JP6283248B2 - ラチェット型ワンウェイクラッチ - Google Patents

Description

本発明は、自動車、農機、建機、工作機械などの動力伝達部等に使用され、バックストップなどの機能を有し、ロック機構にラチェット(爪部材)を用いたラチェット型ワンウェイクラッチに関する。

一般に、自動変速機に用いられるワンウェイクラッチは、相対回転する外輪及び内輪を有し、外輪と内輪との間でトルクを伝達するスプラグやローラなどが外輪または内輪の軌道面に設けたカム面に噛み合うことで、一方向のみに回転トルクを伝達している。また、逆方向では空転する構成となっている。

このようなワンウェイクラッチの中で、外輪と内輪との間でトルクを伝達するトルク伝達部材としてラチェットを用いたラチェット型ワンウェイクラッチがある（特許文献１）。ラチェット型ワンウェイクラッチは、内周にポケットを有する外輪と、外輪と同軸上に配置され外周にノッチを有する内輪と、前記ポケットに収納され内輪のノッチに嵌合してワンウェイクラッチをロック状態にし、内輪と外輪との間でトルクを伝達させる爪部材と、爪部材を内輪へ付勢するスプリングとによって構成される。

以上の構成のラチェット型ワンウェイクラッチは、ワンウェイクラッチが一方向に回転すると、爪部材が内輪の外周に対してフリーで摺動するので、外輪と内輪とは相対的に空転する。次に、ワンウェイクラッチが他方向に回転しようとすると、爪部材がノッチに嵌合し、ワンウェイクラッチがロック状態になり、内外輪間でトルクを伝達できるようになる。

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２００１−２０８１０４号公報

ラチェット型ワンウェイクラッチを安定的に作動させるには、爪部材を付勢するスプリングの作動や姿勢を安定させることが必要である。噛み合い時に爪部材が弾かれた時、スプリングが曲げ方向に動き外輪と爪部材との間に挟まれ変形してしまうことがある。このようになるとスプリングは姿勢が不安定になり、安定した付勢力を爪部材に与えることができなくなる恐れがある。

また、作動中にスプリングの挙動が不安定になり、スプリングが設定した付勢力を爪部材に与えることができなくなる恐れがある。

一般に、爪部材を付勢するスプリングは、一定の方向から爪部材の所定の部位に安定的に接し、所定の付勢力を与えているが、上記のようにスプリングの挙動が不安定になると爪部材の正しい位置に付勢力を与えることができなくなる。このような状態になると、噛合い性能が低下し、ラチェット型ワンウェイクラッチの耐久性が低下する恐れがある。

そこで、本発明の目的は、スプリングの付勢力を安定化し、ラチェット型ワンウェイクラッチの噛合い性能を向上させることによって、ラチェット型ワンウェイクラッチの耐久性を向上させることである。

以上の目的を達成するため、本発明のラチェット型ワンウェイクラッチは、
内周にポケットを有する外輪と、前記外輪の内径側に前記外輪と同軸上に配置され、外周にノッチを有する内輪と、前記ポケット内に収納され前記内輪のノッチに嵌合し前記内輪と外輪との間でトルクを伝達する爪部材と、前記爪部材を前記内輪に対して付勢するスプリングとを有するラチェット型ワンウェイクラッチにおいて、
前記スプリングの付勢力を安定させる付勢力安定手段を設けたことを特徴としている。
以上の目的を達成するため、本発明のラチェット型ワンウェイクラッチは、
内周にポケットを有する外輪と、前記外輪の内径側に前記外輪と同軸上に配置され、外周にノッチを有する内輪と、前記ポケット内に収納され前記内輪のノッチに嵌合し前記内輪と外輪との間でトルクを伝達する爪部材と、前記爪部材を前記内輪に対して付勢するスプリングとを有するラチェット型ワンウェイクラッチにおいて、
前記爪部材を付勢する前記スプリングの縁部と、前記外輪と、前記爪部材とで囲まれて空間が形成され、前記空間は前記スプリングの前記縁部の座巻を収納可能である径方向の幅を有し、前記スプリングの前記ポケットの底部側の前記スプリングの軸方向端部にガイド部材が設けら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。
スプリングの姿勢が安定するため、爪部材に対して安定した付勢力を与えることができる。これにより、ラチェット型ワンウェイクラッチの噛合い性能を向上させることによって、ラチェット型ワンウェイクラッチの耐久性を向上できる。

本発明の各実施例が適用されるラチェット型ワンウェイクラッチの正面図である。 本発明の第１実施例を示す、スプリング、爪部材、外輪の関係を拡大して示す模式図である。 従来のスプリング、爪部材、外輪の関係を拡大して示す模式図である。 本発明の第２実施例を示す、スプリングとポケットの関係を拡大して示す模式図である。 本発明の第３実施例を示す、スプリングとポケットの関係を拡大して示す模式図である。

