特許 5768407 一方向クラッチおよび一方向クラッチ付きプーリ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5768407

(24)【登録日】2015年7月3日

(45)【発行日】2015年8月26日

(54)【発明の名称】一方向クラッチおよび一方向クラッチ付きプーリ装置

(51)【国際特許分類】

   F16D 41/06 20060101AFI20150806BHJP

   F16H 55/36 20060101ALI20150806BHJP

【ＦＩ】

   F16D41/06 D

   F16H55/36 E

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2011-44949(P2011-44949)

(22)【出願日】2011年3月2日

(65)【公開番号】特開2012-180911(P2012-180911A)

(43)【公開日】2012年9月20日

【審査請求日】2014年2月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(72)【発明者】

【氏名】合田 憲和

【審査官】 久島 弘太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２８７６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０２４８３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｄ ４１／０６

Ｆ１６Ｈ ５５／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１回転部と第２回転部を互いに同軸回りに回転可能に軸承し、前記第１回転部と前記第２回転部間に周方向に空間が漸減するくさび空間を形成し、このくさび空間に係合子を介挿し、この係合子を前記くさび空間が漸減する方向に付勢するバネを設けてなる一方向クラッチにおいて、前記係合子を前記くさび空間が漸増する方向に押し、この押し量が高温になるにつれて増加する温度感応部材を設けた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、
前記係合子は、前記くさび空間を転動する円筒状の円筒ころであり、前記温度感応部材は、高温時に弓状に湾曲する板状のバイメタルであり、前記円筒ころの軸方向中間を弓状に湾曲したバイメタルの長手方向の中間で押すようにした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に記載の一方向クラッチを適用した一方向クラッチ付きプーリ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンの回転動力をオルタネータに伝達する一方向クラッチおよび一方向クラッチ付きプーリ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の一方向クラッチ付きプーリ装置を交流発電器（オルタネータ）に取付けた例として、図６（特許文献１）に示すものがある。

【0003】

このものは、自動車のエンジンの回転動力を、図略のベルト、一方向クラッチ付きプーリ装置１００を介して交流発電機（オルタネータ）１１０の発電軸１１１に伝え、発電軸１１１とともに界磁巻線１１２が回転することにより、回転磁界が発生する。この回転磁界により固定子巻線１１３に交流電圧が発生し、この交流電圧は整流子１１４によって直流に整流される。この交流発電機１１０は前記界磁巻線１１２に励磁電流を流すレギュレータ１２０を有し、前記励磁電流を制御することによって固定子巻線１１３から発生する交流電圧を制御できる。

【0004】

前記発電軸１１１の回転数が上がるにつれて、頻繁に磁界が発生し、頻繁に電流が流れ、頻繁に制御する関係上、固定子巻線１１３、界磁巻線１１２、レギュレータ１２０の温度が上昇する傾向にある。前記レギュレータ１２０が制御不能になると、固定子巻線１１３、界磁巻線１１２の温度がより一層上昇し、固定子巻線１１３、界磁巻線１１２に焼付きが発生しないように交流発電機１１０を保護する観点から、固定子巻線１１３、界磁巻線１１２、レギュレータ１２０の熱を、発電軸１１１を介して一方向クラッチ１０１へ伝え、この一方向クラッチ１０１でプーリ部１０２から回転軸１０３への回転を遮断することが考えられる。

【0005】

回転を遮断する装置として、図７（特許文献２）に示すようなものがあり、このものは、高温時に温度変位部材１３０によってバネ支持体１３１を円筒ころ１３２から遠ざかる方向へ移動させ、バネ１３３で円筒ころ１３２を付勢する力を低下させ、内輪１３４に対して外輪１３５をフリー回転させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第４４４９２６３号

【特許文献2】特開２００９−２８７６７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

外輪１３５をフリー回転させると、円筒ころ１３２は自転しながら外輪１３５の回転方向と同方向へ移動し、外輪１３５と内輪１３４間に形成されたくさび空間１３６に喰い込んで内輪１３４が外輪１３５とともに回転する恐れがあった。
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、高温時に円筒ころをくさび空間に喰い込まない位置へ確実に移動させることによって、フリー回転時に回転を確実に遮断する一方向クラッチを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

請求項１に記載の発明は、第１回転部と第２回転部を互いに同軸回りに回転可能に軸承し、前記第１回転部と前記第２回転部間に周方向に空間が漸減するくさび空間を形成し、このくさび空間に係合子を介挿し、この係合子を前記くさび空間が漸減する方向に付勢するバネを設けてなる一方向クラッチにおいて、前記係合子を前記くさび空間が漸増する方向に押し、この押し量が高温になるにつれて増加する温度感応部材を設けたものである。

