JP2009079773A - ワンウエイラチェットクラッチ組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】特定の伝動装置において、ワンウェイクラッチ組立体について大きいトルク能力が必要とされる。更に、スペース上の制約のため、クラッチ組立体の寸法を特定の制限値内に保つこと。
【解決手段】複数の切欠き３６６を有する内側レース部材３５４と、複数の空所３６２を有する外側レース部材３５２すなわちステータ／リアクタ部材３５２と、切欠き３６６と係合し得るように空所３６２内に配置された複数の爪部材とを備える、ワンウェイラチェットクラッチ組立体が開示されている。爪を係合位置に向けて動かす傾動力を提供するため、ばね部材３５８を利用することができる。
【選択図】図４３

Description

本発明は、遠心力によって係合し／離脱する爪と、非鉄材料で出来たステータとを備えるワンウエイラチェットクラッチ組立体に関する。

背景の技術

今日、種々の型式のワンウェイクラッチ組立体が使用されている。かかるクラッチ組立体は、スプラグ型、ローラ型、及び爪ラチェット型の組立体を含む。これらワンウェイクラッチ組立体の全ては、これら組立体が使用される特定の用途に対応して満足し得るように機能する。

特定の伝動装置において、ワンウェイクラッチ組立体について大きいトルク能力が必要とされる。更に、スペース上の制約のため、クラッチ組立体の寸法を特定の制限値内に保つことも必要である。スプラグ又はローラを有する現在のワンウェイクラッチ組立体は、負荷伝達能力を更に増し、しかもスペース上の制約を満たすには不十分であることがしばしばである。

爪ワンウェイクラッチ組立体は、所定の配置寸法にて公称負荷能力を更に増すことができる。ラチェット型爪クラッチ組立体の設計上の制約は、爪とレースとの間の接触応力及び／又はレース内にて発生される曲げ応力、せん断応力及びフープ応力によって決まる。

ラチェット組立体は、２つの切欠き付き又は空所付きレースを共に一方向に係止し、反対方向に自由に回転させる働きをする少なくとも1つの爪を有している。一般に、公知のラチェット組立体間の相違点は、爪の動作を制御し且つその動作に対する遠心力の影響を制御する点にある。ラチェットクラッチ組立体は、例えば、米国特許第２，２２６，２４７号、同第３，５５４，３４０号、及び同第５，４４９，０５７号に記載されている。別のラチェットクラッチ組立体は、英国特許第２１１６号に記載されている。

本発明の１つの目的は、改良に係るワンウェイラチェットクラッチ組立体を提供することである。本発明の更に別の目的は、高速度時の作動が改良された、改良に係るラチェットクラッチ組立体を提供することである。

本発明の目的は、係合方向に向けて爪に対し傾動力又は傾斜力が与えられるワンウェイラチェット組立体を提供することである。本発明の更に別の目的は、爪に対し係合方向への傾動力を与えるためばねを利用するワンウェイラチェット組立体を提供することである。

本発明の更なる目的は、公知の組立体よりも低廉で且つ軽量であり、しかも、作用及び性能の点にて同等である、改良に係るラチェットクラッチ組立体を提供することである。本発明の更に別の目的は、堅固で耐久性があり且つ軽量な、プラスチック又はアルミニウムのような非鉄材料で出来たワンウエイラチェットクラッチ組立体を提供することである。

本発明の追加的な目的は、係合方向に向けて爪に傾動力を付与するためばねを利用するワンウエイラチェットクラッチ組立体を提供することである。本発明の１つの目的は、外側レース部材がステータ／リアクタ部材内に直接、組み込まれ又はそのステータ／リアクタ部材の一部である、ワンウエイラチェットクラッチ組立体を提供することである。

発明の概要

本発明の上記及びその他の目的は、公知のワンウエイラチェットクラッチ組立体に優る改良である、本発明により達成される。

本発明は、外側レースの空所内に配置された複数の爪と、クラッチ組立体を形成するステータすなわちリアクタとを備える、ワンウエイラチェットクラッチ組立体を提供するものである。対応する複数の歯付き切欠きが内側レース部材の外周に配置されて、レースすなわち内側レース及びステータが一方向に相対的に回転する間、爪と係止係合状態にて合わさる。切欠きは、レース部材の外側に歯を保持しており、該歯は、外側レースすなわちステータが一方向に回転するのは防止するが、反対方向にフライホイール回転するのを許容する形状とされている。内側レース部材の内径は、車の伝動装置の静止支持軸のような、支持軸と合わさり且つ該支持軸に対し確実に配置され得るようにされている。

爪は、外側レースすなわちステータ部材の空所の回動リッジ又は凹所と合わさる頂部又はリッジを有する。爪の質量中心は、所望に応じて配置し又は位置決めし、クラッチが回転するとき、質量中心に加わる遠心力によって、爪は係合位置又は離脱位置に向けて動くようにすることができる。このことは、回転軸又は静止回動点を使用せずに行われる。

