(57)【要約】【課題】  耐久性及び信頼性を損なうことなく低コスト化を図る。【解決手段】  内輪６の外周面と外輪９の内周面との間に設けられた複数のローラ１０と、複数のローラ１０を保持する保持器１１と、複数のローラ１０を前記両周面に対して係合する方向に押圧するばね１３とを備え、内輪６と外輪９とが所定方向に相対回転する傾向となる場合のみ複数のローラ１０と前記両周面とを係合させて回転力を伝達するローラクラッチ５において、ばね１３の素材として、オーステナイト鋼を用い、且つオーステナイト鋼は圧延率９０％以上１００％未満の冷間圧延を施し、その硬さがＨｖ４００以上Ｈｖ５００以下とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側部材と、前記内側部材の外側に該内側部材と同心に配置された外側部材と、前記内側部材の外周面と前記外側部材の内周面との間に設けられた複数の係合子と、前記複数の係合子を保持する保持器と、前記複数の係合子を前記両周面に対して係合する方向に押圧するばねとを備え、前記内側部材と前記外側部材とが所定方向に相対回転する傾向となる場合のみ前記複数の係合子と前記両周面とを係合させて回転力を伝達する一方向クラッチにおいて、
前記ばねの素材として、オーステナイト鋼を用いたことを特徴とする一方向クラッチ。
【請求項２】
前記オーステナイト鋼は圧延率９０％以上１００％未満の冷間圧延が施され、その硬さがＨｖ４００以上Ｈｖ５００以下であることを特徴とする請求項１に記載した一方向クラッチ。
【請求項３】
回転軸が内嵌されるスリーブと、前記スリーブの外側に該スリーブと同心に配置されたプーリと、前記スリーブの外周面と前記プーリの内周面との間に設けられ、前記プーリと前記スリーブとが所定方向に相対回転する傾向となる場合のみ、前記プーリと前記スリーブとの間で回転力を伝達する一方向クラッチと、前記スリーブの外周面と前記プーリの内周面との間で前記一方向クラッチに対して軸方向に離間した位置に設けられ、前記プーリに加わるラジアル荷重を支承しつつ前記プーリと前記スリーブとの相対回転を可能とするサポート軸受とを備え、
前記一方向クラッチは、前記スリーブと前記プーリとの内の一方の部材と共に回転する保持器と、前記保持器に保持された複数の係合子と、前記複数の係合子を前記スリーブ側の外周面および前記プーリ側の内周面に対して係合する方向に押圧するばねとを備えた一方向クラッチ内蔵型プーリ装置において、
前記ばねの素材として、オーステナイト鋼を用いたことを特徴とする一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
【請求項４】
前記オーステナイト鋼は圧延率９０％以上１００％未満の冷間圧延が施され、その硬さがＨｖ４００以上Ｈｖ５００以下であることを特徴とする請求項３に記載した一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばエンジンのアイドルストップ時の補機駆動装置等に組み込まれる一方向クラッチ及び自動車のオルタネータ等の補機を回転駆動するための一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に関する。
関する。
【背景技術】
【０００２】
オルタネータ等の補機を駆動するための一方向クラッチ内蔵型プーリ装置としては、例えばローラクラッチ内蔵型プーリ装置が知られている。
このローラクラッチ内蔵型プーリ装置は、オルタネータ等の回転軸が内嵌されるスリーブと、スリーブの外側に該スリーブと同心に配置されたプーリと、スリーブの外周面とプーリの内周面との間に設けられ、プーリとスリーブとの間で回転力を伝達する一方向クラッチとしてのローラクラッチと、スリーブの外周面とプーリの内周面との間でローラクラッチに対して軸方向に離間した位置に設けられ、プーリに加わるラジアル荷重を支承しつつプーリとスリーブとの相対回転を可能とするサポート軸受とを備えている。
【０００３】
ローラクラッチは、スリーブに外嵌された内輪（内側部材）と、プーリに内嵌された外輪（外側部材）と、内輪の外周面と外輪の内周面との間に保持器を介して設けられた複数のローラ（係合子）と、複数のローラを内輪の外周面及び外輪の内周面に対して係合する方向に押圧するばねとを備えており、内輪（スリーブ側）と外輪（プーリ側）とが所定方向に相対回転する傾向となる場合のみ複数のローラと前記内外周面とを係合させて回転力を伝達する。
【０００４】
上述のように、ローラクラッチはプーリとスリーブとの間で所定方向の回転力のみ伝達するため、プーリ或いはスリーブに伝達される回転力の変動によって、回転力を伝えるロック状態と、回転力の伝達を行わないオーバーラン状態とを繰り返す。このような繰返しはローラクラッチの寿命、特に複数のローラを内輪の外周面及び外輪の内周面に対して係合する方向に押圧するばねの寿命に悪影響を及ぼす。
【０００５】
