单向超越离合器 【技术领域】
本发明涉及单向超越离合器(one-way clutch)，其具有内部可插入轴的旋转体，当旋转体或插入该旋转体内的轴按某一方向旋转时，轴相对旋转体旋转，而当旋转体或轴按另一方向旋转时，旋转体与轴成一体旋转。
背景技术
有一种把只允许轴按某一方向旋转的离合机构组装于树脂制的机壳里的单向超越离合器(参见专利文献1-日本特开2002-295521号公报)。这种单向超越离合器的离合机构如下述。
在外轮内周一侧形成凹槽，在该凹槽内设置滚柱使之处于插入外轮的中央的轴与凹槽之间。该凹槽呈沿某一旋转方向上渐渐变窄的形状。因此，根据轴的旋转方向的不同，上述滚柱在上述凹槽内移动，当位于凹槽地宽敞部分时可自由旋转，相反，当进入凹槽的狭窄部分时则发挥楔的作用。即，当轴按某一方向旋转时，滚柱可自由旋转，不妨碍轴与外轮之间的相对旋转；而当轴按相反方向旋转时，上述滚柱发挥楔的作用，由于使轴与外轮成为一体，轴与外轮一体旋转。
然后，将这种离合机构插入筒状的机壳内。在机壳内设置锁挡部，从而使离合机构的外轮不相对机壳旋转。还用盖封盖机壳的开放端，以防上述离合机构从机壳脱落。因此，该单向超越离合器的外轮同机壳成为一体。据此，可以向轴或与机壳连接的外部装置传递单向的旋转力。
而且，上述机壳和盖通过把形成于盖侧面的凸部嵌入树脂制机壳的开口附近的内侧面上形成的环状凹部而相互结合。其结构为，利用上述树脂制机壳的弹性，扩张其开口的同时推入盖，当使上述凸部嵌入机壳一侧的凹部时，机壳内径复原则盖不能脱开。
在上述单向超越离合器中，当滚柱发挥楔的作用而使轴与外轮成为一体时，滚柱对外轮施加扩径方向的力，而对轴施加缩径方向的力。而且，由于外轮与机壳成为一体，所以可以认为上述扩径方向的力作用于机壳。
当这一扩径方向的力作用于机壳时，机壳内径就有扩张趋势。由于本来是依靠机壳的弹性来嵌入盖的，因此其咬合部分不能设得很大。结果，当扩径方向的力作用于机壳时，机壳与盖的结合部分的咬合变浅，结合力变弱。在这一状态下，当有轴向力作用于盖时，盖就容易从机壳脱落。
另一方面，在上述扩径方向的力作用于机壳的状态下，轴与外轮靠上述滚柱成为一体。因此，当因连接于轴的外部装置的振动而导致轴受轴向力作用时，该力会传递到上述外轮、滚柱等整个离合机构。当有轴向力作用于离合机构时，外轮等就会沿轴向推压上述盖。因而，尤其是在轴与外轮成为一体的状态下、即扩径方向的力作用于机壳的状态下，存在盖容易脱落、离合机构容易脱落之类的问题。
另外，在高温环境下使用时，还存在树脂制的机壳会软化而且会因热膨胀而扩径，盖更容易脱落的问题。
【发明内容】
本发明目的就在于提供一种即便在有扩径方向的力作用于机壳的状态下也难以使外轮等从机壳脱落的单向超越离合器。
本发明的第1方案是一种单向超越离合器，设有内部可插入轴的旋转体、为插入固定该旋转体的机壳、和处于上述轴与旋转体之间的制动机构；当某一方向的旋转力作用于上述旋转体或轴上时，上述制动机构允许上述旋转体与上述轴相对旋转，而当另一方向的旋转力作用上述旋转体或轴上时、上述制动机构使上述旋转体承受其扩径方向的力，从而使上述旋转体与轴一体旋转；其特征在于，在插入上述旋转体的上述机壳的插入口形成凸部，另一方面熔融该凸部而使之向旋转体一侧弯曲，以该弯曲凸部来推压上述旋转体。
本发明的第二方案是在第1方案的基础上，上述旋转体包括外轮、和固定于该外轮的轴插入部的盖部件；上述外轮的外径大于上述盖部件的外径，两者间设有台阶，在该台阶内形成上述弯曲凸部。
本发明的第三方案是在第1或第2方案的基础上，在上述旋转体外周面上离开底面靠近插入口一侧设有定位凸部，并且在上述机壳内周设有与该定位凸部相对应的定位台阶，通过这些定位凸部和定位台阶来将上述旋转体定位于上述机壳。
采用本发明的第1至第3方案，可以做到机壳固定牢固，插入的制动机构等不会脱落。
尤其是，采用本发明的第2方案，由于在台阶处形成弯曲凸部来推压旋转体，所以不会出现插入旋转体的轴的盖部件碰到弯曲凸部而将之削掉的情况。
