(57)【要約】【課題】 一方向クラッチが破損する原因となる噛み合い滑りを防止したトルクリミッタ付き一方向クラッチを提供する。【解決手段】  カム面16の横断面形状が、一方向クラッチの中心から偏心した位置Ｅを中心として、一方向クラッチの中心からの距離よりも小さい半径Ｒの円弧面とすることにより形成されている。これにより、ロック位置とロック解除用凹部19との間のくさび角θは、その大きさがロック位置のくさび角の大きさ以下とされている。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪、内輪、両軌道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各ころを保持するポケットを有する保持器を備えており、外輪および内輪のうちのいずれか一方の軌道輪に、ロック位置およびフリー位置を規定するカム面が形成されるとともに、カム面上のロック位置を越えた領域に、過負荷時にころが入り込むロック解除用凹部が形成されているトルクリミッタ付き一方向クラッチにおいて、
ロック位置とロック解除用凹部との間のくさび角は、その大きさがロック位置のくさび角の大きさ以下になるように形成されていることを特徴とするトルクリミッタ付き一方向クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一方向クラッチに関し、特に、ロック状態において過負荷を受けた場合に、ロック状態が解除されるようになされているトルクリミッタ付き一方向クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車エンジンなどのクランクシャフトからベルトを介して駆動される補機（例えば、エアコンディショナ用の圧縮機）に装備されるプーリユニットでは、一方向クラッチを用いることにより、ベルトの張力変動に伴うプーリの回転変動を吸収するようになされている。
【０００３】
図３に示す自動車のエアコンディショナ用の圧縮機用プーリユニット(1)は、自動車エンジンのクランクシャフトにベルト(4)を介して接続されエンジンの動力を圧縮機(2)の回転軸(3)に伝達するもので、ベルト(4)が巻き掛けられたプーリ(5)と、プーリ(5)の内径側に配置されて圧縮機(2)の回転軸(3)に固定された中空軸(6)と、内輪(71)、外輪(72)、２列に配置された複数の玉(73)およびこれらの玉(73)を保持する保持器(74)を有しプーリ内径と中空軸外径との間に配置された複列転がり軸受(7)と、回転軸(3)端部に袋ナット(8)により固定されている有底円筒状ハブ（一方向クラッチ外輪の支持部材）(9)と、転がり軸受(7)の外輪(72)と一体の内輪(75)、外輪(76)、両輪(75)(76)間に配された複数のころ(77)、各ころ(77)を噛み込み方向へ付勢する付勢部材（図示略）および複数のころ(77)を保持するポケットを有する保持器(78)を有し転がり軸受(7)の外輪(71)外径とハブ(9)の円筒部(9a)内径との間に配置された一方向クラッチ(10)とを備えている。
【０００４】
一方向クラッチ(10)の外輪(76)は、ハブ(9)を介して回転軸(3)に一体化され、一方向クラッチ(10)の内輪(75)は、プーリ(5)に一体化されている。したがって、ベルト(4)によりプーリ(5)が回転駆動されて、一方向クラッチ(10)を介してプーリ(5)から圧縮機(2)の回転軸(3)に対して動力を伝達するに際し、一方向クラッチ(10)は、プーリ(5)の回転速度が圧縮機(2)の回転軸(3)よりも相対的に速くなると、ロック状態となって、プーリ(4)、ハブ(9)および回転軸(3)の三者を一体化して同期回転させ、プーリ(5)の回転速度が圧縮機(2)の回転軸(3)よりも相対的に遅くなると、フリー状態となって、プーリ(5)から圧縮機(2)の回転軸(3)に対する回転動力の伝達を遮断し、これにより、回転軸(3)が回転慣性力のみで回転を継続する。
【０００５】
