JP7096038B2

JP7096038B2 - ワンウェイクラッチ

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Inventors: 彰岩野
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Description

本発明は、車両や産業用機械においてトルクの伝達、バックストップ等のために用いられるワンウェイクラッチに関する。

内燃機関であるエンジンと電動モータ（以降、それぞれ単に「エンジン」と「モータ」と称する。）とを併用した駆動装置を有するハイブリッド車両においては、駆動関連装置にオイルを潤滑させるためのオイルポンプの動力源として、エンジンおよびモータの双方を用いている。特許文献１および２には、これら２系統の動力源のそれぞれから入力される駆動力を、オイルポンプの駆動軸に連結された出力部材に選択的に伝達するクラッチ装置が記載されている。

このようなクラッチ装置は、２つのワンウェイクラッチが同軸上に軸方向に並べて配置され、２つのワンウェイクラッチはそれぞれエンジン側またはモータ側の駆動部材によって外輪が駆動され、それぞれの外輪の回転が２つのワンウェイクラッチの共通の出力部材である内輪に伝達される構成になっている。

特開平１０－６７２３８号公報特開２０１２－６７８６２号公報

近年、ハイブリッド車両において、駆動装置であるモータの高回転化、高出力化が求められている。しかし、従来のワンウェイクラッチに入力側動力源として高回転モータを適用した場合、ワンウェイクラッチに高回転モータの最大値での回転が入力されると、フリクション抵抗増加、焼き付き等の耐久性の問題が発生する。また、ワンウェイクラッチは安定したロック状態に至らず、すべりが発生してしまう虞がある。ワンウェイクラッチにすべりが発生すると、トルクの伝達が不安定になってしまう。一方、トルクの伝達を安定させるために、ワンウェイクラッチに入力される高回転モータからの入力回転数を制御するための制御装置をワンウェイクラッチとは別に設けると、ワンウェイクラッチを含む装置全体の大型化を招いてしまう。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、大型化を招くことなく、動力源側の入力軸からワンウェイクラッチに入力される入力回転数を制御することができるワンウェイクラッチを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るワンウェイクラッチは、
外輪と、
前記外輪の内径側に前記外輪と相対回転可能に配置された内輪と、
前記外輪と前記内輪との間に配置され、前記外輪と前記内輪とに係合することにより前記外輪と前記内輪との間で一方向へトルクを伝達し、前記外輪と前記内輪とに非係合になり前記外輪と前記内輪との前記相対回転を可能とする複数のトルク伝達部材とを備え、
前記外輪は、
外部からの回転を入力する外径側の第１の環状部と、
前記第１の環状部からの回転を受けて回転可能な内径側の第２の環状部とからなり、
前記外部からの回転が所定値以内の時に前記第１の環状部と前記第２の環状部とを連結して一体回転可能とし、前記所定値を超えた時に前記連結を解除し、前記第１の環状部と前記第２の環状部との相対回転を可能とする連結機構を備え、
前記連結機構は、
前記第１の環状部の軸方向一方側に配置され、前記第１の環状部と軸方向に対向し、前記第２の環状部に軸方向移動可能に設けられた環状の移動部材と、
前記移動部材を軸方向他方側へ付勢する弾性部材とを有し、
前記弾性部材によって付勢された前記移動部材が前記第１の環状部と係合することにより前記第１の環状部と前記第２の環状部とが連結されて一体回転可能になることを特徴とする。

本発明によれば、大型化を招くことなく、動力源側の入力軸からワンウェイクラッチに入力される入力回転数を制御することができるワンウェイクラッチを提供することができる。

図１は、実施形態に係るワンウェイクラッチの中心軸線に沿った断面図であり、外輪の第１環状部と第２環状部とが連結している状態を示している。図２は、図１におけるＸ－Ｘに沿った断面図である。図３は、図１におけるスライド板、皿ばね、プレートを除いた状態のワンウェイクラッチを軸方向一方側から見た外観図である。図４は、外輪の第２環状部の中心軸線に沿った断面図である。図５は、実施形態に係るワンウェイクラッチの中心軸線に沿った断面図であり、外輪の第１環状部と第２環状部との連結が解除された状態を示している。

