JP2005326000A - One-way clutch and clutch built-in type pulley device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一方向クラッチおよびクラッチ内蔵型プーリ装置に関し、特に、エンジンのクランク軸に動力を与えるスタータモータの回転軸に固定して使用される一方向クラッチおよびクラッチ内蔵型プーリ装置に関する。 The present invention relates to a one-way clutch and a pulley device with a built-in clutch, and more particularly to a one-way clutch and a pulley device with a built-in clutch that are used by being fixed to a rotating shaft of a starter motor that supplies power to a crankshaft of an engine.
従来、スタータモータの回転軸とエンジンのクランク軸には、モータプーリとクランクプーリがそれぞれ配置されており、モータプーリとクランクプーリとの間に無端ベルトを掛け渡して、スタータモータの回転駆動力をエンジンのクランク軸に伝達している。このスタータモータの回転軸に固定されるモータプーリとしては、エンジン起動時にスタータの回転駆動力をエンジンのクランク軸に伝達し、エンジン起動後エンジンの回転がスタータに伝達されるのを防止する、一方向クラッチを組み込んだクラッチ内蔵型プーリ装置が使用されている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, a motor pulley and a crank pulley are respectively arranged on the rotation shaft of the starter motor and the crankshaft of the engine, and an endless belt is stretched between the motor pulley and the crank pulley so that the rotational driving force of the starter motor is supplied to the engine. It is transmitted to the crankshaft. The motor pulley fixed to the rotation shaft of the starter motor is one-way that transmits the rotational driving force of the starter to the crankshaft of the engine when the engine is started and prevents the rotation of the engine from being transmitted to the starter after the engine is started. A clutch-equipped pulley apparatus incorporating a clutch is used (see, for example, Patent Document 1).
スタータ用のクラッチ内蔵型プーリ装置に使用される一方向クラッチとしては、内輪の円筒面と外輪のカム面間にローラが配置されたローラ型一方向クラッチや、内輪及び外輪の両円筒面間にスプラグが配置されたスプラグ型一方向クラッチが存在する。 One-way clutches used in pulley devices with built-in clutches for starters include a roller-type one-way clutch in which a roller is disposed between the inner ring cylindrical surface and the outer ring cam surface, or between the inner ring and outer ring cylindrical surfaces. There is a sprag type one-way clutch in which a sprag is arranged.
具体的に、ローラ型の一方向クラッチでは、内輪の円筒面と外輪のカム面との間に形成されたくさび空間内をローラが移動することで、係合状態と空転状態に切り換えられ、スタータモータの回転駆動力の伝達及び遮断を行なっている。係合状態においては、内輪の外周面から受ける力とローラを係合方向に押圧するばねのばね力によって、ローラをくさび空間の幅の浅い側で食い込ませ、空転状態においては、内輪の外周面から受ける力に基づき、ばねのばね力に抗して、ローラをくさび空間の幅の広い側に変位させている。
ところで、スタータ用の一方向クラッチでは、低温時にクラッチ内部に充填されるグリースの粘度が高くなり、ローラと内輪の接触面での油膜が厚くなり、接触面での摩擦係数が、油膜のない場合或いは薄い場合に比べて小さくなる。このため、係合状態においてローラが滑って動力伝達ができず、係合不良を起こすことがあった。特に、このような現象は、くさび角が大きい場合や、ローラを押圧するばねのばね力が小さい場合に発生しやすい。また、エンジン始動後の空転状態においては、内輪とローラが滑り、内輪やローラの接触面が摩耗し、焼き付き等に進展して空転性が損なわれることがあった。 By the way, in a one-way clutch for a starter, the viscosity of grease filled inside the clutch increases at low temperatures, the oil film on the contact surface between the roller and the inner ring becomes thick, and the friction coefficient on the contact surface does not have an oil film. Or it becomes small compared with a thin case. For this reason, the roller slipped in the engaged state, and power transmission could not be performed, resulting in poor engagement. In particular, such a phenomenon is likely to occur when the wedge angle is large or when the spring force of the spring pressing the roller is small. Further, in the idling state after the engine is started, the inner ring and the roller slip, the contact surface of the inner ring and the roller is worn, and the seizure or the like progresses to impair the idling property.
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、低温時における係合の信頼性、エンジン回転時における空転の信頼性を向上することができる一方向クラッチおよびクラッチ内蔵型プーリ装置を提供することである。また、本発明の他の目的は、一方向クラッチのグリース保持性を確保するクラッチ内蔵型プーリ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is a one-way clutch and a clutch built-in type capable of improving the reliability of engagement at a low temperature and the reliability of idling at the time of engine rotation. A pulley device is provided. Another object of the present invention is to provide a clutch built-in pulley device that ensures the grease retention of a one-way clutch.
