JP2000227129A - 一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】一方向クラッチにおいて、外径寸法を大きくす
ることなく、伝達トルク容量を増大できるような構造に
すること。 【解決手段】径方向内外に同心状に配設される２つの環
体１１，１２を、同期回転させたり相対回転させたりす
る一方向クラッチ１０であって、従来一般的な一方向ク
ラッチに備える単独部品である保持器の役割を、２つの
環体１１，１２のいずれか一方に持たせて、従来必要不
可欠であった保持器を無くしている。前述の環体１１，
１２は、通常、金属で形成されるので、その凸壁部１２
ａ、つまり一般的な合成樹脂製保持器の柱部に対応する
部分の強度が前記合成樹脂製保持器に比べて十分に高
い。そのために、凸壁部１２ａの周方向幅寸法を一般的
な合成樹脂製保持器の柱部に比べて薄くできるようにな
り、ころ１３の使用数を増やせるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一方向クラッチに
関する。この一方向クラッチは、例えば種々な機器の送
り機構や、自動車のオルターネータ、エアコンディショ
ナ用コンプレッサ、ウォーターポンプ、冷却ファンなど
の補機のプーリに組み込まれる。

【０００２】

【従来の技術】一般的な一方向クラッチとしては、例え
ば径方向内外に同心状に配設される２つの環体のいずれ
か一方の周面の円周数カ所にカム面を設け、このカム面
が設けられる側の環体に対して、保持器を固定状態に嵌
合し、この保持器において前記各カム面に対応する位置
に設けられるポケット内に、ころとコイルバネとを収納
配設するような構造になっている。

【０００３】このような保持器を有する一方向クラッチ
において、保持器は、合成樹脂などで製作するのが一般
的であるが、この合成樹脂などを素材とする場合、その
機械的強度を確保するために、保持器のポケット間の柱
部の周方向幅寸法を大きくする必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した合成樹脂製の
保持器を用いる一方向クラッチでは、保持器の機械的強
度を確保するうえでポケットの数が制限されるために、
ころの使用数が制限されている。

【０００５】このようにころの使用数が制限される場
合、伝達トルク容量を増大することができない。ちなみ
に、一方向クラッチの伝達トルク容量を大きく設定する
場合には、保持器のポケット数およびころ使用数を増加
できるように一方向クラッチ全体の外径寸法を大きく設
計することで対処可能であるが、一方向クラッチの設置
場所のスペースが制限される場合には、前述したような
設計ができない。

【０００６】このような事情に鑑み、本発明は、一方向
クラッチにおいて、外径寸法を大きくすることなく、伝
達トルク容量を増大できるような構造にすることを目的
としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明にかかる
一方向クラッチは、径方向内外に同心状に配設される２
つの環体を、同期回転させたり相対回転させたりするも
ので、前記一方の環体において他方の環体側に面する周
面の円周数カ所に、回転中心から放射状に突出する凸壁
部が設けられ、各凸壁部の間の領域にそれぞれ存在する
各凹状ポケットの底面に、前記他方環体との間で対向間
隔を周方向一方へ向けて狭くするくさび状空間を形成す
るためのカム面が設けられ、この各凹状ポケット内に、
ころと、当該ころを前記くさび状空間の狭い側へ押圧す
る押圧部材とが周方向隣り合わせにそれぞれ収納配設さ
れ、前記各凸壁部の突出端側に、前記凹状ポケットから
の押圧部材の抜け出しを阻止する抜け止め要素が設けら
れている。

【０００８】請求項２の発明にかかる一方向クラッチ
は、上記請求項１において、前記抜け止め要素が、前記
一方の環体と別体物であって、円周数カ所に突片が櫛歯
状に配列された環体からなり、この環体の櫛歯状の突片
それぞれが前記一方の環体の凸壁部の突出端に嵌合され
て前記弾性部材の抜け止めを行うものである。

【０００９】請求項３の発明にかかる一方向クラッチ
は、上記請求項１において、前記抜け止め要素が、前記
一方の環体の凸壁部の突出端に周方向一方に延出する状
態に一体に設けられる舌片からなる。

