JP2009210096A - ローラ型ワンウェイクラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 アコーデオンスプリングと外輪との相対位置の変動をなくし、アコーデオンスプリングが外輪内径部や保持器外径部または、内輪軌道面と摺擦せず、擦れによる摩耗や折損を防止し、アコーデオンスプリングの作動中の動きが安定したローラ型ワンウェイクラッチを提供する。
【解決手段】 ローラ型ワンウェイクラッチは、内面にカム面を有するポケットが形成された外輪と、外輪に対して半径方向内径側に離間され、相対回転自在に同心状に配置され、環状の外周軌道面を有する内輪と、ポケットに配置され、カム面に係合し、外輪と内輪との間でトルクを伝達する複数のローラと、ポケットに配置され、ローラをカム面との係合方向に付勢するアコーデオンスプリングと、
を含み、アコーデオンスプリングの一端は、外輪の軸方向端面に固着されていることを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば自動車や産業機械などの駆動装置内でトルク伝達、バックストップ等の部品として使用されるローラ型ワンウェイクラッチに関するものである。

一般に、ローラ型ワンウェイクラッチは、外輪と、外輪と同心に配置される内輪と、内輪の外周面と外輪の内周カム面との間に配され、トルクを伝達する複数のローラと、ローラの空転側に接するスプリングなどから成っている。

このような構成において、ワンウェイクラッチはローラとカム面とで構成されるカム機構により、外輪に対して内輪を一方向のみに回転するようにしている。すなわち内輪は外輪に対して一方向で空転し、その逆方向でのみカム機構を介して外輪に回転トルクを与える構成となっている。

一般に、ローラ型ワンウェイクラッチは、確実な噛み合わせを得るため、トルク伝達部材であるローラや、それを付勢するスプリングなどが外輪または内輪に設けたポケットに配置されている。

特に、二輪車用のローラ型ワンウェイクラッチにおいてはローラ数が少ない（例えば３個または６個）ため、各々のローラを確実に噛み合わせないと設計トルク容量が確保できなくなる恐れがある。このため、ローラを付勢するスプリングの作動が安定していることが重要である。

特許文献１では、ローラやスプリングが外輪の内周側に脱落しないように、ポケットに保持部を設けている。しかしながら、スプリングが外輪に固着されていることは示していない。

この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
特開２００３−１７２３７７号公報

アコーデオンスプリングを外輪に対して保持させただけでは、アコーデオンスプリングと外輪との相対位置が決まらず、外輪内径部や保持器外径部または、内輪軌道面と摺擦することで、擦れによる摩耗や折損が生じる。また、スプリングの作動中の動きが安定せずスムーズな動きが難しいという問題があった。

そこで、本発明の目的は、アコーデオンスプリングと外輪との相対位置の変動をなくし、アコーデオンスプリングが外輪内径部や保持器外径部または、内輪軌道面と摺擦せず、擦れによる摩耗や折損を防止し、アコーデオンスプリングの作動中の動きが安定したローラ型ワンウェイクラッチを提供することである。

上記目的を達成するため、本願発明のローラ型ワンウェイクラッチ は、
内面にカム面を有するポケットが形成された外輪と、
外輪に対して半径方向内径側に離間され、相対回転自在に同心状に配置され、環状の外周軌道面を有する内輪と、
ポケットに配置され、カム面に係合し、外輪と内輪との間でトルクを伝達する複数のローラと、
ポケットに配置され、ローラをカム面との係合方向に付勢するアコーデオンスプリングと、
を含み、アコーデオンスプリングの一端は、外輪の軸方向端面に固着されていることを特徴としている。

