JP2005337350A

JP2005337350A - 一方向クラッチ内蔵型回転伝達装置

Info

Publication number: JP2005337350A
Application number: JP2004155814A
Authority: JP
Inventors: Yujiro Toda; 雄次郎戸田; Shinya Nakatani; 真也中谷
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】低温及び高温での回転伝達性能に優れ、高速回転や高負荷、振動に対する耐久性も高く、高性能の一方向クラッチ内蔵型回転伝達装置を提供する。
【解決手段】合成炭化水素油を基油とし、ウレア化合物を増ちょう剤とし、ジアルキルジチオリン酸亜鉛と該ジアルキルジチオリン酸亜鉛以外のリン−硫黄系添加剤とを添加してなるグリースにより潤滑されているサポート軸受及び一方向クラッチを備える一方向クラッチ内蔵型回転伝達装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばオルタネータ等の自動車用補機の回転軸や、アイドリングストップ車に搭載するエンジンのクランクシャフト及び補機駆動装置の回転軸等に装着するプーリ装置等に使用される一方向クラッチ内蔵型回転伝達装置に関する。

オルタネータ等の補機を駆動する為のプーリ装置として従来から、一方向クラッチ内蔵型回転伝達装置の１種である、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を使用する事が一部で行なわれている。図１は、この一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の１例を示している。この一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、互いに同心に配置した１対の回転部材である、スリーブ１とプーリ２とを備える。そして、これらスリーブ１の外周面とプーリ２の内周面との間に、一方向クラッチであるローラクラッチ３と１対のサポート軸受４、４とを設けている。

上記スリーブ１は、全体を円筒状に形成しており、オルタネータ等の補機の回転軸に外嵌固定して、この回転軸と共に回転自在である。一方、上記プーリ２は、やはり全体を円筒状に形成しており、その外周面の幅方向に関する断面形状を波形として、ポリＶベルトと呼ばれる無端ベルトの一部を掛け渡し自在としている。そして、上記スリーブ１の外周面と上記プーリ２の内周面との間に存在する円筒状空間の軸方向中間部に上記ローラクラッチ３を、同じくこの空間の軸方向両端部でこのローラクラッチ３を軸方向両側から挟む位置に上記サポート軸受４、４を、それぞれ配置している。

このうちのローラクラッチ３は、上記プーリ２が上記スリーブ１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、これらプーリ２とスリーブ１との間での回転力の伝達を自在とする。この様なローラクラッチ３は、クラッチ用内輪５と、クラッチ用外輪６と、複数個のローラ７、７と、クラッチ用保持器８と、図示しないばねとから成る。このうちのクラッチ用内輪５は上記スリーブ１の中間部外周面に、上記クラッチ用外輪６は上記プーリ２の中間部内周面に、それぞれ締り嵌めで嵌合固定している。又、上記クラッチ用外輪６の中間部内周面を単なる円筒面とすると共に、上記クラッチ用内輪５の外周面をカム面９としている。即ち、このクラッチ用内輪５の外周面に、それぞれがランプ部と呼ばれる複数の凹部１０、１０を、円周方向に関し等間隔に形成して、このクラッチ用内輪５の外周面を上記カム面９としている。

そして、このカム面９と上記クラッチ用外輪６の中間部内周面との間に、上記複数個のローラ７、７と、これら各ローラ７、７を転動並びに円周方向に関する若干の変位自在に支持する、上記クラッチ用保持器８とを設けている。このクラッチ用保持器８は、全体を合成樹脂により造っており、その内周縁部を上記カム面９の一部と係合させる事で、上記クラッチ用内輪５に対する相対回転を阻止している。これと共に、図示の例では、上記クラッチ用保持器８の端部内周面に形成した凸部１１を、上記クラッチ用内輪５の軸方向端面と上記スリーブ１の外周面に設けた段差面１２との間で挟持する事により、上記クラッチ用保持器８の軸方向に関する位置決めを図っている。又、上記クラッチ用保持器８と上記各ローラ７、７との間には、これら各ローラ７、７を円周方向に関して同方向（上記各凹部１０、１０が浅くなる方向）に押圧する為の、図示しないばねを設けている。

尚、上述の様なローラクラッチ３を構成する場合、上記複数個のローラ７、７と当接する円筒面及びカム面９は、それぞれ前記プーリ２の内周面及び上記スリーブ１の外周面に直接形成する場合もある。又、上記円筒面と上記カム面９との径方向に関する配置は、上述した構造と逆にする場合もある。何れにしても、この様なローラクラッチ３の構造及び作用に就いては、従来から周知である為、これ以上の詳しい説明は省略する。

