JP2007113791A - 一方向クラッチならびにそれを備えるプーリユニット - Google Patents

Abstract

【課題】一方向クラッチにおける保持器の位置決めについて、十分な強度を確保しながら製造コストを低く抑制できる構造とすること。
【解決手段】同心状に配設される内輪１０と外輪１１を構成要素として含み、内・外輪の対向環状空間に介装され、この内・外輪を同期回転させるロック状態と相対回転させるフリー状態とに切り換える一方向クラッチであって、内輪の外周面の円周数カ所に、外輪の内周面との間でくさび状空間を形成するカム面１０ａが設けられ、このくさび状空間にころ１３が、円環状の保持器１２により周方向転動範囲が規制された状態で１つずつ配置され、保持器はその内周面が内輪外周面形状に合致嵌合する形状に形成され、前記内輪のカム面に対して周方向で引っ掛かる状態で外嵌されることによって周方向に回り止めされる。
【選択図】図２

Description

本発明は、一方向クラッチならびにそれを備えるプーリユニットに関する。このプーリユニットは、例えば自動車などのエンジンのクランクシャフトからベルトを介して駆動される補機に装備することができる。補機としては、例えば自動車のエアコンディショナ用コンプレッサ、ウォーターポンプ、オルターネータ、冷却ファンなどが挙げられる。

従来のこの種のプーリユニットの一例を図８および図９に示す。図中、８１はプーリ、８２は軸体、８３は一方向クラッチ、８４は転がり軸受である。一方向クラッチ８３は、内輪８５、外輪８６、複数のころ８７、保持器８８、コイルバネ８９を有している（特許文献１参照）。

この一方向クラッチ８３では、保持器８８が内輪８６に対して周方向や軸方向にがたつくことがあると、一方向クラッチ８３のロック、フリー動作が不安定になるので、保持器８８については、その一方軸端の円周２カ所に径方向内向きに設けられる凸部９０，９０と、内輪８６の一方軸端の円周２カ所に設けられるスリット９１，９１とを軸方向から嵌合させることにより、周方向ならびに軸方向に位置決めするようになっている。
特開平１１−２２７５３号公報（図１、図３など参照）

上記従来例では、一方向クラッチ８３の保持器８８を位置決めする形態について改良の余地がある。

というのは、内輪８５を軸体８２に対して圧入外嵌することにより回り止めさせるのであるが、この圧入に伴い内輪８５に作用する周方向の引張応力が、内輪８５のスリット９１，９１の内角部に集中することになるために、そこを起点にして割れるおそれがある。

この他、スリット９１，９１を形成するための加工は、作業効率が悪く、バリが発生するために後処理が必要になるなど、コストが高くつく。

このような事情に鑑み、本発明は、一方向クラッチにおける保持器の位置決めについて、十分な強度を確保しながら製造コストを低く抑制できる構造とすることを目的としている。

請求項１の発明にかかる一方向クラッチは、同心状に配設される内・外輪を構成要素として含み、前記内・外輪の対向環状空間に介装され、この内・外輪を同期回転させるロック状態と相対回転させるフリー状態とに切り換える一方向クラッチであって、前記内輪の外周面の円周数カ所に、前記外輪の内周面との間でくさび状空間を形成するカム面が設けられ、このくさび状空間にころが、円環状の保持器により周方向転動範囲が規制された状態で１つずつ配置され、前記保持器はその内周面が内輪外周面形状に合致嵌合する形状に形成され、前記内輪のカム面に対して周方向で引っ掛かる状態で外嵌されることによって周方向に回り止めされる。

請求項２の発明にかかる一方向クラッチは、同心状に配設される内・外輪を構成要素として含み、前記内・外輪の対向環状空間に介装され、この内・外輪を同期回転させるロック状態と相対回転させるフリー状態とに切り換える一方向クラッチであって、前記内輪の外周面の円周数カ所に、前記外輪の内周面との間でくさび状空間を形成するカム面が設けられ、このくさび状空間にころが、円環状の保持器により周方向転動範囲が規制された状態で１つずつ配置され、前記保持器はその内周面が内輪の前記カム面の少なくとも一部に対して周方向で引っ掛かる状態で外嵌されることによって周方向に回り止めされる。

