JP2005326000A - 一方向クラッチおよびクラッチ内蔵型プーリ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 低温時における係合の信頼性、エンジン回転時における空転の信頼性を向上することができる一方向クラッチおよびクラッチ内蔵型プーリ装置を提供することである。
【解決手段】 一方向クラッチにおいて、くさび角、静止時の接触面の面圧、ＰＶ値を設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一方向クラッチおよびクラッチ内蔵型プーリ装置に関し、特に、エンジンのクランク軸に動力を与えるスタータモータの回転軸に固定して使用される一方向クラッチおよびクラッチ内蔵型プーリ装置に関する。

従来、スタータモータの回転軸とエンジンのクランク軸には、モータプーリとクランクプーリがそれぞれ配置されており、モータプーリとクランクプーリとの間に無端ベルトを掛け渡して、スタータモータの回転駆動力をエンジンのクランク軸に伝達している。このスタータモータの回転軸に固定されるモータプーリとしては、エンジン起動時にスタータの回転駆動力をエンジンのクランク軸に伝達し、エンジン起動後エンジンの回転がスタータに伝達されるのを防止する、一方向クラッチを組み込んだクラッチ内蔵型プーリ装置が使用されている（例えば、特許文献１参照。）。

スタータ用のクラッチ内蔵型プーリ装置に使用される一方向クラッチとしては、内輪の円筒面と外輪のカム面間にローラが配置されたローラ型一方向クラッチや、内輪及び外輪の両円筒面間にスプラグが配置されたスプラグ型一方向クラッチが存在する。

具体的に、ローラ型の一方向クラッチでは、内輪の円筒面と外輪のカム面との間に形成されたくさび空間内をローラが移動することで、係合状態と空転状態に切り換えられ、スタータモータの回転駆動力の伝達及び遮断を行なっている。係合状態においては、内輪の外周面から受ける力とローラを係合方向に押圧するばねのばね力によって、ローラをくさび空間の幅の浅い側で食い込ませ、空転状態においては、内輪の外周面から受ける力に基づき、ばねのばね力に抗して、ローラをくさび空間の幅の広い側に変位させている。
特開平７−３１７８０７号公報

ところで、スタータ用の一方向クラッチでは、低温時にクラッチ内部に充填されるグリースの粘度が高くなり、ローラと内輪の接触面での油膜が厚くなり、接触面での摩擦係数が、油膜のない場合或いは薄い場合に比べて小さくなる。このため、係合状態においてローラが滑って動力伝達ができず、係合不良を起こすことがあった。特に、このような現象は、くさび角が大きい場合や、ローラを押圧するばねのばね力が小さい場合に発生しやすい。また、エンジン始動後の空転状態においては、内輪とローラが滑り、内輪やローラの接触面が摩耗し、焼き付き等に進展して空転性が損なわれることがあった。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、低温時における係合の信頼性、エンジン回転時における空転の信頼性を向上することができる一方向クラッチおよびクラッチ内蔵型プーリ装置を提供することである。また、本発明の他の目的は、一方向クラッチのグリース保持性を確保するクラッチ内蔵型プーリ装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）本発明の一方向クラッチは、円筒面を外周面に有する内輪と、カム面を内周面に有する外輪と、前記カム面と前記円筒面間に形成された各くさび空間にそれぞれ配置された複数のローラと、前記ローラを係合方向に弾性的に押圧する弾性体とを備え、
前記くさび空間におけるくさび角を2α[°]、
回転時の前記内輪と前記ローラとの接触面の面圧をP1:2×F1/(π×b1×L)[Pa]、
前記接触面の滑り速度をV:R1×ω[m/sec]、
静止時の前記接触面の面圧をP2:2×F2/(π×b2×L)[Pa]、
とした時、
P1×V ≦ 700×10⁶、
P2≧(0.0004×(2α)^3.6)×cos(θ+2α)/(π×sin(2α)×b2×L)、且つ、
2α>4
であることを特徴とする一方向クラッチ。
但し、
F1：回転時の前記接触面の荷重 Fs×cos(θ+2α)/sin(2α)−m×(R1+R2)×ω²[N]
F2：静止時の前記接触面の荷重 Fs×cos(θ+2α)/sin(2α)[N]
π：円周率
L：前記ローラの接触面の有効長（ローラ長−2×面取り部分）[ｍ]
b1：回転時の前記ローラの接触面の接触幅(8×F1×R/(π×E×L))^1/2[m]
b2：静止時の前記ローラの接触面の接触幅(8×F2×R/(π×E×L))^1/2[m]
Fs：セット位置でのばね力［Ｎ］
m：前記ローラの質量［ｋｇ］
θ：前記弾性体が押す方向の角度［°］
ω：前記外輪の角速度 ω=(Fs×cos(θ+2α)/sin(2α)/(2×m×(R1+R2)))^1/2[rad/s]
R：前記ローラと前記内輪の等価曲率 R=1/(1/R1+1/R2)[m]
R1：内輪軌道面の曲率半径[m]
R2：前記ローラの曲率半径[m]
E：前記ローラと前記内輪の等価ヤング率 E=2/((1−ν1²)/E1+(1−ν2²)/E2)[Pa]
E1：前記内輪のヤング率[Pa]
E2：前記ローラのヤング率[Pa]
ν1：前記内輪のポアソン比
ν2：前記ローラのポアソン比
とする。
（２）自動車用補機の回転軸に取り付けられて、クランクプーリとの間で動力を伝達するベルトが掛け渡されて使用されるクラッチ内蔵型プーリ装置であって、（１）に記載の一方向クラッチが組み込まれたことを特徴とする。

