JP2005299743A - 一方向ローラクラッチおよび一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ロック状態及びオーバーラン状態において、必要なばね力をコントロールすることができ、クラッチ性能を向上して、低温時でも良好なロック性能を確保することができる一方向ローラクラッチおよび一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置を提供する。
【解決手段】 一方向ローラクラッチにおいて、ローラ２０は、第１の径寸法を有する複数の第１のローラ２０ａと、第１の径寸法より大きな第２の径寸法を有する少なくとも３つの第２のローラ２０ｂとを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、一方向ローラクラッチおよび一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置に関し、より詳細には、自動車用補機であるスタータ、オルタネータ、クランクプーリ、コンプレッサや、エンジンアイドルストップ時の補機駆動用等として使用する一方向ローラクラッチおよび一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置に関する。

従来、自動車の駆動用エンジンを駆動源として、自動車に必要な発電を行うオルタネータ等の補機を駆動するためのプーリ装置として、一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置を使用することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

例えば、オルタネータに組み込まれる一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置では、クランク軸に固定された駆動プーリから駆動ベルトが掛け渡される従動プーリと、オルタネータの回転軸に固定されるスリーブとが設けられ、従動プーリとスリーブとの間に一方向ローラクラッチ及び一対のサポート軸受が配置されている。

そして、従動プーリの回転角速度がオルタネータの回転軸の回転角速度より速い場合には、一方向ローラクラッチのローラのくさび作用によって、従動プーリとスリーブとが相対回転不能（ロック状態）となり、エンジンの回転力がオルタネータの回転軸に伝達される。一方、従動プーリの回転角速度がオルタネータの回転軸の回転角速度より遅い場合には、従動プーリとスリーブとの相対回転が自在（オーバーラン状態）となる。従って、クランク軸の回転角速度が変動した場合でも、一方向ローラクラッチの作用により、無端ベルトとプーリが擦れ合うことが防止され、鳴きと呼ばれる異音の発生や摩耗による無端ベルトの寿命低下を防止すると共に、オルタネータの発電効率が低下することを防止できる。

具体的に、上記のプーリ装置に組み込まれる一方向ローラクラッチは、図３に示されるように、内周面を全周に亘ってほぼ円筒面１０１とした外輪１００と、外周面に凹部１０３が等間隔に形成された内輪１０２と、凹部１０３と円筒面１０１間に形成された各楔空間に回動自在に配置された複数のローラ１０４と、ローラ１０４を個々に収容する複数のポケットを有する保持器１０５と、ローラ１０４を楔空間の幅の狭い方向、即ちロック方向へ弾性的に押圧する弾性体１０６とを備える。

そして、ロック状態においては、ローラ１０４は外輪１００の内周面から受ける力と弾性体１０６のばね力とに基づき、凹部１０３が浅くなった側で楔状に食い込む。また、オーバーラン状態においては、ローラ１０４は外輪１００の内周面から受ける力に基づき、弾性体１０６のばね力に抗して、凹部１０３が深くなった側に変位する。
特開平７−３１７８０７号公報

ところで、一方向ローラクラッチでは、ロック状態において弾性体１０６がローラ１０４を押圧して、プーリからの回転力を回転軸に伝達している。この場合、ローラ１０４に回転が生じないため、弾性体１０６のばね力を強くすることでロック性能を向上することができる。特に、低温時においては潤滑剤であるグリースが固化しやすく、ばね力が弱いとローラ１０４は固化したグリースを排除または油膜を切ることができず、滑り現象が発生する可能性がある。

一方、オーバーラン状態においては、ローラ１０４の回転を弾性体１０６が阻害することから、弾性体１０６とローラ１０４との接触位置や内輪１０２或いは外輪１００とローラ１０４との接触位置での滑り現象が生じる。このため、ばね力が強いほど各部の摩耗を誘発して、グリースの劣化やロック性能の低下にいたることが確認されている。

