JP2007040376A

JP2007040376A - 一方向クラッチおよび一方向クラッチ内蔵型プーリ装置

Info

Publication number: JP2007040376A
Application number: JP2005224165A
Authority: JP
Inventors: Osamu Morita; 修森田; Yuji Shimomura; 祐二下村
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-08-02
Filing date: 2005-08-02
Publication date: 2007-02-15

Abstract

【課題】係合位置におけるくさび角やヒール位置を変更することなく、空転状態におけるクラッチ内輪とローラとの分離量を大きくとることができ、エンジン振動等の外乱によるローラとクラッチ内輪との干渉を確実に防止することができる一方向クラッチ及び一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を提供する。
【解決手段】一方向クラッチ１０のクラッチ外輪１６のカム面は、第１カム面２３と、第１カム面２３とくさび空間１９の広い側で連続する第２カム面２４とを備える。第２カム面２４のくさび角θｂ’は第１カム面２３のくさび角θａ’より大きい。
【選択図】図２

Description

本発明は、一方向クラッチおよび一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に関し、主に、自動車のエンジンと補機等との動力伝達系に使用され、特に、使用条件としてクラッチの空転状態が非常に多い、アイドリングストップ車のエンジン再始動用スタータモータの動力伝達に使用される一方向クラッチおよび一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に関する。

従来のアイドリングストップ車では、エンジンとスタータとの間の動力伝達系に一方向クラッチを使用することが知られている（例えば、特許文献１及び２参照。）。このような一方向クラッチは空転状態での使用が主体となるため、クラッチ外輪の内周面にカム面を設ける外輪ランプ構造が適用されており、空転時にローラに作用する遠心力によってローラをクラッチ内輪より分離させ、空転滑りによる発熱を抑制し、クラッチの摩耗や焼付きを防止している。

従来の一方向クラッチは、図４に示すように、クラッチ外輪１０１の内周面に設けられたカム凹部１０２と、クラッチ内輪１０３の外周面に設けられた円筒面１０４との間にくさび空間１０５を形成し、各くさび空間１０５に複数のローラ１０６が配置されている。ローラ１０６は、保持器１０７によって保持されたばね（図示せず）によってくさび空間１０５が狭くなる側に向けて係合方向に押圧されている。カム凹部１０２は、単一の曲率或いは直線で形成されるカム面１０９を有し、単一の曲率で形成される場合には、図５に示すように、くさび角が一定（θａ＝θｂ）となるように設定されている。

これにより、エンジン始動時には、ローラ１０６がくさび空間１０５に噛み込まれて駆動力が伝達される。一方、エンジンが始動すると、クラッチ外輪１０１は高速回転で空転し、ローラ１０６は遠心力によりカム面１０９に沿って移動して、カム面１０９とヒール１１０とに接する位置で保持される。これにより、ローラ１０６はクラッチ内輪１０３より浮上がった分離状態となり、ローラ１０６とクラッチ内輪１０３が空転滑りを生じない状態となる。

また、特許文献１に記載の一方向クラッチでは、図６に示すように、ばね１１０のばね軸Ｘをばね１１０に作用する遠心力の方向に対しての直交線Ｌよりも、自由端側を内輪寄りに傾斜させている。そして、ばね１１０の付勢力をばね１１０に作用する遠心力によって減殺させ、ローラ１０６を浮上がった状態に維持し、空転滑りに基づく発熱を抑制している。
特開２００３−４９８７１号公報特開２０００−２９７７３０号公報

ところで、上述した一方向クラッチの空転状態において、クラッチ内輪１０３から分離したローラ１０６がエンジン振動等の外乱によってクラッチ内輪１０３と干渉して発熱等を生じない為には、ローラ１０６とクラッチ内輪１０３との最大分離量Ｌｃをできるだけ大きく取ることが望ましい。

図４に示す一方向クラッチでは、ローラ１０６が移動できる最大位置は、ローラ１０６がカム面１０９及びヒール１１０と接する位置となる。このため、このような一方向クラッチでは、くさび角度やカム凹部１０２のピッチ（カム凹部１０２の個数）に依らず、ローラ１０６の移動量、即ち、クラッチ内輪１０３との最大分離量Ｌｃが十分に確保できることが望まれる。

また、特許文献１に記載の一方向クラッチにおいては、ばねの付勢力を減殺することで空転滑りによる発熱を抑制しているが、カム面は直線状に形成されており、ローラが移動する最大位置はカム面及びヒールと接する位置であり、上記の課題が存在する。

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、係合位置におけるくさび角やヒール位置を変更することなく、空転状態におけるクラッチ内輪とローラとの分離量を大きくとることができ、エンジン振動等の外乱によるローラとクラッチ内輪との干渉を確実に防止することができる一方向クラッチ及び一方向クラッチ内蔵型プーリ装置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）円筒面を外周面に有する内方部材と、カム面を内周面に有する外方部材と、前記内方部材と前記外方部材との間に形成された各くさび空間にそれぞれ配置される複数のローラと、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た一方向クラッチであって、
前記カム面は、第１カム面と、該第１カム面と前記くさび空間の広い側で連続する第２カム面とを備え、
前記第２カム面のくさび角は前記第１カム面のくさび角より大きいことを特徴とする一方向クラッチ。
（２）スリーブと、
該スリーブの周囲に該スリーブと同芯に配置されるプーリと、
前記スリーブと一体或いは別体に配置される軸受外輪と、前記プーリと一体或いは別体に配置される軸受内輪と、前記軸受外輪と前記軸受内輪との間に配置される複数の転動体と、前記転動体を転動自在に保持する保持器と、を有するサポート軸受と、
（１）に記載の一方向クラッチと、
を備え、
前記一方向クラッチの前記内方部材は前記スリーブと一体或いは別体に設けられ、前記外方部材は前記プーリと一体或いは別体に設けられることを特徴とする一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。