【0009】

この構成によれば、高温時に係合子をくさび空間に喰い込まない位置へ確実に移動させることができるので、第１回転部と第２回転部間で回転を確実に遮断できる。

【0010】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の一方向クラッチにおいて、前記係合子は、前記くさび空間を転動する円筒状の円筒ころであり、前記温度感応部材は、高温時に弓状に湾曲する板状のバイメタルであり、前記円筒ころの軸方向中間を弓状に湾曲したバイメタルの長手方向の中間で押すようにしたものである。

【0011】

この構成によれば、円筒ころの軸方向中間で円筒ころを押すため、円筒ころの傾きがなくなり、高温時に第１回転部と第２回転部間で回転を確実に遮断できる。

【0012】

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の一方向クラッチをプーリ装置に適用したものである。

【0013】

この構成によれば、高温時にプーリ装置で回転を確実に遮断できる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、高温時に係合子（円筒ころ）をくさび空間が漸増する位置へ確実に移動させることができるので、フリー回転時に回転を確実に遮断できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態における一方向クラッチ付きプーリ装置をオルタネータに適用した断面図である。

【図2】本発明の実施形態における図１の一方向クラッチ付きプーリ装置を拡大した図１の一部拡大断面図である。

【図3】本発明の実施形態における図２のＤ−Ｄ線断面図である。

【図4】本発明の実施形態における保持器を円周方向に展開した低温時の作動図である。

【図5】本発明の実施形態における保持器を円周方向に展開した高温時の作動図である。

【図6】従来の一方向クラッチ付きプーリ装置をオルタネータに適用した断面図である。

【図7】温度変位部材を適用した従来の一方向クラッチの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の一実施形態について、図１乃至図５を参酌しつつ説明する。図１は一方向クラッチ付きプーリ装置をオルタネータに適用した断面図であり、図２は図１の一方向クラッチ付きプーリ装置を拡大した図１の一部拡大断面図であり、図３は図２のＤ−Ｄ線断面図であり、図４は保持器を円周方向に展開した低温時の作動図であり、図５は保持器を円周方向に展開した高温時の作動図である。

【0017】

自動車の図略のエンジンに、図１に示すような交流発電機（オルタネータ）１０が取り付けられ、この交流発電機１０から出力された直流電流は、図略のバッテリィに貯えられるようになっている。前記交流発電機１０には、一方向クラッチ付きプーリ装置５０が取付けられ、前記エンジンの回転動力は、ベルト９０、一方向クラッチ付きプーリ装置５０を介して交流発電機１０に伝えられるようになっている。

【0018】

前記交流発電機１０は、エンジンの回転動力を利用して直流電流を発生させるものである。前記交流発電機１０は、ケーシング１１、このケーシング１１に取付けられた一対の転がり軸受１２、この一対の転がり軸受１２を介して前記ケーシング１１に回転可能に軸承された発電軸１３、この発電軸１３に取付けられた回転子１４、この回転子１４の外周側で前記ケーシング１１に取付けられた固定子１５、この固定子１５の固定子巻線１５ａからの交流電圧を整流する整流子１６、前記回転子１４の界磁巻線１４ａに励磁電流を供給できるように前記発電軸１３の一端に電気的に接触するブラシ装置１７、前記界磁巻線１４ａに供給する励磁電流を制御するレギュレータ１８とからなっている。

【0019】

前記回転子１４は、前記発電軸１３回りに円筒状に巻き付けた界磁巻線１４ａと、界磁巻線１４ａを保持する回転子鉄心１４ｂとからなっている。前記固定子は、円周方向に所定の間隔を持って配置した三相の固定子巻線１５ａと、この固定子巻線１５ａが巻き付けられた固定子鉄心１５ｂとからなっている。

【0020】

前記レギュレータ１８は、前記界磁巻線１４ａに供給する励磁電流を制御するもので、前記交流発電機１０からの出力電圧が一定となるように前記励磁電流を制御している。詳細に説明すると、前記発電軸１３の回転数が上がるにつれて前記交流発電機１０の出力電圧が上がる傾向にあり、また自動車のライト等の電気的な負荷が減ると前記交流発電機１０の出力電圧が上がる。前記励磁電流を減らすと、前記交流発電機１０の出力電圧が下がることから、前記交流発電機１０の出力電圧を検知しながら励磁電流を制御している。

