JP6079762B2 - セレクタブルワンウェイクラッチ - Google Patents

Description

この発明は、正逆いずれか一方向に対してはトルクを伝達するとともに他の方向に対してはトルクを伝達しない係合状態と、正逆いずれの方向にもトルクを伝達しない非係合状態とに切り替えることのできるセレクタブルワンウェイクラッチに関するものである。

セレクタブルワンウェイクラッチ（以下、ＳＯＷＣと記す）の一例が特許文献１に記載されている。そのＳＯＷＣは、相対回転可能なポケットプレートとノッチプレートとの間に制御プレートが配置され、その制御プレートに形成された開孔が、ポケットプレートに収容されている爪部材に位置に一致すると、爪部材がノッチプレート側に突出するように構成されている。ノッチプレートにはその爪部材の先端部を入り込ませて係合させるノッチが形成されており、ノッチの内面である係合面が爪部材の先端部に突き当たる方向にポケットプレートとノッチプレートとが相対回転しようとすると、係合面が爪部材に突き当たって爪部材を押すので、ポケットプレートとノッチプレートとの間でトルクの伝達が生じる。これとは反対方向に相対回転するようにトルクが作用すると、爪部材がノッチのエッジ部に押されてポケット側に押し倒されるので、爪部材とノッチとの係合が外れ、ポケットプレートとノッチプレートとが相対回転し、両者の間でトルクは伝達されない。すなわち、オーバーラン状態となる。さらに、制御プレートを移動させて開孔をポケットに対してずらすと、爪部材が制御プレートによってポケット側に押し込まれ、係合面に対する爪部材の係合が外れる。この非係合状態では、ポケットプレートとノッチプレートとは正逆いずれの方向にも相対回転することができる。

特開２０１４−５２６６５８号公報

上述したＳＯＷＣにおける制御プレートは、その開孔をポケットに対向させた位置と、開孔がポケットから外れてストラットをポケットに押し込んだ位置とに移動してポケットの開閉を制御するためのものであるから、その切替制御を行うアクチュエータやスプリングは、比較的小型のものが使用される。一方、各プレートは互いに相対回転するように構成され、それぞれの間隔はわずかであり、また摺動抵抗を抑制するために潤滑剤が介在させられている。したがって、制御プレートがポケットを閉じてＳＯＷＣが開放している状態で、ポケットプレートとノッチプレートとの間にラチェット方向の相対回転が生じた場合、制御プレートに対して潤滑剤の粘性による引き摺り力が作用する。低温であるために潤滑剤の粘度が高いなどの場合には引き摺り力が大きくなり、その場合には制御プレートが移動させられて開孔がポケットに一致し、ストラットの先端部がノッチに入り込んで、ＳＯＷＣが意図せずに係合状態になってしまう可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、意図せずに係合状態に切り替わってトルクが伝達されることを防止もしくは抑制することのできるセレクタブルワンウェイクラッチを提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、相対回転可能に対向して配置された第１回転板および第２回転板と、前記第１回転板の前記第２回転板に対向する側面の外周部に形成された第１凹部と、先端部が前記第２回転板に対して突出しかつ退避するように前記第１凹部内に俯仰可能に収容された爪部材と、前記第２回転板の前記第１回転板に対向する面の外周部で前記第１凹部に対向する箇所に形成され前記第１凹部から突出した前記爪部材の先端部が入り込んで係合する第２凹部と、前記第１回転板と前記第２回転板との間にこれら第１回転板と第２回転板とに相対回転可能に配置された制御板と、前記制御板に形成され、前記第１凹部に対向する位置に移動して前記爪部材が前記第２凹部に向けて突出することを可能にしかつ前記第１凹部に対してずれた位置に移動する窓孔とを備えたセレクタブルワンウェイクラッチにおいて、前記爪部材は、前記窓孔を通って前記第２凹部側に突出する本体部と、前記先端部とは反対の後端部側で前記本体部の側部に突出した耳部と、前記耳部における前記制御板側の部分に形成され、前記先端部側で低くなるように前記制御板を向く面側から該面とは反対側に面側に向けて傾斜した第１傾斜面とを備え、前記制御板における前記第１回転板に対向する箇所でかつ前記窓孔の側部に、前記第１傾斜面に対向するように凸となった第２傾斜面が形成され、前記第２傾斜面は、前記窓孔が前記爪部材の先端部を前記第２凹部に向けて突出させる位置に移動している状態では前記第１傾斜面の最も低い端部側に位置し、かつ前記窓孔が前記第１凹部の少なくとも一部に被さって前記爪部材を前記第１凹部に納める位置に移動している状態では前記第１傾斜面に接触して前記耳部および前記耳部と一体の本体部を前記第１凹部内に押し込む箇所に位置するように設けられていることを特徴とするものである。