【００１０】請求項４の発明にかかる一方向クラッチ
は、上記請求項１において、前記一方の環体が、径方向
内側に配設される内側環体とされ、この内側環体の外周
面に前記凸壁部が径方向外向きに突出形成される。

【００１１】以上、本発明では、要するに、従来一般的
な一方向クラッチに備える単独部品である保持器の役割
を、２つの環体のいずれか一方に持たせて、従来必要不
可欠であった保持器を無くしている。

【００１２】この環体は、通常、金属で形成されるの
で、その凸壁部、つまり一般的な合成樹脂製保持器の柱
部に対応する部分の強度が前記合成樹脂製保持器に比べ
て十分に高い。そのために、凸壁部の周方向幅寸法を一
般的な合成樹脂製保持器の柱部に比べて薄くできるよう
になり、ころの使用数を増やせるようになる。

【００１３】また、一方環体の凹状ポケットにころと弾
性部材とを収納した状態で、弾性部材の離脱を防止する
ために抜け止め要素を一方環体に設けているが、この抜
け止め要素を請求項２のように一方環体と別体物とすれ
ば、一方向クラッチの組み立て作業や分解作業が容易と
なり、また、抜け止め要素を請求項３のように一方環体
に一体に設けていれば、部品点数を減らせるようにな
る。

【００１４】さらに、前述の一方環体を請求項４のよう
に内側環体とすれば、この内側環体に対してカム面が形
成されることになり、高速回転域など遠心力が強くなる
状況であってもころがロック位置から外れにくくなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の詳細を図面に示す実施形
態に基づいて説明する。

【００１６】図１ないし図３に本発明の一実施形態を示
している。図１は、一方向クラッチの縦断面図、図２
は、図１の（２）−（２）線断面の矢視図、図３は、一
方向クラッチの要部の分解斜視図である。

【００１７】図中、１０は一方向クラッチの全体を示し
ている。この一方向クラッチ１０は外輪１１と、内輪１
２と、複数のころ１３と、複数の弾性部材としてのコイ
ルバネ１４と、抜け止めカバー１５とを備えている。

【００１８】外輪１１と内輪１２は、径方向内外に同心
状に配設される。このうち、内輪１２の外周面の円周数
カ所には、図３に示すように、径方向外向きに突出する
凸壁部１２ａが設けられている。この凸壁部１２ａそれ
ぞれの間の領域には、凹状ポケット１２ｂがそれぞれ存
在するようになっており、各凹状ポケット１２ｂの底面
には、外輪１１との間で対向間隔を周方向一方へ向けて
狭くするくさび状空間を形成するためのカム面１２ｃが
設けられている。これら外輪１１および内輪１２は、例
えばＪＩＳ規格ＳＣＭやＳＣｒなどの浸炭鋼と呼ばれる
金属で形成されており、必要に応じて表面硬さがＨＲＣ
（ロックウェル硬さ試験）で５８〜６２に、また、表面
硬化層の深さが０．４ｍｍ以上とするような硬化処理が
施される。

【００１９】複数のころ１３および複数のコイルバネ１
４は、上記内輪１２の凹状ポケット１２ｂに周方向隣り
合わせに収納配設されている。そして、各コイルバネ１
４は、圧縮状態とされ、その伸張復元力により各ころ１
３をくさび状空間の狭い側へ押圧するようになってい
る。そして、この実施形態では、前述のコイルバネ１４
として、端面から見て楕円形のものを用いており、これ
により、ころ１３に対する軸方向での接触領域を可及的
に広く確保することができて、ころ１３のスキュー防止
が可能になっている。なお、ころ１３は、例えばＪＩＳ
規格ＳＵＪ２などの軸受鋼で形成される。