以下、本発明の一の実施形態に係るワンウェイクラッチについて、図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、エンジンとモータとを併用した駆動装置を有するハイブリッド車両において、エンジンまたはモータの駆動力を、駆動関連装置にオイルを潤滑させるためのオイルポンプの駆動軸に伝達するためのワンウェイクラッチの例である。なお、エンジン、モータ、およびオイルポンプの図示は省略している。

まず、本実施形態におけるワンウェイクラッチの方向について定義する。本実施形態において、「中心軸線」とはワンウェイクラッチの中心軸線のことをいい、軸方向、径方向、周方向とは、中心軸線に関する軸方向、径方向、周方向のことをいう。軸方向について、図１、図４および図５においては紙面右方側を軸方向一方側とし、紙面左方側を軸方向他方側とし、図２および図３においては紙面手前側を軸方向一方側とし、紙面奥側を軸方向他方側とする。周方向について、図２および図３において、紙面に向かって右側に回転する方向を周方向一方側に向かう方向あるいは時計方向とし、紙面に向かって左側に回転する方向を周方向他方側に向かう方向あるいは反時計方向とする。

図１は、実施形態に係るワンウェイクラッチの中心軸線に沿った断面図であり、外輪の第１環状部と第２環状部とが連結している状態を示している。図２は図１におけるＸ－Ｘ断面を示し、図３は図１におけるスライド板、皿ばね、プレートを除いた状態のワンウェイクラッチを軸方向一方側から見た外観図である。

本実施形態に係るワンウェイクラッチ１は、外輪３と、外輪３に対して内径方向に離間し、外輪３と同軸に且つ相対回転可能に配置された内輪５とを備えている。外輪３の外周部にはスプライン７が形成されている。スプライン７は、入力軸９の内周部に形成されたスプライン１１と嵌合している。入力軸９には、エンジンの出力軸の回転とモータの出力軸の回転との何れかが、図示しないギヤ機構を介して切り替えられて伝達される。したがって、ワンウェイクラッチ１には、入力軸９からエンジンの出力軸の回転とモータの出力軸の回転との何れかが入力されることとなる。

外輪３は、外径側の第１環状部１３と内径側の第２環状部１５とから構成され、さらにワンウェイクラッチ１は第１環状部１３と第２環状部１５とを連結し、該連結を解除する連結機構を備えている。第１環状部１３と第２環状部１５とは同軸に且つ相対回転可能に配置されている。第１環状部１３と第２環状部１５とは連結機構によって連結されているとき、第１環状部１３と第２環状部１５とは一体に回転する。第１環状部１３、第２環状部１５、および連結機構の詳細な構成については後述する。なお、以降の説明において単に「外輪３」というときは、第１環状部１３および第２環状部１５の全体のことをいう。また、「外輪３の内周面」は「第２環状部１５の内周面」である。

ワンウェイクラッチ１は、外輪３の内周面と内輪５の外周面との間に介装されたトルク伝達部材である複数のローラ１７と、ローラ１７を外輪３と内輪５とが結合する方向に付勢するコイル状またはアコーデオン状のスプリング１９と、ブロックベアリング２１と、ローラ１７とブロックベアリング２１とを保持する樹脂製の保持器２３とを備えている。

内輪５の外周面には、ローラ１７が係合するカム面２５を備えたカム部２７が複数形成されている。本実施形態においては、４つのカム部２７が形成されている。これらのカム部２７は周方向に所定間隔で形成されている。カム部２７は、内輪５の外周面が径方向内方に窪んだ凹部として形成されている。カム部２７のカム面２５は、凹部の周方向一方端から周方向他方端へ向かうに従い外輪３の内周面との径方向間隔が大きくなる方向に傾斜した傾斜面である。カム面２５の周方向両端は、内輪５の外周面と滑らかに連続している。また、内輪５の外周面には、周方向所定間隔で複数（本実施形態においては４つ）の軸方向溝２９が形成されている。

