JP6682416B2 - 一方向クラッチ - Google Patents

Description

本発明は、一方向クラッチに関する。

一方向クラッチは、一般的に、軸部材の径方向外側に設けられている。この一方向クラッチは主に、外輪と、複数のローラと、複数のコイルスプリングと、を備えている。外輪は、軸部材の径方向外側に配置され、複数のポケット部を有している。ローラ及びコイルスプリングはポケット部に収納され、ローラはスプリングによって回転方向の一方向に付勢されている。また、一方向クラッチは、ポケット部の軸方向の両側を覆うように配置されたカバー及びプレートを備えている。

従来の一方向クラッチにおいて、外輪の外周からポケット部に臨むように貫通孔が形成されている場合がある（例えば特許文献１の図４参照）。このようなタイプの一方向クラッチでは、コイルスプリングの前端に円筒状のスプリングキャップを被せ、その前端がローラに当接するようにしてスプリングキャップ及びコイルスプリングが貫通孔に挿入されている。この場合は、コイルスプリングの倒れが防止される。

一方、外輪に貫通孔を形成することなく、コイルスプリングを用いずにアコーディオンスプリングを用いてローラを押すようにした一方向クラッチも提供されている（特許文献２）。

特開２００３−２１４４６１号公報 特開２０１０−１３８９２３号公報

特許文献２の一方向クラッチでは、アコーディオンスプリングを用いているので、スプリングの倒れという問題は発生しない。したがって、外輪の貫通孔を廃止することができる。しかし、アコーディオンスプリングは高価であり、コスト低減の妨げになっている。

本発明の課題は、一方向クラッチにおいて、外輪に貫通孔を形成することなく、コイルスプリングの姿勢を安定させた状態で伸縮できるようにすることにある。

（１）本発明に係る一方向クラッチは、軸部材に設けられる。この一方向クラッチは、外輪と、ローラと、コイルスプリングと、スプリングキャップと、シート部材と、を備える。外輪は、径方向外側に向かって窪むように設けられたポケット部を有し、軸部材の径方向外側に配置される。ローラはポケット部に収納されている。コイルスプリングは、ポケット部に収納され、ローラを周方向に付勢する。スプリングキャップは、コイルスプリングとローラとの間に配置され、コイルスプリングの外周の少なくとも一部を支持する。シート部材は、コイルスプリングとポケット部の壁面との間に配置され、コイルスプリングの内周の少なくとも一部を支持する。

ここでは、コイルスプリングの一方側はスプリングキャップによって外周が支持され、他方側はシート部材によって内周が支持される。このため、コイルスプリングを貫通孔に挿入することなく、コイルスプリングの伸縮時の倒れを抑えることができる。

（２）好ましくは、スプリングキャップの周方向の移動を案内するガイド部材をさらに備えている。

この場合は、コイルスプリングが伸縮する際にスプリングキャップも同様に移動するが、ガイド部材によってスプリングキャップの移動が案内される。このため、コイルスプリングの倒れをさらに抑えることができる。

（３）好ましくは、軸方向において外輪及びローラを挟むように配置されたカバー及びプレートをさらに備えている。そして、ガイド部材は、カバー及びプレートの少なくとも一方に、スプリングキャップの内周側を支持するように設けられている。

ここでは、カバー及び／又はプレートにガイド部材が設けられており、このガイド部材によってスプリングキャップの内周側が支持されている。このため、コイルスプリングの倒れが確実に防止され、スプリングキャップの移動がスムーズになる。

（４）好ましくは、ガイド部材は、カバー及び／又はプレートの一部を折り曲げて形成されている。この場合は、ガイド部材を簡単な構成で実現できる。

（５）好ましくは、スプリングキャップは、スプリング当接部と、側壁部と、を有している。スプリング当接部は、コイルスプリングのローラ側の端面が当接する。側壁部は、スプリング当接部からコイルスプリング側に延びかつコイルスプリングのローラ側の端部を収容する収容空間を画定する。そして、側壁部は、第１スリットと、第２スリットと、を有している。第１スリットは、径方向外側において収容空間と外部とを連通し、コイルスプリングの長さ方向に沿って延びる。第２スリットは、径方向内側において収容空間と外部とを連通し、コイルスプリングの長さ方向に沿って延びる。

スプリングキャップ内にコイルスプリングの端部を挿入するためには、コイルスプリングの径は、スプリングキャップに収まるような寸法にする必要がある。このため、コイルスプリングの外径は比較的小さくなる。

しかし、本発明では、スプリングキャップの側壁部は、第１スリットと第２スリットとを有している。このため、側壁部の収容空間内に配置されるコイルスプリングの径を各スリットの分だけ大きくすることができる。このようにコイルスプリングの径を従来に比較して大きくすることができるため、コイルスプリングは安定した姿勢で伸縮可能となる。

