JP3795221B2

JP3795221B2 - 一方向クラッチ

Info

Publication number: JP3795221B2
Application number: JP06960798A
Authority: JP
Inventors: 英樹藤原
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2018-03-19
Also published as: JPH11270594A

Description

【０００１】
【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、種々な機能装置の送り機構の他、自動車などのエンジンのクランクプーリや、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などに内蔵される。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。このコイルバネは、バネ線材を円筒形に巻回した一般的なものが用いられており、ころの軸方向中間領域に当接されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、コイルバネところとの接触形態は、コイルバネの伸縮方向一端側の座巻き部をころ周面にその長さ方向（軸方向）の２カ所で接触させるようになっている。このコイルバネとしては、通常、市販の円筒形のものを用いており、このようなコイルバネは、通常、螺旋状で各巻き部が伸縮方向に対して直交せずに傾斜している。そのために、ころの長さ方向（軸方向）での２カ所に作用するコイルバネの弾発付勢力が、不均等になることがあり、ころにスキュー力を与えてしまうことがある。ちなみに、ころがスキュー力を受けると、ころの姿勢が傾くなどロック、フリー動作が不安定になりやすい。
【０００５】
この他、コイルバネをころに対して直接的に接触させているため、ころにおいてコイルバネの接触部分が、経時的に損傷しやすいことが指摘される。
【０００６】
したがって、本発明は、一方向クラッチにおいて、ころの姿勢を安定に保ち、クラッチ動作の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】
請求項１の発明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を切り換える一方向クラッチであって、前記内外２つの環体の径方向対向空間に配設されかつ前記径方向対向空間の円周数カ所に設けられるくさび状空間に対応する円周数カ所に径方向内外に貫通するポケットを有する保持器と、保持器のポケットそれぞれに周方向転動可能に収納される複数のころと、保持器の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各ころをロック側へ弾発付勢する複数のコイルバネと、前記各ころと各コイルバネとの間にそれぞれ介装されかつコイルバネの弾発付勢力をころの軸方向にほぼ均等に分散して付与させる複数の押さえ部材とを含み、前記押さえ部材は、ころの有効軌道領域とほぼ同寸法でころと当接する帯板部と、帯板部の背面側に一体形成されかつ前記コイルバネの内周に嵌入する脚部とを有するものであり、前記保持器のポケットの周方向一側の内壁面に、前記コイルバネの伸縮方向に沿って突出するガイド突起が設けられ、このガイド突起に対し、前記押さえ部材の脚部がスライド案内される状態でかつころ側へのスライド量が規制された状態で係合されており、前記コイルバネが、前記ガイド突起および脚部を囲む状態で外装され、当該コイルバネの伸縮方向両端が、前記帯板部の背面と保持器においてガイド突起が形成された内壁面とに当接されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明の一方向クラッチは、上記請求項１において、前記押さえ部材の帯板部のころ当接面が、ころの外周面に沿った凹曲面に形成されている。
【００１２】
以上、本発明では、要するに、コイルバネをころに対して直接当接させるのではなく、押さえ部材を介して間接的に当接させるようにしている。そして、押さえ部材についても、コイルバネの弾発付勢力をころに対するスキュー力とさせないようなものとしている。
【００１３】
特に、押さえ部材には脚部があるから、ころがフリー状態側に転動してコイルバネを圧縮させるときに、押さえ部材の脚部が保持器ポケットの内壁面に当接することで、コイルバネの圧縮量が規制されることになる。これにより、コイルバネの各巻き部それぞれが衝突するのを回避することが可能になる。
【００１４】
また、押さえ部材のスライドがガイド突起によりガイドされるので、押さえ部材の動きを安定化できるようになる。
【００１５】
また、押さえ部材およびガイド突起によってコイルバネの上下左右方向での位置ずれを阻止できるようになる。これにより、コイルバネの座屈を阻止できるようになる。
【００１６】
また、請求項２の発明では、押さえ部材ところとの接触面積が一層大きいものとなり、接触圧を可及的に低減できるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図１ないし図１０に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１８】