ローラ１７は円柱状の部材である。ローラ１７は、ローラ１７自体の軸方向が外輪３および内輪５の軸方向と平行となる向きに配置されている。ローラ１７はカム部２７のカム面２５を摺動または転動する。

ブロックベアリング２１は、径方向上下端部から径方向中央部に向かって周方向寸法が徐々に小さくなり、周方向両側の面の中央部がくびれている。ブロックベアリング２１は、周方向に略等間隔に複数（本実施形態においては４つ）配置されており、外輪３と内輪５との径方向間隔を保ち、外輪３と内輪５とを同心に保持している。

保持器２３は、図１および図２に示すように、ローラ１７の軸方向一方側に配置された第１環状部３１と、ローラ１７の軸方向他方側に配置された第２環状部３３と、第１環状部３１と第２環状部３３とを軸方向に連結する複数の第１柱部３５と複数の第２柱部３７とによって構成されている。第１柱部３５と第２柱部３７とは、周方向一方側から周方向他方側に向かってこの順番で１組をなし、且つ交互に保持器２３の全周に亘って複数組（本実施形態においては４組）が設けてある。

図１に示すように、保持器２３の第１環状部３１の内径側縁部には、径方向内方に突出するフランジ３９が形成され、フランジ３９の軸方向他方側の面は、内輪５の軸方向一方側の端面に接触している。保持器２３の第２環状部３３の内径側縁部には、径方向内方に突出するフランジ４１が形成され、フランジ４１の軸方向一方側の面は、内輪５の軸方向他方側の端面に接触している。保持器２３の第２環状部３３の外径側縁部には、径方向外方に突出するフランジ４３が形成され、フランジ４３の軸方向一方側の面は、外輪３の第２の環状部１５の軸方向他方側端面に接触している。このような構成により、保持器２３は軸方向の移動が規制されている。

保持器２３の第１柱部３５の内周部には、径方向内方へ突出し、軸方向に延在する突出部４５が形成されている。突出部４５は内輪５の外周面に形成された軸方向溝２９に係合している。この係合により、保持器２３は内輪５との相対回転が規制され、内輪５と一体に回転する。

保持器２３の第１柱部３５の周方向他方側の面は、ブロックベアリング２１の周方向一方側の面のくぼみ形状に対応した曲面に形成され、ブロックベアリング２１の周方向一方側の面と全面が接触している。保持器２３の第２柱部３７の周方向一方側の面は、ブロックベアリング２１の周方向他方側の面のくぼみ形状に対応した曲面に形成され、ブロックベアリング２１の周方向他方側の面と全面が接触している。この構成により、ブロックベアリング２１は第１柱部３５と第２柱部３７とによって周方向移動が規制されると共に、径方向外方へのがたつきも抑制されている。

保持器２３の第１柱部３５の周方向一方側の面と第２柱部３７の周方向他方側の面とは所定の間隔を介して周方向に対向している。第１柱部３５の周方向一方側の面と第２柱部３７の周方向他方側の面とによって形成される空間３８内に１つのローラ１７が配置されている。第１柱部３５の周方向一方側の面には凹部４７が形成され、凹部４７には、ローラ１７をカム面２５との係合方向すなわち周方向一方側に付勢するためのスプリング１９が配置されている。

内輪５の中央部にはシャフトホール４９が形成され、シャフトホール４９には出力軸５１がセレーション嵌合している。出力軸５１は、図示しないオイルポンプの駆動軸に連結されている。したがってワンウェイクラッチ１は、入力軸９から外輪３に入力されたエンジンまたはモータの出力軸の回転をトルク伝達部材であるローラ１７を介して内輪５に伝達し、内輪５に嵌合された出力軸５１の回転として出力している。