【００２０】抜け止めカバー１５は、内輪１２の凹状ポ
ケット１２ｂからのコイルバネ１４の離脱を防止するた
めのもので、円周数カ所に突片１５ａが櫛歯状に配列さ
れた環体からなる。抜け止めカバー１５の各突片１５ａ
それぞれは、内輪１２の凸壁部１２ａの突出端に嵌合さ
れ、内輪１２の凹状ポケット１２ｂの開口の一部を覆う
状態とされるが、この抜け止めカバー１５は一方向クラ
ッチ１０の設置場所において内輪１２に対して固定され
る。なお、抜け止めカバー１５は、ＪＩＳ規格ＳＰＣＣ
などの金属で形成される。

【００２１】次に、上記一方向クラッチ１０の動作を説
明する。まず、外輪１１を一方向のみに回転駆動させて
内輪１２を従動させる形態で使用する場合を例に挙げ
る。

【００２２】すなわち、外輪１１の回転速度を上昇させ
るとき、ころ１３がくさび状空間の狭い側へ転動させら
れて外輪１１と内輪１２との間にかみ込むので、内輪１
２が外輪１１と一体化して同期回転することになる。こ
の状態がロック状態である。

【００２３】但し、外輪１１の回転速度が下がるなどし
て内輪１２の回転速度が外輪１１よりも速くなると、こ
ろ１３がコイルバネ１４のばね力に抗してくさび状空間
の広い側へ転動させられて自転するようになるので、外
輪１１と内輪１２とが相対回転することになる。この状
態がフリー状態である。

【００２４】そして、外輪１１を両方向に任意に回転さ
せる形態で使用する場合には、外輪１１が図１の反時計
方向に回転すると、上述したようなロック状態になっ
て、内輪１２が外輪１１と同一方向に同期回転すること
になるが、外輪１１が図１の時計方向に回転すると、上
述したようなフリー状態になって、外輪１１から内輪１
２に対して回転動力が伝達されなくなり、外輪１１のみ
が回転し、内輪１２が非回転となる。

【００２５】以上説明した一方向クラッチ１０では、金
属製の内輪１２に対して従来の合成樹脂製保持器の役割
を持たせて、当該合成樹脂製保持器を排除しているか
ら、この内輪１２の凸壁部１２ａ、つまり従来の合成樹
脂製保持器の柱部に対応する部分の強度が十分に高くな
り、そのために、凸壁部１２ａの周方向幅寸法を従来の
合成樹脂製保持器の柱部に比べて可及的に薄くできるよ
うになって、ころ１３の使用数を増やすことが可能にな
る。これにより、外径寸法を大きくすることなく、伝達
トルク容量を増大できるようになるので、一方向クラッ
チ１０の設置場所のスペースが制限される場合にも対応
できるなど、使い勝手が向上する他、設置場所のスペー
スが制限されない場合だと、一方向クラッチ１０の使用
対象における伝達トルクが過大な条件であってもクラッ
チ機能が安定するなど、信頼性が向上することになる。

【００２６】また、上記実施形態では、内輪１２の凹状
ポケット１２ｂからのコイルバネ１４の離脱を防止する
ために、抜け止めカバー１５を用いているから、一方向
クラッチ１０の組み立て作業や分解作業が容易となる。

【００２７】ところで、上述した一方向クラッチ１０
は、例えば自動車などのエンジンに装着される各種の補
機のプーリに内蔵することができる。具体的に、上記一
方向クラッチ１０を自動車の補機としてのオルタネータ
のプーリに組み込んだ例を、図４に示す。図４は、一方
向クラッチを内蔵したプーリユニットで、図２に対応す
る断面図である。

【００２８】図中、Ａはプーリユニットの全体を示して
おり、１はプーリ、２は回転軸、３，３は転がり軸受で
ある。プーリ１は、その外周面に駆動ベルト６が巻き掛
けられるベルト溝１ａが設けられている。回転軸２は、
オルタネータの入力軸となるものである。転がり軸受
３，３は、プーリ１と回転軸２との対向環状空間の軸方
向両側に配設されて主としてラジアル荷重を負担するも
ので、例えば深溝玉軸受とされる。

