JP6546083B2 - ワンウェイクラッチ - Google Patents

Description

本発明は、ワンウェイクラッチ、特に、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、ワンウェイクラッチは、相対回転するアウター部材及びインナー部材を有し、アウター部材とインナー部材との間でトルクを伝達するスプラグやローラなどがアウター部材またはインナー部材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、逆方向では空転するように構成されている。

このようなワンウェイクラッチの中で、アウター部材とインナー部材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(爪部材)を用いたラチェット型ワンウェイクラッチがあり、例えば、図６に示すようなものが知られている（特許文献１参照）。

この公知のワンウェイクラッチ１００は、外周にノッチ１１５を有するインナー部材１１０と、インナー部材１１０と同軸上に配置され内周にポケット１２５を有するアウター部材１２０と、前記ポケット１２５に収納されインナー部材１１０のノッチ１１５に係合してワンウェイクラッチをロック状態にし、インナー部材１１０とアウター部材１２０との間でトルクを伝達させる爪部材１３０と、爪部材１３０をインナー部材１１０へ向けて付勢するスプリング１４０などの弾性体と、を備えて構成されている。

かかる構成のラチェット型ワンウェイクラッチ１００は、ワンウェイクラッチ１００が一方向に回転するとき、爪部材１３０がインナー部材１１０の外周に対してフリーで摺動するので、アウター部材１２０とインナー部材１１０とは相対的に空転する。逆に、ワンウェイクラッチ１００が他方向に回転しようとするとき、スプリング１４０で付勢されている爪部材１３０がノッチ１１５に係合し、ワンウェイクラッチ１００はロックアップ状態になる。

特許第４７５００９１号公報

しかしながら、上述の従来のラチェット型ワンウェイクラッチにおいては、爪部材１３０の基端部１３０Ａを１８０度より小さい円弧角の円弧状周面に形成すると共に、アウター部材１２０の内周のポケット１２５の底部を、同じく１８０度より小さい円弧角の円弧状周面に形成して、爪部材１３０がこれらの円弧状周面を形成する円の中心点を中心として回転（ないしは）揺動するように構成されているために、以下のような不都合がある。

すなわち、アウター部材１２０とインナー部材１１０とが相対的に空転するとき、インナー部材１１０の外周に対してフリーで摺動している爪部材１３０は、スプリング１４０でインナー部材１１０の外周面に対して付勢された状態でそこを摺動しながら、インナー部材１１０のノッチ１１５の鋸状の外周面によって断続的に打撃される。このようなスプリング１４０で付勢された状態での摺動により、爪部材１３０には爪部材１３０をポケット１２５から離脱させようとするインナー部材１１０の周方向の引摺り力が作用する。また、この断続的な打撃により、爪部材１３０は、スプリング１４０による付勢力に抗って跳ね上げられる。

ところが、上述の従来のラチェット型ワンウェイクラッチにおいては、爪部材１３０に作用する周方向の力については考慮されておらず、爪部材１３０が周方向に移動ないしは離脱されるおそれがあった。また、上述の従来のラチェット型ワンウェイクラッチにおいては、爪部材１３０が１８０度より小さい円弧角の円弧状の周面によって揺動可能に支持されていることから、爪部材１３０の揺動可能な範囲が大きい。この結果、上述の断続的な打撃により爪部材１３０が跳ね上げられるとスプリング１４０を過剰に圧縮したり、上述の爪部材１３０の周方向への移動とあいまって爪部材１３０が離脱され、アウター部材１２０やインナー部材１１０の周辺部位に衝突するように挙動し、スプリングの屈曲／湾曲による磨耗／折損や、衝突による部品欠損／亀裂の発生を招くおそれがあった。

そこで、本発明の目的は、爪部材の上述のような移動ないしは離脱とあいまった暴れ挙動を抑制し、付勢部材としてのスプリングの屈曲／湾曲による磨耗／折損や、衝突による部品欠損／亀裂の発生を抑止するワンウェイクラッチを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るワンウェイクラッチの一形態は、
周面に係合部を有する第一の部材と、当該第一の部材と同軸上に相対回転可能に配置された第二の部材と、当該第二の部材に形成された支持部によって一端が回転可能に支持され，他端が前記第一の部材の係合部に係合することで第一の部材と第二の部材との一方向の相対回転を規制する爪部材と、当該爪部材を前記第一の部材に向けて付勢する弾性部材と、を備えるワンウェイクラッチにおいて、
前記爪部材の一端の基部は円柱状部を備え、
前記支持部は、
当該円柱状部を回転可能に支持する円筒状支持部と、
前記爪部材の他端が第一の部材の周面に接触しながら第一の部材と第二の部材とが相対回転する状態で、前記爪部材の円柱状部と協働して当該爪部材が前記支持部から離脱するのを妨げる第一の規制部と、
前記爪部材の他端が第一の部材の周面に接触せずに第一の部材と第二の部材とが相対回転する状態で、前記爪部材の円柱状部と協働して当該爪部材が前記支持部から離脱するのを妨げる第二の規制部と、を備えて構成されていることを特徴とする。

