JP4232243B2

JP4232243B2 - ワンウエイクラッチ

Info

Publication number: JP4232243B2
Application number: JP34582398A
Authority: JP
Inventors: 向井　　拓三
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-12-04
Filing date: 1998-12-04
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2018-12-04
Also published as: JP2000170798A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワンウエイクラッチすなわち一方向クラッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に内燃機関の発電機は、ベルトで駆動されている。このベルトには、内燃機関の周期的な回転変動、及び走行条件の変化による回転変動による大きなトルク変動で駆動されるので、ベルト寿命が短くなる問題があり、この変動を低減するためにワンウエイクラッチを介設して内燃機関の減速変動期間にワンウエイクラッチを解離して発電機の回転変動を低減することが行われている。
【０００３】
ワンウエイクラッチとしては、ローラ方式（たとえば特開平９−１９６０９０号公報参照）、スプラグ方式が知られている。これらは、クラッチアウタ及びクラッチインナの両方から独立変位可能なローラやスプラグなどの接続部材及びスプリングと保持器で構成され、これら接続部材の基端部はクラッチインナに支承される上記スプリングにより、クラッチアウタとクラッチインナの間に押し付けられており、クラッチインナがクラッチアウタの回転速度を上回るとトルク伝達を遮断する機構をもつ。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のワンウエイクラッチは、次の問題を有している。
・両ロータの一方に、接続部材を相対変位（特に径方向）可能に保持させるとともに、更にこの接続部材を付勢するスプリングを保持させる必要があり、構造が複雑であり、回転慣性質量が大きくなってしまう。
【０００５】
・耐久性に優れるローラ方式やスプラグ方式のワンウエイクラッチでは回転拘束精度向上のために摺動部分の形状精度を向上する必要があり、高度の加工技術を必要とする。
・回転（解離）状態から拘束（結合）状態への以降時において拘束衝撃が大きく、この拘束衝撃に耐えるために特に結合部分の材質の強化や形状の大型化を必要とする。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、構造が簡素で回転慣性質量が小さく拘束衝撃の緩和が可能であって、小型軽量化の実現が容易なワンウエイクラッチを提供することをその目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以下、接続部材をクラッチインナの外周面に周方向相対変位不能に保持し、この接続部材の先端に係止可能な爪部をクラッチアウタの内周面に設けた構造を例に、本発明のワンウエイクラッチの構成を説明する。もちろん、接続部材をクラッチアウタに保持させ、爪部をクラッチインナに設けてもよい。
【０００８】
請求項１記載のワンウエイクラッチによれば、接続部材は、基端部がクラッチインナに保持されて周方向一方側及び径方向一方側へ延設される板状の弾性変形部をもち、この弾性変形部は自己の弾性変形によりクラッチアウタの内周面すなわち爪部に押し付けられる。爪部は、周方向一方側に緩傾斜の摺接面を、周方向他方側に急傾斜の係止面を有し、これにより、弾性変形部の先端は、クラッチアウタに対する一方向への相対回転に際して緩傾斜の摺接面上を摺動し、逆方向への相対回転に際して、弾性変形部の胴部よりも大曲率で湾曲する先端部を有するので、急傾斜の係止面に良好に係止される。
【０００９】