【００２９】図例のプーリユニットＡでは、プーリ１と
回転軸２との対向環状空間に一方向クラッチ１０を配設
している。この例では、プーリ１で一方向クラッチ１０
の外輪１１を兼用させており、外輪１１を無くしてい
る。そして、一方向クラッチ１０の内輪１２は、回転軸
２に対して圧入により嵌合され、抜け止めカバー１５が
その環状板部分１５ｂを一方向クラッチ１０の内輪１２
と一方の転がり軸受３の内輪とで軸方向から挟持させる
ことにより軸方向ならびに周方向に不動とされている。
なお、一方向クラッチ１０の内輪１２と両側の転がり軸
受３，３の内輪との間には、一方向クラッチ１０のころ
１３を軸方向に位置決めするための環状板４，４が挟持
されている。

【００３０】このようなプーリユニットＡでは、プーリ
１を一方向のみに回転させ、その回転速度を任意に変化
させるような形態で使用される。その動作としては、上
述した一方向クラッチ１０の動作説明と同様である。

【００３１】つまり、ベルト６によりプーリ１が所要方
向に回転されると、その回転上昇に伴い一方向クラッチ
１０がロック状態になってプーリ１から内輪１２および
回転軸２に対して回転動力をほぼ１：１の割合で伝達す
るようになる。

【００３２】但し、仮に、プーリ１の回転上昇過程で、
プーリ１の回転速度が一時的に低下すると、内輪１２お
よび回転軸２の回転速度が回転慣性力によりプーリ１の
回転速度よりも一瞬速くなるので、一方向クラッチ１０
がフリー状態となってプーリ１から回転軸２に対する回
転動力の伝達が遮断されるようになる。

【００３３】この後、再びプーリ１の回転速度が回転軸
２よりも速くなると、一方向クラッチ１０が再びロック
状態となるので、プーリ１から回転軸２に対して回転動
力が伝達されることになる。

【００３４】このように、プーリ１の回転速度が高低変
動（脈動）するようなことがあっても、一方向クラッチ
１０がロック状態とフリー状態に適宜切り換わって、プ
ーリ１の回転速度の脈動を整流化して、回転軸２にリニ
アに伝達させるようになっている。また、プーリ１の回
転速度を減速するときにも、一方向クラッチ１０がフリ
ー状態になって回転軸２を自身の回転慣性力でもって高
速回転させることができるので、オルタネータの発電効
率を高めることができる。

【００３５】なお、本発明は上記実施例のみに限定され
るものではなく、種々な応用や変形が考えられる。

【００３６】（１） 上記実施形態では、一方向クラッ
チ１０の弾性部材としてコイルバネ１４を例に挙げてい
るが、それについても種々な板ばねや弾性片などで代用
することができる。

【００３７】（２） 上記実施形態では、一方向クラッ
チ１０の内輪１２に保持器機能を持たせているが、外輪
１１に保持器機能を持たせるようにしたものも本発明に
含む。その場合、外輪１１に形成される凹状ポケットの
底面にカム面が形成される。但し、上記実施形態の場合
では、高速回転域など遠心力が強くなる状況であっても
ころ１３がロック位置から外れにくくなるので、高速回
転での使用に適したものになる。

【００３８】（３） 上記実施形態では、内輪１２の凹
状ポケット１２ｂからのコイルバネ１４の離脱を防止す
るために、抜け止めカバー１５を用いているが、図５に
示すように、内輪１２の各凸壁部１２ａの突出端に舌片
１２ｄをそれぞれ一体に設けることにより、抜け止めカ
バー１５を無くすことができる。この場合、部品点数を
減らせて、構成を簡素化できるので、製造コストの低減
に貢献できる。

