(57)【要約】【課題】一方向クラッチを構成する部品の変形を低減すると共に、締付トルクのバラツキによる影響も低減すること。【解決手段】軸体１の雌ネジ部５と回転軸の雄ネジ部との間の摩擦係数と、軸体１の回転軸側への当接端面６と回転軸の軸体１側への当接端面との間の摩擦係数との少なくとも一方の摩擦係数は、０．１〜０．５に設定してある。これにより、軸力を低く抑えることが出来ると同時に、戻しトルクを高く保つことが出来る。【選択図】  図１
2005042806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸体の径方向外方に、一方向クラッチを介して、プーリが設けてあり、前記軸体に外嵌したクラッチ内輪と、前記プーリ内に圧入したクラッチ外輪とを備え、これら両輪の間に、多数の転動体が介装してある一方向クラッチ内蔵型プーリ装置において、
前記軸体には、回転軸の雄ネジ部を螺合して固定するための雌ネジ部が形成してあり、
前記軸体の雌ネジ部と前記回転軸の雄ネジ部との間の摩擦係数と、前記軸体の前記回転軸側への当接端面と前記回転軸の前記軸体側への当接端面との間の摩擦係数との少なくとも一方の摩擦係数は、０．１〜０．５である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２】
前記軸体の雌ネジ部と、前記軸体の前記回転軸側への当接端面との少なくとも一方の表面粗さ（Ｒａ）は、０．３〜１２．５であることを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
【請求項３】
前記軸体の前記回転軸側への当接端面の表面には、同心円状又は螺旋状の溝が形成してあることを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
【請求項４】
前記プーリ装置は、自動車の補機に装着されることを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
【請求項５】
前記補機は、スタータモータ、又はオルタネータであることを特徴とする請求項４項に記載の一方向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、自動車のエンジンの補機、スタータ、オルタネータ等に好適である一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一方向クラッチ内蔵型プーリ装置には、例えば、補機のスタータ等の回転軸に装着するスリーブ状の軸体が設けてあり、この軸体の径方向外方に、一方向クラッチであるローラクラッチを介して、例えばエンジンの出力軸からのベルトを掛け渡すためのプーリが設けてある。
【０００３】
一方向クラッチであるローラクラッチは、軸体に外嵌したクラッチ内輪と、プーリ内に圧入したクラッチ外輪とを備えており、これらクラッチ内輪・外輪の間には、保持器を有する多数のローラが介装してある。
【０００４】
例えば、クラッチ外輪の内周面には、オーバーラン時にローラを収納して保持するための凹部が形成してあると共に、この凹部から周方向に向けてクラッチ内輪の外周面との間で間隔が徐々に狭くなりトルク伝達時にローラをロックするための楔状空間を規定するランプ部（カム面）が形成してある。
【０００５】
各ローラは、保持器に夫々設けたバネにより、ランプ部（カム面）の楔状空間が狭くなる方向に弾性的に押圧してある。
【０００６】
このように構成してあるため、トルク伝達の際には、バネにより弾性的に押圧されたローラがランプ部（カム面）により規定した楔状空間に入り込んでクラッチ内輪・外輪の間でロックされる。
【０００７】
一方、クラッチのオーバーランの際には、クラッチ外輪とともに、ローラ・保持器・バネも回転する。この時、ローラは、静止しているクラッチ内輪と接触しながら、移動するため、ローラには、クラッチ内輪からの摩擦力を受ける（所謂クラッチのオーバーラン時の空転残留トルク）。この摩擦力により、ローラは、楔状空間の広い方に僅かに移動し、滑らかにオーバーランすることができる。
【０００８】
また、一方向クラッチであるローラクラッチは、特許文献１及び２にも開示してあるように、通常、回転軸に対してネジを持って締結してあり、また、非係合時の荷重を支えるために、ローラクラッチの隣りに転がり軸受を配置する例が殆どである。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−３２９１０号公報
【特許文献２】
