(57)【要約】【課題】内外輪の回転状態の切り替えを円滑に行うことができるとともに、ころの飛び跳ね現象が生じたときに保持器が破損するのを効果的に抑制することができる一方向クラッチを提供する。【解決手段】ころ３を周方向等間隔に保持する保持器４の各ポケット４ｃには、ころ３を一方向に付勢してロック状態にするとともに、その付勢力に抗する反付勢方向にころ３が移動してフリー状態となるのを許容する第１弾性部材５が、柱部４ｂところ３との間に収容されている。また、前記各ポケット４ｃには、ころ３が前記フリー状態よりも前記反付勢方向に飛び跳ねたときにのみ、その飛び跳ね方向と反対方向にころ３を第１弾性部材５とともに付勢して前記柱部が破損するのを抑制する第２弾性部材６が収容されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪及び外輪と、
前記内輪外周面と前記外輪内周面との間で周方向に複数形成されたくさび状空間に個別に配置された複数のころと、
軸方向に対向する一対の円環部と、両円環部の間で軸方向に延びかつ周方向等間隔に配列されて当該両円環部を連結する複数の柱部とを有し、隣接する前記柱部間に形成された複数のポケットに前記各ころが個別に収容された保持器と、を備え、
前記ころが前記内外輪に圧接して噛み合ったロック状態で前記内外輪を一体回転可能とし、その噛み合いを解除したフリー状態で前記内外輪の相対回転を許容する一方向クラッチであって、
前記保持器の各ポケットにおいて前記柱部と前記ころとの間に個別に収容され、前記ころを前記くさび状空間が狭くなる方向に付勢して前記ロック状態にするとともに、その付勢力に抗する反付勢方向に前記ころが移動して前記フリー状態となるのを許容する複数の第１弾性部材と、
前記保持器の各ポケットに個別に収容され、前記ころが前記フリー状態よりも前記反付勢方向に飛び跳ねたときにのみ、その飛び跳ね方向と反対方向に前記第１弾性部材とともに前記ころを付勢して前記柱部が破損するのを抑制する複数の第２弾性部材と、を備えていることを特徴とする一方向クラッチ。
【請求項２】
前記第２弾性部材が、前記第１弾性部材のバネ定数よりも大きいバネ定数を有する請求項１に記載の一方向クラッチ。
【請求項３】
前記第１弾性部材及び前記第２弾性部材が、コイルバネである請求項１又は２に記載の一方向クラッチ。
【請求項４】
前記第２弾性部材が、前記第１弾性部材の内側に配置されている請求項３に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、一方向クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一方向クラッチには、内輪及び外輪と、内輪外周面と外輪内周面との間で周方向に複数形成されたくさび状空間に個別に配置された複数の円筒状のころと、各ころを個別に収容するポケットが周方向に複数形成された保持器と、前記各ポケット内に個別に配置されて前記ころをくさび状空間が狭くなる方向に付勢している複数の弾性部材（コイルバネ）とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記弾性部材は、保持器に取り付けられるようになっており、その際、保持器の柱部内面に突設された突起により案内されるようになっている。このように構成された一方向クラッチは、ころが弾性部材に付勢されて内外輪に圧接して噛み合ったロック状態になると当該内外輪が一体回転するとともに、ころが弾性部材の付勢力に抗して移動してその噛み合いが解除されたフリー状態になると、内外輪が相対回転するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３９２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記一方向クラッチを長期間使用すると、グリース等の潤滑剤が経年変化によって劣化するため、ころは内外輪と噛み合った状態で摩耗し易くなる。そして、この摩耗が進行すると、ころは内外輪との間でスリップして突起側へ高速で飛び跳ねるという現象（以下、飛び跳ね現象ともいう）が生じることがある。
