JP4254225B2

JP4254225B2 - スタータ用一方向クラッチ装置

Info

Publication number: JP4254225B2
Application number: JP2002365348A
Authority: JP
Inventors: 雅彦山崎; 功哲傳寶; 裕俊宮島; 雄次郎戸田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2022-12-17
Also published as: JP2004197802A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車用のスタータのオーバーランニングクラッチに用いられるスタータ用一方向クラッチ装置に関し、具体的にはアイドリングストッパ機能付きの自動車において、エンジンの停止時にカーエアコン等の補機を、駆動し、かつスタータの役割を有する補機用モータに使用されるスタータ用一方向クラッチ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車には、エンジンを駆動源とする、カーエアコン等の各種補機が装備されている。これら補機は、一方向クラッチを介してエンジンに接続しており、その稼動／停止が制御される。この一方向クラッチは、駆動クラッチ部と軸受部とを具備しており、それぞれグリースで潤滑されるのが一般的である。
【０００３】
一方向クラッチ用グリースとして種々のものが知られており、例えばエーテル油を基油としたグリース（例えば、特許文献１参照）、圧力粘度係数が１２ＧＰａ^-1以上（２５℃時）のエステル系あるいは合成油系の基油にウレア系の増ちょう剤を配合したグリース（例えば、特許文献２参照）、ウレア化合物製の増ちょう剤と、４０℃における動粘度が６０ｃｓｔ以下の基油とからなるグリース（例えば、特許文献３参照）、シリコーン油を基油とするグリース（例えば、特許文献４参照）等が知られている。また、軸受部にエーテル油を基油とした混和ちょう度２８０〜３００のグリースを封入し、クラッチ部にエステル系油を基油とした混和ちょう度２５０〜２８０のグリースを封入した一方向クラッチも知られている（例えば、特許文献５参照）。
【特許文献１】
特開平１１−８２６８８号公報
【特許文献２】
特開２０００−２３４６３８号公報
【特許文献３】
特開２０００−２５３６２０号公報
【特許文献４】
特許第３０３３３０６号公報
【特許文献５】
特開２００２−１３０４３３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記に挙げた各グリースは、オルタネータ用一方向クラッチには良好な特性を示すものの、スタータ用一方向クラッチに使用されるグリースとしては十分とは言えない。スタータ用一方向クラッチは滑り特性が重視され、かつ摩耗を防止し、更にスタート時の係合性等が要求される。そのため、スタータ用一方向クラッチに使用されるグリースには一般にオーバーラン状態での性能として滑り時に低摩擦磨耗性が要求されるが、このような要求を十分に満たすグリースは未だ無く、上記に挙げるようなオルタネータ用一方向クラッチにおいて実績のあるグリースを使用しているのが実情である。
【０００５】
そのため、上記特許文献１に記載のエーテル油を基油としたグリースでは、滑り潤滑には適さず、スタータ用クラッチが早期のうちに機能を無くす危険性がある。また、上記特許文献２に記載の圧力粘度係数を高めたグリースでは、クラッチロック時の性能には有効であるものの、オーダーラン状態での性能は十分ではない。また、上記特許文献３に記載の低粘度の基油を用いたグリースでは、耐フレッチング性及び耐熱性の向上は見られるものの、滑り時の潤滑性能に願がある。また、上記特許文献４に記載のシリコーン油を基油とするグリースでは、シリコーン油は他の潤滑油に比べて一般に油膜強度が低く、寿命の点で問題がある。また、上記特許文献５に記載の一方向クラッチのように、クラッチ部と軸受部とに異なるグリースを封入する場合、両グリースが混合するとグリースの軟化もしくは硬化が起こり、別々のグリースを用いた所期の目的が達せられなくなることに加え、中央にクラッチ部を配し、その両端を軸受部で支持する装置構成ではクラッチ部に封入された硬いグリースが押し出されると、軸受部のグリースまで押し出され、結果として漏出量が多くなる。
