JP2009156406A - 一方向クラッチ - Google Patents
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Abstract
【課題】一方向クラッチのコンパクト化を図りつつ、トルクリミット用溝へのころの落下時に外輪部材及び内輪部材との間に滑りが生じ難くする。
【解決手段】一方向クラッチ30では、クラッチ用外輪部31とクラッチ用内輪部32間にころ34が噛み込むことでクラッチ用外輪部31とクラッチ用内輪部32とが一体回転するロック状態(トルク伝達状態)となり、カム面32aに形成されたトルクリミット用溝32bにころ34が嵌り込むことでクラッチ用外輪部31とクラッチ用内輪部32とが相対回転するフリー状態(トルク遮断状態)となる。トルクリミット用溝32bのカム面32a側の溝端部には、ころ34との滑りを規制してころ34をトルクリミット用溝32bの底部側へ転がり落とす突起32c(滑り規制部)が設けられる。
【選択図】図4
【解決手段】一方向クラッチ30では、クラッチ用外輪部31とクラッチ用内輪部32間にころ34が噛み込むことでクラッチ用外輪部31とクラッチ用内輪部32とが一体回転するロック状態(トルク伝達状態)となり、カム面32aに形成されたトルクリミット用溝32bにころ34が嵌り込むことでクラッチ用外輪部31とクラッチ用内輪部32とが相対回転するフリー状態(トルク遮断状態)となる。トルクリミット用溝32bのカム面32a側の溝端部には、ころ34との滑りを規制してころ34をトルクリミット用溝32bの底部側へ転がり落とす突起32c(滑り規制部)が設けられる。
【選択図】図4
Description
本発明は、一方向クラッチに関し、特にトルクリミッタ機能付きの一方向クラッチに関する。
この種の一方向クラッチとして、例えば下記特許文献1に記載されているように、外輪と内輪とがころを介して同軸的に配置され、内輪に形成されたカム面上をころが周方向に移動可能に設けられており、外輪と内輪間にころが噛み込むことで外輪と内輪とが一体回転するロック状態となり、カム面に形成された凹部(トルクリミット用溝)にころが嵌り込むことで外輪と内輪とが相対回転するフリー状態となるもの(トルクリミッタ機能付きの一方向クラッチ)が知られている。この特許文献1に記載された一方向クラッチを、例えば車両のエアコン用のコンプレッサ、オルタネータ、ウォーターポンプ、冷却ファンなどのエンジン補機を駆動するプーリに適用した場合には、エンジン補機の破損(例えば、コンプレッサの焼付き等)によりプーリに過大なトルクが発生しても、プーリがフリー状態となることで破損したエンジン補機へのトルク伝達が遮断されるようになる。このため、エンジンの動力をプーリに伝達するベルトの異常摩耗や破損を良好に防止することができる。
このようなトルクリミッタ機能付きの一方向クラッチでは、一般的に、図7に示すように、トルクリミット用溝303aの溝端斜面が底面に比べて急な角度に形成されている。このため、ころ301が外輪部材302と内輪部材303間に噛み込んでいる状態(図7の破線状態)よりも、トルクリミット用溝303aの溝端斜面に位置した状態(図7の実線状態)の方が、ころ301と外輪部材302及び内輪部材303との接触部で規定されるくさび角θが大きくなる。これにより、外輪部材302及び内輪部材303からころ301に作用する大きな圧縮力(抗力)によって、ころ301と外輪部材302及び内輪部材303との間で滑りが発生し、ころ301が図7にて右方へかなりの勢いで飛び出すことがある(ポッピング現象)。その結果、保持器がころ301によって衝撃を受け、破損する可能性がある。
これに対して、ころ301がトルクリミット用溝303aの溝端斜面に位置した状態で、くさび角θが小さくなるようにトルクリミット用溝303aを形成した場合(溝端斜面を緩やかな角度とする)には、ポッピング現象の発生が防止され、ころ301がトルクリミット用溝303aの溝面に沿って滑らかに転がり落ちるようになる。しかし、この場合には、ころ301がトルクリミット用溝303aの底面に達するまでの距離が長くなるので、一方向クラッチをコンパクトに構成できないという問題がある。