JP5555786B1 - 一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】トルクを十分に伝達することのできる一方向クラッチを提供する。
【解決手段】外輪２は、第１及び第２取付孔２１ａ、２１ｂ、並びに第１及び第２ポケット部２２ａ、２２ｂを有する。第１ポケット部２２ａには、第１ローラ３ａと第１コイルスプリング４ａが収容され、第２ポケット部２２ｂには、第２ローラ３ｂ及び第２コイルスプリング４ｂ収容される。第１及び第２ポケット部２２ａ、２２ｂは、カム面２２３ａ、２２３ｂを有する。第１取付孔２１ａ、第１ポケット部２２ａ、第２ポケット部２２ｂ、及び第２取付孔２１ｂは、第２周方向において、この順で配置される。第１取付孔２１ａと第１ローラ３ａとの距離は、第２取付孔２１ｂと第２ローラ３ｂとの距離よりも短い。第２ポケット部２２ｂのカム面２２３ｂは、第１ポケット部２２ａのカム面２２３ａよりも周方向長さが長い。
【選択図】図４

Description

本発明は、一方向クラッチに関するものである。

一方向クラッチは、第１回転体と第２回転体との間でトルクを所定の回転方向のみ伝達するクラッチである。例えば特許文献１に開示された一方向クラッチは、外輪と、複数のローラと、複数のスプリングとを備える。外輪は、第１回転体の外周側に配置されるとともに、第２回転体に取り付けられる。外輪は周方向に所定間隔をおいて複数の取付部が形成され、この取付部を用いて外輪が第２回転体に取り付けられる。また、外輪はカム面を有する複数のポケット部を有する。各ポケット部には、ローラ及びスプリングが収容される。スプリングは、ローラを第１周方向側に付勢する。

このように構成される一方向クラッチは、第１回転体が第１周方向に回転すると、ローラがカム面と第１回転体の外周面との間に挟み込まれてローラとカム面との接触面圧が高くなり、第１回転体のトルクがローラを介して外輪に伝達される。また、第１回転体が第２周方向に回転すると、カム面と第１回転体の外周面との間にローラが挟み込まれた状態が解除されてローラとカム面との接触面圧が低くなり、第１回転体のトルクは外輪に伝達されない。

特許第４５４０９１９号公報

上述した特許文献１のように構成される一方向クラッチは、隣接する取付部間において複数のポケット部を有する。このような構成の一方向クラッチにおいて、第１回転体から外輪へトルクが十分に伝達されないという問題があった。

本発明の課題は、トルクを十分に伝達することのできる一方向クラッチを提供することにある。

（１）発明者は、鋭意研究を行った結果、ローラがポケット部の外周側壁面を押圧することによってポケット部が外周側に膨らむように変形し、この変形が原因でトルクが十分に伝達されていないことを見出した。すなわち、ポケット部が外周側に膨らむように変形すると、ローラは、カム面と第１回転体の外周面との間において十分な接触面圧で挟み込まれない状態で、ポケット部の第１周方向側壁面に到達してしまう。これにより、第１回転体と外輪との間で十分にトルクが伝達されず、ひいては第１回転体と第２回転体との間でも十分にトルクが伝達されない。そして、このことは、取付部から離れた位置に配置されたローラを収容するポケット部ほど変形が多いために起こりやすい。このため、取付部からの距離が近い位置に配置されたローラでは十分にトルクを伝達しているにもかかわらず、取付部からの距離が遠い位置に配置されたローラでは十分にトルクを伝達できておらず、このために第１回転体と第２回転体との間で十分にトルクが伝達できていないという問題があった。

そこで、本発明の第１側面に係る一方向クラッチは、以下のような構成とすることにより、上述した課題を解決する。すなわち、本発明の第１側面に係る一方向クラッチは、第１回転体と第２回転体との間でトルクを伝達するための一方向クラッチであって、外輪、第１及び第２ローラ、並びに第１及び第２弾性部材を備える。外輪は、第１回転体の外周側に配置され、第１及び第２取付部、並びに第１及び第２ポケット部を有する。第１及び第２取付部は、外輪を第２回転体に取り付けるために周方向に所定間隔をおいて形成される。第１及び第２ポケット部は、第１取付部と第２取付部との間において内周縁から外周側に窪むように形成される。第１ローラは第１ポケット部に収容され、第２ローラは第２ポケット部に収容される。第１弾性部材は第１ポケット部内に収容されて第１ローラを第１周方向側に付勢し、第２弾性部材は第２ポケット部内に収容されて第２ローラを第１周方向側に付勢する。第１及び第２ポケット部は、第１回転体の外周面との間で第１又は第２ローラを挟み込むカム面を有する。第１取付部、第１ポケット部、第２ポケット部、及び第２取付部は、周方向において、この順で配置される。第１取付部と第１ローラとの距離は、第２取付部と第２ローラとの距離よりも短い。第２ポケット部のカム面は、第１ポケット部のカム面よりも周方向長さが長い。

