JP2017110729A

JP2017110729A - 一方向クラッチ

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Publication number: JP2017110729A
Application number: JP2015245388A
Authority: JP
Inventors: 育生山本; Ikuo Yamamoto; 山谷　知也; Tomoya Yamatani; 知也山谷
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2015-12-16
Publication date: 2017-06-22
Also published as: US10458488B2; CN106949172A; US20170175826A1; DE102016124249A1

Abstract

【課題】一方向クラッチにおいて、内輪に対する保持器の軸方向についての位置決めを安定させる。【解決手段】一方向クラッチ５は、内輪１１と、外輪１２と、複数のローラ１３と、ローラ１３を保持する環状の保持器１４と、ローラ１３を周方向一方側に付勢するばね１５とを備えている。内輪１１は、軸方向一方側において径方向外側に突出している鍔部３２を有している。保持器１４は、ローラ１３の軸方向両側に設けられている一対の環状部１７ａ，１７ｂと、複数の柱部１８とを有している。一対の環状部１７ａ，１７ｂの内の軸方向一方側の環状部１７ａは、鍔部３２に軸方向から当接する当接面３５を有している。【選択図】図２

Description

本発明は、一方向クラッチに関する。

一方向クラッチは、様々な機器に用いられており（例えば、特許文献１参照）、その一例として自動車のオルタネータに用いられている。一方向クラッチは、図６に示すように、内輪９０と、外輪９１と、これら内輪９０と外輪９１との間に設けられている複数のローラ９２と、これらローラ９２を保持する環状の保持器９３と、各ローラ９２を付勢するばね９４とを備えている。内輪９０の外周側には、カム面９５が複数形成されており、各カム面９５と外輪９１の内周面９１ａとの間に楔状空間１００が形成され、楔状空間１００それぞれに一つのローラ９２が設けられている。オルタネータの一方向クラッチの場合、外輪９１がプーリと一体回転する構成である。

この一方向クラッチによれば、外輪９１の回転数が内輪９０の回転数よりも高くなり、外輪９１が内輪９０に対して相対回転しようとすると、ローラ９２がカム面９５と外輪９１との間に噛み込み、内輪９０と外輪９１とが相対回転不能となる。一方、外輪９１の回転数が内輪９０の回転数よりも低下すると、ローラ９２の前記噛み込みが解除され、内輪９０と外輪９１との相対回転が自在となる。

特開２０１３−２５７０２４号公報

図６に示すような一方向クラッチを組み立てる際、環状の保持器９３を内輪９０の外周側に設ける必要があるが、そのために、内輪９０に対して保持器９３を軸方向に移動させて組み立てればよい。そして、一方向クラッチを前記のとおり機能させるためには、保持器９３に保持されているローラ９２を、内輪９０のカム面９５に適切に噛み込ませることができる状態にする必要がある。このため、内輪９０（カム面９５）とローラ９２との軸方向についての位置管理は重要となる。

保持器９３は、一対の環状部９７，９７と、これら環状部９７，９７を繋ぐ複数の柱部９６とを有しており、環状部９７，９７によって、ローラ９２は軸方向について移動が制限されるようにして保持されている。このため、内輪９０（カム面９５）とローラ９２との軸方向についての位置管理は、実質的に、内輪９０と保持器９３との軸方向についての位置管理によって行われる。

従来の一方向クラッチでは、図７に示すように、内輪９０の外周面に、前記カム面９５を構成するための凹溝９８が軸方向に長く形成されており、この凹溝９８の軸方向端部は傾斜面９８ａとして構成されている。そして、保持器９３が有する環状部９７の内周側に凸部９９が設けられている。組み立ての際、内輪９０に対して保持器９３を軸方向に移動させると（図７において保持器９３を矢印Ｘ方向に移動させると）、凸部９９が傾斜面９８ａに接触し、凸部９９が傾斜面９８ａに乗り上がり、やがて、その移動が制限される。

