JPH0374641A

JPH0374641A - ころがり軸受クラッチ

Info

Publication number: JPH0374641A
Application number: JP1328418A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Takada; 高田　信夫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-05-08
Filing date: 1989-12-20
Publication date: 1991-03-29
Also published as: KR900018563A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】４果圭立剋貝豆夏本発明は、一方向側にのみ回転自在の一方クラッチとし
て作動する、ころがり軸受クラッチに関する。

え東二且通従来用いられている一方クラッチは、例えば第１０図に
示す如く、内輪ｌと外輪２との間の軌道面に円筒状のコ
ロ３を並べ、外輪２の軌道面をカム形状にし、逆転時に
は円筒コロ３のカム面２Ｃへの喰い込みによってクラッ
チさせるものや、内外輪軌道面を円筒面としコロとして
円筒コロの代わりにカム形状のスプラグを配直し、それ
ぞれのスプラグにスプリング圧を与えて喰い込むように
したものが一般的である。これらのものにおいては、ク
ラッチ時には半径方向に真円と異なったカム形状部分２
Ｃにコロ３を喰い込ませ、フリー回転時にはコロ３を滑
らせるという動作になる。ところが、トラスト角αは摩
擦角より小さくなければならないから、スプラグコロ３
のピッチ９以内でカムを形式させるためカム高さに限界
があり、コロ３がカム部２Ｃを乗り越えクラッチを破損
させるおそれがある。

又クラッチ力の点においては、このような従来のクラッ
チでは、組み込まれたコロ又はスプラグをカム面にばら
つきなく均一に喰い込ませる必要があるが、平面上の寸
法精度、コロをクラッチ方向に予圧するバネ圧の均−化
等には限度があるため、均一なりラッチ力を得ることが
困難である。

一方、クラッチ時の伝達トルクに関しては、伝達トルク
に比例した面圧を発生させこの面圧を許容値内に安定さ
せる必要があるが、このためには全てのコロが同時にク
ラッチに参画し、これにより発生する楔力は全コロで同
一に増減しなければならない、しかし、初期各単体精度
及び組立機軸受によって保持されるコロとクラッチ面と
の関係寸法の均一化の点や、個々のカム形状の精度、内
外輪の内圧、外圧に伴う変形もしくは摩耗の発生等によ
り、許容面圧を維持するのは困難な問題となる。特に、
フリー回転時には別個に設けられる軸受によって軸支持
しカム面は滑り摩擦になるというこの種のクラッチの基
本的構造上の特性から、軌道面及びスプラグコロの摩耗
対策は問題となる。

更に、従来の一方クラッチではカム形状を形式する部分
があるため、材質的、熱処理的及び加工精度的に各種の
製作上の制約が生じ、許容面圧の設計におけるヘルツ応
力の計算に当たってはマイナス方向の諸係数の選択が避
けられない問題となる。

このような問題を解決する一方クラッチとして、円錐コ
ロ軸受状に形式した内輪と外輪との間にスプラグとして
働く回転体（コロ）を軌道面母線に対して傾斜して配設
し、一方向側のみにフリー回転をさせると共に逆転時に
はクラッチさせる形式の一方クラッチがある（特公昭５
Ｂ−５２０９２号公報参照）。

しかしこの一方クラッチでは、内、外輪が共に円錐コロ
軸受状即ち円錐面を形式しているため、内輪軌道面又は
外輪軌道面の何れか一方側には回転体を線接触させるこ
とができるが両軌道面に回転体を線接触させることがで
きず、回転体の回転が不安定になると共に、線接触しな
い側の面圧が極めて高い値になる。

が　°しようと　る本発明は従来技術に於ける上記問題を解決し、請求項１
乃至４に記載の発明は、ころがり軸受としての滑らかな
自由回転が得られ、定格荷重が大きく寿命が増大し、ク
ラッチとしての安定した動作が得られ、支持軸受を必要
としないころがり軸受はクラッチを提供することをｌＩ
ｍとし、請求項５又は６の発明は、上記に加えて、構造
が簡素化され入出力系への適用の容易なころがり軸受は
クラッチを提供することを課題とし、請求項７の発明は
、上記に加えて、更に自由回転時の性能が向上したころ
がり軸受クラッチを提供することを課題とし、請求項８又は９の発明は、上記請求項１又は７の発明の
課題に加えて、入力系及び出力系の軸方向移動が許容さ
れない入出力系に適用することができるころがり軸受ク
ラッチを提供することを課題とする。

