(57)【要約】【課題】高速回転時のローラへの引きずりトルクを生じさせず、ローラの質量、配置半径、ばね力の設定を一方向クラッチの大きさに応じて適切に設定できるようにして設計の自由度を高め、一方向クラッチの安定した係合機能を付与し得ることである。【解決手段】外周が円筒面の内方部材１と、その外側に外方部材３を配設し、両部材間に保持器４を設け、この保持器に所定の間隔で設けた複数のポケット５に同数のローラ６を嵌合し、かつローラ６は外方部材３に設けたカム面２と内方部材１の外周とで形成される楔空間内に収容し、保持器４に対しローラ６を楔空間の狭い側へ押圧する弾性部材のばね７と、このばねによる押圧力を打消す方向に遠心力の力を変換し保持器４を介してローラ６を押圧する力変換部材であるガバナ８を設け、所定の又はそれ以上の回転数でクラッチの係合を遮断するように構成した一方向クラッチである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周を円筒面とした内方部材の外側に、上記円筒面と内周面のカム面とにより形成される複数の楔空間を有する外方部材を配設し、上記各楔空間内に両部材間の係合子のローラを収容し、このローラを直接に、又は中間部材を介して間接的に楔空間の狭い側へ押圧する弾性部材と、外方部材の回転数に応じて変化する遠心力を弾性部材の押圧力を打消す方向に変換して直接に、又は中間部材を介してローラへ伝達する力変換部材とを外方部材に備え、所定の又はそれ以上の回転数で外方部材の係合を遮断するようにした一方向クラッチ。
【請求項２】
前記中間部材を内、外方部材間に設けた保持器とし、この保持器に各楔空間に対応して所定の間隔で設けた複数のポケットに同数のローラを配置し、各ポケットの一側壁を傾斜面とし、カム面の端に上記傾斜面と対向して円弧壁を形成し、力変換部材で押圧される保持器の上記ポケット傾斜面によりローラを押圧してローラを内方部材の周面と非接触としたことを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
【請求項３】
前記保持器に弾性部材と力変換部材のそれぞれの端末を挿入する切欠きを設けて各端末を係合したことを特徴とする請求項２に記載の一方向クラッチ。
【請求項４】
前記ローラを直接に押圧する弾性部材を楔空間に臨んで開口する挿入口に挿入し、弾性部材の端で直接ローラを楔空間の狭い側へ押圧するように設け、力変換部材の先端をローラに接して設け、この先端による押圧力で弾性部材の押圧力を打消すように形成したことを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
【請求項５】
前記力変換部材を、遠心部材と爪をＬ字状として一体に形成し、軸を中心に回転自在に設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の一方向クラッチ。
【請求項６】
前記力変換部材の爪の一側面を係合時のローラ中心を通る半径方向と平行に形成し、この爪の平行一側面でローラを押圧してローラを内方部材の周面と非接触としたことを特徴とする請求項５に記載の一方向クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、動力伝達経路上で動力の伝達と遮断に用いられる回転伝達装置、特に係合子としてローラを用いた一方向クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
動力の伝達と遮断に用いられるローラ式の一方向クラッチは、例えば内燃機関の始動用あるいは補機駆動用のベルトシステムのように、一方向への動力の伝達、遮断を簡易な構成により実施できるため、車両用その他各種機器に広く利用されている。このような一方向クラッチの一例として、特許文献１の「一方向クラッチ」が公知である。この一方向クラッチは、ベルトを介して始動トルクを車両エンジンのクランク軸に伝達するスタータモータの一方向クラッチとして使用することを目的とし、内輪、カム面を有する外輪、カム面と内輪外周面により形成される楔状空間に配置されたころ、ころを楔状空間の狭い側へ付勢する弾性部材、及びころとばねを保持する保持器を備えている。
