(57)【要約】【課題】  ヒール面とローラの転走面間の摩耗に対して対策を施して、焼付きを未然に防止することができる一方向クラッチおよび一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を提供することである。【解決手段】  一方向クラッチ１３において、ヒール面２３の表面粗さをランプ面２２の表面粗さより小さくするか、或いは、ヒール面２３と係合子１７の転走面間の摩擦係数をランプ面２２と転走面間の摩擦係数より小さくしたので、ヒール面２３と係合子１７の転走面の接触による摩耗量や発熱量が軽減され、焼付きを未然に防止することができる。【選択図】  図２
2006009993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側部材と、該内側部材の周囲に該内側部材と同心に配置された筒状の外側部材と、前記内側部材の外周面と前記外側部材の内周面との間に設けられた複数の係合子とを備え、前記内側部材と前記外側部材の一方が他方に対して相対回転する傾向となる場合にのみ、前記内側部材と前記外側部材との間で前記係合子を介して回転力の伝達を自在とする一方向クラッチであって、
前記内側部材の外周面と前記外側部材の内周面の一方は、円周方向に等間隔に複数の凹部が形成されたカム面をなしており、
前記凹部は、その円周方向一端部から深さを漸次増加するランプ面と、その円周方向他端部から前記ランプ面に向かって延びるヒール面とを備え、
前記ヒール面の表面粗さを前記ランプ面の表面粗さより小さくしたことを特徴とする一方向クラッチ。
【請求項２】
内側部材と、該内側部材の周囲に該内側部材と同心に配置された筒状の外側部材と、前記内側部材の外周面と前記外側部材の内周面との間に設けられた複数の係合子とを備え、前記内側部材と前記外側部材の一方が他方に対して相対回転する傾向となる場合にのみ、前記内側部材と前記外側部材との間で前記係合子を介して回転力の伝達を自在とする一方向クラッチであって、
前記内側部材の外周面と前記外側部材の内周面の一方は、円周方向に等間隔に複数の凹部が形成されたカム面をなしており、
前記凹部は、その円周方向一端部から深さを漸次増加するランプ面と、その円周方向他端部から前記ランプ面に向かって延びるヒール面とを備え、
前記ヒール面と前記係合子の転走面間の摩擦係数を前記ランプ面と該転走面間の摩擦係数より小さくしたことを特徴とする一方向クラッチ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の一方向クラッチが組み込まれたことを特徴とする一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一方向クラッチおよび一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に関し、より詳細には、自動車用補機であるスタータ、オルタネータ、クランクプーリ、コンプレッサや、エンジンアイドルストップ時の補機駆動用等として使用する一方向クラッチおよび一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の駆動用エンジンを駆動源とし、自動車に必要な発電を行うオルタネータ等の補機を駆動するためのプーリ装置として、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を使用することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
例えば、オルタネータに組み込まれる一方向クラッチ内蔵型プーリ装置では、クランク軸に固定された駆動プーリから駆動ベルトが掛け渡される従動プーリと、オルタネータの回転軸に固定されるスリーブとが設けられ、従動プーリとスリーブとの間に一方向クラッチ及び一対のサポート軸受が配置されている。
【０００４】
そして、従動プーリの回転角速度がオルタネータの回転軸の回転角速度より速い場合には、一方向クラッチのローラのくさび作用によって、従動プーリとスリーブとが相対回転不能（ロック状態）となり、エンジンの回転力がオルタネータの回転軸に伝達される。一方、従動プーリの回転角速度がオルタネータの回転軸の回転角速度より遅い場合には、従動プーリとスリーブとの相対回転が自在（オーバーラン状態）となる。従って、クランク軸の回転角速度が変動した場合でも、一方向クラッチの作用により、無端ベルトとプーリが擦れ合うことが防止され、鳴きと呼ばれる異音の発生や摩耗による無端ベルトの寿命低下を防止すると共に、オルタネータの発電効率が低下することを防止できる。
