JP3584592B2

JP3584592B2 - 一方向クラッチ

Info

Publication number: JP3584592B2
Application number: JP02098496A
Authority: JP
Inventors: 村田　　光広
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-02-07
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2016-02-07
Also published as: JPH09210098A; US5779015A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一方向のみに回転を伝達する一方向クラッチに関し、特にスタータに用いて好適な技術である。
【０００２】
【従来の技術】
スタータに用いられる一方向クラッチを例に従来技術を説明する。
スタータは、搭載性の向上や、車両の軽量化等により、近年、小型化、軽量化の要望が大きい。スタータの小型化のために、モータを小型化し、減速機構を設けて、小型のモータから大きな駆動トルクを得るスタータも知られている。
【０００３】
スタータは、小型化のために、全長の短縮化、モータ径の小径化が図られているが、モータの小径化は強度部品の小径化を伴い、また減速機構の高減速比は衝撃力のアップとなる。このように、衝撃力がアップするとともに、強度部品が小径化すると、小径化によって薄肉となった部分に高い応力がかかることとなり、強度部品に破損の可能性がでてくる。
【０００４】
特に、スタータのように、慣性力の大きいエンジンを始動させるものでは、ピニオンとリングギアとの噛合時や、エンジンをクランキングしている時のピニオンとリングギアの衝突に起因する衝撃は、減速機構による減速比のアップによってさらに大きくなる。
【０００５】
スタータに用いられる一方向クラッチは、スタータの強度部品の一部で、エンジンのクランキング時にモータのトルクをピニオンに伝達する役割と、エンジン始動後におけるオーバーラン時にトルクをモータに非伝達とする役割とを果たす。
【０００６】
従来の一方向クラッチの構造を図６に示す。従来の一方向クラッチ１００は、ピニオンと一体的に設けられたインナ１０１と、このインナ１０１の外周を覆って配置され、出力軸１０２と一体的に回転するアウタ１０３と、このアウタ１０３に設けられたテーパ状のカム室１０４内に配置されたローラ１０５と、このローラ１０５をテーパ小方向（カム室１０４の小径寸法側）へ付勢する圧縮コイルスプリング１０６とから構成される。
そして、一方向クラッチ１００の強度は、伝達されるトルクと、アウタ１０３の肉厚と、ローラ１０５の当接長でほぼ決定される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のごとく、減速比のアップにより、衝撃トルクが増大すると、一方向クラッチ１００に加わる応力も増大する。このため、アウタ１０３の径寸法を大きくしたり、ローラ１０５の当接長を長くして、応力を緩和する必要があるが、このような対処は、折角行うモータの小径化に相反し、一方向クラッチ１００が大型化する不具合が生じる。
【０００８】
【発明の目的】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、小型、軽量化が可能な一方向クラッチの提供にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の一方向クラッチは、次の技術的手段を採用した。
〔請求項１の手段〕
一方向クラッチのアウタは、肉厚が最も薄くなるスプリングの台座の外周側に応力が集中する。そこで、台座の外周側を大きな曲率とするなど、スプリングの伸縮方向に対して内側に傾斜する外側傾斜面を設けることで、応力が集中する小さな隅Ｒ形状を避け、その部位の肉厚を厚くすることができる。このように、応力が集中する形状を避け、その部位の肉厚を厚くすることにより、アウタを大型化することなく応力が緩和でき、結果的に一方向クラッチを小型、軽量化できる。
【００１０】
台座の外周側に外側傾斜面を設けることで、スプリングの復元力、およびオーバーラン時におけるローラの動きにより、台座に当接するスプリングの外周側は、外側傾斜面によって、スプリングの反ローラ側がインナ側へ移動するよう作用する。
【００１１】
