(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの肩部を有する第一のプレートと、（ｉ）該第一のプレートに近い第一の姿勢と該第一のプレートから遠い第二の姿勢との間で、該第一のプレートに近づく方向及び該第一のプレートから遠ざかる方向にそれぞれ傾転可能なストラット、及び（ｉｉ）該ストラットを該第一の姿勢へ付勢する付勢機構を備えた少なくとも１つのストラット構造と共に回転する、該第一のプレートに対向する第二のプレートと、を備えた平面タイプのオーバーランニング・クラッチであって、
前記第一及び第二のプレートは、（ｉ）前記第二のプレートが前記第一のプレートに対して同じ方向に回転するとき、前記第二のプレートのストラットが、前記第一のプレートと同じ回転速度で（前記第一のプレートが静止している場合の速度ゼロを含む。）前記第二のプレートが前記第一のプレートと共に回転するロック状態となるように、前記第一のプレートの前記肩部と係合し、また、（ｉｉ）前記第二のプレートが前記第一のプレートに対して反対の方向に回転するとき、前記第二のプレートが前記第一のプレートとそのようなロック状態とならずに回転し、その結果、前記第二のプレートが前記第一のプレートに対してオーバーランすることができるように構成され、
前記第二のプレート及び前記ストラットは、前記第二のプレートが所定の回転速度以上で回転するときに、前記ストラットが、前記第二のプレート上の半径方向内側の位置から前記第二のプレート上の半径方向外側の位置まで半径方向に外側に押されるように形成され、且つ、前記第二のプレートの回転速度が該所定の回転速度未満に落ちたときに、前記ストラットが、前記半径方向外側の位置から前記半径方向内側の位置に半径方向に内側に移動するように形成され、前記第二のプレートは、前記半径方向外側の位置のところで傾斜面を有し、前記ストラットは、該ストラットが前記半径方向外側の位置に押されたときに、該ストラットと共に回転する前記第二のプレートの前記傾斜面と係合する協働傾斜面を該ストラットの半径方向外側に有し、前記傾斜面と前記協働傾斜面との間の係合は、前記付勢機構による付勢力に逆らう力を前記ストラットに及ぼし、該付勢力に逆らう力は、前記ストラットの前記第一の姿勢への傾転を防止し、且つ、前記ストラットと前記第一のプレートにおける前記肩部との間の係合を防止するのに十分な大きさである、
ことを特徴とするオーバーランニング・クラッチ。
【請求項２】
請求項１記載のオーバーランニング・クラッチであって、
前記ストラットは、前記所定の回転速度以上において遠心力が前記ストラットを前記半径方向内側の位置から前記半径方向外側の位置まで移動させるような重量を有するように構成される、ことを特徴とするオーバーランニング・クラッチ。
【請求項３】
請求項２記載オーバーランニング・クラッチであって、
前記ストラットの前記協働傾斜面と前記第二のプレートの前記傾斜面は、係合の際、前記付勢機構による、前記第一の姿勢にある前記ストラットを付勢する力の少なくとも一部を、前記遠心力に逆らう反抗力に変え、該反抗力が、前記所定の回転速度未満の回転速度における遠心力に打ち勝つように構成されることを特徴とするオーバーランニング・クラッチ。
【請求項４】
請求項１又は２記載のオーバーランニング・クラッチであって、
前記第一のプレートは、固定的に保持される、ことを特徴とするオーバーランニング・クラッチ。
【請求項５】
少なくとも１つの肩部を有する第一のプレートと、（ｉ）該第一のプレートに近い第一の姿勢と該第一のプレートから遠い第二の姿勢との間で、該第一のプレートに近づく方向及び該第一のプレートから遠ざかる方向にそれぞれ傾転可能なストラット、及び（ｉｉ）該ストラットを該第一の姿勢へ付勢する付勢機構を備えた少なくとも１つのストラット構造と共に回転する、該第一のプレートに対向する第二のプレートと、を備えた平面タイプのオーバーランニング・クラッチの製造方法であり、
前記第一及び第二のプレートが、（ｉ）前記第二のプレートが前記第一のプレートに対して同じ方向に回転するとき、前記第二のプレートのストラットが、前記第一のプレートと同じ回転速度で（前記第一のプレートが静止している場合の速度ゼロを含む。）前記第二のプレートが前記第一のプレートと共に回転するロック状態となるように、前記第一のプレートの前記肩部と係合し、また、（ｉｉ）前記第二のプレートが前記第一のプレートに対して反対の方向に回転するとき、前記第二のプレートが前記第一のプレートとそのようなロック状態とならずに回転し、その結果、前記第二のプレートが前記第一のプレートに対してオーバーランすることができるように構成される、オーバーランニング・クラッチの製造方法であって、