特開平１１−２７０６５８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ローラクラッチは、使用中の様々な環境下に於いても、回転軸から外れることがないように、充分な締結力により取付けている。
【００１１】
特に、自動車の補機に取付けるローラクラッチは、伝達する回転力が大きいことや、運転中の振動が大きいことから、他の機器に取りつけられる場合に比べて、大きな締結力が必要となる。
【００１２】
通常、締結にはネジが用いているが、ネジ部には、締結力に応じた軸力と、半径方向への膨張力とが生じる。これらの力によって、ローラクラッチの本体には、軸受隙間の変化など、機能へ影響する変形が生じてしまうといったことがある。
【００１３】
また、実際の締結力は、大きくばらつくことから、製品の機能、性能の狙い値に対して、実際の値がばらつく要因となっている。
【００１４】
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って、一方向クラッチを構成する部品の変形を低減すると共に、締付トルクのバラツキによる影響も低減することができる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。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、軸体の径方向外方に、一方向クラッチを介して、プーリが設けてあり、前記軸体に外嵌したクラッチ内輪と、前記プーリ内に圧入したクラッチ外輪とを備え、これら両輪の間に、多数の転動体が介装してある一方向クラッチ内蔵型プーリ装置において、
前記軸体には、回転軸の雄ネジ部を螺合して固定するための雌ネジ部が形成してあり、
前記軸体の雌ネジ部と前記回転軸の雄ネジ部との間の摩擦係数と、前記軸体の前記回転軸側への当接端面と前記回転軸の前記軸体側への当接端面との間の摩擦係数との少なくとも一方の摩擦係数は、０．１〜０．５であることを特徴とする。
【００１６】
請求項２に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、請求項１において、前記軸体の雌ネジ部と、前記軸体の前記回転軸側への当接端面との少なくとも一方の表面粗さ（Ｒａ）は、０．３〜１２．５であることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、請求項１において、前記軸体の前記回転軸側への当接端面の表面には、同心円状又は螺旋状の溝が形成してあることを特徴とする。
【００１８】
請求項４に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、請求項１において、前記プーリ装置は、自動車の補機に装着されることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、請求項４において、前記補機は、スタータモータ、又はオルタネータであることを特徴とする。
【００２０】
このように、本発明によれば、軸体の雌ネジ部と回転軸の雄ネジ部との間の摩擦係数と、軸体の回転軸側への当接端面と回転軸の軸体側への当接端面との間の摩擦係数との少なくとも一方の摩擦係数は、０．１〜０．５であることから、戻しトルクを維持しつつ、軸力を低減することができ、ローラクラッチを構成する部品の変形を低減させることが出来る。さらに、締付トルクのバラツキによる影響も低減することが出来る。即ち、製品として必要な戻しトルクを確保しつつ、締付による製品機能への影響、影響度のバラツキを低減させることが出来る。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態に係る一方向クラッチ（ローラクラッチ）内蔵型プーリ装置の断面図である。
【００２３】
図２は、図１に示したローラクラッチに於いて、軸力及び膨張力の作用を示す模式図である。
【００２４】
図３は、図１に示したローラクラッチに於いて、摩擦係数を所定範囲に設定する部位を示す模式図である。
【００２５】
図４（ａ）は、Ｍ２０のネジに於いて、軸力と摩擦係数との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、戻しトルクと摩擦係数との関係を示すグラフである。
【００２６】
図５（ａ）は、Ｍ６のネジに於いて、軸力と摩擦係数との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、戻しトルクと摩擦係数との関係を示すグラフである。
【００２７】
図６（ａ）は、Ｍ５２のネジに於いて、軸力と摩擦係数との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、戻しトルクと摩擦係数との関係を示すグラフである。