一般的な一方向クラッチは、過負荷が作用したときにベルトから圧縮機の回転軸に対する動力の伝達を遮断する機能は有していないため、過負荷時にプーリに対してベルトが滑り、ベルトが焼き付いたり、破損したりするという問題がある。そこで、この問題を解消するものとして、図示省略するが、特許文献１には、カム面上のロック位置を越えた領域に、ころが入り込む凹部が形成されており、過負荷を受けたときに、ころが噛み込み部材として作用しない状態に拘束され、これにより、外輪と内輪とがフリー状態となって動力伝達が遮断されるトルクリミッタとしての動作が得られるトルクリミッタ付き一方向クラッチが提案されている。
【０００６】
このトルクリミッタ付き一方向クラッチでは、例えば圧縮機の焼き付き故障などに伴い回転軸の回転に異常が生じると、一方向クラッチの負荷トルクが増大し、この値が所要の規定値（例えば６０Ｎｍ）に到達すると、ころがくさび状空間におけるロック位置のさらに狭い側へ移動させられることになってカム面の凹部に入り込み、ころがプーリに対して非接触あるいは空転する状態になるので、プーリのみが回転することになって、プーリから圧縮機の回転軸に対する動力伝達が遮断されるトルクリミッタの機能が果たされる。
【特許文献１】特開２００２−１０６６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１のトルクリミッタ付き一方向クラッチによると、過負荷時には、ころが凹部に入り込むことによって、ロック状態が解消し、これにより、ベルトから圧縮機の回転軸に対する動力の伝達が遮断されるので、ベルトが焼き付いたり、破損したりする問題が解消されるが、より確実な動力遮断状態を確保するには、次のような課題が存在している。すなわち、ころが凹部に入り込む際に、摩擦係数の低下によって滑り（噛み合い滑り）が発生し、ポッピングによって一方向クラッチが破損するということが起こり得ることから、噛み合い滑りを防止する必要がある。
【０００８】
この発明の目的は、一方向クラッチが破損する原因となる噛み合い滑りを防止したトルクリミッタ付き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】
【０００９】
この発明によるトルクリミッタ付き一方向クラッチは、外輪、内輪、両軌道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各ころを保持するポケットを有する保持器を備えており、外輪および内輪のうちのいずれか一方の軌道輪に、ロック位置およびフリー位置を規定するカム面が形成されるとともに、カム面上のロック位置を越えた領域に、過負荷時にころが入り込むロック解除用凹部が形成されているトルクリミッタ付き一方向クラッチにおいて、ロック位置とロック解除用凹部との間のくさび角は、その大きさがロック位置のくさび角の大きさ以下になるように形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
くさび角は、ころと内外輪軌道との接線同士がなす角をいう。ロック位置とロック解除用凹部との間において、くさび角は、一定であってもよく、ころの公転に伴って変化してもよく、いずれにしろ、その大きさがロック位置のくさび角の大きさ以下に保たれる。
【００１１】
くさび角が大きくなると、これに伴って法線力が小さくなって摩擦力が減少し、スリップ（噛み合い滑り）を起こす可能性が増大する。噛み合い滑りが発生しない条件は、摩擦係数をμ、くさび角をθとして、tan(θ／２)＜μであり、従来からロック位置ではこの条件が確保されており、ロック位置とロック解除用凹部との間のくさび角の大きさをロック位置のくさび角の大きさ以下にすることにより、トルクリミッタ作動時の噛み合い滑りを確実に防止することができる。
【００１２】
内輪が多角形状に形成された内輪カムの場合、多角形状のカム面上のロック位置を越えた領域にロック解除用凹部を形成すると、ロック位置とロック解除用凹部との間のくさび角が増加することになり、噛み合い滑りが起こる可能性が増す。これを防止するには、例えば、ロック解除用凹部近傍の断面形状を直線から曲線に変更することで、くさび角を小さくすればよい。この際、カム面を偏心Ｒカム形状（各カム面の断面形状を一方向クラッチの中心からずれた位置を中心とする円弧で形成）にすればよく、こうすることで、くさび角の増加を少なくすることができる。
【００１３】