本実施形態のワンウェイクラッチ１は、外輪３が時計方向へ回転すると、ローラ１７が内輪５のカム面２５と外輪３の内周面とに係合し、外輪３と内輪５とが一体に回転し、外輪３から内輪５へ回転が伝達される。一方、外輪３が反時計方向へ回転すると、ローラ１７は内輪５のカム面２５に係合せず、外輪３は内輪５に対して空転する。この状態においては、外輪３から内輪５へ回転は伝達されない。

次に、ワンウェイクラッチ１の外輪３および外輪３の連結機構について説明する。
本実施形態のワンウェイクラッチ１の外輪３は、上述したように外径側の第１環状部１３と、内径側の第２環状部１５とから構成されている。第１環状部１３の外周部にはスプライン７が形成されている。第１環状部１３のスプライン７は入力軸９のスプライン１１と軸方向移動可能に嵌合している。したがって、第１環状部１３は入力軸９に対して軸方向移動が可能であり、同時に第２環状部１５に対しても軸方向移動が可能となっている。

図４は外輪の第２環状部１５の中心軸線に沿った断面図である。
図４に示すように、外輪３の第２環状部１５は、筒状の本体部５５と、本体部５５の軸方向一方側端部から軸方向一方側に延在し、本体部５５よりも小径の軸方向延在部５７と、本体部５５の軸方向他方側端部から径方向外方に延在するフランジ部５９とから構成されている。本体部５５と軸方向延在部５７とフランジ部５９とは一体に形成されている。

第２環状部１５は、本体部５５の外周面が第１環状部１３の内周面と対向し、本体部５５の内周面がローラ１７の転動面または係合面となっている。第２環状部１５のフランジ部５９は、第１環状部１３の軸方向他方側に位置しており、第１環状部１３の軸方向他方側の面と対向している。第２環状部１５の本体部５５の外径は、第１環状部１３の内径とほぼ同じ大きさに形成されている。第１環状部１３と第２環状部１５とが相対回転する際、第１環状部１３の内周面と第２環状部１５の本体部５５の外周面とは潤滑油を介して滑らかに摺動する。本体部５５の外周面は、第１環状部１３の内周面よりも軸方向寸法が大きく形成されている。

第２環状部１５の本体部５５は、軸方向一方側端部の外径側部分に、本体部５５の軸方向一方側端面および本体部５５の外周面に開口する溝６１が複数形成されている。本実施形態においては、図３に示すように、８つの溝６１が周方向に等間隔に設けられている。各溝６１は、本体部５５の外周面から径方向内方に延在する径方向底面６３と、本体部５５の軸方向一方側端面の外径側の縁と内径側の縁との中間部から軸方向他方側に延在する軸方向底面６５とを有している。径方向底面６３は軸方向底面６５よりも長い。したがって溝６１は径方向に延在している。径方向底面６３と軸方向底面６５とは滑らかに連続している。

各溝６１には鋼製のボール６７が１つ配置されている。ボール６７は溝６１の径方向底面６３を転動または摺動する。なお以降の説明においては、溝６１の開口について、本体部５５の軸方向一方側端面への開口を「溝６１の軸方向側の開口」といい、本体部５５の外周面への開口を「溝６１の外径側の開口」という。

第２環状部１５の本体部５５の軸方向一方側端部は、複数の溝６１よりも内径側の部分が、溝６１の軸方向側の開口よりも軸方向一方側に突出する円筒部６９となっている。円筒部６９の外径は本体部５５の外径よりも小さい。円筒部６９の軸方向一方側の端部には、軸方向一方側に突出する複数の突出部７１が周方向等間隔に形成されている。本実施形態においては、図３に示すように、８つの突出部７１が形成されている。なお、図１、図４および図５においては、最も上側と最も下側に現れる突出部７１を図示し、他の突出部の図示を省略している。円筒部６９と複数の突出部７１とにより、第２環状部１５の軸方向延在部５７が構成されている。

