JP5786450B2 - 一方向クラッチ - Google Patents

Description

本発明は、一方向クラッチに関する。

従来の一方向クラッチには、内輪及び外輪と、内輪外周面と外輪内周面との間で周方向に複数形成されたくさび状空間に個別に配置された複数の円筒状のころと、各ころを個別に収容するポケットが周方向に複数形成された保持器と、前記各ポケット内に個別に配置されて前記ころをくさび状空間が狭くなる方向に付勢している複数の弾性部材（コイルバネ）とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

前記弾性部材は、保持器に取り付けられるようになっており、その際、保持器の柱部内面に突設された突起により案内されるようになっている。このように構成された一方向クラッチは、ころが弾性部材に付勢されて内外輪に圧接して噛み合うことにより当該内外輪が一体回転するとともに、その噛み合いが解除されると内外輪が相対回転するようになっている。

特開２００２−３９２２１号公報

前記一方向クラッチを長期間使用すると、グリース等の潤滑剤が経年変化によって劣化するため、ころは内外輪と噛み合った状態で摩耗し易くなる。そして、この摩耗が進行すると、ころは内外輪との間でスリップして突起側へ高速で飛び跳ねるという現象（以下、飛び跳ね現象ともいう）が生じることがある。

このような現象が生じた場合、ころが弾性部材の付勢力に抗して突起の先端に衝突するが、その衝撃力は突起を支持する保持器の柱部で受けることになる。その結果、保持器の一部である柱部が前記衝撃力によって破損するだけでなく、前記衝突が繰り返されることによって、最終的に保持器全体が破損するという問題があった。
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、ころの飛び跳ね現象が生じても、保持器全体が破損するのを抑制することができる一方向クラッチを提供することを目的とする。

前記目的を達成するための本発明の一方向クラッチは、内輪及び外輪と、前記内輪外周面と前記外輪内周面との間で周方向に複数形成されたくさび状空間に個別に配置された複数のころと、軸方向に対向する一対の円環部と、両円環部の間で軸方向に延びかつ周方向等間隔に配列されて当該両円環部を連結する複数の柱部とを有し、隣接する前記柱部間に形成された複数のポケットに前記各ころが個別に収容された保持器と、前記保持器の各ポケットに個別に収容されて当該保持器に取り付けられているとともに、前記ころを前記くさび状空間が狭くなる方向に付勢する複数の弾性部材と、を備え、前記弾性部材の付勢力により前記ころが前記内外輪に圧接して噛み合った状態で前記内外輪を一体回転可能とし、その噛み合いを解除した状態で前記内外輪の相対回転を許容する一方向クラッチであって、前記保持器の前記各柱部には、前記弾性部材を前記保持器に取り付ける際に案内する突起が、前記ポケット内に突出して形成されており、前記突起は、前記ころが前記噛み合いを解除する方向に飛び跳ねたときに衝突する突起本体部と、その衝突時の衝撃力により破損する脆弱部とを有しており、前記脆弱部が、前記突起本体部に対して径方向の一方側又は軸方向の一方側に偏っていることを特徴とする。

本発明によれば、保持器の柱部からポケット内に突出する突起は、ころが飛び跳ねて突起本体部に衝突したときの衝撃力により破損する脆弱部を有しているため、ころの飛び跳ね現象が生じたときに、突起のみが破損することによって、前記衝撃力が突起を介して柱部に伝わるのを抑制することができる。その結果、前記衝突が繰り返されても、保持器全体が破損するのを抑制することができる。

前記一方向クラッチは、前記脆弱部が、前記突起本体部に対して径方向の一方側又は軸方向の一方側に偏っているので、ころが飛び跳ねて突起に衝突したときに、突起本体部が径方向又は軸方向に折れ曲がるように脆弱部が破損するため、前記衝突時の衝撃力を径方向又は径方向へ逃がすことができる。これにより、前記衝撃力が柱部に伝わるのを効果的に抑制することができる。

