JP2005282856A - 一方向クラッチおよび軸受複合一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】スプラグの偏摩耗を防ぐことができ、高速条件下で使用しても耐久性のある一方向クラッチおよび軸受複合一方向クラッチを得る。
【解決手段】回転軸４ａに取付けられるクラッチ内輪２１と、その外側に配置されたクラッチ外輪２２と、上記クラッチ内輪２１と上記クラッチ外輪２２との間に組込まれた保持器２３と、この保持器２３に周方向に形成された複数のポケット２４内に収容されたスプラグ２５とを有し、上記クラッチ内輪２１と上記クラッチ外輪２２とが一方向に相対回転すると、上記スプラグ２５が上記クラッチ内輪２１の外径面２１ａと上記クラッチ外輪２２の内径面２２ａに係合状態となり、反対方向に相対回転すると、上記スプラグ２５が係合解除状態となる一方向クラッチにおいて、上記保持器２３を上記クラッチ内輪２１に固定した一方向クラッチ２６とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、クラッチ内輪とクラッチ外輪との間にスプラグを組込み、そのスプラグの変位によってクラッチ外輪とクラッチ内輪の相互間で回転トルクの伝達と遮断とを行うようにした、スプラグタイプの一方向クラッチ、および、この一方向クラッチを備えた軸受複合一方向クラッチに関する。

一般に、内燃機関においては、エンジンのクランクシャフトの回転をベルト伝動装置によりオルタネータ等のエンジン補機の回転軸に伝達して、エンジン補機を駆動するようにしている。

上記のようなエンジン補機の駆動装置においては、エンジンが急減速した場合、エンジン補機の回転軸に取付けられたプーリも同様に急減速しようとする。しかし、エンジン補機がオルタネータの場合、そのオルタネータの回転軸は慣性力が大きいため、その回転軸上に取付けられたプーリは一定の速度で回り続けようとし、クランクシャフト上のプーリとオルタネータの回転軸上のプーリ間に大きな回転速度差が生じ、ベルトの張力が増加して破損し易くなる。

また、クランクシャフトは１回転中において角速度が変動しており、その角速度変動に起因してエンジン補機の回転軸上におけるプーリとベルトの間で滑りが生じ、その滑りによってベルトが摩耗し、耐久性が低下することになる。

そのような不都合を解消するため、エンジン補機の回転軸とプーリとの間に一方向クラッチを組込み、前記プーリの回転速度が回転軸の回転速度より低下した場合に、一方向クラッチのロック解除によってプーリをフリー回転させ、ベルトの張力増加を防止すると共に、プーリとベルトの相互間における滑りを防止するようにしている。

ここで、本願出願人は、プーリに組込む一方向クラッチとして、図１０に示す軸受複合一方向クラッチ５０を提案している（特許文献１参照）。

特開２００１−１８７９３１号公報

軸受複合一方向クラッチ５０は、プーリ５１の中に、エンジン補機の回転軸に取付けられる一方向クラッチ５２の軸方向両側において一対の軸受５３、５３を組込んだものである。

一方向クラッチ５２は、プーリ５１の内周面に圧入されるクラッチ外輪５４を有し、このクラッチ外輪５４とクラッチ内輪５５との間に組込まれた保持器５６の周方向に複数のポケット５７を等間隔に形成し、各ポケット５７内にスプラグ５８を備える。

軸受５３は、転がり軸受であり、クラッチ外輪５４とクラッチ内輪５５とを支持している。一方の軸受５３の保持器は、一方向クラッチ５２の保持器５６と一体化されている。

上記構成の軸受複合一方向クラッチ５０によれば、一方向クラッチ５２の空転時に、一方の軸受５３の保持器の公転を利用することにより、スプラグ５８が、空転時のトルクが大きいクラッチ外輪５４と一体となって空転することを防止できる。このため、スプラグ５８のクラッチ外輪側とクラッチ内輪側が均等に滑るようになり、クラッチ内輪５５に対するスプラグ５８の摺動速度が低下する。

