特許 6963610 自己同期型クラッチ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6963610

(24)【登録日】2021年10月19日

(45)【発行日】2021年11月10日

(54)【発明の名称】自己同期型クラッチ

(51)【国際特許分類】

   F16D 41/12 20060101AFI20211028BHJP

【ＦＩ】

   F16D41/12 A

【請求項の数】8

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2019-526316(P2019-526316)

(86)(22)【出願日】2017年11月13日

(65)【公表番号】特表2019-535978(P2019-535978A)

(43)【公表日】2019年12月12日

(86)【国際出願番号】US2017061309

(87)【国際公開番号】WO2018093722

(87)【国際公開日】20180524

【審査請求日】2020年1月22日

(31)【優先権主張番号】62/423,230

(32)【優先日】2016年11月17日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】511114014

【氏名又は名称】ワーナー エレクトリック テクノロジー リミテッド ライアビリティ カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】110000626

【氏名又は名称】特許業務法人英知国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ストルゼ、デビッド、ピアソン

(72)【発明者】

【氏名】クリスチャンセン、エリク、レイモンド

【審査官】 倉田 和博

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０２２３２０９０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４３５０２３５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−０１４２６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１０２１１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｄ ４１／１２、４３／２０２、４３／２０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の回転軸の周りで回転するように構成され、第１の複数の歯を画定する第１の内輪と、
前記第１の内輪の放射方向外側に配置され、第２の複数の歯及び第１の複数のカム面を画定する第１の外輪と、
前記第１の内輪と共に回転するように前記第１の内輪に結合され、前記第１の回転軸の周りで回転するように構成された第２の内輪であって、第３の複数の歯を画定する第２の内輪と、
前記第１の外輪と共に回転するように前記第１の外輪と結合され、前記第２の内輪の放射方向外側に配置され、第４の複数の歯及び第２の複数のカム面を画定する第２の外輪と、
前記第１及び第２の内輪間に配置され、前記第１の内輪に支持された第１の爪であって、前記第１の回転軸に平行な第２の回転軸の周りで回転するように構成された第１の爪と、
前記第１の爪の放射方向外側に配置され、前記第１及び第２の外輪に対して回転するように構成されたシフトリングであって、放射方向内周に複数の爪係合面を画定し、第３の複数のカム面を画定するシフトリングと、
複数のピンであって、前記複数のピンのそれぞれは、前記第１の外輪の前記第１の複数のカム面の１つ、前記第２の外輪の前記第２の複数のカム面のうちの対応する１つ、及び、前記シフトリングの前記第３の複数のカム面のうちの対応する１つが係合する、複数のピンと
を含むクラッチであって、
前記第１及び第２の外輪の回転速度よりも大きい回転速度による、前記第１の回転軸の周りでの第１の方向の前記第１及び第２の内輪の回転は、前記第１の爪が前記シフトリングの前記複数の爪係合面の１つと係合することを引き起こし、それにより、前記シフトリングと前記第１及び第２の外輪との間の相対的運動を引き起こし、前記複数のピンを前記第１、第２及び第３の複数のカム面に沿って放射方向の内側方向に移動させ、前記第１及び第２の複数の歯の歯間と前記第３及び第４の複数の歯の歯間に前記ピンを置いて、前記第１及び第２の内輪と前記第１及び第２の外輪とを回転のために結合し、前記第１及び第２の内輪の前記回転速度よりも大きい回転速度による、前記第１の方向の前記第１及び第２の外輪の回転は、前記シフトリングと前記第１及び第２の外輪との間の相対的運動を引き起こし、それにより、前記複数のピンを前記第１、第２及び第３の複数のカム面に沿って、前記対応する歯から離れて放射方向の外側方向に移動させて、前記第１及び第２の内輪と前記第１及び第２の外輪との結合を解き、前記第１の爪との前記シフトリングの係合を解き、前記第１及び第２の外輪が前記第１及び第２の内輪をオーバーランすることを可能にする、クラッチ。

