(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向内外に同心状に配設される２つの環体のいずれか一方の環体にカム面を形成するとともに、このカム面と他方の環体の周面との間に介在する状態切り換え要素の転動位置により両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、
前記一方の環体のカム面の表面粗さが、前記他方の環体の周面の表面粗さよりも相対的に大きく設定されている、
ことを特徴とする一方向クラッチ。
【請求項２】
請求項１の一方向クラッチにおいて、
前記カム面の表面粗さが、十点平均粗さ〔Ｒｚ〕で２Ｚ以上であり、
前記周面の表面粗さが、十点平均粗さ〔Ｒｚ〕で１．５Ｚ以下である、ことを特徴とする一方向クラッチ。
【請求項３】
請求項１または２の一方向クラッチにおいて、
前記状態切り換え要素が、前記両環体の間の対向環状空間に形成されるくさび状空間に転動可能に配設されるころとされ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、例えば種々な機器の送り機構、あるいは自動車のオルタネータ、エアコンディショナ用コンプレッサ、ウォーターポンプ、冷却ファンなどの補機のプーリに用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
一方向クラッチは、径方向内外に同心状に配設される外輪と内輪と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ものである。
【０００３】
このような一方向クラッチにおいて、例えば、ころを用いるタイプの場合、内・外輪間の径方向対向空間の円周数カ所にくさび状空間が設けられ、このくさび状空間にころが配置される。
【０００４】
このくさび状空間は、径方向外側に配設される外輪の円筒形の内周面と、例えば内輪の外周面の円周数カ所に設けられるカム面とで形成されることで、周方向一方に向けて径方向隙間が狭くなり、周方向他方に向けて径方向隙間が広くなる空間である。
【０００５】
このようなくさび状空間内において、ころがその径方向隙間の狭い空間側（ロック側）へ転動し外輪の内周面と内輪のカム面とにかみ込むことで前記両輪が同期回転して前記ロック状態となり、また、ころがその径方向隙間の広い空間側（フリー側）へ転動し空転することで外輪と内輪とが相対回転する前記フリー状態となるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記フリー状態でのころの挙動について調べたところ、ころは前記くさび状空間内で空転しているが、この空転時におけるころの回転数（空転回転数）が低い場合、ころは外輪内周面との間で滑り接触しているが、空転回転数が高い場合、ころは内輪カム面との間で滑り接触している。
【０００７】
この場合、ころにおいて、外輪内周面との滑り接触位置は常に変わるので外輪内周面の摩耗は少なくて済み、クラッチ動作に対する影響は無視できる。しかし、内輪カム面との滑り接触位置はほぼ一定しているために、内輪カム面の一定部位での摩耗が進行して、フリー状態からロック状態に切り替わる場合に、ころがロック位置側に転動しにくくなり、ロック不具合ひいてはクラッチ動作の不安定の原因となる。
【０００８】
したがって、本発明は、一方向クラッチにおいて、フリー状態でのカム面の摩耗を抑制して、フリー状態からロック状態に切り替わるに際しスムーズにロックできるようにしてクラッチ動作の安定化を図ることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の一方向クラッチは、径方向内外に同心状に配設される２つの環体のいずれか一方の環体にカム面を形成するとともに、このカム面と他方の環体の周面との間に介在する状態切り換え要素の転動位置により両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を前提にしている。
【００１０】
このような一方向クラッチでは、例えば、カム面が形成されている一方の環体を内輪、他方の環体を外輪、状態切り換え要素をころとした場合、ロック状態ではころが外輪の内周面と内輪カム面とにかみ込むことで前記両輪が同期回転する状態となり、また、フリー状態ではころがフリー位置側へ転動して空転して外輪と内輪とが相対回転する状態となる。
【００１１】
このような一方向クラッチに対して、本発明では、前記一方の環体である内輪のカム面の表面粗さが、前記他方の環体である外輪の周面の表面粗さよりも相対的に大きく設定されている。
【００１２】
