JPH08338452A - トルクリミッタ機能を備えた一方向転がり軸受クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ロック状態で過剰トルクが作用した際にローラ
をスリップさせて過剰トルクを吸収し得るトルクリミッ
タ機能を備えた一方向転がり軸受クラッチを提供する。 【構成】ローラ４の軸線方向から見たローラ４と外輪２
及び内輪３の軌道面５，６との少なくともいずれか一方
の接触部の転がり接触角θi，θoを、接触部の静止摩擦
係数μsi，μsoに対応する摩擦角よりも大きい値に設定
し、内輪２と外輪３を近づける方向に付勢してローラ４
に軸方向予圧を加える予圧付与手段９を設け、ローラ４
の食い込み方向の回転時にローラ４と外輪３及び内輪２
との接触部の最大静止摩擦トルクの範囲でトルクを伝達
可能とし、最大静止摩擦トルクを越える過剰トルクが作
用するとローラ４と外輪３及び内輪２との接触面をすべ
らせて過剰トルクを吸収する構成とした

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一方向にはローラの転
がりをロック状態にしてトルク伝達を可能とする転がり
軸受とクラッチの機能を合わせ持った一方向転がり軸受
クラッチに関し、特にロック方向にトルクリミッタ機能
を備えた一方向転がり軸受クラッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の一方向転がり軸受クラッ
チとしては、たとえば図９に示すような構成となってい
る。

【０００３】すなわち、内輪１００と、外輪１０１と、
内輪１００外周と外輪１０１内周の間に介装される多数
のローラ１０４とを備えている。ローラ１０４は、図９
(ｂ)に示すように、内，外輪１００，１０１の中心軸ｘ
に対して所定のねじれ角βでもって配置されている。内
輪１００外周の軌道面１０２は先細となるような円錐台
形状のテーパ面で、外輪１０１内周の軌道面１０３も内
輪１００の軌道面１０５に対応して円錐台形状に成形さ
れている。また、これらの軌道面１０２，１０３はロー
ラ１０４が線接触することが条件となるので、ローラ１
０４を中心軸ｘを中心にして回転させた軌跡である単葉
双曲面となる。内，外輪１００，１０１の軌道面１０
２，１０３は中心軸ｘに対して所定のソケット角φでも
って傾斜している。

【０００４】ローラ１０４は所定のねじれ角βでもって
内，外輪１００，１０１の軌道面１０２，１０３と接触
し、内外輪１００，１０１の回転に伴ってローラ１０４
が軌道面１０２，１０３間で螺旋状に転がることにな
る。

【０００５】図９(ｂ)に示すように、ローラ１０４を介
して内輪１００を外輪１０１内にねじり込む方向に回転
させると、ローラ１０４の転がりによって内輪１００と
外輪１０１が軸方向に接近させるクラッチ分力Ｆ１が働
き、内輪１００と外輪１０１間のローラ１０４がロック
状態となってトルク伝達が可能となる。

【０００６】一方、逆方向に回転させると、図９(ｃ)に
示すように、ローラ１０４の転がりによって内外輪１０
０，１０１を互いに引き離す方向の転がり分力Ｆ２が発
生し、ローラ１０４がフリー状態で転がり回転する。

【０００７】このような特性を利用して、一方向にはト
ルクを伝達し、他方向にはフリーに回転する一方向クラ
ッチとして利用されている。このローラ１０４を内外輪
１００，１０１に初期接触させるために、内輪１００と
外輪１０１間に軽い予圧を加える予圧ばね１０５が設け
られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
従来技術の場合には、ロック状態で過剰なトルクが加わ
ると、ローラ１０４が内，外輪１００，１０１の軌道面
１０２，１０３間に転がり込み過ぎて外輪１０１が破損
に至るおそれがあった。

【０００９】また、図１０に示すように、一方向クラッ
チとして利用する場合よりも大きな軸方向予圧を加える
予圧ばね１０６を設け、一方向転がり軸受クラッチのフ
リー回転方向に所定量の摩擦トルクを発生させ、トルク
リミッタ機能を持たせたトルクアブソーバも知られてい
る。

【００１０】しかし、このようにフリー回転方向でトル
クリミッタ機能を持たせたものでは、逆回転方向はロッ
クすることになり、本来の一方向クラッチとして利用で
きないことになる。

