(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸の回りに回転可能に構成される内輪と、
その内輪の径方向外側に配設され、前記内輪に対して相対回転可能および軸方向に相対移動可能に構成される外輪と、
その外輪の内周面に形成された内周軌道面と、
その内周軌道面に対向すると共に前記内輪の外周面に形成された外周軌道面と、
その外周軌道面と前記内周軌道面との間に介設され前記内周軌道面および前記外周軌道面に係合して回転動力を伝達する複数のローラと、
その複数のローラを、前記中心軸を含む面から所定角度傾斜させつつ周方向に互いに間隔をあけて保持する保持器とを備えるローラクラッチ装置において、
前記内輪または前記外輪の一方は、軸方向に並設される第１部材および第２部材を備えて構成され、
前記ローラは、前記第１部材および前記第２部材にそれぞれ対設される複数の第１ローラ及び第２ローラを備えて構成され、
前記内輪または前記外輪の他方は、前記複数の第１ローラ及び第２ローラに跨設されるものであり、前記第１部材または前記第２部材の一方から入力される回転動力を前記第１部材または前記第２部材の他方に出力することを特徴とするローラクラッチ装置。
【請求項２】
前記保持器は、前記第１部材の径方向外側または径方向内側に配置され、前記複数の第１ローラを周方向に互いに間隔をあけて保持する第１保持器と、
その第１保持器の軸方向外側に並設されると共に、前記複数の第２ローラを周方向に互いに間隔をあけて保持する第２保持器とを備えて構成され、
その第２保持器または前記第１保持器の一方の軸方向端部に配置され、前記ローラが前記内周軌道面および前記外周軌道面に係合するときの前記ローラの軸方向における移動方向と同じ方向に前記第１保持器および前記第２保持器を付勢する弾性部材と、
前記第２保持器または前記第１保持器の他方の軸方向端部に配置され、前記弾性部材により付勢される前記第１保持器および前記第２保持器の軸方向位置を規制する位置規制部材とを備えていることを特徴とする請求項１記載のローラクラッチ装置。
【請求項３】
前記第２部材は、前記内周軌道面または前記外周軌道面が、前記第１部材の内周軌道面または外周軌道面と同一の形状に形成されており、
前記第２ローラは、前記第１ローラと同一の形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のローラクラッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はローラクラッチ装置に関し、特に製造を容易化できるローラクラッチ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
機械装置の駆動力を断続するクラッチ手段には、粘性接ぎ手（別名ビスカスカップリング）、流体接ぎ手、摩擦板クラッチ等がある。この種のクラッチ手段に関して、本発明者は特許出願を行っている（特許文献１）。特許文献１には、内輪軌道面と外輪軌道面との間に中間軌道輪を配し、その中間軌道輪と内輪軌道面との間に複数のローラを傾斜配置すると共に、中間軌道輪と外輪軌道面との間にも複数のローラを傾斜配置する技術が開示されている。特許文献１に開示された技術では、内輪または外輪に回転動力が負荷されると、各ローラが楔状に軌道面に食い込み、ローラ及び中間軌道輪を介して内輪と外輪との間に回転動力が伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４６１４１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記従来の技術では、内輪軌道面および外輪軌道面と対向する中間軌道輪の内周面および外周面（中間軌道輪の両面）に軌道面を形成しなければならない。即ち、ローラ及び中間軌道輪を介して内輪と外輪との間に回転動力が伝達されるには、回転動力が負荷されたときに、中間軌道輪の内周面と内輪軌道面との間、中間軌道輪の外周面と外輪軌道面との間にそれぞれローラが噛み合う必要があるからである。このように中間軌道輪の両面に軌道面を形成しなければならないので、製造が困難であり量産性を欠くおそれがあった。【０００５】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、製造を容易化できるローラクラッチ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
この目的を達成するために請求項１記載のローラクラッチ装置によれば、中心軸の回りに回転可能に構成される内輪の径方向外側に外輪が配設され、その外輪は、内輪に対して相対回転可能および軸方向に相対移動可能に構成される。その外輪の内周面に内周軌道面が形成され、その内周軌道面に対向する外周軌道面が内輪の外周面に形成される。その外周軌道面と内周軌道面との間に複数のローラが介設され、そのローラは、保持器により中心軸を含む面から所定角度傾斜しつつ周方向に互いに間隔をあけて保持される。そのため、内輪または外輪に回転動力を入力して所定方向に回転させると、ローラは外周軌道面および内周軌道面に案内されて自転しつつ中心軸の回りを公転する。そのローラの回転に案内されて、内輪および外輪は径方向に弾性変形しながら、軸方向に、外周軌道面と内周軌道面との間隔が小さくなる方向へ相対移動する。その結果、外周軌道面および内周軌道面にローラが係合して回転動力が伝達される。
【０００７】
内輪または外輪の一方は、軸方向に並設される第１部材および第２部材を備え、ローラは、第１部材および第２部材にそれぞれ対設される複数の第１ローラ及び第２ローラを備えて構成されている。内輪または外輪の他方は複数の第１ローラ及び第２ローラに跨設されるので、第１部材または第２部材の一方から入力される回転動力が、内輪または外輪の他方に伝達されて、第１部材または第２部材の他方に出力される。
【０００８】
