JP2009008197A - 一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】一方向クラッチの組み立て工程の工数を少なくし、部品点数を少なくする。
【解決手段】同軸上に配置された外輪１及び内輪２と、前記外輪１及び内輪２の間に配置されその外輪１及び内輪２を相対的に軸周り回転可能に支持する軸受部５と、前記外輪１及び内輪２の間に周方向に沿って配置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に係合する方向に付勢する弾性部材６とから成る一方向クラッチにおいて、前記軸受部５を前記外輪１及び内輪２の軸方向一端にのみ配置し、周方向に隣接する上記係合子３，３の間に円筒ころ１０を配置して、前記円筒ころ１０を前記保持器４で保持した。円筒ころ１０を配置したことにより、軸方向両側に配置されていた軸受部５の一方を省略できるので、組み立て工程の工数を少なくし、部品点数を少なくすることができる。
【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、例えば、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、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、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を有する玉軸受（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が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３４０１４５号公報

上記一方向クラッチにおいて、プーリに作用するラジアル荷重やモーメント荷重によって、一方向クラッチの高精度な作動が妨げられることがないよう、クラッチ部を構成する外輪１及び内輪２の軸方向両側に軸受部５，５を配置している。

しかし、外輪１及び内輪２の間に軸受部５を組み込むことは複雑な作業であり、また、軸受部５は部品点数が多い。低コスト化の観点から、一方向クラッチの組み立て工程は工数が少なく、また、部品点数が少ないことが望まれる。

そこで、この発明は、一方向クラッチの組み立て工程の工数を少なくし、部品点数を少なく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、同軸上に配置された外輪及び内輪と、前記外輪及び内輪を相対的に軸周り回転可能に支持する軸受部と、前記外輪及び内輪の間に周方向に沿って配置され、前記外輪及び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係合子と、前記各係合子を周方向に沿って保持する保持器と、前記各係合子を前記外輪の内周面及び前記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る一方向クラッチにおいて、前記軸受部を前記外輪及び内輪の軸方向一端にのみ配置し、周方向に隣接する前記係合子の間に前記外輪の内周面及び前記内輪の外周面に当接する円筒ころを配置して、前記円筒ころを前記保持器で保持した構成を採用した。

外輪及び内輪の軸方向両側に配置されていた軸受部のうち一方を省略し、外輪と内輪との間に円筒ころを配置し、その円筒ころを、係合子を保持している保持器と同一の保持器に保持させたので、軸受部の一方を省略してもなお、耐ラジアル・モーメント荷重特性を下げることなく、外輪や内輪等に作用するラジアル荷重、モーメント荷重に対して一方向クラッチの作動を阻害しないようにすることができる。

上記の構成において、係合子と上記円筒ころとを周方向全周に沿って交互に配置すれば、円筒ころは、外輪や内輪等に作用するラジアル荷重、モーメント荷重に対して、周方向に沿ってより均等な力で対抗することができる。
また、周方向に隣接する上記係合子の間に、複数の上記円筒ころを周方向に並列して配置してもよい。すなわち、円筒ころは、前述のように周方向に隣接する係合子間に１個ずつ配置してもよいし、２個ずつ、３個ずつ、それ以上の必要な個数ずつ配置してもよい。また、その円筒ころは、必ずしも各係合子間に同数ずつ配置したものに限定されない。例えば、ある隣り合う係合子間のスペースには円筒ころを１個、別の隣り合う係合子間のスペースには円筒ころを２個というように配置してもよい。
さらに、周方向に隣接するすべての係合子間のスペースに円筒ころを配置してもよいし、選択された箇所にのみ円筒ころを配置してもよい。

このように、円筒ころ相互間、係合子相互間、あるいは円筒ころと係合子との周方向の配置間隔、及びその円筒ころ、係合子の各配置個数は、一方向クラッチに求められる性能に基づき適宜設定することができる。また、円筒ころの軸方向長さも、一方向クラッチに求められる性能に基づき適宜設定することができる。
これらの設定により、一方向クラッチの性能、特に、耐ラジアル荷重特性（剛性）等を調整することができる。

なお、軸受部の保持器と係合子および円筒ころを保持する保持器とは別体であってもよいが、軸受部の保持器と係合子および円筒ころを保持する保持器とを一体成形とした構成を採用してもよい。

さらに、上記の各構成において、上記円筒ころは、上記保持器に設けたローラポケット内に収納されており、その保持器に、前記ローラポケットの内径寄りの部分に臨み且つ上記内輪に臨むグリース溜まりを設けた構成を採用し得る。保持器にグリース溜まりを設ければ、円筒ころの潤滑性能を確保し得る。

また、上記グリース溜まりを、外径側から内径側に向かうにつれて徐々に周方向へ拡がる空間で構成すれば、グリースが円筒ころに供給されやすくなり、その潤滑性能をさらに向上し得る。