（３）スリーブと、
該スリーブの周囲に該スリーブと同心に配置されるプーリと、
前記スリーブと前記プーリとの間に配置され、前記スリーブと前記プーリの一方が他方に対して所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、前記スリーブと前記プーリとの間で回転力を伝達する一方向クラッチと、
前記一方向クラッチの側方で、前記スリーブと前記プーリとの間に配置され、前記スリーブと前記プーリとの相対回転を自在とする少なくとも一つのサポート軸受と、
前記サポート軸受の軸受外輪と接触した状態で、軸方向における前記一方向クラッチと前記サポート軸受との間に配置され、前記一方向クラッチの外輪の内径より小さく、内輪の外径以上の内径を有する環状部材と、
を備え、
前記環状部材が対向する前記一方向クラッチの外輪の軸方向端部先端は前記外輪の軸方向中間部と略同一形状を有していることを特徴とするクラッチ内蔵型プーリ装置。
（４）スリーブと、
該スリーブの周囲に該スリーブと同心に配置されるプーリと、
前記スリーブと前記プーリとの間に配置され、前記スリーブと前記プーリの一方が他方に対して所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、前記スリーブと前記プーリとの間で回転力を伝達する一方向クラッチと、
を備えるクラッチ内蔵型プーリ装置であって、
前記一方向クラッチの外輪は、軸方向外側に一体或は別体に形成されるフランジ部を有し、該フランジ部は、軸方向内方に折り曲げられる傾斜部を有することを特徴とするクラッチ内蔵型プーリ装置。

本発明の一方向クラッチおよびクラッチ内蔵型プーリ装置によれば、くさび角、静止時の接触面の面圧及びＰＶ値を設定することで、低温時における係合の信頼性、エンジン回転時における空転の信頼性を向上することができる。

以下、本発明の各実施形態に係る一方向クラッチおよびクラッチ内蔵型プーリ装置について図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態であるクラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図であり、図２は図１における一方向クラッチの断面図である。

図１に示すように、クラッチ内蔵型プーリ装置１０は、エンジンのクランク軸とスタータモータとの間に配置されている。クラッチ内蔵型プーリ装置１０は、スタータモータの回転軸（図示せず）に固定されるスリーブ１１と、スリーブ１１の径方向外側にスリーブ１１と同芯に配設され、外周面にベルト溝１２ａが形成されたプーリ１２とを備えている。ベルト溝１２ａには、エンジンのクランク軸に固定されたクランクプーリ（図示せず）に懸架された駆動ベルト（図示せず）が掛け渡されている。

また、スリーブ１１の軸方向中間部における外周面とプーリ１２の軸方向中間部における内周面との間には、スリーブ１１がプーリ１２に対して所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、スリーブ１１とプーリ１２との間で回転力を伝達する一方向クラッチ１３が配置されている。スリーブ１１の軸方向両端部における外周面とプーリ１２の軸方向両端部における内周面との間には、一方向クラッチ１３を狭持するように一対のサポート軸受１４ａ，１４ｂが配置されている。サポート軸受１４ａ，１４ｂとしては、深溝玉軸受が使用されており、プーリ１２に加わるラジアル荷重を支承しつつ、スリーブ１１とプーリ１２とを相対回転可能に支持する。なお、スリーブ１１の外周面において、軸方向中間部は軸方向両端部より大径に形成されており、これらの間に段差面１１ａ，１１ｂが形成される。