従って、軸受複合一方向クラッチ５０は、スプラグ５８のクラッチ内輪側だけが大きく偏摩耗することがなくなり、一方向クラッチ５２の耐久性を向上させることができた。

ところが、近年、エンジンの高速回転化が進んだことに伴い、エンジンが急減速した場合の一方向クラッチの空転回転数が大きくなっている。このように、クラッチ外輪５４、クラッチ内輪５５ともに高速回転する状況下では、一方向クラッチ５２の中に密封されている潤滑剤が遠心力によりクラッチ外輪側に偏ってしまい、クラッチ内輪側にほとんど存在しない。従って、高速条件下で両輪が相対的に連続空転すると、例え、スプラグ５８のクラッチ外輪側とクラッチ内輪側が均等に滑るとしても、クラッチ内輪側は潤滑条件が劣悪なため、スプラグ５８のクラッチ内輪側がどうしても偏摩耗する。

このため、軸受複合一方向クラッチ５０には、高速条件下で使用すると、耐久性が低下するという問題があった。

そこで、本発明の課題は、スプラグの偏摩耗を防ぐことができ、高速条件下で使用しても耐久性のある一方向クラッチおよび軸受複合一方向クラッチを得ることである。

上記の課題を解決するため、本発明は、回転軸に取付けられるクラッチ内輪と、その外側に配置されたクラッチ外輪と、上記クラッチ内輪と上記クラッチ外輪との間に組込まれた保持器と、この保持器に周方向に形成された複数のポケット内に収容されたスプラグとを有し、上記クラッチ内輪と上記クラッチ外輪とが一方向に相対回転すると、上記スプラグが上記クラッチ内輪の外径面と上記クラッチ外輪の内径面に係合状態となり、反対方向に相対回転すると、上記スプラグが係合解除状態となる一方向クラッチにおいて、上記保持器を上記クラッチ内輪に固定したのである。なお、スプラグは、スプラグタイプの意味であり、繭形のものに限定されない。

本発明の一方向クラッチによれば、上記スプラグが倒れて係合解除状態となり、上記クラッチ外輪と上記クラッチ内輪とが相対的に空転しても、上記保持器を上記クラッチ内輪に固定したので、上記保持器のポケットに収容された上記スプラグは、上記クラッチ内輪に対し相対的に空転しなくなり、上記クラッチ外輪とのみ相対的に空転するようになる。すなわち、一方向クラッチが高速空転しても、上記スプラグは、クラッチ外輪側のみで摺動し、潤滑条件の劣悪なクラッチ内輪側では摺動しない。

このため、上記スプラグは、クラッチ外輪側で偏摩耗することになるが、遠心力による潤滑剤の移動に伴いクラッチ外輪側は潤滑条件が良好なため、その偏摩耗の進行は従来例に対し僅かとなる。

上記保持器の固定手段としては、上記保持器を、しめしろをもって上記クラッチ内輪に嵌合した構成を採用することが好ましい。これにより、一方向クラッチは、部品点数を増加させることなく、耐久性を向上させることができる。

上記保持器は、樹脂から成形したものが好ましい。上記保持器は、金属製のものでもよいが、ナイロン等の樹脂は成形が容易なため、加工コストの低減を図ることができる。

しかしながら、樹脂製の保持器を上記クラッチ内輪に嵌合した場合、一方向クラッチの作動に伴う温度変化によってしめしろが変化し、上記の嵌合が緩む恐れがある。

そこで、上記保持器を、上記クラッチ内輪に対して回り止めした構成を採用することが好ましい。この構成によれば、上記の嵌合に緩みが生じた場合でも保持器の回転が確実に防止される。

上記の回り止めの具体的手段としては、上記保持器を、上記クラッチ内輪に対して回り止めするための別部材を介して上記クラッチ内輪に固定した構成を採用することができる。

例えば、上記別部材がしめしろをもって上記クラッチ内輪に嵌合したスリーブからなり、上記スリーブと上記保持器とに回り止め用の係合部を設けた構成を採用することができる。