脅　を　゛するための本発明は上記ＬＩａを解決するために、請求項１の発明
は、内側回転体と、外側回転体と、中間回転体と、付勢
手段と、を有し、前記内側回転体は、ｌ軸線まわりの単
葉回転双曲面をなす内側軌道面を備え、前記外側回転体
は、前記軸線と同一軸線まわりの単葉回転双曲面をなす
外側軌道面を備え、前記内側軌道面と前記外側軌道面と
は相対向して軌道を形成し、前記中間回転体は、ころが
り面が円筒形状であり、前記軌道において該中間回転体
の中心軸を前記軸線を含む断面から一定角度傾斜して前
記軌道の円周方向に複数個配設され、該中間回転体の表
面は前記内側軌道面と前記外側軌道面とに線状に接触し
、前記付勢手段は、前記内側回転体又は前記外側回転体
の何れかを、前記軸線方向であって前記軌道の間隔を狭
くする方向に付勢し、前記付勢手段により付勢される前
記内側回転体又は前記外側回転体は、前記付勢される方
向側端部に、前記中間回転体の前記軸線方向の動きを停
止させる環状部材を備えている、ことを特徴とする請求項２の発明は、内側回転体と、外側回転体と、中間
回転体と、付勢手段と、を有し、前記内側回転体は、１
軸線まわりの単葉回転双曲面をなす内側軌道面を備え、
前記外側回転体は、前記軸線と同一軸線まわりの単葉回
転双曲面をなす外側軌道面を備え、前記内側軌道面と前
記外側軌道面とは相対向して軌道を形成し、前記中間回
転体は、ころがり面が円錐形状であり、前記軌道におい
て該中間回転体の中心軸を前記軸線を含む断面から一定
角度傾斜して前記軌道の円周方向に複数個配設され、該
中間回転体の表面は前記内側軌道面と前記外側軌道面と
に線状に接触し、前記付勢手段は、前記中間回転体の大
径側から小径倒へ該中間回転体を付勢し、前記内側回転
体又は前記外側回転体は、前記中間回転体の前記軸線方
向の進行を停止させ前記大径側のころがりを案内する環
状部材を備えている、ことを特徴とする請求項３の発明は、内側回転体と、外側回転体と、中間
回転体と、付勢手段と、を有し、前記内側回転体は、１
軸線まわりの円筒面をなす内側軌道面を備え、前記外側
回転体は、前記軸線と同一軸線まわりの単葉回転双曲面
と回転楕円面との合成曲面からなる外側軌道面を備え、
前記内側軌道面と前記外側軌道面とは相対向して軌道を
形成し、前記中間回転体は、ころがり面が鼓形であり、
楕円の一部分の曲線を該中間回転体の中心軸まわりに回
転させた曲面からなるころがり面であってその半径方向
断面が一端側から他端側に次第に大きくなっているころ
がり面を持ち、前記軌道において前記中間回転体の中心
軸を前記軸線を含む断面から一定角度傾斜して前記軌道
の円周方向に複数個配設され、該中間回転体の表面は前
記内側軌道面と前記外側軌道面とに線状に接触し、前記
付勢手段は、前記他端側から前記一端側へ前記中間回転
体を付勢し、前記内側回転体又は前記外側回転体は、前
記中間回転体の前記軸線方向の進行を停止させ前記他端
例のころがりを案内する環状部材を備えている、ことを
特徴とする請求項４の発明は、内側回転体と、外側回転体と、中間
回転体と、付勢手段と、を有し、前記外側回転体は、１
軸線まわりの円筒面をなす外側軌道面を備え、前記内側
回転体は、前記軸線と同一軸線まわりの単１１回転成曲
面と回転楕円面との合成曲面からなる内側軌道面を備え
、前記内側軌道面と前記外側軌道面とは相対向して軌道
を形成し、前記中間回転体は、ころがり面が太鼓形であ
り、楕円の一部分の曲線を該中間回転体の中心軸まわり
に回転させた曲面からなるころがり面であってその半径
方向断面が一端側から他端側に次第に太き（なっている
ころがり面を持ち、前記軌道において前記中間回転体の
中心軸を前記軸線を含む断面から一定角度傾斜して前記
軌道の円周方向に複数個配設され、該中間回転体の表面
は前記内側軌道面と前記外側軌道面とに線状に接触し、
前記付勢手段は、前記他端側から前記一端側へ前記中間
回転体を付勢し、前記内側回転体又は前記外側回転体は
、前記中間回転体の前記軸線方向の進行を停止させ前記
他端側のころがりを案内する環状部材を備えている、こ
とを特徴とする請求項５の発明は、上記請求項３の特徴に加えて、前記
内側回転体は回転軸であることを特徴とする請求項６の発明は、上記請求項４の特徴に加えて、前記
外側回転体は機械要素であることを特徴とする請求項７の発明は、上記請求項１乃至６の特徴に加えて
、前記中間回転体は、前記中心軸方向に複数に分割され
ていることを特徴とする請求項８の発明は、上記請求項
１又は７の特徴に加えて、トルクを伝達するための入出
力回転体を備え、該入出力回転体は、前記外側回転体の
一端側であって前記内側回転体の一端側上に該内側回転
体から軸受を介して該内側回転体に対して軸方向の一定
位置で相対的に回転自在に取り付けられ、前記外側回転
体との間でトルクを伝達するトルク伝達手段により該外
側回転体と結合されていて、前記付勢手段は、前記入出
力回転体と前記外側回転体との間に設けられ、該外側回
転体を前記軸線方向であって前記軌道の間隔を狭くする
方向に付勢する、ことを特徴とする請求項９の発明は、上記請求項１又は７の特徴に加えて
、トルクを伝達するための入出力回転体を備え、該入出
力回転体は、前記内側回転体の一端側であって前記外側
回転体の一端側内に該外側回転体から軸受を介して該外
側回転体に対して軸方向の一定位置で相対的に回転自在
に取り付けられ、前記内側回転体との間でトルクを伝達
するトルク伝達手段により該内側回転体と結合されてい
て、前記付勢手段は、前記入出力回転体と前記内側回転
体との間に設けられ、該内側回転体を前記軸線方向であ
って前記軌道の間隔を狭くする方向に付勢する、ことを
特徴とする。