図１ないし図５は本発明の一実施形態にかかり、図１は、一方向クラッチの上半分を断面にした側面図、図２は、図１の（２）−（２）線断面の矢視図、図３は、保持器のポケット部分の平面展開図、図４は、保持器とコイルバネなどを示す分解斜視図、図５は、スライダ単体の斜視図である。
【００１９】
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、内輪１、外輪２、保持器３、ころ４、コイルバネ５を備えている。動作としては、内輪１と外輪２との回転速度差に応じて、ころ４が転動して内・外輪１，２を同期回転させて動力を伝達する状態や、相対回転させて動力伝達を遮断する状態に切り替わるようになっている。
【００２０】
以下、上記各構成要素を詳細に説明する。
【００２１】
内輪１は、その内周面の円周数カ所に平坦なキー状の切欠きからなるカム面６が設けられている。この内輪１の一端面の１８０度対向する２カ所には、スリット状の切欠き１ａ，１ａが設けられている。
【００２２】
外輪２は、内外周面ともに円筒形に形成されており、内輪１の外周に所要対向空間を介して同心状に配設される。この外輪２の内周面と内輪１のカム面６とでくさび状空間が形成される。
【００２３】
保持器３は、内輪１のカム面６に対応する位置に径方向内外に貫通するポケット３ａが設けられている。この保持器３のポケット３ａの軸方向一側面において１８０度対向する２カ所には、内輪１の切欠き１ａ，１ａに対して圧入嵌合される突片３ｂ，３ｂが設けられており、切欠き１ａ，１ａに対する突片３ｂ，３ｂの嵌合により、保持器３が内輪１に対して周方向ならびに軸方向に位置決めされている。
【００２４】
ころ４は、保持器３のポケット３ａに１つずつ周方向転動可能に収納された状態で、内輪１のカム面６と外輪２の内周面との間に形成されるくさび状空間に配置されている。
【００２５】
コイルバネ５は、保持器３の各ポケット３ａに１つずつ圧縮状態で収納されており、その伸張復元力でころ４をくさび状空間の狭い側（ロック側）へ弾発付勢する。このコイルバネ５は、側面視ほぼ長方形の角筒形に巻回された角巻きバネからなり、保持器３のポケット３ａ内において伸縮方向がころ４の中心軸線に対して直交しかつ一端側がころ４の軸方向中間領域においてころ４の軸方向長さ寸法の１／２以上、例えば２／３の長さ範囲に対してあてがわれる。
【００２６】
次に、本発明の特徴について説明する。ころ４とコイルバネ５との間に押さえ部材７を介在させることにより、ころ４に対してコイルバネ５を直接接触させずに、コイルバネ５の弾発付勢力を、押さえ部材７を介して間接的にころ４に付与させている。なお、押さえ部材７は、保持器３のポケット３ａ内にころ４の軸線方向と直交する方向に所要量の移動を許容する状態で保持されている。
【００２７】
具体的に、押さえ部材７は、図５に示すように、ころ４の有効軌道領域とほぼ同寸法の帯板部７ａと、帯板部７ａの背面側に一体形成された左右一対の脚部７ｂとからなり、例えば合成樹脂材を成形することにより製作される。
【００２８】
帯板部７ａは、ころ４の有効軌道領域と等しい寸法に長方形状に形成されており、その前面は、ころ４の外周面に沿う形状つまりころ４の曲率と同一曲率あるいはこれより僅かに大きい曲率の凹曲面ｓとされている。これにより、ころ４に対する押さえ部材７の接触面積が可及的に大きくなる。
【００２９】
一対の脚部７ｂは、保持器３のポケット３ａの周方向一端側の内壁面に設けられているガイド突起３ｃに、その両側から挟むような形態で係合される。このガイド突起３ｃに脚部７ｂを係合した状態で、それらを囲むようにコイルバネ５が外装され、これによりコイルバネ５がポケット３ａの内壁面と帯板部７ａの背面との間に圧縮状態で保持されるようになる。この圧縮状態のコイルバネ５の伸張復元力によって押さえ部材７がころ４に向けて弾発付勢されるので、押さえ部材７の帯板部７ａの凹曲面ｓがころ４の外周面に対して押し付けられる。また、この形態により、押さえ部材７およびコイルバネ５の姿勢が上下左右方向に位置決めされるので、振動や衝撃を受けてもころ１に対する押さえ部材７の当接位置がずれることがなくなる。
【００３０】
さらに、保持器３のガイド突起３ｃの先端側の左右側面には、段部３ｄが設けられ、一方、押さえ部材７の脚部７ｂの自由端内面に突起７ｃが設けられ、この段部３ｄに対して突起７ｃが引っ掛かることにより、押さえ部材７の前方移動量が規制されるようになっている。そして、押さえ部材７の後退移動は、押さえ部材７の脚部７ｂの自由端とポケット３ａの内壁面との当接によって、規制されるようになっている。この後退移動を規制することによって、コイルバネ５の圧縮量を規制し、コイルバネ５の各巻き部が互いに衝撃的に密着することを回避させている。
【００３１】
このような押さえ部材７を用いていれば、押さえ部材７における帯板部７ａの凹曲面ｓをころ４に対して軸線方向に幅広くかつ大きい接触面積で当接させることができるので、コイルバネ５の形状に関係なく、コイルバネ５の弾発付勢力を、ころ４の軸方向ほぼ全域に対して均等に分散して付与できるようになる。言い換えれば、ころ４にスキュー力を与えずに済む。
【００３２】
しかも、この実施形態のように、コイルバネ５を角巻きバネとして、押さえ部材７の帯板部７ａの長手方向両端側を押圧するようにしていれば、コイルバネ５の弾発付勢力をころ４の軸方向ほぼ全域に対して分散して付与させやすくなる。
