JP2017057999A - 一方向クラッチ内蔵型プーリ装置 - Google Patents

一方向クラッチ内蔵型プーリ装置 Download PDF

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康宏 荒木
Yasuhiro Araki
康宏 荒木
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Abstract

【課題】一方向クラッチのころのスキューを防止して、ころの姿勢を安定化することができる一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を提供する。【解決手段】一方向クラッチ13の板ばね30は、第1板ばね31及び第2板ばね32を備え、第1板ばね31は、ころ17の軸心に対して略平行に配置される基部33と、基部33の長手方向両端で内側に向かって折り返され、ころ17と接触する第1接触部35aを有する一対の第1押圧片35と、を備え、第2板ばね32は、ころ17の軸心に対して略平行に配置される基部36と、基部36の長手方向両端で内側に向かって折り返され、第1接触部35aよりころ17の軸方向外側でころ17と接触する第2接触部38aを有する一対の第2押圧片38と、を備える。【選択図】図3

Description

本発明は、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に関し、より詳細には、エンジンのクランク軸の動力によって駆動されるオルタネータ等の補機類の入力軸や、エンジンのクランク軸に動力を与えるスタータモータの出力軸等に固定して用いられる一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に関する。
一般に、オルタネータ等、自動車用補機の回転軸の端部には従動プーリが固定されており、エンジンのクランク軸の端部に固定された駆動プーリとの間に無端ベルトが掛け渡され、補機を駆動するために利用されている。また、従動プーリとしては、無端ベルトの走行速度が一定もしくは上昇傾向にある場合に、無端ベルトから回転軸への動力の伝達を自在とし、無端ベルトの走行速度が低下傾向にある場合に、従動プーリと回転軸との相対回転を自在とするよう、一方向クラッチを内蔵したプーリ装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
この一方向クラッチは、内輪と外輪との間に楔空間を構成するように、内輪或いは外輪にカム面を有し、楔空間に配置されたローラ(ころ)の係脱によって、ロック状態とオーバーラン状態とを繰り返す。楔空間に配置される各ローラは、保持器に形成された複数のポケット内に収容されており、保持器に係止された板ばねによって、楔作用を発揮する方向、即ち、ロック方向に弾性的に押圧されている。
特開2007−198582号公報
ところで、上記特許文献1に記載の板ばねは、略ムの字形に形成された部材であり、ばねの基部の両端で軸方向内側に折り曲げられた一対のばね可動部を有し、その一対のばね可動部の先端部でローラを押圧している。従って、ローラの軸方向中心に近い位置が一対のばね可動部で押圧されるため、ローラの傾き(スキュー)が発生しやすく、ローラの姿勢を安定化させることが求められていた。
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、一方向クラッチのころのスキューを防止して、ころの姿勢を安定化することができる一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を提供することにある。
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
