JP2006234002A - 一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 ポケット隙間を大きくすることなく、ころの係合不良を防止し、信頼性の高い一方向クラッチを提供する。
【解決手段】 一方向クラッチ１０の保持器２１は、円周方向に亘って複数のランプ面１８が形成される内輪１５と外輪１６の一方に、所定の範囲で相対回転可能に案内される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、一方向クラッチに関し、より詳細には、自動車用補機であるオルタネータ、コンプレッサや、自動車始動装置を構成するスタータモータ等の回転軸の端部に固定して使用されるプーリ装置に内蔵される一方向クラッチに関する。

従来、オルタネータ等の補機を駆動する為のプーリ装置には、エンジンの回転角速度変動や走行時の加減速等の影響によるベルト保護のため、一方向クラッチが使用されている（例えば、特許文献１参照。）。例えば、図７に示されるように、上記プーリ装置に内蔵される一方向クラッチ１００は、ランプ面１０１ａを有する内輪１０１の外周面と外輪１０２の内周面１０２ａとの間に形成される楔空間にころ１０３を配置し、内外輪１０１，１０２の相対的な回転によってころ１０３を係脱することで、駆動源からの動力の伝達・遮断を行っている。

ころ１０３は、保持器１０４に設けられた複数のポケット１０５にそれぞれ収容され、保持器１０４に支持されたばね１０６によって、楔空間の幅の狭い方向、即ちロック方向へ弾性的に押圧されている。また、ばね１０６を支持する保持器１０４は、軸方向両側に設けられた一対の円環部の内周面に、ランプ面１０１ａの軸方向両端部と係合する凸部１０７を形成し、内輪１０１と相対回転不能に固定されている。

また、図８に示されるように、特許文献１に記載の一方向クラッチ２００は、ランプ面２０１ａを有する内輪２０１と外輪２０２の内周面との間に形成される楔空間にころ２０３を配置し、保持器２０４に支持されるばね２０５によってころ２０３をロック方向に押圧している。また、この保持器２０４は、径方向突起２０６を有し、ランプ面２０１ａと別に、隣接するランプ面２０１ａ間に形成される軸方向溝２０１ｂと係合させることで、内輪２０１と相対回転不能に固定されている。
特開平８−２１９１８３号公報

ところで、図７に示される一方向クラッチ１００がトルクを伝達する際、ころ１０３と軌道面１０１ａ，１０２ａは弾性変形するため、ころ１０３は楔空間の狭部へ前進するが、保持器１０４のポケット１０５に十分な隙間が確保されていないと、一点鎖線で示すように、ころ１０３’が保持器１０４と干渉してころ１０３’の噛み込みが妨げられ、係合不良が発生する可能性がある。

このため、保持器１０４のポケット隙間を大きくしてころ１０３との干渉を回避することが考えられるが、保持器１０４の肉厚を減少することは保持器１０４の強度が低下してしまうため限界があり、また、ころ１０３の数を減少することはトルク容量が低下してしまう。これは、保持器２０４が内輪２０１に相対回転不能に固定されている特許文献１に記載の一方向クラッチ２００においても、同様である。

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、ポケット隙間を大きくすることなく、ころの係合不良を防止し、信頼性の高い一方向クラッチを提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 内側部材と、該内側部材の周囲に該内側部材と同芯に配置される外側部材と、前記内側部材の外周面と前記外側部材の内周面との間に配置される複数のころと、該ころを個々に収容するポケットを有する保持器と、前記ころをロック方向に弾性的に押圧するための弾性部材とを備え、前記内側部材と前記外側部材の一方には、円周方向に亘って複数のランプ面が形成される一方向クラッチであって、
前記保持器は、前記内側部材と前記外側部材の前記一方に、所定の範囲で相対回転可能に案内されることを特徴とする一方向クラッチ。
（２） 前記保持器は、前記内側部材と前記外側部材の前記一方に、少なくとも円周方向に微小隙間を持って案内される案内部材を有することを特徴とする(１)に記載の一方向クラッチ。
（３） 前記微小隙間は、０．１〜１．５ｍｍであることを特徴とする(２)に記載の一方向クラッチ。

