(57)【要約】【課題】摺動面の潤滑油不足がなく、使用可能温度範囲が広く、異音特性、耐摩耗性および耐久性に優れる一方向クラッチを提供する。【解決手段】クラッチケーシング１と、その閉塞蓋と、クラッチ用外輪１２と、該外輪１２の内径面に周方向に設けられた複数のころ保持ポケット１５とを備える一方向クラッチであって、クラッチ用外輪１２が焼結金属体であり、該外輪１２に混和ちょう度 400 以上の液状のグリースを含浸してなる。また、上記クラッチ用外輪１２は、内径面の表面開孔率が 20％〜35％である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッチケーシングと、その閉塞蓋と、クラッチ用外輪と、該外輪の内径面に周方向に設けられた複数のころ保持ポケットとを備えてなる一方向クラッチであって、
前記クラッチ用外輪は焼結金属体からなり、該外輪に混和ちょう度 400 以上である液状のグリースを含浸したことを特徴とする一方向クラッチ。
【請求項２】
前記クラッチ用外輪は、内径面の表面開孔率が 20％〜35％であることを特徴とする請求項１記載の一方向クラッチ。
【請求項３】
前記液状のグリースは、合成炭化水素油またはポリオールエステルを基油とし、増ちょう剤をグリース全体に対して 0.5 重量％〜5 重量％含有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の一方向クラッチ。
【請求項４】
前記液状のグリースの増ちょう剤は、金属石けんまたはウレア化合物であることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の一方向クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は入力部材の一方向のトルクのみを出力部材に伝達する一方向クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
一方向クラッチは、自動車や電動工具等に使用されるトルク容量の大きいものから、コピー機、パソコンなどの事務機、カメラ等に使用されるトルク容量の小さいものまで広い範囲にわたって使用されている。
従来、一方向クラッチとしては、軸の外側に筒体を設け、軸の外周には上記筒体に形成された円筒形内面との間でくさび形空間を形成する複数のカム面を形成し、各カム面と円筒形内面間にくさび状の摩擦部材を組込み、その摩擦部材を弾性部材によりくさび形空間の狭小部に向けて付勢し、軸と筒体の相対回転により上記摩擦部材の内外の弧状面の全体を円筒形内面およびカム面に接触させるようにしたもの（特許文献１参照）等が知られている。
この構成の一方向クラッチは、軸が上記のくさび角が小さくなる方向に回転すると、ころがその方向に移動してくさび形空所にかみ込んでロックされ、軸と外輪およびクラッチケーシングが一体に回転する。また、軸が上記と逆方向に回転すると、ころのロックが外れ軸は空転する。
【０００３】
上記のごとき従来の一方向クラッチにおいて、ころの内接円の中心と、各軸挿通穴の中心とを一致させる位置精度を上げることは加工上困難な場合が多く、位置精度が低いとラジアル振動となって現れ、クラッチ回転の振れの原因となるという問題がある。この問題に対し、ころ保持ポケット相互間の外輪内径面を上記軸に対するラジアル軸受面とすることによりクラッチ回転の振れを防止する一方向クラッチが知られている（特許文献２参照）。
しかし、構造的な対応だけでは耐摩耗性や音響特性の点で十分とはいえず、外輪と、ころとの摺動性についても対応を図る必要がある。
【０００４】
一方向クラッチでは、外輪と、ころとの摺動を適正に行なうため、外輪に潤滑油等を含浸させ、摺動界面に潤滑油等を介在させているものがある。通常の内径摺動の含油軸受では、図４に示すように、軸が回転することによりポンプ作用および発熱の効果で、内部に含浸されている潤滑油が内径面に染み出し、潤滑作用を果たす。すなわち軸が回転することにより、軸受内部の油が吸い出され、油圧の低い上の部分から高い油圧を受ける摺動部に向かって油が流れる。この油の流れによって生じる油のくさびが軸受の底面から軸を持ち上げて、金属同士の接触を防止する働きをしている。また軸は、入り込む油の流れによって、回転方向に片寄せられ、軸受内径面での油圧分布は図４のようになる。
【０００５】
しかしながら、一方向クラッチの場合、一方向クラッチの断面図として、図２のＣ部を拡大した図３に示すように、潤滑剤が含浸されている外輪１２ところ１７との間では、ころ１７の周囲に油圧の高低差が生じないため、ポンプ作用が発生しない。すなわち、図３において、ａ部では油のくさびが形成されずころ１７と接していないため圧力の変化がなく、潤滑剤が染み出す要素がない。ｂ部のようにころ１７と接する周辺では、局部的に見れば圧力の差が発生するものの、含油軸受けの場合と比較して、その効果は微々たるものと考えられる。このように一方向クラッチでは、外輪内部の潤滑油が染み出しにくい構造となっているため潤滑剤の染み出しが起こりにくく、特に運転初期において摺動面の潤滑油不足が起こりやすい。
また、潤滑剤として潤滑油を用いる場合、飛散、蒸発が起こりやすく、周囲の温度変化によって染み出し状態が変動しやすい。その結果、異音の発生、摩耗の促進などが起こりやすいという問題がある。
一方、潤滑剤として潤滑グリース（混和ちょう度 400 未満）を用いる場合では、潤滑油と比較して、飛散や蒸発等が起こりにくいものの、組み立て後になじみ運転が必要となることや、グリース封入の際に余分なグリースがあふれるなどして取り扱いが不便であること等のデメリットがある。
