JPS63266222A

JPS63266222A - フリーホイール装置

Info

Publication number: JPS63266222A
Application number: JP63016022A
Authority: JP
Inventors: オリービエ　メサージ
Original assignee: SKF Compagnie dApplications Mecaniques SA
Current assignee: SKF Compagnie dApplications Mecaniques SA
Priority date: 1987-01-29
Filing date: 1988-01-28
Publication date: 1988-11-02
Anticipated expiration: 2012-09-10
Also published as: DE3801423C2; FR2610378A1; US4880093A; DE3801423A1; JP2653040B2; FR2610378B1

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】（産業上の利用分野）本発明は、内外の二つの揺動面の間に配されたクランプ
用の複数のスプラグ、該スプラグ用保持器、そしてスト
ラップ状をなしクランプ方向に復元トルクをスプラグに
作用せしめるスプリングを有するフリーホイール装置に
関する。

（従来の技術及び問題点）この種のフリーホイールは古くから知られ、円滑動面、
例えば軸体と、外滑動面もしくは座面との間に配置され
る。その例としては米国特許第２゜７４４．５９８号あ
るいは米国特許第２．８２４．６３５号に開示されたも
のがある。これらのものにおいては、スプラグはスプリ
ングの窓に設けられた一つのリムと、スプラグの凹部に
端部が接触する揺動舌部とによってスプラグは挟持され
ている。上記スプラグの凹部あるいは実質上平坦面をな
す部分に接触する舌部の端は、かなりの摩擦力を生じ上
記接触面に早期に摩耗をもたらす。上記公知のフリーホ
イール装置では、軸と座面との間のミスアライメントに
関してはさらに困難な問題がある。内外滑動面の間の間
隔寸法がミスアライメントに起因して増大すると、自由
状態すなわちクランプによるトルク伝達直前にあって、
スプラグの揺動角は大きくなる。そのために舌部の撓み
角は少なくなり、上記舌部による復元力が同様に小さく
なってしまう、これと同時に、舌部に対向するスプリン
グの窓の縁、すなわちスプラグのピボット中心に関する
上記力の腕の長さが同様に、スプラグの揺動角に比例し
て小さくなる。このことは、舌部によるスプラグへの復
元トルクの減少という結果をもたらす。

逆の場合、すなわちもしミスアライメントに起因して内
外滑動面の間の間隔が減少すると、舌部の撓み角は増大
し、スプラグに作用する復元力そして同時にピボット中
心に対する力の腕の長さが増大することとなり、復元ト
ルクが大きくなる結果となる。

このように、ミスアライメントがもたらすフリーホイー
ル装置の作動中における復元トルクの変動は、スプラグ
へスプリングが作用する復元力の変動をもたらし、スプ
ラグが最大あるいは最小間隔領域にあるかによって大い
にその状態が異なってくる。結果として、トルク伝達時
のスプラグの同期作動が困難となる。最も弱い復元トル
クのもとにあるスプラグはゆっくりとトルク伝達作動に
入ったりあるいはクランプされなかったりする。

上記のミスアライメントに起因する復元トルクの変動と
いう問題は、フランス特許第２．３４２，４２９号そし
て第２．５８３．８４３号に開示されているフリーホイ
ール装置においても生ずる。これらの装置には、ロック
用の舌部に改善がみられるものの、ミスアライメントに
よるスプラグに対する舌部の復元トルクはやはり変動す
る。かくして、スプラグに作用する復元トルクの変動に
よる同期の問題は依然として解決されていない。

（問題点を解決するための手段及び作用）本発明の目的
は、上述のクランプ用スプラグをもつフリーホイール装
置にあって、スプラグ及びクランプのための舌部の構造
を、内外滑動面の間のミスアライメントのど如何に拘ら
ずスプラグに作用する復元トルクがほぼ一定に維持され
るようにして、すべてのスプラグについて作動の同期を
図ることのできるフリーホイール装置を提供することに
ある。

