JP4773546B2 - 一方向クラッチ - Google Patents

Description

本発明は、弾性部材を利用した一方向クラッチに関する。

従来の一方向クラッチは、例えば、外軸と、複数のローラと、複数の弾性部材と、を備えている。外軸は軸部材の外周側に配置されており、環状の本体部と、本体部から半径方向内側へ突出する複数の突出部と、を有している。隣り合う突出部の回転方向間には、ローラおよび弾性部材が配置されている。弾性部材はローラを回転方向の一方側へ押圧している（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００３−２１４４６１号公報

従来の一方向クラッチでは、弾性部材として、例えばコイルスプリングが用いられている。コイルスプリングを用いる場合、コイルスプリングの先端にキャップを設ける必要があるため、部品点数が多くなる。この結果、従来の一方向クラッチでは、製造コストの低減が図りにくい。

そこで、弾性部材として捩りコイルばねを用いた一方向クラッチが提案されている。捩りコイルばねを使用すれば、構造の簡素化を図ることができ、製造コストを低減することができる。

しかし、捩りコイルばねがローラを押圧する部分の構成によっては、捩りコイルばねの弾性力がローラに対して均等に作用せず、ローラや捩りコイルばねの動作が不安定となる。

本発明の課題は、製造コストの低減を図りつつ動作の安定化を実現できる一方向クラッチを提供することにある。

本発明に係る一方向クラッチは、軸部材に設けられており、外軸と、ローラと、捩りコイルばねと、を備えている。外軸は軸部材の外周側に配置されている。ローラは軸部材と外軸との半径方向間に配置されている。捩りコイルばねは、捩りばね力を利用してローラに対して押圧力を付与する部材であって、外軸に対して移動可能に配置され押圧力を発生する弾性部と、軸部材の回転方向およびその反対方向にローラと当接しローラに押圧力を伝達する当接部と、を有する。捩りコイルばねは、ローラに対して概ね回転方向に押圧力を付与している。当接部はローラの外周に沿って円弧状あるいは環状に形成された環状部を有している。ローラは外周面に沿って形成された溝を有している。環状部は、溝内に配置されており、溝に沿ってローラに巻かれている。弾性部は外軸に対して移動可能に外軸の軸方向側方に配置されている。

この一方向クラッチでは、捩りコイルばねを用いているため、コイルスプリングを用いる場合とは異なり、キャップやガイドが不要となる。これにより、構造の簡素化が可能となり、製造コストの低減を図ることができる。

さらに、捩りコイルばねの当接部が軸部材の回転方向およびその反対方向にローラと当接するため、ローラと当接部とが回転方向およびその反対方向に一体で移動する。この結果、ローラに対する捩りコイルばねの姿勢が安定し、捩りコイルばねの弾性力がローラに均等に作用しやすくなる。これにより、ローラおよび捩りコイルばねの動作が安定し、一方向クラッチの動作の安定化を実現できる。

以上に説明したように、本発明に係る一方向クラッチでは、製造コストの低減を図りつつ動作の安定化を実現できる。

一方向クラッチの平面図。 一方向クラッチの断面図。 捩りコイルばねおよびその周辺の部分平面図。 捩りコイルばねおよびその周辺の部分断面図。 （Ａ）、（Ｂ）捩りコイルばねの単体図（圧縮状態）。 （Ａ）、（Ｂ）捩りコイルばねの単体図（自由状態）。 捩りコイルばねおよびその周辺の部分平面図。 捩りコイルばねおよびその周辺の部分平面図（他の実施形態）。

以下、添付の図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

＜一方向クラッチの全体構成＞
図１および図２を用いて、一実施形態に係る一方向クラッチ１の全体構成について説明する。図１は一方向クラッチ１の平面概略図である。図２は一方向クラッチ１のII−II断面図である。図１において、矢印Ｒ１が軸部材２の回転方向を示しており、矢印Ｒ２がその反対方向を示している。図２に示すＯ−Ｏ線が軸部材２の回転軸である。

