JP2005299825A - 一方向クラッチおよび一方向クラッチ内蔵型プーリ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ローラの転走面に潤滑剤を十分に供給することができ、クラッチ性能の良好な一方向クラッチ及び一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を提供することである。
【解決手段】 一方向クラッチ１３において、ローラ１９は、弾性体２１が接触する部分の外径をローラ１９の軌道径よりも小さくする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、一方向クラッチおよび一方向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クラッチおよび一方向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。

また、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に組み込まれる一方向クラッチとしては、図７に示されるようなものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。この一方向クラッチ１００は、外輪１０１の内周面に形成された複数の凹部１０１ａにローラ１０２をそれぞれ配置し、回転軸１０３との間でのくさび作用によって、ロック状態とオーバーラン状態とを繰り返す。

各ローラ１０２は、保持器１０４に形成された複数のポケット内に収容されている。また、ロック状態を確実なものとし、且つ、オーバーラン状態におけるローラ１０２の動きを規制するため、ばね１０５はローラ１０２がくさび作用を発揮する方向、即ち係合する方向へローラ１０２を弾性的に押圧する。また、ばね１０５は、疲労破壊が生じにくいように、弾性片１０６，１０７の先端部に屈曲部１０６ａ，１０７ａを形成している。
特開平７−３１７８０７号公報 特開２０００−７４０９９号公報（第２−３頁、第１図）

ところで、上述した一方向クラッチ１００において、ばね１０５はローラ１０２と常に接触した状態のままなので、ばね１０５とローラ１０２との接触箇所では、ばね１０５の先端が潤滑剤を周囲に掻き揚げる。このため、ばね１０５の先端近傍のローラ１０２の転走面には潤滑剤が十分に供給されず、ローラ１０２の転走面に発熱や摩耗が生じる可能性があった。

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、ローラの転走面に潤滑剤を十分に供給することができ、クラッチ性能の良好な一方向クラッチ及び一方向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）本発明の一方向クラッチによれば、内側部材と、該内側部材の周囲に該内側部材と同芯に配置された外側部材と、前記内側部材の外周面と前記外側部材の内周面との間に設けられ、これら両周面と転接可能な転走面を有する複数のローラと、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、前記ローラを前記両周面に対して係合する方向に弾性的に押圧する弾性体とを備え、前記内側部材と前記外側部材とが所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ前記ローラを前記各周面と係合させて回転力の伝達を自在とし、
前記ローラは、前記弾性体が接触する部分の外径を、前記ローラの軌道径よりも小さくしたことを特徴とする。
（２）（１）の一方向クラッチにおいて、前記弾性体は、前記ローラの面取り部と接触することを特徴とする。
（３）（１）の一方向クラッチにおいて、前記弾性体は、前記ローラのクラウニング部と接触することを特徴とする。
（４）本発明の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置によれば、（１）〜（３）のいずれかに記載の一方向クラッチが組み込まれたことを特徴とする。

本発明の一方向クラッチおよび一方向クラッチ内蔵型プーリ装置によれば、ローラは、弾性体が接触する部分の外径をローラの転走面の外径よりも小さくしたので、ローラの転走面に潤滑剤を十分に供給することができ、良好なクラッチ性能を得ることができる。

以下、本発明の一実施形態に係る一方向クラッチおよび一方向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。

図１は本発明の第１実施形態である一方向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のII−II線に沿った一方向クラッチの断面図であり、図３は、一方向クラッチのローラが弾性体に付勢された状態を示す上面図である。

図１に示すように、一方向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側部材である内輪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側部材である外輪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の内周面である円筒面１８と内輪１５の外周面である各凹部１７との間に、均一なくさび空間がそれぞれ形成されている。そして、各くさび空間には、複数のローラ１９が回動自在に設けられている。

また、一方向クラッチ１３は、各ローラ１９を個別に収容する複数のポケットを有する保持器２０と、各ローラ１９を外輪１６の円筒面１８と内輪１５の凹部１７に対して係合する方向に弾性的に押圧する弾性体であるばね２１とを有している。図３に示すように、保持器２０は、円環状の一対のリム部２２と、一対のリム部２２を連結する複数の柱部２３とを備えている。

