(57)【要約】【課題】  保持器の位置的な安定性を確保することで、弾性体のローラ支持剛性および支持形態を安定化させ、ローラと内輪間或いはローラと外輪間で起こるすべり摩擦や過大面圧の発生を緩和することができる一方向クラッチおよび一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を提供する。【解決手段】  一方向クラッチ１３において、カム面が形成された内輪１５と保持器１８は、互いに対向するはめあい部１８ａ，２１をそれぞれ有し、これらのはめあいによって互いに固定されている。【選択図】  図２
2005351365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側部材と、該内側部材の周囲に該内側部材と同心に配置された筒状の外側部材と、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、該係合子を個別に収容する複数のポケットを有する保持器とを備え、前記内側部材と前記外側部材の一方が他方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、前記内側部材と前記外側部材との間で前記係合子を介して回転力の伝達を自在とする一方向クラッチであって、
前記内側部材の外周面或いは前記外側部材の内周面にはカム面が形成されており、
該カム面が形成された前記内側部材と前記外側部材の一方と前記保持器は、互いに対向するはめあい部をそれぞれ有し、これらのはめあいによって互いに固定されていることを特徴とする一方向クラッチ。
【請求項２】
前記内側部材と前記外側部材の一方と前記保持器の少なくとも一方は、その軸方向端面にだらし加工が施されていることを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
【請求項３】
前記内側部材と前記外側部材の一方と前記保持器の少なくとも一方は、その軸方向端面に表面硬化処理が施されていることを特徴とする請求項１または２に記載の一方向クラッチ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の一方向クラッチを備えたことを特徴とするオルタネータ用またはスタータ用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、一方向クラッチおよび一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に関し、より詳細には、自動車用補機であるスタータ、オルタネータ、クランクプーリ、コンプレッサや、エンジンアイドルストップ時の補機駆動用等として使用する一方向クラッチおよび一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の駆動用エンジンを駆動源とし、自動車に必要な発電を行うオルタネータ等の補機を駆動するためのプーリ装置として、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を使用することが知られている。
【０００３】
例えば、オルタネータに組み込まれる一方向クラッチ内蔵型プーリ装置では、クランク軸に固定された駆動プーリから駆動ベルトが掛け渡される従動プーリと、オルタネータの回転軸に固定されるスリーブとが設けられ、従動プーリとスリーブとの間に一方向クラッチ及び一対のサポート軸受が配置されている。
【０００４】
そして、従動プーリの回転角速度がオルタネータの回転軸の回転角速度より速い場合には、一方向クラッチのローラのくさび作用によって、従動プーリとスリーブとが相対回転不能（ロック状態）となり、エンジンの回転力がオルタネータの回転軸に伝達される。一方、従動プーリの回転角速度がオルタネータの回転軸の回転角速度より遅い場合には、従動プーリとスリーブとの相対回転が自在（オーバーラン状態）となる。従って、クランク軸の回転角速度が変動した場合でも、一方向クラッチの作用により、無端ベルトとプーリが擦れ合うことが防止され、鳴きと呼ばれる異音の発生や摩耗による無端ベルトの寿命低下を防止すると共に、オルタネータの発電効率が低下することを防止できる。
【０００５】
具体的に、上記のプーリ装置に組み込まれる一方向クラッチは、図４に模式的に示されるように、内周面を全周に亘ってほぼ円筒面１０１とした外輪１００と、外周面に凹部１０３が等間隔に形成された内輪１０２と、凹部１０３と円筒面１０１間に形成された各くさび空間に回動自在に配置された複数のローラ１０４と、ローラ１０４を個々に収容する複数のポケットを有する保持器１０５と、ローラ１０４をくさび空間の幅の狭い方向、即ちロック方向へ弾性的に押圧するばね１０６とを備える。