生−一週請求項１乃至４の発明によれば、ころがり軸受クラッチ
を上記の如き構成にするので、中間回転体と内外軌道面
との間の線接触により荷重分布が均一になり、フリー回
転時にはころがり軸受として良好に作動し逆転時には回
転体の楔効果により充分なりラシチ力が発生することに
なる。そして、中間回転体には自動調心力が働き、クラ
ッチの変形、ｌｌ！耗、寸法精度等の諸条件の変化に対
しても均一な荷重分布が確保される。

請求項５又は６の発明においては、上記に加えて、内側
回転体又は外側回転体を回転軸又は機械要素として兼用
するので、構造が簡素化されクラッチの適用性が向上す
る。

請求項７の発明においては、中間回転体を軸心方向に複
数設けることにより、スキニー性がよくなりころがり抵
抗も減少する。

請求項８又は９の発明は、請求項１又は７の発明の作用
に加えて、それぞれ内側又は外側回転体に対して軸方向
の一定位置で回転自在な入出力回転体を設け、この入出
力回転体と軸方向に移動可能なそれぞれ外側又は内側回
転体との間にトルク伝達手段を設けるので、入力側及び
出力側を軸方向の変位なく結合することができる。

夏−腹−１第１図は本発明のころがり軸受クラッチの一例を示す図
で、第２図はその部分斜視図である。

内側回転体の一例である内輪１は、キー５により軸４上
に軸方向に移動可能に取り付けられ、これに対向して設
けらる外側回転体の一例である外輪２との間で軌道９を
形成している。

中間回転体の一例であるコロ３は、第２図に示す如く、
１ｍ線である内輪１の中心軸６を含む面に対して角度β
、例えば１５°程度＋ｌＪ！斜して軌道９内に多数配設
される。

内輪１は、外輪２により付勢手段の一例である鳳バネ７
とバネ受はリング８とを介して軌道９の間隔を狭くする
方向（図において右から左の方向）に付勢されている。

又、内輪ｌには、コロ３の輪方向の動きを停止させる環
状部材の一例である鍔１０が、皿バネ７による付勢方向
の端部に設けられている。

このような構成により、フリー回転（図において軸４及
び内輪ｌが右端側から見て時計方向即ち右回転）時には
、コロ３は左回転し、外輪軌道面２ａに案内されながら
皿バネ７の付勢力に抗して内輪ｌを図において右方向に
進め、軌道９の間隔を広げる。つまり、内輪ｌと外輪２
との間にはコロ３を介してテーパーネジの作用が生じ、
ネジが進む原理で外輪２に対して内輪ｌが右方向へ進み
、軌道９の間隔が広がる。この結果、コロ３が軌道内で
模作用をすることなく内輪の自由回転が達成される。こ
の場合、コロ３が内輪ｌを進め内輪ｌから図において左
方向に外れることがないように、鍔１０が内輪ｌの端部
に設けられている。

一方逆転時（図において軸４が右から見て反時計方向に
回転）には前記と反対の動作になり、コロ３は右回転し
内輪ｌを前進させず左方向へ後退させる作用をなし、皿
バネ７による予圧力が働き内輪１が図において左方向に
動き軌道９の間隔が挟まり、軌道９内にコロ３がロック
され楔力が発生し、逆転と同時に内輪１と外輪２とはク
ラッチされる。

なお、外輪２の図において右端側の予圧部分２ｂを本体
部分２と結合して構成したり、２つのころがり軸受クラ
ッチを軸４上に対向して配置し複列以上として使用する
ことも可能である。

又、第１図の実施例では内輪ｌを移動可能にし皿バネ７
により付勢しているが、内輪ｌは軸方向に動かず外輪２
を移動可能にして付勢するような構成にすることも可能
である。

更に、バネ受はリング８部分をスラストベアリングにす
れば自由回転時の性能を向上させることができる。

第２図において、コロ３は内輪ｌ上に中心軸６を含む断
面から角度βだけｆｌｌけて配列され、各コロ間はリテ
イナー１１によりそれぞれの位置を保持され、互いに接
触しないようにされている。このようにすると、互いに
同方向に自転する隣接したコロ同士が互いに反対方向の
接線速度をもって衝突することがなく、コロ３の自転、
公転が滑らかになる。

