JP2000227153A - 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、ロックタイミングを
安定させること。 【解決手段】径方向内外に同心状に配設される駆動部材
１と従動部材２とを同期回転させるロック状態と相対回
転させるフリー状態とに切り換える一方向クラッチ５に
おいて、従来例のようなくさび状部材を無くして送りね
じ機構１０，１１を利用した構造にして、従来例のくさ
び状部材に対応する可動ねじ部材１１の動きを螺旋溝１
０ａ，１１ａで案内する構造。これにより、従来例のく
さび状部材のような滑りが発生せずに済む。

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。一方向クラッチは、種々な機能装置の送り機構
の他、自動車などのエンジンのクランクシャフトからベ
ルトを介して駆動される補機に装備するプーリなどに内
蔵される。前述の補機としては、例えば自動車のエアコ
ンディショナ用コンプレッサ、ウォーターポンプ、オル
ターネータ、冷却ファン、クランクプーリなどが挙げら
れる。

【０００２】

【従来の技術】一方向クラッチは、径方向内外に同心状
に配設される駆動部材と従動部材とを同期回転させるロ
ック状態と、相対回転させるフリー状態とに切り換える
ものであり、ころを用いるタイプや、スプラグを用いる
タイプなどが知られている。

【０００３】例えば、ころを用いるタイプの一方向クラ
ッチでは、両部材間の径方向対向空間の円周数カ所にく
さび状空間が設けられ、このくさび状空間にくさび部材
としてのころが配置される。このくさび状空間は、例え
ば径方向外側に配設される環状部材の内周面の円周数カ
所に設けられる径方向外向きに凹む凹曲面からなるカム
面と、径方向内側に配設される軸状部材の円形外周面と
で形成される。

【０００４】一方、スプラグを用いるタイプの一方向ク
ラッチでは、両部材間の径方向対向空間の円周数カ所
に、くさび部材としてのスプラグが配置され、駆動部材
の回転速度が従動部材よりも速くなったときにスプラグ
がロック状態となり、駆動部材の回転速度が従動部材よ
りも遅くなったときにスプラグがフリー状態となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うなころやスプラグを用いるタイプの一方向クラッチで
は、ロック状態において、くさび部材の摩擦力により両
部材を一体化させるようにしているが、回転遠心力が増
大する高速回転域など角速度が大きくなるような状況や
内部潤滑剤の動粘度が低温時など大きくなるような状況
において、くさび部材が滑ってかみ合い性が弱まる傾向
となることが指摘される。このような現象が発生する
と、ロックタイミングが不安定になりやすくなると言え
る。

【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、ロックタイミングを安定させること
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駆
動部材と従動部材とを同期回転させるロック状態と相対
回転させるフリー状態とに切り換えるもので、前記駆動
部材において前記従動部材と対向する周面に対して固定
状態に設けられかつ前記従動部材と対向する面に螺旋溝
を有する固定ねじ部材と、前記従動部材において前記固
定ねじ部材と対向する周面に対して周方向ならびに軸方
向に抵抗少なく旋回スライド変位する状態に嵌合されか
つ前記固定ねじ部材の螺旋溝に対して螺合する螺旋溝を
有する可動ねじ部材と、前記従動部材に対して固定状態
に設けられかつ前記可動ねじ部材の軸方向一方向への旋
回スライド変位量を規制するとともに前記可動ねじ部材
に対して回転抵抗を付与するストッパとを備え、前記可
動ねじ部材が、前記ストッパ側に押し付けられたとき
に、ロック状態になる一方、前記ストッパから離れたと
きに、フリー状態になる。

【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の可動ねじ部材を前記ストッパ側へ弾
発付勢する弾発付勢部材を備えている。

【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または２の駆動部材に、前記可動ねじ
部材の軸方向他方向への旋回スライド変位量を規制する
第２ストッパが固定状態で設けられている。

【００１０】要するに、本発明では、送りねじ機構を利
用した一方向クラッチであって、従来例のような複数の
くさび部材を用いないようにしているから、従来例のよ
うなくさび部材の滑り自体がなくなり、ロック状態への
状態切り換え動作がスムーズに行われるようになる。

