JP5284786B2 - オーバーランニングクラッチ - Google Patents

Description

本発明は一方向クラッチ又はオーバーランニングクラッチに関し、特に、自動車用のトランスミッション（変速装置）に使用するクラッチに関する。

一方向又はオーバーランニングクラッチは動力伝達のための各種の用途に使用される。自転車、スクータ、オートバイ及び自動車は全て、１つ又は複数のオーバーランニングクラッチを備えている。オーバーランニングクラッチは一方向の回転駆動方向でトルクを伝達するが他方向ではトルクを伝達しない。自動車では、一方向あるいは他方向にトルクを伝達するクラッチの２つの回転部分間の構成要素として爪が使われることもある。爪は一方のレースに保持され、他方のレースは歯を備え、少なくとも１つ又は複数の爪が、上記レース間の一方向（駆動方向）の相対回転運動では前記歯と係合し、他方向（フリーホイール方向）では係合しない。爪は、通常は前面で爪を歯との係合位置に付勢するアコーディオン又は圧縮バネで付勢されている。

通常一方のレースに爪を組み込んだ状態に保持する働きをする他方のレースがない場合でも爪を上記一方のレースに組み込んだ状態に維持できるクラッチを作るためには、爪のデザインに特に注意を要する。自転車用オーバーランニングクラッチでは、係合する角度で爪に設けた溝に嵌るガータースプリングを使用して爪を後方で付勢することもある。この方法で爪を付勢するのは高価であるが、最終的な組立ての部品総数を減少させることができる。

バネで爪を後方付勢する爪型オーバーランニングクラッチにおいては、設計者はより柔軟に爪を設計することができる。爪の前部の下で爪を係合位置に付勢するアコーディオンバネ型クラッチは製造が安価な反面、歯付きレースを取り除いた際に爪を組み込んだ状態に維持する必要がある場合には、回転の中心と爪ポケットの後部をどのように設計するかに注意が必要となる。

本発明は爪の後部上面を付勢するバネを備えたオーバーランニングクラッチを提供するものであり、該バネはクラッチの２つのレースを分解する時に上記爪を保持するメカニズムの作用をする。この構成では歯付きレースがない場合でも爪を組み込んだ状態に保持することができ、設計者はオーバーランニングクラッチにおける爪をより柔軟に設計することができる。場合によっては各ポケットに必要なスペースの大きさを縮小することができ、ひいてはクラッチ全体の大きさを縮小することも可能である。

本発明の好ましい態様によれば、爪をその後方で付勢するために板バネ又はリボン状のバネを用いる。各バネは爪を組み込んだレース内に保持され対応する爪をレース内に保持する。より好ましくは、爪はインナーレースの外周でインナーレースに組み込まれ、駆動方向でアウターレースと係合し、フリーホイール方向でアウターレースをオーバーランする。

本発明の別の態様によれば、爪を収納するポケット又はレースで自動的に中心に戻るような爪を作成することができる。爪が高速で回転する時、爪及び爪ポケットのデザインならびに作動に必要な遊びによって、爪は様々な方向に移動する。本発明では、爪をポケット内で回転の中心から半径方向に一列に自動的に位置させることができる。これはアコーディオンバネを使用する他の方法でも可能であるが、バネの締め付け作用により上記の方法でより簡単に実現できる。

本発明の前述及び他の目的と長所は、後述の詳細な記載で明らかとなるであろう。以下の発明を実施するための最良の形態においては、本発明の好ましい実施例を図示する添付の図面を参照されたい。

図１は，インナーレース１２、アウターレース１４、爪１６とバネ１８を備えた本発明のクラッチ１０を示している。図示の実施例では、爪１６が１２個と、それに対応する数のバネ１８があり、各々のバネがそれぞれ対応する爪を係合位置に付勢している。各々の爪１６はインナーレース１２に形成された爪収納凹部２０に嵌合する。図１及び図５は爪収納凹部の１つの形状２０を示し、図２及び図３は別の形状２２を示している。凹部２０又は２２は独自の形状とした爪１６（図１及び図５）あるいは２４（図２−図４）と適合し、各々の爪１６と２４が駆動方向（アウターレース１４に対して図１では時計回りに動くインナーレース１２）で後方端部３２が下方に動き前方端部３０が係合位置まで上方に動くように回転させる形状となっている。