すなわち、本構成によれば、接続部材の弾性変形部の先端部は、一方向への相対回転に際してそれ自身の湾曲弾性変形により少なくとも径方向に変位して両ロータの相対回転を許容するので、弾性変形部の基端部はクラッチインナに固定することができ、クラッチインナによる接続部材の保持が容易となり、クラッチインナと接続部材との間の摺動抵抗も生じない。
【００１０】
また、接続部材の弾性変形部は、それ自身が径方向へ弾性変形により、上記相対回転に際してのその先端部の径方向への変位、及び、クラッチアウタへの押し付け力を得ているので、従来のごとく接続部材と別体のスプリング部材を必要とせず、またこのスプリング部材の保持機構をクラッチインナに設ける必要もない。
【００１１】
結局、本構成によれば、構造が簡素で回転慣性質量が小さく、小型軽量化の実現が容易なワンウエイクラッチを実現することができる。請求項２記載の構成によれば請求項１記載のワンウエイクラッチにおいて更に、接続部材の弾性変形部は、クラッチインナの外周面に固定される基端部から幅方向が略軸方向となる姿勢で周方向一方側及び径方向一方側に向けて延設され、かつ、周方向への弾性変形より径方向への弾性変形が容易となる姿勢で弓状に湾曲している。
【００１２】
このようにすれば、弾性変形部は、相対回転時に弾性変形部の基端部を支点として爪部の緩傾斜の摺接面各部の径方向位置変化に追従して滑らかに弾性変形することができるとともに、拘束（結合）時に弓状に深く弾性変形してクラッチインナに保持されるその基端部と爪部の急傾斜の係止面に係止されるその先端部との間の周方向距離を短縮しつつ、拘束（結合）衝撃を緩和することができる。
【００１３】
請求項３記載の構成によれば請求項２記載のワンウエイクラッチにおいて更に、このワンウエイクラッチは周期変動トルク発生装置からのトルクを一方向に伝達するのに用いられる。
このようにすれば、上記周期変動トルクの増減に応じてこの弾性変形部の弓状湾曲の度合いが変化して周期変動トルクの変化を吸収することができるので、従来のように周期変動トルク増減に応じてワンウエイクラッチを解離、結合するのに比較して伝達トルク変化を一層低減することができる。
【００１４】
請求項４記載の構成によれば請求項２記載のワンウエイクラッチにおいて更に、衝撃緩和部材が少なくとも爪部の基部近傍、特に緩傾斜の摺接面の爪部近傍部分に設けられる。このようにすれば、接続部材の弾性変形部の先端が爪部の頂部からこの緩傾斜の摺接面の爪部近傍部分に落ち込む際の衝撃を緩和し、衝接音を低減することができる。
【００１５】
請求項５記載の構成によれば請求項４記載のワンウエイクラッチにおいて更に、この衝撃緩和部材としてＯリングを用いる。このようにすれば、一個の部材で各爪部近傍に衝撃緩和部材を一度に設けることができるとともに、クラッチアウタによるその保持もたとえばリング状の溝を設けるなどして容易となる。
請求項６記載の構成によれば請求項１ないし５のいずれか記載のワンウエイクラッチにおいて更に、接続部材は、クラッチインナに係止される略円弧形の支持板部をその周方向一端から軸方向所定幅で周方向所定距離だけ切り起こした形状に形成される。このようにすれば、接続部材の製作作業及びそのクラッチインナへの固定作業を容易とすることができる。
【００１６】
請求項７記載の構成によれば請求項６記載のワンウエイクラッチにおいて更に、接続部材は、クラッチインナの外周面に係止される略円筒状の支持板部から周方向所定ピッチ離れたずつ離れて軸方向所定幅で周方向所定距離だけ切り起こした形状に形成される。このようにすれば、接続部材の製作作業及びそのクラッチインナへの固定作業を容易とすることができる。
【００１８】
【発明を実施するための態様】
本発明のワンウエイクラッチの好適な態様を以下の実施例を参照して説明する。
【００１９】
【実施例１】
本発明のワンウエイクラッチの一実施例を図１を参照して以下に説明する。このワンウエイクラッチの径方向断面図を図１に示し、それを用いたプーリー装置の軸方向断面図を図２に示し、このプーリー装置を装着した車両用交流発電機の一部軸方向断面図を図３に示し、クラッチインナ１１の径方向からみた正面図を図４（ａ）に示し、クラッチインナ１１の軸方向からみた半断面図を図４（ｂ）に示す。
【００２０】