従来では、このように保持器９３の凸部９９が内輪９０の傾斜面９８ａに乗り上がることで、内輪９０に対する保持器９３の軸方向についての位置決めがされている。しかし、この場合、保持器９３を移動させる際に付与する荷重の大きさや、傾斜面９８ａの製作精度（傾斜角度）の誤差により、保持器９３の軸方向についての位置が一定とならず、内輪９０に対する保持器９３（保持器９３に保持されているローラ９２）の位置決めが不安定であり、組み立て誤差が大きくなる可能性がある。

そこで、本発明は、一方向クラッチにおいて、内輪に対する保持器の軸方向についての位置決めを安定させることを目的とする。

本発明の一方向クラッチは、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に設けられている複数のローラと、前記ローラを保持する環状の保持器と、前記ローラを周方向一方側に付勢するばねと、を備え、前記内輪は、軸方向一方側において径方向外側に突出している鍔部を有し、前記保持器は、前記ローラの軸方向両側に設けられている一対の環状部と、一対の前記環状部を連結している複数の柱部と、を有し、一対の前記環状部の内の軸方向一方側の環状部は、前記鍔部に軸方向から当接する当接面を有している。

この一方向クラッチによれば、組み立ての際、内輪の外周側に環状の保持器を設けるために、内輪に対して保持器を軸方向に移動させればよいが、保持器が有する軸方向一方側の環状部の当接面を内輪の鍔部に軸方向から当接させることで、保持器の軸方向についての位置決めが安定して行われる。この結果、内輪に対して保持器（保持器に保持されているローラ）を軸方向について所定の位置に設けることが可能となる。

また、軸方向一方側の前記環状部は外周側に円筒面を有し、当該円筒面と、前記外輪の内周面との間にラビリンス隙間が形成されているのが好ましい。
この構成によれば、一方向クラッチの内部のグリースが、軸方向一方側から外部へ流出するのを防ぐことが可能となる。

また、軸方向一方側の前記環状部は軸方向他方側の前記環状部よりも軸方向の寸法が大きいのが好ましい。
この構成によれば、ローラと内輪の鍔部とが軸方向について少し離れている場合であったとしても、軸方向一方側の環状部によるローラを保持する機能を確保しつつ前記当接面を構成することができる。そして、軸方向他方側の環状部は軸方向の寸法が小さいことから、一方向クラッチが全体として軸方向に大きくなるのを抑えることができる。

また、軸方向一方側の前記環状部は軸方向他方側の前記環状部よりも外径寸法が大きいのが好ましい。
この構成によれば、軸方向一方側において保持器が有する環状部と外輪との間に、ラビリンス隙間が形成される。

本発明の一方向クラッチによれば、保持器の軸方向についての位置決めを安定させることができ、内輪に対して保持器（保持器に保持されているローラ）を軸方向について所定の位置に設けることが可能となる。

一方向クラッチを備えているプーリ装置の一例を示す断面図である。一方向クラッチの一部を周方向から見た場合の断面図である。ローラ、ばね及び保持器を径方向外側から見た説明図である。保持器及びその周囲を軸方向から見た図である。保持器の第一環状部の変形例を示す断面図である。従来の一方向クラッチの説明図である。従来の一方向クラッチの一部を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、一方向クラッチを備えているプーリ装置の一例を示す断面図である。図１に示すプーリ装置１は、自動車に搭載されているオルタネータ用のプーリ装置である。オルタネータには、図示しないが、自動車のエンジンのクランクシャフトの回転が無端ベルトを介して伝達される。このため、図１に示すプーリ装置１は、前記無端ベルトを掛けるプーリ部２を備えている。

プーリ装置１は、前記プーリ部２と、回転軸３と一体回転するスリーブ４と、プーリ部２とスリーブ４との間に設けられている一方向クラッチ５及び一対の転がり軸受６，６とを備えており、このプーリ装置１は、一方向クラッチ内蔵型のものである。プーリ部２は、円筒形状の部材であり、その外周側に前記無端ベルトが掛けられる。スリーブ４は、円筒形状の部材であり、回転軸３に外嵌して固定されている。プーリ部２とスリーブ４との間の環状空間の軸方向中央部に、一方向クラッチ５が設けられており、その軸方向両側に、転がり軸受（本実施形態では玉軸受）６，６が設けられている。

