CN107013606A - 单向离合器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单向离合器，具备：内圈；外圈；多个滚子；环状的保持器，在周向上隔开间隔地设置有多个保持滚子的兜孔；及弹簧，安装于保持器的柱部，并对兜孔的滚子向周向一侧施力。保持器在内周侧具有多个与内圈嵌合的凸部以使保持器不能相对于内圈旋转。内圈在外周侧具有多个凹部，所述凹部包括用于使滚子咬入到与外圈的内周面之间的凸轮面。该凹部还具有嵌合面，所述嵌合面设置为与凹部中的凸轮面连续的面，且凸部紧贴而嵌合于所述嵌合面。

Description

单向离合器

在2015年12月16日提出的日本专利申请2015-245204的公开，包括说明书、附图及摘要作为参照而全部包含于此。

技术领域

本发明涉及一种单向离合器。

背景技术

单向离合器使用于各种各样的机器中(例如，参照日本特开2013-257024号公报)，作为其中一例，使用于汽车的交流发电机。如图5所示，单向离合器具备内圈90、外圈91、多个滚子92(卡合件)、环状的保持器93及弹簧94。滚子92设置于这些内圈90与外圈91之间。保持器93保持这些滚子92。弹簧94对各滚子92施力。在内圈90的外周侧以等间隔的方式形成有多个呈凹形状的凸轮面95。在各凸轮面95与外圈91的内周面91a之间形成有楔状空间100。在楔状空间100中分别设置有一个滚子92。在交流发电机的单向离合器中，外圈91为与带轮一体旋转的结构。在图5中，将外圈91的旋转方向设为箭头R方向。

根据该单向离合器，若外圈91的转速比内圈90的转速高，外圈91要相对于内圈90相对旋转，则滚子92咬入到凸轮面95与外圈91之间。由此，内圈90与外圈91不能相对旋转。另一方面，若外圈91的转速比内圈90的转速低，则滚子92的所述咬入被解除。由此，内圈90与外圈91自由地相对旋转。

为了使单向离合器像这样地发挥功能，需要使滚子92稳定地咬入到凸轮面95与外圈91之间。因此，在楔状空间100中分别以弹簧94朝向楔状空间100变窄的方向以规定的力(弹力)按压滚子92的方式构成。

为了弹簧94以规定的力按压滚子92，因而安装有弹簧94的保持器93的柱部96和滚子92(滚子92所咬入的凸轮面95)的周向的位置关系变得重要。即，在存在多个的楔状空间100中，若在安装弹簧94的柱部96与滚子92(凸轮面95)之间的距离(即间隔)中存在大的偏差，则产生负担(负荷)变大的弹簧94。其结果是，该弹簧94疲劳而有时成为减少单向离合器的寿命的原因。需要说明的是，下面，将在柱部96与滚子92之间设置有弹簧94的区域称为“弹簧区域”。

即，在楔状空间100中，若在弹簧区域的距离(周向尺寸)中存在大的偏差，则产生滚子92与保持器93中的弹簧安装部(柱部96的侧面)96a之间的距离L较大的部位和较小的部位。因此，为了必要且最小限度地确保弹簧94相对于滚子92的按压力，需要以即使在所述距离L较大的部位弹簧94也能够以必要的力来按压滚子92的方式，在全部的弹簧区域中将弹簧94的形状(长度)以所述距离L较大的情况为基准来进行设定。然而，在这种情况下，在所述距离L较小的部位处，弹簧94按压滚子92的力会变强，由于反力该弹簧94的负担变大，成为疲劳寿命降低的原因。

因此，需要抑制所述弹簧区域的距离L的偏差。作为其方案，提出一种用于将保持器93相对于形成有凸轮面95的内圈90进行位置固定的结构。若具体进行说明，则如图5所示，在保持器93的环状部97的内周侧形成有凸部98，在内圈90的外周形成有凹部99。通过凸部98嵌合于凹部99，能够使保持器93相对于内圈90定位并固定。需要说明的是，该凹部99设置于与形成为用于使滚子92咬入的凹形状的凸轮面95不同的部位。

