JP2007205405A - 一方向クラッチ及び一方向クラッチ内蔵型プーリ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プーリ径を大きくすることなく、トルク容量を増加させることができる一方向クラッチ及び一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を提供する。
【解決手段】一方向クラッチ１３は、内輪２１に案内され、ころ２２を保持する保持器２３と、保持器２３に対して円周方向に相対移動可能なスライド部材２４と、保持器２３とスライド部材２４との間に配置されて、スライド部材２４をころ２２のロック方向に付勢するコイルばね２５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、一方向クラッチ及び一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に関するものであり、特に、エンジンのクランク軸の動力によって駆動されるオルタネータ等の補機類の入力軸や、逆に、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出力軸に使用される一方向クラッチ及び一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に関するものである。

一般に、オルタネータ等、自動車補機の回転軸の端部には従動プーリが固定されており、エンジンのクランク軸の端部に固定されたクランクプーリとの間に無端ベルトが掛け渡され、補機を駆動するために利用されている。また、従動プーリとしては、無端ベルトの走行速度が一定もしくは上昇傾向にある場合に、無端ベルトから回転軸への動力の伝達を自在とし、無端ベルトの走行速度が低下傾向にある場合に、従動プーリと回転軸との相対回転を自在とするよう、一方向クラッチを内蔵したプーリ装置が知られている。このようなプーリ装置に組み込まれる一方向クラッチとしては、種々のものが考案されている（例えば、特許文献１参照。）。

例えば、図８に示すような従来の一方向クラッチ１００は、内周面に円筒面１０１ａを有する外輪１０１と、外周面に円周方向に所定の間隔で凹状のランプ面１０２ａを有する内輪１０２と、円筒面１０１ａと各ランプ面１０２ａとの間に配置される複数のころ１０３と、複数のころ１０３を保持する保持器１０４と、保持器１０４に固定されてころ１０３をロック方向に付勢するばね１０５と、を備える。保持器１０４は、一対の円環部１０６の内周側に形成された凸部１０６ａを内輪１０２のランプ面１０２ａに支持させることで内輪１０２に案内固定されている。また、ばね１０５は、保持器１０４の柱部１０７に形成された複数のばね支持部１０７ａ，１０７ｂで挟まれて、保持器１０４に固定されている。

また、図９に示すような特許文献１に記載の一方向クラッチ２００は、内周面にランプ面２０１ａと空間２０１ｂとを交互に形成した外輪２０１と、内輪２０２と、ポケット２０３ａと外輪２０１の空間２０１ｂに位置する凸部２０３ｂを有する保持器２０３と、ポケット２０３ａに配置されるころ２０４と、保持器２０３の凸部２０３ｂに形成された凹部２０３ｃに配置されるばね２０５とを備える。これにより、外輪２０１の空間２０１ｂに配置されたばね２０５は、保持器２０３を介してころ２０４をロック方向に付勢している。
実開平５−５８９７５

ところで、近年の自動車のエンジンは、フリクションロスを低減し高効率化を達成している反面、回転変動が増大している。また、自動車への電装部品の搭載量が増加しており、オルタネータの容量は増加傾向にある。このため、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置では、一方向クラッチの伝達トルク容量を増加させることが求められている。

さらに、燃費向上のためエンジンの低アイドリング化が進んでおり、エンジンが低速のときオルタネータを高効率で発電させるためにはクランクプーリと一方向クラッチ内蔵型プーリ装置のプーリ比を大きくする必要がある。このため、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、小型化が要求される。

図８に記載の一方向クラッチ１００では、複数のばね１０５が複数のころ１０３に対して一つずつ配置されており、円周方向にばね１０５及び保持器１０４の柱部１０７を配置するスペースがころ１０３の数だけ必要となる。また、図９に記載の一方向クラッチ２００でも、複数のばね２０５が複数のころ２０４に対して一つずつ配置されており、隣接するランプ面２０１ａ間に形成されるばね２０５を保持する空間２０１ｂがころ２０３の数だけ必要となる。このため、これらの一方向クラッチでは、トルク容量を増加させるために、プーリ径を大きくすることなく外輪及び内輪間に配置されるころを増加することがさらに求められる。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、プーリ径を大きくすることなく、トルク容量を増加させることができる一方向クラッチ及び一方向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） 外周面に第１の軌道面を有する内輪部材と、
内周面に第２の軌道面を有する外輪部材と、
第１及び第２の軌道面間に配置される複数の係合子と、
外輪部材と内輪部材のいずれかに案内され、係合子を保持する保持器と、
保持器に対して円周方向に相対移動可能なスライド部材と、
保持器とスライド部材との間に配置されて、スライド部材を係合子のロック方向に付勢する、係合子の数より少ない少なくとも一つの弾性部と、
を備えることを特徴とする一方向クラッチ。
（２） スライド部材は、係合子を弾性的に押圧可能な押圧部を有することを特徴とする（１）に記載の一方向クラッチ。
（３） 自動車補機の軸に取り付け可能で、前記自動車補機とクランクプーリとの間で動力を伝達し、且つ、（１）又は（２）に記載の一方向クラッチを備えることを特徴とする一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。

