JP2007263216A - One-way clutch - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は入力部材の一方向のトルクのみを出力部材に伝達する一方向クラッチに関する。 The present invention relates to a one-way clutch that transmits only one-way torque of an input member to an output member.
一方向クラッチは、自動車や電動工具等に使用されるトルク容量の大きいものから、コピー機、パソコンなどの事務機、カメラ等に使用されるトルク容量の小さいものまで広い範囲にわたって使用されている。
従来、一方向クラッチとしては、軸の外側に筒体を設け、軸の外周には上記筒体に形成された円筒形内面との間でくさび形空間を形成する複数のカム面を形成し、各カム面と円筒形内面間にくさび状の摩擦部材を組込み、その摩擦部材を弾性部材によりくさび形空間の狭小部に向けて付勢し、軸と筒体の相対回転により上記摩擦部材の内外の弧状面の全体を円筒形内面およびカム面に接触させるようにしたもの(特許文献1参照)等が知られている。
この構成の一方向クラッチは、軸が上記のくさび角が小さくなる方向に回転すると、ころがその方向に移動してくさび形空所にかみ込んでロックされ、軸と外輪およびクラッチケーシングが一体に回転する。また、軸が上記と逆方向に回転すると、ころのロックが外れ軸は空転する。
One-way clutches are used in a wide range from those having a large torque capacity used for automobiles and electric tools to those having a small torque capacity used for office machines such as copy machines and personal computers, cameras, and the like.
Conventionally, as a one-way clutch, a cylindrical body is provided outside the shaft, and a plurality of cam surfaces are formed on the outer periphery of the shaft to form a wedge-shaped space between the cylindrical inner surface formed on the cylindrical body, A wedge-shaped friction member is incorporated between each cam surface and the cylindrical inner surface, and the friction member is urged toward the narrow part of the wedge-shaped space by an elastic member. There are known those in which the entire arcuate surface is brought into contact with a cylindrical inner surface and a cam surface (see Patent Document 1).
In this one-way clutch, when the shaft rotates in the direction in which the wedge angle becomes smaller, the rollers move in that direction and lock into the wedge-shaped cavity so that the shaft, outer ring and clutch casing are integrated. Rotate. When the shaft rotates in the opposite direction, the rollers are unlocked and the shaft rotates idle.
上記のごとき従来の一方向クラッチにおいて、ころの内接円の中心と、各軸挿通穴の中心とを一致させる位置精度を上げることは加工上困難な場合が多く、位置精度が低いとラジアル振動となって現れ、クラッチ回転の振れの原因となるという問題がある。この問題に対し、ころ保持ポケット相互間の外輪内径面を上記軸に対するラジアル軸受面とすることによりクラッチ回転の振れを防止する一方向クラッチが知られている(特許文献2参照)。
しかし、構造的な対応だけでは耐摩耗性や音響特性の点で十分とはいえず、外輪と、ころとの摺動性についても対応を図る必要がある。
In conventional one-way clutches as described above, it is often difficult to improve the positional accuracy to match the center of the inscribed circle of the roller with the center of each shaft insertion hole. Appears, which causes a problem of clutch rotation swing. In order to solve this problem, a one-way clutch is known in which the inner ring surface of the outer ring between the roller holding pockets is a radial bearing surface with respect to the shaft to prevent the clutch rotation from swinging (see Patent Document 2).
However, structural support alone is not sufficient in terms of wear resistance and acoustic characteristics, and it is necessary to cope with the slidability between the outer ring and the roller.
