JPS648212B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、オーバーランニング部材をそれと同
心の別の部材に相対的に一回転方向に自由に回転
させ、反対方向への相対回転を阻止するようにな
つている一方向クラツチであつて、一連のローラ
がオーバーランニング部材に装着したケージ内に
保持されており、これらのローラが同心の部材の
半径線に対して一方向に傾斜しているオーバーラ
ンニング部材上のカム斜面と他方の部材の円筒面
との間の接触、係合準備位置に向つて移動して部
材間の相対回転方向の変化に応答するようになつ
ており、クラツチが前記ローラを前記準備位置に
向つて片寄せている付勢ばねを有する一方向クラ
ツチに関し、そのような一方向クラツチ自体は公
知である（例えば米国特許第20441997号）。

一方向クラツチは、或る回転部材（レース）を
別の部材に相対的に一方向にのみ自由に回転させ
たいときに使用され、一般的には、スプラグ要素
型かあるいはローラ型がある。スプラグ要素型で
は、両レース部材がスプラグ要素に円筒面を与え
るが、ローラ式では、内外いずれかのレースに切
削その他の手段で一連のカム斜面が形成してあ
る。一連のローラ（各カム斜面に１つあて）は１
つのケージ内に保持されており、このケージはカ
ム・レースに「結合」されている。すなわち、カ
ム・レースと一緒に回転するように拘束されてい
る。ケージには一連の付勢ばねが装着してあり、
これらのばねはそれぞれのローラをカム・レース
上のカム斜面の対応するものおよび他方のレース
（円筒形リングである）と接触、係合する準備位
置に連続的に押圧している。

外側カム設計の場合には、カム・レースが内側
リングをオーバーランニングしているとき、クラ
ツチは或る臨界速度以上で遠心力により離脱する
ことになる。すなわち、臨界速度以上で、ローラ
が充分な遠心力を受けて付勢ばねのばね力に打勝
ち、準備位置から斜面上方に移動し、内側リング
から離脱することになる。迅速なロツクアツプを
持つことが重要な用途では、たとえば、自動変速
機の固定子（リアクタ）では、臨界速度以上の速
度での動作が困難である。

内側カム設計の方が遠心力に関しては中立であ
るが、外側リングに相対的なオーバーランニング
内側カム・レースの或る高い臨界速度でさえ、カ
ム斜面がローラの充分な「アヘツド」（相対回転
変位方向）を与え、ローラの同様な離脱、高速不
安定性が生じる。

或る種の用途では、たとえば、始動モータのオ
ーバーランニング・クラツチでは、遠心力離脱は
オーバーランニング・モードでの摩擦を減らすの
で実際に望ましい。上記米国特許第2044197号は
このような用途に適したオーバーランニング式ク
ラツチに関するものであり、付勢ばねがローラに
直接に力をかけず、ローラを押圧するピボツト式
ブロツクに力をかけるようになつている。オーバ
ーランニング・モードでは、遠心力はばねに抗し
てブロツクを回動させ、ローラがカム斜面から動
くのを可能とする。これは、急速ロツクアツプを
必要とせず、摩擦を低減するためにクラツチが普
通オーバーランニング・モードにある始動モータ
用途では望ましいことである。一方、変速機は
種々の要件を持ち、クラツチは急速ロツクアツプ
応答性を持たなければならない。

本発明が基礎とする問題は外側レース型ローラ
式クラツチでの高速ローラ・ドリフトを防ぐこと
にあり、従来は、この問題があるがために、この
ようなクラツチを或る種の高速用途、たとえば、
自動変速機で使用することができなかつたのであ
る。

この問題を解決すべく、本発明による一方向ク
ラツチは、ばねの少なくともいくつかの片寄せ力
を調節する手段を包含し、該手段が回転している
オーバーランニング部材の遠心力に応答してそれ
ぞれのばねの片寄せ力を高め、それぞれのローラ
にかかるオーバーランニング部材誘起遠心力の影
響に反作用を与えると共に、両部材間の相対回転
方向の変化に迅速に応答すべくローラをそれらの
準備位置に保持し、それによつて、ローラを準備
位置から追い出しがちなオーバーランニング部材
をより高い速度で回転させ得るようにしたことを
特徴とする。

