JPH09100846A

JPH09100846A - クラッチ

Info

Publication number: JPH09100846A
Application number: JP8101633A
Authority: JP
Inventors: Rao-Sheng Zhou; ジョウラオ−シェン
Original assignee: Timken Co
Current assignee: Timken Co
Priority date: 1995-04-25
Filing date: 1996-04-23
Publication date: 1997-04-15
Also published as: EP0745780A1; US5595272A

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は一方向クラッチに関し、トルクを伝
達する細長いローラの傾斜をケージを用いずに防止し得
る一方向クラッチを提供することを目的とする。【解決手段】クラッチはシャフトとハウジングとの間
の軸受と、シャフト上の円筒摩擦面と、摩擦面に向けて
開口するポケットを備えるリテーナとを備える。各ポケ
ットは大領域と小領域とを備え、大領域に遊嵌され小領
域に嵌まらないローラを収容する。リテーナが備える通
路にはピストンとバネが設けられ、スプリングはピスト
ンをポケット内のローラに向け、更に、ローラをポケッ
トの小領域に向けて付勢する。シャフトとハウジングと
の間の、ローラをポケットの大領域に引張る方向の相対
回転は許容され、逆方向ではローラがリテーナと摩擦面
の間に支えてハウジングとシャフトの間でトルクを伝達
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、クラッ
チに係わり、特に、一方向のみの相対回転を許容するク
ラッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】一方向にのみ回転しなければならないシ
ャフトを備える機械があれば、他のシャフトを越える速
度で回転するだけでよいシャフトを備える機械もある。
いずれにしても、クラッチには、実際上、シャフト間の
一方向のみの相対回転を許容することが要求される。実
際、クラッチの回転が逆方向の場合には、クラッチはト
ルクを一方のシャフトから他方のシャフトに伝達しなけ
ればならない。

【０００３】典型的な一方向クラッチは、２本のシャフ
トの間に配設されたポケットに設けられたロック部材を
備えている。相対回転の一方向において、上記部材はポ
ケット内で浮遊状態にあり、相対回転を阻止しない。従
って、一方のシャフトは他方のシャフトに対して相対回
転し、あるいは、他のシャフトを越えた速度で回転す
る。他方向においては、上記部材はポケットを構成する
収束面の間に支え、シャフトの一方から他方へトルクを
伝達する。通常、スプリングが回転部材を収束面に向け
て軽く付勢することにより、回転方向が反転すると、シ
ャフトは直ちにロック状態となってトルクを伝達する。
ロック部材は、通常、ボールあるいはローラであり、ト
ルクが大きい場合には、ほとんどの場合、トルクの大き
さに応じた大きな長さを有するローラである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ローラ、特
に、長いローラは、ポケットの収束面の間で斜めになり
がちであるため、ケージ内に拘束されることが多い。ケ
ージのためにクラッチの複雑さ及びコストが増大する。
本発明は、トルクを伝達する細長いローラを備えなが
ら、ローラが傾くのを防止するのにケージを用いない一
方向クラッチを提供するものである。本クラッチは極め
て小型で製造が容易である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、軸の周り
の一方向のみの相対回転を許容するクラッチであって、
前記軸の周りに配置され、中心が前記軸と一致する摩擦
面と；前記摩擦面に向けて開口し、それぞれ前記円筒摩
擦面に対して僅かに傾斜して配置された湾曲面を備え、
これにより、それぞれ大領域と小領域とを有するポケッ
トと、該ポケットの両側で該ポケットの大きい端部に開
口する通路とを有する、前記摩擦面に沿って配設された
リテーナと；各ポケットに設けられ、前記ポケットの前
記小領域に嵌まるには大き過ぎ、前記大領域に緩く嵌ま
るには十分小さく、これにより、前記湾曲面と前記摩擦
面との間で、前記ポケットの前記小領域と前記大領域と
の間に支えるローラと；前記ローラと係合して前記ロー
ラをそれぞれ対応するポケットの小領域に向けて付勢す
ることにより、前記ローラがそれぞれ対応するポケット
の湾曲面と前記摩擦面との間に支え続けられ、これによ
り、前記摩擦面又は前記リテーナに一方向に付与された
トルクは、前記ローラを前記ポケットの前記大領域に向
けて引張って前記摩擦面と前記リテーナとの間の相対回
転を生じさせ、前記一方向とは逆方向に付与されたトル
クは、前記ローラを前記湾曲面と前記摩擦面との間に支
えさせて該トルクを前記摩擦面と前記リテーナとの間で
伝達させる、前記ポケット内に設けられて前記ローラと
接触する付勢部材とを備えるクラッチにより達成され
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】図面を参照するに、一方向クラッ
チＣは機械の２つの部品Ａ及びＢを連結している（図
１）。部品Ａ及びＢの一方は、少なくともクラッチＣの
領域内において他方の内部に位置している。クラッチＣ
は部品Ａ及びＢの間の軸Ｘの周りの相対的な回転を、一
方向のみについて許容する。実際には、部品の一方が回
転し、他方が固定されていてもよいし、双方が回転して
もよい。何れにしても、クラッチＣは、一方の機械部品
が他方の部品に対して一方向にのみ相対回転することを
可能とし、この意味で、クラッチＣは軸受としても機能
している。反対方向への相対回転を生じさせるトルクが
付与されると、クラッチＣは２つの部品Ａ及びＢを互い
にロックし、付与されたトルクを部品Ａ及びＢの間に伝
達する。例えば、付与されたトルクに起因して内側部品
Ｂが所定の速度で回転し、外側部品Ａが同じ方向により
大きな速度で回転すると、外側部品Ａは内側部品Ｂを越
えて回転することになる。外側部品Ａの回転速度が内側
部品Ｂの回転速度にまで減少すると、クラッチＣは内側
部品Ｂを外側部品Ａに噛合させ、内側部品Ｂに付与され
たトルクを外側部品Ａに伝達する。２つの部品Ａ及びＢ
は互いに噛合した状態では、当然、互いに等しい回転速
度で軸Ｘの周りを回転する。