【００１１】本発明は上記した従来技術の問題点を解決
するためになされたもので、その目的とするところは、
ロック状態で過剰トルクが作用した際にローラをスリッ
プさせて過剰トルクを吸収し得るトルクリミッタ機能を
備えた一方向転がり軸受クラッチを提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にあっては、内輪と、外輪と、内輪外周と外
輪内周に形成されたテーパ状の軌道面間に介装される多
数のローラと、前記内輪と外輪を軸方向に押圧して内外
輪の軌道面を近づける方向に付勢する予圧付与手段と、
を備え、前記ローラは内外輪の中心軸に対して所定のね
じれ角でもって傾斜配置され、内輪及び外輪の軌道面を
前記ローラを中心軸に対して回転させた際の回転軌跡で
ある双曲面形状とし、内外輪を一方向に相対回転させる
場合にはロックして一方向にのみトルクを伝達する一方
向転がり軸受クラッチにおいて、前記内外輪のロック方
向の相対回転時に、ローラと外輪及び内輪の軌道面との
接触部の最大静止摩擦トルクの範囲でトルクを伝達可能
とし、最大静止摩擦トルクを越える過剰トルクが作用す
るとローラと外輪及び内輪との軌道面の接触部をすべら
せて過剰トルクを吸収可能としたことを特徴とする。

【００１３】ローラの軸線方向から見たローラと外輪及
び内輪の軌道面との少なくともいずれか一方の接触部の
転がり接触角を、当該接触部の静止摩擦係数に対応する
摩擦角よりも大きい値に設定したことを特徴とする。

【００１４】ローラの軸線方向から見たローラと外輪及
び内輪の軌道面との食い込み角を（ψ）、接触部の静止
摩擦係数を（μs）とした場合に、食い込み角（ψ）
を、式tan（ψ／２）＞μsの関係となるように設定した
ことを特徴とする。

【００１５】ローラと外輪の軌道面との接線と中心角と
のなす角をソケット角とした場合に、ローラのねじれ角
をほぼ２１°〜２４°、ソケット角をほぼ８°〜１０°
の範囲に設定したことを特徴とする。

【００１６】ローラのねじれ角を２１°、ソケット角を
１０°に設定したことを特徴とする。

【００１７】予圧付与手段による予圧を調整可能とする
予圧調整機構を備えていることを特徴とする。

【００１８】

【作用】従来の一方向転がり軸受クラッチでは、内外輪
をロックする方向に回転させた場合には、ローラを内外
輪の軌道面に対して食い付かせて内外輪間がテーパねじ
状に締め込んでいくのに対して、本願発明の場合には、
ローラをすべらせて内外輪の軌道面間に転がって食い付
いていかないようにしたものである。

【００１９】トルクの伝達は、予圧付与手段によってロ
ーラと内外輪の軌道面との接触面圧を大きくし、ローラ
と外輪及び内輪の軌道面との接触部の最大静止摩擦トル
クの範囲でトルク伝達を可能とする。

【００２０】このようにすれば、最大静止摩擦トルクま
ではローラは軌道面との接触部ですべらず入力トルクが
そのまま出力トルクとして伝達され、最大静止摩擦トル
クを越えるとローラが軸方向にすべりつつ転がる状態と
なり、過剰トルクが吸収されて伝達される出力トルクは
所定の値に制限される。

【００２１】外輪と内輪を逆方向に回転させた場合に
は、ローラは外輪と内輪を引き離す方向に転動すること
になり、ローラは軌道面上を軸方向にすべりつつ転がる
ことになる。

【００２２】ローラが内外輪の軌道面間に食い付かない
条件としては、たとえば、ローラの軸線方向から見たロ
ーラと外輪及び内輪の軌道面との少なくともいずれか一
方の接触部の転がり接触角を、接触部の静止摩擦係数に
対応する摩擦角よりも大きい値に設定しておけば、ロー
ラが内外輪の軌道面のいずれかですべるために転がり込
んでいかない。

【００２３】また、内外輪の転がり接触角はほぼ等しい
ものとして、食い込み角（ψ）と最大静止摩擦係数（μ
s）の関係を、tan（ψ／２）＞μsと設定してもよい。

【００２４】この場合に、転がり接触角（θ）あるいは
食い込み角（ψ）は、ローラねじれ角（β）とソケット
角（φ）で幾何学的に定まるので、ローラが食い付いて
いかない条件を、ローラねじれ角（β）とソケット角
（φ）でもって定めることができる。

【００２５】特に、ローラねじれ角βを２１°〜２４
°、ソケット角φを８〜１０°の範囲とすることが好ま
しい。

【００２６】ローラのねじれ角βが２１°以下になると
ロックしやすくなり、２５°以上になると転がりにくく
なる。また、ソケット角φが８°以下になるとロックし
やすく、１０°を越えるとスリップしやすく安定性が悪
くなってくる傾向があるからである。