また、上記保持器の軸方向両側に一対の上記別部材を設け、上記保持器と上記別部材との間に上記保持器を軸方向に付勢する弾性部材を挟み入れ、上記保持器を上記別部材に押し付けることにより回り止めした構成を採用することもできる。

しかしながら、上記別部材を用いると、一方向クラッチの部材数が増え、上記スリーブの圧入嵌合工程が追加されるなど、その組立て工程が複雑になるので、コスト増を招く。

そこで、上記保持器の回り止めの具体的手段としては、上記クラッチ内輪の外径面に突部を形成し、上記保持器にこの突部と周方向に係り合う凹部を設けた構成を採用することが好ましい。この構成によれば、上記スリーブに相当する部分が上記クラッチ内輪と一体に設けられるので、部材を追加することなく、上記保持器の回り止めを実現することができる。また、この構成の一方向クラッチによれば、上記クラッチ内輪の外径面に軸受を圧入嵌合する際、上記突部が軸受を軸方向に位置決めするため、軸受複合一方向クラッチを容易に組立てることができる。

また、本発明は、上記別部材を用いて上記保持器の回り止めを図る場合、上記別部材が、上記保持器の少なくとも軸方向片側に設けられた、上記クラッチ内輪と上記クラッチ外輪とを支持する軸受からなり、この軸受と上記保持器とに回り止め用の係合部を設けたことを特徴とする一方向クラッチを備える軸受複合一方向クラッチとして構成することもできる。この構成によれば、上記軸受と上記保持器とに回り止め用の係合部を設けたので、上記スリーブなどの別部材を上記一方向クラッチに追加することが不要になる。

また、本発明は、一対の上記別部材を用いて上記保持器の回り止めを図る場合、一対の上記別部材の少なくとも一方が、上記保持器の少なくとも軸方向片側に設けられた、上記クラッチ内輪と上記クラッチ外輪とを支持する軸受からなることを特徴とする一方向クラッチを備える軸受複合一方向クラッチとして構成することもできる。この構成によれば、一方向クラッチに追加する上記別部材が最大でも一つで済む。

勿論、本発明は、上記クラッチ内輪と上記クラッチ外輪とを支持する軸受を少なくとも軸方向片側に設けた、本発明に係る一方向クラッチを備える軸受複合一方向クラッチとして構成することもできる。

上述のように、本発明の一方向クラッチおよび軸受複合一方向クラッチは、スプラグの偏摩耗が防止されるので、高速条件下における耐久性を向上させることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、クランクシャフトの回転をエンジン補機の回転軸に伝達するベルト伝動装置を示す。このベルト伝動装置は、自動車が搭載する４気筒の４サイクルエンジン１の一端側に設けられており、エンジン１の爆発行程に起因する角速度の微小変動を伴って回転するクランクシャフト２に駆動プーリ３を取付け、その駆動プーリ３とオルタネータ４を含む複数のエンジン補機の回転軸のそれぞれに取付けられた複数の従動プーリ間に伝動ベルトとしてのＶリブドベルト５をかけ渡した、所謂サーペンタインレイアウトと称されるものである。

具体的には、上述の従動プーリとして、前記駆動プーリ３からＶリブドベルト５の矢印で示す走行方向の順に、オートテンショナのテンションプーリ６、オルタネータ４の発電用プーリ７、パワーステアリング装置の油圧ポンプ用プーリ８、アイドラプーリ９、エアコンディショナの圧縮機用プーリ１０およびエンジン冷却ファン用プーリ１１が配置されている。

図２および図３に示すように、発電用プーリ７には、Ｖリブドベルト５の摩耗を防ぐため、軸受複合一方向クラッチ２０が組み込まれている。

この軸受複合一方向クラッチ２０は、オルタネータ４の回転軸４ａに取付けられるクラッチ内輪２１と、その外側に設けられた発電用プーリ７の内周面に圧入されるクラッチ外輪２２と、クラッチ内輪２１とクラッチ外輪２２との間に組込まれた、ナイロン等の樹脂製の保持器２３と、この保持器２３に周方向に形成された複数のポケット２４内に収容されたスプラグ２５とを有する一方向クラッチ２６を備え、クラッチ内輪２１とクラッチ外輪２２とを支持する一対の軸受２７、２７を一方向クラッチ２６の軸方向両側に設けたものである。