本発明によれば、保持器は、ランプ面が形成される内側部材と外側部材の一方と、所定の範囲で相対回転可能に案内されるので、ポケット隙間を大きくすることなく、ころの係合不良を防止し、信頼性の高い一方向クラッチを提供する。

以下、本発明の各実施形態に係る一方向クラッチについて図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、一方向クラッチが組み込まれた一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図である。図１に示すように、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０は、オルタネータ等の補機の回転軸（図示せず）に螺合して固定自在なスリーブ１１と、スリーブ１１の径方向外側にスリーブ１１と同芯に配設され、外周面にベルト溝１２ａが形成されたプーリ１２とを備えている。ベルト溝１２ａには、エンジンのクランク軸に固定された駆動プーリ（図示せず）に懸架された駆動ベルト（図示せず）が掛け渡されている。

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

図１及び図２に示されるように、一方向クラッチ１３は、スリーブ１１の外周面に圧入固定され、回転軸と共に回転する内側部材である内輪１５と、プーリ１２の内周面に圧入固定されると共に、内輪１５の周囲に内輪１５と同芯に配置された筒状の外側部材である外輪１６と、内輪１５の外周面と外輪１６の内周面との間に回動自在に配置される複数のころ１７とを有する。内輪１５の外周面は、円周方向において等間隔に形成された複数のランプ部１８を有するカム面をなしており、各ころ１７は、外輪１６の円筒面１９と各ランプ部１８との間に形成された各楔空間２０にそれぞれ配置される。

また、一方向クラッチ１３は、各ころ１７を個別に収容する複数のポケットを有する保持器２１と、各ころ１７を楔作用を発揮する方向、即ちロック方向に弾性的に押圧する複数のばね２２とを有する。

図３に示すように、保持器２１は、一対の円環部２３と、一対の円環部２３を連結するころ１７と同数の複数の橋部２４を備えており、一対の円環部２３と互いに隣接する橋部２４とでころ１７を収容する各ポケットを構成する。一対の円環部２３の内側面側で、各橋部２４の軸方向中間部及び軸方向両端部には、各橋部２４の外周面から径方向外方に突出する中央柱部２５及び両端柱部２６が形成されており、中央柱部２６と両端柱部２７とでばね２２を挟持する。さらに、両端柱部２６の上端部には、遠心力によるばね２２の抜けを防止する抜け止め部２７が形成されている。

また、一対の円環部２３の内周面には、径方向内方に突出する案内部材である円弧状の凸部２８が円周方向に等間隔に形成されており、径方向における凸部２８の高さは、内輪１５の外周面からのランプ面１８の最大深さより小さく設定されている。このため、凸部２８はランプ面１８の軸方向両端部に円周方向に微小隙間ｇを持って案内されるので、保持器２１が内輪１５に対して所定の範囲（所定の移動量ｌ）で相対回転を許容される。よって、ころ１７が保持器２１に干渉しても、保持器２１が内輪１５に対して移動してころ１７が大きな荷重を受けないため、ころ１７の係合不良の発生を防止することができる。

また、保持器２１の内輪１５に対する所定の移動量ｌ、即ち、微小隙間ｇは、０．１〜１．５ｍｍであることが好ましく、０．４〜１．５ｍｍであることがより好ましい。これは、ころ１７の前進量が伝達するトルクに依存し、最大３０Ｎｍのトルクを伝達する一方向クラッチ１３では、０．１ｍｍ以上である。更に、内外輪１５，１６の製造によるばらつきや、内外輪１５，１６の偏心によるころ１７のセット位置のばらつきを考慮すると、ころ１７のピッチ円上での保持器２１と内輪１５との周方向変位（微小隙間ｇ）が０．１〜１．５ｍｍ、より好ましくは、０．４〜１．５ｍｍあればこれらのばらつきを許容でき、確実に係合不良の発生を防止することができる。

