(57)【要約】【課題】外輪に形成されたポケット内部の応力集中による疲労破壊を防止し、耐久性の向上を図った一方向クラッチを提供する。【解決手段】一方向クラッチ１０は、内輪１２と、外輪１３と、この外輪１３の内周面に形成され、かつ内輪１２の外周面との間にクサビ状空間２６を形成するカム面２７を有する凹状のポケット１４と、クサビ状空間２６に収容される円筒ころ１５と、を備える。さらに、一方向クラッチ１０は、円筒ころ１５がクサビ状空間２６の狭小方向へ移動したときに、カム面２７が円筒ころ１５から受ける荷重によってポケット１４内部に生じる応力に抗する予応力を外輪１３の所定部位に付与する予応力付与手段を備える。【選択図】      図１
2011256929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側回転体と、この内側回転体の径方向外側に配置された環状の外側回転体と、この外側回転体の内周面に形成され、かつ前記内側回転体の外周面との間にクサビ状空間を形成するカム面を有する凹状のポケットと、このポケットの前記クサビ状空間に収容される転動体と、を備えており、前記内側回転体及び前記外側回転体の一方の回転体による他方の回転体に相対する一方向への回転によって、前記クサビ状空間の狭小方向に前記転動体を移動させて前記一方の回転体と前記他方の回転体とを一体回転可能にロックし、前記一方の回転体による前記他方の回転体に相対する他方向への回転によって、前記クサビ状空間の拡大方向に前記転動体を移動させて前記一方の回転体と前記他方の回転体とのロックを解除する、一方向クラッチにおいて、
前記転動体が前記クサビ状空間の狭小方向へ移動したときに、前記カム面が前記転動体から受ける荷重によって前記ポケット内部に生じる応力に抗する予応力を、前記外側回転体に付与する予応力付与手段を備えていることを特徴とする一方向クラッチ。
【請求項２】
前記予応力付与手段は、前記外側回転体における前記ポケットの形成部位の径方向外側を径方向内方へ押圧する押圧手段からなる請求項１に記載の一方向クラッチ。
【請求項３】
前記外側回転体は、前記ポケットが形成された内周面を有する第１の環状部材と、この第１の環状部材の外周面に嵌合する内周面を有する第２の環状部材とを有し、
前記押圧手段は、前記ポケットの近傍位置において、前記第１の環状部材の外周面と前記第２の環状部材の内周面との嵌合締め代を部分的に大きくするものである請求項２に記載の一方向クラッチ。
【請求項４】
前記押圧手段は、前記ポケット形成部位の近傍位置において、前記第１の環状部材の外周面を部分的に切り欠いた切欠部と、前記第２の環状部材の内周面から膨出し、前記切欠部に適合した形状の膨出部とからなる請求項３に記載の一方向クラッチ。
【請求項５】
前記外側回転体は、前記ポケットが形成された内周面を有する第１の環状部材と、この第１の環状部材の外周面に嵌合する内周面を有する第２の環状部材とを有し、
前記押圧手段は、前記第２の環状部材に対して径方向に移動可能に設けられ、かつ径方向内方への移動により前記第２の環状部材の内周面から突出して前記第１の環状部材の外周面を押圧する押圧部材を備えている請求項２に記載の一方向クラッチ。
【請求項６】
前記予応力付与手段は、前記ポケットの底面の周方向端部に形成されたアール部分に対して予応力を付与する請求項１〜５のいずれかに記載の一方向クラッチ。
【請求項７】
前記ポケットは、前記カム面が形成され、前記転動体を収容するための第１の収容部と、この第１の収容部に周方向に隣接して配置され、前記転動体をクサビ状空間の狭小方向へ向けて付勢する付勢部材を収容するための第２の収容部とを有しており、
前記予応力付与手段は、前記第２の収容部側における底面の周方向端部に予応力を付与する請求項６に記載の一方向クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一方向クラッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車や自動二輪車等の車両には、エンジン始動用のスタータモータが設けられており、このスタータモータとエンジンのクランクシャフトとの間にはスタータクラッチが設けられている。このスタータクラッチは一方向クラッチからなり、スタータモータの出力軸に減速機構を介して連結される内輪と、クランクシャフトに連結される外輪と、この外輪及び内輪の間に配置されたころとを備えている。そして、スタータモータの出力軸が一方向に回転すると、外輪と内輪と間にころが噛み込むことによって内輪と外輪とが一体に回転し、スタータモータの回転動力がクランクシャフトに伝達される。エンジンの始動後スタータモータを停止させると、クランクシャフトに相対してスタータモータの出力軸が他方向に回転し、外輪と内輪との間のころの噛み込みが解除され、クランクシャフトとスタータモータとの間の動力伝達が断たれるようになっている。
