JP4720645B2 - 一方向クラッチ - Google Patents

Description

この発明は、一方向クラッチに関する。

従来、外輪回転の一方向クラッチとして知られているものに、内輪と、外輪と、これら内外輪間に複数配設されたスプラグと、これらスプラグを周方向に所定間隔で保持している保持器とを備えたものがある。この一方向クラッチは、外輪が内輪に対して一方向に回転することによりスプラグが内外輪間に噛み合って動力が伝達され、外輪が内輪に対して他方向に回転した場合は、スプラグの噛み合いが解除され、外輪が内輪に対して空転して動力伝達が遮断される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２１１７３号公報

このような一方向クラッチに要求される性能の一つとして、空転時における低トルク化が挙げられる。これは、外輪回転に伴ってスプラグと保持器とが周方向に回転した際、当該スプラグと内輪との間の摺動トルクを低下させることにより、スプラグ及び内輪の摩耗を抑制でき、一方向クラッチの寿命を延ばすことができるためである。
そこで、一方向クラッチでは、外輪の回転に伴って回転するスプラグに作用する遠心力により、当該スプラグに内輪から離反させる（浮き上がらせる）力（以下、「浮揚力」という）を作用させている。
しかし、前記遠心力は、スプラグの質量や回転数の二乗に比例して大きくなるが、スプラグの質量は小さいことから回転数が低い状態では遠心力、及びこれによる浮揚力が小さいため、スプラグと内輪との間の摺動トルクを低減させる作用が小さいという問題点がある。

そこで、この発明は、回転数が低い状態であってもスプラグに作用する浮揚力を大きくし、スプラグと内輪との間の摺動トルクを小さくできる一方向クラッチを提供することを目的とする。

前記目的を達成するためのこの発明の一方向クラッチは、内輪と、外輪と、これら内外輪間に複数配設されたスプラグと、これらスプラグを周方向に所定間隔で保持し外輪回転に伴い前記スプラグと共に周方向に回転する保持器とを備え、前記保持器は、周方向に複数に分割され、前記周方向の回転により作用する遠心力によって前記スプラグを前記内輪から離反させる方向に付勢する分割片からなるものである。

この構成によれば、保持器は複数の分割片に分割されており、外輪回転により各分割片は遠心力で径方向外方へ移動可能となるので、各分割片に働く遠心力をスプラグに作用させて、当該スプラグを内輪から離反させる方向へ付勢することができる。すなわち、スプラグはそれ自体に働く遠心力の他に分割片に働く遠心力も受けることになる。このため、回転数が低い状態であっても、スプラグに作用させる浮揚力を大きくでき、スプラグと内輪との間の摺動トルクを低減することができる。

また、前記一方向クラッチにおいて、前記保持器は３分割以上とするのが好ましい。保持器が２分割以下であると、各分割片の一方の端部付近においては、分割片の遠心力の方向と、当該分割片がスプラグに浮揚力を作用させるための方向とが大きくずれるため、当該一方の端部付近のスプラグに作用させる浮揚力を効果的に高めることが困難となる。しかし、３分割以上であると、各分割片に保持された個々のスプラグに対して浮揚力を効果的に作用させることができる。

この発明によれば、スプラグはそれ自体に働く遠心力の他に分割片に働く遠心力も受けるため、回転数が低い状態であっても、スプラグに生じる浮揚力を大きくでき、スプラグと内輪との間の摺動トルクを低減することができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１はこの発明の一方向クラッチの実施の一形態を示している側面図であり、図２はその要部を示している断面図である。この一方向クラッチは、内輪１と、外輪２と、これら内外輪１，２間において周方向に複数配設されたスプラグ３と、これらスプラグ３を周方向に所定間隔で保持している外保持器５及び内保持器６と、スプラグ３を内輪１と外輪２とに対して噛み合い方向に付勢するスプリング４とを備えている。この一方向クラッチは、外輪２が内輪１に対して一方向に回転することによりスプラグ３が内外輪１，２間に噛み合って動力が伝達され、外輪２が内輪１に対して他方向に回転した場合は、スプラグ３の噛み合いが解除されて動力伝達が遮断される。なお、図１と図２において、外輪２の矢印Ｐで示す回転方向が、スプラグ３の噛み合いが解除されて動力伝達が遮断される方向である。