ここで、スプリングが当接する台座の内周側には、ローラ側に向かって突出する突起が設けられている。このため、スプリングの反ローラ側がインナ側へ移動するよう作用しても、突起によってスプリングの反ローラ側のインナ側への移動が阻止され、スプリングがインナに干渉することがない。
【００１２】
このように、スプリングがインナに干渉することがないため、スプリングがインナに干渉して、スプリングとインナとで摩擦力が発生したり、スプリングがインナとアウタとの間に噛み合い、一方向クラッチが破損する等の不具合は発生しない。
【００１３】
台座の外周側および内周側が、スプリングの反ローラ側を内外から挟み込むように曲面に形成されることにより、ローラが楔状空間内で移動してスプリングが延びた状態では、スプリングの反ローラ側が外周側に動き、逆にスプリングが縮んだ状態では、スプリングの反ローラ側が内周側に動くように作用する。
この作用によって、楔状空間内でローラが移動しても、スプリングの付勢力が常にローラの中心に向けられる効果が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一方向クラッチを、図に示す実施例に基づき説明する。
〔第１実施例の構成〕
図１および図２は第１実施例を説明するために用いる図で、図１は一方向クラッチの軸方向に垂直な断面図、図２は一方向クラッチの側面断面図である。
【００１５】
本実施例の一方向クラッチ１は、自動車のエンジン（図示しない）を始動するスタータ（図示しない）のうち、モータ（図示しない）の回転出力を、減速機構（図示しない）を介してピニオン２に伝える減速機構付きスタータに用いられるものである。
【００１６】
この一方向クラッチ１は、エンジンのリングギア（図示しない）に噛合可能なピニオン２と一体に設けられたインナ３と、このインナ３の外側においてインナ３に対して相対回転可能に設けられたアウタ４と、このアウタ４に設けられたテーパ状のカム室５内に配置されたローラ６と、アウタ４に設けられたスプリング収容室７内に配置された圧縮コイルスプリング８とから構成される。
【００１７】
インナ３は、アウタ４に伝えられた回転トルクを、ローラ６を介して受けるもので、減速機構の出力軸（図示しない）の周囲に滑り軸受１１を介して取り付けられ、出力軸に対して回転自在で、且つ軸方向にスライド可能なものである。
【００１８】
インナ３に一体的に設けられるピニオン２は、インナ３に伝えられたモータの回転トルクを、エンジンのリングギアに伝えるもので、インナ３と同様、滑り軸受１１を介して出力軸の周囲に取り付けられて、出力軸に対して回転自在で、且つ軸方向にスライド可能に設けられている。なお、ピニオン２は、インナ３とともに軸方向にスライドすることで、エンジンのリングギアと係脱する。
【００１９】
アウタ４は、ワッシャ１２およびカバー１３によって、インナ３と一体に軸方向へスライドするように設けられている。また、アウタ４は、減速機構の出力軸とスプライン係合部１４を介してスプライン係合して、減速機構の出力軸から回転トルクを受けるとともに、レバー（図示しない）の作用によって軸方向にスライド操作される。
【００２０】
カム室５内に配置されるローラ６は、カム室５とインナ３とで構成される楔状空間の最小径方向寸法より大径で、且つ前記楔状空間の最大径方向寸法より小径の略円柱体で、スプリング８によってカム室５の小径方向へ向けて付勢される。そして、アウタ４が減速機構の出力軸から回転を受けて、図１の矢印Ａ方向に回転すると、アウタ４の回転によってローラ６がカム室５の小径側へ食い込み、アウタ４に伝えられた回転トルクをインナ３に伝達する。
【００２１】
逆に、インナ３がエンジンから回転を受けて、図１の矢印Ｂ方向に回転すると、インナ３の回転によってローラ６の食い込みが外れ、ローラ６の径より大径なカム室５内に移動するため、インナ３がアウタ４に対して空転し、エンジンの回転がモータ側へ伝えられるのを阻止する。
【００２２】
圧縮コイルスプリング８は、カム室５に繋がるスプリング収容室７に配置されて、ローラ６をカム室５の小径寸法側に付勢する。
このスプリング８の反ローラ６側は、スプリング収容室７を形成するアウタ４の台座１５に当接する。
【００２３】
この台座１５の外周側には、スプリング８の伸縮方向に対して内側に傾斜する外側傾斜面１５ａが設けられている。本実施例の外側傾斜面１５ａは、スプリング８の線径より大きな円弧状の曲面によって形成されている。
また、台座１５の内周側には、ローラ６の付勢方向に向かって突出する突起１６が設けられている。この突起１６は、台座１５側のローラ６端から台座１５までの最長寸法ｘに対し、ローラ６の付勢方向に有限長ｙ突出するものである。