本発明は、上記目的の達成のために、円筒状の外溝動面と円筒状の円滑動面との間にクランプ
用スプラグをもつ形式であって、ほぼ円筒状に形成され
少なくとも各スプラグの一部を貫通せしめるための複数
の開孔が設けられた保持器と、ほぼ円筒状に形成されス
プラグを収容かつ支持する窓が周方向の複数位置に形成
されたストラップ状のスプリングとを備え、各スプラグ
は、対応する窓の周縁に形成されるピボット中心として
の縁部に当接し、かつスプリングから片持梁状に屈曲延
出してその撓みにより揺動可能な舌部で生ずる復元力を
受けるように配されて該復元力にもとづく上記縁部を中
心としのトルクによりクランプされるようになっている
フリーホイール装置において、スプラグと舌部との間の接触領域における形状及び位置
関係は、舌部にて作用する復元力Ｆ作用点との縁部との
間の腕の長さｌの変動値がスプラグの傾斜自由状態でミ
スアライメントに起因する上記復元力Ｆの変動値と逆比
例するように設定されている、ことにより構成される。

本発明の好ましい形態としては、舌部とスプラグの接触領域は、フリーホイールの運転中
ミスアライメントによってスプラグの傾角が変動しても
、復元力がスプリングにおける舌部の屈曲基点とスプラ
グ状での舌部の接触点とを結ぶ線に対して角度をなして
いるのがよい。

さらに好ましくは、接触領域が舌部と該舌部の当接する
凸弯曲部とで形成されるのがよい。そして凸弯曲部は好
ましい形態としては、フリーホイールの軸と平行な軸を
もつ円筒面の一部で形成されることである。

舌部がスプラグの凸弯曲部に当接する部分は、ほぼ平坦
（平板上）でもよいが、スプラグに向は突出する凸弯曲
形面をなしていてもよい。

この発明の詳細な説明のさらに好ましい形態としては、
舌部の一部が進入可能とする凹部につながる突部として
凸弯曲部を形成することである。

特別な形態としては、舌部がスプラグ状のスプリングに
より形成される円筒面に対し一方側に存在するようにす
ることである。舌部、該舌部とスプラグとの接触領域の
形状は、装置のミスアライメント起因するスプラグの揺
動角の変動に拘らず舌部が上記−吉例に留まるようにす
る。

他の形態としては、舌部に上記円筒面に対し一方側及び
他方側に存在する部分をもたせることもできる。かかる
舌部は、例えば舌部のスプリングでの屈曲基部とスプラ
グ上の接触部との間で波形状にすることにより得られる
。

また、舌部が当接する凸弯曲部を半径内方に向けること
ができ、その際、舌部は半径外方に向く成分をもつ復元
力を生ずることとなる。そして、逆に上記凸弯曲部を半
径外方に向けることもできるが、その場合には、復元力
は半径内方成分をもつようになる。ここで「半径内方」
とはフリーホイールの軸心に対して近づく方向であり、
「半径外方」とはその反対方向を示している。

（実施例）以下、添付図面に示す二つの実施例にもとづき本発明を
より詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例装置としてのフリーホイール
の一部の断面図で、ミスアライメントなしに内外滑動面
が正規の同心状態にある場合を示し、スプラグがクラン
プ前、すなわち自由状態にある。

第２図は第１図のものにあってミスアライメントによっ
て内外の二つの滑動面の間隔が正規の場合より広くなっ
ている状態を示している。また、第２図は第１図と同様
スプラグがクランプ前、すなわち自由状態にある場合で
ある。

第３図は第１図のものにあってミスアライメントによっ
て内外の二つの滑動面の間隔が正規の場合よりも狭くな
っている状態を示している。これもまた、第１図と同様
スプラグがクランプ前、自由状態にある場合である。

第４図は本発明の他の実施例装置としてのフリーホイー
ルの一部の断面で、スプラグがクランプ前、すなわち自
由状態にある場合である。

第１図において、クランプ用スプラグをもつフリーホイ
ール装置は、ほぼ円筒状をなすストランプ状のスプリン
グ１と、図ではただ１つだけ示されているが複数のクラ
ンプ用スプラグ２と、円筒状の保持器３とを有している
。上記スプリング１、スプラグ２、保持器３からなる組
立体は、円滑動面たる軸４と外端動面たる座５との間に
組込まれている。上記二つの滑動面４．５は正規状態で
は同心をなし、その間の間隔にスプラグ２が配され上記
滑動面４．５に当接している。

