(57)【要約】【課題】一方向クラッチの空転する際に摩擦接触面に耐摩耗性が充分にあると共に、クラッチが噛みあった際にはできるだけ高い摩擦力で係合できるように、空転時の耐摩耗性と結合時に安定した高い摩擦力を併有した一方向クラッチとすることである。【解決手段】プーリ１の内径面に圧入された外輪１１と、その外輪１１の内側に組込まれた内輪１２と、その両輪１１、１２間に組込まれた係合子１３と、この係合子１３を保持する保持器１４と、上記係合子１３を係合方向に付勢する弾性部材１５とから成り、係合子１３の摩擦係合面をグリースで潤滑するグリース潤滑一方向クラッチ１０において、潤滑するグリースが、モリブデンアミン錯体を０．１〜２０重量％含有するグリースであることを特徴とするグリース潤滑一方向クラッチとする。極圧条件で摺動面においてモリブデンアミン錯体が反応し、摺動面に酸化モリブデンを生成し、摩耗抑制作用が発揮される。【選択図】図１
2007315464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械式一方向クラッチの係合子の摩擦係合面をグリースで潤滑する一方向クラッチにおいて、
前記潤滑するグリースが、モリブデンアミン錯体を０．１〜２０重量％含有するグリースであることを特徴とする一方向クラッチ。
【請求項２】
モリブデンアミン錯体が、下記の化１で示されるモリブデンアミン錯体である請求項１に記載の一方向クラッチ。
【化１】
2007315464.tif 000006
（式中、Ｒ1、Ｒ2は一級または二級のアルキル基またはアリール基であり、これらは互いに同一であっても異なっていてもよく、ｘ、ｙ、ｚは３以下である。）
【請求項３】
係合子を用いた機械式一方向クラッチが、外輪と、その外輪に対して相対的に回転可能な内輪と、前記外輪と内輪間の周方向に間隔をおいて配置され、外輪と内輪が一方向に相対回転したとき、外輪内周面および内輪外周面に係合して両輪を結合する複数の係合子と、各係合子を保持する保持器と、前記各係合子を外輪の内周面および内輪外周面に係合する方向に付勢する弾性部材とから成り、前記外輪と内輪間に充填された潤滑グリースによって係合子と外輪および内輪の接触部を潤滑するようにした一方向クラッチである請求項１または２に記載の一方向クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転トルクの伝達と遮断を行なう一方向クラッチに関し、詳しくは係合子の摩擦係合面をグリースで潤滑する一方向クラッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、係合子を用いた機械式一方向クラッチは、外輪と内輪が一方向に相対回転したとき、外輪内周面および内輪外周面に係合して両輪を結合するスプラグやローラなどの係合子を有し、この係合子を弾性部材で外輪の内周面および内輪外周面に係合する方向に付勢しており、付勢状態では内輪と外輪が摩擦係合して一体に回転し、カムで係合を解いた状態では内輪と外輪は空転する。外輪と内輪間には潤滑グリースが充填され、これによって前記空転時の係合子と外輪および内輪の接触部を潤滑する。
【０００３】
このような一方向クラッチは、例えばプーリユニットに内蔵されて、自動車ではエンジンのクランクシャフトからベルトを介して駆動されるエアコンディショナ、オルタネータ、ウォータポンプ、冷却ファンなどの補機のロータなどに装備されている。
【０００４】
このように装備された一方向クラッチでエンジン等からの主たる動力を従動する補機の動力軸に伝達する場合、補機側の動力軸をできるだけ慣性力で持続させて動力の伝達効率を高めるためには、例えばプーリとロータの回転差に応じで動力の伝達状態と遮断状態を一方向クラッチで切替えて補機のロータをできるだけ小さな動力で継続的に回転させるようにしている。動力伝達時には、楔効果を利用して摩擦接触面に強圧して高い摩擦力で係合する必要があり、動力遮断時には、空転する要所の摺動接触面に耐摩耗特性が必要である。