【０００３】
そして、楔状空間の広い側に、外輪の内周に設けられたころ保持面と保持器の内周側に設けられたころ保持面とにより形成され、かつ外輪の所定回転速度以上の遠心力作用時に噛込解除方向に移動したころを内輪と非接触状態で保持するころ保持部が設けられている。このようなころ保持部を設けることにより、振動等によってころが傾くことが防止され、ころと内輪軌道面との接触による発熱やころ詰まりが防止できるとしている。
【０００４】
他の例として、特許文献２の「一方向クラッチ付きプーリユニット」が知られている。このプーリユニットは、軸とその周囲に同心状に配置したプーリとの間に一方向クラッチを設け、一方向クラッチは内輪、外輪、両輪間に配設された噛込部材、この部材を噛込方向へ付勢する付勢部材を備えている。軸とプーリとの間には少なくとも１の軸受が設けられ、一方向クラッチは噛込部材、付勢部材が外輪と一体になって回転し、外輪が所定回転速度以上になるとその遠心力により噛込部材が噛込解除方向に移動し、付勢部材の付勢力がこの移動を許容する大きさを有するというものである。
【０００５】
上記プーリユニットは、ベルトを介して始動トルクをクランク軸に伝達するベルトシステムによるスタータ用に使用することを目的とし、このためエンジン始動後エンジンによる外輪の回転速度が所定以上になると、内輪の回転が停止され、その際エンジンの駆動に寄与しない部分が回転することによるエネルギロスを上記構成により極力抑制するようにしている。このプーリユニットに用いられる一方向クラッチの具体例では、特許文献１の一方向クラッチが用いられている。
【０００６】
ところで、上述した従来の一方向クラッチの構成では、ころに加わる遠心力のみによってころを楔空間の狭い側へ付勢するばね力を解除して、各ローラを内輪に対して非接触となるようにしており、ころの重量や配置半径、ばね力を適切に設定すれば非接触状態を生じさせることは可能である。この場合、ころは遠心力によりばね力に逆らって移動し、その際楔空間の内周側端に設けられた傾斜面（ころ保持面）でころを内輪の周面から持上げて内輪と非接触状態を生じさせている。
【０００７】
しかし、このような傾斜面を有しない従来の一般的な一方向クラッチでは、所定以上の回転数でころが遠心力の作用で楔空間の広い方へ移動しても周面とは接触したままであり、その後外輪を高速回転させ、内輪を減速又は停止することにより生じる相対回転時には、ばね力によって与えられる付勢力によってローラに対する引きずりトルクが発生する。高速回転時には、この引きずりトルクによって異常発熱等の問題が生じる。このため、特許文献１、２の一方向クラッチでは上述した傾斜面を楔空間の端に設けて高速回転時の引きずりトルクを減少させるようにしている。
【特許文献１】特開２００３−１１３８６７号公報
【特許文献２】特開２００３−１７６８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明は、上記の問題に留意して、高速回転時のローラによる引きずりトルクを生じさせず、ローラの質量、配置半径、ばね力の設定を一方向クラッチの大きさに応じて適切に設定できるようにして設計の自由度を高め、一方向クラッチの安定した係合機能を付与し得る一方向クラッチを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、上記の課題を解決する手段として、外周を円筒面とした内方部材の外側に、上記円筒面と内周面のカム面とにより形成される複数の楔空間を有する外方部材を配設し、上記各楔空間内に両部材間の係合子のローラを収容し、このローラを直接に、又は中間部材を介して間接的に楔空間の狭い側へ押圧する弾性部材と、外方部材の回転数に応じて変化する遠心力を弾性部材の押圧力を打消す方向に変換して直接に、又は中間部材を介してローラへ伝達する力変換部材とを外方部材に備え、所定の又はそれ以上の回転数で外方部材の係合を遮断するようにした一方向クラッチとしたのである。
【００１０】