上記フリーホイール装置において、ここで−例として、
円滑動面をもつ軸４は固定され、外端動面５をもつ座は
矢印６の方向に回転していると仮定する。このフリーホ
イールの運動は、クランプ用のスプラグ２が画情動面４
．５と滑動状態下におかれることによって可能となる。

上記矢印６と逆方向の回転は、特殊な形状をなすスプラ
グ２が矢印７方向に揺動して二つの滑動面４．５とを互
いにクランプ（固定化）することによって阻止される。

その結果軸４は、例えば、スプラグを介して座５と同じ
速度と回転することとなる。

保持器３は、スプラグ２を貫通、例えば半径方向で内外
に貫通せしめる開孔８が形成されている。

ストラップ状をなすスプリング１は保持器３の内径面を
支持するように構成され、かつ保持器３の開孔８に部分
的に対向せる複数の窓９を有している。スプラグ２は窓
９にて支持され、後部側では窓９の後縁で形成されピボ
ット中心となる縁部１０で支えられている。一方前部側
では、上記窓９から揺動変形可能な舌部１１が延出して
おり、前方に向は内方に曲げられている。スプリングの
弾性力によって、スプラグ２と舌部１１との接点Ｂにお
いてスプラグ２には復元力が作用するようになっている
。図示の例では舌部は平板状をなしている、勿論該舌部
は他の形状とすることもでき、特に−もしくは複数の波
形をもつようにすればその可撓性は向上する。図示の場
合、点Ａ及びＢを結ぶ線にて平面が形成された舌部を示
している。図においてＦで示される復元力は舌部１１の
曲がり（撓み）によって生ずる。この舌部の曲がりが大
きい程、上記復元力は大きい。図面及び説明を簡単化す
るために、舌部は１１は第１図のＡ点を中心として初期
に屈曲されておりまた曲げ変形するものとしている。ま
た、これで十分正確である。そして、窓９の反対側の縁
（後縁）がＰで示されピボット中心となっている。その
結果、復元力Ｆは直線＾Ｐに対する舌部１１すなわち直
線ＡＢがなす角度Ｃに比例することとなる。

同じ形状に作られている各スプラグ２は、外端動面１２
と円滑動面１３を有している。これらの滑動面１２．１
３は一つの円筒面の一部で形成され、あるいは互いに中
心がずれている複数の円筒面の連続として形成されてい
て、クランプ方向に対して次第にクランプ力が増大する
形状になっている。本発明の詳細な説明によるフリーホ
イール装置のスプラグは、第１図にてＰで示されるピボ
ット中心としての縁部１０と接触するほぼ平坦な面１４
を有している。勿論、この面１４は機能を損なうことな
く他の形をなすこともできる。上記面１４は、凹弯曲部
１５を経て平坦部１６につらなり、該平坦部１６が外端
動面１２に至っている。

スプラグ２の前部には、半径方向内方に指向し□　て突
出せる突部１７が形成されている。該突部１７は、第１
図に示されるように、例えばＤに中心をもつ円筒部分か
ら成る６弯曲部で形成される。該６弯曲部１７は、半径
外方部にある平坦部１８に連続し、凹弯曲部１９さらに
は他の平坦部２０を経て外滑動面１２に至っている。第
１図に見られるように、スプラグの半径方向外方部には
、二つの凹弯曲部で限界づけられる拡がり部分が形成さ
れている。

一方、スプラグの半径方向内部では、突部としての６弯
曲部１７が凹弯曲部２１につながっており、かつクラン
プ中に該凹弯曲部２１内に一部分的に入ってくる舌部１
１の端部に当接している。上記凹弯曲部２１は平坦部２
２を経て外滑動面１３に当接されている。