【請求項2】

前記第１及び第２の外輪のそれぞれは、複数の凹部を画定し、前記第１の外輪の前記複数の凹部のそれぞれは、前記第２の複数の歯の１つに対して前記第１の複数のカム面の１つの反対側の端部に配置され、前記第１及び第２の外輪が前記第１及び第２の内輪をオーバーランする場合に前記複数のピンの１つを受けるように構成され、前記第２の外輪の前記複数の凹部のそれぞれは、前記第４の複数の歯の１つに対して前記第２の複数のカム面の１つの反対側の端部に配置され、前記第１及び第２の外輪が前記第１及び第２の内輪をオーバーランする場合に前記複数のピンの１つを受けるように構成される、請求項１に記載のクラッチ。

【請求項3】

前記第１及び第２の内輪間に配置され、前記第１の内輪に支持された第２の爪をさらに備え、前記第２の爪は、前記第１の回転軸に平行な第３の回転軸の周りで回転するように構成され、前記第１及び第２の外輪の回転速度よりも大きい回転速度による、前記第１の回転軸の周りでの前記第１の方向の前記第１及び第２の内輪の回転は、前記第２の爪が前記シフトリングの前記複数の爪係合面の別の１つと係合することを引き起こし、前記第１及び第２の内輪の前記回転速度よりも大きい回転速度による、前記第１の方向での前記第１及び第２の外輪の回転は、前記シフトリングが前記第２の爪との係合を解くことを引き起こす、請求項１又は２に記載のクラッチ。

【請求項4】

前記第１の爪は、前記第２の内輪にさらに支持される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のクラッチ。

【請求項5】

前記シフトリングは、複数の開口を画定し、前記複数の開口の各開口は、前記複数のピンの対応するピンを受けるように構成され、各開口の縁は、前記第３の複数のカム面の対応する１つによって画定される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のクラッチ。

【請求項6】

前記第１及び第２の外輪のそれぞれは、複数の凹部を画定し、前記第１の外輪の前記複数の凹部のそれぞれは、前記第２の複数の歯の１つに対して前記第１の複数のカム面の１つの反対側の端部に配置され、前記第１及び第２の外輪が前記第１及び第２の内輪をオーバーランする場合に前記複数のピンの１つを受けるように構成され、前記第２の外輪の前記複数の凹部のそれぞれは、前記第４の複数の歯の１つに対して前記第２の複数のカム面の１つの反対側の端部に配置され、前記第１及び第２の外輪が前記第１及び第２の内輪をオーバーランする場合に前記複数のピンの１つを受けるように構成され、前記第１及び第２の外輪の前記複数の凹部のそれぞれは、前記第１及び第２の外輪が前記第１及び第２の内輪をオーバーランする場合に前記複数の開口の対応する開口の放射方向外側部分と整列される、請求項５に記載のクラッチ。

【請求項7】

前記第１及び第２の内輪間に配置され、前記第１及び第２の内輪と共に回転するように前記第１及び第２の内輪に結合された爪引掛けリングをさらに備え、前記爪引掛けリングは、前記第２の回転軸の周りでの第１の回転方向における前記第１の爪の回転を制限するように構成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のクラッチ。

【請求項8】

前記爪引掛けリングは、前記第２の回転軸の周りでの前記第１の回転方向とは反対の、前記第２の回転軸の周りでの第２の回転方向における前記第１の爪の回転を制限するように構成される、請求項７に記載のクラッチ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、クラッチに関する。特に、本開示は、クラッチの入力部材及び出力部材のいずれもクラッチの回転軸に沿った軸方向の移動なしに同期させることができる自己同期型クラッチに関する。

【背景技術】

【0002】

自己同期型クラッチは、様々な用途に有用である。１つの例示的な用途では、自己同期型クラッチを使用して、動力をスタータからタービンに伝達することができる。タービンは、通常、産業及び製造設備並びに大型船舶で電力を発生させるために使用される。スタータは、通常、タービンの回転構成要素の回転を開始させ、これらの構成要素を自己持続性速度にするために使用される。タービンは、完全に停止させるのに比較的長時間を要するため、モータからタービンに動力を供給するために又はタービンが動作しているときでもタービンを再始動させるためにクラッチと係合できることが望ましい。結果として、クラッチは、係合時、望ましくない騒音及びクラッチ部材の摩耗を回避し、効率的なトルク伝達のための完全な係合を保証するように、クラッチの入力部材及び出力部材を同期させることができなければならない。

