(57)【要約】【課題】 グリース使用に伴う諸問題を解消した一方向クラッチを提供する。【解決手段】  一方向クラッチ5は、内輪3、外輪4、両輪3,4間に配された複数のころ13、各ころ13を噛み込み方向へ付勢する付勢部材14およびころ13を保持する保持器15を備えており、保持器15は、樹脂と潤滑成分との混合物からなる固形の潤滑性組成物によって形成されている。【選択図】    図２
2006097711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪、外輪、両輪間に配された複数のころ、各ころを噛み込み方向へ付勢する付勢部材および複数のころを保持する保持器を備えた一方向クラッチにおいて、
保持器は、樹脂と潤滑成分との混合物からなる固形の潤滑性組成物によって形成されていることを特徴とする一方向クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、内燃機関の始動時および内燃機関による補機駆動時の回転力をベルトによって伝達するベルト伝動システムにおいて、ベルト駆動スタータやオルタネータに使用されるのに好適な一方向クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
内輪、外輪、両輪間に配された複数の噛み込み部材としてのころ、各ころを噛み込み方向へ付勢する付勢部材および複数のころを保持する保持器を備えた一方向クラッチは、従来より知られている（特許文献１）。この種の一方向クラッチでは、潤滑は、グリースによって行われている。
【特許文献１】特開２００３−１５６０７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１の一方向クラッチをエンジンのスタータ用として使用する場合には、低温ではグリースの粘度が大きくなるため、冬季極寒地でのエンジン始動時の噛み合い性が低下するという問題や、グリースの粘着力によってフリー位置にあるころがロック位置に復帰しにくいと問題があった。ころをロック位置に確実に復帰させるためには、付勢部材の付勢力を大きくする必要があるが、このようにすると、空転時のころが離脱する回転速度が大きくなり、ＰＶ値（荷重圧力×速度）が大きくなって、摩耗と発熱が大きくなるという問題が生じる。
【０００４】
この発明の目的は、グリース使用に伴う諸問題を解消した一方向クラッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明による一方向クラッチは、内輪、外輪、両輪間に配された複数のころ、各ころを噛み込み方向へ付勢する付勢部材および複数のころを保持する保持器を備えた一方向クラッチにおいて、保持器は、樹脂と潤滑成分との混合物からなる固形の潤滑性組成物によって形成されていることを特徴とするものである。
【０００６】
潤滑成分の特性は、従来の一方向クラッチ用グリースに比べて、低温条件下での粘度が小さく、粘性力が小さいものとされる。潤滑成分の低温条件下での粘度を小さくすることで、低温噛み合い性が向上し、スタータ用一方向クラッチとして好適なものとなり、潤滑成分の粘性力が小さくなることで、付勢部材の付勢力を小さくすることができ、これにより、空転時のころが離脱する回転速度が小さくなるので、ＰＶ値が小さくなり、摩耗および発熱が抑えられる。また、噛み合い性が向上することで、噛み合い性に相反する許容トルクを重視してくさび角を設定することが可能となり、許容トルクを上げることもできる。
【０００７】
固形の潤滑性組成物の潤滑成分は、上記特性が確保できるものであれば限定されないが、潤滑性組成物を固形化する際の加熱によって樹脂と反応して、当該樹脂の機械的性質を低下させるおそれのない、安定な潤滑成分が好ましく、潤滑油と称されている各種油、たとえば鉱油、ポリ−α−オレフィン油、ジエステル油、ポリオールエステル油、アルキルジフェニルエーテル油、シリコーン油、パラフィン油、ふっ素油等が使用可能である。上記潤滑成分には、潤滑性、安定性その他の特性を改善するために、各種の添加剤を配合することもできる。潤滑成分としては、上記潤滑成分を、それぞれ単独で使用できる他、２種以上を併用することもできる。