【０００３】
上記のような一方向クラッチとして、外輪の内周面に周方向に間隔をおいて複数のポケットを形成し、このポケットにころとバネとを収容したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。ポケットの底面には、内輪の外周面との間でクサビ状空間を形成するカム面が設けられ、ころは、カム面と内輪の外周面との間に配置される。バネは、カム面と内輪の外周面との隙間が小さくなる方向（クサビ状空間の狭小方向）に向けて転動体を付勢するように配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２８５４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図５に、従来の一方向クラッチの要部を拡大して示す。外輪１３２に形成されたポケット１１４は、周方向の一方側（図の左側）がころ収容部１２２とされ、同他方側（図の右側）がバネ収容部１２３とされている。バネ収容部１２３の側面は、バネの一端部を受けるバネ受け面１２９とされ、このバネ受け面１２９とバネ収容部１２３の底面との境界点Ｐは、比較的小さい径のアール形状とされている。
一方、内輪１３１が矢印Ｘで示す方向に回転してころ１１５がカム面１２７と内輪１３１との間に噛み込まれると、カム面１２７には径方向外側へ向いた力Ｆ１が作用し、この力Ｆ１によって、特に形状変化の大きい境界点Ｐに引張応力が集中して発生する。そして、このような引張応力が長期に亘って繰り返し作用すると、境界点Ｐを起点として疲労破壊が生じる可能性が高くなるという問題がある。
【０００６】
このような疲労破壊を抑制するには、外輪１３２の外径を拡大して剛性を高めることが考えられるが、この場合、一方向クラッチが大型化し、広い装着スペースが必要となる。自動車や自動二輪車では、エンジンやその補機の配置スペースに制約が大きいため、一方向クラッチの大型化は好ましくない。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、外側回転体に形成されたポケットにおける応力集中による疲労破壊を防止し、耐久性の向上を図った一方向クラッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）内側回転体と、この内側回転体の径方向外側に配置された環状の外側回転体と、この外側回転体の内周面に形成され、かつ前記内側回転体の外周面との間にクサビ状空間を形成するカム面を有する凹状のポケットと、このポケットの前記クサビ状空間に収容される転動体と、を備えており、前記内側回転体及び前記外側回転体の一方の回転体による他方の回転体に相対する一方向への回転によって、前記クサビ状空間の狭小方向に前記転動体を移動させて前記一方の回転体と前記他方の回転体とを一体回転可能にロックし、前記一方の回転体による前記他方の回転体に相対する他方向への回転によって、前記クサビ状空間の拡大方向に前記転動体を移動させて前記一方の回転体と前記他方の回転体とのロックを解除する、一方向クラッチにおいて、
前記転動体が前記クサビ状空間の狭小方向へ移動したときに、前記カム面が前記転動体から受ける荷重によって前記ポケット内部に生じる応力に抗する予応力を、前記外側回転体に付与する予応力付与手段を備えていることを特徴とする。
【０００９】
このような構成によって、転動体からカム面へ付与される荷重によってポケット内部に生じる応力を、予め外側回転体に付与された予応力によって緩和することができる。したがって、一方向クラッチの長期使用による外側回転体の疲労破壊を防止することができ、一方向クラッチの耐久性を向上することができる。
【００１０】
（２）前記予応力付与手段は、前記外側回転体における前記ポケットの形成部位の径方向外側を径方向内方へ押圧する押圧手段からなることが好ましい。
このような構成によって、転動体からカム面へ付与される荷重によって外側回転体に生じる応力、特に引張応力に抗する圧縮応力を予応力として付与することができる。
【００１１】
