JP2006144811A - 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、特にベルト駆動スタ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, for example, a one-way clutch suitable for use in a belt drive starter 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。例えば、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り、くさび角の角度を調整することで、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。
When using the one-way clutch of the above-mentioned
しかしながら、噛み合い性に関しては、始動時に必要な低温噛み合い性を向上させるだけでなく、噛み合い滑りや遅れをなくすことも必要であり、くさび角の角度調整だけでは、噛み合い滑りや遅れを解消することは難しく、低温噛み合い性と高許容トルク性の両立に加えて、離脱したころをセット位置に確実に戻すことも新たな課題となっている。離脱したころをセット位置に戻すのは、付勢部材の付勢力であり、この付勢力については、従来、噛み合い時にころを噛み合い位置に移動させるのに必要な付勢力>(ころ自重+ころ慣性力+ころ振動荷重)、および離脱したころがセット位置に戻るために必要な付勢力>ころ自重の関係があり、付勢力を大きくすると、ころが離脱しにくくなることから、前者の式を満たす範囲で付勢部材の付勢力をできるだけ小さくするように設計されていた。そのため、セット位置での付勢部材の付勢力は、0.8N程度とされていた。 However, with regard to meshing performance, it is necessary not only to improve the low-temperature meshing performance required at the time of starting, but also to eliminate meshing slippage and delay, and it is necessary to eliminate meshing slippage and delay only by adjusting the wedge angle. It is difficult, and in addition to satisfying both low-temperature meshing property and high permissible torque property, it is a new issue to reliably return the separated roller to the set position. It is the urging force of the urging member that returns the separated roller to the set position. Conventionally, this urging force is the urging force required to move the roller to the meshing position when meshing> (roller weight + roller inertia) Force + roller vibration load), and the biasing force required for the separated roller to return to the set position> the roller's own weight, and increasing the biasing force makes it difficult for the roller to separate. The biasing force of the biasing member was designed to be as small as possible within the range. Therefore, the urging force of the urging member at the set position is about 0.8N.
この発明の目的は、従来考慮されていなかったグリースの粘性力や凝着力を付勢部材の付勢力決定要素として導入し、これにより、噛み合い性と高許容トルク性を両立させるとともに、噛み合い滑りや遅れを解消した一方向クラッチを提供することにある。 The object of the present invention is to introduce the viscous force and adhesive force of grease, which has not been considered in the past, as an urging force determining factor of the urging member, thereby achieving both meshability and high allowable torque, The object is to provide a one-way clutch that eliminates the delay.
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、ころの直径が4mm以上、ころの数が10個以下、くさび状空間のくさび角が4〜9°、セット位置での付勢部材の付勢力が1N以上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 a one-way clutch provided with a retainer, the diameter of the roller is 4 mm or more, the number of rollers is 10 or less, the wedge angle of the wedge-shaped space is 4 to 9 °, and the biasing force of the biasing member at the set position is It is characterized by being 1N or more.