【０００６】
このような現象が生じた場合、ころが弾性部材の付勢力に抗して突起の先端に衝突するが、その衝撃力は突起を支持する保持器の柱部で受けることになる。その結果、保持器の一部である柱部が前記衝撃力によって破損するだけでなく、前記衝突が繰り返されることによって、最終的に保持器全体が破損するという問題があった。
【０００７】
この問題を解決するために、前記弾性部材のバネ定数を大きく設定し、その付勢力によって、ころの衝突を回避又は緩和することが考えられる。しかし、この場合は、通常の使用状態においても前記弾性部材の強い付勢力がころに作用するため、内外輪を一体回転させるロック状態と、内外輪を相対回転させるフリー状態との切り替えを円滑に行うことができなくなる。
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、内外輪の回転状態の切り替えを円滑に行うことができるとともに、ころの飛び跳ね現象が生じたときに保持器が破損するのを効果的に抑制することができる一方向クラッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するための本発明の一方向クラッチは、内輪及び外輪と、前記内輪外周面と前記外輪内周面との間で周方向に複数形成されたくさび状空間に個別に配置された複数のころと、軸方向に対向する一対の円環部と、両円環部の間で軸方向に延びかつ周方向等間隔に配列されて当該両円環部を連結する複数の柱部とを有し、隣接する前記柱部間に形成された複数のポケットに前記各ころが個別に収容された保持器と、を備え、前記ころが前記内外輪に圧接して噛み合ったロック状態で前記内外輪を一体回転可能とし、その噛み合いを解除したフリー状態で前記内外輪の相対回転を許容する一方向クラッチであって、前記保持器の各ポケットにおいて前記柱部と前記ころとの間に個別に収容され、前記ころを前記くさび状空間が狭くなる方向に付勢して前記ロック状態にするとともに、その付勢力に抗する反付勢方向に前記ころが移動して前記フリー状態となるのを許容する複数の第１弾性部材と、前記保持器の各ポケットに個別に収容され、前記ころが前記フリー状態よりも前記反付勢方向に飛び跳ねたときにのみ、その飛び跳ね方向と反対方向に前記第１弾性部材とともに前記ころを付勢して前記柱部が破損するのを抑制する複数の第２弾性部材と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、ころが第１弾性部材の付勢力に抗して反付勢方向に飛び跳ねたときに、その飛び跳ね方向と反対方向に、第２弾性部材が第１弾性部材とともにころを付勢することにより、保持器の柱部に加わる衝撃力を低減することができる。これにより、ころの飛び跳ね現象によって保持器が破損するのを効果的に抑制することができる。また、第２弾性部材の付勢力は、ころがフリー状態よりも前記反付勢方向に飛び跳ねたときにのみ付与されるため、ころがロック状態とフリー状態との間を移動する通常の使用状態において、第２弾性部材の付勢力がころに付与されることはない。したがって、通常の使用状態では内外輪の回転状態の切り替えを円滑に行うことができる。
【００１０】
前記一方向クラッチは、前記第２弾性部材が、前記第１弾性部材のバネ定数よりも大きいバネ定数を有することが好ましい。この場合、第２弾性部材は、第１弾性部材よりも強い付勢力で、ころをその飛び跳ね方向と反対方向に付勢するため、保持器の柱部が破損するのを効果的に抑制することができる。
【００１１】
前記一方向クラッチは、前記第１弾性部材及び前記第２弾性部材が、コイルバネであることが好ましい。この場合、簡単な構成によって、通常の使用状態では内外輪の回転状態の切り替えを円滑に行うことができるとともに、ころの飛び跳ね現象が生じたときに保持器が破損するのを効果的に抑制することができる。
【００１２】
