JP6167398B2 - ローラクラッチ - Google Patents
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Description
当該構成は、昭和37年の発明以来、60年に渡って多くの業者が前述の特許文献のように実用化の模索を繰り返したがいまだ実施を見ない。その理由は、当該クラッチの最大のメリットの、外径の7%程度を軸方向に動かすだけで正逆回転ともにトルクを遮断出来ることである。
図2、の如く第一軌道輪部材1、の軸外径の円すい面と、第二軌道輪部材2、の外輪内径の円すい面86、の間の周上に保持器4、でスキュウ(傾斜角 θ)した転動ローラー3、を配置すると、一方には空転し、反対方向には接点下に高圧の厚さが 0.0003mmの閉じ込め油膜を生じて、油膜が粘弾性体に固化遷移し、そのせん断抵抗(トラクション)で 、第一軌道輪の軸1、と第二軌道輪の外輪2、の間でワンウエイクラッチが構成される。
請求項1の構成において、回転する軌道輪と静止部材との間に図4の保持器手段65で作用点に部材となる例えば転動体のボール64を挿入して、回転している軌道輪の側面との間の摩擦図6の71と77とのクサビ作用でボール64を食い込ませてそのクサビ効果で生ずる矢印77の軸力で両軌道輪の間隔を瞬時に押し広げる、テコの自己倍力効果で遮断する。
変速比を得る手段の例えば図7のように一対の変速ギヤを入力軸37、とカウンター軸151に複数組配置して、各組の例えば図7の出力軸38上の3rdギヤ28とこれに噛み合うカウンター軸152上のギヤ、29の何れか片側に請求項1の、クラッチを装設して、倍力テコ部材の偏心カム12でクラッチ48の軌道輪間隔を徐々に押し広げてギヤ28に伝達トルクを残存させながら出力軸38にトルクを渡す。
円すい面の内外軌道輪と保持器付ローラーが軌道面上に作る超高圧の厚さが0.0003ミリの閉じ込め油膜のせん断抵抗と、塑性変形抵抗とでローラー全てがトルク伝達に参加して小さなサイズで巨大なトルクが断続できる。しかも断続のプロセスは噛み合い初期は、粘性流体の摩擦抵抗で始まり次第にトルクが発生して圧力が増加し油膜が固化転移してその塑性変形抵抗と油膜のせん断抵抗(トラクション)で締結に至る。その過程で入出力間の差回転を吸収しながら同期して油圧、空圧電磁力が無くても自己保持形で締結する。部品点数の少ない堅牢な断続クラッチが得られる。
請求項1、に記載の構成において、図2に示す第一軌道輪1、と第二軌道輪2、の間に第三の支点の中間部材112、を装設して、112を支点ホルダー16の穴で支える。支点ホルダー16は軸1にスラスト軸受84、85とラジアル軸受109、で支持されて相対回転する。第一軌道輪と第二軌道輪の軌道面の間隔を拡張するように倍力装置の作用点のテコ部材(偏心楕円カム9、)を、第二軌道輪2の側面1711に当接させて、ウオームギヤ97、との噛み合い点を力点にするとカム12の外周の凸部高さが変化することで外輪の側面171が押される。その量はウオームギヤ13、のモーター97、の回転角度で調節する。
請求項1の図2、の倍力テコ部材の支点部112の代わりに当部位にボール64を介在して図4のように軸と一体化して回転する外輪の回転力を利用して図6に示す斜面を転がるボールに回転力でクサビ作用をもたらして生ずる軸力(スラスト荷重)図6の矢印66で瞬時に外輪を押し返して噛み合いを解除する。例えば毎分1200回転している場合の遮断速度は0.2秒になる。実施の形態は、図4、の支点の中間部材90、は静止しており軸1、の上にそれぞれ軸受84、と100、並びに109、で回転可能に固定され、且つ支点中間部材90、のボス円筒部の外周には保持部材65、のボス部65aが摺接しており更にその上に筒状のカムリング内側57、と外側78、が二重に分かれて(製造上の理由)中間部材90に固定され一体で静止している。 静止の内側57と外側78の両筒状カムリングの内側57、の側面には、図4、の保持円盤65、に固定のピン70、の先端が摺接するカムプロファイルの斜面図5、の78、の山と谷の凹凸が設けてあり、外側のカムリング78の側面には図6に示すボール64、と噛み合うカムプロファイル斜面の山と谷の凹凸101が形成されている。外側と内側の二つのカムリングの山と谷の位置は、回転方向にずらしてあり、先ず図4のリングギヤ76を小歯車73で旋回させてスプライン75で嵌合する保持部材65を回すことでボール64を斜面71で山の頂点101に移動して(軸方向に移動させて)外輪7を矢印66の方向に押して噛み合いを解除した後、ボール位置は更に転がって74に沿って一旦僅かに後退する。ボールが後退する替わりにピン70が山78に当接して押し上げられて、ピンで保持部材65が押されてボールの点接触に替わって保持部材65の側面の軸受用の平滑面で外輪の皿バネの力を受け止めて摺接して外輪2、は解除された位置で保持されて伝達ギヤ6、の高速フリーホイーリングを安定して続けることができる。