ころの直径を大きくすることで、ころに掛かる遠心力を大きくすることができ、これにより、ころを速く離脱させることができる。そのため、ころの直径は4mm以上(20mm以下)とすることが好ましい。一方向クラッチでは、外輪の外径と内輪の内径とがこの一方向クラッチが使用される装置(例えばプーリユニット)によって決定され、ころの直径の上限は、外輪の外径(例えばプーリ外径)と内輪の内径(例えば回転軸外径)とによって規定される。ころの数は、ころの直径を決定することで、ほぼ決定されるもので、ころの直径を4mm以上とするために、ころの数は10個以下(4個以上)が好ましい。くさび状空間のくさび角(噛み込み状態になったときのころと内輪の接触位置における接線ところと外輪の接触位置における接線とがなす角)は、噛み合い性と高許容トルク性を両立させるためには、4〜9°が好ましく、優れた低温噛み合い性を得るためには、5〜7°がより好ましい。セット位置(内外輪非回転時のころの停止位置)での付勢部材の付勢力は、1N以上が好ましく、付勢力を大きくすると、ころが離脱しにくくなることから、その上限は、4Nとされる。セット位置での付勢部材の付勢力は、1.5〜3Nがより好ましい。 By increasing the diameter of the roller, the centrifugal force applied to the roller can be increased, whereby the roller can be quickly separated. Therefore, the diameter of the roller is preferably 4 mm or more (20 mm or less). In the one-way clutch, the outer diameter of the outer ring and the inner diameter of the inner ring are determined by a device (for example, a pulley unit) in which the one-way clutch is used, and the upper limit of the roller diameter is the outer diameter of the outer ring (for example, the pulley outer diameter). And the inner diameter of the inner ring (for example, the outer diameter of the rotating shaft). The number of rollers is substantially determined by determining the diameter of the rollers. In order to make the diameter of the rollers 4 mm or more, the number of rollers is preferably 10 or less (4 or more). The wedge angle of the wedge-shaped space (the angle formed by the tangent at the contact position between the roller and the inner ring and the tangent at the contact position of the outer ring when engaged) is used to achieve both meshability and high permissible torque. Is preferably 4 to 9 °, and more preferably 5 to 7 ° in order to obtain excellent low-temperature meshability. The urging force of the urging member at the set position (the stop position of the roller when the inner and outer rings are not rotating) is preferably 1N or more. If the urging force is increased, the roller is less likely to be detached. Is done. The urging force of the urging member at the set position is more preferably 1.5 to 3N.
付勢部材の付勢力については、従来、噛み合い時にころを噛み合い位置に移動させるのに必要な付勢力>(ころ自重+ころ慣性力+ころ振動荷重)、および離脱したころがセット位置に戻るために必要な付勢力>ころ自重の関係があるという考えで設定されていたが、この発明の一方向クラッチにおいては、次のように設計されている。 Regarding the urging force of the urging member, conventionally, the urging force required to move the roller to the meshing position during meshing> (roller weight + roller inertial force + roller vibration load) and the separated roller returns to the set position. However, the one-way clutch of the present invention is designed as follows.
噛み合い時にころを噛み合い位置に移動させるのに必要な付勢力>(ころ自重+ころ慣性力+ころ振動荷重+グリース粘性力)、および離脱したころがセット位置に戻るために必要な付勢力>(ころ自重+グリース粘性力+凝着力(ころがカム面に貼り付く力))の関係があり、セット位置での付勢部材の付勢力は、これらの2つの式のうちの大きい方よりも若干大きい値とされる。したがって、従来の考え方に基づいたセット位置での付勢部材の付勢力よりもグリース粘性力分だけ大きくなるか、凝着力が相対的に大きい場合には、これよりも(凝着力−ころ慣性力−ころ振動荷重)分だけさらに大きくなることになる。 Energizing force necessary to move the roller to the meshing position during meshing> (roller weight + roller inertial force + roller vibration load + grease viscosity force) and energizing force necessary for the separated roller to return to the set position> ( There is a relationship of roller self-weight + grease viscosity force + adhesion force (force that the roller sticks to the cam surface), and the biasing force of the biasing member at the set position is slightly larger than the larger of these two formulas Great value. Therefore, when the grease viscous force is larger than the biasing force of the biasing member at the set position based on the conventional concept, or when the adhesion force is relatively large, (the adhesion force minus the roller inertia force) -Roller vibration load) will be further increased.
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もの(外輪カム式)とされる。 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 the narrow space) and a cage for positioning the rollers in the wedge-shaped space (outer ring cam type).
この一方向クラッチは、例えば、スタータ用(特に、アイドルストップ車の)として使用するのに適しており、また、オルタネータ用として使用することもできる。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、上記の条件とすることで、噛み合い性と高許容トルク性とが両立するとともに、噛み合い滑りや遅れを解消することができる。 This one-way clutch is suitable for use as, for example, a starter (particularly for an idle stop vehicle), and can also be used as an alternator. 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 state time is short and low speed rotation. However, for any use, the above conditions make it possible to achieve both meshability and high permissible torque. At the same time, meshing slips and delays can be eliminated.
