(57)【要約】【課題】異常発生時に結合状態とし、信頼性をさらに向上させた一方向クラッチを提供する。【解決手段】一方向クラッチ１３のカム面２１ａは、ころ２２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２１ｂと、第１カム面２１ｂから噛み込み方向に連続して形成され、第１カム面２１ｂ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２１ｃと、第１カム面２１ｂと第２カム面２１ｃとの間で、第１カム面２１ｂから第２カム面２１ｃに向けてくさび空間の径方向間隔を広げるように形成される段差面２１ｄと、を備える。【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形成されるくさび空間に配設されたころと、を備え、
前記外輪と前記内輪の一方が他方に対して所定の方向へ相対回転したとき、前記ころが前記くさび空間に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、前記他方の駆動力が前記一方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、前記第１カム面と前記第２カム面との間で、前記第１カム面から前記第２カム面に向けて前記くさび空間の径方向間隔を広げるように形成される段差面と、を備え、
前記ころが前記段差面を越えて前記第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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に関するものであり、特に、自動車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モータによる補機駆動用またはエンジン始動用等として使用する一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、オルタネータ等、自動車用補機の回転軸の端部には従動プーリが固定されており、エンジンのクランク軸の端部に固定された駆動プーリとの間に無端ベルトが掛け渡され、補機を駆動するために利用されている。また、従動プーリとしては、無端ベルトの走行速度が一定もしくは上昇傾向にある場合に、無端ベルトから回転軸への動力の伝達を自在とし、無端ベルトの走行速度が低下傾向にある場合に、従動プーリと回転軸との相対回転を自在とするよう、一方向クラッチを内蔵したプーリ装置が知られている。このようなプーリ装置に組み込まれる一方向クラッチとしては、種々のものが考案されている（例えば、特許文献１〜５参照。）。
【０００３】
例えば、一方向クラッチとしては、外輪と内輪のいずれか一方にカム面を形成し、外輪と内輪との間に形成されたくさび空間にころを配置するものが知られている。そして、ころをくさび空間内で係脱自在に移動することで、補機の回転軸に固定されたスリーブに対して従動プーリが所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、従動プーリからスリーブへの回転力の伝達を自在とする。
【０００４】
特許文献１〜５に記載の一方向クラッチでは、過大トルクの入力等の異常発生時に、係合子への過大荷重回避によってフェールセーフを確保する方法が提案されている。特許文献１に記載の一方向クラッチでは、カム面の角度を途中で変更させて、くさび空間のロック側のくさび角度をオーバーラン側のくさび角度より大きくしたものが提案されている。
【０００５】
特許文献２に記載の一方向クラッチでは、カム面にころの逃げ部を形成し、過大トルク入力時にころが逃げ部に移動して、外輪と内輪が相対回転する。特許文献３に記載の一方向クラッチでは、内輪にカム面が形成されており、カム面は、径の異なる２種類のころに合わせて２種類のくさび角を有するように形成されている。
【０００６】
特許文献４に記載の一方向クラッチでは、過大トルク入力時、ロック状態において、係合子がくさび状空間の狭い側に食い込んだ際に弾性変形によりくさび角を変更可能としている。さらに特許文献５に記載の一方向クラッチでは、カム面の角度を途中で変更させて、オーバーラン側のくさび角度をロック側のくさび角度より大きくしたものが提案されている。
【特許文献１】特開２０００−１７９５８９号公報
【特許文献２】特開２００２−３４９６７７号公報
【特許文献３】特開２００１−２００８６４号公報
【特許文献４】特開２００３−２３２３８５号公報
【特許文献５】特開２００５−１１４０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１〜４に記載の一方向クラッチでは、過大トルク入力等の異常発生時に空転、即ち、ロック機能を停止させることで動力伝達が不可能となり、バッテリーが充電されないことで警告ランプが点灯して、ユーザーは異常を確認する。これにより、ベルトのばたつきや鳴き等の現象を防止している。
【０００８】
一方、特許文献５に記載の一方向クラッチは、くさび角度を変更することで、異常発生時にころが常時噛み込んだ結合状態となる。これにより、異常発生時にはソリッドプーリと同機能を持ち、ベルトを介して引き続き動力伝達を行うことができる。
【０００９】
近年のオルタネータは、ブレーキアシスト機能を持たせたものが多数使用されており、オルタネータの回転軸の一端には、ブレーキアシスト用のポンプが接続されている。ポンプはブレーキ倍力装置の動力源となるため、このようなオルタネータでは、ブレーキ倍力装置の信頼性を向上する上で、特許文献５のような異常発生時において結合状態となる一方向クラッチを適用することが好ましい。このようなオルタネータでは、異常発生時において結合状態となる一方向クラッチの信頼性をさらに向上することが望まれている。
【００１０】
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り、その目的は、異常発生時に結合状態とし、信頼性をさらに向上させた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】
【００１１】
