JP2000234638A - 一方向クラッチ - Google Patents

一方向クラッチ

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lubricant
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pulley
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忠弘 寺田
Hajime Tazumi
一 田積
Yoshitaka Nakagawa
義崇 中川
Hideki Fujiwara
英樹 藤原
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Koyo Seiko Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】一方向クラッチにおいて、低温から高温までの
広い温度範囲における状態切り換え動作の安定化と耐摩
耗性を両立できるようにすること。 【解決手段】径方向内外に同心状に配設される外輪１１
と内輪１２との対向環状空間に介装される一方向クラッ
チ３であって、状態切り換え要素１３の動作部位に使用
する潤滑剤が、圧力粘度係数（２５℃時）１２ＧＰａ-1
以上に設定されてなるエステル系あるいは合成油系の基
油にウレア系の増ちょう剤を配合した成分とされる。こ
の潤滑剤では、低温時でも状態切り換え要素１３の動き
が安定するようになり、また、高温時でも状態切り換え
要素１３および動作面が摩耗しにくくなる。

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、あるいは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用いられる。
【０００２】
【従来の技術】一方向クラッチは、径方向内外に同心状
に配設される外輪と内輪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
る。
【０００３】ここで、例えば、ころを用いるタイプの一
方向クラッチでは、内・外輪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
ころが配置される。このくさび状空間は、例えば外輪の
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内輪の
外周面とで形成される。
【０００４】ところで、一方向クラッチのクラッチ機能
部分に使用する潤滑剤としては、一般的に、ウレア系の
グリースを用いている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、ロッ
ク状態において、ころの摩擦力により内・外輪を一体化
させるのであるが、低温から高温までの広い温度範囲に
おいてかみ合い性と耐摩耗性を両立できない場合があっ
た。具体的に、低温時にはころのかみ合い性が劣り、高
温時には耐摩耗性が劣る。
【０００６】ところで、本願出願人は、オルタネータに
一方向クラッチを搭載し、クランクシャフトの回転数が
低下するときに、オルタネータのロータの回転をその慣
性力により継続させるようにして、発電効率を高めるよ
うにしたものを提案しているが、このような構造では、
エンジンの振動がオルタネータのプーリに対して当該プ
ーリを回転駆動するベルトを介して、ほぼ常時、伝わる
ために、特に耐摩耗性が低下しやすい。
【０００７】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、低温から高温までの広い温度範囲に
おける状態切り換え動作の安定化と耐摩耗性を両立でき
るようにすることを目的としている。
【０００８】
【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る状態と相対回転させる状態と
に切り換えるもので、状態切り換え要素の動作部位に使
用する潤滑剤が、圧力粘度係数（２５℃時）１２ＧＰａ
-1以上に設定されてなるエステル系あるいは合成油系の
基油にウレア系の増ちょう剤を配合した成分とされる。
【０００９】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の状態切り換え要素が、前記２つの環
体間に形成されるくさび状空間に転動可能に配設される
ころとされる。
【００１０】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の潤滑剤のちょう度（２５℃
時）が２４０〜３１０でかつトラクション係数（２５℃
時）が０．０２以上となるように前記基油と増ちょう剤
との配合割合が設定されている。
【００１１】以上、本発明では、要するに、使用する潤
滑剤の成分を選定しているから、低温時でも状態切り換
え要素の動きが安定するようになり、また、高温時でも
状態切り換え要素および動作面が摩耗しにくくなる。
【００１２】特に、請求項２の発明のように状態切り換
え要素をころとすれば、ころがくさび状空間の狭い側に
対して転動するときに滑りが発生しにくくなる。
【００１３】また、請求項３の発明のように潤滑剤の特
性を特定すれば、ころなどの状態切り換え要素の動きが
さらに安定する。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明を図面に示す実施形態に基
づいて詳細に説明する。
【００１５】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正面図、図２
は、保持器とこれに収容されたころを示す展開平面図、
図３は、一方向クラッチの正面図である。
【００１６】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
