JP5405387B2 - ワンウェイクラッチ - Google Patents

Description

本発明は、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ワンウェイクラッチに関するものである。

一般に、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、内輪と外輪との間に配され、トルクを伝達する複数のスプラグと、スプラグを保持する保持器と、スプラグを外輪と内輪との間で係合する方向に付勢するスプリングからなっている。

このような構成のワンウェイクラッチでは、スプラグが外輪の内周面と内輪の外周面に噛み合うことで、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、その逆方向でのみスプラグが内外輪の間で噛み合い外輪に回転トルクを与えることができる。このとき、スプラグは、スプリングなどの付勢部材により噛み合い方向（係合方向）に付勢されている。

このようなワンウェイクラッチにおいては、内外輪の同心性を保つため、内外輪間に、軸受機能を有する環状のエンドベアリングを設けているものがある。例えば、特許文献１にそのような例が記載されている。

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。
実開昭５９−１０１０２１号公報

しかしながら、エンドベアリングは、潤滑油の密封性低下(潤滑性低下)を補うために効果的であるが、以下のような課題があった。エンドベアリングを用いた場合、内外輪との軸受面に介在する潤滑油膜が、円周上に連続的に発生する。このため、空転時における引き摺りトルクの低減が困難であった。

従って、本発明の目的は、引き摺りトルクの低減ができ、空転時の同期作用を促進し、作動の安定した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、本願発明のワンウェイクラッチは、
ワンウェイクラッチであって、
外輪と、
外輪に対して内径方向に離間され、相対回転自在に同心状に配置される内輪と、
外輪と内輪との間に配置され、トルクを伝達する複数のスプラグと、
スプラグに起き上がりモーメントを与えるリボンスプリングと、
外輪と内輪との間に配置され軸受機能を有するブロックベアリングと、
径方向に貫通しスプラグを保持する第１の開口部と、径方向に貫通しブロックベアリングを収容保持する第２の開口部とを有する内側保持器と、
径方向に貫通しスプラグを保持する第１の開口部と、径方向に貫通しブロックベアリングを収容保持する第２の開口部とを有し、内側保持器の外径側に配置される外側保持器と、
を備え、ブロックベアリングは径方向の脱落を防止されてい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。

外輪固定(内輪回転)で使用される場合、ブロックベアリングが内輪の摺動抵抗により空転方向に連れ回ろうとする。この連れ回り力が内側保持器を空転方向に移動させスプラグが浮き上がる。従って、空転時の同期作用を促進することができる。

軸受面に介在する潤滑油膜がエンドベアリングの場合、円周上に連続的に発生するのに対して、ブロックベアリングの場合は、断続的となり油膜のせん断性が向上するため、空転時の引き摺りトルク低減できる。

本発明の第１実施例を示すワンウェイクラッチの一部破断した正面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った軸方向断面図である。 第１実施例のワンウェイクラッチの詳細を示す部分正面図である。 図３のＢ−Ｂ線に沿った軸方向断面図である。 第１実施例のワンウェイクラッチの無負荷時の状態を示す部分正面図である。 第１実施例のワンウェイクラッチの内輪空転時の状態を示す部分正面図である。 第２実施例のワンウェイクラッチを示す部分正面図である。 図７の軸方向断面図である。 第３実施例のワンウェイクラッチを示す部分正面図である。 図９の軸方向断面図である。 エンドベアリングを用いた場合と、ブロックベアリングを用いた場合のドラグトルクと回転数の関係を示すグラフである。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。尚、以下説明する各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。

（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例を示すワンウェイクラッチ１０の一部破断した正面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った軸方向断面図である。トルク伝達部材としてひょうたん形のスプラグを用いた例で示してあるが、本発明はその他の形式のワンウェイクラッチにも適用できる。

図１において、外輪１はほぼ真円の内周面１ａを備え、内輪２はほぼ真円の外周面２ａを備えている。外輪１と内輪２とは内周面１ａ及び外周面２ａとを互いに対向させた状態で、相対回転自在となっている。

