JP2000297860A - オルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置 - Google Patents

オルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置

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JP2000297860A
JP2000297860A JP11139886A JP13988699A JP2000297860A JP 2000297860 A JP2000297860 A JP 2000297860A JP 11139886 A JP11139886 A JP 11139886A JP 13988699 A JP13988699 A JP 13988699A JP 2000297860 A JP2000297860 A JP 2000297860A
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pulley
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sleeve
alternator
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Hideo Ouchi
英男 大内
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/06—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
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    • F16D41/066—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls all members having the same size and only one of the two surfaces being cylindrical
    • F16D41/067—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls all members having the same size and only one of the two surfaces being cylindrical and the members being distributed by a separate cage encircling the axis of rotation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無端ベルトとしてポリＶベルトを使用し、小
型・軽量化を図る構造で、ローラクラッチ１０ａの負荷
容量を十分にして、十分な耐久性を有するオルタネータ
用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置を実現する。 【解決手段】 外周面に複数の凹溝２９、２９を形成し
たプーリ７ａの内周面とスリーブ８の外周面との間に、
ローラクラッチ１０ａと１対のサポート軸受９ａ、９ａ
とを設ける。このうちのローラクラッチ１０ａを構成す
る複数個のローラ１１ａの直径をＤa とし、ローラック
ラッチ用外輪２２の内周面の直径をＤo とした場合に、
Ｄa ／Ｄo ＞０．０７０とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明の対象となるオルタネ
ータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置は、自動車用の
発電機であるオルタネータの回転軸の端部に固定し、エ
ンジンのクランクシャフトの端部に固定した駆動プーリ
との間に無端ベルトを掛け渡す事により、上記オルタネ
ータを駆動する為に利用する。特に、本発明は、上記無
端ベルトとして、内周面にそれぞれが断面Ｖ字形である
複数本の突条を、それぞれ全周に亙り連続させた、所謂
ポリＶベルトと呼ばれるものを使用する場合に有用な構
造を実現するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車の駆動用エンジンを駆動源とし
て、自動車に必要な発電を行なうオルタネータの構造
が、例えば特開平７−１３９５５０号公報に記載されて
いる。図５は、この公報に記載されたオルタネータ１を
示している。ハウジング２の内側に回転軸３を、１対の
転がり軸受４、４により、回転自在に支持している。こ
の回転軸３の中間部には、ロータ５と整流子６とを設け
ている。又、この回転軸３の一端部（図５の右端部）で
上記ハウジング２外に突出した部分には、プーリ７を固
定している。エンジンへの組み付け状態では、このプー
リ７に無端ベルトを掛け渡し、エンジンのクランクシャ
フトにより、上記回転軸３を回転駆動自在とする。
【０００３】上記プーリ７として従来一般的には、単に
上記回転軸３に固定しただけのものを使用していた。こ
れに対して近年、無端ベルトの走行速度が一定若しくは
上昇傾向にある場合には、無端ベルトから回転軸への動
力の伝達を自在とし、無端ベルトの走行速度が低下傾向
にある場合には、プーリと回転軸との相対回転を自在と
する、オルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置
が各種提案され、一部で使用されている。例えば、特開
昭５６−１０１３５３号公報、特開平７−３１７８０７
号公報、同８−６１４４３号公報、同８−２２６４６２