１２と、複数のころ１３と、保持器１４と、複数のコイ
ルバネ１５とを備えている。
【００１７】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、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１２
ａが設けられている。このカム面１２ａは、平坦なキー
状に形成されており、それによって内輪１２の外形があ
たかも多角形のようになっている。
【００１８】複数のころ１３は、前述のカム面１２ａと
外輪１１内周面との間に形成されるくさび状空間におい
て周方向に転動可能に配設されるものである。
【００１９】保持器１４は、内輪１２の外周面において
周方向で部分的に残存する円筒部分に対して外嵌され、
内輪１２の各カム面１２ａに対応する領域に径方向内外
に貫通しかつ複数のころ１３それぞれが個別に収納され
るポケット１４ａを備えている。この保持器１４は、そ
の軸方向一端に設けられる凸部１４ｂが内輪１２に設け
られるスリット状の凹部１２ｂに対して嵌合されること
によって内輪１２に固定されている。
【００２０】複数のコイルバネ１５は、上記保持器１４
の各ポケット１４ａ内にころ１３と周方向で隣り合う状
態に圧縮状態で収納配設されている。これらの各コイル
バネ１５は、その伸張復元力により各ころ１３をくさび
状空間の狭い側へ押圧するようになっている。特に、こ
の実施形態では、前述のコイルバネ１５として、ころ１
３のスキューを回避させるために、端面から見て楕円形
のものを用いることにより、ころ１３の軸方向で可及的
に広い領域に当てるようにしている。
【００２１】次に、上記一方向クラッチ１０の動作を説
明する。
【００２２】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には、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１２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の反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１２
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】ところで、上述した一方向クラッチ１０に
は、例えばエステル系または合成油系の基油に対してウ
レア系の増ちょう剤を混入した潤滑剤が使用されてい
る。
【００２６】この潤滑剤の基油については、圧力粘度係
数が２５℃時に１２ＧＰａ-1以上（好ましくは１６ＧＰ
ａ-1以上）のものを選定している。また、潤滑剤におけ
る基油と増ちょう剤の配合割合は、ちょう度を２５℃時
に２４０〜３１０（好ましくは２７０〜２９０）に、ま
たトラクション係数を２５℃時に０．０２以上（好まし
くは０．０４以上）にするように設定されている。
【００２７】ここで、上述した一方向クラッチ１０につ
いて種々な潤滑剤を使用したときのかみ合い性や耐摩耗
性について実験により評価したので、説明する。
【００２８】この実験では、潤滑剤として、下記表１に
示す実施形態１〜４と、下記表２に示す比較例１〜４と
の合計８つを用意した。
【００２９】実施形態１〜４の潤滑剤では、基油の圧力
粘度係数（２５℃時）を１２ＧＰａ-1以上、潤滑剤のち
ょう度（２５℃時）を２４０〜３１０、潤滑剤のトラク
ション係数（２５℃時）を０．０２以上にそれぞれ特定
している。
【００３０】比較例１〜４の潤滑剤は、基油および増ち
ょう剤を本発明で特定するものを使用しているが、比較
例１の潤滑剤は、ちょう度およびトラクション係数を本
発明範囲外に設定しており、比較例２の潤滑剤は、圧力
粘度係数およびちょう度を本発明範囲外に設定してお
り、比較例３の潤滑剤は、トラクション係数を本発明範
囲外に設定しており、さらに、比較例４の潤滑剤は、圧
力粘度係数を本発明範囲外に設定している。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】上記表での性能評価について、かみ合い性
は、低温雰囲気（−２０℃〜−４０℃）でのロック時に
おいて外輪１１の回転に対する内輪１２の回転の追従状
態を調べることにより行い、また、耐摩耗性は、高温雰
囲気（１００℃〜１２０℃）での動作後における内輪１
２のカム面１２ａや外輪１１内周面の摩耗状態を調べる
ことにより行った。かみ合い性に関して、○は、外輪１
１の回転に対する内輪１２の回転が安定して追従してい
る場合、△は、外輪１１の回転に対する内輪１２の回転
がしばしば追従しなくなるような不安定な場合、×は、
外輪１１の回転に対する内輪１２の回転が追従しない場
合を示している。また、耐摩耗性に関して、○は、ほと
んど摩耗なしの場合、△は、摩耗が見られる場合、×
は、摩耗が非常に大きい場合を示している。
【００３４】結果としては、実施形態１〜４の潤滑剤で
は、ころ１３のかみ合い動作が長期にわたって円滑であ
り、またころ１３やカム面１２ａに大きな摩耗が発生し
なかったが、比較例１の潤滑剤ではかみ合い性が若干低
下し、比較例２の潤滑剤では耐摩耗性が著しく低下し、
比較例３の潤滑剤ではかみ合い性が著しく低下し、さら
に比較例４の潤滑剤ではかみ合い性および耐摩耗性の両
方とも若干低下する結果になった。
【００３５】このような結果から、基油の圧力粘度係数
（２５℃時）を１２ＧＰａ-1以上に設定すると、耐圧性
が増して油膜切れが起こりにくくなる傾向となり、ま
た、ちょう度（２５℃時）を２４０〜３１０に設定する
と、流動性が増して摩耗抑制効果が増す傾向となり、さ
らに、トラクション係数（２５℃時）を０．０２以上に
設定すると、ころ１３が滑りにくくなってかみ合い性が
優れる傾向となると言える。
【００３６】以上説明した一方向クラッチ１０では、低