前記第二のプレートが所定の回転速度以上で回転するときに、前記ストラットが、前記第二のプレート上の半径方向内側の位置から前記第二のプレート上の半径方向外側の位置まで半径方向に外側に押されるように、且つ、前記第二のプレートの回転速度が該所定の回転速度未満に落ちたときに、前記ストラットが、前記半径方向外側の位置から前記半径方向内側の位置に半径方向に内側に移動するように、前記第二のプレート及び前記ストラットを形成するステップ、及び、
前記ストラットが前記半径方向外側の位置にある場合に、前記ストラットと共に回転する前記第二のプレートの傾斜面と前記半径方向外側の位置のところで係合するよう配置される協働傾斜面を有する前記ストラットを形成するステップであり、該傾斜面と該協働傾斜面とが、その係合によって、前記ストラットの前記第一の姿勢への傾転を防止し、且つ、前記ストラットと前記第一のプレートにおける前記肩部との間の係合を防止するように形成されるところの前記ストラットを形成するステップ、を有する、
ことを特徴とするオーバーランニング・クラッチの製造方法。
【請求項６】
請求項５記載のオーバーランニング・クラッチの製造方法であって、
前記所定の回転速度以上において遠心力が前記ストラットを前記半径方向内側の位置から前記半径方向外側の位置まで移動させるような重量を有する前記ストラットを形成するステップを更に有する、
ことを特徴とするオーバーランニング・クラッチの製造方法。
【請求項７】
請求項６記載のオーバーランニング・クラッチの製造方法であって、
前記ストラットの前記協働傾斜面と前記第二のプレートの前記傾斜面との係合によって、前記傾斜面と前記協働傾斜面とが、前記ストラットを前記第一の姿勢へ向けて付勢する前記付勢機構による力の一部を前記遠心力に逆らう反抗力に変え、該反抗力が、前記所定の回転速度未満の回転速度における遠心力に打ち勝つように、前記傾斜面と前記協働傾斜面とを形成するステップを更に有する、
ことを特徴とするオーバーランニング・クラッチの製造方法。
【請求項８】
請求項２記載のオーバーランニング・クラッチであって、
前記ストラットの前記協働傾斜面及び前記第二のプレートの前記傾斜面は、前記所定の回転速度以上の回転速度において、前記遠心力と、前記ストラットを前記第一の姿勢に付勢する前記付勢機構による力とによって、お互いに対して推進される、ことを特徴とするオーバーランニング・クラッチ。
【請求項９】
請求項３記載のオーバーランニング・クラッチであって、
前記反抗力は、前記ストラットを付勢する前記付勢機構による力に対して垂直である、ことを特徴とするオーバーランニング・クラッチ。
【請求項１０】
請求項７記載のオーバーランニング・クラッチの製造方法であって、
前記ストラットの前記協働傾斜面と前記第二のプレートの前記傾斜面との係合によって、前記傾斜面と前記協働傾斜面とが、前記ストラットを付勢する前記付勢機構による力に垂直な前記反抗力をもたらすように、前記傾斜面と前記協働傾斜面とを形成するステップを更に有する、
ことを特徴とするオーバーランニング・クラッチの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
本発明は、回転機械動力伝達システムにおいて一般的な部品であるワンウェイ・クラッチに係り、特に、最初に米国特許第５，６７０，９７７８号に登場した平面「ストラット」タイプのワンウェイ・クラッチの改良版、及び、「Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｄｉｏｄｅ」という商標で売られているものの後続の改良版、である。
【０００２】
ワンウェイ・クラッチ（ＯＷＣ）は、一般的に知られており、例えば、ヘリコプタ自動回転用安全装置、コンベア・システム用止め具、及び、自動車のトランスミッションのシフト部品、などの回転動力伝達システムにおいて様々な異なる機能を提供する。
【０００３】
