JP2008138712A - 一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】断面コ字状のシェル型外輪を備えた一方向クラッチにおいて、潤滑油の流れを円滑にする。
【解決手段】外周部１ｃと対の側壁１ａ，１ｂとが曲げ加工された断面コ字状の外輪１と、その外輪１内に配置される複数のスプラグ２と、各スプラグ２を係合方向に付勢するガータスプリング３とを備えた一方向クラッチにおいて、前記外周部１ｃと前記両側壁１ａ，１ｂとを曲げて形成した稜線部に、外輪１を貫通し且つ外輪１内から外輪１外へ向かうに従って徐々に内径側から外径側に傾斜する油孔１０ａ，１０ｂを設けた。油孔１０ａ，１０ｂが傾斜しているので、潤滑油は遠心力の作用によりその油孔１０ａ，１０ｂを通じて外輪１外に導かれ、潤滑油の流れを円滑にし得る。また、油孔１０ａ，１０ｂが最外径部に位置するので異物が排出されやすく、その油孔１０ａ，１０ｂが曲げ加工時における余肉部の逃げスペース、曲げ起点として機能し外輪１の成形性を向上させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、動力伝達経路上で動力の伝達と遮断の切換えをする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。

このような各種用途に用いられる一方向クラッチとして、例えば、図５に示すように、外輪１の内周円筒面と内輪（内軸）ＡＸｉの外周円筒面との間の空間に、多数の「スプラグ２」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。

この一方向クラッチは、前記内周円筒面を有する環状の外周部１ｃと、その外周部１ｃの軸方向両側端から内径方向に延びる側壁１ａ，１ｂとが形成された断面コ字状のいわゆる「シェル型」の外輪１を採用したものである。

外輪１の中空断面内に、複数のスプラグ２が互いに周方向へ隣接して設けられている。そのスプラグ２の軸（一方向クラッチの軸方向）と直交方向の断面は、図５（ａ）に示すように、外径側、内径側の各面が外に突出する凸の曲面状のカム面２ｕ，２ｄをそれぞれ有する非対称な樽形に形成されている。

また、スプラグ２の軸方向端面２ａ，２ｂのうち、前記外輪１の一方の側壁１ａ側の端面２ａに沿って、リング状のコイルばねから構成されたガータスプリング（弾性部材）３が配置されている。ガータスプリング３は、前記各スプラグ２の軸方向端面２ａに形成された周方向溝に嵌って、各スプラグ２の前記外径側カム面２ｕと内径側カム面２ｄとが、それぞれ前記内輪ＡＸｉの外周円筒面と前記外輪１の内周円筒面とに係合する方向に各スプラグ２を付勢する。

このため、内輪ＡＸｉと外輪１との軸周り相対回転により、前記外径側カム面２ｕと内径側カム面２ｄとが周方向に対し直立する状態（両カム面２ｕ，２ｄの外輪１内面との接点間の距離が比較的大きい状態）になれば、そのスプラグ２が内輪ＡＸｉと外輪１とを結合させ、内輪ＡＸｉと外輪１間でのトルクの伝達が行なわれる。
また、スプラグ２が周方向に傾斜するにつれて内軸ＡＸｉと外輪１とは軸周りにすべり、トルクの伝達が遮断される。

なお、外輪１と内輪ＡＸｉとの間に潤滑油（グリース）が充填される。この潤滑油は、前記スプラグ２と、外輪１及び内輪ＡＸｉとの接触部に介在して、その接触部を潤滑し、各接触部で摩耗や発熱が生じることを抑制している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−２０７７９７号公報

上記シェル型の外輪１を採用した一方向クラッチにおいて、その外輪１内の外径寄りの部分に潤滑油が滞留することがある。

これは、断面コ字状を成す外輪１の中空断面内の空間は、内径側は、前記鍔部４ａ，４ｂ間で解放されているものの、外径側は、両側壁１ａ，１ｂ及び外周部１ｃによって３方が閉塞されているため、一方向クラッチの回転に伴う遠心力によって、潤滑油が外径側に偏り、その場所で滞留してしまうからである。

潤滑油が一部に偏って存在することは、他の部分の潤滑不良の原因となるので好ましくない。
また、外輪１の内部に潤滑油が滞留すると、その外輪１内に侵入した摩耗粉などの異物の排出が不充分となり、クラッチの寿命低下やスプラグの噛合い不良を引き起こす恐れがあるので好ましくない。

