JP2008208851A

JP2008208851A - 一方向クラッチ

Info

Publication number: JP2008208851A
Application number: JP2007043339A
Authority: JP
Inventors: Hajime Watanabe; 肇渡邉
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-02-23
Filing date: 2007-02-23
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2027-02-23
Also published as: JP4940995B2

Abstract

【課題】隣接するローラの配設間隔（配設ピッチ）を小さくすることが容易であり、ローラの数を増加させてトルク容量を高めたり、あるいは小型化することができる一方向クラッチを提供する。
【解決手段】内輪体１１と外輪体２１との対向周面の間に形成される複数のくさび空間には、これと同数のローラ４０と、これら各ローラ４０をくさび空間の狭い側へ個別に付勢するコイルばね４５とが保持器３１によって保持された状態でそれぞれ配設される。コイルばね４５は、ローラ４０の軸線方向に長く巻回されかつその長径寸法がローラの長さ寸法よりも大きく形成される。保持器３１は、ローラ４０の両端面に接近する間隔を保って内輪体１１の外周面又は外輪体２１の内周面に固定される一対の端板３２を有する。一対の端板３２には、コイルばね４５の長径方向両側部が挿通される開口部３４が形成される。
【選択図】図３

Description

この発明は、径方向内外に同心状に配設される内輪体と外輪体とを同期回転させるロック状態と相対回転させるフリー状態とに切り換える一方向クラッチに関する。

この種の一方向クラッチは、例えば、エンジンの補機類（オルタネータ、エアコンディショナ用コンプレッサ、ウオーターポンプ、冷却ファン等）に使用されるプーリユニットに組み付けられる場合がある。
また、図７と図８に示すように、エンジンのクランクシャフトのトルクが伝達される伝動ベルト１０８が掛け渡されるプーリ１２１と、補機類としてのオルタネータのロータ（ロータ軸）に一体回転可能に連結される軸体１１１との間に一方向クラッチ１３０が配設され、プーリ１２１から軸体１１１へトルクを伝達させたり遮断させる構造のものがある。
また、一方向クラッチ１３０は、内輪体（ロータに対応する軸体１１１自身で構成される場合がある）と、外輪体（プーリ１２１自身で構成される場合がある）との対向周面の間に、複数のくさび状空間が周方向に所定間隔を隔てて形成される。そして、これら複数のくさび空間には、これと同数のローラ１４０と、これら各ローラ１４０をくさび状空間の狭い側へ個別に付勢するコイルばね１４５とが保持器１３１によって保持された状態で配設された構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、図７と図８に示すように、保持器１３１は、ローラ１４０の両端面に接近する間隔を保って内輪体としての軸体１１１の外周面（又は外輪体としてのプーリ１２１の内周面）に固定される一対の端板１３２と、これら一対の端板１３２の間に複数のポケットを区画形成する複数の柱部１３３とを有し、各柱部１３３には、コイルばね１４５を保持すると共に伸縮案内する突起１３４が突設されている。
特開２００３−２１４４６２号公報

ところで、図７と図８に示す従来の一方向クラッチ１３０の保持器１３１においては、各一つのローラ１４０に対し、コイルばね１４５、柱部１３３及び突起１３４を周方向に配置しなければならず、隣接するローラ１４０の配設間隔（配設ピッチ）を小さくすることが困難となる場合がある。
言い換えると、ローラ１４０の数を増加させてトルク容量を高めたり、あるいは小型化することが困難となる場合がある。

この発明の目的は、前記問題点に鑑み、隣接するローラの配設間隔（配設ピッチ）を小さくすることが容易であり、ローラの数を増加させてトルク容量を高めたり、あるいは小型化することができる一方向クラッチを提供することである。

前記目的を達成するために、この発明の請求項１に係る一方向クラッチは、径方向内外に同心状に配設される内輪体と外輪体とを同期回転させるロック状態と相対回転させるフリー状態とに切り換える一方向クラッチであって、
前記内輪体と前記外輪体との対向周面の間には複数のくさび状空間が周方向に所定間隔を隔てて形成され、
前記複数のくさび空間には、これと同数のローラと、これら各ローラを前記くさび状空間の狭い側へロック方向に個別に付勢するコイルばねとが保持器によって保持された状態でそれぞれ配設され、
前記コイルばねは、前記ローラの軸線方向に長く巻回されかつその長径寸法が前記ローラの長さ寸法よりも大きく形成される一方、
前記保持器は、前記ローラの両端面に接近する間隔を保って前記内輪体の外周面又は前記外輪体の内周面に固定される一対の端板を有し、
前記一対の端板には、前記コイルばねの長径方向両側部が挿通される開口部が形成されていることを特徴とする。