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は、円筒面を外周面に有する内輪と、カム面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くさび空間にそれぞれ配置された複数のローラと、前記ローラを係合方向に弾性的に押圧する弾性体とを備え、
前記くさび空間におけるくさび角を2α[°]、
回転時の前記内輪と前記ローラとの接触面の面圧をP1:2×F1/(π×b1×L)[Pa]、
前記接触面の滑り速度をV:R1×ω[m/sec]、
静止時の前記接触面の面圧をP2:2×F2/(π×b2×L)[Pa]、
とした時、
P1×V ≦ 700×106、
P2≧(0.0004×(2α)3.6)×cos(θ+2α)/(π×sin(2α)×b2×L)、且つ、
2α>4
であることを特徴とする一方向クラッチ。
但し、
F1:回転時の前記接触面の荷重 Fs×cos(θ+2α)/sin(2α)−m×(R1+R2)×ω2[N]
F2:静止時の前記接触面の荷重 Fs×cos(θ+2α)/sin(2α)[N]
π:円周率
L:前記ローラの接触面の有効長(ローラ長−2×面取り部分)[m]
b1:回転時の前記ローラの接触面の接触幅(8×F1×R/(π×E×L))1/2[m]
b2:静止時の前記ローラの接触面の接触幅(8×F2×R/(π×E×L))1/2[m]
Fs:セット位置でのばね力[N]
m:前記ローラの質量[kg]
θ:前記弾性体が押す方向の角度[°]
ω:前記外輪の角速度 ω=(Fs×cos(θ+2α)/sin(2α)/(2×m×(R1+R2)))1/2[rad/s]
R:前記ローラと前記内輪の等価曲率 R=1/(1/R1+1/R2)[m]
R1:内輪軌道面の曲率半径[m]
R2:前記ローラの曲率半径[m]
E:前記ローラと前記内輪の等価ヤング率 E=2/((1−ν12)/E1+(1−ν22)/E2)[Pa]
E1:前記内輪のヤング率[Pa]
E2:前記ローラのヤング率[Pa]
ν1:前記内輪のポアソン比
ν2:前記ローラのポアソン比
とする。
(2)自動車用補機の回転軸に取り付けられて、クランクプーリとの間で動力を伝達するベルトが掛け渡されて使用されるクラッチ内蔵型プーリ装置であって、(1)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。
The above object of the present invention can be achieved by the following constitution.
(1) The one-way clutch of the present invention is disposed in an inner ring having a cylindrical surface on the outer peripheral surface, an outer ring having a cam surface on the inner peripheral surface, and each wedge space formed between the cam surface and the cylindrical surface. A plurality of rollers, and an elastic body that elastically presses the rollers in the engaging direction,
The wedge angle in the wedge space is 2α [°],
The surface pressure of the contact surface between the inner ring and the roller during rotation is P1: 2 × F1 / (π × b1 × L) [Pa],
The sliding speed of the contact surface is V: R1 × ω [m / sec],
The surface pressure of the contact surface at rest is P2: 2 × F2 / (π × b2 × L) [Pa],
When
P1 × V ≦ 700 × 10 6 ,
P2 ≧ (0.0004 × (2α) 3.6 ) × cos (θ + 2α) / (π × sin (2α) × b2 × L), and
2α> 4
One-way clutch characterized by being.
However,
F1: Load on the contact surface during rotation Fs × cos (θ + 2α) / sin (2α) −m × (R1 + R2) × ω 2 [N]
F2: Load on the contact surface at rest Fs × cos (θ + 2α) / sin (2α) [N]
π: Pi ratio
L: Effective length of the contact surface of the roller (roller length-2 x chamfered portion) [m]
b1: Contact width of the contact surface of the roller during rotation (8 × F1 × R / (π × E × L)) 1/2 [m]
b2: Contact width of the contact surface of the roller at rest (8 × F2 × R / (π × E × L)) 1/2 [m]
Fs: Spring force at the set position [N]
m: Mass of the roller [kg]
θ: Angle in the direction in which the elastic body pushes [°]
ω: angular velocity of the outer ring ω = (Fs × cos (θ + 2α) / sin (2α) / (2 × m × (R1 + R2))) 1/2 [rad / s]
R: Equivalent curvature of the roller and the inner ring R = 1 / (1 / R1 + 1 / R2) [m]
R1: Radius of curvature of inner ring raceway surface [m]
R2: Curvature radius of the roller [m]
E: Equivalent Young's modulus of the roller and the inner ring E = 2 / ((1−ν1 2 ) / E1 + (1−ν2 2 ) / E2) [Pa]
E1: Young's modulus of the inner ring [Pa]
E2: Young's modulus of the roller [Pa]
ν1: Poisson's ratio of the inner ring ν2: Poisson's ratio of the roller.
(2) A pulley device with a built-in clutch that is attached to a rotating shaft of an auxiliary machine for an automobile and is used by being laid over a belt that transmits power to and from a crank pulley. A directional clutch is incorporated.
(3)スリーブと、
該スリーブの周囲に該スリーブと同心に配置されるプーリと、
前記スリーブと前記プーリとの間に配置され、前記スリーブと前記プーリの一方が他方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、前記スリーブと前記プーリとの間で回転力を伝達する一方向クラッチと、
前記一方向クラッチの側方で、前記スリーブと前記プーリとの間に配置され、前記スリーブと前記プーリとの相対回転を自在とする少なくとも一つのサポート軸受と、
前記サポート軸受の軸受外輪と接触した状態で、軸方向における前記一方向クラッチと前記サポート軸受との間に配置され、前記一方向クラッチの外輪の内径より小さく、内輪の外径以上の内径を有する環状部材と、
を備え、
前記環状部材が対向する前記一方向クラッチの外輪の軸方向端部先端は前記外輪の軸方向中間部と略同一形状を有していることを特徴とするクラッチ内蔵型プーリ装置。
(4)スリーブと、
該スリーブの周囲に該スリーブと同心に配置されるプーリと、
前記スリーブと前記プーリとの間に配置され、前記スリーブと前記プーリの一方が他方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、前記スリーブと前記プーリとの間で回転力を伝達する一方向クラッチと、
を備えるクラッチ内蔵型プーリ装置であって、
前記一方向クラッチの外輪は、軸方向外側に一体或は別体に形成されるフランジ部を有し、該フランジ部は、軸方向内方に折り曲げられる傾斜部を有することを特徴とするクラッチ内蔵型プーリ装置。
(3) a sleeve;
A pulley disposed around the sleeve and concentrically with the sleeve;
Rotational force is transmitted between the sleeve and the pulley only when the sleeve and the pulley are arranged between the sleeve and the pulley and only one of the sleeve and the pulley tends to rotate relative to the other in a predetermined direction. A one-way clutch to
At least one support bearing that is disposed between the sleeve and the pulley at a side of the one-way clutch to allow relative rotation between the sleeve and the pulley;
It is arranged between the one-way clutch and the support bearing in the axial direction in contact with the bearing outer ring of the support bearing, and has an inner diameter that is smaller than the inner diameter of the outer ring of the one-way clutch and larger than the outer diameter of the inner ring. An annular member;
With
A clutch built-in type pulley apparatus, wherein an end of an axial end of an outer ring of the one-way clutch facing the annular member has substantially the same shape as an axial intermediate part of the outer ring.