サポート軸受１４ａ，１４ｂは、スリーブ１１の軸方向端部の外周面に外嵌される軸受内輪３１と、プーリ１２の軸方向端部の内周面に内嵌される軸受外輪３２と、軸受内輪３１と軸受外輪３２の両軌道面間に配置された転動体である複数の玉３３と、玉３３を転動自在に保持する保持器３４とを備えている。また、サポート軸受１４ａ，１４ｂは、上記軸受外輪３２の軸方向両側に取り付けられ、外部からの異物の浸入や内部からのグリース等の潤滑剤の漏洩を防止する一対のシール部材３５，３６を有している。

図１及び図２に示されるように、一方向クラッチ１３は、スリーブ１１の外周面に圧入固定され、回転軸と共に回転する内輪１５と、プーリ１２の内周面に圧入固定されると共に、内輪１５の周囲に内輪１５と同芯に配置された外輪１６とを有する。外輪１６の内周面は、円周方向において等間隔に形成された複数の凹部１７を有するカム面をなしており、内輪１５の外周面に形成された円筒面１８と各凹部１７との間には、均一なくさび空間１９がそれぞれ形成されている。

そして、内輪１５の円筒面１８と外輪１６の各凹部１７との間に形成される各くさび空間１９には、複数のローラ２０が回動自在に設けられている。また、一方向クラッチ１３は、外輪１６に固定されて内輪１５と相対回転し、各ローラ２０を個別に収容する複数のポケットを有する保持器２１と、保持器２１に固定され、各ローラ２０を係合方向に弾性的に押圧する弾性体である複数のばね２２とを有している。

一方向クラッチ１３の外輪１６は、軸方向両端部に径方向内向きに第１及び第２のフランジ部２３，２４を有し、各フランジ部２３，２４の内周端面は、内輪１５の外周面に近接して対向配置されている。これにより、外輪１６の内周面と内輪１５の外周面との間に充填されたグリース基油は、遠心力が作用した場合であっても、第１及び第２のフランジ部２３，２４を有する外輪１６によってサポート軸受１４ａ，１４ｂ側に移動することが抑制され、一方向クラッチ１３内のグリース保持性を保つことができる。なお、第２のフランジ部２４は、一方向クラッチ１３の他の構成部材を組み込んだ後に折り曲げることで形成される。

また、各サポート軸受１４ａ，１４ｂの軸方向内側のシール部材３５は、軸受内輪３１の外周面との間をシールするリップ部３５ａを有しているので、一方向クラッチ１３内のグリース基油がサポート軸受１４ａ，１４ｂ内に入り込むことが抑制され、一方向クラッチ１３内のグリース保持性をより向上することができる。

このように構成されたクラッチ内蔵型プーリ装置１０では、エンジン起動時、スタータモータの回転軸の回転角速度がエンジンのクランク軸の回転角速度より速い場合、即ち、内輪１５が外輪１６に対して所定の方向に相対回転する傾向となる場合には、ローラ２０は内輪１５の外周面から受ける力とばね２２のばね力とに基づき、凹部１７が浅くなった側、即ち、くさび空間１９の幅の狭い側でくさび状に食い込み、内輪１５と外輪１６との間で各ローラ２０が係合する。これにより、プーリ１２とスリーブ１１とが相対回転不能（係合状態）となり、スタータモータの回転駆動力がクランク軸に伝達される。一方、エンジン始動後、クランク軸の回転角速度が回転軸の回転角速度より速くなった場合には、ローラ２０の係合が解除され、プーリ１２とスリーブ１１との相対回転が自在（空転状態）となる。

このように構成されたクラッチ内蔵型プーリ装置１０において、低温時における良好な係合性能を得るためには、内輪１５が回転していない静止時におけるローラ２０と内輪１５との接触面（初期接触面）における面圧P2:2×F2/(π×b2×L) [Pa]が（１）式のように設定される。
P2≧(0.0004×(2α)^3.6)×cos(θ+2α)/(π×sin(2α)×b2×L) ・・・（１）