【００３９】

【発明の効果】請求項１ないし４の発明では、従来一般
的な一方向クラッチに備える単独部品である保持器の役
割を、２つの環体のいずれか一方に持たせて、従来必要
不可欠であった保持器を無くしているから、この保持器
の役割を持つ環体を金属で形成した場合、その凸壁部、
つまり一般的な合成樹脂製保持器の柱部に対応する部分
の強度が前記合成樹脂製保持器に比べて十分に高くな
り、そのために、凸壁部の周方向幅寸法を一般的な合成
樹脂製保持器の柱部に比べて薄くできるようになり、こ
ろの使用数を増やすことが可能になる。これにより、外
径寸法を大きくすることなく、伝達トルク容量を増大で
きるようになるので、一方向クラッチの設置場所のスペ
ースが制限される場合にも対応できるなど、使い勝手が
向上する他、設置場所のスペースが制限されない場合だ
と、一方向クラッチの使用対象における伝達トルクが過
大な条件であってもクラッチ機能が安定するなど、信頼
性が向上することになる。

【００４０】特に、請求項２の発明では、一方環体の凹
状ポケットからの弾性部材の離脱を防止する抜け止め要
素について、一方環体と別体物にしているから、一方向
クラッチの組み立て作業や分解作業が容易となる。

【００４１】また、請求項３の発明では、前述の抜け止
め要素を一方環体に一体に設けているから、部品点数を
減らせるなど、構成を簡素化できて、製造コストの低減
に貢献できる。

【００４２】また、請求項４の発明では、前述した保持
器の役割を持つ一方環体を内側環体にしているから、こ
の内側環体に対してカム面が形成されることになり、高
速回転域など遠心力が強くなる状況であってもころがロ
ック位置から外れにくくなるなど、クラッチ機能の安定
化ならびに信頼性の向上に貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる一方向クラッチの
縦断面図

【図２】図１の（２）−（２）線断面の矢視図

【図３】図１の一方向クラッチの要部の分解斜視図

【図４】図１の一方向クラッチを内蔵したプーリユニッ
トで、図２に対応する図

【図５】本発明の他の実施形態にかかる一方向クラッチ
の縦断面図

【符号の説明】

１０ 一方向クラッチ １１ 外輪 １２ 内輪 １２ａ 内輪の凸壁部 １２ｂ 内輪の凹状ポケット １２ｃ 内輪のカム面 １３ ころ １４ コイルバネ １５ 抜け止めカバー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】径方向内外に同心状に配設される２つの環
   体を、同期回転させたり相対回転させたりする一方向ク
   ラッチであって、 前記一方の環体において他方の環体側に面する周面の円
   周数カ所に、回転中心から放射状に突出する凸壁部が設
   けられ、 各凸壁部の間の領域にそれぞれ存在する各凹状ポケット
   の底面に、前記他方環体との間で対向間隔を周方向一方
   へ向けて狭くするくさび状空間を形成するためのカム面
   が設けられ、 この各凹状ポケット内に、ころと、当該ころを前記くさ
   び状空間の狭い側へ押圧する押圧部材とが周方向隣り合
   わせにそれぞれ収納配設され、 前記各凸壁部の突出端側に、前記凹状ポケットからの押
   圧部材の抜け出しを阻止する抜け止め要素が設けられて
   いる、ことを特徴とする一方向クラッチ。
2. 【請求項２】請求項１に記載の一方向クラッチにおい
   て、 前記抜け止め要素が、前記一方の環体と別体物であっ
   て、円周数カ所に突片が櫛歯状に配列された環体からな
   り、この環体の櫛歯状の突片それぞれが前記一方の環体
   の凸壁部の突出端に嵌合されて前記弾性部材の抜け止め
   を行うものである、ことを特徴とする一方向クラッチ。
3. 【請求項３】請求項１に記載の一方向クラッチにおい
   て、 前記抜け止め要素が、前記一方の環体の凸壁部の突出端
   に周方向一方に延出する状態に一体に設けられる舌片か
   らなる、ことを特徴とする一方向クラッチ。
4. 【請求項４】請求項１に記載の一方向クラッチにおい
   て、 前記一方の環体が、径方向内側に配設される内側環体と
   され、この内側環体の外周面に前記凸壁部が径方向外向
   きに突出形成される、ことを特徴とする一方向クラッ
   チ。