（６）好ましくは、スプリングキャプの側壁部は、コイルスプリングの密着長よりも長く設定されている。そして、スプリングキャップは、開口部に、外側に向かって径が大きくなるテーパ面を有する。

ここで、衝撃等によってスプリングキャプがスプリングシートに衝突する場合、スプリングキャップとスプリングシートの中心が一致した状態で衝突すると、コイルスプリングはまっすぐに圧縮されるために、コイルスプリングが傷つけられることはない。

しかし、スプリングキャップとスプリングシートの中心がずれた状態で両者が衝突すると、コイルスプリングの一部がスプリングキャップの開口端部とスプリングシート（の例えば突起部）に挟まれて、コイルスプリングが塑性変形する場合がある。

そこで、ここでは、スプリングキャップの開口部にテーパ面が形成されている。このため、衝撃等によりスプリングキャプがスプリングシートに衝突する場合に、コイルスプリングが傷付けられるのが防止される。

（７）好ましくは、シート部材は、支持部と、突起部と、を有している。支持部は、ポケット部の壁面に当接するとともに、コイルスプリングの端面を支持する。突起部は、支持部からコイルスプリング内に向かって延び、コイルスプリングの内周を支持する。

以上のような本発明では、一方向クラッチにおいて、外輪に貫通孔を形成することなく、コイルスプリングの姿勢を安定させた状態で伸縮させることができる。

本発明の一実施形態による一方向クラッチの正面図。 図１の縦断面図。 図１のポケット部拡大図。 ローラが図３の位置から移動した状態を示す図。 図３のＶ−Ｖ線断面図。 図３のＶＩ−ＶＩ線断面図。

図１及び図２に、本発明の一実施形態による一方向クラッチ１を示す。以下の説明において、軸方向とは、一方向クラッチ１の回転軸の延びる方向を言う。また、径方向とは、一方向クラッチ１の回転軸を中心とした円の径方向を言う。周方向とは、一方向クラッチ１の回転軸を中心とした円の周方向を言う。

［全体構成］
一方向クラッチ１は、自動二輪車等の駆動系若しくは始動系に用いられるものであり、軸部材２の径方向外側に装着される。この一方向クラッチ１は、外輪３と、複数のローラ４と、複数のコイルスプリング５と、複数のスプリングキャップ６と、複数のスプリングシート７と、を備えている。また、この一方向クラッチ１は、プレート８と、カバー９とを備えている。

［外輪３］
外輪３は、軸部材２からトルクが伝達される環状の部材である。外輪３は、軸部材２の径方向外側に配置されている。外輪３は、内周部において複数のポケット部１０を有している。また、外輪３は複数の孔１２を有している。各孔１２は周方向に等間隔に配置されている。孔１２は、一方向クラッチ１を駆動系の他の部材に取り付けるために、ボルトを貫通させるためのものである。そして、ポケット部１０は隣り合う２つの孔１２の間に形成されている。

複数のポケット部１０はそれぞれ同じ形状である。ポケット部１０は、外輪３の内周端部において、径方向外側に向かって窪むように設けられている。図３に示すように、各ポケット部１０は、第１側壁部１５、第２側壁部１６、第１周壁部１７、及び第２周壁部１８を有している。

第１側壁部１５と第２側壁部１６とは、周方向において対向するように配置されている。第１周壁部１７及び第２周壁部１８は、ポケット部１０の底部において第１側壁部１５と第２側壁部１６とをつなぐ。

第１側壁部１５と第１周壁部１７とはローラ４が収納されるスペースを形成している。このスペースは第１側壁部１５から離れた側から第１側壁部１５に近づくにしたがって径方向隙間が狭くなっている。第２周壁部１８は第１周壁部１７より内径が小さく形成されている。この第２周壁部１８と第２側壁部１６とによって、コイルスプリング５、スプリングキャップ６、及びスプリングシート７が収納されるスペースが形成されている。

なお、外輪３の外周部は、図２から明らかなように、カバー９側がプレート８側に比較して大径であり、段差部が形成されている。

［ローラ４］
図３に示すように、ローラ４は、軸部材２からの動力を外輪３に伝達するための部材である。ローラ４は、軸部材２の回転軸に沿って延びる円柱状に形成され、ポケット部１０内に収納されている。

［コイルスプリング５］
コイルスプリング５は、ポケット部１０の内部に配置されており、ローラ４を周方向に付勢する。詳細には、コイルスプリング５は、スプリングキャップ６を介してローラ４を周方向に付勢している。コイルスプリング５は、ローラ４とスプリングシート７との間で圧縮されてセットされている。このため、ローラ４は、コイルスプリング５によって常に第１側壁部１５側に付勢されている。