このローラクラッチ装置によれば、第１ローラ及び第２ローラが係合する軌道面は、内輪の外周面、外輪の内周面のそれぞれに形成される。従って、外周面および内周面（両面）に軌道面を形成しなければならない中間軌道輪を省略でき、構造を簡素化できる。よって、製造を容易化できる効果がある。
【０００９】
請求項２記載のローラクラッチ装置によれば、第１部材の径方向外側または径方向内側に配置される第１保持器により、複数の第１ローラが周方向に互いに間隔をあけて保持され、その第１保持器の軸方向外側に並設される第２保持器により、複数の第２ローラが周方向に互いに間隔をあけて保持される。第１保持器または第２保持器の一方の軸方向端部に配置される弾性部材により、第１保持器および第２保持器は、ローラが内周軌道面および外周軌道面に係合するときのローラの軸方向における移動方向と同じ方向に付勢される。弾性部材により付勢された第１保持器および第２保持器は、第２保持器または第１保持器の他方の軸方向端部に配置される位置規制部材により軸方向位置が規制されるので、第１保持器および第２保持器が、内周軌道面と外周軌道面との間から離脱することを防止できる。
【００１０】
ここで、弾性部材により付勢された第１保持器および第２保持器ローラ（第１ローラ及び第２ローラ）が内周軌道面および外周軌道面に係合する（噛み合う）ときには、ローラは軸方向の一方側に移動しながら内周軌道面および外周軌道面を転動する。それに伴い、第１ローラ及び第２ローラを保持する第１保持器および第２保持器も軸方向の一方側に移動する。その第１保持器および第２保持器の軸方向の一方側への移動につれて弾性部材が変形して追随するので、ローラが係合するときに、第１保持器および第２保持器に第１ローラ及び第２ローラが干渉することを抑制できる。
【００１１】
また、第１ローラ及び第２ローラは、外周軌道面および内周軌道面との接点が小さいこと、接点の油膜の厚さが変動すること、遠心力により面圧の差が生じること、加工・組み付けの精度により接触面積が変動すること等により、転動摩擦係数が接触箇所ごとに変動する。それに加え、第１ローラ及び第２ローラは使用環境の重力加速度や振動等の影響を受けるので、係合、係合解除またはオーバーランニングさせると、外周軌道面および内周軌道面の軸方向の一方に偏在し易い。
【００１２】
これに対し、第１保持器または第２保持器の一方を弾性部材で付勢し、第１保持器または第２保持器の他方に位置規制部材を設けることで、第１保持器または第２保持器の一方および位置規制部材により第１保持器または第２保持器の他方を挟持できる。その結果、第１保持器および第２保持器を軸方向の最適位置に変位させることができる。これにより、第１ローラ及び第２ローラを、第１保持器または第２保持器により、外周軌道面および内周軌道面の最適位置に保持できる効果がある。
【００１３】
また、入力トルクが消滅したとき又はオーバーランニングのときには、ローラは軸方向の他方側（ローラが係合するときの移動方向と反対方向）に移動する。ローラの移動に伴う第１保持器および第２保持器の変位を弾性部材が受けるので、ローラの係合が解除されるときに、軸方向の他方側に移動するローラ（第１ローラ及び第２ローラ）が第１保持器および第２保持器と干渉することを抑制できる。
【００１４】
また、保持器が第１保持器と第２保持器とに分かれているので、第１保持器および第２保持器を軸方向および回転方向に相対移動させることができる。これにより第１保持器および第２保持器に保持される第１ローラ及び第２ローラの自由度を向上させることができる。その結果、第１ローラ及び第２ローラの係合または係合解除のときに、第１ローラ及び第２ローラに第１保持器および第２保持器が干渉することを防止できる。
【００１５】
よって、請求項２記載のローラクラッチ装置によれば、請求項１の効果に加え、第１ローラ及び第２ローラを外周軌道面および内周軌道面の最適位置に保持できると共に、ローラ（第１ローラ及び第２ローラ）が係合するとき及びローラの係合が解除されるときに、ローラが第１保持器および第２保持器と干渉することを抑制できる効果がある。その結果、第１保持器および第２保持器がローラで擦られて耐久性が低下することや、係合が解除されたローラが第１保持器や第２保持器に衝突して騒音が発生することを抑制できる。
【００１６】
請求項３記載のローラクラッチ装置によれば、第２部材は、内周軌道面または外周軌道面が、第１部材の内周軌道面または外周軌道面と同一の形状に形成されている。第２ローラは第１ローラと同一の形状に形成されているので、第１ローラ及び第２ローラを同一の部品とすることができ、請求項１又は２の効果に加え、部品の共通化を図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施の形態におけるローラクラッチ装置の軸方向断面図である。
【図２】ローラと外輪とが接触する部分の拡大断面図である。
【図３】第２実施の形態におけるローラクラッチ装置の軸方向断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１，１０１                          ローラクラッチ装置
１０，１１０                        内輪
１１                                第１内輪（第１部材）
１２                                第２内輪（第２部材）
１１ａ，１２ａ，１１１，１１２      外周軌道面
２０，１２０                        外輪
２１                                第１外輪
２２                                第２外輪
１２１                              第１外輪（第１部材）
１２２                              第２外輪（第２部材）
２１ａ，２２ａ，１２１ａ，１２２ａ  内周軌道面
３０                                ローラ