（３）前記外側回転体は、前記ポケットが形成された内周面を有する第１の環状部材と、この第１の環状部材の外周面に嵌合する内周面を有する第２の環状部材とを有し、
前記押圧手段は、前記ポケットの近傍位置において、前記第１の環状部材の外周面と前記第２の環状部材の内周面との嵌合締め代を部分的に大きくするものであってもよい。
このような構成によって、第１の環状部材と第２の環状部材とを嵌合させるだけで、ポケットが形成された第１の環状部材に対して容易に予応力を付与することができる。
【００１２】
（４）前記押圧手段は、前記ポケット形成部位の近傍位置において、前記第１の環状部材の外周面を部分的に切り欠いた切欠部と、前記第２の環状部材の内周面から膨出し、前記切欠部に適合した形状の膨出部とから構成することができる。
このような構成によって、ポケット形成部位の近傍位置において、第１の環状部材と第２の環状部材との嵌合締め代を容易に部分的に大きくすることができる。
【００１３】
（５）前記外側回転体は、前記ポケットが形成された内周面を有する第１の環状部材と、この第１の環状部材の外周面に嵌合する内周面を有する第２の環状部材とを有し、
前記押圧手段は、前記第２の環状部材に径方向に移動可能に設けられ、かつ径方向内方への移動により前記第２の環状部材の内周面から突出して前記第１の環状部材の外周面を押圧する押圧部材を備えていてもよい。
この構成によれば、第２の環状部材に設けられた押圧部材を径方向内方に移動させ、この押圧部材によって第１の環状部材の外周面を押圧することによって第１の環状部材に容易に予応力を付与することができる。
【００１４】
（６）前記予応力付与手段は、前記ポケットの底面の周方向端部に形成されたアール部分に対して予応力を付与するものであってもよい。
このようにポケットの底面の周方向端部に形成されたアール部分には応力が集中しやすいため、この部分に予応力を付与することで、当該部分における疲労破壊を好適に防止することができる。
【００１５】
（７）前記ポケットは、前記カム面が形成され、前記転動体を収容するための第１の収容部と、この第１の収容部に周方向に隣接して配置され、前記転動体をクサビ状空間の狭小方向へ向けて付勢する付勢部材を収容するための第２の収容部とを有しており、
前記予応力付与手段は、前記第２の収容部側における底面の周方向端部に予応力を付与するものであってもよい。
この構成によれば、転動体からの荷重を受けるカム面から離れた位置に配置された第２の収容部の底面の周方向端部には、特に引張応力が生じやすくなるため、この部分に予応力を付与することで、当該部分における疲労破壊を好適に防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、外側回転体の内周面に形成されたポケット内部の応力集中による疲労破壊を防止し、一方向クラッチの耐久性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る一方向クラッチの断面図である。
【図２】ポケット形成部分を拡大して示す外輪の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る一方向クラッチの断面図である。
【図４】ポケット形成部分を拡大して示す外輪の断面図である。
【図５】従来例に係る一方向クラッチの要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る一方向クラッチ１０の断面図である。
本実施形態の一方向クラッチ１０は、例えば、自動二輪車のエンジンのクランクシャフトとスタータモータの出力軸との間に設けられ、エンジン始動時にスタータモータの回転動力をクランクシャフトに伝達するとともに、エンジン始動後は、クランクシャフトの回転がスタータモータの出力軸に伝達されないように動力伝達を切断するものである。
【００１９】
一方向クラッチ１０は、スタータモータの出力軸に歯車減速機構等を介して動力伝達可能に連結される内輪（内側回転体）１２と、エンジンのクランクシャフトに連結される外輪（外側回転体）１３とを有している。また、一方向クラッチ１０は、外輪１３に形成されたポケット１４に収容される転動体としての円筒ころ１５と、付勢部材としての圧縮バネ１６とを有している。
【００２０】
内輪１２は円環状に形成されており、その中心の孔１８には転がり軸受等を介してクランクシャフトが挿通される。内輪１２の外周面は円筒状に形成されている。