【０００６】
近年、要求されてきている高速回転条件においては、過大な変動荷重が駆動ベルトからプーリを介して、一方向クラッチのローラや一対のサポート軸受に掛かる。この過大な変動荷重による一方向クラッチやサポート軸受の摩耗、焼付きの防止策として、一方向クラッチやサポート軸受の寸法最適設計、回転の伝達形態の工夫、接触部の表面硬化処理、グリース漏洩や水侵入の防止、樹脂材料の適用等が考案されている。
【０００７】
また、一方向クラッチでは、ロック状態とオーバーラン状態の往復において、ロック状態移行時のロック不良によってすべり摩擦に起因する発熱や摩耗が発生する。このため、保持器や内外輪の剛性を保持或いは大きくする対策として、ロータ側とプーリ側とを板ばねでつないで半径方向の弾性を与える径方向の剛性を大きくすること（例えば、特許文献１参照。）や、一方向クラッチとサポート軸受の各内輪または外輪を一体化することによって、はめあい部をなくすこと（例えば、特許文献２〜４参照。）が考案されている。
【特許文献１】特開２０００−３３７４７９号公報
【特許文献２】特開平８−１６６０２７号公報
【特許文献３】特開２００３−１１３９２５号公報
【特許文献４】特開平９−９６３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記すべり摩擦に起因する発熱や摩耗への他の対策として、図４に示されるように、保持器１０５にばね１０６を設けることでローラ１０４を確実にロックさせている。ただし、この対策では、ロック状態でのばねの押し付け力を過不足ないものとする必要があり、ばね特性やばね特性の耐久性等、ばねの諸元を十分に検討する必要がある。ばね１０６の押し付け力が弱すぎる場合には、ロック不良によるすべり摩擦が発生し、強すぎる場合には過大な面圧がローラ１０４と内輪１０２及び外輪１００間に発生し、接触面において摩耗や発熱が生じやすくなる。また、保持器１０５も含めた周方向及び径方向に関する剛性が十分に確保され、内輪１０２と外輪１００間の偏心時等、過酷な荷重条件においても効果が保たれることが望まれる。
【０００９】
図４に示す一方向クラッチでは、保持器１０５は、内輪１０２及び外輪１００のいずれにも接触しない空間すきまを有しており、保持器１０５は位置的に十分に安定しておらず、ローラ１０４を内輪１０２及び外輪１００間に押し付けるばね１０６の剛性が変動することが多い。
【００１０】
また、ばね１０６によるローラ１０４の支持剛性は、保持器１０５自体の運動や剛性にも影響を受けるが、保持器１０５の運動は複雑で、周方向及び径方向の変位や振動は確実に予測することが困難であるケースが多い。また、ローラ１０４がロック状態とオーバーラン状態を大きなエネルギーをもって往復するケースも想定され、この場合、通常の軸受同様またはそれ以上に、局部応力に起因する保持器切れや保持器の振れ回りの発生に留意する必要がある。これらの変位、振動や局部応力に起因して、保持器１０５及びローラ面の摩耗や発熱、または、保持器切れを発端とした焼付きが起こることが危惧される。このため、保持器１０５に付随したばね１０６の剛性は過不足ない大きさであると共に、稼動時の保持器１０５自体の挙動の安定性も望まれる。
【００１１】
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、保持器の位置的な安定性を確保することで、弾性体のローラ支持剛性および支持形態を安定化させ、ローラと内輪間或いはローラと外輪間で起こるすべり摩擦や過大面圧の発生を緩和することができる一方向クラッチおよび一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  内側部材と、該内側部材の周囲に該内側部材と同心に配置された筒状の外側部材と、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、該係合子を個別に収容する複数のポケットを有する保持器とを備え、前記内側部材と前記外側部材の一方が他方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、前記内側部材と前記外側部材との間で前記係合子を介して回転力の伝達を自在とする一方向クラッチであって、
前記内側部材の外周面或いは前記外側部材の内周面にはカム面が形成されており、
該カム面が形成された前記内側部材と前記外側部材の一方と前記保持器は、互いに対向するはめあい部をそれぞれ有し、これらのはめあいによって互いに固定されていることを特徴とする一方向クラッチ。
