JPH08303489A - オーバーランニングクラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 初期結合に必要な潤滑剤の摩擦係数を確保
し、しかも初期スリップを生じ難く、オーバーランによ
り昇温しても潤滑剤が流失したり劣化したりしない。 【解決手段】 本実施例は約２９０℃まで正常な稠度を
保つとともに、約３００℃まで摩擦係数が０．２を保っ
ている。摩擦係数０．２であることは、初期結合に必要
な摩擦係数を失っておらず、しかもオーバーランニング
状態やスリップ状態における早期摩耗を防止するのに必
要な潤滑性（減摩作用）を維持している状態である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はオーバーランニング
クラッチに係り、特に、オーバーランニングクラッチの
初期結合作動に必要な摩擦係数を高温度（２００℃以
上）まで保持し、しかも高温度（２００℃以上）におい
ても摺動部の摩耗を防止し得るように改良したものに関
する。

【０００２】

【従来の技術】公報等で知られるオーバーランニングク
ラッチは、例えばセルモータによる内燃機関の始動機構
の伝動系統内に配置して使用される。この場合、セルモ
ータの回転方向及び内燃機関の回転方向は、一定であっ
て、 ａ．セルモータが内燃機関に回転力を与えてクランキン
グする状態と、 ｂ．内燃機関が自立回転を開始して、セルモータが無負
荷になるオーバーラン状態とがある。

【０００３】オーバーランニングクラッチは、上記クラ
ンキング状態（クラッチ接の状態）と、オーバーラン状
態（クラッチ断の状態）とが自動的に切り変わる機能を
有している。上記自動切換作動の過渡的状態としてスリ
ップ状態が発生するが、これについては後述する。

【０００４】図３及び図４は内燃機関の始動装置に用い
られているオーバーランニングクラッチの１例を示し、
図３は部分縦断面図、図４は部分横断面図である。

【０００５】図においては、クラッチアウタ１が駆動
側、クラッチインナ２が被動側である。

【０００６】図３に示す如くクラッチアウタ１は、セル
モータ（図示せず）によって駆動される入力軸１ａと、
クラッチ作動部材である筒状部１ｂとが同心に一体成形
されている。

【０００７】一方、クラッチインナ２はクラッチアウタ
１と同心的に配置されている。このクラッチインナ２に
は、前記筒状部１ｂの中に位置する円柱面２ａと、内燃
機関のリングギヤ（図示せず）に噛合する歯車２ｂとが
設けられている。前記筒状部１ｂと円柱面２ａとの間に
複数個のローラ３が配列されている。

【０００８】図４に示す如く、上記のローラ３は、円周
方向にテーパ状をなす空隙内に収納され、ローラ押しバ
ネ４によって空隙の狭い方（天井の低い方、図において
左回り方向）に付勢されている。

【０００９】セルモータ（図示せず）が回転して筒状部
１ｂが矢印ａ方向に回されると、ローラ３はローラ押し
バネ４に押されつつ転動し、筒状部１ｂに対して相対的
に図の左回り方向（天井の低い方）に移動し、円柱面２
ａと筒状部１ｂとの間に挟まれて相対的に動けなくな
り、円柱面２ａが筒状部１ｂと一緒に矢印ｂ方向に回さ
れて、クラッチ接状態となる。この状態は前記のクラン
キング状態である。

【００１０】上記のように、クラッチが自動的に「接」
状態となる過渡期において、筒状部１ｂの矢印ａ方向回
転速度よりも円柱面２ａの矢印ｂ方向回転速度が低い状
態（スリップ状態）が発生する。