【0003】

別の例示的な用途では、モータ、タービン又は他の動力源と、同期コンデンサとして使用する発電機との間で動力を伝達するために自己同期型クラッチを使用することができる。同期コンデンサは、電力を吸収するか又は発生させることにより、電力伝送網に作用する電圧を調整するために使用される。同期コンデンサでは、クラッチは、発電機の速度を、発電機と伝送網とを同期させるのに必要な速度まで引き上げるために、最初に係合してタービン又は他の動力源から発電機に動力を伝達する。その時点で、クラッチは、係合を解いて発電機を動力源から切り離し、発電機は、伝送網からの電力によって駆動されるモータとして機能する。発電機の回転速度が動力源の回転速度未満に低下すると、クラッチは、再度係合する。

【0004】

従来の自己同期型クラッチは、クラッチを係合させ係合を解くために、クラッチの回転軸に沿った入力部材又は出力部材の一方の移動を必要とする。結果として、クラッチは、複数の自由度に従って移動を制御されるように構成されなければならない。クラッチは、回転軸の方向に余分な空間も必要とし、この空間は、（例えば、同期発電機が同期コンデンサとして使用するために改造される場合に）クラッチを既存のシステムに設置することを困難にする。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、本発明者は、上記に示した１つ以上の欠陥を最小限にし、及び／又はなくすクラッチの必要性を認識した。

【課題を解決するための手段】

【0006】

クラッチが提供される。特に、クラッチの入力部材及び出力部材のいずれもクラッチの回転軸に沿った軸方向の移動なしに同期させることができる自己同期型クラッチが提供される。

【0007】

本発明の一実施形態によるクラッチは、第１の回転軸の周りで回転するように構成され、第１の複数の歯を画定する内輪を含む。クラッチは、内輪の放射方向外側に配置され、第２の複数の歯及び第１の複数のカム面を画定する外輪をさらに含む。クラッチは、内輪の第１の軸方向側で支持され、第１の回転軸に平行な第２の回転軸の周りで回転するように構成された爪をさらに含む。クラッチは、爪の放射方向外側に配置され、外輪に対して回転するように構成されたシフトリングをさらに含む。シフトリングは、放射方向内周に複数の爪係合面を画定し、第２の複数のカム面を画定する。クラッチは、複数のピンをさらに含む。複数のピンのそれぞれは、第１及び第２の複数のカム面の対応する１つと係合するように構成される。外輪の回転速度よりも大きい回転速度による、第１の回転軸の周りでの第１の方向の内輪の回転は、爪がシフトリングの複数の爪係合面の１つと係合することを引き起こし、それにより、シフトリングと外輪との間の相対的運動を引き起こし、複数のピンを第１及び第２の複数のカム面に沿って放射方向に内側方向に移動させて、第１及び第２の複数の歯から対応する歯間にピンを置き、内輪と外輪とを回転のために結合する。内輪の回転速度よりも大きい回転速度による、第１の方向の外輪の回転は、シフトリングと外輪との間の相対的運動を引き起こし、それにより、複数のピンを第１及び第２の複数のカム面に沿って、対応する歯から離れて放射方向に外側方向に移動させて、内輪と外輪との結合を解き、爪とのシフトリングの係合を解き、外輪が内輪をオーバーランすることを可能にする。