外保持器５は円環状とされており外輪２に固定されている。図２において、この外保持器５にはポケット（孔部）１１が周方向に所定間隔で複数形成されており、これらポケット１１のそれぞれにおいて各スプラグ３の径方向外側部（外カム部２１）を保持している。この外保持器５の径方向内方に内保持器６が設けられている。図１において、内保持器６は周方向に複数の分割片１６に分割されており、図２において、それぞれの分割片１６にはポケット（孔部）１２が周方向に所定間隔で複数形成されており、これらポケット１２のそれぞれにおいて各スプラグ３の径方向内側部（内カム部２２）を保持している。
これにより、矢印Ｐ方向の外輪２の回転に伴って外保持器５、スプラグ３、及び、内保持器６（分割片１６）は周方向に回転することができ、外輪２は内輪１に対して空転する。

図１の実施の形態について具体的に説明すると、内輪１と外輪２との間には１８個のスプラグ３が周方向に配設されており、一つの環状の外保持器５がこれらスプラグ３を等間隔で保持している。そして、内保持器６は周方向に６分割され、６つの分割片１６から構成されており、各分割片１６は３個のスプラグ３を保持している。
また、図２において、スプラグ３は側面視において繭形とされており、外カム部２１と内カム部２２との間にはくびれ部２３が設けられている。

図２において、外保持器５のポケット１１と内保持器６のポケット１２とは位相を相異させてスプラグ３を傾斜させた姿勢としている。つまり、スプラグ３と外輪２との接点Ａと、スプラグ３の重心Ｇとを結ぶ直線は、接点Ａにおける法線に対して角度θだけ傾斜した状態にある。このように、スプラグ３の重心Ｇの位置を接点Ａに対して周方向にずらしていることで、外輪２の回転に伴ってスプラグ３が周方向に回転し当該スプラグ３に遠心力Ｒ１が働くと、当該スプラグ３には接点Ａを中心とした噛み合いを解除させる方向の回転力Ｆ１が作用し、当該スプラグ３に接点Ａを中心とした時計回りのモーメントが生じる。これにより、スプラグ３を、接点Ａを支点として外輪２側へ傾倒させ内輪１から離反させることができる。この回転力Ｆ１が、スプラグ３自体に働く遠心力Ｒ１による浮揚力となる。この浮揚力により、外輪２の空転時において、スプラグ３と内輪１との間の摺動トルクを低下させることができる。

さらにこの一方向クラッチでは、内保持器６が周方向に分割され、各分割片１６は側面視において円弧形状としている。一つの分割片１６は、その両端部でそれぞれ隣り合う他の分割片１６と周方向の隙間を有して設けられている。これにより、各分割片１６はスプラグ３を保持しつつ、隣の分割片１６の影響を受けることなく径方向に移動することができる。
したがって、外輪２の回転に伴って外保持器５とスプラグ３と共に各分割片１６が周方向に回転することで、各分割片１６に遠心力Ｒ２が働き、この遠心力Ｒ２により当該分割片１６は径方向外方へ移動しようとする力が作用する。

そして、前記各分割片１６の径方向外方へ移動しようとする力を、当該分割片１６が保持しているスプラグ３に浮揚力として作用させている。すなわち、外輪２と共に各分割片１６が周方向に回転すると、当該分割片１６は遠心力Ｒ２により径方向外方へ移動しようとする。これにより、この分割片１６のポケット１２の内周面の一部（接触部７）が、スプラグ３のくびれ部２３乃至外カム部２１の斜面に接触し押圧することで、この接触部７はスプラグ３に、接点Ａを中心とした噛み合いを解除させる方向の回転力Ｆ２を作用させることができ、当該スプラグ３に接点Ａを中心とした時計回りのモーメントが生じる。これにより、スプラグ３を、接点Ａを支点として外輪２側へ傾倒させ内輪１から離反させることができる。この回転力Ｆ２が、分割片１６に働く遠心力Ｒ２による浮揚力となる。

この構成によれば、スプラグ３は、それ自体に働く遠心力Ｒ１によって生じた接点Ａを中心とする回転力Ｆ１の他に、内保持器６の各分割片１６に働く遠心力Ｒ２によって生じた接点Ａを中心とする回転力Ｆ２を受けることができ、スプラグ３に回転力Ｆ１＋Ｆ２の力（浮揚力）が作用することとなる。
このように、外輪２の空転時において、従来のスプラグ３自体に働く遠心力Ｒ１のみの場合よりも、スプラグ３を内輪１から離反させるための浮揚力（前記回転力）を大きく作用させることができる。このため、スプラグ３と内輪１との間の摺動トルクを小さくし、外輪２の空転トルクをより一層低下させることができる。そして、外輪２が所定の高回転数で回転すると、スプラグ３と内輪１との間の摺動トルクをゼロとすることもできる。