突出部７１の外周面は円筒部６９の外周面と同じ曲率であり、円筒部６９の外周面と連続している。突出部７１の内周面は円筒部６９の内周面と同じ曲率であり、円筒部６９の内周面と連続している。図３に示すように、突出部７１は周方向に所定の長さ延在し、部分円筒形状をなしている。周方向に隣り合う突出部７１間の円筒部６９の端面の部分は、突出部７１とほぼ同じ周方向長さを有している。各突出部７１の軸方向一方側端部は、１つの環状部材７３に固定され、環状部材７３はワンウェイクラッチ１の周辺部材７５に回転可能に取り付けられている。

外輪３の第２環状部１５には、外輪３の第１環状部１３と第２環状部１５とを連結し、該連結を解除する連結機構が設けられている。連結機構は、第２環状部１５の本体部５５の複数の溝６１と、複数の溝６１にそれぞれ配置されたボール６７と、第２環状部１５の軸方向延在部５７上で、第１環状部１３と第２環状部１５の本体部５５との軸方向一方側に配置された環状のスライド板７７と、延在部５７上で、スライド板７７の軸方向一方側に配置された環状のプレート７９と、スライド板７７とプレート７９との間に介装された皿ばね８１と、第１環状部１３の軸方向他方側において第１環状部１３と対向している第２環状部１５のフランジ部５９とから構成されている。後述する構成により、皿ばね８１はスライド板７７を軸方向他方側に付勢する弾性力を常に発生している。

ボール６７は、溝６１の幅よりも少し小さい直径を有している。このため、ボール６７は溝６１の幅方向両側の溝面に対するがたつきがなく、溝６１の径方向底面６３を径方向に滑らかに移動可能となっている。また、ボール６７の直径は、溝６１の径方向底面６３の長さよりも少し小さく、且つ軸方向底面６５の長さよりも大きく形成されている。したがってボール６７は、図１、図４に示すように、溝６１の最も内径側に位置している状態、すなわち径方向底面６３および軸方向底面６５に接触している状態において、溝６１の外径側の開口からは外方に突出しないが、溝６１の軸方向側の開口からは一部が外方に突出している。

環状のスライド板７７は、第２環状部１５の延在部５７の軸方向他方側端部に配置されている。環状のスライド板７７は、内径側の板状部８３と、板状部８３よりも外径側の厚肉部８５と、板状部８３と厚肉部８５との間の径方向中間部８７とからなる。板状部８３、径方向中間部８７、および厚肉部８５は一体に形成され、それぞれの軸方向一方側の面は、径方向に延在する一つの連続した面を構成している。

スライド板７７の板状部８３には周方向等間隔に複数（本実施形態においては８つ）の貫通孔（図示無し）が設けられている。複数の貫通孔にはそれぞれ第２環状部１５の軸方向延在部５７の突出部７１が軸方向に相対移動可能に挿通されている。この構成により、スライド板７７は、外輪３の第２環状部１５に対して径方向移動は規制されるが、軸方向に移動可能となっている。ボール６７が溝６１の最も内径側に位置している状態（図１参照）において、板状部８３の軸方向他方側の面は、第２環状部１５の円筒部６９およびボール６７と軸方向に対向している。

スライド板７７の厚肉部８５の軸方向他方側の面は、板状部８３よりも軸方向他方側に位置し、外輪３の第１環状部１３の軸方向一方側の面と対向している。厚肉部８５の軸方向一方側の面の外径側縁部には、軸方向一方側に突出する鍔部８９が形成されている。

スライド板７７の径方向中間部８７は、軸方向他方側の面が、外径側に向かうに従い外輪３の第１環状部１３に近づく方向に傾斜する傾斜面９１となっている。傾斜面９１は厚肉部８５の内周部と連続している。ボール６７が溝６１の最も内径側に位置している状態において、傾斜面９１は、内径側端部がボール６７と接触し、内径側端部以外の部分がボール６７と非接触状態でボール６７の径方向外方に位置している

