JP2009079669A - トルクリミッター付き一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】ローラがトルクリミット用凹部の入口近傍に達する前において、ローラの圧縮力を解放することができるトルクリミッター付き一方向クラッチを提供する。
【解決手段】内・外の両輪体４１、４２の対向周面のうち、一方の周面には他方の周面と協働してくさび状空間を形成するカム面４３が形成される。くさび空間には、ローラ５７と、コイルばね５５とが保持器５０のポケット５１に収納された状態で配設される。カム面４３の周方向一側にはトルクリミット用凹部４６が形成される。内・外の両輪体４１、４２の間に所定値以上のトルクが作用したときに、ローラ５７がトルクリミット用凹部４６内に受け入れられることでトルク伝達を遮断する。カム面４３の周方向一側とトルクリミット用凹部４６との間には、カム面４３を通過するローラ５７の圧縮力を解放しながらローラ５７をトルクリミット用凹部４６に導くローラ誘導面４５が形成されている。
【選択図】図４

Description

この発明は、径方向内外に同心状に配設される内輪体と外輪体と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において、所定値以上のトルクが作用したときにトルク伝達を遮断するトルクリミッター付き一方向クラッチに関する。

一方向クラッチにおいては、例えば、エンジン補機（空調用圧縮機、オルタネータ、ウオーターポンプ、冷却ファン等）に使用されるプーリユニットに組み付けられる場合がある。
例えば、エンジン補機が空調用圧縮機である場合、車載エンジンのクランクシャフトのトルクが伝達される伝動ベルトが掛け渡されるプーリと、空調用圧縮機の回転軸との間に一方向クラッチが配設され、プーリから回転軸へトルクを伝達させたり遮断させることによって車載エンジンの回転変動を吸収するようになっている。
また、従来、プーリから回転軸へ所定値以上のトルクが作用したときにトルク伝達を遮断するトルクリミッター付き一方向クラッチが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に開示されたようなトルクリミッター付き一方向クラッチにおいては、図６に示すように、一方向クラッチの外輪体１４１と内輪体１４２との対向周面のうち、一方の周面、例えば、内輪体１４２の外周面に外輪体１４１の内周面と協働して複数のくさび状空間を周方向に所定間隔を隔てて形成するカム面１４３が形成されている。
また、複数のくさび空間には、これと同数のローラ１５７と、これら各ローラ１５７をくさび状空間に噛み込むロック方向に個別に付勢するコイルばね１５５とが保持器１５０のポケットに収納された状態で配設されている。
また、カム面１４３の周方向一側に隣接してトルクリミット用凹部１４６が形成され、外輪体１４１と内輪体１４２との間に所定値以上のトルクが作用したときに、ローラ１５７がカム面１４３の一側を乗り越えて転動しトルクリミット用凹部１４６内に受け入れられることで外輪体１４１と内輪体１４２とのトルク伝達を遮断するようになっている。
特開２００２−１０６６０８号公報

ところで、図６に示すような従来のトルクリミッター付き一方向クラッチにおいては、外輪体１４１と内輪体１４２との間に所定値以上のトルクが作用したときに、ローラ１５７がカム面１４３の一側を乗り越えて転動する。この際、カム面１４３の一側とトルクリミット用凹部１４６との境界部近傍において、外輪体１４１と内輪体１４２とによるローラ１５７の挟持角度θ’が大きくなる（例えば４０度前後となって大きなる）。
このため、ローラ１５７がトルクリミット用凹部１４６の入口近傍に達する際において、ローラ１５７の圧縮力が解放されない状態のままローラ１５７に滑りが発生すると、ローラ１５７がポッピングによってトルクリミット用凹部１４６内に向けて勢いよく弾き飛ばされることが想定される。そして、ローラ１５７が保持器１５０の柱部１５２等の他部材に衝突し保持器１５０等の他部材を損傷させる恐れがある。

この発明の目的は、前記問題点に鑑み、ローラがトルクリミット用凹部の入口近傍に達する前において、ローラの圧縮力を解放することができるトルクリミッター付き一方向クラッチを提供することである。

