(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心状に配設される内外２つの環体を同期回転させるロック状態と相対回転させるフリー状態とに切り換える一方向クラッチであって、
円周数カ所にころが周方向転動可能に収納されるポケットを有する合成樹脂製の保持器と、ポケットそれぞれに圧縮状態で収納されかつ伸張復元力によりころをロック側へ弾発付勢するコイルバネとを備え、
前記保持器のポケット内壁面に、前記コイルバネの内周を受ける突起が一体形成され、
この突起の外径面にコイルバネの装着を容易とするためのテーパ面が設けられ、
前記コイルバネがころの軸方向中間領域においてころの軸方向長さ寸法の１／２以上の長さ範囲に対して当接させられている、ことを特徴とする一方向クラッチ。
【請求項２】
請求項１に記載の一方向クラッチにおいて、ころの外周面において有効軌道長さ領域が、円筒形に形成されている、ことを特徴とする一方向クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一方向クラッチに関する。この一方向クラッチは、例えば自動車などの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補機に装備するプーリに内蔵することができる。前述の補機としては、例えば自動車のエアコンディショナ用コンプレッサ、ウォーターポンプ、オルターネータ、冷却ファン、クランクプーリなどが挙げられる。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一方向クラッチでは、保持器の円周数カ所に平面視矩形のポケットを径方向内外に貫通して設け、このポケット内に、ころと、ころをロック側へ弾発付勢するコイルバネとを収納している。
【０００３】
コイルバネは、圧縮状態で収納され、その伸張復元力でもってころを弾発付勢するようになっている。このコイルバネは、円筒形に巻回されてなる一般的な形状のものが用いられており、ころの軸方向中間部分に当接されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の一方向クラッチでは、コイルバネを保持器のポケット内に収納しているだけであるため、コイルバネが平面的に見て例えば「く」の字形に撓んでしまうことがあり、そのようになると、ころに対して適正な弾発付勢力を与えることができなくなる他、ころの姿勢を斜めにさせてスキューを誘発することにもなりかねない。このスキューが発生すると、ころのエッジロードが生じて偏摩耗や剥離がおきやすくなるばかりか、ロック、フリー動作が不安定になりやすくなる。
【０００５】
なお、コイルバネはころと同数用いられるが、いずれか１つでも、前述したようにコイルバネが不安定な状態になると、ころがスキューしてころによるロック、フリー動作が不安定になりやすくなる。
【０００６】
したがって、本発明は、一方向クラッチにおいて、ころの姿勢を安定に保ち、クラッチ動作の安定化を図ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の一方向クラッチは、同心状に配設される内外２つの環体を同期回転させるロック状態と相対回転させるフリー状態とに切り換える一方向クラッチであって、円周数カ所にころが周方向転動可能に収納されるポケットを有する合成樹脂製の保持器と、ポケットそれぞれに圧縮状態で収納されかつ伸張復元力によりころをロック側へ弾発付勢するコイルバネとを備え、前記保持器のポケット内壁面に、前記コイルバネの内周を受ける突起が一体形成され、この突起の外径面にコイルバネの装着を容易とするためのテーパ面が設けられ、前記コイルバネがころの軸方向中間領域においてころの軸方向長さ寸法の１／２以上の長さ範囲に対して当接させられている。
【０００８】
本発明の請求項２の一方向クラッチは、請求項１に記載の一方向クラッチにおいて、ころの外周面において有効軌道長さ領域が、円筒形に形成されている。
【００１２】
請求項１に係る一方向クラッチでは、ころの軸方向中間の比較的広い範囲をコイルバネでロック側へ押圧させるようにしているから、ころが適正な姿勢を保ちながらスムーズに転動しやすくなる。
【００１３】
また、コイルバネを内周でガイドさせるようにしているから、コイルバネが常に適正な姿勢に保たれるようになる。これにより、コイルバネの弾発付勢力をころに対してバランスよく付与できるようになり、ころの転動動作がさらにスムーズになる。
【００１４】