【０００５】
ところで上述したような一方向性クラッチの摺動接触面の耐摩耗特性は、封入される潤滑グリースによって大きく左右され、一方向クラッチを備えたプーリユニットに油膜切れのないようにアルキルジフェニルエーテルなどのエーテル系基油を採用したエーテル系グリースを使用することが知られている(特許文献１)。
【０００６】
そして、高い面圧で金属接触する部位での油膜切れを防止するためには、潤滑グリースに、いわゆる極圧添加剤が添加されるが、極圧添加剤のジチオリン酸モリブデン化合物やジチオカルバミン酸モリブデン化合物は、極圧状態でも摩擦係数ができるだけ低減される条件で使用される(特許文献２)。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−８２６８８号公報
【特許文献２】特開２００４−２５６６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、前記したプーリユニット内の一方向クラッチは、空転する際の摩擦接触面に耐摩耗性が改善されるが、クラッチが噛みあった際には、すなわち摩擦接触面が強圧された際には潤滑剤が介在しているため、充分に高い摩擦力で係合するものではないという問題点がある。
【０００９】
特に、一方向クラッチの急加速・急減速を繰り返す使用状態においては、空転時の耐摩耗性と共に、クラッチ結合時の安定した所定の摩擦力を併有することが要求されるが、このような相反する条件を併有する一方向クラッチを得ることは容易なことではない。
【００１０】
そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決して、一方向クラッチの空転する際に摩擦接触面に耐摩耗性が充分にあり、しかもクラッチが噛みあった際には高い摩擦力で係合できるように、空転時の耐摩耗性と結合時に必要な安定した高摩擦力を併有する一方向クラッチとすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、この発明においては、機械式一方向クラッチの係合子の摩擦係合面をグリースで潤滑する一方向クラッチにおいて、前記潤滑するグリースが、モリブデンアミン錯体を分散状態で０．１〜２０重量％含有するグリースであることを特徴とする一方向クラッチとしたのである。
【００１２】
すなわち、本願の発明者らは種々の試験結果から、モリブデン化合物のなかでもモリブデンアミン錯体に顕著な耐摩耗性があることを見出し、しかもモリブデン酸アミン錯体がグリースの低摩擦係数化に貢献しないという従来では不利と見られていた特性を積極的に逆手に利用し、この発明を完成させたものである。
【００１３】
この発明の一方向クラッチは、モリブデンアミン錯体を所定量含有するグリースとすることにより、極圧条件で摺動面にモリブデンアミン錯体が反応し、摺動面に酸化モリブデンを生成する。このことはＸＰＳ分析でも確認されており、この酸化モリブデンが摩耗抑制作用を発揮するものと考えられる。
【００１４】
また、モリブデンアミン錯体を潤滑グリースに添加しても摩擦係数は低減されないので、モリブデンアミン錯体を潤滑グリースに添加することにより、極圧時の耐摩耗性と高摩擦係数を兼ね備えた一方向クラッチになる。
【００１５】
このような特性の一方向クラッチとなるように、潤滑グリースに添加するモリブデンアミン錯体は、０．１〜２０重量％含有させることが好ましい。特に好ましいモリブデンアミン錯体としては、下記の化２の式で示されるものである。
【００１６】
【化２】
2007315464.tif 000003
【００１７】
（式中、Ｒ1、Ｒ2は一級または二級のアルキル基またはアリール基であり、これらは互いに同一であっても異なっていてもよく、ｘ、ｙ、ｚは３以下である。）
【００１８】