環状のプレート７９は、第２環状部１５の軸方向延在部５７の軸方向一方側端部に配置されている。プレート７９は１枚の平らな部材である。プレート７９の内径側部分には、周方向等間隔に複数（本実施形態においては８つ）の貫通孔（図示無し）が設けられ、複数の貫通孔にはそれぞれ延在部５７の突出部７１が嵌合されている。各突出部７１の内径部には周方向溝９３が設けられ、これらの周方向溝９３には止め輪９５が嵌合されている。プレート７９は止め輪９５の軸方向他方側の面に接触している。この構成により、プレート７９は軸方向への移動が規制され、外輪３の第２環状部１５に固定されている。

皿ばね８１は、スライド板７７とプレート７９との間に介装されている。皿ばね８１は、弾性変形した状態で介装され、皿ばね８１の内径側縁部がプレート７９の内径側部分に接触し、皿ばね８１の外径側縁部がスライド板７７の鍔部８９に係合している。この係合により、スライド板７７は皿ばね８１によって常時軸方向他方側に付勢されている。

第２環状部１５のフランジ部５９は、第１環状部１３の軸方向他方側の面と対向している。第１環状部１３は、第２環状部１５のフランジ部５９とスライド板７７の厚肉部８５との間に配置されている。第１環状部１３の軸方向一方側および軸方向他方側の面には、それぞれ摩擦材９７が貼り付けられている。

上述したように、スライド板７７は皿ばね８１の弾性力によって常に軸方向他方側に付勢されている。皿ばね８１のこの付勢力によって、ボール６７が溝６１の最も内径側に位置している状態（図１参照）において、スライド板７７の厚肉部８５の軸方向他方側の面は、第１環状部１３の軸方向一方側の面に押し付けられている。第１環状部１３は、スライド板７７が押し付けられることにより軸方向他方側に押され、第２環状部１５のフランジ部５９に押し付けられる。すなわち、第１環状部１３は、スライド板７７の厚肉部８５と第２環状部１５のフランジ部５９とによって挟持される。そして、第１環状部１３の軸方向両側の面の摩擦材９７がそれぞれスライド板７７の厚肉部８５と第２環状部１５のフランジ部５９と摩擦係合することにより、第１環状部１３と第２環状部１５とが連結される。この状態において、第１環状部１３と第２環状部１５とは一体に回転する。

次に、本実施形態のワンウェイクラッチ１の作動について説明する。
本実施形態のワンウェイクラッチ１は、エンジンまたはモータの出力軸に連結されている入力軸の単位時間当たりの回転数が所定の回転数を上回ると、それ以上の高回転での回転伝達がなされないように、外輪３から内輪５への回転の伝達が遮断される構成となっている。

ワンウェイクラッチ１は、エンジンまたはモータが停止している状態においては、図１に示すように、ボール６７は溝６１の最も内径側に位置し、皿ばね８１の付勢力によって、第１環状部１３がスライド板７７の厚肉部８５と第２環状部１５のフランジ部５９とに挟持され、第１環状部１３と第２環状部１５とは連結されて一体となっている。この状態からエンジンまたはモータが始動し、エンジンまたはモータの出力軸の回転が入力軸９に伝達されると、入力軸９の回転は外輪３の第１環状部１３に伝達される。外輪３の第１環状部１３と第２環状部１５とは一体となっているので、第２環状部１５は第１環状部１３の回転を受けて第１環状部１３と一体に回転する。この状態において、入力軸９からワンウェイクラッチ１に入力されたエンジンまたはモータの出力軸の回転は、ローラ１７を介して内輪５に伝達され、出力軸５１の回転として出力される。

第２環状部１５が第１環状部１３と一体に回転すると、第２環状部１５の各溝６１に配置されたボール６７には遠心力が作用する。入力軸９の単位時間当たりの回転数が増加し、これに伴い第２環状部１５の単位時間当たりの回転数が増加すると、各ボール６７に作用する遠心力も増大する。

