JP2007198608A

JP2007198608A - 一方向クラッチおよび一方向クラッチ内蔵プーリ

Info

Publication number: JP2007198608A
Application number: JP2007113033A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Nakagawa; 義崇中川; Hajime Tazumi; 一田積; Tadahiro Terada; 忠弘寺田; Hideki Fujiwara; 英樹藤原
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-04-23
Filing date: 2007-04-23
Publication date: 2007-08-09

Abstract

【課題】
ころを用いるタイプの一方向クラッチにおいて、状態切り替えに伴いころをスムーズに動けるようにさせて、クラッチ動作の応答性を高めること。
【解決手段】
同心状に配設されるとともに同方向に回転する内輪１２と外輪１１とを備え、内輪と外輪の相対回転数差に応じて、内輪と外輪の回転を同期させる状態と相対回転が可能な状態とに切り替える一方向クラッチＡであって、内輪と外輪との対向間隙の円周数カ所に、周方向に向けて対向間隙が広くなるくさび状間隙が設けられ、内輪と外輪の対向間隙に、各くさび状間隙に対応して径方向内外に貫通するポケット３ａを有する保持器３が介装され、この保持器の各ポケット内にころ４が収納され、このころが弾性部材５によりくさび状間隙の狭い側へ弾発付勢される構成であり、かつ、くさび状間隙のくさび角度が、４〜８度に設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ころを用いるタイプの一方向クラッチおよび一方向クラッチ内蔵プーリに関する。この一方向クラッチは、種々な機器の送り機構に用いられる。

従来のこの種の一方向クラッチでは、同心状に配設される内外２つの環体間の対向間隙の円周数カ所に、ころが配設されるくさび状間隙が設けられ、前記２つの環体間に配設されて前記くさび状間隙と同一位相位置に径方向内外に貫通するころ保持用のポケットが設けられ、このポケット内に収納される弾性部材により前記ころをくさび状間隙の狭い側（ロック側）へ弾発付勢させるような構成になっている（特許文献１参照）。

なお、前述のくさび状間隙は、２つの環体のいずれか一方にカム面を設けることにより形成されるものであり、このくさび状間隙のくさび角度について、一般的に、９〜１１度に設定されている。
特開平１０−３２５４２４号公報（図３、図６など参照）

上記従来例では、くさび状間隙の狭い側と広い側とにころが転動して、ロック状態とフリー状態とに切り替わるようになっているが、前述のくさび状間隙のくさび角度が不適切であったために、くさび状間隙の狭い側と広い側との間でころが動くときに遅れが発生する場合があった。

このような事情に鑑み、本発明は、ころを用いるタイプの一方向クラッチにおいて、状態切り替えに伴いころをスムーズに動けるようにさせて、クラッチ動作の応答性を高めることを目的としている。

本願の請求項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とともに同方向に回転する内輪と外輪とを備え、前記内輪と前記外輪の相対回転数差に応じて、前記内輪と前記外輪の回転を同期させる状態と相対回転が可能な状態とに切り替える一方向クラッチであって、前記内輪と外輪との対向間隙の円周数カ所に、周方向に向けて対向間隙が広くなるくさび状間隙が設けられ、前記内輪と外輪の対向間隙に、各くさび状間隙に対応して径方向内外に貫通するポケットを有する保持器が介装され、この保持器の各ポケット内にころが収納され、このころが弾性部材によりくさび状間隙の狭い側へ弾発付勢される構成であり、かつ、前記くさび状間隙のくさび角度が、４〜８度に設定されている。

本願の請求項２の発明にかかる一方向クラッチは、請求項１に記載の一方向クラッチにおいて、前記くさび状間隙のくさび角度が、５〜７度に設定されている。

本願の請求項３の発明にかかる一方向クラッチは、請求項１または請求項２に記載の一方向クラッチにおいて、前記内輪は外周面の数箇所に平坦面が形成され、前記外輪は内周面が円筒状に形成され、前記内輪の平坦面と前記外輪の円筒状内周面とにより前記くさび状間隙が形成されている。

本願の請求項４の発明にかかる一方向クラッチは、請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の一方向クラッチにおいて、前記保持器は、前記内輪に固定されている。