３１                                第１ローラ
３２                                第２ローラ
４０                                保持器
４１                                第１保持器
４２                                第２保持器
５３                                皿ばね（弾性部材）
５４，１５４                        位置規制部材
Ｏ                                  中心軸
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施の形態におけるローラクラッチ装置１の軸方向断面図であり、図２はローラ３０（第１ローラ３１）と外輪２０（第１外輪２１）とが接触する部分の拡大断面図である。なお、図１では、レバー５１の長手方向の図示を省略している。
【００２０】
図１に示すようにローラクラッチ装置１は、回転中心となるロッド２と、そのロッド２の外周に配設される内輪１０と、その内輪１０の径方向外側に配設される外輪２０と、その外輪２０及び内輪１０の間に介設される複数のローラ３０と、その複数のローラ３０を外輪２０及び内輪１０の間に保持する保持器４０とを主に備えて構成されている。
【００２１】
内輪１０は、入力軸３の回転動力を伝達するための機能を担う円環状の部材であり、内輪１０を構成する第１内輪１１及び第２内輪１２が、ロッド２の外周の軸方向に並設されている。入力軸３はロッド２が貫設されるフランジ状の部材であり、ロッド２に対して回転可能に構成され、ロッド２の軸方向一端側（図１右側）に配置されている。ロッド２の軸方向一端にはストッパ４が鍔状に形成され、ストッパ４と入力軸３との間に皿ばね５が挿入されている。これにより、入力軸３は軸方向他端側（図１左側）に付勢される。
【００２２】
なお、入力軸３は、軸方向に貫通形成された孔部３ａに挿通されるボルト等により、回転動力を伝達する他の部材（図示せず）と、軸方向に移動不能に連結される。また、入力軸３は、第２内輪１２の軸方向端面とボルト等の締結部材６で固定されているので、入力軸３に回転動力が入力されると、第２内輪１２が入力軸３と一体に回転する。
【００２３】
第１内輪１１及び第２内輪１２は、ロッド２の中心軸Ｏ回りの単葉回転双曲面をなす外周軌道面１１ａ，１２ａがそれぞれ外周面に形成されている。本実施の形態では、外周軌道面１１ａ，１２ａは同一の形状および外径が同一寸法に形成されると共に、外周軌道面１１ａ，１２ａは、軸方向他端側（図１左側）が軸方向一端側（図１右側）より小径となるように形成されている。
【００２４】
出力軸７はロッド２が貫設されるフランジ状の部材であり、ロッド２に対して回転可能に構成され、ロッド２の軸方向他端側に配置されている。出力軸７は、第１内輪１１の軸方向端面とボルト等の締結部材８で固定されているので、第１内輪１１と一体に回転する。ロッド２の軸方向他端には鍔状のストッパ９が固着されているので、ストッパ９により出力軸７の軸方向他端側（図１左側）への移動が規制される。なお、出力軸７の軸方向に貫通形成された孔部７ａに挿通されるボルト等により、出力軸７は、回転動力を伝達する他の部材（図示せず）と、軸方向に移動不能に連結される。
【００２５】
外輪２０は、内輪１０と共に入力軸３の回転動力を伝達するための機能を担う円環状の部材であり、第１内輪１１及び第２内輪１２と所定の間隔をあけて第１内輪１１及び第２内輪１２の径方向外側にそれぞれ配設される第１外輪２１及び第２外輪２２を備えて構成されている。
【００２６】
第１外輪２１及び第２外輪２２は、軸方向端面が互いに当接されボルト等の締結部材２３により連結されている。これにより、第１外輪２１は、第２外輪２２と一体となって第１内輪１１及び第２内輪１２に対して相対回転可能、且つ、第２外輪２２と一体となって第１内輪１１及び第２内輪１２に対して軸方向に相対移動可能とされる。また、第１外輪２１及び第２外輪２２は、中心軸Ｏ回りの単葉回転双曲面をなす内周軌道面２１ａ，２２ａがそれぞれの内周面に形成されている。本実施の形態では、内周軌道面２１ａ，２２ａは同一の形状および内径が同一寸法に形成されると共に、内周軌道面２１ａ，２２ａは、中心軸Ｏを中心とする半径が、軸方向他端側（図１左側）が軸方向一端側（図１右側）より小径となるように形成されている。
【００２７】
第２外輪２２（外輪２０）は、円環状に突設された一対の鍔部２４が外周面に形成されており、鍔部２４の外周面に凹状の溝２４ａが形成されている。溝２４ａは、レバー５１の先端部が挿入される部位であり、支点５１ａで支持されたレバー５１を軸方向に揺動させることにより第１外輪２１及び第２外輪２２（外輪２０）を軸方向に移動させることができる。
【００２８】
第１外輪２１及び第２外輪２２（外輪２０）は、出力軸７の軸方向端面と第１外輪２１の軸方向他端側の端面との間に配置された皿ばね５２により軸方向一端側（図１右側）に付勢されている。即ち、皿ばね５２は、内周軌道面２１ａ，２２ａ及び外周軌道面１１ａ，１２ａの軸方向における間隔を狭くする方向に、外輪２０を軸方向一端側に付勢する。皿ばね５２により軸方向一端側に付勢された第１外輪２１及び第２外輪２２（外輪２０）の軸方向位置は、レバー５１の位置により規制される。
【００２９】
ローラ３０は、内輪１０及び外輪２０に係合して回転動力を伝達するための円筒状の部材であり、第１内輪１１及び第１外輪２１の間に介設される第１ローラ３１と、第２内輪１２及び第２外輪２２の間に介設される第２ローラ３２とを備えて構成されている。第１ローラ３１及び第２ローラ３２は、第１内輪１１及び第１外輪２１の間、第２内輪１２及び第２外輪２２の間にそれぞれ配設される第１保持器４１及び第２保持器４２（保持器４０）により保持される。
【００３０】