前記目的を達成するために、この発明の請求項１に係るトルクリミッター付き一方向クラッチは、径方向内外に同心状に配設される内輪体と外輪体と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ために、前記内輪体と前記外輪体との対向周面のうち、一方の周面には他方の周面と協働して複数のくさび状空間を周方向に所定間隔を隔てて形成するカム面が形成され、
前記複数のくさび空間には、これと同数のローラと、これら各ローラを前記くさび状空間に噛み込むロック方向に個別に付勢するコイルばねとが保持器のポケットに収納された状態で配設され、
前記カム面の周方向一側にはトルクリミット用凹部が形成され、前記内輪体と前記外輪体との間に所定値以上のトルクが作用したときに、前記ローラが前記カム面を乗り越えて転動し前記トルクリミット用凹部内に受け入れられることで前記内輪体と前記外輪体とのトルク伝達を遮断するトルクリミッター付き一方向クラッチであって、
前記カム面の周方向一側と前記トルクリミット用凹部との間には、前記カム面を通過する前記ローラの圧縮力を解放しながら前記ローラを前記トルクリミット用凹部に導くローラ誘導面が形成されていることを特徴とする。

前記構成によると、外輪体と内輪体との間に所定値以上のトルクが作用したときには、先ずローラがカム面の一側を乗り越えて転動し、引き続いて、ローラ誘導面に案内される。ここでローラの圧縮力が解放されてトルクリミット用凹部内に受け入れられる。
前記したように、ローラ誘導面においてローラの圧縮力が解放されるため、ローラ誘導面を通過してトルクリミット用凹部の入口近傍に達したローラに滑りが発生したとしても、ローラがトルクリミット用凹部内に向けて弾き飛ばされることが抑制される。
これによって、ローラが保持器の柱部等の他部材に衝突して損傷させることを良好に防止することができる。

請求項２に係るトルクリミッター付き一方向クラッチは、請求項１に記載のトルクリミッター付き一方向クラッチであって、
ローラ誘導面は、カム面の周方向一側との境界部分からトルクリミット用凹部との境界部分に向けて他方の周面との間の半径方向の距離寸法がしだいに大きくなるように設定されていることを特徴とする。
前記構成によると、ローラ誘導面においてローラの圧縮力を徐々に解放することができ、ローラがトルクリミット用凹部内に向けて弾き飛ばされることを良好に抑制することができる。

次に、この発明を実施するための最良の形態を実施例にしたがって説明する。

（実施例１）
この発明の実施例１を図１〜図５にしたがって説明する。
図１はこの発明の実施例１に係るトルクリミッター付き一方向クラッチを備えたプーリユニットを示す側断面図である。図２はトルクリミッター付き一方向クラッチの横断面図である。図３は保持器のポケットにローラ及びコイルばねが収納された状態を拡大して示す平面図である。図４は保持器のポケットにローラ及びコイルばねが収納された状態を拡大して示す横断面図である。図５はローラがローラ誘導面に誘導案内されてトルクリミット用凹部に受け入れられる直前の状態を示す説明図である。

図１に示すように、この実施例１に係るトルクリミッター付き一方向クラッチ４０を備えたプーリユニット１０は、車載エンジンのエンジン補機の一つである圧縮機１に使用される場合を例示するものであり、圧縮機１のケーシング２の一側から一体に突出された突出筒部３と、この突出筒部３の中心に同心上をなして回転可能に組み付けられた圧縮機１の回転軸４との間に跨って組み付けられると共に、プーリ１１、複列の転がり軸受２０、環状部材３０及びトルクリミッター付き一方向クラッチ４０を備える。

プーリ１１は、突出筒部３の外周に同心上に配設される円筒状に形成され、その一端部内周には環状端板１１ａが一体に形成されている。この環状端板１１ａの内側面には、突出筒部３の外周面との間に転がり軸受２０を組み付けるための第１環状空間と、プーリ１１の内周面との間にトルクリミッター付き一方向クラッチ４０を組み付けるための第２環状空間を構成する筒状体１３が一体状に形成されている。
また、プーリ１１の外周面には伝動ベルト１８が掛け渡される断面波形状のベルト溝１２が形成されている。なお、伝動ベルト１８は、車載エンジンのクランクシャフトのプーリに掛け渡され、クランクシャフトのトルクをプーリ１１に伝達するようになっている。