図２は、一方向クラッチ５の断面図である。この一方向クラッチ５は、スリーブ４と一体回転する内輪１１と、この内輪１１の径方向外側に位置しプーリ部２と一体回転する外輪１２と、これら内輪１１と外輪１２との間に設けられている複数のローラ１３と、これらローラ１３を保持する環状の保持器１４と、ローラ１３を付勢するばね１５とを備えている。また、本実施形態の一方向クラッチ５は、内輪１１と外輪１２との間であって保持器１４の軸方向隣りに軸受部７が設けられている。軸受部７は、複数の円筒ころ８と、これら円筒ころ８を保持する環状の保持器９とを有しており、内輪１１と外輪１２とを同心状に保ちかつ相対回転可能としている。

内輪１１は、ローラ１３が噛み込むことのできるカム面２７を有している第一本体筒部３１と、軸方向一方側（図２において左側）において径方向外側に突出している第一鍔部３２とを有している。第一鍔部３２は環状の部分であり、第一本体筒部３１の軸方向一方側の端部から径方向外側に向かって延びている。
外輪１２は、ローラ１３が噛み込むことのできる円筒状の内周面１２ａを有している第二本体筒部３３と、軸方向一方側において径方向内側に突出している第二鍔部３４とを有している。第二鍔部３４は環状の部分であり、第二本体筒部３３の軸方向一方側の端部から径方向内側に向かって延びている。
内輪１１及び外輪１２において、軸方向他方側には鍔部は形成されておらず、本体筒部３１，３３は、軸方向に沿って直線形状を有しており、組み立ての際、軸方向他方側から保持器１４を内輪１１に接近させて内輪１１の外周側に配置させることができる。

外輪１２の第二鍔部３４は、内輪１１の第一鍔部３２よりも軸方向一方側に位置しており、第二鍔部３４は第一鍔部３２に軸方向の隙間Ｋ１を有して対向している。また、第一鍔部３２の外周面は、第二本体筒部３３の内周面の一部と隙間Ｋ２を有して対向している。これら隙間Ｋ１，Ｋ２により、内輪１１と外輪１２との間にラビリンス隙間が形成され、このラビリンス隙間によって、ローラ１３が設けられているクラッチ内部に設けられているグリースが軸方向一方側の外部へ漏れるのを防止している。なお、本実施形態では、後にも説明するが、保持器１４が有する軸方向一方側の環状部１７ａと、外輪１２との間においてもラビリンス隙間Ｋ３が設けられており、グリースの漏れをより効果的に防止している。

以上より、内輪１１及び外輪１２はそれぞれ円筒状の部材であり、これら内輪１１及び外輪１２の間に、複数のローラ１３、保持器１４、複数（ローラ１３と同数）のばね１５、及び軸受部７が設けられている構成となる。

図３は、ローラ１３、ばね１５及び保持器１４を径方向外側から見た説明図である。保持器１４は、ローラ１３の軸方向両側に設けられている一対の環状部１７ａ，１７ｂと、周方向に間隔をあけて設けられこれら一対の環状部１７ａ，１７ｂを連結している複数の柱部１８とを有している。一対の環状部１７ａ，１７ｂの間であって、周方向で隣り合う柱部１８，１８の間が、保持器１４のポケット１６であり、各ポケット１６に一つのローラ１３が収容された状態にある。一対の環状部１７ａ，１７ｂがローラ１３の軸方向両側に位置していることで、ローラ１３は軸方向の移動が制限された状態となって保持器１４に保持されている。

