JP2006322596A - 軸受複合一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】内輪外周と外輪内周間にスプラグと保持器を組み込み、上記内輪外周と上記外輪内周に円筒状の係合面を形成した一方向クラッチ機構を備え、この一方向クラッチ機構のアキシャル方向両側に上記内輪と上記外輪を支持する一対の転がり軸受を設け、一方の転がり軸受の転動体保持器と上記一方向クラッチ機構の上記保持器とを一体とした軸受複合一方向クラッチにおいて、製造コストを比較的減少させる。
【解決手段】第１転がり軸受２０を円筒ころ軸受、第２転がり軸受３０を玉軸受とし、第１転がり軸受２０の軌道面２２ａ、２２ｂを内輪２の外周と外輪３の内周に形成し、第２転がり軸受３０の転動体保持器３４と一方向クラッチ機構１０の保持器５とを一体とし、係合面６ａ、６ｂおよび軌道面２２ａ、２２ｂの径寸を同一として内外輪２、３に一連で形成し、第１転がり軸受２０の転動体保持器２３をアキシャル方向に位置決めした。
【選択図】図１

Description

この発明は、内輪と外輪との間にスプラグを組込み、そのスプラグの変位によって外輪と内輪の相互間で回転トルクの伝達と遮断とを行うようにした、スプラグタイプの一方向クラッチ機構を備えた軸受複合一方向クラッチに関する。

一般に、内燃機関においては、エンジンのクランクシャフトの回転をベルト伝動装置によりオルタネータ等のエンジン補機の回転軸に伝達して、エンジン補機を駆動するようにしている。

上記のようなエンジン補機の駆動装置においては、エンジンが急減速した場合、エンジン補機の回転軸に取付けられたプーリも同様に急減速しようとする。しかし、エンジン補機がオルタネータの場合、そのオルタネータの回転軸は慣性力が大きいため、その回転軸上に取付けられたプーリは一定の速度で回り続けようとし、クランクシャフト上のプーリとオルタネータの回転軸上のプーリ間に大きな回転速度差が生じ、ベルトの張力が増加して破損し易くなる。

また、クランクシャフトは１回転中において角速度が変動しており、その角速度変動に起因してエンジン補機の回転軸上におけるプーリとベルトの間で滑りが生じ、その滑りによってベルトが摩耗し、耐久性が低下することになる。

そのような不都合を解消するため、エンジン補機の回転軸とプーリとの間に一方向クラッチを組み込み、前記プーリの回転速度が回転軸の回転速度より低下した場合に、一方向クラッチのロック解除によってプーリをフリー回転させ、ベルトの張力増加を防止すると共に、プーリとベルトの相互間における滑りを防止するようにしている。

このような目的に好適な一方向クラッチとしては、図６に示す軸受複合一方向クラッチ６０がある（特許文献１参照）。

軸受複合一方向クラッチ６０は、プーリＰとエンジン補機の回転軸との間に取付けられる一方向クラッチ機構６１を備え、この一方向クラッチ機構６１のアキシャル方向両側に一対の玉軸受６２、６３が設けられたものである。

一方向クラッチ機構６１は、回転軸に取り付けられる内輪６４と、プーリＰの内周面に圧入される外輪６５と、内輪６４と外輪６５との間に組み込まれた保持器６６と、保持器６６のポケット６７内に保持されたスプラグ６８とを有する。一対の玉軸受６２、６３は、内輪６４と外輪６５とを相対回転可能に支持している。一方の玉軸受６２の転動体保持器６２ａは、一方向クラッチ機構６１の保持器６６と一体化されている。

外輪６５は、自動車エンジンのクランク軸のトルクがＶリブドベルトおよびプーリＰを介して入力されることにより回転する。この時、外輪６５の相対回転方向は、入力トルクの微小角速度変動により切り換わることとなる。つまり、外輪６５は、微小角速度変動における角速度増加時にはロック方向に相対回転する一方、角速度減少時にはフリー方向に相対回転する。そして、スプラグ６８は、外輪６５のロック方向の相対回転時には、その相対回転により内外輪６４、６５間に食い込む方向に傾動して内外輪６４、６５間のトルク伝達を行う。一方、外輪６５のフリー方向の相対回転時には、その相対回転により上記食い込み方向とは逆の方向に傾動して上記トルク伝達を遮断する。