【０００６】
上記したように、スタータ用一方向クラッチに求められる滑り時の低摩擦特性、−４０℃の低温から１６０℃の高温にわたる潤滑性能の維持、クラッチ部及びサポート軸受の両方に対する良好な潤滑性等を十分に満足するグリースが得られていない状況にある。そこで、本発明は、これらの要求に十分に応え得るグリースを封入したスタータ用一方向クラッチ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、回転軸の端部に固定する内径側部材と、この内径側部材の周囲にこの内径側部材と同心に配置された筒状の外径側部材と、これら内径側部材の外周面と外径側部材の内周面との間に設けられ、この外径側部材が上記内径側部材に対し所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、これら外径側部材と内径側部材との間での回転力の伝達を自在とする一方向クラッチと、この一方向クラッチに隣接する位置で上記内径側部材の外周面と上記外径側部材の内周面との間等に設けられ、この外径側部材に加わるラジアル荷重を支承しつつこれら内径側部材と外径側部材との相対回転を自在とする、転がり軸受であるサポート軸受とを備え、かつ、前記一方向クラッチ及びサポート軸受が、４０℃における動粘度が２０〜６０ｍｍ²／ｓで流動点が−４５℃以下のエステル油を基油とし、増ちょう剤として下記一般式（１）で表されるジウレア化合物をグリース全量の１０〜２０重量％、添加剤としてジフェニルアミン誘導体、フェノチアジン誘導体及びナフチルアミンから選ばれるアミン系酸化防止剤をグリース全量の１〜１０重量％、モリブデンジチオフォスフェート、モリブデンジチオカルバメート及びモリブデンのアミン錯体から選ばれる極圧剤をグリース全量の１〜１０重量％、バリウムスルホネート、亜鉛スルホネート、カルシウムスルホネート及びナフテン酸亜鉛から選ばれる防錆剤をグリース全量の１〜１０重量％含有し、かつ混和ちょう度が２５０〜３４０であるグリースにより潤滑されていることを特徴とするスタータ用一方向クラッチ装置を提供する。
Ｒ ₁ −ＮＨＣＯ−Ｒ ₃ −ＮＨＣＯ−Ｒ ₂ ・・・（１）
（式中、Ｒ ₁ 、Ｒ ₂ は炭素数６〜１８の炭化水素基であり、同一でも異なっていてもよく、Ｒ ₃ は炭素数６〜１５の芳香族炭化水素基である。）
【０００８】
また、クラッチの形式がローラクラッチであることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明に係るスタータ用一方向クラッチ装置の実施形態を示す断面図である。
【００１０】
図示されるように、クラッチ用保持器１６の内周面に設けた複数の凸部２５、２５と一方向クラッチ用内輪１１の外周面に設けた複数の凹部１２とを係合させることにより、クラッチ用保持器１６を一方向クラッチ用内輪１１と共に回転自在としている。また、エンジン(図示せず)の回転軸に外嵌固定自在なスリーブ８を備え、その軸方向中間部に設けた大径部２６の一端寄り部分（図１の左寄り端部分）の外周面に、大径部２６の一端部外周面を直径方向外方に突出させることにより段差面２７を形成している。一方向クラッチ１０は、複数本のローラ１５をクラッチ用保持器１６で保持して構成され、クラッチ用保持器１６の一端部（図１の左端部）内周面には、凸部２８が直径方向内方に突出する状態で全周にわたり、あるいは円周方向の少なくとも１個所に形成されている。そして、凸部２８の先端側（内径側）部分を、段差面２７と大径部２６の中間部に外嵌固定した一方向クラッチ用内輪１１の一端面（図１の左端面）との間に配置している。
【００１１】
これにより、クラッチ用保持器１６の軸方向の変位を規制して、このクラッチ用保持器１６の軸方向両端面が、このクラッチ用保持器１６と相対回転する一方向クラッチ用外輪３０の軸方向両端部に設けた１対の鍔部２９、２９の内側面と接触するのを防止している。即ち、クラッチ用保持器１６が軸方向に変位する傾向となった場合、このクラッチ用保持器１６の軸方向端面と何れか一方の鍔部２９の内側面とが接触するよりも先に、凸部２８の側面と段差面２７または一方向クラッチ用内輪１１の一端面とが当接するように各部の寸法を規制している。
