JPH1163026A - 一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】一方向クラッチにおいて、ころのロック、フリ
ー動作を長期にわたって安定的に行えるようにするこ
と。 【解決手段】径方向内外に配置される内輪部材１と外輪
部材２との間で、動力を伝達する状態と動力伝達を遮断
する状態とに切り換える一方向クラッチＡであって、内
輪部材１と外輪部材２との間の対向空間の円周数カ所
に、周方向一方へ向けて間隔が狭くなるくさび状空間が
設けられており、この各くさび状空間それぞれに配設さ
れるころ４の硬度が、硬化処理により高く設定されてい
る。これにより、ころ４に圧痕が付きにくくなり、ころ
４の挙動を安定に保てるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ころを用いたタイ
プの一方向クラッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の一方向クラッチでは、通常、くさ
び状空間を形成するためのカム面を外輪の内周面に形成
している。この外輪は、ステンレス鋼などにより形成さ
れており、また、ころは、軸受鋼などにより形成されて
いる。そのため、通常は、外輪のカム面の硬度ところの
硬度とがほぼ同等になっていると言える。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の一方向クラッチは、ころがロックしている状態にお
いて、瞬間的な衝撃が加わることによって、ころの外周
面に圧痕（局部的な永久変形）が形成されることがあ
る。

【０００４】このような圧痕が形成されると、ころの真
円度が低下するため、甚だしい場合には、ころの挙動が
不安定になってロック、フリー動作が安定的に行えなく
なってしまい、焼き付き寿命が短くなりやすくなる。し
かも、前記圧痕は、すべてのころに均等に形成されるも
のでないため、ころそれぞれのロック、フリー動作のタ
イミングがずれてしまうなど、動力伝達トルクがロスす
ることも考えられる。このような原因により、仮に、同
期してロックするころの数が少なくなってしまうと、ロ
ック状態のころがくさび状空間における狭い側に必要以
上に食い込むことになって、ころやカム面あるいはカム
面と対向する内輪部材側に対して深い圧痕が形成される
ことにもなりかねない。

【０００５】したがって、本発明は、一方向クラッチに
おいて、ころのロック、フリー動作を長期にわたって安
定的に行えるようにすることを目的としている。

【０００６】

【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、径方向内外に配置される内輪部材と外輪部材
との間で、動力を伝達する状態と動力伝達を遮断する状
態とに切り換えるもので、内輪部材と外輪部材との間の
対向空間の円周数カ所に、周方向一方へ向けて間隔が狭
くなるくさび状空間が設けられており、この各くさび状
空間それぞれに配設されるころの硬度が、硬化処理によ
り高く設定されている。

【０００７】本発明の第２の一方向クラッチは、径方向
内外に配置される内輪部材と外輪部材との間で、動力を
伝達する状態と動力伝達を遮断する状態とに切り換える
もので、複数のころと、ころ収納用のポケットを有する
保持器と、内輪部材の外周面において前記ポケットに対
応する領域に設けられかつ外輪部材との間で周方向一方
へ向けて間隔が狭くなるくさび状空間を形成するカム面
と、ころをくさび状空間の狭い側へ押圧する押圧部材と
を備え、前記ころの硬度が、硬化処理により高く設定さ
れている。

【０００８】本発明の第３の一方向クラッチは、径方向
内外に配置される内輪部材と外輪部材との間で、動力を
伝達する状態と動力伝達を遮断する状態とに切り換える
もので、複数のころと、ころ収納用のポケットを有する
保持器と、外輪部材の内周面において前記ポケットに対
応する領域に設けられかつ内輪部材との間で周方向一方
へ向けて間隔が狭くなるくさび状空間を形成するカム面
と、ころをくさび状空間の狭い側へ押圧する押圧部材と
を備え、前記ころの硬度が、硬化処理により高く設定さ
れている。

【０００９】なお、本発明の一方向クラッチでの動力伝
達の形態としては、内輪部材を駆動として外輪部材を従
動とする場合や、その逆とする場合がある。

【００１０】上述した本発明では、衝撃などが加わった
ときでも、ころに圧痕が形成されにくくなる。そのた
め、ころの挙動を安定に保てるようになり、ころのロッ
ク、フリー動作が安定的に行われるようになる。これに
より、従来のように圧痕の有無によってころそれぞれの
外形がばらつくことを抑制できるようになるから、ころ
全体のロック、フリー動作のタイミングがほぼ一定に保
たれるようになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の詳細を図１ないし図５に
示す実施形態に基づいて説明する。

【００１２】図１ないし図３は本発明の一実施形態にか
かり、図１は、一方向クラッチを示す縦断面図、図２
は、図１の（２）−（２）線断面の矢視図、図３は、保
持器のころ配置部分を示す平面展開図である。