（２）  前記内側部材と前記外側部材の一方と前記保持器の少なくとも一方は、その軸方向端面にだらし加工が施されていることを特徴とする（１）に記載の一方向クラッチ。
（３）  前記内側部材と前記外側部材の一方と前記保持器の少なくとも一方は、その軸方向端面に表面硬化処理が施されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の一方向クラッチ。
（４）  （１）〜（３）のいずれかに記載の一方向クラッチを備えたことを特徴とするオルタネータ用またはスタータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一方向クラッチおよび一方向クラッチ内蔵型プーリ装置によれば、カム面が形成された内側部材と外側部材の一方と保持器は、互いに対向するはめあい部をそれぞれ有し、これらのはめあいによって互いに固定されているので、保持器の内側部材と外側部材の一方に対する相対位置が安定し、弾性体のローラ支持剛性および支持形態を安定化させることができる。また、これにより、ローラと内輪間或いはローラと外輪間で起こるすべり摩擦や過大面圧の発生を緩和することができ、一方向クラッチおよび一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を用いた自動車等の安全稼動や省エネ化のために有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態に係る一方向クラッチおよび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詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明の一実施形態である一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図であり、図２は図１における一方向クラッチを模式的に示す断面図である。
【００１６】
図１に示すように、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０は、オルタネータ等の補機の回転軸（図示せず）に螺合して固定自在なスリーブ１１と、スリーブ１１の径方向外側にスリーブ１１と同心に配設され、外周面にベルト溝１２ａが形成されたプーリ１２とを備えている。ベルト溝１２ａには、エンジンのクランク軸に固定された駆動プーリ（図示せず）に懸架された駆動ベルト（図示せず）が掛け渡されている。
【００１７】
また、スリーブ１１の軸方向中間部における外周面とプーリ１２の軸方向中間部における内周面との間には、一方向クラッチ１３が配置されており、スリーブ１１の軸方向両端部における外周面とプーリ１２の軸方向両端部における内周面との間には、一方向クラッチ１３を狭持するように一対のサポート軸受１４が配置されている。サポート軸受１４としては、深溝玉軸受が使用されており、プーリ１２に加わるラジアル荷重を支承しつつ、スリーブ１１とプーリ１２とを相対回転可能に支持する。
【００１８】
図１及び図２に示されるように、一方向クラッチ１３は、スリーブ１１の外周面に圧入固定され、回転軸と共に回転する内側部材である内輪１５と、プーリ１２の内周面に圧入固定されると共に、内輪１５の周囲に内輪１５と同心に配置された筒状の外側部材である外輪１６と、内輪１５の外周面と外輪１６の内周面との間に回動自在に設けられた複数の係合子であるローラ１７とを備える。また、一方向クラッチ１３は、各ローラ１７を個別に収容する複数のポケットを有する保持器１８と、保持器１８に固定され、各ローラ１７をロック方向に弾性的に押圧する弾性体であるばね１９とを有している。
【００１９】
内輪１５の外周面は、円周方向において等間隔に形成された複数の凹部２０と、隣接する凹部２０間に形成された、はめあい部である断面円弧状の面２１とを有するカム面をなしており、ローラ１７は外輪１６の円筒面２２と各凹部２０とから形成されるくさび空間に回動自在に保持されている。
【００２０】
このように構成された一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０は、プーリ１２の回転角速度が回転軸の回転角速度より速い場合、即ち、外輪１６が内輪１５に対して所定の方向に相対回転する傾向となる場合には、ローラ１７は外輪１６の外周面から受ける力とばね１９のばね力とに基づき、凹部２０が浅くなった側、即ち、くさび空間の幅の狭い側でくさび状に食い込み、外輪１６と内輪１５との間で各ローラ１７が係合する。これにより、プーリ１２とスリーブ１１とが相対回転不能（ロック状態）となり、エンジンの回転力が回転軸に伝達される。一方、プーリ１２の回転角速度が回転軸の回転角速度より遅い場合には、ローラ１７は外輪１６の外周面から受ける力に基づき、ばね１９のばね力に抗して、凹部２０が深くなった側、即ち、くさび空間の幅の広い側に変位し、ローラ１７の係合が解除されて、プーリ１２とスリーブ１１との相対回転が自在（オーバーラン状態）となる。
