JP4859587B2 - 一方向クラッチおよびクラッチ内蔵プーリ - Google Patents

Description

この発明は、駆動部材の一方向の回転を被駆動部材に伝達する一方向クラッチおよびその一方向クラッチが組込まれたクラッチ内蔵プーリに関するものである。

一般に、自動車の内燃機関においては、ベルト伝動装置を介してエンジンのクランク軸の回転をオルタネータ等のエンジン補機の回転軸に伝えるようにしている。

上記のようなエンジン補機の駆動装置においては、エンジンを急減速した場合、エンジン補機の回転軸に取付けられたプーリも急減速しようとする。しかし、エンジン補機がオルタネータの場合、そのオルタネータの回転軸は慣性力が大きいため、その回転軸に取付けられたプーリは一定の速度で回り続けようとし、クランク軸上のプーリとオルタネータの回転軸上のプーリとの間で大きな回転速度差が生じ、ベルトの張力が増大して破損し易くなる。

また、クランク軸は、１回転中に角速度が変動しており、その角速度の変動に起因してクランク軸上のプーリとベルトとの間で滑りが生じ、その滑りによってベルトが摩耗し、耐久性が低下することになる。

そのような不都合を解消するため、特許文献１では、エンジン補機の回転軸上に設けられるプーリ内に一方向クラッチを組込んだクラッチ内蔵プーリを提案している。

上記のようなクラッチ内蔵プーリをエンジン補機の回転軸上に取付けることによって、プーリの回転速度がエンジン補機の回転軸の回転速度より低下すると、一方向クラッチが切れてプーリがフリー回転するため、ベルトの張力増加を防止することができると共に、プーリとベルトの相互間における滑りを防止することができ、ベルトの耐久性の低下を抑制することができる。

特開２００５−２８２８５１号公報

ところで、上記のような一方向クラッチにおいては、普通、内部に封入されたグリースによって係合子とクラッチ外輪およびクラッチ内輪の接触部を潤滑するようにしているが、一方向クラッチが切れてクラッチ外輪がフリー回転する際、係合子も回転し、その回転時にグリースが攪拌され、かつ剪断され、その剪断抵抗は回転抵抗となるため、空転トルクが大きいという不都合がある。

また、攪拌されたグリースは、空転する係合子により両側の空間に押し出されて溜まり、係合子とクラッチ外輪およびクラッチ内輪の接触部で潤滑に必要な油膜の形成が困難な状態となり、潤滑不足によって上記接触部で摩耗が生じ、クラッチ寿命が低下するという不都合もある。

この発明の課題は、一方向クラッチの空転トルクの低減化と、摩耗によるクラッチ寿命の低下を抑制することである。

上記の課題を解決するために、この発明に係る一方向クラッチにおいては、クラッチ外輪と、そのクラッチ外輪の内側に組込まれたクラッチ内輪と、そのクラッチ内輪と前記クラッチ外輪との間に組込まれた保持器と、その保持器の周方向に間隔をおいて形成された複数のポケットのそれぞれ内部に収容された係合子と、クラッチ外輪の内周とクラッチ内輪の外周に係合する方向に係合子を付勢する弾性部材とを有し、前記クラッチ外輪とクラッチ内輪の一方向への相対回転により係合子をクラッチ外輪の内周とクラッチ内輪の外周に係合させて、クラッチ外輪とクラッチ内輪の相互間で回転トルクを伝達し、クラッチ外輪とクラッチ内輪間に充填された潤滑剤によって、係合子とクラッチ外輪およびクラッチ内輪の接触部を潤滑するようにした一方向クラッチにおいて、前記潤滑剤が、超高分子ポリエチレンに潤滑グリースまたは潤滑油を混合して固形化した固形潤滑剤からなり、前記複数のポケットの隣接するポケット間に形成された柱部の内径面および外径面のそれぞれに凹部を形成し、その複数の凹部のそれぞれ内部に前記固形潤滑剤を収容した構成を採用したのである。

上記のように、保持器のポケット間に形成された柱部の内径面および外径面のそれぞれに凹部を形成し、その凹部内に固形潤滑剤を収容することによって、係合子とクラッチ外輪およびクラッチ内輪の接触部で潤滑に必要な油膜を容易に形成することができ、上記接触部での摩耗を抑制し、クラッチ寿命の低下を抑制することができる。

また、この発明に係るクラッチ内蔵プーリにおいては、上記の構成からなる一方向クラッチのクラッチ外輪をプーリの内径面に圧入して、プーリ内に一方向クラッチを組込んだ構成を採用したのである。

