JP2008256044A - 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】ばねと係合子間の摩擦による発熱や摩耗を抑制しつつ、低コストな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】一方向クラッチのばね１９は、板ばねからなり、長手方向中間部である基部２５の両側を、折曲部２６として所定の位置で折り曲げることによって押圧部２７を構成しており、押圧部２７の先端部２８はローラと接触する。これによりばね１９は、先端部２８で各ローラをロック方向に向けて押圧している。ばね１９の先端部２８は、ばね１９とローラ１７間の摩擦による発熱や摩耗を抑制するため、長手方向端面と表裏平面との連続する部分を凸曲面２８ａとし、プレス加工により円滑な表面形状に形成している。
【選択図】図３

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し、より詳細には、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、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等に固定して用いられる一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の一方向クラッチの改良に関する。

従来、自動車の駆動用エンジンを駆動源として種々の補機が駆動されており、例えば自動車に必要な発電を行なうオルタネータを駆動する際には、一方向クラッチが組み込まれたクラッチ内蔵型プーリ装置を使用することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

例えば、一方向クラッチは、内輪と外輪との間に楔空間を構成するように、内輪或いは外輪にカム面を有し、楔空間に配置されたローラの係脱によって、ロック状態とオーバーラン状態とを繰り返す。楔空間に配置される各ローラは、保持器に形成された複数のポケット内に収容されており、保持器に係止されたばねによって、楔作用を発揮する方向、即ちロック方向に弾性的に押圧される。

図１０に示すように、一方向クラッチに使用されるばね１００は、基部１０１と、基部１０１の両側で基部１０１に対して折れ曲がった一対の押圧部１０２と、押圧部１０２の先端側で押圧部１０２に対して折れ曲がってローラと当接する一対の当接部１０３とを有する板ばねである。これにより、バリのある先端部１０４とローラとの接触を避け、ばね１００とローラ間の摩擦による発熱や摩耗を抑制している。
特開平８−６１４３３号公報

ところで、図１０に示すばね１００は、ばね特性に影響しない、当接部１０３から先端部１０４の部分だけ材料が無駄になり、材料コストが嵩んでしまう。また、押圧部１０２を折り曲げる工程が必要となり、また、当該折り曲げ工程では曲げ角度の精度も要求されるため、これらもコストアップの要因となる。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ばねと係合子間の摩擦による発熱や摩耗を抑制しつつ、低コストな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） 内方部材と、該内方部材の外側で該内方部材と同心に配置される外方部材と、前記内方部材と前記外方部材との間に配置され、前記内方部材と前記外方部材の一方が他方に対して所定の方向に相対回転する傾向となる場合のみ、前記内方部材と前記外方部材との両方の周面と係合する複数の係合子と、該複数の係合子を保持する保持器と、該保持器に取り付けられ、前記複数の係合子を付勢するばねと、を有する一方向クラッチであって、
前記複数の係合子と接触する前記ばねの先端部は、プレス加工により円滑な表面形状を有することを特徴とする一方向クラッチ。
（２） 前記ばねの先端部は、前記係合子が接触した際の接触面圧を小さくするように、前記係合子より曲率半径の大きな凹曲面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） （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、複数の係合子と接触するばねの先端部は、プレス加工により円滑な表面形状を有するので、ばねと係合子間の摩擦による発熱や摩耗を抑制しつつ、低コストなものとなる。

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）
まず、図１〜６を参照して、本発明の第１実施形態について詳細に説明する。図１に示すように、クラッチ内蔵型プーリ装置１０は、オルタネータ等の補機の回転軸（図示せず）が螺合して内嵌されるスリーブ１１と、スリーブ１１の径方向外側にスリーブ１１と同心に配設され、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駆動プーリ（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、一方向クラッチ１３が配置されており、一方向クラッチ１３に対して軸方向に離間した位置となる、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、一対の転がり軸受１４が配置されている。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のみ、プーリ１２とスリーブ１１との間で回転力を伝達する。転がり軸受１４は、深溝玉軸受等が使用されており、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とを相対回転可能とする。

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る内方部材である内輪１５と、プーリ１２の内周面に圧入固定され、内輪１５の外側に内輪１５と同心に配置される外方部材である外輪１６と、内輪１５の外周面と外輪１６の内周面との間に配置される係合子である複数のローラ１７とを備える。内輪１５の外周面は、複数のランプ部１５ａが円周方向に所定の間隔で形成されたカム面をなしており、ローラ１７は外輪１６の円筒面１６ａと各ランプ部１５ａとから形成される楔空間に回動自在に保持されている。

また、一方向クラッチ１３は、各ローラ１７を個別に収容する複数のポケットを有する保持器１８と、各ローラ１７を楔空間の係合する方向に弾性的に押圧するばね１９（図２参照。）と、を有している。