弹簧94的基部94a安装于保持器93的柱部96。弹簧94的端部94b从柱部96侧朝向滚子92突出。因此，该弹簧94能够弹性地按压滚子92。

如前所述，在内圈90的外周上，除了呈凹形状的凸轮面95之外，还形成有使用于抑制弹簧区域的距离L的偏差的保持器93的凸部98嵌合的凹部99。然而，凸轮面95和凹部99沿周向分离而形成于不同的部位。因此，除了凸轮面95自身的尺寸误差及凹部99自身的尺寸误差之外，还容易产生与这些凸轮面95与凹部99的周向的配置相关的尺寸误差。因此，即使保持器93的凸部98嵌合于凹部99，而通过内圈90将保持器93定位，在相同的单向离合器中所述弹簧区域的距离L也容易变得各不相同，仍然会产生偏差。其结果是，在一部分的弹簧94上施加负担，而成为使耐久性(寿命)降低的原因。特别地，在交流发电机所具有的单向离合器中，带轮(外圈91)高速旋转，并且旋转波动大，旋转波动的频率也较高，因此弹簧94容易疲劳。

发明内容

本发明的目的之一在于，在单向离合器中，抑制卡合件(滚子)与保持器中的弹簧的安装位置之间的距离(即，所述弹簧区域的距离)的偏差，而提高弹簧的耐久性。

本发明的一方案的单向离合器的构成上的特征在于，具备：内圈；外圈；多个卡合件，设置于所述内圈与所述外圈之间；环状的保持器，在周向上隔开间隔地设置有多个保持所述卡合件的兜孔；及弹簧，安装于所述保持器的一部分，并对所述兜孔的所述卡合件向周向一侧施力，所述保持器在内周侧具有多个与所述内圈嵌合的凸部以使该保持器不能相对于该内圈旋转，所述内圈在外周侧具有多个凹部，所述凹部包括用于使所述卡合件咬入到与所述外圈的内周面之间的凸轮面，所述凹部还具有嵌合面，所述嵌合面设置为与该凹部中的所述凸轮面连续的面，且所述凸部紧贴而嵌合于所述嵌合面。

附图说明

前述及后述的本发明的特征及优点通过下面的具体实施方式的说明并参照附图而明确，其中，相同的标号表示相同的部件。

图1是表示具备单向离合器的带轮装置的一例的剖视图。

图2是从径向外侧观察滚子、弹簧及保持器的说明图。

图3是在从轴向观察单向离合器的一部分的情况下的剖视图。

图4是从轴向观察保持器及其周围的图。

图5是以往的单向离合器的说明图。

具体实施方式

以下，基于附图来说明本发明的实施方式。图1是表示具备单向离合器的带轮装置的一例的剖视图。图1所示的带轮装置1是搭载在汽车上的交流发电机用的带轮装置。在交流发电机中，虽未图示，汽车的发动机的曲轴的旋转经由环形带传递。因此，图1所示的带轮装置1具备绕挂所述环形带的带轮部2。

带轮装置1具备所述带轮部2、套筒4、单向离合器5及一对滚动轴承6、6。套筒4与旋转轴3一体旋转。单向离合器5及一对滚动轴承6、6设置于带轮部2与套筒4之间。该带轮装置1是单向离合器内置型的装置。带轮部2是圆筒形状的部件，且在其外周侧绕挂有所述环形带。套筒4是圆筒形状的部件，且外嵌而固定于旋转轴3。在带轮部2与套筒4之间的环状空间的轴向中央部设置有单向离合器5。在单向离合器5的轴向两侧设置有滚动轴承(本实施方式中为滚珠轴承)6、6。

单向离合器5具备内圈11、外圈12、多个滚子(卡合件)13、环状的保持器14及弹簧15。内圈11与套筒4一体旋转。外圈12位于该内圈11的径向外侧，且与带轮部2一体旋转。滚子13设置于这些内圈11与外圈12之间。保持器14保持这些滚子13。弹簧15对滚子13施力。内圈11及外圈12分别为圆筒状的部件。在这些内圈11与外圈12之间设置有多个滚子13、保持器14及多个(与滚子13的数量相同)的弹簧15。

图2是从径向外侧观察滚子13、弹簧15及保持器14的说明图。本实施方式的保持器14具有一对环状部17、17和多个柱部18。一对环状部17、17设置于滚子13的轴向两侧。柱部18沿周向隔开间隔地设置并将这些一对环状部17、17连结。在一对环状部17、17之间且周向上相邻的柱部18、18之间为保持器14的兜孔16，处于在各兜孔16中收容一个滚子13的状态。由此，保持器14成为沿周向隔开间隔(等间隔)地设置有多个保持滚子13的兜孔16的结构。

