(57)【要約】【課題】ローラクラッチ１２ａ及びこのローラクラッチ１２ａを組み込んだローラクラッチ内蔵型プーリ装置の信頼性の向上を図る。【解決手段】ばね１８、１８を係止する為の前方支持板部２７ａの円周方向に関する厚さを大きくする。そして、上記ローラクラッチ１２ａがオーバーラン状態となった時に、各ローラ１７が上記前方支持板部２７ａの当接面３３に当接する様にする。オーバーラン時に上記各ローラ１７から作用する力を、上記各ばね１８、１８と上記前方支持板部２７ａとに分散できる。又、上記各ローラ１７と当接面３３とが当接する位置は、上記前方支持板部２７ａの円周方向の厚さを変える事により調節可能である。この為、上記課題を解決できる。【選択図】  図１
2004257402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪相当部材と、この外輪相当部材の内側にこの外輪相当部材と同心に配置された内輪相当部材と、これら外輪相当部材の内周面と内輪相当部材の外周面とのうちの一方の周面に形成された、円周方向に亙る凹凸であるカム面と、同じく他方の周面に形成された円筒面と、これらカム面と円筒面との間の円筒状空間内に設けられた複数本のローラと、このカム面を形成した部材に対する回転を不能として上記円筒状空間内に配置され、上記各ローラを転動並びに円周方向に関する若干の変位自在に保持する保持器と、この保持器の円周方向複数個所に設けられたばね係止部に係止され、上記各ローラを円周方向に関して同方向に押圧する複数のばねとを備えたローラクラッチに於いて、オーバーラン時に、上記各ローラが上記各ばね係止部の一部にそれぞれ当接する事を特徴とするローラクラッチ。
【請求項２】
ばねが、板材に曲げ加工を施す事により、基部と、この基部の両端部からこの基部の厚さ方向片側に折り曲げた１対の押圧片とから成るものであり、ばね係止部が、保持器を構成する連結部の軸方向両端部外周面に径方向外方に突出する状態で形成した１対の後方支持板部と、この連結部の軸方向中間部外周面で、これら各後方支持板部よりも少しだけ円周方向前方に寄った部分に径方向外方に突出する状態で形成した前方支持板部とから成り、上記基部の片側面を上記前方支持板部の他側面に、この基部の他側面の両端部を上記各後方支持板部の片側面に、それぞれ弾性的に当接させる事により、上記ばねをばね係止部に係止しており、オーバーラン時にローラが上記前方支持板部の片側面に当接する、請求項１に記載したローラクラッチ。
【請求項３】
回転軸の端部に固定する内径側部材と、この内径側部材の周囲にこの内径側部材と同心に配置され、外周面にベルトを掛け渡す為のベルト溝を設けた筒状の外径側部材と、これら内径側部材の外周面と外径側部材の内周面との間に設けられ、この外径側部材がこの内径側部材に対し所定方向に相対回転する傾向となる場合のみ、これら外径側部材と内径側部材との間での回転力の伝達を自在とするローラクラッチと、このローラクラッチに隣接する位置で上記内径側部材の外周面と上記外径側部材の内周面との間に設けられ、この外径側部材に加わるラジアル荷重を支承しつつこれら内径側部材と外径側部材との相対回転を自在とするサポート軸受とを備えたローラクラッチ内蔵型プーリ装置に於いて、上記ローラクラッチが、請求項１〜２の何れかに記載したローラクラッチである事を特徴とするローラクラッチ内蔵型プーリ装置。
【請求項４】
請求項３に記載したローラクラッチ内蔵型プーリ装置であって、内径側部材がスタータモータの回転軸の端部に固定したスリーブであり、外径側部材がクランクシャフトの端部に固定した従動プーリとの間に無端ベルトを掛け渡した駆動プーリであり、上記回転軸からこの駆動プーリに向かう方向には回転力を伝達するが、逆方向には回転力を伝達しない、アイドリングストップ車用のスタータモータに使用する、ローラクラッチ内蔵型プーリ装置。
【請求項５】
請求項３に記載したローラクラッチ内蔵型プーリ装置であって、内径側部材がオルタネータの回転軸の端部に固定したスリーブであり、外径側部材がクランクシャフトの端部に固定した駆動プーリとの間に無端ベルトを掛け渡した従動プーリであり、この従動プーリから上記回転軸に向かう方向には回転力を伝達するが、逆方向には回転力を伝達しない、オルタネータ用のローラクラッチ内蔵型プーリ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の発電機であるオルタネータや、アイドリングストップ車用のスタータモータ等の自動車用補機のプーリ装置に組み込むローラクラッチと、このプーリ装置として使用するローラクラッチ内蔵型プーリ装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省エネルギ並びに二酸化炭素の排出抑制を目的として、車両が停止した状態でエンジンもアイドリングさせずに自動的に停止させる、アイドリングストップを行なう事が考えられ、一部ではこの様なアイドリングストップ機能を備えたアイドリングストップ車が実際に使用されている。この様なアイドリングストップ車の場合、車両が停止すると、車速センサが検出した車速ゼロの信号に基づいて、エンジンを自動的に（イグニッションスイッチを操作する事なく）停止させる。これに対して、車両を再発進させる場合には、クラッチペダルの動きを検知するクラッチセンサ（手動変速車の場合）或はアクセルペダル若しくはブレーキペダルの動きを検知するアクセルセンサ若しくはブレーキセンサ（自動変速車の場合）からの信号に基づき、上記車両用エンジンを自動的に（やはりイグニッションスイッチを操作する事なく）再起動させる。この様なアイドリングストップ車によれば、エンジンのアイドリングストップを行なう分、省エネルギ並びに二酸化炭素の排出抑制を図れる。