複列の転がり軸受２０は、外輪２１と、内輪２２と、これら外輪２１と内輪２２の間にそれぞれ保持器２５、２６によって保持された状態で複列をなして転動可能に配設された各複数個の玉２３、２４とを備えている。
そして、複列の転がり軸受２０は、その内輪２２が圧縮機１側の突出筒部３に圧入され、かつ止め輪２７によって抜け止めされる一方、外輪２１がプーリ１１側の筒状体１３の内周面に圧入されて取り付けられている。

図１と図２に示すように、トルクリミッター付き一方向クラッチ４０は、外輪体４１、内輪体４２、複数のローラ５７、コイルばね５５、及び保持器５０を備えている。
そして、トルクリミッター付き一方向クラッチ４０は、その内輪体４２がプーリ１１側の筒状体１３の外周面に圧入され、かつ止め輪２８によって抜け止めされている。
一方、圧縮機１側の回転軸４の端部寄り外周面には、環状部材３０がその中心部に形成されたボス部３１においてトルク伝達可能に嵌挿され、回転軸４の軸端部から一体同心に突出された雄ネジ部にナット５が締め付けられることによって、環状部材３０のボス部３１が固定されている。そして、トルクリミッター付き一方向クラッチ４０の外輪体４１は、環状部材３０の外周部に適宜の連結部材によってトルク伝達可能に連結されている。これによって、プーリ１１側からのトルクが、トルクリミッター付き一方向クラッチ４０と環状部材３０を介して圧縮機１側の回転軸４に伝達されるようになっている。

すなわち、図２〜図４に示すように、トルクリミッター付き一方向クラッチ４０の外輪体４１と、内輪体４２との対向周面の間には複数（図２では６個）のくさび状空間が周方向に所定間隔を隔てて形成され、これら複数のくさび空間には、これと同数のローラ５７と、これら各ローラ５７をロック方向（くさび空間の狭い側）に個別に付勢するコイルばね５５とが保持器５０の各ポケット５１に収納された状態でそれぞれ配設されている。
この実施例１において、外輪体４１と、内輪体４２との対向周面の間に複数（図２では６個）のくさび状空間を周方向に所定間隔を隔てて形成するための平坦面（又は曲面）のカム面４３が内輪体４２の外周面の周方向に所定間隔を隔てて形成される一方、外輪体４１の内周面は円形をなしている。

図２と図４に示すように、内輪体４２の各カム面４３の周方向一側には、凹円弧形状、凹湾曲形状等のトルクリミット用凹部４６が所要の深さをもって形成されている。そして、外輪体４１と内輪体４２との間に所定値以上のトルクが作用したときには、ローラ５７がカム面４３を越えてトルクリミット用凹部４６内に転動されることで、外輪体４１と、内輪体４２との間に対するローラ５７の噛み込みが不能となり、外輪体４１と内輪体４２とのトルク伝達を遮断するようになっている。

保持器５０は合成樹脂材の射出成形によって一体に円筒状に形成され、その周方向には複数のポケット５１と、これたポケット５１を区画する柱部５２とが交互に形成されている。そして、保持器５０は内輪体４２の外周面に嵌合されている。
保持器５０の各柱部５２の一側面（くさび空間の狭い側に対向する面）には、コイルばね４５の基端巻回部が嵌挿される突起５３が突設されている。

コイルばね５５は、ばね線材が楕円形状、矩形形状等に巻回されて形成され、柱部５２の突起５３の根元部をばね座としてコイルばね５５の基端巻回部が突起５３に嵌挿されて支持された状態で先端巻回部がローラ５７の外周面に当接している。そして、コイルばね５５はローラ５７をくさび状空間の狭い側（ロック状態となる側）に弾発付勢している。
なお、保持器５０の内周面と内輪体４２の外周面には、相互に係合してコイルばね５５の反力を受ける係合部（図示しない）がそれぞれ形成されている。