駆動方向では、１つあるいは複数の爪１６又は２４は、アウターレース１４の１つあるいは複数の歯２６と係合する。その反対、すなわちフリーホイール方向では、爪は前方端部３０が歯との係合から離脱して下方に動き、後方端部３２が上方に動くように回転する。ここで、「下方」とはクラッチの軸に対して放射状内側の方向、「上方」とは放射状外側の方向の意味である。

図２、図３及び図４の各々は２つの爪２４を示しており、右側の爪は係合位置に、左側の爪は離脱位置にある。各バネ１８はバネ鋼の平らなバネ片であり、図１−図４に示されたバネ又は図５に示されたバネ４０と同様の形状で形成されている。インナーレースの保持凹部４２はバネと同様の形状で、放射状外側方向に細くなった球根状の部分（以下球根部）４４を備えており、上記くぼんだ球根部４４にバネ１８又は４０の球根部４９を圧着させることにより上記バネを上記球根部４４に保持している。球根部４４から伸びる上記バネの端部４６は上記爪の後方端部３２を押圧し、爪１６又は２４の後方端部３２に放射状内側の力を付加する。上記の構成では、爪１６又は２４を係合位置の方向に付勢するが、インナーレース１２がアウターレース１４に対して反時計回りに回転すると、爪１６又は２４は歯２６をオーバーランする。この場合、インナーレース１２とアウターレース１４のどちらかが駆動部品又は従動部品になる。

図５では、バネ４０は、上記保持凹部から外れる可能性を減少させる形状になっている。すなわちバネ４０は、バネの球根部４９とバネ収納溝を受け入れる開口をより狭くする後方湾曲伸長部４７を有する形状となっており、バネ４０の球根部がバネ収納凹部の球根部から外れないようになっている。

各リボン状バネ１８又は４０は爪の後部に圧力を加えることにより対応する爪１６又は２４と係合する。また、上記バネは、爪を爪収納凹部に嵌合させ、他方のレースがない場合でも爪を組み込んだ状態に保持する。組み込みを容易にするために爪及び／又はアウターレースの周縁を面取りしてもよい。周縁を面取りして、インナーレースと爪のアセンブリをフリーホイール方向（アウターレースに対して反時計回り）に回転させると、爪周縁の面取りにより爪は離脱位置の方向に倒れ、これによりインナーレース構造がアウターレースに嵌合する。

図６及び図７に示すように、図２−図４の爪２４の場合、爪の形状と対応する爪収納凹部２２の形状は、図１及び図５の爪１６の場合と比較して、軸中心をより正確に保つことができる。図６及び図７において、点Ａはクラッチの軸、つまり両レースの軸の端面である。点Ｃは中心軸の端面で、この中心軸の回りを爪２４が円Ｄで示すように離脱あるいは係合するように回動する。作動の際にクラッチが高速で回転している時、爪は遠心力によって放射線Ｒに沿って放射状外側に投げ出される。しかしながら、本発明にあっては、円Ｆで示すように軸Ｃを中心とするそれぞれ爪２４及び凹部２２の前方係合面５２及び５４、ならびに、円Ｇで示すように同様に軸Ｃを中心とするそれぞれ爪２４及び凹部２２の後方係合面５６及び５８により、爪が放射状外側に投げ出されることなく、爪２４を凹部２２内に保持する。また前記係合面５２、５４、５６及び５８は、爪２４を爪の主軸及び回転中心に対して軸方向に中心を合わせるのに役立つとともに、アウターレースの歯と適切な係合もしくは離脱が容易に行い得るように爪を凹部に位置させることができる。上記の爪の保持ならびに軸方向に対する中心合わせの方法は、図１−図５及び図８−図１２に関して説明した本発明の後部付勢バネを備えたクラッチに適用できる。

図８−図１２は本発明の別の実施例１１０を示している。この実施例１１０の部材には前記実施例に対応する部材の参照番号に１００をプラスした参照番号を付した。

実施例１１０は、個々のバネ１４０の全てが爪１１６の両側で一体のストラップ１４１とブリッジ１４５で結合されて、バネ１４０、ストラップ１４１及びブリッジ１４５を含むバネバンド１４３を形成する点を除けば、前記の実施例と同様である。上記バンド１４３は、インナーレース１１２を囲みバネ１４０を保持する役割をし、爪１１６の軸方向の案内となる。