したがって、本発明によると、フリー状態において一方向クラッチが高速で空転しているときに、ころが、摩耗が少なくて済む外輪内周面に対してのみ滑るから、内輪カム面の摩耗が抑制され、結局、カム面の状態が良好に保持される結果、フリー位置側からロック位置側にころがスムーズに転動できる結果、ロックの不具合はなくなりクラッチ動作が安定化されるようになる。
【００１３】
本発明の好ましい実施態様として、カム面の表面粗さが、十点平均粗さ〔Ｒｚ〕で２Ｚ以上であり、前記周面の表面粗さが、十点平均粗さ〔Ｒｚ〕で１．５Ｚ以下である。こうした場合、内輪ところとの噛み合い性が向上し、かつ、高速空転時には外輪ところとの間で滑りが発生することから、耐摩耗性が向上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１ないし図４に本発明の一実施形態を示している。図１は、一方向クラッチの縦断正面図、図２は、保持器とこれに収容されたころを示す展開平面図、図３は、一方向クラッチの正面図、図４は、図１の要部を拡大して示す図である。
【００１６】
図中、１０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１０は、外輪１１と、内輪１２と、複数のころ１３と、保持器１４と、複数のコイルバネ１５とを備えている。
【００１７】
外輪１１と内輪１２は、径方向内外に同心状に配設される一対の環体を構成する。このうち、内輪１２の外周面の円周数カ所には、外輪１１との間で対向間隔を周方向一方へ向けて狭くするくさび状空間を形成するためのカム面１２ａが設けられている。このカム面１２ａは、平面もしくは曲面で形成されており、それによって内輪１２の外形があたかも多角形のようになっている。
【００１８】
複数のころ１３は、前述のカム面１２ａと外輪１１内周面１１ａとの間に形成されるくさび状空間において周方向に転動可能に配設されるものである。
【００１９】
保持器１４は、内輪１２の外周面において周方向で部分的に残存する円筒部分に対して外嵌され、内輪１２の各カム面１２ａに対応する領域に径方向内外に貫通したポケット１４ａを備え、この各ポケット１４ａそれぞれにころ１３が個別に収納されている。この保持器１４は、その軸方向一端に設けられる凸部１４ｂが内輪１２に設けられるスリット状の凹部１２ｂに対して嵌合されることによって内輪１２に固定されている。
【００２０】
複数のコイルバネ１５は、上記保持器１４の各ポケット１４ａ内にころ１３と周方向で隣り合う状態に圧縮状態で収納配設されている。これらの各コイルバネ１５は、その伸張復元力により各ころ１３をくさび状空間の狭い側へ押圧するようになっている。特に、この実施形態では、前述のコイルバネ１５として、ころ１３のスキューを回避させるために、端面から見て楕円形のものを用いることにより、ころ１３の軸方向で可及的に広い領域に当てるようにしている。
【００２１】
なお、ここで、上記一方向クラッチ１０の動作を説明する。
【００２２】
まず、外輪１１を一方向のみに回転駆動させて内輪１２を従動させる形態で使用する場合には、外輪１１の回転速度を上昇させるとき、ころ１３がくさび状空間の狭い側へ転動させられて外輪１１と内輪１２との間にかみ込むので、内輪１２が外輪１１と一体化して同期回転することになる。この状態がロック状態である。
【００２３】
但し、外輪１１の回転速度が下がるなどして内輪１２の回転速度が外輪１１よりも速くなると、ころ１３がコイルバネ１４のばね力に抗してくさび状空間の広い側へ転動させられて自転するようになるので、外輪１１と内輪１２とが相対回転することになる。この状態がフリー状態である。
【００２４】
そして、外輪１１を両方向に任意に回転させる形態で使用する場合には、外輪１１が図１の時計方向に回転すると、上述したようなロック状態になって、内輪１２が外輪１１と同一方向に同期回転することになるが、外輪１１が図１の反時計方向に回転すると、上述したようなフリー状態になって、外輪１１から内輪１２に対して回転動力が伝達されなくなり、外輪１１のみが回転し、内輪１２が非回転となる。
【００２５】
次に、実施形態の特徴について説明する。
【００２６】
まず、この説明に先立ち、一方向クラッチ１０においてフリー位置にあるころ１３の挙動について説明する。フリー状態では、ころ１３は、くさび状空間の広い側に位置している。ころ１３は、この位置においてコイルバネ１４により弾発付勢されて外輪１１の内周面１１ａに接触するように構成されている。
【００２７】
この場合、フリー状態では外輪１１のみが回転するから、ころ１３は、外輪１１の回転に対応した回転数で自転している。この場合の自転は、外輪１１の回転に追随することが、外輪１１の摩耗を防止するうえで好ましいが、滑りが発生しても、外輪１１の内周面１１ａに対するころ１３の滑り接触の位置は変化するから、その摩耗も少なくて済み、ロック動作には影響しない。