この発明においては、窓孔の少なくとも一部が第１凹部に被さって爪部材が第１凹部内に押し込められている状態では、第２傾斜面が爪部材の第１傾斜面のほぼ全体に接触している状態になる。この状態は、第２傾斜面が第１傾斜面側に移動するように制御板に対して力が加わることにより生じる。このような方向の力は、第１回転板と第２回転板とが相対回転することに伴う摩擦力などの引き摺り力である。その相対回転の方向は、爪部材が第２回転板側に突出しているとすれば、爪部材が第２凹部に係合する方向である。しかしながら、爪部材は、上記の第１傾斜面と第２傾斜面との作用によって、先端部が第１凹部側に退避するように第１回転板側に押さえ込まれるから、係合状態となることはない。すなわち、制御板が摩擦力などの意図しない力を受けたとしてもトルクを伝達する係合状態に切り替わることが回避もしくは抑制される。

この発明に係るセレクタブルワンウェイクラッチの一例を示し、（ａ）は模式的な部分断面図、（ｂ）はストラットおよび窓孔をノッチプレート側から見た部分図である。 そのストラットとセレクタプレートの一部とを模式的に示す部分斜視図である。 非係合状態から係合状態に切り替わる過渡状態を示し、（ａ）は模式的な部分断面図、（ｂ）はストラットおよび窓孔をノッチプレート側から見た部分図である。 非係合状態から係合状態に切り替わる他の過渡状態を示し、（ａ）は模式的な部分断面図、（ｂ）はストラットおよび窓孔をノッチプレート側から見た部分図である。 係合状態を示し、（ａ）は模式的な部分断面図、（ｂ）はストラットおよび窓孔をノッチプレート側から見た部分図である。

この発明に係るセレクタブルワンウェイクラッチ（以下、ＳＯＷＣと記す）は、この発明の実施例における第１回転板に相当するポケットプレート１と、この発明の実施例における第２回転板に相当するノッチプレート２と、これらのプレート１，２の間に配置された、この発明の実施例における制御板に相当するセレクタプレート３とを備えている。図１はそのＳＯＷＣの一部を切断して模式的に示す断面模式図である。ポケットプレート１におけるノッチプレート２に対向する側面のうち回転中心から半径方向にずれた外周側の部分に、円周方向もしくは接線方向に長い、この発明の実施例における第１凹部に相当するポケット４が、円周方向に並んで複数（図には一つのみ示す）形成されている。また、ノッチプレート２におけるポケットプレート１側の側面で前記ポケット４に対向する箇所に、ポケット４と同様に、円周方向もしくは接線方向に長い、この発明の実施例における第２凹部に相当するノッチ５が、円周方向に並んで複数（図には一つのみ示す）形成されている。さらに、セレクタプレート３はポケット４とノッチ５との間の部分を円周方向に前後動する環状もしくは円弧状の板状部材であり、そのセレクタプレート３には、前記ポケット４の開口形状とほぼ等しい形状の窓孔６が、各ポケット４に対応して形成されている。

各ポケット４の内部には、この発明の実施例における爪部材に相当するストラット７が配置されている。ストラット７はポケットプレート１とノッチプレート２との間でトルクを伝達するほぼ矩形板状の小片であって、先端部がノッチプレート２側に突き出るようにポケット４の内部に俯仰可能に配置されている。このストラット７の一例を図２に示してあり、ここに示すストラット７は本体部７ａと耳部７ｂとを備えている。本体部７ａは、前述した窓孔６の開口形状と相似形状で窓孔６より僅かに小さい寸法の矩形状をなしており、底面（ポケット４の底部側を向いた面）は平坦で、これとは反対側の上面（ポケット４の開口部側の面）は凸曲面となっている。耳部７ｂは、本体部７ａの後端部側の側面から突出した部分であり、したがってこの耳部７ｂはセレクタプレート３の下側（ポケット４側）に隠れるようになっている。また、耳部７ｂは本体部７ａの後端部（図１の右側の端部）から本体部７ａの側面の長手方向での中央部まで程度の長さを有している。したがって耳部７ｂは本体部７ａの後端部側に左右に突出している矩形状の部分であり、その上面７ｃは本体部７ａの後端部側から先端部方向に向けて、厚さが次第に薄くなるように傾斜している。その傾斜状態を更に説明すれば、耳部７ｂの前記後端部側の部分が本体部７ａとほぼ同程度の厚さであり、その厚い部分から、本体部７ａにおける底面側に向けて薄くなるよう傾斜している。したがってこの傾斜面がこの発明の実施例における第１傾斜面に相当している。

