく、あるいは、軸方向に傾斜する平面であってもよい。テーパ面を凹入面で形成する場合、ハウジングの内周に上記凹入面との間でくさび状空間を形成する断面円弧状の軌道面を設け、この軌道面と凹入面間に組込まれる係合子をボールとする。

一方、テーパ面を平面とする場合、ハウジングの内周に上記平面との間でくさび状空間を形成する平面を設け、これらの両平面間に組込まれる係合子を各平面に沿って転動可能な円筒ころとする。

この発明に係る直動ワンウェイクラッチにおいて、保持器を弾性部材の弾性に抗して軸方向に移動させる係合解除手段を設けると、その係合解除手段の操作により保持器を弾性部材の弾性に抗して軸方向に移動させることにより、係合子が係合解除位置に移動してロッドのロックが解除される。このため、ロッドを２方向に移動可能とし、必要に応じて一方向にロックすることができる。

前記係合解除手段として、保持器の端面に対向配置された回転可能なカムリングを有し、そのカムリングの外周に設けられたレバーをハウジングに形成された周方向に長いレバー挿入孔に挿入し、前記カムリングと保持器の対向面に、保持器に対するカムリングの相対回転によって保持器をくさび状空間の大径端側に移動させるトルクカムを設けた構成から成るものを採用することができる。

上記係合解除手段において、トルクカムは、保持器とカムリングの対向面一方に周方向の両端が相反する方向に傾斜するＶ形のカム突起を設け、他方にそのカム突起に適合するＶ形の凹部を設けた構成から成るものであってもよく、あるいは、保持器とカムリングの対向面それぞれに周方向の両端に向けて溝深さが次第に浅くなるカム溝を形成し、そのカム溝間にボールを組込んだ構成から成るものであってもよい。

この発明に係る直動ワンウェイクラッチにおいて、複数の分割リングを弾性部材、例えばガータスプリングで拡径方向に付勢することにより、複数の分割リングを環状に並ぶ状態に保持することができるため、直動ワンウェイクラッチの組立て性を向上させることができる。

上記のように、ロッドの外周に嵌合したリングを周方向に複数に分割し、その分割によって形成された分割リングの外周に軸方向に傾斜するテーパ面を設け、このテーパ面とハウジングの内周間に形成されたくさび状空間に係合子を組込み、その係合子を保持する保持器に弾性部材の押圧力を付与して係合子がくさび状空間の狭小部に押し込まれるようにしたので、ロッドに一方向の押し込み力が負荷されると、係合子がテーパ面およびハウジングの内周に係合すると共に、分割リングが径方向内方に押されて内周面がロッドの円筒状外周面に圧接することになり、ロッドを一方向にロックすることができる。

また、分割リングのテーパ面を断面円弧状の凹入面とし、その凹入面とハウジングの内周に形成された断面円弧状の軌道面にボールから成る係合子を係合させ、あるいは上記テーパ面を軸方向に傾斜する平面とし、その平面とハウジングの内周に形成された平面に円筒ころから成る係合子を係合させるようにすることにより、係合子の係合部での面圧を低減させることができ、負荷容量の大きな直動ワンウェイクラッチを得ることができる。

以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１乃至図４はこの発明に係る直動ワンウェイクラッチの第１の実施形態を示す。図１および図２に示すように、固定の配置とされる円筒状のハウジング１は一端部に端板２を有し、その端板２を貫通するロッド３は、上記端板２の内周に取付けられたブッシュ４によって軸方向に移動自在に支持されている。

ハウジング１の内周面５は円筒状とされ、その円筒状内周面５に軸方向に延びる断面円弧状の複数の軌道面６が周方向に等間隔に形成されている。

一方、ロッド３の外周面７は円筒状とされ、その円筒状外周面７にテーパ状のリング８が嵌合されている。リング８は周方向に複数に分割され、その分割によって形成された複数の分割リング８ａのテーパ状外周面９にはハウジング１の軌道面６に対向して断面円弧状の凹入面１０が形成されている。この凹入面１０は軸方向に傾斜して上記軌道面６との間で軸方向の一端が狭小のくさび状空間を形成している。