(4) a sleeve;
A pulley disposed around the sleeve and concentrically with the sleeve;
Rotational force is transmitted between the sleeve and the pulley only when the sleeve and the pulley are arranged between the sleeve and the pulley and only one of the sleeve and the pulley tends to rotate relative to the other in a predetermined direction. A one-way clutch to
A pulley device with a built-in clutch comprising:
The outer ring of the one-way clutch has a flange portion formed integrally or separately on the outer side in the axial direction, and the flange portion has an inclined portion bent inward in the axial direction. Type pulley device.
本発明の一方向クラッチおよびクラッチ内蔵型プーリ装置によれば、くさび角、静止時の接触面の面圧及びPV値を設定することで、低温時における係合の信頼性、エンジン回転時における空転の信頼性を向上することができる。 According to the one-way clutch and the pulley apparatus with a built-in clutch of the present invention, the wedge angle, the contact surface pressure at rest and the PV value are set so that the reliability of engagement at low temperature and the idling at engine rotation are set. Reliability can be improved.
以下、本発明の各実施形態に係る一方向クラッチおよび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。 Hereinafter, a one-way clutch and a pulley device with a built-in clutch according to each embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態である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における一方向クラッチの断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a pulley device with a built-in clutch according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a one-way clutch in FIG.
図1に示すように、クラッチ内蔵型プーリ装置10は、エンジンのクランク軸とスタータモータとの間に配置されている。クラッチ内蔵型プーリ装置10は、スタータモータの回転軸(図示せず)に固定されるスリーブ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クランクプーリ(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。
As shown in FIG. 1, the
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、スリーブ11がプーリ12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、スリーブ11とプーリ12との間で回転力を伝達する一方向クラッチ13が配置されている。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14a,14bが配置されている。サポート軸受14a,14b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。なお、スリーブ11の外周面において、軸方向中間部は軸方向両端部より大径に形成されており、これらの間に段差面11a,11bが形成される。
Further, only when the
サポート軸受14a,14bは、スリーブ11の軸方向端部の外周面に外嵌される軸受内輪31と、プーリ12の軸方向端部の内周面に内嵌される軸受外輪32と、軸受内輪31と軸受外輪32の両軌道面間に配置された転動体である複数の玉33と、玉33を転動自在に保持する保持器34とを備えている。また、サポート軸受14a,14bは、上記軸受外輪32の軸方向両側に取り付けられ、外部からの異物の浸入や内部からのグリース等の潤滑剤の漏洩を防止する一対のシール部材35,36を有している。
The
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外輪16とを有する。外輪16の内周面は、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、内輪15の外周面に形成された円筒面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。
As shown in FIGS. 1 and 2, the one-way clutch 13 is press-fitted and fixed to the outer peripheral surface of the
そして、内輪15の円筒面18と外輪16の各凹部17との間に形成される各くさび空間19には、複数のローラ20が回動自在に設けられている。また、一方向クラッチ13は、外輪16に固定されて内輪15と相対回転し、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を係合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。
A plurality of
一方向クラッチ13の外輪16は、軸方向両端部に径方向内向きに第1及び第2のフランジ部23,24を有し、各フランジ部23,24の内周端面は、内輪15の外周面に近接して対向配置されている。これにより、外輪16の内周面と内輪15の外周面との間に充填されたグリース基油は、遠心力が作用した場合であっても、第1及び第2のフランジ部23,24を有する外輪16によってサポート軸受14a,14b側に移動することが抑制され、一方向クラッチ13内のグリース保持性を保つことができる。なお、第2のフランジ部24は、一方向クラッチ13の他の構成部材を組み込んだ後に折り曲げることで形成される。
The
また、各サポート軸受14a,14bの軸方向内側のシール部材35は、軸受内輪31の外周面との間をシールするリップ部35aを有しているので、一方向クラッチ13内のグリース基油がサポート軸受14a,14b内に入り込むことが抑制され、一方向クラッチ13内のグリース保持性をより向上することができる。
Further, since the
このように構成されたクラッチ内蔵型プーリ装置10では、エンジン起動時、スタータモータの回転軸の回転角速度がエンジンのクランク軸の回転角速度より速い場合、即ち、内輪15が外輪16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は内輪15の外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、内輪15と外輪16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(係合状態)となり、スタータモータの回転駆動力がクランク軸に伝達される。一方、エンジン始動後、クランク軸の回転角速度が回転軸の回転角速度より速くなった場合には、ローラ20の係合が解除され、プーリ12とスリーブ11との相対回転が自在(空転状態)となる。
In the
このように構成されたクラッチ内蔵型プーリ装置10において、低温時における良好な係合性能を得るためには、内輪15が回転していない静止時におけるローラ20と内輪15との接触面(初期接触面)における面圧P2:2×F2/(π×b2×L) [Pa]が(1)式のように設定される。