本願の請求項５の発明にかかる一方向クラッチ内蔵プーリは、ベルトを介して駆動力が伝達される環状のプーリと、このプーリの内側に同軸に配置され被駆動装置に駆動力を伝達するロータと、前記プーリと前記ロータとの間に設けられ前記プーリと前記ロータの回転数差に応じて前記プーリから前記ロータに回転を伝達または遮断する一方向クラッチと、この一方向クラッチは、前記プーリに固定された外輪と、前記ロータに固定された内輪と、前記外輪と前記内輪との対向間隙の円周数箇所に形成された周方向一方に向けて対向間隙が広くなるくさび状間隙内に配置されたころと、前記外輪と前記内輪との対向間隙に配置され前記くさび状間隙に対応して径方向内外に願通し前記ころを収容するポケットを有する環状の保持器と、前記ころをくさび状間隙の狭い側へ弾発付勢する弾性部材と、を備え、前記くさび状間隙のくさび角度が、４〜８度に設定されている。

本願の請求項６の発明にかかる一方向クラッチ内蔵プーリは、請求項５に記載の一方向クラッチ内蔵プーリにおいて、前記くさび状間隙のくさび角度が、５〜７度に設定されている。

本願の請求項７の発明にかかる一方向クラッチ内蔵プーリは、請求項５または請求項６に記載の一方向クラッチ内蔵プーリにおいて、前記内輪は外周面の数箇所に平坦面が形成され、前記外輪は内周面が円筒状に形成され、前記内輪の平坦面と前記外輪の円筒状内周面とにより前記くさび状間隙が形成されている。

本願の請求項８の発明にかかる一方向クラッチ内蔵プーリは、請求項５ないし請求項７のいずれか一つに記載の一方向クラッチ内蔵プーリにおいて、前記保持器は、前記内輪に固定されている。

請求項１ないし請求項８の発明では、くさび状間隙のくさび角度を適正値に設定することにより、ロック状態とフリー状態との相互の切り替え時にころをスムーズかつ安定的に動かせるようになるから、状態切り替えが遅れることなく俊敏に行われることになるなど、クラッチ動作の応答性向上に貢献できるようになる。

しかも、このようにころの動きをスムーズにできることに伴い、ころが接触する２つの環体の摩耗軽減にも効果がある。

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４に本発明の一実施形態を示している。図１は、一方向クラッチの上半分を断面にした側面図、図２は、図１の（２）−（２）線断面の矢視図、図３は、保持器のポケット部分の平面展開図、図４は、保持器のポケット部分の平面展開図、図４は、１つのくさび状間隙のくさび角度を示す説明図である。

図中、Ａは一方向クラッチの全体を示している。この一方向クラッチＡは、内輪１、外輪２、保持器３、ころ４、弾性部材としてのコイルバネ５を備えており、内輪１と外輪２との回転差に応じて、ころ４が転動して内・外輪１，２を同期回転させて動力を伝達するロック状態や、相対回転させて動力伝達を遮断するフリー状態に切り替わるようになっている。

以下、上記各構成要素を詳細に説明する。

内輪１は、その内周面の円周数カ所に平坦なキー状の切欠きからなるカム面６が設けられている。この内輪１の一端面の１８０度対向する２カ所には、スリット状の切欠き１ａ，１ａが設けられている。

外輪２は、内外周面ともに円筒形に形成されており、内輪１の外周に所要対向間隙を介して同心状に配設される。この外輪２の内周面と前述の内輪１のカム面６とによって、内・外輪１，２間の対向間隙の円周数カ所にくさび状間隙が形成される。

保持器３は、内・外輪１，２間に介装されて内輪１の外周面に嵌合されるもので、内輪１のカム面６に対応する位置に径方向内外に貫通するポケット３ａが設けられている。この保持器３のポケット３ａの軸方向一側の壁部３ｂの内周面において１８０度対向する２カ所には、内輪１の切欠き１ａ，１ａに対して圧入嵌合される突片３ｃ，３ｃが設けられており、切欠き１ａ，１ａに対する突片３ｃ，３ｃの嵌合により、保持器３がカム面６を有する内輪１に対して周方向ならびに軸方向に位置決めされている。