第１図に見られるように、６弯曲部１７の円筒面と舌部
が接触することによって該舌部で発生する復元力Ｆは、
接触部における接線に対して直角方向に作用する。接触
点Ｂに作用するこの復元力Ｆは、かくして円筒面をなす
６弯曲部１７の曲率中心を通るようになり、直線ＡＢと
一定角をなすようになる。図示の例では、ほぼ平坦面を
なす舌部１１に垂直である。６弯曲部１７に接する舌部
１１では、該舌部１１とスプラグ２七の間の摩擦力は最
小値近くまで制御でき、舌部で生じる力のほとんどが復
元力として機能する。この点で、舌部の端縁がスプラグ
の平坦部に接するような従来のスプラグをもつものと本
発明は異なる。

さらに、半径外方に指向する復元力Ｆは半径線に対して
仰角をもっていて、後方に向く成分すなわちピボット中
心としての縁部１０　（点Ｐ）に向く成分を有している
。かかる状況において、舌部１１は、装置の運転におい
て必要な縁部１０に向けてスプラグ２に推力をもたらす
こととなる。

スプラグ２に作用する舌部１１による復元トルクＣは次
式によって算出される。

Ｃ＝ＦＸｆここでＦは舌部１１によって生ずる復元力で、ｌはその
腕の長さ、すなわち点ＰがらベクトルＦへ下した垂線の
長さである。

本発明によれば、内外滑動面４．５の間のミスアライメ
ントによってスプラグの揺動角が変動した際、復元力Ｆ
の値に逆比例して上記腕の長さ！は変動する。

第２図は、第１図の装置にあってミスアライメントによ
って内外滑動面の間の間隔が正規の値よりも大きくなっ
た場合を示している。第２図において、円滑動面４ａは
正規の場合の面４（一点鎖線）よりも半径内方に位置し
ている。上記間隔が正規の場合よりも広くなっているが
ために、スプラグ２は第１図における場合よりも矢印７
の方向に傾いて位置している。６弯曲部（突部）１７の
円筒状面に依然として接触している舌部１１は、第１図
の場合よりも撓みが少なくなっている。それ故Ｆ２で示
される復元力も小さめになっている。その一方で、腕の
長さＩ！、２は第２図から判るように大きくなっている
。

第３図は、第２図と逆の場合で、ミスアライメントに起
因して間隔が正規の値よりも小さいときを示しており、
円滑動面４ｂが正規の位置より半径方向外方にある。ス
プラグ２は、第２図の場合に比し、矢印７とは逆方向に
寄った位置にきている。

舌部１１は、第２図の場合よりも大きく撓んでおり、復
元力Ｆ！も大きいものとなっている。そして、第３図か
らも明らかなように、腕の長さ２３は短くなっている。

かくして、上述のごとくの、突部としての６弯曲部１１
をもつ特殊形状のスプラグ２とこれに当接する舌部を有
することによって、復元力Ｆとその作用点での腕の長さ
をその変動値を逆傾向とすることができ、その結果両者
の積として得られる復元トルクは常時ほぼ一定値となる
。また、かかる結果を得るために、スプラグ２の揺動角
には自ずとその限界となる範囲がある。第１図では、装
置の運転において最良となる状態が図示されている。

６弯曲部１７の曲率中心をＤとしたとき、線分ＰＡと線
分ＰＤのなす角ａを定義し、また、舌部１１と６弯曲部
との接触点をＢとした際、線分ＰＤと線Ｐ＾との角ａを
第１図の場合のごとく線分ＰＡより半径方向内方にある
ときを正と定義する。一方線骨１’Ｄが線分ＰＡより半
径方向外方にあるときａは負であると定義される。する
と、第２図のごとく点りが線分ＰＡ上にあるときにはａ
は零である。さらに、線分ＰＡと線分ＰＨ（第１図参照
）のなす角をｂとする。

図示の場合、角すと角Ｃとは、舌部１１と復元力Ｆとが
直角なので、互いに等しい。一般の場合には、ｂとＣは
異なっている。

さらに、線分ＰＤの長さをＬとしたときに１２　＝　Ｌ
ｃｏｓ　（ａ＋ｂ）である。したがって角ａ＋ｂが９０″であるときには腕
の長さ２は零である。これは腕の長さの最小値である。