請求項３の発明にかかる一方向クラッチは、内周面が円筒形に形成される外輪と、前記外輪の前記内周面より内径側に挿通され円周数カ所に前記外輪の内周面との間でくさび状空間を形成する平坦なカム面が設けられる内輪と、前記くさび状空間それぞれに１つずつ配置されるころと、前記内・外輪の対向環状空間に介装されかつ前記ころのそれぞれが周方向での転動範囲を規制された状態で収納されるポケットを有する円環状の保持器と、この保持器のポケットに配設されて前記ころをくさび状空間の狭い側に弾発付勢する弾性部材とを含み、前記保持器はその内周面が内輪外周面形状に合致嵌合する形状に形成され、前記内輪のカム面に対して周方向で引っ掛かる状態で外嵌されることによって周方向に回り止めされる。

請求項４の発明にかかる一方向クラッチは、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の一方向クラッチにおいて、前記内輪の一方軸端側に小径円筒部を設けることによって当該一方軸端側が段付き形状とされていて、前記保持器は、その一方軸端に径方向内向きに突設される鍔部を設けており、該鍔部が前記内輪の小径円筒部に外嵌された状態で当該小径円筒部の付け根側の段壁面に当接されることによって軸方向に位置決めされている。

請求項５の発明にかかるプーリユニットは、プーリとその内周に挿通される軸体との対向環状空間に、上記請求項１ないし４のいずれか一項に記載の一方向クラッチと、この一方向クラッチの少なく軸方向一側に配設される転がり軸受とが介装されている。

請求項６の発明にかかるプーリユニットは、請求項５に記載のプーリユニットのうち請求項４に記載の一方向クラッチを備えるプーリユニットにおいて、前記転がり軸受は、前記一方向クラッチにおける保持器の鍔部が存在する側に隣り合わせに配設されて、保持器を軸方向で拘束するものとされる。

以上、要するに、本発明では、ころを用いるとともに、内輪の外周面にカム面を設けるタイプの一方向クラッチを前提とし、その内輪に対する保持器の回り止めならびに軸方向位置決めの形態について工夫している。

まず、回り止めについては、内輪のカム面に対して保持器を周方向に引っ掛ける形態として位置決めさせるようにしている。この場合、保持器を樹脂成形品とするならば、余分な工程を増やさずに製作できるようになる。

また、請求項４に係る一方向クラッチのように、軸方向位置決めについては、内輪に設ける小径円筒部と保持器に設ける鍔部とによって軸方向に引っ掛ける形態として位置決めするようにしている。この場合、内輪に小径円筒部を設けるための加工が簡単であり、従来例のような後処理が不要である。また、保持器の鍔部については、合成樹脂材とするならば、余分な工程を増やさずに製作できるようになる。

なお、請求項６のプーリユニットでは、その構成要素の１つである転がり軸受でもって一方向クラッチにおける保持器を軸方向で拘束させるようにしているから、余分な部材を用いることなく、保持器の軸方向位置決めが確実に行えるようになる。

請求項１ないし３の発明では、外周面の円周数カ所にカム面が設けられている内輪に対する保持器の回り止めの形態について、保持器の内周面に内輪のカム面に対して周方向で引っ掛かる部分を設けることで対処することによって、保持器ならびに内輪の加工が簡単で済むようになり、しかも従来例のような後処理が不要となる。特に、請求項４の発明のように、保持器の鍔部については、合成樹脂材とすれば、余分な工程を増やさずに製作できるようになる。このように、製造コストを抑制できて動作安定性に優れた構成の一方向クラッチを提供できるようになる。なお、内輪に設ける小径円筒部は、従来例のスリットと異なり、周方向に連続したものあるから、内輪を軸体などに対して圧入外嵌するような状況でも内輪に作用する周方向引張応力が局部集中することがなくなるなど、強度的に優れたものとなる。

また、請求項５のプーリユニットでは、上述した安価で動作安定性に優れた一方向クラッチを備える構成としたから、動力伝達状態の切り換えを安定的に行える構造を安価で提供できるようになる。