【００３３】
これらのことから、ころ４に対してコイルバネ５の弾発付勢力を常にバランスよく付与できるようになるので、ころ４が適正な姿勢を保ちながらスムーズに転動しやすくなるなど、ころ４のスキューを防止できて、ころ４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。
【００３４】
なお、本発明は上記実施形態にのみ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。
【００３５】
（１）上記実施形態に示した押さえ部材７の脚部７ｂは、図６および図７に示すように、中空の角柱状、あるいは側面視ほぼコ字形状に形成することができる。この場合、保持器３に設けるガイド突起３ｃを単純な角柱形に形成し、押さえ部材７の脚部７ｂを嵌入するよう構成してもよい。
【００３６】
（２）上記実施形態に示した押さえ部材７の脚部７ｂと保持器３のガイド突起３ｃとは、例えば図８および図９に示すように、互いに逆の関係に設けてもよい。つまり、図示例では、押さえ部材７に、１本の中空角柱状の脚部７ｂが形成されており、また、保持器３に、脚部７ｂを左右から挟む２つ一対のガイド突起３ｃが形成されている。これらの係合形態は、上述した実施形態と同様になっている。
【００３７】
（３）上記実施形態では、内輪１側にカム面６を形成した例を挙げているが、外輪２側に設けたものにも本発明を適用できる。このカム面６は、平坦な形状に限らず、湾曲面としてもよい。
【００３８】
（４）上記実施形態では、コイルバネ４を角巻きバネを用いているが、楕円形または円形に巻回した一般的なものを使用することもできる。
【００３９】
（５）上記実施形態での押さえ部材７の帯板部７ａの前面形状は、偏平面に形成しても、また、Ｖ字形に形成してもよい。
【００４０】
（６）上記保持器２および押さえ部材７の材質は特に限定はないが、合成樹脂で成形すると、容易かつ安価に製作できる。特に、滑性に優れた材質の樹脂、あるいは、滑性材を混入した樹脂材で押さえ部材７を成形すると、ころ４の転動を円滑にするとともにころ４の損傷防止に一層有効となる。
【００４１】
（７）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１０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、上述した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の軸方向両側に深溝玉軸受などの転がり軸受２２，２２を配設している。この場合、プーリ２０とロータ２１との回転速度差に応じて、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が、一方向クラッチＡを内蔵していれば、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。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１または２の発明では、ころを適正な姿勢に保ちながらスムーズに転動させることができて、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など、信頼性の向上に貢献できる。また、コイルバネによるころの損傷を防止できるようになるから、ころの耐久性向上に貢献できるようになる。
【００４３】
特に、押さえ部材には脚部があるから、ころがフリー状態側に転動してコイルバネを圧縮させるときに、押さえ部材の脚部が保持器ポケットの内壁面に当接することで、コイルバネの圧縮量が規制されることになる。これにより、コイルバネの各巻き部それぞれが衝突するのを回避することが可能になり、コイルバネの耐久性向上に貢献できるようになる。
【００４４】
また、押さえ部材のスライドがガイド突起によりガイドされるので、押さえ部材の動きを安定化できるようになり、ころに対して一層安定した弾発付勢力を付与できるようになる。
【００４５】
また、押さえ部材およびガイド突起によってコイルバネの上下左右方向での位置ずれを阻止できるようになるから、コイルバネの座屈を阻止できるようになり、万一のころのロック外れを防止できるようになる。
【００４６】
また、請求項２の発明では、押さえ部材ところとの接触面積が一層大きいものとなるから、接触圧を可及的に低減できるようになり、それらの耐久性向上に貢献できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の一方向クラッチの上半分を断面にした側面図
【図２】図１の（２）−（２）線断面の矢視図
【図３】保持器のポケット部分の平面展開図
【図４】保持器とコイルバネなどを示す分解斜視図
【図５】押さえ部材単体の斜視図
【図６】本発明の他の実施形態で、図５対応図
【図７】本発明の他の実施形態で、図５対応図
【図８】本発明の他の実施形態で、図３対応図
【図９】本発明の他の実施形態で、図５対応図
【図１０】図１の一方向クラッチを組み込んだプーリユニットの上半部を示す断面図
【符号の説明】
Ａ一方向クラッチ
１内輪
２外輪
３保持器
３ａ保持器のポケット
３ｃ保持器のガイド突起
４ころ
５コイルバネ
７押さえ部材
７ａ押さえ部材の帯板部
７ｂ押さえ部材の脚部

