(57)【要約】【課題】  一方向クラッチの構成部材が摩耗する等して、ころが通常の作動範囲を越えて作動したとき、クラッチの機能を停止して、常時クラッチを結合状態とし、一方向クラッチが組み込まれた装置の機能を確保すると共に、該装置の信頼性を向上させることができる一方向クラッチを提供する。  【解決手段】  一方向クラッチ１０のカム面１６ｂは、ころ１７の噛み込みおよび噛み込みの解除が正常に行われる第１カム面１６ｃと、第１カム面１６ｃから噛み込み方向に連続して形成され、第１カム面１６ｃのくさび角度αより小さなくさび角度βを有する第２カム面１６ｄと、からなり、ころ１７が第２カム面１６ｄ上で噛み込まれたとき、一方向クラッチ１０を常時、結合状態として、一方向クラッチ１０の噛み込みの解除を不可能とする。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、前記内輪の外周面または前記外輪の内周面に形成されたカム面と、前記内輪のカム面と前記外輪の内周面、または前記外輪のカム面と前記内輪の外周面との間に配設されたころと、を備え、
前記外輪が前記内輪に対して一方向へ相対回転したとき、前記ころが前記外輪のカム面と前記内輪の外周面との間、または前記外輪の内周面と前記内輪のカム面との間に、くさび作用によって噛み込まれ前記外輪と前記内輪とを実質的に結合状態とし、前記内輪の駆動力が前記外輪の駆動力より増加した状態において、前記噛み込みを解除する一方向クラッチであって、
前記カム面は、前記ころの噛み込みおよび噛み込みの解除が正常に行われる第１カム面と、前記第１カム面から噛み込み方向に連続して形成され、前記第１カム面のくさび角度より小さなくさび角度を有する第２カム面と、を備え、
前記ころが前記第２カム面上で噛み込まれたとき、前記一方向クラッチを常時、結合状態として、前記一方向クラッチの噛み込みの解除を不可能とすることを特徴とする一方向クラッチ。
【請求項２】
前記カム面は、さらに、前記第２カム面から更に噛み込み方向に連続して形成され、前記第１のカム面のくさび角度より大きなくさび角度を有する第３カム面と、を備え、
前記第３カム面によって前記ころが噛み込み方向へ過大に移動するのを阻止するようにしたことを特徴とする請求項１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し、特に、自動車もしくは産業車両用ブレーキアシスト用バキュームポンプ等に組み込まれ、結合時の空転防止機能を必要な部位に用いるのに好適な一方向クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車もしくは産業車両用ブレーキアシスト用バキュームポンプ等の各種機械装置の回転伝達部には、特定方向の回転力のみを伝達する一方向クラッチが組み込まれて用いられている。これにより、回転変動するエンジンと慣性モーメントの大きいロータとの回転変動差による、ベルトのばたつきや異音の発生が防止される。
【０００３】
従来の一方向クラッチとして、外輪と、内輪（内側部材）と、複数のころと、ころを保持する保持器と、ころを所定の方向に付勢するばねとから構成され、外輪の内周面、または内輪の外周面にカム面を設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
図５に示すように、特許文献１に開示された一方向クラッチ１は、外輪２の内周面２ａにカム面４が形成されており、カム面４と内輪５の外周面５ａとの間にころ３が配設されている。外輪２が所定の方向（図５において時計方向）に、或いは内輪５が所定の方向と逆方向（図５において反時計方向）に回転すると、ころ３が、くさび作用によってカム面４と内輪５の外周面５ａとの間に噛み込まれて外輪２と内輪５とを一体に結合させ、また、外輪２または内輪５が上記した方向と逆方向に回転すると、ころ３が噛み込みを解除するように構成されている。
【０００５】
カム面４は、異なるくさび角度α1、α2を有する２つのカム面４ａ、４ｂが連続して形成されて構成されている。くさび角度α2は、くさび角度α1より大きい角度とされている。くさび角度α2を大きい角度に設定することにより、ころ３が柱部６に突き当たるまで変位するのを阻止し、ころ３による柱部６の損傷を防止して結合状態の実現を図っている。