コイルスプリング５は横断面円形である。コイルスプリング５の一端はスプリングキャップ６に当接し、他端はスプリングシート７に当接する。

［スプリングキャップ６］
スプリングキャップ６は、コイルスプリング５とローラ４との間に配置され、コイルスプリング５の外周の一部を支持している。スプリングキャップ６は、樹脂によって形成されており、図４〜図６に示すように、スプリング当接部６１と、側壁部６２と、を有する。スプリング当接部６１は、矩形状であり、外側の面はローラ４に当接し、内側の面にはコイルスプリング５の端面が当接する。

側壁部６２は、筒状であり、スプリング当接部６１からコイルスプリング５側に延びている。側壁部６２は、コイルスプリング５の密着長よりも長く設定されており、コイルスプリング５のローラ側の端部を収容する収容空間６３を画定している。収容空間６３は、断面円形であり、コイルスプリング５の外径よりも大きいが、コイルスプリング５の外径とほぼ同じ内径である。すなわち、側壁部６２はコイルスプリング５の外周を支持している。

側壁部６２は、互いに対向して形成された第１スリット６２ａと第２スリット６２ｂとを有している。第１スリット６２ａは、径方向外側において収容空間６３と外部とを連通し、コイルスプリング５の長さ方向に沿って延びている。第２スリット６２ｂは、径方向内側において収容空間６３と外部とを連通し、コイルスプリング５の長さ方向に沿って延びている。そして、コイルスプリング５の外表面はこれらのスリット６２ａ，６２ｂ内に進入している。

また、側壁部６２の開口部には、スプリングシート７側に向かって径が大きくなるテーパ面６２ｃが形成されている。より詳細には、テーパ面６２ｃは側壁部６２の内周面の一部に形成されている。テーパ面６２ｃは、側壁部６２の長手方向のほぼ中央部から開放されたスプリングシート７側に向かって、径が徐々に大きくなるように形成されている。

［スプリングシート７］
スプリングシート７は、コイルスプリング５と第２側壁部１６との間に配置されている。図５等に示すように、スプリングシート７は、支持部７１と突起部７２とを有している。

支持部７１は、ほぼ矩形状に形成されており、第２側壁部１６に当接する第１支持面７１ａと、コイルスプリング５の端面が当接する第２支持面７１ｂと、を有している。第１支持面７１ａは、第２側壁部１６の形状に沿うように形成されている。また、第２支持面７１ｂは平面状である。

突起部７２は、支持部７１の中央部に形成され、ローラ４側に向かって延び、コイルスプリング５の内部に挿入されている。そして、突起部７２の外径は、コイルスプリング５の内径よりも小さいが、コイルスプリング５の内径とほぼ同じである。すなわち、突起部７２は、コイルスプリング５を内側から支持している。

［プレート８及びカバー９］
プレート８は、外輪３の軸方向の一方側の側面を覆う。カバー９は、外輪３の軸方向の他方側の側面を覆う。このプレート８及びカバー９によってポケット部１０が覆われている。すなわち、このプレート８及びカバー９によって、ポケット部１０内のローラ４やコイルスプリング５がポケット部１０から脱落しないようになっている。

図１及び図２に示すように、プレート８は、円板状の部材であり、中心部に孔８ａを有している。この孔８ａ内を軸部材２が貫通する。プレート８は、図示しないボルトによって外輪３に固定される。

カバー９は、円板状の部材であり、中心部に孔９ａを有する。この孔９ａ内を軸部材２が貫通する。カバー９は、外周端部において筒状部９ｂを有している。筒状部９ｂは、外輪３の外周大径部を覆っている。例えば、筒状部９ｂは、カバー９の外周端部を軸方向に折り曲げられて形成されている。この筒状部９ｂの先端は外輪３の段差部にかしめられている。このような構造によって、カバー９は外輪３に固定されている。

また、カバー９には複数のガイド９ｃが形成されている。ガイド９ｃは、カバー９の内周端から、ポケット部１０に進入するように形成されている。ガイド９ｃは、カバー９の内周部の一部をプレート８側に折り曲げて形成されたものである。ガイド９ｃは、図３等から明なように、スプリングキャップ６の側壁部６２のほぼ全長にわたる長さを有している。そして、ガイド９ｃは、側壁部６２の内周側を支持し、スプリングキャップ６が周方向に移動するのを案内している。なお、図４に示すように、ローラ４が仮に側壁部１５に当接する位置まで移動したとしても（通常の動作ではこのような状態になることはない）、ガイド９ｃはスプリングキャップ６に当接するような長さに設定されている。

［動作］
軸部材２が外輪３に対して、相対的に図１に示すＲ方向に回転すると、軸部材２の回転によってローラ４がポケット部１０の第１側壁部１５側に移動して軸部材２と第１周壁部１７との間に噛み込むことにより、軸部材２のトルクがローラ４を介して外輪３に伝達される。