【0008】

本発明の別の実施形態によるクラッチは、第１の回転軸の周りで回転するように構成され、第１の複数の歯を画定する第１の内輪と、第１の内輪の放射方向外側に配置され、第２の複数の歯及び第１の複数のカム面を画定する第１の外輪とを含む。クラッチは、第１の内輪と共に回転するように第１の内輪に結合され、第１の回転軸の周りで回転するように構成された第２の内輪をさらに含む。第２の内輪は、第３の複数の歯を画定する。クラッチは、第２の内輪の放射方向外側に配置され、第４の複数の歯及び第２の複数のカム面を画定する第２の外輪をさらに含む。クラッチは、第１及び第２の内輪間に配置され、第１の内輪に支持された爪をさらに含む。爪は、第１の回転軸に平行な第２の回転軸の周りで回転するように構成される。クラッチは、爪の放射方向外側に配置され、第１及び第２の外輪に対して回転するように構成されたシフトリングをさらに含む。シフトリングは、放射方向内周に複数の爪係合面を画定し、第３の複数のカム面を画定する。クラッチは、複数のピンをさらに含む。複数のピンのそれぞれは、第１、第２及び第３の複数のカム面の対応する１つと係合するように構成される。第１及び第２の外輪の回転速度よりも大きい回転速度による、第１の回転軸の周りでの第１の方向の第１及び第２の内輪の回転は、爪がシフトリングの複数の爪係合面の１つと係合することを引き起こし、それにより、シフトリングと第１及び第２の外輪との間の相対的運動を引き起こし、複数のピンを第１、第２及び第３の複数のカム面に沿って放射方向に内側方向に移動させ、第１及び第２の複数の歯からの対応する歯間と第３及び第４の複数の歯からの対応する歯間にピンを置いて、第１及び第２の内輪と第１及び第２の外輪とを回転のために結合する。第１及び第２の内輪の回転速度よりも大きい回転速度による、第１の方向の第１及び第２の外輪の回転は、シフトリングと第１及び第２の外輪との間の相対的運動を引き起こし、それにより、複数のピンを第１、第２及び第３の複数のカム面に沿って、対応する歯から離れて放射方向に外側方向に移動させて、第１及び第２の内輪と第１及び第２の外輪との結合を解き、第１の爪とのシフトリングの係合を解き、第１及び第２の外輪が第１及び第２の内輪をオーバーランすることを可能にする。

【0009】

本教示によるクラッチは、クラッチの入力部材及び出力部材のいずれもクラッチの回転軸に沿った移動なしに部材の回転を同期させることができるため、従来のクラッチと比べて有利である。結果として、クラッチは、回転軸に沿って動作するように構成されることも、そのような動作を制御するように設計されることも必要でない。さらに、クラッチは、回転軸の方向により小さい空間のみを必要とし、（例えば、同期発電機が同期コンデンサとして使用するために改造される場合に）既存のシステムに後から取り付けることがより容易である。

【0010】

以下の詳細な説明及び特許請求の範囲を読み、例として本発明の特徴を示す添付図面について検討することで本発明の上記及び他の態様、特徴、細部、実用性及び利点が明らかになるであろう。

【0011】

【0012】

【0013】

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態によるクラッチの断面図である。

【図2】図１のクラッチの一部分の断面斜視図である。

【図3A】図１の３−３線に沿って切り取った図１〜２のクラッチの断面図であり、係合を解かれたクラッチを示す。

【図3B】図１の３−３線に沿って切り取った図１〜２のクラッチの断面図であり、係合したクラッチを示す。

【図4A】図１の４−４線に沿って切り取った図１〜２のクラッチの断面図であり、係合を解かれたクラッチを示す。

【図4B】図１の４−４線に沿って切り取った図１〜２のクラッチの断面図であり、係合したクラッチを示す。

【発明を実施するための形態】

【0015】

ここで、図を参照すると、同じ参照数字は、様々な図における同一の構成要素を示すために使用され、図１〜２は、本発明の一実施形態によるクラッチ１０を示す。クラッチ１０は、入力部又は駆動部材から出力部又は被駆動部材にトルクを選択的に伝達し、出力部が入力部をオーバーランすることを可能にする機構を形成している。一実施形態では、クラッチ１０は、始動モータからタービンにトルクを伝達するために使用することができる。別の実施形態では、クラッチ１０は、タービンから同期コンデンサとして使用される発電機にトルクを伝達するために使用することができる。しかし、当然のことながら、クラッチ１０は、様々な用途に使用することができる。クラッチ１０は、ハウジング１２、ハブ１４、ベアリング１６、１８、内輪２０、２２、外輪２４、２６、爪２８、爪引掛けリング３０、シフトリング３２及びピン３４を含むことができる。