【特許文献１】特開２００１−２７１８５４号公報（第４−６頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ころ３の噛み込みおよび噛み込みの解除作用の繰り返しによってカム面４ａ、内輪５の外周面５ａ，ころ３等の摩耗が進行すると、ころ３が噛み込み方向に変位して柱部６に突き当たったり、大きいくさび角度α2に起因して、結合状態が確保できない可能性があった。
【０００７】
特に、一方向クラッチ１がブレーキアシスト用バキュームポンプ等に用いられている場合、一方向クラッチ１が噛み込まずに空転すると、バキュームポンプから負圧が発生せず、ブレーキアシスト力が大幅に低減してしまう可能性があった。
【０００８】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、一方向クラッチの構成部材が摩耗した場合でも、確実にころの噛み込みを行って、一方向クラッチの空転を防止し、一方向クラッチが組み込まれた装置の機能を確保すると共に、該装置の信頼性を向上させることができる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】
本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。
（１）  内輪と、外輪と、前記内輪の外周面または前記外輪の内周面に形成されたカム面と、前記内輪のカム面と前記外輪の内周面、または前記外輪のカム面と前記内輪の外周面との間に配設されたころと、を備え、
前記外輪が前記内輪に対して一方向へ相対回転したとき、前記ころが前記外輪のカム面と前記内輪の外周面との間、または前記外輪の内周面と前記内輪のカム面との間に、くさび作用によって噛み込まれ前記外輪と前記内輪とを実質的に結合状態とし、前記内輪の駆動力が前記外輪の駆動力より増加した状態において、前記噛み込みを解除する一方向クラッチであって、
前記カム面は、前記ころの噛み込みおよび噛み込みの解除が正常に行われる第１カム面と、前記第１カム面から噛み込み方向に連続して形成され、前記第１カム面のくさび角度より小さなくさび角度を有する第２カム面と、を備え、
前記ころが前記第２カム面上で噛み込まれたとき、前記一方向クラッチを常時、結合状態として、前記一方向クラッチの噛み込みの解除を不可能とすることを特徴とする一方向クラッチ。
（２）  前記カム面は、さらに、前記第２カム面から更に噛み込み方向に連続して形成され、前記第１のカム面のくさび角度より大きなくさび角度を有する第３カム面と、を備え、
前記第３カム面によって前記ころが噛み込み方向へ過大に移動するのを阻止するようにしたことを特徴とする（１）に記載の一方向クラッチ。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一方向クラッチによれば、カム面は、ころの噛み込みおよび噛み込みの解除が正常に行われる第１カム面と、第１カム面から噛み込み方向に連続して形成され、第１カム面のくさび角度より小さなくさび角度を有する第２カム面と、を備え、ころが第２カム面上で噛み込まれたとき、一方向クラッチを常時、結合状態として、一方向クラッチの噛み込みの解除を不可能としている。
これにより、一方向クラッチの噛み込みおよび噛み込みの解除の繰り返し作用によって構成部材が摩耗した場合等の異常時には、ころが第２カム面にまで変位して確実に噛み込みを発生させ、クラッチ機能を停止して、外輪と内輪とを実質的に一体結合させることができる。従って、異常時にも、一方向クラッチの回転力伝達機能が確保され、一方向クラッチが組み込まれた装置の機能を維持すると共に、該装置の信頼性を向上させることができる。
【００１１】
さらに、本発明の一方向クラッチによれば、カム面は、さらに、第２カム面から更に噛み込み方向に連続して形成され、第１のカム面のくさび角度より大きなくさび角度を有する第３カム面と、を備え、第３カム面によってころが噛み込み方向へ過大に移動するのを阻止するようにしている。これによって、保持器の損傷による一方向クラッチの空転の発生を確実に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】
【００１２】
以下、本発明の各実施形態に係る一方向クラッチを図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態である一方向クラッチが組み込まれたプーリ部（動力伝達装置）の縦断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は各カム面のくさび角度を示す模式図である。
