JP6682416B2 - 一方向クラッチ - Google Patents

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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、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からのいずれかに記載の一方向クラッチ。
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