【００２１】
ここで、本実施形態の一方向クラッチ１３では、保持器１８は、内輪１５の断面円弧状の面２１上に配置されるが、はめあい部である保持器１８の下面１８ａと断面円弧状の面２１とは、保持器１８の径方向変動が実質的に０であるようにはめあいすきまを持って結合されており、保持器１８は内輪１５にこのはめあいによって固定される。従って、保持器１８の内輪１５に対する相対位置が安定し、ばね１９のローラ支持剛性及び支持形態の安定化に繋がる。保持器１８と内輪１５の外径面間のはめあい部において、保持器１８の柱部以外におけるはめあいすきまを保持器１８の柱部におけるはめあいすきまより大きくすることが保持器強度の面から有効である。はめあいすきまの調整によって、保持器側のはめあい面および組立て時の保持器１８と内輪１５間の接触面は、保持器１８の柱部の下面に限定され、保持器１８の柱部以外の下面においては、組立て時や稼動時に接触摩耗や傷およびそれらに起因した亀裂が生じる危険性が少なくなる。これによって、相対的に強度的に弱い柱部以外の部分を起点とした保持器切れ等の不具合を防止することができる。
【００２２】
また、製造工程において、内輪１５と保持器１８とを組み合わせる際に傷や摩耗の発生を防止するため、内輪１５の軸方向端面１５ａ，１５ｂ（図１参照。）や保持器１８の軸方向端面１８ｂ（図１参照。）にだらし加工が施され、傷の原因となる角部が除去されている。なお、傷や摩耗をより少なくするためには、内輪１５の軸方向端面１５ａ，１５ｂと保持器１８の軸方向端面１８ｂの両面にだらし加工を施すことが好ましい。
【００２３】
さらに、内輪１５と保持器１８とを組み合わせる際に傷や摩耗の発生を防止するため、内輪１５と保持器１８の軸方向端面１５ａ，１５ｂ，１８ｂには、Ti合金等のセラミック系被膜合金やダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）をコーティングした表面硬化処理が施されている。これらのコーティングは、摩擦係数が極めて小さく、耐摩耗性に優れているため、内輪１５と保持器１８のいずれかの軸方向端面１５ａ，１５ｂ，１８ｂへのコーティング加工でも効果を奏する。表面硬化処理としては、TiN、TiCN、TiAlN、TiC、CrNや多層コート被膜であるTiC／TiN、TiC／TiCN／Al2O3、TiC／Al2O3／TiN、TiC／TiCN／TiC／Al2O3等のセラミック系被膜材のコーティングが挙げられる。また、上記のコーティングの他に、浸硫窒化や窒化等の表面処理も有効である。これらの表面硬化処理によって、表面の硬度が上がるとともに、耐摩耗性や摺動特性が向上することが多い。例えば、TiN、TiAlN、TiC、TiC／TiCN／Al2O3、TiC／Al2O3／TiN、TiC／TiCN／TiC／Al2O3等のコーティング、ＤＬＣのコーティング、及び、窒化処理は耐摩耗性の向上に、TiCN、CrN等のコーティングや浸硫窒化処理は摺動特性の向上に結びつくことが知られている。
【００２４】
従って、本実施形態の一方向クラッチ１３及び一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０によれば、カム面が形成された内輪１５と保持器１８は、互いに対向する断面円弧状の面２１と保持器１８の下面１８ａとをはめあい部として、これらのはめあいによって互いに固定されるようにしたので、保持器１８の位置的安定性が確保され、ばね１９のローラ支持剛性及び支持形態の安定性が得られる。これにより、ローラ１７と内輪１５及び外輪１６間のすべり摩擦の軽減と共に、保持器１８の不規則な挙動のため生じていたばね１９とローラ１７間の径方向のすべり摩擦が軽減され、ローラ面の傷や発熱、および、それらに起因する焼付きを防止することができる。
【００２５】
さらに、この安定化によって、ばね１９の過大な押し付けによる面圧増加やローラ１７と内輪１５及び外輪１６間のすべり摩擦を防止するために、一方向クラッチ１３やその構成部品の諸元、特性を理論的に計算等で予測する際、その予測精度が向上する。また、保持器１８は内輪１５と同じ挙動を示すため、ローラ１７と保持器１８間で起こるすべり摩擦や動的挙動についても、同様に、理論的な予測精度の向上が見込まれる。このように、本発明の場合、従来のものより精度の高い理論予測によって、安全対策を考慮した設計が可能となる。