【００２４】
本実施例では、突起１６を設けることにより台座１５の内周側に、スプリング８の伸縮方向に対して外側に傾斜する内側傾斜面１６ａが形成されている。本実施例の内側傾斜面１６ａは、外側傾斜面１５ａ同様、スプリング８の線径より大きな円弧状の曲面によって形成されている。
つまり、台座１５の外周側および内周側は、外側傾斜面１５ａおよび突起１６の形成に伴う内側傾斜面１６ａによって、スプリング８の反ローラ６側を内外周から挟み込むように設けられている。
【００２５】
〔実施例の作動〕
次に、上記実施例の作動を説明する。
エンジン始動時、図示しないスタータスイッチがＯＮされ、図示しないモータが駆動されると、その回転出力が図示しない減速機構を介して出力軸を回転駆動する。出力軸がモータによって回転駆動されると、アウタ４は出力軸に対してスプライン係合しているため、アウタ４が図１の矢印Ａ方向に回転駆動される。すると、ローラ６がカム室５の小径側へ移動し、アウタ４とインナ３がローラ６を介してロックすることとなり、アウタ４に伝えられた回転トルクがインナ３を介してピニオン２に伝えられる。
【００２６】
この時、アウタ４は、ローラ６を介してピニオン２にかかるトルクを受ける。このため、アウタ４の薄肉部である台座１５の外側に応力が集中する。しかし、この応力が集中する台座１５の外側は、スプリング８の線径より大きい曲面の外側傾斜面１５ａが形成されているため、肉厚が厚くされており、応力集中が緩和されている。
【００２７】
エンジンが始動すると、リングギアを介してピニオン２がエンジンの回転トルクを受け、ピニオン２を介してインナ３が図１の矢印Ｂ方向に回転駆動される。すると、インナ３の回転によってローラ６が、カム室５の大径側に移動し、インナ３がアウタ４に対して空転する。このため、インナ３の回転トルクはアウタ４に伝達されず、エンジンによってモータが駆動される不具合が防がれる。
【００２８】
この時、ローラ６がカム室５の大径側に移動し、スプリング８が圧縮されると、外側傾斜面１５ａが、スプリング８の反ローラ６側をインナ３側へ移動させるように作用する。しかし、スプリング８が当接する台座１５の内周側には、ローラ６側に向かって突出する突起１６が設けられているため、スプリング８の反ローラ６側がインナ３側へ移動するよう作用しても、突起１６によってスプリング８の反ローラ６側がインナ３側へ移動するのが阻止され、スプリング８がインナ３に干渉する不具合が防がれる。
【００２９】
一方、台座１５の外周側および内周側に設けられた円弧状の外側傾斜面１５ａおよび内側傾斜面１６ａが、スプリング８の反ローラ６側を内外から挟み込むように形成されることにより、ローラ６がカム室５内で移動してスプリング８が延びた状態では、スプリング８の反ローラ６側が外周側に動き、逆にスプリング８が縮んだ状態では、スプリング８の反ローラ６側が内周側に動くように作用する。つまり、スプリング８の軸線がローラ６の中心を付勢するように、スプリング８の反ローラ６側が台座１５上で移動し、ローラ６の位置に応じて安定かつ均一にスプリング８がローラ６を付勢する。
【００３０】
また、ローラ６の移動に応じてスプリング８のローラ６側の端部が大きく傾斜する不具合が発生せず、カム室５とローラ６との間にスプリング８が噛み込む不具合が防がれる。
【００３１】
さらに、スプリング８の軸線とローラ６の中心とが一致するため、ローラ６の中心が移動する方向と、スプリング８の軸線とのズレ角ψも、従来技術のズレ角ψ１に比較して大きく取れるため、スプリング収容室７の外側におけるアウタ４の肉厚も厚くでき、アウタ４の強度を高くできる。
【００３２】
〔実施例の効果〕
本実施例の一方向クラッチ１は、上記の作用で示したように、応力が集中する台座１５の外側の肉厚が外側傾斜面１５ａによって厚くされて応力集中が緩和されるとともに、スプリング収容室７の外側におけるアウタ４の肉厚も厚くされてアウタ４の強度が高められているため、アウタ４を小型、軽量化できる。
【００３３】
また、外側傾斜面１５ａがスプリング８の反ローラ６側をインナ３側へ移動させるように作用するが、突起１６によってスプリング８の反ローラ６側がインナ３側へ移動するのが阻止され、結果的にスプリング８がインナ３に干渉する不具合が防がれる。
【００３４】
ここで、本実施例が解決した従来技術の不具合を説明する。
