JP2008025703A - 一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】トルク容量を低下させることなく、グリースの保持性を向上させる。
【解決手段】 同軸上に配置された外輪１及び内輪２との間に周方向に沿って配置され、前記外輪１と内輪２とを係合及び係合解除可能とする複数のスプラグ３と、前記各スプラグ３を保持する保持器４と、前記各スプラグ３を係合方向に付勢する弾性部材５とから成り、前記外輪１と内輪２との間に充填されたグリースによって前記各係合子３と外輪１及び内輪２との接触部を潤滑するようにした一方向クラッチにおいて、前記スプラグ３に、両空転側カム面３ｄ’，３ｕ’間を結ぶ貫通孔１０を形成した。このため、貫通孔１０内にグリースを保持することができるとともに、その貫通孔１０を空転側カム面３ｄ’，３ｕ’に開口させたので、係合側カム面３ｕ”，３ｄ”の有効面積に影響を及ぼさない。したがって、トルク容量を低下させることなく、グリースの保持性を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、回転トルクの伝達と遮断とを行なう一方向クラッチに関するものである。

一般に、自動車等のエンジンのクランクシャフトの回転をベルトを介して各種補機類に伝達する補機駆動装置において、その補機類、例えば、パワーステアリング装置の油圧ポンプやエアコンディショナの圧縮機、あるいはオルタネータ等の回転軸と、その回転軸に設けられたプーリとの間に一方向クラッチが組込まれる。

この一方向クラッチは、クランクシャフトの回転の角速度が増加する時に、回転軸とプーリとを結合させて前記クランクシャフトの回転を回転軸に伝え、また、角速度が減少する時に、一方向クラッチをオーバランニングさせて、クランクシャフトから回転軸への回転トルクの伝達を遮断し、ベルトの滑りを防止するように機能する。

この種の補機駆動装置に採用される一方向クラッチとして、図４に示すように、外輪の内周面と内輪の外周面との間の空間に、多数の「スプラグ」を組み込んだスプラグタイプの一方向クラッチが知られている。

スプラグタイプの一方向クラッチでは、外輪と内輪との間にグリースが充填される。このグリースは、前記スプラグと、外輪及び内輪との接触部に介在して、その接触部を潤滑する。

しかし、この種の一方向クラッチは、エンジンルーム等の高熱の場所に配置される場合が多いこと、また、高速回転されること、また、急減速時において一方向クラッチの空転の機会が多いことから、グリース潤滑が不十分であると、外輪とスプラグとの接触部及び内輪とスプラグとの接触部で摩耗や発熱が生じることがあるので好ましくない。
そこで、グリースの保持性及びその潤滑性を高めるため、図４に示すように、外輪１の内周円筒面１ａ又は内輪２の外周円筒面２ａ、あるいはその両方１ａ，２ａに、円周方向の溝１ｂ，２ｂを形成し、その溝１ｂ，２ｂ内をグリース溜りとして機能させた技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３２１０２２号公報

しかし、上記のように外輪１の内周円筒面１ａや、内輪２の外周円筒面２ａに溝１ｂ，２ｂを形成すると、図４に示すように、前記スプラグ３が係合することができる前記内外円筒面１ａ，２ａの軸方向長さが短くなる。すなわち、外輪１及び内輪２の有効なカム面の範囲（軸方向の範囲）が減少する。
このため、溝１ｂ，２ｂを設けない同一形状、同一寸法の一方向クラッチと比較して、そのクラッチのトルク容量が減少してしまうという問題がある。

そこで、この発明は、トルク容量を低下させることなく、グリースの保持性を向上させることを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、同軸上に配置され相対的に軸周り回転可能な外輪及び内輪と、前記外輪と内輪との間に周方向に沿って配置され、前記外輪と内輪とが一方向に相対回転すると前記外輪の内周面及び前記内輪の外周面に係合して両輪を結合し他方向に相対回転すると前記係合が解除される複数のスプラグと、前記各スプラグを外輪の内周面および内輪の外周面に係合する方向に付勢する弾性部材とから成り、前記外輪と内輪との間に充填されたグリースによって前記各スプラグと外輪及び内輪との接触部を潤滑するようにした一方向クラッチにおいて、前記スプラグに、そのスプラグの内径側カム面と外径側カム面とを結ぶ貫通孔を形成した構成を採用した。

スプラグに、内径側カム面と外径側カム面とを結ぶ貫通孔を形成したので、この貫通孔内にグリースを保持することができる。
この貫通孔は、その内径が小さくとも、その内径に対して貫通孔は相対的に長く（深く）形成できるので、カム面の有効面積を殆ど減少させることなく、グリースの滞留容積を大きく確保できる。
このため、一方向クラッチのトルク容量を低下させることなく、各スプラグと外輪及び内輪との接触部を潤滑するグリースの保持性を向上させることができる。

また、貫通孔は、外径方向から内径方向へとスプラグを貫通して設けられているので、外輪と内輪との間の空間において、遠心力により外輪側に偏ったグリースを、その貫通孔を介して内輪側へ戻すように流動させる効果も期待できる。