本発明の幾つかの実施の形態において、ガーターばね、コイルばね、リボンばね、Ｚ字形ばね、個々の板ばね等のようなばね部材を使用して内側レース部材の切欠きとの係合方向に向けて爪に対し傾動又は偏倚力を提供する。このばね力は、爪の１つ以上の周溝に付与することができ、又は、ばね力は、爪部材自体に作用し、又は爪に沿って軸方向に伸長する凹所内に作用することができる。好ましくは、ばね部材は爪部材の長さに沿って伸長する幅の広いｚ字形ばねであるようにする。

好ましくは、ステータ部材は、クラッチ組立体、特に、外側レース部材について従来から使用されている材料よりも軽量である非鉄材料で出来ているものとする。非鉄材料は、クラッチ組立体を作用させるのに必要な耐久性及び強度基準に適合する、アルミニウムのような金属材料又はポリエチレンのようなプラスチック材料とすることができる。

外側レースすなわちステータ空所内のリッジは、係合力を制御し得るように爪の質量中心に対して配置されている。このことは、高速度時の耐久性を得るために必要である。この点に関して、本発明の一つの代替的な実施の形態に従い、爪が係合位置に向けて、又は係合も離脱もしない「中立位置」に向けてさえも付勢されるように、質量中心を位置決めすることが可能である。

本発明と共に使用可能なその他のばね部材は、ガーターばね、コイルばね、Ｚ字形折重ねばね及びリボンばねを含む。ばね力は、爪部材の中央溝に、又は１つ以上の側部溝に付与することができ、又は、ばね力は、爪部材自体に作用し、又は爪の長さに沿って軸方向に伸びる凹所内に作用することができる。

本発明のその他の実施の形態は、１つ以上の軸方向保持装置を利用する。これらの装置は、一対の座金とし、又は軸方向に伸びるフランジ部材を有するプラスチック製リテーナを含む。該装置は、爪を軸方向に保持し、また、相対的回転を許容しつつ、レースを軸方向半径方向に整合する位置に保持する。また、該保持装置は、スラストベアリングとしても作用し、爪の過度の摩耗を防止するため必要とされる潤滑剤を保持することができる。

クラッチ組立体の外側レース部材を省き且つ爪空所を直接、ステータすなわちリアクタ機構又はその他の同様の部材に内蔵することにより、材料及び製造方法の費用を削減できる。同様に、内側レース部材を省き且つ切欠きは直接、中心軸部材等に含めることができる。この場合にも、このことは、材料、製造時間及び費用を削減することになる。

本発明のワンウェイラチェットクラッチ組立体は、車の伝動装置にて特に使用されるものであり、また、双方のレースが回転し又はレースの１つが固定された環境内にて使用することができる。また、本発明は、エスカレータ機構等のような望まない逆回転又は後方回転を防止するために確実な逆回転ストッパが望まれる任意の機構にて使用することもできる。

本発明の他の特徴、利点及び有利な点は、添付図面及び特許請求の範囲に従って検討するならば、本発明の以下の説明から明らかになるであろう。

発明の実施の形態

図１には、本発明によるワンウェイラチェットクラッチ組立体２０の一形式が概略図で示してある。この組立体２０は、内側レース２２と、外側レース２４と、複数の個々の爪部材２５とを備えている。この爪部材２５は、外側レース部材の空所２６内に配置されている。複数の切欠き２８が内側レース２２の外周又は周縁に配置されている。切欠き歯を提供し、その歯は二つのレースが互いに一方の方向に回転するのを阻止するが他の方向には回転を許容するように形成されている。

外側レース部材２４に関して内側レース２２が図１で時計方向に向けて動くならば、内側レースは自由回転する。外側レース部材２４に関し内側レース部材２２が相対的に反時計方向に動くならば、内側レース及び外側レースは、爪２５の１つにより共に係止される。この点に関して、図１において、係止した爪は、参照番号２５′で示してある。爪２５′は、外側レース部材の空所２６及び内側レース部材の切欠き２８を通じて力を伝達する。

図１に示した、クラッチ組立体において、１０個の空所２６と、１０個の爪部材２５が、内側レース２２の１１個の切欠き２８と共に示してある。図１に図示した実施の形態では係合した１つの爪２５′しか示さないが、製造公差と共に、爪及び切欠きの相対数及び位置に応じて、１つより多い爪を同時に係合させることができる。数学的には、もし爪及び切欠きの数が両者とも１以外の共通の分母により割けれれば、一つ以上の爪部材が係合され得る。

図２は、図１に示したクラッチ組立体の一部分の拡大図である。図２に示した爪２５は、自在回転位置にて示してある。本発明によれば、爪２５の断面は、略平坦な２つの側面３２、３４が交差することにより形成された頂部又は回動リッジ３０を有している。この断面の頂部３０は、爪を受け入れ得る形状とされた外側レースの空所２６と共に、回動リッジを形成する。この点に関して、空所２６は、略直線状の側面３６、３７、３８、３９を有している。

図２に示される実施例にしたがって、爪部材２５の質量中心（ＣＭ）は回動リッジの左にある。爪部材は、次のように形成することができる、すなわち、正確な質量中心（ＣＭ）を回動リッジに対する所望の位置に配置し、これにより、特定の用途に必要とされるクラッチ組立体の作用に影響し得るように配置することができる。例えば、図２に図示するように、爪２５の質量中心（ＣＭ）は回動リッジ３０の左側に配置されている。このようにして、クラッチ組立体２０が回転するとき、質量中心（ＣＭ）に加わる遠心力（ＣＦ）により、爪２５は係合位置、すなわち爪２５が内側レース２２の切欠き２８に係合する位置に向けて動く。爪２５に加わるトルクは、リッジ３０から離れるＣＭの接線方向距離に比例する。