平面タイプを含むすべてのＯＷＣは、摩耗及び摩擦による損傷を防ぐために、高速用途においてかなりの潤滑油を必要とする。平面タイプのＯＷＣにおいて流体の存在はより重大である。なぜなら、潤滑は、最大ドライ速度（ｍａｘｉｍｕｍ  ｄｒｙ  ｓｐｅｅｄ）を過剰に越えたときにストラットの動きを安定化させるアクティブ部品として機能するからである。この速度は、実際のクラッチのジオメトリによって異なるが、後述する一般的な例に対しては、実験的に〜２，０００ＲＰＭと確立されている。非常に高速の用途において、すべてのＯＷＣは、流体せん断の結果として生じた廃熱を処理するために、大量の潤滑油流量を必要とする。
【０００４】
すべてのＯＷＣにおいて現在良好に解決されていない１つの問題は、システム故障、汚染物、又は、瞬間的な慣性力によって、潤滑油流量の瞬間的な中断が生じる、という稀な場合である。これが発生すると、あらゆるタイプのＯＷＣが損傷を受けると共に、平面ＯＷＣでは急速で壊滅的な故障が引き起こされ得る。
【０００５】
ヘリコプタ自動回転の例では、これは、非常に深刻である。なぜなら、この安全機能は、突然の油切れやそれに続くエンジン及びギア・トレインの突然の停止の場合に必要となるかもしれないからである。
【０００６】
米国特許第５，５９７，０５７号及び米国特許第６，１１６，３９４号などでは、油切れの状況でより長い時間生き残り得るように上記のような状況を改善しようと、平面ＯＷＣの元のストラット・ジオメトリに対して改良を加えられている。この資料は改善を示しているが、上記開示されている手法は、ストラットの安定性が欠けたことを解決せず、単に、その結果生じたプアな動きを抑えようとしているに過ぎない。米国特許第６，１１６，３９４号は、拘束されずに流体を奪われた場合、ストラットのリア部分はノッチの空間に入り、高い力で衝突し、損傷を招き得るという問題について開示している。米国特許第５，５９７，０５７号は、ストラット上の耳をノッチを越えてはみ出させ、ノッチ斜面の代わりにノッチ・プレート表面と衝突するように、該耳を伸ばすことによって、これを処理する。米国特許第６，１１６，３９４号は、異なる戦略を示す。それは、油切れの際に、その回転を制約するためにストラットのポケットとノッチ・プレート表面との間の一ストラット端を捉えることを試みる。
【０００７】
特に、一メンバが固定され、残りが回転するＯＷＣの場合、ストラット故障がなく、流体が存在しない場合に、高速のオーバーランニングを可能にするシンプルな解決策が存在する。本発明の目的の１つは、このような方法を示すことである。
【０００８】
本発明の別の目的は、平面ＯＷＣデザインにおけるこの欠点の根本原因を解決し、クラッチが作動流体を奪われた場合に悪い動きへの刺激を取り除くことである。これは、そのポケット・プレートによって支えられたストラットによって生成した外側への力を利用してオーバーラン中にストラットをノッチ・プレートと接触しないように付勢し、ポケット・プレート上の協働特徴との反作用が係合バネの付勢に歯止めを掛けるようにすることによって、行われる。
【０００９】
上記従来の装置において、高速で、油無しのオーバーラン中に壊滅的なストラット故障を招くイベント・シーケンスについて記載することは重要である。図１は、ノッチ・プレート７、ポケット・プレート２、ストラット３、及び、バネ９から構成されたストラット・タイプの平面クラッチの一般的な構造を示す。
【００１０】
まず、図２及び３によれば、ストラット３は、そのバネ９によって、通過するノッチ１０内へ上方に付勢される。次に、ストラット先端１１には、ノッチ１０の通過する斜面によって、グランシング・ブロー（ｇｌａｎｃｉｎｇ  ｂｌｏｗ）が当たり、ストラット３重心周りの回転モーメントを伝えると共に、ストラット３への下方へのスラスト（ｔｈｒｕｓｔ）も生成する。この最初の衝突は比較的大きさが小さいことに注意することは重要である。ここで図３を見ると、ストラットは、そのポケット１３の底と衝突し、上方にリバウンドし、図４から分かるように、接触点周りに旋回する。ストラット３のリアは、隣接するノッチ１０内へ上がり続けている。最後に、ストラットのリア１２は、ノッチ１０の斜面と強く当たり、ストラット３に大きなショックを伝える。
【００１１】
これは、損傷力及び速度をストラット３に伝える一連の衝突の最後の衝突である。この最後の衝突は、バネ９の付勢と逆の方向性をストラット３に要求するため、普段は発生せず、周囲に流体が存在せず、且つ、上述の図２〜４のシーケンス全体の結果としてのみ、起こり得る。
【００１２】
（詳細な説明）