【００２７】特に、ねじれ角βをほぼ２１°、ソケット
角φをほぼ８°に設定することが好適である。

【００２８】予圧付与手段により付与される予圧を調整
可能としておけば、制限されるトルクの大きさを任意の
値に制御することができる。

【００２９】

【実施例】以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。

【００３０】図１には本発明の第１実施例に係るトルク
リミッタ付き一方向転がり軸受クラッチを示している。

【００３１】すなわち、この一方向転がり軸受クラッチ
１は、内輪２と、外輪３と、内輪２外周と外輪３内周の
間に介装される多数のローラ４とを備えている。ローラ
４は、図１(ｃ)に示すように、内，外輪２，３の中心軸
ｘに対して所定のねじれ角βでもって配置されている。
内輪２外周の軌道面５は先細となるような円錐台形状の
テーパ面で、外輪３内周の軌道面６も内輪２の軌道面５
に対応して円錐台形状に成形されている。

【００３２】ここで、内，外輪２，３の軌道面５，６は
ローラ４が線接触してはじめて機能を満足するものであ
り、図３(ａ)及び(ｂ)に示すように、ローラ４を中心軸
ｘの周りに公転させた場合のローラ４の外周及び内周の
軌跡であり双曲面形状となる。

【００３３】内，外輪２，３の軌道面５，６は中心軸ｘ
に対して所定のソケット角φでもって傾斜している。ソ
ケット角φとは、図１(ｃ)に示すように、内輪２及び外
輪３の中心軸線ｘを通る平面で切断した双曲線となる軌
道断面のローラ接点Ｐ（ｘ0，ｙ0）における接線ａと中
心軸ｘとのなす角である。

【００３４】ローラ４は保持器７によって所定間隔に保
持されている。ローラ４のねじれ角βは保持器７によっ
て保持されるのではなく、内，外輪２，３の軌道面５，
６の双曲面形状によって自動的に維持される。保持器７
は、内外輪２，３を分解した際にローラ４がバラバラに
ならないように保持するものである。

【００３５】内輪２内周にトルク入力側の駆動部材が固
定され、外輪３に従動側の部材が連結される。本実施例
では外輪３外周にスプロケット歯８が一体成形されてい
る。

【００３６】内輪２と外輪３間には、内，外輪２，３間
に軸方向予圧を付与する予圧付与手段としての予圧ばね
９が設けられている。この予圧ばね９は環状の板ばね構
造で、内輪２の大径部側に配置されている。予圧ばね９
の外径端部は固定リング１０によって外輪３に固定さ
れ、内径端部がスラストベアリング１１を介して内輪２
の大径部側端部に圧接されており、内輪２を外輪３内に
くさび状に打ち込むように付勢している。

【００３７】予圧ばね９としては板ばねに限定されるも
のではなく、たとえばコイルスプリング等の他のばねを
用いることができる。また予圧付与手段としては、ばね
に限らず、軸方向予圧を加えることができる構成、たと
えば磁石や流体圧シリンダ等の種々の構成をとることが
できる。

【００３８】なお、１２は、内輪２の小径先端部側の内
輪２と外輪３間の隙間に介装されるシール部材である。

【００３９】本発明では、内外輪２，３のロック方向の
相対回転時に、ローラ４と内，外輪２，３の軌道面５，
６との接触部の最大静止摩擦トルクの範囲でトルクを伝
達可能とし、最大静止摩擦トルクを越える過剰トルクが
作用するとローラ４と内外輪２，３の軌道面５，６との
接触部をすべらせて過剰トルクを吸収可能としたもので
ある。

【００４０】ここで、内外輪２，３にロック方向のトル
クが加えられた場合の内，外輪２，３とローラ４の挙動
を検討すると、ローラ４がねじれ角を有するために、ロ
ーラ４を介して内輪２が外輪３内に軸方向に深く食い込
む方向に案内される。このとき、ローラ４と軌道面５，
６間がすべらないで軌道面５，６に食い込んでいくと外
輪３に作用する内圧が増大する一方となって破損に至
る。このローラ４が軌道面５，６との接触部ですべれば
内輪２が外輪３内にそれ以上入り込まないことになる。

【００４１】実際にローラ４に作用している力関係は複
雑であるが、ローラ４の軸線方向から見たローラ４と内
外輪２，３の軌道面５，６との少なくともいずれか一方
の接触部の転がり接触角を、当該接触部の静止摩擦係数
に対応する摩擦角よりも大きい値に設定しておけば、ロ
ーラ４が軌道面ですべることになり、ローラがトルクに
よって軌道面に食い込むことが防止できると考えられ
る。