当該クラッチの持つ三機能の、トーショナルダンパーとシンクロのON−OFFクラッチと、粘性半クラッチ、の三要素を活用した変速機で、その構成模式図を図7、に示す。入力軸37、と、カウンタシャフト151、と各変速ギヤを配列した中間シャフト152、と出力軸38、の四軸で成る。 入力軸37、からのトルクの流れを点線141、142、で示す。各ギヤの噛み合いON−OFFは、併設の偏心カムの回転操作で行う。入力トルクは、点線142、に沿って軸37、上のギヤ33にギヤ131、が噛み合いカウンターシャフトに伝達される。カウンターシャフトのみタンデム複列のローラークラッチ(図10の構成)が配置されて、トルクは図7のA部右下の円Aの拡大図の点線で示すように内輪からローラー137aを経由して外輪49、に、外輪49、の片側列の逆向きにスキュウ傾斜したローラー137bが噛み合って内輪に166、に伝わる。図10の複列タンデム式については更に後述する。
図11、のように複列にして片方のローラーを軸心に対して約+10°、もう一方を−10°スキュウさせて、円すい軌道輪の大径側を向い合わせにして(背面合わせ)配置し、偏心カムの支点軸165、を両軌道輪の中央の軸上に固定の円環164、に固定して偏心カムを中間の両外輪軌道間に配置しカムの共有化の実施例を示す。図11、では右回転する入力軸1、から点線で示すように入力されたトルクは偏心カムの操作で左右のクラッチ2a2b何れかを経由して減速比の異なる左右のギヤ163a,163bに出力される。
[請求項1の実施例ー3]図12、にねじ式の実施例を示す、作用点が172、支点が112、力点が171になる。
2・・第二軌道輪(外輪)
3・・ローラー
4・・保持器
6・・出力ギヤ
7・・スプライン
8・・皿バネ
9・・カムフォロア
10、84・・スラスト軸受
11・・ギヤ
12・・カム
13・・ウオームギヤ
14・・ローラーフォロア外輪
15・・外輪側面
16、90、164、・・支点ホルダー
21・・緊迫力の大きさ
22・・緊迫力の釣り合いイメージ
23・・軌道輪の回転方向
24・・低緊迫力ゾーン
25・・トルクの値
26・・カムの操作角度
27・・伝達トルク量とカムの操作量の変化グラフ
28、29・・2速ギヤ
30、32・・3速ギヤ
34、35・・4速ギヤ
36・・カウンターシャフト
37・・入力軸
38・・出力軸
48・・3rdギヤ用クラッチ
49・・外輪
83・・フレーム
12、50,51,52・・偏心カム
56、93、94・・オイルシール
65・・保持部材
65a・・保持部材のボス部
70・・戻り止め摺接ピン
71・・支点の中間部材のボールカム面
76・・操作円盤ギヤ
78・・中間部材旋回位置決めカム
90、101、165・・支点
112・・支点の中間部材
120・・出力軸スプライン
132・・スプライン
109、133・・ニードル軸受
134・・複列式ワンウエイクラッチの内輪
135・・バックアップスラスト軸受
137a,137b・・複列式ワンウエイクラッチローラー
141、142・・トルクの流れ
145、146・・皿バネ
147・・クラッチ外輪支持部材
148・・直結用クラッチ
151・・カウンターシャフト
152・・中間軸
166・・複列クラッチ内輪延長環
168・・パイロットベアリング
170・・支点送りねじ
171・・スラスト軸受
Claims (3)
- 第一軌道輪の外径に設けた円すい面と第二軌道輪の内径面に設けた円すい面の間に保持器で回転軸に対しスキュウした転動ローラーを複数個配置して、前記第一軌道輪と前記第二軌道輪の間にトルクを負荷し前記転動ローラーが前記第一軌道輪と前記第二軌道輪の間に食込んで接触面に閉じ込め油膜を形成して該油膜のせん断と粘性抵抗でトルクの伝達を増減する ローラークラッチにおいて、支点力点作用点で成る テコ部材の支点になる支点部材を前記第一軌道輪と前記第二軌道輪の間に介装するとともに、前記第一軌道輪又は前記第二軌道輪の何れかに前記テコ部材の作用点を当接して、前記テコ部材の力点の操作で前記転動ローラーの前記第一軌道輪及び前記第二軌道輪の周上の接触面圧による緊迫力に不釣合いをもたらすようにした前記テコ部材を具備したローラークラッチ。
- 請求項1に記載のローラークラッチにおいて、前記第一軌道輪と前記第二軌道輪の間に介装した前記支点部材と、前記支点部材と前記第一軌道輪と前記第二軌道輪との間にカム斜面とクサビ作用をもたらすクサビ作用部材とを介装して、該クサビ作用部材を保持する保持部材の操作で該支点部材を支点とし、前記第一軌道輪又は前記第二軌道輪をクサビ作用の作用点として該支点部材と前記第一軌道輪又は前記第二軌道輪とをクサビ作用で離反させてトルクを断続するローラークラッチ。
- 請求項2に記載のローラークラッチを、回転軸上に配置した複数の外径寸法が異なるベルト式プーリー、ギヤ、チェインによる駆動力を伝達するスプロケット、転がり接触する回転体同士を押し付けて駆動力を伝達するトラクションローラー等のトルクを伝達する回転体に装設して、ローラークラッチのオン、オフ操作で変速する変速装置。
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