次にコロ３と内輪ｌ及び外輪２とが線接触するために必
要となる内外輪軌道面１ａ、２ａの形状について説明す
る。

第３図乃至第５図はこれを求めるための説明図であり、
コロ３が円筒コロである場合を示す。

先ず第３図は、Ｘ−Ｙ−Ｚ座標において、コロ３を、そ
の中心軸３ａがＹ軸上原点Ｏから距ＩＩＦの位置でＹ軸
を通りＸ−Ｚ平面に平行でＸ−Ｙ平面に対して角度βだ
け傾斜させて置いた状態を示す斜視図である。この場合
、Ｘ軸は内外輪１，２の共通の中心軸６を示す、そして
、コロ３の断面３ｂはコロ３をＸ軸上任意の距１１１ｘ
の位置でＹ−Ｚ平面に平行な面で切った断面を示し、点
Ｕｃ。

Ｕ’ｃはそれぞれ、その面のコロ３の中心ＰｃからＸ軸
及びｘ−２平面に下ろした垂線のＸ軸及びＸ−Ｙ平面へ
の交点である。この場合、原点ＯとＵ’ｃとを通る＊３
ａ’はコロの中心軸３ａをＸ−２平面へ投影した線にな
り、Ｘ軸とは角度βをなす０本図から明らかなようにＵｃ　Ｕ’　ｃ　＝ｘｔａａβ ＰｃＬＪ’ｃｓｍＦであるから、Ｘ軸であり中心軸６からコロ３の中心Ｐｃ
までの距離をＰｃＵｃ−ｙＣとすると、ｙ　（ｌ　ｍｍ
　Ｆ冨＋（ｘ　ｔａｎβ）２　従ってＦ　Ｃ”　／Ｆ”
　−Ｘ”　／　（Ｆ／ｌａｎβ）富−１・（１）式（１
）は双曲線を示す式であるから、コロ３の軸心、従って
内外輪１．２で形成する軸道の中心線は中心軸６に対し
て双曲線である。

第４図は、上記にように配置したコロ３に対して内外輪
ｌ、２が接触する状態を説明するための図である。

前記のコロ３の中心点Ｐｃを通り、コロ３の軸心３ａに
直角な面とＸ軸との交点をＱとする。このＱ点を中心と
してコロ３に内接及び外接する球Ｓｊ及びＳｏを考える
と（第４図では外接する球Ｓｏを図示）、コロ３と球Ｓ
ｔ及びＳｏとの接点Ｐｉ、Ｐｏは垂線ＱＰｃ上にあるこ
とになり、２０点からそれぞれコロ３の半径「だけ離れ
た位置になる。従って、ＱＰｃ−Ｒとすれば、球Ｓｉ。

Ｓｏの半径はそれぞれＲ−ｒ、Ｒ十ｒとなる。

点Ｐｌ及びＰｏを通りＹ−Ｚ面に平行な面とＸ軸との交
点をそれぞれＵｔ及びＵｏとすると（第５図参照）、ｐ
ｉｕｉ及びＰｏＵｏはそれぞれ点Ｐｉ及び点ＰＯからＸ
軸までの距離を示し、原点０から距離テマ１及びテで１
はそれぞれ点Ｐｉ及び点ＰａのＸ軸上の座標を示すこと
になる。従って、０Ｕｉｘｘ　ｉ％０Ｕｏｘｘｏ、Ｐｉ
Ｕｉ−ｙｉ、ＰｏＵｏ−ｙｏとするとｘｉとｙｉ及びｘ
。

とｙｏの関係が弐Ｆ（ｘｉ、ｙｉ）及びＦ（ＸＯｌｙｏ
）がそれぞれ内外輪の軌道面１ａ、２ａの曲面形状を表
す式となる。

第５図はこの関係を求めるための関連部分の拡大図であ
る。

Ｒを示すＱＰｃは、軸３ａに直角であり且つ点Ｕ’　ｃ
は点ＰｃからＸ−Ｚ面への垂線が同面と交わる点である
から、Ｕ’ｃＱは軸３　ａＪ　と直角をなす、従ってＯＱ＝　（ｘ／ｃｏｓβ）／ｃｏｓ　β−ｍ　ｘ　／　
ｃｏｇ”βＲ”　＝Ｆ”　＋　（（ｘ／ｃｏｓ”β）　
ｓｉｎβ）１＝Ｆ”＋ｘ”ｊａｎ”β／ｃｏｓ”８次にＺＱ　Ｐ　ｃ　Ｕ　ｃ−φとすると、ΔＱＰｃＵｃ
は直角三角形であるから、となる、一方、ＰｃＰｉ−ＰｃＰｏ−ｒで且つΔＱＰｉ
Ｕｉ及びΔＱＰｏＵｏは共にΔＱＰｃＵｃと相似形であ
るから、となる。そしてこれらの式から、関係式Ｆ（にｉ、３’
ｉ）、Ｆ（ｘｏ、ｙｏ）は、となる。これらの式は、内外輪軌道面１　ａ　ｓ　２　
ａの曲面形状を表す式であるが、二次曲面以上の特性を
示すことはできない、ここで（ｘｉ−ｘ）と（ｙｉ−ｙ
）及び（ｘｏ−ｘ）と（ｙｏ−ｙｃ）のそれぞれの比率
を求めると、式（２）乃至（５）から、となり、Ｘとｙ
ｃとの関係は（１）式から双曲線であり、且つ上式でｔ
ａ−βは定数であるから、ｘｉとｙｉとの関係及びＸＯ
とｙｏとの関係は双曲線であり、従って内外輪軌道面１
ａ、２ａは共通の中心軸６を中心とした単葉回転双曲面
である。

