WO2011129187A1 - 一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

　簡単かつ安価な構成で、スプリングの姿勢を安定させることができる一方向クラッチを提供する。この一方向クラッチは、外軸（３）と、ローラ（４）と、コイルスプリング（５）と、スプリングキャップ（６）と、を備えている。外軸（３）は、軸部材（２）の外周側に配置され、内周部から外周側に窪むように設けられた複数のポケット部（１０）を有している。ローラ（４）は複数のポケット部（１０）に収納されている。コイルスプリング（５）は、複数のポケット部（１０）にローラ（４）とともに収納され、ローラ（４）を周方向に付勢する。スプリングキャップ（６）は、コイルスプリング（５）の端面が当接するスプリング当接部（２０）と、径方向に並べて配置された対向する１対の第１片（２１）及び第２片（２２）と、軸方向に並べて配置された対向する１対の第３片（２３）及び第４片（２４）と、を有し、コイルスプリング（５）のローラ側端部を覆う。

Description

一方向クラッチ

　本発明は、一方向クラッチ、特に、軸部材に設けられた一方向クラッチに関する。

　一方向クラッチは、一般的に、軸部材の外周に設けられている。この一方向クラッチは主に、外軸と、複数のローラと、複数のスプリングと、を備えている。外軸は、軸部材の外周側に配置され、複数のポケット部を有している。複数のローラ及びスプリングは複数のポケット部に収納され、ローラはスプリングによって回転方向の一方向に付勢されている。また、一方向クラッチは、ポケット部の軸方向の両側を覆うように配置されたカバー及びプレートを備えている。

　このような一方向クラッチでは、軸部材が一方向に回転すると、ポケット部のローラが移動不能状態となり、軸部材のトルクがローラを介して外軸に伝達される。一方、軸部材が他方向に回転するときには、ローラはポケット部内において移動可能な空転状態となり、軸部材のトルクは外軸に伝達されない。

　このような一方向クラッチとして、特許文献１に示されるような構成がすでに提供されている。この特許文献１に示された一方向クラッチは、スプリングの端部がコ字状のスプリングキャップによって覆われており、このスプリングキャップがローラに当接している。そして、スプリングとして、ローラの軸方向に長い扁平コイルスプリングが用いられている。

特開２００３－２１４４６１号公報

　特許文献１の一方向クラッチでは、従来の一方向クラッチにおいて設けられていた、スプリングが挿入される孔や、この孔を塞ぐためのプラグが不要になり、簡単な構成で実現が可能である。

　しかし、スプリングキャップ内でスプリングの姿勢を安定させるために扁平コイルスプリングを用いる必要がある。このような扁平コイルスプリングは、一般的な円形コイルスプリングに比較して製作が困難であり、製造コストが高くなる。

　本発明の課題は、簡単かつ安価な構成で、スプリングの姿勢を安定させることができる一方向クラッチを提供することにある。

　第１発明に係る一方向クラッチは、軸部材に設けられており、外軸と、ローラと、コイルスプリングと、スプリングキャップと、を備えている。外軸は、軸部材の外周側に配置され、内周部から外周側に窪むように設けられた複数のポケット部を有している。ローラは複数のポケット部に収納されている。コイルスプリングは、複数のポケット部にローラとともに収納され、ローラを周方向に付勢する。スプリングキャップは、コイルスプリングの端面が当接するスプリング当接部と、径方向に並べて配置された対向する１対の第１片及び第２片と、軸方向に並べて配置された対向する１対の第３片及び第４片と、を有し、コイルスプリングのローラ側端部を覆う。

　ここでは、外軸に形成されたポケット部に、ローラ及びスプリングが収納されており、したがってスプリングを挿入するための孔や、この孔を塞ぐためのプラグが不要になる。また、スプリングキャップは４つの片から構成されているので、４つの片の配置によって、これらの片で囲まれる空間を、断面がほぼ正方形状になるようにすることができる。この場合は、コイルスプリングとして、製造が困難な扁平コイルスプリングではなく、横断面が円形の一般的なコイルスプリングを用いても、コイルスプリングの姿勢を安定させることができる。このため、装置全体のコストを安価にすることができる。

