JP2008095927A - 一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】遠心力に伴うグリースの偏在による内径側の潤滑不足を防止する。
【解決手段】内外輪２，１間に配置された複数のスプラグ３と、前記各スプラグ３を周方向に沿って保持する保持器４と、前記各スプラグ３を係合方向に付勢する弾性部材６とから成り、グリースによって前記各スプラグ３と内外輪２，１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、前記保持器４は円筒状を成し周方向に沿ってスプラグ３収納用のポケット部４ａが形成され、前記保持器４と外輪１との間にグリース溜まりとして機能する空間を設けて、保持器４に内外を貫通し且つ前記グリース溜まりに臨む油孔１０を設けた。油孔１０は、保持器４の回転方向前方に開口し、その開口が前記グリース溜まりに臨むので、保持器の周方向回転によりグリース溜まりに滞留するグリースが油孔１０に入り込みやすくなる。このため、外径側のグリースが円滑に内径側に戻され、内径側の潤滑不足が防止される。
【選択図】図４

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、例えば、本発明の実施形態の説明図である図１乃至図３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３を係合子として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。

この一方向クラッチにおいて、外輪１と内輪２とは、同図１に示すように、その一方向クラッチの軸方向両端において、それぞれ周方向に沿って配置された転動体５ａを有する軸受部５を介して、軸周り相対回転可能に支持されている。

また、その外輪１の内周面１ａと内輪２の外周面２ａとの間の空間には、隣り合うスプラグ３，３同士の周方向距離を一定に保つ環状の保持器４が設けられており、その空間にグリースが充填される。グリースは、各スプラグ３と、前記外輪１及び内輪２との接触部に介在して、その接触部を潤滑する。
さらに、スプラグを軸方向に複列に配置し、その軸方向に並列するスプラグ間の中央にグルース溜まりとして機能する凹部を形成した技術も開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３２１０２２号公報

しかし、上記一方向クラッチによると、充填されたグリースに遠心力が作用すると、グリースが徐々に外径側に移動する。グリースが外径側に偏在すると、内径側のグリース滞留量が減少して潤滑不足を生じさせる可能性がある。グリースは、内径側、外径側に偏ることなく分布していることが望ましい。

そこで、この発明は、遠心力に伴うグリースの偏在による内径側の潤滑不足を防止す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、前記各スプラグを周方向に沿って保持する保持器と、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、前記保持器は円筒状に形成され、その周方向に沿って内外を貫通する複数のポケット部が形成されて前記各スプラグが前記各ポケット部に収納されており、前記保持器と外輪との間にグリース溜まりとして機能する空間を設けて、前記保持器に、内外を貫通し且つ前記グリース溜まりに臨む油孔を設けた構成を採用した。

前記保持器と外輪との間にグリース溜まりとして機能する空間が設けられており、そのグリース溜まりに臨む油孔が設けられているので、その油孔がグリース溜まりと内径側空間とを連通させる。このため、その油孔を通じて、遠心力により外径側に偏って存在するグリースを内径側に戻すことができる。

なお、グリース溜まりの構成としては、対向する保持器の外周面、外輪の内周面のいずれかに又は双方に凹部を形成することにより、その凹部内を、前記保持器と外輪との間のグリース溜まりとして機能する空間とすることができる。また、その凹部は、周方向全周に連続的に設けてもよいし、断続的に設けてもよいが、凹部を、外輪の内周に設ける場合は、前記スプラグとの係合範囲を避けて設けることが望ましい。

また、グリース溜まりの構成として、例えば、前記ポケット部に対して前記保持器の回転方向後方の外周面に凹部を形成し、前記グリース溜まりを前記凹部に設けた構成を採用し得る。グリース溜まりをポケット部の後方側（回転方向に沿って後方側）に設ければ、ポケット部を介して遠心力で内径側から外径側に移動して来るグリースを、保持器の周方向回転とともにそのグリース溜まりに流入させ、グリースを効果的に油孔に導くことができる。

前記各構成において、前記油孔は、前記保持器の回転方向前方に開口し、その開口が前記グリース溜まりに臨む構成を採用することができる。油孔が保持器の回転方向前方に開口することにより、保持器の周方向回転により、グリース溜まりに滞留するグリースが油孔に入り込みやすくなる。このため、さらに円滑にグリースを油孔に導くことができる。

さらに、前記油孔を保持器の回転方向前方に開口させた構成において、油孔は、その途中に、前記グリースの周方向の流れを径方向内向きの流れに変える方向変換部を有する構成を採用し得る。
このようにすれば、周方向に開口する油孔に入り込んだグリースが、内径側に向かって誘導されるので、グリースがさらに円滑に内径側に戻されるようになる。