本発明の一方向クラッチ及び一方向クラッチ内蔵型プーリ装置によれば、保持器に対して円周方向に相対移動可能なスライド部材と、保持器とスライド部材との間に配置されて、スライド部材を係合子のロック方向に付勢する、係合子の数より少ない少なくとも一つの弾性部とを備えるので、外輪部材及び内輪部材間に配置される係合子の数を増加することができ、プーリ径を大きくすることなく、トルク容量を増加させることができる。また、従来に比べて、弾性部の数を減らすことができ、組み立てコストを低減することができる。

以下、本発明の各実施形態に係る一方向クラッチ及び一方向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、第１実施形態の自動車補機用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を説明するための縦断面図である。本実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０は、オルタネータ等の自動車補機とエンジンのクランク軸の端部に固定されたクランクプーリとの間で動力を伝達する。図１に示されるように、プーリ装置１０は、不図示の自動車補機の軸が内嵌されるスリーブ１１を有する。スリーブ１１の周囲には、外周面にベルト溝１２ａが形成されたプーリ１２がスリーブ１１と同心に配置されている。また、スリーブ１１の外周面とプーリ１２の内周面との間で、この間に形成される環状空間の軸方向中間部には、一方向クラッチ１３が配置されており、上記環状空間の軸方向両端部、即ち、一方向クラッチ１３の軸方向両側には、例えば、深溝玉軸受等の玉軸受である一対のサポート軸受１４が配設されている。なお、ベルト溝１２ａの形状は、Ｖ溝、ポリＶ溝、歯型溝等の任意の形状に設計可能である。

一方向クラッチ１３は、プーリ１２がスリーブ１１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プーリ１２からスリーブ１１への回転力を伝達する。また、一対のサポート軸受１４は、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との相対回転を可能とする。

各サポート軸受１４は、スリーブ１１の外周面に外嵌される軸受内輪１５と、プーリ１２の内周面に内嵌される軸受外輪１６と、軸受内輪１５と軸受外輪１６の両軌道面間に配置された転動体である複数の玉１７と、玉１７を転動自在に保持する軸受保持器１８と、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シール部材１９を有している。

図２は、図１のII−II線に沿った一方向クラッチの断面図であり、図３（ａ）は、図２のIII−III線に沿った断面図、（ｂ）はIII´−III´線に沿った断面図である。一方向クラッチ１３は、プーリ１２の内周面に圧入固定される外輪（外輪部材）２０と、スリーブ１１の大径部の外周面に圧入固定される内輪（内輪部材）２１と、外輪２０と内輪２１との間に回動自在に配設された係合子である複数のころ２２とを備えている。

さらに、一方向クラッチ１３は、内輪２１に案内され、各ころ２２を保持する金属製或いは樹脂製の保持器２３と、保持器２３に対して円周方向に相対移動可能な金属製のスライド部材２４と、保持器２３とスライド部材２４との間で一箇所に配置されており、スライド部材２４をころ２２のロック方向に付勢する弾性部である一対のコイルばね２５と、を有する。

図４に拡大して示すように、内輪２１の外周面は、ころ２２が転接する複数の凹状のランプ面（第２の軌道面）２１ａが円周方向に所定の間隔で設けられたカム面と、円周方向においてコイルばね２５が配置される部分に形成される円弧状のばね案内面２１ｂとを形成する。ランプ面２１ａの肩部は隣接するランプ面２１ａの最も浅い位置を構成しており、隣接するランプ面２１ａは円周方向に連続して形成されている。

ころ２２は、各ランプ面２１ａと外輪２０の内周面に形成された円筒面（第１の軌道面）２０ａとから構成される楔空間に回転自在に保持されている。

図３〜図５に示すように、保持器２３は、軸方向両端部に形成される一対の円環部２３ａと、一対の円環部２３ａの内周面から径方向内方に延び、円周方向に所定の間隔で形成される複数の突部２３ｂと、一対の円環部２３ａの対向する突部２３ｂ同士を連結する円柱状の複数のタブ２３ｃと、内輪２１のばね案内面２１ｂと対応する位置で一対の円環部２３ａを連結する断面略矩形状のばね保持部２３ｄとを備える。保持器２３は、複数のタブ２３ｃが内輪２１のランプ面２１ａの溝部と嵌合することで、ばね保持部２３ｄがばね案内面２１ｂ上に配置されて、内輪２１に固定される。ばね保持部２３ｄの円周方向側面には、コイルばね２５が嵌挿される一対の突起２３ｅが形成されている。

