JP4539204B2

JP4539204B2 - 一方向クラッチおよびそれを備える動力伝達装置

Info

Publication number: JP4539204B2
Application number: JP2004208643A
Authority: JP
Inventors: 肇渡邉
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2024-07-15
Also published as: JP2006029437A

Description

本発明は、一方向クラッチと、一方向クラッチを備えた動力伝達装置に関する。

従来から、駆動環体と従動環体との回転速度差に応じて、駆動環体に対して従動環体を同期回転させるロック状態と、相対回転させるフリー状態とに切り換えるために一方向クラッチが用いられている。さらに、過負荷の作用時に、駆動環体と従動環体との相対回転を許容させるトルクリミッタ機能を付加した一方向クラッチがある（例えば、特許文献１）。

図７に、トルクリミッタ機能を付加した一方向クラッチ１００の部分横断面図を示す。一方向クラッチ１００は、駆動環体となる外輪１０１と、外周面にカム面１０３を形成した従動環体となる内輪１０２との間のくさび状空間に、保持器１０５にて保持され、ばね１０６にてロック方向に付勢されたころ１０４を介装して構成されている。カム面１０３のロック側端部には、過負荷の作用時にロールオーバしたころ１０４を嵌入保持する断面略半円形の凹部１０７が形成されている。

図８に示すように、ロールオーバは、実線で示すロック状態のころ１０４が、カム面１０３のロック側端部１０８を乗り越えて、想像線で示すように凹部１０７に嵌入し、内外輪１０１，１０２が相対回転可能となるものである。ロールオーバ時のトルクは、カム面１０３のロック側端部１０８におけるくさび状空間の径方向寸法（Ｒｏ−Ｒｓ）と、ころ１０４の直径（Ｒｗ）とによって決まる。すなわち、Ｒｗに対してＲｏ−Ｒｓの値が小さくなるほど、ロールオーバ時のトルクが大きくなる。なお、Ｒｏは環体中心Ｏから外輪１０１内周までの径寸法、Ｒｓは環体中心Ｏから内輪１０２のカム面１０３のロック側端部１０８の外周までの径寸法である。
特開２００２−１０６６０８

従来のトルクリミッタ機能を付加した一方向クラッチ１００の場合、ロールオーバ時のトルクにばらつきが生じ易いという問題があった。すなわち、カム面１０３のロック側端部１０８におけるくさび状空間の径方向寸法（Ｒｏ−Ｒｓ）、特にＲｓの寸法にばらつきが生じ易く、その結果、ロールオーバ時のトルクにばらつきが発生する。

Ｒｓの寸法にばらつきの原因として、例えば、図９に示すように、カム面１０３の加工位置が径方向にずれたり、図１０に示すように、凹部１０７の加工位置が周方向にずれることで、カム面１０３のロック側端部１０８の位置が変化することが挙げられる。図９の例では、カム面１０３が径方向外側にずれるとロック側端部１０８の位置も径方向外側にずれ、逆にカム面１０３が想像線で示すように径方向内側にずれるとロック側端部１０８の位置も径方向内側にずれる。また、図１０の例では、凹部１０７が想像線で示すようにカム面１０３寄りにずれるとロック側端部１０８の位置が径方向内側にずれ、逆に凹部１０７がカム面１０３より遠ざかる方向にずれるとロック側端部１０８の位置が径方向外側にずれる。

このように、カム面１０３のロック側端部１０８の位置が径方向にずれることで、Ｒｓの寸法にばらつきが生じ、よって、くさび状空間の径方向寸法（Ｒｏ−Ｒｓ）にもばらつきが生じ、その結果、ロールオーバ時のトルクにばらつきが発生し、トルクリミッタの作動トルクの精度が悪くなる。

本発明の一方向クラッチは、径方向内外に同心状に配設される駆動環体および従動環体の回転速度差に応じて、駆動環体に対して従動環体を同期回転させるロック状態と相対回転させるフリー状態とに切り換える一方向クラッチであって、前記一方環体の周面の円周数ヶ所に、他方環体の周面との間で周方向一方で狭くかつ周方向他方で広くなったくさび状空間を形成するカム面が設けられていて、各くさび状空間にころが周方向転動可能に１つずつ配置されており、前記一方環体の周面においてカム面のころのロック位置を越えた領域に、ころが他方環体に対して非接触またはすべり接触または転がり接触させられる状態に入り込む凹部が設けられており、前記一方環体のカム面のロック側端部と前記凹部との間に、カム面のロック側端部と略同径でロールオーバ時のトルクが一定となるロールオーバ領域が周方向に渡って形成されているものである。