第１保持器４１及び第２保持器４２は、第１ローラ３１及び第２ローラ３２が相互に干渉することなく円滑に回転するように、周方向に互いに間隔をあけて第１ローラ３１及び第２ローラ３２を保持するための部材である。第２保持器４２は、軸方向端面が第１保持器４１の軸方向端面と摺接可能となるように、第１保持器４１の軸方向外側に並設されている。なお、第１保持器４１及び第２保持器４２は、中心軸Ｏを中心とする半径が、軸方向他端側（図１左側）が軸方向一端側（図１右側）より小径となるような略円錐台状に形成されている。第１ローラ３１及び第２ローラ３２は、第１保持器４１及び第２保持器４２の周面の厚さ方向に貫通形成された複数のポケット穴４１ａ，４２ａに収装される。
【００３１】
第１ローラ３１は、第１保持器４１により、中心軸Ｏを含む面から一定角度α（例えば８〜１５°）傾斜して第１内輪１１と第１外輪２１との間に配設されることにより、外周軌道面１１ａ及び内周軌道面２１ａに外周面が線状に接触可能とされる。また、第２ローラ３２は、第２保持器４２により、第１ローラ３１とは逆方向に中心軸Ｏを含む面から一定角度α（例えば８〜１５°）傾斜して第２内輪１２と第２外輪２２との間に配設されることにより、外周軌道面１２ａ及び内周軌道面２２ａに外周面が線状に接触可能とされる。
【００３２】
なお、第１ローラ３１及び第２ローラ３２が中心軸Ｏの回りを高速（例えば１００００ｒｐｍ以上）で回転するときには、第１ローラ３１及び第２ローラ３２は遠心力を受けて外輪２０の内周軌道面２１ａ，２２ａとスキューしつつ公転するので、すべり摩擦で発熱する。そのため、図２に示すように、第１ローラ３１と内周軌道面２１ａとの接触部Ｃが点接触となるように、第１ローラ３１の外周形状を設定する。例えば、高面圧を生じるトルク負荷時（係合時）には線接触となるように、第１ローラ３１の両端より０．００３ｍｍ中央に凸のフルクラウニングを形成する。第２ローラ３２についても同様である。
【００３３】
図１に戻って説明する。第１保持器４１及び第２保持器４２は、出力軸７の軸方向端面と第１保持器４１の軸方向他端側の端面との間に配置された皿ばね５３により軸方向一端側（図１右側）に付勢されている。具体的には、第１保持器４１の小径側の軸方向端面が皿ばね５３により軸方向に押され、第１保持器４１の大径側の軸方向端面が第２保持器４２の小径側の軸方向端面に突き当てられ、第２保持器４２が第１保持器と共に軸方向一端側（図１右側）に付勢される。
【００３４】
位置規制部材５４は、皿ばね５３により軸方向一端側に付勢された第１保持器４１及び第２保持器４２の軸方向位置を規制するための円盤状の部材であり、第２保持器４２の大径側の軸方向端面に接触可能に設けられる。本実施の形態では、位置規制部材５４は、一端が第２外輪２２の入力軸３側の軸方向端面に固定され、他端が第２保持器４２の入力軸３側（大径側）の軸方向端面に押し付けられる。従って、第１保持器４１及び第２保持器４２の軸方向位置を、外輪２０の軸方向位置により規制できる。
【００３５】
なお、第１保持器４１及び第２保持器４２の軸方向端面には、スラスト軸受（図示せず）が配置される。軸方向に作用する荷重を受け止めつつ第１保持器４１及び第２保持器４２を中心軸Ｏ回りにスムーズに相対回転させるためである。
【００３６】
また、第１内輪１１、第２内輪１２、第１外輪２１及び第２外輪２２は、軸受鋼ＳＵＪ−２材で硬さＨＲＣ６２〜６３に焼き入れ硬化し研削加工する。第１内輪１１及び第２内輪１２、第１外輪２１及び第２外輪２２の円錐角は略１０±２度の範囲で使用条件に応じ適宜選択する。第１ローラ３１及び第２ローラ３２のスキュー角は８〜１５度の範囲で使用条件に応じて適宜選択する。第１ローラ３１及び第２ローラ３２は、軸受鋼ＳＵＪ−２材で硬さＨＲＣ６５程度のものを用いる。また、第１保持器４１及び第２保持器４２は、鉄等の金属製、繊維強化した合成樹脂製等により形成される。
【００３７】
位置規制部材５４に当接する第２保持器４２の軸方向端面（スラスト軸受の受け面）、及び、第１保持器４１及び第２保持器４２同士が当接する第１保持器４１及び第２保持器４２の軸方向端面（スラスト軸受の受け面）は、油膜が形成され易くなるように、平滑面として摩擦抵抗を減少させる。その受け面には油溝（図示せず）を形成することが望ましい。潤滑油を行き渡らせて焼き付きを防止するためである。
【００３８】
次に、図１を参照してローラクラッチ装置１の動作を説明する。レバー５１に外力を付加しないフリー状態にすると、外輪２０は皿ばね５２により入力軸３側に押され、第１ローラ３１及び第２ローラ３２の外周面に内周軌道面２１ａ，２２ａが強制的に接すると共に、第１ローラ３１の外周面に外周軌道面１１ａが接する。
【００３９】
入力軸３に所定方向（図１矢印方向）の回転動力を入力すると、第２ローラ３２は第２内輪１２の外周軌道面１２ａを転動し（第２ローラ３２の回転方向は図１反矢印方向）、そのトラクションで第２外輪２２の内周軌道面２２ａに食い込み、クサビ作用でロック（係合）して第２内輪１２及び第２外輪２２（外輪２０）と一体に回転する。第２外輪２２と第１外輪２１とが一体に回転すると、第１ローラ３１は第１外輪２１の内周軌道面２１ａを転動し、そのトラクションで第１内輪１１の外周軌道面１１ａに食い込み、クサビ作用でロック（係合）して第１外輪２１（外輪２０）及び第１内輪１１と一体に回転する。即ち、入力トルクは第２内輪１２から第１内輪１１に出力される（回転方向は図１矢印方向）。なお、第１内輪１１、第２内輪１２、第１外輪２１及び第２外輪２２は、弾性変位量が同じに設定されていれば、必ずしも同一寸法でなくても良い。
【００４０】
第１ローラ３１が第１内輪１１及び第１外輪２１と係合し、第２ローラ３２が第２内輪１２及び第２外輪２２と係合するときには、第１ローラ３１及び第２ローラ３２（ローラ３０）は、弾性変位分だけ僅かに転動し、軸方向の入力軸３側に変位する。同時に第１外輪２１及び第２外輪２２（外輪２０）も軸方向の入力軸３側に変位する。外輪２０の軸方向の変位量は、ローラ３０の軸方向の変位量の略２倍である。
