JP2006097710A - One-way clutch - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば、内燃機関の始動時および内燃機関による補機駆動時の回転力をベルトによって伝達するベルト伝動システムにおいて、ベルト駆動スタータやオルタネータに使用されるのに好適な一方向クラッチに関する。 The present invention relates to a one-way clutch suitable for use in, for example, a belt drive starter or an alternator in a belt transmission system for transmitting a rotational force by a belt when starting an internal combustion engine and driving an auxiliary machine by the internal combustion engine.
内輪、外輪、両輪間に形成された複数のくさび状空間にそれぞれ配された複数のころ、各ころを噛み込み方向へ付勢する付勢部材および複数のころを保持する保持器を備えた一方向クラッチは、従来より知られている(特許文献1)。
上記特許文献1の一方向クラッチをエンジンのスタータ用として使用する場合、冬季極寒地での始動時の噛み合い性が要求される一方、噛み合い性と相反する機能である高許容トルク性も要求され、これらを両立させることが困難なものとなっている。
When using the one-way clutch of the above-mentioned
くさび状空間のくさび角は、大きいと許容トルクに有利であり、小さいと噛み合い性に有利であることから、いくつかのくさび状空間のくさび角を変更し、許容トルクと噛み合い性とのバランスを取ることが考えられる。しかしながら、このようにすると、くさび角が小さいくさび状空間に配置されたころの負担が大きくなり、寿命が低下することが懸念される。 If the wedge angle of the wedge-shaped space is large, it is advantageous for the allowable torque, and if it is small, it is advantageous for the meshing property.Therefore, the wedge angle of some wedge-shaped spaces is changed to balance the allowable torque and the meshing property. It is possible to take. However, if it does in this way, the burden of the roller arrange | positioned in the wedge-shaped space with a small wedge angle will become large, and we are anxious about lifetime reducing.
この発明の目的は、噛み合い性と高許容トルク性を両立させるとともに、これに伴って起こり得る短寿命の問題を解消した一方向クラッチを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a one-way clutch in which the meshing property and the high permissible torque are made compatible and the problem of short life that can occur with this is solved.
この発明による一方向クラッチは、内輪、外輪、両輪間に形成された複数のくさび状空間にそれぞれ配された複数のころ、各ころを噛み込み方向へ付勢する付勢部材および複数のころを保持する保持器を備えた一方向クラッチにおいて、複数のくさび状空間の少なくとも1つは、他のくさび状空間のくさび角と異なる大きさのくさび角とされているとともに、くさび角大のくさび状空間のころが受ける付勢力>くさび角小のくさび状空間のころが受ける付勢力とされていることを特徴とするものである。 The one-way clutch according to the present invention includes an inner ring, an outer ring, a plurality of rollers respectively disposed in a plurality of wedge-shaped spaces formed between the two wheels, a biasing member that biases each roller in the biting direction, and a plurality of rollers. In the one-way clutch provided with a retainer for holding, at least one of the plurality of wedge-shaped spaces has a wedge angle different in size from the wedge angle of the other wedge-shaped spaces, and has a wedge shape with a large wedge angle. The biasing force received by the rollers in the space is greater than the biasing force received by the rollers in the wedge-shaped space with a small wedge angle.
くさび角は、噛み込み状態になったときにおけるころと内輪との接線ところと外輪との接線とがなす角θを意味する(図3参照)。くさび角は、すべてのころの大きさを同じとし、カム面(外輪カムの内周面および内輪カムの外周面のいずれか)の法線方向からの傾斜角度を所要の値に設定することにより、所定の値に設定することができる。 The wedge angle means an angle θ formed by the tangent line between the roller and the inner ring and the tangent line with the outer ring when in the engaged state (see FIG. 3). The wedge angle is the same for all rollers, and the inclination angle from the normal direction of the cam surface (either the inner peripheral surface of the outer ring cam or the outer peripheral surface of the inner ring cam) is set to the required value. , Can be set to a predetermined value.
くさび角は、大小2種類の大きさとすればよいが、大中小の3種類の大きさとしてもよい。くさび角が2種類とされ、くさび角が相対的に大きいものとくさび角が相対的に小さいものとがそれぞれ1つ置きに配されていることが好ましい。くさび角小は、与えられた条件で確実に噛み合う大きさとされ、くさび角大は、これよりも1〜2°程度大きなもの(例えば8°以下)とされる。 The wedge angle may be two kinds of large and small sizes, but may be three kinds of large, medium and small sizes. It is preferable that there are two types of wedge angles, and one having a relatively large wedge angle and one having a relatively small wedge angle are arranged alternately. The small wedge angle is a size that can be surely meshed under given conditions, and the large wedge angle is about 1 to 2 ° larger than this (for example, 8 ° or less).
くさび角大のくさび状空間のころが受ける付勢力>くさび角小のくさび状空間のころが受ける付勢力とするに際しては、すべてのころが実質的に同じ回転数で離脱するように付勢力が設定されることが好ましい。 When the biasing force received by the rollers in the wedge-shaped space having a large wedge angle is greater than the biasing force received by the rollers in the wedge-shaped space having a small wedge angle, the biasing force should be such that all the rollers are released at substantially the same rotational speed. It is preferably set.