本発明による一方向クラツチは上述の遠心力離
脱問題を解決し、普通の臨界速度よりも高い速度
での用途でもローラ式一方向クラツチを可能とす
る。

本発明による一方向クラツチの特殊な実施例で
は、クラツチは普通の一連のケージ式ローラを有
し、さらに、一連の新規なばね取付ブロツクを包
含し、各ばね取付ブロツクはクラツチの半径線に
対して斜面の傾斜とは逆の方向に傾斜した案内軌
道によつてローラ・ケージに摺動自在に装着され
る。可動ブロツクに装着された普通の付勢ばねは
ローラに力を加え、それを外側レース上のカム斜
面および円筒内側レース・リングと接触、係合す
る準備位置に押圧する。高い相対回転速度では、
普通の設計ではローラを離脱させる可能性のある
遠心力は可動ばね取付ブロツクをカム斜面の方向
と逆のほぼ外向きの方向に軌道内で移動（摺動）
させ、ばねに一層大きな力を加えてローラが斜面
に沿つて斜面上方に移動するのを防ぐ。この力は
角回転速度に比例する。速度が高まると、遠心力
も高まるからである。したがつて、この一方向ク
ラツチを通常の臨界速度以上の速度で使用するこ
とが可能となり、ローラは、自動変速機などの用
途で必要な、自由回転状態からロツクアツプ状態
に迅速に転換する準備位置に保持される。ロー
ラ・クラツチ設計は普通であり、カム・レースと
内側リングの間の利用空間内に容易にはまり込
み、普通は低速で作動する。

本発明による一方向クラツチは、負荷がローラ
上に一層良好に分布させられるので、従来の一方
向クラツチよりも小型で軽量であり得る。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施例
を説明する。

まず第１図を参照して、ここには本発明による
ローラ式一方向クラツチが全体的に１０で示して
あり、このクラツチは同心に配置した円筒形内側
レース・リング１２と外側カム・レース１４とを
包含する。内側リング１２はローラ・クラツチ１
０のための円筒面１６を提供し、カム・レース１
４には一連のほぼのこ歯状のカム斜面１８が形成
してある。各カム斜面１８はクラツチ１０の半径
線Ｒに対して一方向に傾斜した比較的浅いローラ
係合面２０と、時に「フツク」と呼ばれる比較的
急な傾斜の面２２とを有する。

ローラ・クラツチ１０のいくつかの要素は普通
のものであり、一対の略環状の平行な側レール２
４がレース１４，１２間の略環状の空間に設けて
あり、これらの側レールのうち一方のみが図示し
てある。側レール２４は第２図に示す一連の円周
方向に間隔を置いて設けたクロスバー２６によつ
て平行に隔たつた状態に保持されている。クロス
バー２６は略Ｌ字形であり、半径方向の壁２８と
ほぼ円周方向の壁３０とを有し、この後者の壁３
０を貫いてスロツト３２が形成してある。これら
の要素の目的については後述する。第１図で最も
良くわかるように、壁２８の各端には耳３４が設
けてあり、これは側レール２４のスロツトを貫通
している。側レール２４はこの部分でスタンプ加
工され、かしめられて小さなくぼみ３６を形成し
てある。これにより、側レール２４はほぼ剛性の
ケージ組立体として一緒に保持される。側レール
２４の内周には円周方向に隔たつて対になつた内
向きの支持フランジ３８が形成してあり、外周に
は対応した対のクラツチ・カム面が形成してあ
る。このカム面は、各々、対応するカム斜面２０
よりもやや浅い角度で切削した比較的長い縁４０
とフツク２２と密着係合するバツクストツプ面４
２とを包含する。これらの構成はすべて普通のも
のである。オーバーランニング・モードでは、側
レール２４とクロスバー２６で形成するケージ組
立体は外側カム・レース１４と共に回転し、支持
フランジ３８の下方に形成された油膜上を介して
リング１２の面１６に乗つている。