そこで、ばねの長寿命化を図るべく、ばねの硬度に着目し、ばねに調質等の処理を施すことで、ばねの硬さＨｖ４００〜Ｈｖ５４０とした一方向クラッチ及び一方向クラッチ内蔵型プーリ装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２９５５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１においては、調質ばねは所定の形状に成形した後に、焼入れ、焼戻し処理を施すが、その時に生成する熱処理スケールは耐久性（疲れ寿命）にとって有害であるため、ショット工程等の熱処理スケール除去工程が必要となり、コスト高になるという不都合がある。
【０００７】
また、一般に、調質処理は鋼種によって異なるが、おおむね５００°Ｃ以下の温度で行われ、調質鋼はそれ以上の温度に曝された場合には軟化する傾向にあるため、一方向クラッチが曝される温度域によってはばね素材に対する熱影響でばねにへたり等が生じて、耐久性や信頼性を損なう原因になる。
【０００８】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐久性及び信頼性を損なうことなく低コスト化を図ることができる一方向クラッチ及び一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一方向クラッチは、内側部材と、前記内側部材の外側に該内側部材と同心に配置された外側部材と、前記内側部材の外周面と前記外側部材の内周面との間に設けられた複数の係合子と、前記複数の係合子を保持する保持器と、前記複数の係合子を前記両周面に対して係合する方向に押圧するばねとを備え、前記内側部材と前記外側部材とが所定方向に相対回転する傾向となる場合のみ前記複数の係合子と前記両周面とを係合させて回転力を伝達する一方向クラッチにおいて、前記ばねの素材として、オーステナイト鋼を用いたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一方向クラッチは、前記オーステナイト鋼は圧延率９０％以上１００％未満の冷間圧延が施され、その硬さがＨｖ４００以上Ｈｖ５００以下であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、回転軸が内嵌されるスリーブと、前記スリーブの外側に該スリーブと同心に配置されたプーリと、前記スリーブの外周面と前記プーリの内周面との間に設けられ、前記プーリと前記スリーブとが所定方向に相対回転する傾向となる場合のみ、前記プーリと前記スリーブとの間で回転力を伝達する一方向クラッチと、前記スリーブの外周面と前記プーリの内周面との間で前記一方向クラッチに対して軸方向に離間した位置に設けられ、前記プーリに加わるラジアル荷重を支承しつつ前記プーリと前記スリーブとの相対回転を可能とするサポート軸受とを備え、前記一方向クラッチは、前記スリーブと前記プーリとの内の一方の部材と共に回転する保持器と、前記保持器に保持された複数の係合子と、前記複数の係合子を前記スリーブ側の外周面および前記プーリ側の内周面に対して係合する方向に押圧するばねとを備えた一方向クラッチ内蔵型プーリ装置において、前記ばねの素材として、オーステナイト鋼を用いたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、前記オーステナイト鋼は圧延率９０％以上１００％未満の冷間圧延が施され、その硬さがＨｖ４００以上Ｈｖ５００以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一方向クラッチ及び一方向クラッチ内蔵型プーリ装置によれば、ばねの素材として、オーステナイト鋼を用いているので、ショット工程等の熱処理スケール除去工程が不要となってコスト低減を図ることができる。
【００１４】
また、強加工オーステナイト鋼とすることで、調質鋼に比べて軟化開始温度を高くなるので、ばね素材に対する熱影響でばねにへたり等が生じるのを回避することができ、耐久性や信頼性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置について図面を参照して説明する。図１は本発明の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の実施形態であるローラクラッチ内蔵型プーリ装置を説明するための断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は保持器、ローラ及びばねを径方向外方から見た平面図である。
【００１６】
図１に示されるように、本発明の実施形態の一例であるローラクラッチ内蔵型プーリ装置１は、オルタネータ等の補機を駆動するためのもので、図示されない回転軸が内嵌されるスリーブ２を有する。スリーブ２の周囲にはプーリ３がスリーブ２と同心に配設されており、スリーブ２の外周面とプーリ３の内周面との間には、プーリ３に加わるラジアル荷重を支承しつつ、スリーブ２とプーリ３との相対回転を可能とする一対のサポート軸受４が軸方向に互いに離間して配設されると共に、一対のサポート軸受４間にプーリ３がスリーブ２に対して所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみプーリ３からスリーブ２へ回転力を伝達するローラクラッチ（一方向クラッチ）５が配設されている。
