JP4875765B2 - ローラ型ワンウェイクラッチ及びローラ型ワンウェイクラッチ用のローラ - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車や産業機械などの駆動装置内でトルク伝達、バックストップ等の部品として使用されるローラ型ワンウェイクラッチに関するものであり、より詳細にはローラ型ワンウェイクラッチのローラの改良に関する。

一般に、ローラ型ワンウェイクラッチは、外輪と、外輪と同心に配置される内輪と、内輪の外周面と外輪の内周カム面との間に配され、トルクを伝達する複数のローラと、外輪と内輪の芯出しをすると共にローラを案内するＵ字型の断面を有するパッド軸受と、ローラの空転側に接するスプリングと、スプリングの取付板などから成っている。

このような構成において、ワンウェイクラッチはローラとカム面とで構成されるカム機構により、外輪に対して内輪を一方向のみに回転するようにしている。すなわち内輪は外輪に対して一方向で空転し、その逆方向でのみカム機構を介して外輪に回転トルクを与える。

ここで、図６を参照して従来のローラについて説明する。従来のローラ１００は、円筒コロの形状をしており、ローラ１００の転動面１０１は、特許文献１に示すような凹凸のないストレート形状である。すなわち、円周方向の全面で内輪または外輪に当接している。

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。

特開平８−３３８４５０号公報（図３など）

しかしながら、例えば、ローラ型ワンウェイクラッチが極低温環境（−２０℃〜―４０℃）において使用され、自動変速装置中のＡＴＦの粘度が高くなると、ローラ型ワンウェイクラッチは空転から噛合い時に正常に噛合わず連続的に滑ることが起こりうる。このため、ローラ型ワンウェイクラッチの噛合い側が正常に機能しないという問題が発生する。

ローラ型ワンウェイクラッチが噛合うには、空転時のローラと軌道面間の油膜をせん断して金属同士が完全に接触しなければならないが、極低温下では高粘度化した油（ＡＴＦ）の上をローラが滑りつづけてしまう恐れがあった。これはローラで油膜を切ることができないためである。

本発明の目的は、極低温下においても、ローラと軌道面間の油膜を効果的にせん断して、ローラと軌道面とが完全に接触できる高機能で高耐久性のあるローラ型ワンウェイクラッチを提供することである。

上記目的を達成するため、本願発明のローラ型ワンウェイクラッチは、
半径方向に離間され、相対回転自在に同心状に配置されると共に軸方向に延在する環状の内周カム面を有する外輪及び該外輪内に配置され環状の外周軌道面を有する内輪と、該外輪及び該内輪間に配置されて該外周軌道面と該内周カム面との間でトルクを伝達する複数のローラとから成る円筒状のローラ型ワンウェイクラッチにおいて、前記ローラは軸方向の両端部と前記両端部の間の転動面を備え、前記転動面は、全周にわたって軸心方向に窪んだ凹部として形成され、前記凹部の頂部と、前記両端部との間の最大距離は、前記ローラと前記外周軌道面間に形成される油膜の厚さ以上で、最大トルク時の前記ローラの弾性変形量以下であることを特徴としている。
また、本願発明のローラ型ワンウェイクラッチは、
半径方向に離間され、相対回転自在に同心状に配置されると共に軸方向に延在する環状の内周軌道面を有する外輪及び該外輪内に配置され環状の外周カム面を有する内輪と、該外輪及び該内輪間に配置されて該内周軌道面と該外周カム面との間でトルクを伝達する複数のローラとから成る円筒状のローラ型ワンウェイクラッチにおいて、前記ローラは軸方向の両端部と前記両端部の間の転動面を備え、前記転動面は、全周にわたって軸心方向に窪んだ凹部として形成され、前記凹部の頂部と、前記両端部との間の最大距離は、前記ローラと前記内周軌道面間に形成される油膜の厚さ以上で、最大トルク時の前記ローラの弾性変形量以下であることを特徴としている。
更に、本発明のローラは、
ワンウェイクラッチのトルク伝達部材として使用される円筒状のローラであって、前記ローラは軸方向の両端部と前記両端部の間の転動面を備え、前記転動面は、全周にわたって軸心方向に窪んだ凹部として形成され、前記凹部の頂部と、前記両端部との間の最大距離は、前記ローラと前記ワンウェイクラッチの内輪または外輪の転動面間に形成される油膜の厚さ以上で、最大トルク時の前記ローラの弾性変形量以下であ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。
ローラの転動面が全周にわたって、軸心方向に窪んだ凹部を有するため、空転から噛合う瞬間（噛合い初期）の油膜をせん断して金属同士が接触しやすくなる。または、金属接触のきっかけを起こすことで、低温環境における噛合い性能を大幅に向上させることができる。加えて、ローラを噛合い方向に押し付けているスプリング荷重を増加させれば、更に効果が増大する。