ストラット７の先端部をノッチプレート２側に押圧する弾性体（例えばスプリング）８がストラット７の底面側に配置されている。

第１傾斜面に相当する前記上面７ｃに対応して、この発明の実施例における第２傾斜面に相当する制御押圧面３ａが、セレクタプレート３の下面（ポケット４側の面）のうち前記窓孔６の両側の部分に形成されている。この制御押圧面３ａは、図２に示すように、窓孔６の左右両側に形成された、前記耳部７ｂとほぼ同じ幅の凸部３ｂにおける下面であり、窓孔６の長手方向のほぼ中央部に、窓孔６の長さの半分程度の長さに亘って形成されている。そして、制御押圧面３ａの傾斜の状態は、前記ストラット７がポケット４の内部に収まった（押し込められた）状態における前記耳部７ｂの上面７ｃとほぼ平行で対向する傾斜状態である。言い換えれば、凸部３ｂの高さ（ポケット４の深さ方向に測った寸法）は、前記ストラット７の先端部側に位置する部分で高く、ここから前記ストラット７の後端部方向に向けて次第に低くなっており、したがって制御押圧面３ａは、ストラット７の先端部側から後端部側に向けて、ポケット４の底面側からポケット４の開口端側にいわゆる上昇するように傾斜している。なお、この制御押圧面３ａの位置や長さおよび傾斜角度、前記上面７ｃの位置や長さおよび傾斜角度などは、後述する作用が生じるように設定されている。

さらに、ノッチ５について説明すると、ノッチ５はノッチプレート２におけるポケットプレート１側の側面で前記ポケット４に対向する箇所に形成された矩形状の凹部であり、ノッチプレート２側に突き出した前記ストラット７の先端部を入り込ませるように形成されている。ノッチ５の内側壁面のうちストラット７の先端部を対向させる内側壁面が前記特許文献１に記載されているショルダ部と同様の係合面５ａとなっている。この係合面５ａにおけるノッチ５の開口端側のコーナー部（エッジ部）は、面取りされて滑らかな凸曲面となっている。

なお、セレクタプレート３はポケットプレート１およびノッチプレート２の回転方向に所定角度、往復回転するように保持されている。セレクタプレート３をそのように往復回転させる機構は、特には図示しないが、電磁アクチュエータ（ソレノイド）とスプリングならびに適宜のストッパとを組み合わせた構成とすることができる。例えばスプリングの弾性力によってセレクタプレート３がストッパに当接して停止するまで動作させ、その状態でセレクタプレート３がストラット７をポケット４の内部に後退させ、そのスプリングの弾性力に抗してソレノイドがセレクタプレート３を引っ張ることにより、セレクタプレート３によるストラット７に対する押し下げ力が解除されてストラット７の先端部が、窓孔６を通ってノッチ５側に突出するように構成することができる。

上述したＳＯＷＣは、以下に説明するように動作する。図１の（ａ）および（ｂ）は、いわゆる非係合状態を示しており、この状態ではポケットプレート１とノッチプレート２とは、ラチェット方向Ｄｒとオーバーラン方向Ｄｏとのいずれの方向にも相対回転することができる。なお、これらの方向Ｄｒ，Ｄｏは後述するとおりである。非係合状態では、セレクタプレート３がポケットプレート１に対してラチェット方向Ｄｒに相対的に回転もしくは移動させられており、その窓孔６がポケット４に対してラチェット方向Ｄｒにずれて位置し、セレクタプレート３の一部がストラット７の先端部に被さっている。また、セレクタプレート３の下面で窓孔６の両側に形成されている制御押圧面３ａが前記耳部７ｂにおける上面７ｃに接触していて耳部７ｂがポケット４の底面に向けて押されている。制御押圧面３ａが耳部７ｂを押す荷重はストラット７を図１の反時計方向に回転させるモーメントとして作用するから、ストラット７はその底面がポケット４の底面にほぼ接触するように回転させられ、ポケット４の内部に押し込められている。また、前述した弾性体８は荷重を受けて圧縮させられている。したがって、ポケットプレート１とノッチプレート２とは、ラチェット方向Ｄｒおよびオーバーラン方向Ｄｏのいずれの方向にも相対回転することができ、両者の間で大きなトルクの伝達は生じない。