【０００７】外側部品Ａは、円筒状の内面４を有する管
状のハウジング２を備えている（図１）。内面４は、軸
方向に向いた溝形状を有するキー溝８と共に２つの環状
溝を備えている。内側部品Ｂは、その端部に中空のシャ
フト１０を備えている。シャフト１０はハウジング２の
中空内部へ突出している。シャフト１０は、外側に設け
られた２つの軸受シート１２と、２つのシート１２の間
に設けられた隆起摩擦面１４を備えている。実際には、
各シート１２はショルダー部１６で端部となり、摩擦面
１４は２つのショルダー部１６の間に配置されている。
シャフト１０は、径方向に向いた複数の穴１８を備えて
いる。穴１８は、中空内部から隆起面１４に延び、隆起
面１４に開口している。

【０００８】ハウジング２の内部に位置する２つの減摩
軸受２０（図１）により、ハウジング２がシャフト１０
に対して回転し、あるいは、シャフト１０がハウジング
２に対して回転する。各減摩軸受２０は、インナレース
２２、アウタレース２４、及び、インナレース２２とア
ウタレース２４との間に設けられ、これらレース２２及
び２４のレース面に沿って転がる転がり部材２６を備え
ている。レース面は、転がり部材２６を軸方向及び径方
向の両方向に捕捉するように形成されているため、軸受
２０は、ラジアル力と共に、軽い軸方向の荷重すなわち
スラスト荷重をも受けることができる。軸受２０は通常
の転がり軸受（図１に示されている）やテーパローラ軸
受で十分である。軸受２０のインナレース２２は、シャ
フト１０のシート１２の周りに、シート１２の端部のシ
ョルダー部１６に向けて嵌着されている。一方、アウタ
レース２４はハウジング２に嵌入され、２つの環状溝６
の間の円筒面４に沿って整列されている。実際には、溝
６が、円筒面４から突出し、軸受２０をハウジング２内
に保持するスナップリング３０を受容している。一方の
ベアリング２０のアウタレース２４がスナップリング３
０の一方と直接係合し、他方のベアリング２０のアウタ
レース２４と他方のスナップリング３０とは、波形ばね
３２により分離されている。波形ばね３２は軸受２０と
ハウジング２との間、更に、シャフト１０とハウジング
２との間の軸方向の自由運動を排除する。軸受２０は、
その軸の周りに同軸のシャフト１０及びハウジング２を
保持し、シャフト１０及びハウジング２の相対的な軸方
向の変位を防止しつつ、ハウジング２がシャフト１０の
周りを回転し、あるいは、シャフト１０がハウジング２
の内部で回転することを可能としている。