図１及び図２に示した本発明の実施の形態は、外側レースの空所と共に、質量中心が配置された爪部材が示されており、この場合、爪は係合位置に向けて動く傾向となるが、本発明に従って、他の実施の形態も利用することもできる。例えば、爪の幾何学的形態は、爪が非係合状態となる傾向となるように変更することができる。このように、ＣＭは、回動リッジ３０の右側に配置することも可能である。

外側レースの空所２６は、更に、爪部材２５の回動リッジ３０に合わさる頂部又は凹所４０をも有している。この空所内の頂部４０は、空所内にて自在に動き得るように爪２５を適正な周方向位置に保持する。このことは、爪部材２５の端部４１、４３が空所の側部３６、３９にそれぞれ接触するのを防止する。爪の端部が外側レースの空所の隣接する領域に接触するならば、摩擦のため、爪が係合位置に向けて動くのが遅くなる。好ましくは、本発明の好適な用途に従って、爪は、可能な限り迅速に内側レースと係合するように回転する必要がある。

本発明によれば、爪上のリッジは、外側レースに関する爪の正確な位置に関係無く、爪の質量中心に対して正確に配置される。このことは、係合力を正確に制御することを可能にし、このことは、高速運転にとって好ましいことである。このことは又、車軸、別個の回動部材等を含まない比較的簡単な幾何学的形態にても実現される。更に、外側レースの空所は、爪を該空所内の正確な位置に保持する対応する頂部又は凹所を有するような形状とされている。この位置は、爪が係合位置に向けて回転するとき、該爪が空所の側部又は端部に接触するのを防止する。

該爪部材２５は、好ましくは、硬化された鋼材料で出来ており且つ絞り成形ワイヤーを切断した部片で形成される。このことは、爪の幾何学的形態を正確に制御することを可能にし、また、頂部すなわち回動リッジ３０に対する質量中心を正確に制御することをも可能にする。この点に関して、本発明によれば、質量中心を０．０２５４ｍｍ（０．００１インチ）の許容公差範囲内に制御することが可能である。

本発明の別の実施の形態が図３乃至図８に図示されている。この実施の形態は、図面において全体として参照番号５０で示してある。ワンウェイラチェットクラッチ組立体５０において、回転止め部材を係合位置に向けて傾動する力を提供するために、ばねが使用される。遠心力により非係合状態とされる爪にとって外側レースが静止しているときに係合しなければならない、係合する爪にとってばねが特に必要である。図３乃至図８において、組立体５０は、外側レース部材５２と、内側レース部材５４と、複数の爪部材５６と、一対のガーターばね５８、６０とを備えている。また、図３に図示した実施の形態おいて、一対の保持座金６２、６４が設けられており、これらについて更に以下に説明する。

図７により具体的に図示するように、爪部材５６は、外側レース部材５２の空所６６内に配置され、内側レース５４の切欠き６８に係合し得るようにされている。一方のみを図７に図示したガーターばね５８、６０は、細いワイヤーコイルで出来ており且つ市販のものである。２つのガーターばね５８、６０を利用する図３に図示した実施の形態の場合、図８に図示するように、複数の爪部材５６が利用される。該爪部材５６の各々は、一対の凹所、すなわち側部溝７０、７２を有している。ガータばね５８、６０は、爪部材が外側レース内に配置されたとき、溝７０、７２内に配置されている。爪部材５６の構造の他のものは、図１及び図２に関して上述した爪部材２５と同様であり、この点に関して、爪部材は、空所６６内の頂部又は凹所７６に合わさる回動リッジ７４を有している。

ばね部材５８、６０の作動状態は、図７のばね５８及び爪部材５６に関連して示してある。この点に関して、爪部材がその非係合位置にあるとき、ガーターばね５８は、外側レース部材に向けて、このため、爪部材の係合位置に向けた力を提供する。このばねは、爪部材の各々の表面８０に力Ｆを作用する（図７に図示するように）。爪部材５６がその係合位置にあるとき、すなわち内側レースの切欠き６８と合わさっているとき、ばね部材５８は弛緩しており、爪部材にばね力を付与しない。この状態は、図７の中央の爪部材５６に関して示してある。

また、このばね力は、爪の幾何学的形態の単一の側部溝又は中央溝に作用し得るように配置することもできる。この状態は、図９及び図１０にそれぞれ図示されており、この場合、爪部材は、参照番号８２、８４で表示してある。ガーターばねは仮想線で且つ参照番号８６で示してある。図９及び図１０に図示した爪の実施の形態の何れかを図３乃至図７に図示した本発明の実施の形態と共に利用する場合、これに対応してリボンばねの位置及び提供されるリボンばねの数が調節される。

図面（図６）の開口部すなわち穴８１は、ワンウェイクラッチ組立体５０が利用される伝伝動装置又はその他の機構を潤滑する注入穴を提供する。幾つかの注入穴をクラッチ組立体に形成することが好ましい。