　第２発明に係る一方向クラッチは、第１発明の一方向クラッチにおいて、スプリングキャップは、第１片と第２片の間の距離と、第３片と第４片の間の距離とが実質的に等しい。

　この場合は、４つの片によって囲まれる空間がほぼ断面正方形になり、スプリングとして、横断面が円形のコイルスプリングを用いても、その姿勢を安定させることができる。

　第３発明に係る一方向クラッチは、第２発明の一方向クラッチにおいて、コイルスプリングは横断面が円形である。この場合は、装置全体のコストを抑えることができる。

　第４発明に係る一方向クラッチは、第２発明の一方向クラッチにおいて、スプリングキャップの第１片及び第２片は、軸方向に沿った長さが、互いに同じであって、ローラの軸方向長さを越えずかつローラの軸方向長さと実質的に同じである。また、スプリングキャップの第３片と第４片の軸方向間距離は第１片及び第２片の軸方向長さより短い。

　ここでは、スプリングキャップを構成する４つの片は、軸方向においてすべて同じ長さに形成されているわけではない。すなわち、径方向に並べて配置された第１片及び第２片の軸方向に沿った長さは、ローラの軸方向長さとほぼ同じ長さに形成されている。このため、ローラの軸方向移動を抑える部材によって、スプリングキャップの軸方向の移動を規制することができる。一方で、軸方向に並べて配置された第３片及び第４片は、第１片及び第２片よりも軸方向長さが短い。このようにして、４つの片によって囲まれる空間をほぼ正方形状にすることができる。

　第５発明に係る一方向クラッチは、第１から第４発明のいずれかの一方向クラッチにおいて、スプリングキャップの第１片及び第２片は、コイルスプリングの長手方向に沿った長さが互いに同じである。また、スプリングキャップの第３片及び第４片は、コイルスプリングの長手方向に沿った長さが、互いに同じであるとともに、第１片及び第２片より短く形成されている。

　ここで、外軸のポケット部に配置されたコイルスプリングにおいて、ローラ側の端部はスプリングキャップによって覆われている。一方で、コイルスプリングのスプリングキャップによって覆われていない部分は、径方向及び軸方向において拘束されていない。一方向クラッチでは、その構成上、径方向に比較して軸方向における寸法に余裕があるので、コイルスプリングの拘束されていない部分は軸方向に比較的自由に動き得る。

　このような状況において、トルク伝達中に過大なトルクが入力されると、それまでポケット部の一端側に噛み込んでいたローラが、他端側に飛び出す場合がある。ローラが飛び出すと、スプリングキャップ及びコイルスプリングは、飛び出してきたローラによって急激にポケット部の壁部に向かって押圧される。このとき、前述のように、コイルスプリングの拘束されていない部分は、特に軸方向において、スプリングキャップとずれた位置に位置している場合がある。この場合、スプリングキャップの４つの片をすべて同じ長さに設定すると、スプリングキャップとはずれた位置にあるコイルスプリングの一部が、スプリングキャップとポケット部の壁部との間に挟まれて、コイルスプリングが損傷するおそれがある。

　そこで、第５発明に係る発明では、軸方向に並べて配置されている第３片及び第４片のコイルスプリングの長手方向に沿った長さが、第１片及び第２片のそれより短く形成されている。このため、飛び出してきたローラによってポケット部の壁側に押圧されたスプリングキャップは、第１片及び第２片がポケット部の壁部に衝突するが、第３片及び第４片とポケット部の壁部との間には隙間が確保される。軸方向にねじれてセットされていたコイルスプリングの一部は、この隙間に入り込み、このため、コイルスプリングがスプリングキャップとポケット部の壁部との間に挟まれて損傷するのを避けることができる。

　第６発明に係る一方向クラッチは、第１から第５発明のいずれかの一方向クラッチにおいて、スプリングキャップはプレス加工により形成されたものである。

　ここでは、スプリングキャップを簡単かつ安価に形成することができる。

　第７発明に係る一方向クラッチは、第１から第６発明のいずれかの一方向クラッチにおいて、ポケット部の軸方向の一方を覆うように配置されたカバーと、ポケット部の軸方向の他方を覆うように配置されたプレートと、をさらに備えている。

　以上のような本発明では、ローラを付勢するコイルスプリングを備え、コイルスプリングのローラ側の端部にスプリングキャップを設けた一方向クラッチにおいて、スプリングキャップ及びコイルスプリングを、簡単かつ安価に製造でき、かつコイルスプリングの姿勢を安定させることができる。