上記外輪６５のフリー方向の相対回転時には、スプラグ６８と内外輪６４、６５との間にそれぞれトルク抵抗が生じる。その際、外輪６５との間のトルク抵抗よりも内輪６４との間のトルク抵抗の方が低いことから、実際には、スプラグ６８は内輪６４に対してのみ摺動しようとする。つまり、スプラグ６８は、内輪６４に対し、外輪６５の相対回転速度と略同じ速度で公転移動しようとする。

このとき、一方の玉軸受６２の転動体保持器６２ａは、鋼球６２ｂの転動に伴い、外輪６５と同じ相対回転方向にこの外輪６５よりも遅い相対回転速度で回転している。このため、転動体保持器６２ａと一体化された一方向クラッチ機構６１側の保持器６６は、外輪６５よりも遅い相対回転速度で回転するようになる。したがって、スプラグ６８は、転動体保持器６２ａおよび保持器６６により外輪６５に対し相対回転速度の低下する方向に強制的に公転移動させられる。その結果、スプラグ６８は外輪６５に対しても摺動する一方、スプラグ６８の内輪６４に対する摺動速度が低下する。つまり、スプラグ６８の摩耗は、内外輪６４、６５の両方に対する摺動によることとなる。

したがって、軸受複合一方向クラッチ６０は、スプラグ６８の内輪６４側の極端な偏摩耗が防止されるので、一方向クラッチ機構６１の耐久性を向上させることができる。

特開２００１−１８７９３１号公報

しかしながら、軸受複合一方向クラッチ６０は、高速条件下での安定動作を特に考慮し、一対の玉軸受６２、６３が設けられているが、各玉軸受６２、６３の内外輪はそれぞれ独立部材から構成されている。このため、軸受複合一方向クラッチ６０は、一対の玉軸受６２、６３の設置に伴い、部品点数、組立工数が増大しており、製造コストの点で改良の余地があった。

そこで、この発明の目的は、上記のような問題に鑑み、内輪外周と外輪内周間にスプラグと保持器を組み込み、上記内輪外周と上記外輪内周に円筒状の係合面を形成した一方向クラッチ機構を備え、この一方向クラッチ機構のアキシャル方向両側に上記内輪と上記外輪を支持する一対の転がり軸受を設け、一方の転がり軸受の転動体保持器と上記一方向クラッチ機構の上記保持器とを一体とした軸受複合一方向クラッチにおいて、製造コストを比較的減少させることが可能な軸受複合一方向クラッチを提供することにある。

上記の目的を達成するため、この発明は、上記一対の転がり軸受を、円筒状の軌道面を有する第１転がり軸受とラジアル荷重およびアキシャル荷重を支持可能な第２転がり軸受とから構成し、上記第１転がり軸受の上記軌道面を、上記内輪外周と上記外輪内周に形成したことを特徴とする。なお、スプラグは、スプラグタイプの意味であり、繭形のものに限定されない。

この発明の構成によれば、上記一対の転がり軸受の一つを、円筒状の軌道面を有する第１転がり軸受としたので、第１転がり軸受の内外輪を、円筒状の係合面が形成される上記内輪と上記外輪と共通化することが可能になる。

そこで、この発明では、上記第１転がり軸受の軌道面を上記内輪外周と上記外輪内周に形成した構成を採用することにより、上記第１転がり軸受の内外輪を省略した。この分、この発明の軸受複合一方向クラッチは、部品点数、組立工数を減少させることができる。

上記構成において、一対の転がり軸受の両方を円筒状の軌道面を有する転がり軸受から構成すると、上記内輪と上記外輪に作用するアキシャル荷重が確実に支持され難くなり、一方向クラッチ機構の動作が不安定になる恐れがある。