もしａ＋ｂが９０°以上になったときには、スプラグに
作用する復元トルクは逆向きとなる。腕の長さｌの最大
値はしてあり、それはａ＋　ｂ、０のとき、すなわちｂ
＝−ａのときに生ずる。

上記二つの限界値の間にあって、腕の長さｌは復元力Ｆ
に互いに逆比例するので好都合である。

すなわち、角すと角Ｃは同じ傾向に変動するので、腕の
長さｉは角Ｃあるいは角すに逆比例することとなる。

腕の長さｌの角すに対する変化率は、ｄＬ／ｄｂ＝−Ｌｓｉｎ（ａ　＋ｂ）（１＋ｄａ／ｄｂ
）で表される。

今、考慮している範囲にあっては、角ａと角すは同じ傾
向に変化するので、ｄａ／ｄｂが常に正であることは明
らかである。

そこで、ｄ　ｆ　／ｄｂを常に負としておくためには、
ｓｉｎ　（ａ＋ｂ）を正に保つようにすれば十分である
。

すなわち、１８０°＞　（ａ＋ｂ）＞０６であればよい。

運転時における範囲では（ａ＋ｂ）＜　９０’であるこ
とを考慮すれば、９０’　＞　（ａ＋ｂ）＞０” として、復元力Ｆに逆比例する腕の長さ２の最軽的に効
果的な範囲が得られる。

実際には、第２図や第３図にみられるように一部の範囲
で使用される。第２図において矢印７方向て図示の位置
よりも大きく回転されることは可能であり、角ａを負と
して復元力をより小さくしこれと共に腕の長さ！を大と
することもできる。

実際の使用に際しては、安全を期するために、通常フリ
ーホイールは、６弯曲部の舌部との接触範囲がストラッ
プ状スプリングで形成される円筒面に対し一方の側に常
時存在するようにして使用される。

第４図には、本発明の他の実施例が示されている。本実
施例では、前実施例と共通部分には同一符号が付されて
いる。第４図のスプラグ２３は、前実施例における６弯
曲部１７に相当する６弯曲部２４が半径方向外方に向い
ておりまたスプラグ２３の後部に位置している点で前実
施例と相違している。

前実施例の場合と同様に、６弯曲部２４は半径外方の凹
部２５につながるようにほぼ円筒状部分として形成され
、上記凹部２５に入り込むように舌部１１が位置してい
る。スプラグ２３の前面は、ほぼ平坦な面２６を有して
いる。そしてスプリング２７の窓の前縁たるピボット中
心としての縁部１０にて上面２６が当接している。

舌部１１は、６弯曲部２４の上に接するように半径外方
向が曲げられている。そのために舌部１１は、保持器３
の開孔８に進入している。

前実施例における場合と同様に、第４図では復元力Ｆは
、６弯曲部２４の表面に垂直な、そしてほぼ平板状をな
す舌部に対しても垂直な方向に作用している。そしてさ
らに、復元力Ｆの作用線は６弯曲部２４の曲率中心りを
通っている。この実施例では、復元力Ｆはピボット中心
たる縁部１０に向く成分を持つ一方半径内方に向く成分
をも有している。腕の長さはｌである。滑動面４．５の
間の間隔の増大により、スプラグ２３が矢印７の方向に
回動する場合、復元力Ｆは減少するがその腕の長さｌは
増大する。また逆の条件下、すなわち内外滑動面４．５
の間の間隔が狭まった場合には、復元力Ｆは増大するが
腕の長さ２は減少する。かくして、いづれの場合にも、
前実施例のときと同様に、復元トルクは常時ほぼ一定に
保たれる。