图3是在从轴向观察单向离合器5的一部分的情况下的剖视图。在图2及图3中，弹簧15具有一对板簧片部21和安装部22。一对板簧片部21通过与滚子13接触并且发生弹性变形而按压该滚子13。安装部22将板簧片部21安装于保持器14的一部分。一对板簧片部21、21分别由从安装部22延伸而设置的板簧构成。安装部22嵌合而固定于柱部18。由此，弹簧15成为安装于保持器14的一部分(柱部18)的结构，能够对兜孔16的滚子13向周向一侧(在图2、图3中为左方向)施力。

如图2所示，板簧片部21、21分别具有从安装部22向轴向两侧延伸的形状。而且如图2及图3所示，各板簧片部21的基部23处于与柱部18的侧面19面接触的状态。将该侧面19设为弹簧15的安装位置(安装面)。各板簧片部21从保持器14中的安装位置朝向滚子13延伸。在板簧片部21发生弹性变形而按压滚子13的状态下，从该板簧片部21向侧面19作用有反力。板簧片部21与侧面19面接触，柱部18能够承受板簧片部21的反力。即，柱部18的侧面19成为能够承受弹簧15(板簧片部21)的反力的支承面(第一支承面)。

如图3所示，保持器14在其内周侧具有多个凸部25。凸部25向径向内侧突出，并沿周向等间隔地设置。凸部25的数量与柱部18的数量相同，而且，也与滚子13的数量相同。图4是从轴向观察保持器14及其周围的图。如图3所示，在柱部18的内周侧设置有凸部(第一凸部)25a。如图4所示，在轴向两侧的环状部17、17的内周侧分别设置有凸部(第二凸部)25b。柱部18的内周侧的凸部25a(参照图3)与各环状部17的内周侧的凸部25b(参照图4)连续。由这些凸部25a、25b构成在轴向上较长的凸部25。该凸部25与后述的内圈11的凹部26的一部分(嵌合面29)嵌合，使保持器14不能相对于内圈11在周向的两方向上旋转。关于该凸部25的功能在后面还进行说明。

柱部18的内周侧的凸部25a(参照图3)在截面上具有1/4圆形状，且具有面对滚子13侧的侧面20。板簧片部21的基部23的大部分与柱部18的所述侧面(第一支承面)19面接触。板簧片部21的基部23的剩余的一部分也与该凸部25a的侧面20面接触。由此，凸部25a也能够承受板簧片部21的反力，能够将该反力向内圈11传递。即，凸部25a的侧面20成为能够承受弹簧15(板簧片部21)的反力的支承面(第二支承面)。

如图3所示，内圈11在其外周侧具有多个凹部26。凹部26由从内圈11的外周面11a向径向内侧凹陷的凹槽构成，且沿周向等间隔地设置。凹部26的数量与滚子13的数量相同。在各凹部26中形成有半径r1朝向周向的一侧(图3中为左侧)变大的凸轮面27。该凸轮面27成为用于使滚子13咬入到与外圈12的内周面12a之间的面。在凸轮面27与外圈12的内周面12a(内周面12a中的与凸轮面27相对的面)之间形成有楔状空间28。滚子13能够咬入到该楔状空间28中。弹簧15构成为朝向楔状空间28变窄的方向按压滚子13。

内圈11、外圈12及滚子13的各材料采用轴承钢、碳素钢。弹簧15的材料采用弹簧钢。保持器14为树脂制，通过使用了金属模具的注塑成形而使凸部25等的形成较容易。

利用以上的结构，单向离合器5发挥如下功能。即，在图1中，当带轮部2侧的外圈12的转速比内圈11的转速高，外圈12相对于内圈11要进行相对旋转时，在图3中，滚子13会咬入到内圈11(凸轮面27)与外圈12之间。由此，内圈11与外圈12不能相对旋转(锁定状态)。在图3中，将外圈12的旋转方向设为箭头R方向。另一方面，当外圈12的转速比内圈11的转速低时，滚子13的所述咬入被解除。其结果是，内圈11与外圈12的相对旋转变得自由(自由状态)。通过像这样使单向离合器5在所述锁定状态与所述自由状态之间切换，能够吸收环形带(发动机侧的曲轴)的旋转波动。

在图3及图4中，形成有如上述那样的滚子13所咬入的凸轮面27的凹部26与保持器14的凸部25配合动作，还具有用于使保持器14不能相对于内圈11在周向的两方向上旋转(即，在周向上定位)的功能。即，通过将保持器14的凸部25压入到内圈11的凹部26(的一部分)而组装，而能够使它们不能进行相对旋转。为此，在凹部26中形成有供凸部25紧贴而嵌合的嵌合面29。在一个凹部26中沿周向排列地具有凸轮面27和嵌合面29。在凹部26中通过这些凸轮面27和嵌合面29而形成一个光滑的凹曲面。凹部26的一部分作为凸轮面27发挥功能，其他部分作为嵌合面29发挥功能。由以上所述，凹部26具有用于使滚子13咬入的凸轮面27，并且具有嵌合面29，所述嵌合面29作为与该凹部26中的凸轮面27连续的面设置，且保持器14的凸部25紧贴而嵌合于所述嵌合面29。