図４と図５に示すように、内輪体４２の各カム面４３の周方向一側とトルクリミット用凹部４６との間には、カム面４３を通過するローラ５７の圧縮力を解放しながらローラ５７をトルクリミット用凹部４６に導く平坦面（又は曲面）のローラ誘導面４５が形成されている。
また、この実施例１において、ローラ誘導面４５は、カム面４３の周方向一側との境界部分と、外輪体４１の内周面との間の半径方向の距離寸法Ｈ１と、トルクリミット用凹部４６の境界部分と外輪体４１の内周面との間の半径方向の距離寸法Ｈ２は、
「Ｈ１＜ Ｈ２」
の関係となるように設定されている。

また、ローラ誘導面４５において、カム面４３の周方向一側との境界部分からトルクリミット用凹部４６との境界部分に向けて外輪体４１の内周面との間の半径方向の距離寸法がしだいに大きくなるように設定されている。
また、図５に示すように、ローラ誘導面４５に沿ってローラ５７が案内される際の外輪体４１と内輪体４２とによるローラ５７の挟持角度α（例えば１０度前後）が小さく、ポッピングの発生が抑制される。

また、この実施例１において、図１に示すように、トルクリミッター付き一方向クラッチ４０の外輪体４１と内輪体４２との間の環状空間内には、ローラ５７の保持器５０の片側に位置して転がり軸受６０を構成する複数の玉６１が保持器６２によって保持された状態で転動可能に配設されている。
そして、ローラ５７がトルクリミット用凹部４６内に配置されたときに、転がり軸受６０によって、外輪体４１と内輪体４２とを同心上に保持するようになっている。

この実施例１に係るトルクリミッター付き一方向クラッチ４０を備えたプーリユニット１０は上述したように構成される。
したがって、車載エンジンの作動時において、クランクシャフトのトルクが伝動ベルト１８によってプーリ１１に伝達されると、プーリ１１と一体に回転する筒状体１３と共に、トルクリミッター付き一方向クラッチ４０の内輪体４２が回転される。この内輪体４２のトルクは、ローラ５７によって外輪体４１に伝達され、外輪体４１と一体に回転する環状部材３０によって圧縮機１の回転軸４にトルク伝達されて回転軸４が回転される。
すなわち、車載エンジンの作動時において、プーリ１１の回転速度が回転軸４の回転速度よりも速いときには、トルクリミッター付き一方向クラッチ４０がロック状態となるので、回転軸４はプーリ１１と一体回転する。
また、プーリ１１の回転速度が回転軸４の回転速度よりも遅くなると、トルクリミッター付き一方向クラッチ４０のローラ５７がロック位置から外れてくさび状空間の広い側へ移動してフリー状態に切替わる。これにより、プーリ１１の回転変動が吸収される。

圧縮機１の回転軸４に焼き付き等が生じて回転軸４がロック状態となった場合、外輪体４１と内輪体４２との間には所定値以上のトルク（負荷トルク）が作用する。
この場合、先ず、ローラ５７がカム面４３の一側を乗り越え転動し、引き続いて、ローラ誘導面４５に案内されてトルクリミット用凹部４６内に受け入れられる。そして、ローラ５７がトルクリミット用凹部４６内に配置されることによって、プーリ１１側から回転軸４へのトルク伝達が遮断される。

ローラ５７がカム面４３の一側を乗り越えてローラ誘導面４５に案内される際、くさび空間の狭い側で圧縮されたローラ５７の圧縮力がローラ誘導面４５において解放されてトルクリミット用凹部４６内に導かれる。
また、ローラ誘導面４５に沿ってローラ５７が案内される際の外輪体４１と内輪体４２とによるローラ５７の挟持角度α（例えば１０度前後）が小さく、ポッピングの発生が抑制される。
このため、ローラ誘導面４５を通過してトルクリミット用凹部４６の入口近傍に達したローラ５７に滑りが発生したとしても、ローラ５７がトルクリミット用凹部４６内に向けて弾き飛ばされることが抑制される。
これによって、ローラ５７が保持器５０の柱部５２等の他部材に衝突して損傷させることを良好に防止することができる。