但し、
F2：静止時の接触面の荷重 Fs×cos(θ+2α)/sin(2α)[N]
π：円周率
L：ローラの接触面の有効長（ローラ長−2×面取り部分）[ｍ]
b2：静止時のローラの接触面の接触幅 (8×F2×R/(π×E×L))^1/2[m]
Fs：セット位置でのばね力［Ｎ］
θ：接触面の接線方向に対して弾性体が押す方向の角度［°］
R：ローラと内輪の等価曲率 R=1/(1/R1+1/R2)[m]
R1：円筒面の曲率半径[m]
R2：ローラの曲率半径[m]
E：ローラと内輪の等価ヤング率 E=2/((1−ν1²)/E1+(1−ν2²)/E2)[Pa]
E1：内輪のヤング率[Pa]
E2：ローラのヤング率[Pa]
ν1：内輪のポアソン比
ν2：ローラのポアソン比
とする。

低温時においては、クラッチ内部に充填するグリースの粘度は高くなり、ローラ２０と内輪１５の接触面間の油膜が厚くなる。このため、ローラ２０と内輪１５との接触面での摩擦係数が、油膜のない場合や油膜が薄い場合に比べて小さくなり、ローラ２０の係合不良が生じる。特に、くさび角2αが大きくなるほど、ローラ２０と内輪１５との接触面の面圧が低くなるため係合不良が生じやすく、大きな摩擦係数が必要となる。そこで、接触面における摩擦係数が必要な値を得るためには、静止時における初期接触面の面圧P2が（１）式を満たすことが必要であることが分かった。また、（１）式より、くさび角が大きいほど、面圧P2が大きな値となることがわかる。

また、本実施形態のクラッチ内蔵型プーリ装置１０では、空転時におけるローラ２０と内輪１５との接触面での摩耗を防止するため、滑り接触面における摩耗・焼付きの指標となるPV値が設定される。本実施形態のようなローラ型の一方向クラッチ１３において、接触面の滑り速度Ｖ:R1×ω[m/sec]は回転数の上昇と共に大きくなり（図３（ａ）参照。）、回転時の接触面の面圧P1:2×F1/ (π×b1×L)[Pa]はローラ２０に遠心力が作用するため、回転数の上昇と共に小さくなる（図３（ｂ）参照。）。このため、ＰＶ値には極大値が存在する（図３（ｃ）参照。）。従って、接触面における摩耗を減少させるため、PV値は摩耗実験により以下の（２）式を満たすように設定される。
P1×V ≦ 700×10⁶ ・・・（２）

但し、（１）式で説明した符号に加え、
F1：回転時の前記接触面の荷重 Fs×cos(θ+2α)/sin(2α)−m×(R1+R2)×ω²[N]
b1：回転時のローラの接触面の接触幅 (8×F1×R/(π×E×L))^1/2[m]
m：ローラの質量［kg］
ω：外輪の角速度 ω=(Fs×cos(θ+2α)/sin(2α)/(2×m×(R1+R2)))^1/2[rad/s]
とする。

また、本実施形態のクラッチ内蔵型プーリ装置１０において、くさび角2αが小さすぎる場合には、ローラ２０を噛み込んで離さないため、面圧が高くなり空転できない等の問題が発生する。このため、くさび角2αは（３）式を満たすように設定される。
2α＞4 ・・・（３）

（実施例）
ここで、ローラ径が２．８ｍｍ、ローラ長が１２ｍｍ、ローラの接触面の有効長が１１．４ｍｍ、ローラのヤング率が２０７ＧＰａ、ローラのポアソン比が０．３、内輪の外径が３５ｍｍ、内輪のヤング率が２０７ＧＰａ、内輪のポアソン比が０．３、ばねが押す方向の角度θが３．５°、ローラの比重が７．８である一方向クラッチにおいて、図４は、上記の（１）〜（３）式を満たすくさび角2αとばね力Fsの範囲を示している。従って、図４に示される斜線の範囲で本実施例の一方向クラッチを設計することで、係合状態と空転状態においてクラッチ性能を安定させることができる。

従って、本実施形態の一方向クラッチ及びクラッチ内蔵型プーリ装置によれば、くさび角、静止時の接触面の面圧及びＰＶ値を上記のように設定することで、低温時における係合の信頼性、エンジン回転時における空転の信頼性を向上することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る一方向クラッチ及びクラッチ内蔵型プーリ装置について図５を参照して説明する。なお、第１実施形態と同等部分については、同一符号を付して説明を省略或は簡略化する。

