JP2000055172A

JP2000055172A - 一方向クラッチ付プーリユニット

Info

Publication number: JP2000055172A
Application number: JP10219182A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Ayukawa; 一正鮎川
Original assignee: Unitta Co Ltd
Current assignee: Unitta Co Ltd
Priority date: 1998-08-03
Filing date: 1998-08-03
Publication date: 2000-02-22

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成でプーリの一方向クラッチを構成
する。【解決手段】オルタネータシャフト３０にすべり軸受
４２、４４を介してプーリ２０を取付ける。オルタネー
タシャフト３０のネジ部３６にナット４８を螺合し、プ
ーリ２０を軸方向に固定する。プーリ２０の外周壁１７
にベルト１７を巻回する。プーリ２０の内周壁２４と、
オルタネータシャフト３０の第１の円柱部３２とは巻ば
ね５０にそれぞれ嵌合する。ベルト１７の駆動によって
プーリ２０がオルタネータシャフト３０に対してＡ方向
に相対回転するときのみ、巻ばね５０によってプーリ２
０とオルタネータシャフト３０が結合され、オルタネー
タシャフト３０に回転が伝達される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用エンジン
の駆動力をベルトを介してオルタネータに伝達するベル
トシステムに用いられるプーリユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】オルタネータは、自動車用エンジンの補
機として用いられ、エンジンのクランクシャフトの回転
がベルトによって伝達されることにより駆動される。オ
ルタネータの回転軸はプーリを支持し、このプーリにベ
ルトが巻回される。これによりクランクシャフトの回転
に連動してオルタネータの回転軸が回転する。

【０００３】オルタネータのプーリと回転軸との間には
一方向クラッチが設けられ、１回転中に角速度が微小変
化するクランクシャフトの角速度増加時にはクランクシ
ャフトの回転は回転軸に伝達され、クランクシャフトの
角速度の低下時には回転軸への回転伝達は遮断される。
これにより、ベルトに対して大きな張力変化が加わるの
が防止され、ベルトの寿命低下およびスリップ等の抑制
が可能となる。即ち、クランクシャフトの角速度増加
時、一方向クラッチの係合により回転軸とプーリとが結
合し、クランクシャフトの回転は回転軸に伝達され、回
転軸の回転がプーリの回転より速くなると、一方向クラ
ッチが解除され、回転軸がプーリに対して空転する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した一方向クラッ
チ付プーリユニットにおいて、軸受を兼ね備えた構造が
知られており、これは例えばプーリの内周面と回転軸の
外周面との間に保持される複数のスプラグと、隣り合う
スプラグの間に介在する板バネとを備える。このスプラ
グはプーリが回転軸より遅く回転する場合にはプーリま
たは回転軸と摺動し、プーリが回転軸より速く回転する
場合にはプーリと回転軸とを一体的に結合させる。しか
し、このようにプーリと回転軸との間にスプラグと板バ
ネとを介在させる構成は、部品点数および加工数が多く
なり、組立に手間がかかりコストが高くなる。

【０００５】本発明は、この様な点に鑑みてなされたも
のであり、構成の簡単な、かつ安価に製作できる一方向
クラッチ付プーリユニットを提供することが目的であ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による一方向クラ
ッチ付プーリユニットは、回転軸と、回転軸に対して回
転可能に固定され、回転軸の軸受部とベルトが巻回され
る環状外周壁とを有するプーリと、プーリが回転軸に対
してベルトの進行方向に沿った方向に相対回転する場合
にのみ、回転軸とプーリの軸受部とを一体的に連結固定
させてベルトの駆動力を回転軸に伝達する巻ばねクラッ
チとを備えることを特徴としている。

【０００７】一方向クラッチ付プーリユニットにおい
て、回転軸が第１の円柱部と、第１の円柱部から先端に
延び第１の円柱部の半径より小さい半径を有する第２の
円柱部とを備え、軸受部が第２の円柱部の外周に設けら
れる環状部材であることが好ましい。

【０００８】一方向クラッチ付プーリユニットにおい
て、巻ばねクラッチが金属線を一定の曲率で巻回するこ
とにより得られることが好ましい。また軸受部と第２の
円柱部との間にすべり軸受を備えることが好ましい。

【０００９】一方向クラッチ付プーリユニットにおい
て、軸受部の外周面の半径と、第１の円柱部の半径と
が、巻ばねクラッチの内周側の半径と実質的に同じであ
ってもよく、また第１の円柱部と巻ばねクラッチとの間
に略環状の摺動部材を備え、軸受部の外周面の半径と、
摺動部材の外周面の半径とが、巻ばねクラッチの内周側
の半径と実質的に同じであってもよい。

