JP3740253B2 - 一方向クラッチ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一方向クラッチに関する。この一方向クラッチは、例えば自動車などのエンジンのクランクシャフトからベルトを介して駆動される補機に装備するプーリに内蔵することができる。前述の補機としては、例えば自動車のエアコンディショナ用コンプレッサ、ウォーターポンプ、オルターネータ、冷却ファン、クランクプーリなどが挙げられる。
【0002】
【従来の技術】
従来の一方向クラッチでは、保持器の円周数カ所に平面視矩形のポケットを径方向内外に貫通して設け、このポケット内に、ころと、ころをロック側へ弾発付勢するコイルバネとを収納している。
【0003】
コイルバネは、圧縮状態で収納され、その伸張復元力でもってころを弾発付勢するようになっている。また、コイルバネは、ポケット内において軸方向ほぼ中央に配置されていて、ころの軸方向中間部分に当接されるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の一方向クラッチでは、コイルバネを保持器のポケット内に収納しているだけであるため、コイルバネが平面的に見て例えば「く」の字形に撓んでしまうことがあり、そのようになると、コイルバネの弾発付勢力をころに対して効率よく与えることができなくなる。なお、コイルバネは複数用いられるが、いずれか1つでも、前述したような状態になると、ころによるロック、フリー動作が不安定になりやすくなる。
【0005】
この他、一方向クラッチの使用環境が、振動や衝撃の多い状況だと、この振動や衝撃によってコイルバネところとの相対位置が適正位置からずれることがあり、そのようになると、ころに対して適正な弾発付勢力を与えることができなくなる他、ころの姿勢を斜めにさせてスキューを誘発することにもなりかねない。
【0006】
したがって、本発明は、一方向クラッチにおいて、コイルバネの撓みを防止するとともに、コイルバネを不動とし、動作安定化を図ることを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の一方向クラッチは、同心状に配設される内外2つの環体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、円周数カ所にころが周方向転動可能に収納されるポケットを有する保持器と、ポケットそれぞれに圧縮状態で収納されかつ伸張復元力によりころをロック側へ弾発付勢するコイルバネとを備え、前記保持器のポケット内壁面に、コイルバネの内周を受ける突起が一体形成されている。
【0008】
本発明の第2の一方向クラッチは、複数のころと、円周数カ所にころが1つずつ収納されるポケットを有する保持器と、保持器の外周に配設される外輪と、保持器のポケットに対応する位置にくさび状空間形成用のカム面が設けられる内輪と、ころをくさび状空間の狭い側へ弾発付勢するコイルバネとを備え、前記保持器のポケット内壁面に、コイルバネの内周を受ける突起が一体形成されている。
【0009】
本発明の第3の一方向クラッチは、上記第1または第2の一方向クラッチにおいて、コイルバネが、その伸縮方向をころの中心軸線に対して直交しかつ一端がころの軸方向中間部分に当接するように配置されている。
【0010】
本発明の第4の一方向クラッチは、上記第2の一方向クラッチにおいて、前記カム面が、ほぼ平坦に形成されており、前記コイルバネが、前記カム面に対してほぼ平行に配設されている。
【0011】
以上、第1〜第4の一方向クラッチでは、コイルバネが保持器のポケット内に設けられる突起によってサポートされているから、コイルバネが撓まずに済むようになるとともに、コイルバネが定位置に固定されているから、振動や衝撃を受けてもころに対するコイルバネの相対位置が常に適正に保たれることになる。これにより、ころに対して常にコイルバネの適正な弾発付勢力を付与できるようになって、ころがスキューするのを回避できるなど、ころによるロック、フリー動作の安定化に貢献できるようになる。
【0012】
特に、第2の一方向クラッチでは、回転遠心力が増大する状況においてころの挙動を安定化できるように、内輪にカム面を設けた構造としており、この一方向クラッチに対して本発明を適用することによって高速回転での使用により適したものにできる。
【0013】
また、第3の一方向クラッチでは、ころに対するコイルバネの配置を適正にしているから、ころに対してコイルバネの弾発付勢力をバランスよくかつ効率よく付与できるようになる。
【0014】
さらに、第4の一方向クラッチでは、その内輪にほぼ平坦なカム面を設けて、このカム面に対してコイルバネをほぼ平行に配置しているから、コイルバネの姿勢を安定させるうえで、一層有利となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図1ないし図6に示す実施形態に基づいて説明する。