【0021】

前記一方向クラッチ付きプーリ装置５０は、前記交流発電機１０の発電軸１３の一端に取付けられている。図２にも示すように、前記一方向クラッチ付きプーリ装置５０は、前記発電軸１３にネジ結合された回転軸５１、この回転軸５１の外周に配置されたコロ軸受５２と玉軸受５３、コロ軸受５２と玉軸受５３を介して前記回転軸５１に回転可能に軸承されるプーリ部５４、軸方向において前記コロ軸受５２と前記玉軸受５３間でしかも半径方向において前記回転軸５１と前記プーリ部５４間で介挿された一方向クラッチ６０とからなっている。

【0022】

前記回転軸５１の内周には、軸方向中間にネジ部５１ａが形成され、一端に六角穴５１ｂが形成されている。前記六角穴５１ｂには、前記回転軸５１を回すために六角レンチ等の図略の工具が挿入されるようになっている。前記発電軸１３の一端外周にはネジ部１３ａが形成され、このネジ部１３ａに前記回転軸５１のネジ部５１ａが螺合している。

【0023】

図３乃至図５に示すように、前記一方向クラッチ６０は、円周方向に等間隔に複数の窓６１ａを有する保持器６１と、各窓６１ａに周方向に移動可能に案内される円筒状の円筒コロ６２と、前記窓６１ａと前記円筒コロ６２間に配置され前記円筒コロ６２を周方向の一方向に付勢するコイルバネ６３と、前記円筒コロ６２を挟んで前記コイルバネ６３と反対側で前記窓６１ａと前記円筒コロ６２間に配置された温度感応部材６４とからなっている。前記プーリ部５４は、前記一方向クラッチ６０の外輪を兼ねており、前記プーリ部５４の内周には、前記円筒コロ６２が転動する外輪側軌道面５４ａが形成されている。この外輪側軌道面５４ａは、図３に示すように、断面円形に形成されている。前記回転軸５１は、前記一方向クラッチ６０の内輪を兼ねており、前記回転軸５１の外周には、前記一方向クラッチ６０に対応する軸方向位置において、前記円筒コロ６２が転動する内輪側軌道面５１ｃが形成されている。内輪側軌道面５１ｃは、断面８角形状に形成されている。前記外輪側軌道面５４ａと前記内輪側軌道面５１ｃとで周方向に半径方向の空間が漸減するくさび空間７０が形成される。

【0024】

前記保持器６１は、外周が断面円形に形成され、内周が断面８角形状に形成されている。前記保持器６１は前記回転軸５１の内輪側軌道面５１ｃに円周方向に相対移動不能に嵌合され、また前記保持器６１は前記プーリ部５４に円周方向に相対移動可能に遊嵌されている。

【0025】

前記温度感応部材６４は、板状のバイメタルである。即ち、前記温度感応部材６４は、線膨張係数の異なる２つの部材を貼り合わせたものである。図４に示すように、前記温度感応部材６４は、低温時に両端が前記円筒コロ６２に接触し、長手方向中間が前記保持器６１の窓６１ａに接触するように弓状に湾曲している。図５に示すように、前記温度感応部材６４は、高温時に両端が前記保持器６１の窓６１ａに接触し、長手方向中間が前記円筒コロ６２に接触するように弓状に湾曲している。低温から高温へ温度変化していくに従って、前記温度感応部材６４の湾曲が少なくなり、途中から前記温度感応部材６４が低温時と反対方向に湾曲する。このため、前記温度感応部材６４が前記円筒コロ６２を前記コイルバネ６３側へ押す量が減少し、途中から前記温度感応部材６４が前記円筒コロ６２を前記コイルバネ６３側へ押す量が増加し始める。

【0026】

前記高温は、前記温度感応部材６４自体が摂氏約１００度になることを想定しており、この温度になると、前記温度感応部材６４によって前記円筒コロ６２は、前記くさび空間７０へ喰い込み不能な位置まで前記コイルバネ６３側へ押されている。即ち、前記高温よりも低い温度においては、前記温度感応部材６４によって前記円筒コロ６２は前記くさび空間７０へ喰い込むことを阻害されないようになっている。

【0027】

前記くさび空間７０は、図３の円筒コロ６２の位置から前記円筒コロ６２が時計方向に移動すると、半径方向の空間が漸減する。また、前記くさび空間７０は、図３の円筒コロ６２の位置から前記円筒コロ６２が反時計方向に移動すると、半径方向の空間が増加し、途中から漸減する。図３と図４は、摂氏−３０度の低温状態の温度感応部材６４の状態図である。