一方向クラッチでは、外輪と、ころとの摺動を適正に行なうため、外輪に潤滑油等を含浸させ、摺動界面に潤滑油等を介在させているものがある。通常の内径摺動の含油軸受では、図4に示すように、軸が回転することによりポンプ作用および発熱の効果で、内部に含浸されている潤滑油が内径面に染み出し、潤滑作用を果たす。すなわち軸が回転することにより、軸受内部の油が吸い出され、油圧の低い上の部分から高い油圧を受ける摺動部に向かって油が流れる。この油の流れによって生じる油のくさびが軸受の底面から軸を持ち上げて、金属同士の接触を防止する働きをしている。また軸は、入り込む油の流れによって、回転方向に片寄せられ、軸受内径面での油圧分布は図4のようになる。 Some one-way clutches have an outer ring impregnated with lubricating oil or the like and the lubricating oil or the like is interposed at the sliding interface in order to properly slide between the outer ring and the roller. As shown in FIG. 4, in an ordinary oil sliding bearing with an inner diameter sliding, as the shaft rotates, the lubricating oil impregnated inside oozes out to the inner diameter surface due to the effect of pumping and heat generation, and performs the lubricating action. . That is, when the shaft rotates, the oil inside the bearing is sucked out, and the oil flows from the upper portion where the hydraulic pressure is low toward the sliding portion that receives the high hydraulic pressure. The oil wedge generated by the oil flow lifts the shaft from the bottom surface of the bearing and functions to prevent contact between metals. Further, the shaft is displaced in the rotational direction by the flow of oil entering, and the hydraulic pressure distribution on the bearing inner diameter surface is as shown in FIG.
しかしながら、一方向クラッチの場合、一方向クラッチの断面図として、図2のC部を拡大した図3に示すように、潤滑剤が含浸されている外輪12ところ17との間では、ころ17の周囲に油圧の高低差が生じないため、ポンプ作用が発生しない。すなわち、図3において、a部では油のくさびが形成されずころ17と接していないため圧力の変化がなく、潤滑剤が染み出す要素がない。b部のようにころ17と接する周辺では、局部的に見れば圧力の差が発生するものの、含油軸受けの場合と比較して、その効果は微々たるものと考えられる。このように一方向クラッチでは、外輪内部の潤滑油が染み出しにくい構造となっているため潤滑剤の染み出しが起こりにくく、特に運転初期において摺動面の潤滑油不足が起こりやすい。
また、潤滑剤として潤滑油を用いる場合、飛散、蒸発が起こりやすく、周囲の温度変化によって染み出し状態が変動しやすい。その結果、異音の発生、摩耗の促進などが起こりやすいという問題がある。
一方、潤滑剤として潤滑グリース(混和ちょう度 400 未満)を用いる場合では、潤滑油と比較して、飛散や蒸発等が起こりにくいものの、組み立て後になじみ運転が必要となることや、グリース封入の際に余分なグリースがあふれるなどして取り扱いが不便であること等のデメリットがある。
In addition, when lubricating oil is used as the lubricant, scattering and evaporation are likely to occur, and the oozing state is likely to fluctuate due to changes in ambient temperature. As a result, there is a problem that abnormal noise is generated and wear is easily promoted.
On the other hand, when lubricating grease (miscibility of less than 400) is used as the lubricant, it is less likely to scatter or evaporate compared to the lubricating oil, but it requires a familiar operation after assembly or when grease is filled. There is a demerit such as inconvenient handling due to excess grease overflowing.
本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、摺動面の潤滑油不足がなく、使用可能温度範囲が広く、異音特性、耐摩耗性および耐久性に優れる一方向クラッチの提供を目的とする。 The present invention has been made to address such problems, and is a one-way clutch that does not have a shortage of lubricating oil on the sliding surface, has a wide usable temperature range, and has excellent noise characteristics, wear resistance, and durability. The purpose is to provide.
本発明の一方向クラッチは、クラッチケーシングと、その閉塞蓋と、クラッチ用外輪と、該外輪の内径面に周方向に設けられた複数のころ保持ポケットとを備える一方向クラッチであって、上記クラッチ用外輪は焼結金属体からなり、該外輪に混和ちょう度 400 以上である液状のグリースを含浸したことを特徴とする。
本発明における混和ちょう度は、JIS K2220で規定される方法により測定した 25℃における 60 回混和ちょう度である。
The one-way clutch of the present invention is a one-way clutch comprising a clutch casing, a closing lid thereof, an outer ring for clutch, and a plurality of roller holding pockets provided circumferentially on the inner diameter surface of the outer ring, The outer ring for clutch is made of a sintered metal body, and the outer ring is impregnated with liquid grease having a blending degree of 400 or more.