この実施例では、爪１６と１１６を簡単に爪ポケット２２及び１２２に組み込むことができるという利点がある。上記爪は、それぞれのポケット２２及び１２２にポケットの端からクラッチ軸と平行な方向に挿入することもできるし、上記レースの弦に沿った方向、すなわち上記バネの端部４６あるいは１４６の下の上記ポケット２２又は１２２の後端の直下に挿入することもできる。

バネ１８、４０及び１４０は、図示した実施例での場合のように、一定幅である必要はない。幅を変えることによって、異なる硬さあるいはバネ定数の特性が得られ、用途によっては望ましいこともある。

本発明のクラッチにおいては、インナーレースとアウターレースに環状面を設けることができ、互いに摺動面で接触して係合し、上記レースを互いに案内しあるいは先導して、上記レースを互いに中心を合わせた状態に保持する。換言すると、インナーレースはアウター円周面を備え、アウターレースは上記インナーレースの円周面に対して滑る係合インナー円周面を備えている。対を成す上記係合円周面は上記レースの軸の片側あるいは両側に備えることができる。上記２つのレースを中心を合わせた状態で同軸に保つことは爪の作動にとって重要で、上記レースは逸れることなく一貫して係合と離脱を行う。

また、係合状態では、爪の１つ又は複数が係合することができる。

本発明の好ましい実施例を詳細に説明したが、説明した好ましい実施例の多くの修正や変更は当業者にとって明らかである。したがって、本発明は上記の実施例に限定されるべきでない。

図１は本発明によるオーバーランニングクラッチの斜視図である。 図２は図１のクラッチの頂部の詳細を示す部分図である。 図３はアウターレースを取り外した状態を示す図２と同様の図である。 図４はアウターレースとインナーレースを取り外した状態を示す図２及び図３と同様の図である。 図５はリボン状のバネの別のデザインを示す図４と同様の図である。 図６は爪が爪ポケットに収まり作動の際に自動的に中心が合う方法を示すクラッチの概略図である。 図７は図６の爪とポケットの詳細を示す拡大図である。 図８は本発明のクラッチの別の実施例を示す図１と同様の斜視図である。 図９はアウターレースを取り外した状態を示す図８のクラッチの斜視図である。 図１０は図８及び図９のクラッチのバネバンドと爪の詳細を示す部分斜視図である。 図１１は図８−図１０のクラッチのインナーレースとバネバンドの詳細を示す部分斜視図である。 図１２は図８−図１１のクラッチのバネバンドのみの斜視図である。

符号の説明

１０ クラッチ
１２ インナーレース
１４ アウターレース
１６、２４、１１６ 爪
１８、４０、１４０ バネ
２０、２２ 爪収納凹部
２６ 歯
３０ 前方端部
３２ 後方端部

Claims (13)