入力軸９に伝達される回転がエンジンの出力軸から伝達される場合、あるいはモータの出力軸から伝達される場合であって、モータの回転数が低速回転域から車両の通常の走行状態に対応する回転域までの場合においては、全てのボール６７に作用する遠心力が、スライド板７７を軸方向他方に付勢している皿ばね８１の付勢力を上回ることはない。したがって各ボール６７は移動せず、第１環状部１３と第２環状部１５とは一体に回転し、入力軸９から出力軸５１へ回転は伝達される。

入力軸９に伝達される回転がモータの出力軸から伝達される場合であって、モータの回転数が高速回転域の場合、入力軸９の単位時間当たりの回転数が所定の回転数を上回る。すなわち、第１環状部１３と連結された第２環状部１５の単位時間当たりの回転数が所定の回転数を上回る。この状態においては、全てのボール６７に作用する遠心力が、スライド板７７を軸方向他方側に付勢している皿ばね８１の付勢力を上回る。すると、ボール６７は遠心力によって溝６１の径方向底面６３を転動し、溝６１内を径方向外方に移動する。ボール６７が径方向外方に移動すると、ボール６７は溝６１の外径側の開口から突出し、スライド板７７の傾斜面９１に接触する。ボール６７は溝６１の径方向底面６３を径方向外方に転動するとともに、スライド板７７の傾斜面９１上を径方向外方に摺動する。

ボール６７がスライド板７７の傾斜面９１上を径方向外方に摺動すると、スライド板７７は径方向の移動が規制されているので、図５に示すように、第２環状部１５の軸方向延在部５７に対して軸方向一方側に移動する。スライド板７７が軸方向一方側に移動すると、スライド板７７の厚肉部８５と第１環状部１３との係合が解除される。これと同時に、第２環状部１５のフランジ部５９と第１環状部１３との係合も解除される。

この状態において、第１環状部１３と第２環状部１５との連結は解除され、入力軸９と第１環状部１３とは、第２環状部１５に対して空転状態となる。したがって入力軸９から第１環状部１３に入力される高速の回転は、内輪５に伝達されない。一方、第１環状部１３と第２環状部１５との連結が解除されても、第２環状部１５は、連結が解除されるまでの回転の惰性により回転が継続される。したがって第２環状部１５の回転はローラ１７を介して内輪５に伝達され、出力軸５１の回転として出力される。すなわちオイルポンプの駆動軸の駆動は継続される。

その後、入力軸９に伝達される回転がエンジンの出力軸に切り替わり、あるいはモータの回転数が下がり、入力軸９の単位時間当たりの回転数が所定の回転数を下回ると、ボール６７に作用する遠心力は皿ばね８１の付勢力よりも小さくなる。すると、皿ばね８１の付勢力によりスライド板７７は軸方向他方側に移動し、ボール６７はスライド板７７の傾斜面９１上を摺動しつつ溝６１を径方向内方に移動する。そして、皿ばね８１の付勢力によってスライド板７７の厚肉部８５が外輪３の第１環状部１３と係合するとともに第２環状部１５のフランジ部５９も第１環状部１３と係合する。この時、第１環状部１３の軸方向両側の面には摩擦材９７が貼り付けてあるので、スライド板７７の厚肉部８５と第２環状部１５のフランジ部５９とが第１環状部１３と係合する際の衝撃を摩擦材９７が和らげ、スムーズに係合する。その結果、第１環状部１３と第２環状部１５とは連結されて一体となり、入力軸９に伝達されたエンジンまたはモータの出力軸の回転は内輪５に伝達され、出力軸５１の回転として出力される。