【００４２】転がり接触角とは、内輪２の軌道面５の外
径、外輪３の軌道面６の内径のローラ４の転動方向に沿
った増加、縮小度合いを示す角度のことである。

【００４３】図４(ａ)に示すテーパねじを参考にして説
明すると、テーパねじ１３のねじ山１４は仮想円筒面１
５に対して所定のリード角βでもって螺旋状に巻き付け
られると同時に、その外周は中心軸ｘに対して所定のソ
ケット角φでもって上方に向かって拡径する円錐台１６
の外周上に位置する。したがって、ねじ山１４外径は仮
想円筒面１５に対して上方に向かうにつれて所定の角度
θで徐々に拡大するくさび形状となる。この角度θを転
がり接触角とする。

【００４４】この転がり接触角θは、テーパねじとした
場合のおねじとめねじのねじりに伴うねじ径の増加また
は減少角を求めたものであるが、おねじをめねじにねじ
込むときは、この両者の転がり接触角の和が実際のくさ
び角となる。

【００４５】一方向転がり軸受クラッチ１の場合には、
内輪２と外輪３間に介在するローラ４がねじれ角βを有
しているので、ローラ４を介して内輪２と外輪３を相対
回転させると、ローラ４の転がり方向によって、あたか
もリード角βのねじが存在するように内輪２が外輪３内
にねじり込まれ、ローラ４が内輪２と外輪３の軌道面
５，６間に食い込むことになり、テーパねじ１３と全く
同様の関係となる。

【００４６】図４(ｂ)には、一方向転がり軸受クラッチ
１の内，外輪２，３をローラ４の転がり方向に螺旋状に
切断した図を示している。図示するように、内輪２側の
軌道面５はローラ４の転動方向に転がり接触角θiでも
って徐々に大径となるように傾斜し、外輪３側の軌道面
６は上方に向かって転がり接触角θ0でもって徐々に小
径となるように傾斜している。

【００４７】図４(ｃ)は、この軌道面５，６間に介在す
るローラ４を軸方向から見たみた模式図である。

【００４８】内輪２と外輪３の軌道面５，６間が狭まる
方向に相対移動させるとローラ４が食い込むことにな
る。このローラ４の食い込み状態は、内輪２側と外輪３
側の転がり接触角θiとθoの両方が作用するので、両方
を合成して食い込み角ψと定義する。

【００４９】上記したように、内輪２と外輪３の軌道面
５，６とローラ４をすべらせる条件として、ローラ４と
軌道面５，６との接触部の転がり接触角θi，θoの少な
くともいずれか一方が、接触部の静止摩擦係数μsi，μ
soに対応する摩擦角λi，λoよりも大きくなるように設
定すればよい。すなわち、θi＞λiかθo＞λoの一方、
あるいは、θi＞λiかつθo＞λoの条件であればよい。

【００５０】ここで、摩擦角とは、平らな斜面上に物体
をのせて徐々に傾けた場合にすべり始める角度のこと
で、tanλi＝μsi、tanλo＝μsoである。したがって、
摩擦角を最大摩擦係数との関係で書き換えれば、tanθi
＞μsiとtanθo＞μsoの２条件のうちの少なくともいず
れか一方の条件である。

【００５１】図１(ｄ)は、転がり摩擦角θiとθoの合成
角（θi＋θo）として定義される食い込み角ψをモデル
的に表したものである。

【００５２】内，外輪２，３は同一材料であり、ローラ
４と両軌道面５，６との接触部の静止摩擦係数は等し
く、また、内輪２と外輪３の軌道面５，６との転がり接
触角θi，θoはほぼ等しいと考えられるので、食い込み
角を（ψ）が、式tan（ψ／２）＞μsの関係を満足する
ように設定した。このように設定しても実用上問題はな
い。図中、Ｎは接触面からローラ４に作用する抗力、Ｆ
は摩擦力、Ｐはその合力である。以下（φ／２）をθと
して説明する。

【００５３】しかし、このような転がり接触角θを測定
して成形することは困難であり、実際はローラねじれ角
βとソケット角φとの関係でθが設定される。

【００５４】この接触角θ，ローラねじれ角β及びソケ
ット角φは、幾何学的に一定の関係を有している。

【００５５】図４(ａ)に示したテーパねじモデルで説明
すると、次式のような関係となる。

【００５６】tanθ＝sinβ・tanφ すなわち、図中、ｈ＝ｌtanβ，Δ＝ｈtanφよりΔ＝ｌ
tanβ・tanφ。また、ｌ1＝ｌ／COSβ、tanθ＝Δ／ｌ1
より、tanθ＝cosβ・tanβ・tanφ＝sinβ・tanφで証
明される。この関係式は一方向転がり軸受クラッチでも
全く同一の関係となる。