温時でもころ１３の動きが安定するうえ、高温時でもこ
ろ１３およびそれの接触相手（内輪１２のカム面１２ａ
や外輪１１内周面）が摩耗しにくくなり、信頼性ならび
に寿命の向上に貢献できるようになる。
【００３７】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の縦断側面図であ
る。
【００３８】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Ｂ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、いずれも一般的な深溝玉軸受とされる。
【００３９】図示例のプーリユニットＡでは、２つの転
がり軸受３，３の内・外輪間の軸方向外端側にのみシー
ル部材５が装着されており、この２つのシール部材５に
より、一方向クラッチ１０と転がり軸受３，３を密封
し、これら一方向クラッチ１０と２つの転がり軸受３，
３とに対して、共通の潤滑剤をそれぞれ使用させるよう
になっている。
【００４０】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に一方向クラッチ１０
の外輪１１が、また、回転軸２に一方向クラッチ１０の
内輪１２がそれぞれ圧入により嵌合されている。
【００４１】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。
【００４２】つまり、ベルトＢ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。
【００４３】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。
【００４４】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。
【００４５】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。
【００４６】このようなプーリユニットＡでは、エンジ
ンからの振動を頻繁に受けるが、一方向クラッチ１０に
上述した特有の潤滑剤を使用しているから、一方向クラ
ッチ１０の動作安定化と耐摩耗性が長期にわたって高め
られるなど、プーリユニットＡの信頼性ならびに寿命の
向上に貢献できるようになる。
【００４７】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。
【００４８】（１）上記一方向クラッチ１０において、
ころ１３をスプラグなどとすることができ、また、コイ
ルバネ１４を板ばねや弾性片などとすることができる。
【００４９】（２）上記実施形態では、一方向クラッチ
１０のカム面１２ａを内輪１２側に形成した例を挙げて
いるが、外輪１１側に設けたものにも本発明を適用でき
る。但し、上記実施形態のように内輪１２にカム面１２
ａを設けた構造は、高速回転域でも遠心力によってころ
１３がロック位置から不必要に外れるのを防止できるな
ど、高速回転での使用に適している。
【００５０】
【発明の効果】請求項１ないし３の発明では、低温から
高温までの広い温度範囲における状態切り換え動作の安
定化と耐摩耗性を両立できるようになって、信頼性なら
びに寿命の向上に貢献できるようになる。
【００５１】特に、請求項２の発明では、前述の状態切
り換え要素をころとしており、ころがくさび状空間の狭
い側に対して転動するときの滑りを防止できるようにな
る。
【００５２】また、請求項３の発明では、潤滑剤の特性
を特定しており、ころなどの状態切り換え要素の動作安
定性がさらに安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の一方向クラッチの縦断正
面図
【図２】図１の一方向クラッチの一部を示す平面展開図
【図３】図１の一方向クラッチの正面図
【図４】上記実施形態の一方向クラッチを内蔵したプー
リユニットの縦断側面図
【符号の説明】
１０ 一方向クラッチ １１ 外輪 １２ 内輪 １２ａ カム面 １３ ころ １４ 保持器 １４ａ ポケット １５ コイルバネ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 義崇 大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋 精工株式会社内 (72)発明者 藤原 英樹 大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋 精工株式会社内

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２つの環
    体を同期回転させる状態と相対回転させる状態とに切り
    換える一方向クラッチであって、 状態切り換え要素の動作部位に使用する潤滑剤が、圧力
    粘度係数（２５℃時）１２ＧＰａ-1以上に設定されてな
    るエステル系あるいは合成油系の基油にウレア系の増ち
    ょう剤を配合した成分とされる、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、 前記状態切り換え要素が、前記２つの環体間に形成され
    るくさび状空間に転動可能に配設されるころとされる、
    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、 前記潤滑剤のちょう度（２５℃時）が２４０〜３１０で
    かつトラクション係数（２５℃時）が０．０２以上とな
    るように前記基油と増ちょう剤との配合割合が設定され
    ている、ことを特徴とする一方向クラッチ。
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