方向変換部の構成としては、例えば、油孔の内壁が、前記油孔のグリース溜まりへの開口部分からその油孔の長さ方向に沿って周方向に進むにしたがって、徐々に内径側へと移動する傾斜面を有する構成とすれば、その傾斜面に、油孔に入り込んだグリースが当たるので、そのグリースの流れの向きを、周方向から内径方向へと変えて円滑な流れを確保し得る。
また、同様な傾斜面を有する方向板を油孔内に設けることにより、グリースの流れの向きを、周方向から内径方向へと変えるようにしてもよい。

なお、前記各構成の一方向クラッチに使用する保持器として、下記の構成を採用することができる。
その保持器は、円筒状に形成され、その周方向に沿って内外を貫通する複数のポケット部が形成されて前記一方向クラッチに使用するスプラグが前記各ポケット部に収納可能となっており、前記保持器は、前記一方向クラッチの外輪との間にグリース溜まりとして機能する空間が形成可能であって、内外を貫通し且つ前記グリース溜まりに臨む油孔を設けた構成である。

この発明は、保持器と外輪との間にグリース溜まりとして機能する空間を設けて、保持器に、内外を貫通し且つ前記グリース溜まりに臨む油孔を設けたので、その油孔を通じてグリースを内径側へ戻し、遠心力に伴うグリースの偏在による内径側の潤滑不足を防止することができる。

この発明の実施形態を図１乃至図５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装置を示す。
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３と、このスプラグ３を保持する保持器４と、前記スプラグ３を係合方向に付勢する弾性部材６とから成る。弾性部材６としては、コイルバネ等の周知の手段を採用し得る。

外輪１の内周には、内周円筒面（内周面）１ａが形成され、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の外周及び外輪１の内周には、前記各円筒面２ａ，１ａの軸方向両側に、軸受嵌合面２ｂ，１ｂが形成され、各軸受嵌合面２ｂ，１ｂ間に軸受部５が嵌合されている。

軸受部５は、片シール付き玉軸受から成る。この軸受部５は、シールが軸方向外側に位置するように組付けされ、ボール５ａを介してプーリ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５，５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、その外輪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、円筒状の合成樹脂の成形品から成り、その周方向に沿って内外を貫通する複数のポケット部４ａが形成されて、前記各スプラグ３を各ポケット部４ａに個別に収容することにより、すべてのスプラグ３が周方向に位置決めされるようになっている。

また、各ポケット部４ａに弾性部材６が組込まれて、その弾性部材６は、各スプラグ３に形成された外径側カム面及び内径側カム面が、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。

前記保持器４と外輪１との間には、グリース溜まりとして機能する空間が形成されている。グリース溜まりは、外輪１の内周において、前記スプラグ３との係合範囲に係る内周円筒面１ａよりも軸方向一方側（図１に示す左側）に凹部１１が形成され、その凹部１１と保持器４の外周面との間の空間として確保される。
凹部１１は、外輪１の周方向全周に亘って連続的に設けられており、その凹部１１の底面は、軸方向一方側の前記軸受嵌合面１ｂと同一内径となっている。
なお、前記軸方向一方側の凹部１１に加え、前記スプラグ３との係合範囲に係る内周円筒面１ａよりも軸方向他方側（図１に示す右側）に凹部１１を設けても良い。凹部１１を、スプラグ３との係合範囲を避けて設けたのは、その凹部１１が、スプラグ３と外輪１との係合トルクに影響を与えないようにするためである。

その保持器４に、内外を貫通し且つ前記グリース溜まりに臨む油孔１０が設けられている。油孔１０は、図４及び図５に示すように、前記保持器４の回転方向Ａの前方（これから回転していく側）に向く開口部１０ａを有しており、その開口部１０ａが前記凹部１１によって形成されたグリース溜まりに臨んでいる。油孔１０は、開口部１０ａ付近において、保持器４の他の部分の外周面よりも外径側に突出しており、その突出部分が前記凹部１１にぴったりと嵌っている。

さらに、その油孔１０は、前記開口部１０ａのさらに奥部において、その開口部１０ａから油孔１０内に入り込んだグリースの流れを、周方向から径方向内向きに変える傾斜面（方向変換部）１０ｂからなる内壁を有するとともに、図５に示す開口部１０ｃで内径側に臨んでいる。この傾斜面１０ｂは、周方向に向かうにしたがって、徐々に内径側へ近づくフラット面となっているが、例えば、同様な傾斜方向を有する弧状面とした構成も考えられる。