【0016】
図1ないし図3は本発明の実施形態1にかかり、図1は、一方向クラッチの断面図、図2は、一方向クラッチの側面図、図3は、保持器のころ配置部分の平面展開図、図4は、図3に示す保持器の突起の斜視図である。
【0017】
図中、Aは一方向クラッチの全体を示している。この一方向クラッチAは、複数のころ1と、円周数カ所にころ1が1つずつ収納されるポケット6を有する保持器2と、保持器2の外周に配設される外輪3と、保持器2のポケット6に対応する位置にくさび状空間形成用のカム面7が設けられる内輪4と、各ポケット6に1つずつ圧縮状態で収納されかつ伸張復元力によりころ1をくさび状空間の狭い側(ロック側)へ弾発付勢するコイルバネ5とを備えている。前述のカム面7は、平坦なキー状の切欠きとされており、このカム面7と外輪3の内周面とでくさび状空間が形成される。
【0018】
ころ1は、保持器2のポケット6内において周方向転動可能に周方向一方側に偏って収納されている。コイルバネ5は、保持器2のポケット6内において周方向他方側に偏って収納されており、その伸縮方向がころ1の中心軸線に対して直交しかつ一端がころ1の軸方向中間部分に当接するように配置されている。ここでのコイルバネ5は断面がほぼ長方形に形成されたものを用いている。また、コイルバネ5は、内輪4のカム面7に対してほぼ平行に配設されている。
【0019】
保持器2のポケット6においてコイルバネ5が配置される側の内壁面には、ポケット6内へ突出する突起8が一体形成されており、この突起8に対してコイルバネ5が外嵌装着されている。この突起8の付け根側には周溝9が設けられていて、この周溝9にコイルバネ5の一端側が係止嵌合され、突起8の外周でコイルバネ5の内周を受けることにより、コイルバネ5の撓みを防止するようになっているとともに、コイルバネ5を定位置に固定するようになっている。なお、突起8の外径面には、コイルバネ5の装着を容易とするためのテーパ面10が設けられている。
【0020】
また、保持器2は、内輪4に対して固定されている。つまり、内輪4の軸方向一端面には、軸端へ向けて開放するとともに径方向内外に開放するスリット状の凹部11が、また、保持器2の軸方向一端内周側には、凹部11に軸方向から圧入嵌合される凸部12が、それぞれ設けられており、これら凹部11と凸部12との圧入嵌合により保持器2の周方向ならびに軸方向への動きを封じている。
【0021】
次に、上述した一方向クラッチAの動作を説明する。外輪3の回転速度が内輪4よりも相対的に速くなると、ころ1がくさび状空間の狭い側へ転動させられてロック状態となるので、外輪3と内輪4とが一体化して同期回転し、動力伝達が行われる。しかし、外輪3の回転速度が内輪4よりも相対的に遅くなると、ころ1がくさび状空間の広い側へ転動させられてフリー状態となるので、外輪3と内輪4との間での動力伝達が遮断される。
【0022】
そして、この実施形態の一方向クラッチAでは、コイルバネ5をころ1の軸方向中央位置に当接させることにより、コイルバネ5の弾発付勢力をころ1に対してその自転動作を補助する形態でバランスよくかつ効率よく付与できるようにしている。しかも、このようなコイルバネ5を保持器2の突起8でもってサポートさせているから、コイルバネ5が撓まずに済むようになるとともに、コイルバネ5を定位置に固定させているから、振動や衝撃を受けてもころ1に対するコイルバネ5の相対位置が常に適正に保たれることになる。これにより、ころ1に対して常にコイルバネ5の適正な弾発付勢力を付与できるようになるので、ころ1がスキューするのを回避できるなど、ころ1によるロック、フリー動作の安定化に貢献できるようになる。
【0023】
ところで、上記実施形態では、カム面7を内輪4の外周面に形成した構造としているから、回転遠心力が増大する状況において、ころ1の挙動を安定化できるなど、クラッチ動作が安定化するようになる。つまり、回転遠心力が増大する高速回転域では、ころ1が外輪3の内周面に押し付けられるだけとなり、すべてのころ1がロック状態である場合に一部のころ1がフリー状態になるような現象の発生を確実に回避できるのである。
【0024】
なお、本発明は上記実施例のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【0025】
(1) 上記実施形態では、カム面7を平坦に形成しているが、図5に示すように、湾曲面とすることができる。但し、上記実施形態のように、カム面7を平坦に形成していれば、カム面7ところ1とで形成するくさび角度を、カム面7上でのころ1の位置に関係なくほぼ一定に保つことができるので、すべてのころ1のロックタイミングを同期させる上で有利となる。
【0026】
(2) 上記実施形態では、カム面7を内輪4側に形成した例を挙げているが、外輪3側に設けたものにも本発明を適用できる。
【0027】