【００１７】
ローラクラッチ５は、スリーブ２に外嵌された内輪（内側部材）６と、プーリ３に内嵌された外輪（外側部材）９と、内輪６の外周面と外輪９の内周面との間に保持器１１を介して配設された複数のローラ（係合子）１０と、複数のローラ１０を内輪６の外周面及び外輪９の内周面に対して係合する方向に押圧するばね１３とを備えており、内輪６（スリーブ２側）と外輪９（プーリ３側）とが所定方向に相対回転する傾向となる場合のみ複数のローラ１０と内輪６の外周面及び外輪９の内周面とを係合させて回転力を伝達する。
【００１８】
内輪６の外周面には、図２に示されるように、ランプ部と呼ばれる複数の凹部７が円周方向に略等間隔で形成されており、凹部７の外周面がカム面８とされている。また、外輪９の内周面は、軸方向両端部を除いて単なる円筒面とされている。複数のローラ１０は、保持器１１によって凹部７内で転動可能、且つ円周方向へ若干の変位可能に支持されている。ばね１３は、図３に示されるように、保持器１１の柱部１２とローラ１０との間に介装されてローラ１０を円周方向に弾性的に押圧している。
【００１９】
ローラ１０の外径は、内輪６の凹部７部分での外周面と外輪９の内周面との間隔よりも小径で、内輪６の凹部７以外の部分での外周面と外輪９の内周面との間隔よりも大径とされており、ローラ１０は、ばね１３により凹部７の円周方向の端部側（図２の凹部７の右端側）において内輪６の外周面と外輪９の内周面との間に楔状に食い込むようになっている。
【００２０】
したがって、内輪６に対して、ばね１３がローラ１０を押圧する方向と同方向に外輪９が回転する場合には、ローラ１０が内輪６の外周面と外輪９の内周面との間に楔状に食い込み、内輪６と外輪９とを同期して回転させる（ロック状態）。一方、内輪６に対して、ばね１３がローラ１０を押圧するのと反対方向に外輪９が回転する場合には、ローラ１０は凹部７内に位置して該凹部７内で転動し、内輪６と外輪９との間で回転力の伝達が行われない（オーバーラン状態）。
【００２１】
上述のように構成されるローラクラッチ内蔵型プーリ装置１は、例えばエンジンのクランク軸等の端部に取り付けられた図示されない駆動プーリの駆動力を無端ベルトを介してプーリ３に伝達することで、プーリ３を駆動してスリーブ２に回転力を伝達する。そして、プーリ３の回転速度がスリーブ２の回転速度と同じ場合には、無端ベルトからプーリ３に伝達される回転力をスリーブ２を介してスリーブ２に内嵌された回転軸に伝達するが、スリーブ２の回転速度がプーリ３の回転速度よりも遅い場合には、スリーブ２とプーリ３との間での回転力の伝達は行われない。
【００２２】
なお、ローラクラッチ内蔵型プーリ装置１をエンジンのアイドルストップ時の補機駆動装置に利用する場合、ローラクラッチ内蔵型プーリ装置をクランク軸の端部に装着して、クランク軸が回転する場合にのみ、クランク軸からプーリ３に回転力を伝達する。そして、エンジン停止時にコンプレッサ等の補機を電動モータにより回転駆動する際には、クランク軸が回転しないようにする。
【００２３】
ここで、本実施形態では、ローラクラッチ５のばね１３の素材として、オーステナイト鋼（例えばＳＵＳ３０４のように、室温にて鉄の面心立方構造であるオーステナイト相が安定となる鋼種）を用い、且つオーステナイト鋼の加工硬化性に着目して、オーステナイト鋼は圧延率９０％以上１００％未満（好ましくは９９．５％以下）の冷間圧延を施し、その硬さをＨｖ４００以上Ｈｖ５００以下としている。オーステナイト鋼の圧延率が９９．５％を超え、また、硬さがＨｖ５００を超えると圧延工程で割れが生じる可能性が大きくなる。
【００２４】
上記の様に構成されたローラクラッチ内蔵型プーリ装置では、ローラクラッチ５のばね１３の素材として、冷間圧延率９０％以上１００％未満、硬さＨｖ４００以上Ｈｖ５００以下のオーステナイト鋼を用いているので、従来の調質ばねのように、所定の形状に成形した後に焼入れ、焼戻し処理を施す際に生成する耐久性（疲れ寿命）に有害な熱処理スケールを除去するためのショット工程等を省略することができ、製造コストの低減を図ることができる。
【００２５】
また、一般に、調質処理は鋼種によって異なるが、おおむね５００°Ｃ以下の温度で行われるため、調質鋼はそれ以上の温度に曝された場合には軟化する傾向にあるが、本実施形態の強加工したオーステナイト鋼の一次再結晶温度は６００〜７００°Ｃ程度であり、調質鋼に比べて軟化を開始する温度が１００°Ｃ以上も高くなって耐熱性に優れているため、ローラクラッチ５が常用的に曝される温度域（〜１５０°Ｃ）におけるばね素材に対する熱影響（ばねのへたりなど）を小さくすることができ、これにより、耐久性や信頼性を確保することができる。