【０００３】
この様なアイドリングストップ車の場合、一般的な自動車の場合に比べてエンジンの始動を迅速に行なわせる必要がある。従って、一般的に使用されている様に、始動時にのみ、スタータモータの駆動軸に固定したピニオンと、フライホイールに固設した大歯車とを噛合させる構造を採用する事は難しい。この様な事情に鑑みて、図６に示す様に、エンジン１のクランクシャフト２の端部に固定した従動プーリ３と、スタータモータ４の回転駆動軸５の端部に固定した駆動プーリ装置６との間に無端ベルト７を掛け渡す構造が、各種提案されている。エンジンの始動装置にこの様な構造を採用する場合には、上記駆動プーリ装置６としてローラクラッチ内蔵型のものを使用して、上記回転駆動軸５から上記無端ベルト７に動力を伝達するが、この無端ベルト７から回転駆動軸５へは動力を伝達しない様にする。
【０００４】
上述の様な構造を有するエンジンの始動装置の場合、エンジン始動時には、上記スタータモータ４への通電によって上記駆動プーリ装置６を回転駆動し、上記無端ベルト７、上記従動プーリ３を介して、上記クランクシャフト２を回転駆動する。この際、上記駆動プーリ装置６に内蔵したローラクラッチは繋がれ（ロック状態となり）、上記回転駆動軸５から上記無端ベルト７に動力を伝達する。この結果、上記エンジンが始動した後には、上記ローラクラッチの接続が断たれ（オーバラン状態となり）、上記クランクシャフト２の回転に伴う上記無端ベルト７の走行に拘らず、上記スタータモータ４の回転駆動軸５が回転する事はなくなる。従って、このスタータモータ４が上記エンジン１の運転に対する抵抗になったり、或はこのスタータモータ４の耐久性が損なわれる事はない。
【０００５】
この様なエンジンの始動装置に駆動プーリ装置６として組み込む、ローラクラッチ内蔵型プーリ装置として、例えば特許文献１〜３に記載された様な構造のものを使用する事が考えられる。図７は、これら各特許文献に記載される等により従来から知られている、ローラクラッチ内蔵型プーリ装置８の１例を示している。このローラクラッチ内蔵型プーリ装置８は、上記無端ベルト７（図６）をその外周面に掛け渡す為のプーリ素子９と、上記回転駆動軸５（図６）の先端部に固定する為のスリーブ１０とを、互いに同心に配置している。
【０００６】
そして、このスリーブ１０の外周面と上記プーリ素子９の内周面との間に、それぞれがサポート軸受である、深溝型の玉軸受１１、１１と、ローラクラッチ１２とを設けている。これら玉軸受１１、１１及びローラクラッチ１２を設ける為に、上記プーリ素子９の内周面は単なる円筒面とし、上記スリーブ１０の外周面は、軸方向中間部の大径部１３と両端部の小径部１４、１４とを段差部で連続させた段付の円筒面としている。
【０００７】
そして、上記スリーブ１０の外周面とプーリ素子９の内周面との間に存在する環状空間の軸方向中間部に上記ローラクラッチ１２を、同じくこの環状空間の軸方向両端寄り部分でこのローラクラッチ１２を軸方向両側から挟む位置に上記各玉軸受１１、１１を、それぞれ配置している。このうちの玉軸受１１、１１は、上記プーリ素子９と上記スリーブ１０とを互いに同心に配置すると共に、これら両部材９、１０の相対回転を自在とする役目を有する。図示の例では、上記両玉軸受１１、１１を上記ローラクラッチ１２の両側に設置する事により、ラジアル荷重を負荷するスパンを長くして、剛性を高くすると共に耐久性の確保を図っている。
【０００８】
上記ローラクラッチ１２は、図８〜１０に示す様に、外輪相当部材である外輪１５と、内輪相当部材である内輪１６と、複数本のローラ１７と、これら各ローラ１７と同数のばね１８、１８と、保持器１９とから成る。上記外輪１５は、鋼材により円筒状に形成したもので、内周面に円周方向に亙る凹凸であるカム面２０を設けている。即ち、この外輪１５の内周面に、それぞれがランプ部と呼ばれる複数の凹部２１を、円周方向に関し等間隔に形成する事により、この外輪１５の内周面を上記カム面２０としている。又、上記内輪１６は、鋼製で、外周面を円筒面２２としている。上記外輪１５は、この内輪１６の周囲に、この内輪１６と同心に配置している。そして、この外輪１５の内周面に設けたカム面２０と上記内輪１６の外周面に設けた円筒面２２との間に、上記各ローラ１７、上記各ばね１８、１８、及び上記保持器１９を配置している。
【０００９】
このうちの保持器１９は、合成樹脂（例えば、ポリアミド４６等の熱可塑性樹脂にガラス繊維を２０％程度混入したもの）を射出成形する事により、籠型円筒状に形成している。この様な保持器１９は、例えば図１０に示す様に、それぞれが円環状である１対のリム部２３、２３と、これら両リム部２３、２３の内側面の径方向内端部同士を連結する状態で円周方向に関し等間隔に配置された複数の連結部２４とを備える。この様な保持器１９は、上記両リム部２３、２３の外周面に形成した各突片２５、２５を上記カム面２０を構成する各凹部２１に係合させる事により、上記外輪１５に対する相対回転を不能にしている。
【００１０】