【００５７】したがって、ローラねじれ角βと、ソケッ
ト角φが、sinβ・tanφ＞μsとなるように設定すれば
よい。

【００５８】ローラねじれ角βとソケット角φについて
は、静止摩擦係数の大きさとの兼ね合いとなるが、ロー
ラねじれ角βをほぼ２１°〜２４°程度、ソケット角φ
はほぼ８°〜１０°程度とすることが効果的である。特
に、ローラねじれ角βを約２１°、ソケット角φを約１
０付近に設定することが好適である。

【００５９】ローラねじれ角βが２１°以下になるとロ
ーラ４がロックしやすくなり、２５°以上になるとロー
ラ４が転がりにくくなる。また、ソケット角φが８°以
下になるとロックしやすくなり、１０°を越えるとスリ
ップしやすく安定性が悪くなってくる。

【００６０】この点、従来はローラねじれ角βを１５°
〜１８°、ソケット角φを４°〜４．５°の範囲で使用
していた。この条件では過剰なトルクが作用すると外輪
の破損に至った。これはローラ４が内外輪２，３の軌道
面５，６に食い付いて接触部で滑らないからである。

【００６１】tanθ＝sinβ・tanφを計算すると、β；
１５°〜１８°，φ；４°〜４．５°の場合には０．０
２程度、β；２１°〜２４°，φ；８°〜１０°の場合
は約０．０５７、β；２１°，φ；８°の場合は０．０
５〜０．０６程度となり、μsを０．０２〜０．０５の
範囲とすれば、β；２１°〜２４°，φ；８°〜１０°
の範囲でローラ４がすべるものと思量される。

【００６２】もちろん、ローラねじれ角βとソケット角
φは相対的なもので、ローラねじれ角βを従来と同様に
ほぼ１５°〜１８°の範囲とし、それに合わせてtanθ
＝sinβ・tanφがμsの値より大きくなるようにソケッ
ト角φを選べばよいし、逆にソケット角φを従来の４°
〜４．５°の範囲に設定し、それに合わせてtanθ＝sin
β・tanφがμsの値より大きくなるように設定すればよ
い。

【００６３】また、上記数値以外のローラねじれ角βが
上記以外の１５°以下の範囲、１８〜２１°間の範囲、
さらに２４°以上の範囲についても適用可能である。

【００６４】また、ソケット角φについても、上記以外
の４°以下の範囲、４．５〜８°の範囲、１０°以上の
範囲も適用可能である。

【００６５】さらに、最大静止摩擦係数μsについて
も、上記した０．０２〜０．０５程度に限定されるもの
ではなく、０．１，０．１５等種々の値をとり得る。す
なわち、ローラねじれ角βを１５°〜１８°、ソケット
角φを４°〜４．５°と、従来のままの角度設定とし、
最大静止摩擦係数μsを０．０２より小さくすればすべ
る条件になる。あくまでも最大静止摩擦係数μsとロー
ラ４の転がり摩擦角θあるいは食い込み角φとの相対関
係である。

【００６６】上記ローラねじれ各βとソケット角φとの
間にも、図３(ｃ)に示すように、幾何学的に一定の関係
がある。

【００６７】図３(ｃ)より次式の関係が成立する。

【００６８】

【数１】 ここで、ローラ４の食い込み角ψは、内外輪２，３とロ
ーラ４の転がり接触角θi，θoの和であるから、次式で
示される。

【００６９】

【数２】 この関係について説明すると、図３(ｃ)に示すように、
ローラ４のねじれ角θによって軌道断面形状が決定す
る。ソケット角φは、決定された軌道断面のどの範囲を
実際に軌道として使うかで決まる。すなわち、ローラ接
点ＰのＸ座標（上式中のｘ0）と、予め定めたＦの値で
決まることになる。ローラ接点はローラの軸方向中央位
置である。

【００７０】図２は、上記一方向転がり軸受クラッチの
動作説明図である。

【００７１】駆動トルクは内輪２から外輪３側に伝達さ
れるものとする。

【００７２】予圧ばねによって軸方向予圧が付与されて
ローラ４は内輪２と外輪３間の軌道面５，６間にくさび
状に食い込んで接触面の法線方向の抗力を増大させ、静
止摩擦力を大きくしている。軸方向予圧については、従
来では２〜３［kg］程度のばね荷重であったものを、２
００〜３００［kg］程度のばね荷重に設定している。

【００７３】すなわち、従来はローラ４の転がりによる
能動的な食い付き作用を利用していたので初期圧接力を
与えるだけで、ローラ４が転がり込むことによってロッ
クしていたが、本願発明ではローラの転がりによる食い
付き作用が発生しないようにしているので、すべらない
ように高い荷重を負荷している。