上記の構成としたこの発明の一方向クラッチは、楔空間内の狭い側へローラを常に弾性部材で押圧しており、このため一方向への回転始動時には内方部材がローラにより外方部材に係合された状態とされ、反対方向へは相対回転が可能である。弾性部材は直接ローラを押圧するように設けてもよいし、又保持器を内方部材と外方部材の間に配置し、保持器にポケットを設けてポケット内に嵌合したローラを保持器を押圧することにより間接的に押圧するようにしてもよい。又、力変換部材も方向を変換した押圧力をローラへ直接、又は保持器を介して間接的に作用させてもよい。
【００１１】
内方部材と外方部材が一方向へ始動した後、回転速度が増加し所定の速度又はそれ以上になると、力変換部材に作用する遠心力が大きくなって弾性部材がローラを常に押圧している押圧力以上となり、弾性力を打消す押圧力は弾性力に打勝ってローラを楔空間の広い方へと押出し、このため内方部材を外方部材に係合していた係合状態が解除され、一方向クラッチはオフ（遮断）となる。その後外方部材がさらに高速で回転を続け、内方部材が減速又は停止されると、両部材間に相対回転が生じる。
【００１２】
このため、ローラが内方部材の周面に接したままでは相対回転によってローラと内方部材間の接触で引きずりトルクを生じ、高速回転時にはこの引きずりトルクによって異常発熱、摩耗等が生じる。このような引きずりトルクを生じさせないようにするためには、クラッチオフとなった後の相対回転中にローラを内方部材に対し非接触状態とするとよい。その場合、力変換部材でローラを直接に押圧する方式では、力変換部材が遠心力で回転する際にそのローラに当接する部材でローラを持上げるようにしてローラを内方部材の周面から引き離すようにする。
【００１３】
又、中間部材を介してローラを間接的に押圧する形式では、例えば保持器を中間部材とし、保持器に設けたポケットにローラを嵌合させ、ポケットの一側端面をポケット角を有する傾斜面とし、保持器を力変換部材で押圧することにより上記傾斜面でローラを持上げ、内方部材と非接触状態とする。なお、上記直接又は間接的に押圧するいずれの方式の場合も、楔空間の広い側端壁を円弧壁とし、押圧され、持上げられたローラを円弧壁で受止めることによりローラを安定した非接触状態とすることができる。
【００１４】
上記構成の一方向クラッチは、従来の一方向クラッチがローラの質量、配置半径、ばね力を適切に設定することによってローラによる内方部材と外方部材の係合、遮断を行う場合に、上記３つのパラメータによって係合、遮断となる回転数が一義的に決定されるため、設計自由度が低いのに対し、ローラの質量、配置半径、ばね力を、一方向クラッチの係合、遮断を決める回転数の設定と切り離して設定できるため、設計の自由度が大きくなり、それぞれのクラッチの大きさ（トルク）に対応した適切なローラ質量、配置半径、ばね力を自由に設定できる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の一方向クラッチは、力変換部材をローラに接して直接に押圧、又は保持器を介して間接的にローラを押圧してローラによる係合の補助解除力を得、高いばね付勢力を自由に設定できるようにし、これにより所定の又はそれ以上の回転数でクラッチの係合を遮断できるようにしたから、クラッチとして使用される条件に最適なサイズの設計を行うことができ、かつクラッチの安定した係合、遮断機能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の一方向クラッチの（ａ）主断面図、（ｂ）作用の説明図である。図示の一方向クラッチＣ1 （ローラワンウェイクラッチ）は、外周を円筒面１ａとして形成した内方部材（内輪又は入力軸）１の外側に、上記円筒面１ａと内周面のカム面２とにより形成される複数の楔空間を有する外方部材（外輪又は出力軸）３を配設し、両部材間に設けた保持器４に所定の間隔で複数（図示の例では３）のポケット５を形成し、このポケット５に同数の係合子であるローラ６を配設している。
【００１７】