ハウジング１の円筒状内周面５とリング８との間には保持器１１が組込まれている。また、ハウジング１の開口端部内には環状のカバー１２が嵌合されている。カバー１２はハウジング１の開口端部内に取付けた止め輪１３により抜け止めされ、そのカバー１２によって複数の分割リング８ａおよび保持器１１がハウジング１の開口端から脱落するのが防止されている。

保持器１１にはハウジング１の複数の軌道面６のそれぞれと対向する位置にポケット１４が形成され、各ポケット１４内に係合子としてのボール１５が組込まれている。

保持器１１とハウジング１の端板２の対向面間には弾性部材１６が組込まれている。

弾性部材１６は保持器１１をカバー１２に向けて付勢し、その付勢によりボール１５はくさび状空間の狭小部に押し込まれて軌道面６および凹入面１０に圧接している。その圧接状態で分割リング８ａの大端面はカバー１２に当接し、一方、保持器１１とカバー１２の対向面間には図３に示すように間隔が設けられている。

第１の実施形態で示す直動ワンウェイクラッチは上記の構造から成り、図３に示すように、ボール１５が軌道面６および凹入面１０に圧接する状態において、ロッド３に同図の矢印で示す方向と反対方向の軸方向力が負荷されると、ロッド３との接触により分割リング８ａが軸方向力の負荷方向に移動し、図４に示すように、ボール１５が軌道面６および凹入面１０に係合する。また、複数の分割リング８ａのそれぞれがボール１５の押圧により径方向内方に移動してその内周面がロッド３の円筒状外周面に圧接し、ロッド３は一方向にロックされる。

このように、ロッド３のロック状態では、ボール１５が軌道面６および凹入面１０に係合し、かつ複数の分割リング８ａの内周面がロッド３の円筒状外周面に圧接して全面接触する。

このため、ボール１５の係合部位における面圧は小さく、上記係合部位での変形や破損を防止し、くさび状空間の狭小部に対するボールの噛み込みによってのみロッドをロックする場合に比較して負荷容量の大きな直動ワンウェイクラッチを得ることができる。

図４に示すロッド３のロック状態において、ロッド３に同図の矢印で示す方向と反対方向の軸方向力が負荷されると、複数の分割リング８ａのそれぞれがカバー１２に向けて移動し、その分割リング８ａの凹入面１０とハウジング１の軌道面６で形成されるくさび状空間の広幅部がボール１５と対向することになる。このため、ロッド３のロックは解除され、ロッド３は図３の矢印で示す方向に移動することができる。

図５および図６は、この発明に係る直動ワンウェイクラッチの第２の実施形態を示す。この実施形態では、ハウジング１の内周を多角形としてその内周に複数の平面１７を形成し、分割リング８ａ外周には上記平面１７とで軸方向の一端が狭小のくさび状空間を形成する複数の平面１８を形成し、径方向で対向する平面１７、１８間に係合子としての円筒ころ１９を、上記平面１７、１８に沿って転動可能に組込んでいる点で第１の実施形態と相違している。このため、第１の実施形態と同一の部品には同一の符号を付して説明を省略する。

第２の実施形態で示す直動ワンウェイクラッチにおいて、ロッド３が図５の右方向に移動すると、円筒ころ１９がハウジング１の平面１７と分割リング８ａの平面１８に係合すると共に、分割リング８ａが円筒ころ１９の押圧により径方向内方に移動してロッド３の円筒状外周面７に圧接し、その圧接と円筒ころ１９の係合によってロッド３は一方向に移動するのが防止される。

第２の実施形態で示すように、ハウジング１の内周および分割リング８ａの外周に平面１７、１８を形成し、その平面１７、１８間に円筒ころ１９を組込むことにより、円筒ころ１９の係合時、その円筒ころ１９は平面１７、１８に対して線接触するため、係合部位での面圧をより低減させることができ、負荷容量のより大きな直動ワンウェイクラッチを得ることができる。

