(57)【要約】【課題】 従来のトルクリミッタ付き一方向クラッチに比べてトルク容量を増大させることができる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】  保持器14は、通常時にカム面16の角部16aに嵌まり合う角部21aからなる通常時位相決め部21と、過負荷時に保持器14がカム面16に対して回転させられた際にカム面16の角部16aに嵌まり合う角部22aからなる過負荷時位相決め部22とを有している。過負荷時には、保持器14がカム面16に対して回転させられて、その過負荷時位相決め部22の角部22aがカム面16の角部16aに嵌まり合うとともに、ころ13がフリー状態となる。【選択図】    図１
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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多角形状のカム面が形成されており、通常時のロック状態およびフリー状態に加えて、過負荷時にロック解除状態が得ら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おいて、
保持器は、過負荷時のトルクによってカム面に対し回転するように形成されて、通常時にカム面の角部に嵌まり合う角部からなる通常時位相決め部と、過負荷時に保持器がカム面に対して回転させられた際にカム面の角部に嵌まり合う角部からなる過負荷時位相決め部とを有しており、過負荷時位相決め部の角部は、これがカム面の角部に嵌まり合った際にころがフリー状態となる位置に来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(2)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、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、カム面に凹部を追加する必要があることから、全体を大きくするか、大きくできない場合には、ころの数を少なくする必要があり、トルク容量が小さくなるという問題があった。
【０００８】
この発明の目的は、トルクリミッタ機能のないものからその大きさおよびころの数を変化させることなく、トルクリミッタ機能を得ることでき、従来のトルクリミッタ付き一方向クラッチに比べてトルク容量を増大させることができる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多角形状のカム面が形成されており、通常時のロック状態およびフリー状態に加えて、過負荷時にロック解除状態が得ら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おいて、保持器は、過負荷時のトルクによってカム面に対し回転するように形成されて、通常時にカム面の角部に嵌まり合う角部からなる通常時位相決め部と、過負荷時に保持器がカム面に対して回転させられた際にカム面の角部に嵌まり合う角部からなる過負荷時位相決め部とを有しており、過負荷時位相決め部の角部は、これがカム面の角部に嵌まり合った際にころがフリー状態となる位置に来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】
カム面は、例えば、正多角形状とされ、これによって、内外輪間には複数の楔状の部分が形成され、楔状空間の狭い部分付近では、ころは内外輪間に噛み込み、楔状空間の広い部分付近では、ころはフリー状態となる。すなわち、カム面には必ずころがフリーになるところがあり、トルクリミッタ作動後（保持器が過負荷時のトルクによってカム面に対し回転し、過負荷時位相決め部がカム面に嵌まり合って回転が停止した時）に、ころがこの位置に保持できるようにすればよい。保持器のカム面に対する回転を容易とするために、カム面の各角部は、丸められている（面取りされている）ことが好ましい。
【００１１】
保持器の各ポケットの周方向長さは、ころの外径＋付勢部材の自由長よりも小さくなされるとともに、保持器は、カム面が形成された軌道輪に対して、過負荷時のころの公転に伴って回転可能とされる。通常時には、保持器は、その通常時位相決め部の角部がカム面の角部に嵌まり合っており、ころは、保持器のポケット内にあって、ロック位置およびフリー位置の間を周方向に移動し、これにより、一方向クラッチとしての機能が果たされる。異常時（過負荷時）には、ころがロック位置を越えて公転し、この際、ころは、保持器のポケットのころ受け面に当たるが、ころに作用するトルクが大きいため、保持器はころに押されて一体となって回転する。そして、保持器の過負荷時位相決め部の角部がカム面の角部に嵌まり合った時点で、保持器の回転は停止する。このときにトルクリミッタ機能を得るためには、ころは、フリー状態となる必要があり、楔状空間の広い部分にころが位置するように、通常時位相決め部の角部に対する過負荷時位相決め部角部の位置が設定される。
【００１２】
例えば、内輪に多角形状カム面が設けられている場合、保持器の内周面は、カム面に対応する多角形状内周面（通常時位相決め部に相当）とこれを所定角度（多角形の内角の大きさの半分より若干大きい角度）回転させた多角形状内周面（過負荷時位相決め部に相当）とを合わせた形状（合わせた形状の外側の輪郭形状をたどった形状）とされる。
【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。
【００１５】
従来のトルクリミッタ付き一方向クラッチでは、保持器のポケットの周方向長さは、圧縮状態のばねの長さ＋ころの径＋凹部の大きさ＋αとする必要があり、トルクリミッタ無しのものに比べると大きくなるが、これに対して、上記の一方向クラッチによると、ポケットの周方向長さは、ころの外径＋付勢部材の自由長よりも小さくなっている（トルクリミッタ無しのものと同じ）ことで、凹部が設けられている従来のトルクリミッタ付き一方向クラッチに比べると、ころの収容数を増加させることができ、トルク容量を増大させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