この構成によれば、第１ポケット部よりも変形量の大きい第２ポケット部のカム面の周方向長さを第１ポケット部のカム面よりも長くするため、第１ローラが充分にトルクを伝達しているにもかかわらず、第２ローラが充分にトルクを伝達していないといった問題をを解消することができる。すなわち、第１ローラと第１ポケット部のカム面との接触面圧を十分に高くすることができるとともに、第２ローラと第２ポケット部のカム面との接触面圧も十分に高くすることができる。したがって、第１回転体と第２回転体との間でトルクを十分に伝達することができる。また、第１ポケット部のカム面と第２ポケット部のカム面との両方の周方向長さを長くするのではなく、第２ポケット部のカム面のみ周方向長さを長くするため、外輪の剛性を必要以上に低下させることがない。なお、第１取付部と第２取付部との間には、少なくとも第１ポケット部と第２ポケット部との２つのポケット部が形成されていればよく、３つ以上のポケット部が形成されていてもよい。

（２）好ましくは、第１取付部、第１ポケット部、第２ポケット部、及び第２取付部は、第２周方向に向かってこの順で配置される。

（３）本発明の第２側面に係る一方向クラッチは、第１回転体と第２回転体との間でトルクを伝達するための一方向クラッチであって、外輪、ローラ、及び弾性部材を備える。外輪は、第１回転体の外周側に配置され、第１及び第２取付部と、複数のポケット部とを有する。第１及び第２取付部は、外輪を第２回転体に取り付けるために周方向に所定間隔をおいて形成される。各ポケット部は、第１取付部と第２取付部との間において内周縁から外周側に窪むように形成される。各ポケット部内にはローラ及び弾性部材が一つずつ収容される。弾性部材は、ローラを第１周方向側に付勢する。ポケット部は、第１回転体の外周面との間でローラを挟み込むカム面を有する。第１取付部及び第２取付部のうち近い方の取付部との距離が長いローラを収容するポケットほど、カム面の周方向長さが長い。

本発明によれば、トルクを十分に伝達することのできる一方向クラッチを提供することにある。

一方向クラッチの正面図。 図１のＡ−Ａ線断面図。 ポケット部の詳細を示す拡大図。 外輪における取付部間の詳細を示す拡大図。 変形例１に係る一方向クラッチの正面図。

以下、本発明に係る一方向クラッチの実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は一方向クラッチの正面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。なお、以下の説明において、図１、図３、及び図４の反時計回り方向を「第１周方向」、図１の時計回り方向を「第２周方向」とする。また、以下の説明において、「径方向」とは外輪の径方向を意味し、「周方向」とは外輪の周方向を意味する。

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る。図１に示すように、一方向クラッチ１は、外輪２、６つのローラ３、６つのコイルスプリング（弾性部材の一例）４を備える。また、図２に示すように、この一方向クラッチ１は、外輪２の軸方向の一方側の側面を覆うプレート５と、外輪２の軸方向の他方側の側面を覆うカバー６とを備える。なお、図１では、説明の便宜上、プレート５及びカバー６の記載を省略する。

図１に示すように、外輪２は、軸部材（第１回転体の一例）１０の外周に装着され、軸部材１０からローラ３を介してトルクが伝達される環状の部材である。外輪２は、３個の取付孔（取付部の一例）２１が形成される。この各取付孔２１は、外輪２を駆動系の他の部材（第２回転体の一例）に取り付けるために使用するリベット又はネジなどの締結部材を保持するための孔である。各取付孔２１は、周方向において等間隔に配置され、また、同一円周上に配置される。なお、各取付孔２１が配置される円周の中心位置は外輪２の中心位置と同じである。

また、外輪２は、内周側に６つのポケット部２２を有する。隣り合う２つの取付孔２１の間において、ポケット部２２は２つずつ形成される。図３は、ポケット部の詳細を示す拡大図である。図３に示すように、ポケット部２２は、外輪２の内周端部において、内周縁から外周側に凹むように設けられる。