【００１１】本発明の一方向クラッチの動作は、まず、
駆動部材の回転速度が従動部材よりも速くなると、可動
ねじ部材が固定ねじ部材に案内されて旋回しながらスト
ッパ側に軸方向に沿ってスライドすることになってスト
ッパに押し付けられることになる。これにより、可動ね
じ部材と固定ねじ部材とストッパとの三者が一体化し
て、駆動部材と従動部材とが同期回転しうるロック状態
になるので、駆動部材から従動部材に対して回転動力が
伝達されることになる。

【００１２】一方、従動部材の回転速度が駆動部材より
も速くなると、可動ねじ部材が固定ねじ部材に案内され
て旋回しながらストッパと反対側に軸方向に沿ってスラ
イドすることになってストッパから離れることになる。
これにより、可動ねじ部材が固定ねじ部材側に保持され
る形態となって、駆動部材が従動部材に対して相対回転
するフリー状態になるので、駆動部材から従動部材に対
して回転動力が伝達されなくなる。

【００１３】また、請求項２のように、弾発付勢部材を
設けていれば、可動ねじ部材と固定ねじ部材との螺合部
分の遊びを無くせるようになり、可動ねじ部材の旋回ス
ライド動作が円滑になる。

【００１４】また、請求項３のように、第２ストッパを
設けていれば、可動ねじ部材のフリー側停止位置を固定
させることが可能になる。これにより、第２ストッパと
前述のストッパとで可動ねじ部材の旋回スライド変位量
が物理的に規制される。

【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】本発明の一方向クラッチは、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。そこで、この実施形態では、一方向
クラッチを補機としてのオルタネータのプーリに組み込
んだ例を挙げる。

【００１７】図１および図２は本発明の一実施形態を示
している。図１は、一方向クラッチを内蔵したプーリユ
ニットで、フリー状態を示す断面図、図２は、図１のプ
ーリユニットで、ロック状態を示す断面図である。

【００１８】図中、Ａはプーリユニットの全体を示して
いる。このプーリユニットＡは、駆動部材としてのプー
リ１と、従動部材としての回転軸２と、２つの転がり軸
受３，４と、一方向クラッチ５とを備えている。

【００１９】プーリ１は、円環状に形成されていて、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。

【００２０】回転軸２は、オルタネータの入力軸となる
もので、プーリ１の内周に同心状に配設されている。

【００２１】転がり軸受３，４は、プーリ１と回転軸２
との対向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。

【００２２】一方向クラッチ５は、プーリ１と回転軸２
との対向空間において２つの転がり軸受３，４の間に配
設されており、プーリ１から回転軸２に対して回転動力
を伝達するロック状態と、伝達しないフリー状態とに適
宜切り換わるものである。

【００２３】前述した一方向クラッチ５の構成を詳細に
説明する。一方向クラッチ５は、円環状の固定ねじ部材
１０、円環状の可動ねじ部材１１、２つのストッパ１
２，１３、弾発付勢部材としてのコイルバネ１４を備え
ている。

【００２４】固定ねじ部材１０は、駆動部材としてのプ
ーリ１の内周面に嵌合されて２つの転がり軸受３，４で
挟まれることにより不動とされており、可動ねじ部材１
１の旋回スライド動作を案内するものである。この固定
ねじ部材１０の内周面には、螺旋溝１０ａが設けられて
いる。

【００２５】可動ねじ部材１１は、従動部材としての回
転軸２の外周面にルーズフィット状態で嵌合されてお
り、必要に応じて回転軸２の外周において軸方向両方向
に旋回しながらスライドさせられる。この可動ねじ部材
１１の外周面には、固定ねじ部材１０の螺旋溝１０ａに
螺合する螺旋溝１１ａが形成されており、内周面にはメ
タルなどのすべり軸受１５が被着されている。この可動
ねじ部材１１の軸方向両方向への旋回スライド範囲は、
第１ストッパ１２と第２ストッパ１３とにより規制され
ている。

【００２６】第１ストッパ１２は、可動ねじ部材１１の
軸方向一方への旋回スライド量を規制するとともに可動
ねじ部材１１に対して回転抵抗を付与するものであり、
金属製環体１２ａの片面に、自動車変速機のクラッチフ
ェーシングのような材料からなる摩擦板１２ｂを被着し
た構造である。この第１ストッパ１２は、回転軸２の外
周面において図中右側の転がり軸受３の内方領域に圧入
嵌合されることで軸方向および周方向に固定されてい
る。