本発明の上記目的は、下記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形成されるくさび空間に配設されたころと、を備え、
前記外輪と前記内輪の一方が他方に対して所定の方向へ相対回転したとき、前記ころが前記くさび空間に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、前記他方の駆動力が前記一方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、前記第１カム面と前記第２カム面との間で、前記第１カム面から前記第２カム面に向けて前記くさび空間の径方向間隔を広げるように形成される段差面と、を備え、
前記ころが前記段差面を越えて前記第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。
【発明の効果】
【００１２】
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、第１カム面と第２カム面との間で、第１カム面から第２カム面に向けてくさび空間の径方向間隔を広げるように形成される段差面と、を備え、ころが段差面を越えて第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。
【００１３】
これにより、過大トルク入力時等の異常発生時には、ころが段差面を越えて第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、また、結合後には段差面によってころが再度第１カム面に戻ることを防止している。従って、異常発生時にも、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より確実に維持すると共に、該装置の信頼性を向上させることができる。
【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として一方向クラッチが適用される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説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態のオルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を説明するための縦断面図である。図１に示されるように、本実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０は、例えば、補機として図示しないオルタネータとブレーキアシスト用のバキュームポンプを駆動するためのもので、オルタネータ及びバキュームポンプの回転軸Ｓが内嵌されるスリーブ１１を有する。スリーブ１１の周囲には、外周面にポリＶ溝状のベルト溝１２ａが形成されたプーリ１２がスリーブ１１と同心に配置されている。また、スリーブ１１の外周面とプーリ１２の内周面との間で、この間に形成される環状空間の軸方向中間部には、一方向クラッチ１３が配置されており、上記環状空間の軸方向両端部、即ち、一方向クラッチ１３に対して軸方向に離間した位置には、例えば、深溝玉軸受等の玉軸受である一対のサポート軸受１４が配設されている。
【００１６】
一方向クラッチ１３は、プーリ１２がスリーブ１１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プーリ１２からスリーブ１１への回転力を伝達する。また、一対のサポート軸受１４は、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との相対回転を可能とする。
【００１７】
各サポート軸受１４は、スリーブ１１の外周面に外嵌される軸受内輪１５と、プーリ１２の内周面に内嵌される軸受外輪１６と、軸受内輪１５と軸受外輪１６の両軌道面間に配置された転動体である複数の玉１７と、玉１７を転動自在に保持する軸受保持器１８と、外部からの異物の浸入や内部からのグリース等の潤滑剤の漏洩を防止するシール部材１９を有している。
【００１８】
一方向クラッチ１３は、プーリ１２の内周面に圧入固定される外輪２０と、スリーブ１１の大径部の外周面に圧入固定される内輪２１と、外輪２０と内輪２１との間に回動自在に配設された係合子である複数のころ２２と、各ころ２２を個別に保持する複数のポケットを有する保持器２３と、各ころ２２を内輪２１の外周面及び外輪２０の内周面に対して係合する方向に弾性的に押圧する弾性材であるばね２４とを備えている。
【００１９】
図２に示すように、内輪２１の外周面には、ころ２２が転接する複数の凹状のカム面２１ａが円周方向に所定の間隔で形成されており、ころ２２は、各カム面２１ａと外輪２０の内周面に形成された円筒面２０ａとから構成されるくさび空間に回転自在に配設されている。
【００２０】
カム面２１ａ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を構成する曲率半径Ｒαの円弧面からなる第１カム面２１ｂと、第１カム面２１ｂ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カム面２１ｂのくさび角度αより小さなくさび角度βを有する平坦な第２カム面２１ｃと、第１カム面２１ｂと第２カム面２１ｃとの間で、第１カム面２１ｂから第２カム面２１ｃに向けてくさび空間の径方向間隔を広げるように形成される微小な段差面２１ｄ（図２（ｂ）参照。）と、を備える。
【００２１】
第１カム面２１ｂの作動範囲ａは、ころ径、一方向クラッチ１３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２２の噛み込みおよび噛み込みの解除の際にころ２２が移動可能な範囲である。一方、第２カム面２１ｃの作動範囲ｂは、正常時にころ２２が移動することがない範囲であり、過大トルク入力時などの異常発生時に、ころ２２が段差面２１ｄを越えて噛み込み、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２が段差面２１ｄを越えて第２カム面２１ｃ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１３を常時、結合状態として、一方向クラッチ１３の噛み込みの解除を不可能としている。