また、アコーデオンスプリングは、軸方向に折り曲げられていることを特徴としている。

更に、アコーデオンスプリングの一端は、溶接により外輪の軸方向端面に固着されていることを特徴としている。

また、アコーデオンスプリングの一端は、スポット溶接により外輪の軸方向端面に固着されていることを特徴としている。

アコーデオンスプリングの一端は、接着により外輪の軸方向端面に固着されていることを特徴としている。

アコーデオンスプリングの一端は、ハンダ付けにより外輪の軸方向端面に固着されていることを特徴としている。

ローラ型ワンウェイクラッチは、円筒部と、円筒部から外径方向へ延在するフランジ部を備え、円筒部に設けられ複数のローラを保持する窓を有する保持器を含み、円筒部の軸方向の一端部には外径方向へ延在するフランジ部が設けられていることを特徴としている。

外輪の内周面の軸方向の縁部に環状の段部が設けられ、段部に保持器のフランジ部が係合している。

本発明のローラ型ワンウェイクラッチによれば、次のような効果が得られる。
アコーデオンスプリングが外輪に固着しているため、アコーデオンスプリングの外輪との相対位置の変動がなくなるため、外輪内径部や保持器外径部または、内輪軌道面との擦れによる摩耗や折損の防止が可能となる。

また、アコーデオンスプリングの作動中の動きが、外輪や保持器に影響されず、安定したスムーズな動きが可能となる。それにより、ローラの噛み合い性が向上する。

外輪の内周面の軸方向の縁部に、保持器のフランジ部が係合する環状の段部が設けられているため、フランジ部の厚さ分だけ外輪の軸方向長を小さくする必要がないので、外輪の軸方向長が確保できる。

また、ローラやスプリングの軸方向及び径方向への脱落を防止できるので、二輪車などの振動の大きい環境条件においても全てのローラが確実に噛み合う。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。尚、以下説明する実施例は例示として本発明を示しているに過ぎず、その他の変更が可能なことは言うまでもない。

第１実施例

図１は、本発明の第１実施例のローラ型ワンウェイクラッチを示す正面図であり、図２は、図１の軸方向断面図である。図２においては、内輪２を仮想線で示している。

図１及び図２は、ローラが噛み合う前の状態、すなわちワンウェイクラッチがロックしていない空転状態を示している。本実施例の場合、内輪２が空転している。

図１に示すように、ローラ型ワンウェイクラッチ３０は、カム面１２を有する凹部として形成されたポケット４を内周に備えた環状の外輪１と、外輪１に対して半径方向内径側に離間され、相対回転自在に同心状に配置され、環状の外周軌道面１１を有する内輪２（図２に想像線で図示）と、ポケット４内に配置されて内輪２の外周軌道面１１とカム面１２との間でトルクを伝達する複数のローラ３を含んでいる。

外輪１の内径側に設けられるポケット４は、円周方向等配に３箇所設けられている。また、外輪１を不図示の出入力部材などに固定するために用いられ、軸方向に貫通する段付きボルト孔８も円周方向等分に３箇所設けられている。図１に示すように、ポケット４とボルト孔８とは等間隔で交互に配置されている。また、ポケット４の数は、トルクの大きさに応じて、例えば、３乃至６個などの複数個の設定が可能であることは言うまでもない。

図１に示すように、ローラ型ワンウェイクラッチ３０は、ポケット４に配置され、ローラ３をカム面１２との係合方向に付勢するアコーデオンスプリング５を備えている。

アコーデオンスプリング５の一方の端部、すなわちタブ１５は、図１に示すように外輪１の軸方向端面２１に固着されている。また、アコーデオンスプリング５の他方の端部は、図５に示すように、タブ１６としてローラ３の軸方向の端面と保持器６のフランジ部１７との間に挟持されている。このように構成したため、スプリング５自体が外輪１に対して固定状態に支持されると同時に、タブ１６によりローラ３が軸方向に脱落するのが防止できる。

アコーデオンスプリング５は、図８に示すようにアコーデオンスプリング５の軸方向に折り曲げられた蛇腹状の形態をした蛇腹部２２を備えている。蛇腹部２２は伸縮自在であり、ローラ３がカム面１２と係合するようにローラ３に付勢力を付与している。