本発明の一方向クラッチおよび一方向クラッチ内蔵型プーリ装置によれば、カム面は、第１カム面と、第１カム面とくさび空間の広い側で連続する第２カム面とを備え、第２カム面のくさび角は第１カム面のくさび角より大きいので、係合位置におけるくさび角やヒール位置を変更することなく、空転状態におけるクラッチ内輪とローラとの分離量を大きくとることができ、エンジン振動等の外乱によるローラとクラッチ内輪との干渉を確実に防止することができる。

以下、本発明の各実施形態に係る一方向クラッチおよび一方向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。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態である一方向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。

図１に示すアイドルストップ車用一方向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。一方向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。

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。

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３５，３５を有している。

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方部材であるクラッチ内輪１５と、プーリ１２の内周面に圧入固定されると共に、クラッチ内輪１５の周囲にクラッチ内輪１５と同芯に配置された外方部材であるクラッチ外輪１６とを有する。クラッチ外輪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カム凹部１７を有しており、クラッチ内輪１５の外周面に形成された円筒面１８と各カム凹部１７との間には、くさび空間１９がそれぞれ形成されている。

そして、クラッチ内輪１５の円筒面１８とクラッチ外輪１６の各カム凹部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、クラッチ外輪１６に固定されてクラッチ内輪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クラッチ保持器２１と、クラッチ保持器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。

ここで、図２に示すように、各カム凹部１７は、曲率の異なる２つのカム面２３，２４とカム溝２５とで形成されており、くさび空間１９の浅い側の領域Ａにおける第１カム面２３は、曲率中心がカム面２３の内側に位置する曲率Ｒｃの曲面によって形成され、第１カム面２３とくさび空間１９の広い側で連続する領域Ｂの第２カム面２４は、曲率中心がカム面２４の外側に位置する曲率Ｒｏの曲面によって形成される。これにより、図３に示すように、第２カム面２４におけるくさび角θｂ’は、第１カム面２３におけるくさび角θａ’より大きくなる（θａ’＜θｂ’）。

なお、第１カム面２３は、従来のカム面１０９と同様の曲率で形成されており、係合位置におけるくさび角は従来と等しい（θａ’＝θａ）。また、各カム凹部１７の周方向長さも従来のカム凹部１０２と等しく設定されており、各カム凹部１７のヒール２６も従来のヒール１１０と同じ位置にある。

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では、エンジン再起動時、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、くさび空間１９の幅の狭い側、即ち、第１カム面２３と円筒面１８との間でくさび状に食い込み、クラッチ内輪１５とクラッチ外輪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、エンジン再起動後、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、ローラ２０は第２カム面２４とヒール２６とに接する位置で保持され、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。

このため、空転状態におけるクラッチ内輪１５とローラ２０との最大分離量Ｌｏは、図４に示す従来の最大分離量Ｌｃより大きくとることができ（Ｌｃ＜Ｌｏ）、エンジン振動等の外乱が生じた場合であっても、空転滑りによる発熱を抑制することができ、摩耗や焼付きを防止することができる。

従って、本実施形態の一方向クラッチ１３及び一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０によれば、カム面は、第１カム面２３と、第１カム面２３とくさび空間の広い側で連続する第２カム面２４とを備え、第２カム面２４のくさび角θｂ’は第１カム面２３のくさび角θａ’より大きいので、係合位置におけるくさび角やヒール位置を変更することなく、空転状態におけるクラッチ内輪１５とローラ２０との分離量を大きくとることができ、エンジン振動等の外乱によるローラ２０とクラッチ内輪１５との干渉を確実に防止することができる。

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。

本実施形態では、一方向クラッチのクラッチ内輪はスリーブと別体、クラッチ外輪はプーリと別体に形成されているが、クラッチ内輪をスリーブと一体、クラッチ外輪をプーリと一体に形成してもよい。
また、本実施形態では、サポート軸受の軸受内輪はスリーブと別体、軸受外輪はプーリと別体に形成されているが、軸受内輪をスリーブと一体、軸受外輪をプーリと一体に形成してもよい。

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。

本発明の一実施形態における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における一方向クラッチの横断面図である。本実施形態の一方向クラッチのくさび角を説明するための概略図である。従来の一方向クラッチの横断面図である。従来の一方向クラッチのくさび角を説明するための概略図である。他の従来の一方向クラッチの概略図である。

符号の説明

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
１４ａ，１４ｂサポート軸受
１５クラッチ内輪
１６クラッチ外輪
１８円筒面
１９くさび空間
２０ローラ
２２ばね（弾性体）
２３第１カム面
２４第２カム面

Claims

円筒面を外周面に有する内方部材と、カム面を内周面に有する外方部材と、前記内方部材と前記外方部材との間に形成された各くさび空間にそれぞれ配置される複数のローラと、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た一方向クラッチであって、
前記カム面は、第１カム面と、該第１カム面と前記くさび空間の広い側で連続する第２カム面とを備え、
前記第２カム面のくさび角は前記第１カム面のくさび角より大きいことを特徴とする一方向クラッチ。
スリーブと、
該スリーブの周囲に該スリーブと同芯に配置されるプーリと、
前記スリーブと一体或いは別体に配置される軸受外輪と、前記プーリと一体或いは別体に配置される軸受内輪と、前記軸受外輪と前記軸受内輪との間に配置される複数の転動体と、前記転動体を転動自在に保持する保持器と、を有するサポート軸受と、
請求項１に記載の一方向クラッチと、
を備え、
前記一方向クラッチの前記内方部材は前記スリーブと一体或いは別体に設けられ、前記外方部材は前記プーリと一体或いは別体に設けられることを特徴とする一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。