【0016】

ハウジング１２は、クラッチ１０の構成要素を異物及び汚物から保護し、クラッチ１０の構成要素の位置及び向きを合わせるために設けられている。ハウジング１２は、クラッチ１０の係合時、トルクを被駆動部材又は出力部に伝達するためにも設けられている。ハウジング１２は、複数の部材３６、３８、４０、４２、４４を含むことができる。部材３６、３８、４０、４２、４４は、従来の金属及び金属合金から作製することができる。各部材３６、３８、４０、４２、４４は、環状の形状で、クラッチ１０の回転軸４６の周りに配置されるように構成されている。部材３６は、クラッチ１０の一方の軸端部から延び、ベアリング１６の外輪に支持されている。部材３６は、タービン又は同期コンデンサとして使用される発電機の回転要素などの出力部に連結するように構成されている。部材３６の一部分は、外輪２４、２６の放射方向外側に配置することができ、潤滑剤をクラッチ１０の内部構成要素に送達することができる１つ以上の開口４８を画定することができる。部材３８は、クラッチ１０の反対側の軸端部から部材３６に向かって延び、ベアリング１８の外輪に支持されている。部材３８は、ねじ又はボルトなどの従来の留め具５０を使用して部材３６に接合することができ、シール５２は、異物の進入及び潤滑剤の消失を防止するために、部材３６、３８の一部分間で放射方向に配置することができる。部材４０、４２は、ハブ１４と、ベアリング１６が置かれたハウジング１２の部材３６との間の空間を閉じるために、クラッチ１０の一方の軸端部で端部キャップを形成している。部材４０は、ねじ又はボルトなどの従来の留め具５４、５６を使用して、それぞれ部材３６及び部材４２に結合することができる。シール５８、６０、６２は、異物の進入及び潤滑剤の消失を防止するために、部材３６と部材４０との間、部材４０と部材４２との間及び部材４２とハブ１４との間で放射方向に配置することができる。部材４４は、ハブ１４と、ベアリング１８が置かれたハウジング１２の部材３８との間の空間を閉じるために、クラッチ１０の反対側の軸端部で端部キャップを形成している。部材４４は、ねじ又はボルトなどの従来の留め具６４を使用して部材３８に結合することができ、シール６６、６８は、異物の進入及び潤滑剤の消失を防止するために、部材３８と部材４４との間及び部材４４とハブ１４との間で放射方向に配置することができる。本明細書において、ハウジング１２の特定の構成が説明されたが、当然のことながら、ハウジング１２の構成は、ハウジング１２内の構成要素の構成と、クラッチ１０が採用されるシステムとに応じて変えることができる。

【0017】

ハブ１４は、始動モータ又は同期コンデンサのタービンの要素などの駆動部材又は入力部とクラッチ１０の入力輪２０、２２の間でトルクを伝達するために設けられている。ハブ１４は、環状の形状で、軸４６の周りに配置され、軸４６を中心とすることができる。ハブ１４は、ハブ１４の一方の軸端部７０で入力部のシャフト又は同様の要素を受けるように構成されている。ハブ１４は、図示した実施形態では対称であり、ハブ１４のいずれかの軸端部から軸方向中央部に位置を変えながら段階的に増大する外径を有する。ハブ１４の軸方向中央部において、ハブ１４は、内輪２０、２２及び爪引掛けリング３０と係合し、これらを支持するように構成された直径を有する。図２を参照すると、ハブ１４のこの部分は、放射方向外側面に複数のスプライン７２を含むことができ、スプライン７２は、輪２０、２２及びリング３０をハブ１４と共に回転するようにハブ１４に結合するために、輪２０、２２及びリング３０の放射方向内側面に形成された対応するスプラインと係合するように構成されている。輪２０、２２及びリング３０をハブ１４上の所定の位置に維持するロックリング７４、７６を支持するショルダ部を画定するために、ハブ１４の直径は、ハブ１４のこの部分のいずれか側で縮小することができる。各軸端部に向かって外側に位置を変えていくと、ハブ１４の外径は、さらに縮小して、ベアリング１６、１８の内輪を支持するように構成された面を画定することができ、再度縮小して、ハブ１４上のベアリング１６、１８の位置を維持するロックリング７８、８０を支持するように構成された面を画定することができ、さらに再度縮小してハウジング１２の部材４２、４４を支持することができる。