外輪１３も内輪１２と同様に円環状に形成され、その内周面は円筒状に形成されて内輪１２の外周面に摺動可能に嵌合している。外輪１３の外周面も内周面と同様に円筒状に形成されている。
【００２１】
外輪１３の内周面には、複数のポケット１４が周方向に間隔をあけて形成されている。本実施形態では、３つのポケット１４が周方向等間隔で形成されている。各ポケット１４は、円筒ころ１５を収容するための第１の収容部２２と、圧縮バネ１６を収容するための第２の収容部２３とを備えている。なお、ポケット１４の数や配置は適宜変更することができる。
【００２２】
第１の収容部２２と第２の収容部２３とは、周方向に隣接して配置されており、第１の収容部２２よりも第２の収容部２３の方が浅く形成されている。ポケット１４の底面には、第１の収容部２２と第２の収容部２３との境界部において、両者間の深さの差を漸次変化させるための傾斜面２５が形成されている。
【００２３】
第１の収容部２２の底面は、内輪１２の外周面との間にクサビ状空間２６を形成するカム面２７とされている。すなわち、カム面２７は、図１の左回転方向（反時計方向）の先方側ほど内輪１２の外周面に接近する傾斜面とされており、第１の収容部２２に収容された円筒ころ１５は、同方向の先方側（クサビ状空間２６の狭小方向）へ移動することによってカム面２７と内輪１２の外周面との間に噛み込み、内輪１２と外輪１３とを一体回転可能にロックする。逆に、円筒ころ１５は、右回転方向（時計方向）の後方側（クサビ状空間２６の拡大方向）に移動することによって、内輪１２と外輪１３とのロックを解除する。
【００２４】
前記圧縮バネ１６は、コイルバネや板バネから構成されており、ポケット１４の第２の収容部２３の側面（バネ受け面）２９に一端部が当接され、他端部が第１の収容部２２内の円筒ころ１５に当接し、当該円筒ころ１５をクサビ状空間２６の狭小方向へ付勢している。
【００２５】
外輪１３は、径方向内側の第１の環状部材３１と、径方向外側の第２の環状部材３２とから構成されている。第１の環状部材３１は、円筒状の内周面３３及び外周面３４を有し、内周面３３にポケット１４が形成されている。第２の環状部材３２は、円筒状の内周面３５及び外周面３６を有しており、第２の環状部材３２の内周面３５は、第１の環状部材３１の外周面３４に適合した形状に形成されて当該外周面３４に対して嵌合・固定されている。
【００２６】
第１の環状部材３１の外周面３４におけるポケット１４の形成部位の近傍には、切欠部３８が形成されている。この切欠部３８は、第１の環状部材３１の外周面３４を直線状に切り欠いた形状とされ、ポケット１４の底面に形成されたカム面２７に対して左回転方向（反時計方向）ほど間隔が狭くなるように傾斜して形成されている。また、切欠部３８は、ポケット１４の第１の収容部２２の径方向外側からその左回転方向（第２の収容部２３とは反対側）に外れた範囲にわたって形成され、第２の収容部２３の径方向外側には形成されていない。
【００２７】
一方、第２の環状部材３２の内周面３５には、切欠部３８に適合した形状の膨出部４０が形成されている。すなわち、膨出部４０は、第２の環状部材３２の内周面３５に対して径方向内側へ直線状に膨出した形状に形成されている。そして、第２の環状部材３２は、第１の環状部材３１の切欠部３８に対して膨出部４０の周方向の位置を一致させた状態で第１の環状部材３１の外周面３４に嵌合されている。
【００２８】
図２は、ポケット形成部分を拡大して示す外輪１３の断面図である。
第１の環状部材３１に形成された切欠部３８と、第２の環状部材３２に形成された膨出部４０との嵌合締め代は、第１の環状部材３１と第２の環状部材３２との他の部分の嵌合締め代よりも大きく設定されている。そのため、第１の環状部材３１のポケット形成部位、特に第１の収容部２２の径方向外側には径方向内方へ向いた圧縮力Ｆ２が付与される。このような圧縮力Ｆ２が付与されると、ポケット１４の底面の周方向端部、特に、第２の収容部２３のバネ受け面２９と底面との境界部Ｐには、圧縮応力からなる予応力が発生する。
【００２９】
一方、図１に示すように、内輪１２が一方向（反時計方向）に回転することによって、内輪１２の外周面とカム面２７との間に円筒ころ１５が噛み込み、内輪１２と外輪１３とが一体回転可能にロックされると、ポケット１４内のカム面２７には円筒ころ１５から径方向外側へ向いた荷重が付与され、その荷重によって、第２の収容部２３の境界部Ｐには引張応力が生じる。しかし、当該境界部Ｐには圧縮応力からなる予応力が予め付与されているので、円筒ころ１５からの荷重によって生じる引張応力が緩和されるようになっている。そのため、一方向クラッチ１０の長期使用によって当該引張応力が繰り返し作用した場合でも疲労破壊を防止することができ、一方向クラッチ１０の耐久性を向上することができる。