ころが受ける付勢力を同じにしたままくさび角だけを変更した場合、スタータ用一方向クラッチにおいては、スタータモータ始動時、くさび角小のくさび状空間のころがくさび角大のくさび状空間のころよりも先に噛み合い、次いで、回転数上昇に伴い、くさび角大のくさび状空間のころも噛み合う。そして、さらに高回転数になってフリー状態になる際には、くさび角大のくさび状空間のころが先に離脱し、最終的にくさび角小のくさび状空間のころが離脱する。つまり、くさび角が異なるくさび状空間のそれぞれのころが、それぞれ異なる回転数で離脱することになる。アイドルストップ車のように、スタータのオン/オフが繰り返される条件下では、くさび角の小さいくさび状空間のころは、先に噛み合いかつ最後に離脱するために、集中的に負荷(荷重やすべりによる摩耗)を受けて短寿命となることが懸念される。また、オルタネータ用一方向クラッチにおいては、噛み合い状態から解除状態に移行する回転数の近傍で微小回転変動があった場合、くさび角小のくさび状空間のころは、くさび角大のくさび状空間のころが離脱している状態で、噛み合いと離脱を繰り返し、スタータ用と同様に、集中的に負荷を受けて短寿命となることが懸念される。 When only the wedge angle is changed with the same urging force applied to the roller, in the one-way clutch for starter, when the starter motor is started, the roller in the wedge-shaped space with the small wedge angle is the roller in the wedge-shaped space with the large wedge angle. Engage first, and then the rollers in the wedge-shaped space with a large wedge angle mesh with each other as the rotational speed increases. When the rotational speed is further increased and the free state is entered, the rollers in the wedge-shaped space having a large wedge angle are first removed, and finally the rollers in the wedge-shaped space having a small wedge angle are separated. In other words, the rollers in the wedge-shaped space having different wedge angles are separated at different rotational speeds. Under conditions where the starter is repeatedly turned on and off, such as in an idle stop vehicle, the rollers in the wedge-shaped space with a small wedge angle engage with each other first and finally disengage. There is concern that the product will have a short life due to wear. In the one-way clutch for an alternator, when there is a slight rotational fluctuation in the vicinity of the number of revolutions that shift from the meshed state to the released state, the rollers in the wedge-shaped space with a small wedge angle have a width of the wedge-shaped space with a large wedge angle. In a state where the rollers are disengaged, the meshing and disengagement are repeated, and there is a concern that the load is concentrated and the life is shortened similarly to the starter.
これに対し、上記のこの発明による一方向クラッチでは、くさび角大のくさび状空間のころが受ける付勢力>くさび角小のくさび状空間のころが受ける付勢力とされているので、噛み合い性が高いくさび角小のくさび状空間のころは、付勢力に関しては離脱性が高められ、逆に、噛み合い性が低いくさび角大のくさび状空間のころは、付勢力に関しては離脱性が抑えられることになり、すべてのころが同じまたはほぼ同じ回転数で離脱し、これによって、ころ間の寿命のアンバランスが生じにくいものとなり、全体として高寿命が確保される。 On the other hand, in the above-described one-way clutch according to the present invention, the biasing force received by the roller in the wedge-shaped space having a large wedge angle is greater than the biasing force received by the roller in the wedge-shaped space having a small wedge angle. A roller with a wedge-shaped space with a high wedge angle has improved releasability with respect to the biasing force, and conversely, a roller with a wedge-shaped space with a low wedge angle with low meshing property has reduced releasability with respect to the biasing force. Thus, all the rollers are separated at the same or substantially the same rotational speed, and this makes it difficult for the life of the rollers to be unbalanced, and ensures a long life as a whole.
ころが受ける付勢力を変更するには、付勢部材としてのコイルばねのばね定数を変更しもよく(この場合のコイルばねの自由長さは同じ)、付勢部材としてのばね定数は変更せずにコイルばねの長さを変更してもよく(この場合のばね定数は同じであり、ころのセット位置は、カム面寸法と回転軸の径で決まるため、ばね長さによらず一定)、コイルばねは同じものを使用し、カム面寸法を変更することでころのセット位置(内外輪非回転時のころの位置)を変更するようにしてもよい。 To change the biasing force that the roller receives, the spring constant of the coil spring as the biasing member may be changed (the free length of the coil spring in this case is the same), and the spring constant as the biasing member should not be changed. The length of the coil spring may be changed without changing (the spring constant in this case is the same, and the roller setting position is constant regardless of the spring length because it is determined by the cam surface dimensions and the diameter of the rotating shaft) The same coil spring may be used, and the roller setting position (the position of the roller when the inner and outer rings are not rotating) may be changed by changing the cam surface dimension.