【００４１】
回転動力の伝達を遮断するときには、第２外輪２２の外周面に設けた溝２４ａに摺接するレバー５１に軸方向の外力を付加して、第１外輪２１及び第２外輪２２（外輪２０）を軸方向の出力軸７側に変位させる。これにより、外輪２０の内周軌道面２１ａ，２２ａは第１ローラ３１及び第２ローラ３２から離れるので、回転動力の伝達をオフできる。以上のようにローラクラッチ装置１は、レバー５１の操作によって、回転動力を伝達する状態または回転動力の伝達を遮断する状態を切り換えることができる。
【００４２】
ローラクラッチ装置１が回転動力を伝達する状態にある場合、第１ローラ３１及び第２ローラ３２は、内輪１０（第１内輪１１及び第２内輪１２）と外輪２０（第１外輪２１及び第２外輪２２）とが相対変位する中間点に位置する。それに伴い第１保持器４１及び第２保持器４２は、軸方向の出力軸７側から入力軸３側に変位する。なお、位置規制部材５４は、外輪２０と一体に入力軸３側に変位し、その軸方向の変位量は第２保持器４２の変位量の略２倍であり、外輪２０は第２保持器４２と隙間を生じる側に変位するので、第２保持器４２との干渉を防止できる。
【００４３】
これにより、第１ローラ３１及び第２ローラ３２が係合するときに第１保持器４１及び第２保持器４２の軸方向の変位が妨げられずに、第１保持器４１及び第２保持器４２（ポケット穴４１ａ，４２ａの内壁面）に第１ローラ３１及び第２ローラ３２が干渉することを抑制できる。その結果、第１保持器４１及び第２保持器４２が第１ローラ３１及び第２ローラ３２で擦られて第１保持器４１及び第２保持器４２の耐久性が低下することを抑制できる。
【００４４】
これとは逆に、入力軸３との相対回転で、入力軸３に対して出力軸７に所定方向（図１矢印方向）の回転動力が入力されると、第１ローラ３１は第１内輪１１の外周軌道面１１ａ及び第１外輪２１の内周軌道面２１ａを抜け出し方向に動き、オーバーランニングになる。さらに、第１ローラ３１に遠心力が加わり、第１ローラ３１は第１外輪２１の内周軌道面２１ａに沿って移動し、外周軌道面１１ａ及び内周軌道面２１ａから離脱する。
【００４５】
第１ローラ３１を介する第１内輪１１から第１外輪２１への動力の伝達が遮断されると、第２外輪２２と第２内輪１２との相対回転により、第２ローラ３２も外周軌道面１２ａ及び内周軌道面２２ａから離脱する。第１保持器４１及び第２保持器４２の軸方向の出力軸７側は皿ばね５３により弾性支持されているので、第１ローラ３１及び第２ローラ３２が外周軌道面１１ａ，１２ａ及び内周軌道面２１ａ，２２ａから離脱すると、第１保持器４１及び第２保持器４２は軸方向の出力軸７側に変位可能である。
【００４６】
これにより、第１ローラ３１及び第２ローラ３２の係合が解除されるときに、軸方向の出力軸７側に移動する第１ローラ３１及び第２ローラ３２が、第１保持器４１及び第２保持器４２（ポケット穴４１ａ，４２ａの内壁面）と干渉することを抑制できる。その結果、係合が解除された第１ローラ３１及び第２ローラ３２が第１保持器４１や第２保持器４２に衝突して騒音（異音）が発生することを抑制できる。
【００４７】
また、保持器４０が第１保持器４１と第２保持器４２とに分かれているので、第１保持器４１及び第２保持器４２を軸方向および回転方向に相対移動させることができる。これにより第１保持器４１及び第２保持器４２に保持される第１ローラ３１及び第２ローラ３２の自由度を向上させることができる。その結果、第１ローラ３１及び第２ローラ３２の係合または係合解除のときに、第１ローラ３１及び第２ローラ３２に第１保持器４１及び第２保持器４２が干渉することを防止できる。なお、軸方向の入力軸３側に変位した第１保持器４１及び第２保持器４２は、位置規制部材５４（スラスト軸受）に当接することにより軸方向の移動が規制される。
【００４８】
以上、図１を参照して説明したローラクラッチ装置１によれば、第２内輪１２に入力された回転動力は外輪２０を経由して第１内輪１１に出力されるので、第１内輪１１を省略して外輪２０から径方向外側に回転動力を出力するローラクラッチ装置（特許文献１の図２参照）と比較して、径方向の寸法を小さくできる。
【００４９】
また、第１ローラ３１及び第２ローラ３２が内輪１０及び外輪２０に係合するときには、内輪１０の外周軌道面１１ａ，１２ａは径方向内側に弾性変位し、外輪２０の内周軌道面２１ａ，２２ａは径方向外側に弾性変位する。それら内輪１０及び外輪２０の弾性変位により衝撃や振動等を吸収することができる。ローラクラッチ装置１は、内輪１０（第１ローラ１１及び第２ローラ１２）を軸方向に並設することで、外周軌道面１１ａ，１２ａ及び内周軌道面２１ａ，２２ａと第１ローラ３１及び第２ローラ３２とが接触し係合する。従って、ローラクラッチ装置１は、入力軸３と出力軸７との間に第１ローラ３１及び第２ローラ３２を直列に配置した構造となる。
【００５０】
弾性に寄与する第１ローラ３１及び第２ローラ３２等を入力軸３と出力軸７との間に直列に配置することで、内輪１０を軸方向に並設しないローラクラッチ装置と比較して、入力軸３と出力軸７との間のばね定数を小さくできる。従って、衝撃や振動等の吸収性能を向上できる。その結果、入力された騒音や振動等を出力側に伝わり難くすることができ、振動等の影響で出力側が早期に摩耗劣化することを防止できる。
【００５１】
また、外周軌道面１１ａ，１２ａ及び内周軌道面２１ａ，２２ａがローラ３０に係合する位置（負荷点）は係合する度に変わるので、同じ位置に繰り返し荷重は生じ難い。よって、疲労寿命を考慮する設計を不要にできる。
【００５２】
一方、オーバーランニングでは第１ローラ３１及び第２ローラ３２が転動するので、負荷が小さく摩耗も抑制できる。また、第１ローラ３１及び第２ローラ３２を有しているので、第１ローラ３１及び第２ローラ３２でオーバーランニングの速度を二分させることができる。しかも、第１ローラ３１及び第２ローラ３２は皿ばね５３の圧力で外周軌道面１１ａ，１２ａ及び内周軌道面２１ａ，２２ａに押し付けられているので、高速のオーバーランニングで第１ローラ３１及び第２ローラ３２に強い遠心力が作用しても、第１ローラ３１及び第２ローラ３２が外周軌道面１１ａ，１２ａ及び内周軌道面２１ａ，２２ａから離れることを防止できる。