本発明の一方向クラッチによれば、ころの飛び跳ね現象が生じたときに、突起のみが破損することによって、ころが突起に衝突したときの衝撃力が保持器の柱部に伝わるのを抑制することができる。その結果、前記衝突が繰り返されても、保持器全体が破損するのを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る一方向クラッチを備えた動力伝達装置を示す断面図である。 前記一方向クラッチを示す断面図である。 前記一方向クラッチの保持器を示す平面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 保持器の他の実施形態を示す要部拡大断面図である。 保持器の他の実施形態を示す要部拡大平面図である。

以下、本発明の一方向クラッチの実施形態について添付図面を参照しながら詳述する。
図１は、本発明の一実施形態に係る一方向クラッチを備えた動力伝達装置を示す断面図である。この動力伝達装置は、自動車などの車両に設けられるオルタネータ用のクラッチ内蔵型プーリ装置（以下、プーリ装置という）である。このプーリ装置は、オルタネータの回転軸（図示省略）に固定される環状のスリーブ２１と、このスリーブ２１の径方向外側に当該スリーブ２１と同軸心状に配置された環状のプーリ２２とを備えている。プーリ２２の外周面にはベルト溝２２ａが形成されており、このベルト溝２２ａに無端状の駆動ベルト２３が架けられている。この駆動ベルト２３は、前記プーリ２２と、エンジンのクランクシャフトに固定した駆動プーリ（図示せず）との間に架け回されている。

スリーブ２１とプーリ２２との間には、一方向クラッチ１０、及び一対の転がり軸受２０が設けられている。一対の転がり軸受２０は、例えば深溝玉軸受からなり、一方向クラッチ１０の軸方向両側に近接して配置されている。この転がり軸受２０は、スリーブ２１とプーリ２２とを相対回転可能に支持するとともに、プーリ２２に作用するラジアル荷重を支持する。

図２は、一方向クラッチ１０を示す断面図である。図１及び図２において、一方向クラッチ１０は、内輪１及び外輪２と、この内輪１の外周面１ａと外輪２の内周面２ａとの間にそれぞれ転動可能に配置された複数のころ３とを備えている。前記内輪１は、スリーブ２１に外嵌して固定されており、このスリーブ２１と一体回転するようになっている。前記外輪２は、内輪１と同軸心状に配置されているともにプーリ２２の内周側に固定されており、このプーリ２２と一体回転するようになっている。前記ころ３は、円柱形状であり、本実施形態では周方向に８つ配置されている。

一方向クラッチ１０は、各ころ３を周方向等間隔に保持する保持器４と、各ころ３を一方向に弾性的に付勢する複数の弾性部材５とをさらに備えている。前記保持器４は、ガラス繊維等の強化材が混合された合成樹脂材料からなり、軸方向に対向する一対の円環部４ａと、両円環部４ａの間で軸方向に延びかつ周方向等間隔に配列されて当該両円環部４ａを連結する複数の柱部４ｂとを有している。両円環部４ａと隣接する柱部４ｂとの間には複数のポケット４ｃが形成されており、各ポケット４ｃに各ころ３が個別に収容されている。前記弾性部材５は、圧縮コイルバネからなり、保持器４の各ポケット４ｃに個別に収容されて前記柱部４ｂに取り付けられている。

図２において、外輪２の内周面２ａは円筒面、内輪１の外周面１ａはころ３と同数（８つ）のカム面とされており、この外輪２の円筒面と内輪１のカム面との間には、くさび状空間Ｓが周方向に複数（８つ）形成されている。そして、ころ３は各くさび状空間Ｓに個別に配置されており、弾性部材５がころ３をくさび状空間Ｓが狭くなる方向に付勢している。ころ３の外周面は、外輪２の円筒面及び内輪１のカム面に接触する接触面３ａとなっており、この接触面３ａは幅方向（軸方向）に真っ直ぐに形成されている。また、この一方向クラッチ１０は、潤滑剤として、内外輪１，２間にグリースが設けられた環境にある。

このように構成された一方向クラッチ１０では、内輪１と外輪２とが一方向（図２の時計回り方向）に相対回転しようとする場合には、弾性部材５の付勢力により、ころ３はくさび状空間Ｓが狭くなる方向へ僅かに移動して、ころ３の接触面３ａが内輪１の外周面１ａ及び外輪２の内周面２ａに圧接し、ころ３が内外輪１，２の間に噛み合った状態となる。このようにころ３が噛み合うことで、内外輪１，２が前記一方向に一体回転可能となる。