本実施形態のクラッチ内蔵型プーリ装置４０は、第１実施形態同様、スタータモータの回転軸に固定されるスリーブ１１と、スリーブ１１の径方向外側にスリーブ１１と同芯に配設され、駆動ベルトが掛け渡されるベルト溝１２ａを有するプーリ４１と、スリーブ１１の内周面とプーリ４１の外周面との間に配置された一方向クラッチ４２及び一対のサポート軸受１４ａ，１４ｂとを有し、さらに、一方向クラッチ４２と一方のサポート軸受１４ｂとの間に環状部材４３を備えている。

プーリ４１の内周面は、一方向クラッチ４２が配置される軸方向中間部が一対のサポート軸受１４が配置される軸方向両端部より小径となるように形成され、これらの間に段差面４１ａ，４１ｂが形成されている。なお、プーリ４１の段差面４１ａは、スリーブ１１の外周面に形成された段差面１１ａと軸方向に略一致して位置される一方、段差面４１ｂは、スリーブ１１の外周面に形成された段差面１１ｂに対して軸方向内側に位置される。

また、本実施形態の一方向クラッチ４２は、カム面１７を有する外輪４４の形状において、第１実施形態のものと異なる。即ち、外輪４４は、軸方向一端部に径方向内向きに延びる第１のフランジ部２３を有する一方、軸方向他端部の先端４５は、軸方向中間部と略同一形状を有して軸方向に延び、軸方向他端側を開放した状態とする。

軸方向における一方向クラッチ４２とサポート軸受１４ｂとの間に配置される環状部材４３は、図６に示すように、ゴム部材４６と鉄製のワッシャ等の金属部材４７とを備える。ゴム部材４６は、ニトリル、ポリアクリル、シリコン、フッ素等から構成される。また、ゴム部材４６と金属部材４７は、別体としてそれぞれ設けられてもよいし、一体に設けられてもよい。ただし、組付け性の観点からゴム部材４６と金属部材４７は一体に形成されていることが好ましい。なお、ゴム部材４６と金属部材４７が一体に設けられた環状部材４３としては、例えば、メタルガスケット（ＮＯＫ株式会社製「ソフトメタル」）やグラファイトガスケット（日本ガスケット株式会社製）等が挙げられる。

環状部材４３は、サポート軸受１４ｂをプーリ４１に圧入する際にゴム部材４６を段差面４１ｂに向けて金属部材４７を押し付けることで、プーリ４１の内周面に嵌合固定される。これにより、環状部材４３は、その外側面をサポート軸受１４ｂの軸受外輪３２に接触した状態で、軸方向において一方向クラッチ４２とサポート軸受１４ｂとの間、即ち、プーリ４１の段差面４１ｂとスリーブ１１の段差面１１ｂとの間に位置される。また、環状部材４３は、一方向クラッチ４２の外輪４４の内径より小さく、内輪１５の外径以上の内径を有しており、内周端面が内輪１５の外周面と近接対向するようにして配置される。さらに、環状部材４３は、ゴム部材４６がプーリ４１の段差面４１ｂと金属部材４７との間に挟まれるように設けられるので、プーリ４１の段差面４１ｂ或は内周面、及び、金属部材４７の内側面或は外周面が多少粗く形成されていても、ゴム部材４６を弾性変形して段差面４１ｂに密着させることで、プーリ４１と環状部材４３間の密封性を確保することができる。

従って、本実施形態のクラッチ内蔵型プーリ装置４０によれば、サポート軸受１４ｂの軸受外輪３２と接触した状態で、軸方向における一方向クラッチ４２とサポート軸受１４ｂとの間に配置され、一方向クラッチ４２の外輪４４の内径より小さく、内輪１５の外径以上の内径を有する環状部材４３を有し、一方向クラッチ４２の外輪４４の軸方向端部の先端４５が外輪４４の軸方向中間部と略同一の形状を有している。これにより、一方向クラッチ４２の外輪４４の内周面と内輪１５の外周面との間に充填されたグリース基油は、遠心力が作用した場合であっても、第１のフランジ部２３と環状部材４３によってサポート軸受１４ａ，１４ｂ側に移動することが抑制され、一方向クラッチ４２内のグリース保持性を保つことができる。また、環状部材４３を設けることで、一方向クラッチ４２は、外輪４４に他の構成部材を組み込んだ後に端部を折り曲げる必要がないので、グリース保持性を保ちつつ、組付け性を向上することができる。
なお、その他の構成及び作用については第１実施形態のものと同様である。また、一方向クラッチ４２の外輪４４とプーリ４１は、一体に構成されてもよい。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る一方向クラッチ及びクラッチ内蔵型プーリ装置について図７を参照して説明する。なお、第２実施形態と同等部分については、同一符号を付して説明を省略或は簡略化する。