保持器２３は、しめしろをもってクラッチ内輪２１に嵌合し、しまり嵌め状態とすることによりクラッチ内輪２１に固定されている。

スプラグ２５は、両端に円弧面２５ａ、２５ｂを有している。また、スプラグ２５の一側面は相反する方向に傾斜する一対の傾斜面２５ｃ、２５ｄにより形成され、その一対の傾斜面２５ｃ、２５ｄの交差部にポケット２４の一側面に形成されたＶ形突部２４ａが対向し、このＶ形突部２４ａを中心にしてスプラグ２５が揺動可能とされている。

また、スプラグ２５は、両端の円弧面２５ａ、２５ｂがクラッチ内輪２１の外径面２１ａおよびクラッチ外輪２２の内径面２２ａに係合する方向に弾性部材２８で押圧されている。

軸受２７は、軸受外輪２７ａと軸受内輪２７ｂ間にボールからなる転動体２７ｃを組込み、その転動体２７ｃを保持器２７ｄで保持した転がり軸受からなる。

軸受内輪２７ｂは、保持器２３の軸方向両側において、しめしろをもってクラッチ内輪２１に嵌合し、しまり嵌め状態とすることによりクラッチ内輪２１に固定されている。なお、クラッチ内輪２１に転動体２７ｃの軌道溝を形成することにより、軸受内輪２７ｂを省略することもできる。

この軸受２７は、クラッチ内輪２１とクラッチ外輪２２に作用するラジアル荷重およびモーメント荷重を支持し、その一対の軸受２７，２７間に組込まれた一方向クラッチ２６に偏荷重が作用することを防止する。

上記の構成からなる軸受複合一方向クラッチ２０は、発電用プーリ７をオルタネータ４の回転軸４ａに取付けてクランクシャフト２を回転させると、発電用プーリ７と共にクラッチ外輪２２が、クラッチ内輪２１に対し図３の矢印方向に相対回転する。

ここで、クランクシャフト２の角速度増加時、一方向クラッチ２６のスプラグ２５は、発電用プーリ７と共に回転するクラッチ外輪２２との接触により周方向に起こされて、両端の円弧面２５ａ、２５ｂがクラッチ外輪２２の内径面２２ａおよびクラッチ内輪２１の外径面２１ａに係合する。このため、一方向クラッチ２６はロック状態とされ、発電用プーリ７の回転はクラッチ内輪２１に伝達され、オルタネータ４の回転軸４ａが回転する。

また、クランクシャフト２の角速度が低下し、発電用プーリ７の回転速度がオルタネータ４の回転軸４ａの回転速度より低下すると、クラッチ外輪２２はクラッチ内輪２１に対し反対方向に相対回転し、スプラグ２５はクラッチ内輪２１との接触により周方向に倒されて、クラッチ外輪２２の内径面２２ａおよびクラッチ内輪２１の外径面２１ａに対する係合が解除され、一方向クラッチ２６はロック解除状態とされる。このため、発電用プーリ７はクラッチ内輪２１に対してフリー回転し、Ｖリブドベルト５と発電用プーリ７の相互間で滑りが生じるのが防止され、ベルト５に摩耗が生じるのが防止される。

軸受複合一方向クラッチ２０においては、保持器２３をしめしろをもってクラッチ内輪２１に嵌合する代わりに、保持器２３をクラッチ内輪２１に対して回り止めするための別部材を介して、保持器２３をクラッチ内輪２１に固定することができる。以下、軸受複合一方向クラッチ２０と同一の構成は、同符号を付し、その説明を省略する。

図４は、この発明の第２の実施形態である軸受複合一方向クラッチ３０を示す。軸受複合一方向クラッチ３０は、軸受複合一方向クラッチ２０において、軸受２７からなる別部材と保持器２３との間に、保持器２３を軸方向に付勢する皿ばねからなる弾性部材３１を挟み入れたものである。保持器２３は、軸受内輪２７ｂに押し付けられることにより回り止めされている。