図１に示すように、軸部材２と他の部材（図示せず）との特定の一方向における相対回転を規制するために、一方向クラッチ１が軸部材２の外周側に設けられている。ここでは、一方向クラッチ１は、軸部材２に対する他の部材（図示せず）のＲ１方向（回転方向の一例）への回転を規制し、軸部材２に対する他の部材のＲ２方向（回転方向の反対方向の一例）への回転を許容する。

具体的には、一方向クラッチ１は、外軸３と、複数のローラ６と、複数の捩りコイルばね７と、を有している。外軸３は軸部材２の外周側に配置されている。ローラ６は軸部材２と外軸３との半径方向間に配置されている。捩りコイルばね７はローラ６に概ねＲ１方向へ押圧力を付与している。

一方向クラッチ１は、さらに、外軸３の軸方向側方に配置されたカバー４およびプレート９を有している。図２に示すように、カバー４は外軸３の第１側面３ａを覆うように配置されている。プレート９は外軸３の第２側面３ｂを覆うように配置されている。

＜外軸およびローラ＞
外軸３は、軸部材２の外周側に配置されており、他の部材（図示せず）が固定されている。外軸３は、軸部材２の外周側に配置された概ね環状の本体部３１と、本体部３１から半径方向内側へ突出する複数の突出部３２と、を有している。

本体部３１は軸方向に突出する環状突起３１ｂを有している。環状突起３１ｂの内周側にはカバー４が嵌め込まれている。環状突起３１ｂはカバー４の半径方向の位置決めを行っている。

突出部３２は軸部材２の回転方向において概ね等ピッチで配置されている。突出部３２にはリベット３４によりカバー４が固定されている。突出部３２が軸部材２の外周面と接触しないように、突出部３２と軸部材２との半径方向間には隙間が形成されている。

隣り合う突出部３２の回転方向間であって本体部３１と軸部材２との半径方向間には、ローラ６が配置されている。ローラ６は、軸部材２と外軸３との相対回転を規制あるいは許容するための円柱状の部材である。ローラ６は外軸３に支持される捩りコイルばね７により概ねＲ１方向に押し付けられている。ローラ６が軸部材２と外軸３との半径方向間に配置されていると言うこともできる。さらには、ローラ６が配置されている空間として、外軸３がポケット１１を有しているとも言える。ポケット１１は、本体部３１の半径方向内側であって隣り合う突出部３２の回転方向間に形成されている。ローラ６は環状の溝６ａを有している。溝６ａは、ローラ６において軸方向（幅方向）の中央に配置されている。溝６ａには捩りコイルばね７の端部が嵌め込まれている（後述）。

隣り合う突出部３２の回転方向間において、本体部３１は傾斜部３１ａを有している。傾斜部３１ａは、概ね平面であり、Ｒ１方向にいくにしたがって軸部材２に近づくように傾斜している。このため、傾斜部３１ａと軸部材２との間に形成される半径方向隙間は、Ｒ１方向へいくにしたがって徐々に小さくなる。

例えば、ポケット１１のＲ２側半分では半径方向隙間がローラ６の外径よりも大きく設定されているため、軸部材２と傾斜部３１ａとの間でローラ６は回転可能である。一方、ポケット１１のＲ１側半分では、半径方向隙間がローラ６の外径よりも小さく設定されているため、軸部材２と傾斜部３１ａとの間にローラ６が挟み込まれ、ローラ６を介して軸部材２および外軸３の相対回転が規制される。この状態で、ローラ６のＲ１側の突出部３２とローラ６との回転方向間には隙間が確保されている。捩りコイルばね７によりローラ６がＲ１方向へ押圧されているため、外軸３に対して軸部材２がＲ１方向へ回転すると、軸部材２と傾斜部３１ａと間にローラ６が挟み込まれやすい。

＜捩りコイルばね＞
図３〜図６（Ｂ）を用いて、捩りコイルばね７およびその周辺の構成について説明する。図３は捩りコイルばね７およびその周辺の部分平面図である。図４は捩りコイルばね７およびその周辺の部分断面図である。図５（Ａ）および（Ｂ）は捩りコイルばね７の単体図（圧縮状態）である。図６（Ａ）および（Ｂ）は捩りコイルばね７の単体図（自由状態）である。