本実施形態のクラッチ内蔵型プーリ装置５０では、一方向クラッチ５２の外輪５３が軸方向両端部の先端５４，５５に亘って、その軸方向中間部と略同一形状を有して、軸方向両側に開放した状態となり、一方向クラッチ５２と一対のサポート軸受１４ａ，１４ｂの間には、一対の環状部材４３，４３がそれぞれ配置される点において第２実施形態と異なる。

なお、上記構成に伴い、プーリ５１の内周面は、軸方向両端部と軸方向両端部より小径の軸方向中間部との間に設けられる両段差面５１ａ，５１ｂが、スリーブ１１の外周面に設けられた段差面１１ａ，１１ｂに対して軸方向内側にそれぞれ位置されるように形成される。これにより、一対の環状部材４３，４３は、サポート軸受１４ａ，１４ｂをプーリにそれぞれ圧入する際にゴム部材４６を段差面５１ａ、５１ｂに向けて金属部材４７を押し付けることで、プーリ５１の内周面にそれぞれ嵌合固定される。これにより、一対の環状部材４３，４３は、その外側面をサポート軸受１４ａ，１４ｂの軸受外輪３２に接触した状態で、軸方向において一方向クラッチ５２とサポート軸受１４ａ，１４ｂとの間、即ち、プーリ５１の段差面５１ａ，５１ｂとスリーブ１１の段差面１１ａ，１１ｂとの間にそれぞれ位置される。
なお、その他の構成及び作用については、第２実施形態のものと同様である。また、一方向クラッチ４２の外輪４４とプーリ４１は、一体に構成されてもよい。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る一方向クラッチ及びクラッチ内蔵型プーリ装置について図８を参照して説明する。なお、第２実施形態と同等部分については、同一符号を付して説明を省略或は簡略化する。

本実施形態のクラッチ内蔵型プーリ装置６０では、プーリ６１の内周面が軸方向に亘って単一の内径を有している。環状部材６４は、ゴム部材６５と金属部材６６が、このプーリ６１の内周面の内径と略同一の外径を有する点において、第２実施形態の環状部材４３と異なる。

また、一方向クラッチ６２では、内輪６３が外周面を円筒面１８として肉厚に形成されており、外輪４４は、第２実施形態同様、軸方向一端部に径方向内向きに延びる第１のフランジ部２３を有する一方、軸方向他端部の先端４５は、軸方向中間部と略同一形状を有して軸方向に延び、軸方向他端側を開放した状態とする。外輪４４の軸方向長さは、環状部材６４の肉厚を考慮して、内輪６３の軸方向長さより短く形成されている。

環状部材６４は、第２実施形態同様、サポート軸受１４ｂをプーリ６１に圧入する際にゴム部材６５を外輪４４の軸方向他端部の先端４５に向けて金属部材６６を押し付けることで、プーリ６１の内周面に嵌合固定される。これにより、環状部材６４は、その外側面をサポート軸受１４ｂの軸受外輪３２に、内側面を一方向クラッチ６２の外輪４４の軸方向他端部の先端４５に接触した状態で、軸方向において一方向クラッチ６２とサポート軸受１４ｂとの間に位置される。また、環状部材６４は、ゴム部材６５が外輪４４の軸方向他端部の先端４５と金属部材６６との間に挟まれるように設けられるので、ゴム部材６４が弾性変形してプーリ６１の内周面に密着し、プーリ６１と環状部材６４間の密封性を確保することができる。
その他の構成及び作用については、第２実施形態のものと同様である。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係る一方向クラッチ及びクラッチ内蔵型プーリ装置について図９を参照して説明する。なお、第３、第４実施形態と同等部分については、同一符号を付して説明を省略或は簡略化する。

本実施形態のクラッチ内蔵型プーリ装置７０では、第４実施形態のように、内周面が単一の内径を有するプーリ６１において、一方向クラッチ７１の外輪５３が軸方向両端部の先端５４，５５に亘って軸方向中間部と略同一形状を有して、軸方向両側に開放した状態となり、一方向クラッチ７１と一対のサポート軸受１４ａ，１４ｂの間には、一対の環状部材６４，６４がそれぞれ配置される点において第４実施形態と異なる。