【００１２】
プーリ７の両端部内周面とスリーブ８の両端部外周面との間で一方向クラッチ１０を軸方向両側から挟む位置には、それぞれが転がり軸受の一種の深溝型玉軸受である１対のサポート軸受９、９が配置されている。各サポート軸受９は、軸受用外輪１８と軸受用内輪１９との間に複数の転動体２２である玉を転動自在に保持して構成されている。また、サポート軸受９、９を構成する軸受用内輪１９、１９の軸方向片面は、それぞれ大径部２６の軸方向両端面（段差面）に当接している。また、サポート軸受９、９の軸受用外輪１８、１８の両端部内周面と軸受用内輪１９、１９の両端部外周面との間にはシールリング３１、３１が設けられており、後述されるグリースを封止する。グリースの封入量は、軸受内部空間の空間容積（一対のシールリング３１，３１で形成される空間容積から、内外輪１８，１９、転動体２２及び保持器の容積を除いた容積）の３０容積％程度が適当である。
【００１３】
また、１対のサポート軸受９、９の間に設けた一方向クラッチ１０のクラッチ内部空間３３にも、サポート軸受と同一のグリースが封入される。グリースの封入量は、クラッチ内部空間３３の空間容積（鍔部２９，２９で形成される空間容積からころ１５及びクラッチ用保持器１６の容積を引いた容積）の７０容積％程度が適当である。
【００１４】
上記グリースは、４０℃における動粘度が２０〜６０ｍｍ²／ｓで、流動点が−４５℃以下のエステル油を基油とする。基油動粘度が２０ｍｍ²／ｓ未満ではグリースが耐熱性に劣り、６０ｍｍ²／ｓを超える場合には滑り時の発熱が大きくなる。また、自動車は−４０℃付近での使用（エンジン始動）にも耐えなければならないため、基油の流動点は−４５℃以下である必要がある。
【００１５】
また、エステル油は他の潤滑油に比べて極性が大きく、滑り摩擦時の耐衝撃性に優れるという特性を有する。エステル油の種類には制限がないが、ジエステル油、ポリオールエステル油、芳香族エステル油等を好適に使用できる。具体的には、ジエスエル油として、ジオクチルアジペート（ＤＯＡ）、ジイソブチルアジペート（ＤＩＢＡ）、ジブチルアジペート（ＤＢＡ）、ジオクチルアゼレート（ＤＯＺ）、ジブチルセバケート（ＤＢＳ）、ジオクチルセバケート（ＤＯＳ）等を挙げることができる。ポリオールエステル油として、Ｃ₄〜Ｃ₁₈のアルキル鎖が誘導されたペンタエリスリトールエステル油、同ジペンタエリスリトールエステル油、同トリペンタエリスリトール油、ネオペンチル型ジオールエステル油、トリメチロールプロパンエステル油等を挙げることができる。芳香族エステル油として、ポリオールエステル油、あるいはトリオクチルトリメリテート（ＴＯＴＭ）、トリデシルトリメリテート、テトラオクチルピロメリテート等を挙げることができる。また、これらは単独でも、適宜組み合わせて使用してもよい。
【００１６】
増ちょう剤は、耐熱性に優れる下記一般式（１）で表されるジウレア化合物を用いる。
Ｒ₁−ＮＨＣＯ−Ｒ₃−ＮＨＣＯ−Ｒ₂ ・・・（１）
【００１７】
式中、Ｒ₁、Ｒ₂は炭素数６〜１８の炭化水素基であり、同一でも異なっていてもよく、Ｒ₃は炭素数６〜１５の芳香族炭化水素基であるが、Ｒ₁、Ｒ₂がシクロヘキシル基であるジウレア化合物、もしくはシクロヘキシル基と脂肪族基の混合であるジウレア化合物が好適である。Ｒ₁、Ｒ₂に芳香族基を導入したジウレア化合物は、加熱により硬化する傾向があり、高温での滑り部の潤滑には適さないことがある。
【００１８】
また、増ちょう剤の配合量は、グリース全量の１０〜２０重量％とする。
【００１９】
上記グリースの混和ちょう度は、２５０〜３４０の範囲とする。混和ちょう度が２５０未満では、主にクラッチ部において滑り時に必要な部位へのグリースが行き渡らない。また、クラッチのロック、アンロックはバネ力も使用するが、このバネの動きを悪くするという問題も起こる。一方、混和ちょう度が３４０を超えると、走行時の振動等でグリースが流出しやすくなる等の問題が生じる。