前記構成によると、コイルばねの長径寸法をローラの長さ寸法よりも大きく形成し、保持器の一対の端板に、コイルばねの長径方向両側部が挿通される開口部に形成することによって、複数の柱部を削除することができ、この分だけローラ収納空間を増大させることができると共に、隣接するローラの配設間隔（配設ピッチ）を小さくすることが容易となる。ひいては、ローラの数を増加させてトルク容量を高めたり、あるいは小型化することができる。

請求項２に係る一方向クラッチは、請求項１に記載の一方向クラッチであって、
一対の端板の開口部には、コイルばねの長径方向両側部を保持する突起が形成されていることを特徴とする。
前記構成によると、保持器の一対の端板に形成された開口部にコイルばねの長径方向両側部を保持する突起を形成することによって、コイルばねが不測に位置ずれする不具合を良好に防止することができる。

請求項３に係る一方向クラッチは、請求項１又は２に記載の一方向クラッチであって、
一対の端板の開口部の外径側壁面は、コイルばねに接近して同コイルばねを伸縮案内する案内面としていることを特徴とする。
前記構成によると、一対の端板の開口部の外径側壁面をコイルばねの案内面とすることで、コイルばねを良好に伸縮案内することができると共に、遠心力の作用によってコイルばねが外径方向（すなわち外輪体の内周面）に向けて変形することを抑制することができる。
これによって、コイルばねが外輪体の内周面に接触することを防止でき、コイルばねと外輪体の内周面との接触による相互に摩耗を防止することができ、耐久性の向上を図ることができる。

次に、この発明を実施するための最良の形態を実施例にしたがって説明する。

（実施例１）
この発明の実施例１を図１〜図６にしたがって説明する。
図１はこの発明の実施例１に係る一方向クラッチを備えたプーリユニットを示す側断面図である。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に基づく断面図である。図３は保持器の一対の端板、ローラ及びコイルばねを分離した状を示す斜視図である。図４は保持器の一対の端板、ローラ及びコイルばねを組み付けた状態を示す斜視図である。図５は保持器を示す正面図である。図６は図５のＶＩ−ＶＩ線に基づく断面図である。
図１に示すように、この実施例１に係る一方向クラッチを備えたプーリユニットは、車載用エンジンの補機類の一つであるオルタネータに使用される場合を例示するものであり、軸体１１、プーリ２１、一方向クラッチ３０、玉軸受５０、ころ軸受５５及びシール部材５８、５９を備える。

図１と図２に示すように、軸体１１は、オルタネータのロータ（図示しない）のロータ軸の先端部軸回りに取り付けられる筒軸状に形成されている。そして、軸体１１の内孔の軸方向略中央部には、ロータ軸の先端側に形成された雄ねじ部に締め付けられる雌ねじ１２が形成され、軸体１１の内孔の一端側開口部には、六角棒等の締付工具が嵌合可能な六角穴形状の締付凹部１３が形成されている。
また、この実施例１において、軸体１１は、一方向クラッチ３０、玉軸受５０、及びころ軸受５５のそれぞれの内輪体を構成している。

図１と図２に示すように、プーリ２１は、軸体１１の外周に同心に配置され、一方向クラッチ３０、玉軸受５０、及びころ軸受５５のそれぞれの外輪体を構成するとともに、その外周面には伝動ベルト８が掛け渡される断面波形状のベルト溝２２が形成されている。なお、伝動ベルト８は、エンジンのクランクシャフトのプーリに掛け渡され、クランクシャフトのトルクをプーリ２１に伝達するようになっている。