この発明の係合子を用いた機械式一方向クラッチ(単に、一方向クラッチとも称される)の一つの形態としては、外輪と、その外輪に対して相対的に回転可能な内輪と、前記外輪と内輪間の周方向に間隔をおいて配置され、外輪と内輪が一方向に相対回転したとき、外輪内周面および内輪外周面に係合して両輪を結合する複数の係合子と、各係合子を保持する保持器と、前記各係合子を外輪の内周面および内輪外周面に係合する方向に付勢する弾性部材とから成り、前記外輪と内輪間に充填された潤滑グリースによって係合子と外輪および内輪の接触部を潤滑するようにした一方向クラッチを採用でき、前記の潤滑グリースとしてモリブデンアミン錯体を分散状態で所定量含有するものを採用した一方向クラッチとすることができる。
【００１９】
上記の構造における係合子は、外輪が内輪に対して相対回転したとき、各円筒面に係合して、外輪の回転トルクを内輪に伝達する。このとき、潤滑グリースは、所定の摩擦係数を発揮して、係合子と各円筒面の摩擦係合力を安定して発揮させる。
【００２０】
また、係合子は外輪が内輪に対して前記伝達時と反対方向に相対回転する場合、または外輪に対して同方向に回転する内輪の回転速度が外輪の回転速度を上回った場合に、円筒面に対する係合が解除されて外輪から内輪への回転伝達を遮断する。
【００２１】
このようにして一方向クラッチが空転する際、複列の係合子は外輪および内輪に対して相対回転する。係合子は外輪の円筒面および内輪の円筒面を滑りながら保持器と共に公転するため、潤滑グリースは所定の耐摩耗性を発揮して、係合子と外輪の円筒面、係合子と内輪の円筒面との摩擦接触による異常摩耗は防止される。
【発明の効果】
【００２２】
この発明は、一方向クラッチに使用する潤滑グリースとして、所定量のモリブデンアミン錯体を所定量配合することにより、一方向クラッチの空転する際に摩擦接触面に耐摩耗性が充分になり、さらにクラッチが噛みあった際には所要の高摩擦力で係合され、すなわちクラッチの空転時の耐摩耗性と、結合時に安定した高い摩擦力を併有した一方向クラッチとなる利点がある。
【００２３】
潤滑グリースに添加するモリブデンアミン錯体を、所定の化学式で示されるものとすることにより、上記の効果が奏される。
【００２４】
この発明では、外輪内周面および内輪外周面に係合して両輪を結合する複数の係合子を有する一方向クラッチであることにより、係合子と各円筒面の摩擦係合力が安定して発揮され、また空転時の係合子と外輪の円筒面、係合子と内輪の円筒面との摩擦接触による異常摩耗は防止される利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
この発明の実施形態を以下に添付図面に基づいて説明する。
図１および図２に示すように、この発明に係る一方向クラッチ１０をプーリ１内に組込んでクラッチ内蔵プーリとしたものである。
【００２６】
一方向クラッチ１０は、プーリ１の内径面に圧入された外輪１１と、その外輪１１の内側に組込まれた内輪１２と、その両輪１１、１２間に組込まれた係合子１３と、この係合子１３を保持する保持器１４と、上記係合子１３を係合方向に付勢する弾性部材１５とから成る。
【００２７】
外輪１１は内輪１２より軸方向長さが短く、その外輪１１の内周に円筒面１６が形成されている。内輪１２の外周には、上記外輪１１の円筒面１６と径方向で対向する円筒面１７が形成されている。また、内輪１２の外周には、上記円筒面１７の両側に軸受嵌合面１８が形成され、各軸受嵌合面１８に軸受１９が支持されている。
【００２８】
軸受１９は片シール付き玉軸受から成る。この軸受１９はシール２０が外側に位置するように組付けられており、その軸受１９によってプーリ１と内輪１２とが相対的に回転自在とされている。この一対の軸受１９間において、外輪１１と内輪１２間にグリースが封入されている。
【００２９】
係合子１３はスプラグから成る。係合子１３は外輪１１の円筒面１６と内輪１２の円筒面１７間において周方向に間隔をおいて配置されている。
【００３０】
保持器１４は合成樹脂の成形品から成る。この保持器１４には、図２に示すように、係合子１３のそれぞれを個別に収容する複数のポケット２１と、各ポケット２１に連通するばね収容凹部２２とが形成され、各ばね収容凹部２２にスプリングから成る弾性部材１５が組込まれている。弾性部材１５は係合子１３が外輪１１の円筒面１６および内輪１２の円筒面１７に係合する方向にその係合子１３を付勢している。