このように、本実施形態のワンウェイクラッチ１は、入力軸９の単位時間当たりの回転数が所定の回転数以下の状態では、入力軸９に伝達されたエンジンまたはモータの出力軸の回転は外輪３から内輪５に伝達される一方、入力軸９の単位時間当たりの回転数が所定の回転数を上回ると外輪３から内輪５への回転の伝達を遮断する。このように、本実施形態によれば、ワンウェイクラッチ１とは別の制御装置を設けることなく、動力源側の入力軸９からワンウェイクラッチ１に入力される入力回転数を制御することができる。その結果、ワンウェイクラッチ１の大型化を抑制するとともに、入力側動力源として高回転モータを適用しても、安定したトルクの伝達を実現することができる。

外輪３を構成する第１環状部１３と第２環状部１５とを連結し、連結を解除するための入力軸の単位時間当たりの回転数は、ワンウェイクラッチ１のローラ１７の数、外輪３および内輪５の大きさ、モータの出力の大きさ等を総合的に考慮して設計される。

なお、本実施形態に係るワンウェイクラッチ１は、上記実施形態に限定されず、変形が可能である。例えばローラ１７の数は、必要なトルク容量に合わせて適宜調節が可能である。また、トルク伝達部材をローラ１７に代えてスプラグとしても良いし、ラチェット機構を介してトルクを伝達しても良い。

１ワンウェイクラッチ
３外輪
５内輪
９入力軸
１３第１環状部
１５第２環状部
１７ローラ
２３保持器
２５カム面
５１出力軸
５５本体部
５７延在部
５９フランジ部
６１溝
６３径方向底面
６５軸方向底面
６７ボール
６９円筒部
７７スライド板
７９プレート
８１皿ばね
９１傾斜面
９７摩擦材

Claims

外輪と、
前記外輪の内径側に前記外輪と相対回転可能に配置された内輪と、
前記外輪と前記内輪との間に配置され、前記外輪と前記内輪とに係合することにより前記外輪と前記内輪との間で一方向へトルクを伝達し、前記外輪と前記内輪とに非係合になり前記外輪と前記内輪との前記相対回転を可能とする複数のトルク伝達部材とを備え、
前記外輪は、
外部からの回転を入力する外径側の第１の環状部と、
前記第１の環状部からの回転を受けて回転可能な内径側の第２の環状部とからなり、
前記外部からの回転が所定値以内の時に前記第１の環状部と前記第２の環状部とを連結して一体回転可能とし、前記所定値を超えた時に前記連結を解除し、前記第１の環状部と前記第２の環状部との相対回転を可能とする連結機構を備え、
前記連結機構は、
前記第１の環状部の軸方向一方側に配置され、前記第１の環状部と軸方向に対向し、前記第２の環状部に軸方向移動可能に設けられた環状の移動部材と、
前記移動部材を軸方向他方側へ付勢する弾性部材とを有し、
前記弾性部材によって付勢された前記移動部材が前記第１の環状部と係合することにより前記第１の環状部と前記第２の環状部とが連結されて一体回転可能になることを特徴とするワンウェイクラッチ。
前記第２の環状部と前記移動部材とは軸方向に対向する対向部をそれぞれ有し、
前記対向部間の間隔は径方向外方に向かって狭くなり、
前記連結機構はさらに、
前記第２の環状部の対向部に周方向所定間隔に形成され、径方向に延在する複数の溝と、
前記複数の溝にそれぞれ前記移動部材と接触状態で配置された複数のボールとを有し、
前記複数のボールが前記第２の環状部とともに回転することによる遠心力によって前記溝を移動することにより、前記移動部材を軸方向一方側へ移動させて前記第１の環状部と前記第２の環状部との前記連結を解除することを特徴とする請求項１に記載のワンウェイクラッチ。
前記移動部材は、径方向外方に向かうに従い前記第１の環状部に近づく方向に傾斜する傾斜部を有し、
前記複数のボールは、前記傾斜部に沿って前記溝を移動することを特徴とする請求項２に記載のワンウェイクラッチ。
前記複数のボールは、前記外部からの回転が前記所定値を超えると前記溝を移動することを特徴とする請求項２または３に記載のワンウェイクラッチ。