また、この実施例１においては、ローラ誘導面４５がカム面４３の周方向一側との境界部分からトルクリミット用凹部４６との境界部分に向けて外輪体４１の内周面との間の半径方向の距離寸法がしだいに大きくなるように設定されている。このため、ローラ誘導面４５においてローラ５７の圧縮力を徐々に解放することができ、ローラ５７がトルクリミット用凹部４６内に向けて弾き飛ばされることをより一層良好に抑制することができる。

なお、この発明は前記実施例１に限定するものではない。
例えば、前記実施例１においては、内輪体４２の外周面にカム面４３、ローラ誘導面４５及びトルクリミット用凹部４６を形成し、カム面４３と外輪体４１の内周面とによってくさび状空間を形成したが、外輪体４１の内周面にカム面、ローラ誘導面及びトルクリミット用凹部を形成してもこの発明を実施可能である。
但し、この場合、ローラ５７に対するコイルばね５５の反力を受ける係合部が外輪体の内周面と保持器の外周面との相互に設けられる。

また、前記実施例１においては、エンジン補機の一つである空調用圧縮機に対応するトルクリミッター付き一方向クラッチを備えたプーリユニットである場合を例示したが、オルタネータ、ウオーターポンプ、冷却ファン等のエンジン補機に対応するトルクリミッター付き一方向クラッチを備えたプーリユニット、あるいはプーリユニットに組み付けられるトルクリミッター付き一方向クラッチとして使用可能である。

この発明の実施例１に係るトルクリミッター付き一方向クラッチを備えたプーリユニットを示す側断面図である。 同じくトルクリミッター付き一方向クラッチの横断面図である。 同じく保持器のポケットにローラ及びコイルばねが収納された状態を拡大して示す平面図である。 同じく保持器のポケットにローラ及びコイルばねが収納された状態を拡大して示す横断面図である。 同じくローラがローラ誘導面に誘導案内されてトルクリミット用凹部に受け入れられる直前の状態を示す説明図である。 従来のトルクリミッター付き一方向クラッチのローラがカム面を乗り越えて転動しトルクリミット用凹部内に受け入れられる直前の状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 圧縮機
２ ケーシング
３ 突出筒部
４ 回転軸
１０ プーリユニット
１１ プーリ
２０ 複列の転がり軸受
４０ トルクリミッター付き一方向クラッチ
４１ 外輪体
４２ 内輪体
４３ カム面
４５ ローラ誘導面
４６ トルクリミット用凹部
５０ 保持器
５５ コイルばね
５７ ローラ

Claims (2)

1. 径方向内外に同心状に配設される内輪体と外輪体と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ために、前記内輪体と前記外輪体との対向周面のうち、一方の周面には他方の周面と協働して複数のくさび状空間を周方向に所定間隔を隔てて形成するカム面が形成され、
   前記複数のくさび空間には、これと同数のローラと、これら各ローラを前記くさび状空間に噛み込むロック方向に個別に付勢するコイルばねとが保持器のポケットに収納された状態で配設され、
   前記カム面の周方向一側にはトルクリミット用凹部が形成され、前記内輪体と前記外輪体との間に所定値以上のトルクが作用したときに、前記ローラが前記カム面を乗り越えて転動し前記トルクリミット用凹部内に受け入れられることで前記内輪体と前記外輪体とのトルク伝達を遮断するトルクリミッター付き一方向クラッチであって、
   前記カム面の周方向一側と前記トルクリミット用凹部との間には、前記カム面を通過する前記ローラの圧縮力を解放しながら前記ローラを前記トルクリミット用凹部に導くローラ誘導面が形成されていることを特徴とするトルクリミッター付き一方向クラッチ。
2. 請求項１に記載のトルクリミッター付き一方向クラッチであって、
   ローラ誘導面は、カム面の周方向一側との境界部分からトルクリミット用凹部との境界部分に向けて他方の周面との間の半径方向の距離寸法がしだいに大きくなるように設定されていることを特徴とするトルクリミッター付き一方向クラッチ。

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