アコーデオンスプリング５のタブ１５は、溶接、スポット溶接、接着、ハンダ付け等により外輪１の軸方向端面２１に固着されている。その他の固着方法も可能である。

アコーデオンスプリング５が外輪１の軸方向端面２１に固着しているため、アコーデオンスプリング５と外輪１との相対位置の変動がほとんどなくなる。このため、外輪内径部や保持器外径部または、内輪軌道面との擦れによる摩耗や折損の防止が可能となる。

また、アコーデオンスプリング５の作動中の動きが、外輪１や保持器６に影響されず、安定したスムーズな動きが可能となる。それにより、ローラの噛み合い性が向上する。

第２実施例

図４は、本発明の第２実施例のローラ型ワンウェイクラッチを示す正面図であり、図５は、図４の裏側より見た正面図である。また、図６は、図５のＢ−Ｂ線に沿った軸方向断面図である。第２実施例では、外輪１の内径側に保持器６を設けている。

図４乃至図６は、ローラがカム面に噛み合っている状態、すなわちワンウェイクラッチが高負荷の下で噛み合い、ロックしている状態を示している。

図４及び図５に示すように、ワンウェイクラッチ３０は、ローラ３を保持する保持器６を備え、保持器６は、円筒部１０と、円筒部１０の軸方向一端部から外径方向へ延在する環状のフランジ部１７を備えている。また、保持器６は、ローラ３の数に対応して、径方向に貫通した窓１８を有する。尚、図５では、フランジ部１７は、ポケット４が見えるように一部破断して示している。

保持器６の円筒部１０に設けられた窓１８は、径方向に貫通しているが、軸方向では、フランジ部１７側も、フランジ部１７と対向する端部１９側でも閉じられている。すなわち、ローラ３は、ほぼ矩形の窓１８内に着座し、窓１８の４つの辺に支持される。窓１８とローラ３との関係を示すため、図１（後述の図４においても）においては、図中一番上の窓１８は、端部１９を破断して示している。

ローラ３は、軸方向の一端をアコーデオンスプリング５のタブ１６と窓１８の一辺により、また他端を窓１８の一辺で支持されているため、軸方向の脱落が防止されている。この際、タブ１６に突起等を設けローラ３の軸方向の端面を僅かに押圧するようにすると、ローラ３が窓１８内により確実に保持される。

図５及び図６に示すように、外輪１の内周面の軸方向の縁部に環状の段部１３が設けられ、段部１３に保持器６のフランジ部１７が係合している。段部１３の軸方向深さは、フランジ部１７の厚さより僅かに大きく、フランジ部１７が段部１３に係合すると、外輪１の軸方向の端面（軸方向端面２１と反対側の端面）とフランジ部１７の軸方向の端面は面一の関係になる。また、段部１３の外径は、保持器６のフランジ部１７の外径より僅かに大きく、フランジ部１７は所定のクリアランスで段部１３に係合している。

このため、フランジ部１７の厚さ分だけ外輪１の軸方向長を小さくする必要がなくなるので、外輪１の軸方向長が十分確保でき、カム面１２とローラ３の噛み合いしろに余裕ができる。更に、外輪１のカム面１２側の剛性を変えずに、軸長を短くすることができる。

図１乃至図３の空転状態から、クラッチを作動させる負荷がかかると、アコーデオンスプリング５に付勢されたローラ３がポケット４のカム面１２に係合する。このとき、ローラ３の周方向への変位に伴って保持器６がローラ３と連れ回る。このため窓１８もローラ３と共に移動する。

このとき、ローラ３は、軸方向の一端面をアコーデオンスプリング５のタブ１６で、また他端面を窓１８で支持されているので、軸方向に脱落することなく安定して作動できる。

ローラ３はカム面１２に噛み合うと同時に、窓１８から内径側に僅かに突出した周面で、内輪２の外周面に噛み合う。従って、ローラ３を介して外輪１と内輪２とは回転をロックされる。

上述のように、保持器６には回転止めを設けず、自由に回動させる構造にすることにより、ローラ３自身で保持器６を動かし、保持器６の窓１８の幅以上にローラ３を動かすことができる。