図３〜図４に示すように、ローラ６をＲ１方向へ押圧するために、一方向クラッチ１には複数の捩りコイルばね７が設けられている。図５（Ａ）〜図６（Ｂ）に示すように、捩りコイルばね７は、１本の線材から構成されており、ばね本体７３（弾性部の一例）と、支持部７１と、当接部７２と、を有している。

ばね本体７３は、捩りばね力を発生させるためにコイル状に巻かれている部分である。図４に示すように、本実施形態では、ばね本体７３は外軸３の軸方向側方（カバー４側）に配置されている。ばね本体７３により支持部７１および当接部７２が弾性的に連結されている。

図５（Ａ）〜図６（Ｂ）に示すように、支持部７１は、外軸３に支持される部分であり、第１支持部７１ａと、第２支持部７１ｂと、を有している。第１支持部７１ａは、ばね本体７３の第１端部７３ａ（より詳細には、外軸３側に配置された端部）に連結されており、第１端部７３ａから外軸３の第１側面３ａに沿って延びている。

図３〜図４に示すように、外軸３の突出部３２は軸方向に貫通する支持孔３５を有している。第２支持部７１ｂは、第１支持部７１ａの端部から軸方向に延びており、支持孔３５に挿入されている。支持孔３５の内径は第２支持部７１ｂの外径よりも大きいため、支持孔３５内で第２支持部７１ｂは回転可能である。このように、突出部３２の支持孔３５および支持部７１により、ばね本体７３が外軸３に対して支持されている。

図３に示すように、当接部７２は、ローラ６に押圧力を伝達する部分であり、Ｒ１方向およびＲ２方向にローラ６と当接する。具体的には図５（Ａ）〜図６（Ｂ）に示すように、当接部７２は、中間部７２ａと、環状部７２ｂと、を有している。

中間部７２ａは、ばね本体７３の第２端部７３ｂ（より詳細には、外軸３と反対側に配置された端部）に連結された部分であり、第２端部７３ｂから概ね軸方向に延びている。図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、捩りコイルばね７がセットされた圧縮状態では、中間部７２ａは軸方向に延びており、ローラ６の外周面と当接している。一方、図６（Ａ）および（Ｂ）に示すように、捩りコイルばね７の自由状態では、中間部７２ａは軸方向に対して若干傾斜している。中間部７２ａは、ばね本体７３が環状部７２ｂから離れるように軸方向に対して傾斜している。より詳細には、図６（Ａ）に示すように、中間部７２ａの軸方向に対する傾斜角度は角度αである。したがって、図５（Ａ）および（Ｂ）に示すセット状態では、ばね本体７３で発生した弾性力により中間部７２ａおよびその周辺部が弾性変形し、中間部７２ａがローラ６の外周面に概ね均等に当接している。中間部７２ａの端部はローラ６の溝６ａ付近に配置されている。

図３に示すように、環状部７２ｂは、概ね環状に形成された部分であり、中間部７２ａの端部に設けられている。環状部７２ｂは、ローラ６に巻かれており、溝６ａ内に配置されている。環状部７２ｂは、一方向クラッチ１がローラ６によりロックされる際にローラ６が回転する方向に、中間部７２ａの端部から円弧状に延びている。環状部７２ｂがローラ６に巻かれているため、捩りコイルばね７の弾性力がローラ６に確実に伝わる。さらに、環状部７２ｂが溝６ａに嵌め込まれているため、捩りコイルばね７はローラ６と軸方向に一体となっている。ローラ６により捩りコイルばね７が支持されているとも言える。

図３に示す状態は、外軸３の傾斜部３１ａと軸部材２との間にローラ６が挟み込まれている状態である。この状態で、ローラ６と突出部３２の支持孔３５との間で捩りコイルばね７は回転方向に圧縮されているため、ローラ６は常にＲ１方向に押圧されている。

＜カバー＞
図２および図４に示すように、ローラ６および捩りコイルばね７が脱落しないように、外軸３の軸方向側方にはカバー４が配置されている。具体的には、カバー４は、外軸３の第１側面３ａを覆うように配置された概ね円板状の部材であり、カバー本体４１と、カバー本体４１から半径方向外側へ延びる複数の固定部４２と、を有している。