【００３１】
ここで、係合子１３は、プーリ１と共に外輪１１が内輪１２に対して図２の矢印方向に相対回転したとき、各円筒面１６、１７に係合して、外輪１１の回転トルクを内輪１２に伝達する。また、係合子１３は外輪１１が内輪１２に対して上記矢印で示す反対方向に相対回転した場合、または、矢印方向に回転する外輪１１に対して同方向に回転する内輪１２の回転速度が外輪１１の回転速度を上回った場合に、円筒面１６、１７に対する係合が解除して外輪１１から内輪１２への回転伝達を遮断するようになっている。保持器１４の外周面における軸方向の両側にはフランジ２３が設けられている。
【００３２】
図１に示すように、保持器１４の一端部は一方の軸受１９内に位置して、その軸受１９のボール１９ａを保持している。
【００３３】
上記のように、一方向クラッチ１０の保持器１４によって一方の軸受１９のボール１９ａを保持することにより、外輪１１が内輪１２に対して相対回転する一方向クラッチ１０の空転時、保持器１４は外輪１１に対して１／２回転することになり、その保持器１４と共に回転する係合子１３を外輪１１の円筒面１６および内輪１２の円筒面１７に対して滑り移動させることができる。
【００３４】
実施の形態で示すクラッチ内蔵プーリは上記の構造から成り、このクラッチ内蔵プーリにおいては、プーリ１が図２の矢印方向に回転すると、係合子１３が外輪１１の円筒面１６および内輪１２の円筒面１７に係合し、プーリ１の回転が内輪１２に伝達される。内輪１２の回転速度が外輪１１の回転速度を上回ると、各円筒面１６、１７に対する係合子１３の係合が解除され、外輪１１から内輪１２への回転伝達が遮断される。
【００３５】
このため、上記のようなクラッチ内蔵プーリを、例えばオルタネータの回転軸に取付けてクランクシャフトに取付けられたプーリと上記回転軸上のプーリ間にベルトをかけ渡してオルタネータを駆動すると、クランクシャフトの角速度増加時、一方向クラッチ１０が係合状態となり、クランクシャフトの回転がオルタネータの回転軸に伝達される。
【００３６】
また、クランクシャフトの角速度減少時、一方向クラッチ１０が空転状態となって、クランクシャフトからオルタネータの回転軸への回転伝達が遮断されることになる。
【００３７】
このため、プーリ１とこれにかかるベルトの相互間で滑りが生じるのが防止され、ベルトの摩耗を抑制することができる。
【００３８】
ここで、一方向クラッチ１０が空転するとき、係合子１３は外輪１１および内輪１２に対して相対回転する。このとき、係合子１３は外輪１１の円筒面１６および内輪１２の円筒面１７を滑りながら保持器１４と共に公転する
【００３９】
次に、この発明に用いる潤滑グリースの成分について説明する。
先ず、潤滑グリースの基油としては、一般的に使用されている基油であれば制限なく使用できる。例えば、ナフテン系、パラフィン系、流動パラフィン、水素化脱ろう油などの鉱油、ポリアルキレングリコールなどのポリグリコール油、アルキルジフェニルエーテル、ポリフェニルエーテルなどのエーテル系合成油、ジエステル油、ポリオールエステル油などのエステル系合成油、ポリジメチルシロキサン、ポリフェニルメチルシロキサンなどのシリコーン油、ＧＴＬ基油、ポリ−α−オレフィン油等の炭化水素系合成油、フッ素油等、また、これらの混合油が挙げられる。
【００４０】
基油に配合する増ちょう剤は、一般的に使用されている増ちょう剤であれば特に制限なく使用することができる。例えば、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けん、力ルシウム石けん、カルシウムコンプレックス石けん、アルミニウム石けん、アルミニウムコンプレックス石けん等の石けん類、またはウレア系増ちょう剤などが挙げられる。