【００１４】
図１に示すように、一方向クラッチ１０は、プーリ１１とスリーブ１２との間に組み込まれている。プーリ１１のベルト溝１１ａには、ベルト（図示せず）がエンジンの駆動軸（図示せず）等との間に巻き掛けられおり、該駆動軸から回転力が伝達される。また、スリーブ１２には、例えば、ブレーキアシスト用バキュームポンプ（図示せず）の回転軸１３がスプライン嵌合して配設されている。プーリ１１とスリーブ１２との間には、一方向クラッチ１０の両側端に転がり軸受１４が配設されており、プーリ１１はスリーブ１２に対して回動自在に支持されている。
【００１５】
そして、プーリ１１の回転力は、一方向クラッチ１０およびスリーブ１２を介して回転軸１３に伝達されて、バキュームポンプを作動させて負圧を発生させるようにしている。
【００１６】
一方向クラッチ１０は、外輪１５と、内輪１６と、複数のころ１７と、保持器１８とを具備している。外輪１５は、例えば、鋼板を円筒状に成形して形成されており、軸方向両端部には内向きにフランジ状の鍔部１５ａが形成されている。外輪１５は、プーリ１１の内周面１１ｂに圧入されてプーリ１１に固着されている。
【００１７】
図２に示すように、内輪１６の外周面１６ａには、円周方向に複数のカム面１６ｂが所定の間隔で形成され、外輪１５の内周面１５ｂとの間に円筒状隙間１９を形成している。また、内輪１６は、スリーブ１２の外周面１２ａに圧入されて固定されている（図１参照）。
【００１８】
各カム面１６ｂはランプ形状に形成されており、作動範囲ａにおいてくさび角度αを有する第１カム面１６ｃと、第１カム面１６ｃから噛み込み方向（図２における時計方向）に連続して形成され、作動範囲ｂにおいて第１のカム面１６ｃのくさび角度αより小さいくさび角度βを有する第２カム面１６ｄとを備える。
【００１９】
ここで、図３に示されるように、第１カム面１６ｃのくさび角度αは、ころ１７が第１カム面１６ｃおよび外輪１５の内周面１５ｂと接触したとき、ころ１７と第１カム面１６ｃとの接点Ｐ１における接線Ｌ１と、ころ１７と外輪１５の内周面１５ｂとの接点Ｐ２における接線Ｌ２とのなす角度である。また、第２カム面１６ｄのくさび角度βは、ころ１７の外径が小さくなり、ころ１７が第２カム面１６ｄおよび外輪１５の内周面１５ｂと接触したと仮定したとき、ころ１７と第２カム面１６ｄとの接点Ｐ３における接線Ｌ３と、ころ１７と外輪１５の内周面１５ｂとの接点Ｐ４における接線Ｌ４とのなす角度である。
【００２０】
第１カム面１６ｃの作動範囲ａは、ころ径、一方向クラッチ１０及び転がり軸受１４のラジアル隙間の影響分を考慮して、正常時のころ１７の噛み込み及び噛み込みの解除の際にころ１７が移動可能な範囲である。一方、第２カム面１６ｄの作動範囲ｂは、正常時においてころ１７が移動することがない範囲であり、外輪１５、内輪１６、ころ１７の磨耗等の異常時において、ころ１７が噛み込み、いずれの方向に回転しても結合が解除されない範囲である。即ち、ころ１７が第２カム面１６ｄ上で噛み込まれたとき、クラッチ機能を停止して、一方向クラッチ１０を常時、結合状態として、一方向クラッチの噛み込みの解除を不可能としている。
【００２１】
また、カム面１６ｂにおけるくさび角度が小さい程、ころ１７の噛み込み作用は強く働く。本実施形態において、第１カム面１６ｃにおける噛み込みは、外輪１５、内輪１６、ころ１７の弾性変形を伴って行われており、第２カム面１６ｄにおける噛み込みは、外輪１５、内輪１６を塑性変形させ、ころ１７を外輪１５、内輪１６間に拘束することによって行われる。
【００２２】
保持器１８は、ころ１７を保持するためのものであって、例えば、合成樹脂を射出成形して略円筒形に形成されており、円周方向に所定の間隔で柱部１８ｂが形成されている。各柱部１８ｂの間には、カム面１６ｂの間隔と同一間隔で複数のポケット１８ａが形成されている。柱部１８ｂからは、夫々のポケット１８ａに向かってばね部１８ｃが一体に形成されており、ポケット１８ａに保持されたころ１７を所定の方向に付勢するようになっている。
【００２３】
次に、本実施形態の一方向クラッチの作用について説明する。