(1)回転軸に取り付けられるスリーブと、スリーブの径方向外側にスリーブと同心に配置されたプーリと、スリーブの外周面とプーリの内周面との間に設けられ、プーリとスリーブの一方が他方に対して所定の方向に相対回転するとき、プーリとスリーブとの間で回転力を伝達する一方向クラッチと、スリーブの外周面とプーリの内周面との間で一方向クラッチに対して軸方向に離間した位置に設けられ、プーリに加わるラジアル荷重を支承しつつプーリとスリーブとの相対回転を可能とするサポート軸受と、を備え、一方向クラッチは、スリーブとプーリのうちの一方の部材と共に回転する保持器と、保持器に保持された複数のころと、複数のころを一方向クラッチが係合する方向に押圧する複数の板ばねと、を備える一方向クラッチ内蔵型プーリ装置であって、板ばねは、第1板ばね及び第2板ばねの2枚の板ばねで構成されており、第1板ばねは、ころの軸心に対して略平行に配置される基部と、基部の長手方向両端で内側に向かって折り返され、ころと接触する第1接触部を有する一対の第1押圧片と、を備え、第2板ばねは、ころの軸心に対して略平行に配置される基部と、基部の長手方向両端で内側に向かって折り返され、第1接触部よりころの軸方向外側でころと接触する第2接触部を有する一対の第2押圧片と、を備えることを特徴とする一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
(2)回転軸に取り付けられるスリーブと、スリーブの径方向外側にスリーブと同心に配置されたプーリと、スリーブの外周面とプーリの内周面との間に設けられ、プーリとスリーブの一方が他方に対して所定の方向に相対回転するとき、プーリとスリーブとの間で回転力を伝達する一方向クラッチと、スリーブの外周面とプーリの内周面との間で一方向クラッチに対して軸方向に離間した位置に設けられ、プーリに加わるラジアル荷重を支承しつつプーリとスリーブとの相対回転を可能とするサポート軸受と、を備え、一方向クラッチは、スリーブとプーリのうちの一方の部材と共に回転する保持器と、保持器に保持された複数のころと、複数のころを一方向クラッチが係合する方向に押圧する複数の板ばねと、を備える一方向クラッチ内蔵型プーリ装置であって、板ばねは、1枚の板ばねで構成されており、ころの軸心に対して略平行に配置される基部と、基部の長手方向両端で内側に向かって折り返され、ころと接触する第1接触部を有する一対の第1押圧片と、基部の長手方向両端で内側に向かって折り返され、第1接触部よりころの軸方向外側でころと接触する第2接触部を有する一対の第2押圧片と、を備えることを特徴とする一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
(3)基部から一対の第1押圧片の第1接触部までの高さは、基部から一対の第2押圧片の第2接触部までの高さより高く設定されることを特徴とする(1)又は(2)に記載の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
本発明によれば、板ばねが、第1板ばね及び第2板ばねの2枚の板ばねで構成されており、第1板ばねが、ころの軸心に対して略平行に配置される基部と、基部の長手方向両端で内側に向かって折り返され、ころと接触する第1接触部を有する一対の第1押圧片と、を備え、第2板ばねが、ころの軸心に対して略平行に配置される基部と、基部の長手方向両端で内側に向かって折り返され、第1接触部よりころの軸方向外側でころと接触する第2接触部を有する一対の第2押圧片と、を備えるため、一方向クラッチがオーバーラン状態のとき、ころが一対の第1押圧片及び一対の第2押圧片により軸方向内側の2点及び軸方向外側の2点の合計4点で押圧可能としている。このため、ころのスキューを防止することができるので、ころの姿勢を安定化することができる。
本発明によれば、板ばねが、1枚の板ばねで構成されており、ころの軸心に対して略平行に配置される基部と、基部の長手方向両端で内側に向かって折り返され、ころと接触する第1接触部を有する一対の第1押圧片と、基部の長手方向両端で内側に向かって折り返され、第1接触部よりころの軸方向外側でころと接触する第2接触部を有する一対の第2押圧片と、を備えるため、一方向クラッチがオーバーラン状態のとき、ころが一対の第1押圧片及び一対の第2押圧片により軸方向内側の2点及び軸方向外側の2点の合計4点で押圧可能としている。このため、ころのスキューを防止することができるので、ころの姿勢を安定化することができる。
本発明に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の第1実施形態を説明する縦断面図である。 ころと板ばねを組み入れた状態の保持器を説明する拡大斜視図である。 図2の保持器を径方向外側から見た図である。 図3のA−A線断面図である。 図2の板ばねの斜視図である。 本発明に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の第2実施形態を説明する拡大斜視図である。 図6の保持器を径方向外側から見た図である。 図7のB−B線断面図である。 図6の板ばねの斜視図である。