そこで、この発明では、上記一対の転がり軸受の残りの一つを、ラジアル荷重およびアキシャル荷重を支持可能な第２転がり軸受から構成することにより、高速条件下でも上記一方向クラッチ機構の安定動作が確保されるように工夫した。

上記背景の技術で説明したように、上記一方の転がり軸受の転動体および転動体保持器は、上記一方向クラッチ機構の保持器を介して上記スプラグを上記外輪に対し相対回転速度の低下する方向に強制的に公転移動させる作用を果たす。このため、上記一方の転がり軸受の転動体および転動体保持器は、上記一方向クラッチ機構側から複雑な反力を受ける。

したがって、この発明の構成においては、上記第２転がり軸受の転動体保持器と上記一方向クラッチ機構の上記保持器とを一体とした構成を採用することが好ましい。

なお、上記第２転がり軸受の軌道面を上記内輪外周と上記外輪の内周に形成することが許されるのであれば、これにより、上記第２転がり軸受の内外輪も省略することができる。

この発明の構成においては、上記係合面および上記軌道面の径寸を同一とし、上記内外輪に一連で形成した構成を採用するとよい。この構成によれば、上記内輪と上記外輪にセンタレス研削を施し、上記係合面および上記軌道面を一連で形成することが可能になる。センタレス研削によれば、製造時間がより短縮され、上記係合面および上記軌道面の研削精度も一様に保たれるので、軸受複合一方向クラッチの製造が容易になる。

また、上記第１転がり軸受が円筒ころ軸受からなり、上記第２転がり軸受が玉軸受からなる構成を採用することが好ましい。円筒ころ軸受は、円筒状の軌道面を有し、かつ、高速条件下での使用に好適である。また、玉軸受は、ラジアル荷重およびアキシャル荷重を支持可能であり、かつ高速条件下での使用に好適である。したがって、この構成によれば、軸受複合一方向クラッチは、従来と遜色のない高速回転下での使用性を有するものとなる。

この発明の構成では、上記第１転がり軸受の軌道面が円筒状なので、高速条件下で、その転動体保持器がアキシャル方向に比較的不安定になり易い。

そこで、この発明の構成においては、上記第１転がり軸受の転動体保持器をアキシャル方向に位置決めした構成を採用することが好ましい。これにより、上記第１転がり軸受の転動体保持器をアキシャル方向に安定させることができる。

好ましくは、上記第１転がり軸受の転動体保持器がその内周に突片部を有し、上記内輪が、その外周に上記突片部が嵌まった状態で上記第１転がり軸受の転動体保持器をアキシャル方向に位置決めする係合溝を外周に有し、上記第１転がり軸受の転動体保持器が上記内輪外周に対しアキシャル方向に嵌合される際、上記突片部が弾性変形した後に弾性回復により上記係合溝に嵌まるようにした構成を採用するとよい。

この構成によれば、上記突片部と上記係合溝により上記第１転がり軸受の転動体保持器がアキシャル方向に位置決めされる。ここで、上記第１転がり軸受の転動体保持器が上記内輪外周に対しアキシャル方向に嵌合される際、上記突片部が、弾性変形した後に弾性回復により上記係合溝に嵌まるようにしたので、上記第１転がり軸受の転動体保持器を一体の環状体部材で構成することができる。なお、上記第１転がり軸受の転動体保持器は、合せ保持器としてもよいが、部品数が増える点で好ましくない。

より好ましくは、上記第１転がり軸受の転動体保持器が、樹脂から形成されている構成を採用するとよい。この構成によれば、上記第１転がり軸受の転動体保持器の一体成形が可能となり、製造時間がより短縮されると共に、上記第１転がり軸受の転動体保持器の上記内輪外周への圧入嵌合時、上記突片部が上記内輪外周を傷つけ難くなり、さらには、上記突片部の弾性も柔軟に設けることができる。

なお、この発明の構成において、上記転がり軸受、上記円筒ころ軸受、上記玉軸受は、転動体の列数、鍔の有無等を特に限定されるものではない。また、上記第１転がり軸受の転動体を鍔付のものとしたり、上記軌道面に肩を設けたりすることにより、若干のアキシャル荷重を支持させることもできる。