【０００５】
具体的に、上記のプーリ装置に組み込まれる一方向クラッチは、図３に示されるように、内周面を全周に亘ってほぼ円筒面１０１とした外輪１００と、外周面に凹部１０３が等間隔に形成された内輪１０２と、凹部１０３と円筒面１０１間に形成された各くさび空間に回動自在に配置された複数のローラ１０４と、ローラ１０４を個々に収容する複数のポケットを有する保持器１０５と、ローラ１０４をくさび空間の幅の狭い方向、即ちロック方向へ弾性的に押圧する弾性体１０６とを備える。
【０００６】
高速で変動荷重が生じる稼動条件においては、過大な動荷重が駆動ベルトからプーリを介して、一方向クラッチのローラ１０４や一対のサポート軸受に掛かる。このため、一方向クラッチでは、ローラ１０４やサポート軸受が摩耗、焼付きに対する安定性を有すること、また、操作性等の点から、ロック状態とオーバーラン状態の二つの状態をスムーズに切り換えられることが要求されている。
【０００７】
一方向クラッチの摩耗に対する対策としては、ローラの動作部位にＤＬＣ膜（ダイヤモンドライクカーボン膜）による表面処理を行うと共に、表面粗さの値を範囲限定すること（例えば、特許文献１参照。）や、ローラの表面に窒化層を設けること（例えば、特許文献２参照。）が知られている。
【特許文献１】特開２００１−１６５２００号公報
【特許文献２】特開２００２−２０６５７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、図３に示されるように、通常の一方向クラッチでは、内輪１０２に形成された凹部１０３のヒール面１０７での曲率径がローラ１０４の径よりも小さい。このため、オーバーラン状態において、ローラ１０４は外輪１００の円筒面１０１と、凹部１０３のランプ面１０８及びヒール面１０７の３箇所で接触していることが多く、その接触形態は、ランプ面１０８及びヒール面１０７の形状やローラ１０４の径等の形状因子や稼動時の偏心状態や変動荷重等に影響を受ける。
【０００９】
これらの接触のうち、ローラ１０４とランプ面１０８及びローラ１０４と円筒面１０１との接触は、ローラ１０４の移動によるクラッチ機能に不可欠である。これに対して、ローラ１０４とヒール面１０７との接触は、その抵抗によってローラ１０４のスムーズな移動に障害を与えやすく、また、ローラ１０４の転走面とヒール面１０７との摺動によって摩耗・発熱が局部的に発生しやすくなる。
【００１０】
特に、ヒール面１０７とローラ１０４の転走面の表面粗さが大きい場合や、ローラ１０４がヒール面１０７の肩部１０７ａに当たっている場合等は、ヒール面１０７とローラ１０４の転走面間における摺動時の面圧が高くなる。このため、ローラ１０４の移動に対する抵抗や摺動による摩耗量や発熱量が大きくなって、焼付き等が発生する可能性がある。また、ヒール面１０７の肩部１０７ａに多少なりとも摩耗が生じた場合には、両者の接触面の粗さ増大や摩耗粉の混入によって、焼付きが発生する可能性がさらに高くなる。
【００１１】
また、特許文献１及び２に記載の一方向クラッチでは摩耗に対する対策が施されているが、ヒール面の表面特性に対して工夫が施されておらず、上記の従来技術と同様の課題が存在する。
【００１２】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヒール面とローラの転走面間の摩耗に対して対策を施して、焼付きを未然に防止することができる一方向クラッチおよび一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  内側部材と、該内側部材の周囲に該内側部材と同心に配置された筒状の外側部材と、前記内側部材の外周面と前記外側部材の内周面との間に設けられた複数の係合子とを備え、前記内側部材と前記外側部材の一方が他方に対して相対回転する傾向となる場合にのみ、前記内側部材と前記外側部材との間で前記係合子を介して回転力の伝達を自在とする一方向クラッチであって、
前記内側部材の外周面と前記外側部材の内周面の一方は、円周方向に等間隔に複数の凹部が形成されたカム面をなしており、