以下、本発明に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の各実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
(第1実施形態)
まず、図1〜図5を参照して、本発明に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の第1実施形態について説明する。
本実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置10は、図1に示すように、オルタネータ等のエンジン補機の回転軸に取り付けられるスリーブ11と、スリーブ11の径方向外側にスリーブ11と同心に配置されるプーリ12と、を備える。プーリ12の外周面には、不図示の駆動ベルトを巻き掛けるベルト溝12aが形成されている。
また、スリーブ11の軸方向中間部における外周面とプーリ12の軸方向中間部における内周面との間には、一方向クラッチ13が配置されている。また、スリーブ11の軸方向両端部における外周面とプーリ12の軸方向両端部における内周面との間には、一対の転がり軸受(サポート軸受)14が配置されている。
一方向クラッチ13は、プーリ12がスリーブ11に対して所定方向に相対回転するとき、プーリ12とスリーブ11との間で回転力を伝達する。転がり軸受14には、深溝玉軸受等が使用されており、プーリ12に加わるラジアル荷重を支承しつつ、スリーブ11とプーリ12とを相対回転を可能に支持する。
一方向クラッチ13は、スリーブ11の軸方向中間部の外周面に外嵌される内輪15と、プーリ12の軸方向中間部の内周面に内嵌される外輪16と、内輪15の外周面に形成されるカム面15aと外輪16の内周面に形成される円筒面16aとのくさび空間に回動自在に設けられる複数のローラ(ころ)17と、各ローラ17を個別に収容する複数のポケット19を有する保持器18と、保持器18に支持され、各ローラ17をロック方向に弾性的に押圧する板ばね30と、を備える。
保持器18は、図2及び図3に示すように、一対の円環部20と、一対の円環部20を軸方向に連結する複数の柱部21と、を備える。
一対の円環部20の内周面には、カム面15aの軸方向両端部と係合する凸部20a(図1参照)が形成されており、保持器18は、内輪15及びスリーブ11と共に一体に回転する。
また、一対の円環部20の軸方向内側面で円周方向において各柱部21と整合する部分には、一対の端部側ばね保持部22が各柱部21の外周面側から径方向外方に突出する状態で形成されている。また、各柱部21の軸方向中央部には、中央側ばね保持部23が各柱部21の外周面側から径方向外方に突出する状態で形成されている。そして、板ばね30は、端部側ばね保持部22の円周方向一側面と、中央側ばね保持部23の円周方向他側面との間に挟持されている。また、一対の端部側ばね保持部22は、後述する板ばね30の第1及び第2屈曲部34,37の径方向外側を覆っており、板ばね30の径方向への抜けを防止している。
板ばね30は、図3〜図5に示すように、第1板ばね31及び第2板ばね32の2枚の板ばねで構成される。第1板ばね31及び第2板ばね32は、保持器18の径方向に沿って積層するように配置されており、具体的には、第1板ばね31が径方向内側に配置され、第2板ばね32が径方向外側に配置されている。
第1板ばね31は、ローラ17の軸心に対して略平行に配置される基部33と、基部33の長手方向両端の第1屈曲部34で内側に向かって折り返される一対の第1押圧片35と、を備え、基部33の長手方向において対称形状に形成されている。第1押圧片35の先端部には、ローラ17と接触する第1接触部35aが基部33側に向かって湾曲形成されている。一対の第1押圧片35は、その根元側から先端側に向かって基部33から離れるように傾斜して直線状に形成されている。
第2板ばね32は、ローラ17の軸心に対して略平行に配置される基部36と、基部36の長手方向両端の第2屈曲部37で内側に向かって折り返される一対の第2押圧片38と、を備え、基部36の長手方向において対称形状に形成されている。第2押圧片38の先端部には、ローラ17と接触する第2接触部38aが基部36側に向かって湾曲形成されている。一対の第2押圧片38は、その根元側から先端側に向かって基部36から離れるように傾斜して直線状に形成されている。