【００１３】図中、Ａは一方向クラッチの全体を示して
おり、１は内輪部材としての軸体、２は外輪部材として
の外輪、３は保持器、４は複数のころ、５は押圧部材と
してのコイルバネ、６はバネ受け部材である。ここで
は、外輪２から軸体１に対して動力を伝達する状態と動
力伝達を遮断する状態とに切り換えるものとする。その
ため、軸体１が従動側、外輪２が駆動側となる。

【００１４】外輪２の内周面は円形に形成されていて、
軸体１の外周面の円周数箇所には軸方向に沿う平坦な切
欠きからなるカム面７が設けられている。つまり、この
カム面７によって外輪２の内周面との間で周方向一方へ
向けて間隔が狭くなるくさび状空間が形成されるように
なっている。このように、カム面７を軸体１の外周面に
形成した構造の場合、ころ４に対して、回転遠心力が作
用しても外輪１の内周面に押し付けられる力が働くだけ
で済むから、すべてのころ４のロック、フリー動作が安
定的に行われるようになるなど、特に遠心力が大となる
高速回転域での使用に適している。

【００１５】保持器３は、その円周数箇所にころ４を１
つずつ収納するポケット８と、コイルバネ５を１つずつ
収納する凹部９とが設けられている。ポケット８は、径
方向内外に貫通するように形成されており、凹部９は、
駆動部材となる軸体１側つまり保持器３の内径側でポケ
ット８および軸方向一側方へ向けて開放するように形成
されている。

【００１６】コイルバネ５は、保持器３の凹部９内に収
容されており、それによって軸体１側に片寄って配置さ
れているとともに、その一端縁がバネ受け部材６を介し
てころ３の軸方向中央位置でかつころ４のＰＣＤよりも
軸体１側に片寄った位置に当接されている。この当接形
態により、コイルバネ５の弾発付勢力をころ４に対して
その自転動作を補助する形態でバランスよく付与できる
ようになる。

【００１７】バネ受け部材６は、コイルバネ５ところ４
との間に介在されており、そのコイルバネ５側の端面が
平坦面に、また、ころ４側の端面がころ４の外周面に沿
う湾曲面にそれぞれ形成されている。このバネ受け部材
６の存在により、コイルバネ５の組み込み状態に関係な
く、全てのころ４に付与するコイルバネ５の弾発付勢力
をほぼ一定にできるようになる。しかも、このバネ受け
部材６は、その少なくともころ４との当接部位につい
て、摩擦係数の低い合成樹脂材や自己潤滑性を有する材
料で形成される。

【００１８】次に、上述した一方向クラッチＡの動作を
説明する。外輪２と軸体１の相対回転速度の変化によ
り、ころ４がくさび状空間の狭い側へ転動させられてロ
ック状態、あるいはころ４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。これにより、外輪２と
軸体１が一体化して同期回転する状態になったり、ある
いは外輪２と軸体１との間での動力伝達が遮断される状
態になったりする。

【００１９】ところで、上述した一方向クラッチＡにお
いて、この実施形態では、ころ４の硬度を従来一般的な
ものよりも高く設定している。具体的に、ころ４を軸受
鋼（例えばＪＩＳ規格ＳＵＪ２）で形成し、その硬化処
理を施すことにより、ころ４の硬度がＨＲＣ硬さで６０
〜６４（通常は５８〜６２）に設定されている。そし
て、硬化処理の後に当該硬化処理に伴う歪みを除去する
ために、軸体１の外周面に研磨処理を施し、表面を所要
粗さに管理している。

【００２０】ちなみに、カム面７を有する軸体１は、例
えばＪＩＳ規格Ｓ５５Ｃで形成され、その硬度がＨＲＣ
硬さで例えば５８〜６２に設定されている。つまり、こ
のカム面７の硬度は、従来から一般的に設定されている
硬度そのままとされている。

【００２１】このように、ころ４の硬度を可及的に高く
設定していれば、使用時において瞬間的な衝撃が加わっ
たときでも、ころ４に対して圧痕が形成されにくくな
り、そのため、衝撃が加わったころ４の挙動も安定に保
たれることになる。また、従来のように圧痕の有無によ
ってころ４それぞれの外形がばらつくことを抑制できる
ようになるから、ころ４全体のロック、フリー動作のタ
イミングをほぼ一定に保つことができる。これらの結
果、クラッチ機能の長期安定化を実現できるようにな
る。

【００２２】なお、本発明は上記実施形態のみに限定さ
れるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。

【００２３】（１） 上記実施形態では、カム面７を軸
体１の外周面に形成したタイプの一方向クラッチＡを例
に挙げているが、例えば図４に示すように、カム面７を
外輪２の内周面に形成したタイプの一方向クラッチＡに
も本発明を適用できる。この実施形態において上記実施
形態と異なる構成は、カム面７を外輪２の内周面の円周
数箇所に形成していることであり、その他の構成は基本
的に同じである。この場合も、ころ４の硬度を従来一般
的なものよりも高く設定している。そのため、この実施
形態でも、上記実施形態とほぼ同様の作用、効果が得ら
れる。