【0018】

ベアリング１６、１８は、クラッチ１０がオーバーラン状態のとき、ハウジング１２がハブ１４に対して回転することを可能にするために設けられている。ベアリング１６、１８は、球面ころベアリングを含むことができる。図示した実施形態では、ベアリング１６、１８は、共に球面ころベアリングを含むが、当然のことながら、ベアリング１６、１８の一方又は両方は、例えば、ボールベアリングを含む別の形態を取ることができる。ベアリング１６は、ハブ１４とハウジング１２の部材３６との間で輪２０、２２、２４、２６の一方の軸側に配置されている。ベアリング１８は、ハブ１４とハウジング１２の部材３８との間で輪２０、２２、２４、２６の反対の軸側に配置されている。

【0019】

内輪２０、２２は、クラッチ１０の係合時のピン３４のための係合面を形成している。内輪２０、２２は、環状の形状で、軸４６の周りに配置され、軸４６を中心とすることができる。図２を参照すると、内輪２０、２２は、ハブ１４に支持され、各輪２０、２２の放射方向内側面は、ハブ１４のスプライン７２とかみ合うように構成された複数のスプライン８２を画定することができる。再度図１を参照すると、輪２０、２２は、互いから軸方向に離間し、輪２０、２２間に爪引掛けリング３０を受けるように構成されている。輪２０、２２は、輪２０、２２及び爪引掛けリング３０を貫通する、ねじ、ボルト、又はピンなどの留め具８４によって互いに結合することができる。図３Ａ〜Ｂを参照すると、各内輪２０、２２の放射方向外側面は、複数の歯８６を画定する。各歯８６は、クラッチ１０の係合時、対応するピン３４と係合するように構成されている。

【0020】

再度図１〜２を参照すると、外輪２４、２６は、クラッチ１０の係合時のピン３４のための対向する係合面を形成している。外輪２４、２６は、環状の形状で、軸４６の周りに配置され、軸４６を中心とすることができる。外輪２４、２６は、それぞれ内輪２０、２２の放射方向外側に配置されている。図示した実施形態では、外輪２６は、輪２４よりも長い軸方向長さを有し、輪２６の一部分は、シフトリング３２の放射方向外側に配置することができる。外輪２４、２６は、ねじ、ボルト、又はピンなどの従来の留め具（図示せず）を使用して互いに結合することができる。再度図３Ａ〜Ｂを参照すると、各外輪２４、２６の放射方向内側面は、複数の歯８８を画定する。図３Ｂを参照すると、各歯８８は、クラッチ１０の係合時、対応するピン３４と係合し、輪２２、２６（及び輪２０、２４）の対応する歯８６、８８間でピン３４を捕捉するように構成されている。図３Ａを参照すると、各輪２４、２６は、クラッチ１０の係合解除時、対応するピン３４を受けるように構成された凹部９０又はポケットをさらに画定する。輪２４、２６は、各歯８８と凹部９０との間において、各歯８８から対応する凹部９０まで延びるカム面９２を画定する。各カム面９２は、軸４６に対して斜めになった平面に沿って延び、面９２の放射方向最内部分は、面９２の放射方向最外部分よりも回転方向に前方である。クラッチ１０が係合状態と係合解除状態との間を移行するとき、ピン３４は、歯８８と凹部９０との間のカム面９２に沿って進む。