【００２７】第２ストッパ１３は、可動ねじ部材１１の
軸方向片方への旋回スライド量を規制するものであり、
その全体が自動車変速機のクラッチフェーシングのよう
な材料からなる。この第２ストッパ１３は、プーリ１の
内周面において固定ねじ部材１０と図中左側の転がり軸
受４の外輪との間の領域に嵌合されるとともに、固定ね
じ部材１０と図中左側の転がり軸受４の外輪とで挟持さ
れることで軸方向および周方向に固定されている。

【００２８】コイルバネ１４は、回転軸２の外周で可動
ねじ部材１１と第２ストッパ１３との間に圧縮状態で配
設されており、伸張復元力により可動ねじ部材１１を第
１ストッパ１２側へ弾発付勢して可動ねじ部材１１と固
定ねじ部材１０との螺合部分の遊びを無くすものであ
る。

【００２９】次に、上記プーリユニットＡの動作を説明
する。

【００３０】まず、ベルト６によりプーリ１が図中右側
から見て時計方向に回転されると、このプーリ１に固定
されてある一方向クラッチ５の固定ねじ部材１０がプー
リ１と同期回転することになる。これにより、一方向ク
ラッチ５の可動ねじ部材１１が反時計方向に旋回しなが
ら図中の右側方向つまり第１ストッパ１２側にスライド
することになる。こうして、可動ねじ部材１１が第１ス
トッパ１２に押し付けられると、可動ねじ部材１１の旋
回スライド動作が停止させられることになって、可動ね
じ部材１１と第１ストッパ１２との間に発生する摩擦抵
抗により、可動ねじ部材１１と第１ストッパ１２と固定
ねじ部材１０との三者が一体化する。これで、可動ねじ
部材１１がプーリ１と回転軸２の両方に対して一体化し
てそれぞれ同期回転することになる。この状態が一方向
クラッチ５のロック状態である。その結果、プーリ１か
ら回転軸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。

【００３１】一方、プーリ１が図中右側から見て反時計
方向に回転されると、このプーリ１に固定されてある一
方向クラッチ５の固定ねじ部材１０がプーリ１と同期回
転することになる。これにより、一方向クラッチ５の可
動ねじ部材１１が時計方向に旋回しながら図中の左側方
向つまり第２ストッパ１３側にコイルバネ１４の弾発付
勢力に抗してスライドすることになる。こうして、可動
ねじ部材１１が第１ストッパ１２から離れて第２ストッ
パ１３に押し付けられると、可動ねじ部材１１の旋回ス
ライド動作が停止させられることになって、可動ねじ部
材１１と第２ストッパ１３との間に発生する摩擦抵抗に
より、可動ねじ部材１１と第２ストッパ１３と固定ねじ
部材１０との三者が一体化する。これで、可動ねじ部材
１１がプーリ１に対してのみ一体化して、回転軸２に対
してはすべり軸受１５により相対回転することになる。
この状態が一方向クラッチ５のフリー状態である。その
結果、プーリ１から回転軸２に対して回転動力の伝達を
遮断するようになる。

【００３２】ところで、プーリ１を時計方向だけにしか
回転させないような形態で使用する場合において、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、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５の可動ねじ部材１１が時計方向に旋回し
ながら図中左側方向つまり第２ストッパ１３側にコイル
バネ１４の弾発付勢力に抗してスライドすることにな
り、上述したように、プーリ１と回転軸２とを相対回転
させるフリー状態となるので、プーリ１から回転軸２に
対して回転動力の伝達を遮断するようになる。

【００３３】この後、プーリ１の回転速度が回転軸２よ
りも速くなると、上述したように、一方向クラッチ５の
可動ねじ部材１１が反時計方向に旋回しながら図中の右
側方向つまり第１ストッパ１２側にスライドして、一方
向クラッチ５が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
５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
速度が高速から低速に減速するときにも、一方向クラッ
チ５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】以上説明したように、上記実施形態の一方
向クラッチ５は、従来例のようなくさび状部材を用いず
に、送りねじ機構を利用した構造であるから、くさび状
部材を用いる構造の一方向クラッチにおいて発生する可
能性のあるくさび状部材の滑り自体を無くすことができ
る。特に、上記実施形態の一方向クラッチ５では、従来
例のくさび状部材に対応する可動ねじ部材１１の動きを
螺旋溝１０ａ，１１ａで案内して動き範囲を２つのスト
ッパ１２，１３で規制しているので、一方向クラッチ５
のロック、フリーの状態切り換え動作を安定にできて、
動作応答性が改善される。