又、上記両リム部２３、２３の内側面で、円周方向に関し上記各連結部２４の中間部に整合する部分に１対の後方支持板部２６、２６を、上記各連結部２４の外周面から径方向外方に突出する状態で形成している。又、これら各連結部２４の外周面で、上記各後方支持板部２６、２６よりも少しだけ円周方向前方（図８〜１０の左方）に寄った部分の中央部に前方支持板部２７を、同じく両端寄り部分に１対の突出部２８、２８（図１０にのみ図示、他図では省略）を、それぞれ上記各連結部２４の外周面から径方向外方に突出する状態で形成している。そして、これら各部２６、２７、２８により、請求項に記載したばね係止部を構成している。尚、上記突出部２８、２８は、上記各ばね１８、１８のばね剛性を調節する為に設けているもので、ローラクラッチの構造によっては省略する場合もある。又、上記両リム部２３、２３と円周方向に隣り合う２組の各支持板部２６、２７とにより四方を囲まれる部分を、それぞれポケット２９、２９とし、これら各ポケット２９、２９内に前記各ローラ１７を、転動並びに円周方向に関する若干の変位自在に設けている。
【００１１】
又、前記各ばね１８、１８は、ステンレス鋼製の板材（弾性金属板）に曲げ加工を施す事により形成している。この様な各ばね１８、１８は、基部３０と、この基部３０の両側部分をこの基部３０の厚さ方向片側（図８〜１０の左側）に鋭角に折り曲げて成る１対の押圧片３１、３１とを備える。この様に構成する各ばね１８、１８は、上記基部３０の片側面（図８〜１０の左側面）を上記前方支持板部２７の他側面（図８〜１０の右側面）に、この基部３０の他側面（図８〜１０の右側面）の両端部を上記各後方支持板部２６、２６の片側面（図８〜１０の左側面）に、それぞれ弾性的に当接させる事により、上記保持器１９の円周方向複数個所に係止している。又、この状態で、上記各ばね１８、１８を構成する基部３０と各押圧片３１、３１との連続部に存在する１対の折れ曲がり部３２、３２の内側に、それぞれ上記各突出部２８、２８を配置している。
【００１２】
上述の様に各ばね１８、１８を保持器１９に係止した状態では、これら各ばね１８、１８を構成する１対の押圧片３１、３１の先端部が、それぞれ上記各ローラ１７の転動面に弾性的に当接する。そして、これら各押圧片３１、３１により、上記各ローラ１７を、前記カム面２０と円筒面２２との間の径方向に関する幅の狭い部分に向け、円周方向に関して同方向に弾性的に押圧する。この結果、次述する運転時に、ローラクラッチ１２のロック状態とオーバラン状態との切り換えを行なえる様になる。
【００１３】
上述の様に構成するローラクラッチ１２の使用状態では、前記プーリ素子９に上記外輪１５を内嵌し、前記スリーブ１０に上記内輪１６を外嵌する。そして、これらプーリ素子９とスリーブ１０とが所定方向に相対回転する傾向となった場合、即ち、プーリ素子９に内嵌固定した外輪１５に対してスリーブ１０に外嵌固定した内輪１６が、上記ばね１８、１８が上記各ローラ１７、１７を押圧している方向（図８の左方＝反時計方向）に相対回転する傾向になった場合に、上記各ローラ１７、１７が前記略円筒状の空間のうちで直径方向の幅の狭い部分に食い込む。そして、上記スリーブ１０と上記プーリ素子９との相対回転が不能（ロック状態）となり、これらスリーブ１０とプーリ素子９との間で回転伝達される。一方、これらプーリ素子９とスリーブ１０とが上記所定方向とは反対方向、即ち、このプーリ素子９に対してこのスリーブ１０が、上記ばね１８、１８が上記各ローラ１７、１７を押圧しているのと反対方向（図８の時計方向）に相対回転する傾向になった場合には、上記各ローラ１７、１７が上記各ばね１８、１８の弾力に抗して上記略円筒状の隙間の直径方向の幅の広い部分に退避し、上記プーリ素子９と上記スリーブ１０との相対回転が自在（オーバラン状態）となり、これらプーリ素子９とスリーブ１０との間で回転力の伝達が行なわれなくなる。
【００１４】
上述の様に構成する本例の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置８を、図６に示したアイドリングストップ車用のスタータモータの駆動プーリ装置６として使用した場合の作用は、次の通りである。先ず、エンジンを始動する際には、前記スタータモータ４に通電し、前記回転駆動軸５の先端部に外嵌固定した上記スリーブ１０並びにこのスリーブ１０に外嵌固定した前記内輪１６を、図８の反時計方向に回転させる。この状態で、前記プーリ素子９と無端ベルト７と従動プーリ３とを介して、エンジン１のクランクシャフト２（図６参照）が回転駆動され、このエンジン１が始動される。
【００１５】
エンジン１の始動後には上記スタータモータ４への通電が停止され、上記回転駆動軸５が停止する。この状態では上記プーリ素子９が上記エンジン１のクランクシャフト２により、上記従動プーリ３及び上記無端ベルト７を介して回転駆動され、上記外輪１５は、図８の反時計方向に回転し続ける。この結果、上記ローラクラッチ１２がオーバラン状態となり、上記プーリ素子９の回転が上記スリーブ１０にまでは伝わらなくなる。従って、上記エンジン１が運転される際に、上記スタータモータ４がこのエンジン１の回転に対する負荷とはならない。
【００１６】