図２〜図６に示すように、一方向クラッチ３０は、内輪体としての軸体１１と、外輪体としてのプーリ２１と、これら軸体１１とプーリ２１との間の環状空間の軸方向中央領域において、円周方向に所定間隔を隔てて配設された複数のローラ４０と、これらローラ４０を次に述べるくさび状空間の狭い側へ個別に付勢するコイルばね４５と、複数のローラ４０及びコイルばね４５を保持する保持器３１とを備えている。
すなわち、軸体１１とプーリ２１との対向周面の間には複数（図２では１０個）のくさび状空間が周方向に所定間隔を隔てて形成され、これら複数のくさび空間には、これと同数のローラ４０と、これら各ローラ４０をくさび状空間の狭い側へ個別に付勢するコイルばね４５とが保持器３１によって保持された状態でそれぞれ配設されている。
この実施例１において、軸体１１の外周面には、複数のくさび空間を形成するために、複数のくさび空間と同数の平坦面（又は曲面）のカム面１５が周方向に形成され、これによって軸体１１の外周面があたかも正多角形（図２では正１０角形）をなす一方、プーリ２１の内周面は円形をなしている。

図３〜図６に示すように、コイルばね４５は、ばね線材がローラ４０の軸線方向に長い楕円形状に巻回されて形成され、かつ長径寸法がローラ４０の長さ寸法よりも大きく形成されている。

図３〜図５に示すように、保持器３１は、ローラ４０の両端面に接近する間隔を保って軸体１１の外周面に嵌合固定（例えば圧入固定）される多角形状の内孔が中心部にそれぞれ貫設された一対の端板３２を有している。
一対の端板３２には、複数のコイルばね４５の長径方向両側部がそれぞれ挿通される複数の切り欠き状の開口部３４が所定間隔を隔てて形成されている。
一対の端板３２の各開口部３４の一壁面には、コイルばね４５の基端巻回部の長径方向両側部を保持する突起３６が形成されている。
そして、コイルばね４５は、その基端巻回部の長径方向両側部が一対の端板３２の開口部３４の突起３６によって保持され、かつ開口部３４の一壁面をばね座として支持された状態で先端巻回部がローラ４０の外周面に当接する。これによって、ローラ４０を軸体１１のカム面１５とプーリ２１の内周面とで形成されるくさび状空間の狭い側（ロック状態となる側）に弾発付勢している。
また、一対の端板３２の開口部の外径側壁面は、コイルばね４５に接近して同コイルばね４５を伸縮案内する案内面３５としている。

図１に示すように、軸体１１とプーリ２１との間の環状空間において、一方向クラッチ３０の一対の端板３２の両側方のうちの一方には転がり軸受としての玉軸受５１を構成する複数の玉５２が保持器５３によって保持された状態で転動可能に配設されている。さらに、一対の端板３２の両側方のうちの他方には転がり軸受としてのころ軸受５６を構成する複数のころ５７が保持器５８によって保持された状態で転動可能に配設されている。
また、環状空間の両開口部近傍には、環状空間を密封するシールリング６０、６１が装着されている。

この実施例１に係る一方向クラッチを備えたプーリユニットは上述したように構成される。
したがって、プーリ２１の回転速度が軸体１１の回転速度よりも速くなると、一方向クラッチ３０のローラ４０がくさび状空間の狭い側へ食い込んでロック状態となるので、軸体１１はプーリ２１と一体回転する。
プーリ２１の回転速度が軸体１１の回転速度よりも遅くなると、一方向クラッチ３０のローラ４０がロック位置から外れてくさび状空間の広い側へ移動してフリー状態に切替わる。これにより、軸体１１はプーリ２１からの回転動力の伝達を遮断されるが、軸体１１はオルタネータのロータが大きな回転慣性を有するため、遮断以降も回転を継続する。

さて、一方向クラッチ３０の保持器３１において、一対の端板３２に形成された切り欠き状の開口部３４に突起３６を形成し、これら突起３６にコイルばね４５の基端巻回部の長径方向両側部を保持するように構成したから、保持器に複数の柱部を形成して各柱部に突起を形成してコイルばねを保持する従来のものと比べ、複数の柱部が不要となり、削除することができる。
このため、複数の柱部を削除した分だけ、一対の端板３２間のローラ収納空間を増大させることができると共に、隣接するローラ４０の配設間隔（配設ピッチ）を小さくすることが容易となる。ひいては、ローラ４０の数を増加させることができ、トルク容量を高めたり、あるいは小型化を図ることが容易となる。