P2≧(0.0004×(2α)3.6)×cos(θ+2α)/(π×sin(2α)×b2×L) ・・・(1)
In the
P2 ≧ (0.0004 × (2α) 3.6 ) × cos (θ + 2α) / (π × sin (2α) × b2 × L) (1)
但し、
F2:静止時の接触面の荷重 Fs×cos(θ+2α)/sin(2α)[N]
π:円周率
L:ローラの接触面の有効長(ローラ長−2×面取り部分)[m]
b2:静止時のローラの接触面の接触幅 (8×F2×R/(π×E×L))1/2[m]
Fs:セット位置でのばね力[N]
θ:接触面の接線方向に対して弾性体が押す方向の角度[°]
R:ローラと内輪の等価曲率 R=1/(1/R1+1/R2)[m]
R1:円筒面の曲率半径[m]
R2:ローラの曲率半径[m]
E:ローラと内輪の等価ヤング率 E=2/((1−ν12)/E1+(1−ν22)/E2)[Pa]
E1:内輪のヤング率[Pa]
E2:ローラのヤング率[Pa]
ν1:内輪のポアソン比
ν2:ローラのポアソン比
とする。
However,
F2: Contact surface load at rest Fs × cos (θ + 2α) / sin (2α) [N]
π: Pi ratio
L: Effective length of roller contact surface (roller length-2 x chamfered portion) [m]
b2: Contact width of roller contact surface at rest (8 × F2 × R / (π × E × L)) 1/2 [m]
Fs: Spring force at the set position [N]
θ: Angle [°] in the direction in which the elastic body pushes against the tangential direction of the contact surface
R: Equivalent curvature of roller and inner ring R = 1 / (1 / R1 + 1 / R2) [m]
R1: Curvature radius of cylindrical surface [m]
R2: Roller radius of curvature [m]
E: Equivalent Young's modulus of roller and inner ring E = 2 / ((1−ν1 2 ) / E1 + (1−ν2 2 ) / E2) [Pa]
E1: Young's modulus of inner ring [Pa]
E2: Young's modulus of roller [Pa]
ν1: Poisson's ratio of inner ring ν2: Poisson's ratio of roller
低温時においては、クラッチ内部に充填するグリースの粘度は高くなり、ローラ20と内輪15の接触面間の油膜が厚くなる。このため、ローラ20と内輪15との接触面での摩擦係数が、油膜のない場合や油膜が薄い場合に比べて小さくなり、ローラ20の係合不良が生じる。特に、くさび角2αが大きくなるほど、ローラ20と内輪15との接触面の面圧が低くなるため係合不良が生じやすく、大きな摩擦係数が必要となる。そこで、接触面における摩擦係数が必要な値を得るためには、静止時における初期接触面の面圧P2が(1)式を満たすことが必要であることが分かった。また、(1)式より、くさび角が大きいほど、面圧P2が大きな値となることがわかる。
At low temperatures, the viscosity of the grease filled in the clutch increases, and the oil film between the contact surfaces of the
また、本実施形態のクラッチ内蔵型プーリ装置10では、空転時におけるローラ20と内輪15との接触面での摩耗を防止するため、滑り接触面における摩耗・焼付きの指標となるPV値が設定される。本実施形態のようなローラ型の一方向クラッチ13において、接触面の滑り速度V:R1×ω[m/sec]は回転数の上昇と共に大きくなり(図3(a)参照。)、回転時の接触面の面圧P1:2×F1/ (π×b1×L)[Pa]はローラ20に遠心力が作用するため、回転数の上昇と共に小さくなる(図3(b)参照。)。このため、PV値には極大値が存在する(図3(c)参照。)。従って、接触面における摩耗を減少させるため、PV値は摩耗実験により以下の(2)式を満たすように設定される。
P1×V ≦ 700×106 ・・・(2)
Further, in the
P1 × V ≦ 700 × 10 6 (2)
但し、(1)式で説明した符号に加え、
F1:回転時の前記接触面の荷重 Fs×cos(θ+2α)/sin(2α)−m×(R1+R2)×ω2[N]
b1:回転時のローラの接触面の接触幅 (8×F1×R/(π×E×L))1/2[m]
m:ローラの質量[kg]
ω:外輪の角速度 ω=(Fs×cos(θ+2α)/sin(2α)/(2×m×(R1+R2)))1/2[rad/s]
とする。
However, in addition to the symbols described in equation (1),
F1: Load on the contact surface during rotation Fs × cos (θ + 2α) / sin (2α) −m × (R1 + R2) × ω 2 [N]
b1: Contact width of the roller contact surface during rotation (8 x F1 x R / (π x E x L)) 1/2 [m]
m: Roller mass [kg]
ω: angular velocity of outer ring ω = (Fs × cos (θ + 2α) / sin (2α) / (2 × m × (R1 + R2))) 1/2 [rad / s]
And
また、本実施形態のクラッチ内蔵型プーリ装置10において、くさび角2αが小さすぎる場合には、ローラ20を噛み込んで離さないため、面圧が高くなり空転できない等の問題が発生する。このため、くさび角2αは(3)式を満たすように設定される。
2α>4 ・・・(3)
Further, in the
2α> 4 (3)
(実施例)
ここで、ローラ径が2.8mm、ローラ長が12mm、ローラの接触面の有効長が11.4mm、ローラのヤング率が207GPa、ローラのポアソン比が0.3、内輪の外径が35mm、内輪のヤング率が207GPa、内輪のポアソン比が0.3、ばねが押す方向の角度θが3.5°、ローラの比重が7.8である一方向クラッチにおいて、図4は、上記の(1)〜(3)式を満たすくさび角2αとばね力Fsの範囲を示している。従って、図4に示される斜線の範囲で本実施例の一方向クラッチを設計することで、係合状態と空転状態においてクラッチ性能を安定させることができる。
(Example)
Here, the roller diameter is 2.8 mm, the roller length is 12 mm, the effective length of the contact surface of the roller is 11.4 mm, the Young's modulus of the roller is 207 GPa, the Poisson's ratio of the roller is 0.3, the outer diameter of the inner ring is 35 mm, In the one-way clutch in which the Young's modulus of the inner ring is 207 GPa, the Poisson's ratio of the inner ring is 0.3, the angle θ in the direction of pushing the spring is 3.5 °, and the specific gravity of the roller is 7.8, FIG. The range of the wedge angle 2α and the spring force Fs satisfying the expressions 1) to (3) is shown. Therefore, by designing the one-way clutch of the present embodiment within the hatched range shown in FIG. 4, the clutch performance can be stabilized in the engaged state and the idling state.