【特許文献１】特開平５−３３２４０９号公報
【特許文献２】特開平１０−２３８５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、摺動面の潤滑油不足がなく、使用可能温度範囲が広く、異音特性、耐摩耗性および耐久性に優れる一方向クラッチの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一方向クラッチは、クラッチケーシングと、その閉塞蓋と、クラッチ用外輪と、該外輪の内径面に周方向に設けられた複数のころ保持ポケットとを備える一方向クラッチであって、上記クラッチ用外輪は焼結金属体からなり、該外輪に混和ちょう度 400 以上である液状のグリースを含浸したことを特徴とする。
本発明における混和ちょう度は、ＪＩＳ Ｋ２２２０で規定される方法により測定した 25℃における 60 回混和ちょう度である。
【０００８】
上記クラッチ用外輪は、内径面の表面開孔率が 20％〜35％であることを特徴とする。
本発明において表面開孔率とは、外輪内径面の単位面積内に占める表面開孔（焼結金属体の細孔が外表面に開口した部分）の面積割合をいう。
【０００９】
上記液状のグリースは、合成炭化水素油またはポリオールエステルを基油とし、増ちょう剤をグリース全体に対して 0.5 重量％〜5 重量％含有することを特徴とする。
また、上記液状のグリースの増ちょう剤は、金属石けんまたはウレア化合物であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一方向クラッチは、焼結金属体である外輪に、混和ちょう度 400 以上である液状のグリースを含浸してなるので、該液状のグリースは、増ちょう剤の効果により外輪内径面に付着しやすく、液状のグリースが外輪内径面に常に存在する状態が得られ、ころと外輪との間で良好な摺動が得られる。加えて、混和ちょう度 400 以上の液状のグリースであるため、なじみ運転等が不要であるとともに、トルクの変動を抑制できる。また、周囲の温度変化にかかわらず、外輪内径面に液状のグリースが常に存在するので、異音発生の防止、摩耗の抑止が期待できる。
また、外輪内径面の表面開孔率が 20％〜35％であるので、外輪内径面に保持された液状のグリースに加え、外輪から液状のグリースが染み出し、長時間運転した場合でも、異音発生の防止、摩耗の抑止が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の一実施例に係る一方向クラッチを図１および図２に基づいて説明する。図１は一方向クラッチの断面図である。図２は図１のＢ−Ｂ線の拡大断面を示す図である。図１および図２に示すように一方向クラッチは、クラッチケーシング１と、その閉塞蓋２と、クラッチユニット３とからなる。
クラッチケーシング１は適当な樹脂等により形成され、円筒体の一端に所要厚さの閉塞壁４を形成したものであり、その閉塞壁４の中心に軸挿通穴５が設けられ、その軸挿通穴５の内径面が、これに挿通された軸６に対するラジアル軸受となる。上記のクラッチケーシング１の内部には、上記軸挿通穴５より大径の収納部７が設けられる。その収納部７に上記のクラッチユニット３が収納され、その収納部７の開放端に閉塞蓋２が嵌合される。閉塞蓋２はその外径面に係合リブ８を有し、開放端の内径面にこれと係合する係合溝９が形成される。
上記の閉塞蓋２の中心にも軸挿通穴１１が設けられ、その軸挿通穴１１が軸６に対するもう一つのラジアル軸受となっている。
【００１２】
また、図２に示すように、上記のクラッチユニット３を構成する外輪１２は、その外径面に回り止め用凹所１３が設けられ、上記収納部７の内径面の回り止め用リブ１４と嵌合する。また、上記外輪１２の内径面には、周方向に一定間隔をおいてころ保持ポケット１５が所要数に設けられる。外輪１２は焼結金属製であり、混和ちょう度 400 以上である液状のグリースが含浸されている。
【００１３】
上記のころ保持ポケット１５の底は、一定方向に傾斜した傾斜カム面１６となっており、その傾斜カム面１６と軸６の外径面との間で一定のくさび角を有するくさび形空所を形成している。また、上記ころ保持器ポケット１５のくさび角が小さくなる側と反対側の端面にばね収納用の凹所１８が形成される。なお、傾斜カム面１６も外輪１２の内径面の一部である。
上記のころ保持ポケット１５に、ころ１７が収納されると共に、上記の各凹所１８に板ばね１９が収納され、その板ばね１９のばね力によりころ１７をくさび角が小さくなる方向に押圧する。上記の各板ばね１９は、環状部１０により一体に連結されたものであり、閉塞蓋２側から各板ばね１９を上記の凹所１８へ挿入する。環状部１０は閉塞蓋２と外輪１２の端面との間で挟まれる。
【００１４】
上記構成の一方向クラッチは、軸６が図２の矢印Ａで示すように、上記のくさび角が小さくなる方向に回転すると、ころ１７がその方向に移動してくさび形空所にかみ込んでロックされ、軸６と外輪１２およびクラッチケーシング１が一体に回転する。このとき、クラッチケーシング１に作用する負荷は閉塞壁４と閉塞蓋２の軸挿通穴５、１１の部分のラジアル軸受で支持される。外輪１２に含浸されている液状のグリースにより外輪１２の内径面に保持される液状のグリースによって、ころ１７の移動が円滑に行なわれる。
なお、軸６が上記と逆方向に回転すると、ころ１７のロックが外れ軸６は空転する。