【００２２】
上記のように構成される一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０では、正常時では、プーリ１２の回転角速度が、補機の回転軸Ｓの回転角速度より速い場合には、一方向クラッチ１３のころ２２がくさび作用によって内輪２１の第１カム面２１ｂと外輪２０の円筒面２０ａとの間のくさび空間に噛み込まれて、外輪２０と内輪２１とは実質的に結合状態となる。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補機の回転軸Ｓに伝達されることで、オルタネータの回転子が回転駆動されると共に、バキュームポンプのロータも回転して負圧を発生させる。
【００２３】
一方、プーリ１２の回転角速度が補機の回転角速度より遅い場合には、ころ２２の噛み込みが解除されて、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。これにより、速度変動や微小角速度変動が発生した場合のベルトのばたつきや鳴き等の現象を防止している。
【００２４】
また、過大トルク入力時等の異常発生時には、外輪２０の円筒面２０ａは、図２の点線まで膨張し、ころ２２は、第１カム面２１ｂでは噛み込まれずに、段差面２１ｄを越えて第２カム面２１ｃに移動する。これにより、オーバーラン側に通常のトルクが入力されても、段差面２１ｄがストッパーとなり、ころ２２は第２カム面２１ｃに食いついたまま移動せず、ロック状態のまま動力伝達が行われる。
【００２５】
従って、本実施形態の一方向クラッチ１３によれば、カム面２１ａは、ころ２２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２１ｂと、第１カム面２１ｂから噛み込み方向に連続して形成され、第１カム面２１ｂ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２１ｃと、第１カム面２１ｂと第２カム面２１ｃとの間で、第１カム面２１ｂから第２カム面２１ｃに向けてくさび空間の径方向間隔を広げるように形成される段差面２１ｄと、を備え、ころ２２が段差面２１ｄを越えて第２カム面２１ｃ上で噛み込まれたとき、一方向クラッチ１３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。
【００２６】
これにより、過大トルク入力時等の異常発生時には、ころ２２が段差面２１ｄを越えて第２カム面２１ｃ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２０と内輪２１とを実質的に一体結合させることができ、また、結合後には段差面２１ｄによってころ２２が再度第１カム面２１ｂに戻ることを防止している。従って、異常発生時にも、一方向クラッチ１３の回転力伝達機能が確保され、一方向クラッチ１３が組み込まれた装置の機能をより確実に維持すると共に、該装置の信頼性を向上させることができる。
【００２７】
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。
【００２８】
なお、ベルト溝の形状は、本実施形態のようなポリＶ溝に限定されるものでなく、歯型溝やＶ溝であってもよく、任意の形状に設計可能である。また、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、ベルト駆動のものに限定されるものでなく、ゴムカップリング等のカップリング駆動であってもよい。
【００２９】
また、本実施形態では、一方向クラッチ１３の外輪２０及び内輪２１は、それぞれプーリ１２及びスリーブ１１と別体に設けられているが、プーリ１２及びスリーブ１１と一体に形成されてもよい。
【００３０】
本発明の一対のサポート軸受は、深溝玉軸受以外の形式であってもよく、ころ軸受や、玉軸受ところ軸受の組合せであってもよい。また、サポート軸受の内輪或は外輪は、プーリ或はスリーブと一体、即ち、プーリの内周面或はスリーブの外周面によって構成されてもよい。
【００３１】
さらに、本発明のカム面は、上記実施形態の形状に限定されるものでなく、内輪２１のカム面２１ａ´が図３に示されるような多角形状（例えば、八角形）の外周面に適用されてもよい。
【００３２】
また、本発明の一方向クラッチは、スリーブとプーリとの間で回転力を伝達するものであればよく、本実施形態のように、プーリがスリーブに対して所定の方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、回転力を伝達する一方向クラッチでもよいし、クラッチ内輪の外周面を円筒面、クラッチ外輪の内周面を複数のカム面とし、スリーブがプーリに対して所定の方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、回転力を伝達する一方向クラッチでもよい。この場合、図４に示すように、外輪２０´は、第１カム面２０ｂと第２カム面２０ｃと段差面２０ｄとを有する多角形状のカム面２０ｅを有するものであってもよい。
【００３３】
また、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】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図でありる。
【図２】（ａ）は図１の一方向クラッチの概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）のII部拡大図である。
【図３】一方向クラッチの変形例に係る内輪を示す断面図である。
【図４】一方向クラッチの他の変形例に係る外輪を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
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
１３  一方向クラッチ
１４  サポート軸受
２０  外輪
２１  内輪
２１ａ  カム面
２１ｂ  第１カム面
２１ｃ  第２カム面
２１ｄ  段差面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007162814.tif 000006