【００２６】
また、内輪１５と保持器１８を一つの部品ではなく、別体とすることによって、従来とほぼ同じ製造工程で製作できるとともに、内輪１５と保持器１８のいずれかに改善を施した場合（例えば、ローラ支持のばね形態の変更、内輪１５のカム面の形状変更等）でも、はめあい部の形状規定さえ維持すれば、より良い性能の部材同士を組み合わせて利用できるといった製造上及び性能上の利点が挙げられる。
【００２７】
また、内輪１５の軸方向端面１５ａ，１５ｂや保持器１８の軸方向端面１８ｂにだらし加工を行って、各軸方向端面１５ａ，１５ｂ，１８ｂにおける角部を除去することで、内輪１５と保持器１８とを組み合わせる工程での組み込み傷や摩耗等の発生を防止することができる。
【００２８】
さらに、内輪１５と保持器１８の各軸方向端面１５ａ，１５ｂ，１８ｂには、表面硬化処理が施されているので、内輪１５と保持器１８とを組み合わせる工程での組み込み傷や摩耗等の発生を防止することができる。
【００２９】
尚、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。
上記の実施形態では、断面円弧状の面２１に対向する保持器の下面１８ａ全面をはめあい部として保持器１８を内輪に固定したが、図３に示されるように、保持器１８の下面１８ａに突起２３を設けるようにしてもよい。この場合も、互いに対向する突起２３と内輪１５の断面円弧状の面２１とをはめあい部として、カム面が形成された内輪１５と保持器１８は、これらのはめあいによって互いに固定されるので、上記の実施形態と同様の効果を奏する。
【００３０】
本発明において、一方向クラッチの軸方向両側に配置されたサポート軸受は、深溝玉軸受以外の形式の転がり軸受であってもよい。
本実施形態では、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置はオルタネータの回転軸と従動プーリ間に装着されたが、スタータのプーリと回転軸間に装着されたスタータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置であってもよく、この場合には、内輪の外周面を円筒面とし、外輪の内周面にカム面を形成し、内輪が外輪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、内輪と外輪との間で回転力の伝達が自在となる。この場合、外側部材である外輪と保持器が、はめあいによって互いに固定される構造となる。
また、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置がエンジンアイドルストップ機構の補機駆動用として適用される場合には、エンジン停止時にコンプレッサ等の補機を専用のモータにて駆動するため、エンジンの回転変動は受けないが、補機駆動用モータから発生する回転変動を受ける構成となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施形態における一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図である。
【図２】図１における一方向クラッチを模式的に示す断面図である。
【図３】本実施形態の変形例である一方向クラッチを模式的に示す断面図である。
【図４】従来の一方向クラッチを模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０            一方向クラッチ内蔵型プーリ装置
１１            スリーブ  
１２            プーリ
１２ａ          ベルト溝
１３            一方向クラッチ
１４            サポート軸受
１５            内輪
１６            外輪
１７            ローラ
１８            保持器
１８ａ          下面（はめあい部）
１９            ばね（弾性体）
２０            凹部
２１            断面円弧状の面（はめあい部）
２３            突起
【図１】
2005351365.tif 000003
【図２】
2005351365.tif 000004
【図３】
2005351365.tif 000005
【図４】
2005351365.tif 000006