【０００８】
固形の潤滑性組成物の樹脂成分は、特に限定されるものではなく、たとえば超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等があげられ、中でも超高分子量ポリエチレンが、機械的性質等にすぐれるため、好適に使用される。かかる超高分子量ポリエチレンとしては、平均分子量が１００万〜６００万程度、とくに２００万以上であって、かつ融点が１００〜１４０℃程度のものが好適に使用される。上記樹脂には、必要に応じて、酸化防止剤や安定剤、着色剤等の、従来公知の種々の添加剤を、従来と同程度の割合で配合しておくこともできる。樹脂は、粉粒体として供給されることが好ましい。樹脂の粉粒体の粒径はとくに限定されないが、通常は平均粒径で５〜１００μｍ程度が好ましく、１０〜３０μｍ程度がより好ましい。
【０００９】
潤滑性組成物を構成する樹脂と潤滑成分との配合量は、特に限定されないが、潤滑性組成物の総量に占める樹脂の割合が１０〜５０重量％となるように、両者を配合するのが好ましい。樹脂の割合が１０重量％未満では、樹脂の融点以上に加熱し、冷却しても、潤滑性組成物が固形化しないおそれがある。また樹脂の割合が５０重量％を超えた場合には、固形化前の流動性が低下して、軸受内部の空間の隅々まで充填するのが困難になるおそれがある。なお上記樹脂の割合は、潤滑性組成物の潤滑性を考慮すると、上記範囲内でも特に２０〜４０重量％程度が好ましい。
【００１０】
潤滑成分の動粘度は、５０〜２００ｍｍ２／Ｓの範囲内にあるのが好ましく、９０〜２００ｍｍ２／Ｓの範囲内にあるのがより好ましい。エステル系の油は、動粘度が適正範囲内にありしかも耐摩耗性に優れており、好適に使用することができる。
【００１１】
保持器は、超高分子量ポリエチレンなどの上記樹脂成分とジエステル油などの上記潤滑成分との混合物を所定形状の金型に注入し、加熱した後に冷却することにより製造することができる。
【００１２】
一方向クラッチは、外輪の内周面に設けられたカム面と、カム面と内輪の外周面とによって形成された楔状空間内に配置され、内輪と外輪とが一の方向（ロック方向）に相対回転することにより内輪と外輪との間に噛み込み、他の方向（フリー方向）に相対回転したとき噛み込みを解除する複数の噛み込み部材としてのころと、ころを噛み込み方向（楔状空間の狭い側）に付勢する付勢部材としてのコイルばねと、ころを楔状空間内に位置させる保持器とを備えている（外輪カム式）ことがあり、また、内輪の外周面に設けられたカム面と、カム面と外輪の内周面とによって形成された楔状空間内に配置され、内輪と外輪とが一の方向に相対回転することにより内輪と外輪との間に噛み込み、他の方向に相対回転したとき噛み込みを解除する複数の噛み込み部材としてのころと、ころを噛み込み方向（楔状空間の狭い側）に付勢する付勢部材としてのコイルばねとを備えている（内輪カム式）ことがある。
【００１３】
上記一方向クラッチは、軸とこれの周囲に同心状に配されたプーリとの間にこの一方向クラッチを配するとともに、その両側に転がり軸受を配置した一方向クラッチ付きプーリユニットとして使用するのに好適である。この場合に、一方向クラッチは、プーリとは別部材の外輪および中空軸とは別部材の内輪を有していることがあり、また、プーリの中間部が一方向クラッチの外輪とされているとともに、中空軸の中間部が一方向クラッチの内輪とされていることがある。前者（一方向クラッチの外輪および内輪がプーリまたは中空軸と別部材）の場合、例えば、プーリの内径は、密封シール用の環状溝部分を除いて同じ径とされ、軸受の外輪は、圧入時に一方向クラッチの外輪に当接することによってその軸方向の位置決めが行われる。そして、中空軸の外径は、密封シール用の環状溝部分を除いて同じ径とされ、軸受の内輪は、圧入時に一方向クラッチの内輪に当接することによってその軸方向の位置決めが行われる。