采用本发明的第3方案，即便不严格控制旋转体轴向尺寸精度，也照样可以使机壳插入口的凸部和旋转体的固定面的位置关系一定。因而，使每个产品的机壳固定力上不致参差不齐。
【附图说明】
图1是本发明实施例1的盖部件卸掉状态下的立体图。
图2是实施例1的表示弯曲凸部形成工序的初始状态的剖面图。
图3是实施例1的表示弯曲凸部形成工序中开始进行凸部熔融时刻的状态的剖面图。
图4是实施例1的表示弯曲凸部形成结束状态的剖面图。
图5是实施例1的盖部件卸掉状态下的俯视图。
图6是实施例1的单向超越离合器中插入固定了转动轴的状态的剖面图。
图7是实施例2的机壳的立体图。
【具体实施方式】
图1至图6示出了本发明的实施例。
图1至图5表示的是外轮2等组装于树脂制的机壳1内的状态。图2至图4是依次表示固定机壳1以防插入的外轮2等脱落的工序图，其中图3、图4示出的是机壳1被固定的状态。图5是用于说明本发明的单向超越离合器的作用的俯视图。图6是表示在完成的单向超越离合器上安装了轴的状态的剖面图。
另外，图1、图5示出了上述外轮2的开口敞开的状态。实际上，虽是把安装了盖部件3的外轮2插入到上述机壳1内，但在此图示的是为便于说明外轮2内的构造，将盖部件3卸掉的状态。
还有，图2至图4的单向超越离合器部分的剖面图系沿图1的X-X线的剖面图。
下面说明组装在机壳1中的部件的结构。
图1和图2所示的外轮2，是把金属板冲压形成的多个板件叠置起来构成的。各板件形成有沿着圆周的台阶部，各台阶部形成了表面的凹部4和背面的凸部5。而且，通过将上层板件的凸部5压入下层板件的凹部4来将叠置的板件成为一体，构成外轮2。
但是，上述板件包括多个中板件6和处于最下层的底板件7。
中板件6形成有用于插入旋转轴的轴孔部8a、和用于在该轴孔部8a的周围插入滚针9的多个滚针孔部10a。另外，在该轴孔部8a的周围，还形成有在上述滚针孔部10a开口、用于插入弹簧部件11的弹簧孔部12a。
另外，在该中板件6的外周形成有多个凹结构部13a、14a。
另一方面，在底板件7的中央形成有轴孔部8a，而在其外周形成有凹结构部13a、14a。进而，在底板件7的表面形成有用于压入上述中板件6的凸部5的凹部4，而在其背面形成有凸部5。
在保持滚针孔部10a一致的条件下，把如上的中板件6叠置于底板件7之上，构成外轮2。其结果，在外轮2上分别形成了：用于插入1个滚针9的多个滚针孔10、用于插入1个弹簧部件11的多个弹簧孔12、1个轴孔8、和多个凹部13与凹部14。即，通过各中板件6上形成的、轴向一致的滚针孔部10a形成了1个滚针孔10，通过轴向一致的多个弹簧孔部12a形成了1个弹簧孔12，同样，通过多个轴孔部8a、8b形成了1个轴孔8。分别往这些滚针孔10和弹簧孔12中插入滚针9和弹簧部件11，将盖部件3安装到外轮2的开口上。
上述盖部件3是中央形成有轴孔部8b的环形的板件。而且，如图2至图4所示，将该盖部件3压入安装于最上层的中板件6的凹部4内。在本实施例1中，由于盖部件3被压入外轮2的中板件6的凹部4中、而且盖部件3的厚度大于上述凹部4的深度，所以在外轮2与盖部件3之间形成台阶15。在这一状态下，把外轮2等插入机壳1内。
机壳1，其底面形成了轴孔部8b，而且，还在其内侧面分别形成了多个同上述外轮2的外周上形成的凹部13咬合的、沿轴向延伸的带状凸部16、和多个同上述凹部14配合的带状凸部17(参照图2)。
另外，上述底面的轴孔部8b和盖部件3的轴孔部8b构成了上述轴孔8的两端，成为插入轴的轴承。
进一步，机壳1在用于插入外轮2和盖部件3的插入口处形成有环状的凸部18，但该凸部18，在本实施例1中虽为环状，但未必仅限于环状，也可以是绕着插入口形成的1个或多个凸部。
另外，在上述凸部18的外侧，隔着环状凹部19虽形成有环状凸部20，但该环状凹部19及环状凸部20，也未必仅限于环状，只要形成于与上述凸部18相对应的位置即可。