一連のローラ４４ａ，４４ｂが側レール２４
間、そして、各カム傾斜面２０とリング面１６の
間に軸線方向に閉じ込められている。各ローラ４
４ａ，４４ｂは第２図のロツクアツプ・モードで
普通の要領で作動し、カム・レース１４が矢印方
向にリング１２に相対的に回転するのを阻止す
る。各ローラ４４ａはそれぞれのクロスバー２６
に対応し、それぞれの普通の付勢ばね（「テイツ
クラー」ばね）４６によつて片寄せられている。
この付勢ばねは一端にＵ字形のクリツプを有し、
このクリツプはスロツト３２を通して壁２８に係
合している。ばね４６の自由端には錠止タブ４８
が形成してあり、これは壁３０の下面と係合する
ようになつている。１つのばね４６が１つのロー
ラ４４ａを押圧し、それと上述の面と接触係合す
る準備位置に保持している。この準備位置におい
て、ローラ４４ａ，４４ｂはレース１２、１４間
の相対方向の変化に迅速に応答するように適切に
位置決めされている。

しかしながら、第３図でわかるように、外側カ
ム・レース１４が矢印で示すような逆方向におい
てリング１２に対してオーバーランニングすると
きには、ローラ４４ａは或る臨界速度で準備位置
から外れて動き、カム斜面２０を昇り、ばね４６
を圧縮しながらリング面１６との係合から外れる
ことになる。

ローラ・ドリフトと呼ばれるこの問題は、第
２，３図で最も良くわかるように、本発明による
速度補正ばね装着方式によつて解決される。各ロ
ーラ４４ｂは可動ばね取付ブロツク５０と対応し
ており、このブロツクは金属あるいはプラスチツ
ク材料のような任意の適当な材料で作つてあり、
ほぼ半径方向に貫通し、肩部５４を有する中央ス
ロツト５２が形成してある。ブロツク５０の各側
面には一対の案内軌道従動子５６が形成してあ
る。これらの案内軌道従動子５６は、半径線
「Ｒ」に対して逆方向に傾斜して側レール５４に
設けてある一対の対応した、より長い案内軌道ス
ロツト５８を貫いて突出している。案内軌道スロ
ツト５８は側レール２４を通して整合しており、
安定した案内手段となる。ばね４６と同様のテイ
ツクラーばね６０のＵ字形６２がスロツト５２内
にスナツプ嵌合しており、その自由端は肩部５４
と係合している。

ばね６０は、ローラ・クラツチ１０が第２図の
ロツクアツプ・モードにあるときにばね４６と同
様の要領で対応するローラ４４ｂを片寄せてい
る。しかしながら、第３図のオーバーランニン
グ・モードでは、可動ブロツク５０は、第３図の
隣接のローラ４４ａが離脱したと同じ方向でロー
ラ４４ｂをリング面１６から離脱させかねない同
じ遠心力の下で案内軌道従動子５６が案内軌道ス
ロツト５８内で移動するにつれてローラ４４ｂに
向つて波形方向外方および円周方向に摺動する。
その結果、ばね６０がさらにブロツク５０の移動
で圧縮され、それ相当に速度の増大と共にばね６
０の力を高め、ローラ４４ｂをカム斜面２０およ
びリング面１６と連続的に係合させ続け、急速ロ
ツクアツプのための適正な位置に保持する。こう
して、ローラ・クラツチ１０は通常の臨界速度よ
りも高い速度で作動することができ、従来可能で
あつた作動速度よりも高い速度を可能とする。

一つおきに配置されているローラ４４ｂのみが
本発明による取付ブロツク５０を備えており、こ
れはクラツチ全体をコンパクトにするということ
を考えて行なつた。クロスバー２６は剛性や他の
ばね装着の点にとつて必要であるが、原理的に
は、すべてのローラが本発明による取付ブロツク
を備えていてもよい。ただし、この場合、剛性ロ
ーラ保持ケージとして側レール２４を保持する別
の手段が必要である。

ばね取付ブロツク５０としては他の形状も可能
であり、ばね６０を別の方向でブロツク５０に装
着してもよい。また、案内軌道従動子５６および
案内軌道スロツト５８を逆にしてもよい。