さらに、一対のリム部２２の内側面で円周方向において各柱部２３と整合する部分には、第１のばね保持部２４が各柱部２３の外周面側から径方向外方に突出する状態で形成されている。これに対して、各柱部２３の軸方向中央部には、第２のばね保持部２５が各柱部２３の外周面側から径方向外方に突出する状態で形成されている。このような第１のばね保持部２４と第２のばね保持部２５は、円周方向に少しずらした状態で配置されており、ばね２１は第１のばね保持部２４の円周方向一側面と、第２のばね保持部２５の円周方向他側面との間に挟持される。この挟持されたばね２１は、その両端部を折り曲げることで弾性片２６，２７を構成しており、さらに、弾性片２６，２７の先端部を折り曲げることで押圧部２６ａ，２７ａを構成している。

また、ローラ１９の軸方向両端部は、その外周面において外輪１６の円筒面１８と内輪１５の凹部１７と転接する転走面１９ａ，１９ｂを構成すると共に、ローラ１９の軸方向中間部は、その外周面においてばね２１の押圧部２６ａ，２７ａと接触するばね接触面１９ｃを構成する。ばね接触面１９ｃを構成する軸方向中間部の外径は、転走面１９ａ，１９ｂを構成する軸方向両端部の外径（ローラ１９の軌道径）よりも小径で、対向する外輪１６の円筒面１８及び内輪１５の凹部１７と接触しないように形成されている。

このように構成された一方向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１９は外輪１６の内周面から受ける力とばね２１の弾性力とに基づき、凹部１７が浅くなった側、即ち、くさび空間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１９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。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１９は外輪１６の内周面から受ける力に基づき、ばね２１の弾性力に抗して、凹部が深くなった側、即ち、くさび空間の幅の広い側に変位し、ローラ１９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。

ここで、本実施形態の一方向クラッチ１３及び一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０では、ばね２１の押圧部２６ａ，２７ａが接触するばね接触面１９ｃを構成するローラ１９の軸方向中間部の外径を、ローラ１９の軌道径よりも小さくしたので、ばね接触面１９ｃは、ローラ１９が回転しても外輪１６の円周面１８や内輪１５の凹部１７と接触しない。従って、ばね２１の押圧部２６ａ，２７ａによって潤滑剤が掻き揚げられて、ばね接触面１９ｃの油膜が薄くなっても、対向する外輪１６の円筒面１８や内輪１５の凹部１７に発熱や摩耗が生じることがない。また、転走面１９ａ，１９ｂは、ばね２１と接触することがなく油膜が十分に確保されるので、ローラ１９の転走面１９ａ，１９ｂや転走面１９ａ，１９ｂと接触する外輪１６の円周面１８や内輪１５の凹部１７に発熱や摩耗が生じるのを抑制できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る一方向クラッチ及び一方向クラッチ内蔵型プーリ装置について図４を参照して説明する。なお、本実施形態の一方向クラッチ３０は、保持器３１、弾性体であるばね３２及びローラ３３の形状において、第１実施形態のものと異なる。その他の部分については第１実施形態のものと同等であるので、第１実施形態と同等部分については、同一の符号を付して説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態の一方向クラッチ３０の保持器３１では、一対のリム部３４の内側面で円周方向において各柱部３５と整合する部分に形成された第１のばね保持部３６が、各柱部３５の軸方向長さに亘って、各柱部３５の外周面側から径方向外方に突出している。また、各柱部３５の軸方向中央部に形成される第２のばね保持部３７も、各柱部３５の外周面側から径方向外方に突出する。第１のばね保持部３６と第２のばね保持部３７は、円周方向に少しずらした状態で配置されており、ばね３２は第１のばね保持部３６の円周方向一側面と、第２のばね保持部３７の円周方向他側面との間に挟持される。この挟持されたばね３２は、その両端部を湾曲させることで押圧部３２ａ，３２ｂを構成している。