また、爪部材に対し別の方法にてばね力を付与することもできる。図１１及び図１２に図示するように、爪部材９０は、長手方向に又は軸方向に伸長する溝９２を有している。矢印９６の方向に向けてばね力（ＳＦ）を提供すべく小型のリボンばね９４が利用される。該リボンばね９４は、ばね鋼材料で出来た細いストリップを切ったものであることが好ましく、また、爪部材９０の係合位置に向けて力ＳＦを提供し得るように溝９２内に配置されることが好ましい。

座金６２、６４は、軸方向保持装置又は保持部材としても公知であり、本発明の作用を改良し又は向上させるために使用することができる。部材６２、６４は、爪部材をクラッチ組立体内にて軸方向に（長手方向に）保持する。また、保持部材は、内側レース及び外側レースを、相対的な自在回転を許容しつつ軸方向に整合した位置に保持する。更に、軸方向の保持部材は、クラッチ組立体に対して回転し且つ組立体を通じて軸方向負荷を支承しなければならない機構の外部部品とクラッチ組立体の間のスラスト軸受として機能する。最後に、軸方向保持部材（座金）６２、６４は、爪部材の過剰な磨耗を防止するために必要とされる、クラッチ組立体内の潤滑状態を保つことができる。

座金６２、６４は、プレス嵌め、かしめ、溶接又は機械的な締結法を通じて任意の従来の方法にて外側レースに接続することができる。
また、射出成形したプラスチック製のリテーナ部材を利用することもできる。かかる部材１００は、図１３乃至図１７に図示されている。これら図面において、ワンウェイラチェットクラッチ組立体は、全体として参照番号１０２で示す。リテーナ部材１００と共に、組立体１０２は、外側レース部材１０４と、内側レース部材１０６と、複数の爪部材１０８と、ガーターばね部材１１０と、第二のリテーナ部材１１２とを備えている。

この点に関して、図１３乃至図１７に図示した本発明の実施の形態において、爪部材１０８は、図示し且つ上述した型式の任意のものとすることが出来る。更に、爪部材１０８は、外側レース部材の空所１２０内に保持されており、また、その他の図１ないし１２に関して上述したのと同一の方法にて、内側レース部材の切欠き１２２に係合する。

リテーナ部材１００は、内側レース１０６と外側レース１０４との間にてそれぞれ環状スペース内に配置される位置に設けられた複数のフランジ又は直立の円弧状の案内部材１１８を有している。該リテーナ部材１００は、爪及びレース部材に対する半径方向軸受リテーナであり、潤滑のための潤滑油溜めとしても機能する。リテーナ部材１００、１１２は、クラッチ組立体を共に軸方向に保持し得るように共に取り付けられることが好ましい。また、リテーナ部材は、クラッチ組立体と、該クラッチ組立体に対して回転する機構の部品との間のスラスト軸受としても機能し、該クラッチ組立体を介して軸方向負荷を支承する。リテーナ部材１００、１１２は、プレス嵌め、かしめ、超音波溶接、機械的な締結等のような従来の任意の方法にて共に接続することができる。該リテーナ部材１００は、射出成形したプラスチック材料で出来ていることが好ましく、また、規則的な鋼対鋼（ｓｔｅｅｌ−ｏｎ−ｓｔｅｅｌ）の軸受にて優れた軸受機能を発揮し得るように低摩擦率を有することが好ましい。

本発明による別のリボンばねの実施の形態が図１８及び図１９に示してある。この実施の形態において、上述した爪部材９０と同一の爪部材９０´が利用される。該爪部材９０′は、軸方向溝９２′を有している。リボンばね部材１３０は、円環状の形状をしており、クラッチ組立体の内側レース部材と外側レース部材との間に嵌まり得るようにされている。このばね部材１３０は、ばね鋼で出来ていることが好ましく、各々がタブ部材１３４を有する複数の開口部又は窓部１３２（その１つのみを図示）を有している。爪部材９０′は、開口部１３２内に配置され、タブ部材は、溝９２′内に配置される。リボンばね部材１３０は、タブ部材１３４を介して、内側レース部材の切欠きと係合する位置に向けて爪部材９０′に偏倚力を作用させる。また、図１８に示されたタブ部材１３４は窓１３２の幅及び爪９０′の幅の小さな部分しか被わないが、タブがばね部材１３０に設けられてもよく、そのばね部材は窓及び爪部材の全幅に亘って伸びている。

本発明の精神及び範囲に従って、爪部材を内側レースの切欠きと係合する位置に向けて偏倚させるばね機構は、多岐に亙る形態とすることができる。上述したガーターばね及びリボンばね以外に、コイルばね、板ばね等のような他のばね部材を利用することができ、これらは、本発明の範囲に属するものである。この点に関して、コイルばね機構の実施の形態が図２０及び図２１に図示されている。外側レース部材１４６の空所１４４に接続する凹所又は穴１４２内に、１つ以上のコイルばね１４０が配置されている。該コイルばね１４０は、爪部材１４８を内側レース部材に向けて半径方向内方に偏倚させる。