上記のように、潤滑剤として固形潤滑剤を採用し、その固形潤滑剤を係合子の挙動を阻害しない空間部に収容したことにより、係合子が係合解除された一方向クラッチの空転時、固形潤滑剤が剪断されるというようなことがなく、空転トルクの低減化を図ることができる。

また、固形潤滑剤の表面に浸潤する基油によって係合子とクラッチ外輪およびクラッチ内輪の接触部を潤滑することができるため、接触部での摩耗を防止することができ、クラッチ寿命の低下を抑制することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図１および図２に示すように、クラッチ内蔵プーリは、プーリ１と、その内側に組込まれた一方向クラッチ１０と、その一方向クラッチ１０の両側に組込まれた一対の転がり軸受２０からなり、上記プーリ１の外周にはＶリブドベルトがかけ渡される複列のＶ溝２が設けられている。

一方向クラッチ１０は、プーリ１の内径面に圧入されたクラッチ外輪１１とその内側に組込まれたクラッチ内輪１２との間に保持器１３を組込み、その保持器１３の周方向に形成された複数のポケット１４のそれぞれ内部に係合子としてのスプラグ１５と、そのスプラグ１５を起立する方向に付勢して両端のカム面１５ａ、１５ｂをクラッチ外輪１１の円筒形内面１１ａおよびクラッチ内輪１２の円筒形外面１２ａに接触させる弾性部材１６を組込んだスプラグタイプの一方向クラッチからなっている。

ここで、クラッチ内輪１２の軸方向長さはクラッチ外輪１１の軸方向長さより長く、そのクラッチ内輪１２のクラッチ外輪１１より外側に位置する両端部の円筒形外面とプーリ１の内径面両端部間に前記一対の転がり軸受２０が組込まれ、その転がり軸受２０によってプーリ１とクラッチ内輪１２が相対的に回転自在に支持されている。

一対の転がり軸受２０は、軸受外輪２１と軸受内輪２２の一端部間にシール２３を取付けた片シール軸受からなり、一方の転がり軸受２０の転動体２４を保持する保持器は一方向クラッチ１０の保持器１３と一体化されている。

一方向クラッチ１０における保持器１３のポケット１４間に形成された柱部１７の外径面および内径面のそれぞれには、軸方向に延びる凹部１８ａ、１８ｂが形成され、その各凹部１８ａ、１８ｂ内に固形潤滑剤１９が収容されている。

固形潤滑剤１９は、超高分子ポリエチレンに潤滑グリースまたは潤滑油を混合して固形化したものであり、その固形潤滑剤１９の表面に浸潤する基油によってスプラグ１５とクラッチ外輪１１およびクラッチ内輪１２の接触部が潤滑されるようになっている。

上記の構成から成るクラッチ内蔵プーリにおいて、エンジン補機としてのオルタネータの駆動に際しては、そのオルタネータの回転軸にクラッチ内輪１２を取付け、プーリ１とクランク軸上に取付けられたプーリ間にベルトをかけ渡して、クランク軸の回転をプーリ１に伝達する。

上記のような使用状態において、プーリ１が図２の矢印で示す方向に回転されると、スプラグ１５がクラッチ外輪１１の円筒形内面１１ａとの接触により起立する方向に揺動して、両端のカム面１５ａ、１５ｂがクラッチ外輪１１の円筒形内面１１ａとクラッチ内輪１２の円筒形外面１２ａに係合し、そのスプラグ１５を介してプーリ１の回転がクラッチ内輪１２に伝達される。

プーリ１からクラッチ内輪１２への回転トルクの伝達時において、クラッチ内輪１２の回転速度がプーリ１の回転速度を上回ると、クラッチ内輪１２とクラッチ外輪１１の相対的な回転速度差により、スプラグ１５は弾性部材１６の弾性に抗して周方向に倒れる方向に揺動してクラッチ内輪１２の円筒形外面１２ａおよびクラッチ外輪１１の円筒形内面１１ａに対する係合が解除される。

このため、プーリ１からクラッチ内輪１２への回転伝達は遮断され、プーリ１がフリー回転し、プーリ１とそのプーリ１に掛けられたベルトの相互間での相対的な滑りが防止され、ベルトに摩耗が生じるのが防止される。

ここで、プーリ１がフリー回転する際、クラッチ外輪１１とクラッチ内輪１２は相対回転する。このとき、転がり軸受２０の軸受外輪２１と軸受内輪２２も相対回転すると共に、転動体２４も自転しつつ軸受外輪２１と軸受内輪２２の相対回転量の１／２だけ公転することになり、上記転動体２４を保持する保持器も回転する。