図４は、一方向クラッチ５の一部を軸方向から見た場合の断面図である。図３及び図４において、ばね１５は、ローラ１３に接触すると共に弾性変形することでこのローラ１３を押す一対の板ばね片部２１と、板ばね片部２１を保持器１４の一部に取り付けるための取り付け部２２とを有している。一対の板ばね片部２１，２１はそれぞれ取り付け部２２から延びて設けられている板ばねからなり、取り付け部２２は、柱部１８に嵌合して固定されている。これにより、ばね１５は、保持器１４の一部（柱部１８）に取り付けられた構成となり、ポケット１６のローラ１３を周方向一方側（図３、図４では、左方向）に付勢することができる。

内輪１１は、その外周側に凹部２６を複数有している。凹部２６は、内輪１１の外周面１１ａから径方向内側に凹んだ凹溝からなり、周方向に沿って等間隔で設けられている。凹部２６の数はローラ１３の数と同数である。各凹部２６には、周方向の一方側（図３では左側）に向けて半径ｒ１が大きくなるカム面２７が形成されており、このカム面２７は、ローラ１３を外輪１２の内周面１２ａとの間で噛み込ませるための面となる。カム面２７と、外輪１２の内周面１２ａ（内周面１２ａの内のカム面２７と対向する面）との間に、楔状空間２８が形成され、この楔状空間２８にローラ１３は噛み込むことができる。ばね１５は、ローラ１３を楔状空間２８が狭くなる方向に向けて押すように構成されている。

内輪１１、外輪１２及びローラ１３は、軸受鋼や炭素鋼とすることができ、ばね１５は、ばね鋼を採用している。保持器１４は樹脂製としており、金型を用いた射出成形によって形成を容易としている。

以上の構成により、一方向クラッチ５は次のように機能する。すなわち、図１において、プーリ部２側の外輪１２の回転数が内輪１１の回転数よりも高くなり、外輪１２が内輪１１に対して相対回転しようとすると、図４において、ローラ１３が内輪１１（カム面２７）と外輪１２との間に噛み込み、内輪１１と外輪１２とが相対回転不能となる（ロック状態）。図４では、外輪１２の回転方向を、矢印Ｒ方向としている。一方、外輪１２の回転数が内輪１１の回転数よりも低下すると、ローラ１３の前記噛み込みが解除され、内輪１１と外輪１２との相対回転が自在となる（フリー状態）。このように一方向クラッチ５は前記ロック状態と前記フリー状態とに切り換わることで、無端ベルト（エンジン側のクランクシャフト）の回転変動を吸収することができる。

保持器１４について更に説明する。図３において、保持器１４は、軸方向一方側の環状部１７ａ（以下、第一環状部１７ａという）と、軸方向他方側の環状部１７ｂ（以下、第二環状部１７ｂという）とを有しており、図２に示すように、本実施形態では、第一環状部１７ａと第二環状部１７ｂとで断面形状が異なっている。

具体的に説明すると、第一環状部１７ａは、第二環状部１７ｂと比較して、軸方向の寸法が大きい。このように第一環状部１７ａを軸方向に長く形成していることで、この第一環状部１７ａの側面（３５）は、内輪１１の鍔部３２に軸方向から当接することができる。つまり、第一環状部１７ａの前記側面は、鍔部３２に軸方向から当接する当接面３５となっている。当接面３５は、鍔部３２の軸方向他方側の環状面３２ａに面接触する。内輪１１は鋼製であるのに対して保持器１４は樹脂製であるため、当接面３５と鍔部３２との接触は金属接触になっていない。

