(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪の内周面の周方向複数箇所に形成され、内輪の外周面との間でくさび隙間を形成するカム面と、前記カム面と内輪の外周面とで形成される空間に配されたローラと、前記ローラを保持する保持器と、前記保持器とローラとの間に介在する弾性体とを備えたクラッチにおいて、
前記周方向複数箇所に設けられる各カム面のくさび隙間が大きい側の端部に、ローラの噛み込み可能なカム面部分をその傾斜角度で延長した仮想延長面よりも外径側へ凹むローラ逃げ部を設け、前記くさび隙間が大きい側の端部から小さい側のカム面部分にローラが移動する方向に内外輪を相対回転することにより前記ローラがくさび隙間に噛み込むロック状態となり、前記くさび隙間が小さい側のカム面部分から大きい側の端部にローラが移動する方向に内外輪を相対回転することにより前記ローラがロック解除となるように構成したことを特徴とするクラッチ。
【請求項２】
前記ローラ逃げ部は、前記カム面のくさび隙間が大きい側の端部に、前記カム面のストラット角よりも大きい傾斜角の面により形成される請求項１に記載のクラッチ。
【請求項３】
前記ローラ逃げ部の前記ストラット角よりも大きい傾斜角の面と、前記カム面における前記ローラの噛み込み部分となるカム面部分とが曲面部分を介して連続している請求項２に記載のクラッチ。
【請求項４】
前記弾性体が板ばねである請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のクラッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、外輪の内周面にカム面を形成したローラ形式のクラッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
外輪の内周面にカム面を形成したローラ形式のクラッチにおいて、クラッチが作動するまでの遅れ角を小さくするために、ローラをカム面へ付勢する弾性体を有するものがある。
この種の一方向クラッチの一例を図６に示す。この一方向クラッチは、同図（Ａ）のようにローラ２３を弾性体２５でくさび隙間２７の噛み込み側へ付勢し、僅かでも噛み込み側の回転が生じると噛み込みを生じさせる待機状態、つまりスタンバイ状態とする。また、スタンバイ状態のままで外輪２２が空転すると、ローラ２３およびローラ接触部の摩耗が進行するので、これを防ぐために、同図（Ｂ）のように、遠心力によりローラ２３を外輪側に移動させ、内輪２１とローラ２３の間を非接触にする隙間Ｇが生じるディスエンゲージ状態になるようにしている。
【０００３】
図７は二方向クラッチの例を示し、同図（Ａ）はスタンバイ状態を、同図（Ｂ）はディスエンゲージ状態をそれぞれ示す。このクラッチは、外輪２２のカム面２６が左右対称に形成されたものである。内輪２１が反時計方向ｂに回転するときのロック動作は図６の一方向クラッチの場合と同様である。内輪２１が時計方向ａに回転するときは、くさび隙間２７の右側の端部にローラ２３が噛み込んでロック状態となる。
【０００４】
これら図６，図７の例のようなディスエンゲージタイプのクラッチでは、内輪２１とローラ２３とが非接触であるため、ローラ２３等の摩耗が少ない。また、内輪２１とローラ２３との隙間よりも小さい異物等が潤滑油に混在していても、異物を噛み込むことを防止できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、内輪２１とローラ２３との隙間Ｇよりも大きい異物を含む潤滑条件下では、ディスエンゲージタイプであっても、異物噛み込みによる異常ロックが生じる。したがって、異物が混在する潤滑条件下でクラッチを使用する場合は、内輪２１とローラ２３との隙間Ｇを大きくすることが望ましい。
この隙間Ｇを大きくする手段としては、
ｉ) カム面２６の長さおよび保持器２４のポケット２８の幅を長くして、周方向のローラ移動量が大きい構造とすること、
ii) カム面２６の傾斜角が大きい構造とすること、
が考えられる。
【０００６】
しかし、上記ｉ）の手段では、カム面２６のスペースを大きくする必要があって大型化すること、弾性部材２５の伸縮量が大きくなり弾性部材２５に過大な応力が生じる等の問題がある。また、ii）の手段では、カム面２６の傾斜角をストラット角よりも大きくすると、ローラ２３がカム面２６に噛み込まず、クラッチとして機能しなくなるため、傾斜角度に限界があり、十分に隙間Ｇを大きくすることができないという問題がある。