この様にローラクラッチ１２がオーバラン状態となる場合に、前記各ローラ１７、１７は、保持器１９の連結部２４、２４とばね１８、１８とに押され、上記プーリ素子９に内嵌固定した上記外輪１５と共に回転する。但し、この外輪１５の回転速度が、エンジン１の始動に必要とされる回転速度（例えば、ガソリンエンジン車の場合で、４００〜５００ｍｉｎ−１  に、ベルト伝達機構による変速比を掛け合せた速度）以下の場合には、上記各ローラ１７、１７に働く遠心力は、上記各ばね１８、１８を圧縮する程の値とはならない。又、エンジンの始動時に上記各ローラ１７、１７には、前記内輪１６の外周面から、上記各ばね１８、１８の弾力と同方向の力が加わる。従って、エンジンの始動時に上記各ローラ１７、１７は、上記内輪１６の外周面と上記外輪１５の内周面との間の空間のうちの幅の狭い部分に向け確実に変位し、上記ローラクラッチ１２が確実にロック状態となる。
【００１７】
これに対して、上記エンジン１が始動し、上記外輪１５の回転速度が、エンジン１のアイドリングに見合う回転速度（例えば、ガソリンエンジン車の場合で、７００〜８００ｍｉｎ−１  に、ベルト伝達機構による変速比を掛け合せた速度）以上となった場合には、上記ローラクラッチ１２の接続が断たれる（オーバラン状態となる）だけでなく、このローラクラッチ１２を構成する上記各ローラ１７の転動面と、上記内輪１６の外周面とが離隔する。
【００１８】
即ち、上記エンジン１の回転時には、上記各ローラ１７、１７に遠心力が働き、これら各ローラ１７、１７が前記各凹部２１、２１の底面に押し付けられる。これら各凹部２１、２１の底面は傾斜しているので、上記各ローラ１７、１７は、上記各ばね１８、１８を押圧する（これら各ばね１８、１８を圧縮する）方向に変位する傾向になる。又、エンジン１の始動後、前記スタータモータ４への通電を停止した状態では、上記内輪１６も停止するので、上記各ローラ１７、１７を図８の反時計方向に変位させようとする力は、上記各ばね１８、１８の弾力のみとなる。
【００１９】
この状態では、上記回転力の上昇に伴って上記遠心力が増大し、この遠心力に基づく円周方向の分力の大きさが上記各ばね１８、１８の弾力よりも大きくなると、上記各ローラ１７、１７がこれら各ばね１８、１８を圧縮しつつ、上記各凹部２１、２１の深い部分に向け移動する。この結果、上述の様に、上記各ローラ１７、１７の転動面と、上記内輪１６の外周面とが離隔する。この状態では、上記エンジン１の高速回転に拘らず、上記ローラクラッチ１２の内部で発生する摩擦熱が僅少に抑えられ、前述した通り、このローラクラッチ１２及び隣接する玉軸受１１、１１の耐久性向上を図れる。勿論、このローラクラッチ１２自体に関しても、異常摩耗、焼き付き等の損傷を防止できる。
【００２０】一方、図示は省略するが、オルタネータ用のローラクラッチ内蔵型プーリ装置は、上述したアイドリングストップ車用スタータモータに使用するローラクラッチ内蔵型プーリ装置８と異なり、ローラクラッチを構成する内輪の外周面に複数の凹部を形成してこの外周面をカム面とし、同じく外輪の内周面は円筒面としている。この理由は、高速回転時にもロック状態を実現可能にする為である。これに伴って、ローラクラッチを構成する保持器のリム部内周面に、上記凹部と係合する突片を設けている。従って、この保持器は上記内輪と共に回転する。その他の構成は上記ローラクラッチ内蔵型プーリ装置８と同様である。この様なローラクラッチ内蔵型プーリ装置を、オルタネータに使用した場合、無端ベルトの寿命の低下を抑えると共に、オルタネータの発電効率を向上させる事ができる。即ち、オルタネータの回転軸の端部に固定したスリーブに内輪を、従動プーリに外輪を、それぞれ嵌合固定する事により上記ローラクラッチ内蔵型プーリ装置を構成する。又、上記従動プーリとクランクシャフトの端部に固定した駆動プーリとの間には無端ベルトを掛け渡して、上記従動プーリから上記回転軸に向かう方向には回転力を伝達するが、逆方向には回転力を伝達しない様にする。
【００２１】
具体的に説明すると、エンジンの運転時には、上記クランクシャフトの回転が上記駆動プーリ及び無端ベルトを介して上記従動プーリに伝達される。この場合、上記ローラクラッチは、外輪が内輪に対して所定方向（各ばねの押圧方向）に相対回転する傾向となる。この時、上記各ローラに上記外輪の内周面から、各ばねの押圧方向と同方向の力が作用して、これら各ローラがこの外輪の内周面と上記内輪の外周面との間の径方向に関する幅の狭い部分に向け変位する。そして、上記各ローラがこの部分に楔状に食い込み、上記ローラクラッチがロック状態となる。この結果、上記従動プーリから上記回転軸に回転力が伝達される。
【００２２】
これに対して、エンジンの回転数の低下により、上記従動プーリの回転速度が上記回転軸の回転速度よりも遅くなった場合、上記ローラクラッチは、上記外輪が上記内輪に対して所定方向とは反対方向に相対回転する傾向となる。この時、上記各ローラに上記外輪の円筒面から、上記各ばねの押圧方向とは反対方向の力が作用して、これら各ローラが、上記外輪の内周面と上記内輪の外周面との間の径方向に関する幅の広い部分に向け変位する。この結果、上記従動プーリと回転軸との間で回転力の伝達が不能（オーバーラン状態）となり、上記回転軸が上記従動プーリよりも速い速度で回転する事を許容する。この状態では、オルタネータの回転軸は慣性で回転する。この様に、ローラクラッチ内蔵型プーリ装置を上記オルタネータに使用した場合、上記ローラクラッチがオーバーラン状態となる事により、上記クランクシャフトの回転角速度の変化に応じた無端ベルトの張力変動を吸収してこの無端ベルトの寿命低下を抑えると共に、上記オルタネータの発電効率の向上を図れる。
【００２３】
【特許文献１】
特開平１１−６３１７０号公報
【特許文献２】
特公平７−７２５８５号公報
【特許文献３】
特開２００２−１３０４３３号公報