従って、本実施形態の一方向クラッチ及びクラッチ内蔵型プーリ装置によれば、くさび角、静止時の接触面の面圧及びPV値を上記のように設定することで、低温時における係合の信頼性、エンジン回転時における空転の信頼性を向上することができる。 Therefore, according to this embodiment of the one-way clutch and the pulley device with a built-in clutch, the wedge angle, the contact surface pressure at rest, and the PV value are set as described above, so that the reliability of engagement at low temperatures can be achieved. And reliability of idling during engine rotation can be improved.
(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、第1実施形態と同等部分については、同一符号を付して説明を省略或は簡略化する。
(Second Embodiment)
Next, a one-way clutch and a pulley device with a built-in clutch according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, about the part equivalent to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted or simplified.
本実施形態のクラッチ内蔵型プーリ装置40は、第1実施形態同様、スタータモータの回転軸に固定されるスリーブ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、駆動ベルトが掛け渡されるベルト溝12aを有するプーリ41と、スリーブ11の内周面とプーリ41の外周面との間に配置された一方向クラッチ42及び一対のサポート軸受14a,14bとを有し、さらに、一方向クラッチ42と一方のサポート軸受14bとの間に環状部材43を備えている。
As in the first embodiment, the
プーリ41の内周面は、一方向クラッチ42が配置される軸方向中間部が一対のサポート軸受14が配置される軸方向両端部より小径となるように形成され、これらの間に段差面41a,41bが形成されている。なお、プーリ41の段差面41aは、スリーブ11の外周面に形成された段差面11aと軸方向に略一致して位置される一方、段差面41bは、スリーブ11の外周面に形成された段差面11bに対して軸方向内側に位置される。
The inner peripheral surface of the
また、本実施形態の一方向クラッチ42は、カム面17を有する外輪44の形状において、第1実施形態のものと異なる。即ち、外輪44は、軸方向一端部に径方向内向きに延びる第1のフランジ部23を有する一方、軸方向他端部の先端45は、軸方向中間部と略同一形状を有して軸方向に延び、軸方向他端側を開放した状態とする。
Further, the one-
軸方向における一方向クラッチ42とサポート軸受14bとの間に配置される環状部材43は、図6に示すように、ゴム部材46と鉄製のワッシャ等の金属部材47とを備える。ゴム部材46は、ニトリル、ポリアクリル、シリコン、フッ素等から構成される。また、ゴム部材46と金属部材47は、別体としてそれぞれ設けられてもよいし、一体に設けられてもよい。ただし、組付け性の観点からゴム部材46と金属部材47は一体に形成されていることが好ましい。なお、ゴム部材46と金属部材47が一体に設けられた環状部材43としては、例えば、メタルガスケット(NOK株式会社製「ソフトメタル」)やグラファイトガスケット(日本ガスケット株式会社製)等が挙げられる。
The
環状部材43は、サポート軸受14bをプーリ41に圧入する際にゴム部材46を段差面41bに向けて金属部材47を押し付けることで、プーリ41の内周面に嵌合固定される。これにより、環状部材43は、その外側面をサポート軸受14bの軸受外輪32に接触した状態で、軸方向において一方向クラッチ42とサポート軸受14bとの間、即ち、プーリ41の段差面41bとスリーブ11の段差面11bとの間に位置される。また、環状部材43は、一方向クラッチ42の外輪44の内径より小さく、内輪15の外径以上の内径を有しており、内周端面が内輪15の外周面と近接対向するようにして配置される。さらに、環状部材43は、ゴム部材46がプーリ41の段差面41bと金属部材47との間に挟まれるように設けられるので、プーリ41の段差面41b或は内周面、及び、金属部材47の内側面或は外周面が多少粗く形成されていても、ゴム部材46を弾性変形して段差面41bに密着させることで、プーリ41と環状部材43間の密封性を確保することができる。
The
従って、本実施形態のクラッチ内蔵型プーリ装置40によれば、サポート軸受14bの軸受外輪32と接触した状態で、軸方向における一方向クラッチ42とサポート軸受14bとの間に配置され、一方向クラッチ42の外輪44の内径より小さく、内輪15の外径以上の内径を有する環状部材43を有し、一方向クラッチ42の外輪44の軸方向端部の先端45が外輪44の軸方向中間部と略同一の形状を有している。これにより、一方向クラッチ42の外輪44の内周面と内輪15の外周面との間に充填されたグリース基油は、遠心力が作用した場合であっても、第1のフランジ部23と環状部材43によってサポート軸受14a,14b側に移動することが抑制され、一方向クラッチ42内のグリース保持性を保つことができる。また、環状部材43を設けることで、一方向クラッチ42は、外輪44に他の構成部材を組み込んだ後に端部を折り曲げる必要がないので、グリース保持性を保ちつつ、組付け性を向上することができる。
なお、その他の構成及び作用については第1実施形態のものと同様である。また、一方向クラッチ42の外輪44とプーリ41は、一体に構成されてもよい。
Therefore, according to the
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment. Further, the
(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クラッチ内蔵型プーリ装置について図7を参照して説明する。なお、第2実施形態と同等部分については、同一符号を付して説明を省略或は簡略化する。
(Third embodiment)
Next, a one-way clutch and a pulley apparatus with a built-in clutch according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that portions equivalent to those of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.