即ち、弾性体１０６のばね力が弱いほうが、耐久性が向上することが一般に確認されているが、低温時の滑り現象を誘発する虞があり、相反する機能が要求されるため、ばね力の設定は非常に難しい。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、クラッチ性能を向上し、低温時でも良好なロック性能を確保することができる一方向ローラクラッチおよび一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置を提供することである。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 本発明の一方向ローラクラッチは、カム面と円筒面の一方を外周面に有する内輪と、前記カム面と前記円筒面の他方を内周面に有する外輪と、前記カム面と前記円筒面間に形成された各楔空間にそれぞれ配置された複数のローラと、該ローラを個々に収容する複数のポケットを有する保持器と、前記ローラをロック方向に弾性的に押圧する弾性体とを備えており、
前記ローラは、第１の径寸法を有する複数の第１のローラと、前記第１の径寸法より大きな第２の径寸法を有する少なくとも３つの第２のローラとを備えたことを特徴とする。
（２） （１）の一方向ローラクラッチにおいて、前記第２のローラは、一方向ローラクラッチの円周方向において均等に配置されていることを特徴とする。
（３） 本発明の一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置は、（１）又は（２）に記載の一方向ローラクラッチが組み込まれたことを特徴とする。
（４） 本発明のスタータ用一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置は、（１）又は（２）に記載の一方向ローラクラッチが組み込まれたことを特徴とする。

本発明の一方向ローラクラッチおよび一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置によれば、ローラは、第１の径寸法を有する複数の第１のローラと、第１の径寸法より大きな第２の径寸法を有する少なくとも３つの第２のローラとを備えたので、ロック状態及びオーバーラン状態において、必要なばね力をコントロールすることができ、クラッチ性能を向上して、低温時でも良好なロック性能を確保することができる。

以下、本発明の各実施形態に係る一方向ローラクラッチおよび一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置について図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態である一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図であり、図２は図１における一方向ローラクラッチの断面図である。

図１に示すように、一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置１０は、オルタネータ等の補機の回転軸（図示せず）に螺合して固定自在なスリーブ１１と、スリーブ１１の径方向外側にスリーブ１１と同芯に配設され、外周面にベルト溝１２ａが形成されたプーリ１２とを備えている。ベルト溝１２ａには、エンジンのクランク軸に固定された駆動プーリ（図示せず）に懸架された駆動ベルト（図示せず）が掛け渡されている。

また、スリーブ１１の軸方向中間部における外周面とプーリ１２の軸方向中間部における内周面との間には、一方向ローラクラッチ１３が配置されており、スリーブ１１の軸方向両端部における外周面とプーリ１２の軸方向両端部における内周面との間には、一方向ローラクラッチ１３を狭持するように一対のサポート軸受１４が配置されている。サポート軸受１４としては、深溝玉軸受が使用されており、プーリ１２に加わるラジアル荷重を支承しつつ、スリーブ１１とプーリ１２とを相対回転可能に支持する。

図１及び図２に示されるように、一方向ローラクラッチ１３は、スリーブ１１の外周面に圧入固定され、回転軸と共に回転する内輪１５と、プーリ１２の内周面に圧入固定されると共に、内輪１５の周囲に内輪１５と同芯に配置された筒状の外輪１６とを有する。内輪１５の外周面は、円周方向において等間隔に形成された複数の凹部１７を有するカム面をなしており、外輪１６の円筒面１８と各凹部１７との間には、均一なくさび空間１９がそれぞれ形成されている。

そして、外輪１６の円筒面１８と内輪１５の各凹部１７との間に形成される各くさび空間１９には、一部径寸法の異なる複数のローラ（本実施形態では、１８個）２０が回動自在に設けられている。具体的に、複数のローラ２０は、第１の径寸法を有する複数の第１のローラ（本実施形態では、１５個）２０ａと、第１の径寸法より大きな第２の径寸法を有する少なくとも３つの第２のローラ（本実施形態では、３個）２０ｂとを備えており、３つの第２のローラ２０ｂは、一方向ローラクラッチ１３の円周方向において均等に配置されている。

また、一方向ローラクラッチ１３は、各ローラ２０を個別に収容する複数のポケットを有する保持器２１と、保持器２１に固定され、各ローラ２０をロック方向に弾性的に押圧する弾性体である複数のばね２２とを有している。なお、複数のばね２２は、互いに均一なばね定数を有している。

このように構成された一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置１０は、プーリ１２の回転角速度が回転軸の回転角速度より速い場合、即ち、外輪１６が内輪１５に対して所定の方向に相対回転する傾向となる場合には、ローラ２０は外輪１６の内周面から受ける力とばね２２のばね力とに基づき、凹部１７が浅くなった側、即ち、くさび空間１９の幅の狭い側でくさび状に食い込み、外輪１６と内輪１５との間で各ローラ２０が係合する。これにより、プーリ１２とスリーブ１１とが相対回転不能（ロック状態）となり、エンジンの回転力が回転軸に伝達される。