The mixing penetration in the present invention is 60 penetrations at 25 ° C. measured by the method defined in JIS K2220.
上記クラッチ用外輪は、内径面の表面開孔率が 20%〜35%であることを特徴とする。
本発明において表面開孔率とは、外輪内径面の単位面積内に占める表面開孔(焼結金属体の細孔が外表面に開口した部分)の面積割合をいう。
The outer ring for clutch is characterized in that the surface opening ratio of the inner diameter surface is 20% to 35%.
In the present invention, the surface aperture ratio refers to the area ratio of the surface aperture (the portion where the pores of the sintered metal body are opened on the outer surface) in the unit area of the inner surface of the outer ring.
上記液状のグリースは、合成炭化水素油またはポリオールエステルを基油とし、増ちょう剤をグリース全体に対して 0.5 重量%〜5 重量%含有することを特徴とする。
また、上記液状のグリースの増ちょう剤は、金属石けんまたはウレア化合物であることを特徴とする。
The liquid grease is characterized in that a synthetic hydrocarbon oil or polyol ester is used as a base oil and a thickener is contained in an amount of 0.5 to 5% by weight based on the whole grease.
Further, the thickening agent for the liquid grease is a metal soap or a urea compound.
本発明の一方向クラッチは、焼結金属体である外輪に、混和ちょう度 400 以上である液状のグリースを含浸してなるので、該液状のグリースは、増ちょう剤の効果により外輪内径面に付着しやすく、液状のグリースが外輪内径面に常に存在する状態が得られ、ころと外輪との間で良好な摺動が得られる。加えて、混和ちょう度 400 以上の液状のグリースであるため、なじみ運転等が不要であるとともに、トルクの変動を抑制できる。また、周囲の温度変化にかかわらず、外輪内径面に液状のグリースが常に存在するので、異音発生の防止、摩耗の抑止が期待できる。
また、外輪内径面の表面開孔率が 20%〜35%であるので、外輪内径面に保持された液状のグリースに加え、外輪から液状のグリースが染み出し、長時間運転した場合でも、異音発生の防止、摩耗の抑止が期待できる。
The one-way clutch of the present invention is formed by impregnating the outer ring, which is a sintered metal body, with liquid grease having a miscibility of 400 or more, so that the liquid grease is applied to the inner ring surface of the outer ring by the effect of the thickener. It is easy to adhere and a state in which liquid grease is always present on the inner surface of the outer ring is obtained, and good sliding can be obtained between the roller and the outer ring. In addition, since it is a liquid grease with a blending degree of 400 or more, a familiar operation is not required, and torque fluctuations can be suppressed. In addition, liquid grease is always present on the inner surface of the outer ring regardless of changes in ambient temperature, so that it is possible to prevent abnormal noise and suppress wear.
In addition, since the surface opening ratio of the inner surface of the outer ring is 20% to 35%, in addition to liquid grease held on the inner surface of the outer ring, liquid grease seeps out from the outer ring. Prevention of sound generation and suppression of wear can be expected.