本実施形態のクラッチ内蔵型プーリ装置50では、一方向クラッチ52の外輪53が軸方向両端部の先端54,55に亘って、その軸方向中間部と略同一形状を有して、軸方向両側に開放した状態となり、一方向クラッチ52と一対のサポート軸受14a,14bの間には、一対の環状部材43,43がそれぞれ配置される点において第2実施形態と異なる。
In the clutch-equipped
なお、上記構成に伴い、プーリ51の内周面は、軸方向両端部と軸方向両端部より小径の軸方向中間部との間に設けられる両段差面51a,51bが、スリーブ11の外周面に設けられた段差面11a,11bに対して軸方向内側にそれぞれ位置されるように形成される。これにより、一対の環状部材43,43は、サポート軸受14a,14bをプーリにそれぞれ圧入する際にゴム部材46を段差面51a、51bに向けて金属部材47を押し付けることで、プーリ51の内周面にそれぞれ嵌合固定される。これにより、一対の環状部材43,43は、その外側面をサポート軸受14a,14bの軸受外輪32に接触した状態で、軸方向において一方向クラッチ52とサポート軸受14a,14bとの間、即ち、プーリ51の段差面51a,51bとスリーブ11の段差面11a,11bとの間にそれぞれ位置される。
なお、その他の構成及び作用については、第2実施形態のものと同様である。また、一方向クラッチ42の外輪44とプーリ41は、一体に構成されてもよい。
With the above configuration, the inner peripheral surface of the
Other configurations and operations are the same as those in the second embodiment. Further, the
(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クラッチ内蔵型プーリ装置について図8を参照して説明する。なお、第2実施形態と同等部分については、同一符号を付して説明を省略或は簡略化する。
(Fourth embodiment)
Next, a one-way clutch and a pulley device with a built-in clutch according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that portions equivalent to those of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.
本実施形態のクラッチ内蔵型プーリ装置60では、プーリ61の内周面が軸方向に亘って単一の内径を有している。環状部材64は、ゴム部材65と金属部材66が、このプーリ61の内周面の内径と略同一の外径を有する点において、第2実施形態の環状部材43と異なる。
In the clutch built-in
また、一方向クラッチ62では、内輪63が外周面を円筒面18として肉厚に形成されており、外輪44は、第2実施形態同様、軸方向一端部に径方向内向きに延びる第1のフランジ部23を有する一方、軸方向他端部の先端45は、軸方向中間部と略同一形状を有して軸方向に延び、軸方向他端側を開放した状態とする。外輪44の軸方向長さは、環状部材64の肉厚を考慮して、内輪63の軸方向長さより短く形成されている。
Further, in the one-way clutch 62, the
環状部材64は、第2実施形態同様、サポート軸受14bをプーリ61に圧入する際にゴム部材65を外輪44の軸方向他端部の先端45に向けて金属部材66を押し付けることで、プーリ61の内周面に嵌合固定される。これにより、環状部材64は、その外側面をサポート軸受14bの軸受外輪32に、内側面を一方向クラッチ62の外輪44の軸方向他端部の先端45に接触した状態で、軸方向において一方向クラッチ62とサポート軸受14bとの間に位置される。また、環状部材64は、ゴム部材65が外輪44の軸方向他端部の先端45と金属部材66との間に挟まれるように設けられるので、ゴム部材64が弾性変形してプーリ61の内周面に密着し、プーリ61と環状部材64間の密封性を確保することができる。
その他の構成及び作用については、第2実施形態のものと同様である。
As in the second embodiment, the
Other configurations and operations are the same as those of the second embodiment.
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態に係る一方向クラッチ及びクラッチ内蔵型プーリ装置について図9を参照して説明する。なお、第3、第4実施形態と同等部分については、同一符号を付して説明を省略或は簡略化する。
(Fifth embodiment)
Next, a one-way clutch and a clutch-equipped pulley device according to a fifth embodiment of the invention will be described with reference to FIG. In addition, about the equivalent part to 3rd, 4th embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted or simplified.