特に、請求項６のプーリユニットでは、その構成要素の１つである転がり軸受でもって一方向クラッチにおける保持器を軸方向で拘束させるようにしているから、余分な部材を用いることなく、保持器の軸方向位置決めが確実に行えるようになり、無駄を省ける。

本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。

図１ないし図３に本発明の一実施形態を示している。図１は、プーリユニットの縦断面図、図２は、図１の（２）−（２）線断面の矢視図、図３は、一方向クラッチにおける内輪および保持器を示す斜視図である。

図例のプーリユニットＡは、プーリ１、中空軸２、一方向クラッチ３、２つの転がり軸受４，４とを有している。

プーリ１は、例えば自動車エンジンのクランクシャフトによりベルトＢを介して回転駆動されるもので、その外周にはベルトＢが巻き掛けられる波状溝が形成されている。

中空軸２は、プーリ１の内周に挿通されて、図示しないが自動車エンジンの補機の入力軸（例えばオルタネータのロータ）に固定される。

一方向クラッチ３は、プーリ１と中空軸２との対向環状空間の軸方向中央に介装されるもので、内輪１０、外輪１１、合成樹脂製の円環状の保持器１２、複数のころ１３、弾性部材として楕円形のコイルバネ１４とを備えている。

２つの転がり軸受４，４は、プーリ１と中空軸２との対向環状空間の軸方向両側に１つずつ介装されるもので、いずれも一般的な深溝型玉軸受などとされている。これらの転がり軸受４，４の軸方向外端側には、シール５，５が装着されている。

上記一方向クラッチ３の各構成要素を説明する。

内輪１０は、上記中空軸２に対して圧入により外嵌されるもので、その外周面の円周数カ所には平坦なキー状のカム面１０ａが設けられている。この例では、カム面１０ａを八つとしており、そのために内輪１０の外径形状が八角形になっている。

外輪１１は、上記プーリ１に対して圧入により内嵌されるもので、その内周面は円筒形に形成されている。

保持器１２は、上記内・外輪１０，１１の対向環状空間に配設されて内輪１０に対して周方向ならびに軸方向に位置決めされた状態で外装されるもので、その円周数カ所つまり内輪１０のカム面１０ａに対応する領域には、径方向内外に貫通形成されるポケット１２ａが設けられている。

ころ１３は、保持器１２の各ポケット１２ａに１つずつ周方向転動範囲が規制された状態で収納される。

コイルバネ１４は、保持器１２の各ポケット１２ａの内壁面に突設される突起１２ｂに対して装着されて、ころ１３をカム面１０ａと外輪１１内周面とで形成するくさび状空間の狭い側（ロック側）へ押圧するものである。

次に、上記プーリユニットＡの動作を説明する。要するに、プーリ１の回転速度が中空軸２よりも相対的に速くなると、一方向クラッチ３のころ１３がくさび状空間の狭い側へ転動させられてロック状態となるので、プーリ１と中空軸２とが一体化して同期回転する。しかし、プーリ１の回転速度が中空軸２よりも相対的に遅くなると、一方向クラッチ３のころ１３がくさび状空間の広い側へ転動させられてフリー状態となるので、プーリ１から中空軸２へ回転動力の伝達が遮断されることになって中空軸２が回転慣性力のみで回転を継続するようになる。

ちなみに、上記プーリユニットＡを自動車エンジンのオルタネータに利用する場合だと、ベルトＢの駆動源となるエンジンのクランクシャフトの回転変動に関係なく、オルタネータのロータの回転を高域に維持して、発電効率を高めるようにすることができる。つまり、クランクシャフトの回転数が上昇するとき、一方向クラッチ３がロック状態となって内側環体２を外側環体１と同期回転させるようにし、一方、クランクシャフトの回転数が低下するとき、一方向クラッチ３がフリー状態となって中空軸２をプーリ１の減速と無関係に自身の回転慣性力により回転継続させるようにすればよい。