号公報、特公平７−７２５８５号公報、フランス特許公
報ＦＲ２７２６０５９Ａ１等に、上述の様な機能を有す
るオルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置が記
載されている。又、一部ではこの様なオルタネータ用ロ
ーラクラッチ内蔵型プーリ装置が、実際に使用されてい
る。
【０００４】図６は、このうち特開平８−２２６４６２
号公報に記載されているオルタネータ用ローラクラッチ
内蔵型プーリ装置を示している。このオルタネータ用ロ
ーラクラッチ内蔵型プーリ装置は、オルタネータ１（図
５）の回転軸３に外嵌固定自在なスリーブ８を有する。
そして、このスリーブ８の周囲にプーリ７ａを、このス
リーブ８と同心に配置している。このプーリ７ａの外周
面には、それぞれが全周に亙り連続する複数の断面Ｖ字
形の凹溝２９、２９を、軸方向（図６の左右方向）に亙
り互いに並列に形成している。この様なプーリ７ａに
は、内周面にそれぞれが断面Ｖ字形である複数本の突条
を、それぞれ全周に亙り連続させた、所謂ポリＶベルト
と呼ばれる無端ベルトを掛け渡す。
【０００５】そして、上記スリーブ８の外周面とプーリ
７ａの内周面との間に、１対のサポート軸受９、９とロ
ーラクラッチ１０とを設けている。このうちのサポート
軸受９、９は、上記プーリ７ａに加わるラジアル荷重を
支承しつつ、上記スリーブ８とプーリ７ａとの相対回転
を自在とする。又、上記ローラクラッチ１０は、上記プ
ーリ７ａが上記スリーブ８に対して所定方向に相対回転
する傾向となる場合にのみ、このプーリ７ａからスリー
ブ８への回転力の伝達を自在とする。図６に示した構造
の場合、上記各サポート軸受９、９は円筒ころ軸受であ
るが、アンギュラ型、深溝型等の玉軸受をサポート軸受
として使用する構造も、例えば前記特開平７−３１７８
０７号公報に記載されている様に、従来から知られてい
る。
【０００６】上記ローラクラッチ１０を構成し、上記ス
リーブ８に外嵌固定した内輪２４の中間部外周面には、
ランプ部と呼ばれる複数の凹部２５を、円周方向に亙っ
て等間隔に形成し、上記中間部外周面にカム面２６を形
成している。又、上記内輪２４の両端部外周面は、上記
各サポート軸受９、９の為の内輪軌道２７、２７として
いる。これに対して、上記ローラクラッチ１０を構成
し、上記プーリ７ａに外嵌固定した外輪１２の内周面
は、ほぼ全長に亙り単なる円筒面としている。又、これ
ら内輪２４及び外輪１２と共に上記ローラクラッチ１０
を構成する複数個のローラ１１、１１は、保持器２８
に、転動及び円周方向に亙る若干の変位自在に支持して
いる。そして、この保持器２８に設けた柱部と上記各ロ
ーラ１１との間にばねを設けて、これら各ローラ１１
を、円周方向に関して同方向に弾性的に押圧している。
【０００７】上述の様なオルネータ用ローラクラッチ内
蔵型プーリ装置を使用する理由は、次の通りである。例
えば、前記駆動用エンジンがディーゼルエンジンであっ
た場合、アイドリング時等、低回転時にはクランクシャ
フトの回転角速度の変動が大きくなる。この結果、上記
クランクシャフトの端部に固定した駆動プーリに掛け渡
した図示しない無端ベルトの走行速度も細かく変動する
事になる。一方、この無端ベルトによりプーリ７ａを介
して回転駆動されるオルタネータ１の回転軸３は、この
回転軸３並びにこの回転軸３に固定したロータ５及び整
流子６（図５）等の慣性質量に基づき、それ程急激には
変動しない。従って、上記プーリ７ａを回転軸３に対し
単に固定した場合には、クランクシャフトの回転角速度
の変動に伴い、上記無端ベルトとプーリ７ａとが両方向
に擦れ合う傾向となる。この結果、このプーリ７ａと擦
れ合う無端ベルトに、繰り返し異なる方向の応力が作用
して、この無端ベルトとプーリ７ａとの間に滑りが発生
し易くなったり、或はこの無端ベルトの寿命が短くなっ
たりする原因となる。
【０００８】又、上述の様なプーリ７ａの外周面と無端
ベルトの内周面との摩擦に基づく無端ベルトの寿命低下
は、走行時に加減速を繰り返す事によっても生じる。即
ち、加速時には無端ベルト側からプーリ７ａ側に駆動力
が伝達されるのに対し、減速時には上述の様に慣性に基
づいて回転し続けようとするプーリ７ａに、上記無端ベ
ルトから制動力が作用する。この制動力と上記駆動力と
は、上記無端ベルトの内周面に対して逆方向の摩擦力と
して作用するので、やはり上記無端ベルトの寿命低下の
原因となる。特に、トラックの様に排気ブレーキを備え
た車両の場合には、アクセルオフ時に於けるクランクシ
ャフトの回転低下の減速度が著しく、上記制動力に基づ
いて上記無端ベルトの内周面に加わる摩擦力が大きくな
る結果、上記寿命低下が著しい。
【０００９】そこで、上述の様なプーリ７ａとして、上
記オルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置を使
用する事により、上記無端ベルトの走行速度が一定若し
くは上昇傾向にある場合には、上記プーリ７ａから回転
軸３への回転力の伝達を自在とし、反対に上記無端ベル
トの走行速度が低下傾向にある場合には、これらプーリ
７ａと回転軸３との相対回転を自在とする。即ち、上記
無端ベルトの走行速度が低下傾向にある場合には、上記
プーリ７ａの回転角速度を上記回転軸３の回転角速度よ
りも遅くして、上記無端ベルトとプーリ７ａとの当接部
が強く擦れ合う事を防止する。この様にして、プーリ７
ａと無端ベルトとの擦れ合い部に作用する応力の方向を
一定にし、この無端ベルトとプーリ７ａとの間に滑りが
発生したり、或はこの無端ベルトの寿命が低下する事を
防止する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】オルタネータ１を回転