一方、内輪１と外輪２とが他方向（図２の反時計回り方向）に相対回転しようとする場合には、弾性部材５の付勢力に抗して、ころ３がくさび状空間Ｓが広くなる方向へ僅かに移動することにより、ころ３と内外輪１，２との噛み合いが解除される。このようにころ３の噛み合いが解除されることで、内外輪１，２の前記他方向への相対回転が許容される。

図３は一方向クラッチ１０の保持器４を示す平面図であり、図４は図３のＡ−Ａ線断面図である。図３及び図４において、保持器４の各柱部４ｂには、弾性部材５を保持器４の柱部４ｂに取り付ける際に案内する突起４ｄが、柱部４ｂの側面４ｂ１の軸方向中央部に固定されている。この突起４ｄは、ポケット４ｃ内に突出して形成されており、その先部側に形成された突起本体部４ｄ１と、基部側に形成された脆弱部４ｄ２とを有している。突起本体部４ｄ１は、図３の平面視及び図４の側面視において、先端に向かうにしたがって徐々に細くなるように形成されている。この突起本体部４ｄ１には、その先端側から弾性部材５が遊嵌されている。

突起本体部４ｄ１の先端面４ｄ３には、ころ３が後述するように飛び跳ねたときに衝突する衝突面とされている。前記脆弱部４ｄ２は、その衝突時の衝撃力により破損する程度に脆弱に形成されている。具体的には、脆弱部４ｄ２は、図４に示すように、その径方向（図４の上下方向）の厚みが突起本体部４ｄ１よりも薄くなるように形成されている。

また、脆弱部４ｄ２は、突起本体部４ｄ１に対して径方向内側（図４の下側）に偏った位置に形成されているとともに、柱部４ｂの側面４ｂ１に向かうにしたがって徐々に径方向の厚みが薄くなるように形成されている。これにより、脆弱部４ｄ２は、ころ３が突起本体部４ｄ１に衝突したときに、その衝撃力によって突起本体部４ｄ１が径方向外側（図４の上側）に折れ曲がるように破損する。

以上のように構成された一方向クラッチ１０にあっては、当該一方向クラッチ１０を長期間使用すると、内外輪１，２間のグリースが経年変化によって劣化するため、ころ３は、内輪１の外周面１ａ及び外輪２の内周面２ａとの噛み合った状態で摩耗し易くなる。そして、この摩耗が進行すると、ころ３は、内外輪１，２との間でスリップして、図４の矢印Ｂで示すように、当該内外輪１，２との噛み合いを解除する方向へ高速で飛び跳ねる現象が生じることがある。

この場合、ころ３が弾性部材５の付勢力に抗して突起本体部４ｄ１の先端面４ｄ３に衝突し、その衝撃力が突起本体部４ｄ１から脆弱部４ｄ２を介して柱部４ｂへ伝わろうとする。しかし、本実施形態の一方向クラッチ１０では、前記衝撃力が突起本体部４ｄ１から脆弱部４ｄ２に伝わったときに、その衝撃力によって脆弱部４ｄ２が破損する。これにより、突起本体部４ｄ１が図４の二点鎖線で示すように径方向外側に折れ曲がるため、前記衝撃力が柱部４ｂに伝わるのを抑制することができる。その結果、ころ３が飛び跳ねて突起４ｄへの衝突が繰り返されても、その飛び跳ね現象が発生しているポケット４ｃ内の突起４ｄのみが破損するだけで、円環部４ａや柱部４ｂを含む保持器４全体が破損するのを抑制することができる。保持器４全体が破損すると一方向クラッチ１０の機能が急激に失われてしまうが、本発明の構成を用いれば、破損するのは保持器４の一部である突起４ｄのみで保持器４全体まで破損が及ばないため、突起４ｄが破損せずに残っているポケット４ｃに収容されたころ３により一方向クラッチ１０としての機能を維持することができる。つまり、急激に一方向クラッチ１０の機能が失われることがなく、一方向クラッチ１０の信頼性を向上させることができる。