一方向クラッチは、外輪の内周面に設けられたカム面と、カム面と内輪の外周面とによって形成されたくさび状空間内に配置され、内輪と外輪とが一の方向(ロック方向)に相対回転することにより内輪と外輪との間に噛み込み、他の方向(フリー方向)に相対回転したとき噛み込みを解除する複数の噛み込み部材としてのころと、ころを噛み込み方向(くさび状空間の狭い側)に付勢する付勢部材としてのコイルばねと、ころをくさび状空間内に位置させる保持器とを備えている(外輪カム式)ことがあり、また、内輪の外周面に設けられたカム面と、カム面と外輪の内周面とによって形成されたくさび状空間内に配置され、内輪と外輪とが一の方向に相対回転することにより内輪と外輪との間に噛み込み、他の方向に相対回転したとき噛み込みを解除する複数の噛み込み部材としてのころと、ころを噛み込み方向(くさび状空間の狭い側)に付勢する付勢部材としてのコイルばねとを備えている(内輪カム式)ことがある。 The one-way clutch is disposed in a wedge-shaped space formed by a cam surface provided on the inner peripheral surface of the outer ring and the cam surface and the outer peripheral surface of the inner ring, and the inner ring and the outer ring are in one direction (locking direction). By rotating relative to each other, the rollers as a plurality of engagement members that are engaged between the inner ring and the outer ring and release the engagement when rotated in the other direction (free direction), and the direction in which the rollers are engaged (wedge) A coil spring as an urging member for urging to the narrow side of the ring-shaped space, and a cage for positioning the roller in the wedge-shaped space (outer ring cam type), and the outer peripheral surface of the inner ring Is disposed in a wedge-shaped space formed by the cam surface and the inner peripheral surface of the outer ring, and the inner ring and the outer ring rotate relative to each other in one direction so that the inner ring and the outer ring are positioned between each other. Bite and bite when rotated relative to other direction A roller as a plurality of biting members for releasing jamming, and a coil spring as a biasing member for biasing the rollers in the biting direction (narrow side of the wedge-shaped space) (inner ring cam type) is there.
この一方向クラッチは、例えば、外輪カム式として、アイドルストップ車のスタータ用として使用するのに適している。また、外輪カム式として、オルタネータ用として使用するのにも適している。ベルト駆動スタータでは、エンジン始動時にだけロック状態となり、ロック状態の時間が短くかつ低速回転で、フリー状態の時間が長く高速回転となっており、これに対し、オルタネータでは、相対的に、ロック状態の時間が長くかつ高速回転で、フリー状態の時間が短く低速回転となっているが、いずれの使用に対しても、くさび角大のくさび状空間のころが受ける付勢力>くさび角小のくさび状空間のころが受ける付勢力とすることで、寿命が確保された上で、噛み合い性と高許容トルク性とが両立する。 This one-way clutch is suitable for use as an starter for an idle stop vehicle, for example, as an outer ring cam type. Further, it is suitable for use as an alternator as an outer ring cam type. The belt-driven starter is locked only when the engine is started, and the locked state is short and low-speed rotation, and the free state is long and high-speed rotation. In contrast, the alternator is relatively locked. It takes a long time and high speed rotation, and the free time is short and low speed rotation, but for any use, the biasing force received by the rollers in the wedge-shaped space with a large wedge angle> wedge with a small wedge angle By using the urging force received by the rollers in the space, the meshing property and the high permissible torque are compatible while the life is secured.
上記一方向クラッチは、軸とこれの周囲に同心状に配されたプーリとの間にこの一方向クラッチを配するとともに、その両側に転がり軸受を配置した一方向クラッチ付きプーリユニットとして使用するのに好適である。この場合に、一方向クラッチは、プーリとは別部材の外輪および中空軸とは別部材の内輪を有していることがあり、また、プーリの中間部が一方向クラッチの外輪とされているとともに、中空軸の中間部が一方向クラッチの内輪とされていることがある。前者(一方向クラッチの外輪および内輪がプーリまたは中空軸と別部材)の場合、例えば、プーリの内径は、密封シール用の環状溝部分を除いて同じ径とされ、軸受の外輪は、圧入時に一方向クラッチの外輪に当接することによってその軸方向の位置決めが行われる。そして、中空軸の外径は、密封シール用の環状溝部分を除いて同じ径とされ、軸受の内輪は、圧入時に一方向クラッチの内輪に当接することによってその軸方向の位置決めが行われる。後者(プーリが一方向クラッチの外輪を兼ね、中空軸が同内輪を兼ねる)の場合、例えば、プーリの内径は、両端部が中間部よりも大径となる段付き状に形成され、軸受の外輪は、プーリの段差部によって位置決めされ、軸受の内輪の位置決めは、外輪が位置決めされることによって行われる。 The one-way clutch is used as a pulley unit with a one-way clutch in which the one-way clutch is arranged between a shaft and a pulley arranged concentrically around the shaft, and rolling bearings are arranged on both sides thereof. It is suitable for. In this case, the one-way clutch may have an outer ring that is a member different from the pulley and an inner ring that is a member different from the hollow shaft, and an intermediate portion of the pulley is an outer ring of the one-way clutch. At the same time, the middle part of the hollow shaft may be the inner ring of the one-way clutch. In the case of the former (the outer ring and inner ring of the one-way clutch are separate members from the pulley or hollow shaft), for example, the inner diameter of the pulley is the same except for the annular groove portion for hermetic seal, and the outer ring of the bearing is Axial positioning is performed by contacting the outer ring of the one-way clutch. The outer diameter of the hollow shaft is the same except for the annular groove portion for hermetic sealing, and the inner ring of the bearing is positioned in the axial direction by contacting the inner ring of the one-way clutch during press-fitting. In the latter case (the pulley also serves as the outer ring of the one-way clutch and the hollow shaft also serves as the inner ring), for example, the inner diameter of the pulley is formed in a stepped shape in which both ends are larger in diameter than the intermediate part. The outer ring is positioned by the step portion of the pulley, and the inner ring of the bearing is positioned by positioning the outer ring.