また、ローラ３３の軸方向中間部は、その外周面において外輪１６の円筒面１８と内輪１５の凹部１７と転接する転走面３３ａを構成すると共に、ローラ３３の軸方向両端部は、その外周面においてばね３２の押圧部３２ａ，３２ｂと接触するばね接触面３３ｂ，３３ｃを構成する。ばね接触面３３ｂ，３３ｃを構成する軸方向両端部は、転走面３３ａの両端から丸面取りが施された面取り部であり、この面取り部の外径は、転走面３３ａを構成する軸方向中間部の外径（ローラ３３の軌道径）よりも小径で、対向する外輪１６の円筒面１８及び内輪１５の凹部１７と接触しないように形成されている。

従って、本実施形態の一方向クラッチ３０及び一方向クラッチ内蔵型プーリ装置では、ばね３２の押圧部３２ａ，３２ｂが接触するばね接触面３３ｂ，３３ｃを構成する軸方向両端部（面取り部）の外径を、ローラ３３の軌道径よりも小さくしたので、ばね接触面３３ｂ，３３ｃは、ローラ３３が回転しても外輪１６の円周面１８や内輪１５の凹部１７と接触しない。従って、ばね３２の押圧部３２ａ，３２ｂによって潤滑剤が掻き揚げられて、ばね接触面３３ｂ，３３ｃの油膜が薄くなっても、対向する外輪１６の円筒面１８や内輪１５の凹部１７に発熱や摩耗が生じることがない。また、転走面３３ａは、ばね３２と接触することがなく油膜が十分に確保されるので、ローラ３３の転走面３３ａや転走面３３ａと接触する外輪１６の円周面１８や内輪１５の凹部１７に発熱や摩耗が生じるのを抑制できる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る一方向クラッチ及び一方向クラッチ内蔵型プーリ装置について図５を参照して説明する。なお、本実施形態の一方向クラッチ４０は、ローラ４１の形状において、第２実施形態のものと異なる。その他の部分については第２実施形態のものと同等であるので、第２実施形態と同等部分については、同一の符号を付して説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態の一方向クラッチ４０において、ローラ４１の軸方向中間部は、その外周面において外輪１６の円筒面１８と内輪１５の凹部１７と転接する転走面４１ａを構成すると共に、ローラ４１の軸方向両端部は、その外周面においてばね３２の押圧部３２ａ，３２ｂと接触するばね接触面４１ｂ，４１ｃを構成する。ばね接触面４１ｂ，４１ｃを構成する軸方向両端部は、転走面４１ａの両端からクラウニング処理が施されたクラウニング部であり、このクラウニング部の外径は、転走面４１ａを構成する軸方向中間部の外径（ローラ４１の軌道径）よりも小径で、対向する外輪１６の円筒面１８及び内輪１５の凹部１７と接触しないように形成されている。

従って、本実施形態の一方向クラッチ４０及び一方向クラッチ内蔵型プーリ装置では、ばね３２の押圧部３２ａ，３２ｂが接触するばね接触面４１ｂ，４１ｃを構成する軸方向両端部（クラウニング部）の外径を、ローラ４１の軌道径よりも小さくしたので、ばね接触面４１ｂ，４１ｃは、ローラ４１が回転しても外輪１６の円周面１８や内輪１５の凹部１７と接触しない。従って、ばね３２の押圧部３２ａ，３２ｂによって潤滑剤が掻き揚げられて、ばね接触面４１ｂ，４１ｃの油膜が薄くなっても、対向する外輪１６の円筒面１８や内輪１５の凹部１７に発熱や摩耗が生じることがない。また、転走面４１ａは、ばね３２と接触することがなく油膜が十分に確保されるので、ローラ４１の転走面４１ａや転走面４１ａと接触する外輪１６の円周面１８や内輪１５の凹部１７に発熱や摩耗が生じるのを抑制できる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る一方向クラッチ及び一方向クラッチ内蔵型プーリ装置について図６を参照して説明する。なお、本実施形態の一方向クラッチ５０は、ローラ５１の形状において、第２実施形態のものと異なる。その他の部分については第２実施形態のものと同等であるので、第２実施形態と同等部分については、同一の符号を付して説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態の一方向クラッチ５０において、ローラ５１の軸方向中間部は、その外周面において外輪１６の円筒面１８と内輪１５の凹部１７と転接する転走面５１ａを構成すると共に、ローラ５１の軸方向両端部は、その外周面においてばね３２の押圧部３２ａ，３２ｂと接触するばね接触面５１ｂ，５１ｃを構成する。ばね接触面５１ｂ，５１ｃを構成する軸方向両端部の外径は、転走面５１ａを構成する軸方向中間部の外径（ローラ５１の軌道径）よりも小さい一様な径寸法であり、対向する外輪１６の円筒面１８及び内輪１５の凹部１７と接触しないように形成されている。