また、一方の転がり軸受２０の保持器は一方向クラッチ１０の保持器１３に一体化されているため、一方向クラッチ１０における保持器１３およびその保持器１３に保持されたスプラグ１５も回転することになる。

このとき、一方向クラッチ１０が、クラッチ外輪１１とクラッチ内輪１２間に封入されたグリースによって潤滑される構成であると、前述のように、そのグリースが攪拌され、かつ剪断されるため、空転トルクが高くなる。

しかしながら、実施の形態では、保持器１３の柱部１７に形成された凹部１８ａ、１８ｂ内に固形潤滑剤１９を収容し、その固形潤滑剤１９によって一方向クラッチ１０を潤滑する構成であるため、上記のようなグリースの剪断抵抗がなく、低トルクで空転可能となり、空転トルクの低減化を図ることができる。

また、一方向クラッチ１０の発熱や遠心力により、固形潤滑剤１９の表面に基油が浸潤し、その基油によってスプラグ１５とクラッチ外輪１１およびクラッチ内輪１２の接触部が潤滑されるため、上記接触部での摩耗を防止することができ、クラッチ寿命の低下を抑制することができる。

実施の形態では、保持器１３の柱部１７に凹部１８を形成し、その凹部１８内に固体潤滑剤１９を収容したが、固形潤滑剤１９の収容位置はこれに限定されず、スプラグ１５の挙動を阻害することのない位置であればいずれでもよい。例えば、ポケット１４とスプラグ１５間に形成される軸方向のポケット隙間に組込むようにしてもよい。

ここで、一対の転がり軸受２０内の転動体２４の転動を阻害することのない空間に上記固形潤滑剤１９を収容して、その転がり軸受２０を潤滑することにより、空転トルクのより小さなクラッチ内蔵プーリを得ることができる。

実施の形態では、一方向クラッチ１０としてスプラグタイプの一方向クラッチを示したが、一方向クラッチはスプラグタイプのものに限定されず、クラッチ外輪の内周とクラッチ内輪の外周の一方に円筒面を形成し、他方にその円筒面との間でくさび形空間を形成するカム面を設け、そのカム面と円筒面間に組込まれた保持器の上記カム面と対向する位置にポケットを形成し、そのポケット内のローラと、そのローラをくさび形空間の狭小部に向けて付勢する弾性部材を組込んだローラタイプの一方向クラッチであってもよい。

この発明に係る一方向ローラクラッチを用いたクラッチ内蔵プーリの縦断正面図 図１のII−II線に沿った断面図

符号の説明

１ プーリ
１０ 一方向クラッチ
１１ クラッチ外輪
１２ クラッチ内輪
１３ 保持器
１４ ポケット
１５ スプラグ
１６ 弾性部材
１７ 柱部
１８ａ 凹部
１８ｂ 凹部
１９ 固形潤滑剤
２０ 転がり軸受

Claims (2)

1. クラッチ外輪と、そのクラッチ外輪の内側に組込まれたクラッチ内輪と、そのクラッチ内輪と前記クラッチ外輪との間に組込まれた保持器と、その保持器の周方向に間隔をおいて形成された複数のポケットのそれぞれ内部に収容された係合子と、クラッチ外輪の内周とクラッチ内輪の外周に係合する方向に係合子を付勢する弾性部材とを有し、前記クラッチ外輪とクラッチ内輪の一方向への相対回転により係合子をクラッチ外輪の内周とクラッチ内輪の外周に係合させて、クラッチ外輪とクラッチ内輪の相互間で回転トルクを伝達し、クラッチ外輪とクラッチ内輪間に充填された潤滑剤によって、係合子とクラッチ外輪およびクラッチ内輪の接触部を潤滑するようにした一方向クラッチにおいて、
   前記潤滑剤が、超高分子ポリエチレンに潤滑グリースまたは潤滑油を混合して固形化した固形潤滑剤からなり、前記複数のポケットの隣接するポケット間に形成された柱部の内径面および外径面のそれぞれに凹部を形成し、その複数の凹部のそれぞれ内部に前記固形潤滑剤を収容したことを特徴とする一方向クラッチ。
2. プーリの内側に一方向クラッチと、その両側に転がり軸受を組込んだクラッチ内蔵プーリにおいて、前記一方向クラッチが、請求項１に記載の一方向クラッチからなることを特徴とするクラッチ内蔵プーリ。

Images