図５は、ノッチ・プレート１５、ポケット・プレート１６、ポケット・プレート１６によって支持された複数のストラット１７、外側ストラット支持リング２０、及び、保持リング１８から成るアッセンブリの分解図である。図６は、これら構成要素をそれらが組み立てられた状態で示す。図７は、これら構成要素をより詳細に示す切取部分の拡大図である。
【００１３】
作動中、外側の部品であるノッチ・プレート１５は、静止した状態で保持され、ポケット・プレート１６は、所望の要素に接続され、制御される。オーバーラン中、ポケット・プレート１６は、この例では、時計回り２５に回転し、モーメントによって外側へ押されるストラット１７を高速で運ぶ。この力２４は、ストラット傾斜面２１を外側のストラット・サポート２０の傾斜面２３に対して押すため、力２４に垂直な力が生成され、図８に示すようにバネ１９の付勢に逆らい、よって、ストラット１７がそのポケット１６から離れるようにノッチ・プレート１５へ向けて傾くのが防止される。ポケット・プレート１６の回転が設計された「スリープ（ｓｌｅｅｐ）」速度を越えると、協働するストラット傾斜端２１及び傾斜面２３によって生成された力によってストラット１７のあらゆる軸周りの回転が抑制されるため、ストラット１７がノッチ・プレート１５と接触しないまま保たれる。
【００１４】
クラッチが噛み合い、ロック（逆方向）しようとした時点において、ポケット・プレート１６の回転速度は、逆転する前に静止したノッチ・プレート１５と一致していなければならない。この点に達する前は、速度は計算された均衡点未満に落とされ、ストラット１７上の遠心力２４は落ち込み、バネ１９は傾斜面２１及び２３によって生成された力に打ち勝つ。この速度閾値を一旦渡ると、ストラット１７は、例えば従来の装置が作動するように、普段通りに作動する。この普段通りの作動は、ドライ・オーバーランニング用の厳格な限界速度未満の速度においてのみ可能である。上記スリープ速度より上では、流体の状態にかかわらず、ストラット１７はノッチ・プレート１５とのいかなる相互作用も抑制される。
【００１５】
図１０は、一般的な遊星歯車群２４を用いた減速を伴う典型的な用途において用いられる本発明に係るＯＷＣの一例２５を示す概略図である。本例において、入力回転２７は、歯車群２４の太陽歯車３１に存在し、リング・ギア２９が出力２８となる。この一般的な用途は、遊星ギア・キャリア３２が、例えば「グラウンドされ」、回転が制約される場合のみ機能し得る。上記ＯＷＣ２５を遊星キャリア３２とグラウンド２６との間に配置することによって、ヘリコプタ自動回転に対して望ましい場合などの油供給が間欠的に存在しない場合であっても、適正に機能するオーバーランニング出力２８が提供される。
【００１６】
入力２７が歯車群２４の設計された比で出力２８を駆動しているとき、キャリア３２は、例えばグラウンドに対して太陽ギア３１の回転方向に類似した、絶対的な回転方向に回転させられる。キャリア３２がこの方向に回転しないようにＯＷＣアッセンブリ２５のロック機能を用いて制約することによって、歯車群２４を機能させ、よって出力２８を要求された比で駆動することができる。
【００１７】
入力回転２７が止まった場合、又は、出力２８が入力２７をオーバーランニングする他の一般的な場合、上記速度が望まれる。ここで、出力２８は、入力２７によって押されるのではなく、入力２７を引っ張るため、アッセンブリのすべての力が逆転する。この逆向きの力は、キャリア３２を上記駆動する場合と反対の方向にグラウンドに対して回転させ、ワンウェイ・クラッチ２５はこの逆方向回転に応じてアンロックされ、入力２７によって規定されたのより大きい速度で出力２８の自由なオーバーランを可能にする。
【００１８】
上述のように、このＯＷＣ２５のグラウンドされた部分は、上述の１５に似たノッチ・プレート３４である。キャリア３２に接続された回転部分は、１６として上述したポケット・プレートである。上記出力２８が入力２７をオーバーランするとき、ＯＷＣアッセンブリ２５のポケット・プレート３３はグラウンド２６に対してそのオーバーランニング方向に回転させられる。この回転速度が安全のためには速過ぎる、油の無い作動になった場合、上述の本発明に係る特徴は、ポケット・プレート３３によって運ばれている周回軌道ストラットが静止したノッチ・プレート３４と接触しないように働くようになる。
【００１９】