なお、上記構成に伴い、外輪５３の軸方向長さは、一対の環状部材６４，６４の肉厚を考慮して、内輪６３の軸方向長さより短く形成されている。これにより、一対の環状部材６４，６４は、サポート軸受１４ａ，１４ｂをプーリ６１にそれぞれ圧入する際にゴム部材６５を外輪５３の軸方向両端部の先端５４，５５に向けて金属部材６６を押し付けることで、プーリ６１の内周面にそれぞれ嵌合固定される。これにより、一対の環状部材６４，６４は、その外側面をサポート軸受１４ａ，１４ｂの軸受外輪３２に接触した状態で、軸方向において一方向クラッチ７１とサポート軸受１４ａ，１４ｂとの間にそれぞれ位置される。
なお、その他の構成及び作用については、第４実施形態のものと同様である。

（第６実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係る一方向クラッチ及びクラッチ内蔵型プーリ装置について図１０を参照して説明する。なお、第３実施形態と同等部分については、同一符号を付して説明を省略或は簡略化する。

本実施形態のクラッチ内蔵型プーリ装置８０では、プーリ８１の内周面及びスリーブ８２の外周面によって一方向クラッチ８３の外輪及び内輪が構成される点において、第３実施形態のものと異なる。即ち、プーリ８１の軸方向中間部における内周面にはカム面１７が形成され、スリーブ８２の軸方向中間部の外周面によって構成される円筒面１８と共にくさび空間を構成する。
その他の構成及び作用については、第３実施形態のものと同様である。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。

上記実施形態の一方向クラッチの外輪の第１及び第２のフランジ部２３，２４や環状部材４３，６４は、径方向にストレートに延びてリング状に形成されているが、例えば、図１１に示される第１及び第２のフランジ部２３，２４を有する外輪１６において、基部９０或は中間部９１から軸方向内方に直線状或は曲線状に折り曲げられる傾斜部９２が設けられてもよい。これにより、フランジ部２３，２４或は環状部材４３，６４の内周端部に付着したグリース基油が遠心力などによって一方向クラッチ内に放出されるため、グリース基油がサポート軸受側に移動することが抑制され、グリース保持性をより向上させることができる。この場合、傾斜部９２は、傾斜最大角αが５°以上であること、傾斜部９２の基端部から先端部における軸方向幅ｗが１ｍｍ以上であること、外輪の軸方向両側に設けられること、の少なくとも一つを満たすことでさらにグリース保持性を向上することができ、これら３つをすべて満たすことがより好ましい。また、外輪の軸方向両側に傾斜部９２が設けられる場合には、傾斜部９２の形状及び構成はそれぞれ異なって形成されてもよい。傾斜部９２が第２〜第６実施形態の環状部材４３，６４に適用される場合には、傾斜部９２は金属部材４７，６６を折り曲げることで形成される。

なお、第１実施形態の第１及び第２のフランジ部２３，２４の少なくとも一方は、図１２に示すように、外輪１６と別体に設けられても良く、この別体に形成されたフランジ部２３の基部９３をサポート軸受１４ａの軸受外輪３２と一方向クラッチ１３の外輪１６との間に挟みこむようにしてもよい。また、図１２（ｂ）、１２（ｃ）に示すように、基部９３を湾曲或は直線状に折り曲げて単独でプーリ１２の内周面に圧入してもよい。なお、第２、第４実施形態の第１のフランジ部２３も同様に、外輪１６と別体に設けられてもよい。

本発明において、一方向クラッチの軸方向両側に配置されたサポート軸受は、深溝玉軸受以外の形式の転がり軸受であってもよい。また、本実施形態では、一対のサポート軸受が一方向クラッチの軸方向両側に配置されているが、少なくとも一つのサポート軸受が軸方向片側に配置されてもよい。

また、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置がエンジンアイドルストップ機構の補機駆動用として適用される場合には、エンジン停止時にコンプレッサ等の補機を専用のモータにて駆動するため、エンジンの回転変動は受けないが、補機駆動用モータから発生する回転変動を受ける構成となる。