このように構成された一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０は、プーリ１２の回転角速度が回転軸の回転角速度より速い場合、即ち、外輪１６が内輪１５に対して所定の方向に相対回転する傾向となる場合には、ころ１７は外輪１６の内周面から受ける力とばね２２のばね力とに基づき、ランプ面１８が浅くなった側、即ち、楔空間２０の幅の狭い側でくさび状に食い込み、外輪１６と内輪１５との間で各ころ１７が係合する。これにより、プーリ１２とスリーブ１１とが相対回転不能（ロック状態）となり、エンジンの回転力が回転軸に伝達される。

ここで、内外輪１５，１６の製造によるばらつきや、内外輪１５，１６の偏心によるころ１７のセット位置のばらつきにより、ころ１７が保持器２１に干渉した場合であっても、保持器２１が内輪１５に対して相対回転し、ころ１７は大きな荷重を受けず、係合不良の発生を防止することができる。

一方、プーリ１２の回転角速度が回転軸の回転角速度より遅い場合には、ころ１７は外輪１６の内周面から受ける力に基づき、ばね２２のばね力に抗して、ランプ面１８が深くなった側、即ち、楔空間２０の幅の広い側に変位し、ころ１７の係合が解除されて、プーリ１２とスリーブ１１との相対回転が自在（オーバーラン状態）となる。

従って、本実施形態の一方向クラッチ１３では、保持器２１は、ランプ面１８が形成される内輪１５と、所定の範囲で相対回転可能に案内されるので、ポケット隙間を大きくすることなく、ころ１７の係合不良を防止し、信頼性の高い一方向クラッチを提供することができる。

なお、本実施形態の凸部の形状は、円弧状に限らず、保持器２１が内輪１５に対して所定の範囲で相対回転を許容するものであればよい。例えば、本実施形態の第１変形例として、図４に示すように、保持器２１は、ランプ面１８と略平行な面を持った三角形状の凸部２８ａを有するものであってもよく、凸部は非対称な形状であってもよい。このような凸部２８ａにおいても、径方向における凸部２８ａの最大高さは、内輪１５の外周面からのランプ面１８の最大深さより小さく設定される。

（第２実施形態）
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態は、一方向クラッチの内輪及び保持器の形状が第１実施形態と異なるのみであり、その他の部分については第１実施形態のものと同等であり、説明を省略或いは簡略化する。

図５に示されるように、一方向クラッチ３０の内輪３１は、第１実施形態同様、その外周面に円周方向に所定の間隔で複数のランプ面３２を有している。そして、ランプ面３２の最深側の端部には、内輪３１の外周面と同じ曲率を持った案内面３３が連続して形成されている。

また、保持器３４は、第１実施形態同様、一対の円環部２３、橋部２４、中央柱部２５、両端柱部２６、及び抜け止め部２７を有する。そして、保持器３４の一対の円環部２３の内周面には、ランプ面３２の最深側の端部における内輪３１の外周面からの深さと略同一の高さを持った案内部材である円弧状の凸部２８ｂが形成されている。凸部２８ｂは、ランプ面３２と連続する案内面３３の軸方向両端部に移動可能に係止されており、案内面３３上を円周方向に微小隙間ｇを持って案内されることで、保持器３４が内輪３１に対して所定の範囲（所定の移動量ｌ）で相対回転を許容される。よって、第１実施形態同様、ころ１７が保持器３４に干渉しても、保持器３４が内輪１５に対して移動、即ち、凸部２８ｂが案内面３３上を移動してころ１７が大きな荷重を受けないため、係合不良の発生を防止することができる。
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。

（第３実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第３実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態は、一方向クラッチの内輪及び保持器の形状が第１実施形態と異なるのみであり、その他の部分については第１実施形態のものと同等であり、説明を省略或いは簡略化する。