このような保持器１４を備えている一方向クラッチ５によれば、組み立ての際、内輪１１の外周側に環状の保持器１４を設けるために、内輪１１に対して保持器１４を軸方向に移動させればよい。一方向クラッチ５を前記のとおり機能させるためには、保持器１４に保持されているローラ１３を、内輪１１のカム面２７に適切に噛み込ませることができる状態にする必要がある。このため、内輪１１（カム面２７）とローラ１３との軸方向についての位置管理は重要となる。また、保持器１４では、前記のとおり、一対の環状部１７ａ，１７ｂによって、ローラ１３は軸方向について移動が制限されるようにして保持されているため、内輪１１（カム面２７）とローラ１３との軸方向についての位置管理は、実質的に、内輪１１と保持器１４との軸方向についての位置管理によって行われる。
そこで、本実施形態では、内輪１１に対して保持器１４を軸方向に移動させ、前記のとおり、保持器１４が有する軸方向一方側の第一環状部１７ａの当接面３５を、内輪１１の鍔部３２の側面（環状面３２ａ）に軸方向から当接させることができる。これにより、保持器１４の軸方向についての位置決めが安定して行われる。この結果、内輪１１（カム面２７）に対して保持器１４に保持されているローラ１３を軸方向について所定の位置に設けることが可能となり、一方向クラッチ５を前記のとおり機能させることができる。

また、前記のとおり、第一環状部１７ａは第二環状部１７ｂよりも軸方向の寸法が大きいことから、ローラ１３と鍔部３２とが軸方向について少し離れている場合であったとしても、第一環状部１７ａによるローラ１３を保持する機能を確保しつつ当接面３５を鍔部３２に接触させることができる。そして、本実施形態では、軸方向他方側の第二環状部１７ｂは軸方向の寸法が小さいことから、一方向クラッチ５が全体として軸方向に大きくなるのを抑えることができる。

本実施形態では、第一環状部１７ａが第二環状部１７ｂよりも軸方向の寸法が大きい場合について説明したが、これらの軸方向の寸法は同じであってもよい。この場合であっても、一対の環状部１７ａ，１７ｂの内の軸方向一方側の環状部１７ａは、内輪１１の鍔部３２に軸方向から当接する当接面３５を有している。

保持器１４について更に説明する。第一環状部１７ａの外径Ｄ１は、第二環状部１７ｂの外径Ｄ２よりも大きい。なお、これらの内径は等しい。つまり、第一環状部１７ａは、第二環状部１７ｂと比較して、径方向の寸法が大きい。そして、第一環状部１７ａの外径Ｄ１は、外輪１２の本体筒部３３の内径よりも僅かに小さい。これにより、第一環状部１７ａの外周面（３７）と、本体筒部３３の内周面３８との間にラビリンス隙間Ｋ３が形成されている。本体筒部３３の内周面３８は、一方向クラッチ５の中心線を中心とする円筒面からなり、第一環状部１７ａの外周面も、一方向クラッチ５の中心線を中心とする円筒面３７からなる。つまり、軸方向一方側の第一環状部１７ａは、軸方向に所定長さを有する円筒面３７を有しており、この円筒面３７と、外輪１２の内周面３８との間にラビリンス隙間Ｋ３が形成されている。

このように、第一環状部１７ａは第二環状部１７ｂよりも外径寸法が大きいことから、軸方向一方側において、第一環状部１７ａと外輪１２との間にラビリンス隙間Ｋ３が形成され、この構成により、一方向クラッチ５の内部のグリースが、軸方向一方側から外部へ流出するのを防ぐことが可能となる。更に、前記のとおり、内輪１１の第一鍔部３２と外輪１２の第二鍔部３４との間に隙間Ｋ１が形成され、また、この第一鍔部３２と外輪１２の第二本体筒部３３との間に隙間Ｋ２が形成されており、これら隙間Ｋ１，Ｋ２によってラビリンス隙間が構成されており、グリースの漏れをより一層効果的に防ぐことができる。

以上のように、本実施形態では、保持器１４の第一環状部１７ａを、第二環状部１７ｂと比較して、軸方向に大きくかつ外径も大きくしており、軸方向一方側と他方側とで非対称の形状を有している。このため、一方向クラッチ５の組み立ての際、作業者は、ローラ１３を保持する保持器１４の組み間違いを防ぐことが可能となる。つまり、内輪１１に対して保持器１４を軸方向に移動させて、内輪１１の外周側に保持器１４を位置させる際、大きい環状部１７ａ側が、鍔部３２が形成されている奥側となるようにして、取り付けることで、保持器１４の組み間違いを防ぐことができる。仮に、反対に組み立ててしまうと、カム面２７（図４参照）に対するばね１５の位置が反対となってしまい、一方向クラッチ５の機能が損なわれる。しかし、本実施形態のように保持器１４を非対称とすることで、組み間違いを防ぐことが可能となる。