図４及び図６に示すように、本実施例においても、ローラ型ワンウェイクラッチ３０は、ポケット４に配置され、ローラ３をカム面１２との係合方向に付勢するアコーデオンスプリング５を備えている。

第１実施例と同様に、アコーデオンスプリング５の一方の端部、すなわちタブ１５は、図４に示すように外輪１の軸方向端面２１に固着され、他方の端部、すなわちタブ１６は、図５に示すようにローラ３の軸方向の端面と保持器６のフランジ部１７との間に挟持されている。このように構成したため、アコーデオンスプリング５自体が外輪１に対して固定状態に支持され、外輪１との相対位置の変動が減少できると同時に、タブ１６によりローラ３が軸方向に脱落するのが防止できる。

第２実施例によれば、第１実施例と同様に、アコーデオンスプリングにが外輪に固着しているため、アコーデオンスプリングの外輪との相対位置の変動がなくなるため、外輪内径部や保持器外径部または、内輪軌道面との擦れによる摩耗や折損の防止が可能となる。

また、アコーデオンスプリングの作動中の動きが、外輪や保持器に影響されず、安定したスムーズな動きが可能となる。それにより、ローラの噛み合い性が向上する。

また、上記効果に併せて、外輪の内周面の軸方向の縁部に、保持器のフランジ部が係合する環状の段部が設けられているため、フランジ部の厚さ分だけ外輪の軸方向長を小さくする必要がないので、外輪の軸方向長が確保できる。

また、ローラやスプリングの軸方向及び径方向への脱落を防止できるので、二輪車などの振動の大きい環境条件においても全てのローラが確実に噛み合う。

図７に示すように、保持器６の窓１８の周方向幅Ｗは、ローラ３の直径Ｒよりも小さくなっているので、ローラ３は窓１８の上に着座できる。前述のように、保持器６は、外輪１及び内輪２に固定されていないため、自由に回動できるが、窓１８にローラ３が嵌合しているため、ローラ３がポケット４内で変位するとそれに連れて、保持器６も回動する。

図８は、図７を内径側から見た部分側面図である。アコーデオンスプリング５は、蛇腹状になった本体部２０からほぼ直角に曲げられたタブ１５を有し、このタブ１５は外輪１の軸方向の一端面に係合している。また、タブ１５と反対側の端部には、本体部２０からほぼ直角に曲げられたタブ１６が設けられ、ローラ３の軸方向の一端面に係合している。

ローラ３に係合するタブ１６は、ローラ３の軸方向端面と保持器６のフランジ部１７との間に挟持されている。従って、タブ１６はローラ３を軸方向で保持することができる。このように、アコーデオンスプリング５が固定状態になるため、ポケット４内でふらつくことがなくなり、アコーデオンスプリング５の摩耗防止が実現できる。

図９乃至図１１は、ローラ型ワンウェイクラッチの作動を説明するための部分正面図であり、図９は、内輪の空転時の状態、図１０は、内輪が空転から逆転に移る間の状態、図１１は、内輪が逆転した状態を示している。

図９において、内輪２は、矢印方向へ回転（空転）している。このとき、内輪２の回転によって、保持器６の窓１８と共に、ポケット４内でアコーデオンスプリング５側に移動している。すなわち、保持器６と共に内輪２の回転方向に連れ回るため、ローラ３は図示のように矢印方向に自転しながら、アコーデオンスプリング５の付勢力に抗して、図中左側に変位している。

図１０は、内輪２が逆転に転じる前、矢印方向への回転（空転）の速度が減少し、ローラ３を図中左方向に変位させる力が減少した状態を示している。この状態では、ローラ３は、アコーデオンスプリング５の付勢力により、カム面１２側に変位するが、カム面１２と係合することはない。

内輪２が、図９及び１０の反対方向（図１１の矢印方向）へ回転を始めると、ローラ３に対する負荷がなくなり、ローラ３は、アコーデオンスプリング５の付勢力と、内輪２の逆転に伴って連れ回る保持器６の窓１８の変位により、カム面１２と係合する位置に変位する。この状態を示すのが図１１である。このとき、ローラ３は、保持器６と共に内輪２の回転に連れ回り、図示のような方向に自転しようとするため、カム面１２との係合が確実になる。