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、ころの直径が4mm以上、ころの数が10個以下、くさび状空間のくさび角が4〜9°とされているので、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、セット位置での付勢部材の付勢力が1N以上とされているので、噛み合い滑りや遅れを解消することができる。 According to the one-way clutch of the present invention, the roller diameter is 4 mm or more, the number of rollers is 10 or less, and the wedge angle of the wedge-shaped space is 4 to 9 °, so that the meshing property and the high allowable torque property are high. Furthermore, since the urging force of the urging member at the set position is 1 N or more, the meshing slip and the delay can be eliminated.
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および図2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 and 2 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、転動体がころ(6a)のころ軸受(6)および転動体が玉(7a)の玉軸受(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). Between them, a roller bearing (6) whose rolling element is a roller (6a) and a ball bearing (7) whose rolling element is a ball (7a) are provided with a one-way clutch (5) interposed therebetween. 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くさび状空間(12)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(13)と、ころ(13)を噛み込み方向(くさび状空間(12)の狭い側)に付勢する付勢部材としてのコイルばね(14)と、ころ(13)をくさび状空間(12)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) and the pulley (4) are arranged in the wedge-shaped space (12) formed, and the hollow shaft (3) and the pulley (4) rotate relative to each other in one direction (locking direction). Between the roller (13) as a plurality of biting members that release the bite when rotated relative to each other in the other direction (free direction) and the roller (13) in the biting direction (wedge-shaped space (12 A coil spring (14) as an urging member for urging to the narrow side) and a cage (15) for positioning the roller (13) in the wedge-shaped space (12).
カム面(11)は、軸心を挟んで対向するカムの各面(11a)が周方向に複数組(この実施形態では3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。これにより、プーリ(4)の外径を抑えながら、ころ(13)のP.C.Dを大きくすることができ、ころ(13)に働く遠心力が大きいものとなっている。カム面(11)のくさび状空間(12)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(13)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 (three in this embodiment) of cam surfaces (11a) facing each other across the shaft center in the circumferential direction. 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. As a result, while the outer diameter of the pulley (4) is suppressed, the P.P. C. D can be increased, and the centrifugal force acting on the roller (13) is large. A concave surface portion (16) for stopping the roller (13) receiving a centrifugal force with a circular cross section is provided at the end of the cam surface (11) on the wide side of the wedge-shaped space (12).
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(13)およびコイルばね(14)を収納するポケットを有しており、保持器(15)のポケットには、コイルばね(14)を位置決めするばね受け凹所(17)が設けられている。 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 for housing the roller (13) and the coil spring (14), and the pocket of the cage (15) has a spring receiving recess ( 17) is provided.
保持器(15)のポケットのばね受け凹所(17)側には、グリスが封入されており、このグリスは、噛み合い性能(特に低温噛み合い性能)に優れたグリース、例えば、基油がエステル系で基油動粘度90mm2/s−40℃以上でありかつ増ちょう剤がウレア系のグリースとされている。 Grease is enclosed in the spring receiving recess (17) side of the pocket of the cage (15), and this grease has excellent meshing performance (particularly low-temperature meshing performance), for example, base oil is ester-based. The base oil kinematic viscosity is 90 mm 2 / s-40 ° C. or higher, and the thickener is urea grease.