逆に、軸部材２が外輪３に対して、相対的にＲと逆方向に回転すると、軸部材２の回転によってローラ４がコイルスプリング５の付勢力に抗してポケット部１０の第２側壁部１６側に移動する。このため、軸部材２及び外輪３に対するローラ４の噛み込みが解除され、ローラ４が軸部材２と外輪３の間でフリー状態となる。これにより、軸部材２が空転し、軸部材２から外輪３へはトルクは伝達されない。

以上のような動作中において、コイルスプリング５は伸縮する。このとき、コイルスプリング５は外周がスプリングキャップ６の側壁部６２に支持され、また内周がスプリングシート７の突起部７２に支持されている。また、スプリングキャップ６はガイド９ｃによってその周方向の移動が案内されている。したがって、コイルスプリング５が外周側あるいは内周側に変形することなく、その中心軸線に沿ってまっすぐに伸縮することになる。

なお、衝撃等によってスプリングキャプ６がスプリングシート７に衝突する場合、スプリングキャップ６とスプリングシート７の周囲に存在する隙間分だけ両者の中心がずれた状態で衝突する場合がある。

このような場合であっても、スプリングキャップ６の開口部にテーパ面６２ｃが形成されているため、コイルスプリング５の一部がスプリングキャップ６の開口端部とスプリングシート７の突起部７２に挟まれて、コイルスプリング５が塑性変形するのを避けることができる。

［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

（ａ）ポケット部、ローラ及びコイルスプリングの個数については、前記実施形態に限定されない。

（ｂ）ガイド９ｃは、プレート側に形成してもよい。また、カバーとプレートの両方に形成してもよい。

（ｃ）前記実施形態では、スプリングキャップを樹脂で形成したが、プレート部材を板金加工して形成してもよい。

（ｄ）前記実施形態ではプレート８を設けたが、このプレート８は省略してもよい。

１ 一方向クラッチ
２ 軸部材
３ 外輪
４ ローラ
５ コイルスプリング
６ スプリングキャップ
６１ スプリング当接部
６２ 側壁部
６２ａ 第１スリット
６２ｂ 第２スリット
６２ｃ テーパ面
６３ 収容空間
７ スプリングシート
７１ 支持部
７２ 突起部
１０ ポケット部

Claims (6)

1. 軸部材に設けられる一方向クラッチであって
   径方向外側に向かって窪むように設けられた複数のポケット部を有し、前記軸部材の径方向外側に配置される外輪と、
   前記ポケット部に収納されたローラと、
   前記ポケット部に収納され、前記ローラを周方向に付勢するコイルスプリングと、
   前記コイルスプリングと前記ローラとの間に配置され、前記コイルスプリングの外周の少なくとも一部を支持するスプリングキャップと、
   前記コイルスプリングと前記ポケット部の壁面との間に配置され、前記コイルスプリングの内周の少なくとも一部を支持するシート部材と、
   を備え、
   前記スプリングキャップは、前記コイルスプリングの前記ローラ側の端面が当接するスプリング当接部と、前記スプリング当接部から前記コイルスプリング側に延び且つ前記コイルスプリングの前記ローラ側の端部を収容する収容空間を画定する側壁部と、を有し、
   前記側壁部は、
   径方向外側において前記収容空間と外部とを連通し、前記コイルスプリングの長さ方向に沿って延びる第１スリットと、
   径方向内側において前記収容空間と外部とを連通し、前記コイルスプリングの長さ方向に沿って延びる第２スリットと、
   を有する、一方向クラッチ。
2. 前記スプリングキャップの周方向の移動を案内するガイド部材をさらに備えた、請求項１に記載の一方向クラッチ。
3. 軸方向において前記外輪及び前記ローラを挟むように配置されたカバー及びプレートをさらに備え、
   前記ガイド部材は、前記カバー及びプレートの少なくとも一方に、前記スプリングキャップの内周側を支持するように設けられている、
   請求項２に記載の一方向クラッチ。
4. 前記ガイド部材は、前記カバー及び／又は前記プレートの一部を折り曲げて形成されている、請求項３に記載の一方向クラッチ。
5. 前記スプリングキャップの側壁部は、前記コイルスプリングの密着長よりも長く設定されており、
   前記スプリングキャップは、開口部に、外側に向かって径が大きくなるテーパ面を有する、
   請求項１〜４のいずれかに記載の一方向クラッチ。
6. 前記シート部材は、
   前記ポケット部の壁面に当接するとともに、前記コイルスプリングの端面を支持する支持部と、
   前記支持部から前記コイルスプリング内に向かって延び、前記コイルスプリングの前記内周を支持する突起部と、
   を有する、
   請求項１から５のいずれかに記載の一方向クラッチ。
   

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