以下、添付図面を参照して本発明の各実施例を詳細に説明する。尚、図面において同一部分は同一符号で表してある。

図１は、本発明の各実施例が適用されるラチェット型ワンウェイクラッチの正面図である。

ラチェット型ワンウェイクラッチ３０は、内周にポケット４を有する外輪１と、外輪１の内径側に外輪１と同軸上に配置され、外周にノッチ７を有する内輪２とを備えている。内輪２側に開口したポケット４内には内輪２のノッチ７に嵌合し、外輪１と内輪２との間でトルクを伝達する爪部材３が揺動可能に収容されている。

爪部材３の先端部８付近でポケット４に開口し径方向外方へ延在するスプリングポケット６には、爪部材３を内輪２に対して付勢するスプリング５が収容されている。コイルスプリングであるスプリング５は、その軸方向の一端部で爪部材３の先端部８に接触し、爪部材３を内径側に付勢している。

爪部材３、ポケット４及びスプリングポケット６は、それぞれ円周方向等分に複数個設けられているが、この個数は任意であり、トルク等との関係で必要に応じて増加・減少することができる。但し、円周方向に等ピッチで設けることが好ましい。

一方、内輪２は、内周側に設けるスプライン（不図示）によって固定されたシャフト（不図示）と嵌合している。ノッチ７は軸方向に延在し、その軸方向長さは爪部材３の軸方向幅に対応している。ノッチ７の個数は、爪部材３の個数等に応じて任意に設定できることは言うまでもない。

以上のように構成された、ラチェット型ワンウェイクラッチ３０では、外輪１は内輪２に対して図１において右回転はできるが、爪部材３とノッチ７との嵌合により左回転はできないという機能を発揮する。すなわち、右方向には空転できるが、左方向ではラチェット型ワンウェイクラッチ３０がロック状態になり、内外輪間でトルクを伝達できるようになる。ロック状態では、爪部材３の先端部８の嵌合端部８ａ（図２及び図４）がノッチ７の嵌合凹部９（図２及び図４）に嵌合している。

以上説明したラチェット型ワンウェイクラッチ３０に基づき、本発明の各実施例を説明する。

(第１実施例)
図２は、スプリング、爪部材、外輪の関係を拡大して示す模式図であり、本発明の第１実施例を示している。図３は、図２の第１実施例と対比させるため、従来のスプリング、爪部材、外輪の関係を拡大して示す模式図である。

ラチェット型ワンウェイクラッチ３０の作動時、または空転状態から逆回転に変わってロック状態になる際に、爪部材３が、ノッチ７に噛み合うとき、破線２１の位置にあった爪部材３が弾かれ、実線２２の位置に変位することがある。このとき、図３に示すように、爪部材３に接触しているスプリング５が曲げ方向に動き、スプリング５の縁部が外輪１と爪部材３の間の僅かな隙間２０に挟まれ変形してしまうことがある。

スプリング５がこのように変形すると、スプリング５の縁部が隙間２０から脱しても、その動作において姿勢が不安定になり、爪部材３に安定した付勢力を与えられなくなる恐れがある。

図２に示す第１実施例は、このような問題を解決する。図２は、爪部材３が弾かれ、ノッチ７から脱して、先端部８が最も外径側に位置している状態を示す。爪部材３は、先端部８と反対側に円形部１０を備え、この円形部１０が、ポケット４の円形凹部１２内で回動することで、爪部材３は円形部１０を軸として揺動可能である。

図２から明らかなように、爪部材３を付勢するスプリング５の軸方向端部１３の縁部と、外輪１と、爪部材３とで囲まれた空間１１が形成されている。空間１１は、軸方向に延在する溝として、スプリングポケット６の開口部に隣接してポケット４の外径壁に画成されている。爪部材３が弾かれ、ノッチ７から脱して、先端部８が最も外径側に位置しようとすると、先端部８に押されたスプリング５が変位して、スプリング５の軸方向端部１３の縁部が空間１１に余裕をもって収容される。空間１１は、スプリング５の変形を防止するための逃げとしての作用をする。爪部材３がノッチ７との係合位置に復帰すると、スプリング５の縁部は空間１１から解放され、元の形状に回復し、安定した付勢力を発揮する。

空間１１は、スプリング５の縁部の座巻が余裕をもって収納可能な径方向の幅（深さ）を有する。空間の径方向の幅をＤ、スプリング５の収容可能な座巻数をＮ、スプリング５の線径をＳとすると、以下の関係を満たすように、幅Ｄを設定する。
Ｄ＞Ｎ×Ｓ

外輪１と内輪２との間で伝達するトルクの大きさに応じて、爪部材３及びスプリング５などを設計変更する必要がでてくるが、上記関係式を満たすように空間の径方向の幅Ｄ、スプリング５の収容可能な座巻数Ｎ、スプリング５の線径Ｓを設定すれば、スプリング５の変形を防ぐことができる。それによって、爪部材３を付勢するスプリング５の付勢力が安定する。