また、複数のローラ２０のうち、第２のローラ２０ｂのくさび空間１９での係合位置は、第１のローラ２０ａの係合位置に比べてばね２２側に移動する。これにより、第２のローラ２０ｂは、このばね２２側に移動した分と第２のローラ２０ｂの径寸法が大きくなった分だけ、ばね２２を収縮する方向に押圧した状態となり、ばね２２によるばね力が強く作用する。従って、低温時に半固化状になったグリースの抵抗に逆らってローラ２０を適宜、くさび空間１９の幅の狭い側に押圧し、確実なロック状態を実現できる。ただし、すべてのローラ２０の径寸法を大きくして、ばね２２によるばね力を強くすると、オーバーラントルクが過大となり発熱による不具合を生じてしまうため、必要なばね力が得られるように第２のローラ２０ｂの組込み数量を調整している。

一方、プーリ１２の回転角速度が回転軸の回転角速度より遅い場合には、ローラ２０は外輪１６の内周面から受ける力に基づき、ばね２２のばね力に抗して、凹部１７が深くなった側、即ち、くさび空間１９の幅の広い側に変位し、ローラ２０の係合が解除されて、プーリ１２とスリーブ１１との相対回転が自在（オーバーラン状態）となる。

従って、本実施形態の一方向ローラクラッチ１３および一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置１０によれば、ローラ２０は、第１の径寸法を有する複数の第１のローラ２０ａと、第１の径寸法より大きな第２の径寸法を有する少なくとも３つの第２のローラ２０ｂとを備えたので、ロック状態及びオーバーラン状態において、必要なばね力をコントロールすることができ、クラッチ性能を向上して、低温時でも良好なロック性能を確保することができる。

また、ばね定数が均一なばね２２を複数用い、径寸法の大きな第２のローラ２０ｂの組み込み数量を調整することで、必要なばね力をコントロールするようにしたので、ばね２２を選別する必要なく容易に組み込むことができる。また、低温始動時の変動の大きさに応じたばね力は、第２のローラ２０ｂの組み込み数量を調整することで容易に対応することができる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
本発明において、一方向ローラクラッチの軸方向両側に配置されたサポート軸受は、深溝玉軸受以外の形式の転がり軸受であってもよい。
本実施形態では、一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置はオルタネータの回転軸と従動プーリ間に装着されたが、スタータのプーリと回転軸間に装着されたスタータ用一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置であってもよく、この場合には、内輪の外周面を円筒面とし、外輪の内周面にカム面を形成し、内輪が外輪に対して所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、内輪と外輪との間で回転力の伝達が自在となる。
また、一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置がエンジンアイドルストップ機構の補機駆動用として適用される場合には、エンジン停止時にコンプレッサ等の補機を専用のモータにて駆動するため、エンジンの回転変動は受けないが、補機駆動用モータから発生する回転変動を受ける構成となる。

本実施形態における一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図である。 図１における一方向ローラクラッチの横断面図である。 従来の一方向ローラクラッチの拡大断面図である。

符号の説明

１０ 一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置
１１ スリーブ
１２ プーリ
１２ａ ベルト溝
１３ 一方向ローラクラッチ
１４ サポート軸受
１５ 内輪
１６ 外輪
１７ 凹部
１８ 円筒面
１９ くさび空間
２０ ローラ
２０ａ 第１のローラ
２０ｂ 第２のローラ
２１ 保持器
２２ ばね（弾性体）

Claims (4)

1. カム面と円筒面の一方を外周面に有する内輪と、前記カム面と前記円筒面の他方を内周面に有する外輪と、前記カム面と前記円筒面間に形成された各楔空間にそれぞれ配置された複数のローラと、該ローラを個々に収容する複数のポケットを有する保持器と、前記ローラをロック方向に弾性的に押圧する弾性体とを備えた一方向ローラクラッチであって、
   前記ローラは、第１の径寸法を有する複数の第１のローラと、前記第１の径寸法より大きな第２の径寸法を有する少なくとも３つの第２のローラとを備えたことを特徴とする一方向ローラクラッチ。
2. 前記第２のローラは、一方向ローラクラッチの円周方向において均等に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の一方向ローラクラッチ。
3. 請求項１又は２に記載の一方向ローラクラッチが組み込まれたことを特徴とする一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置。
4. 請求項１又は２に記載の一方向ローラクラッチが組み込まれたことを特徴とするスタータ用一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置。

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