後者（プーリが一方向クラッチの外輪を兼ね、中空軸が同内輪を兼ねる）の場合、例えば、プーリの内径は、両端部が中間部よりも大径となる段付き状に形成され、軸受の外輪は、プーリの段差部によって位置決めされ、軸受の内輪の位置決めは、外輪が位置決めされることによって行われる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の一方向クラッチによると、潤滑成分として一般的な潤滑油の中から適宜なものを選択することで、従来の一方向クラッチ用グリースに比べて、低温条件下での粘度が小さく、粘性力が小さいものとすることができ、低温噛み合い性が向上するとともに、付勢部材の付勢力を小さくして、摩耗および発熱を抑えることができる。また、くさび角を大きくすることが可能となり、許容トルクを上げることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、左右は、図１の左右をいうものとする。
【００１６】
図１および図２は、この発明による一方向クラッチを使用したプーリユニットを示している。この一方向クラッチ付きプーリユニット(1)は、エンジンの駆動部とスタータモータの回転軸とを連結する部分に配置されるもので、スタータモータの回転軸(2)に嵌められた中空軸(3)とこれと同心に配置されたプーリ(4)との間に、一方向クラッチ(5)が設けられている。プーリ(4)の外周には、Ｖリブドベルト(B)が掛け渡されるベルト掛け渡し部(4a)が設けられている。
【００１７】
一方向クラッチ(5)は、中空軸(3)とプーリ(4)の軸方向中間部との間に設けられており、中空軸(3)とプーリ(4)の各端部寄り部分との間には、転動体がころ(6a)のころ軸受(6)と転動体が玉(7a)の玉軸受(7)とが一方向クラッチ(5)を挟んで設けられている。そして、プーリ(4)と一方向クラッチ(5)の外輪と軸受(6)(7)の外輪とが一体とされるとともに、中空軸(3)と一方向クラッチ(5)の内輪と軸受(6)(7)の内輪とが一体とされている。
【００１８】
ころ軸受(6)および玉軸受(7)の軸方向外側には、シール部材(8)(9)がそれぞれ配置されており、プーリユニットの自由端側（図の左端側）には、プーリユニット内部に泥水等の侵入を防止するために、さらに別のシール部材(10)が配置されている。
【００１９】
一方向クラッチ(5)は、図２に示すように、プーリ(4)の内周面に設けられたカム面(11)と、カム面(11)と中空軸(3)の外周面とによって形成された楔状空間(12)内に配置され、中空軸(3)とプーリ(4)とが一の方向（ロック方向）に相対回転することにより中空軸(3)とプーリ(4)との間に噛み込み、他の方向（フリー方向）に相対回転したとき噛み込みを解除する複数の噛み込み部材としてのころ(13)と、ころ(13)を噛み込み方向（楔状空間(12)の狭い側）に付勢する付勢部材としてのコイルばね(14)と、ころ(13)を楔状空間(12)内に位置させる保持器(15)とを備えている。
【００２０】
カム面(11)は、軸心を挟んで対向する２面(11a)(11b)(11c)(11d)が周方向に複数組（この実施形態では４組）設けられることによって構成されている。こうして、プーリ(4)にカム面(11)が設けられることにより、プーリ(4)には、一方向クラッチ(5)の外輪としての機能が付与され、プーリ(4)と一方向クラッチ(5)の外輪との一体化が果たされている。これにより、プーリ(4)の外径を抑えながら、ころ(13)のＰ．Ｃ．Ｄを大きくすることができ、ころ(13)に働く遠心力が大きいものとなっている。カムの対向２面(11a)(11b)(11c)(11d)の楔状空間(12)の広い側の端部には、横断面が円弧状で遠心力を受けたころ(13)を停止させる凹面部(16)が設けられている。
【００２１】
図１に示すように、プーリ(4)の内径は段付状とされており、プーリ(4)が有しているころ軸受(6)の外輪、一方向クラッチ(5)の外輪および玉軸受(7)の外輪の各機能に対応する寸法に関して、ころ軸受(6)の外輪軌道部内径をＤ１、一方向クラッチ(5)の外輪の最小内径（この実施形態では、外輪カム面(11)の２面間距離）をＤ２、玉軸受(7)の外輪軌道肩部内径をＤ３として、Ｄ１＞Ｄ２≧Ｄ３とされている。中空軸(3)の外径に関しては、溝を除いて一定とされており、ころ軸受(6)の内輪軌道部外径＝一方向クラッチ(5)の内輪外径＝玉軸受(7)の外輪軌道肩部外径となっている。
