(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
急激な加減速が頻繁に繰り返されるオルタネータのプーリとロータ軸との間に介装され、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オルタネータ用一方向クラッチであって、
前記内輪部材または前記外輪部材のいずれか一方の円周数ヵ所に、いずれか他方の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を形成するカム面が形成され、
前記くさび状空間に配設されるころが、前記内輪部材と前記外輪部材の相対回転速度の変化によって空間の狭い側あるいは広い側に転動させられて前記動力伝達状態と遮断状態とが切り換えられ、
前記カム面の硬度が、前記ころの硬度よりも高く設定されている、ことを特徴とするオルタネータ用一方向クラッチ。
【請求項２】
急激な加減速が頻繁に繰り返されるオルタネータのプーリとロータ軸との間に介装され、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オルタネータ用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の断面円形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、
前記くさび状空間に配設されるころが、前記内輪部材と前記外輪部材の相対回転速度の変化によって空間の狭い側あるいは広い側に転動させられて前記動力伝達状態と遮断状態とが切り換えられ、
前記カム面の硬度が、前記ころの硬度よりも高く設定されている、ことを特徴とするオルタネータ用一方向クラッチ。
【請求項３】
急激な加減速が頻繁に繰り返されるオルタネータのプーリとロータ軸との間に介装され、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オルタネータ用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の断面円形外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、
前記くさび状空間に配設されるころが、前記内輪部材と前記外輪部材の相対回転速度の変化によって空間の狭い側あるいは広い側に転動させられて前記動力伝達状態と遮断状態とが切り換えられ、
前記カム面の硬度が、前記ころの硬度よりも高く設定されている、ことを特徴とするオルタネータ用一方向クラッチ。
【請求項４】
請求項２に記載のオルタネータ用一方向クラッチであって、
前記カム面が断面平坦形状となっている、ことを特徴とするオルタネータ用一方向クラッチ。
【請求項５】
請求項１ないし４に記載のオルタネータ用一方向クラッチであって、
前記ころの硬度がＨＲＣ硬さで６０〜６４に設定され、カム面の硬度がＨＲＣ硬さで６５以上に設定されている、ことを特徴とするオルタネータ用一方向クラッチ。
【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オルタネータ用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、高周波焼入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では、例えば高速回転で使用される場合など、ころのロック、フリー動作が繰り返されるとき、ころの滑りが発生することがあり、そのため、使用経過に伴い、徐々にカム面やころの摩耗が徐々に進行することになる。
【０００４】
また、このようにカム面の摩耗が進展すると、カム面で形成するくさび状空間のくさび角が徐々に変化することになるため、例えばころのロック、フリー動作が不安定になってしまうなど、クラッチ機能の低下につながる。
【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のオルタネータ用一方向クラッチは、急激な加減速が頻繁に繰り返されるオルタネータのプーリとロータ軸との間に介装され、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オルタネータ用一方向クラッチであって、前記内輪部材または前記外輪部材のいずれか一方の円周数ヵ所に、いずれか他方の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を形成するカム面が形成され、前記くさび状空間に配設されるころが、前記内輪部材と前記外輪部材の相対回転速度の変化によって空間の狭い側あるいは広い側に転動させられて前記動力伝達状態と遮断状態とが切り換えられ、前記カム面の硬度が、前記ころの硬度よりも高く設定されている。
【０００７】
本発明の第２のオルタネータ用一方向クラッチは、急激な加減速が頻繁に繰り返されるオルタネータのプーリとロータ軸との間に介装され、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オルタネータ用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の断面円形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、前記くさび状空間に配設されるころが、前記内輪部材と前記外輪部材の相対回転速度の変化によって空間の狭い側あるいは広い側に転動させられて前記動力伝達状態と遮断状態とが切り換えられ、前記カム面の硬度が、前記ころの硬度よりも高く設定されている。
【０００８】
本発明の第３のオルタネータ用一方向クラッチは、急激な加減速が頻繁に繰り返されるオルタネータのプーリとロータ軸との間に介装され、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オルタネータ用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の断面円形外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、前記くさび状空間に配設されるころが、前記内輪部材と前記外輪部材の相対回転速度の変化によって空間の狭い側あるいは広い側に転動させられて前記動力伝達状態と遮断状態とが切り換えられ、前記カム面の硬度が、前記ころの硬度よりも高く設定されている。
【０００９】
本発明の第４のオルタネータ用一方向クラッチは、請求項２に記載のオルタネータ用一方向クラッチであって、前記カム面が断面平坦形状となっている。
本発明の第５のオルタネータ用一方向クラッチは、請求項１ないし４に記載のオルタネータ用一方向クラッチであって、前記ころの硬度がＨＲＣ硬さで６０〜６４に設定され、カム面の硬度がＨＲＣ硬さで６５以上に設定されている。
【００１０】
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。
【００１１】
上述した本発明では、カム面の経時的な摩耗が抑制されることになる。このようにカム面の摩耗を抑制できるようになれば、使用経過に関係なく、くさび状空間のくさび角をほぼ一定に保つことができる。また、仮に、ころの摩耗が進展しても、くさび状空間の狭い側へ食い込む作用は不変であるから、結局、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。
【００１２】
【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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、カム面７の硬度を、ころ４の硬度よりも高く設定している。例えば、カム面７を有する軸体１を高周波焼入鋼（例えばＳＡＥ１０６５）で、ころ４を軸受鋼（例えばＪＩＳ規格ＳＵＪ２）で形成し、カム面７を含む軸体１の外周面に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に設定され、カム面７の硬度がＨＲＣ硬さで６５以上、例えば６４〜６７に設定されている。ここでは、軸体１の外周面全体に硬化処理を施しているが、カム面１のみに選択的に硬化処理を施すようにしてもよい。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。
【００２１】
このように、カム面７の硬度を、ころ４の硬度よりも高く設定していれば、使用経過に伴いカム面７よりもころ４の方が摩耗しやすくなる。但し、この実施形態では、ころ４の硬度についても、前述したように所要の硬さに設定しているから、それ自身の摩耗も抑制することができる。このように、カム面７の経時的な摩耗を抑制できるから、使用経過に関係なく、くさび状空間のくさび角をほぼ一定に保つことができる。また、仮に、ころ４が経時的に摩耗しても、くさび状空間の狭い側へ食い込む作用は不変である。このことから、結局、ころ４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ようになり、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、カム面７が形成される外輪２の内周面の全体もしくはカム面７のみの硬度をころ４の硬度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なるので、特に、ころ４の滑りが発生しやすいと考えられるが、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、カム面７の摩耗を抑制できて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１〜５の発明では、いろいろな要因によりころの滑りが発生したとしても、カム面の経時的な摩耗を抑制させるように工夫し、カム面で形成するくさび状空間のくさび角を長期にわたってほぼ不変に保つようにしているから、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、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
【図１】
0003655063.tif 000002
【図２】
0003655063.tif 000003
【図３】
0003655063.tif 000004
【図４】
0003655063.tif 000005
【図５】
0003655063.tif 000006