そして、この実施形態では、上記一方向クラッチ３において内輪１０に対する保持器１２の取り付け形態に特徴があるので、以下において詳細に説明する。

まず、保持器１２の内周面について、内輪１０の多角形の外周面形状に合致嵌合する形状に形成することにより、保持器１２を内輪１０に対して周方向に回り止めするようにしている。

また、この保持器１２の一方軸端側に、径方向内向きに延びる鍔部１２ｃを設ける一方で、内輪１０の一方軸端側に小径円筒部１０ｂを設けることによって当該一方軸端側を段付き形状とし、保持器１２の鍔部１２ｃを内輪１０の小径円筒部１０ｂに外嵌させた状態で当該小径円筒部１０ｂの付け根側の段壁面１０ｃに対して当接させることにより、保持器１２の軸方向一方（図では左側）への動きを封じている。

なお、保持器１２の軸方向他方（図では右側）への動きは、一方向クラッチ３において保持器１２の鍔部１２ｃが存在する側に隣り合わせに配設してある一方の転がり軸受４の内輪２０によって封じられているから、保持器１２が内輪１０に対して軸方向に位置決めされる結果となっている。

このように、まず、保持器１２の回り止めについて、内輪１０のカム面１０ａに対して周方向に引っ掛ける形態にしていて、合成樹脂製の保持器１２の内周面の形状を多角形に成形するだけでよいから、余分な工程を増やさずに製作できて製造コストの上昇も防げる。

また、保持器１２の軸方向位置決めについて、内輪１０に設ける小径円筒部１０ｂと保持器１２に設ける鍔部１２ｃとを嵌め合う形態にしていて、小径円筒部１０ｂは回転旋削加工のような簡単な処理により形成できるから、製造コストそのものが安くなり、しかも従来例のような後処理が不要であり、その点でも製造コストの低減に貢献できる。また、保持器１２の鍔部１２ｃについても、樹脂成形で形成できるから、余分な工程を増やさずに製作できる。なお、内輪１０の小径円筒部１０ｂは、従来例のスリットと異なり、周方向に連続したものあるから、中空軸２に対して内輪１０を圧入外嵌することにより発生する周方向引張応力が局部集中することがなくなるなど、強度的に優れたものとなる。

なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
（１） 上記実施形態での一方向クラッチ３の内輪１０に形成するカム面１０ａについて、図４ないし図７に示すような形状とすることができる。

図４および図５に示す実施形態では、カム面１０ａについて、上記実施形態と同様に平坦面としているが、このカム面１０ａにおいてコイルバネ１４が配置される周方向一端側に、径方向外向きの膨出部１０ｄを設けている点が上記実施形態と相違している。そして、このような外周面形状の内輪１０の場合では、保持器１２の内周面形状について、カム面１０ａの膨出部１０ｄを除く領域に合致嵌合する形状に設定している。

図６および図７に示す実施形態では、カム面１０ａについて、ころ１３の転動許容範囲に陥没状に設けられかつその底面が径方向外向きに膨出する凸曲面に形成されており、このカム面１０ａに対して周方向隣り合わせに平坦面からなるコイルバネ１４の受け座１５が設けられている。このような内輪１０の場合では、保持器１２の内周面の形状について、内輪１０の受け座１５それぞれに対して合致嵌合する形状に設定している。

このように、保持器１２の周方向位置決めについて、保持器１２の内周面形状を内輪１０の外周面形状にほぼ完全に合致させる形状としなくても、内輪１０のカム面１０ａの少なくとも一部に対して周方向で引っ掛かる状態で外嵌させるような形態とすればよい。
（２） 上記実施形態では、一方向クラッチ３について内・外輪１０，１１を備えるタイプを例示したが、この内輪１０をプーリユニットＡの中空軸２と一体に、また、外輪１１をプーリユニットＡのプーリ１と一体に形成したものも本発明に含まれる。
（３） 上記実施形態では、一方向クラッチ３の弾性部材としてコイルバネ１４を例に挙げているが、それについても種々な板ばねや弾性片などで代用することができる。