図２に示すように、保持器１８は、一対の円環部２０と、一対の円環部２０を連結する複数の柱部２１とを備えている。

一対の円環部２０の内周面には、ランプ部１５ａの軸方向両端部と係合する図示しない凸部が形成されており、保持器１８は内輪１５及びスリーブ１１と共に一体に回転する。また、一対の円環部２０の内側面で円周方向において各柱部２１と整合する部分には、一対の端部側ばね保持部２２が各柱部２１の外周面側から径方向外方に突出する状態で形成されている。これに対して、各柱部２１の軸方向中央部には、中央側ばね保持部２３が各柱部２１の外周面側から径方向外方に突出する状態で形成されている。ばね１９は端部側ばね保持部２２の円周方向一側面と、中央側ばね保持部２３の円周方向他側面との間に挟持される。

図２及び図３に示すように、ばね１９は、板ばねからなり、長手方向中間部である基部２５の両側を、折曲部２６として所定の位置で折り曲げることによって押圧部２７を構成しており、押圧部２７の先端部２８はローラ１７と接触する。これによりばね１９は、先端部２８で各ローラ１７と接触して、各ローラ１７をロック方向、即ち、ランプ部１５ａの溝の浅い側に向けて押圧している。

このように構成された一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０は、プーリ１２の回転角速度が回転軸の回転角速度より速い場合、即ち、外輪１６が内輪１５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１７が楔作用によって外輪１６の円筒面と内輪１５のランプ部１５ａとの間の楔空間に噛み込まれて、外輪１６と内輪１５との間で各ローラ１７を介して回転力が伝達自在となる。これにより、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回転軸に伝達される。一方、プーリ１２の回転角速度が回転軸の回転角速度より遅い場合には、ローラ１７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。

ここで、ばね１９の押圧部２７は、折曲部２６から中間部分までのストレート部２７ａと、ストレート部２７ａから先端部２８側に向けて幅を漸次減少するテーパ部２７ｂと、テーパ部２７ｂの先端から先端部２８までのストレート部２７ｃとで形成されている。これにより、ばね１９が保持器１８に配置された状態において、ばね１９が屈曲した場合でも先端部２８が柱部２１の表面から離れ、先端部２８近傍と保持器１８との干渉を防止する。また、先端部２８までテーパ部２７ｂとせずにストレート部２７ｃを設けることで、先端部２８の幅ｔ（図５（ｂ）参照。）が小さくなりすぎないようにしている。さらに、ばね１９の先端部２８は、ばね１９とローラ１７間の摩擦による発熱や摩耗を抑制するため、長手方向端面と表裏平面との連続する部分を凸曲面２８ａとし、円滑な表面形状に形成している。なお、ばね１９の押圧部２７は、図４（ａ）に示すように、ストレート部２７ａ，２７ｃとの間を段差部２７ｂ´としてもよいが、本実施形態では、後述するプレスでの打ち抜き加工を考慮してテーパ部２７ｂとしている。また、ばねの押圧部２７は、先端部２８にストレート部を設けずに、押圧部２７の途中から先端部２８までテーパ形状（図４（ｂ）参照。）、或いはなだらかな曲線形状とすることも可能である。これにより、ばね幅が比較的大きい場合でも、先端部２８の幅を変更することができる。

図５（ａ）に示すように、ばね１９は、まず、長尺状の板素材Ｂからプレスによって折り曲げ前のばね１９に倣った形状で切断される。切断されたばね１９の端面には、バリが残るため、図５（ｂ）に示すように、切断後の先端部２８をプレス加工により面押して円滑な凸曲面２８ａとし、先端部２８におけるバリを除去する。これにより、先端部２８は、保持器１８と接触する表面が丸く円滑な表面形状に仕上げられる。なお、先端部２８は、プレス加工に加えて、研磨等をさらに行って円滑な表面形状に仕上げてもよい。その後、折曲部２６となる位置で折り曲げることで、ばね１９が形成される。

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、複数のローラ１７と接触するばね１９の先端部２８は、プレス加工により円滑な表面形状を有するので、ばね１９とローラ１７間の摩擦による発熱や摩耗を抑制できる。また、先端部２８でローラ１７と接触するので、ばね１９は、材料が削減され、加工工程の手間も省くことができ、低コストなものとなる。

なお、ばね１９の先端部２８は、円滑な表面形状を有するものであればよく、図６（ａ）に示すばね１９ａのように、先端部２８は凸曲面２８ａ間の軸方向端面の中央部分に平面２８ｂを有してもよいし、また、図６（ｂ）に示すばね１９ｂのように、先端部２８は軸方向端面と幅方向テーパ面との連続する部分も凸曲面２８ｃとして円滑な表面形状に仕上げてもよい。

（第２実施形態）
次に、図７〜９を参照して、本発明の第２実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態は、一方向クラッチのばねの形状が第１実施形態と異なるのみであり、その他の部分については第１実施形態のものと同等であり、説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態のばね３０も、板ばねからなり、基部２５の両側を、折曲部（最大応力が発生する部位）２６として所定の位置で折り曲げることによって押圧部２７を構成しており、テーパ形状に形成された押圧部２７の先端部３１がローラ１７と接触する。