一方、スライド部材２４は、保持器２３の一対の円環部２３ａの外周面及び軸方向外側面を覆う断面Ｌ字状の一対の円環部２４ａと、保持器２３のばね保持部２３ｄの近傍を除いて円周方向に所定の間隔で形成され、一対の円環部２４ａを連結する連結部２４ｅと、各連結部２４ｅの円周方向一端側から半径方向に延びる複数の折り返し部２４ｂと、内輪２１のばね案内面２１ｂと対応する位置に設けられた連結部２４ｅの円周方向他端側から半径方向に延びるばね接触部２４ｃとを備える。折り返し部２４ｂは、軸方向に亘って形成された円周方向一側面をころ２２を押圧可能な当接面２４ｄを有し、また、ばね接触部２４ｃは、保持器２３のばね保持部２３ｄで保持されたコイルばね２５の他端と接触する。

スライド部材２４は、所定の形状に打ち抜かれたリング状素材を保持器２３の一対の円環部２３ａにラジアル方向の外側から覆い被せた後、折り返し部２４ｂと一対の円環部２４ａの軸方向外端部分をプレス加工により形成して、保持器２３に取り付けられる。このように保持器２３に取り付けられたスライド部材２４は、円環部２４ａによって保持器２３の円環部２３ａをガイドとして円周方向にスライドする。また、ばね接触部２４ｃは、保持器２３に取り付けられたコイルばね２５のばね力を伝達し、このばね力は、ばね接触部２４ｃから円環部２４ａを介して折り返し部２４ｂに伝達され、ころ２２を押圧している。

上記のように構成される一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０では、プーリ１２の回転角速度が、例えば自動車補機の回転軸の回転角速度より速い場合には、一方向クラッチ１３のころ２２がくさび作用によって内輪２１のランプ面２１ａと外輪２０の円筒面２０ａとの間に噛み込まれて、プーリ１２とスリーブ１１とが相対回転不能(ロック状態)となり、エンジンの回転力が自動車補機の回転軸に伝達される。一方、プーリ１２の回転角速度が自動車補機の回転角速度より遅い場合には、ころ２２の噛み込みが解除されて、プーリ１２とスリーブ１１との相対回転が自在(オーバーラン状態)となる。

従って、本実施形態の一方向クラッチ１３及び一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０によれば、保持器２３に対して円周方向に相対移動可能なスライド部材２４と、保持器２３とスライド部材２４との間で一箇所に配置されており、スライド部材２４をころ２２のロック方向に付勢する、一対のコイルばね２５とを備えるので、従来のころ２２の数に対応した数のばねを円周方向に配置するスペースが不要となり、外輪２０及び内輪２１間に配置されるころ２２の数を増加することができる。これにより、プーリ径を大きくすることなく、トルク容量を増加させることができる。また、従来に比べて、コイルばね２５の数を減らすことができ、組み立てコストも低減することができる。

また、保持器２３の複数のタブ２３ｃは、保持器２３を内輪２１に固定する役割と、一対の円環部２３ａを連結する柱部の役割を果たしており、このタブ２３ｃが内輪２１のランプ面２１ａ内に配置されることで、従来のころ２２の数に対応した数の柱部を円周方向に配置するスペースが不要となり、さらに、外輪２０及び内輪２１間に配置されるころ２２の数を増加することができる。

さらに、ころ２２は、接触面積の広いスライド部材２４の折り返し部２４ｂによって軸方向全域に亘って押圧されるので、従来のころをばねの先端で押圧するものに比べて、ころ２２を安定して支持することができる。

なお、本実施形態では、円周方向の一箇所に設けられた一対のコイルばね２５によってスライド部材２４を介してすべてのころ２２を押圧する構成としたが、円周方向の所定の位置に複数の弾性部を設けてころ２２を押圧してもよく、本発明はころ２２の数より少ない少なくとも一つの弾性部で一方向クラッチ１３を構成することで達成される。

また、本実施形態では、弾性部として一対のコイルばね２５を用いたが、弾性部は図６に示すような板ばね２６によって構成されてもよい。この場合、保持器２３のばね保持部２３ｄは、板ばね２６の基部２６ａを挟持するように構成され、板ばね２６の先端部２６ｂがスライド部材２４のばね接触部２４ｃと接触する。