本実施形態のクラッチ内蔵型プーリ装置70では、第4実施形態のように、内周面が単一の内径を有するプーリ61において、一方向クラッチ71の外輪53が軸方向両端部の先端54,55に亘って軸方向中間部と略同一形状を有して、軸方向両側に開放した状態となり、一方向クラッチ71と一対のサポート軸受14a,14bの間には、一対の環状部材64,64がそれぞれ配置される点において第4実施形態と異なる。
In the
なお、上記構成に伴い、外輪53の軸方向長さは、一対の環状部材64,64の肉厚を考慮して、内輪63の軸方向長さより短く形成されている。これにより、一対の環状部材64,64は、サポート軸受14a,14bをプーリ61にそれぞれ圧入する際にゴム部材65を外輪53の軸方向両端部の先端54,55に向けて金属部材66を押し付けることで、プーリ61の内周面にそれぞれ嵌合固定される。これにより、一対の環状部材64,64は、その外側面をサポート軸受14a,14bの軸受外輪32に接触した状態で、軸方向において一方向クラッチ71とサポート軸受14a,14bとの間にそれぞれ位置される。
なお、その他の構成及び作用については、第4実施形態のものと同様である。
With the above configuration, the axial length of the
In addition, about another structure and effect | action, it is the same as that of the thing of 4th Embodiment.
(第6実施形態)
次に、本発明の第5実施形態に係る一方向クラッチ及びクラッチ内蔵型プーリ装置について図10を参照して説明する。なお、第3実施形態と同等部分については、同一符号を付して説明を省略或は簡略化する。
(Sixth embodiment)
Next, a one-way clutch and a clutch-equipped pulley device according to a fifth embodiment of the invention will be described with reference to FIG. In addition, about the part equivalent to 3rd Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted or simplified.
本実施形態のクラッチ内蔵型プーリ装置80では、プーリ81の内周面及びスリーブ82の外周面によって一方向クラッチ83の外輪及び内輪が構成される点において、第3実施形態のものと異なる。即ち、プーリ81の軸方向中間部における内周面にはカム面17が形成され、スリーブ82の軸方向中間部の外周面によって構成される円筒面18と共にくさび空間を構成する。
その他の構成及び作用については、第3実施形態のものと同様である。
The pulley apparatus with a built-in
Other configurations and operations are the same as those of the third embodiment.
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。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably.
上記実施形態の一方向クラッチの外輪の第1及び第2のフランジ部23,24や環状部材43,64は、径方向にストレートに延びてリング状に形成されているが、例えば、図11に示される第1及び第2のフランジ部23,24を有する外輪16において、基部90或は中間部91から軸方向内方に直線状或は曲線状に折り曲げられる傾斜部92が設けられてもよい。これにより、フランジ部23,24或は環状部材43,64の内周端部に付着したグリース基油が遠心力などによって一方向クラッチ内に放出されるため、グリース基油がサポート軸受側に移動することが抑制され、グリース保持性をより向上させることができる。この場合、傾斜部92は、傾斜最大角αが5°以上であること、傾斜部92の基端部から先端部における軸方向幅wが1mm以上であること、外輪の軸方向両側に設けられること、の少なくとも一つを満たすことでさらにグリース保持性を向上することができ、これら3つをすべて満たすことがより好ましい。また、外輪の軸方向両側に傾斜部92が設けられる場合には、傾斜部92の形状及び構成はそれぞれ異なって形成されてもよい。傾斜部92が第2〜第6実施形態の環状部材43,64に適用される場合には、傾斜部92は金属部材47,66を折り曲げることで形成される。
The first and
なお、第1実施形態の第1及び第2のフランジ部23,24の少なくとも一方は、図12に示すように、外輪16と別体に設けられても良く、この別体に形成されたフランジ部23の基部93をサポート軸受14aの軸受外輪32と一方向クラッチ13の外輪16との間に挟みこむようにしてもよい。また、図12(b)、12(c)に示すように、基部93を湾曲或は直線状に折り曲げて単独でプーリ12の内周面に圧入してもよい。なお、第2、第4実施形態の第1のフランジ部23も同様に、外輪16と別体に設けられてもよい。
Note that at least one of the first and
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。また、本実施形態では、一対のサポート軸受が一方向クラッチの軸方向両側に配置されているが、少なくとも一つのサポート軸受が軸方向片側に配置されてもよい。 In the present invention, the support bearings disposed on both axial sides of the one-way clutch may be rolling bearings of a type other than the deep groove ball bearing. Moreover, in this embodiment, although a pair of support bearing is arrange | positioned at the axial direction both sides of a one-way clutch, at least 1 support bearing may be arrange | positioned at the axial direction one side.
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構成となる。 In addition, when the pulley device with a built-in one-way clutch is used for driving an auxiliary machine of an engine idle stop mechanism, an auxiliary machine such as a compressor is driven by a dedicated motor when the engine is stopped. Although it does not receive, it becomes the structure which receives the rotation fluctuation generate | occur | produced from the motor for an auxiliary machine drive.
さらに、第2〜第6実施形態におけるクラッチ内蔵型プーリ装置において、第1実施形態のようにくさび角、静止時の接触面の面圧及びPV値を設定することは任意であり、このように設定することで、グリースの保持性を向上できると共に、併せて、低温時における係合の信頼性、エンジン回転時における空転の信頼性を向上することができる。 Further, in the pulley device with a built-in clutch in the second to sixth embodiments, it is optional to set the wedge angle, the contact surface pressure at rest and the PV value as in the first embodiment. By setting, the retention of grease can be improved, and at the same time, the reliability of engagement at a low temperature and the reliability of idling at the time of engine rotation can be improved.