【００７４】そして、この静止摩擦力による静止摩擦ト
ルクの範囲で駆動軸から駆動トルクＴ１が入力する場合
には、図２(ａ)，(ｄ)に示すように同一の出力トルクＴ
１が伝達される。

【００７５】次いで、静止摩擦トルクを越える過剰なト
ルクＴ２が入力されると、ローラ４は螺旋状に軌道面間
に螺旋状に食い込んでいかないで、軸方向にすべりなが
ら転がりトルクが吸収されて伝達されるトルクＴ３は所
定の大きさに制限される（図２(ｂ)，(ｅ)参照）。

【００７６】この状態をグラフで示すと、図２(ｇ)に示
すような関係となる。

【００７７】一方、図２(ｃ)，(ｆ)に示すように、逆方
向に回転させると、ローラ４は抜け出す方向にすべりな
がら転がり、トルクは伝達されず内輪２のみがフリー回
転する。

【００７８】ただし、大きな予圧を付与しているので、
ローラ４の回転による引き離し分力との兼ね合いで、引
き離し分力よりも予圧が大きいと、完全にフリー状態と
はならずに摺動摩擦分のトルクが伝達される。

【００７９】引き離し分力を大きくすれば、完全にフリ
ーにすることも可能である。

【００８０】図１１には実験結果を示している。この実
験例は、ローラねじれ角βが２１°、ソケット角φが１
０°の場合である。これはロック側及びフリー側のそれ
ぞれに過大な静トルクを入力し、トルクリミット性能を
確認したものである。

【００８１】グラフから明きらかなように、出力トルク
が所定のトルク（１８．５［kgf・m］程度）に制限され
ていることが分かる。この制限トルクは予圧ばね９のば
ね荷重によって任意の値に設定することができる。従来
は２〜３［kg］程度のばね荷重に設定していたが、本実
施例では２００〜３００［kg］程度のばね荷重を加えて
ローラ４の摩擦力を増大させ、制限トルクまではスリッ
プしないようにしている。また、図中、組幅変位量δと
は外輪と内輪の軸方向組み付け幅の変位量である。ロッ
ク方向に回転させた場合には内輪が外輪内に軸方向に食
い込む状態を示している。

【００８２】また、逆方向に回転させた場合には、ロー
ラ４の回転による引き離し方向の分力が作用するので、
制限された出力トルクがロック方向と比較して小さく
（７．０［kgf・m］程度）、組幅変位量δも小さい。 ［他の実施例］次に、図５〜図８を参照して本発明の他
の実施例について説明する。

【００８３】以下の他の実施例でも、内輪と外輪の軌道
面間にローラが転がり食い込まないように、ローラと軌
道面の接触部がすべることが条件となっており、第１実
施例の場合と全く同様の構造なので、ローラと内外輪と
の転がり接触角の関係については説明を省略する。

【００８４】図５には本発明の第２実施例が示されてい
る。

【００８５】第２実施例の一方向転がり軸受クラッチ２
０の場合には、軸方向の外輪２３移動が取付けに影響し
ないよう外環２１１を用いたものである。すなわち、内
輪２２の延長部２２１外周にベアリング２１２を介して
外環２８が軸方向には固定で回転方向に移動自在に支持
されている。

【００８６】この外環２１１の外輪２３側端面には、外
輪２３を軸方向に移動自在に支持する環状壁２１３が突
出しており、この環状壁２１３内周に外輪２３の端部が
ボールスプライン２１４を介して軸方向に相対移動自在
で、回転方向には一体的に移動するように支持されてい
る。そして、外輪２２と外環２８の対向端面間には予圧
ばね２９が介装されており、内輪２２に対して外輪２３
を軸方向に押圧してローラ２４に予圧を付与するように
構成されている。

【００８７】図６には本発明の第３実施例が示されてい
る。

【００８８】この第３実施例は制限されるトルクを調整
可能とした例である。

【００８９】この一方向転がり軸受クラッチ３０の場合
も、軸方向の外輪移動が取付けに影響しないよう外環３
１１を用いたものである。この外環３１１は外輪３３を
収納する収納凹部３１３を備えた筒状部材で、一端がベ
アリング３１２を介して内輪３２の第１延長部３２１外
周に回転自在に支持されており、他端に収納凹部３１３
が開口し、ボールスプライン３１４を介して収納凹部３
１３内周に外輪３３が軸方向に移動自在に支持されてい
る。