【００１１】このスリップ状態では、ローラ３が円柱面
２ａ及び筒状部１ｂの内面と激しく摺動するので、摩耗
を防止するためにグリース５が充填されている。

【００１２】内燃機関が始動されて自立回転すると、円
柱面２ａの矢印ｂ方向回転速度の方が筒状部１ｂの矢印
ａ方向回転速度よりも速くなる。この状態ではローラ３
がローラ押しバネ４を圧縮して図の右回り方向に転動し
て空隙の広い（天井の高い）所に位置し、クラッチが
「断」の状態となって円柱面２ａがオーバーランする。
この場合は、前記のスリップ状態に比して荷重は低いが
高速で摺動するので摩耗の問題があり、潤滑が必要で、
前記のグリース５によって潤滑が行われる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような作用する
オーバーランニングクラッチの内部潤滑については、特
殊な潤滑機能が要求されるので、特開昭５９−５１９９
８号公報で知られる従来一般に用いられているグリース
を充填しただけでは要求に応え得ない。

【００１４】即ち、オーバーランニングクラッチ内にお
いては、 （イ）前記のスリップ状態を経てクランキング状態（ク
ラッチ接）となるためには、円周に沿ったテーパ状空隙
の中へのローラ３を噛み込んでロックされなければなら
ないので、比較的高い摩擦係数が必要である。

【００１５】もし摩擦係数が低すぎると、ローラ３が空
転するばかりで、テーパ状空隙に噛み込まれない（即ち
ロックされない）ので、スリップ状態が長く続き、始動
が遅延するのみでなく、オーバーランニングクラッチが
発熱し、グリースを劣化させる。

【００１６】一方、前記のスリップ状態、及びオーバー
ラン状態では、摩耗を防止するために潤滑剤による減摩
作用を必要とする。

【００１７】しかも、前記のスリップ状態やオーバーラ
ン状態においては発熱するので、耐熱性も重要な課題と
なり、（イ）２００℃以上を越えても、粘度が減少し過
ぎて流失してしまうことがなく、（ロ）２００℃を越え
ても変質して潤滑性を失うことのない、性状が要求され
る。

【００１８】ところが、従来のオーバーランニングクラ
ッチのグリース潤滑技術においては、一般に減摩作用が
重視されるあまり、適宜な摩擦係数を確保するという考
えは無かった。また２００℃を越えても流失せず、２０
０℃を越えても劣化しないというグリース潤滑技術は未
だ開発されていない。

【００１９】従来技術においてはオーバーランニングク
ラッチに「合成油を基油とし、増稠剤としてリチウム石
鹸を混合したグリース」を充填していたが、この潤滑方
法では、スチールとスチールとの間の摩擦係数（以下、
スチール間の摩擦係数という）が０．１２であり、オー
バーランニングクラッチで伝動し得るトルクが小さい。
このため、クラッチの初期結合（停止状態からセルモー
タを回し、クラッチを接状態にすること）の際にスリッ
プが著しい。

【００２０】また、上記と異なる従来技術として「シリ
コーンオイルを基油とし、増稠剤としてリチウム石鹸を
混合したグリース」を充填する方法も公知であるが、こ
の種のグリースの耐熱性は１７０℃しか無いので、オー
バーラン作動に伴う昇温で劣化し易い。

【００２１】他方、ボールベアリング等の高荷重回転用
として使用するための軸受グリースとして、合成油を基
油とし、増稠剤としてウレア系化合物を混合したグリー
スがある。このグリースは、耐熱耐久性の面ではオーバ
ーランニングクラッチ用としても好適であるが、このグ
リースの摩擦係数は０．１２と低いので、オーバーラン
ニングクラッチの初期結合の際に必要な摩擦力が得られ
ないので、オーバーランニングクラッチ用としては適し
ない。

【００２２】本発明の目的は、上述の事情に鑑みて為さ
れたもので、初期結合に必要な潤滑剤の摩擦係数を確保
し、しかも低温時においても初期スリップを生じ難く、
オーバーランして２００℃を越える温度に昇温しても、
潤滑剤が流失したり、劣化，固化したりする虞が無く、
オーバーラン状態においても早期に摩耗が進行しない、
オーバーランニングクラッチを提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明においては、オー
バーランニングクラッチの初期結合に必要な潤滑剤の摩
擦係数を確保するため、標準状態におけるスチール間の
摩擦係数、即ち、オーバーランニングクラッチを組み付
けたときの状態であるスチール（硬鋼−硬鋼）間の静止
摩擦係数が０．１８以上の油を基油とし、２００℃を越
える温度での稠度を維持するため、基油に樹脂または石
鹸からなる増稠剤を混合して滴点が２６０℃以上となる
混合潤滑剤を形成する。