【００２０】
また、上記グリースは、高温使用時の基油の酸化劣化を抑えて長寿命とするために、ジフェニルアミン誘導体、フェノチアジン誘導体及びナフチルアミンから選ばれるアミン系酸化防止剤をグリース全量の１〜１０質量％含有する。含有量が１質量％未満では効果が少なく、１０質量％を超えても効果が飽和する。
【００２１】
更に、上記グリースは、滑り時の摩擦摩耗をより低減するために、有機モリブデン化合物はモリブデンジチオフォスフェート、モリブデンジチオカルバメート及びモリブデンのアミン錯体から選ばれる極圧剤をグリース全量の１〜１０質量％含有する。含有量が１質量％未満では効果が少なく、１０質量％を超えても効果が飽和する。
【００２２】
一方向クラッチはエンジンルーム内に配置され、雨水等との接触が起こりやすいことから、バリウムスホネート、亜鉛スルホネート、カルシウムスルホネート、ナフテン酸亜鉛から選ばれる防錆剤をグリース全量の１〜１０質量％含有する。含有量が１質量％未満では効果が少なく、１０質量％を超えても効果が飽和する。
更に上記グリースには、その性能を一層高めるため、必要に応じて、従来からグリースに用いられている公知の一般的な添加剤を含有させることができる。
【００２３】
グリースは上記の各成分を含有するが、その製造方法には制限がなく、従来のウレア系グリースと同様にして調製することができるが、一般的には基油中でジウレア化合物の原料（アミン類とジイソシアネート）を反応させて得られる。尚、そのときの加熱温度や攪拌・混合時間等の製造条件は使用する基油やジウレア化合物の原料、添加剤等により適宜設定される。また、添加剤を添加後、十分に攪拌して均一に分散させる必要があるが、その際加熱することも有効である。
【００２４】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００２５】
（実施例１〜３、比較例１〜１１）
表１及び表２に示す配合にて試験グリースを調製した。先ず、第１の容器に半量の基油と増ちょう剤のアミン成分とを入れ、加熱しながら攪拌し、第２の容器に基油の半量と４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート（東京化成（株）製）とを入れ、加熱しながら攪拌し、第１の容器に２の容器の内容物を加えて両容器の内容物同士を反応させた。次いで、反応生成物に添加剤を添加し、３段ロールミルで仕上げて試験グリースとした。
【００２６】
そして、得られた試験グリースを用いて下記に示す（１）低温トルク試験、（２）軸受耐久試験及び（３）高速往復動試験を行った。結果を表１及び表２に併記する。
（１）低温トルク試験
ＪＩＳＫ２２２０５．１４に準拠して行い、−３０℃における起動トルクを測定した。
（２）軸受耐久試験
試験軸受として日本精工（株）製呼び番号「６２０４ＶＶ」に１ｇの試験グリースを封入し、予圧荷重２０ｋｇｆ、１６０℃、６０００ｒｐｍで５００時間をめどに連続回転した。５００時間回転しても異常なく回転している場合が合格である。
（３）高速往復動試験
ＳＵＪ２（ＨＲＣ６０〜６４）製の平板に約０．０５ｍｍの膜厚で試験グリースを塗布し、１４０℃で２時間加熱した後室温に戻し、荷重９．８ｋｇｆにて直径１０ｍｍのＳＵＪ２製のボールを試験グリースの塗膜に押し付け、周波数１０Ｈｚ、振幅２ｍｍで往復運動を３０分間行った後、ボール表面の摩耗痕径を測定した。
【００２７】
【表１】

【００２８】
【表２】

【００２９】
尚、表中のオクチルアミンは東京化成（株）製試薬グレード品、オクタデシルアミンは東京化成（株）製試薬グレード品、シクロヘキシルアミンは東京化成（株）製試薬グレード品、ｐ−トルイジンは東京化成（株）製試薬グレード品、フェノチアジンは東京化成（株）製試薬グレード品、ジオクチルジフェニルアミンは東京化成（株）製試薬グレード品、バリウムスルホネートはＫＩＮＧ社製「ナッスルＢＳＮ」、ベンゾトリアゾールは東京化成（株）製試薬グレード品、ＭｏＤＴＰは旭電化（株）製「サクラルーブ３００」、ＭｏＤＴＣは旭電化（株）製「サクラルーブ１６５」を用いた。
【００３０】