【００３０】
また、設計・製造段階で、第１の環状部材３１の切欠部３８とポケット１４との相対位置や嵌合締め代の大きさを変更・調整することによって、圧縮力Ｆ２の向きや大きさを調整することができ、併せてカム面２７の傾きを微調整することも可能となる。
【００３１】
なお、第１の環状部材３１と第２の環状部材３２とを嵌合させるにあたり、切欠部３８と膨出部４０とを周方向に僅かに位置ずれさせると、両者の嵌合締め代を調整することができる。これにより、ポケット形成部位に対する圧縮力Ｆ２を調整し、予応力の大きさを適切に設定することが可能となる。また、切欠部３８と膨出部４０との周方向の位置ずれの度合いを調整することによって、カム面２７の傾きを微調整することも可能となる。
【００３２】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る一方向クラッチ１０の断面図、図４は、ポケット形成部位を拡大して示す外輪１３の断面図である。
本実施形態の一方向クラッチ１０における外輪１３は、第１の実施形態における外輪１３と同様に第１の環状部材３１と第２の環状部材３２とからなっているが、第１の環状部材３１の外周面や第２の環状部材３２の内周面には切欠部３８や膨出部４０が形成されておらず、いずれも全周にわたって円筒状に形成されている。
【００３３】
第２の環状部材３２には、ポケット１４と同数（本実施形態では３個）の雌ネジ孔４４が周方向に等間隔で形成されており、この雌ネジ孔４４は第２の環状部材３２を貫通している。そして、雌ネジ孔４４には、セットボルト（押圧部材）４５が螺合されており、このセットボルト４５の螺合量を調整することによって当該セットボルト４５を径方向に移動させることができる。セットボルト４５を径方向内方へ移動させると、第２の環状部材３２の内周面３５からセットボルト４５が突出し、第１の環状部材３１の外周面３４がセットボルト４５によって径方向内方へ押圧され、ポケット１４の内部、特に、第２の収容部２３の境界点Ｐには予応力が付与されるようになっている。
【００３４】
本実施形態では、セットボルト４５の螺合量を調整することによって予応力の大きさを微調整することができ、また、カム面２７の傾斜角度も微調整することができる。さらに、第１の環状部材３１に対する第２の環状部材３２の周方向の相対位置を調整することによってセットボルト４５による押圧箇所を調整することも可能となっている。
【００３５】
また、本実施形態では、第１，第２の環状部材３１，３２は、切欠部３８や膨出部４０を備えておらず、外周面３４，３６及び内周面３３，３５の全体を円筒状に形成することができるので、加工が容易であり、また、雌ネジ孔４４を形成する加工も比較的容易に行うことができる。
【００３６】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜変更することが可能である。
例えば、第１の実施形態（図１，図２参照）において、第１の環状部材３１に形成された切欠部３８の形状は、直線状に限らず、円弧状や山形状（２本の直線の組み合わせ形状）に形成することができ、第２の環状部材３２の膨出部４０は、切欠部３８の形状に応じて適宜形成すればよい。
また、ポケット１４の内部に対して予応力を付与する箇所は、第２の収容部２３の境界点Ｐに限定されるものではなく、ポケット１４の内部において最も大きな応力が生じる部分や最も剛性が低い部分、最も破損しやすい部分等から選択することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０：一方向クラッチ、１２：内輪（内側回転体）、１３：外輪（外側回転体）、１４：ポケット、１５：円筒ころ（転動体）、１６：圧縮バネ（付勢部材）、２２：第１の収容部、２３：第２の収容部、２６：クサビ状空間、２７：カム面、２９：バネ受け面、３１：第１の環状部材、３２：第２の環状部材、３８：切欠部、４０：膨出部、４４：雌ネジ孔、４５：セットボルト（押圧部材）
【図１】
2011256929.tif 000003
【図２】
2011256929.tif 000004
【図３】
2011256929.tif 000005
【図４】
2011256929.tif 000006
【図５】
2011256929.tif 000007