【００２８】
図７は、摩擦係数が異なる場合に於いて、軸力と締付トルクとの関係を示すグラフである。
【００２９】
図１に示すように、本実施の形態では、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置には、例えば、補機のスタータモータ、オルタネータ等の回転軸に装着するスリーブ状の軸体１が設けてあり、この軸体１の径方向外方に、一方向クラッチであるローラクラッチ２を介して、例えばエンジンの出力軸からのベルトを掛け渡すためのプーリ３が設けてある。
【００３０】
一方向クラッチであるローラクラッチ２は、軸体１に外嵌したクラッチ内輪１１と、プーリ３内に圧入したクラッチ外輪１２とを備えており、これらクラッチ内輪１１・外輪１２の間には、保持器１３を有する多数のローラ１４が介装してある。
【００３１】
例えば、クラッチ外輪１２の内周面には、オーバーラン時にローラ１４を収納して保持するための凹部（図示略）が形成してあると共に、この凹部（図示略）から周方向に向けてクラッチ内輪１１の外周面との間で間隔が徐々に狭くなりトルク伝達時にローラ１４をロックするための楔状空間を規定するランプ部（図示略、カム面）が形成してある。
【００３２】
各ローラ１４は、保持器１３に夫々設けたバネ（図示略）により、ランプ部（図示略、カム面）の楔状空間が狭くなる方向に弾性的に押圧してある。なお、ローラクラッチ２の両側には、転がり軸受４，４が配置してある。
【００３３】
以上のように構成してあるため、トルク伝達の際には、バネ（図示略）により弾性的に押圧されたローラ１４がランプ部（図示略、カム面）により規定した楔状空間に入り込んでクラッチ内輪１１・外輪１２の間でロックされる。
【００３４】
一方、クラッチのオーバーランの際には、クラッチ外輪１２とともに、ローラ１４・保持器１３・バネ（図示略）も回転する。この時、ローラ１４は、静止しているクラッチ内輪１１と接触しながら、楔状空間の広い方に僅かに移動する。
【００３５】
本実施の形態に於いては、軸体１には、補機等の回転軸２０（図２）の雄ネジ部を螺合して固定するための雌ネジ部５が形成してあり、また、軸体１は、回転軸２０（図２）側への当接端面６を有している。
【００３６】
さて、本実施の形態に於いては、締付トルクと軸力との関係、および軸力と戻しトルクとの関係は、以下のように表される。なお、軸力と、これに伴う膨張力とは、図２に示すように分布している。
【００３７】
【数１】
2005042806.tif 000003
【００３８】
ここで、Ｆ：軸力、Ｔ：締結トルク、Ｔｂ：戻しトルク、ｄ：ネジ有効径、Ｄ：取付け端面等価直径、α：ネジ側面傾斜角、β：リード角、μｓ：ネジ部摩擦係数、μｂ：取付け端面摩擦係数、である。
【００３９】
この式からも分かるとおり、ネジ部もしくは取付け端面の摩擦係数が変わることによって、同じ締結トルクに対して生じる軸力や戻しトルクの値が変わってくる。実際に計算した例を、図４乃至図６に示す。
【００４０】
図４乃至図６の計算の結果から、ネジの径によって軸力が急激に大きくなる摩擦係数や、戻しトルクが急激に低下する摩擦係数の値が違うことが分かる。通常、ローラクラッチは、クラッチの形状をあまり小さく出来ないことと、あまり大きくすると、クラッチ機能を維持しづらくなることから、直径２０〜１００ｍｍ程度の大きさのものが使用される。このとき、ローラクラッチ取付け部（雌ネジ部５）のネジ寸法は、概ねＭ１０〜Ｍ３０となる。
【００４１】
図４のＭ２０のネジの場合に於いて、本実施の形態では、軸体１の雌ネジ部５と回転軸２０の雄ネジ部との間の摩擦係数と、軸体１の回転軸２０側への当接端面６と回転軸２０の軸体１側への当接端面との間の摩擦係数との少なくとも一方の摩擦係数は、０．１〜０．５に設定してある。これにより、本実施の形態では、特に、Ｍ２０程度のネジにおいて、軸力を低く抑えることが出来ると同時に、戻しトルクを高く保つことが出来る。なお、これら摩擦係数を所定範囲に設定する部位は、図３に、斜線により示してある。
【００４２】
しかし、物質どおしの摩擦係数を測定管理することは難しいので、摩擦係数に相関の高い別の指標をもって管理することが望ましい。
【００４３】
ここで、ネジ部や取付け端面（当接端面６）は、無潤滑状態で使用されるため、通常取扱われる材料については、摩擦係数と表面粗さの相関が高くなる。本実施の形態では、当該部分の摩擦係数を０．１〜０．５とするため、軸体１の雌ネジ部５と、軸体１の回転軸２０側への当接端面６との少なくとも一方の表面粗さ（Ｒａ）は、０．３〜１２．５に設定してある。なお、ここで、上限は、通常の旋削加工で出せる表面粗さであり、また、余り粗さが大きくなると、平坦度や直角度など幾何学的な精度へ悪影響が出てしまうので、この程度の粗さを上限としてある。