図７乃至図１０は、この発明に係る直動ワンウェイクラッチの第３の実施形態を示す。この実施形態は、保持器１１をハウジング１に対して軸方向のみ移動自在とし、その保持器１１により保持されたボール１５を係合解除させる係合解除手段２０を設けている点で第１の実施形態と相違している。このため、第１の実施形態と同一の部品には同一の符号を付して説明を省略する。

係合解除手段２０は、ハウジング１に対して軸方向にのみ移動可能な保持器１１とカバー１２の対向部間にカムリング２１を組込み、そのカムリング２１と保持器１１の対向面間にトルクカム２２を設け、上記保持器１１に対するカムリング２１の相対回転により、保持器１１を弾性部材１６に抗して軸方向に移動させるようにしている。

ここで、カムリング２１は外周にレバー２３を有し、そのレバー２３はハウジング１に形成された周方向に長いレバー挿入孔２４に挿入されて端部がハウジング１の外部に臨み、そのレバー２３の端部に操作力を付与してカムリング２１を回転させるようにしている。

また、トルクカム２２は、図８に示すように、カムリング２１の保持器１１に対する対向面に周方向の両端が相反する方向に傾斜するテーパ面とされたＶ形のカム突起２５を形成し、保持器１１にはカムリング２１に対する端面に上記カム突起２５に適合するＶ形の凹部２６を形成した構成とされている。

上記の構成から成るトルクカムにおいて、レバー挿入孔２４の一端にレバー２３を当接させた状態では、図８（Ｉ）に示すように、カム突起２５が凹部２６に嵌合する。このとき、ボール１５はハウジング１の軌道面６および分割リング８ａの凹入面１０に係合する状態に保持され、ロッド３は一方向にロックされる。

上記の状態からレバー２３をレバー挿入孔２４の他端に向けて移動させると、保持器１１はハウジング１に対して軸方向のみ移動自在であるため、カム突起２５と凹部２６の位相がずれ、上記カム突起２５の押圧により保持器１１が弾性部材１６の弾性に抗して移動し、ボール１５は軌道面６および凹入面１０に対して係合解除される。そして、レバー２３をレバー挿入孔２４の他端に当接させると、図８（II）に示すように、カム突起２５が保持器１１の端面に当接し、図１０に示すように、上記ボール１５は係合解除状態に保持され、ロッド３は軸方向の両方向に移動し得る状態となる。

このように、係合解除手段２０を設けることによって、ロッド３を軸方向の両方向に移動させることができると共に、必要に応じて一方向にロックすることができる。

第３の実施形態では、トルクカム２２としてカム突起２５と凹部２６から成るものを示したが、トルクカム２２はこれに限定されるものではない。例えば、図９（Ｉ）、（II）に示すように、保持器１１とカムリング２１の対向面それぞれに中央から周方向両端に至るに従って溝深さが次第に浅くなるカム溝２７、２８を形成し、そのカム溝２７、２８間にボール２９を組込むようにしたものであってもよい。

図９に示すトルクカム２２においては、保持器１１に対してカムリング２１を相対回転させると、カム溝２７、２８が周方向に位相がずれ、ボール２９がカム溝２７、２８の浅い方に移動するため、保持器１１が軸方向に移動する。そして、図９（II）に示すように、ボール２９を保持器１１とカムリング２１の対向端面間に位置させることにより、保持器１１を移動させた位置に保持することができる。

図１１および図１２は、この発明に係る直動ワンウェイクラッチの第４の実施形態を示す。この実施形態では、周方向に配置された複数の分割リング８ａのそれぞれ内周に周方向に延びる溝３０を形成し、その溝３０内に弾性部材としてのガータスプリング３１を嵌合して各分割リング８ａを径方向外方に向けて付勢している点で第１の実施形態と相違している。このため、第１の実施形態と同一の部品には同一の符号を付して説明を省略する。

第４の実施形態で示すように、複数の分割リング８ａをガータスプリング３１で径方向外方に向けて付勢することにより、各分割リング８ａは円形の組立て状態に保持されるため、直動ワンウェイクラッチの組立て性の向上を図ることができる。