ウレア系増ちょう剤としては、例えば、ジウレア化合物、ポリウレア化合物が挙げられ、特に限定されるものではない。ジウレア化合物は、例えば、ジイソシアネートとモノアミンの反応で得られる。ジイソシアネートとしては、フェニレンジイソシアネート、ジフェニルジイソシアネート、フェニルジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、オクタデカンジイソシアネート、デカンジイソシアネート、ヘキサンジイソシアネート等が挙げられ、モノアミンとしては、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、オレイルアミン、アニリン、ｐ−トルイジン、シクロヘキシルアミン等が挙げられる。ポリウレア化合物は、例えば、ジイソシアネートとモノアミン、ジアミンとの反応で得られる。ジイソシアネート、モノアミンとしては、ジウレア化合物の生成に用いられるものと同様のものが挙げられ、ジアミンとしては、エチレンジアミン、プロパンジアミン、ブタンジアミン、ヘキサンジアミン、オクタンジアミン、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キシレンジアミン等が挙げられる。
【００４１】
このうち、この発明に特に適用できる増ちょう剤は、次の化３式で表わされるジウレア化合物である。
【００４２】
【化３】
2007315464.tif 000004
【００４３】
（式中、Ｒ１及びＲ3は同一もしくは異なる炭素原子数４〜２４の直鎖アルキル基または脂環族炭化水素基であり、Ｒ2は炭素数が６〜１５の芳香族系炭化水素基である。）
【００４４】
ここで、炭素数４〜２４の脂環族炭化水素基としては、例えばシクロヘキシル基、シクロヘキシル誘導体が挙げられる。また、炭素数６〜１５の芳香族炭化水素基としては、熱安定性、酸化安定性に優れた特性を有する例えばフェニル基、トルイル基、キシリル基、t−ブチルフェニル基、ベンジル基などが挙げられ、特に１価の芳香族炭化水素基が適している。
【００４５】
この発明に用いるモリブデンアミン錯体は、潤滑界面で反応して耐摩耗性等の特性を示す。モリブデンアミン錯体をグリース組成物に添加すると、摺動面においてモリブデンアミン錯体が反応し、摺動面に酸化モリブデンを生成することがＸＰＳ分析で確認できる。この酸化モリブデンが摩耗を抑制する効果を持つものと考えられる。 
【００４６】
なお、モリブデンアミン錯体をグリースに添加してもこれを低摩擦化することはない。このようにして、モリブデンアミン錯体を添加することにより、高摩擦性と耐摩耗性を兼ね備えた特性の潤滑グリースになる。
特に好ましいモリブデンアミン錯体は、前記化２で示されるものである。
【００４７】
上記化２式中のＲ1、Ｒ2が示すアルキル基またはアリール基としては、例えば炭素数４〜１８のアルキル基であり、また炭素数６〜１８のアリール基である。アルキル基は直鎖状のものであってもよく、また分枝鎖状のものであってもよい。Ｒ1、Ｒ2は互いに同一であっても異なっていてもよい。これらの条件を満足する市販のモリブデンアミン錯体として、旭電化工業社製の商品名サクラルーブ７００が挙げられる。
【００４８】
この発明において潤滑グリース中に占めるモリブデンアミン錯体の配合量は、０．１〜２０重量％であることが好ましく、より好ましくは０．５〜１０重量％、さらに好ましくは２〜１０重量％である。なぜなら、所定量未満ではモリブデン酸塩の量が過少になるため耐摩耗性の発現が充分でなくなり、所定量を超えると効果が頭打ちになってコスト的に不利になるからである。
【００４９】