上記の一方向クラッチ(5)において、ころ(13)の直径が4mm以上(例えば9mm)、ころ(13)の数が10個以下(例えば6個)、くさび状空間(12)のくさび角(噛み込み状態になったときのころ(13)と内輪(3)の接触位置における接線ところ(13)と外輪(4)の接触位置における接線とがなす角であり、小さいほど噛み合い性が高い。)が4〜9°(例えば6.5°)、セット位置(内外輪非回転時の停止位置)にあるころ(13)に作用するコイルばね(14)の付勢力が1N以上(好ましくは1.5N〜3N)とされている。 In the one-way clutch (5), the diameter of the roller (13) is 4 mm or more (for example, 9 mm), the number of rollers (13) is 10 or less (for example, 6), and the wedge angle of the wedge-shaped space (12) ( The angle formed by the tangent point (13) at the contact position between the roller (13) and the inner ring (3) and the tangent line at the contact position of the outer ring (4) when in the biting state. ) Is 4-9 ° (for example, 6.5 °), and the biasing force of the coil spring (14) acting on the roller (13) in the set position (stop position when the inner and outer rings are not rotating) is 1 N or more (preferably 1 .5N-3N).
コイルばね(14)の付勢力については、以下の2つの式を考慮して設計されている。 The urging force of the coil spring (14) is designed in consideration of the following two expressions.
噛み合い時にころを噛み合い位置に移動させるのに必要な付勢力>(ころ自重+ころ慣性力+ころ振動荷重+グリース粘性力)…(1)
離脱したころがセット位置に戻るために必要な付勢力>(ころ自重+グリース粘性力+凝着力)…(2)
ころの質量をm、加速度をa、角加速度をα、ころのPCDをrとして、ころ自重:mg、ころ慣性力:mαr、ころ振動荷重:maで表される。グリース粘性力は、グリースのちょう度と相関があり、この実施形態のグリースでは、その粘性力は1.7N程度となる。(ころ自重+ころ慣性力+ころ振動荷重)は、それほど大きくないので、これを無視すると、式(1)からは、噛み合い時にころ(13)を噛み合い位置に移動させるのに必要な付勢力は、少なくともグリース粘性力より大きいことという条件が得られる。凝着力は、ころ(13)がカム面(11)の凹面部(16)に貼り付く力であり、グリースの種類、ころ(13)とカム面(11)との接触面積、雰囲気温度などと相関があり、予め求めておくことができる。凝着力は、例えば、−30℃では、1.0N程度である。ころ自重を無視すると、式(2)からは、噛み合い時にころ(13)を噛み合い位置に移動させるのに必要な付勢力は、少なくともグリース粘性力と凝着力との和より大きいことという条件が得られる。
Energizing force required to move the roller to the meshing position during meshing> (roller weight + roller inertial force + roller vibration load + grease viscous force) (1)
Energizing force required for the separated roller to return to the set position>(roller's own weight + grease viscosity force + adhesion force) (2)
The mass of the roller is m, the acceleration is a, the angular acceleration is α, the roller PCD is r, and the roller weight is expressed in mg, the roller inertia force is mαr, and the roller vibration load is ma. The grease viscous force has a correlation with the consistency of grease, and in the grease of this embodiment, the viscous force is about 1.7 N. (Roller self-weight + Roller inertial force + Roller vibration load) is not so large. If this is ignored, from formula (1), the biasing force required to move the roller (13) to the meshing position during meshing is The condition that at least the grease viscosity is greater is obtained. Adhesion force is the force that the roller (13) sticks to the concave surface part (16) of the cam surface (11) .The type of grease, contact area between the roller (13) and cam surface (11), ambient temperature There is a correlation and can be obtained in advance. The adhesion force is, for example, about 1.0 N at −30 ° C. If the weight of the roller is ignored, Equation (2) shows that the biasing force required to move the roller (13) to the meshing position during meshing is at least greater than the sum of the grease viscous force and the adhesion force. It is done.
実際のセット位置でのコイルばねの付勢力は、詳細な解析を行って式(1)および式(2)から求めた値のうちの大きい方よりも若干大きい値とされる。 The biasing force of the coil spring at the actual set position is set to a value that is slightly larger than the larger one of the values obtained from the equations (1) and (2) through detailed analysis.