1. 第１のレース（１２、１１２）と、前記第１のレースに対して軸の周りで回転可能な第２のレース（１４）と、前記第１のレースと前記第２のレースとの間に設けられた一組の爪（１６、２４、１１６）と、前記第１のレースと前記第２のレースとの間に設けられた一組のリボン状バネ（１８、４０、１４０）と、を有するオーバーランニングクラッチ（１０）において、
   １個の前記リボン状バネ（１８、４０、１４０）が１個の前記爪（１６、２４、１１６）に対して設けられ、
   各前記リボン状バネ（１８、４０、１４０）は、対応する前記爪（１６、２４、１１６）を、前記第１のレース（１２、１１２）及び前記第２のレース（１４）が駆動方向で互いに係合し、フリーホイール方向で互いに離脱する位置に付勢し、
   各前記リボン状バネ（１８、４０、１４０）は、対応する前記爪（１６、２４、１１６）の後方部（３２）を、前記２つのレースのうちの前記爪が嵌る一方のレース（１２、１４、１１２）に設けられた爪収納凹部（２０、２２）に前記軸に対して放射状内側に付勢し、
   各前記リボン状バネ（１８、４０、１４０）は、前記一方のレース（１２、１４、１１２）に設けられたバネ収納凹部（４２）に嵌る
   ことを特徴とするオーバーランニングクラッチ。
2. 各前記リボン状バネ（１８、４０、１４０）には、前記一方のレース（１２、１４、１１２）に設けられた球根状のバネ収納凹部（４２）に嵌る球根状の部分（４９）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のオーバーランニングクラッチ。
3. 各前記リボン状バネ（１８、４０、１４０）には、該リボン状バネの球根状の部分（４９）から伸びて前記対応する爪（１６、２４、１１６）の後方端部（３２）に接触する脚部（４６）が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のオーバーランニングクラッチ。
4. 隣接する前記リボン状バネ（１８、４０、１４０）が、一体のストラップ（１４１）とブリッジ（１４５）で互いに結合していることを特徴とする請求項１に記載のオーバーランニングクラッチ。
5. 各前記爪（１６、２４、１１６）が２つのストラップ（１４１）間に嵌ることを特徴とする請求項４に記載のオーバーランニングクラッチ。
6. 前記爪（１６、２４、１１６）と前記爪収納凹部（２０、２２）は円周面を備えており、該円周面は前記爪（１６、２４、１１６）を前記爪収納凹部（２０、２２）内で軸の中心に合わせ、放射状外側の運動に抵抗して前記爪（１６、２４、１１６）を保持することを特徴とする請求項１に記載のオーバーランニングクラッチ。
7. 各前記リボン状バネ（１８、４０、１４０）には、前記一方のレース（１２、１４、１１２）に設けられた球根状の凹部（４２）に嵌る球根状の部分（４９）と、アームと、前記球根状の部分（４９）と前記アームとの間の伸長部（４７）と、が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のオーバーランニングクラッチ。
8. インナーレース（１２、１１２）と、前記インナーレースを囲むアウターレース（１４）と、前記インナーレースと前記アウターレースとの間に設けられた複数の爪（１６、２４、１１６）と、前記インナーレースと前記アウターレースとの間に設けられた複数のバネ（１８、４０、１４０）と、を備えたオーバーランニングクラッチ（１０）において、
   前記インナーレース（１２、１１２）には、複数の爪収納凹部（２０、２２）と、複数のバネ収納凹部（４２）と、が設けられ、
   前記アウターレース（１４）及び前記インナーレース（１２、１１２）は、駆動方向で互いに係合し、フリーホイール方向で互いに対して軸の周りで回転可能であり、
   各前記爪（１６、２４、１１６）は、前方端部（３０）及び後方端部（３２）を有し、
   各前記爪（１６、２４、１１６）は、前記複数の爪収納凹部（２０、２２）のうちの対応する爪収納凹部（２０、２２）に嵌合し、
   １個の前記バネ（１８、４０、１４０）は、前記複数のバネ収納凹部（４２）のうちの対応するバネ収納凹部（４２）に嵌合し、
   １個の前記バネ（１８、４０、１４０）は、前記複数の爪（１６、２４、１１６）のうちの対応する爪（１６、２４、１１６）と係合し、
   各前記バネ（１８、４０、１４０）は、前記対応する爪（１６、２４、１１６）の後方端部（３２）に接触し、これにより、前記対応する爪（１６、２４、１１６）の後方端部（３２）が、前記対応する爪収納凹部（２０、２２）に前記軸に対して放射状内側に付勢され、前記対応する爪（１６、２４、１１６）の前方端部（３０）が、前記軸に対して放射状外側に付勢され、これにより、前記インナーレース（１２、１１２）と前記アウターレース（１４）とが前記駆動方向で互いに係合する
   ことを特徴とするオーバーランニングクラッチ。
9. 前記バネ（１８、４０、１４０）がリボン状のバネであることを特徴とする請求項８に記載のオーバーランニングクラッチ。
10. 各前記リボン状バネ（１８、４０、１４０）には、前記対応するバネ収納凹部（４２）に嵌合する球根状の部分（４９）が設けられていることを特徴とする請求項９に記載のオーバーランニングクラッチ。
11. 各前記リボン状バネ（１８、４０、１４０）には、前記球根状の部分（４９）から伸びて前記対応する爪（１６、２４、１１６）の後方端部（３２）に接触する脚部（４６）が設けられ、これにより、前記対応する爪（１６、２４、１１６）の後方端部（３２）が前記軸に対して放射状内側に付勢されることを特徴とする請求項１０に記載のオーバーランニングクラッチ。
12. 前記複数のバネ（１８、４０、１４０）のうちの隣接するバネ（１８、４０、１４０）が、一体のストラップ（１４１）で互いに結合していることを特徴とする請求項８に記載のオーバーランニングクラッチ。
13. 各前記爪（１６、２４、１１６）が２つのストラップ（１４１）間に配置されたことを特徴とする請求項１２に記載のオーバーランニングクラッチ。

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