【０００９】軸受２０はハウジング２とシャフト１０と
の間の相対回転を可能としているが、何れかの方向の回
転を規制しているわけではない。一方向の回転を禁止し
つつ、他方向の回転を許容する能力は、ハウジング２内
のシャフト１０の隆起面１４の周りに設けられたクラッ
チ組立体３４（図１〜図３）によるものである。実際に
は、隆起面１４はクラッチ組立体３４の一部を構成して
いる。クラッチ組立体３４は、ハウジング２に嵌入され
た環状リテーナ３６、リテーナ３６と軸受２０との間に
嵌入された端部リング３８、及び、リテーナ３６の内部
に遊嵌され、端部リング３８により軸方向に拘束された
ローラ４０をも備えている。クラッチ組立体３４は、リ
テーナ３６に嵌入された小さなピストン４２、及び、ピ
ストン４２をローラ４０に向けて付勢するバネ４４を更
に備えている。

【００１０】リテーナ３６は円筒状の外面４６（図
１）、及び、外面４６の両端に設けられた、さねはぎ４
８を備えている。面４６の直径はハウジング２の内面４
の直径とほぼ等しく、従って、リテーナ３６はハウジン
グ２にきっちりと嵌入されている。外面４６には、ハウ
ジング２のキー溝８と位置合わせされたキー溝５０が設
けられている。位置合わせされたキー溝８及び５０は、
リテーナ３６がハウジング２に対して相対回転するのを
防止するキー５２を受容している。リテーナ３６は、シ
ャフト１０の隆起摩擦面１４を囲んでいる。リテーナ３
６は、シャフト１０の隆起面１４よりも僅かに大きい、
面１４と同心の略円筒状の内面５４を有している。内面
５４は連続的ではなく、リテーナ３６の一端から他端に
軸方向に延びるローラポケット５６（図２）により中断
されている。その名前が示唆する如く、ローラポケット
５６はローラ４０を受容している。ポケット５６にはそ
れぞれ別個のローラ４０が配設されている。細長い円筒
状のローラ４０は、それぞれに対応するポケット５６の
ほぼ全長にわたって延びているが、ポケット５６の端部
から突出してはいない（図１）。

【００１１】各ポケット５６は、湾曲面５８により部分
的に画成されている（図３）。湾曲面５８は、シャフト
１０の円筒状摩擦面１４に向けて設けられており、摩擦
面１４に関して僅かに収束している。従って、湾曲面５
８は摩擦面１４に対して斜めに配置され、ポケット５６
は大領域と小領域とを有している。ポケット５６のロー
ラ４０はポケット５６の大領域に緩く嵌まっているが、
小領域に嵌まることはない。このため、ローラ４０は、
傾斜湾曲面５８とシャフト１０の円筒摩擦面１４との間
の、ポケット５６の小領域と大領域との間の何処かに支
えることになる。

【００１２】リテーナ３６は、ポケット５６の間に、ポ
ケット５６の大きい端部からさねはぎ４８へ斜めに延び
る通路６０を備えている。傾斜通路６０はリテーナ３６
の両側に設けられ、リテーナ３６の端面に開口してい
る。ピストン４２は、通路６０に、通路４２内で拘束さ
れることなく容易に摺動する程度に緩く嵌入されてい
る。コイル型の圧縮バネであるバネ４４も、通路６０内
のピストン４２の後方に嵌入され、ピストン４２をポケ
ット５６内のローラ４０に向けて付勢している。バネ４
４は、リテーナ３６の端部に配置されているため、ロー
ラ４０の端部近傍に軽い付勢力を付与している。この付
勢力はピストン４２を介して伝達され、従って、各バネ
４４及びピストン４２は付勢部材を構成することにな
る。この付勢力はローラ４０をローラポケット５６の小
領域に向けて付勢する。このため、ローラ４０はその円
筒面に沿って、ポケット５６の傾斜湾曲面５８、及び、
シャフト１０の隆起摩擦面１４と係合し続ける。ピスト
ン４２はポケット３６内部に突出しているが、その大部
分は通路６０内に収容されて拘束されている。