前記ロールオーバ領域は、カム面のロック側端部と同一径を有した断面円弧状に形成されていたり、カム面のロック側端部と略同一径を有した断面直線状に形成されている。

本発明の動力伝達装置は、一方向クラッチの軸方向に隣接して転がり軸受が設けられ、当該転がり軸受の内外輪が一方向クラッチの駆動環体および従動環体と一体に形成されている。

本発明の一方向クラッチおよびそれを備える動力伝達装置によると、環体のカム面のロック側端部に、当該端部と略同径のロールオーバ領域が周方向に渡って形成されており、カム面の位置が径方向にずれたり、ロールオーバしたころが入り込む凹部の形成位置が周方向にずれても、そのずれをロールオーバ領域にて吸収し、ロールオーバ時のトルクが一定となり、トルクリミッタ機能が動作する際の作動トルクの精度が向上する。

本発明によれば、トルクリミッタの作動トルクの精度が向上する。

本発明の実施の形態を図１ないし図４に基づいて説明する。図１は動力伝達装置の部分縦断面図、図２は一方向クラッチの横断面図、図３は図２の部分拡大断面図、図４は作用説明図である。

本発明の動力伝達装置１０は、自動車のオルタネータに用いられるものであって、プーリとその内周に配設されたロータ軸との動力伝達経路に配設され、プーリに巻き掛けられたベルトにより駆動される。動力伝達装置１０は、一方向クラッチ１１とその軸方向両側に隣接した転がり軸受１２，１３とからなり、一方向クラッチ１１がベルトの張力変動に応じてロック，フリー状態に切り換わってプーリの回転変動を吸収し、過負荷の作用時にプーリとロータ軸とを相対回転させる。

一方向クラッチ１１は、駆動環体となる外輪（プーリ）１４と従動環体となる内輪（ロータ軸）１５との間に、保持器１７にて保持されたころ１６にて構成されている。転がり軸受１２は、保持器２０にて保持され、外輪１４と内輪１５に対向して形成された軌道溝１９に沿って転動する複数のころ１８にて構成されている。転がり軸受１３は、保持器２３にて保持され、外輪１４と内輪１５に対向して形成された軌道溝２２に沿って転動する複数の玉２１にて構成されている。なお、一方向クラッチ１１の外輪１４と転がり軸受１２，１３の外輪１４は一体に形成されており、かつ、一方向クラッチ１１の内輪１５と転がり軸受１２，１３の内輪１５も一体に形成されている。また、動力伝達装置１０の内外輪１４，１５間の環状空間の両端は、シール部材２８，２９にて封止されている。

一方向クラッチ１１について詳細に説明する。

内輪１５の幅方向中央部の外周面において円周数箇所に平坦なカム面２４が形成されており、カム面２４と外輪１４の円筒状内周面との対向部分が周方向一方に向けて狭くなるくさび状空間となる。くさび状空間には、合成樹脂製の円環状の保持器１７にて保持された複数のころ１６が介装されており、各ころ１６は断面楕円形のコイルばね２５にてロック方向に付勢されている。

内輪１５のカム面２４のロック側端部にロールオーバ領域２７が周方向に形成されている。ロールオーバ領域２７は、カム面２４のロック側端部の外径と同一の外径を有した断面円弧状に形成されている。なお、ロールオーバ領域２７は、旋削，研削または研磨等の精密仕上げにて表面精度を向上させてもよい。

内輪１５の周面においてカム面２４のロック側端部のロールオーバ領域２７を越えた位置に、ころ１６が外輪１４に対して非接触またはすべり接触または転がり接触させられる状態に入り込む凹部２６が設けられている。

図３に示すように、過負荷の作用時には、ロールオーバしたころ１６が、ロールオーバ領域２７を通過し（ころ１６ａ参照）、凹部２６に嵌入する（ころ１６ｂ参照）。

このように構成された一方向クラッチ１１およびそれを備える動力伝達装置１０によると、内輪１５のカム面２４のロック側端部に、当該ロック側端部の外径と同一の外径有した断面円弧状のロールオーバ領域２７が周方向に渡って形成されており、カム面２４の位置が径方向にずれたり、ロールオーバしたころが入り込む凹部２６の形成位置が周方向にずれても、そのずれをロールオーバ領域２７にて吸収することができる。すなわち、図４に示すように、カム面２４の加工位置が径方向にずれたり、凹部２６の加工位置が周方向にずれても、くさび状空間の径方向寸法（Ｒｏ−Ｒｓ）は変化しない。よって、ロールオーバ時のトルクが一定となり、トルクリミッタ機能が動作する際の作動トルクの精度が向上する。