外輪１と内輪２とで画成される環状の空間には、両輪間でトルクを伝達するトルク伝達部材、すなわちひょうたん形のスプラグ３が円周方向等分に複数個配置されている。スプラグ３は、一対の保持器、すなわち外側保持器５及び内側保持器６にそれぞれ設けた、径方向に貫通するほぼ矩形の第１の開口部８内に保持されている。外側及び内側保持器５、６の間にはリボンスプリング４が配置され、スプラグ３に係合面とかみ合う方向の起き上がりモーメントを与えている。

不図示の相手部材に外輪１を嵌合させるため、外輪１の外周には外径方向に突出するスプライン９が円周方向等配に複数設けられている。また、ワンウェイクラッチ１０の軸方向の両端には、環状の側板１１と側板１１を固定する環状の止め輪１２が設けられている。

外輪１と内輪２との間に画成される環状の空間には、複数のスプラグ３の間に複数のブロックベアリング１７が配置されている。ブロックベアリング１７は、周方向の５箇所に設けられているが、この個数は任意であり、その他の個数設けることができることは言うまでもない。隣接するブロックベアリング１７間のスプラグ３の個数は同じである。

図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った軸方向断面図である。図２から明らかなように、ほぼ真円の内径を有する環状の内側保持器６は、軸方向の一端部でほぼ垂直にすなわち半径方向内方に所定距離延在する環状のフランジ部６ａを有しており、フランジ６ａの先端部は所定のクリアランスをもって内輪２に対向している。

また、ほぼ真円の内径を有する環状の外側保持器５は、軸方向の一端部でほぼ垂直にすなわち半径方向外方に所定距離延在する環状のフランジ部５ａを有しており、フランジ５ａの先端部は所定のクリアランスをもって外輪１に対向している。

ブロックベアリング１７は、前述のように外輪１と内輪２との間に配置され、外輪１と内輪２とを同心状態に保持している。すなわち、内外輪の軸受の機能を果たしている。ブロックベアリング１７の内径面１７ａが内輪２に対して、外径面１７ｂが外輪１に対して、軸受機能を有している。

図３に示すように、ブロックベアリング１７は、径方向断面で内径面１７ａと外径面１７ｂとの間に、周方向に延在する３つの突起を備えている。内径側には第１の突起１３、外径側には第２の突起１４、そして第１の突起と第２の突起の間に第３の突起１５が設けられている。第１の突起１３、第２の突起１４、第３の突起１５は、ブロックベアリング１７の本体と一体に形成されている。

ブロックベアリング１７は、外側保持器５に設けられ、径方向に貫通する第２の開口部１８、リボンスプリング４の開口部７、更に外側保持器５に設けられ、径方向に貫通する第２の開口部１８のそれぞれに嵌合している。

また、図３から分かるように、第１の突起１３の周方向の長さは、内側保持器６の第１の開口部８の周方向幅より大きい。従って、ブロックベアリング１７は外径側に脱落することがない。

図３に示すように、周方向に突出する第３の突起１５は、リボンスプリング４の開口部７に配置され、開口部７の辺１９に係合することでブロックベアリング１７が内径側へ脱落することが防止されている。従って、第３の突起１５の周方向長さは、リボンスプリング４の開口部７の周方向幅より大きく設定する。

第３の突起１５の周方向長さが、リボンスプリング４の開口部７の周方向幅より十分大きく設定した場合は、辺１９から開口部７内に突出する突出片を設け、その突出片に第３の突起１５を係合させることで、ブロックベアリング１７の脱落を防止することもできる。

いずれの場合でも、外側保持器５、内側保持器６、リボンスプリング４、スプラグ３、ブロックベアリング１７を組み付けると、一つのクラッチアッセンブリとして扱うことができるため、ワンウェイクラッチ１０への組み付けが容易になる。