本発明は、特に低温噛合い限界温度向上が得られるため、より低温の領域においても噛合いが確実な性能の良いワンウェイクラッチを提供できる。

本発明の実施例を示すローラ型ワンウェイクラッチの一部破断した正面図である。 本発明のローラ型ワンウェイクラッチに用いられるローラの斜視図である。 ローラの凹部の一例を示すローラの軸方向部分断面図である。 ローラの凹部の他例を示すローラの軸方向部分断面図である。 ローラの凹部の更に他の例を示すローラの軸方向部分断面図である。 従来のローラ型ワンウェイクラッチのローラの斜視図である。

ローラの凹部の凹量を油膜厚さ以上で、使用された最大トルクでの弾性変形以下とすることで、性能と耐久性を両立させることができる。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。尚、以下説明する実施例は本発明を例示として説明するものであって、本発明を限定するものではないことは言うまでもない。また、各図面中同一部分は同一符号で表わしてある。

図１は、本発明実施例の内周カムローラ型ワンウェイクラッチ３０を示す一部破断した正面図である。尚、以下の説明では、説明の簡略化のために「ローラ型ワンウェイクラッチ」を単に「ワンウェイクラッチ」と表す。

ワンウェイクラッチ３０は、外輪１と、外輪１と同心に配置される内輪２と、内輪２の外周軌道面３と外輪１の内周カム面９との間に配された複数のローラ部材、すなわちローラ１５と、外輪１と内輪２の芯出しをすると共にローラ１５を案内するパッド軸受１０と、ローラ１５の空転側に接するスプリング７と、スプリング７の取付板８とから成っている。ローラ１５は、側板６により軸方向に脱落することを防止されている。

このような構成において、ワンウェイクラッチ３０はローラ１５と内周カム面９とで構成されるカム機構により、外輪１に対して内輪２を一方向のみに回転するようにしている。すなわち内輪２は外輪１に対して図２の矢印Ｚ方向で空転し、その逆方向でのみカム機構を介して外輪１に回転トルクを与える。尚、パッド軸受１０はローラ１５を案内すると共に外輪１に対して内輪２の芯出しをする。本実施例では、外輪１に内周カム面を設けて内輪２の外周軌道面との間でローラ１５が転動するようにしているが、外輪１に内周軌道面を設け、内輪２に外周カム面を設けた構成とすることもできることは言うまでもない。

図１は、本発明のワンウェイクラッチ３０に用いられるローラ１５の斜視図である。ローラ１５は、ほぼ円筒形の金属製の部材であり、その転動面１７には、全周にわたって両端面から軸心方向に窪んだ凹部１８が形成されている。図１では分かりづらいが、ローラ１５の端面１６と転動面１７との境界部は、後述の図３−５と同様に曲面として形成されている。

図３乃至図５は、本発明にかかるローラ１５の凹部の例を示すローラ１５の軸方向部分断面図である。図３は、ローラ１５の一例であり、軸方向の両端面１６間の転動面１７は、全周にわたって、軸心A方向に窪んだ凹部１８が形成されている。凹部１８は、ローラ１５の軸方向の両端に形成された角部１９と２１との間に形成される。角部１９及び２１は、所定の曲率を有する曲面として形成されている。

凹部１８は、角部１９と角部２１から緩やかに傾斜する連続する曲面、すなわち円弧部２０として形成されている。円弧部２０の頂部と、角部１９及び角部２１との間の距離Dは、最大で０．００２〜０．０１５ｍｍの範囲に設定することが好ましい。凹部１８の深さはごく僅かであるが、図３−５では、説明の便宜上誇張して示している。

凹部１８と内輪２の軌道面間の空間において、空転から噛合う瞬間（噛合い初期）の油膜をせん断して金属同士が接触しやすくなる。また、これにより金属接触のきっかけを起こすことができる。従って、低温噛合い性能を大幅に向上させる。また、ローラ１５を噛合い方向に付勢しているスプリング７の荷重を増加することで、更に効果が増大する。

次に、図４を参照して他の例を説明する。本例では、転動面１７は、角部１９と角部２１からそれぞれ延在する直線部２３及び２４と、直線部２３と２４との間の曲線部、すなわち円弧部２２とからなり、円弧部２２が凹部１８を形成している。直線部２３及び２４、円弧部２２は全周にわたって形成され、円弧部２２は軸心A方向に窪んでいる。