非係合状態でノッチプレート２とセレクタプレート３との間に潤滑油などが介在して両者の間にいわゆる引き摺りトルクが作用する場合がある。その状態でノッチプレート２が図１の右方向であるラチェット方向Ｄｒに相対的に回転するとすれば、セレクタプレート３に対して同方向の引き摺り力が作用する。しかしながら、セレクタプレート３は上述した制御押圧面３ａが耳部７ｂの上面７ｃに突き当たっていて、ラチェット方向Ｄｒにはそれ以上移動することができない。すなわち、セレクタプレート３はストラット７をポケット４内に押し込めた状態を維持するので、上記の引き摺り力などの意図しない要因でストラット７がノッチプレート２に向けて起き上がったり、ストラット７の先端部がノッチ５の内部に突き出して係合状態になるなどの事態が確実に防止もしくは抑制される。

ＳＯＷＣを係合状態に切り替える場合には、セレクタプレート３をポケットプレート１に対して図１の左方向（オーバーラン方向Ｄｏ）に移動させる。その過程を図３および図４に示してある。セレクタプレート３がこのように移動すると、ポケット４に対する被さり幅が小さくなるとともに、制御押圧面３ａが耳部７ｂの上面７ｃから外れる方向に移動する。すなわち、前記凸部３ｂの低い部分と耳部７ｂにおける薄い部分とがポケット４の深さ方向で互いに接触するようになる。そして、ストラット７はその底面側に配置されている弾性体８によりノッチプレート２側に押されているから、その先端部がノッチプレート２に向けて押し出されるようにストラット７が回転する。すなわち、前述した耳部７ｂは、ポケット４の内部に配置されるとともに、その上にセレクタプレート３が被さっているから、耳部７ｂはポケット４の内部に保持され、耳部７ｂが回転軸となってストラット７が回転する。このように回転軸として機能する耳部７ｂは、上述したように傾斜した上面７ｃを備えた厚肉の部分となっている。そのため、上述した構成では、ストラット７の回転軸部の強度を十分に高くし、耐久性を向上させることができる。

窓孔６がストラット７の全体に一致する位置まで移動すると、ポケット４がいわゆる全開された状態になり、ストラット７の本体部７ａがノッチプレート２に向けて露出する。図３はその状態を示している。この状態では、本体部７ｃの先端側の部分が窓孔６の内部に入った状態にまでストラット７が起き上がるが、凸部３ｂにおける比較的高い部分の制御押圧面３ａが耳部７ｂの上面７ａに接触しているので、ストラット７は図３に示す状態に押しとどめられる。

セレクタプレート３がオーバーラン方向Ｄｏに更に移動すると、図４に示すように、制御押圧面３ａの耳部７ｂに対する重なり量が少なくなる。すなわち、凸部３ｂの低い部分が耳部７ｂの薄い部分に重なるようになる。このような両者の高さおよび厚さの減少分、耳部７ｂおよびこれと一体の本体部７ａが回転することが可能になり、その結果、ストラット７の先端部が窓孔６を通ってノッチプレート２側に突き出る。その場合、ノッチプレート２が回転していることによりノッチ５がストラット７の位置まで移動してくると、ストラット７の先端部がノッチ５の内部に入り込む。そして、凸部３ｂがポケット４の内側面に当接するなどの機構上決まる限界位置までセレクタプレート３が移動すると、制御押圧面３ａが耳部７ｂからほぼ外れるので、ストラット７はその先端部がノッチ５における係合面５ａに対向する位置まで回転する（起き上がる）。この状態を図５に示してある。

図５に示す状態がいわゆる係合状態であり、ノッチプレート２がポケットプレート１に対してラチェット方向Ｄｒに相対的に回転しようとすると、ノッチ５における係合面５ａがストラット７の先端部に突き当たるので、ノッチプレート２とポケットプレート１とがストラット７を介して連結されることになる。すなわち、ノッチプレート２とポケットプレート１との間でトルクが伝達される。これに対して、ノッチプレート２がポケットプレート１に対してオーバーラン方向Ｄｏに相対的に回転しようとすると、ノッチ５における係合面５ａがストラット７の先端部から離れるとともに、ノッチ５における前記係合面５ａとは反対側の壁面もしくはその壁面の開口端側エッジ部が、図に示すように斜めに起き上がっているストラット７の上面（背面）に接触してストラット７を押す。その結果、ストラット７はポケット４側に倒れ込み、ノッチ５あるいはノッチプレート２はこのように倒れ込んだストラット７の上側を通過して、ポケットプレート１に対して相対的に回転する。すなわち、ノッチプレート２はオーバーランし、ノッチプレート２とポケットプレート１とのこのような相対回転が可能になるとともに、両者の間で特にはトルクの伝達が生じない。