【００５３】
従って、第１ローラ３１及び第２ローラ３２を、オーバーランニングする状態からロックする状態へ素早く確実に切り換えることができる。また、第１ローラ３１及び第２ローラ３２がオーバーランニングの速度を二分することで、複列のローラ３０（第１ローラ３１及び第２ローラ３２）を有しないローラクラッチ装置と比較して、オーバーランニングの許容回転速度を２倍にすることができる。
【００５４】
また、ローラ３０と係合するのは、内輪１０は外周の外周軌道面１１ａ，１２ａであり、外輪２０は内周の内周軌道面２１ａ，２２ａなので、内輪１０は外周面、外輪２０は内周面を加工すれば良い。従来の中間軌道輪のように両面を加工する必要がないので、製造を容易化できる。
【００５５】
また、外周軌道面１１ａ，１２ａを円錐状に加工する場合には、ＩＳＯ規格の円錐ころ軸受とほぼ同じ単純形状にできるので、生産性に優れると共に製造コストも低減できる。さらに、軸方向に並設された第１外輪２１及び第２外輪２２、第１内輪１１及び第２内輪１２をほぼ同じ形状にできるので、外周軌道面１１ａ，１２ａ及び内周軌道面２１ａ，２２ａの軸方向の弾性曲線を調整し易く、生産性の向上と製造コストの低減とを図ることができる。
【００５６】
また、外輪２０（第１外輪２１及び第２外輪２２）は中心軸Ｏに対して回転可能、且つ、軸方向に移動可能に構成されており、第１保持器４１及び第２保持器４２はそれぞれ独立して第１ローラ３１及び第２ローラ３２を保持する。外輪２０や第１保持器４１及び第２保持器４２が皿ばね５２，５３により付勢されることで、第１ローラ３１及び第２ローラ３２が外周軌道面１１ａ，１２ａ及び内周軌道面２１ａ，２２ａに押し付けられている。従って、第１ローラ３１、第２ローラ３２、外周軌道面１１ａ，１２ａや内周軌道面２１ａ，２２ａが仮に摩耗しても、摩耗した分だけ第１ローラ３１及び第２ローラ３２を各軌道面に押し付けて補正できる。よって、第１ローラ３１、第２ローラ３２や各軌道面の摩耗を考慮する必要がない。
【００５７】
また、第２ローラ３２は、第１ローラ３１と同一の形状に形成されているので、部品の共通化を図ることができる。加えて、第２内輪１２は、外周軌道面１２ａが、第１内輪１１の外周軌道面１１ａと同一の形状に形成されているので、外周軌道面１１ａ，１２ａの加工を容易にすることができる。また、第２外輪２２も、内周軌道面２２ａが、第１外輪２１の内周軌道面２１ａと同一の形状に形成されているので、内周軌道面２１ａ，２２ａの加工も容易にすることができる。これにより、内輪１０（第１内輪１１及び第２内輪１２）、外輪２０（第１外輪２１及び第２外輪２２）の生産性を向上できる。
【００５８】
さらに、外周軌道面１１ａ，１２ａの外径が同一寸法に形成されているので、共通のゲージや加工ツール等を用いて外周軌道面１１ａ，１２ａを加工することができ、加工コストを削減できる。内周軌道面２１ａ，２２ａも内径が同一寸法に形成されているので、同様の効果を実現できる。また、外周軌道面１１ａ，１２ａの軸方向の弾性曲線、内周軌道面２１ａ，２２ａの軸方向の弾性曲線をそれぞれ同一にすることができる。これにより、第１ローラ３１及び第２ローラ３２間で、内周軌道面２１ａ，２２ａ及び外周軌道面１１ａ，１２ａと第１ローラ３１及び第２ローラ３２とが係合または係合解除するときの挙動が乱れることを防止することができ、クラッチ動作の信頼性を向上できる。
【００５９】
次に図３を参照して、第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、内輪１０が、相対回転可能な第１内輪１１及び第２内輪１２により構成される場合について説明した。これに対し第２実施の形態では、外輪が、相対回転可能な第１外輪及び第２外輪により構成される場合について説明する。なお、第１実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図３は第２実施の形態におけるローラクラッチ装置１０１の軸方向断面図である。
【００６０】
図３に示すようにローラクラッチ装置１０１は、回転中心となるロッド１０２と、そのロッド１０２の外周に配設される内輪１１０と、その内輪１１０の径方向外側に配設される外輪１２０と、その外輪１２０及び内輪１１０の間に介設される複数のローラ３０と、その複数のローラ３０を外輪１２０及び内輪１１０の間に保持する保持器４０とを主に備えて構成されている。
【００６１】
内輪１１０は、入力軸１０３の回転動力を出力軸１０７に伝達するための機能を担う円筒状の部材であり、ロッド１０２の径方向外側に配設され、ロッド１０２に対して軸方向に移動可能かつ中心軸Ｏ回りに回転可能に構成されている。
【００６２】
入力軸１０３は、ロッド１０２が貫設されるフランジ状の部材であり、ロッド１０２に対して回転可能かつ軸方向に移動可能に構成され、ロッド１０２の軸方向一端側（図３右側）に配置されている。出力軸１０７は、ロッド１０２が貫設されるフランジ状の部材であり、ロッド１０２に対して回転可能に構成され、ロッド１０２の軸方向他端側（図３左側）に配置されている。入力軸１０３及び出力軸１０７は、軸方向に貫通形成される貫通孔１０３ａ，１０７ａを有している。入力軸１０３及び出力軸１０７は、貫通孔１０３，１０７ａ等に挿通されるボルト等により、回転動力を伝達する他の部材（図示せず）と、軸方向に移動不能に連結される。
【００６３】
内輪１１０の外周面には、ロッド１０２の中心軸Ｏ回りの単葉回転双曲面をなす外周軌道面１１１，１１２が形成され、軸方向に並設されている。本実施の形態では、外周軌道面１１１，１１２は同一の形状に形成されると共に、外周軌道面１１１，１１２は、軸方向他端側（図３左側）が軸方向一端側（図３右側）より小径となるように形成されている。
【００６４】