この一方向クラッチは、例えば、ベルトが巻き掛けられたプーリと、プーリの内径側に配置された回転軸と、プーリ内径と回転軸外径との間に配置された転がり軸受と、転がり軸受の外輪と回転軸に固定された円筒状ハブ内径との間に配置された一方向クラッチとを備えているプーリユニット（動力伝達装置）における一方向クラッチとして好適に使用される。このようなプーリユニットは、自動車のエアコンディショナ用の圧縮機などの補機その他種々の装置において使用することができる。
【００１４】
一方向クラッチの外輪、内輪およびころは金属製とされ、保持器は、合成樹脂製とされる。付勢部材は、例えばコイルばねとされるがこれに限定されるものではない。付勢部材は、保持器に設けられた突起または凹所などを有する付勢部材保持部によって位置決めされて保持され、付勢部材保持部ところとの間に挟持される。カム面は、内輪に形成されることがあり、また、外輪に形成されることもある。
【発明の効果】
【００１５】
この発明のトルクリミッタ付き一方向クラッチによると、通常時のロック状態とフリー状態との移行時には使用されないロック位置とロック解除用凹部との間について、くさび角の大きさがロック位置のくさび角の大きさ以下になるようにすることにより、一方向クラッチが破損する原因となる噛み合い滑りを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】
【００１６】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【００１７】
図１および図２（ａ）は、この発明によるトルクリミッタ付き一方向クラッチの１実施形態を示している。
【００１８】
この一方向クラッチ(10)は、図３に示した一方向クラッチ(10)として使用されるもので、円筒形の外輪(11)と、多角形状に形成されてこの部分がロック位置およびフリー位置を規定するカム面(16)とされた内輪(12)と、カム面(16)と外輪(11)の内周面とで形成された楔状空間(17)に配置され、外輪(11)と内輪(12)とが一の方向（ロック方向）に相対回転することにより外輪(11)と内輪(12)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(17)の狭い側）に付勢する付勢部材としてのコイルばね(15)と、ころ(13)およびコイルばね(15)を収納するポケット(18)を有しておりころ(13)を楔状空間(17)内に位置させる環状の保持器(14)とを備えている。
【００１９】
カム面(16)は、内輪(12)の外周面が断面円弧状の偏心Ｒカム形状とされることにより形成されており、その各面（断面では辺）の反時計方向側部分と外輪(11)内周面との間が楔状空間(17)として使用されている。偏心Ｒカム形状は、図２（ａ）に詳しく示すように、カム面(16)の横断面形状が、一方向クラッチ(10)の中心から偏心した位置Ｅを中心として、一方向クラッチ(10)の中心からの距離よりも小さい半径Ｒの円弧面とすることにより形成されている。半径Ｒが一方向クラッチ(10)の中心からの距離よりも小さくなされていることにより、保持器(14)は、過負荷時のころ(13)公転方向と反対の方向（図１の時計方向）には回転不可能となっている。なお、カム面(16)の横断面形状については、すべてを円弧面とせずに、ころ(13)のフリー位置またはロック位置からロック解除用凹部(19)までを円弧面とし、これよりも時計方向側を直線（多角形の一部）としてもよい。
【００２０】
楔状空間(17)の狭い側すなわちロック位置においては、噛み合い滑りを防止するために、くさび角（噛み込み状態になったときのころ(13)と内輪(12)の接触位置における接線ところ(13)と外輪(11)の接触位置における接線とがなす角）θは、摩擦係数をμとして、tan(θ／２)＜μが成り立つように設定されている。そして、カム面(16)を偏心Ｒカム形状とすることにより、ロック位置とロック解除用凹部(19)との間のくさび角は、その大きさがロック位置のくさび角の大きさ以下になされており、これにより、ロック位置とロック解除用凹部(19)との間においても、噛み合い滑りを防止する条件であるtan(θ／２)＜μが成り立っている。
【００２１】
内輪(12)には、カム面(16)上のロック位置を越えた領域に、過負荷時にころ(13)が入り込むロック解除用凹部(19)が形成されている。