この発明に用いる潤滑グリースは、その優れた性能を高めるため、必要に応じて公知の添加剤を含有させることができる。この添加剤として、例えば、二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤、アミン系、フェノール系化合物等の酸化防止剤、石油スルフォネート、ジノニルナフタレンスルフォネート、ソルビタンエステル等の錆止め剤、硫化油脂、硫化オレフィンに代表される硫黄系化合物、チオフォスフェート、チオフォスファイトに代表される硫黄−リン系化合物、トリクレジルフォスフェートに代表されるリン系化合物等の極圧剤、金属スルフォネート、金属フォスフェート等の清浄分散剤、有機モリブデン等の摩擦低減剤、ワックス系化合物、脂肪酸アミド、脂肪酸、アミン、油脂類等の油性剤、ベンゾトリアゾール等の金属不活性剤、ポリメタクリレート、ポリスチレン等の粘度指数向上剤等が挙げられる。これらを単独または２種類以上組合せて添加してもよい。
【実施例１】
【００５０】
[実施例１、３、４および比較例１]
鉱油（１００℃での動粘度が１３．５ｍｍ２／ｓｅｃ）２０００ｇ中で、６０．６ｇのジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネートと、３１．３ｇのオクチルアミンと６６．２ｇのステアリルアミンを反応させ、生成したウレア化合物を均一に分散させてグリースを得た。このベースグリースＡに対し、該当する場合は表１に示す配合割合で添加剤であるモリブデンアミン錯体（旭電化工業社製：サクラルーブ７００）を添加し、得られる化合物を三段ロールミルでＪＩＳちょう度Ｎｏ．１グレードに調整して潤滑グリースを得た。
【００５１】
[実施例２および比較例２]
鉱油（１００℃での動粘度が１３．５ｍｍ２／ｓｅｃ）２０００ｇ中で１５８．２ｇのジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネートと、８１．３ｇのオクチルアミンと５８．９ｇのアニリンを反応させ、生成したウレア化合物を均一に分散させてグリースを得た。このベースグリースＢに、該当する場合は表１に示す配合割合で添加剤であるモリブデンアミン錯体（旭電化工業社製：サクラルーブ７００）を添加し、得られた化合物を三段ロールミルでＪＩＳちょう度Ｎｏ．１グレードに調整して潤滑グリースを得た。
【００５２】
得られた潤滑グリースは、往復動（ＳＲＶ）摩擦摩耗試験機により、以下の条件で一方向クラッチの使用状態を想定して耐摩耗性を調べ、さらに図１、２に示した構造のＮＴＮ社製一方向クラッチ内臓プーリの外輪１１と内輪１２間に封入し、下記のクラッチ耐久試験を行なって、これらの結果をまとめて表１中に示した。
【００５３】
＜ＳＲＶ往復動摩擦摩耗試験＞
ＳＲＶ往復動摩擦摩耗試験機を用いて以下の条件にて摩耗試験を行い、各種グリース組成物の耐摩耗性能を比較した。
・荷重８００N  ・振幅  1mm    ・周波数  20Hz    ・試験時間  ５h
・ボール  SUJ2φ10鋼球    ・ディスク  SCM材
この条件での摩耗試験後に、ディスク摺動部の摩耗幅を測定し、これを耐摩耗性評価とした。
＜クラッチ耐久試験＞
急加減速試験機を用い、供試クラッチをＮＴＮ製一方向クラッチ内蔵プーリ（図１、２参照）とし、ラジアル荷重１４００Ｎ、試験雰囲気１１０℃の条件で、これを回転速度0から２００００回転／分までの加・減速・停止工程を１サイクルとして繰り返し、５００時間の耐久性の有無を調べた。
【００５４】
【表１】
2007315464.tif 000005
【００５５】
実施例１〜４では、摩擦係数は低く安定していることに加えて摩耗量が少なく、要求される耐久時間５００時間の終了後でもクラッチ機能（ロックおよび良好な空転状態）は良好な状態に確保されていた。５００時間未達で運転不良となった比較例１、２については、耐久時間未満でポップアウトするという不良な状態が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施形態の一方向クラッチをプーリ内に組込んだ状態の縦断正面図
【図２】図１のII−II線に沿った断面図
【符号の説明】
【００５７】
１  プーリ
１０  一方向クラッチ
１１  外輪
１２  内輪
１３  係合子
１４  保持器
１５  弾性部材
【図１】
2007315464.tif 000007
【図２】
2007315464.tif 000008