本発明の一実施形態による一方向クラッチの正面図。 図１のII-II線断面図。 図１のポケット部拡大図。 図３のＺ方向矢視図。 スプリングキャップの正面図。 図４ＢのIVC-IVC線断面図。 スプリングキャップの側面図。 スプリングキャップがポケット部の側壁部に衝突した状態を示す図。

　図１及び図２に、本発明の一実施形態による一方向クラッチ１を示す。図１は一方向クラッチの正面図であり、図２はそのII-II線断面図である。

　［全体構成］
　一方向クラッチ１は、自動二輪車等の駆動系に用いられるものであり、軸部材２の外周に装着される。この一方向クラッチ１は、外軸３と、複数のローラ４と、複数のコイルスプリング５と、複数のスプリングキャップ６と、を有している。外軸３は軸部材２の外周に設けられている。複数のコイルスプリング５は複数のローラ４のそれぞれを付勢する。また、この一方向クラッチ１は、外軸３の軸方向の一方側の側面を覆うプレート７と、外軸３の軸方向の他方側の側面を覆うカバー８とを有している。

　［外軸］
　外軸３は、軸部材２からトルクが伝達される環状の部材であって、内周側には複数のポケット部１０を有している。また、外軸３には外周側に３個の取付孔１１が配置されており、取付孔１１よりも内周側に周方向に等間隔に並べて３個の孔１２が配置されている。孔１２は、この一方向クラッチ１を駆動系の他の部材に取り付けるために、ボルトを貫通させるためのものである。そして、ポケット部１０は隣り合う２つの孔１２の間に形成されている。

　複数のポケット部１０はそれぞれ同じ形状の部分である。このポケット部１０は、外軸３の内周端部に内周端から外周側に凹むように設けられている。図３に拡大して示すように、各ポケット部１０は、周方向において対向する第１側壁部１５及び第２側壁部１６と、ポケット部１０の底部において両側壁部１５，１６をつなぐ第１周壁部１７及び第２周壁部１８と、を有している。第１側壁部１５と第１周壁部１７とはローラ４が収納されるスペースを形成しており、このスペースは第１側壁部１５から離れた側から第１側壁部１５に近づくにしたがって径方向隙間が狭くなっている。第２周壁部１８は第１周壁部１７より内径が小さく形成されている。この第２周壁部１８と第２側壁部１６とによって、コイルスプリング５及びスプリングキャップ６が収納されるスペースが形成されている。

　なお、外軸３の外周部は、図２から明らかなように、カバー８側がプレート７側に比較して大径であり、段差部が形成されている。

　［ローラ］
ローラ４は、複数のポケット部１０の内部に収納されており、軸部材２から伝達される動力を外軸３に伝達するための部材である。

　［コイルスプリング］
　コイルスプリング５はローラ４と同様にポケット部１０の内部に配置されている。このコイルスプリング５は、横断面円形であり、一端がポケット部１０の第２側壁部１６に当接し、他端がスプリングキャップ６を介してローラ４に当接している。また、コイルスプリング５は第２側壁部１６とローラ４との間で圧縮されてセットされている。このため、ローラ４はコイルスプリング５によって常に第１側壁部１５側に付勢されている。

　［スプリングキャップ］
　スプリングキャップ６は、プレート部材をプレス加工して形成されたものである。このスプリングキャップ６は、図４Ａ～図４Ｄに示すように、スプリング当接部２０と、それぞれ互いに対向して配置された１対の第１片２１及び第２片２２と、１対の第３片２３及び第４片２４とを有している。なお、図４Ａは図３のＺ方向矢視図であり、図４Ｂはスプリングキャップ６の正面図、図４Ｃは図４ＢのIVC-IVC線断面図、図４Ｄはスプリングキャップの側面図である。

　スプリング当接部２０は、コイルスプリング５の他端が当接する部分であり、ほぼ正方形状である。各片２１～２４は、スプリング当接部２０から４つの方向に放射状に延びて形成された部分をすべて同方向に折り曲げて形成されたものである。

　１対の第１片２１及び第２片２２は径方向に並べて配置されており、１対の第３片２３及び第４片２４は軸方向に並べて配置されている。そして、これらの４つの片２１～２４によってコイルスプリング５の端部を収納する収納部２５が形成されている。この収納部２５はコイルスプリング５に外接している。