請求項２の一方向クラッチでは、請求項１の作用に加えて、ころの転動相手面に対する接地性を良好にさせるようにしているから、ころ自身による姿勢の安定性が増すようになる。これにより、ころの転動動作がより一層スムーズになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図１ないし図７に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１６】
図１ないし図４は本発明の実施形態１にかかり、図１は、一方向クラッチの断面図、図２は、一方向クラッチの側面図、図３は、保持器のころ配置部分の平面展開図、図４は、図３に示す保持器の突起の斜視図である。
【００１７】
図中、Ａは一方向クラッチの全体を示している。この一方向クラッチＡは、複数のころ１と、円周数カ所にころ１が１つずつ収納されるポケット６を有する保持器２と、保持器２の外周に配設される外輪３と、保持器２のポケット６に対応する位置にくさび状空間形成用のカム面７が設けられる内輪４と、各ポケット６に１つずつ圧縮状態で収納されかつ伸張復元力によりころ１をくさび状空間の狭い側（ロック側）へ弾発付勢するコイルバネ５とを備えている。前述のカム面７は、平坦なキー状の切欠きとされており、このカム面７と外輪３の内周面とでくさび状空間が形成される。
【００１８】
ころ１は、保持器２のポケット６内において周方向転動可能に周方向一方側に偏って収納されている。このころ１は、その軸方向両端角部が丸く面取りされており、この面取り部分を除く外周面が円筒形に形成されている。この円筒形部分が有効軌道長さ領域となる。
【００１９】
コイルバネ５は、保持器２のポケット６内において周方向他方側に偏って収納されており、その伸縮方向がころ１の中心軸線に対して直交しかつ一端がころ１の軸方向中間部分に当接するように配置されている。また、コイルバネ５は、内輪４の平坦なカム面７に対してほぼ平行に配設されている。ここでのコイルバネ５は、断面がほぼ長方形の角筒形に巻回されたもので、その伸縮方向一端をころ１の軸方向中間領域においてころの軸方向長さ寸法の１／２以上、例えば２／３の長さ範囲に対して当接させている。
【００２０】
保持器２のポケット６においてコイルバネ５が配置される側の内壁面には、ポケット６内へ突出する突起８が一体形成されており、この突起８に対してコイルバネ５が外嵌装着されている。この突起８の付け根側には周溝９が設けられていて、この周溝９にコイルバネ５の一端側が係止嵌合され、突起８の外周でコイルバネ５の内周が受けられるようになっている。これにより、コイルバネ５は、保持器２に対して一体的に保持されて、姿勢が適正に保たれるようになる。なお、突起８の外径面には、コイルバネ５の装着を容易とするためのテーパ面１０が設けられている。この保持器２の材質は特に限定されないが、合成樹脂で成形すると、容易かつ安価に製作できる。
【００２１】
また、保持器２は、内輪４に対して固定されている。つまり、内輪４の軸方向一端面には、軸端へ向けて開放するとともに径方向内外に開放するスリット状の凹部１１が、また、保持器２の軸方向一端内周側には、凹部１１に軸方向から圧入嵌合される凸部１２が、それぞれ設けられており、これら凹部１１と凸部１２との圧入嵌合により保持器２の周方向ならびに軸方向への動きを封じている。
【００２２】
次に、上述した一方向クラッチＡの動作を説明する。外輪３の回転速度が内輪４よりも相対的に速くなると、ころ１がくさび状空間の狭い側へ転動させられてロック状態となるので、外輪３と内輪４とが一体化して同期回転し、動力伝達が行われる。しかし、外輪３の回転速度が内輪４よりも相対的に遅くなると、ころ１がくさび状空間の広い側へ転動させられてフリー状態となるので、外輪３と内輪４との間での動力伝達が遮断される。
【００２３】
そして、この実施形態の一方向クラッチＡでは、角筒形のコイルバネ５をころ１の有効軌道領域の大部分に当接させることにより、コイルバネ５の弾発付勢力をころ１に対してその自転動作を補助する形態でバランスよくかつ効率よく付与できるようにしている。しかも、このようなコイルバネ５を保持器２の突起８でもってサポートさせているから、コイルバネ５の伸縮動作時においてコイルバネ５の撓みを防止できるなど適正な姿勢に保つことができる。これにより、ころ１に対して常にコイルバネ５の適正な弾発付勢力を安定して付与できるようになるので、ころ１がスキューするのを回避できるなど、ころ１によるロック、フリー動作の安定化に貢献できるようになる。
【００２４】
ところで、上記実施形態では、カム面７を内輪４の外周面に形成した構造としているから、回転遠心力が増大する状況においても、ころ１の挙動を安定化する上で有利となる。つまり、回転遠心力が増大する高速回転域では、ころ１が外輪３の内周面に押し付けられるだけとなり、すべてのころ１がロック状態である場合に一部のころ１がフリー状態になるような現象の発生を確実に回避できるのである。
【００２５】
なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００２６】
（１）  上記実施形態では、コイルバネ５を保持器２の突起８にサポートさせるようにしているが、図５に示すように、保持器２に凹部１５を設けて、この凹部１５にコイルバネ５を収納させるようにすることができる。この場合も、上記実施形態と同様に、コイルバネ５の姿勢を適正に保つことができる。このような形態においては、図１において保持器２から突起８を排除して、その代わりに径方向内外と周方向一方へ開放する凹部１５を設けるようにしてもよいし、また、例えば図６に示すように、凹部１５の外径側に天井１６を設けることにより、組み立て時においてコイルバネ５の外径側への抜け出しを阻止するようにしてもよい。但し、図６の形態にあっては、コイルバネ５の径方向幅を図１の形態に比べて小さくする必要がある。
【００２７】
（２）  上記実施形態では、カム面７を内輪４側に形成した例を挙げているが、外輪３側に設けたものにも本発明を適用できる。
【００２８】
（３）  また、上記一方向クラッチＡは、例えば自動車などのエンジンに装着される各種の補機のプーリに内蔵することができる。具体的に、補機としてオルタネータとする場合について、図７に示して説明する。この場合、オルタネータのプーリ２０とロータ２１との間に上記実施形態の一方向クラッチＡを介装し、さらに一方向クラッチＡの軸方向両側に転がり軸受２２，２２を配設している。この場合、プーリ２０とロータ２１との回転差に応じて、一方向クラッチＡがフリー状態とロック状態とに切り替わり、プーリ２０からロータ２１へ回転動力を伝達させたり遮断させたりするようになる。なお、オルタネータでは、プーリ２０が、エンジンのクランクシャフトによりベルト２３を介して回転駆動されるため、従来では、例えばクランクシャフトの回転数が低下すると、オルタネータの発電効率が低下する。しかしながら、上述したように一方向クラッチＡを内蔵させれば、プーリ２０の回転数が低下するとき、ロータ２１を自身の慣性力によって回転数を高域に維持させるように一方向クラッチＡを機能させることができるので、発電効率の向上に貢献できるようになる。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１ないし５の発明では、ころの軸方向中間の比較的広い範囲をコイルバネでロック側へ押圧させるから、ころが適正な姿勢を保ちながらスムーズに転動しやすくなって、ころがスキューするのを回避できるなど、ころによるロック、フリー動作の安定化に貢献できるようになる。
【００３０】
特に、請求項２の発明では、コイルバネの形状を角筒形のものに特定することにより、円筒形のコイルバネを用いる場合に比べて、寸法縮小が可能になるなど、スペース的に有利となる。
【００３１】
また、請求項３，４の発明では、コイルバネを適正な姿勢に保てるようにしているから、コイルバネの弾発付勢力をころに対してバランスよく付与できるようになる。したがって、このコイルバネの姿勢安定化の効果と、上記請求項１，２による効果との相乗により、ころによる動作安定化を一層高めることができるようになる。
【００３２】
さらに、請求項５の発明では、ころの転動相手面に対する接地性を良好にさせることにより、ころ自身による姿勢の安定性を向上させているから、ころの転動動作がより一層スムーズになる。したがって、このころの姿勢安定化の効果と、上記請求項１，２による効果あるいは請求項３，４による効果との相乗により、ころによる動作安定化を一層高めることができるようになる。
【００３３】
このように、本発明によれば、一方向クラッチの動作を安定化して、同心状に配設される内外２つの環体間の動力伝達効率を高めることができるなど、信頼性の向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる一方向クラッチの断面図
【図２】同実施形態の一方向クラッチの側面図
【図３】同実施形態の保持器のころ配置部分の平面展開図
【図４】図３に示す保持器の突起の斜視図
【図５】本発明の他の実施形態にかかる一方向クラッチで、要部を示す断面図
【図６】図５の一方向クラッチの断面図
【図７】本発明の一方向クラッチを用いたプーリユニットを示す上半分の断面図
【符号の説明】
Ａ      一方向クラッチ
１      ころ
２      保持器
３      外輪
４      内輪
５      コイルバネ
６      保持器のポケット
８      保持器の突起
【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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