図１１に示す噛み合い高負荷状態では、内輪２の回転は、ローラ３とカム面１２との噛み合いにより、外輪１に伝達される。すなわち、内輪２と外輪１とが一体となって、矢印方向に回転をすることになる。

本発明は、自動車や産業機械などの駆動装置内でトルク伝達、バックストップ等の部品として使用されるが、特に二輪乗用車に用いると効果が大きい。

図１は、本発明の第１実施例のローラ型ワンウェイクラッチを示す正面図であり、噛み合い前の状態を示している。 図２は、図１の軸方向断面図である。 図３は、本発明の第２実施例のローラ型ワンウェイクラッチを示す正面図であり、噛み合い前の状態を示している。 図４は、本発明の第２実施例のローラ型ワンウェイクラッチを示す正面図である。 図５は、図４の裏側より見た正面図である。 図６は、図５のＢ−Ｂ線に沿った軸方向断面図である。 図７は、内輪が装着される前のローラ型ワンウェイクラッチの部分正面図である。 図８は、図７を内径側から見た部分側面図である。 図９は、ローラ型ワンウェイクラッチの作動を説明するための部分正面図であり、内輪の空転時を示している。 図１０は、ローラ型ワンウェイクラッチの作動を説明するための部分正面図であり、内輪が空転から逆転に移る間を示している。 図１１は、ローラ型ワンウェイクラッチの作動を説明するための部分正面図であり、内輪が逆転した状態を示している。

符号の説明

１ 外輪
２ 内輪
３ ローラ
４ ポケット
５ アコーデオンスプリング
６ 保持器
１２ カム面
１５ タブ
１６ タブ
２１ 軸方向端面
２２ 蛇腹部
３０ ローラ型ワンウェイクラッチ

Claims (8)

1. 内面にカム面を有するポケットが形成された外輪と、
   前記外輪に対して半径方向内径側に離間され、相対回転自在に同心状に配置され、環状の外周軌道面を有する内輪と、
   前記ポケットに配置され、前記カム面に係合し、前記外輪と前記内輪との間でトルクを伝達する複数のローラと、
   前記ポケットに配置され、前記ローラを前記カム面との係合方向に付勢するアコーデオンスプリングと、
   を含み、前記アコーデオンスプリングの一端は、前記外輪の軸方向端面に固着されていることを特徴とするローラ型ワンウェイクラッチ。
2. 前記アコーデオンスプリングは、軸方向に折り曲げられていることを特徴とする請求項１に記載のローラ型ワンウェイクラッチ。
3. 前記アコーデオンスプリングの前記一端は、溶接により前記外輪の軸方向端面に固着されていることを特徴とする請求項１または２に記載のローラ型ワンウェイクラッチ。
4. 前記アコーデオンスプリングの前記一端は、スポット溶接により前記外輪の軸方向端面に固着されていることを特徴とする請求項３に記載のローラ型ワンウェイクラッチ。
5. 前記アコーデオンスプリングの前記一端は、接着により前記外輪の軸方向端面に固着されていることを特徴とする請求項１または２に記載のローラ型ワンウェイクラッチ。
6. 前記アコーデオンスプリングの前記一端は、ハンダ付けにより前記外輪の軸方向端面に固着されていることを特徴とする請求項１または２に記載のローラ型ワンウェイクラッチ。
7. 前記ローラ型ワンウェイクラッチは、円筒部と、前記円筒部から外径方向へ延在するフランジ部を備え、前記円筒部に設けられ前記複数のローラを保持する窓を有する保持器を含み、前記円筒部の軸方向の一端部には外径方向へ延在するフランジ部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のローラ型ワンウェイクラッチ。
8. 前記外輪の内周面の軸方向の縁部に環状の段部が設けられ、前記段部に前記保持器の前記フランジ部が係合することを特徴とする請求項７に記載のローラ型ワンウェイクラッチ。

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