例えば内外輪軌道をそれぞれ双曲線の式％式％実際に計算すると、ａｉＳｂｉ、ａｏ、ｂｏの値はそれ
ぞれ約７．５．３０．１，１０．５．３７となり、内外
輪軌道面は単葉回転双曲面として与えられる。

第６図は、第１図のコロ３を円筒形に代えて円錐形にし
た場合の実施例を示す０円錐コロの母線は直線であるか
ら、内外輪軌道面は円筒コロの場合と同様に単葉回転双
曲面になる０円錐コロのころがり軸受クラッチも円筒コ
ロの場合とほぼ同様の構造及び機能となるが、円椎コロ
ではころがり性能を更に向上させることができる。

なお第６図のものでは、内輪ｌの端部に鰐Ｎ。

を設は内輪１を軸方向に移動するように構成しているが
、コロ３が円錐形であるためコロ３の動きだけで楔作用
を発生させることができるため、内輪を軸方向に動かな
いようにし、鍔１０を設けない構成にすることもできる
。又、このようなころがり軸受クラッチを複列として使
用することもできる。

第７図及び第８図は、それぞれ内輪軌道面１ａ又は外輪
軌道面２ａが円筒状である場合の実施例を示す。

これらのころがり軸受クラッチの基本的構造及び機能は
第１図に示す円筒形コロのクラッチと同様であるので、
共通する点については詳細説明を省略する。

第７図及び第８図の実施例のころがり軸受クラッチでは
、コロ３が一端側から他端側に断面の広がった鼓形又は
太鼓形であるため、内輪１　（第７図のものでは軸４と
内輪とを共用しているが、以下これを内輪という）及び
外輪２が軸方向に移動しなくても、コロ３が回転により
図において右方向に前進（図において右側から見て右方
向に回転する場合）又は後進し、自由回転又はコロ３の
楔力の発生によるクラッチ作用をすることになる。

この場合、コロ３は、内輪軌道面１ａとは凸部同士で接
触し、外輪軌道面２ａとは凸部と凹部で接触するため、
内輪１と接触する側の面圧が高くなりこの間のｒ！ＸＩ
！！力が外輪２との接触部より大となり、内輪側で案内
されて外輪倒とは滑ることになる。従って、内輪ｌが右
側から見て右方向に回転するときコロ３は左回転し、内
輪軌道面１ａ（４ａ）にそって外輪との間で軸方向にス
リツプしつつ後進すると共に皿バネ７の付勢力により付
勢されて、両面軌道によりコロ３が挟まれその楔作用に
より内輪ｌと外輪２とはクラッチされることになる。こ
のため、この方向にはコロ３の退行を停止する部材は必
要でなく、第１図に示す鍔１０は設けられていない。

一方、逆転時（内輪ｌ又は軸４が右側から見て左回転）
にはコロ３は前進し楔作用をすることなく、内外輪が自
由に回転する。そしてこの場合のコロ３の前進を停止さ
せそのころがりを案内する環状部材として案内リング１
２を設けている。

このようなころがり軸受クラッチでは、内輪又は外輪軌
道面が円筒状であるため、内輪を軸として、又外輪を例
えば歯車、プーリ、フライホイール等のクラッチ機能を
必要とし内径が利用できる機械要素もしくは中空軸とし
て、直接使用することができ、クラッチの構造を簡素化
することができコストが低減されると共に、取付は容易
でクラッチの通用性が向上される。

又、本形式のころがり軸受クラッチでは内輪及び外輪が
共に軸方向に移動しないので、駆動系の設計が容易にな
る。但し、第１図に示す円筒形コロのクラッチと同様、
内輪又は外輪を移動させるようなＩとにすることも可能
であることは勿論である。この場合には、自由回転又は
クラッチ作用において、前述したコロを介する内外輪の
テーパーネジとしての作用も利用することができる。

なお、このようなころがり軸受クラッチを複列として使
用することもできる。

次に内輪軌道面１ａが円筒状である場合のコロ３及び外
輪軌道面の形状について説明する。

第９図はこの形状を求めるための説明図で、（Ａ〉は正
面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は側面図、（Ｄ）は傾斜
方向から見た側面図である。