【００９０】また、内輪３２の他方端の第２延長部３２
２には外輪３３を軸方向に押圧して軸方向予圧を付与す
る予圧付与手段としての予圧ばね３９が設けられてお
り、この予圧ばね３９の押圧力を調整するための予圧調
整ナット３９１がねじ込まれている。予圧ばね３９は環
状の板ばねで、内輪３２の第２延長部３２２外周に軸方
向に移動自在に挿入されている。この予圧ばね３９の外
径端部はスラストベアリング３１５を介して外輪３３端
面に圧接され、内径端部が第２延長部３２２にねじ込ま
れる予圧調整ナット３９１によって押圧されている。こ
の予圧調整ナット３９１のねじ込み量を調整することに
よって軸方向予圧を調整可能となっている。

【００９１】この軸方向予圧を調整することによって最
大静止摩擦トルクが変化させることが可能となり、図６
(ｂ)に示すように、制限トルクＴ３の大きさを調整する
ことができる。

【００９２】図７には、本発明の第４実施例が示されて
いる。

【００９３】この第４実施例はローラの長さを短くして
複列に配置したもので、高速回転使用、高トルクを負荷
する場合に最適である。

【００９４】すなわち、一つの筒状の内輪４２外周に、
軸方向中央を境にして左右に２箇所に両端に向けて徐々
に小径となるように傾斜する左右内輪軌道面４５１，４
５２を設けている。

【００９５】一方、この左右内輪軌道面４５１，４５２
に対して、それぞれローラ４４１，４４２を介して左右
一対の外輪４３１，４３２を嵌合し、左右一対の外輪４
３１，４３２を一つの筒状の外環４１１内周にボールス
プライン４１２，４１３を介して軸方向に移動自在に挿
入している。また、外環４１１の両端開口部と内輪４２
間にはベアリングケース４１４，４１５を介してベアリ
ング４１６，４１７が介装され、このベアリング４１
４，４１５を介して外環４１１と内輪４２が相対回転自
在に組み付けられている。外環４１１と外輪４３はボー
ルスプライン４１２，４１３を介して軸方向に移動自在
で、かつ回転方向には一体的に回転自在となっている。
ローラ４４１，４４２のねじれ角は当然のことながら逆
向きに傾斜している。

【００９６】この外環４１１の外周の中央にはフランジ
４１８が設けられ、左右どちら側からでも取付けられる
ように構成されている。

【００９７】図８には、本発明の第５実施例が示されて
いる。

【００９８】この実施例は、適切な軸方向予圧を与え
て、上記各実施例の一方向クラッチのロック方向だけで
なく、フリー回転方向にもトルク伝達を可能としたもの
である。

【００９９】この実施例も、軸方向の外輪移動が取付け
に影響しないよう５１外環が用いられている。この外環
５１の外輪５３側端面には、外輪５３を軸方向に移動自
在に支持する環状壁５１３が突出しており、この環状壁
５１３内周に外輪５３の端部がボールスプライン５１４
を介して軸方向に相対移動自在で、回転方向には一体的
に移動するように支持されている。

【０１００】そして、外輪５３と外環５１の間に予圧付
与手段としての予圧ばね５９が介装されており、内輪５
２に対して外輪５３を軸方向に押圧してローラ５４に予
圧を付与するように構成されている。

【０１０１】予圧ばね５９は環状の板ばねで外環５１の
外周にねじ込まれたトルク調整ナット５９１と、外輪５
３の外周に装着されたスペーサ５９２の間に装着され、
トルク調整ナット５９１のねじ込み量を調整することに
よって、軸方向予圧が調整可能となっている。

【０１０２】この実施例によれば、与えた軸方向予圧に
比例したトルクでフリー回転し、所定の大きさのトルク
を伝達する。逆方向に回転させるとロックしてフリー回
転方向よりも大きなトルクを伝達できる。もちろん、ロ
ック方向の伝達トルクは限界があり、過剰なトルクが加
わるとローラ５４がすべってトルクが一定に保たれる。

【０１０３】この伝達される限界トルクは、ローラ５４
の転がりによる軸方向分力によってフリー回転方向より
もロック方向の方が大きい。この大きさの比率は、およ
そ３対１程度に設定されている。

【０１０４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にあって
は、ローラと外輪及び内輪の軌道面との接触部の最大静
止摩擦トルクの範囲でトルク伝達を可能とし、最大静止
摩擦トルクを越える過剰トルクが作用するとローラがす
べるように構成したので、従来のように過剰トルクが加
えられた場合に外輪が破損するおそれは無くなる。

【０１０５】ローラの軸線方向から見たローラと外輪及
び内輪の軌道面との少なくともいずれか一方の接触部の
転がり接触角を、接触部の静止摩擦係数に対応する摩擦
角よりも大きい値に設定、あるいは食い込み角ψと最大
静止摩擦係数μsの関係を、tan（ψ／２）＞μsと設定
すれば、軌道面間でローラが滑って転がり込んでいかな
い。