以上に述べたように、この発明の軸受複合一方向クラッチは、上記第１転がり軸受の内外輪が省略できる分だけ部品点数、組立工数が減少するため、製造コストを比較的減少させることができる。

以下、この発明の第１実施形態に係る軸受複合一方向クラッチを図面に基づいて説明する。図１は、第１実施形態に係る軸受複合一方向クラッチのアキシャル方向に平行する方向の縦断面を示す。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線の断面を示す。

図１、図２に示すように、この軸受複合一方向クラッチ１は、プーリＰの内周に組み込まれている。プーリＰは、例えば、サーペンタインレイアウトのベルト伝動装置において、クランクシャフトに結合された駆動プーリの回転を伝達するＶリブドベルトが架けられる従動プーリから構成される。

軸受複合一方向クラッチ１は、回転軸に取付けられる内輪２と、その外側に設けられたプーリＰの内周面に圧入される外輪３と、内輪２の外周と外輪３の内周との間に組込まれたスプラグ４と保持器５とを有し、内輪２の外周と外輪３の内周に円筒状の係合面６ａ、６ｂが形成された一方向クラッチ機構１０を備える。

内輪２と外輪３は、回転軸心が同一とされており、内輪２が回転軸と共回りし、外輪３がプーリＰと共回りする状態で相対回転可能とされている。内輪２の外周は、両端部を除いてラジアル方向の径寸が同一となっており、外輪３の内周も同様である。これにより、内輪２の外周と外輪３の内周には、それぞれ相対面し、回転軸心と同一の円筒軸を有する係合面６ａ、係合面６ｂが形成されている。なお、上記内輪２、および上記外輪３には、高炭素鋼を用い、係合面６ａ、係合面６ｂのみ高周波焼入れを施すと、必要部分にだけ焼入れをすることができ、効率的である。

保持器５は、ナイロン等の樹脂により一体に形成されており、スプラグ４を収めるポケット５ａを有する。各ポケット５ａの周方向に対向する２つの内壁面のうち、図２のＡ方向回りの側に位置する内壁面にはそれぞれ弾性部材７が配置されている。弾性部材７は、スプラグ４を図２のＢ方向回り側に位置する内壁面に向けて押し付けるようになっている。

スプラグ４は、両端に円弧状のカム面４ａ、４ｂを有し、弾性部材７により、カム面４ａが内輪２の係合面６ａに係合し、カム面４ｂが外輪３の係合面６ｂに係合する方向に常時付勢されている。この状態から、スプラグ４は、外輪３の相対回転方向に応じて傾動するようになっている。

この一方向クラッチ機構１０のアキシャル方向両側には、内輪２と外輪３を支持する一対の転がり軸受２０、３０が設けられている。一対の転がり軸受２０、３０は、内輪２と外輪３に作用するラジアル荷重およびモーメント荷重を相対回転可能に支持し、一方向クラッチ機構１０に偏荷重が作用することを防止する。

第１転がり軸受２０は、単列の円筒ころ軸受からなる。円筒ころ２１の軌道面２２ａ、２２ｂは、内輪２の外周と外輪３の内周とに円筒状で形成されている。上記のように、内輪２の外周と外輪３の内周が両端部を除いてラジアル方向の径寸が同一となっているので、内輪２側の軌道面２２ａは、回転軸心と同一の円筒軸を有し、上記係合面６ａとラジアル方向に同径の寸法でアキシャル方向に一連で形成されている。一方、外輪３側の軌道面２２ｂも、回転軸心と同一の円筒軸を有し、上記係合面６ｂとラジアル方向に同径の寸法でアキシャル方向に一連で形成されている。これにより、円筒ころ２１は、内外輪２、３の回転軸心と直交する内外輪２、３間の単一平面上に配置されており、転動体保持器２３により一定間隔に保持されるようになっている。