角度β傾斜したコロ３が内輪軌道面１ａに線状に接触す
るためには、その接触線は、内輪ｌの中心軸６を含む面
から角度β傾斜した面で内輪ｌを切断したときの内輪ｌ
の外表面の線であり、その形状は楕円である。従って、
コロ３の表面形状は外側に向いた楕円の一部分が回転し
た鼓形になり、内輪の半径をＲとすると、その楕円は短
軸長さがＲで長軸長さはＲ／ｓｉｎβとなる。これを正
面図（Ａ）に描くと長袖長さは、（Ｒ／ｓｉｎβ）　・ｃｏｓβ＝Ｒ／ｌａｎβになる。

従って、この楕円の式は、中心を原点にとると、ｖ”／Ｒ”　＋ｘ　”　ｔａｎ”β／Ｒ”　−１−・−
−−−−−（６）となる。しかしこのｘ、ｖが直ちに外
輪軌道面２ａを表すわけではなく、円筒コロの場合と同
様にコロ３の傾斜角βを考慮する必要がある。ここでコ
ロ３の上部に描いた楕円Ｑの中心線と軸６との距離をＦ
とし、傾斜角βによる楕円Ｑの中心線の修正した値をＵ
とすると、第９図（Ｃ）から、ｕ”　　＝Ｆ”　　＋　
　（ｘＬａｎ　　β）”・・−・−・・−（７）となる
。つまりＵは双曲線である。

ここでＵについての式（７）は円筒コロの場合の式（１
）に相当する式であり、円筒コロの場合と同様な修正を
する必要があり、Ｕを修正した式をＵ′とすると、Ｕ′
の式は円筒コロについて説明した如く双曲線である。

従って、外輪軌道面２ａの形状は、これを軸６からの距
離ｙｏとして求めると、ｙｏ”ｕ　　−ｖ・・申・・・・・・・・・・・・・・
・・・（８）となる。

式（６）は楕円Ｑの式であるが、これは輪６上の楕円Ｐ
と同じ式である。従って式（８）から、外輪軌道面２ａ
の形状は、双曲線のｙ座標Ｕ′と楕円ｙ座標Ｖとを合成
した曲線の中心軸６まわりの回転面、即ち単葉回転双曲
面と回転楕円面とを合成した面である。

第１０は外輪が円筒面である場合の内輪軌道面を求める
図である。

この場合も前述したと同様の方法で求めることができ、
コロ３のころがり面は楕円の一部分の回転体で太鼓形に
なる。又、内輪軌道面１ａを表す式は、ｖ”／Ｒ”＋ｘ”ｔａ−β／Ｒ”−１ｕ”　＝Ｆ”　＋　（ｘ　　ｔａｎβ戸Ｕの式について
は上記と同様にＵ′の式に修正して、ｙ　ｉ＝ｕ’　−ｖとなり、内輪軌道面１ａも双曲線と楕円とを合成した曲
線の回転体となる。

以上の第１図及び第６図乃至第８図の実施例のころがり
軸受クラッチでは、すべてコロ３を一体のものとしてい
るが、これを軸方向に複数のものに分割することができ
る。このようにすれば、更に自由回転時の性能が向上す
る。即ち、ころがり抵抗が減少し、スキュー性が良くな
りアライメントや加工精度への遍心性が増す。

第１１図及び第１２図は円筒コロを使用する場合に入出
力側が軸方向に移動しない状態で使用できるころがり軸
受クラッチの実施例、を示す。

内輪りと外輪２との間は軌道９になっていて、円筒コロ
３が軌道９内でリテイナー１１により保持されている。

外輪２の一端側であって内輪ｌの一端側上には、軸受と
してのスラストベアリング１３を介してトルクを伝達す
る入出力回転体の一例であるハウジング１４が設けられ
ている。ハウジング１４は、スラストベアリング１３に
より内輪Ｉに対して軸方向位置を一定に回転自在に取り
付けられている。

又、ハウジング１４はトルク伝達ビン１５（第１１図）
、インボリュートスプライン１６（第１２）又はボール
スプライン（図示せず）等のトルク伝達手段により外輪
２と一体として回転するように結合されている。付勢手
段としての予圧バネであるコイルスプリング又は皿バネ
７は、ハウジング１４と外輪２との間に設けられ外輪２
に予圧力を与えている。

このような構造にすれば、内輪ｌ又はハウジング１４を
それぞれ入力側又は出力側として使用する場合において
、入力側及び出力側の軸方向の変位が許容されな°い場
合に対してもころがり軸受クラッチとして使用すること
ができ、汎用性のあるものとすることができる。

第１１図及び第１２図では外輪側にハウジングを設けた
例について示したが、入出力回転体を内輪１のトルクを
伝達するように結合することも可能である。

以上の如く本発明のころがり軸受クラッチでは、コロ３
を内外輪の軸線６を含む面に対して最初から傾斜させ、
内外輪の相対回転時には、コロ３が両軌道面１ａ、２ａ
に対して安定した線接触を維持して自転しつつ内外輪に
対して公転するので、良好な荷重分布が得られる。そし
てこの場合、コロ３に寸法誤差があったりスタート時の
皿バネ７による予圧力に差があっても、コロ３は自ら傾
きを変えることができるので、各々のコロが全て荷重の
支持に参画することになり、自動的に均一な荷重分布が
達成きれる。従って本クラッチでは、−Ｓ的加工精度で
製作しておけば、計算通りの荷重が得られ、均一なりラ
ッチが行われることになる。