ころ４は、保持器３のポケット３ａに１つずつ周方向転動可能に収納された状態で、内輪１のカム面６と外輪２の内周面との間に形成されるくさび状間隙に配置されている。

コイルバネ５は、保持器３の各ポケット３ａに１つずつ圧縮状態で収納されており、その伸張復元力でころ４をくさび状間隙の狭い側（ロック側）へ弾発付勢する。このコイルバネ５は、保持器３のポケット３ａ内において伸縮方向がころ４の回転軸心に対して直交しかつ一端がころ４の軸方向中間領域に当接するように、保持器３のポケット３ａの内面に一体形成される突起３ｄに対して外嵌装着されている。ここでのコイルバネ５は、断面がほぼ長方形の角筒形に巻回された角巻きバネからなり、その伸縮方向一端がころ４の軸方向中間領域においてころの軸方向長さ寸法の１／２以上、例えば２／３の長さ範囲に対して当接させられている。

次に、本発明の特徴について説明する。すなわち、上記くさび状間隙のくさび角度αについて、４〜８度、好ましくは５〜７度に設定していることである。

ちなみに、くさび角度αの下限値を４度未満に設定すると、くさび状間隙における狭い側と広い側との寸法偏差が小さくなり過ぎるために、ロック状態からフリー状態へ切り替えるときにころ４がロックしたままの状態になりやすくなる傾向となり、また、くさび角度αの上限値を８度を越えて設定すると、くさび状間隙における狭い側と広い側との寸法偏差が大きくなり過ぎるために、フリー状態からロック状態へ切り替えるときにころ４が空転して遅れやすくなる傾向となると言える。

ここで、本実施形態でのくさび角度αと従来例のくさび角度βの違いを図４に示す。図４において、実線および破線は、本実施形態でのころ４のロック状態（くさび状間隙の狭い側）とフリー状態（くさび状間隙の広い側）とを示し、また、二点鎖線および一点鎖線は、従来例でのころ４のロック状態とフリー状態とを示している。

図４では、誇張して記載しているものの、本実施形態のほうが従来例に比べて、ロック状態ではころ４の食い込み深さが浅くなり、また、フリー状態ではころ４と内・外輪１，２との間のすきまが小さくなることが判るであろう。

このようなことから、くさび角度を適正値に設定すれば、ロック状態とフリー状態との相互の切り替え時にころ４がスムーズかつ安定的に動けるようになるので、状態切り替えが遅れることなく俊敏に行われることになる。しかも、このようにころ４の動きがスムーズになれば、ころ４が接触する内・外輪１，２の摩耗が軽減されることにもなる。

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）上記実施形態では、カム面６を内輪１側に形成した例を挙げているが、外輪２側に設けたものにも本発明を適用できる。

（２）上記実施形態では、コイルバネ５を角筒形としているが、端面から見て円形や楕円形としたものを用いることができる。また、コイルバネ５の代わりに、板ばねや皿ばねなど他の弾性部材を用いることも可能である。

（３）上記実施形態で説明した一方向クラッチＡ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プーリなどに内蔵される。前述の補機としては、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、クランクプーリなどに用いられる。具体的に、一方向クラッチＡを補機としてのオルタネータのプーリに組み込む場合について、図５に示して説明する。この場合、オルタネータのプーリ２０とロータ２１との間に、上述した実施形態の一方向クラッチＡを介装し、さらに一方向クラッチＡの軸方向両側に深溝型玉軸受などの転がり軸受２２，２２を配設している。この場合、プーリ２０とロータ２１との回転差に応じて、一方向クラッチＡがフリー状態とロック状態とに切り替わり、プーリ２０からロータ２１へ回転動力を伝達させたり遮断させたりするようになる。なお、オルタネータでは、プーリ２０が、エンジンのクランクシャフトによりベルト２３を介して回転駆動されるため、従来では、例えばクランクシャフトの回転数が低下すると、オルタネータの発電効率が低下するが、一方向クラッチＡを内蔵していれば、プーリ２０の回転数が低下するとき、ロータ２１を自身の慣性力によって回転数を高域に維持させるように一方向クラッチＡを機能させることができるので、発電効率の向上に貢献できるようになる。また、クランク軸からの回転変動とオルタネータのロータ軸の慣性力により、ベルトにストレスがかかって、ベルト寿命が低下したり、スリップによる騒音が発生したりすることを防止できる。このような利用形態では、本発明の一方向クラッチＡの優れたクラッチ機能により、オルタネータのプーリ２０とロータ２１との間の動力の伝達と遮断との切り替えが安定に行えるようになり、上記一方向クラッチＡを用いるオルタネータ特有の機能が確実に行われることになる。