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に好適に使用される。この場合、一方向クラッチ(5)は、次のように動作する。 The pulley unit with a one-way clutch (1) is preferably used for a belt drive starter. In this case, 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(12)の狭い側にころ(13)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)。この際、ころ(13)の直径が4mm以上でくさび状空間(12)のくさび角が4〜9°とされているので、低温であっても優れた噛み合い性を示す。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(13)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(13)は、くさび状空間(12)の広い側にある凹面部(16)で受け止められて、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。この後、エンジンを停止して再度始動する場合、ころ(13)は、くさび状空間(12)の狭い側に位置している必要がある。しかしながら、くさび状空間(12)の広い側にある凹面部(16)と接触しているころ(13)は、接触面での凝着力およびグリースの粘性力によって、凹面部(16)から離れない可能性があり、特に、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、噛み合い滑りや遅れが懸念される。これに対し、セット位置でのコイルばね(14)の付勢力が1N以上とされていることにより、エンジン停止時に、ころ(13)は、くさび状空間(12)の狭い側に確実に位置させられ、噛み合い滑りや遅れが生じることが防止される。 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 roller (13) is engaged with the narrow side of the wedge-shaped space (12) of the one-way clutch (5) to drive. The force is transmitted, and the hollow shaft (3) and the pulley (4) of the one-way clutch (5) rotate together (locked state). At this time, since the diameter of the roller (13) is 4 mm or more and the wedge angle of the wedge-shaped space (12) is 4 to 9 °, excellent engagement is exhibited even at a low temperature. The pulley (4) is connected to the crankshaft via a belt, and the engine is started by the rotation of the pulley (4). When the engine starts, the starter stops and the pulley (4) continues to rotate counterclockwise. As a result, the engagement of the roller (13) is released, and the state where only the pulley (4) rotates continues, and the roller (13) is on the wide side of the wedge-shaped space (12) when the engine rotates at high speed. It is received by the concave surface portion (16) and is brought into a non-contact state with the hollow shaft (3) (free state). Thus, when the pulley (4) reaches a predetermined rotational speed or higher, only the pulley (4) rotates, and energy loss due to rotation of a portion that does not contribute to driving of the engine can be suppressed. Thereafter, when the engine is stopped and restarted, the roller (13) needs to be positioned on the narrow side of the wedge-shaped space (12). However, the roller (13) in contact with the concave surface portion (16) on the wide side of the wedge-shaped space (12) does not leave the concave surface portion (16) due to the adhesive force on the contact surface and the viscous force of grease. There is a possibility, and in particular, there are concerns about meshing slip and delay under conditions where the starter is repeatedly turned on and off, such as in an idle stop vehicle. On the other hand, since the urging force of the coil spring (14) at the set position is 1 N or more, the roller (13) is surely positioned on the narrow side of the wedge-shaped space (12) when the engine is stopped. This prevents mesh slippage and delay.
なお、上記実施形態においては、一方向クラッチ(5)の外輪がプーリ(4)と一体とされ、同内輪が中空軸(3)と一体とされているが、一方向クラッチ(5)の外輪をプーリ(4)とは別体の部材としてもよく、同内輪を中空軸(3)とは別体の部材としてもよい。また、ころ(13)を付勢する手段として、コイルばね(14)を示したが、コイルばね(14)に代えて板ばね等を用いることも可能である。 In the above embodiment, the outer ring of the one-way clutch (5) is integrated with the pulley (4), and the inner ring is integrated with the hollow shaft (3). May be a separate member from the pulley (4), and the inner ring may be a separate member from the hollow shaft (3). Further, although the coil spring (14) is shown as means for biasing the roller (13), a plate spring or the like can be used instead of the coil spring (14).
(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
(12) くさび状空間
(13) ころ
(14) 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
(12) Wedge-shaped space
(13) Roll
(14) Coil spring (biasing member)
(15) Cage
Claims (2)
ころの直径が4mm以上、ころの数が10個以下、くさび状空間のくさび角が4〜9°、セット位置での付勢部材の付勢力が1N以上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,
The diameter of the roller is 4 mm or more, the number of rollers is 10 or less, the wedge angle of the wedge-shaped space is 4 to 9 °, and the urging force of the urging member at the set position is 1 N or more. Direction clutch.
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