そして、図3に示すように、第1板ばね31の第1押圧片35の長さL1は、第2板ばね32の第2押圧片38の長さL2より長く設定されている。このため、ローラ17及び板ばね30が保持器18に装着された状態において、第2押圧片38の第2接触部38aは、第1押圧片35の第1接触部35aよりローラ17の軸方向外側でローラ17と接触することになる。また、第1押圧片35の長さL1が第2押圧片38の長さL2より長いため、第1押圧片35のバネ定数は、第2押圧片38のバネ定数より小さくなっている。
さらに、図3及び図4に示すように、第1板ばね31の基部33から第1接触部35aまでの高さH1は、第2板ばね32の基部36から第2接触部38aまでの高さH2より高く設定されている。このため、一方向クラッチ13がロック状態のとき、第1押圧片35の第1接触部35aはローラ17に接触し、第2押圧片38の第2接触部38aはローラ17と非接触である。
このように構成された一方向クラッチ内蔵型プーリ装置10では、一方向クラッチ13がロック状態のとき、ローラ17が一対の第1押圧片35の第1接触部35aに接触して、ローラ17が軸方向内側の2点で押圧されている。また、一方向クラッチ13がオーバーラン状態のとき、ローラ17が一対の第1押圧片35の第1接触部35a及び一対の第2押圧片38の第2接触部38aに接触して、ローラ17が軸方向内側の2点及び軸方向外側の2点の合計4点で押圧されている。従って、オーバーラン状態のとき、ローラ17が4点で押圧されるため、ローラ17のスキューが防止されて、ローラ17の姿勢を安定化することができる。
以上説明したように、本実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置10によれば、第1板ばね31が、ローラ17の軸心に対して略平行に配置される基部33と、基部33の長手方向両端で内側に向かって折り返され、ローラ17と接触する第1接触部35aを有する一対の第1押圧片35と、を備え、第2板ばね32が、ローラ17の軸心に対して略平行に配置される基部36と、基部36の長手方向両端で内側に向かって折り返され、第1接触部35aよりローラ17の軸方向外側でローラ17と接触する第2接触部38aを有する一対の第2押圧片38と、を備えるため、一方向クラッチ13がオーバーラン状態のとき、ローラ17が一対の第1押圧片35及び一対の第2押圧片38により軸方向内側の2点及び軸方向外側の2点の合計4点で押圧可能としている。このため、ローラ17のスキューを防止することができるので、ローラ17の姿勢を安定化することができる。
また、本実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置10によれば、第1板ばね31の基部33から一対の第1押圧片35の第1接触部35aまでの高さH1が、第2板ばね32の基部36から一対の第2押圧片38の第2接触部38aまでの高さH2より高く設定されるため、一方向クラッチ13がロック状態のとき、ローラ17が一対の第1押圧片35により押圧され、一方向クラッチ13がオーバーラン状態のとき、ローラ17が一対の第1押圧片35及び一対の第2押圧片38により押圧される。このため、ローラ17のロック状態からオーバーラン状態への移動を速やかにすることができる。
(第2実施形態)
次に、図6〜図9を参照して、本発明に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一或いは同等符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
本実施形態では、図6に示すように、上記第1実施形態の板ばね30の代わりに板ばね40が使用されている。
板ばね40は、図7〜図9に示すように、1枚の板ばねで構成されており、ローラ17の軸心に対して略平行に配置される基部41と、基部41の長手方向両端の第1屈曲部44で内側に向かって折り返される一対の第1押圧片45と、基部41の長手方向両端の第2屈曲部47で内側に向かって折り返される一対の第2押圧片48と、を備え、基部41の長手方向両端部には、第1押圧片45と第2押圧片48とを分割するスリット42が形成されている。また、板ばね40は、基部41の長手方向において対称形状に形成されている。