如图3(及图4)所示，凹部26在内圈11中从半径r0为定值的外周面11a的部分(图3、4中为周向另一侧的面)朝向径向内侧凹陷而形成。并且，朝向该径向内侧凹陷的部分的形状成为1/4圆形状。成为该1/4圆形状的部分成为所述嵌合面29。半径r1随着从成为该1/4圆形状的部分的底部26a朝向周向一侧(图3中为左侧)而逐渐变大，且与半径r0为定值的外周面11a的部分(图3中为周向一侧的面)连续。半径r1逐渐变大的部分成为凸轮面27。

对保持器14侧的凸部25进行说明。柱部18的径向内侧的凸部25a(参照图3)在截面上具有1/4圆形状。该凸部25a的半径设定得比嵌合面29的半径稍大。环状部17的径向内侧的凸部25b(参照图4)在截面上具有半圆形状。该凸部25b的半径设定得比嵌合面29的半径稍大。由此，凸部25a、25b能够分别紧贴于嵌合面29。凸部25a、25b也与凹部26的最深的底部26a接触。其结果是，保持器14不能相对于内圈11向周向一侧及周向另一侧位移(旋转)。

根据具备如上述那样的结构的单向离合器5，保持器14的凸部25紧贴而嵌合于内圈11的嵌合面29。由此，保持器14不能相对于内圈11向两方向旋转，内圈11的凸轮面27与保持器14相对地定位。凸轮面27和嵌合面29设置于相同的凹部26。由此，与这些凸轮面27与嵌合面29的周向的配置相关的尺寸误差难以产生。因此，在将单向离合器5组装后的状态下，能够使与由嵌合面29定位的保持器14与凸轮面27之间的周向的相对位置相关的误差尽可能地减小。由此，抑制了咬入到凸轮面27与外圈12之间的滚子13与保持器14中的弹簧15的安装位置(安装面：柱部18的侧面19)之间的距离L的偏差。其结果是，若将多个弹簧15(板簧片部21)的周向的长度设定为规定的值，则处于按压咬入到凸轮面27的滚子13的状态下的各弹簧15(板簧片部21)的变形量变得均匀。即，各个弹性变形量的偏差消失。由此，能够防止如以往那样一部分的弹簧15的负担变大的情况，而能够提高一个单向离合器5中的所有的弹簧15的耐久性。

即使假设在一个凹部26上形成凸轮面27，还形成能够与保持器14的凸部25接触的接触面，在该接触面不与凸部25紧贴而嵌合的情况下(在其他的以往技术的情况下)，与凸轮面27和所述接触面的周向的配置相关的尺寸误差也难以产生。然而，在这种情况下，保持器14能够相对于内圈11在周向上稍微位移。因此，在弹簧区域的距离L中产生大的偏差。其结果是，设置于距离L变小的弹簧区域的弹簧15的负担(负荷)变大，会使弹簧15疲劳。

对本实施方式的弹簧15的形状进一步进行说明。如图2及图3所示，与滚子13接触的板簧片部21具有厚度为定值的板簧形状。即，板簧片部21具有矩形截面。该矩形截面为在单向离合器5的径向上较长的矩形的截面。如图3所示，该板簧片部21从端部24侧朝向基部23侧而径向的尺寸变大。即，板簧片部21的矩形截面朝向基部23侧变大。进一步说明的话，板簧片部21中的至少成为所述安装位置(柱部18的侧面19)侧的基部23上的径向内侧端部23a相比内圈11的半径r0为定值的外周面11a的部分位于径向内侧。该径向内侧端部23a相比通过凹部26的最深的底部26a并以单向离合器5的中心线为中心的假想圆位于径向外侧。

在按压滚子13的弹簧15具有如图2及图3所示那样的板簧片部21的情况下，其基部23侧在强度上成为弱点。然而，在本实施方式中，基部23中的径向内侧端部23a相比内圈11的外周面11a位于径向内侧，由此，板簧片部21的基部23中的径向尺寸变大。由此，使截面模量变大，而进一步提高了弹簧15的耐久性。