図２に示すように、固定部４２はリベット３４により外軸３に固定されている。外軸３の突出部３２に対応するようにカバー部４３が配置されている。隣り合う固定部４２の回転方向間にはローラ６およびポケット１１が配置されている。

固定部４２のＲ２側には、カバー部４３が設けられている。カバー部４３は、カバー本体４１から半径方向外側へ延びており、ローラ６の軸方向側方に配置されている。カバー部４３は固定部４２よりも半径方向の寸法が小さい。例えば、カバー部４３の半径方向寸法は固定部４２の半径方向寸法の概ね半分である。ローラ６はカバー部４３と軸方向に当接可能である。これにより、ローラ６がポケット１１から脱落するのを防止できる。

固定部４２のＲ１側には、規制部４４が設けられている。規制部４４は、捩りコイルばね７の支持部７１（より詳細には、第１支持部７１ａ）を覆うように設けられており、カバー本体４１から半径方向外側に（固定部４２からＲ２方向に）延びている。

図４に示すように、規制部４４は突出部３２と対向するように配置された凹部４４ａを有している。凹部４４ａには第１支持部７１ａが収容されている。捩りコイルばね７の回転方向への移動がカバー４により規制されないように、凹部４４ａの範囲は第１支持部７１ａの可動範囲よりも広い。

図４に示すように、規制部４４は凹部４４ａ内に形成された支持面４４ｂを有している。支持面４４ｂは外軸３と軸方向に対向している。外軸３の第１側面３ａと支持面４４ｂとの間に、第１支持部７１ａが配置されている。第１側面３ａと支持面４４ｂとの間には、第１支持部７１ａの径よりも大きい隙間が確保されている。支持面４４ｂは第１支持部７１ａと軸方向に当接可能であるため、第１支持部７１ａの軸方向の移動は第１側面３ａおよび支持面４４ｂの軸方向間で規制されている。

カバー４の形状を別の観点から説明する。カバー４はカバー本体４１、固定部４２、カバー部４３および規制部４４を有しているが、カバー４が複数の切欠き４５を有している、と考えることもできる。具体的には図１および図４に示すように、切欠き４５は、回転方向に概ね等ピッチで配置されており、ローラ６および捩りコイルばね７に対応して設けられている。切欠き４５内には、捩りコイルばね７のばね本体７３が配置されている。後述するように、ばね本体７３は主に回転方向に移動するため、ばね本体７３の移動する空間を確保する必要がある。ここでは、ばね本体７３の移動空間が切欠き４５として確保されている。

図４に示すように、ばね本体７３の軸方向寸法はカバー４（より詳細には、固定部４２、カバー部４３および規制部４４）の軸方向寸法（厚み）よりも小さいため、ばね本体７３はカバー４よりも軸方向に突出していない。

＜プレート＞
図２および図４に示すように、ローラ６が脱落しないように、外軸３の軸方向側方にはプレート９が配置されている。具体的には、プレート９は、外軸３の側面を覆うように外軸３に嵌め込まれた環状の部材であり、円板状のプレート本体９１と、筒状部９２と、を有している。筒状部９２は、プレート本体９１の外周部から軸方向に延びており、外軸３の外周部に嵌め込まれている。プレート本体９１はカバー４と反対側の外軸３の第２側面３ｂを覆っている。これにより、ローラ６の脱落を防止できる。

＜一方向クラッチの動作＞
図７を用いて一方向クラッチ１の動作について説明する。図７はローラ６および捩りコイルばね７の動作説明図である。

図１において、外軸３に対してＲ１方向に軸部材２が回転すると、ローラ６が捩りコイルばね７によりＲ１方向へ押圧されているため、外軸３の傾斜部３１ａと軸部材２との間にローラ６が挟み込まれる。この結果、ローラ６により軸部材２および外軸３の相対回転が規制され、外軸３が軸部材２と一体回転する。これにより、軸部材２のＲ１方向の動力がローラ６を介して外軸３に伝達される。

一方、外軸３に対してＲ２方向に軸部材２が回転すると、捩りコイルばね７の押圧力に逆らってＲ２方向にローラ６が移動する。この結果、傾斜部３１ａと軸部材２との間でローラ６が回転可能となり、外軸３が軸部材２に対して回転可能となる。これにより、軸部材２から外軸３への動力伝達が遮断される。