外輪１２０は、内輪１１０と共に入力軸１０３の回転動力を出力軸１０７に伝達するための機能を担う円環状の部材であり、軸方向に並設される第１外輪１２１及び第２外輪１２２を備えている。第１外輪１２１及び第２外輪１２２は、内輪１１０と所定の間隔をあけて外周軌道面１１１，１１２の径方向外側にそれぞれ配設され、中心軸Ｏ回りに互いに相対回転可能かつ内輪１１０と相対回転可能に構成されている。
【００６５】
第１外輪１２１及び第２外輪１２２の内周面には、中心軸Ｏ回りの単葉回転双曲面をなす内周軌道面１２１ａ，１２２ａがそれぞれ形成されている。本実施の形態では、内周軌道面１２１ａ，１２２ａは同一の形状に形成されると共に、内周軌道面１２１ａ，１２２ａは、中心軸Ｏを中心とする半径が、軸方向他端側（図３左側）が軸方向一端側（図３右側）より小径となるように形成されている。
【００６６】
第１外輪１２１は、貫通孔１０７ａと連穿される貫通孔１２１ｂが軸方向に貫通形成され、ボルト等の軸状部材（図示せず）が貫通孔１０７ａ，１２１ｂに挿通されて出力軸１０７と連結されている。第２外輪１２２は、貫通孔１０３ａと連穿される貫通孔１２２ｂが軸方向に貫通形成され、ボルト等の軸状部材（図示せず）が貫通孔１０３ａ，１２２ｂに挿通されて入力軸１０３と連結されている。これにより、第１外輪１２１は出力軸１０７と、第２外輪１２２は入力軸１０３とそれぞれ一体に回転可能とされている。
【００６７】
第１外輪１２１及び第２外輪１２２の対向する軸方向端面間に、環状のシール１３０が介設されている。シール１３０は、相対回転する第１外輪１２１及び第２外輪１２２の軸方向端面間に存在する隙間を塞ぐための部材であり、第１外輪１２１と第２外輪１２２との間から径方向外側に潤滑油が漏れることを防止する。シール１３０は、第１外輪１２１と第２外輪１２２との間に挿入される挿入部材１３１と、その挿入部材１３１の径方向外側に配設されるカバー部１３２とを備えて構成されている。
【００６８】
挿入部材１３１は、第１外輪１２１及び第２外輪１２２の軸方向端面から軸方向に延設されるゴム製等の環状の弾性体（図示せず）と、その弾性体の先端に配設される環状の摺接部（図示せず）とを備えて構成される。摺接部は、耐摩耗性に優れるフッ素樹脂、カーボングラファイト、セラミックス等により形成される。摺接部が互いに突き合わされて第１外輪１２１及び第２外輪１２２の相対回転により摺接し、密閉される。また、挿入部材１３１は弾性体（図示せず）を備えているので、軸方向に弾性変形可能である。挿入部材１３１が弾性変形する分だけ、第２外輪１２２を軸方向に変位可能にできる。また、挿入部材１３１の径方向外側にカバー部１３２が配設されているので、仮に挿入部材１３１から潤滑油が漏れ出たとしても飛散を防止できる。
【００６９】
ローラクラッチ装置１０１は、ロッド１０２の軸方向一端にストッパ１０４が鍔状に形成され、ストッパ１０４と入力軸１０３との間に皿ばね１０５が挿入されている。これにより、入力軸１０３はストッパ１０４に対して軸方向他端側（図３左側）に付勢される。また、入力軸１０３の軸方向端面と内輪１１０の軸方向端面との間に皿ばね１３２が介設されている。これにより、内輪１１０は入力軸１０３に対して軸方向他端側（図３左側）に付勢される。
【００７０】
位置規制部材１５４（スラスト軸受）は、皿ばね５３により軸方向一端側に付勢された第１保持器４１及び第２保持器４２の軸方向位置を規制するための円盤状の部材であり、第２保持器４２の大径側の軸方向端面に接触可能に設けられる。本実施の形態では、位置規制部材１５４は、一端が入力軸１０３の内側の軸方向端面に固定され、他端が第２保持器４２の入力軸１０３側（大径側）の軸方向端面に押し付けられる。従って、第１保持器４１及び第２保持器４２の軸方向位置を、入力軸１０３の軸方向位置により規制できる。
【００７１】
なお、挿入部材１３１（シール１３０）の軸方向の弾性力は、皿ばね１０５，１３２の軸方向の弾性力より小さい値に設定されている。これにより、入力軸１０３又は出力軸１０７に回転動力が入力されていないときに、第１外輪１２１（内周軌道面１２１ａ）及び内輪１１０（外周軌道面１１１）と第１ローラ３１との接触が不十分となることを防止できる。
【００７２】
また、皿ばね１０５の軸方向の弾性力は、皿ばね１３２の軸方向の弾性力より小さい値に設定されている。これにより、入力軸１０３又は出力軸１０７に回転動力が入力されていないときに、第２外輪１２２（内周軌道面１２２ａ）及び内輪１１０（外周軌道面１１２）と第２ローラ３２との接触が不十分となることを防止できる。
【００７３】
以上のように構成されたローラクラッチ装置１０１によれば、入力軸１０３及び第２外輪１２２に所定方向（図３矢印方向）の回転動力を入力すると、第２ローラ３２は内周軌道面１２２ａを転動し（第２ローラ３２の回転方向は図３反矢印方向）、そのトラクションで内輪１１０の外周軌道面１１２に食い込み、クサビ作用でロック（係合）して第２外輪１２２及び内輪１１０と一体に回転する。第２外輪１２２及び内輪１１０と第２ローラ３２とが一体に回転すると、第１ローラ３１は外周軌道面１１１を転動し、そのトラクションで第１外輪１２１の内周軌道面１２１ａに食い込み、クサビ作用でロック（係合）して第１外輪１２１及び内輪１１０と一体に回転する。即ち、入力トルクは第２外輪１２２から第１外輪１２１に出力される（回転方向は図３矢印方向）。
【００７４】
一方、入力軸１０３との相対回転で、出力軸１０７に所定方向（図３矢印方向）の回転動力が入力されると、第１ローラ３１は第１外輪１２１の内周軌道面１２１ａ及び内輪１１０の外周軌道面１１１を抜け出し方向に動き、オーバーランニングになる。さらに、第１ローラ３１に遠心力が加わり、第１ローラ３１は第１外輪１２１の内周軌道面１２１ａに沿って移動し、内周軌道面１２１ａ及び外周軌道面１１１から離脱する。
【００７５】