　第１片２１及び第２片２２の軸方向に沿った長さＡ（図４Ｄ参照）は互いに同じである。そして、この長さＡは、ローラ４の軸方向長さを越えない範囲で、ローラ４の軸方向長さと実質的に同じに形成されている。したがって、スプリングキャップ６とプレート７及びカバー８との間には、微少な隙間があるだけであり、このため、スプリングキャップ６が軸方向に移動するのが実質的に規制されている。

　また、第１片２１と第２片２２の間の距離Ｂ１（図４Ｄ参照）と、第３片２３と第４片２４の間の距離Ｂ２とは実質的に等しく形成されている。このため、これらの４つの片２１～２４によって、断面円形のコイルスプリング５の各方向への移動が規制されている。

　さらに、図４Ｂに示すように、第１片２１及び第２片２２のコイルスプリング５の長手方向に沿った長さＬ１は互いに同じ長さである。一方、第３片２３及び第４片２４のコイルスプリング５の長手方向に沿った長さＬ２は、互いに同じであり、かつ第１片２１及び第２片２２の長さＬ１より短く形成されている。このため、コイルスプリング５の一端部は、軸方向において比較的自由に移動し得る。

　［プレート&カバー］
　プレート７及びカバー８は、それぞれ外軸３の軸方向の一方側の側面及び他方側の側面に配置されており、これらの部材によってポケット部１０が覆われている。このプレート７及びカバー８によって、ポケット部１０内のローラ４やコイルスプリング５がポケット部１０から脱落しないようになっている。

　プレート７は、図１及び図２に示すように、中心部に軸部材２が挿通する孔７ａを有する円板状の部材であり、外周３個所に爪７ｂを有している。爪７ｂは、軸方向に折り曲げられて、取付孔１１に嵌め込まれている。この爪７ｂが取付孔１１に嵌め込まれることによって、プレート７が外軸３に固定されている。

　カバー８は、中心部に軸部材２が挿通する孔８ａを有する円板状の部材である。外周部は外軸３の外周大径部を覆うように軸方向に折り曲げられて筒状に形成されている。この筒状部８ｂの先端は外軸３の段差部にかしめられている。このような構造によって、カバー８は外軸３に固定されている。

　［動作］
　次に動作について説明する。

　軸部材２が外軸３に対して、相対的に図１に示すＲ方向に回転すると、軸部材２の回転によってローラ４がポケット部１０の第１側壁１５側に移動する。すると、ローラ４は、ポケット部１０の第１側壁部１５と第１周壁部１７との間に噛み込んで、移動が規制される。これにより、軸部材２のトルクがローラ４を介して外軸３に伝達される。

　逆に、軸部材２が外軸３に対して、相対的にＲと逆方向に回転すると、軸部材２の回転によってローラ４がコイルスプリング５の付勢力に抗してポケット部１０の第２側壁部１６側に移動する。このため、軸部材２及び外軸３に対するローラ４の噛み込みが解除され、ローラ４が軸部材２と外軸３の間でフリー状態となる。これにより、軸部材２が空転し、軸部材２から外軸３へはトルクは伝達されない。

　また、トルク伝達中に過大なトルクが入力されると、それまで軸部材２と外軸３との間に噛み込んでいたローラ４がそれらの間から飛び出し、第２側壁部１６側に移動する。このため、スプリングキャップ６も同様に第２側壁部１６側に移動する。このとき、前述のように、コイルスプリング５の第２側壁部１６側の端部は、軸方向において比較的自由に移動し得るので、スプリングキャップ６から軸方向にずれて圧縮される場合がある。このような状態で、前述のようにローラ４が第２側壁部１６側に飛び出すと、仮にスプリングキャップ６の４つの片２１～２４がすべて同じ長さの場合は、コイルスプリング５がスプリングキャップ６と第２側壁部１６との間に挟み込まれ、コイルスプリング５が損傷するおそれがある。

　しかし、本実施形態では、スプリングキャップ６の軸方向に並べて配置された第３片２３及び第４片２４は、第１片２１及び第２片２２よりも短い。このため、図５に示すように、ローラ４が飛び出してスプリングキャップ６が第２側壁部１６側に移動した場合、第１片２１及び第２片２２が第２側壁部１６に衝突するが、第３片２３及び第４片２４と第２側壁部１６との間にはギャップＧが確保される。したがって、コイルスプリング５が軸方向にねじれて圧縮されても、コイルスプリング５の端部がスプリングキャップ６と第２側壁部１６との間に挟み込まれることはない。