図５は、この発明の第３の実施形態である軸受複合一方向クラッチ４０を示す。軸受複合一方向クラッチ４０は、軸受複合一方向クラッチ２０において、一方向クラッチ２６に代えて、クラッチ内輪２１に嵌合したスリーブ４１からなる別部材と、クラッチ内輪２１に嵌合した樹脂製の保持器４２とに、回り止め用の係合部を設けた一方向クラッチ４３を備えるものである。

図６および図７に示すように、回り止め用の係合部は、スリーブ４１の外周に設けられた突起部４１ａと、保持器４２の軸方向一側面に設けられた切欠き部４２ａとからなる。

スリーブ４１と保持器４２は、しめしろをもってクラッチ内輪２１に嵌合し、しまり嵌め状態とすることによりクラッチ内輪２１に固定されている。この状態で、突起部４１ａと切欠き部４２ａとが嵌合して係合状態となり、保持器４２が回り止めされる。このように、スリーブ４１を介して保持器４２をクラッチ内輪２１に固定すると、保持器４２のしめしろが変化しても、その回転を防ぐことができる。

なお、軸受複合一方向クラッチ４０においては、スリーブ４１は、温度変化によるしめしろの変化を防ぐため、鉄などの金属材料からなることが好ましい。また、スリーブ４１に代えて、軸受内輪の軸方向一側面にスリーブ４１相当部を形成した軸受からなる別部材を用いることもできる。

図８、図９は、この発明の第４の実施形態である一方向クラッチ６０を示す。
一方向クラッチ６０は、クラッチ外輪が発電用プーリ７から構成され、クラッチ内輪が、出力軸に取付けられるクラッチ軸材６１と、クラッチ軸材６１の外径面に圧入嵌合された外嵌部材６２とから構成されている。クラッチ内輪の外径面は、クラッチ軸材６１の外径面と外嵌部材６２の外径面とから構成されている。この一方向クラッチ６０は、発電用プーリ７の内径面とクラッチ軸材６１の外径面との間に、保持器６３を軸方向両側から挟む一対の軸受２７、２７が設けられており、上記第１乃至第３の実施形態に係る軸受複合一方向クラッチと同様、高速回転する条件下で使用される。

クラッチ軸材６１の外径面には、径方向外側に向けて断面山形の突部６１ａが形成されている。突部６１ａは、周方向に整列して均等間隔で１０箇所に設けられ、軸方向に一定幅の斜面を有する。突部６１ａは、クラッチ内輪の外径面の一部で構成すればよく、例えば、鍛造によりクラッチ軸材６１の外径面に形成したり、鋳造により外嵌部材６２の外径面に成型したりすることができる。

外嵌部材６２の外径面は、スプラグ２５の係合面となっている。また、外嵌部材６２の軸方向一側面は、突部６１ａとの当り面となり、軸方向他側面は、軸受２７との当り面となっている。

保持器６３は、外嵌部材６２の外径面に圧入嵌合されている。保持器６３の軸方向一側面には、突部６１ａと周方向に係り合う凹部６３ａが設けられている。保持器６３の温度変化による寸法変化を考慮して、凹部６３ａと突部６１ａとは、僅かに隙間をもった状態で周方向に係り合うようになっている。

上記構成では、発電用プーリ７の内径面とクラッチ軸材６１の外径面との間に、保持器６３を嵌合した外嵌部材６２を軸方向に圧入嵌合すると、突部６１ａによって外嵌部材６２と保持器６３とが軸方向に位置決めされる。さらに、発電用プーリ７の内径面とクラッチ軸材６１の外径面との間に、一対の軸受２７、２７を軸方向両側から圧入嵌合すると、一方の軸受２７は突部６１ａの軸方向一側面に位置決めされ、他方の軸受２７は外嵌部材６２の軸方向他側面に位置決めされる。この状態で、保持器６３は、凹部６３ａと突部６１ａとが嵌合することによりクラッチ内輪に対して回り止めされた状態となり、クラッチ内輪に固定される。