（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一方向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、本実施形態は、ころ及びスライド部材の構成において第１実施形態と異なるのみであるため、その他の構成について同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態の一方向クラッチ１３´では、複数のころ２２より小径のころ２２´が複数形成される楔空間の任意の位置に配置されている。また、スライド部材２４は、折り返し部２４ｂ´のころ２２を押圧する部分が弾性を有するように構成されている。

これにより、スライド部材２４は、折り返し部２４ｂ´によって複数のころ２２を押圧すると共に、楔空間の楔の浅い側に移動した小径のころ２２´に対しても、折り返し部２４´のころ２２´を押圧する部分が矢印Ａのように変形してころ２２´に追従して押圧することができる。

従って、本実施形態の一方向クラッチ１３´及び一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０によれば、スライド部材２４は、折り返し部２４ｂ´のころ２２を押圧する部分が弾性を有するので、楔空間内でころ２２，２２´の位置が異なる場合でも、ころ２２，２２´に追従して常に押圧することができ、ころ２２，２２´を安定して押圧することができる。
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。

本実施形態は、楔空間内のころの位置に相互差がある場合に有効であり、ころ径以外の他の要因によってころの位置が異なる場合にも適用できる。

なお、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。

本発明のスライド部材の一対の円環部は、スライド部材が保持器に対して円周方向に相対移動可能なように案内可能な構成であればよく、本実施形態の形状に限定されるものでない。
また、本発明の弾性部は、保持器のばね保持部によって保持され、スライド部材のばね接触部に接触しているが、スライド部材にばね保持部を設け、保持器にばね接触部を設ける構成であってもよい。

本発明の一方向クラッチは、スリーブとプーリとの間で回転力を伝達するものであればよく、本実施形態のように、プーリがスリーブに対して所定の方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、回転力を伝達する一方向クラッチでもよいし、クラッチ内輪の外周面を円筒面と、クラッチ外輪の内周面を複数のランプ面を有するカム面とし、スリーブがプーリに対して所定の方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、回転力を伝達する一方向クラッチでもよい。

また、本発明の一方向クラッチは、本実施形態のようなローラクラッチであってもよく、カムクラッチやスプラグクラッチであってもよい。この場合、第１の軌道面及び第２の軌道面は、いずれも円筒面で構成される。また、一方向クラッチの外輪或いは内輪は、本実施形態のようにプーリ或いはスリーブと別体であってもよく、プーリ或いはスリーブと一体、即ち、プーリの内周面或いはスリーブの外周面によって構成されてもよい。

さらに、本発明の一対のサポート軸受は、深溝玉軸受以外の形式であってもよく、ころ軸受や、玉軸受ところ軸受の組合せであってもよい。また、サポート軸受の内輪或いは外輪も、プーリ或いはスリーブと一体、即ち、プーリの内周面或いはスリーブの外周面によって構成されてもよい。

本発明の第１実施形態に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図である。 図１の一方向クラッチの断面図である。 （ａ）は図２のIII−III線に沿った断面図であり、（ｂ）は図２のIII´−III´線に沿った断面図である。 図１の一方向クラッチの拡大部分断面図である。 図４の一方向クラッチを外輪を取り外した状態でＶ方向からみた上面図である。 第１実施形態の変形例に係る一方向クラッチの上面図である。 本発明の第２実施形態に係る一方向クラッチの部分断面図である。 従来の一方向クラッチの部分断面図である。 従来の他の一方向クラッチの断面図である。

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
１３ 一方向クラッチ
１４ サポート軸受
２０ 外輪
２１ 内輪
２２ ころ（係合子）
２３ 保持器
２４ スライド部材
２５ コイルばね（弾性部）

Claims (3)

1. 外周面に第１の軌道面を有する内輪部材と、
   内周面に第２の軌道面を有する外輪部材と、
   前記第１及び第２の軌道面間に配置される複数の係合子と、
   前記外輪部材と前記内輪部材のいずれかに案内され、該係合子を保持する保持器と、
   該保持器に対して円周方向に相対移動可能なスライド部材と、
   前記保持器と前記スライド部材との間に配置されて、前記スライド部材を前記係合子のロック方向に付勢する、前記係合子の数より少ない少なくとも一つの弾性部と、
   を備えることを特徴とする一方向クラッチ。
2. 前記スライド部材は、前記係合子を弾性的に押圧可能な押圧部を有することを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
3. 自動車補機の軸に取り付け可能で、前記自動車補機とクランクプーリとの間で動力を伝達し、且つ、請求項１又は２に記載の一方向クラッチを備えることを特徴とする一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。

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