在本实施例中，通过上述带状凸部16与上述凹部13咬合、而上述带状凸部17与上述凹部14咬合，使得被插入的外轮2不相对机壳1旋转。
但是，如图2所示，在中板件6中两个中间板件6a、6b上省略了凹结构部14a。
为此，当与其它中板件6叠置时，在轴向形成的凹部14中，只有在对应于中间板件6a、6b外周的部分形成有定位凸部。
图2中，关于中间板件6a、6b所形成的定位凸部，虽然只示出了1处，实际上在对应于各凹部14的位置上都形成有同样的定位凸部。这些定位凸部抵接于机壳1内周的带状凸部17的上端，从而对外轮2在机壳1内的轴向位置进行定位。上述带状凸部17的上端相当于本发明的定位台阶。靠这种定位，可以将外轮2相对于机壳1在轴向上的位置对准。
此外，上述带状凸部17同时兼具阻止外轮2旋转的作用和轴向定位台阶的作用。但是，也可以使上述阻止旋转的作用只由其它凸部16所具有，而让凸部17只具有轴向定位作用。
下面以图2至图4说明相对在机壳1内已被定位的外轮2来固定机壳1的步骤。
首先，如图2所示，使熔融工具30正对机壳1的插入口。
该熔融工具30系一种压到机壳1上使凸部18熔融而倒向外轮2一侧、从而固定机壳1的工具。该熔融工具30是这样构成的：在圆柱形主体的端面上形成有圆形凹部21，在凹部21的外周形成有环形凸部22，在该环形凸部22的外侧形成环形凹部23和环形凸部24。
上述圆形凹部21是大小为可使单向超越离合器一侧的盖部件3插入程度的圆筒形，其外侧的环形凸部22在对应于由盖部件3与外轮2形成的台阶15内侧的位置形成，进而其外侧的环形凸部24具有可嵌入机壳1的环状凹部19的大小和形状。因而，当按箭头方向移动该熔融工具30、将其压到机壳1上时，机壳1的凸部18就处在了熔融工具30的环形凸部22和24之间的环形凹部23之内。于是，将环形凹部23的形状做成容易使上述凸部18沿其向圆心弯曲的形状。
另外，虽未图示，上述熔融工具30还同超声波产生装置连接，在圆周方向上产生超声波振动。
使上述熔融工具30从图2所示状态、如箭头所示朝单向超越离合器下降，再从与机壳1的凸部18接触的状态(参见图3)，一边施加超声波振动一边向下方施加压力。于是，上述环状凸部18靠同超声波振动的熔融工具30之间的摩擦热而软化或熔融。当把熔融工具30压向软化或熔融的凸部18时，凸部18就沿着熔融工具30的环形凹部23的形状而向外轮2一侧弯曲(图4)。据此，上述凸部18变成本发明的弯曲凸部18a，其推压外轮2的台阶15而使机壳1固定。此外，在本实施例1中，由外轮2和盖部件3构成了本发明的旋转体。
实施例1的单向超越离合器，如上所述，由于靠弯曲凸部18a推压外轮2，因而若加长该弯曲凸部18a的长度，则可更牢固地推压外轮2，可使机壳1难以脱落。
另外，在形成弯曲凸部18a之际，若机壳1一侧的凸部18相对上述熔融工具30的环状凸部22向外侧挤出时，则可将该挤出部分收容在机壳1的环状凹部19内。因此，熔融物如焊缝形挤出，不会影响机壳1的外观。
下面根据图5说明该单向超越离合器的离合作用。图5示出了拿掉盖部件3并且轴还未插入的状态，但设想是将轴插入轴孔8的状态。
当使插入了轴孔8的轴沿箭头A方向旋转时，随着轴旋转，滚针9克服弹簧部件11的弹性力而移动到滚针孔10的宽敞部分。由于滚针9在宽敞部分处于自由状态，所以轴的旋转力传递不到外轮2，轴相对外轮2旋转。
与此相反，当使轴沿箭头B方向旋转时，随着轴旋转，滚针9移动到滚针孔10的狭窄部分，起到楔的作用。当外轮2与轴外周之间加入楔时，两者成为一体，因而轴与外轮2一体旋转。实际上是，外轮2和盖部件3与轴一体旋转。
此外，靠外轮2和滚针9构成了本发明的制动机构。
这样，靠楔作用，在由上述外轮2和盖部件3构成的旋转体与轴成为一体的状态下，构成楔的滚针9对外轮2施加扩径方向的力。该扩径方向的力也通过外轮2作用于机壳1。按现有技术的机壳固定方法，当有上述扩径方向的力作用时旋转体和机壳结合力减弱，此时存在的问题是，只要轴一承受轴向力，盖就会轻易脱落，导致机壳也脱落。另外，高温环境下使用时，会出现树脂制的机壳1软化且因热膨胀而扩径，进而盖变得容易脱落。然而，在本实施例1中，由于使凸部18熔融而形成弯曲凸部18a、并可使其长度足够长，所以可牢固地固定机壳1。因此，即使有扩径方向的力作用于机壳1，也不会简单地破坏该固定。