このように構成された本発明の一形態においては、爪部材の他端が第一の部材の周面に接触しながら第一の部材と第二の部材とが相対回転するとき、すなわち、ワンウェイクラッチの空転状態で爪部材に引摺り力が作用するときは、爪部材の円柱状部と協働して爪部材が支持部から離脱するのを妨げる第一の規制部によって、爪部材の移動ないしは離脱が妨げられる。また、爪部材の他端が第一の部材の周面に接触せずに第一の部材と第二の部材とが相対回転するとき、すなわち、ワンウェイクラッチの空転状態で爪部材が跳ね上げられたときは、爪部材の円柱状部と協働して爪部材が支持部から離脱するのを妨げる第二の規制部によって、爪部材の移動ないしは離脱が妨げられる。

したがって、上記した本発明の一形態によれば、爪部材の移動ないしは離脱とあいまった暴れ挙動が抑制され、付勢部材としてのスプリングの屈曲／湾曲による磨耗／折損や、衝突による部品欠損／亀裂の発生を抑止する効果が得られる。

本発明に係るワンウェイクラッチの一実施形態の部分断面図である。 図１の実施の形態における爪部材の側面図である。 図１の実施の形態におけるアウター部材の部分断面図である。 図１の実施の形態において爪部材がインナー部材の係合部に係合している状態を示す部分断面図である。 図１の実施の形態において爪部材がインナー部材の係合部から外れている状態を示す部分断面図である。 従来例におけるワンウェイクラッチの部分断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１において、本実施形態に係るワンウェイクラッチは、周面に係合部としてのノッチ１５を有する、第一部材としてのリング状のインナー部材１０と、インナー部材１０と同軸上でその外周側に相対回転自在に配置された、第二の部材としてのリング状のアウター部材２０と、アウター部材２０に形成されたポケット状の支持部２５によって一端が回転可能に支持され，他端がインナー部材１０のノッチ１５に係合することでインナー部材１０とアウター部材２０との一方向の相対回転を規制する爪部材３０と、爪部材３０をインナー部材１０の方向に付勢する弾性部材としてのスプリング４０とを備えて構成されている。

そして、本実施形態に係るワンウェイクラッチ機構は、例えば、車両の自動変速機に用いられるトルクコンバータのステータ装置（不図示）に、インナー部材１０がケーシングに固定され、アウター部材２０がステータ羽根車に連結される形態で用いられる。

また、図１に示されるように、インナー部材１０の外周面１２に設けられている複数のノッチ（段部）１５は、円周方向でほぼ等間隔に配置されている。このノッチ１５は、後述するように、爪部材３０の他端部に面接触して係合する面係合部１５aと、この面係合部１５aの最下端から外周面１２に緩やかに連なる傾斜湾曲面１５bとを有して形成されている。

さらに、本実施形態に係る爪部材３０は、図２に示すように、その一端に形成され中心３０oを有する円柱状の基部３０aと、この基部３０aから延伸された延伸部３０bと、上述したノッチ１５の面係合部１５aに係合する他端の係合部３０cとを備えて形成されている。また、円柱状の基部３０aから延伸されている延伸部３０bの根元部位には、両側にくびれ部３０ｄが形成されている。

さらに、アウター部材２０の内周には、図３に詳しく示すように、爪部材３０の一端を回転可能に支持するポケット状の第一支持部２５Ａ，及びこの第一支持部２５Ａに隣接して第二支持部２５Ｂが形成されている。なお，この第一支持部２５Ａ及び隣接する第二支持部２５Ｂも円周方向に等間隔に配置されている。