【0021】

爪２８は、入力部の回転速度が出力部の速度を超えたとき、シフトリング３２を外輪２４、２６に対して回転させてクラッチ１０を係合させるために設けられている。爪２８は、内輪２０、２２間で軸方向に配置され、爪引掛けリング３０とシフトリング３２との間で放射方向に配置されている。図４Ａ〜Ｂを参照すると、爪２８は、軸４６を中心として周方向に等間隔で配置することができる。図示した実施形態では、クラッチ１０は、５つの爪２８を含む。しかし、当然のことながら、爪２８の数は、変えることができる。爪２８は、各輪２０、２２の一方の軸側で支持され、輪２０、２２間に延びるピン９４に取り付けることができる。爪２８は、ピン９４を貫通し、ピン９４の中心に置かれ、軸４６と平行に延びる回転軸の周りで回転するように構成されている。ねじりばねは、ピン９４を中心として、爪２８と内輪２０、２２との間で爪２８の両側に配置することができる。ばねは、爪２８を所定の位置に付勢し、輪２０、２２が、ばねの力に打ち勝つ遠心力を発生させるのに十分な所定の回転速度に達するまで爪２８の回転を防止することができる。この速度を超えると、爪は、シフトリング３２と係合するための準備として、その回転軸の周りで回転する。しかし、出力部の回転速度が入力部の回転速度を超えている場合、爪２８は、シフトリング３２との係合を解かれたままである。入力部の回転速度が出力部の回転速度を超えると、爪２８は、下記にさらに詳細に説明するように、シフトリング３２と係合して、外輪２４、２６に対するシフトリング３２の動作を引き起こす。

【0022】

爪引掛けリング３０は、爪２８の、爪の回転軸の周りでの両回転方向の回転を制限する。リング３０は、環状の形状で、軸４６の周りに配置され、軸４６を中心とすることができる。図１を参照すると、リング３０は、内輪２０、２２間で軸方向に配置され、ハブ１４の放射方向外側に配置されている。リング３０は、ハブ１４のスプライン７２とかみ合うように構成された複数のスプラインを放射方向内側面に画定することができる。爪引掛けリング３０は、留め具８４によって内輪２０、２２に結合することができる。再び図４Ａ〜Ｂを参照すると、リング３０は、直径が変わる放射方向外側面を画定し、爪２８の、爪の回転軸の周りでの各回転方向の回転を制限する、爪２８の各端部のための一対の引掛け面９６、９８を画定する。

【0023】

シフトリング３２は、ピン３４をシフトさせて、それぞれ内輪２０、２２の歯８６及び外輪２４、２６の歯８８と係合させ、係合を解くために設けられている。シフトリング３２は、環状の形状で、軸４６の周りに配置され、軸４６を中心とすることができる。リング３２は、爪引掛けリング３０（及び爪２８）と外輪２６との間で放射方向に配置されている。リング３２は、外輪２４、２６の軸方向の間に捕捉することができる。図４Ａ〜Ｂを参照すると、リング３２は、放射方向内周に複数の爪係合面１００を画定する。各爪係合面１００は、軸４６に対して斜めになった平面に沿って延び、面１００の放射方向最内部分は、面１００の放射方向最外部分よりも回転方向で前方である。入力部の回転速度が出力部の回転速度を超えると、爪２８は、面１００と係合し、それにより、下記に説明する目的のためにシフトリング３２を外輪２４、２６に対して（図示した実施形態では反時計方向に）回転させる。シフトリング３２は、シフトリング３２を軸方向に貫通する複数の開口１０２をさらに画定する。各開口１０２は、対応するピン３４を受けるように構成されている。図示した実施形態では、各開口１０２は、いずれかの長手方向端部が半円形で、いずれかの長手方向端部間に延びる平行なフラットエッジとを有する縁で細長くなっている。開口１０２は、軸４６に対して斜めになっており、開口１０２の放射方向最内部分は、開口１０２の放射方向最外部分よりもさらに回転方向で後方である。各開口１０２の縁は、シフトリング３２が外輪２４、２６に対して動作している間、外輪２４、２６のカム面９２と共にピン３４に作用するように構成されたカム面１０４を画定する。入力部の回転速度が出力部の回転速度よりも大きい場合、爪２８は、爪係合面１００でシフトリング３２と係合し、シフトリング３２を外輪２４、２６に対して前方に押しやる。カム面９２、１０４により、ピン３４は、面９２、１０４に沿って放射方向内側に移動して、開口１０２の放射方向内側端に配置され（図４Ｂ）、外輪２４、２６の凹部９０（図３Ｂ）から出て、内輪２０、２２及び外輪２４、２６の歯８６、８８と係合する。出力部の回転速度が入力部の回転速度よりも大きい場合、外輪２４、２６は、シフトリング３２に対して回転方向前方に移動し、それにより、ピン３４は、面９２、１０４に沿って、内輪２０、２２及び外輪２４、２６の歯８６、８８から離れて放射方向外側に移動して、開口１０２の放射方向外側端に配置され（図４Ａ）、外輪２４、２６の凹部９０（図３Ａ）に移動する。同じ動作が爪２８及び外輪２４、２６とのシフトリング３２の係合を解き、シフトリング３２は、外輪２４、２６と共に内輪２０、２２をオーバーランする。