前記一方向クラッチは、前記第２弾性部材が、前記第１弾性部材の内側に配置されていることが好ましい。この場合、保持器のポケット内に第１弾性部材と第２弾性部材とを配置するスペースを小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一方向クラッチによれば、通常の使用状態では内外輪の回転状態の切り替えを円滑に行うことができるとともに、ころの飛び跳ね現象が生じたときには保持器が破損するのを効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る一方向クラッチを備えた動力伝達装置の断面図である。
【図２】前記一方向クラッチの断面図である。
【図３】保持器の要部拡大平面図である。
【図４】保持器の要部拡大断面図である。
【図５】（ａ）は第１弾性部材の側面図であり、（ｂ）は第２弾性部材の側面図である。
【図６】ころが第２弾性部材により付勢されている状態を示す要部拡大断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る一方向クラッチを示す要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一方向クラッチの実施形態について添付図面を参照しながら詳述する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る一方向クラッチを備えた動力伝達装置の断面図である。この動力伝達装置は、自動車などの車両に設けられるオルタネータ用のクラッチ内蔵型プーリ装置（以下、プーリ装置という）である。このプーリ装置は、オルタネータの回転軸（図示省略）に固定される環状のスリーブ２１と、このスリーブ２１の径方向外側に当該スリーブ２１と同軸心状に配置された環状のプーリ２２とを備えている。プーリ２２の外周面にはベルト溝２２ａが形成されており、このベルト溝２２ａに無端状の駆動ベルト２３が架けられている。この駆動ベルト２３は、前記プーリ２２と、エンジンのクランクシャフトに固定した駆動プーリ（図示せず）との間に架け回されている。
【００１６】
スリーブ２１とプーリ２２との間には、一方向クラッチ１０、及び一対の転がり軸受２０が設けられている。一対の転がり軸受２０は、例えば深溝玉軸受からなり、一方向クラッチ１０の軸方向両側に近接して配置されている。この転がり軸受２０は、スリーブ２１とプーリ２２とを相対回転可能に支持するとともに、プーリ２２に作用するラジアル荷重を支持する。
【００１７】
図２は、一方向クラッチ１０の断面図である。図１及び図２において、一方向クラッチ１０は、内輪１及び外輪２と、この内輪１の外周面１ａと外輪２の内周面２ａとの間にそれぞれ転動可能に配置された複数のころ３と、各ころ３を周方向等間隔に保持する保持器４とを備えている。前記内輪１は、スリーブ２１に外嵌して固定されており、このスリーブ２１と一体回転するようになっている。前記外輪２は、内輪１と同軸心状に配置されているともにプーリ２２の内周側に固定されており、このプーリ２２と一体回転するようになっている。前記ころ３は、円柱形状であり、本実施形態では周方向に８つ配置されている。
【００１８】
前記保持器４は、ガラス繊維等の強化材が混合された合成樹脂材料からなり、軸方向に対向する一対の円環部４ａと、両円環部４ａの間で軸方向に延びかつ周方向等間隔に配列されて当該両円環部４ａを連結する複数の柱部４ｂとを有している。両円環部４ａと隣接する柱部４ｂとの間には複数のポケット４ｃが形成されており、各ポケット４ｃに各ころ３が個別に収容されている。
【００１９】
図２において、外輪２の内周面２ａは円筒面、内輪１の外周面１ａはころ３と同数（８つ）のカム面とされており、この外輪２の円筒面と内輪１の各カム面との間には、くさび状空間Ｓが周方向に複数（８つ）形成されている。この各くさび状空間Ｓにはころ３が個別に配置されている。ころ３の外周面は、外輪２の円筒面及び内輪１のカム面に接触する接触面３ａとなっており、この接触面３ａは幅方向（軸方向）に真っ直ぐに形成されている。また、この一方向クラッチ１０は、潤滑剤として、内外輪１，２間にグリースが設けられた環境にある。
【００２０】