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、一方向クラッチのコンパクト化を図りつつ、トルクリミット用溝への落下時にころと外輪部材及び内輪部材との間で滑りが発生し難い一方向クラッチを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明は、外輪部材と内輪部材とがころを介して同軸的に配置され、外輪部材または内輪部材に形成されたカム面上をころが周方向に移動可能に設けられており、外輪部材と内輪部材間にころが噛み込むことで外輪部材と内輪部材とが一体回転するロック状態(トルク伝達状態)となり、カム面に形成されたトルクリミット用溝にころが嵌り込むことで外輪部材と内輪部材とが相対回転するフリー状態(トルク遮断状態)となる一方向クラッチであって、トルクリミット用溝のカム面側の溝端部には、ころとの滑りを規制して該ころをトルクリミット用溝の底部側へ転がり落とす滑り規制部が設けられていることを特徴とする。
これによれば、トルクリミット用溝のカム面側の溝端部に設けられた滑り規制部によって、ころの滑りが規制される。このため、ころがトルクリミット用溝の溝端斜面に位置した状態でのくさび角θを大きな角度に設定しても、ころの滑りが規制されるので、ころをトルクリミット用溝の底部側へ転がり落とすことができる。これにより、一方向クラッチのコンパクト化を図りつつ、ころの飛び出しによる保持器の破損を良好に防止することができる。
本発明の実施に際して、滑り規制部は、トルクリミット用溝の溝面に対して上方へ凸状となる形態の突起であるとよい。
これによれば、ころが突起に乗り上げるときに抵抗力を受けるようになる。すなわち、ころが突起に乗り上げるに際して、あたかも突起がころに食い込むように、ころを局部的に弾性変形させることが可能である。したがって、ころが突起に弾性的に乗り上げることで、ころの滑りが規制されるので、ころをトルクリミット用溝の底部側へ転がり落とすことができる。
また、本発明の実施に際して、滑り規制部は、トルクリミット用溝を有する外輪部材又は内輪部材に比して摩擦係数の高い高摩擦部であるとよい。
これによれば、ころが高摩擦部から摩擦力を受けるようになる。この摩擦力によって、ころの滑りが規制されるので、ころをトルクリミット用溝の底部側へ転がり落とすことができる。
a.第1実施形態
以下、本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明の第1実施形態に係る一方向クラッチを含んでなる一方向クラッチユニットを備えたプーリユニットの縦断面図、図2は図1の一方向クラッチの正面断面図、図3は図2の一方向クラッチの部分拡大平面図、図4は図2の部分拡大図である。図1中、1は車両のエンジン補機としてのエアコン用のコンプレッサ、10はプーリユニット、20は一方向クラッチユニットであり、エンジン(図示省略)の動力がベルト4を介してプーリユニット10に伝達され、更にプーリユニット10から一方向クラッチユニット20を経由してコンプレッサ1の駆動軸3に伝達され、駆動軸3が軸線O回りに回転駆動されるようになっている。
以下、本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明の第1実施形態に係る一方向クラッチを含んでなる一方向クラッチユニットを備えたプーリユニットの縦断面図、図2は図1の一方向クラッチの正面断面図、図3は図2の一方向クラッチの部分拡大平面図、図4は図2の部分拡大図である。図1中、1は車両のエンジン補機としてのエアコン用のコンプレッサ、10はプーリユニット、20は一方向クラッチユニットであり、エンジン(図示省略)の動力がベルト4を介してプーリユニット10に伝達され、更にプーリユニット10から一方向クラッチユニット20を経由してコンプレッサ1の駆動軸3に伝達され、駆動軸3が軸線O回りに回転駆動されるようになっている。
コンプレッサ1は、例えば斜板型、ワッフル型など周知の連続可変容量式のものであり、その機構部(図示省略)がケース2に組み付けられている。ケース2は、軸線Oを中心線として外方へ向けて延び出す円筒部2aを一体に備えており、駆動軸3が円筒部2aを通して外方へ突出している。駆動軸3の軸端には、外スプライン部3aが形成されている。