なお、突部６１ａと凹部６３ａは、互いに係合した状態で保持器６３を回り止めするように設ければよく、形態、数は種々に変更することができる。

第１の実施形態に係る軸受複合一方向クラッチを用いた補機駆動装置の模式図 図１の軸受複合一方向クラッチを示す縦断正面図 図２のIII−III線に沿った切断面のスプラグ付近を示す部分拡大縦断側面図 第２の実施形態の軸受複合一方向クラッチを示す縦断正面図 第３の実施形態の軸受複合一方向クラッチを示す縦断正面図 第３の実施形態に係るスリーブを示す正面図 第３の実施形態に係る保持器を示す正面図 第４の実施形態の一方向クラッチを示す縦断正面図 図８のIX−IX線の縦断側面図 従来の軸受複合一方向クラッチを示す縦断正面図

符号の説明

２０、３０、４０ 軸受複合一方向クラッチ
２１ クラッチ内輪
２２ クラッチ外輪
２３、４２、６３ 保持器
２４ ポケット
２５ スプラグ
２６、６０ 一方向クラッチ
２７ 軸受
３１ 弾性部材
４１ スリーブ
４１ａ 突起部
４２ａ 切欠き部
６１ クラッチ軸材
６１ａ 突部
６２ 外嵌部材
６３ａ 凹部

Claims (10)

1. 回転軸に取付けられるクラッチ内輪と、その外側に配置されたクラッチ外輪と、上記クラッチ内輪と上記クラッチ外輪との間に組込まれた保持器と、この保持器に周方向に形成された複数のポケット内に収容されたスプラグとを有し、上記クラッチ内輪と上記クラッチ外輪とが一方向に相対回転すると、上記スプラグが上記クラッチ内輪の外径面と上記クラッチ外輪の内径面に係合状態となり、反対方向に相対回転すると、上記スプラグが係合解除状態となる一方向クラッチにおいて、上記保持器を上記クラッチ内輪に固定したことを特徴とする一方向クラッチ。
2. 上記保持器を、しめしろをもって上記クラッチ内輪に嵌合したことを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
3. 上記保持器が、樹脂により成形されたことを特徴とする請求項１または２に記載の一方向クラッチ。
4. 上記保持器を、上記クラッチ内輪に対して回り止めするための別部材を介して上記クラッチ内輪に固定したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の一方向クラッチ。
5. 上記別部材がしめしろをもって上記クラッチ内輪に嵌合したスリーブからなり、上記スリーブと上記保持器とに回り止め用の係合部を設けたことを特徴とする請求項４に記載の一方向クラッチ。
6. 上記保持器の軸方向両側に一対の上記別部材を設け、上記保持器と上記別部材との間に上記保持器を軸方向に付勢する弾性部材を挟み入れ、上記保持器を上記別部材に押し付けることにより回り止めしたことを特徴とする請求項４に記載の一方向クラッチ。
7. 上記クラッチ内輪の外径面に突部を形成し、上記保持器にこの突部と周方向に係り合う凹部を設けたことを特徴とする請求項２または３に記載の一方向クラッチ。
8. 上記別部材が、上記保持器の少なくとも軸方向片側に設けられた、上記クラッチ内輪と上記クラッチ外輪とを支持する軸受からなり、この軸受と上記保持器とに回り止め用の係合部を設けたことを特徴とする請求項４に記載の一方向クラッチを備える軸受複合一方向クラッチ。
9. 一対の上記別部材の少なくとも一方が、上記保持器の少なくとも軸方向片側に設けられた、上記クラッチ内輪と上記クラッチ外輪とを支持する軸受からなることを特徴とする請求項６に記載の一方向クラッチを備える軸受複合一方向クラッチ。
10. 上記クラッチ内輪と上記クラッチ外輪とを支持する軸受を少なくとも軸方向片側に設けた、請求項１から９のいずれかに記載の一方向クラッチを備える軸受複合一方向クラッチ。

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