従って、本実施形態の一方向クラッチ５０及び一方向クラッチ内蔵型プーリ装置では、ばね３２の押圧部３２ａ，３２ｂが接触するばね接触面５１ｂ，５１ｃを構成する軸方向両端部の外径を、ローラ５１の軌道径よりも小さくしたので、ばね接触面５１ｂ，５１ｃは、ローラ５１が回転しても外輪１６の円周面１８や内輪１５の凹部１７と接触しない。従って、ばね３２の押圧部３２ａ，３２ｂによって潤滑剤が掻き揚げられて、ばね接触面５１ｂ，５１ｃの油膜が薄くなっても、対向する外輪１６の円筒面１８や内輪１５の凹部１７に発熱や摩耗が生じることがない。また、転走面５１ａは、ばね３２と接触することがなく油膜が十分に確保されるので、ローラ５１の転走面５１ａや転走面５１ａと接触する外輪１６の円周面１８や内輪１５の凹部１７に発熱や摩耗が生じるのを抑制できる。

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、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。
また、本実施形態では、内側部材は内輪によって構成されたが、スリーブ或いは回転軸によって構成されてもよく、また、外側部材もプーリによって構成されてもよい。
ばねは、押圧部がローラの転走面と異なる部分の外周面と当接し、ローラと係合する方向に押圧されるものであれば、任意な形状に設計することができる。
また、本実施形態では、ばねを第１のばね保持部と第２のばね保持部とで挟持するようにして保持器に固定されたが、保持器への固定の仕方も任意に設計することができる。

本発明の第１実施形態における一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図である。 図１のII−II線に沿った一方向クラッチの断面図である。 第１実施形態の一方向クラッチのローラが弾性体に付勢された状態を示す上面図である。 本発明の第２実施形態の一方向クラッチのローラが弾性体に付勢された状態を示す上面図である。 本発明の第３実施形態の一方向クラッチのローラが弾性体に付勢された状態を示す上面図である。 本発明の第４実施形態の一方向クラッチのローラが弾性体に付勢された状態を示す上面図である。 従来の一方向クラッチを示す図である。

符号の説明

１０ 一方向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
１３，３０，４０，５０ 一方向クラッチ
１４ サポート軸受
１５ 内輪
１６ 外輪
１９，３３，４１，５１ ローラ
１９ａ，１９ｂ，３３ａ，４１ａ，５１ａ 転走面
１９ｃ，３３ｂ，３３ｃ，４１ｂ，４１ｃ，５１ｂ，５１ｃ ばね接触面
２０，３１ 保持器
２１，３２ ばね（弾性体）

Claims (4)

1. 内側部材と、該内側部材の周囲に該内側部材と同芯に配置された外側部材と、前記内側部材の外周面と前記外側部材の内周面との間に設けられ、これら両周面と転接可能な転走面を有する複数のローラと、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、前記ローラを前記両周面に対して係合する方向に弾性的に押圧する弾性体とを備え、前記内側部材と前記外側部材とが所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ前記ローラを前記各周面と係合させて回転力の伝達を自在とする一方向クラッチであって、
   前記ローラは、前記弾性体が接触する部分の外径を前記ローラの軌道径よりも小さくしたことを特徴とする一方向クラッチ。
2. 前記弾性体は、前記ローラの面取り部と接触することを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
3. 前記弾性体は、前記ローラのクラウニングと接触することを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の一方向クラッチが組み込まれたことを特徴とする一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。

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