(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定の配置とされるハウジング内にロッドを挿入して同軸上に配置し、ハウジングの内周には軸方向に傾斜する円錐面を設け、その円錐面とロッドの円筒状外周面間に形成されたくさび状空間内に保持器を組込み、その保持器に形成されたポケット内に係合子を組込み、その係合子がハウジングの円錐面とロッドの円筒状外周面とに当接するスタンバイ位置に向けて前記保持器を付勢する弾性部材を設け、前記ロッドの円筒状外周面の塑性変形能をハウジングの円錐面の塑性変形能より高くし、前記ハウジングには前記円錐面の小径端側の端部内に保持器の軸方向一方への移動量を制限するストッパを設け、そのストッパと前記保持器との間にロッドに対して相対的に軸方向に移動可能な調整リングを組込んだワンウェイクラッチ。
【請求項２】
前記ロッドの円筒状外周面の硬度を前記ハウジングの円錐面の硬度より小さくして、円筒状外周面の塑性変形能を円錐面の塑性変形能より高くした請求項１に記載の軸方向ワンウェイクラッチ。
【請求項３】
前記ロッドを中空とし、その肉厚をハウジングの肉厚より薄くして円筒状外周面の塑性変形能を円錐面の塑性変形能より高くした請求項１に記載の軸方向ワンウェイクラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軸方向に移動可能なロッドを一方向にロックすることができるようにした軸方向ワンウェイクラッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の軸方向ワンウェイクラッチとして特許文献１に記載されたものが従来から知られている。この軸方向ワンウェイクラッチにおいては、円筒状の本体内に円錐内面を設け、その円錐内面と本体内に挿入された軸の円筒状表面間に複数の係合子を周方向に等間隔に組込み、各係合子をスプリングで押圧して上記本体の円錐内面と軸の円筒状表面に噛み込む方向に向けて付勢し、上記円錐内面と円筒状表面に対する係合子の噛み込みによって軸を一方向にロックするようにしている。
【０００３】
また、本体の端面にキャップを対向し、本体の外周部にソレノイドを設け、そのソレノイドに対する通電によりキャップに磁気吸引力を付与して上記キャップを本体の端面に向けて移動させ、そのキャップに設けられた筒体部で係合子を軸方向に押圧して係合子の噛み込みを解除するようにしている。
【特許文献１】特開昭５１−１１４５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記軸方向ワンウェイクラッチにおいて、本体と軸の表面硬度および剛性が同程度であると、軸に過大なロック方向の荷重が負荷された場合に、係合子が円錐内面および円筒状表面に強く噛み込み、円錐内面および円筒状表面の双方を塑性変形させて使用不能な状態になる可能性がある。また、クラッチ取付部やフレームを破損させる可能性がある。その対策には各部の剛性を高めることが有効であるが、重量が増加し、コストが高くなるという問題が発生する。
【０００５】
この発明の課題は、ロッドを軸方向一方にロックすることができるようにした軸方向ワンウェイクラッチにトルクリミッタとしての機能を付加してハウジングの破損を防止すること、およびトルクリミッタ荷重を要求に応じて設定できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、この発明においては、固定の配置とされるハウジング内にロッドを挿入して同軸上に配置し、ハウジングの内周には軸方向に傾斜する円錐面を設け、その円錐面とロッドの円筒状外周面間に形成されたくさび状空間内に保持器を組込み、その保持器に形成されたポケット内に係合子を組込み、その係合子がハウジングの円錐面とロッドの円筒状外周面とに当接するスタンバイ位置に向けて前記保持器を付勢する弾性部材を設け、前記ロッドの円筒状外周面の塑性変形能をハウジングの円錐面の塑性変形能より高くし、前記ハウジングには前記円錐面の小径端側の端部内に保持器の軸方向一方への移動量を制限するストッパを設け、そのストッパと前記保持器との間にロッドに対して相対的に軸方向に移動可能な調整リングを組込んだ構成を採用したのである。
【０００７】
ここで、ロッドの円筒状外周面の塑性変形能をハウジングの円錐面の塑性変形能より高くするには、ロッドの円筒状外周面の硬度を前記ハウジングの円錐面の硬度より小さくするようにしてもよく、あるいは、ロッドを中空としてその肉厚をハウジングの肉厚より薄くするようにしてもよい。
【０００８】
上記の構成から成る軸方向ワンウェイクラッチにおいて、ロッドにロック方向の軸方向荷重が負荷されると、係合子が円錐面および円筒状外周面に係合し、その係合によってロッドがロックされる。
【０００９】