このワンウエイクラッチ１は、周方向に所定間隔を挟んで同心配置されたクラッチインナ１１及びクラッチアウタ１２を有する他に、クラッチインナ１１の外周面に固定される接続部材１３、並びに、クラッチアウタ１２の内周面に保持されるＯリング１４からなる。
クラッチインナ１１にはスペーサ２が圧入され、クラッチアウタ１２はプーリ３の軸方向中央部に圧入されている。プーリ３は、ワンウエイクラッチ１の軸方向両側に位置して一対の球軸受け４，５を介してスペーサ２により相対回転自在に支承されている。
【００２１】
クラッチアウタ１２の内周面には、周方向一方側に緩傾斜の摺接面１５を、周方向他方側に急傾斜の係止面１６を有して、周方向所定ピッチで径内側へ突設された爪部１７を有している。。
クラッチインナ１１の外周面には、クラッチアウタ１２の爪部１７と同ピッチで係止突起１８が設けられ、各係止突起１８間の溝１９には接続部材１３がそれぞれ支承されている。
【００２２】
接続部材１３は、りん青銅などの弾性金属を素材とする板部材からなり、溝１９にクラッチインナ１１の外周面に沿って延設される略円弧形の支持板部１３１を有し、支持板部１３１の周方向一端には係止突起１８に係止される係止板部１３２が設けられている。
係止板部１３２は、支持板部１３１の軸方向中央部を、互いに軸方向所定距離離れて周方向にのびる一対の切り込み線に沿って、支持板部１３１の周方向一端縁から切り込んだ後、径外側へ弓状湾曲させた形状を有している。これにより係止板部１３２は係止突起１８の３側面に当接する形状となり、係止突起１８に安定に係止されることができる。
【００２３】
係止板部１３２は、ロック（拘束時）における接続部材１３の回り止めのために係止突起１８に係止され、支持板部１３１の係止板部１３２と反対側の端縁は、接続部材１３のオーバーラン時におけるその回り止めのために係止突起１８の反対端に係止されている。
接続部材１３は、支持板部１３１の係止板部１３２近傍から係止板部１３２から遠ざかりつつ径外方向へ向けて弓状に湾曲する板状の弾性変形部１３３を有し、弾性変形部１３３は、自己の弾性変形によりその先端部をクラッチアウタ１２の内周面に押圧している。
【００２４】
弾性変形部１３３は、支持板部１３１の軸方向中央部を、互いに軸方向所定距離離れて周方向にのびる一対の切り込み線に沿って係止板部１３２とは周方向反対側の端縁から切り込んだ後、径外側へ弓状湾曲させた形状を有している。
弾性変形部１３３の先端部は、弾性変形部１３３の主部よりも大きな曲率で径内側へ湾曲して、図１に示すように、爪部１７の急傾斜の係止面１６に係止容易となっている。
【００２５】
クラッチアウタ１２の内周面には、図２に示すように、Ｏリング１４が嵌着されたＯリング溝２０が挿入されており、Ｏリング溝２０の径は、急傾斜の係止面１６近傍の緩傾斜の摺接面１５の最深部から径内側にＯリング２０の一部が露出する寸法とされている。このワンウエイクラッチ１は、図３に示すように、車両用交流発電機のシャフトの先端部にスペーサ２を介して装着され、エンジン（図示せず）により駆動されるベルト（図示せず）からの一方向トルクをこの車両用交流発電機のシャフト６に伝達する。７はグリスである。
【００２６】
このワンウエイクラッチ１の作動を以下に説明する。
（オーバーラン（相対回転）動作）
クラッチアウタ１２がクラッチインナ１１に対して、図１中、時計方向に相対回転する場合、接続部材１３の弾性変形部１３３の先端部が緩傾斜の摺接面１５を摺動すると、弾性変形部１３３の先端部は弾性変形部１３３の基端部を支点として径小側へ弾性変位して緩傾斜の摺接面１５の最も径小部である爪部１７の先端及びそれに続く急傾斜の係止面１６を乗り越えて次の緩傾斜の摺接面１５の最深部に落ち込む。
【００２７】
緩傾斜の摺接面１５にはＯリング２０が露出するので、弾性変形部１３３の先端部はこのＯリング２０に衝接して衝突衝撃や衝突音が緩和され、このようにしてクラッチアウタ１２はクラッチインナ１１にトルクを伝達することなく自由回転する。
（ロック（拘束）動作）