上述の様に構成する一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、上記スリーブ１をオルタネータ等の補機の回転軸の端部に外嵌固定すると共に、上記プーリ２の外周面に無端ベルトを掛け渡す。この無端ベルトはエンジンのクランクシャフト等の端部に固定された駆動プーリに掛け渡され、この駆動プーリの回転により駆動する。この様な状態で組み付けられる一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、上記無端ベルトの走行速度が一定若しくは上昇傾向にある場合には、上記プーリ２から上記回転軸への回転力の伝達を自在とし、反対に上記無端ベルトの走行速度が低下傾向にある場合には、これらプーリ２と回転軸との相対回転を自在とする。この結果、上記クランクシャフトの回転角速度が変動した場合でも、上記無端ベルトと上記プーリ２とが擦れ合う事を防止して、鳴きと呼ばれる異音の発生や摩耗による無端ベルトの寿命低下を防止すると共に、オルタネータの発電効率が低下する事を防止できる。

又、上記一方向クラッチ内蔵型プーリ装置をエンジンのアイドルストップ時の補機駆動装置に利用する場合には、この一方向クラッチ内蔵型プーリ装置をクランクシャフトや電動モータの駆動軸の端部に装着する。これにより、これらエンジンと電動モータとのうちの一方の装置が運転状態にあり、他方の装置が停止状態にある場合に、この一方の装置の回転軸から上記プーリ２への回転力の伝達を自在にすると共に、上記他方の装置の回転軸が回転しない様にする。

一方、サポート軸受４は、例えば、外輪軌道１３を有する外輪１４と、内輪軌道１５を有する内輪１６との間に、転動体である玉１７を保持器１９を介して回動自在に保持し、潤滑のためのグリース（図示せず）を充填してシール部材１８で封止して構成されている。封入グリースとして種々のものが知られており、例えばエーテル油を基油としたグリース（例えば、特許文献１参照）、圧力粘度係数が１２ＧＰａ^-1以上（２５℃時）のエステル系あるいは合成油系の基油にウレア系の増ちょう剤を配合したグリース（例えば、特許文献２参照）、ウレア化合物製の増ちょう剤と、４０℃における動粘度が６０ｃｓｔ以下の基油とからなるグリース（例えば、特許文献３参照）、シリコーン油を基油とするグリース（例えば、特許文献４参照）等が知られている。また、軸受部にエーテル油を基油とした混和ちょう度２８０〜３００のグリースを封入し、クラッチ部にエステル系油を基油とした混和ちょう度２５０〜２８０のグリースを封入した一方向クラッチも知られている（例えば、特許文献５参照）。

特開平１１−８２６８８号公報特開２０００−２３４６３８号公報特開２０００−２５３６２０号公報特許第３０３３３０６号公報特開２００２−１３０４３３号公報

近年、オルタネータの高性能化・高出力化が益々進んでおり、これに伴って、オルタネータの回転軸の端部に装着する一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の使用条件が厳しく（低温での動作性が良く、回転速度が高く、負荷荷重、発生する熱及び振動等が大きく）なっており、今後とも使用条件が厳しくなることを想定すると、上記に挙げたようなグリースでは対応しきれないことが予測される。