プーリユニット10は、プーリ11とフランジ部材12とを備えている。プーリ11は、軸線Oを中心線とする円筒状のボス部11aを一体に備え、ボス部11a内に嵌入された複列転がり軸受13(例えば、複列アンギュラ玉軸受)を介してケース2の円筒部2aに回転可能に支持されている。
フランジ部材12は、円筒状のボス部12aを一体に備え、ボス部12aがプーリ11のボス部11aとは反対方向へ突出するようにプーリ11にボルト5により取り付けられている。ボス部12a内には、一方向クラッチユニット20が組み付けられている。
一方向クラッチユニット20は、アキシャル方向に隣接した一方向クラッチ30とサポート軸受40(例えば、一列の玉軸受)とで構成されている。一方向クラッチ30は、クラッチ用外輪部31(外輪部材)、クラッチ用内輪部32(内輪部材)、保持器33、ころ34及びコイルばね35を備え、サポート軸受40は、軸受用外輪部41、軸受用内輪部42、保持器43及び玉44を備えている。
具体的には、一方向クラッチ30のクラッチ用外輪部31と、サポート軸受40の軸受用外輪部41とが一体化されて一方向クラッチユニット20の一体外輪21を構成し、一方向クラッチ30のクラッチ用内輪部32と、サポート軸受40の軸受用内輪部42とが一体化されて一方向クラッチユニット20の一体内輪22を構成している。一体内輪22には、内スプライン部22aが形成されており、駆動軸3と一体内輪22とが各スプライン部3a,22aにてスプライン結合されている。
クラッチ用内輪部32の外周面には、図2に示すように、周方向に複数(例えば、8つ)のカム面32aが形成されている。各カム面32aは、何れも同じ大きさの矩形平面状に形成され、対向するクラッチ用外輪部31の内周面31aとで周方向の一方に向けて狭くなるくさび状空間を形成している。各カム面32aには、過大トルクの負荷時にころ34を嵌め入れて保持する断面円弧状で平面視にて矩形状のトルクリミット用溝32bが形成されている。
保持器33は、クラッチ用内輪部32のカム面32aと係合可能な係合孔部を有する合成樹脂製の籠形筒状のものであり、クラッチ用内輪部32に周方向及び軸方向に位置決めされた状態で外装されている。保持器33には、図3及び図4に示すように、クラッチ用内輪部32のカム面32aに対応する位置に径方向に貫通するポケット33aが形成されている。
ポケット33aは、ころ34の移動時にころ34の姿勢を安定させるガイドとしての機能を果たす。隣接するポケット33a間には、ポケット33aの周長を規定する柱部33bが形成されている。各柱部33bは、ポケット33aのアキシャル方向の両側にて全周に渡って連結されるとともに、ポケット33a内へ突出するばね用突起33cを一体に備えている。
ころ34は、鋼製の円柱体であり、カム面32a(ポケット33a)と同じ数だけ用いられている。ころ34は、くさび状空間において、コイルばね35によりくさび状空間が狭まる方向(ロック方向)に付勢されるとともに、その付勢力に抗してクラッチ用内輪部32のカム面32a上を移動可能とされている。コイルばね35は、保持器33における柱部33bのばね用突起33cに装着されている。
サポート軸受40は、クラッチ用外輪部31及びクラッチ用内輪部32を位置決め(芯出し)する。すなわち、サポート軸受40は、一方向クラッチ30におけるくさび角の変化を防止して、一方向クラッチ30がトルクリミッタとして機能するときのトルクリミット値のばらつきを防止する機能を果たす。
上記のように構成された一方向クラッチ30において、プーリ11の回転速度がコンプレッサ1の駆動軸3よりも相対的に速くなった場合には、一方向クラッチ30のころ34がくさび状空間の狭い側へ転動してクラッチ用外輪部31とクラッチ用内輪部32間に噛み込む。このため、クラッチ用外輪部31とクラッチ用内輪部32とが一体回転するロック状態(トルク伝達状態)となり、プーリ11、フランジ部材12、一方向クラッチユニット20及びコンプレッサ1の駆動軸3が一体化して同期回転する。
一方、プーリ11の回転速度がコンプレッサ1の駆動軸3よりも相対的に遅くなった場合には、一方向クラッチ30のころ34がくさび状空間の広い側へ転動してクラッチ用外輪部31とクラッチ用内輪部32間に噛み込まなくなる。このため、クラッチ用外輪部31とクラッチ用内輪部32とが相対回転するフリー状態(トルク遮断状態)となり、プーリ11からコンプレッサ1の駆動軸3への回転動力の伝達が遮断されて、駆動軸3が回転慣性力のみで回転を継続するようになる。これにより、エンジンからプーリ11に伝達される回転変動が吸収されて、駆動軸3の回転がほぼ一定に保たれるようになる。