ここで、爪部材３０を回転可能に支持する第一支持部２５Ａは、爪部材３０の円柱状部３０aを回転可能に支持する円筒状支持部２５Ａaと、この円筒状支持部２５Ａaを挟む両側の、第一の規制部２５Ａb及び第二の規制部２５Ａcとから構成されている。なお、円筒状支持部２５Ａaは、爪部材３０の円柱状部３０aの直径を超えて円柱状部３０aを囲繞している、換言すると、円筒状支持部２５Ａaの円弧状周面の円弧角は１８０度より大きく、第一の規制部２５Ａbと第二の規制部２５Ａcとの間の間隔は爪部材３０の円柱状部３０aの直径よりも狭く形成されている。

また、ドーム状の第二支持部２５Ｂには、図１に示すように、爪部材３０をインナー部材１０４に対して付勢する、すなわちノッチ１５に噛合う方向に爪部材３０を付勢するスプリング４０がスプリングリテーナ４２を介して支持されている。

上述のように構成された本発明の実施形態に係るワンウェイクラッチは、インナー部材１０が固定された状態でアウター部材２０が反時計回りに回転するとき、又はアウター部材２０が固定された状態でインナー部材１０が時計回りに回転するときは、スプリング４０で付勢されている爪部材３０がインナー部材１０のノッチ１５に係合し、インナー部材１０とアウター部材２０との相対回転が規制される。

一方、逆に、インナー部材１０が固定された状態でアウター部材２０が時計回りに回転するとき、又はアウター部材２０が固定された状態でインナー部材１０が反時計回りに回転するときは、インナー部材１０とアウター部材２０との相対回転が許容され、すなわち、両者は空転される。この空転状態では、スプリング４０で付勢されている爪部材３０は、インナー部材１０の外周面１２とそこに設けられたノッチ１５の面係合部１５aと傾斜湾曲面１５bとをなぞるように摺動して連続して上下動する。このスプリング４０で付勢された状態での摺動により、爪部材３０には爪部材３０を第一支持部２５Ａから引摺り離脱させるべく作用するインナー部材１０の周方向の力が生ずる。さらに、相対回転速度が大きいときは、爪部材３０の係合部３０cがノッチ１５の面係合部１５aを通過した途端に傾斜湾曲面１５bに衝突し、この衝突によって爪部材３０はスプリング４０による付勢力に抗って跳ね上げられる。

そこで、このような引摺りや跳ね上げ現象によって爪部材３０が第一支持部２５Ａから離脱されるのを妨げる第一の規制部２５Ａb及び第一の規制部２５Ａcについて、図４及び図５を参照してさらに説明する。

図４に示されるように、第一の規制部２５Ａbは、爪部材３０の円柱状部３０aを回転可能に支持する円筒状支持部２５Ａaに連続して形成されている。そして、この第一の規制部２５Ａbは、上述の引摺りに起因して爪部材３０に作用する引摺り力の方向（白抜きの矢印で示された方向）と平行な、円筒状支持部２５Ａaの外径との接線Ｃに対し、爪部材３０側に張出されている（図４に、ハーフトーンで示されている）。さらに、第一の規制部２５Ａbは、この張出し部位が滑らかな湾曲面で、爪部材３０がスプリング４０を圧縮する方向に回転するとき爪部材３０のくびれ部３０ｄに噛み合うように形成されている。この第一の規制部２５Ａbは、インナー部材１０が固定され、アウター部材２０が時計回りに回転している空転状態にあるとき、前述のように、爪部材３０の円柱状部３０aと協働して爪部材３０が第一支持部２５Ａから離脱するのを妨げると共に爪部材３０の回転量を規制する。

また、図５に示されるように、第二の規制部２５Ａcは、爪部材３０の円柱状部３０aを回転可能に支持する円筒状支持部２５Ａaに連続し、第一の規制部２５Ａbに対峙して形成されている。そして、この第二の規制部２５Ａcは、上述の爪部材３０がインナー部材１０のノッチ１５の傾斜湾曲面１５bで跳ね上げられたときに、爪部材３０の円柱状部３０aと協働して爪部材３０が第一支持部２５Ａから離脱するのを妨げるべく形成されている。すなわち、爪部材３０が跳ね上げられたとき、換言すると、爪部材３０がスプリング４０を圧縮する方向に回転するとき、爪部材３０は上述のように第一の規制部２５Ａbの張出し部位に接触した後、その接触部位の回転中心Ｄを支点とした回転動作に変わる。
この結果、爪部材３０は円柱状部３０aの中心３０oではなく、回転中心Ｄを中心とする回転軌跡Ｅの矢印方向に移動しようとする。これに対処して、第二の規制部２５Ａcが回転軌跡Ｅに対し、爪部材３０側に張出されている（図５に、ハーフトーンで示されている）。かくて、この第二の規制部２５Ａcにより、爪部材３０の他端の係合部３０cがインナー部材１０の外周面１２に接触せずにインナー部材１０とアウター部材２０とが相対回転する状態、換言すると、爪部材３０がインナー部材１０のノッチ１５（傾斜湾曲面１５b）により爪部材３０が跳ね上げられる場合でも、爪部材３０が第一支持部２５Ａから離脱するのが妨げられるのである。なお、第二の規制部２５Ａcは、この張出し部位が滑らかな湾曲面で、爪部材３０がスプリング４０により付勢される方向に回転するとき当該爪部材３０のくびれ部３０ｄに噛み合うように形成されている。