(第２実施例)
図４は、スプリング、爪部材、外輪の関係を拡大して示す模式図であり、本発明の第２実施例を示している。

第２実施例では、スプリングの付勢力を安定させる手段は、スプリング５の軸方向の端部に設けたガイド部材１５である。ガイド部材１５は、スプリング５が収容されたスプリングポケット６の底部１６側のスプリング５の軸方向端部１４に設けられている。

ガイド部材１５は、スプリング５の外径よりも僅かに大きな寸法を有する矩形のプレート１７と円筒部１８を有し、円筒部１８がスプリング５の内径に挿着されることでスプリング５に固定されている。スプリングポケット６の内壁をガイド部材１５によって案内される。

ガイド部材の設けられていない従来のスプリングは、スプリング５の円周上の１８０度対向する２点で支持されているのに対して、本実施例では矩形のガイド部材１５の少なくとも対向する２辺Ａがスプリングポケット６の内壁に接触するため、少なくとも２箇所の面もしくは線で支持されることになり、スプリング５を安定して案内できる。従って、スプリング５が爪部材３を付勢する付勢力が安定する。

ガイド部材１５は、矩形以外の形状も可能であり、スプリングポケット６の壁に少なくとも２箇所の面もしくは線で接触するものであれば良い。

第２実施例によれば、ガイド部材１５が、スプリング５の姿勢を安定させるため、爪部材３に対して安定した付勢力を与えることができる。従って、ラチェット型ワンウェイクラッチ３０の噛み合い信頼性が向上し、爪部材３のリフトオフ時のラチェット型ワンウェイクラッチ３０の回転数の安定化が達成できる。

(第３実施例)
図５は、スプリング、爪部材、外輪の関係を拡大して示す模式図であり、本発明の第３実施例を示している。第３実施例は、第１実施例と第２実施例を組み合わせた実施例である。本実施例のガイド部材１５は、図４に関して説明したガイド部材１５と同じものを用いることができる。

ラチェット型ワンウェイクラッチ３０の作動時は、図４に示すようにガイド部材１５によりスプリング５は安定した姿勢を維持しながら、爪部材３に安定した付勢力を与えている。しかしながら、ノッチ７に噛み合うとき、爪部材３が弾かれた場合には、空間１１を設けたことにより、スプリング５の座巻が、図５に示すように空間１１に逃げ込むことができるので、スプリング５の変形を防ぐことができる。

１ 外輪
２ 内輪
３ 爪部材
４ ポケット
５ スプリング
６ スプリングポケット
７ ノッチ
１５ ガイド部材
Ｄ 空間の径方向の幅
Ｓ スプリングの線径
Ｎ スプリングの収容可能な座巻数

Claims (4)

1. 内周にポケットを有する外輪と、前記外輪の内径側に前記外輪と同軸上に配置され、外周にノッチを有する内輪と、前記ポケット内に収納され前記内輪のノッチに嵌合し前記内輪と前記外輪との間でトルクを伝達する爪部材と、前記爪部材を前記内輪に対して付勢するスプリングとを有するラチェット型ワンウェイクラッチにおいて、
   前記スプリングの付勢力を安定させる付勢力安定手段を設け、
   前記付勢力安定手段は、前記爪部材を付勢する前記スプリングの縁部と、前記外輪と、前記爪部材とで囲まれて形成された空間であり、前記空間は前記スプリングの前記縁部の座巻を収納可能である径方向の幅を有することを特徴とするラチェット型ワンウェイクラッチ。
2. 内周にポケットを有する外輪と、前記外輪の内径側に前記外輪と同軸上に配置され、外周にノッチを有する内輪と、前記ポケット内に収納され前記内輪のノッチに嵌合し前記内輪と前記外輪との間でトルクを伝達する爪部材と、前記爪部材を前記内輪に対して付勢するスプリングとを有するラチェット型ワンウェイクラッチにおいて、
   前記スプリングの付勢力を安定させる付勢力安定手段を設け、
   前記付勢力安定手段は、前記スプリングを収容するスプリングポケットの底部側の前記スプリングの軸方向端部の内径に挿着されるガイド部材であることを特徴とするラチェット型ワンウェイクラッチ。
3. 前記ガイド部材は矩形であり、前記ポケットの壁に少なくとも２箇所の面もしくは線で接触することを特徴とする請求項２に記載のラチェット型ワンウェイクラッチ。
4. 内周にポケットを有する外輪と、前記外輪の内径側に前記外輪と同軸上に配置され、外周にノッチを有する内輪と、前記ポケット内に収納され前記内輪のノッチに嵌合し前記内輪と前記外輪との間でトルクを伝達する爪部材と、前記爪部材を前記内輪に対して付勢するスプリングとを有するラチェット型ワンウェイクラッチにおいて、
   前記爪部材を付勢する前記スプリングの縁部と、前記外輪と、前記爪部材とで囲まれて空間が形成され、前記空間は前記スプリングの前記縁部の座巻を収納可能である径方向の幅を有し、前記スプリングを収容するスプリングポケットの底部側の前記スプリングの軸方向端部にガイド部材が設けられていることを特徴とするラチェット型ワンウェイクラッチ。

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