そして、例えばコンプレッサ1の焼付きにより駆動軸3がロックして負荷トルクが所定のトルクリミット値に達した場合には、ころ34がくさび状空間のロック位置よりも更に狭い側へロールオーバーして、カム面32aのトルクリミット用溝32bに嵌り込む。これにより、クラッチ用外輪部31とクラッチ用内輪部32とが相対回転するフリー状態(トルク遮断状態)となり、プーリ11のみが回転するようになって、プーリ11からコンプレッサ1の駆動軸3への動力伝達が遮断されるトルクリミッタ機能を果たすようになる。このように、過大なトルクを受けたときもプーリ11の回転が維持されるので、プーリ11上でベルト4が滑らずに済みベルト4の寿命向上に貢献できるとともに、コンプレッサ1やベルト4を介して連結される他のエンジン補機へ及ぼす悪影響を回避することができる。
ところで、この第1実施形態では、各トルクリミット用溝32bのカム面32a側の溝端部に、滑り規制部としての突起32cが一体形成されている。突起32cは、図5に模式的に示すように、断面略三角状をなし、トルクリミット用溝32bの溝面(下方へ凸)に対して上方へ凸状となる形態で形成されている。この突起32cは、クラッチ用外輪部31の内周面31a間の距離がころ34の直径よりも極僅かだけ小さくなるように溝面からの突出量が設定されている。すなわち、ころ34が突起32cに乗り上げるに際して、あたかも突起32cがころ34に食い込むように、ころ34を局部的に弾性変形させるようになっている。
これにより、ころ34が突起32cに弾性的に乗り上げることで、抵抗力(グリップ力)を受けるようになる。この抵抗力によって、ころ34の滑りが規制され、ころ34がトルクリミット用溝32bの底部側へ転がり落ちるようになる。その結果、ころ34がトルクリミット用溝32bの溝端に位置した状態でのくさび角θを従来の一方向クラッチとほぼ同じ角度に設定しても、ころ34の滑りが規制されるので、一方向クラッチ30のコンパクト化を図りつつ、ころ34の飛び出しによる保持器33の破損を良好に防止することができる。
b.第2実施形態
上記第1実施形態では、滑り規制部としての突起32cをクラッチ用内輪部32と一体に形成したが、これに代えて、例えば図6(a)に模式的に示すように、クラッチ用内輪部32とは別部材の高摩擦材132cをトルクリミット用溝32bの溝端部に固着してもよい。高摩擦材132cは、突起32cとほぼ同じ凸状に形成されており、クラッチ用内輪部32よりも高い摩擦係数の材料(例えば、合成樹脂、ゴムなど)で形成されている。
上記第1実施形態では、滑り規制部としての突起32cをクラッチ用内輪部32と一体に形成したが、これに代えて、例えば図6(a)に模式的に示すように、クラッチ用内輪部32とは別部材の高摩擦材132cをトルクリミット用溝32bの溝端部に固着してもよい。高摩擦材132cは、突起32cとほぼ同じ凸状に形成されており、クラッチ用内輪部32よりも高い摩擦係数の材料(例えば、合成樹脂、ゴムなど)で形成されている。
この第2実施形態によれば、ころ34が高摩擦材132cから摩擦力(グリップ力)を受けるようになる。この摩擦力によって、ころ34の滑りが規制され、ころ34がトルクリミット用溝32bの底部側へ転がり落ちるようになる。これにより、上記第1実施形態と同様な効果を得ることができる。
なお、高摩擦材132cは、図6(a)に示した凸状のものに限らず、例えば図6(b)に模式的に示すように、トルクリミット用溝32bの溝面に滑らかに連なる曲面(下方に凸)を有する高摩擦材132c’を用いてもよい。
また、高摩擦材132cとクラッチ用内輪部32とを別部材とする場合に限らず、例えば図6(c)に模式的に示すように、トルクリミット用溝32bの溝端面に、面粗さを粗くして摩擦係数を高くした高摩擦処理部132c”を形成してもよい。
また、上記第1実施形態等では、トルクリミット用溝32bがクラッチ用内輪部32に形成された一方向クラッチ30に本発明を適用したが、これに限らず、例えばトルクリミット用溝がクラッチ用外輪部に形成された一方向クラッチや、内輪部材がプーリに連結され外輪部材がエンジン補機の駆動軸に連結される一方向クラッチなど、種々のタイプの一方向クラッチに本発明を適用することが可能である。