クラッチアウタ１２がクラッチインナ１１に対して、図１中、反時計方向に相対回転しようとする場合、接続部材１３の弾性変形部１３３の先端部がクラッチアウタ１２の急傾斜の係止面１６に衝突し、これにより弾性変形部１３３が弓状湾曲してトルクを吸収し、その分だけクラッチアウタ１２はクラッチインナ１１に対して相対回動し、その後、弾性変形部１３３が緩傾斜の摺接面１５に接するなどして、それ以上の弓状湾曲が規制されるとクラッチアウタ１２のトルクは弾性変形部１３３を通じてクラッチインナ１１に伝達される。
【００２８】
これにより、構造が極めて簡素なワンウエイクラッチが実現できるとともに、Ｏリング２０の採用により騒音も低減でき、更に、自由回転動作からロック動作に移行する場合に接続部材１３の弾性変形部１３３が弓状湾曲することにより拘束衝撃を低減できるという優れた効果を奏する。
。
【００２９】
（ロック（拘束）動作中の周期変動トルクの吸収動作）
車両用内燃機関であるトルク源は、周期的に変動するトルク成分及びそれに対応する角速度の周期変動成分をもつ。しかし、この実施例では、この周期変動トルクや角速度の周期変動成分は弾性変形部１３３の弓状湾曲の度合いがそれらに応じて周期変動して吸収することができるので、クラッチインナ１１を通じて車両用交流発電機にはトルク変動や角速度変動が少ない回転エネルギーを供給することができ、それによる発電出力変動を抑止することができる。
【００３０】
【実施例２】
本発明のワンウエイクラッチの他の実施例を図５を参照して説明する。ただし、説明の簡素化のために実施例１の構成要素と主機能が共通する構成要素には同一符号を付す。図５は接続部材１３の斜視図、図６（ａ）はその軸直角方向にみた正面図、図６（ｂ）はその径方向にみた側面図である。
【００３１】
この実施例の接続部材１３は、実施例１の各接続部材１３を連接して円筒形状の一部材とした点をその特徴としている。
更に説明すると、この接続部材１３は、長尺の帯板状のりん青銅板の軸方向中央部に切り残し部１３ａを除いて軸方向所定幅をもつ一対の周方向切り込みを周方向に入れ、更に、上記軸方向中央部を所定位置にて両端が両周方向切り込みに達する軸方向切り込みを軸方向に入れ、実施例１と同様に、所定ピッチで切り欠いて径外方向に曲げることにより、係止板部１３２及び弾性変形部１３３および係止板部１３２を形成し、その後、このりん青銅板を円筒状に丸め、両端を重ねて作製する。なお、両端部を溶接などして固定してもよい。
【００３２】
重要なことは、弾性変形部１３３を切り起こした後の接続部材１３の支持板部１３１に設けられた切り抜き開口の周方向縁に、その後、更に段差１３４を設けたことである。
この段差１３４は、クラッチインナ１１の係止突起１８に係合してオーバーラン時における接続部材１３とクラッチインナ１１との相対回動を禁止する。
【００３３】
なお、上記段差１３４は、係止板部１３２または弾性変形部１３３の切り起こしにより形成してもよく、異なるプレス工程により形成してもよい。
【００３４】
【実施例３】
他のワンウエイクラッチの一実施例を図７を参照して以下に説明する。
このワンウエイクラッチ１は、接続部材１３５がそれぞれ別々に形成されて、その基端部がクラッチインナ１１の外周面に設けられた溝に差し込まれてクラッチインナ１１に係止されている点が、実施例１の接続部材１３と異なっている。
接続部材１３５は、実施例１の接続部材１３５の弾性変形部１３３と略同一形状を有しており、その基端部から径外方向へ向けて弓状に湾曲して、自己の弾性変形によりその先端部をクラッチアウタ１２の内周面に押圧している。
【００３５】
このようにすれば、接続部材１３５の構造を簡素化することができる。
（変形態様）
実施例２では、図５に示すように、長尺の帯板状のりん青銅板の両端を径方向に重ねた重ね部１３ｂを設けたが、両端を突き合わせてもよく、更に突き合わせられた両端を溶接などで固定してもよいことはもちろんである。
【００３６】
また、弾性変形部１３３は図面と逆側に湾曲可能であり、弾性変形部１３３の数とそれを係止する爪部１７の個数とは一致しなくてもよい。
更に、弾性変形部１３３の長さが弾性変形部１３３の配設ピッチより長くてなって、隣接する一対の弾性変形部１３３が周方向に重なることもでき、この場合には両弾性変形部１３３は軸方向に離れて配置される。
【００３７】