また、一方向クラッチ３０の保持器３１において、一対の端板３２の開口部３４の外径側壁面をコイルばね４５の案内面３５とすることで、コイルばね４５を良好に伸縮案内することができると共に、遠心力の作用によってコイルばね４５が外径方向、すなわち、プーリ２１の内周面に向けて変形することを抑制することができる。
これによって、コイルばね４５がプーリ２１の内周面に接触することを防止でき、コイルばね４５とプーリ２１の内周面との接触による相互に摩耗を防止することができ、耐久性の向上を図ることができる。

なお、この発明は前記実施例１に限定するものではない。
例えば、前記実施例１においては、軸体１１の外周面にカム面１５を形成し、プーリ２１の内周面とカム面１５によってくさび状空間を形成したが、プーリ２１の内周面にカム面を形成し、軸体１１の外周面とカム面によってくさび状空間を形成してもよい。
但し、この場合には、保持器３１の一対の端板３２は、ローラ４０の両端面に接近する間隔を保ってプーリ２１の内周面に固定（例えば圧入固定）される。

また、前記実施例１においては、一方向クラッチ３０の内輪体が軸体１１であり、外輪体がプーリ２１である場合を例示したが、軸体１１とは別体に内輪体を形成して軸体１１の外周面に組み付けるように構成してもよく、また、プーリ２１とは別体に外輪体を形成してプーリ２１の内周面に組み付けるように構成してもよい。
また、前記実施例１においては、エンジンの補機類の一つであるオルタネータに対応する一方向クラッチを備えたプーリユニットである場合を例示したが、エアコンディショナ用コンプレッサ、ウオーターポンプ、冷却ファン等のエンジンの補機類に対応する一方向クラッチを備えたプーリユニット、あるいはプーリユニットに組み付けられる一方向クラッチとして使用可能である。
また、プーリユニット以外の歯車やスプロケット等であってもこの発明の一方向クラッチを採用することができる。

この発明の実施例１に係る一方向クラッチを備えたプーリユニットを示す側断面である。同じく図１のＩＩ−ＩＩ線に基づく断面図である。同じく保持器の一対の端板、ローラ及びコイルばねを分離した状を示す斜視図である。同じく保持器の一対の端板、ローラ及びコイルばねを組み付けた状態を示す斜視図である。同じく保持器を示す正面図である。同じく図５のＶＩ−ＶＩ線に基づく断面図である。従来の一方向クラッチを備えたプーリユニットを示す側断面である。同じく図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に基づく断面図である。

符号の説明

１１軸体（内輪体）
２１プーリ（外輪体）
３０一方向クラッチ
３１保持器
３２一対の端板
３４開口部
３５案内面
３６突起
４０ローラ
４５コイルばね

Claims

径方向内外に同心状に配設される内輪体と外輪体とを同期回転させるロック状態と相対回転させるフリー状態とに切り換える一方向クラッチであって、
前記内輪体と前記外輪体との対向周面の間には複数のくさび状空間が周方向に所定間隔を隔てて形成され、
前記複数のくさび空間には、これと同数のローラと、これら各ローラを前記くさび状空間の狭い側へ個別に付勢するコイルばねとが保持器によって保持された状態でそれぞれ配設され、
前記コイルばねは、前記ローラの軸線方向に長く巻回されかつその長径寸法が前記ローラの長さ寸法よりも大きく形成される一方、
前記保持器は、前記ローラの両端面に接近する間隔を保って前記内輪体の外周面又は前記外輪体の内周面に固定される一対の端板を有し、
前記一対の端板には、前記コイルばねの長径方向両側部が挿通される開口部が形成されていることを特徴とする一方向クラッチ。
請求項１に記載の一方向クラッチであって、
一対の端板の開口部には、コイルばねの長径方向両側部を保持する突起が形成されていることを特徴とする一方向クラッチ。
請求項１又は２に記載の一方向クラッチであって、
一対の端板の開口部の外径側壁面は、コイルばねに接近して同コイルばねを伸縮案内する案内面としていることを特徴とする一方向クラッチ。