そこで、この発明は、断面コ字状を成すシェル型の外輪を備えた一方向クラッチにおいて、潤滑油の流れを円滑にすることを課題とする。

上記課題を解決するため、この発明は、断面コ字状を成すシェル型の外輪において、その外周部と両側壁との成す稜線部に、外輪内外を貫通し、外輪内から外輪外へ向かうに従って徐々に内径側から外径側に傾斜する油孔を設けたものである。
具体的には、外周円筒面が形成された内輪と、前記内輪と同軸に配置され前記外周円筒面に対向するように形成された内周円筒面を有する外周部と前記外周部の両側から内径方向に延びる側壁とが形成された外輪と、前記外周円筒面と前記内周円筒面との間に配置された複数のスプラグと、これらの各スプラグと前記外輪の一方の側壁の間にその周方向に沿って設けられ、前記各スプラグの外径側カム面と内径側カム面とがそれぞれ前記外周円筒面と前記内周円筒面とに係合する方向に前記各スプラグを付勢する弾性部材とを備え、前記各スプラグを介して外輪と内輪の間のトルクの伝達・遮断を行う一方向クラッチにおいて、前記外輪の前記外周部と前記両側壁との成す稜線部の少なくとも一方に、前記外輪の内外を貫通する油孔を設け、その油孔は、その外輪内から外輪外へ向かうに従って徐々に内径側から外径側に傾斜する構成を採用した。

一方向クラッチが回転により、内外輪間の空間に充填された潤滑油に遠心力が作用した際に、その潤滑油は外径側に偏る方向に移動する。このとき、外輪に設けた油孔が、その外輪の内から外に向かって徐々に内径側から外径側に傾斜しているので、その油孔の向く方向は遠心力の作用方向に近いものとなる。このため、潤滑油がその油孔に入り込みやすくなり、油孔に入り込んだ潤滑油は外輪の外に導かれる。したがって、外輪の内外間の潤滑油の流れを円滑にすることができる。
さらに、油孔が、外輪内の最外径部に位置するため、外輪内に侵入した摩耗粉などの異物が潤滑油とともに排出されやすいという効果も期待できる。
なお、油孔は、いずれか一方の稜線部に設けても良いし、両方の稜線部にそれぞれ設けても良い。

前記の構成において、前記外輪の油孔を設けた稜線部が、前記外周部と前記両側壁との曲げ加工により形成されたものである構成を採用し得る。
この構成によれば、その油孔が、外輪の塑性加工（曲げ加工）時における余肉部の逃げスペース、曲げ起点として機能するため、その外輪の成形性を向上させることができる。

また、油孔は外輪の側壁に設けても良い。
すなわち、その構成は、外周円筒面が形成された内輪と、前記内輪と同軸に配置され前記外周円筒面に対向するように形成された内周円筒面を有する外周部と前記外周部の両側から内径方向に延びる側壁とが形成された外輪と、前記外周円筒面と前記内周円筒面との間に配置された複数のスプラグと、これらの各スプラグと前記外輪の一方の側壁の間にその周方向に沿って設けられ、前記各スプラグの外径側カム面と内径側カム面とがそれぞれ前記外周円筒面と前記内周円筒面とに係合する方向に前記各スプラグを付勢する弾性部材とを備え、前記各スプラグを介して外輪と内輪の間のトルクの伝達・遮断を行う一方向クラッチにおいて、前記外輪の側壁の少なくとも一方に、前記外輪内の空間に前記内周円筒面よりも内径側で開口し、且つその外輪内から外輪外へ向かうに従って徐々に内径側から外径側に傾斜する油孔を設けた構成である。

油孔が、前記外輪内の空間に前記内周円筒面よりも内径側で開口しているので、その開口よりも外径側の部分において、外輪内に潤滑油が維持される。
このため、油孔を通じて外輪の内外間の潤滑油の流れを円滑にしつつ、スプラグと外輪の内周円筒面との間の接触部に必要な潤滑油を保持することができる。
この油孔は、いずれか一方の側壁に設けても良いし、両方の側壁にそれぞれ設けても良い。