本発明の一実施形態のプーリユニットの上半分の縦断面図 図１の（２）−（２）線断面の矢視図 一方向クラッチにおける内輪および保持器を示す斜視図 本発明の他の実施形態にかかり、図１に対応する図 図４の実施形態にかかり、図３に対応する図 本発明の他の実施形態にかかり、図１に対応する図 図６の実施形態にかかり、図３に対応する図 従来例のプーリユニットの縦断面図 図８の（９）−（９）線断面の矢視図

符号の説明

Ａ プーリユニット
Ｂ ベルト
１ プーリ
２ 中空軸
３ 一方向クラッチ
４ 転がり軸受
１０ 一方向クラッチの内輪
１０ａ 内輪のカム面
１０ｂ 内輪の小径円筒部
１１ 一方向クラッチの外輪
１２ 一方向クラッチの保持器
１２ａ 保持器のポケット
１２ｃ 保持器の鍔部
１３ ころ
１４ コイルバネ

Claims (6)

1. 同心状に配設される内・外輪を構成要素として含み、前記内・外輪の対向環状空間に介装され、この内・外輪を同期回転させるロック状態と相対回転させるフリー状態とに切り換える一方向クラッチであって、
   前記内輪の外周面の円周数カ所に、前記外輪の内周面との間でくさび状空間を形成するカム面が設けられ、
   このくさび状空間にころが、円環状の保持器により周方向転動範囲が規制された状態で１つずつ配置され、
   前記保持器はその内周面が内輪外周面形状に合致嵌合する形状に形成され、前記内輪のカム面に対して周方向で引っ掛かる状態で外嵌されることによって周方向に回り止めされる、ことを特徴とする一方向クラッチ。
2. 同心状に配設される内・外輪を構成要素として含み、前記内・外輪の対向環状空間に介装され、この内・外輪を同期回転させるロック状態と相対回転させるフリー状態とに切り換える一方向クラッチであって、
   前記内輪の外周面の円周数カ所に、前記外輪の内周面との間でくさび状空間を形成するカム面が設けられ、
   このくさび状空間にころが、円環状の保持器により周方向転動範囲が規制された状態で１つずつ配置され、
   前記保持器はその内周面が内輪の前記カム面の少なくとも一部に対して周方向で引っ掛かる状態で外嵌されることによって周方向に回り止めされる、ことを特徴とする一方向クラッチ。
3. 内周面が円筒形に形成される外輪と、
   前記外輪の前記内周面より内径側に挿通され円周数カ所に前記外輪の内周面との間でくさび状空間を形成する平坦なカム面が設けられる内輪と、
   前記くさび状空間それぞれに１つずつ配置されるころと、
   前記内・外輪の対向環状空間に介装されかつ前記ころのそれぞれが周方向での転動範囲を規制された状態で収納されるポケットを有する円環状の保持器と、
   この保持器のポケットに配設されて前記ころをくさび状空間の狭い側に弾発付勢する弾性部材とを含み、
   前記保持器はその内周面が内輪外周面形状に合致嵌合する形状に形成され、前記内輪のカム面に対して周方向で引っ掛かる状態で外嵌されることによって周方向に回り止めされる、ことを特徴とする一方向クラッチ。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の一方向クラッチにおいて、
   前記内輪の一方軸端側に小径円筒部を設けることによって当該一方軸端側が段付き形状とされていて、前記保持器は、その一方軸端に径方向内向きに突設される鍔部を設けており、該鍔部が前記内輪の小径円筒部に外嵌された状態で当該小径円筒部の付け根側の段壁面に当接されることによって軸方向に位置決めされている、ことを特徴とする一方向クラッチ。
5. プーリとその内周に挿通される軸体との対向環状空間に、上記請求項１ないし４のいずれか一項に記載の一方向クラッチと、この一方向クラッチの少なく軸方向一側に配設される転がり軸受とが介装されている、ことを特徴とするプーリユニット。
6. 請求項５に記載のプーリユニットのうち請求項４に記載の一方向クラッチを備えるプーリユニットにおいて、
   前記転がり軸受は、前記一方向クラッチにおける保持器の鍔部が存在する側に隣り合わせに配設されて、保持器を軸方向で拘束するものとされる、ことを特徴とするプーリユニット。

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