さらに、前記貫通孔を、前記スプラグの内径側カム面及び外径側カム面において、それぞれ空転側カム面に開口するようにすれば、トルク負荷時における内外輪との係合部分（係合側カム面）の有効面積に影響を及ぼさない。すなわち、その貫通孔の開口部分は、係合時のトルク容量に全く影響を与えなくなるので、さらに好ましいといえる。

なお、前記貫通孔は、その全長に亘って前記スプラグの軸方向端面に開口して形成してもよい。貫通孔が端面に開口していれば、グリースの流動性がより高まるので、前記外輪側に偏ったグリースを内輪側へ戻す効果がさらに期待できる。

この発明は、スプラグに、そのスプラグの内径側カム面と外径側カム面とを結ぶ貫通孔を形成したので、トルク容量を低下させることなく、グリースの保持性を向上させることができる。

この発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。図１は、プーリ７内に一方向クラッチを組込んだクラッチ内蔵プーリを示す。
一方向クラッチは、プーリ７の内径面に圧入された外輪１と、その外輪１の内側に同軸上に組込まれた内輪２と、その内外両輪１、２間に組込まれたスプラグ（係合子）３と、このスプラグ３を保持する保持器４と、上記スプラグ３を係合方向に付勢するコイルバネ（弾性部材）５とから成る。

外輪１は内輪２より軸方向長さが短く、その外輪１の内周には、内周円筒面（内周面）１ａが形成されている。

内輪２の外周には、前記外輪１の内周円筒面１ａと径方向で対向する外周円筒面（外周面）２ａが形成されている。また、その内輪２の外周には、前記外周円筒面２ａの軸方向両側に、前記外周円筒面２ａよりもやや小径の軸受嵌合面２ｃ，２ｃが形成され、各軸受嵌合面２ｃ，２ｃに軸受部８が支持されている。

軸受部８は、片シール付き玉軸受から成る。この軸受部８は、シール８ｃが軸方向外側に位置するように組付けされ、一対の軸受８ａ，８ｂ及びボール９によって、プーリ７と一体の外輪１と内輪２とが、相対的に軸周り回転自在とされている。この軸方向両側に設けた軸受部８，８間において、外輪１と内輪２間の空間にグリースが封入されている。

各スプラグ３は、外輪１の内周円筒面１ａと内輪２の外周円筒面２ａ間において、周方向に所定の間隔をおいて等間隔に配置されている。

また、外輪１の内周円筒面１ａと内輪２の外周円筒面２ａ間において、前記各スプラグ３を周方向に位置決めする保持器４が設けられている。保持器４は、合成樹脂の成形品から成り、各スプラグ３を個別に収容する複数のポケット４ａと、各ポケット４ａに連通するばね収容凹部４ｂとが形成されている（図１（ａ）参照）。
各ばね収容凹部４ｂ内に、前記コイルバネ５が組込まれて、そのコイルバネ５は、各スプラグ３に形成された外径側カム面３ｕ及び内径側カム面３ｄが、それぞれ、外輪１の内周円筒面１ａ及び内輪２の外周円筒面２ａに係合する方向にそのスプラグ３を付勢している。
なお、前記保持器４は、従来例の図４に示すように、その保持器４によって、軸方向一方の軸受部８のボール９が保持されている構成となっている。

ここで、このクラッチ内蔵プーリは、プーリ７を備えた外輪１が駆動側、内輪２が従動側であり、前記各スプラグ３は、そのプーリ７と共に外輪１が、内輪２に対して図１（ａ）に示す矢印方向に相対回転したとき、前記内外各円筒面１ａ，２ａに係合して、外輪１の回転トルクを内輪２に伝達する。
また、各スプラグ３は、外輪１が内輪２に対して前記矢印で示す反対方向に相対回転したり、あるいは、前記矢印方向に回転する外輪１に対して同方向に回転する内輪２の回転速度が外輪１の回転速度を上回った場合に、前記内外各円筒面１ａ，２ａに対する係合を解除して、外輪１から内輪２への回転伝達を遮断するようになっている。

したがって、図２に示すように、プーリ７（外輪１）を矢印ｆ２方向に回転すると、スプラグ３が図中に鎖線で示す方向へその姿勢を変え（矢印ｓ１参照）、そのスプラグ３の各カム面３ｕ，３ｄが、外輪１の内周円筒面１ａおよび内輪２の外周円筒面２ａに係合する。この係合により、プーリ７の回転が内輪２に伝達される。
内輪２の回転速度が外輪１の回転速度を上回ると、内輪２に対しプーリ７は図中矢印f１の方向へ相対回転するので、スプラグ３は逆方向にその姿勢を変え（矢印ｓ２参照）、内外各円筒面１ａ，２ａに対するスプラグ３の係合が解除され、外輪１から内輪２への回転伝達が遮断される。

このため、このようなクラッチ内蔵プーリを、例えばオルタネータの回転軸に取付けてクランクシャフトに取付けられたプーリと上記回転軸上のプーリ間にベルトをかけ渡してオルタネータを駆動すると、クランクシャフトの角速度増加時、一方向クラッチが係合状態となり、クランクシャフトの回転がオルタネータの回転軸に伝達される。また、クランクシャフトの角速度減少時、一方向クラッチが空転状態となって、クランクシャフトからオルタネータの回転軸への回転伝達が遮断されることになる。
このため、プーリ７とこれにかかるベルトの相互間で滑りが生じるのが防止され、ベルトの摩耗を抑制することができる。