【００２４】（２） 上記実施形態の一方向クラッチ
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５に示して説明す
る。

【００２５】この場合、オルタネータのプーリ２０とロ
ータ軸２１との間に例えば図１に示す一方向クラッチ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。また、一方向クラッ
チＡは、外輪２２の軸方向両側に延長筒部が設けられて
おり、この延長筒部とロータ軸２１との間に転がり軸受
２２，２２が介装されている。さらに、一方向クラッチ
Ａの軸体１が円筒部材１ａとされ、ロータ軸２１の外周
に外嵌されている。

【００２６】この実施形態では、プーリ２０とロータ軸
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
軸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。一般的なオルタネータでは、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、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、上
述したように一方向クラッチＡを内蔵させた場合だと、
プーリ２０の回転数が低下するとき、ロータ軸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。

【００２７】ところで、オルタネータの使用環境では、
急激な加減速が頻繁に繰り返されることによってベルト
２３を介してプーリ２０に瞬間的な衝撃が加わることが
あるが、そのような状況での使用においても、本発明の
一方向クラッチＡであれば、クラッチ機能の長期安定化
が可能であるから、結局、オルタネータによる発電作用
を効率良い状態に長期継続させることができるようにな
るなど、信頼性の向上に貢献できるようになる。

【００２８】

【発明の効果】請求項１〜４の発明では、ころがロック
した状態において瞬間的な衝撃が加わったときでも、こ
ろに圧痕が形成されにくくなるように工夫しているの
で、ころの挙動を長期にわたって安定に保つことができ
て、ころのロック、フリー動作を長期にわたって安定的
に行わせることができる。これにより、従来のように圧
痕の有無によってころそれぞれの外形がばらつくことを
抑制できるようになるから、ころ全体のロック、フリー
動作のタイミングをほぼ一定に保つことができる。これ
らの結果、クラッチ機能の長期安定化を実現できて、信
頼性の向上に貢献できるようになる。

【００２９】特に、請求項２の発明では、くさび状空間
を形成するカム面を内輪部材の外周面に形成している構
造であるから、ころに対して回転遠心力が働いて、ころ
が外輪の内周面に押し付けられても、ころ位置が変わら
ずに済む。このため、前述の効果との相乗作用により、
クラッチ機能のさらなる長期安定化が可能となる。

【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を示す縦
断面図

【図２】図１の（２）−（２）線断面の矢視図

【図３】同実施形態の保持器のころ配置部分を示す平面
展開図

【図４】本発明の他の実施形態で、図１に対応する図

【図５】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 軸体 ２ 外輪 ３ 保持器 ４ ころ ５ コイルバネ ６ バネ受け部材 ７ カム面 ８ 保持器のポケット ９ 保持器の凹部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 径方向内外に配置される内輪部材と外輪
   部材との間で、動力を伝達する状態と動力伝達を遮断す
   る状態とに切り換える一方向クラッチであって、 内輪部材と外輪部材との間の対向空間の円周数カ所に、
   周方向一方へ向けて間隔が狭くなるくさび状空間が設け
   られており、 この各くさび状空間それぞれに配設されるころの硬度
   が、硬化処理により高く設定されている、ことを特徴と
   する一方向クラッチ。
2. 【請求項２】 径方向内外に配置される内輪部材と外輪
   部材との間で、動力を伝達する状態と動力伝達を遮断す
   る状態とに切り換える一方向クラッチであって、 複数のころと、ころ収納用のポケットを有する保持器
   と、内輪部材の外周面において前記ポケットに対応する
   領域に設けられかつ外輪部材との間で周方向一方へ向け
   て間隔が狭くなるくさび状空間を形成するカム面と、こ
   ろをくさび状空間の狭い側へ押圧する押圧部材とを備
   え、 前記ころの硬度が、硬化処理により高く設定されてい
   る、ことを特徴とする一方向クラッチ。
3. 【請求項３】 径方向内外に配置される内輪部材と外輪
   部材との間で、動力を伝達する状態と動力伝達を遮断す
   る状態とに切り換える一方向クラッチであって、 複数のころと、ころ収納用のポケットを有する保持器
   と、外輪部材の内周面において前記ポケットに対応する
   領域に設けられかつ内輪部材との間で周方向一方へ向け
   て間隔が狭くなるくさび状空間を形成するカム面と、こ
   ろをくさび状空間の狭い側へ押圧する押圧部材とを備
   え、 前記ころの硬度が、硬化処理により高く設定されてい
   る、ことを特徴とする一方向クラッチ。