ポケット部２２は、周方向において対向する第１周方向側壁面２２１及び第２周方向側壁面２２２を有する。第１周方向側壁面２２１はポケット部２２の第１周方向側の面を画定し、第２周方向側壁面はポケット部２２の第２周方向側の面を画定する。また、ポケット部２２は、外周側壁面の一部としてカム面２２３を有する。カム面２２３は、軸部材１０の外周面との間でローラ３を挟み込む。カム面２２３は、第１周方向側に行くにつれて、このカム面２２３と軸部材１０の外周面との間で画定される径方向長さｒが短くなるように形成される。この径方向長さｒは、カム面２２３の第２周方向側端部ではローラ３の直径以上であり、第１周方向側端部ではローラ３の直径未満である。

また、ポケット部２２は、外周側壁面の一部として周壁面２２４を有する。この周壁面２２４とカム面２２３とによって、ポケット部２２の外周側の面を画定する。なお、ポケット部２２の内周側の面は、軸部材１０の外周面によって画定する。周壁面２２４と第２周方向側壁面２２２とによって、コイルスプリング４を収容するスペースが形成される。周壁面２２４は、カム面２２３よりも軸部材１０に近い位置に配置される。周壁面２２４と軸部材１０との間の径方向長さｒはローラ３の直径よりもかなり小さいため、ローラ３が周壁面２２４と軸部材１０との間のスペースに移動することはない。

図４は、外輪における隣り合う取付孔間の詳細を示す図である。図４に示すように、ある隣り合う２つの取付孔２１を抜き出し、第１周方向側の取付孔２１を第１取付孔２１ａとし、第２周方向側の取付孔２１を第２取付孔２１ｂとする。第１取付孔２１ａと第２取付孔２１ｂとの間には２つのポケット部２２が形成される。第１取付孔２１ａ側のポケット部２２を第１ポケット部２２ａとし、第２取付孔２１ｂ側のポケット部２２を第２ポケット部２２ｂとする。すなわち、第２周方向に向かって、第１取付孔２１ａ、第１ポケット部２２ａ、第２ポケット部２２ｂ、第２取付孔２１ｂの順で配置される。第１ポケット部２２ａ内に収容されるローラ３を第１ローラ３ａとし、第２ポケット部２２ｂ内に収容されるローラ３を第２ローラ３ｂとする。また、第１ポケット部２２ａ内に収容されるコイルスプリング４を第１コイルスプリング４ａとし、第２ポケット部２２ｂ内に収容されるコイルスプリング４を第２コイルスプリング４ｂとする。

外輪２と同心円の同一円周上における、第１取付孔２１ａの中心と第１ローラ３ａの中心との周方向長さＬ１は、第２取付孔２１ｂの中心と第２ローラ３ｂの中心との周方向長さＬ２よりも小さい。すなわち、第１取付孔２１ａの中心を通る径方向の直線と、第１ローラ３ａの中心を通る径方向の直線とがなす角度α１は、第２取付孔２１ｂの中心を通る径方向の直線と、第２ローラ３の中心を通る径方向の直線とがなす角度α２よりも小さい。

第２ポケット部２２ｂのカム面２２３ｂは、第１ポケット部２２ａのカム面２２３ａよりも、周方向の長さが長い。具体的には、第１ポケット部２２ａの第１周方向側壁面２２１ａの位置を第１周方向側にシフトさせ、その分だけ第１ポケット部２２ａのカム面２２３ａを第１周方向側に延ばすと、第２ポケット部２２ｂと同じ形状になる。すなわち、第２ローラ３ｂと第２ポケット部２２ｂの第１周方向側壁面２２１ｂとの間の周方向長さは、第１ローラ３ａと第１ポケット部２２ａの第１周方向側壁面２２１ａとの間の周方向長さよりも長い。なお、図４の第２ポケット部２２ｂ内において、第１ポケット部２２ａの第１周方向側壁面２２１ａの位置を参考のために二点鎖線で記載している。第２ポケット部２２ｂのカム面２２３ｂは、第１ポケット部２２ａのカム面２２３ａよりも、０．３〜１．０ｍｍ程度、周方向の長さを長くすることが好ましい。この結果、第２ポケット部２２ｂのカム面２２３ｂの第１周方向側端部と軸部材１０の外周面との間における径方向長さｒは、第１ポケット部２２ａのカム面２２３ａの第１周方向側端部と軸部材１０の外周面との間における径方向長さｒよりも短くなる。