【００２４】その場合、摩擦係数が０．１８以上のオイ
ルであれば、潤滑剤の基油として用い得るが、摩擦係数
０．１８以上のオイルの例としては、摩擦係数０．２の
シリコンオイルが挙げられる。

【００２５】また、潤滑剤の滴点を２６０℃以上にする
ため増稠剤として、樹脂の例ではウレア系化合物が挙げ
られる。

【００２６】本発明者の実験によれば、樹脂又は石鹸の
混合割合２〜３５％（重量比）の範囲内とすると好結果
が得られる。２％未満では稠度が不足し、３５％を越え
ると潤滑性が不十分になるからである。

【００２７】従って、本発明のオーバーランニングクラ
ッチは、クラッチアウタと、該クラッチアウタと同心的
に配置されるクラッチインナと、該クラッチインナ及び
クラッチアウタ間の空隙内に円周方向に沿って配列され
た複数個のローラと、クラッチインナ及びクラッチアウ
タ間の空隙内に充填され、かつ標準状態におけるスチー
ル間の摩擦係数がほぼ０．１８以上の基油に、樹脂又は
石鹸からなる増稠剤を混合して滴点が２６０℃以上の温
度とした潤滑剤とから構成されることを特徴とするもの
である。

【００２８】本発明では、上述の如く、クラッチアウタ
とクラッチインナと複数個のローラと潤滑剤とを有し、
該潤滑剤では標準状態における基油の摩擦係数（スチー
ル間）が０．１８であるから、オーバーランニングクラ
ッチの初期結合に際して、約０．１８の摩擦係数がロー
ラ３（図４参照）に作用し、該ローラ３が過渡にスリッ
プすることなく比較的迅速に空隙間に噛み込まれてクラ
ッチ接の状態（クランキング状態）に移行し得る。さら
に、樹脂又は石鹸からなる増稠剤を混合することによっ
て潤滑剤の滴点が２６０℃以上であるから、高耐熱性を
得ることができ、少なくとも２００℃を越えるまで潤滑
剤が流失してしまうといった事態を生じる虞が無い。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るオーバーラン
ニングクラッチの一実施例を図１及び図２により説明す
る。実施例のオーバーランニングクラッチは、クラッチ
アウタ１と、このクラッチアウタ１と同心的に配置され
たクラッチインナ２と、このクラッチインナ２及びクラ
ッチアウタ１間の空隙内に円周方向に沿って配列された
複数個のローラ３と、クラッチインナ２及びクラッチア
ウタ１間の空隙内に充填された潤滑剤（グリース）５と
を有して構成されている（図３，図４参照）。

【００３０】そして、潤滑剤５は、標準状態におけるス
チール間の摩擦係数が０．１８以上の基油として、本例
では摩擦係数０．２のシリコン油を用いた。ただし、本
実施例シリコン油の摩擦係数には±０．０２のバラツキ
があり、詳しくは摩擦係数の０．２±０．０２である。

【００３１】シリコン油は高温における耐酸化性にも優
れているので、基油として好適である。

【００３２】また本実施例は、潤滑剤５が滴点２６０℃
以上の温度を得るようにするため、樹脂又は石鹸からな
る増稠剤として、アルキルジウレアを用い、前記の基油
内に２０％（ｗｔ％）混合した。このアルキルジウレア
は脂肪族アミンとイソシアネートとを反応させて得たも
ので、耐熱性３００℃である。

【００３３】上記のように調合した潤滑剤５を、図３，
図４に示したクラッチアウタ１とクラッチインナ２間の
空隙に充填してテストを行ったところ、エンジンの雰囲
気温度−２５℃から＋１００℃までの間で初期結合に伴
うスリップが認められなかった。