本発明の一実施例に係る一方向クラッチを図1および図2に基づいて説明する。図1は一方向クラッチの断面図である。図2は図1のB−B線の拡大断面を示す図である。図1および図2に示すように一方向クラッチは、クラッチケーシング1と、その閉塞蓋2と、クラッチユニット3とからなる。
クラッチケーシング1は適当な樹脂等により形成され、円筒体の一端に所要厚さの閉塞壁4を形成したものであり、その閉塞壁4の中心に軸挿通穴5が設けられ、その軸挿通穴5の内径面が、これに挿通された軸6に対するラジアル軸受となる。上記のクラッチケーシング1の内部には、上記軸挿通穴5より大径の収納部7が設けられる。その収納部7に上記のクラッチユニット3が収納され、その収納部7の開放端に閉塞蓋2が嵌合される。閉塞蓋2はその外径面に係合リブ8を有し、開放端の内径面にこれと係合する係合溝9が形成される。
上記の閉塞蓋2の中心にも軸挿通穴11が設けられ、その軸挿通穴11が軸6に対するもう一つのラジアル軸受となっている。
A one-way clutch according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a cross-sectional view of a one-way clutch. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along line BB in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the one-way clutch includes a
The
A shaft insertion hole 11 is also provided at the center of the
また、図2に示すように、上記のクラッチユニット3を構成する外輪12は、その外径面に回り止め用凹所13が設けられ、上記収納部7の内径面の回り止め用リブ14と嵌合する。また、上記外輪12の内径面には、周方向に一定間隔をおいてころ保持ポケット15が所要数に設けられる。外輪12は焼結金属製であり、混和ちょう度 400 以上である液状のグリースが含浸されている。
Further, as shown in FIG. 2, the
上記のころ保持ポケット15の底は、一定方向に傾斜した傾斜カム面16となっており、その傾斜カム面16と軸6の外径面との間で一定のくさび角を有するくさび形空所を形成している。また、上記ころ保持器ポケット15のくさび角が小さくなる側と反対側の端面にばね収納用の凹所18が形成される。なお、傾斜カム面16も外輪12の内径面の一部である。
上記のころ保持ポケット15に、ころ17が収納されると共に、上記の各凹所18に板ばね19が収納され、その板ばね19のばね力によりころ17をくさび角が小さくなる方向に押圧する。上記の各板ばね19は、環状部10により一体に連結されたものであり、閉塞蓋2側から各板ばね19を上記の凹所18へ挿入する。環状部10は閉塞蓋2と外輪12の端面との間で挟まれる。
The bottom of the
上記構成の一方向クラッチは、軸6が図2の矢印Aで示すように、上記のくさび角が小さくなる方向に回転すると、ころ17がその方向に移動してくさび形空所にかみ込んでロックされ、軸6と外輪12およびクラッチケーシング1が一体に回転する。このとき、クラッチケーシング1に作用する負荷は閉塞壁4と閉塞蓋2の軸挿通穴5、11の部分のラジアル軸受で支持される。外輪12に含浸されている液状のグリースにより外輪12の内径面に保持される液状のグリースによって、ころ17の移動が円滑に行なわれる。
なお、軸6が上記と逆方向に回転すると、ころ17のロックが外れ軸6は空転する。
When the shaft 6 rotates in the direction in which the wedge angle becomes smaller as indicated by the arrow A in FIG. 2, the
When the shaft 6 rotates in the opposite direction, the
本発明の一方向クラッチに用いられる外輪12は焼結金属体であり、内部に焼結粒子間に形成される気孔を有し、この気孔内に液状のグリースが含浸される。外輪12の製造工程は、まず、銅や鉄等の金属粉末とグラファイト等の添加材とを混合し、この混合物を金型に充填して外輪形状に圧縮成形する。そして、この成形物を焼結してサイジングを行なった後、真空含浸により液状のグリースを含浸する。含浸後、油切りを行ない、外輪内径面に液状のグリースが薄く均一に付着した状態とする。なお、焼結状態によっては、サイジングと含油処理の間に、硬化のための熱処理とそれによって生じるスケールを取り除くバレル処理を行なうこともできる。
The
一方向クラッチにおいては含浸された液状のグリースは、上述したとおりポンプ作用が発生しないため、液状のグリースの染み出しが起こりにくい。したがって、液状のグリースの染み出しを的確に行なわせるため内径面の表面開孔率を適切に設定する必要がある。
本発明の一方向クラッチに用いられる外輪内径面の表面開孔率は 20%〜35%であることが好ましい。表面開孔率が 20%より小さい場合、焼結金属内部に含浸されている液状のグリースが外輪表面に染み出しにくいため、表面に保持されている液状のグリースでのみ潤滑が行なわれることになる。また、表面開孔率が 35%より大きい場合、焼結金属内部に含浸されている液状のグリースの飛散や蒸発が起きやすく、長時間運転した場合など内輪表面の液状のグリースが不足して、異音・摩耗などの異常が発生する可能性がある。
表面開孔率は粉末の粒子径および圧粉体の密度で調整することができる。本発明においては粒子径 100 メッシュ以下の金属粉を使用し、圧粉密度は 6.4〜7.2g/cm3の範囲で成形することによって表面開孔率を上記範囲に調整することができる。また、焼結後に、サイジングやコイニング、バレル処理を施すことにより、表面開孔率を微調整することもできる。
In the one-way clutch, the impregnated liquid grease does not generate a pumping action as described above, so that the liquid grease does not easily leak out. Therefore, it is necessary to appropriately set the surface area ratio of the inner diameter surface in order to allow the liquid grease to exude accurately.