　［特徴］
　（１）外軸３のポケット部１０にローラ４及びスプリング５が収納されており、スプリング５を挿入するための孔を外軸３に形成する必要がなく、かつこの孔を塞ぐためのプラグが不要になる。

　（２）スプリングキャップ６を４つの独立した片２１～２４で構成しているので、各片２１～２４の寸法を容易に任意に設定することができる。したがって、スプリングキャップ６の軸方向長さを、ローラ４の軸方向長さ（プレート７とカバー８との間の距離）とほぼ同じに設定して、スプリングキャップ６の軸方向移動を規制することができる。

　（３）第１片２１と第２片２２の間の距離と、第３片２３と第４片２４の間の距離と、を同じにすることによって、ローラを付勢する部材として、比較的安価な断面円形のコイルスプリング５を用いることができる。また、４つの片２１～２４を断面円形のコイルスプリング５に外接させることができるので、コイルスプリング５の姿勢を安定させることができる。

　（４）スプリングキャップ６を構成する４つの片２１～２４のうち、軸方向に並べて配置された１対の片２３，２４を、他の対の片２１，２２の長さよりも短くしている。このため、スプリングキャップ６の開放端側において、コイルスプリング５が軸方向に移動し得るギャップを確保でき、コイルスプリング５がスプリングキャップ６とポケット部１０の側壁部１６との間に挟み込まれるのを防止できる。

　（５）スプリングキャップ６がプレス加工により形成されているので、スプリングキャップ６を簡単かつ安価に形成することができる。

　［他の実施形態］
　本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

　（ａ）ポケット部、ローラ及びコイルスプリングの個数については、前記実施形態に限定されない。

　（ｂ）スプリングキャップは少なくとも４つの片で構成されていればよく、それ以上の片で構成してもよい。

　本発明の一方向クラッチでは、スプリングキャップ及びコイルスプリングを、簡単かつ安価に製造でき、かつコイルスプリングの姿勢を安定させることができる。

１　一方向クラッチ
２　軸部材
３　外軸
４　ローラ
５　コイルスプリング
６　スプリングキャップ
７　プレート
８　カバー
１０　ポケット部
２０　スプリング当接部
２１　第１片
２２　第２片
２３　第３片
２４　第４片

Claims (7)

1. 　軸部材に設けられた一方向クラッチであって
   　前記軸部材の外周側に配置され内周部から外周側に窪むように設けられた複数のポケット部を有する外軸と、
   　前記複数のポケット部に収納されたローラと、
   　前記複数のポケット部に前記ローラとともに収納され、前記ローラを周方向に付勢するコイルスプリングと、
   　前記コイルスプリングの端面が当接するスプリング当接部と、径方向に並べて配置された対向する１対の第１片及び第２片と、軸方向に並べて配置された対向する１対の第３片及び第４片と、を有し、前記コイルスプリングの前記ローラ側端部を覆うスプリングキャップと、
   を備えた一方向クラッチ。
2. 　前記スプリングキャップは、前記第１片と前記第２片の間の距離と、前記第３片と前記第４片の間の距離とが実質的に等しい、請求項１に記載の一方向クラッチ。
3. 　前記コイルスプリングは横断面が円形である、請求項２に記載の一方向クラッチ。
4. 　前記スプリングキャップの第１片及び第２片は、軸方向に沿った長さが、互いに同じであって、前記ローラの軸方向長さを越えずかつ前記ローラの軸方向長さと実質的に同じであり、
   　前記スプリングキャップの第３片と第４片の軸方向間距離は前記第１片及び前記第２片の軸方向長さより短い、
   請求項２に記載の一方向クラッチ。
5. 　前記スプリングキャップの第１片及び第２片は、前記コイルスプリングの長手方向に沿った長さが互いに同じであり、
   　前記スプリングキャップの第３片及び前記第４片は、前記コイルスプリングの長手方向に沿った長さが、互いに同じであるとともに、前記第１片及び前記第２片より短く形成されている、
   請求項１から４のいずれかに記載の一方向クラッチ。
6. 　前記スプリングキャップはプレス加工により形成されたものである、請求項１から５のいずれかに記載の一方向クラッチ。
7. 　前記ポケット部の軸方向の一方を覆うように配置されたカバーと、
   　前記ポケット部の軸方向の他方を覆うように配置されたプレートと、
   をさらに備えている、請求項１から６のいずれかに記載の一方向クラッチ。

Images