弹簧15安装于保持器14的柱部18。保持器14的凸部25a设置于该柱部18的径向内侧。因此，从滚子13向弹簧15作用的反力由柱部18支承，进而，能够将所述反力(的一部分)从该柱部18经由凸部25a(及其嵌合面29)向内圈11传递。由此，能够防止柱部18由于弹簧15的反力而挠曲的情况，弹簧15能够对滚子13提供期望的作用力。

而且，在本实施方式的保持器14中，在图3中，柱部18具有面向滚子13侧的侧面19。如上所述，该侧面19成为能够与板簧片部21的基部23接触而承受该板簧片部21的反力的第一支承面。并且，柱部18的内径侧的凸部25a具有与该第一支承面(柱部18的侧面19)连续地设置且面向滚子13侧的侧面20。该侧面20成为能够与板簧片部21的基部23的一部分接触而承受该板簧片部21的反力的第二支承面。凸部25a的侧面20位于朝向柱部18的侧面19的径向内侧的延长面上。由这些侧面19、20形成一个面(平面)。

根据这些第一支承面(侧面19)及第二支承面(侧面20)的结构，能够(通过侧面20)使支承板簧片部21的支承面(侧面19)在径向上扩大。因此，能够稳定地支承弹簧15(板簧片部21)，从而能够更进一步地提高弹簧15(板簧片部21)的耐久性。

如上述的那样，本实施方式的单向离合器5(参照图1)是搭载在汽车上的交流发电机所具备的滚子离合器。在交流发电机的单向离合器(滚子离合器)的情况下，带轮部2(外圈12)高速旋转，并且旋转波动较大，旋转波动的频率也较高，因此弹簧15容易疲劳。然而，根据本实施方式的所述各结构，能够提高弹簧15的耐久性。其结果是，能够延长单向离合器5的寿命，进而延长交流发电机的寿命。

如上公开的实施方式在所有的方面都是示例而不是限制性的内容。即，本发明的单向离合器不局限于图示的方式，在本发明的范围内可以是其他的方式。例如，咬入到凸轮面27与外圈12之间的卡合件可以是除滚子13之外的部件，能够设为滚珠。即使在这种情况下，根据本发明所具备的结构，也能够提高对滚珠施力的弹簧的耐久性。单向离合器5除了交流发电机之外，也能够应用于其他的旋转机器中。

根据本发明的单向离合器，能抑制咬入到内圈的凸轮面与外圈之间的卡合件与保持器中的弹簧的安装位置之间的距离的偏差。其结果是，弹簧的弹性变形量的偏差消失，从而能够提高弹簧的耐久性。

Claims (4)

1.一种单向离合器，具备：

内圈；

外圈；

多个卡合件，设置于所述内圈与所述外圈之间；

环状的保持器，在周向上隔开间隔地设置有多个保持所述卡合件的兜孔；及

弹簧，安装于所述保持器的一部分，并对所述兜孔的所述卡合件向周向一侧施力，其中，

所述保持器在内周侧具有多个与所述内圈嵌合的凸部以使该保持器不能相对于该内圈旋转，

所述内圈在外周侧具有多个凹部，所述凹部包括用于使所述卡合件咬入到与所述外圈的内周面之间的凸轮面，

所述凹部还具有嵌合面，所述嵌合面设置为与该凹部中的所述凸轮面连续的面，且所述凸部紧贴而嵌合于所述嵌合面。

2.根据权利要求1所述的单向离合器，其中，

所述弹簧具有板簧片部，所述板簧片部从所述保持器上的安装位置朝向所述卡合件延伸，且具有在径向上较长的矩形截面，

该板簧片部中的处于所述安装位置侧的基部中的径向内侧端部相比所述内圈的外周面位于径向内侧。

3.根据权利要求1或2所述的单向离合器，其中，

所述保持器具有：

一对环状部，设置于所述卡合件的轴向两侧；及

多个柱部，沿周向隔开间隔地设置，且将该一对环状部连结，

所述弹簧安装于所述柱部，

所述凸部设置于所述柱部的径向内侧。

4.根据权利要求3所述的单向离合器，其中，

所述柱部具有第一支承面，所述第一支承面面向所述卡合件侧，并且，所述弹簧的基部与所述第一支承面接触，所述第一支承面能够承受该弹簧的反力，

所述凸部具有第二支承面，所述第二支承面与所述第一支承面连续地设置，并且，所述弹簧的基部与所述第二支承面接触，所述第二支承面能够承受该弹簧的反力。