転動体保持器２３は、図３に示すように、ナイロン等の樹脂から一体の環状体として形成されている。転動体保持器２３は、その内周のアキシャル方向一端縁に突片部２４を有する。転動体保持器２３のアキシャル方向一端側面には、突片部２４のラジアル方向外側に切欠き２５が形成されている。

一方、内輪２の外周には、突片部２４の嵌まる係合溝２６が形成されている。この係合溝２６は、突片部２４が係合溝２６に嵌まった状態で、転動体保持器２３をアキシャル方向に位置決めするようになっている。ただし、転動体保持器２３は公転するため、突片部２４と係合溝２６との間には、僅かに隙間が設けられている。

転動体保持器２３の内周は、突片部２４を除いて内輪２の外周よりも僅かに大径とされている。突片部２４は、内輪２の外周のうち、アキシャル方向一端と係合溝２６との間の部分の外径よりも小径とされている。これにより、転動体保持器２３が内輪２の外周に対しアキシャル方向一端側から嵌合される際、突片部２４が、切欠き２５側に後退するように（ラジアル方向外側に）弾性変形し、内輪２の外周上を滑りながら係合溝２６に達すると、弾性回復により係合溝２６に嵌まるようになっている。

なお、突片部２４は、内周全周に亘って形成されているが、突起状に形成することもできる。

第２転がり軸受３０は、単列の深溝玉軸受からなる。軸受内輪３１と軸受外輪３２間には、鋼球３３を保持する転動体保持器３４が組み込まれている。軸受外輪３２と軸受内輪３１に形成された軌道溝３５ａ、３５ｂは、内外輪２、３の回転軸心と直交する内外輪２、３間の単一平面上に配置されており、内輪２と外輪３に作用するラジアル荷重およびアキシャル荷重を支持するようになっている。

軸受内輪３１は、しめしろをもって内輪２の外周に嵌合されており、軸受外輪３２は、プーリＰの内周に圧入嵌合されている。なお、内外輪２、３に適宜軌道溝３５ａ、３５ｂを形成することにより、軸受内外輪３１、３２を省略することもできる。

転動体保持器３４は、一方向クラッチ機構１０の保持器５と一体的に回転可能に連結されている。なお、この軸受複合一方向クラッチ１においては、転動体保持器３４と保持器５とを一体に形成することもできる。

上記の軸受複合一方向クラッチ１において、スプラグ４は、外輪３が内輪２に対してロック方向（図２Ｂ方向回り）に相対回転したとき、その相対回転によりＢ方向回りに傾動し、カム面４ａ、４ｂが内外輪２、３の係合面６ａ、６ｂに食い込み、この状態で内外輪２、３間のトルク伝達を行うようになっている。一方、スプラグ４は、外輪３がフリー方向（図２Ａ方向回り）に相対回転したとき、その相対回転により同図のＡ方向回りに傾動し、カム面４ａが内輪２の係合面６ａに対して相対空転することにより摺動する。このとき、転動体保持器３４と保持器５は一体で回転するため、転動体保持器３４は、鋼球３３の転動に伴い、外輪３と同じ相対回転方向にこの外輪３よりも遅い相対回転速度で回転する。このため、保持器５も、外輪３よりも遅い相対回転速度で回転する。その結果、スプラグ４は、転動体保持器３４および保持器５により外輪３に対し相対回転速度の低下する方向に強制的に公転移動させられるので、カム面４ｂも外輪３の係合面６ｂに対して相対空転することにより摺動し、上記トルク伝達を遮断するようになっている。

上記の軸受複合一方向クラッチ１においては、一方向クラッチ機構１０側の保持器と第１転がり軸受２０側の転動体保持器とが一体に形成された構成を採用することもできる。図４は、この発明の第２の実施形態に係る軸受複合一方向クラッチ４０を示す。以下、軸受複合一方向クラッチ１と同一に考えられる構成は、その説明を省略し、適宜同符号を用いる。