図２２乃至図２４に図示した本発明の実施の形態において、弾性的な偏倚部材は、爪部材の幅の全体又は実質的に全体に亙って伸長している。図２２（図１８、図１９に図示した実施の形態に関連した図）において、爪部材１６０は、軸方向溝１６２を有している。リボン型ばね部材１６４は、環状の形状を有し且つクラッチ組立体の内側レース部材と外側レース部材との間に嵌まり得るようにされている。部材１６４は、ばね鋼で出来ており、各々がばねタブ部材１６８を有する複数の開口部すなわち窓部１６６（その1つのみ図示）を備えている。爪部材１６０は、開口部１６６内に配置され、タブ部材１６８は、溝１６２内に配置されている。ばねタブ部材１６８乃至リボンばね部材１６４は、クラッチ組立体内の爪部材１６０上に内側レース部材の切欠きに係合する方向に向けて偏倚力を提供する。

ばねタブ部材１６８は、図１８、図１９に図示した実施の形態にて利用されるばねタブ部材１３４よりも幅が広い。幅の広いばねタブ部材は、爪部材の転がり回転モードを実質的に軽減する。その結果、幅の広いばね部材は、クラッチ組立体のフリーホイール作動モード中に爪ががたつくのを防止する。幅の広いばね構造体は、転がり回転モードを拘束するのみならず、爪部材の流体減衰効果を向上させる。

幅の広いばね部材を利用する本発明の別の実施の形態は、図２３、図２４に図示されている。この実施の形態において、幅の広いアコーディオン型（又は、ＡＺ−ばね）ばね部材１７０は、爪部材１７２の半径方向外方に配置されている。ばね部材１７０は、爪用の空所１７８と接続する外側レース部材１７６の凹所すなわち空所１７４内に配置されている。ばね鋼又は同等の材料で出来たものであることが好ましいばね部材１７０は、爪部材１７２の先端１８０を押して、内側レース部材の切欠きに係合させる。ばね部材１７０の幅は、爪部材の転がり回転モードを拘束する。また、この設計により、流体及び摩擦減衰効果も得られる。ばね部材１７０の幅は、スペースが許容するならば、僅かにより狭くし又はより広くすることさえも可能ではあるが、爪部材の幅と実質的に等しいことが好ましい。

本発明と共に使用することのできる別の型式のアコーディオン又はＺ型ばね部材２００が図２５乃至図２７に図示されている。ばね部材２００は、ばね鋼又は同等の材料の単一片で出来ており、また、図示した方法にて切断し且つ重ね合わされている。ばね部材２００と共に、重ね合わせ部分２０２は、接線（環状）方向（クラッチの軸方向に対して直交方向）に方向決めされ、端部の重ね合わせ部分は、クラッチのレース部材の外面又は側面に隣接して配置されている。

ばね部材２００は、外側レース部材２０６内の爪部材２０４を内側レース部材の切欠きと係合する方向に偏倚させるために使用される。好ましくは、ばね部材２００は、爪部材２０４の全幅又は実質的に全体に亙って伸長するようにする。

幅の広い別のばね部材２１０が図２８乃至図３３Ａに図示されている。ばね部材２１０は、ステンレス鋼（ばね焼戻しした、すなわち高降伏点の鋼）で製造され且つ図示した形状に曲げられている。ばね部材２１０は、ピン部材又はリベット２１４の周りに嵌まる逆Ｖ字形の部分２１２を有する一方、該リベット２１４は、外側レース部材２１５の主要な爪空所２１６に隣接して補助的な空所２１５内に固着されている。ばね部材２１０の平坦なフランジ部分２１８は、爪部材２２０の凹状部分２２２の下方に嵌まって、爪部材を内側レース部材２２６の切欠き２２４と係合するように偏倚させる。爪部材２２０は、爪が空所の表面に付着するのを防止するため、表面に凹部付きの湾曲溝を有している。

図３３Ａの断面図に図示するように、ばね部材２１０をクラッチ組立体内にて組み立てたとき、中央部分２１３Ｃがリベット部材２１４に対して保持される一方、Ｖ字形部分２１２の外側部分２１３Ａ、２１３Ｂは、補助的空所２１３に対して保持されている。また、好ましくは、ばね部材２１０をクラッチ組立体内の所定位置に保持するのに役立ち得るように一対の座金又はディスク２１９が設けられる。

図２２乃至図３３Ａに図示した型式の幅広型式のばね部材をクラッチ組立体の色々な位置に配置し且つ従来のラチェットクラッチ、爪部材に回動リッジを有するラチェットクラッチ及び平面状ラチェットクラッチを含む、色々な型式のラチェットクラッチにて使用することができる。更に、所望であるならば、クラッチ型式の機構が利用される機械的構造体から別個の内側及び／又は外側レース部材を省き、爪用空所及び合わさる「回転止め」切欠きをロータ又は軸のような、合わさる機械的構造体の部分に直接、形成することができる。

本発明と共に使用する代替的な実施の形態が図３４乃至図４４に図示されている。これらの実施の形態は、コスト、製造及び組立て方法の点にて経済性を向上させ且つ性能を向上させることを可能にする。