また、スプラグ３には、そのスプラグ３の内径側カム面３ｄと外径側カム面３ｕとを結ぶ貫通孔１０が形成されている。貫通孔１０内にグリースが流入して保持されることにより、貫通孔１０がいわゆるグリース溜りとして機能する。このため、グリースの保持性及びその潤滑性を高めることができる。

その貫通孔１０は、前記内径側カム面３ｄ及び外径側カム面３ｕにおいて、それぞれ空転側カム面３ｄ’，３ｕ’に開口する。空転側カム面３ｄ’，３ｕ’とは、スプラグ３が空転側へ姿勢変更した際に、前記内外円筒面１ａ，２ａに対向する側のカム面、すなわち係合時に内外円筒面１ａ，２ａに接しない部分である（図２（ａ）（ｂ）、及び図３（ａ）参照）。
貫通孔１０が、この空転側カム面３ｄ’，３ｕ’に開口しているので、スプラグ３が係合側に姿勢変更した際に、係合側カム面３ｄ”，３ｕ”の面積を減少させない。係合側カム面３ｄ”，３ｕ”とは、スプラグ３が係合側へ姿勢変更した際に、前記内外円筒面１ａ，２ａに対向する側のカム面である。すなわち、その貫通孔１０の開口部分は、係合時のトルク容量に全く影響を与えない。

さらに、一方向クラッチの外輪１又は内輪２の回転に伴い、前記両軸受部８，８間に封入されたグリースに遠心力が作用する。この遠心力により、グリースは、徐々に径方向外側に偏って分布するようになる傾向がある。すなわち、グリースが、外輪１側に偏って分布し、内輪２側のグリースが希薄になる状態である。
しかし、貫通孔１０が、外径方向から内径方向へとスプラグ３を貫通して設けられているので、外輪１と内輪２との間の空間において、遠心力により外輪１側に偏ったグリースを、その貫通孔１０を介して内輪２側へ戻すように流動させる効果も期待できる。

なお、他の実施形態として、図３（ｂ）に示すように、貫通孔１０を、その全長に亘って前記スプラグ３の軸方向端面に開口する溝状に形成してもよい。貫通孔１０をスプラグ３の軸方向端面に溝状に形成する場合、両側の端面に形成してもよいし、片側のみに形成してもよい。

この実施形態は、一方向クラッチを組み込んだクラッチ内蔵プーリであり、外輪１が駆動側、内輪２が従動側としたが、他の実施形態として、内輪２を駆動側、外輪１を従動側とした各種用途の一方向クラッチにも適用可能である。

一実施形態を示し、（ａ）は切断側面図、（ｂ）は切断正面図 スプラグの作用を示し、（ａ）は要部拡大図、（ｂ）は（ａ）の拡大図 ローラの詳細を示し、（ａ）（ｂ）は表面にディンプル状の凹部を形成した態様、（ｃ）は表面に軸方向に伸びる溝を形成した態様、（ｄ）は表面に円周方向に延びる溝を形成した態様、（ｅ）は表面に螺旋状の溝を形成した態様を示す各斜視図 従来例を示し、（ａ）は切断側面図、（ｂ）は切断正面図

符号の説明

１ 外輪
２ 内輪
３ スプラグ
３ｕ 外径側カム面
３ｄ 内径側カム面
３ｕ’，３ｄ’ 空転側カム面
３ｕ”，３ｄ” 係合側カム面
４ 保持器
４ｂ ばね収容凹部
５ コイルバネ（弾性部材）
７ プーリ
８ 軸受部
８ａ，８ｂ 軸受
８ｃ シール
９ ボール
１０ 貫通孔

Claims (3)

1. 同軸上に配置され相対的に軸周り回転可能な外輪１及び内輪２と、前記外輪１と内輪２との間に周方向に沿って配置され、前記外輪１と内輪２とが一方向に相対回転すると前記外輪１の内周面１ａ及び前記内輪２の外周面２ａに係合して両輪１，２を結合し他方向に相対回転すると前記係合が解除される複数のスプラグ３と、前記各スプラグ３を外輪１の内周面１ａおよび内輪２の外周面２ａに係合する方向に付勢する弾性部材５とから成り、前記外輪１と内輪２との間に充填されたグリースによって前記各スプラグ３と外輪１及び内輪２との接触部を潤滑するようにした一方向クラッチにおいて、
   前記スプラグ３に、そのスプラグ３の内径側カム面３ｄと外径側カム面３ｕとを結ぶ貫通孔１０を形成したことを特徴とする一方向クラッチ。
2. 前記貫通孔１０は、前記内径側カム面３ｄ及び外径側カム面３ｕにおいてそれぞれ空転側カム面３ｄ’，３ｕ’に開口することを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
3. 前記貫通孔１０は、その全長に亘って前記スプラグ３の軸方向端面に開口して形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の一方向クラッチ。

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