以上説明した第１実施例において、ワンウェイクラッチ１０のクラッチアッセンブリが、軸方向に脱落することを防止するため、軸方向の両端に側板１１及び止め輪１２が設けられているが、これは、本発明にとって必須の構成ではなく、必ずしも設ける必要はない。しかしながら、潤滑環境が厳しい使用条件下においては、エンドベアリングを設けないことにより潤滑油の密封性（潤滑性）が低下することを防止するため、軸方向の両側に側板を設けることが好ましい。以下説明する第２及び第３実施例においても同様である。

図５は、第１実施例のワンウェイクラッチの無負荷時の状態を示す部分正面図である。この無負荷時では、スプラグ３は、外輪１と内輪２の両方に接している。この無負荷状態から、外輪１が固定状態で、内輪２を回転（空転）させた状態が図６に示されている。外輪１を固定し、内輪２を回転させる場合、内輪２の回転によって生じる摺動抵抗によりブロックベアリング１７は内輪２の空転方向に連れ回ろうとする。この連れ回り力が内側保持器６を空転方向に移動させる。その結果、軸受機能を有するブロックベアリング１７は内輪２に接触している一方で、すべてのスプラグ３が内輪２の外周面２ａから浮き上がる。すなわち、空転時の同期作用が促進されることになる。図６は、この状態を示すものであり、スプラグ３は、内輪２の外周面２ａから浮き上がり、内輪２との間にクリアランスが生じている。

（第２実施例）
図７は、本発明の第２実施例のワンウェイクラッチを示す部分正面図であり、図８は、図７の軸方向断面図である。ワンウェイクラッチ１０の基本的構成は、第１実施例と同様のため、異なる部分について説明をする。

ブロックベアリング２７は、外径部分２８と内径部分２９とを一体に備えている。図７に示すように、外径部分２８は内径部分２９に対して、軸方向の幅が大きく、両部分の間には段部３０が形成されている。

内径部分２９の軸方向幅は、内側保持器６の第２の開口部１８の軸方向幅より僅かに小さく設定してある。また、同様に、外径部分２８の軸方向幅も、外側保持器５の第２の開口部１８の軸方向幅より僅かに小さく設定してある。更に、内側保持器６の第２の開口部１８の軸方向幅は、外側保持器５の第２の開口部１８の軸方向幅より小さく設定されている。

以上のように構成されているため、ブロックベアリング２７は、外径部分２８が段部３０で、内側保持器６の第２の開口部１８の軸方向の両縁部に係合し、内径側への脱落が防止されている。

図７に示すように、第２実施例においては、ブロックベアリング２７の径方向の中間にある突起が、第１実施例の突起１５に比べて短く、リボンスプリング４の開口部７の縁部に支持される構造となっていない。

（第３実施例）
図９は、本発明の第３実施例のワンウェイクラッチを示す部分正面図であり、図１０は、図９の軸方向断面図である。ワンウェイクラッチ１０の基本的構成は、第１実施例と同様のため、異なる部分について説明をする。

ブロックベアリングがワンピース構造となっている第１実施例及び第２実施例と異なり、本実施例では、ブロックベアリングが、２分割されたツーピース構造となっている。ブロックベアリング３７は、内輪２に接する内径ブロック３１と、内径ブロック３１とは分離し、外輪１に接する外径ブロック３２とを有する。

内径ブロック３１は、その外径面の周方向の両側に、周方向に延在する突起３３と３４とを備えている。また、外径ブロック３２は、その内径面の周方向の片側に、周方向に延在する突起３５を備えている。内径ブロック３１は、内側保持器６の第２の開口部１８に、また外径ブロック３２は、外側保持器５の第２の開口部８にそれぞれ嵌合している。

図９から分かるように、突起３３と３４が内側保持器６の第２の開口部１８を越えて延在しているため、内径ブロック３１は内側保持器６の第２の開口部１８から径方向に脱落することが防止されている。また、外径ブロック３２は、突起３５が外側保持器５の第２の開口部１８を越えて延在しているため、外側保持器５の第２の開口部１８から径方向に脱落することが防止されている。このとき、内径ブロック３１と外径ブロック３２とは、互いに当接しているため、見かけ上は一体部材として機能する。