【０１０６】予圧付与手段により付与される予圧を調整
可能としておけば、制限されるトルクの大きさを任意の
値に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１実施例に一方向転がり軸受
クラッチを示す図である。

【図２】図２は図１の一方向転がり軸受クラッチの動作
説明図である。

【図３】図３は一方向転がり軸受クラッチの軌道面の説
明図である。

【図４】図４は一方向転がり軸受クラッチのローラのく
さび角の説明図である。

【図５】図５は本発明の第２実施例に一方向転がり軸受
クラッチを示す図である。

【図６】図６は本発明の第３実施例に一方向転がり軸受
クラッチを示す図である。

【図７】図７は本発明の第４実施例に一方向転がり軸受
クラッチを示す図である。

【図８】図８は本発明の第５実施例に一方向転がり軸受
クラッチを示す図である。

【図９】図９は従来の一方向転がり軸受クラッチを示す
図である。

【図１０】図１０は従来の一方向転がり軸受クラッチを
示す図である。

【図１１】図１１は本願発明の一方向転がり軸受クラッ
チの実験結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 一方向転がり軸受クラッチ ２ 内輪 ３ 外輪 ４ ローラ ５，６ 軌道面 ９ 予圧ばね（予圧付与手段） ２０ 一方向転がり軸受クラッチ ２１ 外環 ２２ 内輪 ２３ 外輪 ２４ ローラ ２９ 予圧ばね（予圧付与手段） ３０ 一方向転がり軸受クラッチ ３１ 外環 ３２ 内輪 ３３ 外輪 ３４ ローラ ３９ 予圧ばね（予圧付与手段） ４０ 一方向転がり軸受クラッチ ４１ 外環 ４２ 内輪 ４３ 外輪 ４４ ローラ ４９ 予圧ばね（予圧付与手段） ５０ 一方向転がり軸受クラッチ ５１ 外環 ５２ 内輪 ５３ 外輪 ５４ ローラ ５９ 予圧ばね（予圧付与手段）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内輪と、外輪と、内輪外周と外輪内周に形
   成されたテーパ状の軌道面間に介装される多数のローラ
   と、前記内輪と外輪を軸方向に押圧して内外輪の軌道面
   を近づける方向に付勢する予圧付与手段と、を備え、前
   記ローラは内外輪の中心軸に対して所定のねじれ角でも
   って傾斜配置され、内輪及び外輪の軌道面を前記ローラ
   を中心軸に対して回転させた際の回転軌跡である双曲面
   形状とし、内外輪を一方向に相対回転させる場合にはロ
   ックして一方向にのみトルクを伝達する一方向転がり軸
   受クラッチにおいて、 前記内外輪のロック方向の相対回転時に、ローラと外輪
   及び内輪の軌道面との接触部の最大静止摩擦トルクの範
   囲でトルクを伝達可能とし、最大静止摩擦トルクを越え
   る過剰トルクが作用するとローラと外輪及び内輪との軌
   道面の接触部をすべらせて過剰トルクを吸収可能とした
   ことを特徴とするトルクリミッタ機能を備えた一方向転
   がり軸受クラッチ。
2. 【請求項２】ローラの軸線方向から見たローラと外輪及
   び内輪の軌道面との少なくともいずれか一方の接触部の
   転がり接触角を、当該接触部の静止摩擦係数に対応する
   摩擦角よりも大きい値に設定したことを特徴とする請求
   項１に記載のトルクリミッタ付き一方向転がり軸受クラ
   ッチ。
3. 【請求項３】ローラの軸線方向から見たローラと外輪及
   び内輪の軌道面との食い込み角を（ψ）、接触部の静止
   摩擦係数を（μs）とした場合に、食い込み角（ψ）
   を、式tan（ψ／２）＞μsの関係となるように設定した
   ことを特徴とする請求項１に記載のトルクリミッタ付き
   一方向転がり軸受クラッチ。
4. 【請求項４】ローラと外輪の軌道面との接線と中心角と
   のなす角をソケット角とした場合に、ローラのねじれ角
   をほぼ２１°〜２４°、ソケット角をほぼ８°〜１０°
   の範囲に設定したことを特徴とする請求項１，２または
   ３に記載のトルクリミッタ付き一方向転がり軸受クラッ
   チ。
5. 【請求項５】ローラのねじれ角をほぼ２１°、ソケット
   角をほぼ１０°に設定したことを特徴とする請求項４に
   記載のトルクリミッタ付き一方向転がり軸受クラッチ。
6. 【請求項６】予圧付与手段による予圧を調整可能とする
   予圧調整機構を備えている請求項１，２，３，４または
   ５に記載のトルクリミッタ機能を備えた一方向転がり軸
   受クラッチ。