Claims

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を切り換える一方向クラッチであって、前記内外２つの環体の径方向対向空間に配設されかつ前記径方向対向空間の円周数カ所に設けられるくさび状空間に対応する円周数カ所に径方向内外に貫通するポケットを有する保持器と、保持器のポケットそれぞれに周方向転動可能に収納される複数のころと、保持器の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各ころをロック側へ弾発付勢する複数のコイルバネと、前記各ころと各コイルバネとの間にそれぞれ介装されかつコイルバネの弾発付勢力をころの軸方向にほぼ均等に分散して付与させる複数の押さえ部材とを含み、
前記押さえ部材は、ころの有効軌道領域とほぼ同寸法でころと当接する帯板部と、帯板部の背面側に一体形成されかつ前記コイルバネの内周に嵌入する脚部とを有するものであり、
前記保持器のポケットの周方向一側の内壁面に、前記コイルバネの伸縮方向に沿って突出するガイド突起が設けられ、このガイド突起に対し、前記押さえ部材の脚部がスライド案内される状態でかつころ側へのスライド量が規制された状態で係合されており、
前記コイルバネが、前記ガイド突起および脚部を囲む状態で外装され、当該コイルバネの伸縮方向両端が、前記帯板部の背面と保持器においてガイド突起が形成された内壁面とに当接されている、
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において、前記押さえ部材の帯板部のころ当接面が、ころの外周面に沿った凹曲面に形成されている、ことを特徴とする一方向クラッチ。