【００１０】一方向クラッチ付プーリユニットにおい
て、摺動部材は、ポリエーテルサルフォンを主成分とす
る樹脂や、少なくともナイロンを含むプラスチック材
料、または含油軸受に用いられる合金材料により成型さ
れることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明による一方向クラッ
チ付プーリユニットの実施形態について添付図面を参照
して説明する。

【００１２】図１は第１実施形態である一方向クラッチ
付プーリユニットを利用した自動車用エンジンのベルト
システムを示す図である。駆動プーリ１１はエンジンの
クランクシャフトに取り付けられ、エンジンによって回
転駆動される。このベルトシステムは、駆動プーリ１１
の他に、エアコンディショナ、パワーステアリング装置
用の各従動プーリ１２、１３と、アイドラプーリ１５、
１６と、テンショナ１８およびオルタネータ用プーリ２
０とを備える。各プーリには無端のベルト１７が巻回さ
れる。

【００１３】ベルト１７は駆動プーリ１１によって時計
周り（矢印Ｃ方向）に駆動され、これにより他のプーリ
１２、１３、１５、１６、２０およびテンショナ１８の
プーリ１８ａが回転させられる。

【００１４】図２には実施形態である一方向クラッチ付
プーリユニットが示される。一方向クラッチ付プーリユ
ニットは、ベルト１７に係合するプーリ２０と、回転軸
であるオルタネータシャフト３０と、プーリ２０とオル
タネータシャフト３０とを連結する一方向巻ばねクラッ
チである巻ばね５０とを備える。

【００１５】プーリ２０は一点鎖線Ｌを軸心とする環状
の外周壁２２と、一端で外周壁２２と連結され、一点鎖
線Ｌを軸心とする環状の軸受部である内周壁２４とを備
える。外周壁２２の外周面２２ａにベルト１７が係合
し、ベルト１７の駆動によりプーリ２０はＡ方向に回転
駆動される。

【００１６】オルタネータシャフト３０は、一点鎖線Ｌ
を軸心とする第１の円柱部３２と、第１の円柱部３２か
ら先端に延び、第１の円柱部３２より小さい半径を有す
る第２の円柱部３４とを有する。プーリ２０の内周壁２
４の外周面２４ａの半径は第１の円柱部３２の外周面３
２ａの半径とほぼ同じである。内周壁２４は一点鎖線Ｌ
方向において第２の円柱部３４の外側に設けられる。オ
ルタネータシャフト３０の先端にはネジ部３６が設けら
れ、ネジ部３６にはワッシャ４６を介してナット４８が
螺合している。これにより、プーリ２０は軸心、即ち一
点鎖線Ｌの方向において固定され、かつ軸心周りに回転
自在である。

【００１７】第２の円柱部３４と内周壁２４との間には
２つの略環状のすべり軸受４２、４４が設けられる。す
べり軸受４２、４４はそれぞれ一端にフランジ４３、４
５が形成され、図２のように取付けられた状態におい
て、各フランジ４３、４５は第１の円柱部３２と内周壁
２４との間、および内周壁２４とワッシャ４６との間に
それぞれ介在させられる。すべり軸受４２、４４の内径
は第２の円柱部３４の外径と略等しく、すべり軸受４
２、４４の外径は内周壁２４の内径に略等しい。

【００１８】巻ばね５０は一定の径の金属線を螺旋状に
巻回して形成される。巻ばね５０は、螺旋軸を上下方向
に定めたときに金属線の傾きが左上がりである左巻きば
ねである。巻ばね５０は一定の曲率で巻回され、巻ばね
５０の両端は巻ばね５０の曲率と同じ曲率を有する円弧
状を呈している。

【００１９】巻ばね５０の一端側は少なくとも１巻分が
プーリ２０の内周壁２４に嵌合し、他端側は少なくとも
１巻分が第１の円柱部３２に嵌合する。即ち、プーリ２
０とオルタネータシャフト３０とは巻ばね５０によって
連結される。巻ばね５０の両端面は、プーリ２０および
オルタネータシャフト３０への密着性を向上させるため
に、軸に垂直な平面に研削されてもよい。巻ばね８０
は、次に述べるように「巻ばねクラッチ」として作動す
る。

【００２０】図３を参照して、「巻ばねクラッチ」の原
理および作用について説明する。図３は２本の軸Ｆ、Ｇ
を左巻ばねＨで連結した構成を示す図であり、一部が破
断して示される。固定軸Ｆは軸心Ｌ方向及び周方向に関
して固定される。駆動軸Ｇは固定軸Ｆに対して軸心Ｌ方
向に関して所定距離だけ離れた位置に配設され、軸心Ｌ
回りに回転自在である。