なお、油孔を外輪の側壁に設ける場合、その油孔は、外輪転走面寄りの側壁部に設けることが好ましい。潤滑油は外輪内の外径寄りの部分に偏りがちであるので、油孔が外輪転走面寄りの側壁部にあれば、その外径側に偏った潤滑油をより効率的に外輪の外に導くことができる。

この発明は、断面コ字状を成すシェル型外輪の外周部と両側壁との成す稜線部の少なくとも一方に、前記外輪の内外を貫通し且つその外輪内から外輪外へ向かうに従って徐々に内径側から外径側に傾斜する油孔を設けたので、その油孔を通じて外輪の内外間の潤滑油の流れを円滑にすることができる。また、油孔が、外輪内の最外径部に位置するため、外輪内に侵入した摩耗粉などの異物がより排出されやすい構造とし得る。

また、この発明は、断面コ字状を成すシェル型外輪の両側壁の少なくとも一方に、その外輪の内周円筒面よりも内径側で開口し且つその外輪内から外輪外へ向かうに従って徐々に内径側から外径側に傾斜する油孔を設けたので、同じく、その油孔を通じて外輪の内外間の潤滑油の流れを円滑にすることができる。また、油孔が外輪の内周円筒面よりも内径側に開口するので、スプラグと外輪の内周円筒面との間の接触部に必要な潤滑油を保持し得る。

図１乃至図３にこの発明の実施形態を示す。この一方向クラッチは、従来例と同様、断面コ字状のいわゆる「シェル型」の外輪１を採用したものである。そのシェル型の外輪１が、図１（ａ）（ｂ）に示すように、外周円筒面が形成された内輪ＡＸｉと同軸に配置されている。

外輪１は、前記内輪ＡＸｉの外周円筒面に対向するように形成された内周円筒面を備えた外周部１ｃと、その外周部１ｃの軸方向両側端から内径方向に延びる側壁１ａ，１ｂとを有している。
また、その外輪１は、前記側壁１ａ，１ｂの内径側（内輪ＡＸｉ側）端部に、その内輪ＡＸｉの外周円筒面と当接可能な鍔部４ａ，４ｂを有して、その鍔部４ａ，４ｂ間が開放するように形成された環状部材である。鍔部４ａ，４ｂは、その内径面が、前記内輪ＡＸｉの曲面に対し極わずかな隙間が生じるように設けられる。

また、図１（ａ）（ｂ）に示すように、外輪１の外周部１ｃと両側壁１ａ，１ｂとの成す稜線部（曲げ点）の双方に、その外輪１の内外を貫通し、且つその外輪１内から外輪１外へ向かうに従って徐々に内径側から外径側に傾斜する油孔１０ａ，１０ｂが設けられている。
この実施形態では、図２（ａ）（ｂ）に示すように、各油孔１０ａ，１０ｂを周方向に伸びる長孔状とし、その各油孔１０ａ，１０ｂを軸方向一方側、他方側とで対称配置として、それぞれ周方向に沿って８箇所等分方位に設けている。

この外輪１は、所定厚さの円盤状平鋼板を、プレス成形によりその外縁側を曲げ加工してカップ状としたのち、内径部を打ち抜くとともに、前記曲げた外側縁部の外側部をさらに曲げて、断面視でコ字形の開放断面状に形成する。このとき、外軸ＡＸｏに接合する外周部１ｃは円筒状に形成する。
また、外輪１の後記外周部１ｃと同一径のパイプ状鋼材の両端部を内側に曲げ加工して断面視でコ字形の開放断面状に形成することもできる。

この外輪１の稜線部、すなわち曲げ加工の際の曲げ点に、それぞれ油孔１０ａ，１０ｂが介在するので、その油孔１０ａ，１０ｂが、前記曲げ加工時における余肉部の逃げスペース、曲げ起点として機能し、外輪１をシェル状に成形するのが容易である。このとき、油孔１０ａ，１０ｂが、前記稜線部に沿う長孔状であれば、その効果がさらに高くなる。

この外輪１の中空断面内に、複数のスプラグ２が互いに周方向へ隣接して収納されている。また、その各スプラグ２の軸方向端面２ａ，２ｂのうち、図１（ｂ）に示す右側の側壁（一方の側壁）１ａ側の端面２ａに沿って、ガータスプリング（弾性部材）３が配置されている。