また、第1押圧片45の先端部には、ローラ17と接触する第1接触部45aが基部41側に向かって湾曲形成されている。第2押圧片48の先端部には、ローラ17と接触する第2接触部48aが基部41側に向かって湾曲形成されている。また、第2押圧片48の第2屈曲部47は、第1押圧片45の第1屈曲部44より基部41の長手方向内側に配置されている。
そして、図7に示すように、第1押圧片45の長さL1は、第2押圧片48の長さL2より長く設定されている。このため、ローラ17及び板ばね40が保持器18に装着された状態において、第2押圧片48の第2接触部48aは、第1押圧片45の第1接触部45aよりローラ17の軸方向外側でローラ17と接触することになる。また、第1押圧片45の長さL1が第2押圧片48の長さL2より長いため、第1押圧片45のバネ定数は、第2押圧片48のバネ定数より小さくなっている。なお、第1及び第2屈曲部44,47の長手方向位置を変更することで、第1及び第2押圧片45,48の長さL1,L2を調整してもよい。
さらに、図7及び図8に示すように、基部41から第1接触部45aまでの高さH1は、基部41から第2接触部48aまでの高さH2より高く設定されている。このため、一方向クラッチ13がロック状態のとき、第1押圧片45の第1接触部45aはローラ17に接触し、第2押圧片48の第2接触部48aはローラ17と非接触である。
このように構成された一方向クラッチ内蔵型プーリ装置10では、一方向クラッチ13がロック状態のとき、ローラ17が一対の第1押圧片45の第1接触部45aに接触して、ローラ17が軸方向内側の2点で押圧されている。また、一方向クラッチ13がオーバーラン状態のとき、ローラ17が一対の第1押圧片45の第1接触部45a及び一対の第2押圧片48の第2接触部48aに接触して、ローラ17が軸方向内側の2点及び軸方向外側の2点の合計4点で押圧されている。従って、オーバーラン状態のとき、ローラ17が4点で押圧されるため、ローラ17のスキューが防止されて、ローラ17の姿勢を安定化することができる。
以上説明したように、本実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置10によれば、板ばね40が、ローラ17の軸心に対して略平行に配置される基部41と、基部41の長手方向両端で内側に向かって折り返され、ローラ17と接触する第1接触部45aを有する一対の第1押圧片45と、基部41の長手方向両端で内側に向かって折り返され、第1接触部45aよりローラ17の軸方向外側でローラ17と接触する第2接触部48aを有する一対の第2押圧片48と、を備えるため、一方向クラッチ13がオーバーラン状態のとき、ローラ17が一対の第1押圧片45及び一対の第2押圧片48により軸方向内側の2点及び軸方向外側の2点の合計4点で押圧される。このため、ローラ17のスキューを防止することができるので、ローラ17の姿勢を安定化することができる。
また、本実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置10によれば、基部41から一対の第1押圧片45の第1接触部45aまでの高さH1が、基部41から一対の第2押圧片48の第2接触部48aまでの高さH2より高く設定されるため、一方向クラッチ13がロック状態のとき、ローラ17が一対の第1押圧片45により押圧され、一方向クラッチ13がオーバーラン状態のとき、ローラ17が一対の第1押圧片45及び一対の第2押圧片48により押圧される。このため、ローラ17のロック状態からオーバーラン状態への移動を速やかにすることができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第1実施形態と同様である。
なお、本発明は上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、第1及び第2屈曲部34,37の長手方向位置が同一である上記第1実施形態の板ばね30は、上記第2実施形態の板ばね40のように1枚の板ばねで構成されてもよく、第1及び第2屈曲部44,47の長手方向位置を異ならせた上記第2実施形態の板ばね40は、上記第1実施形態の板ばね30のように2枚の板ばねで構成されていてもよい。
また、上記第1実施形態の場合、第1及び第2板ばね31,32の径方向位置を逆にしてもよい。また、上記第2実施形態の場合、第1及び第2押圧片45,48の径方向位置を逆にしてもよい。
また、上記第1実施形態の場合、第1及び第2板ばね31,32の径方向寸法を任意に設定してもよい。また、上記第2実施形態の場合、第1及び第2押圧片45,48の径方向寸法を任意に設定してもよい。