【００１３】端部リング３８は２つの軸受２０のアウタ
レース２４とリテーナ３６との間に保持されている（図
１）。端部リング３８は、ハウジング２の内面４にきっ
ちりと嵌入されている。また、端部リング３８はショル
ダー部６２、及び、環状リブ６４を有している。ショル
ダー部６２は、リテーナ３６の端部と係合しており、環
状リブ６４はショルダー部６２を越えてリテーナ３６の
さねはぎ４８内へ突出している。ショルダー部６２は、
少なくとも、ローラ４０がポケット５６の端部から飛び
出したり、ピストン４２及びバネ４４が通路６０の側面
から滑り出したりするのを防止するのに十分なように、
ポケット５６及び通路６０の側面を閉じている。一方、
リブ６４は通路６０の外側端部を閉じており、バネ４４
に対する支持部として機能する（図３）。

【００１４】動作中には、外側部品Ａが内側部品Ｂの周
りを、あるいは、内側部品Ｂが外側部品Ａの内部で、ロ
ーラ４０をローラポケット５６の大領域に向けて引張ろ
うとする方向に回転する。この場合にも、ローラ４０
は、ポケット５６の湾曲面５８及び円筒摩擦面１４と、
これらの間に支えてはいないものの、スプリング４４の
付勢力により係合し続ける。この付勢力はローラ４０の
両端部近傍に付与されるので、ローラ４０をポケット５
６の大領域内へ引き込もうとするにもかかわらず、ロー
ラ４０が傾くことはない。しかし、相対回転の方向が反
転されると、ローラ４０は、対応するポケット５６の傾
斜湾曲面５８と、シャフト１０の円筒摩擦面１４との間
に堅く支えるようになる。これにより、部品Ａと部品Ｂ
とが互いにロックされ、トルクが一方から他方へ伝達さ
れる。

【００１５】本発明は、開示のために本文中に選択され
た実施例に対する、本発明の精神及び範囲から逸脱する
ことのない、全ての変更や修正に及ぶことを意図したも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるクラッチの長手方向断
面図である。

【図２】図１の直線２−２に沿って切断した際の横断断
面図である。

【図３】図１の直線２−２に沿って切断した際の拡大部
分断面図である。

【符号の説明】

２ハウジング４内面１０シャフト１４隆起摩擦面２０軸受３４クラッチ組立体３６リテーナ３８端部リング４０ローラ４２ピストン４４バネ５６ポケット５８湾曲面６０通路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸の周りの一方向のみの相対回転を許容
するクラッチであって：前記軸の周りに配置され、中心
が前記軸と一致する摩擦面と；前記摩擦面に向けて開口
し、それぞれ前記円筒摩擦面に対して僅かに傾斜して配
置された湾曲面を備え、これにより、それぞれ大領域と
小領域とを有するポケットと、該ポケットの両側で該ポ
ケットの大きい端部に開口する通路とを有する、前記摩
擦面に沿って配設されたリテーナと；各ポケットに設け
られ、前記ポケットの前記小領域に嵌まるには大き過
ぎ、前記大領域に緩く嵌まるには十分小さく、これによ
り、前記湾曲面と前記摩擦面との間で、前記ポケットの
前記小領域と前記大領域との間に支えるローラと；前記
ローラと係合して前記ローラをそれぞれ対応するポケッ
トの小領域に向けて付勢することにより、前記ローラが
それぞれ対応するポケットの湾曲面と前記摩擦面との間
に支え続けられ、これにより、前記摩擦面又は前記リテ
ーナに一方向に付与されたトルクは、前記ローラを前記
ポケットの前記大領域に向けて引張って前記摩擦面と前
記リテーナとの間の相対回転を生じさせ、前記一方向と
は逆方向に付与されたトルクは、前記ローラを前記湾曲
面と前記摩擦面との間に支えさせて該トルクを前記摩擦
面と前記リテーナとの間で伝達させる、前記ポケット内
に設けられて前記ローラと接触する付勢部材とを備える
クラッチ。
【請求項２】前記ポケットと前記通路とは前記リテー
ナの端部に横方向に開口し、前記リテーナの端部と係合するよう設けられ、前記ロー
ラを前記ポケットに保持するのに十分なように前記ポケ
ットを閉じ、前記付勢部材を前記通路に保持するのに十
分なように前記通路を閉じる端部リングを更に備える請
求項１記載のクラッチ。
【請求項３】２つの軸受が前記シャフトとハウジング
との間に設けられ、前記摩擦面と前記リテーナとが前記
軸受の間に設けられた請求項１記載のクラッチ。