【００３６】なお、本発明は上記実施形態のみに限定さ
れるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。

【００３７】（１）上記実施形態では、一方向クラッチ
５を自動車の補機としてオルタネータのプーリに組み込
んだ例を挙げて、プーリ１を駆動部材、回転軸２を従動
部材としているが、プーリ１を従動部材、回転軸２を駆
動部材とする場合については、固定ねじ部材１０を回転
軸２に、また、可動ねじ部材１１をプーリ１にそれぞれ
取り付けるようにする必要がある。

【００３８】（２）上記実施形態では、一方向クラッチ
５を自動車の補機としてオルタネータのプーリに組み込
んだ例を挙げたが、その他の補機のプーリに対して組み
込むことができる。いずれにしても、一方向クラッチ５
の可動ねじ部材１１を従動部材側に相対回転可能かつ軸
方向スライド可能に取り付けて、一方向クラッチ５の固
定ねじ部材１０を駆動部材側に固定状態で取り付けるよ
うにすればよい。

【００３９】

【発明の効果】請求項１ないし３の発明にかかる一方向
クラッチでは、従来例のようなくさび状部材を無くして
送りねじ機構を利用した構造にして、従来例のくさび状
部材に対応する可動ねじ部材の滑り自体を無くすように
しているから、ロック状態への可動ねじ部材の動きが安
定に行われることになり、動作応答性の向上に貢献でき
るようになる。

【００４０】特に、請求項２のように弾発付勢部材で可
動ねじ部材を軸方向に弾発付勢させるようにしていれ
ば、可動ねじ部材と固定ねじ部材との螺合部分の遊びを
無くすことができて、可動ねじ部材の旋回スライド動作
を円滑にできるようになる。

【００４１】また、請求項３のように、第２ストッパを
設けていれば、可動ねじ部材のフリー側停止位置を固定
させることが可能になるから、請求項１のストッパとで
もって可動ねじ部材の旋回スライド変位量を規制できる
ようになるなど、状態切り換え動作を安定させるうえ
で、より有効である。

【００４２】このように、本発明では、安定でしかも信
頼性の高いクラッチ機能を発揮する一方向クラッチを提
供できるようになる。

【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を
備えるプーリユニットで、フリー状態を示す上半分の断
面図

【図２】図１のプーリユニットで、ロック状態を示す上
半分の断面図

【符号の説明】

Ａ プーリユニット １ プーリ ２ 回転軸 ５ 一方向クラッチ １０ 一方向クラッチの固定ねじ部材 １０ａ 固定ねじ部材の螺旋溝 １１ 一方向クラッチの可動ねじ部材 １１ａ 可動ねじ部材の螺旋溝 １２ 第１ストッパ １３ 第２ストッパ １４ コイルバネ

Claims (3)

【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駆動部材
   と従動部材とを同期回転させるロック状態と相対回転さ
   せるフリー状態とに切り換える一方向クラッチであっ
   て、 前記駆動部材において前記従動部材と対向する周面に対
   して固定状態に設けられかつ前記従動部材と対向する面
   に螺旋溝を有する固定ねじ部材と、 前記従動部材において前記固定ねじ部材と対向する周面
   に対して周方向ならびに軸方向に抵抗少なく旋回スライ
   ド変位する状態に嵌合されかつ前記固定ねじ部材の螺旋
   溝に対して螺合する螺旋溝を有する可動ねじ部材と、 前記従動部材に対して固定状態に設けられかつ前記可動
   ねじ部材の軸方向一方向への旋回スライド変位量を規制
   するとともに前記可動ねじ部材に対して回転抵抗を付与
   するストッパとを備え、 前記可動ねじ部材が、前記ストッパ側に押し付けられた
   ときに、ロック状態になる一方、前記ストッパから離れ
   たときに、フリー状態になる、ことを特徴とする一方向
   クラッチ。
2. 【請求項２】請求項１の一方向クラッチにおいて、 前記可動ねじ部材を前記ストッパ側へ弾発付勢する弾発
   付勢部材を備えている、ことを特徴とする一方向クラッ
   チ。
3. 【請求項３】請求項１または２の一方向クラッチにおい
   て、 前記駆動部材に、前記可動ねじ部材の軸方向他方向への
   旋回スライド変位量を規制する第２ストッパが固定状態
   で設けられている、ことを特徴とする一方向クラッチ。