【００４４】
また、軸体１の回転軸２０側への当接端面６の表面には、同心円状又は螺旋状の溝が形成してある。即ち、粗さの方向は、同心円状、もしくは螺旋状である（泰山堂「摩擦と摩耗のマニュアル」５１頁参照。）。つまり、研削、研磨、ショットピーニング等の表面仕上げではなく、旋盤で加工した表面状態にすることで、摩擦係数を上げている。
【００４５】
すなわち、ローラクラッチと取りつけられる軸との間の摩擦係数を直接測定することは困難であるので、ボールオンディスク試験による同一材料の試験で測定される摩擦係数で代用確認することが出来る。
【００４６】
取り付け端面（当接端面６）と軸（回転軸２０）との摩擦係数を確認する際は、ボールを軸材料に見立て、ディスクをローラクラッチ取付け端面部材料に見立てる。ボール表面は鏡面仕上げとし、ディスク表面には実際と同等の表面仕上げを施す。荷重は、最大ヘルツ応力が発生軸力相当となるように設定する。摺動速度は０．２ｍ／ｓｅｃ程度以下となるように極力低くする。ネジ部の摩擦係数を確認する際は、ボールを軸材料に、ディスクをローラクラッチ部材に見立てて、前記と同様の条件で測定する。
【００４７】
さらに、摩擦係数が違う場合の締付トルクと、発生する軸力との関係の計算結果を図７に示す。この結果から摩擦係数を上げることによって、締付トルクのバラツキに対して、生じる軸力のバラツキが小さくなることが分かる。
【００４８】
以上から、本実施の形態によれば、図４のＭ２０のネジの場合に於いて、軸体１の雌ネジ部５と回転軸２０の雄ネジ部との間の摩擦係数と、軸体１の回転軸２０側への当接端面６と回転軸２０の軸体１側への当接端面との間の摩擦係数との少なくとも一方の摩擦係数は、０．１〜０．５であることから、戻しトルクを維持しつつ、軸力を低減することができ、ローラクラッチを構成する部品の変形を低減させることが出来る。さらに、締付トルクのバラツキによる影響も低減することが出来る。即ち、製品として必要な戻しトルクを確保しつつ、締付による製品機能への影響、影響度のバラツキを低減させることが出来る。
【００４９】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、軸体の雌ネジ部と回転軸の雄ネジ部との間の摩擦係数と、軸体の回転軸側への当接端面と回転軸の軸体側への当接端面との間の摩擦係数との少なくとも一方の摩擦係数は、０．１〜０．５であることから、戻しトルクを維持しつつ、軸力を低減することができ、ローラクラッチを構成する部品の変形を低減させることが出来る。さらに、締付トルクのバラツキによる影響も低減することが出来る。即ち、製品として必要な戻しトルクを確保しつつ、締付による製品機能への影響、影響度のバラツキを低減させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る一方向クラッチ（ローラクラッチ）内蔵型プーリ装置の断面図である。
【図２】図１に示したローラクラッチに於いて、軸力及び膨張力の作用を示す模式図である。
【図３】図１に示したローラクラッチに於いて、摩擦係数を所定範囲に設定する部位を示す模式図である。
【図４】（ａ）は、Ｍ２０のネジに於いて、軸力と摩擦係数との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、戻しトルクと摩擦係数との関係を示すグラフである。
【図５】（ａ）は、Ｍ６のネジに於いて、軸力と摩擦係数との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、戻しトルクと摩擦係数との関係を示すグラフである。
【図６】（ａ）は、Ｍ５２のネジに於いて、軸力と摩擦係数との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、戻しトルクと摩擦係数との関係を示すグラフである。
【図７】摩擦係数が異なる場合に於いて、軸力と締付トルクとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  軸体
２  ローラクラッチ
３  プーリ
４  転がり軸受
５  雌ネジ部
６  当接端面
１１  クラッチ内輪
１２  クラッチ外輪
１３  保持器
１４  ローラ（転動体）
２０  回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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