又、コロ３は自転・公転によりフリー回転時にはベアリ
ングの転動体としての作用をなし、逆転クラッチ時には
付勢手段の作用とコロの自動調心作用により全てのコロ
が直ちにクラッチ作用をするので、内外輪軌道の変形や
コロ又は軌道面に摩耗が生じても、内輪ｌもしくは外輪
２又はコロ３が輪方向に変位するだけで、クラッチ作用
には何ら影響を受けることはない、従って、内外圧に対
する剛性を確保すために内外輪の肉圧を特別に増加した
り、摩耗に対して特別の考慮を払ったりする必要がなく
、クラッチを軽量でコンパクトな構造にすることができ
る。

更に本ころがり軸受クラッチでは、コロのラジアル方向
断面が一般のコロ軸受の場合と同様に全て円で形成され
ているので、許容面圧の計算に当たっては軸受と同じ計
算式及び計算上の諸係数を採用することができる。

簸−一（以上の如く本発明によれば、請求項１乃至４の発明にお
いては、フリー回転時のころがり軸受としての作用、逆
転時のクラッチ作用及びこの間の回転体の自動調心作用
により、特別に加工精度を上げなくても又外力や摩耗等
の諸外的条件の変化があっても均一な荷重分布を達成す
ることができ、定格荷重が大きく寿命が長く滑らかな自
由回転による安定した動作が得られるクラッチとするこ
とができる。又、クラッチ自体が軸受として用いられる
ので、軸に別の軸受を設けることを要しない。

請求項５又は６の発明においては、上記に加えて、内輪
又は外輪を軸又はＩ！械要素自体として使用することが
でき、クラッチの構造が簡素化し、コスト低減が図られ
、クラッチの適用性が向上される。

請求項７の発明においては、上記に加えて、中間回転体
を軸方向に分割するので、自動調心性が良くなる等によ
り更に自由回転時の性能を向上させることができる。

請求項８又は９の発明においては、上記請求項１又は７
の発明の効果に加えて、入出力回転体が入力側又は出力
倒となる内側回転体又は外側回転体に対して軸方向に変
位しないので、入出力側の軸方向変位が許容されない場
合にもころがり軸受クラッチとして使用することができ
、その汎用性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例のころがり軸受クラッチの斜視図、第２
図はそのコロ及び内輪部分の斜視図、第３図乃至第５図
はその軌道面形状を求めるための説明図、第６図乃至第
８図は別の実施例の斜視図、第９図及び第１０図は軌道
面形状を求めるための説明図、第１１図及び第１２図は
別の実施例の断面図、第１３図は従来の一方クラッチの
一例を示す斜視図である。・・・・・・中心軸（１軸線）・・・・・・皿バネ（付勢手段）゛・・・・コイルスプリング（付勢手段）・・・・・・
軌道０・・・・鰐（環状部材）２・・・・案内リング（環状部材）３・・・・スラストベアリング（軸受）４・・・・ハウ
ジング（入出力回転体）５・・・・トルク伝達ビン（ト
ルク伝達手段）６・・・・インボリュートスプライン（トルク伝達手段）・・・・・・内輪（内側回転体〉ａ・・・・内輪軌道面（内側軌道面）・・・・・・外輪（外側回転体）ａ・・・・外輪軌道面（外側軌道Ｎ）・・・・・・コロ（中間回転体）Ｙ第図第６第ア図図事１０図第１１図第１２図４