また、第2押圧片38,48は、スキュー時のみローラ17と接触するようにしてもよい。
10 一方向クラッチ内蔵型プーリ装置
11 スリーブ
12 プーリ
13 一方向クラッチ
14 転がり軸受(サポート軸受)
15 内輪
16 外輪
17 ローラ(ころ)
18 保持器
30 板ばね
31 第1板ばね
32 第2板ばね
33 基部
34 第1屈曲部
35 第1押圧片
35a 第1接触部
36 基部
37 第2屈曲部
38 第2押圧片
38a 第2接触部
40 板ばね
41 基部
42 スリット
44 第1屈曲部
45 第1押圧片
45a 第1接触部
47 第2屈曲部
48 第2押圧片
48a 第2接触部
L1 第1押圧片の長さ
L2 第2押圧片の長さ
H1 第1押圧片の高さ
H2 第2押圧片の高さ

Claims (3)

  1. 回転軸に取り付けられるスリーブと、前記スリーブの径方向外側に前記スリーブと同心に配置されたプーリと、前記スリーブの外周面と前記プーリの内周面との間に設けられ、前記プーリと前記スリーブの一方が他方に対して所定の方向に相対回転するとき、前記プーリと前記スリーブとの間で回転力を伝達する一方向クラッチと、前記スリーブの外周面と前記プーリの内周面との間で前記一方向クラッチに対して軸方向に離間した位置に設けられ、前記プーリに加わるラジアル荷重を支承しつつ前記プーリと前記スリーブとの相対回転を可能とするサポート軸受と、を備え、
    前記一方向クラッチは、前記スリーブと前記プーリのうちの一方の部材と共に回転する保持器と、前記保持器に保持された複数のころと、前記複数のころを前記一方向クラッチが係合する方向に押圧する複数の板ばねと、を備える一方向クラッチ内蔵型プーリ装置であって、
    前記板ばねは、第1板ばね及び第2板ばねの2枚の板ばねで構成されており、
    前記第1板ばねは、
    前記ころの軸心に対して略平行に配置される基部と、
    前記基部の長手方向両端で内側に向かって折り返され、前記ころと接触する第1接触部を有する一対の第1押圧片と、を備え、
    前記第2板ばねは、
    前記ころの軸心に対して略平行に配置される基部と、
    前記基部の長手方向両端で内側に向かって折り返され、前記第1接触部より前記ころの軸方向外側で前記ころと接触する第2接触部を有する一対の第2押圧片と、を備えることを特徴とする一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
  2. 回転軸に取り付けられるスリーブと、前記スリーブの径方向外側に前記スリーブと同心に配置されたプーリと、前記スリーブの外周面と前記プーリの内周面との間に設けられ、前記プーリと前記スリーブの一方が他方に対して所定の方向に相対回転するとき、前記プーリと前記スリーブとの間で回転力を伝達する一方向クラッチと、前記スリーブの外周面と前記プーリの内周面との間で前記一方向クラッチに対して軸方向に離間した位置に設けられ、前記プーリに加わるラジアル荷重を支承しつつ前記プーリと前記スリーブとの相対回転を可能とするサポート軸受と、を備え、
    前記一方向クラッチは、前記スリーブと前記プーリのうちの一方の部材と共に回転する保持器と、前記保持器に保持された複数のころと、前記複数のころを前記一方向クラッチが係合する方向に押圧する複数の板ばねと、を備える一方向クラッチ内蔵型プーリ装置であって、
    前記板ばねは、1枚の板ばねで構成されており、
    前記ころの軸心に対して略平行に配置される基部と、
    前記基部の長手方向両端で内側に向かって折り返され、前記ころと接触する第1接触部を有する一対の第1押圧片と、
    前記基部の長手方向両端で内側に向かって折り返され、前記第1接触部より前記ころの軸方向外側で前記ころと接触する第2接触部を有する一対の第2押圧片と、を備えることを特徴とする一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
  3. 前記基部から前記一対の第1押圧片の前記第1接触部までの高さは、前記基部から前記一対の第2押圧片の第2接触部までの高さより高く設定され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内蔵型プーリ装置。
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