なお、保持器に設けられる係合子用の収納部（係合子ポケット）と円筒ころ用の収納部（ローラポケット）とを共通の形状、あるいは係合子と円筒ころとを共通で使用できる形状とすれば、周方向に隣接する係合子の間に円筒ころを配置する上記一方向クラッチの保持器と、円筒ころを配置しない従来の一方向クラッチの保持器とを共通部品とすることも可能である。

また、上記各構成の一方向クラッチを組み込んだクラッチ内蔵プーリ装置であって、上記クラッチ内蔵プーリ装置はその外周にベルト巻回用のプーリを備えてそのプーリで上記外輪を構成し、前記プーリと上記内輪とが軸方向一端の上記軸受部を介して相対的に軸周り回転可能に支持されており、前記プーリの内径面を、上記係合子が係合し且つ上記円筒ころが当接する前記外輪の内周面としたことを特徴とするクラッチ内蔵プーリ装置とすることができる。
この構成によれば、一方向クラッチを組み込んだクラッチ内蔵プーリ装置において、プーリ自身が外輪を成すので、さらに部品点数を少なくすることができる。

この発明は、外輪及び内輪の軸方向両側に配置されていた軸受部のうち一方を省略し、外輪と内輪との間に円筒ころを配置し、その円筒ころを、係合子を保持している保持器と同一の保持器に保持させたので、一方向クラッチの組み立て工程の工数を少なくし、部品点数を少なくすることができる。

この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１（ａ）（ｂ）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の内径面に環状部材が圧入された外輪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、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、例えば、図中に示す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、そのプーリ７の内周及び内輪２の外周には、前記各円筒面１ａ，２ａの軸方向一方（図１（ｂ）に示す右側）に軸受嵌合面が形成され、その各軸受嵌合面間に軸受部５が嵌められている。

軸受部５は、片シール付き玉軸受から成る。その軸受部５の構成は、上記内輪２と一体回転可能に固定される軸受内輪５ｂと、上記外輪１と一体回転可能に固定される軸受外輪５ａと、その軸受内輪５ｂと軸受外輪５ａとの間に収納された転動体５ｃを備えている。ボール（転動体）５ｃは、前記軸受内輪５ｂと軸受外輪５ａに設けられた軌道溝内に収納されて転動自在である。
この軸受部５は、シール９が軸方向外側に位置するように組付けされ、ボール５ｃ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。

一方向クラッチの軸受部５を設けた前記軸方向一方側の端部に対して、軸方向他方側の端部は、前記各円筒面１ａ，２ａ間の隙間が、全周に亘って密封板８によって閉じられている。
この軸方向一方側の軸受部５及び軸方向他方側の密封板８の空間にグリースが封入されている。

上記各スプラグ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、その軸方向一方側の端部が、上記軸受部５の周方向に隣り合うボール５ｃ，５ｃ間に入り込んでいる。また、軸方向他方側の端部が上記密封板８に面しており、前記軸受部５と密封板８との間で軸方向移動が規制されている。

また、保持器４には、その周方向に沿って内外を貫通する複数の係合子ポケット（収納部）４ａとローラポケット（収納部）４ｃとが形成されている。この実施形態では、周方向に沿って合計１２箇所の係合子ポケット４ａとローラポケット４ｃとが等間隔で形成されている。

スプラグ３が収納される係合子ポケット４ａは、保持器４の周方向に沿って等間隔に４箇所設けられており、その係合子ポケット４ａ内でスプラグ３が周方向に位置決めされている。また、ローラポケット４ｃは、その周方向に隣接する係合子ポケット４ａ，４ａ間に２箇所ずつ設けられ、そのローラポケット４ｃ内で円筒ころ１０が周方向に位置決めされている。

また、スプラグ３を収容する係合子ポケット４ａには、弾性部材収容孔４ｂが設けられ、その弾性部材収容孔４ｂ内に上記弾性部材６が組込まれている。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。

また、各ローラポケット４ｃには、円筒ころ１０が一つずつ収容される。この実施形態では、円筒ころ１０は、周方向に隣接するスプラグ３，３間に２個ずつ配置されており、各円筒ころ１０は、上記外輪１の内周円筒面１ａ及び内輪２の外周円筒面２ａの間に転動自在に当接して保持されている。

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、その外輪１が、内輪２に対して図１（ａ）に示す矢印ｆ１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１（ａ）に示すように、プーリ７（外輪１）を矢印ｆ１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、外輪１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f２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。

この一方向クラッチのプ−リ７に、ラジアル荷重、モーメント荷重が作用した場合に、軸受部５は、一方向クラッチの作動を阻害しないように外輪１及び内輪２を同軸状態に保持するが、その軸受部５に加えて各円筒ころ１０が、外輪１及び内輪２の各円筒面１ａ，２ａに接することによりその同軸状態に保持するように機能する。
このため、軸方向一方に軸受部５を備え、軸方向他方に軸受部５を備えない上記一方向クラッチ１０においても、正常な作動が確保される。すなわち、耐ラジアル・モーメント荷重特性を下げることなく、一方向クラッチのクラッチユニットの低コスト化を図ることができる。