このクラッチ内蔵プーリ装置では、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３（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３（ｂ）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が図中矢印ｓ１に示す方向へその姿勢を変え、そのスプラグ３の内外各カム面が、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は矢印ｓ２方向にその姿勢を変え、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装置を、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。
なお、この実施形態は、外輪１が駆動側、内輪２が従動側としているが、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。

保持器４に設けた油孔１０の作用について説明すると、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５，５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、油孔１０が、外径方向から内径方向へと保持器４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がグリース溜まりに保持された後、そのグリース溜まり付近のグリースが、油孔１０を介して内輪２側へ戻されるように流動する。

このとき、保持器４が内輪２に対し、図４に示す矢印Ａの方向に相対回転すれば、油孔１０は、その保持器４の回転方向前方に開口していることから、その保持器の周方向回転に伴って、グリース溜まりに滞留するグリースが、油孔１０内に矢印Ｂのように入り込みやすくなる。このため、外径側のグリースが円滑に内径側に戻されるようになっている。

また、その油孔１０内に入り込んだグリースは、その油孔１０内において前記傾斜面１０ｂに当たって径方向内側にその向きを変えるので、グリースは、さらに円滑に内径側に戻されるようになっている。
このようにして、グリースが外輪１側に偏ることなく、内輪２側のグリースが希薄になることを防止することができる。

他の実施形態を図６及び図７に示す。この実施形態は、グリース溜まりの構成として、前記保持器４に設けたポケット部４ａに対して、その保持器４の回転方向（矢印Ａ方向）後方の外周面に凹部１０ｄを形成し、その凹部１０ｄ内を前記グリース溜まりとしたものである。
凹部１０ｄは、図７に示すように、前記ポケット部４ａに隣接して設けられており、そのポケット部４ａの後方側（矢印Ａの差す方向の反対側）に設けられているので、ポケット部４ａを介して遠心力で内径側から外径側に移動して来るグリースを、保持器４の矢印Ａ方向の回転とともに、矢印Ｂの方向へ前記グリース溜まりに流入させることができる。

また、そのグリース溜まりに油孔１０が矢印Ａの方向に開口しているので、保持器４の矢印Ａ方向の回転とともに、グリースが開口部１０ａから油孔１０内に入り込みやすいようになっている。なお、傾斜面１０ｂの構成は、前述の実施形態と同様である。

一実施形態を示す切断正面図 図１のＩ−Ｉ断面を示す側面図 （ａ）は図１のII−II断面を示す側面図、（ｂ）スプラグの作用を示す要部拡大図 同実施形態を示す一部切断斜視図 図４の保持器の詳細を示す斜視図 他の実施形態を示す一部切断斜視図 図６の保持器の詳細を示す要部拡大図

符号の説明

１ 外輪
２ 内輪
３ スプラグ
４ 保持器
５ 軸受部
６ 弾性部材
７ プーリ
１０ 油孔
１０ａ 開口部
１０ｂ 方向変換部（傾斜面）
１０ｄ，１１ 凹部

Claims (5)

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を周方向に沿って保持する保持器４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６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、
   前記保持器４は円筒状に形成され、その周方向に沿って内外を貫通する複数のポケット部４ａが形成されて前記各スプラグ３が前記各ポケット部４ａに収納されており、前記保持器４と外輪１との間にグリース溜まりとして機能する空間を設けて、前記保持器４に、内外を貫通し且つ前記グリース溜まりに臨む油孔１０を設けたことを特徴とする一方向クラッチ。
2. 前記ポケット部４ａに対して前記保持器４の回転方向後方の外周面に凹部１０ｄを形成し、前記グリース溜まりは前記凹部１０ｄに設けられ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. 前記油孔１０は、前記保持器４の回転方向前方に開口し、その開口が前記グリース溜まりに臨む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。
4. 前記油孔１０は、その途中に、前記グリースの周方向の流れを径方向内向きの流れに変える方向変換部１０ｂを有することを特徴とする請求項３に記載の一方向クラッチ。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の一方向クラッチに使用する保持器４であって、前記保持器４は円筒状に形成され、その周方向に沿って内外を貫通する複数のポケット部４ａが形成されて前記一方向クラッチに使用するスプラグ３が前記各ポケット部４ａに収納可能となっており、前記保持器４は、前記一方向クラッチの外輪１との間にグリース溜まりとして機能する空間が形成可能であって、内外を貫通し且つ前記グリース溜まりに臨む油孔１０を設けた保持器。

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