【００２２】
この一方向クラッチ(10)によると、外輪(11)の回転速度が内輪(12)よりも相対的に速くなると、ころ(13)がくさび状空間(17)の狭い側（図の反時計方向）へ転動させられてロック状態となるので、外輪(11)と内輪(12)とが一体化して同期回転する。しかし、外輪(11)の回転速度が内輪(12)よりも相対的に遅くなると、ころ(13)がくさび状空間(17)の広い側（図の時計方向）へ転動させられてフリー状態となるので、外輪(11)から内輪(12)へ回転動力の伝達が遮断されることになって内輪(12)が回転慣性力のみで回転を継続するようになる。
【００２３】
大きなトルク負荷がかかると、ころ(13)は、内輪(12)と外輪(11)との間に噛み込んだ状態で、楔状空間(17)のより狭い方向に強制的に移動させられる。ころ(13)がさらに反時計方向に移動して、ころ(13)がロック解除用凹部(19)に嵌まり込むと、内輪(12)と外輪(11)とはフリー状態となる。
【００２４】
また、図２（ｂ）に示す従来のトルクリミッタ付き一方向クラッチの場合、トルクが負荷され、ころ(77)が移動していくと、くさび角θが増加し、ロック解除用凹部(79)に達する前に、tan(θ／２)＞μとなって、噛み合い滑りが発生する可能性がある。これに対し、この発明によるトルクリミッタ付き一方向クラッチ(10)によると、上述のように、トルクリミッタ作動までのくさび角θについて、μ＞tan(θ／２)が確保されており、噛み合い滑りが確実に防止されている。
【００２５】
したがって、この圧縮機用プーリユニットによると、例えば圧縮機(2)の焼き付き故障などに伴い回転軸(3)の回転に異常が生じると、一方向クラッチ(10)の負荷トルクが増大し、この値が所要の規定値（例えば６０Ｎｍ）に到達すると、ころ(13)は、くさび状空間(17)におけるロック位置のさらに狭い側（図の反時計方向）へ移動させられ、この際、噛み合い滑りを発生することなく、カム面(16)のロック解除用凹部(19)に入り込む。これに伴い、ころ(13)は、両輪(11)(12)間に噛み込むことが不可能となり、プーリ(5)から圧縮機(2)の回転軸(3)に対する動力伝達が遮断されるトルクリミッタの機能が果たされる。この結果、過負荷を受けたときでも、噛み合い滑りによる一方向クラッチ(10)の破損が防止され、しかも、その後は、プーリ(5)の回転が継続し、クランクシャフトの回転損失を生じることはなく、プーリ(5)上でベルト(4)が滑らずに済んでベルト(4)の寿命が向上し、圧縮機(2)やベルト(4)を通じて連結される機器に悪影響を及ぼさずに済む。
【００２６】
なお、上記実施形態において、一方向クラッチ(10)は、自動車のエアコンディショナ用の圧縮機用プーリユニット用として説明したが、一方向クラッチの用途はこれに限定されるものではない。また、上記の一方向クラッチ(10)は、内輪(12)にカム面(16)が形成されているものであるが、上記のくさび角とする構成は、外輪にカム面が形成されている一方向クラッチにも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、この発明によるトルクリミッタ付き一方向クラッチの１実施形態を示す横断面図である。
【図２】図２（ａ）は、この発明によるトルクリミッタ付き一方向クラッチのカム面におけるくさび角を説明する図で、図２（ｂ）は、従来のトルクリミッタ付き一方向クラッチのカム面におけるくさび角を説明する図である。
【図３】図３は、この発明による一方向クラッチが使用される１例である圧縮機用プーリユニット示す横断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
(10)       一方向クラッチ
(11)       外輪
(12)       内輪
(13)       ころ
(14)       保持器
(15)       コイルばね（付勢部材）
(16)       カム面
(18)       ポケット
(19)       ロック解除用凹部
【図１】
2008082457.tif 000003
【図２】
2008082457.tif 000004
【図３】
2008082457.tif 000005