図３４及び図３５に図示するように、爪の空所部材はトルクコンバータ等用のステータすなわちリアクタ部材２５０の一部として直接、組み込まれている。部材２５０は、ワンウェイクラッチ機構を必要とする任意の一体の部品とすることができる。好ましくは、該部材２５０は、アルミニウム、プラスチック又は比較的容易に鋳造し且つ機械加工することのできるその他の材料で製造されたものとする。複数の空所部材２５２が部材２５０の内径面２５４に直接形成され且つ／又は機械加工されている。空所２５２内に配置された爪部材２５６は、本明細書に示し且つ記載した任意の型式とすることができ、また、質量中心ＣＭを所定の位置に位置決めし、又は色々な型式のばね部材又は機構の１つにより係合位置に向けて付勢することができ、これらは全て本明細書に記載してある。

内側部材２６０は、その外周２６４の周りに配置された複数の係止切欠き２６２を有する上述した型式の任意の典型的な内側レース部材とすることができる。これと代替的に、典型的に、相手の歯又はスプライン部材２６６等により典型的に内側レース部材と合わさる中心軸部材は、軸の外面に直接機械化加工され又は形成された切欠きを有し、これにより、内側レース部材を不要にするようにしてもよい。かかる実施の形態は図３９に図示されており、この場合、典型的に中空である軸部材２７０に複数の切欠き２６２´が設けられており、次に、軸部材を外側レース部材、ステータすなわちリアクタ部材等とすることのできる部材２７２に合わせる。軸部材２７０は、例えば、車の伝動装置の一部とすることができる。

クラッチの設計者の希望に従い且つ／又はクラッチ機構の作動上の仕様及びパラメータに従って任意の数の空所及び切欠きを設けることができる。図３４及び図３５に図示した実施の形態において、３つの空所及び爪部材が外側部材２５０の外周／直径部分の周りに設けられ且つ均一に隔てられている。この数の爪部材と効果的に且つ効率的に合わさるようにすると共に、クラッチ機構をバックラッシュが制限された状態で（例えば１２°）所望の時点にて係止することを許容するため、内側部材には、好ましくは１０個の切欠きが設けられるようにする。

図３６乃至図３８には、挿入部材２８０が設けられた本発明の一つの代替的な実施の形態が図示されている。挿入部材２８０は、鋼又はその他の硬い又は硬化した材料で製造されており、また、クラッチ機構が利用されるとき、外側ステータ、リアクタ又はその他の部材２５０について利用されるであろうより柔軟な材料の損傷を防止するために使用される。挿入体は押し抜き成形鋼等にて製造することができる。

部材２５０の空所部材２８２には、その内部に挿入部材２８０を配置することを許容し得るようにより大きいスペースすなわち領域が付与されている。挿入部材は、空所２８２に圧力嵌め、据え込み又はその他の方法で恒久的に固着される。爪部材２５６は、図示するようにカップ付き挿入部材の内部に配置されている。

本発明と共に利用可能である爪部材の別の実施の形態が図４０に図示されている。この実施の形態において、爪部材３００は、上述した爪部材と寸法及び比率が相違している。特に、爪部材３００は、半径方向により高い高さＨを有している。このことは、クラッチ機構の荷重支承能力を増大させる。

上述したその他の実施の形態と同様に、爪部材３００は、外側レース、ステータすなわちリアクタ等とすることができる外側部材３０４の空所３０２内に配置されている。爪部材３００の質量中心ＣＭは図示するように頂部又は回動リッジ３０６に対して位置決めし、外側部材３０４を回転させたときに爪係合力が発生するようにすることができる。同様に、内側レース、軸部材等とするこのできる内側部材３１２に複数の切欠き３１０が形成されている。

また、爪部材３００に対して係合方向への傾動力を付与するのを助け得るように上述した型式のばね部材又は機構及び実施の形態の１つを利用することも可能である。図４０に図示したワンウエイラチェットクラッチ機構の１つ以上の側部に保持座金又はスラストベアリングを使用することも可能である。クラッチの技術にて従来から利用されているように、適当な潤滑材通路及び開口を設けることも更に可能である。

一つの追加的な実施の形態として、ステータ、リアクタ又はその他の機械的部材と組み合わさった挿入体として外側部材を提供することも可能である。このことは、図４１に図示されている。外側部材３２０は環状の形状を有し且つステータ、リアクタ又はその他の部材３２４のキャビティ又は凹所３２２内に嵌まり得るようにされている。金属材料で出来ていることが好ましい外側部材３２０を圧入し又はキー部材３２６により部材３２４内にキー止めすることができる。このようにして、部材３２４は、プラスチック材料のような低廉な材料で製造することができる。内側部材２６０、爪部材２５６等を含む、クラッチ機構の他の部分は上述したものと同一である。

本発明の更に好ましい実施の形態が図４２乃至図４４に図示されており、これらは、全体として、参照番号３５０で示してある。この爪型式のワンウェイクラッチ機構の好ましい実施の形態は、基本的に、ステータ部材３５２と、内側レース部材３５４と、複数の爪部材３５６と、複数のばね部材３５８という４つの部分を有している。

ステータ部材３５２の内径部３６０は好ましくは極めて小さい隙間（０．０２５ｍｍ（０．００１インチ）乃至０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）程度）にて内側レース部材３５４を受け入れ得るように機械加工されている。また、該ステータは、爪部材３５６を収容し得るように内径部に形成された複数の空所３６２も有している。爪部材及び空所は上述した爪部材及び空所と同様に形成されているが、質量中心（ＣＭ）が、爪部材が離脱方向に向けて偏倚されるようにリッジ３６４に対して配置される点が相違している。