第１ローラ３１を介する第１外輪１２１から内輪１１０への動力の伝達が遮断されると、第２外輪１２２と内輪１１０との相対回転により、第２ローラ３２も内周軌道面１２２ａ及び外周軌道面１１２から離脱する。第１ローラ３１及び第２ローラ３２が外周軌道面１１１，１１２及び内周軌道面１２１ａ，１２２ａから離脱すると、第１ローラ３１及び第２ローラ３２を保持する第１保持器４１及び第２保持器４２は、皿ばね５３が圧縮されて軸方向の出力軸１０７側に変位し、皿ばね５３の付勢により入力軸１０３側に位置する。
【００７６】
以上説明したようにローラクラッチ装置１０１によれば、第２外輪１２２に入力された回転動力は内輪１１０を経由して第１外輪１２１に出力される。一種のフライホイールの機能を果たす内輪１１０は、第１実施の形態におけるローラクラッチ装置１の外輪２０（フライホイールの機能を果たす）と比較して質量および半径を小さくできる。従って、ローラクラッチ装置１０１によれば、第１実施の形態で説明したローラクラッチ装置１の奏する効果に加え、内輪１１０の慣性モーメントを小さくすることができ、クラッチの応答性を向上できる。
【００７７】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記実施の形態で挙げた数値（例えば、各構成の数量や寸法等）は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。
【００７８】
上記各実施の形態では、外周軌道面１１ａ，１２ａ，１１１，１１２及び内周軌道面２１ａ，２２ａ，１２１ａ，１２２ａを単葉回転双曲面で形成し、第１ローラ３１及び第２ローラ３２を筒状とする場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の形態における外周軌道面、内周軌道面、第１ローラ及び第２ローラを採用することは当然可能である。他の形態としては、例えば外周軌道面および内周軌道面を単葉回転双曲面で形成し第１ローラ及び第２ローラを円錐状とするもの、外周軌道面または内周軌道面を円筒状としたり、第１ローラ及び第２ローラを鼓状、太鼓状や円筒状としたりするもの等が挙げられる。
【００７９】
上記第１実施の形態では、内輪１０及び外輪２０とローラ３０とを係合不能にするため、レバー５１を利用して外輪２０を軸方向に移動させる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、内輪１０（特に第２内輪１２）を軸方向に移動させる手段を採用することによって、内輪１０及び外輪２０とローラ３０とを係合不能にすることは当然可能である。
【００８０】
また、上記第１実施の形態では、外輪２０を軸方向に移動させる手段としてレバー５１を利用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の移動手段を採用することは当然可能である。他の移動手段としては、例えば、流体圧を利用するシリンダ、磁力を利用する電磁石等の公知の手段を挙げることが可能である。
【００８１】
また、上記第２実施の形態では、第１実施の形態で説明したレバー５１のようにローラ３０の係合を解除する手段を有しないものを説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、外輪１２０（特に第２外輪１２２）や内輪１１０を軸方向に移動させて、ローラ３０の係合を強制的に解除する係合解除手段を設けることは当然可能である。係合解除手段の操作により、クラッチの断続を切り換えることができる。また、第１実施の形態におけるローラクラッチ装置１において、レバー５１を省略した構成とすることは当然可能である。
【００８２】
上記第２実施の形態において、第１外輪１２１や第２外輪１２２の外周に歯車の歯やプーリ溝を設けることは可能である。第１外輪１２１や第２外輪１２２の外周に歯車の歯を設けたりプーリ溝を設けたりすることで、その歯と噛合する歯車やプーリ溝に張設されるベルトにより回転動力をローラクラッチ装置１０１に入出力できる。なお、第１外輪１２１や第２外輪１２２の外周に歯車を一体に形成することにより、歯車の内周面に第１外輪１２１や第２外輪１２２を嵌め込む場合と比較して、ローラクラッチ装置１０１を小径化できる。
【００８３】
また、上記第１実施の形態では、ロッド２に対して第１内輪１１を回転可能に設けた場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、ロッド２を回転可能に設け、第１内輪１１をロッド２と一体に回転するように設けることは当然可能である。この場合も、第１内輪１１は中心軸Ｏの回りを回転する。
【００８４】
上記各実施の形態では、皿ばね５，５２，５３，１０５，１３２によって内輪１０，１１０や外輪２０，１２０、保持器４０を軸方向に付勢する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の弾性部材を採用することは当然可能である。他の弾性部材としては、例えば圧縮コイルばね、ゴム状弾性体等が挙げられる。
上記各実施の形態では説明を省略したが、内輪１０，１１０及び外輪２０，１２０とローラ３０とが係合するときに生じる内輪１０，１１０又は外輪２０，１２０の軸方向移動を阻止するストッパ（図示せず）を設けることは当然可能である。軸方向移動をする内輪１０，１１０又は外輪２０，１２０の軸方向端面をストッパに当接させ、それ以上の軸方向変位を規制できる。これによりトルクリミッターの機能をもたせることができる。その結果、過剰に入力されたトルクで内輪１０，１１０及び外輪２０，１２０にローラ３０が仮に極限まで食い込んでも、ポップアウト等の問題が生じることを防止できる。また、ストッパの変位量を非接触で計測すれば、高速回転中でも高精度で駆動トルクを検出するトルクセンサー機能を有しており、回転計を併用することにより、簡易な馬力計を構成できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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