第１実施形態の一方向クラッチ１０では、図１及び図２に示すように、エンジンの駆動軸等からベルトを介してプーリ１１に回転力が伝達される。正常時において、プーリ１１の回転力により外輪１５が矢印Ｂ方向に回転すると、これに伴ってころ１７も矢印Ｂ方向へ円筒状隙間１９内を移動し、くさび作用によって外輪１５の内周面１５ｂと第１カム面１６ｃとの間に噛み込まれる。そして、外輪１５と内輪１６とを実質的に結合状態とし、プーリ１１の回転力を内輪１６に伝達する。また、該回転力は、スリーブ１２を介して回転軸１３に伝達されて、バキュームポンプを作動させて負圧を発生させる。
【００２４】
また、エンジンの回転変動や内輪側の大きな慣性モーメント等により、内輪１６の駆動力が外輪１５の駆動力よりも増加した状態、即ち、外輪１５が内輪１６に対して矢印Ｃ方向に相対的に回転した状態では、ころ１７は円筒状隙間１９内を矢印Ｃ方向に移動して外輪１５の内周面１５ｂと第１カム面１６ｃとによる噛み込みが解除される。これにより、一方向クラッチ１０が空転することで、回転変動の差によるベルトのばたつきや異音を防止することができる。
従って、一方向クラッチが正常に作動している際には、第１カム面１６ｃ上において、ころ１７の噛み込み及び噛み込みの解除が適宜行われ、一方向のみの回転力が伝達される。
【００２５】
ところが、ころ１７の噛み込み、該噛み込みの解除作用の繰り返しによって、外輪１５の内周面１５ｂ、第１カム面１６ｃ、ころ１７等の摩耗が進行している場合等の異常時には、ころ１７は第１カム面１６ｃで噛み込まれずに第２カム面１６ｄにまで移動する場合がある。
【００２６】
第２カム面１６ｄのくさび角度βは、第１カム面１６ｃの第１くさび角度αより小さい角度に設定されているので、強い噛み込み作用が働く。これによって、ころ１７は、外輪１５の内周面１５ｂと第２カム面１６ｄとの間に確実に噛み込まれる。
【００２７】
このとき、強い噛み込み作用によって外輪１５の内周面１５ｂおよび第２カム面１６ｄは塑性変形してころ１７を強固に噛み込み、クラッチが固着状態となる。これにより、内輪１６の駆動力が外輪１５の駆動力より大きくなり、噛み込み解除方向にころ１７が回転しても噛み込みが解除されず、結合状態は継続したままとなる。即ち、一方向クラッチ１０は、通常のプーリとして作用して、ブレーキアシスト用バキュームポンプから負圧を発生させ続け、ブレーキの作動を継続することができる。
【００２８】
本実施形態の一方向クラッチ１０によれば、カム面１６ｂは、ころ１７の噛み込みおよび噛み込みの解除が正常に行われる第１カム面１６ｃと、第１カム面１６ｃから噛み込み方向に連続して形成され、第１カム面１６ｃのくさび角度αより小さなくさび角度βを有する第２カム面１６ｄと、からなり、ころ１７が第２カム面１６ｄ上で噛み込まれたとき、一方向クラッチ１０を常時、結合状態として、一方向クラッチ１０の噛み込みの解除を不可能としている。
【００２９】
これにより、一方向クラッチ１０の噛み込みおよび噛み込みの解除の繰り返し作用によって構成部材が摩耗した場合等の異常時には、ころ１７が第２カム面１６ｄにまで変位して確実に噛み込みを発生させ、外輪１５と内輪１６とを一体に結合させることができる。従って、異常時にも、一方向クラッチ１０の回転力伝達機能が確保され、一方向クラッチ１０が組み込まれたバキュームポンプ等の装置の機能を維持し、該装置の信頼性を向上させることができる。
【００３０】
なお、本実施形態では、円周方向に配置された複数のカム面のうち、少なくとも一ヶ所のカム面が上記のような第１カム面１６ｃと第２カム面１６ｄを有するカム面１６ｂを構成していればよい。
【００３１】
（第２実施形態）
次に、本発明の一方向クラッチの第２実施形態について図４を参照して説明する。図４は第２実施形態である一方向クラッチの要部縦断面図である。
【００３２】
第２実施形態の一方向クラッチ２０は、内輪１６の外周面１６ａに形成されたカム面１６ｂの形状のみが第１実施形態の一方向クラッチ１０と異なり、その他の部分については、第１実施形態の一方向クラッチ１０と同様であるので、同一部分には同一符号を付して、説明を簡略化又は省略する。
【００３３】
図４に示すように、カム面１６ｂは、作動範囲ａにおいてくさび角度αを有する第１カム面１６ｃと、作動範囲ｂにおいてくさび角度αより小さいくさび角度βを有する第２カム面１６ｄと、作動範囲ｃにおいてくさび角度α以上のくさび角度γを有する第３カム面１６ｅとが、外輪１５の噛み込み方向（図４の時計方向）に連続して形成されている（β＜α≦γ）。
【００３４】