既述の平板状の舌部に代え、５弯曲板として形成しその
凸側を６弯曲部１７．２４に接することができる。

また、既述において、スプラグやスプリングに関し前部
とは、座部５の運動方向６に位置する部分を指称した。

したがって図示の場合、「前部」は図面にて左部にそし
て「後部」は右側に位置している。

（発明の効果）本発明は以上のように、ミスアライメントに起因して内
外滑動面の間隔に変動が生じても、スプラグを揺動せし
めるトルクは常に一定しているので、どの位置における
スプラグも同期して作用することとなり、フリーホイー
ル装置としてきわめて安定した作動をえることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のフリーホイール装置の一部
を示す正面図、第２図は第１図装置にあってミスアライ
メントにより内外滑動面の間隔が広がった場合の正面図
、第３図は第１図装置にあってミスアライメントにより
内外に滑動面の間隔が狭くなった場合の正面図、第４図
は本発明の他の実施例のフリーホイール装置の一部を示
す正面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）円筒状の外滑動面５と円筒状の内滑動面４との間
にクランプ用スプラグをもつ形式であって、ほぼ円筒状
に形成され少なくとも各スプラグ２の一部を貫通せしめ
るための複数の開孔８が設けられた保持器３と、ほぼ円
筒状に形成されスプラグを収容かつ支持する窓９が周方
向の複数位置に形成されたストラップ状のスプリング１
とを備え、各スプラグは、対応する窓の周縁に形成され
るピボット中心としての縁部１０に当接し、かつスプリ
ングから片持梁状に屈曲延出してその撓みにより揺動可
能な舌部１１で生ずる復元力を受けるように配されて該
復元力にもとづく上記縁部１０を中心としてのトルクに
よりクランプされるようになっているフリーホイール装
置において、スプラグと舌部との間の接触領域における形状及び位置
関係は、舌部にて作用する復元力Ｆ作用点との縁部１０
との間の腕の長さｌの変動値がスプラグの傾斜自由状態
でミスアライメントに起因する上記復元力Ｆの変動値と
逆比例するように設定されている、ことを特徴とするフリーホイール装置。
（２）舌部とスプラグの接触領域は、フリーホイールの
運転中ミスアライメントによってスプラグの傾角が変動
しても、舌部からスプラグに作用する復元力がスプリン
グにおける舌部の屈曲基点とスプラグ上での舌部の接触
点とを結ぶ線に対して角度をなしていることを特徴とす
る特許請求の範囲第（１）項記載のフリーホイール装置
。
（３）舌部は平板状をなし、角度はほぼ９０°であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（２）項記載のフリー
ホイール装置。
（４）接触領域は、舌部と該舌部が当接する凸弯曲面（
７、２４）で形成されていることを特徴とする特許請求
の範囲第（１）項ないし第（３）項のうちの一つに記載
のフリーホイール装置。
（５）舌部が凸弯曲面と当接している部分は、平坦面も
しくはスプラグに対して凸状をなす凸弯曲面をなしてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第（４）項記載のフ
リーホイール装置。
（６）舌部が当接する凸弯曲部は、舌部の一部が進入す
る凹部（２１、２５）につらなった突部として形成され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第（４）項また
は第（５）項記載のフリーホイール装置。
（７）凸弯曲部は円筒面の一部で形成されていることを
特徴とする特許請求の範囲第（６）項記載のフリーホイ
ール装置。
（８）舌部と凸弯曲部との当接部は、ストラップ状スプ
リングで形成される円筒面に対して一方の領域にあり、
装置のミスアライメントによるスプラグ揺動角に拘らず
上記一方の領域に留まるように設定されていることを特
徴とする特許請求の範囲第（１）項ないし第（７）項の
うちの一つに記載のフリーホイール装置。
（９）舌部が当接する凸弯曲部の曲率中心（Ｄ）は、装
置のミスアライメントによるスプラグの揺動角に拘らず
、ストラップ状スプリングで形成される円筒面に対して
常時一方の領域にあるように設定されていることを特徴
とする特許請求の範囲第（１）項ないし第（８）項のう
ちの一つに記載のフリーホイール装置。
（１０）舌部が当接する凸弯曲部は半径内方に指向し、
舌部からスプラグに作用する復元力は半径外方に向く成
分を有していることを特徴とする特許請求の範囲第（４
）項ないし第（８）項のうちの一つに記載のフリーホイ
ール装置。
（１１）舌部が当接する凸弯曲部は半径外方に指向し、
舌部からスプラグに作用する復元力は半径内方に向く成
分を有していることを特徴とする特許請求の範囲第（４
）項ないし第（８）項のうちの一つに記載のフリーホイ
ール装置。