本発明の一実施形態にかかる一方向クラッチの上半分を断面にした側面図図１の（２）−（２）線断面の矢視図図１における保持器のポケット部分の平面展開図図１における１つのくさび状間隙のくさび角度を示す説明図本発明の一方向クラッチを用いたプーリユニットの上半分の断面図

符号の説明

Ａ一方向クラッチ
１内輪
２外輪
３保持器
３ａ保持器のポケット
４ころ
５コイルバネ
６カム面

Claims

同心状に配設されるとともに同方向に回転する内輪と外輪とを備え、前記内輪と前記外輪の相対回転数差に応じて、前記内輪と前記外輪の回転を同期させる状態と相対回転が可能な状態とに切り替える一方向クラッチであって、
前記内輪と外輪との対向間隙の円周数カ所に、周方向に向けて対向間隙が広くなるくさび状間隙が設けられ、
前記内輪と外輪の対向間隙に、各くさび状間隙に対応して径方向内外に貫通するポケットを有する保持器が介装され、
この保持器の各ポケット内にころが収納され、このころが弾性部材によりくさび状間隙の狭い側へ弾発付勢される構成であり、
かつ、前記くさび状間隙のくさび角度が、４〜８度に設定されている、ことを特徴とする一方向クラッチ。
請求項１に記載の一方向クラッチにおいて、
前記くさび状間隙のくさび角度が、５〜７度に設定されている、ことを特徴とする一方向クラッチ。
請求項１または請求項２に記載の一方向クラッチにおいて、
前記内輪は外周面の数箇所に平坦面が形成され、前記外輪は内周面が円筒状に形成され、
前記内輪の平坦面と前記外輪の円筒状内周面とにより前記くさび状間隙が形成されている、ことを特徴とする一方向クラッチ。
請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の一方向クラッチにおいて、
前記保持器は、前記内輪に固定されている、ことを特徴とする一方向クラッチ。
ベルトを介して駆動力が伝達される環状のプーリと、
このプーリの内側に同軸に配置され被駆動装置に駆動力を伝達するロータと、
前記プーリと前記ロータとの間に設けられ前記プーリと前記ロータの回転数差に応じて前記プーリから前記ロータに回転を伝達または遮断する一方向クラッチと、
この一方向クラッチは、前記プーリに固定された外輪と、前記ロータに固定された内輪と、
前記外輪と前記内輪との対向間隙の円周数箇所に形成された周方向一方に向けて対向間隙が広くなるくさび状間隙内に配置されたころと、
前記外輪と前記内輪との対向間隙に配置され前記くさび状間隙に対応して径方向内外に願通し前記ころを収容するポケットを有する環状の保持器と、
前記ころをくさび状間隙の狭い側へ弾発付勢する弾性部材と、を備え、
前記くさび状間隙のくさび角度が、４〜８度に設定されている、ことを特徴とする一方向クラッチ内蔵プーリ。
請求項５に記載の一方向クラッチ内蔵プーリにおいて、
前記くさび状間隙のくさび角度が、５〜７度に設定されている、ことを特徴とする一方向クラッチ内蔵プーリ。
請求項５または請求項６に記載の一方向クラッチ内蔵プーリにおいて、
前記内輪は外周面の数箇所に平坦面が形成され、前記外輪は内周面が円筒状に形成され、
前記内輪の平坦面と前記外輪の円筒状内周面とにより前記くさび状間隙が形成されている、ことを特徴とする一方向クラッチ内蔵プーリ。
請求項５ないし請求項７のいずれか一つに記載の一方向クラッチ内蔵プーリにおいて、
前記保持器は、前記内輪に固定されている、ことを特徴とする一方向クラッチ内蔵プーリ。