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
前述した様な構造を有するアイドリングストップ車用スタータモータに使用するローラクラッチ内蔵型プーリ装置８のオーバラン状態では、上記各ローラ１７が外輪１５と共に回転する為、これら各ローラ１７に遠心力が作用する。そして、この遠心力により、図１１、１２に示す様に、これら各ローラ１７が上記各ばね１８、１８を構成する押圧片３１、３１を、基部３０側に変位させる。この時、これら各押圧片３１、３１が変位した位置で上記各ローラ１７に作用する遠心力（に基づく円周方向の分力）と、上記各ばね１８、１８の押圧力とが釣り合った状態となる。言い換えれば、オーバーラン状態では、上記各ローラ１７はこれら遠心力と押圧力とが釣り合った位置に存在する。従って、オーバーランの速度が速ければ、これら各ローラ１７に作用する遠心力が大きくなる為、これら各ローラ１７が上記各ばね１８、１８の押圧力に抗して凹部２１の奥部まで移動する。この時、上記各押圧片３１、３１は基部３０側（図の下側）に大きく変位した状態となる。
【００２５】
上記各押圧片３１、３１が大きく変位した状態では、上記各ばね１８、１８の折れ曲がり部３２、３２に大きな応力が作用する。特に、アイドリングストップ車用のスタータモータに使用するローラクラッチ内蔵型プーリ装置８の場合、エンジン１（図６）の回転数の上昇によりプーリ素子９が高速回転して、上記各ローラ１７に作用する遠心力が大きくなり、これら各ローラ１７が上記各ばね１８、１８を押圧する力が大きくなる場合がある。又、オルタネータ用のローラクラッチ内蔵型プーリ装置の場合も、オーバラン速度が早いと、各ローラの転動面と外輪の内周面に設けた円筒面との滑り摩擦により、これら各ローラがばねを押圧する力が大きくなる場合がある。何れの場合でも、上記折れ曲がり部３２、３２に作用する応力も過大となり、上記各ばね１８、１８の寿命低下の原因となる。これに対して、これら各ばね１８、１８としてばね定数の高いばねを使用して、これら各ばね１８、１８に作用する力が大きくても上記各押圧片３１、３１の変位量を小さくする事が考えられるが、上記各ばね１８、１８としてばね定数の高いばねを使用すると、次の様な問題が生じる。
【００２６】
即ち、上記プーリ素子９が高速回転していない状態（例えば、エンジンのアイドリング状態）では、上記各ローラ１７に作用する遠心力が小さくなるのに対して、上記各ばね１８、１８としてばね定数の大きいばねを使用する事により、これら各ばね１８、１８の押圧力が大きくなる。従って、上記各ローラ１７が上記各ばね１８、１８の押圧力に抗して移動する量が少なくなる。この状態では、上記プーリ素子９と同じ回転数で回転している各ローラ１７の転動面と上記内輪１６の外周面である円筒面２２とが離れずに、この円筒面２２と上記転動面との間で滑りが生じる。この結果、上記ローラクラッチ１２が発熱すると共にオーバーラン時の動トルクが増大して、このローラクラッチ１２が焼き付いたり、自動車の燃費が低下する等の問題が生じる。
【００２７】
一方、オルタネータ用のローラクラッチ内蔵型プーリ装置に組み込むローラクラッチの場合、オーバーラン状態とロック状態とを繰り返す回数が多い為、各ローラを押圧する各ばねの耐久性が問題となる。即ち、オーバーラン状態とロック状態との繰り返しに伴い上記各ローラは円周方向に変位する。この時、上記各ばねはこれら各ローラに追従してこれら各ばねを構成する押圧片を変位させる。この結果、これら各ばねの折り曲げ部には応力が繰り返し作用する為、この応力が大きいと、この折り曲げ部が早期に疲労する。
【００２８】
又、前述した従来構造のローラクラッチ１２の場合、上記各ばね１８、１８の撓み量（押圧片３１、３１が基部３０側に最大変位する量）が、オーバーランの速度等の運転条件に大きく依存すると共に、上記ローラクラッチ１２を構成する各部材の加工精度にも大きく依存する。この為、このローラクラッチ１２の撓み量の設計及び管理が難しい。即ち、保持器１９が外輪１５と共に回転する構造の場合、この保持器１９のリム部２３、２３の外周面に突設した突片２５、２５を、外輪１５の内周面に形成したカム面２０を構成する凹部２１に係合する事により、上記保持器１９が上記外輪１５に位置決めされる。この為、上記各ばね１８、１８の撓み量は、上記保持器１９、外輪１５、各ローラ１７及び内輪１６を組み付けた時の誤差に影響される。この為、上記撓み量の設計及び管理が難しく、この撓み量の違いから完成品の性能にばらつきが出る場合もある。尚、内輪の外周面にカム面を形成し、この内輪と保持器とが共に回転する構造の場合も同様である。
本発明のローラクラッチ及びローラクラッチ内蔵型プーリ装置は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明のローラクラッチ及びローラクラッチ内蔵型プーリ装置のうち、請求項１に記載したローラクラッチは、前述した図８〜１０に記載した従来構造と同様に、外輪相当部材と、内輪相当部材と、カム面と、円筒面と、複数本のローラと、保持器と、複数のばねとを備える。
このうちの内輪相当部材は、上記外輪相当部材の内側に、この外輪相当部材と同心に配置されている。
又、上記カム面は、上記外輪相当部材の内周面と内輪相当部材の外周面とのうちの一方の周面に形成された、円周方向に亙る凹凸である。
又、上記円筒面は、同じく他方の周面に形成されている。
又、上記各ローラは、上記カム面と円筒面との間の円筒状空間内に設けられている。