このように構成された一方向クラッチ１０では、内輪１と外輪２とが一方向（図２の時計回り方向）に相対回転しようとする場合には、ころ３はくさび状空間Ｓが狭くなる方向へ僅かに移動して、ころ３の接触面３ａが内輪１の外周面１ａ及び外輪２の内周面２ａに圧接し、ころ３が内外輪１，２の間に噛み合ったロック状態となる。このようにころ３が噛み合うことで、内外輪１，２が前記一方向に一体回転可能となる。
【００２１】
一方、内輪１と外輪２とが他方向（図２の反時計回り方向）に相対回転しようとする場合には、ころ３がくさび状空間Ｓが広くなる方向へ僅かに移動することにより、ころ３と内外輪１，２との噛み合いが解除されたフリー状態となる。このようにころ３の噛み合いが解除されることで、内外輪１，２の前記他方向への相対回転が許容される。
【００２２】
図３は保持器４の要部拡大平面図であり、図４は保持器４の要部拡大断面図である。図３及び図４において、一方向クラッチ１０は、各ころ３を一方向に弾性的に付勢する複数の第１弾性部材５及び複数の第２弾性部材６をさらに備えている。第１弾性部材５は、圧縮コイルバネからなり、保持器４の各ポケット４ｃにおいて柱部４ｂところ３との間に個別に収容されて当該柱部４ｂに取り付けられている。その際、第１弾性部材５は、前記各柱部４ｂに突設された突起４ｄにより案内されるようになっている。この突起４ｄは、第２弾性部材６を保持器４に取り付ける際の案内も兼ねている。
【００２３】
このように取り付けられた第１弾性部材５は、一端が柱部４ｂの側面４ｂ１に当接し、他端がころ３の接触面３ａに接触している。これにより、第１弾性部材５は、ころ３をくさび状空間Ｓが狭くなる方向に付勢して前記ロック状態にするとともに、その付勢力に抗する反付勢方向に前記ころ３が移動して前記フリー状態となるのを許容するようになっている。
【００２４】
前記第２弾性部材６は、第１弾性部材５と同様に、圧縮コイルバネからなり、保持器４の各ポケット４ｃにおいて柱部４ｂところ３との間に個別に収容されて当該柱部４ｂに取り付けられている。また、第２弾性部材６は、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、その巻き径Ｄ２が第１弾性部材５の巻き径Ｄ１よりも小さく、かつその自由長Ｌ２が第１弾性部材５の自由長Ｌ１よりも短く設定されており、第１弾性部材５の内側に配置された状態で、一端が柱部４ｂの側面４ｂ１に当接している。さらに、第２弾性部材６は、その線形ｄ２が第１弾性部材５の線径ｄ１よりも大きく設定され、第１弾性部材５のバネ定数よりも大きいバネ定数を有している。
【００２５】
これにより、第２弾性部材６は、図４に示すように、ころ３が第１弾性部材５に付勢されながらロック状態とフリー状態との間を移動する通常の使用状態では、ころ３と非接触となる位置に配置されている。そして、ころ３が第１弾性部材５の付勢力に抗してフリー状態よりも反付勢方向に飛び跳ねたときにのみ、その飛び跳ね方向と反対方向に、第２弾性部材６が第１弾性部材５とともにころ３を付勢するようになっている。その際、第２弾性部材６の自由長Ｌ２は、図４に示すように、突起４ｄの突出方向の全長Ｌ３よりも長く設定されているため、ころ３が突起４ｄに衝突する前に、ころ３を付勢することができる。
【００２６】
以上のように構成された一方向クラッチ１０にあっては、当該一方向クラッチ１０を長期間使用すると、内外輪１，２間のグリースが経年変化によって劣化するため、ころ３は、内輪１の外周面１ａ及び外輪２の内周面２ａとの噛み合ったロック状態で摩耗し易くなる。そして、この摩耗が進行すると、ころ３は、内外輪１，２との間でスリップして、図４の矢印Ｂで示す方向に高速で飛び跳ねる現象が生じる。
【００２７】
この場合、ころ３は、第１弾性部材５の付勢力に抗して反付勢方向へ移動し、保持器４の柱部４ｂ側である突起４ｄの先端面４ｄ１に衝突しようとする。しかし、本実施形態の一方向クラッチ１０では、図６に示すように、ころ３が突起４ｄに衝突する前に第２弾性部材６に当接するため、この第２弾性部材６によりころ３はその飛び跳ね方向と反対方向に付勢される。これにより、ころ３が突起４ｄに衝突するのを回避又は緩和することができるため、保持器４の柱部４ｂに加わる衝撃力を低減することができ、柱部４ｂが破損するのを抑制することができる。したがって、ころ３の飛び跳ね現象によって保持器４全体が破損するのを効果的に抑制することができる。