他の実施形態を図２に示す。この実施形態は、円筒ころ１０を、周方向に隣接するスプラグ３，３間に１個ずつ配置したものである。
このように、スプラグ３及び円筒ころ１０の各配置個数、各配置位置の組合わせは自由に設定できる。この実施形態においても上述の実施形態と同様、保持器４に設けられるスプラグ３用の係合子ポケット４ａと、円筒ころ１０用のローラポケット４ｃとが共通の形状であるので、そのスプラグ３及び円筒ころ１０の組合わせに応じて保持器４を変更する必要がなく、また、円筒ころ１０を配置しない従来の一方向クラッチの保持器４をそのまま使用できるという利点もある。

また、係合子としてスプラグ３以外の係合子を採用してもよい。スプラグ３以外の係合子として、例えば、外輪１及び内輪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ローラからなる係合子３が考えられる。

さらに、他の実施形態を図３に示す。この実施形態は、上記保持器４のローラポケット４ｃの周方向両端に凹状のグリース溜まり４ｄを設けたものである。
グリース溜まり４ｄは、図３（ａ）に示すように、ローラポケット４ｃの内径寄りの部分に臨み、且つ上記内輪２に臨んでいる。保持器４にグリース溜まり４ｄを設けることにより、円筒ころ１０に対し高い潤滑性能を確保し得る。このグリース溜まり４ｄは、保持器４の軸方向全長に亘って連続的に設けられていてもよいし、断続的に設けられていてもよい。

また、図３（ｂ）は、そのグリース溜まり４ｄを、外径側から内径側に向かうにつれて徐々に周方向へ拡がるテーパー状の空間で構成したものである。
グリース溜まり４ｄが、テーパー状の空間であれば、グリースが円筒ころ１０に供給されやすくなり、その潤滑性能をさらに向上し得る。

さらに、他の実施形態として、上記クラッチ内蔵プーリ装置の外周に備えられているベルト巻回用のプーリ７の内径面を、上記係合子３が係合し且つ上記円筒ころ１０が当接する前記外輪１の内周面１ａとした構成も採用し得る。プーリ７自身で上記外輪１を構成するので、さらに部品点数を少なくすることができる。

一実施形態を示し、（ａ）は切断正面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面における断面図 他の実施形態を示す断面図 さらに他の実施形態を示す要部拡大図 従来例を示し、（ａ）は切断正面図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ断面における要部断面図

符号の説明

１ 外輪
２ 内輪
３ スプラグ（係合子）
４ 保持器
４ａ 係合子ポケット（収納部）
４ｃ ローラポケット（収納部）
５ 軸受部
５ａ 軸受外輪
５ｂ 軸受内輪
５ｃ ボール（転動体）
６ 弾性部材
７ プーリ
８ 密封板
９ シール
１０ 円筒ころ

Claims (7)

1. 同軸上に配置された外輪１及び内輪２と、前記外輪１及び内輪２を相対的に軸周り回転可能に支持する軸受部５と、前記外輪１及び内輪２の間に周方向に沿って配置され、前記外輪１及び内輪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係合子３と、前記各係合子３を周方向に沿って保持する保持器４と、前記各係合子３を前記外輪１の内周面１ａ及び前記内輪２の外周面２ａに係合する方向に付勢する弾性部材６とから成る一方向クラッチにおいて、
   上記軸受部５を上記外輪１及び内輪２の軸方向一端にのみ配置し、周方向に隣接する上記係合子３，３の間に前記外輪１の内周面１ａ及び前記内輪２の外周面２ａに当接する円筒ころ１０を配置して、前記円筒ころ１０を上記保持器４で保持したことを特徴とする一方向クラッチ。
2. 上記係合子３と上記円筒ころ１０とを周方向全周に沿って交互に配置したことを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
3. 周方向に隣接する上記係合子３，３の間に、複数の上記円筒ころ１０，１０を周方向に並列して配置したことを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
4. 軸受部の保持器と係合子および円筒ころを保持する保持器を一体成形としたことを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
5. 上記円筒ころ１０は、上記保持器４に設けたローラポケット４ｃ内に収納されており、
   その保持器４に、前記ローラポケット４ｃの内径寄りの部分に臨み且つ上記内輪２に臨むグリース溜まり４ｄを設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の一方向クラッチ。
6. 上記グリース溜まり４ｄは、外径側から内径側に向かうにつれて徐々に周方向へ拡がる空間で構成されていることを特徴とする請求項５に記載の一方向クラッチ。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の一方向クラッチを組み込んだクラッチ内蔵プーリ装置であって、上記クラッチ内蔵プーリ装置はその外周にベルト巻回用のプーリ７を備えてそのプーリ７で上記外輪１を構成し、前記プーリ７と上記内輪２とが軸方向一端の上記軸受部５を介して相対的に軸周り回転可能に支持されており、前記プーリ７の内径面を、上記係合子３が係合し且つ上記円筒ころ１０が当接する前記外輪１の内周面１ａとしたことを特徴とするクラッチ内蔵プーリ装置。

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