内側レース部材３５４は、その外径部又は外面３６８に形成された複数の切欠き３６６を有している。これら切欠きは、爪部材に係合し且つステータ部材３５２が内側レース部材３５４に対して一方向に回転するのを防止するために使用される複数の歯３７０を提供し得るように形成されている。２つの部材３５２、３５４は、反対方向に回転自在すること、すなわちフライホイール回転することが許容される。内側レース部材３５４の内径部３７２は、例えば、伝動装置に固定された静止型支持軸部材３７４と合わさる従来のスプライン結合した形態を有する。

ばね部材３５８は、鋼のようなばね型式の金属材料を折重ねた部分から形成された板ばね部材である。この材料は、Ｚ字形のばねの形態に折り重ねられ、ばね部材の長さ３８０はクラッチ機構の軸方向に配置され、ばね部材の端部折重ね部分３８２及び自由端部３８４は爪部材の軸方向長さの端部付近に配置されている。この点に関して、ばね部材３５８は実質的に爪部材３５６の全長に亙って伸長し且つ爪部材に亙って均一に係合偏倚力を提供することが好ましい。

ばね部材３５８は、ステータ部材３５２に形成され且つ爪空所３６２と交差し又は爪空所３６２内に開放する凹所又は空所３９０内に配置されている。凹所３９０は、ばね部材３５８を圧縮状態すなわち偏倚状態にて保持するのに十分な高さ「ｈ」を有し、このため、ばねは爪部材に対し偏倚力を提供する。凹所３９０は、実質的に爪部材の長さに等しい長さ「Ｌ」を有する。

図４２及び図４４に図示した実施の形態において、４つの爪部材及び１８の切欠きが設けられている。現在の好ましい実施の形態において、４つの爪部材及び１０個の切欠きが設けられている。また、上述したように、ワンウェイクラッチ組立体の設計及びその所期の用途及び環境に対応して、他の数の爪部材及び切欠きを設けることも可能である。好ましくは、爪部材及び切欠きの配置及び位置決めは、２つの爪部材が同時に係合し、クラッチ機構の回転を防止するようにする。

空所３６２は、所望に応じてフライス削り又はブローチ削り作業によりステータ部材３５２に機械加工することができる。また、空所は鋳造されるときにステータに形成してもよい。好ましくは、鋳造工程は、空所を最終寸法に仕上げ機械加工することが不要であるように正確な寸法及び方向を提供し得るものとする。

図４２乃至図４４に図示した好ましい実施の形態において、従来から公知であるように、鋼材料で出来た内側レースを提供することができる。しかしながら、外側部材は、アルミニウム又はプラスチック材料のような非鉄材料で製造されることが好ましい。これら材料は鋼よりも軽量であり且つワンウェイクラッチ機構の仕様及び必要な性能に適合するのに十分な強度及び耐久性が付与されることが好ましい。ばね部材及び爪部材は、鋼のような、現在のワンウェイクラッチ機構について使用される従来の任意の材料にて提供することができる。

ステータ部材に対しアルミニウム金属材料が好ましいが、その他の非鉄金属材料を利用することもできる。これら材料は、ガスタービンエンジンのような高温のエンジンの用途にて一般に使用されるチタン、亜鉛、ニッケル及び超合金を含む。

ステータ部材３５２に対して利用することのできるプラスチック材料は、今日、高温及び高応力の用途にて使用されている任意の材料を含むことが好ましい。この材料は、高引張り強度及び撓み強度を有し、また、車又はエンジンの伝動装置にて一般に使用される液圧流体又はその他の流体の存在下にて構造上の一体性を備えるものであることを要する。

熱硬化性材料及び熱可塑性材料の双方が考えられる。ポリプロピレン、ポリエチレン（高密度であることが好ましい）、ナイロン及びポリ塩化ビニル（高分子量であることが好ましい）のような重合体を適当なプラスチック材料として考えることができる。当業者は、可塑剤、熱安定剤、フィラー、潤滑剤等を重合体に添加することにより色々な設計パラメータを調節し得ることが容易に理解されよう。また、プラスチック材料は、ガラス繊維等にて強化することもできる。最後に、その開示内容を参考として引用し、本明細書に含めた、米国特許第５，１２１，６８６号に開示されるように、デュロプラスト（Ｄｕｒｏｐｌａｓｔ）という商標名でも公知であるフェノール系樹脂プラスチックは、自動車のクラッチ組立体の製造に使用されており、また、本明細書に記載したステータ部材の製造にも適している。

クラッチ機構が係合することにより爪に作用する力、従って、ステータ部材にて空所の壁に加えられる力が、空所又はステータ部材を損傷させないことを確実にするため、空所の各々には、より硬い材料で出来た挿入体を提供することが可能である。このように、図３６乃至図３８に関して上述した型式の挿入部材を提供することができる。同様に、空所の壁は、図４３に破線３９２で示すように、より硬い被覆又は材料にてライニングすることができる。