前記凹部は、その円周方向一端部から深さを漸次増加するランプ面と、その円周方向他端部から前記ランプ面に向かって延びるヒール面とを備え、
前記ヒール面の表面粗さを前記ランプ面の表面粗さより小さくしたことを特徴とする一方向クラッチ。
（２）  内側部材と、該内側部材の周囲に該内側部材と同心に配置された筒状の外側部材と、前記内側部材の外周面と前記外側部材の内周面との間に設けられた複数の係合子とを備え、前記内側部材と前記外側部材の一方が他方に対して相対回転する傾向となる場合にのみ、前記内側部材と前記外側部材との間で前記係合子を介して回転力の伝達を自在とする一方向クラッチであって、
前記内側部材の外周面と前記外側部材の内周面の一方は、円周方向に等間隔に複数の凹部が形成されたカム面をなしており、
前記凹部は、その円周方向一端部から深さを漸次増加するランプ面と、その円周方向他端部から前記ランプ面に向かって延びるヒール面とを備え、
前記ヒール面と前記係合子の転走面間の摩擦係数を前記ランプ面と該転走面間の摩擦係数より小さくしたことを特徴とする一方向クラッチ。
（３）  （１）又は（２）に記載の一方向クラッチが組み込まれたことを特徴とする一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一方向クラッチおよび一方向クラッチ内蔵型プーリ装置によれば、ヒール面の表面粗さをランプ面の表面粗さより小さくするか、或いは、ヒール面と係合子の転走面間の摩擦係数をランプ面と転走面間の摩擦係数より小さくしたので、ヒール面と係合子の転走面の接触による摩耗量や発熱量が軽減され、焼付きを未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の各実施形態に係る一方向クラッチおよび一方向クラッチ内蔵型プーリ装置について図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態である一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図であり、図２は図１における一方向クラッチの断面図である。
【００１７】
図１に示すように、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０は、オルタネータ等の補機の回転軸（図示せず）に螺合して固定自在なスリーブ１１と、スリーブ１１の径方向外側にスリーブ１１と同芯に配設され、外周面にベルト溝１２ａが形成されたプーリ１２とを備えている。ベルト溝１２ａには、エンジンのクランク軸に固定された駆動プーリ（図示せず）に懸架された駆動ベルト（図示せず）が掛け渡されている。
【００１８】
また、スリーブ１１の軸方向中間部における外周面とプーリ１２の軸方向中間部における内周面との間には、一方向クラッチ１３が配置されており、スリーブ１１の軸方向両端部における外周面とプーリ１２の軸方向両端部における内周面との間には、一方向クラッチ１３を狭持するように一対のサポート軸受１４が配置されている。サポート軸受１４としては、深溝玉軸受が使用されており、プーリ１２に加わるラジアル荷重を支承しつつ、スリーブ１１とプーリ１２とを相対回転可能に支持する。
【００１９】
図１及び図２に示されるように、一方向クラッチ１３は、スリーブ１１の外周面に圧入固定され、回転軸と共に回転する内側部材である内輪１５と、プーリ１２の内周面に圧入固定されると共に、内輪１５の周囲に内輪１５と同芯に配置された筒状の外側部材である外輪１６と、内輪１５の外周面と外輪１６の内周面との間に回動自在に設けられた複数の係合子であるローラ１７とを備える。また、一方向クラッチ１３は、各ローラ１７を個別に収容する複数のポケットを有する保持器１８と、保持器１８に固定され、各ローラ１７をロック方向に弾性的に押圧する弾性体であるばね１９とを有している。
【００２０】
内輪１５の外周面は、円周方向において等間隔に形成された複数の凹部２０を有するカム面をなしており、ローラ１７は外輪１６の円筒面２１と各凹部２０とから形成されるくさび空間に回動自在に保持されている。凹部２０は、その円周方向一端部から深さを漸次増加する、ローラ１７が転接可能なランプ面２２と、その円周方向他端部からランプ面２２に向かって延びるヒール面２３とを有し、凹部２０の円周方向他端部はヒール肩部２４を構成する。
【００２１】