【００２１】左巻ばねＨは、予圧が与えられて固定軸Ｆ
および駆動軸Ｇにそれぞれ嵌合固定される。即ち、左巻
ばねＨは、上端内周面Ｈ１において駆動軸Ｇの外周面Ｇ
１に、下端内周面Ｈ２において固定軸Ｆの外周面Ｆ２
に、それぞれ所定の押圧力で密着しており、固定軸Ｆと
駆動軸Ｇとは左巻ばねＨによってのみ連結される。

【００２２】駆動軸Ｇが矢印Ａ方向に回転駆動される
と、左巻ばねＨはその径が小さくなる方向にわずかに変
形し、この変形量分だけ駆動軸Ｇは矢印Ａ方向へ回転す
る。しかし、駆動軸Ｇがさらに回転駆動されると、外周
面Ｇ１および外周面Ｆ２への左巻ばねＨの押圧力が増大
する。従って左巻ばねＨは、上端内周面Ｈ１において駆
動軸Ｇの外周面Ｇ１に強固に密着固定され、また下端内
周面Ｈ２において固定軸Ｆの外周面Ｆ２に強固に密着固
定される。即ち、固定軸Ｆと駆動軸Ｇとが左巻ばねＨに
よって一体的に連結され、駆動軸Ｇは左巻ばねＨの変形
量分だけしか相対回転できない。

【００２３】これに対し、駆動軸Ｇが矢印Ｂ方向に回転
駆動されると、左巻ばねＨはその径が大きくなる方向に
わずかに変形する。これにより、外周面Ｆ２への左巻ば
ねＨの押圧力が減少し、左巻ばねＨは固定軸Ｆに対して
摺動する。即ち固定軸Ｆに対して、駆動軸Ｇと左巻ばね
Ｈとが一体的に矢印Ｂ方向に相対回転する。

【００２４】このように左巻ばねＨは矢印Ｂ方向にのみ
駆動軸Ｇの相対回転を許容し、駆動軸Ｇは矢印Ａ方向へ
は実質的に相対回転できない。巻ばねの巻方向が逆、即
ち右巻きばねの場合、作用する方向は反対になるが同様
の作用が生じる。即ち左巻ばねＨを右巻きばねに代える
と、駆動軸Ｇは矢印Ａ方向には相対回転するが、矢印Ｂ
方向にはほとんど回転できない。本実施形態の一方向ク
ラッチ機構は、このような「巻ばねクラッチ」の原理を
用いて構成される。

【００２５】図３に示される固定軸Ｆ、駆動軸Ｇ、およ
び左巻ばねＨは、図２に示されるオルタネータシャフト
３０、プーリ２０の内周壁２４、および巻ばね５０にそ
れぞれ相当する。

【００２６】ベルト１７の駆動によってプーリ２０がＡ
方向に回転しているときに、クランクシャフトの角速度
が増加し、プーリ２０がオルタネータシャフト３０より
速く回転する、即ちプーリ２０がオルタネータシャフト
３０に対して矢印Ａ方向に相対回転する場合には、巻ば
ね５０はその径が小さくなる方向にわずかに変形し、巻
ばねクラッチが作用した状態となり、プーリ２０の内周
壁２４とオルタネータシャフト３０の第１の円柱部３２
とが一体的に連結される。従ってクランクシャフトの回
転がオルタネータシャフト３０に伝達される。

【００２７】一方、クランクシャフトの角速度が低下
し、プーリ２０がオルタネータシャフト３０より遅く回
転する、即ちプーリ２０がオルタネータシャフト３０に
対して矢印Ｂ方向に相対回転する場合には、巻ばね５０
はその径が大きくなる方向にわずかに変形し、巻ばね５
０と内周壁２４または第１の円柱部３２とが摺動する。
即ち、巻ばねクラッチが解除された状態となり、オルタ
ネータシャフト３０はプーリ２０に対して空転し、クラ
ンクシャフトのオルタネータシャフト３０への回転伝達
は遮断される。

【００２８】以上のように、第１実施形態の一方向クラ
ッチ付プーリユニットでは、巻ばねクラッチの原理を用
いて、一方向クラッチを構成しているので、巻ばねとい
う簡単な構成で、ベルトに対して大きな張力変化が加わ
るのが防止され、ベルトの寿命低下およびスリップ等の
抑制が可能となる。複雑かつ多数の構成部品を必要とし
た従来の一方向クラッチ付プーリユニットに比べ、製作
コストが安価に抑えられ、製作時間の短縮も図られる。