非鉄のステータ部材を利用する好ましい実施の形態において、爪部材を係合方向に向けて偏倚させる機構として、すなわち、図４２乃至図４４に図示したＺ字形の板ばね部材の一つの代替例として、他のばね機構を利用することも可能である。この目的のため、図３乃至図７に示したように、１つ以上のガーターばね部材を利用することもできる。かかるばね部材と共に、図８乃至図１０に図示するように、凹所を有する対応する爪部材を利用してもよい。

本発明を実施する最良の形態を本明細書に詳細に記載したが、本発明の分野の当業者は、特許請求の範囲に記載した本発明を実施するため、色々な代替的な設計及び実施の形態が認識されよう。特許請求の範囲及び意義内に属するこれら実施の形態及び変形例の全ては、本明細書の範囲に包含されるものである。

本発明の１つの実施の形態によるワンウェイラチェットクラッチ組立体の図である。 図１に図示したクラッチ組立体の一部分の拡大図である。 ガータばね部材を利用する本発明の１つの代替的な実施の形態を示す分解図である。 図３の実施の形態の平面図である。 図４の線５-５に沿い且つ矢印の方向に見た図４の実施の形態の部分断面図である。 図４の線６−６に沿い且つ矢印の方向に見た図４の実施の形態の部分断面図である。 図４に図示したクラッチ組立体の実施の形態の一部分の拡大図である。 本発明のガータばね型式の第一の実施の形態と共に使用される爪部材の実施の形態を示す図である。 図８と別の実施の形態の爪部材を示す図である。 図８と別の実施の形態の爪部材を示す図である。 本発明のばね型式の第二の実施の形態と共に使用される爪部材の実施の形態を示す図である。 図１１と別の実施の形態の爪部材を示す図である。 本発明の更なる実施の形態を示す分解図である。 図１３の平面図である。 図１４の線１５−１５に沿い且つ矢印の方向に見た図１４のクラッチ組立体の部分断面図である。 図１４の線１６−１６に沿い且つ矢印の方向に見た図１４のクラッチ組立体の部分断面図である。 図１４に図示したクラッチ組立体の実施の形態における一部分の拡大図である。 本発明の別の実施の形態におけるリボンばねを示す図である。 図１８と別の実施の形態におけるリボンばねを示す図である。 本発明によるコイルばねの実施の形態の図である。 図１９のコイルばねの別の実施の形態の図である。 他の型式及び形態のばね部材を利用する本発明の更なる実施の形態の図である。 本発明の更なる実施の形態の図である。 本発明の更なる実施の形態の図である。 本発明の更なる実施の形態の図である。 本発明の更なる実施の形態の図である。 本発明の更なる実施の形態の図である。 本発明の更に別の実施の形態を示す図である。 本発明の更なる実施の形態の図である。 本発明の更なる実施の形態の図である。 本発明の更なる実施の形態の図である。 本発明の更なる実施の形態の図である。 本発明の更なる実施の形態の図である。図３３Ａは、本発明の更なる実施の形態の図である。 爪の空所がステータ／リアクタ組立体内に直接、組み込まれた、本発明の好ましい一つの実施の形態の図である。 図３４の線３５−３５に沿い且つ矢印の方向に見た、図３４の組立体の断面図である。 図３４及び図３５に図示した組立体の一つの代替的な実施の形態を示す図である。 図３６に図示した組立体の一部分の拡大図である。 図３６及び図３７に図示した実施の形態にて利用される補強部材の斜視図である。 爪部材に対する係合切欠きが軸部材上に直接、組み込まれた、本発明の一つの実施の形態の図である。 本発明と共に使用される爪及び空所部材の他の実施の形態を示す図である。 本発明の更に別の代替的な実施の形態を示す図である。 本発明の現在の好ましい実施の形態を示す図である。 本発明の現在の好ましい更に別の実施の形態を示す図である。 本発明の現在の好ましい更に別の実施の形態を示す図である。

Claims (4)

1. ワンウェイラチェットクラッチ機構において、
   複数の空所を有し、非鉄材料で出来たステータ部材と、
   複数の切欠きを有する内側レース部材と、
   １つが前記空所の各々に配置された複数の爪部材と、
   １つが、前記爪部材の各々を前記切欠きと係合する方向に向けて偏倚する複数のＺ字形のばね部材とを備える、ワンウェイラチェットクラッチ機構。
2. 請求項１のワンウェイラチェットクラッチ組立体において、前記Ｚ字形のばね部材が、その長さが前記ステータ部材の前記軸方向に向くように配置される、ワンウェイラチェットクラッチ組立体。
3. 請求項１のワンウェイラチェットクラッチ組立体において、爪部材が４つ、及び切欠きが１０個、設けられる、ワンウェイラチェットクラッチ組立体。
4. 請求項１から３までのいずれかによるワンウェイラチェットクラッチ組立体において、前記爪部材の各々が、該爪部材上にリッジを有し、前記空所の各々が前記リッジと合わさる対応する凹所を有し、前記爪部材の各々が、前記リッジに対して選択的に配置された質量中心を有し、前記外側レース部材が回転するとき、爪部材は、前記内側レース部材における前記切欠きに対する係合位置、離脱位置又は中立位置に向けて動くようにした、ワンウェイラチェットクラッチ組立体。

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