さらに、カム斜面および案内軌道スロツトが互
いに反対の方向に傾斜しているならば、所望に応
じて、同じ設計を内側カム・ローラ・クラツチに
採用することもできる。

さらにまた、全体的な傾斜方向が同じであるな
らば、案内軌道スロツト５８および案内軌道従動
子５６を円弧形状としてもよい。この場合、ブロ
ツクが移動するときの付勢ばね６０の取付端の姿
勢（角度）の変化は小さくなり、これは或る種の
ばね寸法、形状にとつて望ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一方向クラツチの、カ
ム・レースと内側リングの間に閉じ込められたロ
ーラを利用した好ましい実施例の部分破断断片断
面図である。第２図は第１図の一部の拡大図であ
り、ロツクアツプ中のローラの位置を示す図であ
る。第３図は第２図と同様の図であり、臨界速度
よりも高い速度でのオーバーランニング・モード
でのローラとそれに対応するばね取付ブロツクの
位置を示す図である。 主要部分の符号の説明、１４……オーバーラン
ニング部材、１２……同心の別の部材、４４ａ，
４４ｂ……一連のローラ、１８……カム斜面、１
６……円筒面、４６，６０……付勢ばね、５０…
…一連の可動ばね取付ブロツク、２４……ケー
ジ、５６……案内軌道従動子、５８……案内軌
道、５０……調節手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ オーバーランニング部材をそれと同心の別の
   部材に相対的に一回転方向に自由に回転させ、反
   対方向への相対回転を阻止するようになつている
   一方向クラツチであつて、一連のローラがオーバ
   ーランニング部材に装着したケージ内に保持され
   ており、これらのローラが同心の部材の半径線に
   対して一方向に傾斜しているオーバーランニング
   部材上のカム斜面と他方の部材の円筒面との間の
   接触、係合準備位置に向つて移動して部材間の相
   対回転方向の変化に応答するようになつており、
   クラツチが前記ローラを前記準備位置に向つて片
   寄せている付勢ばねを有する一方向クラツチにお
   いて、 前記ばねの少なくともいくつかの片寄せ力を調
   節する手段を包含し、該手段が回転しているオー
   バーランニング部材の遠心力に応答してそれぞれ
   のばねの片寄せ力を高め、それぞれのローラにか
   かるオーバーランニング部材誘起遠心力の影響に
   反作用を与えると共に、両部材間の相対回転方向
   の変化に迅速に応答すべくローラをそれらの準備
   位置に保持し、それによつて、ローラを準備位置
   から追い出しがちなオーバーランニング部材をよ
   り高い速度で回転させ得るようにしたことを特徴
   とする一方向クラツチ。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の一方向クラツチ
   であつて、 前記オーバーランニング部材が第１部材を包含
   し、他方の部材が第２部材を包含し、前記第１部
   材のカム斜面と前記第２部材の円筒面とがそれら
   の間に前記ローラを閉じ込めており、前記付勢ば
   ねがそれぞれのカム斜面と円筒面とに係合する方
   向に前記ローラを片寄せるように作用する一方向
   クラツチにおいて、前記ばねの少なくともいずれ
   かの片寄せ力を調節する手段が、一連の可動ばね
   取付ブロツクを包含し、各ブロツクが対応する付
   勢ばねの一端を保持し、該付勢ばねの反対端がそ
   れぞれのローラを係合位置に向つて片寄せ、ケー
   ジおよび取付ブロツクのうちの一方に設けた少な
   くとも１つの案内軌道がカム斜面に対して逆の方
   向に傾斜しており、ケージおよび取付ブロツクの
   内の他方に設けた案内軌道従動子が対応する案内
   軌道との協働関係において延在しており、自由に
   回転する第１部材の遠心力に応答して取付ブロツ
   クを移動させるようになつており、それによつ
   て、ブロツクの移動がオーバーランニング部材の
   回転速度の増大に応答して付勢ばねをより大きい
   程度に圧縮し、同じ遠心力に応答してそれぞれの
   ローラがカム斜面に沿つて移動し、円筒面との係
   合から外れるのを防ぐに充分な力を発生させ、ロ
   ーラを正しい係合位置に保持して前記部材の逆方
   向への相対回転を阻止し、調節手段によつて、ロ
   ーラの離脱を生じさせる速度でオーバーランニン
   グ部材を自由に回転させるようになつていること
   を特徴とする一方向クラツチ。