【0024】

ピン３４は、内輪２０、２２と外輪２４、２６との間でトルクを伝達するために設けられている。ピン３４は、従来の金属及び金属合金から作製することができる。ピン３４は、円形の断面とすることができ、図１を参照すると、内輪２０、２２と爪引掛けリング３０との軸方向長さを合わせたものと同じ軸方向長さを有することができる。各ピン３４の長手方向端部は、対応する内輪２０、２２と外輪２４、２６との間で放射方向に配置されている。各ピン３４の中央部分は、シフトリング３２の対応する開口１０２内に配置されている。ピン３４は、ピン３４を内輪２０、２２及び外輪２４、２６の歯８６、８８と係合させ、係合を解くために、シフトリング３２及び外輪２４、２６の相対回転動作に応じて、外輪２４、２６及びシフトリング３２のカム面９２、１０４に沿って放射方向内側及び外側に移動する。

【0025】

図３Ａ〜Ｂ及び図４Ａ〜Ｂを参照すると、クラッチ１０は、次の通りに動作するように構成されている。ハブ１４及びハウジング１２により、それぞれクラッチ１０に結合された入力部（駆動部材）及び出力部（被駆動部材）は、図３Ａ〜Ｂ及び図４Ａ〜Ｂに曲線矢印で示す方向に回転するように構成されている。この方向の入力部の回転速度が出力部の回転速度を超えるたびに、図４Ｂに示すように、爪２８は、シフトリング３２の爪係合面１００と係合する。この動作は、シフトリング３２を内輪２０、２２と共に外輪２４、２６に対して前方に回転させる。図３Ｂに示すように、この相対的運動は、ピン３４を外輪２４、２６及びシフトリング３２のカム面９２、１０４に沿って放射方向内側に押しやり、内輪２０、２２及び外輪２４、２６の歯８６、８８と係合させて、クラッチ１０を係合させる。この場合、外輪２４、２６（及び出力部）は、内輪２０、２２（及び入力部）と同じ速度で回転する。図示した方向における出力部の回転速度が入力部の回転速度を超えると、シフトリング３２は、外輪２４、２６の後につき始め、図３Ａ及び図４Ａに示すように、ピン３４は、外輪２４、２６の凹部９０とシフトリング３２の開口１０２の放射方向外側端とが整列され、ピン３４が凹部９０及び開口１０２の放射方向外側端内に着座するまで、外輪２４、２６及びシフトリング３２のカム面９２、１０４に沿って放射方向外側に引き寄せられる。図４Ａを参照すると、シフトリング３２は、内輪２０、２２に対して前方に引き寄せられ、シフトリング３２の爪係合面１００は、爪２８との係合を解かれ、クラッチ１０の係合を解き、外輪２４、２６が内輪２０、２２をオーバーランすることを可能にする。

【0026】

本教示によるクラッチ１０は、クラッチ１０の回転軸４６に沿った内輪２０、２２及び外輪２４、２６のいずれの移動もなしにクラッチ１０の内輪２０、２２及び外輪２４、２６の回転を同期させることができるため、従来のクラッチと比べて有利である。結果として、クラッチ１０は、軸４６に沿って動作するように構成されることも、そのような動作を制御するように設計されることも必要でない。さらに、クラッチ１０は、軸４６の方向により小さい空間のみを必要とし、（例えば、同期発電機が同期コンデンサとして使用するために改造される場合に）既存のシステムに後から取り付けることがより容易である。

【0027】

本発明が１つ以上の特定の実施形態を参照して図示及び説明されたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更形態及び修正形態がなされ得ることが当業者には分かるであろう。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】