そして、円周方向にローラ６を楔空間の狭い側へ上記保持器４を介して押圧する弾性部材のばね７と、外方部材３の回転数に応じて変化する遠心力を弾性部材の押圧力を打消す方向に変換して保持器４に回転を生じさせる遠心力の力変換部材であるガバナ８（遠心式調整器）とを保持器４に係合するように外方部材３の周方向にそれぞれ複数個（図示の例では３つずつ）設けている。ばね７は、図示の例では断面視Ｌ字状の一方の端が切欠き４ａに挿入され、他端はばね室７ａ内の周壁に当接して常にその弾性力により保持器４を押圧するように設けられている。なお、ばね７とばね室７ａとは一方向クラッチＣ1 の幅方向（厚さ）に複数（２〜３）箇所に設けられている。
【００１８】
ガバナ８は、断面視形状を遠心部材８ａと爪８ｂをＬ字状で一体に形成し、軸８ｘを中心に回転自在に設けられ、爪８ｂは保持器４に設けた切欠き４ｂに挿入されている。遠心部材８ａが遠心力で外周方向へ回転すると爪８ｂが、上記ばね７の弾性力でローラ６を押す力を打消す方向に向けて設けられる。なお、このガバナ８はガバナ室９内に設けられ、ガバナ８、ガバナ室９のいずれも一方向クラッチ（ローラワンウェイクラッチ）Ｃ1 の幅方向（厚さ）に複数（２〜３）箇所設けられている。又、ローラ６を受入れるポケット５は、一方の端壁５ｂが半径方向に、他端は所定のポケット角を有する傾斜面５ａとして形成されている。さらに、カム面２の広い側の端壁はローラ６と同径の円弧壁２ａを有する。
【００１９】
上記の構成とした一方向クラッチＣ1 の作用は、次の通りである。図示の一方向クラッチ（ローラワンウェイクラッチ）Ｃ1 は、（ａ）図の状態ではクラッチＯＮ（オン）である。（ａ）図で内方部材１が矢印のように反時計方向（counter clockwise 、図中ではｃｃ．と略記）に回転を始めたとする。この内方部材１の回転が所定以下の回転数である限り一方向クラッチＣ1 はＯＮ（オン）のままであり、外方部材３も同じｃｃ．方向に回転する。所定以下の回転数ではガバナ８がまだ作用せず、（ａ）図の状態ではばね７の押圧力によりローラ６が外方部材３と内方部材１の両方に係合しているから、外方部材３は内方部材１と共に同じ方向に回転するからである。
【００２０】
回転数が所定以上の回転になると、外方部材３も内方部材１と共に高速回転となり、ローラ６に加わる遠心力に加えてガバナ８にも遠心力が作用し、（ｂ）図に示すように、遠心部材８ａが外側へ振り出されるためガバナ８が回転し、このため爪８ｂが保持器４をばね７による押圧力を打消す方向（ばね力に逆らう力で）に押し戻し、ローラ６が楔空間の広い方へ移動し、その際保持器４に設けられたポケット５の傾斜面５ａによりローラ６が楔空間の外方側へ移動するため、内方部材１から外方部材３への回転は遮断され、かつローラ６と内方部材１との間に隙間が形成される。
【００２１】
従って、所定の回転数でクラッチＣ1 はローラ６と内方部材１との切り離しが可能となる。又、その後外方部材３が高速回転を続け、一方内方部材１が減速又は停止した場合、外方部材３と内方部材１は上記始動時の回転と異なり相対回転することとなる。この場合も、外方部材３が高速回転する限りローラ６とガバナ８には遠心力が作用し、ローラ６と内方部材１との切離しが保持され、ローラ６に対する引きずりトルクが生じることはない。
【００２２】
ところで、上記クラッチ作用は、一方向の回転に対して係合し、回転始動する場合であるが、他方の回転方向については一方向クラッチＣ1 は係合せず、内方部材１とローラ６間の相対運動は可能である。しかし、一方向クラッチＣ1 は所定の一方向（ｃｃ．の方向）の回転をする軸系に対して用いられるから、一般に一方向への高速回転における内方部材１とローラ６間の相対運動での引きずりトルクの発生が問題となる。仮りに図３に示すように、図１の（ａ）図におけるガバナ８を設けなかったとすると、一方向の回転始動時には上記作用と同様にローラ６を介して内方部材１と外方部材３は係合した状態で回転する。
【００２３】
しかし、所定の回転数又はそれ以上でクラッチをＯＦＦ（オフ）とするためには、遠心力でローラ６がばね７の弾性力に逆らって楔空間の広い側へと押されなければならない。ローラ６への遠心力がばね力に打勝つ程の大きさとするためにはローラ６を必要以上に大きな質量としなければならず、ローラの質量を小さくすればばね７のばね力を小さくせねばならず、ばね力が小さいと安定した係合が損なわれる。又、一般にポケット５は単にローラ６を挿入するための切欠きであるから、上記傾斜面５ａは設けられていない。このため、ばね７によって与えられる付勢力によって引きずりトルクが発生する。特に、外方部材３の高速回転時の相対回転では、この引きずりトルクによって異常発熱等の問題が生ずる。