スプリング８はローラ６を確実に付勢する必要があるが、従来技術では、図６に示すように、ローラ１０５が図中の二点破線のように端部に移動した場合であっても、スプリング１０６の反ローラ１０５側が移動できないため、スプリング１０６の軸線とローラ１０５の中心とがずれる。つまり、従来では、スプリング１０６の反ローラ１０５側が移動できないため、スプリング１０６が安定してローラ１０５を付勢できない不具合が生じた。
【００３５】
これに対して、本実施例では、円弧状の外側傾斜面１５ａおよび内側傾斜面１６ａが、スプリング８の反ローラ６側を内外から挟み込むように設けられ、スプリング８の反ローラ６側が台座１５上で移動できるように設けられたため、カム室５内でローラ６が移動しても、スプリング８の軸線が常にローラ６の中心に向けられる。この結果、ローラ６がカム室５内で移動しても、スプリング８が安定かつ均一にローラ６を付勢することができる。
【００３６】
〔第２実施例〕
図３は第２実施例を示す一方向クラッチ１の軸方向に垂直な断面図である。
本実施例は、インナ３の外周表面に、ローラ６の配置方向に沿う凹凸２０を多数設けたものである。このように、インナ３の外周表面に凹凸２０を多数設けることにより、ローラ６からアウタ４にかかる荷重を低減できるとともに、台座１５の応力集中が低減できることから、更にアウタ４を小型、軽量化できる。
【００３７】
また、突起１６が設けられてスプリング８がインナ３に干渉する不具合が防がれているため、インナ３の凹凸２０にスプリング８が食い込む不安がなくなる。このため、アウタ４の外周に凹凸２０を多数設けた一方向クラッチ１を安心して用いることができる。
【００３８】
〔第３実施例〕
図４および図５は第３実施例を示すもので、図４は一方向クラッチ１におけるアウタ４の要部断面図、図５は図４のＣ方向から見た図である。
本実施例の突起１６は、台座１５部の内側の一部にカシメ等の簡単な加工技術で形成したものである。
【００３９】
〔変形例〕
上記の実施例では、本発明をスタータの一方向クラッチ１に適用した例を示したが、自動変速機のトルクコンバータにおけるステータとステータ軸との間に用いられる一方向クラッチに適用したり、変速段の切替用に歯車と軸との間に用いられる一方向クラッチに適用するなど、他の一方向クラッチに適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】一方向クラッチの軸方向に垂直な断面図である（第１実施例）。
【図２】一方向クラッチの側面断面図である（第１実施例）。
【図３】一方向クラッチの軸方向に垂直な断面図である（第２実施例）。
【図４】一方向クラッチにおけるアウタの要部断面図である（第３実施例）。
【図５】図４のＣ視図である（第３実施例）。
【図６】一方向クラッチの軸方向に垂直な断面図である（従来技術）。
【符号の説明】
１一方向クラッチ
３インナ
４アウタ
５カム室
６ローラ
７スプリング収容室
８圧縮コイルスプリング
１５台座
１５ａ外側傾斜面
１６突起
１６ａ内側傾斜面（突起によって形成される曲面）
２０凹凸

Claims

回転可能に設けられたインナと、
このインナの外側において前記インナに対して相対回転可能に設けられ、内周にテーパ状のカム室、およびこのカム室に繋がるスプリング収容室を備えたアウタと、
前記カム室と前記インナとで構成される楔状空間に配設されるローラと、
前記スプリング収容室に配置され、前記ローラを前記カム室の小径方向側へ付勢する圧縮コイルスプリングと
を備える一方向クラッチにおいて、
前記アウタは、
前記スプリングの反ローラ側が当接する台座の外周側に、前記スプリングの伸縮方向に対して内側に傾斜する外側傾斜面が設けられ、
前記台座の内周側に、前記外側傾斜面とともに前記スプリングの反ローラ側を内外周から挟み込む突起が設けられ、
前記外側傾斜面および前記突起に、前記スプリングの反ローラ側を内外周から挟み込む前記スプリングの線径より大きな曲面が形成され、
前記ローラが配置される前記楔状空間と、前記スプリングが配置される前記スプリング収容室との境界部分に、前記ローラが前記スプリング収容室内へ移動するのを阻止する段差を有し、
前記楔状空間に面する前記ローラの摺動面が滑らかな曲面に設けられたことを特徴とする一方向クラッチ。
請求項１の一方向クラッチにおいて、
前記インナの外周面には、前記ローラを係止するための凹凸が形成された
ことを特徴とする一方向クラッチ。
請求項１または請求項２の一方向クラッチにおいて、
前記突起は、前記台座の内周側において一方向クラッチの軸心方向でみて部分的に設けられた
ことを特徴とする一方向クラッチ。
請求項１ないし請求項３のいずれかの一方向クラッチは、
減速機構を有するスタータに用いられた
ことを特徴とする一方向クラッチ。