このようにして、爪部材３０の移動ないしは離脱が妨げられる結果、爪部材３０の過度な暴れ挙動が抑制され、スプリング４０の屈曲／湾曲による磨耗／折損や、爪部材３０の衝突による部品欠損／亀裂の発生が抑止される。

また、上述の如く、第一の規制部２５Ａbと第二の規制部２５Ａcとの間の間隔が爪部材３０の円柱状部３０aの直径よりも狭く形成されていることによって、本実施形態のワンウェイクラッチ機構が、潤滑油中で用いられるウエットサンプ潤滑方式ではなくドライサンプ潤滑方式で用いられる場合には、爪部材３０の円柱状部３０aと円筒状支持部２５Ａaとの間の摺動面への異物混入が抑制されるという効果を奏することができる。

なお、上述した実施形態においては、第一の部材及び第二の部材が、それぞれ、インナー部材及びアウター部材であるワンウェイクラッチの例を説明したが、本発明は、両者を入れ替えた例、すなわち、第一の部材及び第二の部材が、それぞれ、アウター部材及びインナー部材であるワンウェイクラッチに適用できることは云うまでもない。この場合には、上述の説明における第一の部材及び第二の部材の語句を、単に、アウター部材及びインナー部材に読み替えればよい。

さらに、上述したワンウェイクラッチ機構は、車両の自動変速機に用いられるトルクコンバータのステータ装置に用いる例として説明したが、エンジンやモータのような回転機器、又は、フライホイールに代表される慣性回転体において逆回転を防止するワンウェイクラッチ機構として用いることができる。

１０ インナー部材（第一部材）
１５ ノッチ
１５a 面係合部
１５b 傾斜湾曲面
２０ アウター部材（第二部材）
２５Ａ 第一支持部
２５Ａa 円筒状支持部２５Ａa
２５Ａb 第一規制部
２５Ａc 第二規制部
２５Ｂ 第二支持部
３０ 爪部材３０
３０a 基部
３０b 延伸部
３０c 係合部
３０d くびれ部
４０ スプリング（弾性部材）

Claims (1)

1. 周面に係合部を有する第一の部材と、当該第一の部材と同軸上に相対回転可能に配置された第二の部材と、当該第二の部材に形成された支持部によって一端が回転可能に支持され，他端が前記第一の部材の係合部に係合することで第一の部材と第二の部材との一方向の相対回転を規制する爪部材と、当該爪部材を前記第一の部材に向けて付勢する弾性部材と、を備えるワンウェイクラッチにおいて、
   前記爪部材は、
   一端の基部に形成されて前記支持部に支持される円柱状部と、
   当該円柱状部から他端に向かって延伸されている延伸部と、
   を備え、
   前記支持部は、
   前記円柱状部を回転可能に支持する円筒状支持部と、
   前記爪部材の他端が第一の部材の周面に接触しながら第一の部材と第二の部材とが相対回転する状態で、前記爪部材の円柱状部と協働して当該爪部材が前記支持部から離脱するのを妨げる第一の規制部と、
   前記爪部材の他端が第一の部材の周面に接触せずに第一の部材と第二の部材とが相対回転する状態で、前記爪部材の円柱状部と協働して当該爪部材が前記支持部から離脱するのを妨げる第二の規制部と、
   を備えて、
   前記延伸部は、根本の両側外面に窪む形状のくびれ部が形成され、
   前記第一の規制部および前記第二の規制部は、相対回転時に前記くびれ部に噛み合う位置に形成されていることを特徴とするワンウェイクラッチ。

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