したがって、ここで説明している具体例におけるラチェット方向Ｄｒとは、ストラット７を介してノッチプレート２とポケットプレート１との間でトルクが伝達される回転方向であり、オーバーラン方向Ｄｏとは、ノッチプレート２がストラット７を押し倒してポケットプレート１に対して相対的に回転する方向である。

なお、前述した非係合状態でノッチプレート２がポケットプレート１に対してオーバーラン方向Ｄｏに相対的に回転した場合にもセレクタプレート３に対して引き摺り力が作用する場合がある。セレクタプレート３がその引き摺り力によって移動したとすれば、前述したように、ＳＯＷＣは係合状態に切り替わり、ストラット７が起き上がってその先端部がノッチプレート２側に突き出す。しかしながら、セレクタプレート３をこのように移動させる引き摺り力は、ノッチプレート２がポケットプレート１に対してオーバーラン方向Ｄｏに相対的に回転することにより生じるのであるから、ＳＯＷＣが意図せずに係合状態に切り替わったとしてもノッチプレート２とポケットプレート１との間でトルクの伝達が生じることはない。

なお、この発明は上述した具体例に限定されないのであって、ストラットにおける耳部の形状やその上面の形状、凸部の形状やその制御押圧面の形状などは、上記の具体例で説明した作用が生じる範囲で適宜に設定することができる。例えば耳部を本体部の底面側に突き出る厚肉に形成してその強度を高くしてもよく、その場合にはポケットの底部に、耳部の厚肉部分を収容する凹部を形成すればよい。また、この発明に係るＳＯＷＣは、ポケットプレートとノッチプレートとをそれぞれ所定の回転部材に連結することにより一方向クラッチとして機能し、いずれか一方のプレートを固定部に連結すれば、一方向ブレーキとして機能する。

１…ポケットプレート、 ２…ノッチプレート、 ３…セレクタプレート、 ３ａ…制御押圧面、 ３ｂ…凸部、 ４…ポケット、 ５…ノッチ、 ５ａ…係合面、 ６…窓孔、 ７…ストラット、 ７ａ…本体部、 ７ｂ…耳部、 ７ｃ…上面、 ８…弾性体。

Claims (1)

1. 相対回転可能に対向して配置された第１回転板および第２回転板と、前記第１回転板の前記第２回転板に対向する側面の外周部に形成された第１凹部と、先端部が前記第２回転板に対して突出しかつ退避するように前記第１凹部内に俯仰可能に収容された爪部材と、前記第２回転板の前記第１回転板に対向する面の外周部で前記第１凹部に対向する箇所に形成され前記第１凹部から突出した前記爪部材の先端部が入り込んで係合する第２凹部と、前記第１回転板と前記第２回転板との間にこれら第１回転板と第２回転板とに相対回転可能に配置された制御板と、前記制御板に形成され、前記第１凹部に対向する位置に移動して前記爪部材が前記第２凹部に向けて突出することを可能にしかつ前記第１凹部に対してずれた位置に移動する窓孔とを備えたセレクタブルワンウェイクラッチにおいて、
   前記爪部材は、前記窓孔を通って前記第２凹部側に突出する本体部と、前記先端部とは反対の後端部側で前記本体部の側部に突出した耳部と、前記耳部における前記制御板側の部分に形成され、前記先端部側で低くなるように前記制御板を向く面側から該面とは反対側に面側に向けて傾斜した第１傾斜面とを備え、
   前記制御板における前記第１回転板に対向する箇所でかつ前記窓孔の側部に、前記第１傾斜面に対向するように凸となった第２傾斜面が形成され、
   前記第２傾斜面は、前記窓孔が前記爪部材の先端部を前記第２凹部に向けて突出させる位置に移動している状態では前記第１傾斜面の最も低い端部側に位置し、かつ前記窓孔が前記第１凹部の少なくとも一部に被さって前記爪部材を前記第１凹部に納める位置に移動している状態では前記第１傾斜面に接触して前記耳部および前記耳部と一体の本体部を前記第１凹部内に押し込む箇所に位置するように設けられている
   ことを特徴とするセレクタブルワンウェイクラッチ。

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