另外，如本实施例1那样，在外轮2系通过将多个板件叠层而形成时，若不严格控制各板件6的尺寸精度及装配精度，则会随着叠层片数的增多而使偏差增大，导致产品之间在轴向尺寸上的差异。
当外轮2的轴向长度相对机壳1的轴向长度过大或过小时，若仅仅把外轮2置于机壳1的底面的话，外轮2上端面的高度就会因产品而异。而当上述熔融工具30的移动量为一定时，弯曲凸部18a对外轮2的推压程度就会因外轮2的高度而异，会出现不能可靠地固定机壳1的情况。
然而，若象实施例1那样，在外轮2的外周面离开底面的地方形成定位凸部，在机壳1的内周面上对应于该凸部处形成定位台阶的话，可以缩小该定位凸部以上部分的轴向尺寸误差。即，通过使定位位置靠近机壳插入口，可以缩小外轮2上面位置的差异。因此，即便使熔融工具30的停止位置一定，对机壳的固定力也不会有差异。而且，也不必严格控制各个板件的尺寸精度及装配精度。
外轮2也可以不通过将多个板件叠层来形成，而是靠烧结金属等一体形成。在这种场合，若在外轮的外周面离开底面的地方形成定位凸部，即便对外轮底面的平面度等不那么高精度地进行控制，也可以准确地将之同机壳对位。
但是，象实施例1那样通过板件叠层而形成外轮2时，由于轴向的尺寸精度尤其难以把握，按上述方法进行定位更能有效地发挥作用。
另外，若通过板件叠层而构成外轮2，还具有可容易地进行滚针孔10、弹簧孔12等复杂形状的加工这一优点。
另外，图6示出了把旋转轴25插入上述实施例1的单向超越离合器并用卡环(E-ring)26等作了防脱处理的状态。该图6中没有具体画出外轮2的各个板件。
如图6所示，由于在外轮2与盖部件3之间形成有台阶15，在该台阶15内形成了弯曲凸部18a，所以当旋转轴25旋转时，卡环26碰不到弯曲凸部18a。即，不会出现卡环26碰到弯曲凸部18a而削掉弯曲凸部18a的情况。
但是，也可不形成上述台阶15，而形成弯曲凸部18a使其压在盖部件3上。这时，要采取缩小卡环26的直径等措施，以防上述卡环26等防脱轴部件削掉弯曲凸部18a。
图7所示的实施例2是在外周形成有齿27a的机壳27。同上述实施例1一样，把外轮2等部件插入固定于该机壳27的中央，插入的部件同实施例1的一样。图7所示的机壳27，其外周一侧的形状不同于实施例1的机壳1，其它与实施例1相同的组成部分采用同实施例1一样的标号。
在实施例2中，也是把外轮2等插入机壳27、用图2所示的实施例1的熔融工具30使形成于其插入口上的环状凸部18熔融而形成弯曲凸部18a，进行固定。
在实施例2中，机壳27的固定也是牢固的。
另外，这种机壳27，可直接当作齿轮使用。因此，可通过这种齿轮把轴的某一方向的旋转力再传递至外部装置，或反过来只把外部装置的某一方向的运动传递至轴。
另外，除了用作齿轮以外，通过变更机壳外部的形状，还可以用作各种动力传递部件。譬如，还可把机壳当作皮带轮、辊轮等。
此外，用于形成上述弯曲凸部18a的熔融工具的形状不限于上述实施例的形状，其熔融方法也不限于实施例的方法。譬如，也可不是靠振动而是靠沿环状凸部18的旋转运动所产生的摩擦热来使凸部18熔融，也可通过直接加热来使凸部18熔融。
另外，在上述实施例1和2中，以滚针9和外轮2来构成本发明的制动机构，上述滚针9发挥楔作用，使本发明的旋转体和轴成为一体；但制动机构的结构不限于此。譬如，外轮不通过板件叠层构成，可以是一开始就用金属一体地形成。另外，还可用滚珠等来取代滚针。但是，上述制动机构仅限于是旋转体与轴成为一体时使扩径方向的力作用于旋转体的结构。
还有，外轮2必须是金属制，以防因滚针等的楔作用产生的扩径方向的压力而破损。另外，上述机壳1通过采用树脂制成，可容易进行齿轮等外形的加工，可控制加工成本。