【００２９】図４および図５を参照して、本発明の第２
実施形態について説明する。第２実施形態の一方向クラ
ッチ付プーリユニットは、巻ばね５０と第１の円柱部３
２との間に摺動部材であるスリーブ４０を設けること以
外は第１実施形態と同様の構成を有しており、第１実施
形態と同じ構成については同符号を付し、説明を省略す
る。

【００３０】スリーブ４０は、熱変形が少なく耐摩耗性
の優れた材料、例えばポリエーテルサルフォンを主成分
とする樹脂や、ナイロン等のプラスチック材料、あるい
は含油軸受に代表される合金材料等により成型される。

【００３１】図５にスリーブ４０の平面図を示す。スリ
ーブ４０の側面にはスリット４０ａが形成され、これに
よりスリーブ４０は軸方向から見てＣ字状を呈してい
る。スリット４０ａにより、熱変形時、組立時、あるい
は巻ばね５０による締付け時等におけるスリーブ４０の
変形、撓み等が吸収される。スリーブ４０の外径は巻ば
ね５０の内径と略等しいが、スリット４０ａにより周方
向における微小変形が可能である。

【００３２】第２実施形態は、第１実施形態の構成にス
リーブ４０を新たに設けた構成と同じ構成を備えてい
る。これにより、第１実施形態の構成では対応できない
要求、例えば逆回転時の摺動抵抗を小さくする等の要求
に対応することができる。さらにスリーブ４０の材質を
変更することにより摩擦係数および強度を変化させ、多
様な設計の要求に応じることができる。

【００３３】第２実施形態においても、第１実施形態と
同様、巻ばねという簡単な構成要素で一方向クラッチが
構成でき、ベルトに対して大きな張力変化が加わるのが
防止され、ベルトの寿命低下およびスリップ等の抑制が
可能となる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によると、構成の簡単な、かつ安
価に製作できる一方向クラッチ付プーリユニットが得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一方向クラッチ付プーリユニット
の第１実施形態を示す図であり、一方向クラッチ付プー
リユニットを備えた自動車用エンジンのベルトシステム
を示す図である。

【図２】図１に示す一方向クラッチ付プーリユニットの
縦断面図である。

【図３】巻ばねの原理を示す図である。

【図４】本発明による一方向クラッチ付プーリユニット
の第２実施形態を示す図であり、一方向クラッチ付プー
リユニットの縦断面図である。

【図５】図４に示すスリーブの平面図である。

【符号の説明】

１７ベルト２０プーリ２４内周壁（軸受部）３０オルタネータシャフト（回転軸）３２第１の円柱部３４第２の円柱部４０スリーブ（摺動部材）４２、４４すべり軸受５０巻ばね

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸と、前記回転軸に対して回転可能
に固定され前記回転軸の軸受部とベルトが巻回される環
状外周壁とを有するプーリと、前記プーリが前記回転軸
に対してベルトの進行方向に沿った方向に相対回転する
場合にのみ、前記回転軸と前記プーリの前記軸受部とを
一体的に連結固定させて前記ベルトの駆動力を前記回転
軸に伝達する巻ばねクラッチとを備えることを特徴とす
る一方向クラッチ付プーリユニット。
【請求項２】前記回転軸が第１の円柱部と、第１の円
柱部から先端に延び第１の円柱部の半径より小さい半径
を有する第２の円柱部とを備え、前記軸受部が前記第２
の円柱部の外周に設けられる環状部材であることを特徴
とする請求項１に記載の一方向クラッチ付プーリユニッ
ト。
【請求項３】前記軸受部と前記第２の円柱部との間に
すべり軸受を備えることを特徴とする請求項２に記載の
一方向クラッチ付プーリユニット。
【請求項４】前記巻ばねクラッチが金属線を一定の曲
率で巻回することにより得られることを特徴とする請求
項２に記載の一方向クラッチ付プーリユニット。
【請求項５】前記軸受部の外周面の半径と、前記第１
の円柱部の半径とが、前記巻ばねクラッチの内周側の半
径と実質的に同じであることを特徴とする請求項４に記
載の一方向クラッチ付プーリユニット。
【請求項６】前記第１の円柱部と前記巻ばねクラッチ
との間に略環状の摺動部材を備えることを特徴とする請
求項４に記載の一方向クラッチ付プーリユニット。
【請求項７】前記軸受部の外周面の半径と、前記摺動
部材の外周面の半径とが、前記巻ばねクラッチの内周側
の半径と実質的に同じであることを特徴とする請求項６
に記載の一方向クラッチ付プーリユニット。
【請求項８】前記摺動部材がポリエーテルサルフォン
を主成分とする樹脂や、少なくともナイロンを含むプラ
スチック材料、または含油軸受に用いられる合金材料に
より成型されることを特徴とする請求項６に記載の一方
向クラッチ付プーリユニット。