軸方向荷重が増大すると、係合子はくさび状空間の狭小部に向けて引き込まれる。このとき、ロッドの円筒状外周面の塑性変形能はハウジングの円錐面の塑性変形能より高いため、上記円筒状外周面が弾性変形する。
【００１０】
上記軸方向荷重がロッドの弾性限界を超える過大な軸方向荷重であると、ロッドの円筒状外周面が径方向内方に塑性変形し、係合子の軸方向への移動量が大きくなるにつれて変形量も増大する。
【００１１】
係合子の軸方向への移動時、保持器も共に移動し、保持器がストッパに当接すると、係合子は停止し、ロッドは径方向変形量を保持した状態で軸方向に移動する。
【００１２】
このように、ロッドに過大な軸方向荷重が負荷され、その軸方向荷重が所定値を超えると、ロッドは塑性変形する状態で軸方向に移動し、その移動はトルクリミッタとしての作用であるため、ハウジングやハウジングの取付け部の破損防止に効果を挙げることができる。
【００１３】
上記トルクリミッタのリミット荷重は、ロッドの径方向内方への変形量、すなわち、係合子を保持する保持器の軸方向移動量とほぼ比例する。
【００１４】
このため、この発明のように、調整リングを組込むことにより、保持器の軸方向への移動量を制限することができるため、トルクリミッタのリミット荷重を任意に設定することができる。
【発明の効果】
【００１５】
上記のように、この発明においては、ロッドの円筒状外周面の塑性変形能をハウジングの円錐面の塑性変形能より高くしたことにより、トルクリミッタとしての機能を付加することができ、ハウジングの円錐面やクラッチ取付部の破損を防止することができる。このため、これらの剛性を高める必要もないため、軽量化や低コスト化を図ることができる。
【００１６】
また、トルクリミッタが機能すると、ロッドを新しいロッドと交換しなければならないが、上記ロッドはハウジング内に挿入した組込みであって係合子がくさび状空間の広幅部に向けて移動する方向に自由に移動することができるため、簡単に交換することができ、ロッドやハウジングの双方を交換する場合に比較して、交換に要するコストの低減化を図ることができる。
【００１７】
さらに、ハウジングに設けたストッパによって保持器の軸方向への移動量を制限することができるため、トルクリミッタのリミット荷重を所定値に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１乃至図３に示すように、固定の配置とされるハウジング１は円筒状をなし、その内側にはロッド２が挿入され、そのロッド２の外周面３は円筒状とされている。
【００１９】
ハウジング１の内周には軸方向に傾斜する円錐面４が設けられ、この円錐面４とロッド２の円筒状外周面３間に軸方向の一端が狭小のくさび状空間５が形成されている。
【００２０】
また、ハウジング１には、円錐面４の小径端側の一端部内周には、ストッパとしての内向きのフランジ６が設けられている。フランジ６の内周はスライド案内面７とされ、そのスライド案内面７によってロッド２がスライド自在に支持されている。
【００２１】
ハウジング１とロッド２との間には、保持器８が組込まれ、その保持器８とフランジ６間に調整リング９が組込まれている。
【００２２】
また、ハウジング１とロッド２との間には、保持器８がハウジング１の他端開口から抜け出るのを防止する抜け止めプレート１０が組込まれ、一方、抜け止めプレート１０はハウジング１の他端部内周に取付けた止め輪１１によって抜け止めされる。
【００２３】
保持器８には、複数のポケット１２が周方向に間隔をおいて設けられ、各ポケット１２内に係合子としてのボール１３が組込まれている。
【００２４】
保持器８と抜け止めプレート１０間には、弾性部材１４が組込まれている。弾性部材１４は保持器８に保持され、その弾性部材１４によって保持器８はくさび状空間５の狭小部に向けて付勢され、ボール１３はハウジング１の円錐面４およびロッド２の円筒状外周面３に当接するスタンバイ状態とされている。
【００２５】
ロッド２の円筒状外周面３の塑性変形能は、ハウジング１の円錐面４の塑性変形能より高くされている。その塑性変形能に差をつけるため、実施の形態では、ロッド２を筒状として、その肉厚をハウジング１の肉厚より薄くしているが、ロッド２の円筒状外周面３の硬度を円錐面４の硬度より低くするようにしてもよい。
【００２６】
実施の形態で示す軸方向ワンウェイクラッチは上記の構造から成り、図３に示すように、ボール１３がハウジング１の円錐面４およびロッド２の円筒状外周面３に当接するスタンバイ状態において、ロッド２に同図の矢印で示す方向（ロック解除方向）の軸方向力が負荷されると、ボール１３はくさび状空間５の広幅部に向けて移動することになり、ロッド２は矢印方向に自由に移動する。
【００２７】
また、上記とは逆に、ロッド２に矢印で示す方向と反対の方向（ロック方向）の軸方向力が負荷されると、ボール１３は円錐面４および円筒状外周面３に係合し、その係合によってロッド２はロックされ、軸方向に移動するのが防止される。