【００２４】
そこで、上記の問題に対処するため、この実施形態の一方向クラッチＣ1 ではガバナ８を設けてローラ質量、配置半径の設計を各種大きさの一方向クラッチに適合するサイズに設計できるようにし、必要な遠心力を得るための補助部材としてガバナ８によりばね力に逆らうに足りる力を得るようにし、かつポケット５に傾斜面５ａを設けて高速回転時の相対運動による引きずりトルクの発生を抑制するようにしたものである。
【００２５】
図２は第２実施形態の一方向クラッチ（ローラワンウェイクラッチ）の（ａ）主断面図、（ｂ）作用の説明図である。この実施形態の一方向クラッチＣ2 は、保持器４、ポケット５が省略され、ガバナ（変換部材）８が移設され、爪８ｂがローラ６に直接に接触するように設けられている点が第１実施形態と異なるが、基本的な思想は同じであり、同じ機能部材には同じ符号を付して重複する説明は省略する。図示のように、ローラ６を収容するカム面２と内方部材１の外周とにより形成される楔空間と同じ位置で外方部材３の外周寄りに設けたガバナ室９内にガバナ８は設けられている。
【００２６】
Ｌ字状のガバナ８は、遠心部材８ａが外方部材３のローラ６中心を通る中心線上の接線と平行状に、かつ爪８ｂのローラ６への当接面が上記中心線と略平行となるように形成されている。ばね７は、ローラ６の中心を通る上記接線と平行な中心線上に設けた所定径のばね室７ａ内に挿置されたコイルばねが用いられ、その突出端は常に一定の張力で（圧縮状態）ローラ６を直接に当接して押圧し、（ａ）図に示すように、ローラ６を介して内方部材１を外方部材３に対して係合状態となるように付勢している。なお、カム面２の広い側の端壁には円弧壁２ａが設けられているが、ばね室７ａの端には特許文献１、２のような傾斜面は設けられていない。
【００２７】
上記構成のこの実施形態の一方向クラッチＣ2 は、前述したように、基本的な原理は第１実施形態と同様であり、保持器４が設けられていないため、遠心力を変換した力はガバナ８の爪８ｂにより直接ローラ６へ伝達されるが、その他の作用は第１実施形態と同じである。即ち、内方部材１がｃｃ．方向に始動回転すると、（ａ）図の状態ではローラ６を介して係合する外方部材３も同一方向に回転を始め、所定以上の回転数になると、遠心力の作用でガバナ８が作用しローラ６を楔空間の広い方へとばね力に逆らって押し出し、このため内方部材１は外方部材３と遮断され、クラッチＯＦＦ（オフ）となる。
【００２８】
この場合、ガバナ８の爪８ｂは、（ｂ）図に示すように、その先端でローラ６を持上げるようにして楔空間の広い方へと押しローラ６を円弧壁２ａに押し付けるように回転、移動する。このため、ローラ６は内方部材１の周面から浮き上がり、ローラ６は内方部材１と非接触状態となり、高速回転時の相対回転に対し引きずりトルクを生じることがない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
この発明の一方向クラッチは、力変換部材を設けて適切なサイズの一方向クラッチを形成したから、車両のエンジン始動用の軸系、その他各種機器の軸系に広く利用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態の一方向クラッチの（ａ）主断面図、（ｂ）作用の説明図
【図２】第２実施形態の一方向クラッチの（ａ）主断面図、（ｂ）作用の説明図
【図３】比較例の一方向クラッチの主断面図
【符号の説明】
【００３１】
１    内方部材
２    カム面
２ａ  円弧壁
３    外方部材
４    保持器
４ａ、４ｂ  切欠き
５    ポケット
５ａ  傾斜面
６    ローラ
７    ばね
７ａ  ばね室
８    ガバナ
８ａ  遠心部材
８ｂ  爪
９    ガバナ室
【図１】
2006077921.tif 000003
【図２】
2006077921.tif 000004
【図３】
2006077921.tif 000005