又、上記保持器は、上記カム面を形成した部材に対する回転を不能として上記円筒状空間内に配置され、上記各ローラを、転動並びに円周方向に関する若干の変位自在に保持する。
又、上記各ばねは、上記保持器の円周方向複数個所に設けられたばね係止部に係止され、上記各ローラを円周方向に関して同方向に押圧する。
特に、請求項１に記載したローラクラッチに於いては、オーバーラン時に、上記各ローラが上記各ばね係止部の一部にそれぞれ当接する。
【００３０】
又、請求項３に記載したローラクラッチ内蔵型プーリ装置は、内径側部材と、外径側部材と、ローラクラッチと、サポート軸受とを備える。
このうちの内径側部材は、回転軸の端部に固定する。
又、上記外径側部材は、上記内径側部材の周囲にこの内径側部材と同心に配置され、外周面にベルトを掛け渡す為のベルト溝を設けた、筒状の部材である。
又、上記ローラクラッチは、上記内径側部材の外周面と外径側部材の内周面との間に設けられ、この外径側部材がこの内径側部材に対し所定方向に相対回転する傾向となる場合のみ、これら外径側部材と内径側部材との間での回転力の伝達を自在とする。
又、上記サポート軸受は、上記ローラクラッチに隣接する位置で上記内径側部材の外周面と上記外径側部材の内周面との間に設けられ、この外径側部材に加わるラジアル荷重を支承しつつこれら内径側部材と外径側部材との相対回転を自在とする。
特に、請求項３に記載したローラクラッチ内蔵型プーリ装置に於いては、上記ローラクラッチが請求項１〜２の何れかに記載したローラクラッチである。
【００３１】
【作用】
本発明のローラクラッチ及びローラクラッチ内蔵型プーリ装置は、上述の様に構成される為、オーバーラン時に各ローラから各ばねに作用する力を、これら各ばねと各ばね係止部とで支持可能としている。そして、回転速度或はオーバーランの速度が低速で上記各ローラがばねを押す力が小さい場合には、上記各ばねのみで上記力を支持する。これに対して、回転速度或はオーバーランの速度が高速で、上記各ローラがばねを押す力が大きい場合には、この力を上記各ばね係止部で支持する。この為、これら各ばねに加わる応力の最大値を低く抑えて、これら各ばねが早期に疲労する事を防止し、これら各ばねの長寿命化を図れる。
又、上記各ばね係止部の一部で上記各ばねが当接する位置を任意に定める事により、上記各ばねの撓み量を調節できる為、上記各ばねに作用する最大応力を管理する事ができる。この為、ローラクラッチの設計及び管理が容易となり、ローラクラッチ及びローラクラッチ内蔵型プーリ装置の信頼性の向上を図る事ができる。又、オーバーラン状態とロック状態との繰り返しに伴い上記各ローラが円周方向に移動する量（ストローク）を規制できる。この為、用途に合わせたローラクラッチの設計が容易となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１〜５は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例では、アイドリングストップ車用のスタータモータに使用する、ローラクラッチ内蔵型プーリ装置に組み込むローラクラッチ１２ａに就いて説明する。従って、このローラクラッチ１２ａは、カム面２０を外輪１５の内周面に形成した構造としている。又、本例の特徴は、ローラクラッチ１２ａのオーバーラン時に、各ローラ１７を、ばね係止部を構成する前方支持板部２７ａにそれぞれ当接させる為、この前方支持板部２７ａの円周方向の厚さを大きくした点にある。その他の構造及び作用は、前述の図６〜１０に示した従来構造と同様である為、重複する図示並びに説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分、並びに、上記従来構造と異なる部分を中心に説明する。
【００３３】
本例の場合、上記前方支持板部２７ａのうちでローラ１７の転動面が当接する部分の円周方向に関する厚さＨ２７ａ  （図２）を、前述した従来構造の前方支持板部２７（例えば図９参照）の厚さよりも大きくしている。そして、この前方支持板部２７ａの一端面（図１、２、５の左端面）を、上記各ローラ１７と当接する当接面３３とし、上記ローラクラッチ１２ａがオーバーラン状態となった時にこの当接面３３に、上記各ローラ１７の転動面の軸方向中央部が、それぞれ当接する様にしている。従って、ばね１８、１８の自由状態での基部３０から各押圧片３１、３１の先端部までの距離をＨ１８（図３）とした場合、オーバーラン状態でこれら各ばね１８、１８の撓み量Ｔは、Ｔ＝Ｈ１８−Ｈ２７ａ  となる。尚、上記前方支持板部２７ａの厚さＨ２７ａ  は、上記各ローラ１７の円周方向に関する移動量（ストローク）及び上記各ばね１８、１８の撓み量を考慮して設計的に定める。
【００３４】
又、上記前方支持板部２７ａの軸方向に関する幅Ｗ２７ａ  を、上記各ばね１８、１８が撓んだ状態での上記各押圧片３１、３１の先端部同士の間隔Ｗ３１よりも小さく（Ｗ２７ａ  ＜Ｗ３１）している。そして、オーバーラン時に、上記各押圧片３１、３１が、上記各ローラ１７に押され基部３０側に変位した時に、これら各押圧片３１、３１の先端部と上記前方支持板部２７ａの一端部（図２の左端部）両端縁とが干渉しない様にしている。尚、上記各押圧片３１、３１の先端部を、図３（Ａ）に示す様に、基部３０側に少し折り曲げ、この折り曲げた部分を上記各ローラ１７に当接させる様にすれば、これら各ローラ１７の転動面と上記各押圧片３１、３１との摺接部の面圧を低くして、これら各ローラ１７の摩耗を抑える事ができる。この場合、上記距離Ｈ１８は上記基部３０から上記各押圧片３１、３１の折り曲げた部分までの距離を指す。これに対して、図３（Ｂ）に示す様に、押圧片３１ａ、３１ａの先端部を折り曲げずに、これら各押圧片３１ａ、３１ａの先端縁を直接上記各ローラ１７に当接させる場合、上記距離Ｈ１８は基部３０からこの先端縁までの距離を指す。尚、これら各押圧片３１ａ、３１ａの先端部に切削加工や表面処理を施す事によって、上記各ローラ１７の摩耗を抑える事もできる。