このとき、ローラ６のＲ２方向への移動に伴い、捩りコイルばね７の当接部７２がローラ６に押されて、捩りコイルばね７が圧縮される。この結果、図７に示すように、支持孔３５に挿入された第２支持部７１ｂを支点として支持部７１がＲ２方向へ回転し、ばね本体７３がＲ２方向および半径方向外側へ移動する。ばね本体７３が切欠き４５内を移動する。当接部７２がローラ６に固定されているため、捩りコイルばね７がローラ６を押圧する状態および捩りコイルばね７の姿勢が安定する。

また、支持部７１の第１支持部７１ａが規制部４４の凹部４４ａに収容されているため、捩りコイルばね７が脱落する方向に動いても、第１支持部７１ａが規制部４４の支持面４４ｂに当接する。これにより、捩りコイルばね７の動作が安定する。

＜特徴＞
一方向クラッチ１の特徴は以下の通りである。

（１）
この一方向クラッチ１では、捩りコイルばね７を用いているため、コイルスプリングを用いる場合とは異なり、キャップやガイドが不要となる。これにより、構造の簡素化が可能となり、製造コストの低減を図ることができる。

また、捩りコイルばね７の当接部７２が、Ｒ１方向およびＲ２方向にローラ６と当接しているため、捩りコイルばね７の姿勢が安定する。

さらに、当接部７２の環状部７２ｂが溝６ａ内に配置されているため、捩りコイルばね７がローラ６と軸方向に一体で移動する構成を実現でき、捩りコイルばね７の姿勢がさらに安定する。したがって、一方向クラッチ１の動作の安定化を図ることができる。また、捩りコイルばね７がローラ６と軸方向に一体となっているため、ローラ６の脱落を防止するような部分を外軸３に設ける必要がなくなり、外軸３のポケット１１周辺の形状を簡略化することができる。

（２）
この一方向クラッチ１では、捩りコイルばね７が外軸３により回転可能に支持されている。より具体的には、捩りコイルばね７の支持部７１（より詳細には、第２支持部７１ｂ）が外軸３の支持孔３５に挿入されているため、外軸３の突出部３２に支持孔３５を形成するだけで捩りコイルばね７の支持が可能となる。これにより、捩りコイルばね７の支持構造の簡素化が可能となる。

特に、支持孔３５に第２支持部７１ｂが挿入されているため、支持部７１に不要なトルクが作用せず、捩りコイルばね７の動作が安定する。また、これにより、捩りコイルばね７の破損を防止できる。

（３）
この一方向クラッチ１では、外軸３の軸方向側方にばね本体７３が配置されているため、ばね本体７３を収容するためにポケット１１の容積を大きく確保する必要がない。これにより、外軸３の強度を確保しつつ小型化を図ることできる。

（４）
この一方向クラッチ１では、支持孔３５よりも半径方向外側にばね本体７３が配置されているため、捩りコイルばね７が弾性変形する際にばね本体７３の移動する空間を確保しやすくなる。これにより、捩りコイルばね７を外軸３の側方に設ける構成を容易に実現できる。

前述の実施形態では、カバー４に切欠き４５を設けることで、ばね本体７３の移動する空間を確保することができる。

（５）
この一方向クラッチ１では、カバー４の規制部４４により支持部７１の軸方向の移動が規制されるため、捩りコイルばね７が弾性変形する際に捩りコイルばね７が軸方向に移動するのを防止できる。これにより、捩りコイルばね７の動作が安定し、一方向クラッチ１の動作も安定する。また、捩りコイルばね７の脱落を防止できる。

＜他の実施形態＞
本発明の具体的構成は、前述の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更および修正が可能である。

（１）
捩りコイルばね７の端部をローラ６に巻き付ける構成を採用しているが、図８に示すように、ローラ６に孔６ｂを設け、孔６ｂに捩りコイルばね７の端部７ａ（当接部の一例）を挿入する構成であってもよい。この場合、捩りコイルばね７の端部７ａはローラ６と回転方向（軸部材２の回転軸周りの方向）に一体で移動可能となる。このような構成であっても、捩りコイルばね７の姿勢が安定し、一方向クラッチ１の動作の安定化を図ることができる。