この発明に係る直動ワンウェイクラッチの第１の実施形態を示す縦断正面図 図１のII−II線に沿った断面図 図１の一部分を示す拡大断面図 ロッドのロック状態を示す断面図 この発明に係る直動ワンウェイクラッチの第２の実施形態を示す断面図 図５のVI−VI線に沿った断面図 この発明に係る直動ワンウェイクラッチの第３の実施形態を示す断面図 （Ｉ）はトルクカムの展開図、（II）は作動状態を示す展開図 （Ｉ）はトルクカムの他の例を示す展開図、（II）は作動状態を示す展開図 図７に示す直動ワンウェイクラッチのロッドのロック解除状態を示す断面図 この発明に係る直動ワンウェイクラッチの第４の実施形態を示す断面図 図１１のXII−XII線に沿った断面図

符号の説明

１ ハウジング
３ ロッド
６ 軌道面
７ 円筒状外周面
８ リング
８ａ 分割リング
９ テーパ状外周面
１０ 凹入面
１１ 保持器
１５ ボール（係合子）
１６ 弾性部材
１７、１８ 平面
１９ 円筒ころ（係合子）
２０ 係合解除手段
２１ カムリング
２２ トルクカム
２３ レバー
２４ レバー挿入孔
２５ カム突起
２６ 凹部
２７、２８ カム溝
２９ ボール
３１ ガータスプリング

Claims (8)

1. 固定の配置とされるハウジング内にロッドを挿入し、そのロッドの円筒状外周面に嵌合されたリングを周方向に複数に分割して複数の分割リングを形成し、各分割リングの外周に軸方向に傾斜して前記ハウジングの内周との間で軸方向の一端が狭小のくさび状空間を形成するテーパ面を設け、このテーパ面とハウジングの内周間に形成されたくさび状空間に係合子を組込み、各係合子を前記リングとハウジング間に組込まれた保持器で保持し、その保持器を弾性部材により各係合子がくさび状空間の狭小部に押し込まれる方向に向けて付勢した直動ワンウェイクラッチ。
2. 前記テーパ面が、断面円弧状の凹入面から成り、ハウジングの内周にはその凹入面との間でくさび状空間を形成する断面円弧状の軌道面を設け、その軌道面と凹入面間に組込まれる係合子をボールとした請求項１に記載の直動ワンウェイクラッチ。
3. 前記テーパ面が軸方向に傾斜する平面から成り、ハウジングの内周にはその平面との間でくさび状空間を形成する平面を設け、これらの両平面間に組込まれる係合子を各平面に沿って転動可能な円筒ころとした請求項１に記載の直動ワンウェイクラッチ。
4. 前記保持器を弾性部材の弾性に抗して軸方向に移動させる係合解除手段を設けた請求項１乃至３のいずれかに記載の直動ワンウェイクラッチ。
5. 前記係合解除手段が、保持器の端面に対向配置された回転可能なカムリングを有し、そのカムリングの外周に設けられたレバーをハウジングに形成された周方向に長いレバー挿入孔に挿入し、前記カムリングと保持器の対向面に、保持器に対するカムリングの相対回転によって保持器をくさび状空間の大径端側に移動させるトルクカムを設けた構成から成る請求項４に記載の直動ワンウェイクラッチ。
6. 前記トルクカムが、保持器とカムリングの対向面一方に周方向の両端が相反する方向に傾斜するＶ形のカム突起を設け、他方にそのカム突起に適合するＶ形の凹部を設けた構成から成る請求項５に記載の直動ワンウェイクラッチ。
7. 前記トルクカムが、保持器とカムリングの対向面それぞれに周方向の両端に向けて溝深さが次第に浅くなるカム溝を形成し、そのカム溝間にボールを組込んだ構成から成る請求項５に記載の直動ワンウェイクラッチ。
8. 前記複数の分割リングを拡径方向に付勢する弾性部材を有する請求項１乃至７のいずれかに記載の直動ワンウェイクラッチ。

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