【００３４】さらに、大気温２０℃の雰囲気内で３０分
間の連続オーバーランニングテストを行ったが、ローラ
３、及びこれに摺触する部材（クラッチアウタ１，クラ
ッチインナ２）に別段の摩耗が認められなかった。内燃
機関の始動に際してオーバーランニングクラッチがオー
バーラン状態となるのは秒単位の短時間であるから、３
０分間の連続テストは十分にシビアーである。

【００３５】比較例Ａとして、摩擦係数０．２のシリコ
ンオイルを基油とし、増稠剤としてのリチウム石鹸を混
合して形成された滴点２１０℃のグリースを用い、比較
例Ｂとして、摩擦係数０．１２のジエステル系合成油を
基油とし、増稠剤としてのリチウム石鹸を混合して形成
された滴点２０７℃のグリースを用い、各温度における
稠度の変化状態を図１に、同じく摩擦係数の変化状態を
図２に、それぞれ示す。測定は、試料を各温度に２４時
間保持した後、ＪＩＳに基づいて行った。

【００３６】図１及び図２に現れているように、比較例
Ｂは約１５０℃で、比較例Ａは約１８０℃で、それぞれ
急速に稠度が低下している。これに伴って、比較例Ｂは
約１５０℃で、比較例Ａは約２００℃で、それぞれ摩擦
係数が急激に上昇し、高温潤滑性を失っている。

【００３７】本実施例は約２９０℃まで正常な稠度を保
つとともに、約３００℃まで摩擦係数が０．２（ただ
し、前述の如く、詳しくは０．２±０．０２）を保って
いる。

【００３８】摩擦係数０．２±０．０２であることは、
初期結合に必要な摩擦係数を失っておらず、しかもオー
バーラン状態やスリップ状態における早期摩耗を防止す
るのに必要な潤滑性（減摩作用）を維持している状態で
ある。この実験結果から、本発明が目的を達成するため
に必要とされる基油の摩擦係数は０．１８以上であるこ
とが判る。

【００３９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は、標準状態
におけるスチール間の摩擦係数がほぼ０．１８以上の基
油に、樹脂又は石鹸からなる増稠剤を混合して滴点が２
６０℃以上の温度とした潤滑剤を有して構成したので、
広い温度範囲で、著しいスリップ状態を生じることがな
く迅速にオーバーランニングクラッチの初期結合を行わ
せることが出来、しかも、オーバーランによって２００
℃を越える温度に昇温しても潤滑剤が劣化，固化したり
流失したりする虞がない。その上、オーバーラン状態や
スリップ状態において早期に摩耗が進行する虞がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るオーバーランニングクラッチの作
用効果を説明するための温度と稠度との関係を示す説明
図。

【図２】同じくオーバーランニングクラッチの作用効果
を説明するための温度と摩擦係数との関係を示す説明
図。

【図３】オーバーランニングクラッチを示す部分縦断面
図。

【図４】オーバーランニングクラッチを示す部分横断面
図。

【符号の説明】

１…クラッチアウタ、１ａ…入力軸、１ｂ…筒状部、２
…クラッチインナ、２ａ…円柱面、２ｂ…歯車、３…ロ
ーラ、４…ローラ押しバネ、５…グリース（潤滑剤）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１０Ｎ 20:00 20:02 40:10

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クラッチアウタと、該クラッチアウタと
   同心的に配置されるクラッチインナと、該クラッチイン
   ナ及びクラッチアウタ間の空隙内に円周方向に沿って配
   列された複数個のローラと、クラッチインナ及びクラッ
   チアウタ間の空隙内に充填され、かつ標準状態における
   スチール間の摩擦係数がほぼ０．１８以上の基油に、樹
   脂又は石鹸からなる増稠剤を混合して滴点が２６０℃以
   上の温度とした潤滑剤とから構成されることを特徴とす
   るオーバーランニングクラッチ。