そこで、本発明は、低温及び高温での回転伝達性能に優れ、高速回転や高負荷、振動に対する耐久性も高く、高性能の一方向クラッチ内蔵型回転伝達装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の一方向クラッチ内蔵型回転伝達装置を提供する。
（１）互いに同心に配置した１対の回転部材と、これら両回転部材の互いに対向する周面同士の間の軸方向に関して一部に設けられ、これら両回転部材同士が所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、これら両回転部材の互いに対向する周面同士の間で回転力の伝達を自在とする一方向クラッチと、これら両回転部材の互いに対向する周面同士の間で一方向クラッチに対し軸方向に外れた部分に設けられ、これら両回転部材同士の間に加わるラジアル荷重を支承しつつこれら両内輪部材同士の相対回転を自在とする、転がり軸受であるサポート軸受とを備え、かつ、
前記サポート軸受及び一方向クラッチが、合成炭化水素油を基油とし、ウレア化合物を増ちょう剤とし、ジアルキルジチオリン酸亜鉛と該ジアルキルジチオリン酸亜鉛以外のリン−硫黄系添加剤とを添加してなるグリースにより潤滑されていることを特徴とする一方向クラッチ内蔵型回転伝達装置。
（２）前記基油の４０℃における動粘度が２０〜１５０ｍｍ^２／ｓであることを特徴とする上記（１）記載の一方向クラッチ内蔵型回転伝達装置。
（３）前記ウレア化合物が、脂肪族ウレア化合物または脂環族ウレア化合物であることを特徴とする上記（１）または（２）記載の一方向クラッチ内蔵型回転伝達装置。
（４）前記リン−硫黄系添加剤が、硫化オレフィン、トリクレジルフォスフェート、チオフォスフェート、チオフォスファイトまたはこれらの混合物であることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の一方向クラッチ内蔵型回転伝達装置。
（５）前記ジアルキルジチオリン酸亜鉛がグリース全量の０．１〜５質量％、前記リン−硫黄系添加剤がグリース全量の０．１〜５質量％含有することを特徴とする上記（１）〜（４）の何れか１項に記載の一方向クラッチ内蔵型回転伝達装置。

本発明によれば、より厳しい使用条件にも十分に耐え得る、高性能の一方向クラッチ内蔵型回転伝達装置が提供される。

以下、本発明に関して詳細に説明する。

本発明において、一方向クラッチ内蔵型回転伝達装置自体の構成には制限がなく、例えば図１に示した一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を例示することができる。そして、本発明では、一方向クラッチであるローラクラッチ３及びサポート軸受４に後述されるグリースが封入される。

グリースを形成する基油は合成炭化水素油であり、ポリ−α−オレフィン油が好適である。また、耐熱性に優れたポリオールエステル油やアルキルジフェニルエーテル油も好適である。但し、ローラクラッチ３やサポート軸受４の低温での起動時における転がり接触部での異音の発生や、高温での非回転時における接触部位での油切れを防止する観点から、４０℃における動粘度が２０〜１５０ｍｍ^２／ｓのものが好ましい。

増ちょう剤には、耐熱性にすぐれたウレア化合物を用いる。ウレア化合物には制限がなく、ジウレア、トリウレア、テトラウレア、あるいはそれ以上のポリウレアを使用できるが、特に下記（Ｉ）式で表されるジウレア化合物が好ましい。（Ｉ）式において、Ｒ１，Ｒ３は脂肪族基または脂環族基（例えば、シクロヘキシル基）であり、同一でも異なっていてもよい。また、Ｒ２は２価の芳香族系炭化水素基である。尚、Ｒ１、Ｒ３が芳香族基であるジウレア化合物は、加熱により硬化する傾向にあり、高温のスベリ部における潤滑には適さない。
Ｒ１−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ２−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ３・・・（Ｉ）

増ちょう剤の配合量は、上記基油とグリースを形成し得る量であれば制限されないが、グリース全量の１０〜２０質量％が適当である。

上記グリースの混和ちょう度は、２５０〜３００が好ましい。混和ちょう度が２５０未満では、硬すぎて必要な潤滑部位に十分にグリースが行き渡らない。一方、混和ちょう度が３００を超えると、柔らかすぎて走行時の振動等でグリースが流出しやすくなる等の問題が生じる。

また、上記グリースには、ジアルキルジチオリン酸亜鉛と、ジアルキルジチオリン酸亜鉛以外のリン−硫黄系添加剤とが添加される。リン−硫黄系添加剤としては、硫化オレフィン、トリクレジルフォスフェート、チオフォスフェート、チオフォスファイトが好ましい。これらの添加剤は、摩耗防止剤として機能するものであり、上記の組み合わせによりそれぞれを単独で使用した場合に比べてより強化な保護膜を形成し、より高い耐摩耗効果を発現する。

所期の耐摩耗性を得るには、ジアルキルジチオリン酸亜鉛及びリン−硫黄系添加剤ともに、グリース全量の０．１〜５質量％添加する。何れか一方でもその添加量が０．１質量％未満では十分な摩耗防止作用が発現せず、５質量％を超えると効果が飽和するとともに熱安定性が低下するようになり、実用的でない。

上記グリースには、その性能を一層高めるため、必要に応じて、従来からグリースに用いられている公知の一般的な添加剤を含有させることができ、例えば酸化防止剤や防錆剤等を適量配合することができる。