【００２６】
更に、ローラクラッチ５のばね１３をオーステナイト鋼で形成することで、従来のばね鋼などを調質することによって形成されるばねと比べて錆の発生を抑制することができる。
【実施例】
【００２７】
実施例のローラクラッチのばね素材として、オーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６を選定した。何れの鋼種も、固溶化熱処理を施して耐食性に有害な炭化物を完全に固溶させたものを用いた。また、比較例のローラクラッチのばね素材として、ＳＵＰ３に調質処理（８５０°Ｃ×３０ｍｉｎ後油冷焼入れ、４８０°Ｃ×１２０ｈｒ焼戻し）を施したものを選定した。実施例１〜実施例４、比較例１及び比較例２の供試体の一覧を表１に示す。
【００２８】
【表１】
2005240866.tif 000003
【００２９】
ＳＵＳ３０１（実施例１）及びＳＵＳ３１６（実施例４）については冷間圧延率を９０％とし、ＳＵＳ３０４については冷間圧延率の影響を知るために、冷間圧延率を変化させた供試体を作製した（実施例２，３、比較例２）。ここで、冷間圧延率とは次式で表される圧延の進行度を示す割合であり、圧下率と呼ばれることもある。なお、表１中の硬さは圧延面をマイクロビッカース硬さ試験法にて測定した。
【００３０】
【数１】
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【００３１】
まず、供試体の耐熱性について評価した。供試体を所定の各温度（オーステナイト鋼については５５０°Ｃ〜の１０°Ｃ刻み、調質鋼は４５０°Ｃ〜の１０°Ｃ）にて３０ｍｉｎ保持し、処理前後の硬さの比較を行い、処理前の硬さと比較して５％以上の硬さ低下が生じた温度を軟化開始温度とした。測定結果を表１に併せて示す。
【００３２】
表１から、調質鋼（比較例１）と比べてオーステナイト鋼（実施例１〜４、比較例２）の軟化開始温度は１５０〜１９０°Ｃの高温側にあり、オーステナイト鋼の耐熱性が高いことが判る。
【００３３】
次いで、ばねの耐食性を評価した。評価は各供試体を脱脂後に大気中へ１０日間放置し、錆発生の有無にて行った。試験には１０ｍｍ×２ｍｍ×０．２ｍｍの板材を用い、各供試体に付きｎ＝１０とした。１０日の放置後に点錆など錆の発生が一箇所でも認められたものを１個とカウントした。結果を表１に併せて示す。
【００３４】
オーステナイト鋼（実施例１〜４、比較例２）は１０日の放最後も錆の発生は観察されなかったが、比較例１は錆が発生していた（１０個中７個）。以上の結果より、オーステナイト鋼の耐食性における優位性が確認できた。
【００３５】
さらに、圧延率、硬さの影響について調査した。調査は、同一圧延率で最も硬度が低いＳＵＳ３０４にて行うこととした（実施例２，３および比較例２）、評価は各供試体を図３に示すばね１３の形状に加工してローラクラッチ５に組み込み、ローラクラッチ内蔵型プーリ装置の耐久試験を行った後、試験後のばねのへたりの有無にて行った。試験条件は次の通りである。
【００３６】
（耐久試験条件）
回転速度：１２０００±３００ｍｉｎ-1
試験時間：４０ｍｉｎ×５０００cycle
試験温度：８０°Ｃ
へたりの評価は、各試験後のばねからランダムに１０個抽出し、片側だけでもへたりが見られるものを１個とカウントした。結果を表１に併せて示す。
【００３７】
試験後のばね観察の結果、硬さがＨｖ４００未満である比較例２については、ばねにへたりが１０個中３個観察されたが、他の供試体についてはへたりはなかった。以上の実験結果より、ばねにはＨｖ４００以上の硬さが必要であり、また、オーステナイト鋼にてＨｖ４００以上を得るためには、９０％以上の冷間圧延率が必要であることが判った。
【００３８】
なお、この実施例においては、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６についてのみ例示したが、他のオーステナイト系ステンレス鋼や、窒素添加オーステナイト鋼などを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の実施形態を説明するための断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】保持器、ローラ及びばねを径方向外方から見た平面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  ローラクラッチ内蔵型プーリ装置（一方向クラッチ内蔵型プーリ装置）
２  スリーブ
３  プーリ
４  サポート軸受
５  ローラクラッチ（一方向クラッチ）
６  内輪（内側部材）
９  外輪（外側部材）
１０  ローラ（係合子）
１１  保持器
１３  ばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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