図８に戻る。ストラット１７の動きは、本例ではたまたま時計回り２４であるポケット・プレート１６の回転速度の関数として制御される。内側部分及び外側部分としてのポケット・プレート１６及びノッチ・プレート１５の異なる回転方向又は切替は、明らかであり、ここでの本発明を無効にしない。同様に、ノッチ・プレート１５は、ポケット・プレート１６の絶対速度がポケット・プレート１６とノッチ・プレート１５の間の許容可能「ドライ」回転速度の限界内にストラット１７の作動を制御し、これら２つの部分間の相対的に逆向きの回転のポイントが絶対ポケット・プレート１６回転速度をスリープ閾値未満にできる限り、静止していることは要求されない。
【００２０】
実際の例として、回転軸から放射状に２．５インチのところに配置されたストラット１７を備えたクラッチは、図９に規定されたジオメトリが質量０．０８オンスのストラット１７に用いられた場合、ポケット・プレート１６の速度が約７９０ＲＰＭにおいて、そのストラット１７と相互作用し、静止したノッチ・プレート１５とは相互作用しない。この「スリープ」速度は、ストラット１７の質量及びジオメトリ及びバネ１９の力を以下の式及び図９に従って変えることによって調整可能である。
【００２１】
【数１】
0004607845.tif 000002
ここで、ωはクラッチ・ポケット・プレートの角速度であり、Ｆｓはストラットが下がった位置におけるバネ力であり、Ｄｓはストラット内部の傾斜端からバネ力までの距離であり、Ｄ１はストラット厚さの１／２であり、Ｄ２はウェッジ・サイド（ｗｅｄｇｅ  ｓｉｄｅ）・ストラット端間の平面距離であり、Ｆ２はウェッジによって発揮されたカムを下げる力であり、Ｗはストラット重量であり、ｒはＭＤ軸からストラット重心までの距離であり、ｇは重力加速度である。
【００２２】
本開示を短くレビューすると、第一及び第二の対向するプレートを含む平面タイプのオーバーランニング・クラッチについて教示されている。第二のプレート自体は、移動可能なストラットと、特定の状況下で第一のプレートの協働する肩部分と協働的に係合するための関連する付勢機構とを含む。上記第二のプレートの一部を構成し、各ストラット及び該第二のプレートの付勢機構と協働し、該第二のプレートが特定の状態で回転するときにストラットが特定の付勢された第一のプレートへ移動することを防ぐ構成が設けられる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来のクラッチの切取斜視図である。
【図２】一ストラットの中心をほぼ通り、該ストラット上に作用する遠心力に垂直な図１のライン２，３，４に沿って切り取られた従来のクラッチの横断面図である。
【図３】シーケンスにおいてより後の部品を示す図２の従来のクラッチの同様の図である。
【図４】シーケンスにおいて更に後の部品を示す図３の従来のクラッチの同様の図である。
【図５】本発明に係る部品を示す分解斜視図である。
【図６】切取斜視図である。
【図７】図６に示したエリアの拡大詳細図である。
【図８】図６のライン８−８に対応し、一ストラット１７を遠心力２４（図１）と平行に切った側面切取図である。
【図９】本実施形態の力及びジオメトリを示す略図である。
【図１０】典型的な用途における提案されている発明をその位置に示す概略ギア・トレイン図である。
【符号の説明】
【００２４】
１５、３４  ノッチ・プレート
１６、３３  ポケット・プレート
１７  ストラット
１８  保持リング
１９  バネ
２０  外側ストラット支持リング
２１、２３  ストラット傾斜面
２４  遊星歯車群
２５  ワンウェイ・クラッチ
２６  グラウンド
２９  リング・ギア
３１  太陽歯車
３２  遊星ギア・キャリア
【図１】
0004607845.tif 000003
【図２】
0004607845.tif 000004
【図３】
0004607845.tif 000005
【図４】
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【図５】
0004607845.tif 000007
【図６】
0004607845.tif 000008
【図７】
0004607845.tif 000009
【図８】
0004607845.tif 000010
【図９】
0004607845.tif 000011
【図１０】
0004607845.tif 000012