ここで、先端部３１の軸方向端面は、図７（ｂ）及び（ｃ）に示すように、ローラ１７の転送面より曲率半径の大きな凹曲面３１ａとし、円滑な表面形状に形成されている。これにより、先端部３１は、ローラ１７が接触した際の接触面圧を小さくすることができ、また、ばね３０とローラ１７間の滑りが良好となり、摩擦による発熱や摩耗を抑制できる。
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。

なお、ばね３０の先端部３１の形状は、凹局面３１ａを有するものであればよく、図８（ａ）に示すばね３０ａのように、先端部３１の軸方向端面の幅方向両側に平面３１ｂを有してもよく、或いは、図８（ｂ）に示すばね３０ｂのように、ローラ１７と接触する側の円弧が長くなるように、傾斜した凹曲面３１ａ´であってもよい。また、これらの先端部３１は、第１実施形態の先端部の表面形状と組み合わせて形成されてもよく、図８（ｃ）に示すばね３０ｃのように、図７（ｂ）の凹曲面３１ａの厚さ方向両側を凸曲面２８ａとしてもよく、図８（ｄ）に示すばね３０ｄのように、図８（ａ）の凹曲面３１ａ及び平面３１ｂの厚さ方向両側を凸曲面２８ａとしてもよいし、さらに、図８（ｅ）に示すばね３０ｅのように、図８（ｂ）の凹曲面３１ａ´及び平面３１ｂの厚さ方向両側を凸曲面２８ａ、幅方向両側を凸曲面２８ｃで形成してもよい。

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。

本実施形態では、外輪の内周面を円筒面、内輪の外周面をカム面としたが、外輪の内周面をカム面、内輪の外周面を円筒面とする構成であっても良い。
本実施形態では、一方向クラッチの内輪をスリーブ、一方向クラッチの外輪をプーリに圧入しているが、内輪をスリーブと、或いは外輪をプーリと一体に形成しても良い。
本実施形態では、クラッチ内蔵型プーリ装置はオルタネータの回転軸と従動プーリ間に装着されたが、スタータのプーリと回転軸間に装着されてもよく、この場合には、スリーブがプーリ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の伝達が自在となる。

また、本発明の保持器による板ばねの保持方法は、本実施形態のように柱部の端部側ばね保持部と中央側ばね保持部によって保持されてもよいし、一対の円環部にばね保持部を設けて保持されてもよい。

さらに、本発明のばねの先端部の形状は、図９に示す一方向クラッチ１０ａのばね４０にも適用できる。即ち、ばね４０は、プレス後に折り曲げ形成されることで、基部４１、基部４１の長手方向中間部に形成された前面片部４２、基部４１の長手方向両端部に形成された後面片部４３、及び、前面片部４２の先端から両側に湾曲して延びる押圧部４４とを有する。ばね４０は、基部４１、前面片部４２、後面片部４３によって保持器１８ａを囲むようにして保持器１８ａに挟持され、押圧部４４の先端部４５がローラ１７と接触する。このように形成されるばね４０の先端部４５を本発明のように構成することで、同様の効果を奏することができる。

本発明の第１実施形態である一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図である。 外輪を取り外した状態で、図１の一方向クラッチの保持器とばねを示す上面図である。 図１の一方向クラッチのばねを示し、（ａ）はその斜視図で、（ｂ）はその先端部の要部斜視図である。 図１の一方向クラッチのばねの変形例を示す斜視図である。 図１の一方向クラッチのばねの加工工程を示す図である。 第１実施形態の一方向クラッチの変形例に係るばねの先端部を示す要部斜視図である。 本発明の第２実施形態である一方向クラッチのばねを示し、（ａ）はその斜視図で、（ｂ）はその先端部の要部斜視図で、（ｃ）はローラとの接触状態を示す図である。 一方向クラッチのばねの先端部の変形例を示す要部斜視図である。 （ａ）は、他の形態に係る一方向クラッチであり、（ｂ）は、（ａ）のばねの斜視図である。 従来の一方向クラッチのばねの斜視図である。

符号の説明

１０ 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
１５ 内輪（内方部材）
１５ａ ランプ部
１６ 外輪（外方部材）
１７ ローラ
１８ 保持器
１９，３０，４０ ばね
２７，４４ 押圧部
２８，３１，４５ 先端部
２８ａ，２８ｃ 凸曲面
３１ａ，３１ａ´ 凹曲面

Claims (3)

1. 内方部材と、該内方部材の外側で該内方部材と同心に配置される外方部材と、前記内方部材と前記外方部材との間に配置され、前記内方部材と前記外方部材の一方が他方に対して所定の方向に相対回転する傾向となる場合のみ、前記内方部材と前記外方部材との両方の周面と係合する複数の係合子と、該複数の係合子を保持する保持器と、該保持器に取り付けられ、前記複数の係合子を付勢するばねと、を有する一方向クラッチであって、
   前記複数の係合子と接触する前記ばねの先端部は、プレス加工により円滑な表面形状を有することを特徴とする一方向クラッチ。
2. 前記ばねの先端部は、前記係合子が接触した際の接触面圧を小さくするように、前記係合子より曲率半径の大きな凹曲面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. 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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