このように構成された一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０は、プーリ１２の回転角速度が回転軸の回転角速度より速い場合、即ち、外輪１６が内輪１５に対して所定の方向に相対回転する傾向となる場合には、ローラ１７は外輪１６の外周面から受ける力とばね１９のばね力とに基づき、凹部２０が浅くなった側、即ち、くさび空間の幅の狭い側でくさび状に食い込み、外輪１６と内輪１５との間で各ローラ１７が係合する。これにより、プーリ１２とスリーブ１１とが相対回転不能（ロック状態）となり、エンジンの回転力が回転軸に伝達される。一方、プーリ１２の回転角速度が回転軸の回転角速度より遅い場合には、ローラ１７は外輪１６の外周面から受ける力に基づき、ばね１９のばね力に抗して、凹部２０が深くなった側、即ち、くさび空間の幅の広い側に変位し、ローラ１７の係合が解除されて、プーリ１２とスリーブ１１との相対回転が自在（オーバーラン状態）となる。
【００２２】
ここで、本実施形態の一方向クラッチ１３では、ヒール面２３における摩耗、発熱の対策として、ヒール面２３の表面粗さがランプ面２２の表面粗さより小さくなるように設定されている。
【００２３】
ヒール面２３の表面粗さを小さくする方法としては、従来の研削加工によるものの他、ヒール面２３の表面硬化処理が挙げられる。具体的な表面硬化処理としては、近年開発されているダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）薄膜材やTi合金等のセラミック系被膜材のコーティングが挙げられる。特に、摩耗が激しくなりやすい条件や異物混入や衝撃荷重による打痕が起こりやすい条件においては、これらの表面硬化処理の効果が有効に現れる。
【００２４】
また、図２において、ヒール面２３の表面粗さを小さくする範囲をヒール面２３全体として示しているが、設計時に、摺動接触する領域を予測して、ヒール面の限定領域にのみ表面粗さの変更を行うことも可能であり、製造上の効率化に結びつく。なお、この予測においては、一方向クラッチ１３の偏心や各部材の熱膨張を考慮することが好ましい。
【００２５】
さらに、ヒール面２３のみならず、ランプ面２２にも表面硬化処理を行なって、ランプ面２２における摺動摩耗や衝撃荷重による打痕を防止したり、ヒール面２３との相対的な表面粗さの差または比を調整することも可能である。これらのセラミック系被膜材やＤＬＣ薄膜材によるコーティングは、近年改良されている代表的な表面硬化処理であり、セラミック系被膜材としては、TiN、TiCN、TiAlN、TiC、CrNや多層コート被膜であるTiC／TiN、TiC／TiCN／Al2O3、TiC／Al2O3／TiN、TiC／TiCN／TiC／Al2O3等が代表的なものとして挙げられる。これらの表面硬化処理によって、表面の硬度が上がるとともに、摺動特性、耐摩耗性、耐食性、耐酸化性等が向上する。また、上記のコーティングの他に、表面処理としては浸硫窒化等も有効である。また、ヒール面２３に浸炭処理や浸炭窒化処理等の表面熱処理を施すことも、比較的低コストで表面の摩耗が防止できる策として有効である。
【００２６】
従って、本実施形態の一方向クラッチ１３及び一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０では、ヒール面２３の表面粗さがランプ面２２の表面粗さより小さくなるように設定したので、ローラ１７が外輪１６の円筒面２１と内輪１５のランプ面２２とヒール面２３の３ヶ所で接触しても、ローラ１７とヒール面２３の接触による摩耗量や発熱量は軽減され、焼き付き等に対する安全性が高くなる。また、オーバーラン状態からロック状態への移行時には、ランプ面２２とローラ１７の転走面との間で適切な噛み込みを保持した状態で、ヒール面２３での摺動摩擦抵抗が軽減されるので、オーバーラン状態からロック状態へのスムーズな移行や、ヒール面２３での抵抗に起因する有害な振動が防止できるようになり、ロック状態からオーバーラン状態への移行時には、オーバーラン状態位置において衝撃荷重等によって発生する摩耗が軽減される。これによって、一方向クラッチのスムーズな挙動と耐摩耗性が改善され、操作性や安全性の向上につながる。  