前記両鍔部４ａ，４ｂは、外輪１内にスプラグ２やガータスプリング３を収納した後に、両側壁１ａ，１ｂの内径側端部を曲げ加工してもよい。

スプラグ２の前記一方の側壁１ａ側の端面２ａには、一方向クラッチの周方向に伸びる凹部が形成されており、その凹部は、その外径側寄りの部分が、内径側から外径側に向かうにしたがって徐々に軸方向外側に拡がる傾斜面となっている。前記ガータスプリング３は、各スプラグ２の凹部と前記一方の端面１ａとの間に装填されて、その傾斜面に係合している。

スプラグ２の軸（一方向クラッチの軸方向）と直交方向の断面は、図３に示すように、上下の端面が外に突出する凸の曲面状の外径側カム面２ｕと内径側カム面２ｄとをそれぞれ有する非対称な樽形に形成されている。
ガータスプリング３は、前記傾斜面を介して、各スプラグ２を外径側へ付勢するとともに、前記外径側カム面２ｕと内径側カム面２ｄとが、それぞれ前記外周円筒面と前記内周円筒面とに係合する方向に各スプラグ２を付勢する。
なお、スプラグ２を付勢する弾性部材として、ガータスプリング３以外の弾性部材を使用することも可能である。

一方向クラッチの作用は、例えば、外輪１が駆動側、内輪ＡＸｉが従動側のときは、外輪１への回転力が矢印−ｆ２方向であれば、スプラグ２が直立する方向となり、このため、クラッチが係合されて静止している内輪ＡＸｉを同一方向（矢印ｆ１の方向）に回転させる。
一方、外輪１への回転力が反対方向であれば、ガータスプリング３による弾性力に逆って各スプラグ２を上記と反対方向に回転させ、このため、各スプラグ２は直立状態から傾き、内輪ＡＸｉへ回転力は伝達されず、クラッチオフ（遮断）の状態となる。

また、内輪ＡＸｉが駆動側、外輪１が従動側のときは、上記と全く逆の関係で、すなわち、内輪ＡＸｉへの回転力が矢印ｆ２の方向であれば、クラッチが係合されて静止している外輪１を同一方向（矢印−ｆ１の方向）に回転させ、一方内輪ＡＸｉへの回転力が反対方向（矢印ｆ１の方向）であれば、外輪１への回転力は伝達されず、クラッチオフ（遮断）の状態となる。

この回転の際に、外輪１内の空間に充填された潤滑油は、その一方向クラッチの回転に伴う遠心力によって、徐々に外径側に偏っていく傾向がある。
このとき、前記油孔１０ａ，１０ｂが、それぞれ外輪１の内から外に向かって徐々に内径側から外径側に傾斜しているので、その遠心力に伴って潤滑油が油孔１０ａ，１０ｂ内に入り込み、外輪１の外に導かれやすい。このため、外輪１内に潤滑油が滞留することが抑制される。

また、各油孔１０ａ，１０ｂは外輪１内の空間に対し、その最外径寄りの部分で開口しているので、外輪１内に侵入しその外輪１の内周円筒面に沿って介在する摩耗粉などの異物が、各油孔１０ａ，１０ｂに入り込みやすい。このため、異物は、その各油孔１０ａ，１０ｂを通じて外輪１外に円滑に排出される。

他の実施形態を図４に示す。この実施形態は、前記各油孔１０ａ，１０ｂを、前記外輪１の側壁１ａ、１ｂの外周部１ｃに近い外径寄りの部分に形成して、その油孔１０ａ，１０ｂが前記外輪１内の空間に対し、前記内周円筒面よりもやや内径側で開口する構成としたものである。

油孔１０ａ，１０ｂが、前記側壁１ａ，１ｂの外径寄りの部分に設けられているので、前記稜線部に形成した油孔１０ａ，１０ｂの場合と同様、その傾斜した油孔１０ａ，１０ｂを通じて、外径側に偏った潤滑油を効率的に外輪１の外に導くことができる。
また、この構成によれば、その外輪１内において、前記油孔１０ａ，１０ｂの開口よりも外径側の部分に潤滑油の一部を保持することができるので、スプラグ２の外径側カム面２ｕと外輪１の内周円筒面との潤滑を確保することができる。

なお、油孔１０ａ，１０ｂを、前記稜線部と、前記側壁１ａ，１ｂの外輪転走面寄りの側壁部とに混在して設けることもできる。
いずれの場合も、各油孔１０ａ，１０ｂの数は自由に設定できる。