(3) また、上記一方向クラッチAは、自動車などのエンジンに装着される各種の補機のプーリに内蔵することができる。具体的に、補機としてオルタネータとする場合について、図6に示して説明する。この場合、オルタネータのプーリ20とロータ21との間に上記実施形態の一方向クラッチAを介装し、さらに一方向クラッチAの軸方向両側に転がり軸受22,22を配設している。この場合、プーリ20とロータ21との回転差に応じて、一方向クラッチAがフリー状態とロック状態とに切り替わり、プーリ20からロータ21へ回転動力を伝達させたり遮断させたりするようになる。なお、オルタネータでは、プーリ20が、エンジンのクランクシャフトによりベルト23を介して回転駆動されるため、従来では、例えばクランクシャフトの回転数が低下すると、オルタネータの発電効率が低下する。しかしながら、上述したように一方向クラッチAを内蔵させれば、プーリ20の回転数が低下するとき、ロータ21を自身の慣性力によって回転数を高域に維持させるように一方向クラッチAを機能させることができるので、発電効率の向上に貢献できるようになる。
【0028】
(4) さらにまた、保持器2の材質は特に限定はないが、合成樹脂で成形すると、容易に製作できかつ安価である。
【0029】
【発明の効果】
請求項1ないし4の発明では、コイルバネを保持器のポケット内に設けられる突起によってサポートさせているから、コイルバネが従来のように撓むのを防止できるようになるとともに、コイルバネを定位置に固定させているから、振動や衝撃を受けてもころに対するコイルバネの相対位置を常に適正に保つことができるようになる。これにより、ころに対して常にコイルバネの適正な弾発付勢力を付与できるようになるので、ころがスキューするのを回避できるなど、ころによるロック、フリー動作の安定化に貢献できるようになる。
【0030】
特に、請求項2の発明では、回転遠心力が増大する状況においてころの挙動を安定化できるように、内輪にカム面を設けた構造としており、この一方向クラッチに対して本発明を適用することによって高速回転での使用により適したものにできる。
【0031】
また、請求項3の発明では、ころに対するコイルバネの配置を適正にしているから、ころに対してコイルバネの弾発付勢力をバランスよくかつ効率よく付与できるようになる。さらに、請求項4の発明では、その内輪にほぼ平坦なカム面を設けて、このカム面に対してコイルバネをほぼ平行に配置しているから、コイルバネの姿勢を安定させるうえで、一層有利となる。したがって、請求項3や4による効果と上記コイルバネの撓み防止による効果との相乗により、ころによる動作安定化を一層高めることができるようになる。
【0032】
このように、本発明によれば、一方向クラッチの動作を安定化して、同心状に配設される内外2つの環体間の動力伝達効率を高めることができるなど、信頼性の向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかる一方向クラッチの断面図
【図2】同実施形態の一方向クラッチの側面図
【図3】同実施形態の保持器のころ配置部分の平面展開図
【図4】図3に示す保持器の突起の斜視図
【図5】本発明の他の実施形態にかかる一方向クラッチで、要部を示す断面図
【図6】本発明の一方向クラッチを用いたプーリユニットを示す上半分の断面図
【符号の説明】
A 一方向クラッチ
1 ころ
2 保持器
3 外輪
4 内輪
5 コイルバネ
6 保持器のポケット
7 内輪のカム面
8 保持器の突起
Claims (4)
- 同心状に配設される内外2つの環体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、
円周数カ所にころが周方向転動可能に収納されるポケットを有する保持器と、ポケットそれぞれに圧縮状態で収納されかつ伸張復元力によりころをロック側へ弾発付勢するコイルバネとを備え、
前記保持器のポケット内壁面に、コイルバネの内周を受ける突起が一体形成されている、ことを特徴とする一方向クラッチ。 - 複数のころと、円周数カ所にころが1つずつ収納されるポケットを有する保持器と、保持器の外周に配設される外輪と、保持器のポケットに対応する位置にくさび状空間形成用のカム面が設けられる内輪と、ころをくさび状空間の狭い側へ弾発付勢するコイルバネとを備え、
前記保持器のポケット内壁面に、コイルバネの内周を受ける突起が一体形成されている、ことを特徴とする一方向クラッチ。 - 請求項1または2に記載の一方向クラッチにおいて、コイルバネが、その伸縮方向をころの中心軸線に対して直交しかつ一端がころの軸方向中間部分に当接するように配置されている、ことを特徴とする一方向クラッチ。
- 請求項2に記載の一方向クラッチにおいて、前記カム面が、ほぼ平坦に形成されており、前記コイルバネが、前記カム面に対してほぼ平行に配設されている、ことを特徴とする一方向クラッチ。
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