【００２２】
保持器(15)は、樹脂と潤滑成分との混合物からなる固形の潤滑性組成物によって形成されており、カム面(11)にほぼ沿った外周形状と中空軸(3)外周面に沿った内周形状を有し、カム面(11)内に圧入されている。保持器(15)と中空軸(3)の外周との間には若干の間隙が設けられている。保持器(15)は、ころ(13)およびコイルばね(14)を収納するポケット(15a)を有しており、保持器(15)のポケット(15a)には、コイルばね(14)を位置決めするばね受け凹所(17)が設けられている。
【００２３】
固形の潤滑性組成物からなる保持器(15)は、超高分子量ポリエチレンなどの樹脂成分と潤滑成分との混合物を所定形状の金型に注入し、加熱した後に冷却することにより製造することができる。保持器(15)を形成している固形の潤滑性組成物における潤滑成分は、ジエステル、ポリオールエステルなどのエステル系潤滑油とされており、従来の一方向クラッチ用グリースに比べて、低温条件下での粘度が小さく、粘性力が小さいものとなっている。なお、潤滑成分としては、エステル系潤滑油以外の液体状オイルのものも好適に使用される。
【００２４】
この一方向クラッチは、次のように動作する。
【００２５】
まず、始動時においては、スタータモータの回転軸(2)と一体の中空軸(3)が反時計回りに回転させられる。これにより、一方向クラッチ(5)の中空軸(3)が反時計回りに回転し、一方向クラッチ(5)の楔状空間(12)の狭い側にころ(13)が噛み込まれ、駆動力が伝達されて、一方向クラッチ(5)の中空軸(3)とプーリ(4)とが一体となって回転する（ロック状態）。プーリ(4)はベルトを介してクランクシャフトに接続されており、プーリ(4)の回転によってエンジンが始動する。エンジンが始動すると、スタータが停止し、プーリ(4)は反時計方向の回転を続ける。これにより、ころ(13)の噛み込みが解除され、プーリ(4)だけが回転する状態が継続され、エンジンの高速回転時、ころ(13)は、中空軸(3)と非接触状態となる（フリー状態）。こうして、プーリ(4)が所定回転速度以上になると、プーリ(4)だけが回転することになり、エンジンの駆動に寄与しない部分が回転することに伴うエネルギロスを抑えることができる。
【００２６】
合成樹脂製保持器内にグリースを封入して、粘度が潤滑油に比べて大きいグリースを潤滑剤として使用した場合、−３０℃程度の低温条件下ではグリースの粘度が大きくなり、噛み合いすべりが発生しやすいものとなるが、上記の一方向クラッチ(5)では、保持器(15)を形成している固形の潤滑性組成物における潤滑成分が潤滑油とされているので、−３０℃程度の低温条件下でも噛み合いすべりが発生することはない。また、潤滑油はグリースに比べて粘性力が小さいので、ころ(13)の噛み込みが解除される際に潤滑成分の粘着によってころ(13)の移動が妨げられることもない。噛み合い性が向上することにより、くさび状空間のくさび角を許容トルク向上のために大きくすることができる。また、ころ(13)と潤滑成分との粘着力が小さくなることで、コイルばね(14)の付勢力を小さくすることができ、これにより、空転時のころが離脱する回転速度が小さくなるので、ＰＶ値が小さくなり、摩耗および発熱が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、この発明による一方向クラッチの１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図２は、プーリの横断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
(3)       中空軸（一方向クラッチ内輪）
(4)       プーリ（一方向クラッチ外輪）
(5)       一方向クラッチ
(11)      カム面
(13)      ころ
(14)      コイルばね（付勢部材）
(15)      保持器
【図１】
2006097711.tif 000003
【図２】
2006097711.tif 000004