軸受複合一方向クラッチ４０は、上記一方向クラッチ機構１０の保持器５に代えて、スプラグ４を保持するポケット５ａと、円筒ころ２１を保持するころポケット４１とが形成された保持器４２を有し、第２転がり軸受３０の転動体保持器４３を単独化させたものである。

具体的には、保持器４２は、一体樹脂成形品とされており、図５に要部斜視を示すように、ポケット５ａの列と、ころポケット４１の列とがアキシャル方向に間隔をもって並列した構造となっている。なお、保持器４２の内周には、アキシャル方向一端側に突片部２４が形成され、アキシャル方向一端側の側面には、切欠き２５が形成されている。

保持器４２は、外輪３がフリー方向に相対回転したとき、円筒ころ２１の転動に伴い、外輪３と同じ相対回転方向にこの外輪３よりも遅い相対回転速度で回転する。したがって、スプラグ４は、保持器４２により外輪３に対し相対回転速度の低下する方向に強制的に公転移動させられる。

第１実施形態に係る軸受複合一方向クラッチのアキシャル方向に平行する方向の縦断面図 図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図 図１の円筒ころ軸受の転動体保持器の斜視図 第２実施形態に係る軸受複合一方向クラッチのアキシャル方向に平行する方向の縦断面図 図４の一方向クラッチ機構の保持器の斜視図 従来の軸受複合一方向クラッチのアキシャル方向に平行する方向の縦断面図

符号の説明

１、４０、６０ 軸受複合一方向クラッチ
２ 内輪
３ 外輪
４ スプラグ
５、４２ 保持器
６ａ、６ｂ 係合面
１０ 一方向クラッチ機構
２０ 第１転がり軸受
３０ 第２転がり軸受
２１ 円筒ころ
２２ａ、２２ｂ 軌道面
２３、３４、４３ 転動体保持器
２４ 突片部
２５ 切欠き
２６ 係合溝
３１ 軸受内輪
３２ 軸受外輪
３３ 鋼球
３５ａ、３５ｂ 軌道溝
４１ ころポケット

Claims (7)

1. 内輪外周と外輪内周間にスプラグと保持器を組み込み、上記内輪外周と上記外輪内周に円筒状の係合面を形成した一方向クラッチ機構を備え、この一方向クラッチ機構のアキシャル方向両側に上記内輪と上記外輪を支持する一対の転がり軸受を設け、一方の転がり軸受の転動体保持器と上記一方向クラッチ機構の上記保持器とを一体とした軸受複合一方向クラッチにおいて、上記一対の転がり軸受を、円筒状の軌道面を有する第１転がり軸受と、ラジアル荷重およびアキシャル荷重を支持可能な第２転がり軸受とから構成し、上記第１転がり軸受の上記軌道面を、上記内輪外周と上記外輪内周に形成したことを特徴とする軸受複合一方向クラッチ。
2. 上記第２転がり軸受の転動体保持器と上記一方向クラッチ機構の上記保持器とを一体とした請求項１に記載の軸受複合一方向クラッチ。
3. 上記係合面および上記軌道面の径寸を同一とし、上記内外輪に一連で形成した請求項１または２に記載の軸受複合一方向クラッチ。
4. 上記第１転がり軸受が円筒ころ軸受からなり、上記第２転がり軸受が玉軸受からなる請求項１から３のいずれかに記載の軸受複合一方向クラッチ。
5. 上記第１転がり軸受の転動体保持器をアキシャル方向に位置決めした請求項１から４のいずれかに記載の軸受複合一方向クラッチ。
6. 上記第１転がり軸受の転動体保持器がその内周に突片部を有し、上記内輪が、その外周に上記突片部が嵌まった状態で上記第１転がり軸受の転動体保持器をアキシャル方向に位置決めする係合溝を有し、上記第１転がり軸受の転動体保持器が上記内輪外周に対しアキシャル方向に嵌合される際、上記突片部が弾性変形した後に弾性回復により上記係合溝に嵌まるようにした請求項５に記載の軸受複合一方向クラッチ。
7. 上記第１転がり軸受の転動体保持器が、樹脂から形成されている請求項６に記載の軸受複合一方向クラッチ。

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