さらに、第２〜第６実施形態におけるクラッチ内蔵型プーリ装置において、第１実施形態のようにくさび角、静止時の接触面の面圧及びＰＶ値を設定することは任意であり、このように設定することで、グリースの保持性を向上できると共に、併せて、低温時における係合の信頼性、エンジン回転時における空転の信頼性を向上することができる。

また、第２〜第６実施形態におけるクラッチ内蔵型プーリ装置は、スリーブとプーリの一方が他方に対して所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、スリーブとプーリとの間で回転力を伝達する一方向クラッチであればよく、外輪の内周面を円筒面とし、内輪の外周面をカム面として、プーリがスリーブに対して所定方向に相対回転する傾向となる場合に、回転力を伝達するものであってもよい。

本発明の第１実施形態におけるクラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図である。 図１における一方向クラッチの横断面図である。 回転数とＰＶ値との関係を説明するための図である。 実施例におけるクラッチ内蔵型プーリ装置のくさび角とばね力の範囲を示す図である。 本発明の第２実施形態におけるクラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図である。 図５の環状部材の斜視図である。 本発明の第３実施形態におけるクラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図である。 本発明の第４実施形態におけるクラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図である。 本発明の第５実施形態におけるクラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図である。 本発明の第６実施形態におけるクラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図である。 本発明の一方向クラッチのフランジ部或は環状部材の変形例の断面図である。 本発明の一方向クラッチのフランジ部或は環状部材の他の変形例の断面図である。

符号の説明

１０ 一方向クラッチ内蔵型プーリ装置
１１ スリーブ
１２ プーリ
１２ａ ベルト溝
１３ 一方向クラッチ
１４ サポート軸受
１５ 内輪
１６ 外輪
１７ 凹部
１８ 円筒面
１９ くさび空間
２０ ローラ
２１ 保持器
２２ ばね（弾性体）

Claims (2)

1. 円筒面を外周面に有する内輪と、カム面を内周面に有する外輪と、前記カム面と前記円筒面間に形成された各くさび空間にそれぞれ配置された複数のローラと、前記ローラを係合方向に弾性的に押圧する弾性体とを備えた一方向クラッチであって、
   前記くさび空間におけるくさび角を2α[°]、
   回転時の前記内輪と前記ローラとの接触面の面圧をP1:2×F1/(π×b1×L)[Pa]、
   前記接触面の滑り速度をV:R1×ω[m/sec]、
   静止時の前記接触面の面圧をP2:2×F2/(π×b2×L)[Pa]、
   とした時、
   P1×V ≦ 700×10⁶、
   P2≧(0.0004×(2α)^3.6)×cos(θ+2α)/(π×sin(2α)×b2×L)、且つ、
   2α>4
   であることを特徴とする一方向クラッチ。
   但し、
   F1：回転時の前記接触面の荷重 Fs×cos(θ+2α)/sin(2α)−m×(R1+R2)×ω²[N]
   F2：静止時の前記接触面の荷重 Fs×cos(θ+2α)/sin(2α)[N]
   π：円周率
   L ：前記ローラの接触面の有効長（ローラ長−2×面取り部分）[ｍ]
   b1：回転時の前記ローラの接触面の接触幅(8×F1×R/(π×E×L))^1/2[m]
   b2：静止時の前記ローラの接触面の接触幅(8×F2×R/(π×E×L))^1/2[m]
   Fs：セット位置でのばね力［Ｎ］
   m：前記ローラの質量［kg］
   θ：前記弾性体が押す方向の角度［°］
   ω：前記外輪の角速度 ω=(Fs×cos(θ+2α)/sin(2α)/(2×m×(R1+R2)))^1/2[rad/s]
   R：前記ローラと前記内輪の等価曲率 R=1/(1/R1+1/R2)[m]
   R1：前記円筒面の曲率半径[m]
   R2：前記ローラの曲率半径[m]
   E：前記ローラと前記内輪の等価ヤング率 E=2/((1−ν1²)/E1+(1−ν2²)/E2)[Pa]
   E1：前記内輪のヤング率[Pa]
   E2：前記ローラのヤング率[Pa]
   ν1：前記内輪のポアソン比
   ν2：前記ローラのポアソン比
   とする。
2. 自動車用補機の回転軸に取り付けられて、クランクプーリとの間で動力を伝達するベルトが掛け渡されて使用されるクラッチ内蔵型プーリ装置であって、
   請求項１に記載の一方向クラッチが組み込まれたことを特徴とするクラッチ内蔵型プーリ装置。

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