以上説明した第２実施例及び第３実施例においても、図６で説明した、空転時の同期作用が促進されることは言うまでもない。

図１１は、エンドベアリングを用いた場合と、ブロックベアリングを用いた場合のドラグトルクと回転数の関係を示すグラフである。エンドベアリングを用いたワンウェイクラッチの場合（グラフ（ｂ））は、回転数の増加に伴ってドラグトルクも増大するが、ブロックベアリングを用いたワンウェイクラッチの場合（グラフ（ａ））は、回転数の増加に伴ってドラグトルクは減少する。特に、所定の回転数を超えた範囲では、回転数に関わらずドラグトルクがほぼ一定になっていることが分かる。すなわち、空転時における引き摺りトルク（ドラグトルク）が著しく低減できる。

エンドベアリングを用いた場合、内外輪との軸受面に介在する潤滑油膜が、円周上に連続的に発生するのに対して、ブロックベアリングを用いた場合は、この油膜が断続的に発生するため、ブロックベアリングを用いると、空転時における引き摺りトルクの低減が著しいことが、図１１から読み取れる。

尚、上述の各実施例の説明においては外側保持器及び内側保持器の２つの保持器を有するものとしてワンウェイクラッチを説明したが、保持器が１つだけの形式のワンウェイクラッチにも本発明が適用できることは言うまでもない。

１ 外輪
２ 内輪
３ スプラグ
４ リボンスプリング
５ 外側保持器
６ 内側保持器
８ 第１の開口部
１８ 第２の開口部
１０ ワンウェイクラッチ
１１ 側板
１５、３３、３４、３５ 突起
１７、２７、３７ ブロックベアリング
３０ 段部

Claims (5)

1. ワンウェイクラッチであって、
   外輪と、
   該外輪に対して内径方向に離間され、相対回転自在に同心状に配置される内輪と、
   前記外輪と前記内輪との間に配置され、トルクを伝達する複数のスプラグと、
   前記スプラグに起き上がりモーメントを与えるリボンスプリングと、
   前記外輪と前記内輪との間に配置され軸受機能を有するブロックベアリングと、
   径方向に貫通し前記スプラグを保持する第１の開口部と、径方向に貫通し前記ブロックベアリングを収容保持する第２の開口部とを有する内側保持器と、
   径方向に貫通し前記スプラグを保持する第１の開口部と、径方向に貫通し前記ブロックベアリングを収容保持する第２の開口部とを有し、前記内側保持器の外径側に配置される外側保持器と、
   を備え、前記ブロックベアリングは径方向の脱落を防止されていることを特徴とするワンウェイクラッチ。
2. 前記ブロックベアリングは、周方向に突出する突起を有し、該突起が前記リボンスプリングに係合することで前記ブロックベアリングの径方向への脱落が防止されていることを特徴とする請求項１に記載のワンウェイクラッチ。
3. 前記ブロックベアリングは、前記内側保持器の第２の開口部の軸方向幅より大きな軸方向幅を有する部分を備えることで、前記ブロックベアリングの径方向への脱落が防止されていることを特徴とする請求項１に記載のワンウェイクラッチ。
4. 前記ブロックベアリングは、外径部分と内径部分に分割されており、前記外径部分は前記外側保持器の開口部に嵌合し、前記外径部分は周方向に突出する突起を有し、該突起が前記外側保持器の開口部に係合し、前記内径部分は前記内側保持器の開口部に嵌合し、前記内径部分は周方向に突出する突起を有し、該突起が前記内側保持器の開口部に係合することを特徴とする請求項１に記載のワンウェイクラッチ。
5. 前記外輪と前記内輪の間で、軸方向の両側に側板を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のワンウェイクラッチ。

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