図５の例では、転動面１７は、角部１９と角部２１からそれぞれ延在する曲線部２６及び２７と、直線部２５とからなり、曲線部２６及び２７と直線部２５とが凹部１８を形成している。曲線部２６及び２７、直線部２５は全周にわたって形成され、直線部２５は軸心A方向に窪んでいる。

図４及び図５の例においても、円弧部２２の頂部と直線部２３及び直線部２４との間の距離、また、直線部２５と角部１９及び角部２１との間の最大距離は、図3について述べた範囲に設定することが好ましい。

以上説明した転動面１７の凹部１８の各例に共通していえることとして、以下のようなことがある。通常、噛合い状態から最大負荷トルク入力時はローラの弾性変形量（計算上約０．０１５〜０．０３０ｍｍ）により、極部的な面圧上昇を抑える範囲で凹量最大値を設定している。凹部１８の窪み量（凹量）は油膜厚さ以上で弾性変形以下とすることで、性能と耐久性を両立させることができる。ただし、この範囲に入るように設定することが好ましいが、所定の性能と耐久性が得られる範囲であれば、これに限ることはない。

以上、説明した実施例において、円弧部と各直線部とは連続して設けているが、不連続で設けることも可能である。また、凹部を形成する円弧部を端面１６間で複数設けることもできる。本発明は、従来に比べて低温の使用環境でより効果が大きいが、通常の使用環境においても、顕著な効果が得られることは言うまでもない。

本発明のローラは、ワンウェイクラッチ以外のクラッチに利用することできる。

１ 外輪
２ 内輪
７ スプリング
８ 取付板
９ 内周カム面
１０ パッド軸受
１０ａ 突出部
１５ ローラ
１７ 転動面
１８ 凹部
２０ 円弧部
２２ 円弧部
２５ 直線部
３０ ローラ型ワンウェイクラッチ

Claims (7)

1. 半径方向に離間され、相対回転自在に同心状に配置されると共に軸方向に延在する環状の内周カム面を有する外輪及び該外輪内に配置され環状の外周軌道面を有する内輪と、該外輪及び該内輪間に配置されて該外周軌道面と該内周カム面との間でトルクを伝達する複数の円筒状のローラとから成るローラ型ワンウェイクラッチにおいて、
   前記ローラは軸方向の両端部と前記両端部の間の転動面を備え、前記転動面は、全周にわたって軸心方向に窪んだ凹部として形成され、前記凹部の頂部と、前記両端部との間の最大距離は、前記ローラと前記外周軌道面間に形成される油膜の厚さ以上で、最大トルク時の前記ローラの弾性変形量以下であることを特徴とするローラ型ワンウェイクラッチ。
2. 半径方向に離間され、相対回転自在に同心状に配置されると共に軸方向に延在する環状の内周軌道面を有する外輪及び該外輪内に配置され環状の外周カム面を有する内輪と、該外輪及び該内輪間に配置されて該内周軌道面と該外周カム面との間でトルクを伝達する複数の円筒状のローラとから成るローラ型ワンウェイクラッチにおいて、
   前記ローラは軸方向の両端部と前記両端部の間の転動面を備え、前記転動面は、全周にわたって軸心方向に窪んだ凹部として形成され、前記凹部の頂部と、前記両端部との間の最大距離は、前記ローラと前記内周軌道面間に形成される油膜の厚さ以上で、最大トルク時の前記ローラの弾性変形量以下であることを特徴とするローラ型ワンウェイクラッチ。
3. 前記凹部は、曲線部で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のローラ型ワンウェイクラッチ。
4. 前記凹部は、曲線部と直線部との組み合わせで形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のローラ型ワンウェイクラッチ。
5. ワンウェイクラッチのトルク伝達部材として使用される円筒状のローラであって、前記ローラは軸方向の両端部と前記両端部の間の転動面を備え、前記転動面は、全周にわたって軸心方向に窪んだ凹部として形成され、前記凹部の頂部と、前記両端部との間の最大距離は、前記ローラと前記ワンウェイクラッチの内輪または外輪の転動面間に形成される油膜の厚さ以上で、最大トルク時の前記ローラの弾性変形量以下であることを特徴とするローラ。
6. 前記凹部は、曲線部で形成されていることを特徴とする請求項５に記載のローラ。
7. 前記凹部は、曲線部と直線部との組み合わせで形成されていることを特徴とする請求項５に記載のローラ。

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