この発明の一方向クラッチによると、複数のくさび状空間の少なくとも1つは、他のくさび状空間のくさび角と異なる大きさのくさび角とされているので、小さい方のくさび角の値を与えられた条件で確実に噛み合う大きさとすることにより、噛み合い性と高許容トルク性を高いレベルで両立させることができ、しかも、くさび角大のくさび状空間のころが受ける付勢力>くさび角小のくさび状空間のころが受ける付勢力とされているので、噛み合い性を高めた方のころへの負担が低減され、短寿命となることが防止される。 According to the one-way clutch of the present invention, since at least one of the plurality of wedge-shaped spaces has a wedge angle different in size from the wedge angle of the other wedge-shaped spaces, the value of the smaller wedge angle is given. Ensuring that the size of meshing is ensured under the specified conditions, it is possible to achieve both a high level of meshing and high permissible torque, and the biasing force received by the rollers in the wedge-shaped space with a large wedge angle is greater than the wedge angle. Since it is set as the urging | biasing force which the roller of a wedge-shaped space receives, the burden to the roller of the higher meshing property is reduced, and it is prevented that it becomes short life.
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、左右は、図1の左右をいうものとする。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the left and right refer to the left and right in FIG.
図1から図3までは、この発明による一方向クラッチを使用したプーリユニットを示している。この一方向クラッチ付きプーリユニット(1)は、エンジンの駆動部とスタータモータの回転軸とを連結する部分に配置されるもので、スタータモータの回転軸(2)に嵌められた中空軸(3)とこれと同心に配置されたプーリ(4)との間に、一方向クラッチ(5)が設けられている。プーリ(4)の外周には、Vリブドベルト(B)が掛け渡されるベルト掛け渡し部(4a)が設けられている。 1 to 3 show a pulley unit using a one-way clutch according to the present invention. This one-way clutch-equipped pulley unit (1) is arranged at a portion connecting an engine drive unit and a rotation shaft of a starter motor, and is a hollow shaft (3) fitted to the rotation shaft (2) of the starter motor. ) And a pulley (4) arranged concentrically therewith, a one-way clutch (5) is provided. On the outer periphery of the pulley (4), there is provided a belt spanning portion (4a) on which the V-ribbed belt (B) is spanned.
一方向クラッチ(5)は、中空軸(3)とプーリ(4)の軸方向中間部との間に設けられており、中空軸(3)とプーリ(4)の各端部寄り部分との間には、ころ軸受(6)および玉軸受(7)が一方向クラッチ(5)を挟んで設けられている。そして、プーリ(4)と一方向クラッチ(5)の外輪と軸受(6)(7)の外輪とが一体とされるとともに、中空軸(3)と一方向クラッチ(5)の内輪と軸受(6)(7)の内輪とが一体とされている。 The one-way clutch (5) is provided between the hollow shaft (3) and the intermediate portion in the axial direction of the pulley (4), and is located between the hollow shaft (3) and a portion near each end of the pulley (4). A roller bearing (6) and a ball bearing (7) are provided between the one-way clutch (5). The outer ring of the pulley (4) and the one-way clutch (5) and the outer ring of the bearings (6) and (7) are integrated, and the inner ring and the bearing of the hollow shaft (3) and the one-way clutch (5) ( 6) The inner ring of (7) is integrated.
ころ軸受(6)および玉軸受(7)の軸方向外側には、シール部材(8)(9)がそれぞれ配置されており、プーリユニットの自由端側(図の左端側)には、プーリユニット内部に泥水等の侵入を防止するために、さらに別のシール部材(10)が配置されている。 Seal members (8) and (9) are arranged on the outer sides in the axial direction of the roller bearing (6) and the ball bearing (7), respectively, and on the free end side (the left end side in the figure) of the pulley unit, the pulley unit In order to prevent intrusion of muddy water or the like inside, another seal member (10) is arranged.
一方向クラッチ(5)は、図2に示すように、プーリ(4)の内周面に設けられたカム面(11)と、カム面(11)と中空軸(3)の外周面とによって形成された複数のくさび状空間(12A)(12B)内に配置され、中空軸(3)とプーリ(4)とが一の方向(ロック方向)に相対回転することにより中空軸(3)とプーリ(4)との間に噛み込み、他の方向(フリー方向)に相対回転したとき噛み込みを解除する複数の噛み込み部材としてのころ(13A)(13B)と、ころ(13A)(13B)を噛み込み方向(くさび状空間(12A)(12B)の狭い側)に付勢する付勢部材としてのコイルばね(14A)(14B)と、ころ(13A)(13B)をくさび状空間(12A)(12B)内に位置させる保持器(15)とを備えている。 As shown in FIG. 2, the one-way clutch (5) includes a cam surface (11) provided on the inner peripheral surface of the pulley (4), a cam surface (11), and an outer peripheral surface of the hollow shaft (3). The hollow shaft (3) is arranged in the plurality of wedge-shaped spaces (12A) and (12B), and the hollow shaft (3) and the pulley (4) are rotated relative to each other in one direction (locking direction). Rollers (13A) (13B) and rollers (13A) (13B) as a plurality of biting members that get caught between pulleys (4) and release when they rotate relative to the other direction (free direction) ) In the biting direction (narrow side of the wedge-shaped space (12A) (12B)) and the coil springs (14A) (14B) as the biasing member and the rollers (13A) (13B) 12A) and a cage (15) positioned in 12B.