【００２８】
ロッド２のロック状態において、ロック方向への軸方向力（軸方向荷重）が増大すると、ボール１３はくさび状空間５の狭小部に向けて引き込まれる。
【００２９】
このとき、ロッド２の円筒状外周面３の塑性変形能はハウジング１の円錐面４の塑性変形能より高いため、円錐面４に沿って小径端側に移動するボール１３の押圧により、ロッド２の円筒状外周面３は径方向内方に弾性変形する。
【００３０】
ロッド２に負荷される軸方向荷重が、そのロッド２の弾性限界を超えると、図４に示すようにロッド２はボール１３との係合部位で塑性変形し、ボール１３の軸方向の移動量が大きくなるにつれて、ロッド２の径方向への塑性変形量も増大する。
【００３１】
ボール１３の軸方向への移動時、そのボール１３と共に保持器８も軸方向に移動して調整リング９に当接する。このとき、調整リング９はフランジ６に当接して停止状態にあるため、その調整リング９に対する当接によってボール１３は停止状態に保持される。
【００３２】
ロッド２に負荷される軸方向荷重がさらに増大すると、図５に示すように、径方向への塑性変形量を保持したままロッド２が軸方向に移動する。
【００３３】
図６は、ロッド２の円筒状外周面３の塑性変形能をハウジング１の円錐面４の塑性変形能より高くした軸方向ワンウェイクラッチのロッド２の軸ストロークと軸方向保持力の関係を示すグラフである。そのグラフにおいて、過大荷重作用初期（Ｉ）ではボール１３が円筒状外周面３に押し込まれ、その円筒状外周面３が径方向内方に弾性変形する。軸方向荷重がさらに増大すると、ボール１３によるロッド２の径方向内方への変形量を保持したままロッド２が軸方向に移動する状態（II）となる。その領域（II）においては、比較的フラットな荷重特性領域ａが得られ、この部分でトルクリミッタとしての機能を発揮する。
【００３４】
上記のように、ロッド２の円筒状外周面３の塑性変形能をハウジング１の円錐面４の塑性変形能より高くすることによって、軸方向ワンウェイクラッチにトルクリミッタとしての機能を付加することができ、円錐面４やハウジング１の取付け部の破損を防止することができる。このため、これらの剛性を高める必要がないので、軽量化やコストの低減を図ることができる。
【００３５】
トルクリミッタが機能した場合は、ロッド２が塑性変形しているため、新しいものと交換する必要が生じる。このとき、ロッド２をロック方向と逆方向（図４の矢印で示す方向と反対方向）に押圧すると、ボール１３がくさび状空間５の広幅部に向けて移動してロッド２の保持を解除するため、ロッド２を簡単に交換することができ、ロッド２とハウジング１の双方を交換する場合に比較して交換に要するコストの低減を図ることができる。
【００３６】
ここで、ロッド２にロック方向の荷重を負荷して径方向に所定の変形量のみ変形させて軸方向保持力を測定したところ、図７に示すグラフの結果を得た。この図７から明らかなように、ロッド２の径方向変形量と軸方向保持力はほぼ比例の関係にある。
【００３７】
このため、軸方向ワンウェイクラッチに付加されるトルクリミッタのリミット荷重の設定には、ロッド２の径方向変形量を制御すればよい。この径方向変形量は、ハウジング１の円錐面４に対するボール１３および保持器８の軸方向移動量により決定されるため、保持器８の軸方向移動量を制御することによってリミット荷重を任意に設定することができる。
【００３８】
このため、調整リング９を取り除いて保持器８をストッパとしてのフランジ６に当接させ、あるいは、調整リング９を長さの異なる調整リング９に取り替えることによってトルクリミッタのリミット荷重を任意に設定することができ、要求されるトルクリミッタを簡単に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明に係る軸方向ワンウェイクラッチの実施の形態を示す縦断正面図
【図２】図１のII−II線に沿った断面図
【図３】図１の一部分を拡大して示す断面図
【図４】ロッドの塑性変形を伴うロック状態を示す断面図
【図５】軸方向ワンウェイクラッチに付加されたトルクリミッタの作動状態を示す断面図
【図６】ロッドの軸ストロークと軸方向保持力の関係を示すグラフ
【図７】ロッドの径方向変形量と軸方向保持力の関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００４０】
１      ハウジング
２      ロッド
３      円筒状外周面
６      フランジ
８      保持器
９      調整リング
１２    ポケット
１３    ボール（係合子）
１４    弾性部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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