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内側回転体と、外側回転体と、中間回転体と、付
勢手段と、を有し、前記内側回転体は、１軸線まわり、の単葉回転双曲面を
なす内側軌道面を備え、前記外側回転体は、前記軸線と同一軸線まわりの単葉回
転双曲面をなす外側軌道面を備え、前記内側軌道面と前
記外側軌道面とは相対向して軌道を形成し、前記中間回転体は、ころがり面が円筒形状であり、前記
軌道において該中間回転体の中心軸を前記軸線を含む断
面から一定角度傾斜して前記軌道の円周方向に複数個配
設され、該中間回転体の表面は前記内側軌道面と前記外
側軌道面とに線状に接触し、前記付勢手段は、前記内側回転体又は前記外側回転体の
何れかを、前記軸線方向であって前記軌道の間隔を狭く
する方向に付勢し、前記付勢手段により付勢される前記内側回転体又は前記
外側回転体は、前記付勢される方向側端部に、前記中間
回転体の前記軸線方向の動きを停止させる環状部材を備
えている、ことを特徴とするころがり軸受クラッチ。
（２）内側回転体と、外側回転体と、中間回転体と、付
勢手段と、を有し、前記内側回転体は、１軸線まわりの単葉回転双曲面をな
す内側軌道面を備え、前記外側回転体は、前記軸線と同一軸線まわりの単葉回
転双曲面をなす外側軌道面を備え、前記内側軌道面と前
記外側軌道面とは相対向して軌道を形成し、前記中間回転体は、ころがり面が円錐形状であり、前記
軌道において該中間回転体の中心軸を前記軸線を含む断
面から一定角度傾斜して前記軌道の円周方向に複数個配
設され、該中間回転体の表面は前記内側軌道面と前記外
側軌道面とに線状に接触し、前記付勢手段は、前記中間回転体の大径側から小径側へ
該中間回転体を付勢し、前記内側回転体又は前記外側回転体は、前記中間回転体
の前記軸線方向の進行を停止させ前記大径側のころがり
を案内する環状部材を備えている、ことを特徴とするこ
ろがり軸受クラッチ。
（３）内側回転体と、外側回転体と、中間回転体と、付
勢手段と、を有し、前記内側回転体は、１軸線まわりの円筒面をなす内側軌
道面を備え、前記外側回転体は、前記軸線と同一軸線まわりの単葉回
転双曲面と回転楕円面との合成曲面からなる外側軌道面
を備え、前記内側軌道面と前記外側軌道面とは相対向して軌道を
形成し、前記中間回転体は、ころがり面が鼓形であり、楕円の一
部分の曲線を該中間回転体の中心軸まわりに回転させた
曲面からなるころがり面であってその半径方向断面が一
端側から他端側に次第に大きくなっているころがり面を
持ち、前記軌道において前記中間回転体の中心軸を前記
軸線を含む断面から一定角度傾斜して前記軌道の円周方
向に複数個配設され、該中間回転体の表面は前記内側軌
道面と前記外側軌道面とに線状に接触し、前記付勢手段は、前記他端側から前記一端側へ前記中間
回転体を付勢し、前記内側回転体又は前記外側回転体は、前記中間回転体
の前記軸線方向の進行を停止させ前記他端側のころがり
を案内する環状部材を備えている、ことを特徴とするこ
ろがり軸受クラッチ。
（４）内側回転体と、外側回転体と、中間回転体と、付
勢手段と、を有し、前記外側回転体は、１軸線まわりの円筒面をなす外側軌
道面を備え、前記内側回転体は、前記軸線と同一軸線まわりの単葉回
転双曲面と回転楕円面との合成曲面からなる内側軌道面
を備え、前記内側軌道面と前記外側軌道面とは相対向して軌道を
形成し、前記中間回転体は、ころがり面が太鼓形であり、楕円の
一部分の曲線を該中間回転体の中心軸まわりに回転させ
た曲面からなるころがり面であってその半径方向断面が
一端側から他端側に次第に大きくなっているころがり面
を持ち、前記軌道において前記中間回転体の中心軸を前
記軸線を含む断面から一定角度傾斜して前記軌道の円周
方向に複数個配設され、該中間回転体の表面は前記内側
軌道面と前記外側軌道面とに線状に接触し、前記付勢手段は、前記他端側から前記一端側へ前記中間
回転体を付勢し、前記内側回転体又は前記外側回転体は、前記中間回転体
の前記軸線方向の進行を停止させ前記他端側のころがり
を案内する環状部材を備えている、ことを特徴とするこ
ろがり軸受クラッチ。
（５）前記内側回転体は回転軸であることを特徴とする
請求項３に記載のころがり軸受クラッチ。
（６）前記外側回転体は機械要素であることを特徴とす
る請求項４に記載のころがり軸受クラッチ。
（７）前記中間回転体は、前記中心軸方向に複数に分割
されていることを特徴とする請求項１乃至６に記載のこ
ろがり軸受クラッチ。
（８）トルクを伝達するための入出力回転体を備え、該
入出力回転体は、前記外側回転体の一端側であって前記
内側回転体の一端側上に該内側回転体から軸受を介して
該内側回転体に対して軸方向の一定位置で相対的に回転
自在に取り付けられ、前記外側回転体との間でトルクを
伝達するトルク伝達手段により該外側回転体と結合され
ていて、前記付勢手段は、前記入出力回転体と前記外側
回転体との間に設けられ、該外側回転体を前記軸線方向
であって前記軌道の間隔を狭くする方向に付勢する、ことを特徴とする請求項１又は７に記載のころがり軸受
クラッチ。
（９）トルクを伝達するための入出力回転体を備え、該
入出力回転体は、前記内側回転体の一端側であって前記
外側回転体の一端側内に該外側回転体から軸受を介して
該外側回転体に対して軸方向の一定位置で相対的に回転
自在に取り付けられ、前記内側回転体との間でトルクを
伝達するトルク伝達手段により該内側回転体と結合され
ていて、前記付勢手段は、前記入出力回転体と前記内側
回転体との間に設けられ、該内側回転体を前記軸線方向
であって前記軌道の間隔を狭くする方向に付勢する、ことを特徴とする請求項１又は７に記載のころがり軸受
クラッチ。