The surface opening ratio of the inner surface of the outer ring used in the one-way clutch of the present invention is preferably 20% to 35%. If the surface porosity is less than 20%, the liquid grease impregnated in the sintered metal will not easily ooze out to the outer ring surface, so that only the liquid grease retained on the surface will be lubricated. . Also, if the surface porosity is greater than 35%, the liquid grease impregnated inside the sintered metal tends to scatter and evaporate, and there is not enough liquid grease on the inner ring surface when operating for a long time. Abnormal noise or wear may occur.
The surface open area ratio can be adjusted by the particle diameter of the powder and the density of the green compact. In the present invention, a metal powder having a particle size of 100 mesh or less is used, and the surface open area ratio can be adjusted to the above range by forming the green powder density in the range of 6.4 to 7.2 g / cm 3 . Further, the surface porosity can be finely adjusted by performing sizing, coining, and barrel treatment after sintering.
本発明において液状のグリースに用いる基油としては、一般的に使用されている基油であれば制限なく使用できる。例えば、ナフテン系、パラフィン系、流動パラフィン、水素化脱ろう油などの鉱油、ポリアルキレングリコールなどのポリグリコール油、アルキルジフェニルエーテル、ポリフェニルエーテルなどのエーテル系合成油、ジエステル油、ポリオールエステル油などのエステル系合成油、ポリジメチルシロキサン、ポリフェニルメチルシロキサンなどのシリコーン油、GTL基油、ポリ-α-オレフィン油等の炭化水素系合成油、フッ素油等の基油が挙げられる。
本発明の一方向クラッチが樹脂製のクラッチケーシングを有する場合で、樹脂に対する液状グリースの攻撃性を抑制する必要がある場合には基油として合成炭化水素油を、液状グリースの耐熱性が要求される場合には基油としてポリオールエステルを、それぞれ使用することが好ましい。
In the present invention, the base oil used for the liquid grease can be used without limitation as long as it is a commonly used base oil. For example, mineral oil such as naphthenic, paraffinic, liquid paraffin, hydrodewaxed oil, polyglycol oil such as polyalkylene glycol, ether synthetic oil such as alkyldiphenyl ether and polyphenyl ether, diester oil, polyol ester oil, etc. Examples thereof include ester synthetic oils, silicone oils such as polydimethylsiloxane and polyphenylmethylsiloxane, hydrocarbon synthetic oils such as GTL base oil and poly-α-olefin oil, and base oils such as fluorine oil.
When the one-way clutch of the present invention has a resin clutch casing and it is necessary to suppress the aggressiveness of the liquid grease against the resin, a synthetic hydrocarbon oil is required as the base oil, and the heat resistance of the liquid grease is required. In this case, it is preferable to use a polyol ester as the base oil.
本発明において液状のグリースに用いる増ちょう剤は、一般的に使用されている増ちょう剤であれば特に制限なく使用することができる。例えば、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けん、力ルシウム石けん、カルシウムコンプレックス石けん、アルミニウム石けん、アルミニウムコンプレックス石けん等の金属石けん類、ジウレア化合物、ポリウレア化合物等のウレア化合物が挙げられる。
これらの中で比較的安価であり、広い温度範囲で使用できることからリチウム石けんまたはウレア化合物を使用することが好ましい。
The thickener used for the liquid grease in the present invention can be used without particular limitation as long as it is a commonly used thickener. Examples thereof include metal soaps such as lithium soap, lithium complex soap, high-strength soap, calcium complex soap, aluminum soap, and aluminum complex soap, and urea compounds such as diurea compounds and polyurea compounds.