カム面(11)は、軸心を挟んで対向する2面(11a)(11b)(11c)(11d)が周方向に複数組(この実施形態では4組)設けられることによって構成されている。こうして、プーリ(4)にカム面(11)が設けられることにより、プーリ(4)には、一方向クラッチ(5)の外輪としての機能が付与され、プーリ(4)と一方向クラッチ(5)の外輪との一体化が果たされている。カムの対向2面(11a)(11b)(11c)(11d)のくさび状空間(12A)(12B)の広い側の端部には、横断面が円弧状で遠心力を受けたころ(13A)(13B)を停止させる凹面部(16)が設けられている。 The cam surface (11) is configured by providing a plurality of sets (four sets in this embodiment) in the circumferential direction with two surfaces (11a), (11b), (11c), and (11d) facing each other across the axis. . Thus, by providing the cam surface (11) on the pulley (4), the pulley (4) is given a function as an outer ring of the one-way clutch (5), and the pulley (4) and the one-way clutch (5 ) Is integrated with the outer ring. At the wide end of the wedge-shaped space (12A) (12B) of the opposing two surfaces (11a), (11b), (11c), and (11d) of the cam, a roller (13A ) (13B) is provided with a concave surface portion (16).
図1に示すように、プーリ(4)の内径は段付状とされており、プーリ(4)が有しているころ軸受(6)の外輪、一方向クラッチ(5)の外輪および玉軸受(7)の外輪の各機能に対応する寸法に関して、ころ軸受(6)の外輪軌道部内径をD1、一方向クラッチ(5)の外輪の最小内径(この実施形態では、外輪カム面(11)の2面間距離)をD2、玉軸受(7)の外輪軌道肩部内径をD3として、D1>D2≧D3とされている。中空軸(3)の外径に関しては、溝を除いて一定とされており、ころ軸受(6)の内輪軌道部外径=一方向クラッチ(5)の内輪外径=玉軸受(7)の外輪軌道肩部外径となっている。これにより、内輪の外径が抑えられ、一方向クラッチの寸法の確保が容易なものとなっている。 As shown in FIG. 1, the inner diameter of the pulley (4) is stepped, and the outer ring of the roller bearing (6), the outer ring of the one-way clutch (5) and the ball bearing that the pulley (4) has. Regarding the dimensions corresponding to each function of the outer ring of (7), the inner diameter of the outer ring raceway portion of the roller bearing (6) is D1, and the minimum inner diameter of the outer ring of the one-way clutch (5) (in this embodiment, the outer ring cam surface (11) D1> D2 ≧ D3, where D2 is the distance between the two surfaces) and D3 is the inner diameter of the shoulder of the outer ring raceway of the ball bearing (7). The outer diameter of the hollow shaft (3) is constant except for the groove, and the inner ring raceway outer diameter of the roller bearing (6) = the inner ring outer diameter of the one-way clutch (5) = the ball bearing (7). The outer diameter of the outer ring raceway shoulder. As a result, the outer diameter of the inner ring is suppressed, and it is easy to ensure the dimensions of the one-way clutch.
保持器(15)は、合成樹脂製で、カム面(11)にほぼ沿った外周形状と中空軸(3)外周面に沿った内周形状を有しており、カム面(11)内に圧入されている。保持器(15)と中空軸(3)の外周との間には若干の間隙が設けられている。保持器(15)は、ころ(13A)(13B)およびコイルばね(14A)(14B)を収納するポケット(15a)を有しており、保持器(15)のポケット(15a)には、コイルばね(14A)(14B)を位置決めするばね受け凹所(17)が設けられている。保持器(15)のポケット(15a)のばね受け凹所(17)側には、グリスが封入されている。 The cage (15) is made of synthetic resin and has an outer peripheral shape substantially along the cam surface (11) and an inner peripheral shape along the outer peripheral surface of the hollow shaft (3), and within the cam surface (11). It is press-fitted. A slight gap is provided between the cage (15) and the outer periphery of the hollow shaft (3). The cage (15) has a pocket (15a) for storing the rollers (13A) (13B) and the coil springs (14A) (14B), and the pocket (15a) of the cage (15) has a coil A spring receiving recess (17) for positioning the springs (14A) (14B) is provided. Grease is sealed in the spring receiving recess (17) side of the pocket (15a) of the cage (15).
図2において、複数(図示は8つ)のくさび状空間(12A)(12B)については、そのくさび角が2種類とされ、くさび角が相対的に大きいもの(12A)とくさび角が相対的に小さいもの(12B)とがそれぞれ1つ置きに配されている。すなわち、カムの2つの対向2面(11b)(11d)の傾斜角がカムの他の2つの対向2面(11a)(11c)の傾斜角よりも小さくなされることで、符号(11b)(11d)で表されているカム面で形成されているくさび状空間(12B)のくさび角が小さくなされている。これに対応して、コイルばね(14A)(14B)は、自由長さが同じでそのばね定数が変更されており、くさび角大のくさび状空間(12A)のころが受ける付勢力>くさび角小のくさび状空間(12B)のころが受ける付勢力とされている。ころ(13A)(13B)は、いずれのくさび状空間(12A)(12B)に配されているものも同じ形状で同じ大きさとされている。 In FIG. 2, for a plurality (eight illustrated) wedge-shaped spaces (12A) and (12B), there are two types of wedge angles, and those having a relatively large wedge angle (12A) and relative wedge angles. The small ones (12B) are arranged every other. That is, the inclination angle of the two opposite two surfaces (11b) and (11d) of the cam is made smaller than the inclination angle of the other two opposite two surfaces (11a) and (11c) of the cam. The wedge angle of the wedge-shaped space (12B) formed by the cam surface represented by 11d) is made small. Correspondingly, the coil springs (14A) and (14B) have the same free length and the spring constant has been changed, and the biasing force received by the rollers in the wedge-shaped space (12A) with a large wedge angle> wedge angle It is considered as the biasing force received by the rollers in the small wedge-shaped space (12B). The rollers (13A) and (13B) that are arranged in any of the wedge-shaped spaces (12A) and (12B) have the same shape and the same size.