なお、外輪２の外周部は、図２から明らかなように、カバー６側がプレート５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］
図１に示すように、各ポケット部２２の内部には、ローラ３が１つずつ収納される。各ローラ３は、軸部材１０から伝達される動力を外輪２に伝達するための部材である。各ローラ３は円柱状であり、各ローラ３の軸方向は軸部材１０の軸方向と平行に延びる。各ローラ３は、一方向クラッチ１が動作していない状態において、周方向において等間隔に配置される。図３に示すように、ローラ３の外周面は、カム面２２３と軸部材１０の外周面とに接触する。

［コイルスプリング］
図１に示すように、各ポケット部２２の内部には、コイルスプリング４が１つずつ収容される。コイルスプリング４は、横断面円形の圧縮バネである。図３に示すように、コイルスプリング４は、第２周方向側の端がポケット部２２の第２周方向側壁面２２２に当接し、第１周方向側の端がローラ３に当接する。また、コイルスプリング４は第２周方向側壁面２２２とローラ３との間で圧縮されてセットされており、このため、ローラ３はコイルスプリング４によって常に第１周方向側に付勢される。

［プレート及びカバー］
図２に示すように、プレート５及びカバー６は、それぞれ外輪２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２２の軸方向側の面が画定される。このプレート５及びカバー６によって、ポケット部２２内のローラ３やコイルスプリング４がポケット部２２から脱落しないようになっている。

プレート５は、軸部材１０が挿通する孔５ａを中心部に有する円板状の部材であり、外周に複数の爪（図示省略）を有している。この爪は、軸方向に折り曲げられて、外輪２の係合孔（図示省略）と係合する。このように爪が係合穴と係合することによって、プレート５が外輪２に固定される。

カバー６は、軸部材１０が挿通する孔６ａを中心部に有する円板状の部材である。カバー６の外周部は、外輪２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部６ｂとして形成される。そして、筒状部８ｂの先端は、外輪２の段差部にかしめられる。このような構造によって、カバー６は外輪２に固定される。

［動作］
次に、上述したように構成される一方向クラッチ１の動作について説明する。

図１及び図３に示すように、軸部材１０が外輪２に対して、相対的に第１周方向に回転すると、軸部材１０の回転によってローラ３がポケット部２２において第１周方向に移動する。すると、ローラ３は、ポケット部２２のカム面２２３と軸部材１０の外周面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１０のトルクがローラ３を介して外輪２に伝達される。

逆に、軸部材１０が外輪２に対して、相対的に第２周方向に回転すると、軸部材１０の回転によってローラ３がコイルスプリング４の付勢力に抗してポケット部２２内において第２周方向に移動する。このため、ポケット部２２のカム面２２３と軸部材１０の外周面との間におけるローラ３の噛み込みが解除され、ローラ３が軸部材１０の外周面とカム面２２３の間でフリー状態となる。これにより、軸部材１０が空転し、軸部材１０から外輪２へトルクが伝達されない。

［特徴］
本実施形態に係る一方向クラッチ１は、次の特徴を有する。

（１）軸部材１０が外輪２に対して相対的に第１周方向に回転する場合、各ローラ３がカム面２２３を外周側に押圧するため、各ポケット部２２は外周側に膨らむように変形する。図４に示すように、第２取付孔２１ｂの中心と第２ローラ３ｂの中心との間における周方向長さＬ２が、第１取付孔２１ａの中心と第１ローラ３ａの中心との間における周方向長さＬ１よりも長いため、上述した変形量は第２ポケット部２２ｂの方が第１ポケット部２２ａよりも大きい。このように第２ポケット部２２ｂの方が第１ポケット部２２ａよりも変形量が大きいため、第１ローラ３ａを介して十分にトルクが伝達されているにもかかわらず、第２ローラ３ｂを介してトルクが十分に伝達されないことが起こり得る。すなわち、上述した変形のために、第２ポケット部２２ｂ内の第２ローラ３ｂが、第２ポケット部２２ｂのカム面２２３ｂと軸部材１０の外周面との間で十分な接触面圧で挟み込まれない状態で、第１周方向側壁面２２１ｂと当接してしまう可能性がある。

これに対して、上述したように構成された一方向クラッチ１は、第２ポケット部２２ｂのカム面２２３ｂの周方向長さが第１ポケット部２２ａのカム面２２３ａの周方向長さよりも長いため、第１ローラ３ａが十分にトルクを伝達しているにもかかわらず、第２ローラ３ｂが十分にトルクを伝達していないといった問題を解消することができる。すなわち、第１ローラ３ａと第１ポケット部２２ａのカム面２２３ａとの接触面圧を十分に高くすることができるとともに、第２ローラ３ｂと第２ポケット部２２ｂのカム面２２３ｂとの接触面圧も十分に高くすることができる。この結果、第１ローラ３ａ及び第２ローラ３ｂの両方で十分にトルクを伝達することができ、ひいては軸部材１０からのトルクを外輪２に十分に伝達することができる。また、第１ポケット部２２ａのカム面２２３ａの周方向長さを長くすることなく、第２ポケット部２２ｂのカム面２２３ｂの周方向長さのみを大きくするため、外輪２の剛性を必要以上に低下させることがない。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