なお、ロールオーバ領域２７が、カム面２４のロック側端部の外径と略同一の外径を有した断面直線状に形成されていてもよい。

また、図５に示すように、一方向クラッチ４１とその軸方向片側に隣接した転がり軸受４２とからなる片持ち形式の動力伝達装置４０であってもよい。一方向クラッチ４１の断面は、図２と同様である。

なお、図１ないし図４に示した例と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。

このように、片持ち形式の動力伝達装置４０であっても、ロールオーバ時のトルクが一定となり、トルクリミッタ機能が動作する際の作動トルクの精度が向上する。

本発明の他の実施の形態を図６に基づいて説明する。図６は一方向クラッチの横断面図である。

本実施の形態は、内輪１５が駆動環体、外輪１４が従動環体となり、外輪１４側にカム面５１を形成したものである。なお、図１ないし図４に示した例と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。

外輪１４の内周面において円周数箇所に平坦なカム面５１が形成されており、カム面５１と内輪１５の外周面との対向部分が周方向一方に向けて狭くなるくさび状空間となる。くさび状空間には、保持器１７にて保持された複数のころ１６が介装されており、各ころ１６はコイルばね２５にてロック方向に付勢されている。

外輪１４のカム面５１のロック側端部にロールオーバ領域５２が周方向に渡って形成されている。ロールオーバ領域５２は、カム面５１のロック側端部の内径と同一の内径を有した断面円弧状または略同一の内径を有した断面直線状に形成されている。なお、ロールオーバ領域５２は、旋削，研削または研磨等の精密仕上げにて表面精度を向上させてもよい。また、外輪１４の内周面においてカム面５１のロック側端部のロールオーバ領域５２を越えた位置に、ころ１６が内輪１５に対して非接触またはすべり接触または転がり接触させられる状態に入り込む凹部５３が設けられている。

このように構成された一方向クラッチおよびそれを備える動力伝達装置によると、カム面５１の位置が径方向にずれたり、ロールオーバしたころが入り込む凹部５３の形成位置が周方向にずれても、そのずれをロールオーバ領域５２にて吸収することができ、ロールオーバ時のトルクが一定となり、トルクリミッタ機能が動作する際の作動トルクの精度が向上する。

本発明は、例えば、自動車エンジンなどのクランクシャフトからベルトを介して駆動されるオルタネータのプーリユニットに設けられる一方向クラッチとして有用である。

本発明の実施の形態における動力伝達装置の部分縦断面図本発明の実施の形態における一方向クラッチの横断面図図２の部分拡大断面図本発明の実施の形態における作用説明図本発明の変形例における動力伝達装置の部分縦断面図本発明の他の実施の形態における一方向クラッチの横断面図従来例における一方向クラッチの部分横断面図図７の部分拡大断面図従来例における作用説明図従来例における作用説明図

符号の説明

１０動力伝達装置
１１一方向クラッチ
１２，１３転がり軸受
１４外輪（駆動環体）
１５内輪（従動環体）
１６ころ
２４カム面
２６凹部
２７ロールオーバ領域

Claims

径方向内外に同心状に配設される駆動環体および従動環体の回転速度差に応じて、駆動環体に対して従動環体を同期回転させるロック状態と相対回転させるフリー状態とに切り換える一方向クラッチであって、
前記一方環体の周面の円周数ヶ所に、他方環体の周面との間で周方向一方で狭くかつ周方向他方で広くなったくさび状空間を形成するカム面が設けられていて、各くさび状空間にころが周方向転動可能に１つずつ配置されており、
前記一方環体の周面においてカム面のころのロック位置を越えた領域に、ころが他方環体に対して非接触またはすべり接触または転がり接触させられる状態に入り込む凹部が設けられており、
前記一方環体のカム面のロック側端部と前記凹部との間に、カム面のロック側端部と略同径でロールオーバ時のトルクが一定となるロールオーバ領域が周方向に渡って形成されている、ことを特徴とする一方向クラッチ。
前記ロールオーバ領域が、カム面のロック側端部と同一径を有した断面円弧状に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
前記ロールオーバ領域が、カム面のロック側端部と略同一径を有した断面直線状に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の一方向クラッチを備えた動力伝達装置であって、
一方向クラッチの軸方向に隣接して転がり軸受が設けられ、当該転がり軸受の内外輪が一方向クラッチの駆動環体および従動環体と一体に形成されている、ことを特徴とする動力伝達装置。