また、第2〜第6実施形態におけるクラッチ内蔵型プーリ装置は、スリーブとプーリの一方が他方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、スリーブとプーリとの間で回転力を伝達する一方向クラッチであればよく、外輪の内周面を円筒面とし、内輪の外周面をカム面として、プーリがスリーブに対して所定方向に相対回転する傾向となる場合に、回転力を伝達するものであってもよい。 In addition, the pulley device with a built-in clutch in the second to sixth embodiments provides a rotational force between the sleeve and the pulley only when one of the sleeve and the pulley tends to rotate relative to the other in a predetermined direction. Any one-way clutch may be used, and the inner ring surface of the outer ring is a cylindrical surface and the outer ring surface of the inner ring is a cam surface. You may communicate.
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 一方向クラッチ
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
21 保持器
22 ばね(弾性体)
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記くさび空間におけるくさび角を2α[°]、
回転時の前記内輪と前記ローラとの接触面の面圧をP1:2×F1/(π×b1×L)[Pa]、
前記接触面の滑り速度をV:R1×ω[m/sec]、
静止時の前記接触面の面圧をP2:2×F2/(π×b2×L)[Pa]、
とした時、
P1×V ≦ 700×106、
P2≧(0.0004×(2α)3.6)×cos(θ+2α)/(π×sin(2α)×b2×L)、且つ、
2α>4
であることを特徴とする一方向クラッチ。
但し、
F1:回転時の前記接触面の荷重 Fs×cos(θ+2α)/sin(2α)−m×(R1+R2)×ω2[N]
F2:静止時の前記接触面の荷重 Fs×cos(θ+2α)/sin(2α)[N]
π:円周率
L :前記ローラの接触面の有効長(ローラ長−2×面取り部分)[m]
b1:回転時の前記ローラの接触面の接触幅(8×F1×R/(π×E×L))1/2[m]
b2:静止時の前記ローラの接触面の接触幅(8×F2×R/(π×E×L))1/2[m]
Fs:セット位置でのばね力[N]
m:前記ローラの質量[kg]
θ:前記弾性体が押す方向の角度[°]
ω:前記外輪の角速度 ω=(Fs×cos(θ+2α)/sin(2α)/(2×m×(R1+R2)))1/2[rad/s]
R:前記ローラと前記内輪の等価曲率 R=1/(1/R1+1/R2)[m]
R1:前記円筒面の曲率半径[m]
R2:前記ローラの曲率半径[m]
E:前記ローラと前記内輪の等価ヤング率 E=2/((1−ν12)/E1+(1−ν22)/E2)[Pa]
E1:前記内輪のヤング率[Pa]
E2:前記ローラのヤング率[Pa]
ν1:前記内輪のポアソン比
ν2:前記ローラのポアソン比
とする。 An inner ring having a cylindrical surface on the outer peripheral surface, an outer ring having a cam surface on the inner peripheral surface, a plurality of rollers disposed in each wedge space formed between the cam surface and the cylindrical surface, and the rollers A one-way clutch provided with an elastic body that elastically presses in the opposite direction,
The wedge angle in the wedge space is 2α [°],
The surface pressure of the contact surface between the inner ring and the roller during rotation is P1: 2 × F1 / (π × b1 × L) [Pa],
The sliding speed of the contact surface is V: R1 × ω [m / sec],
The surface pressure of the contact surface at rest is P2: 2 × F2 / (π × b2 × L) [Pa],
When
P1 × V ≦ 700 × 10 6 ,
P2 ≧ (0.0004 × (2α) 3.6 ) × cos (θ + 2α) / (π × sin (2α) × b2 × L), and
2α> 4
One-way clutch characterized by being.
However,
F1: Load on the contact surface during rotation Fs × cos (θ + 2α) / sin (2α) −m × (R1 + R2) × ω 2 [N]
F2: Load on the contact surface at rest Fs × cos (θ + 2α) / sin (2α) [N]
π: Pi ratio
L: Effective length of the contact surface of the roller (roller length-2 x chamfered portion) [m]
b1: Contact width of the contact surface of the roller during rotation (8 × F1 × R / (π × E × L)) 1/2 [m]
b2: Contact width of the contact surface of the roller at rest (8 × F2 × R / (π × E × L)) 1/2 [m]
Fs: Spring force at the set position [N]
m: Mass of the roller [kg]
θ: Angle in the direction in which the elastic body pushes [°]
ω: angular velocity of the outer ring ω = (Fs × cos (θ + 2α) / sin (2α) / (2 × m × (R1 + R2))) 1/2 [rad / s]
R: Equivalent curvature of the roller and the inner ring R = 1 / (1 / R1 + 1 / R2) [m]
R1: Curvature radius of the cylindrical surface [m]
R2: Curvature radius of the roller [m]
E: Equivalent Young's modulus of the roller and the inner ring E = 2 / ((1−ν1 2 ) / E1 + (1−ν2 2 ) / E2) [Pa]
E1: Young's modulus of the inner ring [Pa]
E2: Young's modulus of the roller [Pa]
ν1: Poisson's ratio of the inner ring ν2: Poisson's ratio of the roller.
請求項1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クラッチ内蔵型プーリ装置。 A pulley device with a built-in clutch that is attached to a rotating shaft of an automobile auxiliary machine and is used by being laid over a belt that transmits power to and from a crank pulley,
A one-way clutch according to claim 1, wherein the pulley device has a built-in clutch.
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060328 |
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RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
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