（２）
捩りコイルばね７の配置は、前述の実施形態に限定されない。例えば、前述の実施形態では、捩りコイルばね７のばね本体７３が外軸３の側方に配置されており、ポケット１１に収容されていない。しかし、捩りコイルばね７がポケット１１内に配置されていてもよい。この場合、一方向クラッチ１の軸方向寸法が短縮される。なお、捩りコイルばね７をポケット１１内に設ける場合、捩りコイルばね７の移動する空間を考慮して、ポケット１１の形状を決定することが好ましい。

（３）
捩りコイルばね７は、カバー４またはプレート９に回転可能に支持されていてもよい。

（４）
環状部７２ｂはローラ６の外周に沿って概ね環状に形成されているが、Ｒ１方向およびＲ２方向にローラ６と当接していれば、環状部７２ｂがローラ６の外周の半分以上に沿った円弧状の部分であってもよい。この場合であっても、前述の実施形態と同様の効果を得ることができる。

逆に、環状部７２ｂがローラ６に複数回（例えば、１回半や２回）巻き付けられていてもよい。

（５）
前述の実施形態では、捩りコイルばね７が自由状態で、中間部７２ａが軸方向に対して角度αだけ傾斜しているが、中間部７２ａが軸方向に延びている場合（角度α＝０）であっても、一方向クラッチ１の動作の安定化を実現できる。

（６）
ローラ６の溝６ａは軸方向の中央に配置されているが、寸法誤差等により溝６ａは中央から若干ずれていてもよい。つまり、溝６ａはローラ６において軸方向の概ね中央に配置されていればよい。

１ 一方向クラッチ
２ 軸部材
３ 外軸
３１ 本体部
３１ａ 傾斜部
３２ 突出部
３５ 支持孔
４ カバー
４１ カバー本体
４２ 固定部
４３ カバー部
６ ローラ
７ 捩りコイルばね
７１ 支持部
７２ 当接部
７３ ばね本体（弾性部の一例）

Claims (6)

1. 軸部材に設けられた一方向クラッチであって、
   前記軸部材の外周側に配置された外軸と、
   前記軸部材と前記外軸との半径方向間に配置されたローラと、
   捩りばね力を利用して前記ローラに対して押圧力を付与する部材であって、前記外軸に対して移動可能に配置され前記押圧力を発生する弾性部と、前記軸部材の回転方向およびその反対方向に前記ローラと当接し前記ローラに前記押圧力を伝達する当接部と、を有する捩りコイルばねと、を備え、
   前記捩りコイルばねは、前記ローラに対して概ね前記回転方向に前記押圧力を付与しており、
   前記当接部は、前記ローラの外周に沿って円弧状あるいは環状に形成された環状部を有しており、
   前記ローラは、外周面に沿って形成された溝を有しており、
   前記環状部は、前記溝内に配置されており、前記溝に沿って前記ローラに巻かれており、
   前記弾性部は、前記外軸に対して移動可能に前記外軸の軸方向側方に配置されている、
   一方向クラッチ。
2. 前記溝は、前記ローラにおいて軸方向の中央に配置されている、
   請求項１に記載の一方向クラッチ。
3. 前記捩りコイルばねは、前記外軸に回転可能に支持されている、
   請求項１または２に記載の一方向クラッチ。
4. 前記外軸は、環状の本体部と、軸方向に延びる支持孔を有し前記本体部から半径方向内側に延びる突出部と、を有しており、
   前記捩りコイルばねは、前記当接部と、前記支持孔に回転可能に挿入された第２端部と、前記当接部および第２端部を弾性的に連結する前記弾性部と、を有している、
   請求項３に記載の一方向クラッチ。
5. 前記弾性部は、前記支持孔よりも半径方向外側に配置されている、
   請求項３または４に記載の一方向クラッチ。
6. 前記外軸の軸方向側方に配置されたカバーをさらに備え、
   前記カバーは、前記外軸との軸方向間に前記第２端部を収容するとともに前記第２端部と軸方向に当接可能な規制部を有している、
   請求項３から５のいずれかに記載の一方向クラッチ。
   

Images