【０００７】
この発明の目的は、異物噛み込みによる異常ロックを防止でき、かつその防止対策による大型化が避けられるクラッチを提供することである。
この発明の他の目的は、ローラと内輪間の隙間の大きさを容易に設定できるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、上記異常ロック機能を得ながら、滑らかなクラッチ係脱動作が得られるようにすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明のクラッチは、外輪の内周面の周方向複数箇所に形成され、内輪の外周面との間でくさび隙間を形成するカム面と、前記カム面と内輪の外周面とで形成される空間に配されたローラと、前記ローラを保持する保持器と、前記保持器とローラとの間に介在する弾性体とを備えたクラッチであって、
前記周方向複数箇所に設けられる各カム面のくさび隙間が大きい側の端部に、ローラの噛み込み可能なカム面部分をその傾斜角度で延長した仮想延長面よりも外径側へ凹むローラ逃げ部を設け、前記くさび隙間が大きい側の端部から小さい側のカム面部分にローラが移動する方向に内外輪を相対回転することにより前記ローラがくさび隙間に噛み込むロック状態となり、前記くさび隙間が小さい側のカム面部分から大きい側の端部にローラが移動する方向に内外輪を相対回転することにより前記ローラがロック解除となるように構成したことを特徴とする。
この構成によると、外輪が回転したとき、ローラに働く遠心力により、ローラがローラ逃げ部に移動する。このとき、ローラの逃げ部は、ローラの噛み込み部分となるカム面部分の仮想延長面よりも外径側へ凹んでいるため、カム面の全体を同じ角度の傾斜面としたものに比べて、ローラと内輪との隙間が大きくなる。したがって異物噛み込みによる異常ロックを効果的に防止することができる。また、ローラと内輪との隙間を大きくする対策として、ローラ逃げ部は外径側へ凹むように設けるため、カム面を円周方向に長く形成する場合に比べてコンパクト化できる。
【０００９】
この発明において、前記ローラ逃げ部は、前記カム面のくさび隙間が大きい側の端部に、前記カム面のストラット角よりも大きい傾斜角の面により形成されるものとしても良い。
このように傾斜面でローラ逃げ部を構成した場合には、ローラを付勢する弾性体の付勢力を調整するだけで、噛み込み待機状態におけるローラと内輪の間の隙間の大きさを任意に設定できる。
【００１０】
このようにストラット角よりも大きい傾斜角の面でローラ逃げ部を構成する場合に、このストラット角よりも大きい面と、前記カム面における前記ローラの噛み込み部分となるカム面部分とが曲面部分を介して連続するものとしても良い。このように曲面部分を介して連続させることで、ローラの噛み込み部分となるカム面部分とローラ逃げ部との間でのローラの移動が滑らかになり、クラッチの係脱の際に、ローラが引っ掛かることを防止できる。
【００１１】
この発明において、前記弾性体は、板ばねであっても良い。このように弾性体を板ばねとした場合は、簡易な構造でローラに付勢力を与えることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図１ないし図４と共に説明する。このクラッチは、内輪１と外輪２の間の円周方向複数箇所にローラ３を介在させ、これらローラ３を保持する保持器４と、各ローラ３を押圧する複数の弾性体５とを備えた一方向クラッチである。内輪１は、外周面１ａが円筒面に形成され、軸またはリング状の部材で構成される。外輪２は、円筒面状の内周面２ａの周方向複数箇所にカム面６が形成されている。カム面６は、内輪１の外周面１ａとの間にくさび隙間７を形成するものであり、各ローラ３は各カム面６に配置される。複数箇所に設けられる各カム面６は、いずれも同じ形状のものであり、それぞれ一方向のくさび隙間７を形成するように設けられる。保持器４は、円筒状に形成されて、各ローラ３を内部に保持する複数のポケット８が形成されている。保持器４の隣合うポケット８，８間の部分は柱部４ａとなっている。
【００１３】