図６に示されるように、一方向クラッチ４０の内輪４１は、第１実施形態同様、その外周面に円周方向に所定の間隔で複数のランプ面１８を有している。また、円周方向において隣接するランプ面１８間には、保持器の軸方向に延びて、内輪４１の外周面と同じ曲率中心を持った案内面４２を有する案内部４３が形成されている。

また、保持器４４は、第１実施形態同様、一対の円環部２３、橋部２４、中央柱部２５、両端柱部２６、及び抜け止め部２７を有する。そして、橋部２４の下方に、軸方向に延びて、案内面４２の深さと略同一の高さを持った案内部材である円弧状の凸部２８ｃが形成されている。凸部２８ｃは、案内面４２に移動可能に係止され、案内部４３上を円周方向に微小隙間ｇを持って案内されることで、保持器４４が内輪４１に対して所定の範囲で相対回転を許容される。よって、第１実施形態同様、ころ１７が保持器４４に干渉しても、保持器４４が内輪１５に対して移動、即ち、凸部２８ｃが案内面４３上を移動してころ１７が大きな荷重を受けないため、係合不良の発生を防止することができる。
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。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
本実施形態の保持器は、ばねを中央柱部と両端柱部とで案内する形状としたが、これに限定されず、ばねを保持するものであればいずれの形状であってもよく、特許文献１に記載の保持形状であってもよい。

本実施形態では、外輪の内周面を円筒面、内輪の外周面をカム面としたが、外輪の内周面をカム面、内輪の外周面を円筒面とする構成であっても良い。この場合には、保持器はカム面が形成される外輪と所定の範囲で相対回転を許容するように構成され、案内部材は、外輪と少なくとも円周方向に微小隙間を持って案内される。

本実施形態では、一方向クラッチの内輪を内側部材、一方向クラッチの外輪を外側部材としたが、内輪が一体に形成されたスリーブを内側部材、或いは外輪が一体に形成されたプーリを外側部材としても良い。
本実施形態では、クラッチ内蔵型プーリ装置はオルタネータの回転軸と従動プーリ間に装着されたが、スタータのプーリと回転軸間に装着されてもよく、この場合には、内輪が外輪に対して所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、内輪と外輪との間で回転力の伝達が自在となる。

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る。 図１の一方向クラッチの断面図である。 図１の一方向クラッチの保持器とばねを示す斜視図である。 本発明の第１実施形態の第１変形例である一方向クラッチの断面図である。 本発明の第２実施形態である一方向クラッチの断面図である。 本発明の第３実施形態である一方向クラッチの断面図である。 従来の一方向クラッチの断面図である。 従来の他の一方向クラッチの断面図である。

符号の説明

１０ クラッチ内蔵型プーリ装置
１１ スリーブ
１２ プーリ
１３ ，３０，４０ 一方向クラッチ
１４ サポート軸受
１５，３１，４１ 内輪
１６ 外輪
１７ ころ
１８，３２ ランプ面
１９ 円筒面
２１，３４，４４ 保持器
２２ ばね
２８，２８ａ，２８ｂ，２８ｃ 凸部（案内部材）
３３，４２ 案内面

Claims (3)

1. 内側部材と、該内側部材の周囲に該内側部材と同芯に配置される外側部材と、前記内側部材の外周面と前記外側部材の内周面との間に配置される複数のころと、該ころを個々に収容するポケットを有する保持器と、前記ころをロック方向に弾性的に押圧するための弾性部材とを備え、前記内側部材と前記外側部材の一方には、円周方向に亘って複数のランプ面が形成される一方向クラッチであって、
   前記保持器は、前記内側部材と前記外側部材の前記一方に、所定の範囲で相対回転可能に案内されることを特徴とする一方向クラッチ。
2. 前記保持器は、前記内側部材と前記外側部材の前記一方に、少なくとも円周方向に微小隙間を持って案内される案内部材を有することを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
3. 前記微小隙間は、０．１〜１．５ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載の一方向クラッチ。

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