Of these, lithium soap or urea compounds are preferably used because they are relatively inexpensive and can be used in a wide temperature range.
本発明において上記増ちょう剤の配合割合は、得られるグリースの混和ちょう度が 400 以上となる割合で配合する。具体的には、増ちょう剤をグリース全体に対して 0.5 重量%〜5 重量%配合することが好ましい。
混和ちょう度 400 以上である液状のグリースは、潤滑油の長所である流動性および潤滑性と、グリースの長所である保持性および非蒸発性とを合わせ持っている。これに対して、潤滑油は、良好な流動性を有し潤滑性に優れているが、遠心力による飛散および蒸発を生じやすい。一方、通常のグリース(混和ちょう度 400 未満)は、保持力があって飛散しにくいが、流動性が悪く負荷が大きくなる欠点がある。
本発明の一方向クラッチは、この液状のグリースを含浸してなるので、グリース的な特性から、グリースの飛散、蒸発が起こりにくく外輪内径面に常に存在する状態が得られ、かつ、潤滑油的な特性から、良好な潤滑性と適度な流動性等が得られる。この結果、なじみ運転等が不要でトルクの変動を抑制でき、長期間にわたり、異音発生の防止、摩耗の抑止が期待できる。
In the present invention, the thickener is blended in such a ratio that the resulting grease has a blending degree of 400 or more. Specifically, the thickener is preferably blended in an amount of 0.5 to 5% by weight based on the entire grease.
A liquid grease having a miscibility of 400 or more has both the fluidity and lubricity, which are the advantages of lubricating oil, and the retainability and non-evaporability, which are the advantages of grease. On the other hand, the lubricating oil has good fluidity and excellent lubricity, but tends to cause scattering and evaporation due to centrifugal force. On the other hand, normal grease (miscibility of less than 400) has a holding force and is difficult to scatter, but has a drawback of poor fluidity and large load.
Since the one-way clutch of the present invention is impregnated with this liquid grease, the grease-like characteristics prevent the grease from scattering and evaporating, and it is always present on the inner surface of the outer ring, and it can be used as a lubricating oil. From such characteristics, good lubricity and appropriate fluidity can be obtained. As a result, a running-in operation or the like is unnecessary and torque fluctuations can be suppressed, and generation of abnormal noise and suppression of wear can be expected over a long period.
本発明の一方向クラッチは液状のグリースが外輪内径面に常に存在し、ころと外輪との間で良好な摺動が得られるので、事務用機械はじめ各種産業機械に用いられる一方向クラッチとして好適に利用できる。 The one-way clutch of the present invention is suitable as a one-way clutch used for office machines and various industrial machines because liquid grease is always present on the inner surface of the outer ring and good sliding is obtained between the rollers and the outer ring. Available to:
1 クラッチケーシング
2 閉塞蓋
3 クラッチユニット
4 閉塞壁
5 軸挿通穴
6 軸
7 収納部
8 係合リブ
9 係合溝
10 環状部
11 軸挿通穴
12 外輪
13 凹所
14 リブ
15 ころ保持ポケット
16 傾斜カム面
17 ころ
18 凹所
19 板ばね
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記クラッチ用外輪は焼結金属体からなり、該外輪に混和ちょう度 400 以上である液状のグリースを含浸したことを特徴とする一方向クラッチ。 A one-way clutch comprising a clutch casing, its closing lid, an outer ring for clutch, and a plurality of roller holding pockets provided circumferentially on the inner diameter surface of the outer ring,
The one-way clutch characterized in that the outer ring for clutch is made of a sintered metal body, and the outer ring is impregnated with liquid grease having a blending degree of 400 or more.
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2006
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