また更に、回動ころのようなものを爪部１７の先端に設けてもよく、弾性変形部１３３の摺動面に摺動抵抗低減のために突条を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のワンウエイクラッチの径方向断面図である。
【図２】図１のワンウエイクラッチを用いたプーリー装置の軸方向断面図である。
【図３】図２に示すプーリー装置を装着した車両用交流発電機の一部軸方向断面図である。
【図４】図４（ａ）は図１に示すクラッチインナ１１の径方向からみた正面図であり、図４（ｂ）はクラッチインナ１１の軸方向からみた半断面図である。
【図５】実施例２のワンウエイクラッチの接続部材１３の斜視図である。
【図６】図６（ａ）は図５に示すクラッチインナ１１の軸直角方向にみた正面図であり、図６（ｂ）はその径方向にみた側面図である。
【図７】実施例３のワンウエイクラッチの正面図である。
【符号の説明】
１はワンウエイクラッチ、１１はクラッチインナ、１２はクラッチアウタ１２、１３、１３５は接続部材、１４はＯリング（衝撃緩和部材）、１５は緩傾斜の摺接面、１６は急傾斜の係止面、１７は爪部、１８は係止突起、１３１は支持板部、１３２は係止板部、１３３は弾性変形部

Claims

互いに対向する周面を有して相対回転自在に同心配置されたクラッチアウタ及びクラッチインナと、前記クラッチアウタ及びクラッチインナの一方の周面に設けられて、周方向一方側に緩傾斜の摺接面を、周方向他方側に急傾斜の係止面を有する略鋸歯状の爪部と、前記クラッチアウタ及びクラッチインナの他方の周面から周方向一方側及び径方向一方側へ延設されて、先端が前記クラッチアウタ及びクラッチインナの前記一方の周面に自己の弾性変形により押圧される板状の弾性変形部を有する接続部材と、を備え、前記弾性変形部は、前記急傾斜の係止面に係止可能に前記弾性変形部の胴部よりも大曲率で湾曲する先端部を有し、前記弾性変形部の先端は、前記クラッチアウタ及びクラッチインナの一方に対する一方向への相対回転に際して前記緩傾斜の摺接面上を摺動しつつ前記クラッチアウタ及びクラッチインナの相対回転を許容し、前記クラッチアウタ及びクラッチインナの一方に対する逆方向への相対回転に際して前記急傾斜の係止面に係止されて前記相対回転を禁止することを特徴とするワンウエイクラッチ。
請求項１記載のワンウエイクラッチにおいて、前記接続部材の弾性変形部は、前記クラッチアウタ及びクラッチインナの他方の周面に固定される基端部から幅方向が略軸方向となる姿勢で周方向一方側及び径方向一方側に向けて延設され、かつ、周方向への弾性変形より径方向への弾性変形が容易となる姿勢で弓状に湾曲することを特徴とするワンウエイクラッチ。
請求項２記載のワンウエイクラッチにおいて、周期変動トルク発生装置からのトルクを一方向に伝達することを特徴とするワンウエイクラッチ。
請求項２記載のワンウエイクラッチにおいて、少なくとも前記爪部の基部近傍に位置して前記クラッチアウタ及びクラッチインナの一方に配設される衝撃緩和部材を有し、前記衝撃緩和部材は、前記爪部の先端部から前記緩傾斜の摺接面の爪部近傍部分に変位する前記弾性変形部の先端部の衝接により弾性変形することを特徴とするワンウエイクラッチ。
請求項４記載のワンウエイクラッチにおいて、前記衝撃緩和部材はＯリングからなることを特徴とするワンウエイクラッチ。
請求項１ないし５のいずれか記載のワンウエイクラッチにおいて、前記接続部材は、前記クラッチアウタ及びクラッチインナの一方の周面に周方向相対移動不能に係止されるとともに前記周面に沿って延設される略円弧形の支持板部を有し、前記弾性変形部は、前記支持板部をその周方向一端から軸方向所定幅で周方向所定距離だけ切り起こした形状に形成されることを特徴とするワンウエイクラッチ。
請求項６記載のワンウエイクラッチにおいて、前記接続部材は、前記クラッチアウタ及びクラッチインナの一方の周面に周方向相対移動不能に係止されるとともに前記周面に沿って略円筒状に延設される支持板部を有し、複数の前記弾性変形部は、互いに周方向所定ピッチ離れた位置にて前記支持板部から軸方向所定幅で周方向所定距離だけ切り起こした形状に形成されることを特徴とするワンウエイクラッチ。