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。

（実施例１〜６、比較例１〜６）
表１及び表２に示す配合にて試験グリースを調製した。そして、各試験グリースを用いて下記に示す（１）低温特性試験、（２）耐摩耗性試験及び（３）熱安定性試験を行った。結果を表１及び表２に併記する。

（１）低温特性試験
図２は試験に用いたレオメータを示す模式図であるが、上のプレートと下のステージとの間に試験グリースを挟み（ギャップ：１ｍｍ）、上のプレートを５０Ｐａの一定応力で揺動させながら、試験温度を−４０℃から−３０℃まで昇温し、その間の−３０℃での貯蔵弾性率Ｇ´を測定した。Ｇ´が小さいほど低音での流動性が高いことを示し、本発明では１．０×１０^５以下を合格とした。

（２）耐摩耗性試験
四級試験（ＡＳＴＭＤ２２６６に準拠）を行った。試験条件は回転数１２００ｒｐｍ、荷重３９２Ｎ、温度７５℃とし、６０分後の摩耗痕径を測定した。試験は３回行い、その平均値が０．５ｍｍ以下を合格とした。

（３）熱安定性試験
スレンレスシャーレ（ＳＵＳ３０４）に試験グリースを厚さ３ｍｍとなるように均一に塗布し、恒温槽にて１５０℃で５００時間保持した後、全酸価を測定した。全酸価増加量が５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下を合格とした。

表１及び表２に示すように、本発明に従う各実施例の試験グリースは、低温特性、耐摩耗性及び熱安定性の何れも優れており、一方向クラッチ内蔵型回転伝達装置に好適であることがわかる。

これに対し、ジアルキルジチオリン酸亜鉛とリン−硫黄系添加剤とを併用しない各比較例の試験グリースは、何れも耐摩耗性に劣っている。更に、増ちょう剤にウレア化合物ではなく金属石けんを使用した比較例１〜３の試験グリースは熱安定性に劣り、ウレア化合物でも芳香族ジウレア化合物を使用した比較例４〜６の試験グリースは低温特性に劣る傾向がある。

本発明の一方向クラッチ内蔵型回転伝達装置の一実施形態を示す断面図である。レオメータの構成を示す模式図である。

符号の説明

１スリーブ
２プーリ
３ローラクラッチ
４サポート軸受
５クラッチ用内輪
６クラッチ用外輪
７ローラ
８クラッチ用保持器
９カム面
１０凹部
１１凸部
１２段差面
１３外輪軌道
１４外輪
１５内輪軌道
１６内輪
１７玉
１８シール部材
１９保持器

Claims

互いに同心に配置した１対の回転部材と、これら両回転部材の互いに対向する周面同士の間の軸方向に関して一部に設けられ、これら両回転部材同士が所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、これら両回転部材の互いに対向する周面同士の間で回転力の伝達を自在とする一方向クラッチと、これら両回転部材の互いに対向する周面同士の間で一方向クラッチに対し軸方向に外れた部分に設けられ、これら両回転部材同士の間に加わるラジアル荷重を支承しつつこれら両内輪部材同士の相対回転を自在とする、転がり軸受であるサポート軸受とを備え、かつ、
前記サポート軸受及び一方向クラッチが、合成炭化水素油を基油とし、ウレア化合物を増ちょう剤とし、ジアルキルジチオリン酸亜鉛と該ジアルキルジチオリン酸亜鉛以外のリン−硫黄系添加剤とを添加してなるグリースにより潤滑されていることを特徴とする一方向クラッチ内蔵型回転伝達装置。
前記基油の４０℃における動粘度が２０〜１５０ｍｍ^２／ｓであることを特徴とする請求項１記載の一方向クラッチ内蔵型回転伝達装置。
前記ウレア化合物が、脂肪族ウレア化合物または脂環族ウレア化合物であることを特徴とする請求項１または２記載の一方向クラッチ内蔵型回転伝達装置。
前記リン−硫黄系添加剤が、硫化オレフィン、トリクレジルフォスフェート、チオフォスフェート、チオフォスファイトまたはこれらの混合物であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の一方向クラッチ内蔵型回転伝達装置。
前記ジアルキルジチオリン酸亜鉛がグリース全量の０．１〜５質量％、前記リン−硫黄系添加剤がグリース全量の０．１〜５質量％含有することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の一方向クラッチ内蔵型回転伝達装置。