また、内保持器６の各分割片１６に働く遠心力Ｒ２により、スプラグ３に浮揚力を作用させていることから、外輪２の回転数が低い場合であっても、スプラグ３に大きな浮揚力を作用させることができる。例えば、スプラグ３と内輪２との摺動トルクがゼロとなる外輪２の回転数（ディスエンゲージスピード）は、内保持器が一体の環状とされている従来のものよりも、この発明の実施の形態によれば５００ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍ低下させることができる。つまり、従来よりも低回転数でスプラグ３と内輪１との間の摺動トルクをゼロとできる。

この実施の形態によれば、スプラグ３と内輪１との間の摺動トルクを低下させることができるため、スプラグ３及び内輪１の摩耗を抑制でき、一方向クラッチの寿命を延ばすことができる。さらに、この一方向クラッチを例えば自動車の動力伝達部に用いた場合、摺動トルクを低下させることで燃費向上に貢献できる。

なお、この発明では、内保持器６が周方向に複数に分割されており、各分割片１６に働く遠心力Ｒ２によってスプラグ３に浮揚力を作用させるべく、各分割片１６はスプラグ３を保持しているが、この内保持器６の分割を３分割以上とするのが好ましい。つまり、円弧形状である各分割片１６は、その中心角を１２０°以下とするのが好ましく、二個以上のスプラグ３を保持できるだけの円弧長さ以上としている。

これは、図３に示しているように、例えば内保持器６が２分割である場合、各分割片１６の一方の端部付近においては、分割片１６の遠心力の方向（矢印Ｅ）と、当該分割片１６がスプラグ３に浮揚力を作用させるための方向（つまり、図２において、接点Ａを中心としたスプラグ３の噛み合いを解除させる方向）とが、大きくずれるため、当該一方の端部付近のスプラグ３ａに作用させる浮揚力を効果的に高めることが困難となる。
つまり、各分割片１６の遠心力は矢印Ｅの方向に働くが、一つの分割片１６の一端部側で保持しているスプラグ３ａには、当該分割片１６の遠心力によって、内輪１と外輪２とに噛み合う方向（噛合方向）の力が作用してしまい、内輪１から離反させる方向の回転力（浮揚力）が作用しないおそれがある。
そこで、内保持器６を３分割以上とすることで、各分割片１６に働く遠心力Ｒ２により、各分割片１６で保持された個々のスプラグ３に、内輪１と外輪２とに対する噛み合いが解除される方向（非噛合方向）へ回転力を作用させることができる。つまり、スプラグ３に浮揚力を効果的に作用させることができる。

また、本発明の一方向クラッチは、図示する形態に限らずこの発明の範囲内において他の形態のものであっても良い。
例えば、前記実施の形態では、スプラグ３を保持する保持器について、径方向外側の外保持器５と、これより小径の内保持器６とを備えた二重の構造とし、内保持器６を分割したものとしているが、図示しないが、外保持器と内保持器との一方を省略して一重の構造とし、この一重の保持器を周方向に複数に分割したものであってもよい。さらには、保持器について二重の構造であるが、内保持器を一つの環状とし、外保持器を周方向に複数に分割したものや、内保持器及び外保持器の両者について周方向に複数に分割したものであってもよい。

この発明の一方向クラッチの実施の一形態を示している側面図である。 一方向クラッチの要部を示している図であり、スプラグに作用する力を説明する説明図である。 一方向クラッチの側面図であり、内保持器に作用する力を説明する説明図である。

符号の説明

１ 内輪
２ 外輪
３ スプラグ
５ 外保持器
６ 内保持器
１６ 分割片
Ａ 接点
Ｇ 重心
Ｆ１ 回転力
Ｆ２ 回転力
Ｒ１ スプラグに働く遠心力
Ｒ２ 内保持器の各分割片に働く遠心力

Claims (2)

1. 内輪と、外輪と、これら内外輪間に複数配設されたスプラグと、これらスプラグを周方向に所定間隔で保持し外輪回転に伴い前記スプラグと共に周方向に回転する保持器と、を備え、
   前記保持器は、周方向に複数に分割され、前記周方向の回転により作用する遠心力によって前記スプラグを前記内輪から離反させる方向に付勢する分割片からなることを特徴とする一方向クラッチ。
2. 前記保持器は３分割以上としている請求項１に記載の一方向クラッチ。

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