【００３５】
又、本例では、上記ローラクラッチ１２ａのオーバーラン時に、上記各ローラ１７の姿勢を安定させる為、上記前方支持板部２７ａの当接面３３の形状を工夫している。即ち、上記ローラクラッチ１２ａのオーバーラン時に上記各ローラ１７の姿勢が安定しなければ（傾斜すると）、これら各ローラ１７の一部が、前記内輪１６の外周面である円筒面２２と部分的に接触し、当該部分で滑り摩擦を生じる。この結果、この円筒面２２が偏摩耗したり、オーバーラン時にトルクむらや振動が生じる。この為、本例の場合には、次述する様に、当接面３３の形状を工夫する事により、オーバーラン時に上記各ローラ１７の姿勢を安定させて、これら各ローラ１７と円筒面２２とが部分的に接触する事を防止している。
【００３６】
即ち、上記当接面３３は、図４（Ａ）に示す様に、２つの傾斜面３４、３４を組み合わせた断面Ｖ字形とするか、又は、同図（Ｂ）に示す様に、部分円筒面３５とする。この様な形状とする事により、図５（Ａ）（Ｂ）にそれぞれ示す様に、オーバーランに伴って上記各ローラ１７がこの当接面３３に当接した状態での姿勢を安定させる事ができる。即ち、図４（Ａ）に示す構造の場合、当接面３３は、この当接面３３の径方向（図の上下方向）両端縁から中間部に向かう程、上記前方支持板部２７ａの円周方向の厚さが小さくなる方向に傾斜した１対の傾斜面３４、３４から成る。そして、オーバーラン時には、図５（Ａ）に示す様に、これら両傾斜面３４、３４が、上記各ローラ１７の転動面とそれぞれ当接する。この様に、これら各ローラ１７の転動面と上記当接面３３とを２個所で当接させる事により、オーバーラン時にこれら各ローラ１７の姿勢を安定させる（各ローラ１７の中心軸と内輪１６の中心軸とを平行にする）事ができる。一方、図４（Ｂ）に示す構造の場合、当接面３３は、上記各ローラ１７の直径よりも僅かに大きい径を有する円弧により形成した部分円筒面３５として、オーバーラン時には、図５（Ｂ）に示す様に、これら各ローラ１７の姿勢を安定させる。
【００３７】
上述の様に構成される本例のローラクラッチ１２ａが、オーバーラン状態とロック状態とを繰り返す時の基本的作用に就いては、前述した従来構造と同様である。
特に、本例のローラクラッチ１２ａの場合、オーバーラン時に上記各ローラ１７から上記各ばね１８、１８に作用する力（本例の場合は遠心力の円周方向成分）を、これら各ばね１８、１８とばね係止部である上記前方支持板部２７ａとで支持可能としている。そして、外輪１５の回転速度が低速の場合には、上記各ばね１８、１８のみで上記力を支持し、この外輪１５の回転速度が高速の場合には、この力を上記前方支持板部２７ａで支持する。特に、上記ローラクラッチ１２ａを、請求項４に記載した、アイドリングストップ車用のスタータモータに使用するローラクラッチ内蔵型プーリ装置に組み込んだ場合、エンジンの回転数の上昇に伴い、上記外輪１５の回転速度（外輪１５と内輪１６とが相対回転するオーバーラン速度も同様）が高速となり、上記各ローラ１７に作用する遠心力が大きくなる。この為、上記各ばね１８、１８に作用する力も大きくなる。本例の場合、上述した様に、この大きい力を上記前方支持板部２７ａで支持する事により、上記各ばね１８、１８を構成する折れ曲がり部３２、３２に作用する応力が過大となる事を防ぐ。この結果、これら各ばね１８、１８が早期に疲労する事を防止して、これら各ばね１８、１８の長寿命化を図れる。
【００３８】
又、上記前方支持板部２７ａの円周方向に関する厚さＨ２７ａ  を変える事により、上記各ばね１８、１８の撓み量を調節できる。即ち、前述した様に、これら各ばね１８、１８の撓み量ＴはＴ＝Ｈ１８−Ｈ２７ａ  である為、上記厚さＨ２７ａ  を変える事により、これら各ばね１８、１８の撓み量Ｔを調節できる。言い換えれば、ローラクラッチ１２ａを構成する各部材の加工誤差や組み付け誤差にも拘わらず、上記撓み量Ｔを、上記前方支持板部２７ａの厚さＨ２７ａ  により規定できる。この為、上記各ばね１８、１８の折れ曲がり部３２、３２に作用する最大応力を管理する事ができる。この様に、これら折れ曲がり部３２、３２に作用する最大応力を管理できれば、上記各ばね１８、１８としてばね定数が小さい材料を使用できる。言い換えれば、上記折れ曲がり部３２、３２に作用する応力を小さくする為に、上記各ばね１８、１８としてばね定数の大きい材料を使用する必要はない。この様に、本例の場合、上記各折れ曲がり部３２、３２に作用する最大応力を管理できる為、上記ローラクラッチ１２ａの設計及び管理が容易となり、このローラクラッチ１２ａ及びこのローラクラッチ１２ａを組み込んだローラクラッチ内蔵型プーリ装置の信頼性の向上を図る事ができる。
【００３９】