図４に拡大して示すように、カム面６は、くさび隙間７が大きい側の端部に、ローラ逃げ部９が設けられている。カム面６は、くさび隙間７が小さい側のカム面部分６ａが、ローラ３の噛み込み部分となるものであり、このカム面部分６ａは略全体が一定の傾斜角αの傾斜面とされている。ローラ逃げ部９は、上記カム面部分６ａを、このカム面部分６ａの傾斜角度αで延長した仮想延長面Ｓよりも外径側へ凹むように形成した空間である。したがって、ローラ逃げ部９を形成した箇所では、外輪２の内周面２ａと内輪１の外周面１ａとの間の半径方向隙間が、くさび隙間７を隙間広がり側の端部まで前記仮想延長面Ｓで形成した場合よりも大きくなっている。
上記カム面部分６ａの傾斜角αは、ストラット角と同じかまたはストラット角よりも小さい角度とされている。ストラット角は、ローラ３がくさび隙間７に噛み込むか否かの境界となるカム面６の傾斜角（カム面６に接したローラ３の中心位置を通る外輪２の半径方向に垂直な線に対する傾斜角）のことである。ストラット角よりも小さい傾斜角のときは噛み込み可、ストラット角よりも大きい傾斜角のときは噛み込み不可となる。
【００１４】
ローラ逃げ部９は、カム面６のストラット角よりも大きい傾斜角の面６ｂにより形成される。カム面６における上記噛み込み可能なカム面部分６ａと、ローラ逃げ部９を形成する面６ｂとは、曲面部分６ｃを介して連続させてある。曲面部分６ｃは、凸曲面からなり、例えば円弧状断面の曲面で形成される。この曲面部分６ｃの中間位置に、ストラット角となる位置、および噛み込み寸前の待機位置（スタンバイ位置）が生じる。したがって、曲面部分６ｃは、ストラット角となる位置よりもくさび隙間７の小さい側の部分は、噛み込み可能なカム面部分６ａを構成し、また噛み込み寸前待機位置よりもくさび隙間７の大きい側の部分は、ローラ逃げ部９を形成する面６ｂの一部となる。
なお、平坦な傾斜面のカム面部分６ａの途中位置でストラット角となるように設計しても良い。
【００１５】
図１に示すように、弾性体５は、保持器４の柱部４ａとローラ３の間に介在して、ローラ３を外輪２のカム面６に押し付けるものである。弾性体５は、図２に示すように、その全体が一体の金属板製のプレス成形品からなる板ばねとされており、保持器４の柱部４ａに装着される装着部５ａと、ローラ３を押圧する舌片５ｂとを有している。
【００１６】
上記構成の作用を説明する。図１（Ａ）の状態では、ローラ３が弾性体５により外輪２のカム面６における曲面部分６ｃ（またはカム面部分６ａ）に押し付けられて、ロック直前のスタンバイ状態となる。このスタンバイ状態から、相対的に内輪１をロック方向（図の反時計回り）ｂへ回転させると、ローラ３および保持器４が内輪１と共に回転移動して、ローラ３がくさび隙間７に噛み込み、ロック状態となる。ロック状態から、内輪１が時計回りａに回転すると、ローラ３および保持器４が内輪１と共に回転移動してロック解除となり、空転を生じる。
【００１７】
前記スタンバイ状態で外輪２が空転しているときには、ローラ３が遠心力により、曲面部分６ｃまたはカム面部分６ａからローラ逃げ部９へと移動して、図１（Ｂ）に示すディスエンゲージ状態となる。このように、ローラ３がローラ逃げ部９へ移動することにより、内輪１の外周面１ａとローラ３との間には十分な隙間Ｇが確保される。そのため、異物を含む潤滑条件下で使用しても、ローラ３と内輪１との間に異物が噛み込んで生じる異常ロックを効果的に防止できる。
【００１８】
図１（Ｂ）のディスエンゲージ状態で、外輪２の空転が停止すると、ローラ３は、ローラ逃げ部９から曲面部分６ｃ（またはカム面部分６ａ）へ移動し、図１（Ａ）のスタンバイ状態に戻る。
【００１９】
この構成のクラッチによると、このように、異物を含む潤滑条件下で使用しても、異物噛み込みによる異常ロックを防止することができる。また、ローラ逃げ部９は、カム面６のくさび隙間７が大きい側の端部に、カム面６のストラット角よりも大きい傾斜角の面６ｂを設けることにより構成されているので、ローラ３を付勢する弾性体５の付勢力を調整するだけで、ディスエンゲージ状態でのローラ３と内輪１の間の隙間Ｇの大きさを任意に設定することができる。
また、前記カム面６のローラ逃げ部９を形成するストラット角よりも大きい傾斜角の面６ｂと、噛み込み可能なカム面部分６ａとは曲面部分６ｃを介して連続させているので、カム面部分６ａとローラ逃げ部９との間でのローラ３の移動が容易になり、クラッチの係脱の際に、ローラ３が引っ掛かるのを防止できる。
さらに、前記弾性体５を板ばねとしているので、簡易な構造でローラ３に付勢力を与えることができる。
【００２０】