変形例１
上記実施形態では、本発明の第１回転体として軸部材１０を例示したが、特にこれに限定されない。例えば、図５に示すように、軸部材１０に内輪１１が固定されている場合、この内輪１１が本発明の第１回転体となる。

変形例２
また、上記実施形態では、第１取付孔２１ａと第２取付孔２１ｂとの間に、２つのポケット部２２ａ、２２ｂを配置するが、特にこれに限定されない。例えば、第１取付孔２１ａと第２取付孔２１ｂとの間に３つ以上のポケット部２２を配置してもよい。

変形例３
上記実施形態では、外輪２は３つの取付孔２１が形成されるが、特にこれに限定されるものではなく、４つ以上の取付孔２１が形成されてもよい。

変形例４
上記実施形態では、本発明の取付部として孔状の取付孔２１を例示したが、外輪２を第２回転体に取り付けることができる構造であれば、取付部は孔状の構造に限定されない。例えば、取付孔２１の代わりに、第２回転体と固定される突起部が本発明の取付部として外輪２に形成されていてもよい。

変形例５
上記実施形態では、本発明の弾性部材としてコイルスプリング４を例示したが、ローラ３を第１周方向に付勢するものであれば、特にこれに限定されない。例えば、ねじりバネ、または板バネなどを弾性部材として用いてもよい。

１ 一方向クラッチ
２ 外輪
２１ａ 第１取付孔（第１取付部）
２１ｂ 第２取付孔（第２取付部）
２２ａ 第１ポケット部
２２ｂ 第２ポケット部
２２３ａ、２２３ｂ カム面
３ａ 第１ローラ
３ｂ 第２ローラ
４ａ 第１コイルスプリング（第１弾性部材）
４ｂ 第２コイルスプリング（第２弾性部材）

Claims (3)

1. 第１回転体と第２回転体との間でトルクを伝達するための一方向クラッチであって、
   前記第１回転体の外周側に配置される外輪であって、前記外輪を前記第２回転体に取り付けるために周方向に所定間隔をおいて形成される第１及び第２取付部、及び前記第１取付部と前記第２取付部との間において内周縁から外周側に窪むように形成される第１及び第２ポケット部を有する前記外輪と、
   前記第１ポケット部内に収容される第１ローラと、
   前記第２ポケット部内に収容される第２ローラと、
   前記第１ポケット部内に収容され、前記第１ローラを第１周方向側に付勢する第１弾性部材と、
   前記第２ポケット部内に収容され、前記第２ローラを前記第１周方向側に付勢する第２弾性部材と、
   を備え、
   前記第１及び第２ポケット部は、前記第１回転体の外周面との間で前記第１又は第２ローラを挟み込むカム面を有し、
   前記第１取付部、前記第１ポケット部、前記第２ポケット部、及び前記第２取付部は、周方向において、この順で配置され、
   前記第１取付部と前記第１ローラとの距離は、前記第２取付部と前記第２ローラとの距離よりも短く、
   前記第２ポケット部のカム面は、前記第１ポケット部のカム面よりも周方向長さが長い、
   一方向クラッチ。
2. 前記第１取付部、前記第１ポケット部、前記第２ポケット部、及び前記第２取付部は、第２周方向に向かってこの順で配置される、請求項１に記載の一方向クラッチ。
3. 第１回転体と第２回転体との間でトルクを伝達するための一方向クラッチであって、
   前記第１回転体の外周側に配置される外輪であって、前記外輪を前記第２回転体に取り付けるために周方向に所定間隔をおいて形成される第１及び第２取付部、及び前記第１取付部と前記第２取付部との間において内周縁から外周側に窪むように形成される複数のポケット部を有する前記外輪と、
   前記ポケット部内に収容されるローラと、
   前記ポケット部内に収容され、前記ローラを第１周方向側に付勢する弾性部材と、
   を備え、
   前記ポケット部は、前記第１回転体の外周面との間で前記ローラを挟み込むカム面を有し、
   前記第１取付部及び前記第２取付部のうち近い方の取付部との距離が長い前記ローラを収容する前記ポケットほど、前記カム面の周方向長さが長い、一方向クラッチ。

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