なお、第３カム面１６ｅのくさび角度γは図示していないが、図３に示されたくさび角度α、βと同様に、ころ１７の外径が小さくなり、ころ１７が第３カム面１６ｅおよび外輪１５の内周面１５ｂと接触したと仮定したとき、ころ１７と第３カム面１６ｅとの接点における接線と、ころ１７と外輪１５の内周面１５ｂとの接点における接線とのなす角度である。
【００３５】
次に、本実施形態の一方向クラッチの作用について説明する。
ころ１７の噛み込み、噛み込みの解除作用の繰り返しによって、外輪１５の内周面１５ｂ、第１カム面１６ｃ、第２カム面１６ｄ、ころ１７等が摩耗している場合や、一方向クラッチ２０に許容される許容最大回転力より大きな回転力が一方向クラッチ２０に作用する場合等では、ころ１７が作動範囲ｂをも越えて移動することがある。
【００３６】
しかし、第３カム面１６ｅのくさび角度γは、大きい角度に設定されているので、ころ１７は、第３カム面１６ｅと接触して、ころ１７がそれ以上噛み込み方向に移動することが阻止される。これによって、ころ１７と保持器１８との干渉が防止され、保持器１８の損傷を防止することができる。即ち、ころ１７と保持器１８との干渉や保持器１８の損傷によって、一方向クラッチ２０の回転力伝達機能が阻害され、一方向クラッチ２０が空転することはなく、確実に回転力が伝達される。その他の作用については、第１実施形態の一方向クラッチ１０と同様であるので、説明を省略する。
【００３７】
本実施形態の一方向クラッチ２０によれば、カム面１６ｂは、第１カム面１６ｃと、第２カム面１６ｄと、第３カム面１６ｅとを連続させて形成すると共に、第２カム面１６ｄのくさび角度βは第１カム面１６ｃのくさび角度αより小さく、且つ第３カム面１６ｅのくさび角度γはくさび角度α以上の大きな角度に設定したので、過大な噛み込み方向の回転力が一方向クラッチ２０に作用する等して、ころ１７が第２カム面１６ｄを越えて噛み込み回転方向に変位しようとしても、第３カム面１６ｅによりそれ以上の変位を阻止し、ころ１７と保持器１８の柱部１８ｂとの干渉を防止することができる。
【００３８】
これによって、保持器１８の損傷による一方向クラッチ２０の空転の発生を確実に防止することができる。従って、異常時にも、一方向クラッチ２０の回転力伝達機能を確保して、一方向クラッチ２０が組み込まれた装置の機能を維持し、該装置の信頼性を向上させることができる。
【００３９】
なお、本実施形態では、第３くさび角度γを大きく設定すると、第２カム面１６ｄと第３カム面１６ｅとの境界部、および第３カム面１６ｅと内周面１６ａとの境界部、に角部が形成される場合があるが、夫々の境界部の角部をＲ形状に加工してもよい。
【００４０】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
本実施形態においては、カム面は内輪の外周面に形成されたものとして説明したが、これに限定されるものではなく、外輪の内周面にカム面を形成した一方向クラッチにおいても適用することができる。また、外輪とプーリとを一体として形成してもよく、更に内輪とスリーブとを一体として形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態である一方向クラッチが組み込まれたプーリ部（動力伝達装置）の縦断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】図２における各カム面のくさび角度を示す模式図である。
【図４】本発明の第２実施形態である一方向クラッチの要部縦断面図である。
【図５】従来の一方向クラッチの要部縦断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０、２０    一方向クラッチ
１５          外輪
１５ｂ        外輪の内周面
１６          内輪
１６ａ        内輪の外周面
１６ｂ        カム面
１６ｃ        第１カム面
１６ｄ        第２カム面
１６ｅ        第３カム面
１７          ころ
α            くさび角度
β            くさび角度
γ            くさび角度
【図１】
2005114091.tif 000003
【図２】
2005114091.tif 000004
【図３】
2005114091.tif 000005
【図４】
2005114091.tif 000006
【図５】
2005114091.tif 000007