なお、前記実施形態では一方向クラッチの場合について説明したが、この発明は、例えば図５に示すように二方向クラッチに適用してもよい。同図の二方向クラッチでは、外輪２の内周面における複数箇所に、左右対称のカム面６，６が山形を成すように設けられている。両カム面６，６は、図１〜図４と共に説明した実施形態におけるカム６面と同じであり、互いの隣接側にローラ逃げ部９が設けられ、離れ側にローラ３の噛み込み可能なカム面部分６ａが形成されている。弾性体５は、ローラ３を片側のカム面６に付勢するように設置されている。
【００２１】
図５（Ａ）の状態は、内輪１が相対的に反時計回りｂへロックする前のスタンバイ状態を示し、図５（Ｂ）は外輪２が空転するディスエンゲージ状態を示す。この二方向クラッチの場合は、外輪２の空転時に、ローラ３は遠心力によりカム面６からローラ逃げ部９に移動してローラ３と内輪１との間に大きな隙間Ｇが確保されるので、ローラ３と内輪１との間に異物が噛み込むことを効果的に防止できる。また、この二方向クラッチでは、内輪１が時計回りａに回転しようとすると、ローラ３が右側のくさび隙間７に噛み込んでロック状態となる。
その他の構成，効果は、上記実施形態の一方向クラッチと同様であり、ここではそれらの説明を省略する。
【００２２】
【発明の効果】
この発明のクラッチは、外輪の内周面の周方向複数箇所に形成され、内輪の外周面との間でくさび隙間を形成するカム面と、前記カム面と内輪の外周面とで形成される空間に配されたローラと、前記ローラを保持する保持器と、前記保持器とローラとの間に介在する弾性体とを備えたクラッチにおいて、前記の周方向複数箇所に設けられるカム面のくさび隙間が大きい側の端部に、外径側へ凹むローラ逃げ部を設け、前記くさび隙間が大きい側の端部から小さい側のカム面部分にローラが移動する方向に内外輪を相対回転することにより前記ローラがくさび隙間に噛み込むロック状態となり、前記くさび隙間が小さい側のカム面部分から大きい側の端部にローラが移動する方向に内外輪を相対回転することにより前記ローラがロック解除となるように構成したため、異物を含む潤滑条件下等で使用しても、異物噛み込みによる異常ロックを防止することができる。また、異常ロックの防止対策による大型化が避けられる。
前記ローラ逃げ部が、前記カム面のくさび隙間が大きい側の端部に、前記カム面のストラット角よりも大きい傾斜角の面により形成されるものとした場合は、ローラを付勢する弾性体の付勢力を調整するだけで、ローラと内輪の間の隙間の大きさを任意に設定でき、隙間の設定が容易である。
前記ローラ逃げ部の前記ストラット角よりも大きい傾斜角の面と、前記カム面における前記ローラの噛み込み部分となるカム面部分とを曲面部分を介して連続させた場合は、ローラ噛み込み部分となるカム面部分とローラ逃げ部との間でのローラの移動が容易になり、クラッチの係脱の際に、ローラが引っ掛かることを防止できる。
また、前記弾性体を板ばねとした場合は、簡易な構造でローラに付勢力を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかる一方向クラッチのスタンバイ状態を示す部分拡大断面図、（Ｂ）はそのディスエンゲージ状態を示す部分拡大断面図である。
【図２】同クラッチにおける弾性体の取付状態を示す部分拡大断面図である。
【図３】同クラッチの全体の縦断面図である。
【図４】同クラッチのカム面の形状を示す説明図である。
【図５】（Ａ）はこの発明の他の実施形態にかかる二方向クラッチのスタンバイ状態を示す部分拡大断面図、（Ｂ）はそのディスエンゲージ状態を示す部分拡大断面図である。
【図６】（Ａ）は従来の一方向クラッチのスタンバイ状態を示す部分拡大断面図、（Ｂ）はそのディスエンゲージ状態を示す部分拡大断面図である。
【図７】（Ａ）は従来の二方向クラッチのスタンバイ状態を示す部分拡大断面図、（Ｂ）はそのディスエンゲージ状態を示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１…内輪
２…外輪
３…ローラ
４…保持器
５…弾性体
６…カム面
６ａ…カム面部分
６ｂ…面
６ｃ…曲面部分
７…くさび隙間
９…ローラ逃げ部
Ｇ…隙間
【図１】
0004094254.tif 000002
【図２】
0004094254.tif 000003
【図３】
0004094254.tif 000004
【図４】
0004094254.tif 000005
【図５】
0004094254.tif 000006
【図６】
0004094254.tif 000007
【図７】
0004094254.tif 000008