【００１５】
本発明の一方向クラッチに用いられる外輪１２は焼結金属体であり、内部に焼結粒子間に形成される気孔を有し、この気孔内に液状のグリースが含浸される。外輪１２の製造工程は、まず、銅や鉄等の金属粉末とグラファイト等の添加材とを混合し、この混合物を金型に充填して外輪形状に圧縮成形する。そして、この成形物を焼結してサイジングを行なった後、真空含浸により液状のグリースを含浸する。含浸後、油切りを行ない、外輪内径面に液状のグリースが薄く均一に付着した状態とする。なお、焼結状態によっては、サイジングと含油処理の間に、硬化のための熱処理とそれによって生じるスケールを取り除くバレル処理を行なうこともできる。
【００１６】
一方向クラッチにおいては含浸された液状のグリースは、上述したとおりポンプ作用が発生しないため、液状のグリースの染み出しが起こりにくい。したがって、液状のグリースの染み出しを的確に行なわせるため内径面の表面開孔率を適切に設定する必要がある。
本発明の一方向クラッチに用いられる外輪内径面の表面開孔率は 20％〜35％であることが好ましい。表面開孔率が 20％より小さい場合、焼結金属内部に含浸されている液状のグリースが外輪表面に染み出しにくいため、表面に保持されている液状のグリースでのみ潤滑が行なわれることになる。また、表面開孔率が 35％より大きい場合、焼結金属内部に含浸されている液状のグリースの飛散や蒸発が起きやすく、長時間運転した場合など内輪表面の液状のグリースが不足して、異音・摩耗などの異常が発生する可能性がある。
表面開孔率は粉末の粒子径および圧粉体の密度で調整することができる。本発明においては粒子径 100 メッシュ以下の金属粉を使用し、圧粉密度は 6.4〜7.2g/cm3の範囲で成形することによって表面開孔率を上記範囲に調整することができる。また、焼結後に、サイジングやコイニング、バレル処理を施すことにより、表面開孔率を微調整することもできる。
【００１７】
本発明において液状のグリースに用いる基油としては、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、フッ素油等の基油が挙げられる。
本発明の一方向クラッチが樹脂製のクラッチケーシングを有する場合で、樹脂に対する液状グリースの攻撃性を抑制する必要がある場合には基油として合成炭化水素油を、液状グリースの耐熱性が要求される場合には基油としてポリオールエステルを、それぞれ使用することが好ましい。
【００１８】
本発明において液状のグリースに用いる増ちょう剤は、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金属石けん類、ジウレア化合物、ポリウレア化合物等のウレア化合物が挙げられる。
これらの中で比較的安価であり、広い温度範囲で使用できることからリチウム石けんまたはウレア化合物を使用することが好ましい。
【００１９】
本発明において上記増ちょう剤の配合割合は、得られるグリースの混和ちょう度が 400 以上となる割合で配合する。具体的には、増ちょう剤をグリース全体に対して 0.5 重量％〜5 重量％配合することが好ましい。
混和ちょう度 400 以上である液状のグリースは、潤滑油の長所である流動性および潤滑性と、グリースの長所である保持性および非蒸発性とを合わせ持っている。これに対して、潤滑油は、良好な流動性を有し潤滑性に優れているが、遠心力による飛散および蒸発を生じやすい。一方、通常のグリース（混和ちょう度 400 未満）は、保持力があって飛散しにくいが、流動性が悪く負荷が大きくなる欠点がある。
本発明の一方向クラッチは、この液状のグリースを含浸してなるので、グリース的な特性から、グリースの飛散、蒸発が起こりにくく外輪内径面に常に存在する状態が得られ、かつ、潤滑油的な特性から、良好な潤滑性と適度な流動性等が得られる。この結果、なじみ運転等が不要でトルクの変動を抑制でき、長期間にわたり、異音発生の防止、摩耗の抑止が期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の一方向クラッチは液状のグリースが外輪内径面に常に存在し、ころと外輪との間で良好な摺動が得られるので、事務用機械はじめ各種産業機械に用いられる一方向クラッチとして好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例に係る一方向クラッチの断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線の拡大断面を示す図である。
【図３】図２のＢ部を拡大した図である。
【図４】ポンプ作用のメカニズムを示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    クラッチケーシング
２    閉塞蓋
３    クラッチユニット
４    閉塞壁
５    軸挿通穴
６    軸
７    収納部
８    係合リブ
９    係合溝
１０    環状部
１１    軸挿通穴
１２    外輪
１３    凹所
１４    リブ
１５    ころ保持ポケット
１６    傾斜カム面
１７    ころ
１８    凹所
１９    板ばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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