上記試験結果から、本発明に従う各実施例の試験グリースは、低温トルクも小さく、耐久性にも優れ、なおかつ摩耗も少なくなっており、スタータ用一方向クラッチ装置に好適であることがわかる。
【００３１】
これに対し、基油動粘度が２０（ｍｍ²／ｓ、４０℃）未満である比較例１の試験グリースは耐久性に劣り、摩耗も大きくなっている。また、基油動粘度が６０（ｍｍ²／ｓ、４０℃）を超え、流動点も−４５℃を超える比較例２の試験グリースは低温トルクが大きくなって、いる。また、基油がエーテル油である比較例３の試験グリースは低温トルクが特に大きい。また、基油がポリα−オレフィン油（ＰＡＯ）である比較例４の試験グリースは耐久性に劣り、摩耗も若干大きくなっている。また、基油がシリコーン油である比較例６の試験グリースは耐久性に劣っている。また、混和ちょう度が２５０未満である比較例７の試験グリースは摩耗が大きくなっている。
【００３３】
以上、本発明に関して説明したが、本発明を実施する場合、図示のようなローラクラッチに限らず、スプラグクラッチ、カムクラッチ等、他の型式の一方向クラッチに適用することも可能である。また、図示の例では、一方向クラッチ１０の両側に１対のサポート軸受９、９を設ける場合について示したが、サポート軸受９を一方向クラッチ１０の片側に１個のみ設けることも可能である。更に、外径側部材として、プーリに代えて歯車を使用することも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、滑り時の低摩擦特性、−４０℃の低温から１６０℃の高温にわたる潤滑性能の維持、クラッチ部及びサポート軸受の両方に対する良好な潤滑性等を兼ね備えるスタータ用一方向クラッチ装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスタータ用一方向クラッチ装置の一実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
７プーリ
８スリーブ
９サポート軸受
１０一方向クラッチ
１１一方向クラッチ用内輪
１５ローラ
１６クラッチ用保持器
１８軸受用外輪
１９軸受用内輪
２２転動体（玉）
３０一方向クラッチ用外輪
３１シールリング

Claims

回転軸の端部に固定する内径側部材と、この内径側部材の周囲にこの内径側部材と同心に配置された筒状の外径側部材と、これら内径側部材の外周面と外径側部材の内周面との間に設けられ、この外径側部材が上記内径側部材に対し所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、これら外径側部材と内径側部材との間での回転力の伝達を自在とする一方向クラッチと、この一方向クラッチに隣接する位置で上記内径側部材の外周面と上記外径側部材の内周面との間等に設けられ、この外径側部材に加わるラジアル荷重を支承しつつこれら内径側部材と外径側部材との相対回転を自在とする、転がり軸受であるサポート軸受とを備え、かつ、
前記一方向クラッチ及びサポート軸受が、４０℃における動粘度が２０〜６０ｍｍ²／ｓで流動点が−４５℃以下のエステル油を基油とし、増ちょう剤として下記一般式（１）で表されるジウレア化合物をグリース全量の１０〜２０重量％、添加剤としてジフェニルアミン誘導体、フェノチアジン誘導体及びナフチルアミンから選ばれるアミン系酸化防止剤をグリース全量の１〜１０重量％、モリブデンジチオフォスフェート、モリブデンジチオカルバメート及びモリブデンのアミン錯体から選ばれる極圧剤をグリース全量の１〜１０重量％、バリウムスルホネート、亜鉛スルホネート、カルシウムスルホネート及びナフテン酸亜鉛から選ばれる防錆剤をグリース全量の１〜１０重量％含有し、かつ混和ちょう度が２５０〜３４０であるグリースにより潤滑されていることを特徴とするスタータ用一方向クラッチ装置。
Ｒ ₁ −ＮＨＣＯ−Ｒ ₃ −ＮＨＣＯ−Ｒ ₂ ・・・（１）
（式中、Ｒ ₁ 、Ｒ ₂ は炭素数６〜１８の炭化水素基であり、同一でも異なっていてもよく、Ｒ ₃ は炭素数６〜１５の芳香族炭化水素基である。）
クラッチの形式がローラクラッチであることを特徴とする請求項１記載のスタータ用一方向クラッチ装置。