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、過負荷時には、保持器はころに押されて一体となって回転し、保持器の過負荷時位相決め部の角部がカム面の角部に嵌まり合った時点で、保持器の回転が停止するとともに、ころがフリー状態となるので、トルクリミッタが得られる。このトルクリミッタ機能は、トルクリミッタ機能無しのものから保持器の形状だけを変更することで得ることができるので、従来のトルクリミッタ付き一方向クラッチに比べてトルク容量を増大させることができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【００１８】
図１および図２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。
【００１９】
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。
【００２０】
カム面(16)は、内輪(12)の外周面が横断面多角形状（図示は６角形）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)内周面との間が通常時のロック状態およびフリー状態を得るための楔状空間(17)として使用されている。カム面(16)の各角部(16a)は、面取りされて丸くされている。
【００２１】
保持器(14)の各ポケット(18)の周方向長さは、ころ(13)の外径＋コイルばね(15)の自由長よりも小さくなされ、保持器(14)のポケット(18)の軸方向の寸法は、ころ(13)の軸方向長さよりも大きくなされている。これにより、ころ(13)は、ロック位置およびフリー位置の間をポケット(18)に案内されて移動することができる。
【００２２】
保持器(14)の内周面は、内輪(12)のカム面(16)に対応する多角形状内周面とこれを所定角度回転させた多角形状内周面とを合わせた形状とされており、これにより、保持器(14)には、図１に示す通常時にカム面(16)の各角部(16a)にそれぞれ嵌まり合う複数（この例では６つ）の角部(21a)からなる通常時位相決め部(21)と、図１に示す通常時にはカム面(16)の各角部(16a)から所定角度時計方向側にあり、保持器(14)がカム面(16)に対して回転させられて図２に示す過負荷時にカム面(16)の各角部(16a)にそれぞれ嵌まり合う複数（この例では６つ）の角部(22a)からなる過負荷時位相決め部(22)とが形成されている。ここで、所定角度は、図１に示す通常時の状態から保持器(14)をカム面(16)に対して強制的に回転させて図２の状態を得た場合に、ころ(13)が内輪(12)の各面（断面では辺）の時計方向側部分と外輪(11)内周面との間に形成されている広い部分すなわちフリー状態となる位置にあるような大きさとされている。
【００２３】
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。
【００２４】
図１に示す通常の状態（一方向クラッチ作動状態）では、ころ(13)は、ロック位置とフリー位置とに移動可能であり、保持器(14)の回転は、通常時位相決め部(21)の各角部(21a)が内輪(12)のカム面(16)の各角部(16a)に係合することによって、不可能となっている。保持器(14)は、樹脂製であり、過負荷時位相決め部(22)の角部(22a)が設けられていることによって、径方向に変形しやすくなっている。
【００２５】
異常時（過負荷時）には、大きなトルク負荷によって、ころ(13)がロック位置を越えて公転し、この際、ころ(13)は、保持器(14)のポケット(18)の対向面に当たるが、ころ(13)に作用するトルクが大きいため、保持器(13)はころ(13)に押されて一体となって回転する。そして、図２に示すように、保持器(13)の過負荷時位相決め部(22)の各角部(22a)がカム面(16)の各角部(16a)にそれぞれ嵌まり合った時点で、保持器(13)の回転は停止する。このとき、ころ(13)は、フリー状態にあり、トルクリミッタ機能が得られる。
【００２６】
したがって、この一方向クラッチ(10)を備えた圧縮機用プーリユニット（図３参照）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、保持器(13)が回転することによって、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。
【００２７】
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は、内輪にカム面が形成されているものであるが、上記の保持器に２つの位相決め部を形成する構成は、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】
【００２８】
【図１】図１は、この発明による一方向クラッチの１実施形態の通常時の状態を示す横断面図である。
【図２】図２は、トルクリミッタ作動状態に移行した際の状態を示す横断面図である。
【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】
【００２９】
(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
(16a)      角部
(18)       ポケット
(21)       通常時位相決め部
(21a)      角部
(22)       過負荷時位相決め部
(22a)      角部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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