また、ころ３が飛び跳ねて突起本体部４ｄ１に衝突したときに、突起本体部４ｄ１が径方向外側に折れ曲がるように脆弱部４ｄ２が破損するため、前記衝突時の衝撃力を径方向外側へ逃がすことができる。これにより、前記衝撃力が柱部４ｂに伝わるのを効果的に抑制することができる。

図５は、保持器の他の実施形態を示す要部拡大断面図である。この保持器４は、突起４ｄの脆弱部４ｄ２が、突起本体部４ｄ１に対して径方向外側（図５の上側）に偏った位置に形成されている。本実施形態の場合、ころ３が図５の矢印Ｂで示す方向に飛び跳ねて突起本体部４ｄ１に衝突したときに、その突起本体部４ｄ１が図５の二点鎖線で示すように径方向内側（図５の下側）に折れ曲がるように脆弱部４ｄ２が破損するため、前記衝突時の衝撃力を径方向内側へ逃がすことができる。これにより、前記衝撃力が柱部４ｂに伝わるのを効果的に抑制することができる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく適宜変更して実施可能である。例えば、保持器４の突起４ｄの形状としては、図６の（ａ）又は（ｂ）に示すものであってもよい。図６（ａ）の突起４ｄは、脆弱部４ｄ２が軸方向一方側（図６（ａ）の上側）に偏った位置に形成されている。この場合、ころ３が飛び跳ねたときの衝撃力により、突起４ｄが図６（ａ）の二点鎖線で示すように軸方向他方側（図６（ａ）の下側）へ折れ曲がるように脆弱部４ｄ２が破損する。図６（ｂ）の突起４ｄは、脆弱部４ｄ２が軸方向他方側（図６（ｂ）の下側）に偏った位置に形成されている。この場合、ころ３が飛び跳ねたときの衝撃力により、突起４ｄが図６（ｂ）の二点鎖線で示すように軸方向一方側（図６（ｂ）の上側）へ折れ曲がるように脆弱部４ｄ２が破損する。これにより、図６（ａ）及び（ｂ）のいずれの場合も、前記衝撃力を軸方向一方側又は軸方向他方側へ逃がすことができるため、前記衝撃力が柱部４ｂに伝わるのを効果的に抑制することができる。

また、突起４ｄの突起本体部４ｄ１及び脆弱部４ｄ２の各形状は、上記実施形態の形状に限らず、適宜変更することができる。
さらに、本実施形態の一方向クラッチは、内輪１の外周面１ａにカム面が形成されているが、外輪２の内周面２ａにカム面が形成されているものであってもよい。

１：内輪、１ａ：外周面、２：外輪、２ａ：内周面、３：ころ、４：保持器、４ａ：円環部、４ｂ：柱部、４ｃ：ポケット、４ｄ：突起、４ｄ１：突起本体部、４ｄ２：脆弱部、５：弾性部材、１０：一方向クラッチ、Ｓ：くさび状空間

Claims (1)

1. 内輪及び外輪と、
   前記内輪外周面と前記外輪内周面との間で周方向に複数形成されたくさび状空間に個別に配置された複数のころと、
   軸方向に対向する一対の円環部と、両円環部の間で軸方向に延びかつ周方向等間隔に配列されて当該両円環部を連結する複数の柱部とを有し、隣接する前記柱部間に形成された複数のポケットに前記各ころが個別に収容された保持器と、
   前記保持器の各ポケットに個別に収容されて当該保持器に取り付けられているとともに、前記ころを前記くさび状空間が狭くなる方向に付勢する複数の弾性部材と、を備え、
   前記弾性部材の付勢力により前記ころが前記内外輪に圧接して噛み合った状態で前記内外輪を一体回転可能とし、その噛み合いを解除した状態で前記内外輪の相対回転を許容する一方向クラッチであって、
   前記保持器の前記各柱部には、前記弾性部材を前記保持器に取り付ける際に案内する突起が、前記ポケット内に突出して形成されており、
   前記突起は、前記ころが前記噛み合いを解除する方向に飛び跳ねたときに衝突する突起本体部と、その衝突時の衝撃力により破損する脆弱部とを有しており、
   前記脆弱部が、前記突起本体部に対して径方向の一方側又は軸方向の一方側に偏っていることを特徴とする一方向クラッチ。

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