図3に模式的に示すように、くさび角θは、噛み込み状態になったときにおけるころ(13A)(13B)と内輪(3)との接線ところ(13A)(13B)と外輪(図示略)との接線とがなす角を意味しており、くさび角θは、カム面(11)の法線方向からの傾斜角度を所要の値に設定することにより、所定値とすることができる。図3において、N=F×μでかつμ=tan(θ/2)の関係があり、くさび角小のくさび状空間のころ(13B)は、くさび角大のくさび状空間のころ(13A)に比べて、噛み合い性が高められており、その結果、噛み合い性に相反する許容トルクが小さくなっている。そして、図2に示すように、くさび角大のくさび状空間(12A)のころが受ける付勢力(くさび角大のくさび状空間(12A)に配されているコイルばね(14A)のばね定数)>くさび角小のくさび状空間(12B)のころが受ける付勢力(くさび角小のくさび状空間(12B)に配されているコイルばね(14B)のばね定数)とされていることにより、噛み合い性が高いくさび角小のくさび状空間(12B)のころ(13B)は、付勢力に関しては離脱性が高められ、逆に、噛み合い性が低いくさび角大のくさび状空間(12A)のころ(13A)は、付勢力に関しては離脱性が抑えられ、すべてのころ(13A)(13B)が同じまたはほぼ同じ回転数で離脱するようになされている。 As schematically shown in FIG. 3, the wedge angle θ is determined by the tangent points (13A) (13B) between the rollers (13A) (13B) and the inner ring (3) and the outer ring (not shown) The wedge angle θ can be set to a predetermined value by setting the inclination angle from the normal direction of the cam surface (11) to a required value. In FIG. 3, N = F × μ and μ = tan (θ / 2) and the wedge-shaped space roller (13B) with a small wedge angle is a wedge-shaped roller (13A) with a large wedge angle. As a result, the meshing property is improved, and as a result, the allowable torque contradicting the meshing property is reduced. As shown in FIG. 2, the biasing force received by the rollers in the wedge-shaped space (12A) having a large wedge angle (the spring constant of the coil spring (14A) arranged in the wedge-shaped space (12A) having a large wedge angle) > Engagement due to the biasing force received by the rollers in the wedge-shaped space (12B) with a small wedge angle (the spring constant of the coil spring (14B) arranged in the wedge-shaped space (12B) with a small wedge angle) The roller (13B) in the wedge-shaped space (12B) with a high wedge angle is improved in detachment with respect to the urging force, and conversely, the roller in the wedge-shaped space (12A) with a large wedge angle (12A) with low meshing properties ( In the case of 13A), with respect to the urging force, the detachability is suppressed, and all the rollers (13A) and (13B) are separated at the same or substantially the same rotational speed.
くさび角小は、例えばスタータ用一方向クラッチの場合、与えられた条件(例えば−30℃)で確実に噛み合う大きさ(例えば6.5°以下)とされ、くさび角大は、これよりも1〜2°程度大きなもの(例えば8°以下)とされる。 For example, in the case of a one-way clutch for a starter, the small wedge angle is set to a size (for example, 6.5 ° or less) that reliably engages under a given condition (for example, −30 ° C.). ˜2 ° larger (for example, 8 ° or less).
上記の一方向クラッチ付きプーリユニット(1)は、ベルト駆動スタータやオルタネータに好適に使用される。 The pulley unit (1) with a one-way clutch is preferably used for a belt drive starter and an alternator.
ベルト駆動スタータに用いられる場合、一方向クラッチ(5)は、次のように動作する。 When used in a belt drive starter, the one-way clutch (5) operates as follows.