1 コンプレッサ(エンジン補機)
2 ケース
3 駆動軸
4 ベルト
10 プーリユニット
11 プーリ
12 フランジ部材
20 一方向クラッチユニット
21 一体外輪
22 一体内輪
30 一方向クラッチ
31 クラッチ用外輪部(外輪部材)
31a 内周面
32 クラッチ用内輪部(内輪部材)
32a カム面
32b トルクリミット用溝
32c 突起(滑り規制部)
33 保持器
33a ポケット
33b 柱部
33c ばね用突起
34 ころ
35 コイルばね
40 サポート軸受
132c,132c’ 高摩擦材(滑り規制部、高摩擦部)
132c” 高摩擦処理部(滑り規制部、高摩擦部)
2 ケース
3 駆動軸
4 ベルト
10 プーリユニット
11 プーリ
12 フランジ部材
20 一方向クラッチユニット
21 一体外輪
22 一体内輪
30 一方向クラッチ
31 クラッチ用外輪部(外輪部材)
31a 内周面
32 クラッチ用内輪部(内輪部材)
32a カム面
32b トルクリミット用溝
32c 突起(滑り規制部)
33 保持器
33a ポケット
33b 柱部
33c ばね用突起
34 ころ
35 コイルばね
40 サポート軸受
132c,132c’ 高摩擦材(滑り規制部、高摩擦部)
132c” 高摩擦処理部(滑り規制部、高摩擦部)
Claims (3)
- 外輪部材と内輪部材とがころを介して同軸的に配置され、前記外輪部材または前記内輪部材に形成されたカム面上を前記ころが周方向に移動可能に設けられており、前記外輪部材と前記内輪部材間に前記ころが噛み込むことで該外輪部材と該内輪部材とが一体回転するロック状態となり、前記カム面に形成されたトルクリミット用溝に前記ころが嵌り込むことで前記外輪部材と前記内輪部材とが相対回転するフリー状態となる一方向クラッチであって、
前記トルクリミット用溝の前記カム面側の溝端部には、前記ころとの滑りを規制して該ころを前記トルクリミット用溝の底部側へ転がり落とす滑り規制部が設けられていることを特徴とする一方向クラッチ。 - 前記滑り規制部は、前記トルクリミット用溝の溝面に対して上方へ凸状となる形態の突起である請求項1に記載の一方向クラッチ。
- 前記滑り規制部は、前記トルクリミット用溝を有する前記外輪部材又は前記内輪部材に比して摩擦係数の高い高摩擦部である請求項1または2に記載の一方向クラッチ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007337357A JP2009156406A (ja) | 2007-12-27 | 2007-12-27 | 一方向クラッチ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007337357A JP2009156406A (ja) | 2007-12-27 | 2007-12-27 | 一方向クラッチ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009156406A true JP2009156406A (ja) | 2009-07-16 |
Family
ID=40960641
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2007337357A Pending JP2009156406A (ja) | 2007-12-27 | 2007-12-27 | 一方向クラッチ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009156406A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016145645A (ja) * | 2016-04-01 | 2016-08-12 | 株式会社ジェイテクト | 一方向クラッチ |
-
2007
- 2007-12-27 JP JP2007337357A patent/JP2009156406A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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