【0028】

前記温度感応部材６４が高温に達していない状態で、前記プーリ部５４が、図３の時計方向に回転すると、前記円筒コロ６２は前記回転軸５１に対し時計方向、即ちくさび空間７０の半径方向の空間が漸減する方向へ移動し、前記円筒コロ６２がくさび空間７０へ喰い込んで、前記プーリ部５４の時計方向の回転が前記円筒コロ６２を介して前記回転軸５１に伝達されるようになっている。前記プーリ部５４の回転停止状態で、前記回転軸５１が図４の時計方向に回転すると、前記円筒コロ６２はコイルバネ６３に打ち勝って前記回転軸５１に対して反時計方向、即ちくさび空間７０の半径方向の空間が漸増する方向へ移動し、前記回転軸５１の回転は前記プーリ部５４に伝達されないようになっている。

【0029】

図２に示すように、前記回転軸５１と前記プーリ部５４間には、前記交流発電機１０と反対側の前側で第１のシール部７１と第２のシール部７２が設けられ、前記交流発電機１０と同側の後側で第３のシール部７３が設けられている。前記第１のシール部７１は内周側が前記回転軸５１の外周に嵌合固定され、外周側が前記プーリ部５４に摺接している。前記第２のシール部７２は外周側が前記プーリ部５４の内周に嵌合固定され、内周側が前記回転軸５１に摺接している。前記第３のシール部７３は外周側が前記プーリ部５４の内周に嵌合固定され、内周側が前記回転軸５１に摺接している。軸方向の前記第２のシール部７２と前記第３のシール部７３間で半径方向の前記プーリ部５４と前記回転軸５１間でグリースが充填されている。前記プーリ部５４の外周には断面Ｖ字形状のＶ溝５４ｂが軸方向に等間隔に多数形成され、前記Ｖ溝５４ｂにベルト９０が係合している。

【0030】

次に上述した構成に基づいて動作を説明する。
自動車のエンジンの回転動力は、図１に示すように、ベルト９０、プーリ部５４、一方向クラッチ６０、回転軸５１を介して発電軸１３に伝えられる。このとき、一方向クラッチ６０の円筒コロ６２は、くさび空間７０に喰い込んでおり、プーリ部５４とともに回転軸５１が回転する。界磁巻線１４ａにレギュレータ１８より励磁電流が供給され、この界磁巻線１４ａが回転することにより、回転磁界が発生する。この回転磁界により、固定子巻線１５ａに交流電圧が発生し、この交流電圧は整流子１６によって直流に整流され、バッテリィに電気が貯えられる。交流発電機１０の出力電圧が一定となるように、界磁巻線１４ａに供給される励磁電流を制御する。

【0031】

発電軸１３の回転数が上がるにつれて、固定子巻線１５ａ、界磁巻線１４ａ、レギュレータ１８の温度が上昇する傾向にある。前記レギュレータ１８が制御不能になると、固定子巻線１５ａ、界磁巻線１４ａの温度がより一層上昇する。固定子巻線１５ａ、界磁巻線１４ａ、レギュレータ１８の熱は、発電軸１３、回転軸５１を介して温度感応部材６４に伝えられる。温度感応部材６４が高温（この場合、摂氏１００度）になると、温度感応部材６４が図５の示す状態に湾曲し、円筒コロ６２はくさび空間７０へ喰い込み不能な位置へ温度感応部材６４によって押圧移動される。プーリ部５４の回転は、一方向クラッチ６０で遮断され、回転軸５１、発電軸１３に伝達されない。このように、温度感応部材６４によって、円筒コロを押す構造となっているので、プーリ部５４の回転により円筒コロ６２がくさび空間７０に喰い込むことが無く、プーリ部５４の回転を確実に遮断できるメリットがある。しかも、円筒コロ６２の軸方向中間で温度感応部材６４の湾曲した長手方向の中間が当接して円筒コロ６２を押すので、押す際に円筒コロ６２が傾くことが無く、プーリ部５４の回転を確実に遮断できるメリットがある。

【0032】

本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

【0033】

上述した実施形態は、温度感応部材６４として板状のバイメタルを用いた例を述べた。他の実施形態として、温度感応部材６４としてコイルバネ状の形状記憶合金を用いても良い。この場合、高温になると、形状記憶合金からなるコイルバネの自然長さが伸びて、円筒コロをくさび空間に喰い込み不能な位置へ押す。

【0034】

また上述した実施形態は、周方向に半径方向の空間が漸減するくさび空間について述べた。他の実施形態として、周方向に軸方向の空間が漸減するくさび空間にも適用できる。この場合、プーリ部と回転軸に互いに向かい合う側面を形成し、一方の側面に軸方向に接近離間するカム面を形成する。

【符号の説明】

【0035】

５０：一方向クラッチ付きプーリ装置、５１：回転軸（第１回転部）、５４：プーリ部（第２回転部）、６０：一方向クラッチ、６２：円筒コロ（係合子）、６３：コイルバネ（バネ）、６４：温度感応部材、７０：くさび空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】