又、上記前方支持板部２７ａの厚さＨ２７ａ  を変える事により、上記各ローラ１７のストロークも調節できる。即ち、上記各ローラ１７が当接する当接面３３の位置を、上記前方支持板部２７ａの厚さＨ２７ａ  を変える事により調節できる為、オーバーラン状態とロック状態との繰り返しに伴い、上記各ローラ１７が円周方向に移動する量（ストローク）を規制できる。この様に、上記各ローラ１７のストロークを規制できれば、用途に合わせたローラクラッチ１２ａの設計が容易となる。
【００４０】
尚、上述した説明は、カム面２０を外輪１５の内周面に形成したローラクラッチ１２ａに就いて行なったが、本発明は、カム面２０を内輪１６の外周面に形成した構造を有するローラクラッチにも適用可能である。この様な構造を有するローラクラッチに本発明を適用した場合の基本的な構造及び作用は、前述した従来構造のオルタネータ用のプーリ装置に組み込むローラクラッチと同様である。又、本発明の特徴である、前方支持板部２７ａの円周方向の厚さを大きくして、オーバーラン時にこの前方支持板部２７ａの当接面３３と各ローラ１７とを当接させる点に就いては、上述した本発明の実施の形態と同様である。又、作用に就いてもほぼ同様である。特に、この様な構造を有するローラクラッチを、請求項５に記載した様に、オルタネータ用のローラクラッチ内蔵型プーリ装置に適用した場合、オーバーラン状態とロック状態との繰り返しにより、ばね１８、１８を構成する折れ曲がり部３２、３２に繰り返し作用する応力を小さくできる。この為、上記各ばね１８、１８が早期に疲労する事を防止してこれら各ばね１８、１８の長寿命化を図れる。又、オルタネータ用のローラクラッチ内蔵型プーリ装置は、オーバーラン状態とロック状態とを繰り返す回数が多いが、本発明を適用する事により、各ローラ１７のストローク（円周方向の変位量）を短くして、上記オーバーラン状態とロック状態との切り換えを迅速に行なえる様にできる。
【００４１】
又、本発明は、前述したアイドリングストップ車用スタータモータや、上述したオルタネータに使用するプーリ装置だけでなく、その他の用途にも使用できる。例えば、アイドリングストップ車に組み込む、コンプレッサ等の補機駆動装置のプーリ装置として使用する事が考えられる。更に、ローラクラッチを構成する、上記カム面及び円筒面を、ローラクラッチ専用の外輪又は内輪の周面に形成するか、或はこのローラクラッチを組み込むべき機械装置を構成する保持部材（例えばプーリ素子）又は回転軸の周面に直接形成するかは、採用する構造、使用する材質により、適宜選択できる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明のローラクラッチ及びローラクラッチ内蔵型プーリ装置は、以上に述べた様に構成され作用するので、ローラクラッチ及びローラクラッチ内蔵型プーリ装置の信頼性、耐久性の向上に寄与すると共に、用途に適したローラクラッチ及びローラクラッチ内蔵型プーリ装置を容易に得る事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す、部分断面図。
【図２】保持器、ばね、及びローラのみを取り出して、図１の上方から見た状態を示す平面図。
【図３】ばねの２例を示す平面図。
【図４】ばね係止部を構成する前方支持板部の当接面の形状の２例示す斜視図。
【図５】ローラの転動面と前方支持板部の当接面とが当接した状態を示す、部分断面図。
【図６】本発明の対象となるローラクラッチ内蔵型プーリ装置を組み込む、アイドリングストップ車用エンジン始動装置を示す略正面図。
【図７】ローラクラッチ内蔵型プーリ装置の従来構造の１例を示す断面図。
【図８】従来構造の１例をロック状態で示す、部分断面図。
【図９】保持器、ばね、及びローラのみを取り出して、図８の上方から見た状態を示す平面図。
【図１０】同斜視図。
【図１１】ローラクラッチのオーバーラン状態を示す、部分断面図。
【図１２】保持器、ばね、及びローラのみを取り出して、図１１の上方から見た状態を示す平面図。
【符号の説明】
１    エンジン
２    クランクシャフト
３    従動プーリ
４    スタータモータ
５    回転駆動軸
６    駆動プーリ装置
７    無端ベルト
８    ローラクラッチ内蔵型プーリ装置
９    プーリ素子
１０    スリーブ
１１    玉軸受
１２、１２ａ  ローラクラッチ
１３    大径部
１４    小径部
１５    外輪
１６    内輪
１７    ローラ
１８    ばね
１９    保持器
２０    カム面
２１    凹部
２２    円筒面
２３    リム部
２４    連結部
２５    突片
２６    後方支持板部
２７、２７ａ  前方支持板部
２８    突出部
２９    ポケット
３０    基部
３１、３１ａ  押圧片
３２    折れ曲がり部
３３    当接面
３４    傾斜面
３５    部分円筒面
【図１】
2004257402.tif 000003
【図２】
2004257402.tif 000004
【図３】
2004257402.tif 000005
【図４】
2004257402.tif 000006
【図５】
2004257402.tif 000007
【図６】
2004257402.tif 000008
【図７】
2004257402.tif 000009
【図８】
2004257402.tif 000010
【図９】
2004257402.tif 000011
【図１０】
2004257402.tif 000012
【図１１】
2004257402.tif 000013
【図１２】
2004257402.tif 000014