【００２７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る一方向クラッチ及びクラッチ内蔵型プーリ装置について説明する。なお、本実施形態は、凹部とローラの転走面間との摩擦係数を特徴としており、基本的な構成は図１及び図２に示したクラッチ内蔵型プーリ装置と同一である。
【００２８】
本実施形態のクラッチ内蔵型プーリ装置では、凹部２０は、ヒール面２３とローラ１７の転走面間の摩擦係数がランプ面２２とローラ１７の転走面間の摩擦係数より小さくなるように設定されている。なお、ヒール面２３とローラ１７の転走面間の摩擦係数を小さくする方法は、ヒール面２３に第１実施形態で挙げられたものと同様な研削工程や表面硬化処理によって施されてもよい。
その他の構成及び作用については、第１実施形態と同様である。
【００２９】
従って、本実施形態によれば、ヒール面２３とローラ１７の転走面間の摩擦係数がランプ面２２とローラ１７の転走面間の摩擦係数より小さくなるようにしたので、ローラ１７が外輪１６の円筒面２１と内輪１５のランプ面２２とヒール面２３の３ヶ所で接触しても、ローラ１７とヒール面２３の接触による摩耗量や発熱量は軽減され、焼き付き等に対する安全性が高くなる。また、オーバーラン状態からロック状態への移行時には、ランプ面とローラの転走面との間で適切な噛み込みを保持した状態で、ヒール面２３での摺動摩擦抵抗が軽減されるので、オーバーラン状態からロック状態へのスムーズな移行や、ヒール面２３での抵抗に起因する有害な振動が防止できるようになり、ロック状態からオーバーラン状態への移行時には、オーバーラン状態位置において衝撃荷重等によって発生する摩耗が軽減される。これによって、一方向クラッチのスムーズな挙動と耐摩耗性が改善され、操作性や安全性の向上につながる。
【００３０】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
本発明において、一方向クラッチの軸方向両側に配置されたサポート軸受は、深溝玉軸受以外の形式の転がり軸受であってもよい。
本実施形態では、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置はオルタネータの回転軸と従動プーリ間に装着されたが、スタータのプーリと回転軸間に装着されたスタータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置であってもよく、この場合には、内輪の外周面を円筒面とし、外輪の内周面にカム面を形成し、内輪が外輪に対して所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、内輪と外輪との間で回転力の伝達が自在となる。
また、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置がエンジンアイドルストップ機構の補機駆動用として適用される場合には、エンジン停止時にコンプレッサ等の補機を専用のモータにて駆動するため、エンジンの回転変動は受けないが、補機駆動用モータから発生する回転変動を受ける構成となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施形態における一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図である。
【図２】図１における一方向クラッチの断面図である。
【図３】従来の一方向クラッチの拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０            一方向クラッチ内蔵型プーリ装置
１１            スリーブ  
１２            プーリ
１２ａ          ベルト溝
１３            一方向クラッチ
１４            サポート軸受
１５            内輪
１６            外輪
１７            ローラ
１８            保持器
１９            ばね（弾性体）
２０            凹部
２１            円筒面
２２            ランプ面
２３            ヒール面
【図１】
2006009993.tif 000003
【図２】
2006009993.tif 000004
【図３】
2006009993.tif 000005