まず、始動時においては、スタータモータの回転軸(2)と一体の中空軸(3)が反時計回りに回転させられる。これにより、一方向クラッチ(5)の中空軸(3)が反時計回りに回転し、一方向クラッチ(5)のくさび状空間(12A(12B)の狭い側にころ(13A)(13B)が噛み込まれ、駆動力が伝達されて、一方向クラッチ(5)の中空軸(3)とプーリ(4)とが一体となって回転する(ロック状態)。プーリ(4)はベルトを介してクランクシャフトに接続されており、プーリ(4)の回転によってエンジンが始動する。エンジンが始動すると、スタータが停止し、プーリ(4)は反時計方向の回転を続ける。これにより、ころ(13A)(13B)の噛み込みが解除され、プーリ(4)だけが回転する状態が継続され、エンジンの高速回転時、ころ(13A)(13B)は、中空軸(3)と非接触状態となる(フリー状態)。こうして、プーリ(4)が所定回転速度以上になると、プーリ(4)だけが回転することになり、エンジンの駆動に寄与しない部分が回転することに伴うエネルギロスを抑えることができる。 First, at the time of starting, the hollow shaft (3) integrated with the rotation shaft (2) of the starter motor is rotated counterclockwise. As a result, the hollow shaft (3) of the one-way clutch (5) rotates counterclockwise, and the wedge-shaped space (12A (12B) of the one-way clutch (5) has rollers (13A) (13B) on the narrow side. The hollow shaft (3) and the pulley (4) of the one-way clutch (5) rotate as a unit (locked state) by being engaged and driven, and the pulley (4) passes through the belt. Connected to the crankshaft, the engine is started by the rotation of the pulley (4) When the engine is started, the starter stops and the pulley (4) continues to rotate counterclockwise, so that the rollers (13A) (13B) is released from engagement and only the pulley (4) continues to rotate. When the engine rotates at high speed, the rollers (13A) and (13B) are not in contact with the hollow shaft (3) ( In this way, if the pulley (4) exceeds the specified rotational speed, only the pulley (4) will rotate, contributing to the engine drive. You can have portions can be suppressed energy loss caused to rotate.
ころ(13A)(13B)が受ける付勢力を同じにしたままくさび角だけを変更した場合、スタータ用一方向クラッチにおいては、スタータモータ始動時、くさび角小のくさび状空間(12B)のころ(13B)がくさび角大のくさび状空間(12A)のころ(13A)よりも先に噛み合い、次いで、回転数上昇に伴い、くさび角大のくさび状空間(12A)のころ(13A)も噛み合う。そして、さらに高回転数になってフリー状態になる際には、くさび角大のくさび状空間(12A)のころ(13A)がくさび角小のくさび状空間(12B)のころ(13B)よりも先に離脱し、最終的にくさび角小のくさび状空間(12B)のころ(13B)が離脱する。つまり、くさび角が異なるくさび状空間(12A)(12B)のそれぞれのころ(13A)(13B)が、それぞれ異なる回転数で離脱することになる。アイドルストップ車のように、スタータのオン/オフが繰り返される条件下では、くさび角の小さいくさび状空間(12B)のころ(13B)は、先に噛み合いかつ最後に離脱するために、噛み合いによる負荷や内輪とのすべりによる摩耗などで集中的に負荷を受けて短寿命となることが懸念される。 When only the wedge angle is changed with the urging force applied to the rollers (13A) and (13B) being the same, in the one-way clutch for the starter, when the starter motor starts, the rollers in the wedge-shaped space (12B) with a small wedge angle ( 13B) meshes before the roller (13A) in the wedge-shaped space (12A) with a large wedge angle, and then the roller (13A) in the wedge-shaped space (12A) with a large wedge angle meshes as the rotational speed increases. When the rotational speed is further increased and the free state is entered, the roller (13A) in the wedge-shaped space (12A) with a large wedge angle is smaller than the roller (13B) in the wedge-shaped space (12B) with a small wedge angle. First, the rollers (13B) in the wedge-shaped space (12B) with a small wedge angle are separated. That is, the rollers (13A) and (13B) in the wedge-shaped spaces (12A) and (12B) having different wedge angles are separated at different rotational speeds. Under conditions where the starter is repeatedly turned on and off, such as in an idle stop vehicle, the roller (13B) in the wedge-shaped space (12B) with a small wedge angle engages first and finally disengages, so the load due to engagement There is a concern that the wear may be shortened due to intensive load due to wear due to sliding with the inner ring.
これに対し、上記の一方向クラッチ(5)では、くさび角大のくさび状空間(12A)のころ(13A)が受ける付勢力>くさび角小のくさび状空間(12B)のころ(13B)が受ける付勢力とされているので、すべてのころ(13A)(13B)が同じまたはほぼ同じ回転数で離脱し、これにより、寿命のアンバランスが生じないので、全体として高寿命が確保される。 In contrast, in the one-way clutch (5), the biasing force received by the roller (13A) in the wedge-shaped space (12A) having a large wedge angle> the roller (13B) in the wedge-shaped space (12B) having a small wedge angle is provided. Since the urging force is applied, all the rollers (13A) and (13B) are separated at the same or substantially the same rotational speed, and thus there is no life imbalance, so that a long life is ensured as a whole.
また、オルタネータに用いられる場合、一方向クラッチ(5)は、次のように動作する。 When used in an alternator, the one-way clutch (5) operates as follows.