図５は、保持器１４の第一環状部１７ａの変形例を示す断面図である。図２に示す第一環状部１７ａは断面矩形であるが、図５に示す第一環状部１７ａの場合、一部に切り欠き部４０が設けられている。この場合であっても、第一環状部１７ａは、内輪１１の鍔部３２に軸方向から当接する当接面３５を有している。更に、第一環状部１７ａは、外輪１２の本体筒部３３の内周面３８との間にラビリンス隙間Ｋ３を形成するために、軸方向に所定長さを有する円筒面３７を有している。切り欠き部４０は、第一環状部１７ａの内周側であって軸方向一方側の領域に設けられていることから、図２に示す形態と同様のラビリンス隙間Ｋ３が形成される。

第一環状部１７ａに切り欠き部４０が形成されていることから、この切り欠き部４０を、グリースを溜めるための領域として機能させることができる。
図５に示す第一環状部１７ａは、ローラ１３側の円環部４１と、鍔部３２側の円筒部（肉盛部）４２とを有し、円筒部４２は、円環部４１の外周側部から軸方向一方側に突出した構成となっている。

図５に示す形態では、第一環状部１７ａの断面形状（断面Ｌ字形形状）は、全周にわたって変化しないが、変化していてもよい。すなわち、円環部４１は全周にわたって連続して設けられており円環形状であるが、円筒部４２については、周方向について間欠的に設けられていてもよい。この場合であっても、円筒部４２の軸方向一方側の側面が、鍔部３２に当接する当接面３５となる。つまり、第一環状部１７ａは、鍔部３２に対して周方向で全周ではなく、部分的に複数箇所で当接する。
また、図２に示す第一環状部１７ａにおいても、第一環状部１７ａは、鍔部３２に対して全周ではなく、部分的に複数箇所で当接する構成としてもよい。つまり、第一環状部１７ａにおいて、軸方向に大きくなっている部分（肉盛部）を間欠的に設ければよい。
しかし、ラビリンス隙間Ｋ３による機能を優先する場合、第一環状部１７ａを、全周にわたって軸方向に大きくした構成が好ましい。

以上のとおり開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。つまり、本発明の一方向クラッチは、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。
例えば、一方向クラッチ５は、オルタネータ以外に、その他の回転機器にも適用可能である。

５：一方向クラッチ１１：内輪１２：外輪
１３：ローラ１４：保持器１５：ばね
１７ａ：第一環状部１７ｂ：第二環状部１８：柱部
３２：第一鍔部３５：当接面３７：円筒面
Ｋ３：ラビリンス隙間Ｄ１：外径Ｄ２：外径

Claims

内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に設けられている複数のローラと、前記ローラを保持する環状の保持器と、前記ローラを周方向一方側に付勢するばねと、を備え、
前記内輪は、軸方向一方側において径方向外側に突出している鍔部を有し、
前記保持器は、前記ローラの軸方向両側に設けられている一対の環状部と、一対の前記環状部を連結している複数の柱部と、を有し、
一対の前記環状部の内の軸方向一方側の環状部は、前記鍔部に軸方向から当接する当接面を有している、一方向クラッチ。
軸方向一方側の前記環状部は外周側に円筒面を有し、
当該円筒面と、前記外輪の内周面との間にラビリンス隙間が形成されている、請求項１に記載の一方向クラッチ。
軸方向一方側の前記環状部は軸方向他方側の前記環状部よりも軸方向の寸法が大きい、請求項１又は２に記載の一方向クラッチ。
軸方向一方側の前記環状部は軸方向他方側の前記環状部よりも外径寸法が大きい、請求項１〜３のいずれか一項に記載の一方向クラッチ。