また、前記各油孔１０ａ，１０ｂを、それぞれ各側壁１ａ，１ｂの径方向中ほど部分、あるいは内径部（内径寄りの部分）に設けてもよい。
この位置に形成した油孔１０ａ，１０ｂであっても、その油孔１０ａ，１０ｂの向きが、外輪１の内から外に向かって徐々に内径側から外径側に傾斜していれば、遠心力の作用により潤滑油を外輪１の外に導く効果を発揮することができる。

なお、上記各実施形態は、内輪ＡＸｉを軸状の部材で構成したが、環状の内輪として、その内輪に軸を嵌める等によって連結した構成も採用できる。
また、シェル型を成す前記外輪１は、前述の実施形態のように曲げ加工により製造されたものに限定されることなく、例えば、筒状の軸からなる外周部１ｃの内周に、軸方向に対向する対の側壁１ａ，１ｂを内径側に突出して固定した構成とすることもできる。

一実施形態を示し、（ａ）は切断正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面における切断側面図 同実施形態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面における切断側面図 スプラグの作用図 他の実施形態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面における切断側面図 従来例を示し、（ａ）は切断正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面における切断側面図

符号の説明

１ 外輪
１ａ，１ｂ 側壁
１ｃ 外周部
２ スプラグ
２ａ，２ｂ 端面
２ｕ 外径側カム面
２ｄ 内径側カム面
３ ガータスプリング
４ａ，４ｂ 鍔部
ＡＸｉ 内輪（内軸）
ＡＸｏ 外軸
１０ａ，１０ｂ 油孔

Claims (4)

1. 外周円筒面が形成された内輪と、前記内輪と同軸に配置され前記外周円筒面に対向するように形成された内周円筒面を有する外周部１ｃと前記外周部１ｃの両側から内径方向に延びる側壁１ａ，１ｂとが形成された外輪１と、前記外周円筒面と前記内周円筒面との間に配置された複数のスプラグ２と、これらの各スプラグ２と前記外輪１の一方の側壁１ａの間にその周方向に沿って設けられ、前記各スプラグ２の外径側カム面２ｕと内径側カム面２ｄとがそれぞれ前記外周円筒面と前記内周円筒面とに係合する方向に前記各スプラグ２を付勢する弾性部材３とを備え、前記各スプラグ２を介して外輪１と内輪の間のトルクの伝達・遮断を行う一方向クラッチにおいて、
   前記外輪１の前記外周部１ｃと前記両側壁１ａ，１ｂとの成す稜線部の少なくとも一方に、前記外輪１の内外を貫通する油孔１０ａ，１０ｂを設け、その油孔１０ａ，１０ｂは、その外輪１内から外輪１外へ向かうに従って徐々に内径側から外径側に傾斜することを特徴とする一方向クラッチ。
2. 前記油孔１０ａ，１０ｂを設けた稜線部は、前記外周部１ｃと前記両側壁１ａ，１ｂとの曲げ加工により形成されたものであ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. 外周円筒面が形成された内輪と、前記内輪と同軸に配置され前記外周円筒面に対向するように形成された内周円筒面を有する外周部１ｃと前記外周部１ｃの両側から内径方向に延びる側壁１ａ，１ｂとが形成された外輪１と、前記外周円筒面と前記内周円筒面との間に配置された複数のスプラグ２と、これらの各スプラグ２と前記外輪１の一方の側壁１ａの間にその周方向に沿って設けられ、前記各スプラグ２の外径側カム面２ｕと内径側カム面２ｄとがそれぞれ前記外周円筒面と前記内周円筒面とに係合する方向に前記各スプラグ２を付勢する弾性部材３とを備え、前記各スプラグ２を介して外輪１と内輪の間のトルクの伝達・遮断を行う一方向クラッチにおいて、
   前記外輪１の側壁１ａ，１ｂの少なくとも一方に、前記外輪１内の空間に前記内周円筒面よりも内径側で開口し、且つその外輪１内から外輪１外へ向かうに従って徐々に内径側から外径側に傾斜する油孔１０ａ，１０ｂを設けたことを特徴とする一方向クラッチ。
4. 前記油孔１０ａ，１０ｂは、前記側壁１ａ，１ｂの外輪転走面寄りの側壁部に設けられることを特徴とする請求項３に記載の一方向クラッチ。

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