オルタネータにおいても、プーリ(4)と回転軸(ロータ軸)(2)との回転差に応じて、一方向クラッチがフリー状態とロック状態とに切り替わり、プーリ(4)から回転軸(2)へ回転動力を伝達させたり遮断させたりするようになる。一方向クラッチが設けられていないオルタネータでは、プーリがエンジンのクランクシャフトによりベルトを介して回転駆動されるため、クランクシャフトの回転数が低下すると、オルタネータの発電効率が低下するが、上述した一方向クラッチ付きプーリユニットを使用することにより、プーリ(4)の回転数が低下するとき、回転軸(2)を自身の慣性力によって回転数を高域に維持させるように一方向クラッチを機能させることができ、発電効率の向上に貢献できるようになる。また、エンジンの動作工程によって回転変動の大きいクランクシャフト、プーリと慣性力の大きなオルタネータプーリ、シャフトをベルトを介して動力伝達する場合に、ベルトとプーリの間にすべりが発生してベルトの摩耗や異音が問題となるが、オルタネータのプーリ(4)と回転軸(2)との間の一方向クラッチ(5)のフリーあるいはロック状態を切り換えることで回転変動を吸収することができる。 Also in the alternator, the one-way clutch switches between the free state and the locked state according to the rotational difference between the pulley (4) and the rotating shaft (rotor shaft) (2), and from the pulley (4) to the rotating shaft (2). Rotational power is transmitted or cut off. In an alternator not provided with a one-way clutch, the pulley is rotationally driven via a belt by the crankshaft of the engine. Therefore, if the rotation speed of the crankshaft decreases, the power generation efficiency of the alternator decreases. By using a pulley unit with a clutch, when the rotational speed of the pulley (4) decreases, the one-way clutch functions so that the rotational speed of the rotating shaft (2) is maintained at a high frequency by its own inertial force. Can contribute to the improvement of power generation efficiency. In addition, when power is transmitted via a belt to a crankshaft with a large rotational fluctuation due to the engine operation process, a pulley and an alternator pulley with a large inertial force, and the shaft through the belt, slippage occurs between the belt and the pulley. Although abnormal noise becomes a problem, rotational fluctuation can be absorbed by switching the free or locked state of the one-way clutch (5) between the pulley (4) of the alternator and the rotating shaft (2).
ころ(13A)(13B)が受ける付勢力を同じにしたままくさび角だけを変更した場合、オルタネータ用一方向クラッチにおいては、噛み合い状態から解除状態に移行する回転数の近傍で微小回転変動があった場合、くさび角小のくさび状空間(12B)のころ(13B)は、くさび角大のくさび状空間(12A)のころ(13A)が離脱したままで、噛み合いと離脱を繰り返し、スタータと同様に、集中的に負荷を受けて短寿命となることが懸念される。これに対し、上記の一方向クラッチ(5)では、くさび角大のくさび状空間(12A)のころ(13A)が受ける付勢力>くさび角小のくさび状空間(12B)のころ(13B)が受ける付勢力とされているので、噛み合い性が高いくさび角小のくさび状空間(12B)のころ(13B)は、付勢力に関しては離脱性が高められ、逆に、噛み合い性が低いくさび角大のくさび状空間(12A)のころ(13A)は、付勢力に関しては離脱性が抑えられることになり、オルタネータ用として使用される場合もスタータ用と同様、すべてのころ(13A)(13B)が同じまたはほぼ同じ回転数で離脱し、寿命のアンバランスが生じないので、全体として高寿命が確保される。 When only the wedge angle is changed with the same urging force applied to the rollers (13A) and (13B), the one-way clutch for the alternator has a slight rotational fluctuation in the vicinity of the rotational speed at which it shifts from the meshed state to the released state. In this case, the roller (13B) in the wedge-shaped space (12B) with a small wedge angle repeatedly engages and disengages while the roller (13A) in the wedge-shaped space (12A) with a large wedge angle remains disengaged. In addition, there is a concern that the load will be concentrated and the service life may be shortened. In contrast, in the one-way clutch (5), the biasing force received by the roller (13A) in the wedge-shaped space (12A) having a large wedge angle> the roller (13B) in the wedge-shaped space (12B) having a small wedge angle is provided. The roller (13B) in the wedge-shaped space (12B) with a small wedge angle with a high meshing property is improved in terms of urging force. The roller (13A) in the wedge-shaped space (12A) will have reduced releasability with respect to the urging force, and when used for an alternator, all rollers (13A) (13B) Since they are disengaged at the same or substantially the same number of revolutions and there is no life imbalance, a long life is ensured as a whole.
(3) 中空軸(一方向クラッチ内輪)
(4) プーリ(一方向クラッチ外輪)
(5) 一方向クラッチ
(11) カム面
(12A)(12B) くさび状空間
(13A)(13B) ころ
(14A)(14B) コイルばね(付勢部材)
(15) 保持器
(3) Hollow shaft (one-way clutch inner ring)
(4) Pulley (one-way clutch outer ring)
(5) One-way clutch
(11) Cam surface
(12A) (12B) Wedge-shaped space
(13A) (13B) Roller
(14A) (14B) Coil spring (biasing member)
(15) Cage
Claims (4)
複数のくさび状空間の少なくとも1つは、他のくさび状空間のくさび角と異なる大きさのくさび角とされているとともに、くさび角大のくさび状空間のころが受ける付勢力>くさび角小のくさび状空間のころが受ける付勢力とされていることを特徴とする一方向クラッチ。 An inner ring, an outer ring, a plurality of rollers respectively disposed in a plurality of wedge-shaped spaces formed between the two wheels, a biasing member that biases each roller in the biting direction, and a cage that holds the plurality of rollers In the direction clutch,
At least one of the plurality of wedge-shaped spaces has a wedge angle having a size different from the wedge angle of the other wedge-shaped spaces, and the biasing force received by the rollers in the wedge-shaped space having a large wedge angle is larger than the wedge angle. A one-way clutch characterized in that it is a biasing force received by a roller in a wedge-shaped space.
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