【００２８】
また、図４に示すように、第２弾性部材６の付勢力は、ころ３がフリー状態よりも反付勢方向に飛び跳ねたときにのみ付与されるため、ころ３がロック状態とフリー状態との間を移動する通常の使用状態において、第２弾性部材６の付勢力がころ３に付与されることはない。したがって、通常の使用状態では内外輪１，２の回転状態の切り替えを円滑に行うことができる。
【００２９】
また、第１弾性部材５及び第２弾性部材６は、いずれも圧縮コイルバネからなるため、簡単な構成によって、通常の使用状態では内外輪１，２の回転状態の切り替えを円滑に行うことができるとともに、ころ３の飛び跳ね現象が生じたときに保持器４が破損するのを効果的に抑制することができる。
【００３０】
また、第２弾性部材６は、第１弾性部材５のバネ定数よりも大きいバネ定数を有しているため、第１弾性部材５よりも強い付勢力で、ころ３をその飛び跳ね方向と反対方向に付勢することができる。これにより、保持器４の柱部４ｂが破損するのを効果的に抑制することができる。
また、第２弾性部材６が、第１弾性部材５の内側に配置されているため、保持器４のポケット４ｃ内に第１弾性部材５と第２弾性部材６とを配置するスペースを小さくすることができる。
【００３１】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る一方向クラッチを示す要部拡大断面図である。本実施形態の一方向クラッチは、保持器４の柱部４ｂに突設された突起４ｄが、第２弾性部材を兼ねている。具体的には、突起４ｄは、柱部４ｂの側面４ｂ１に突設された突起本体部４ｄ２と、この突起本体部４ｄ２を覆うように当該突起本体部４ｄ２に固定された第２弾性部材である弾性部４ｄ３とによって構成されている。
【００３２】
前記突起本体部４ｄ２は、保持器４の他の構成部材である柱部４ｂ等と同一材料であって、ガラス繊維等の強化材が混合された合成樹脂材料からなる。前記弾性部４ｄ３は、合成ゴムからなり、第１弾性部材５のバネ定数よりも大きいバネ定数を有している。弾性部４ｄ３の外形は、第１弾性部材５を取り付ける際に案内することができるように、第１の実施形態における突起４ｄの外形と同一に形成されている。
【００３３】
本実施形態の場合、ころ３が図７の矢印Ｂで示す方向に高速で飛び跳ねた場合、ころ３が第１弾性部材５の付勢力に抗して反付勢方向へ移動し、弾性部４ｄ３の先端面４ｄ１に衝突する。その際、弾性部４ｄ３が弾性変形することによって、前記衝突時の衝撃力を低減することができる。これにより、ころ３の飛び跳ね現象によって保持器４が破損するのを効果的に抑制することができる。
【００３４】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく適宜変更して実施可能である。例えば、第１の実施形態では、第１弾性部材５の内側に第２弾性部材６を配置しているが、第２弾性部材６の巻き径Ｄ２を第１弾性部材５の巻き径Ｄ１よりも大きくし、第１弾性部材５の外側に第２弾性部材６を配置してもよい。
【００３５】
また、第１弾性部材５は、圧縮コイルバネ以外に、板バネや合成ゴム等の他の弾性部材であってもよい。さらに、第２弾性部材６は、上記実施形態以外に、板バネ等の他の弾性部材であってもよい。
また、上記実施形態の一方向クラッチ１０は、内輪１の外周面１ａにカム面が形成されているが、外輪２の内周面２ａにカム面が形成されているものであってもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１：内輪、１ａ：外周面、２：外輪、２ａ：内周面、３：ころ、４：保持器、４ａ：円環部、４ｂ：柱部、４ｃ：ポケット、５：第１弾性部材、６：第２弾性部材、１０：一方向クラッチ、Ｓ：くさび状空間
【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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