【００２８】
ところが、ころ１３が低速で空転している場合から、高速に空転するようになると、内輪１２のカム面１２ａとの間で滑り接触するようになる。
【００２９】
空転回転数が高速の場合、カム面１２ａに対する滑り接触の位置は、ほぼ一定しているために、ころ１３によるカム面１２ａの一定部位における摩耗が早まり、くさび状空間の径方向隙間が変形する。その結果、フリー位置側からロック位置側にころ１３を転動させる場合、その転動がスムーズにできなくなり、クラッチ動作が不安定となる。
【００３０】
そこで、実施形態では、ころ１３の空転回転数が高速の場合には、ころ１３が内輪１２のカム面１２ａと接触しても外輪ところで滑り接触するように、カム面１２ａの表面粗さを、外輪１１の内周面１１ａのそれよりも、大きく設定し、これによって、カム面１２ａの摩耗が抑制されるようにしている。
【００３１】
この場合、ころ１３は、カム面１２ａのみならず外輪１１の内周面１１ａにも接触するから、外輪１１の高速な回転に引っ張られて、ころ１３がカム面１２ａ上で滑らされるのを防止するために、上記表面粗さの設定関係により、ころ１３は外輪１１の内周面１１ａに対しては積極的に滑るようにされている。
【００３２】
これは、外輪１１で滑りを発生しても外輪１１の滑り位置が不定であるために、その滑りによる摩耗がロック動作に影響しない一方、カム面１２ａについてはころ１３が転動してカム面１２ａの摩耗を防止できるからである。
【００３３】
具体的には、カム面１２ａの表面粗さは、外輪１１の内周面１１ａの表面粗さよりも相対的に大きく、例えば、カム面１２ａの表面粗さが、十点平均粗さ〔Ｒｚ〕で２〜６Ｚに、また、外輪１１の内周面１１ａの表面粗さが、十点平均粗さ〔Ｒｚ〕で１〜１．５Ｚに、それぞれ、設定されている。
【００３４】
上記の場合、表面粗さ１．５Ｚ以下では加工コストが高くなる割りに効果が向上しないので不向きである。表面粗さ６Ｚ以下では表面粗さ部分（凸部）が摩耗しやすくなり、カム面が変形しやすくなる。
【００３５】
また、外輪の方が内輪よりも０．５Ｚ以上、表面粗さが大きい設定であれば、表面粗さ１〜６Ｚの範囲内で、任意に設定できる。
【００３６】
このような設定により、高速で空転しても、カム面１２ａと滑り接触せず、外輪１１の内周面１１ａと滑り接触するようになる結果、カム面１２ａの摩耗が抑制される。
【００３７】
以上のようにこの実施形態によると、フリー状態において、ころ１３は、空転回転数が高低いずれの場合でも、外輪１１の内周面１１ａと滑り接触するから、カム面１２ａでの摩耗が抑制され、フリー位置側からロック位置側へのころ１３の転動がスムーズとなり、ロック動作が安定化する。
【００３８】
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。
【００３９】
（１）上記実施形態においては、ころ１３をスプラグなどとすることができ、また、コイルバネ１４を板ばねや弾性片などとすることができる。これらころ１３やスプラグは、この一方向クラッチ１０をロックとフリーとの２つの状態に切り換える切り換え要素を構成する。
【００４０】
（２）上記実施形態においては、一方向クラッチ１０のカム面１２ａを内輪１２側に形成した例を挙げているが、外輪１１側に設けたものにも本発明を適用できる。但し、上記実施形態のように内輪１２にカム面１２ａを設けた構造は、高速回転域でも遠心力によってころ１３がロック位置から不必要に外れるのを防止できるなど、高速回転での使用に適している。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によると、フリー状態において一方向クラッチが高速で空転しているときに、ころが、周面に対しては滑るように、前記カム面と周面の表面粗さが設定されているから、フリー状態でのカム面の摩耗を抑制して、フリー状態からロック状態に切り替わるに際しスムーズにロックできるようにしてクラッチ動作の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の一方向クラッチの縦断正面図
【図２】図１の一方向クラッチの一部を示す平面展開図
【図３】図１の一方向クラッチの正面図
【図４】図１の要部を拡大して示す図
【符号の説明】
１０      一方向クラッチ
１１      外輪
１１ａ  外輪１１の内周面
１２      内輪
１２ａ    内輪１２のカム面
１３      ころ
１４      保持器
１４ａ    ポケット
１５      コイルバネ
【図１】
0003731717.tif 000002
【図２】
0003731717.tif 000003
【図３】
0003731717.tif 000004
【図４】
0003731717.tif 000005