駆動する為のプーリを設計する場合に従来は、ロータ５
の回転速度を速くして発電効率を高める事を主眼にして
いた為、ローラクラッチ１０の設置スペースを小さく
し、このローラクラッチ１０を構成する各ローラ１１の
外径Ｄa も小さくしていた。この為、従来から知られて
いるオルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置の
場合、上記ローラックラッチ１０を構成し、上記各ロー
ラ１１の転動面（外周面）が当接する、外輪１２の内周
面の内径Ｄoに対する、上記各ローラ１１の外径Ｄa の
比Ｄa ／Ｄo は、０．０５〜０．０７程度であった。
【００１１】この様に、外輪１２の内周面の内径Ｄo に
対する、上記各ローラ１１の外径Ｄ a の比Ｄa ／Ｄo の
値が小さいと、上記ローラクラッチ１０の負荷容量が不
十分となり、必ずしも十分な耐久性を有するオルタネー
タ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置を実現できない。
特に、本発明の対象となる様な、ポリＶベルトを掛け渡
すべく、外周面にそれぞれが全周に亙り連続する複数の
断面Ｖ字形の凹溝２９、２９を、軸方向に亙り互いに並
列に形成したプーリ７ａを使用する構造では、上述の様
な問題が顕著になる。即ち、無端ベルトとしてポリＶベ
ルトを使用する構造の場合には、円周方向に亙る単位長
さ当りのこの無端ベルトの内周面と上記プーリ７ａの外
周面との摩擦面積を大きくする代わりにこのプーリ７ａ
の外径を小さくして、プーリ装置の小型・軽量化を図る
場合が多い。この様な構造の場合には、上記外輪１２の
内周面の内径Ｄo が小さくなるので、必要なトルク容量
を確保する為には、特別な配慮が必要になる。本発明の
オルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置は、こ
の様な事情に鑑みて発明したものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明のオルタネータ用
ローラクラッチ内蔵型プーリ装置は、従来から知られて
いるオルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置と
同様に、オルタネータの回転軸に外嵌固定自在なスリー
ブと、このスリーブの周囲にこのスリーブと同心に配置
し、その外周面にそれぞれが全周に亙り連続する複数の
断面Ｖ字形の凹溝を、軸方向に亙り互いに並列に形成し
たプーリと、これらスリーブの外周面の軸方向中間部と
プーリの内周面の軸方向中間部との間に設け、このプー
リが上記スリーブに対し所定方向に相対回転する傾向と
なる場合にのみプーリとスリーブとの間での回転力の伝
達を自在とするローラクラッチと、このローラクラッチ
を軸方向両側から挟む位置で上記スリーブの外周面とプ
ーリの内周面との間に設け、このプーリに加わるラジア
ル荷重を支承しつつこれらスリーブとプーリとの相対回
転を自在とする１対のサポート軸受とを備える。
【００１３】特に、本発明のオルタネータ用ローラクラ
ッチ内蔵型プーリ装置に於いては、上記ローラクラッチ
を構成する複数個のローラの直径をＤa とし、このロー
ラクラッチを構成しこれら各ローラの転動面が当接する
外輪の内周面の直径をＤo とした場合に、Ｄa ／Ｄo ＞
０．０７０である。更に好ましくは、これら両直径の比
Ｄa ／Ｄo ＞０．０８５にする。又、上記両直径の比Ｄ
a ／Ｄo の最大値は、ポリＶベルト用である、上記プー
リの最大径の面から規制を受け、０．１７程度（Ｄa ／
Ｄo ≦０．１７）である。
【００１４】
【作用】上述の様に構成する本発明のオルタネータ用ロ
ーラクラッチ内蔵型プーリ装置の場合には、無端ベルト
としてポリＶベルトを使用し、プーリの外径を小さくす
る構造であるにも拘らず、ローラクラッチのトルク容量
を十分に大きく出来る。即ち、このローラクラッチを構
成する複数のローラの径を、このローラクラッチを構成
する外輪の内径との関係で十分に大きくしているので、
限られら設置空間の中で、上記ローラクラッチのトルク
容量を十分に大きくできる。この為、プーリに掛け渡し
ているベルトの張力を大きくし、上記ローラクラッチが
伝達するトルクが大きくなる使用状態でも、十分な耐久
性を確保できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態の第
１例を示している。スリーブ８は、全体を円筒状に形成
しており、オルタネータの回転軸３（図５〜６参照）の
端部に外嵌固定して、この回転軸３と共に回転自在であ
る。この為に図示の例では、上記スリーブ８の中間部内
周面に雌スプライン部１３を形成し、この雌スプライン
部１３と上記回転軸３の端部外周面に形成した雄スプラ
イン部（図示省略）とを係合自在としている。尚、上記
回転軸３とスリーブ８との相対回転を防止する為の構造
は、スプラインに代えて、前述の図６に示した様なね
じ、或は非円筒面同士の嵌合、キー係合等としても良
い。
【００１６】上述の様なスリーブ８の周囲にはプーリ７
ａを、このスリーブ８と同心に配置している。このプー
リ７ａは、その内側に次述するサポート軸受９ａ、９ａ
とローラクラッチ１０ａとを装着する。又、上記プーリ
７ａの外周面には、それぞれが断面Ｖ字形である複数の
凹溝２９、２９を、それぞれ全周に亙り形成し、幅方向
に亙る断面形状を波形として、ポリＶベルトと呼ばれる
無端ベルトの一部を掛け渡し自在としている。
【００１７】上述の様に構成するスリーブ８の外周面と
プーリ７ａの内周面との間には、１対のサポート軸受９
ａ、９ａと、１個のローラクラッチ１０ａとを設けてい
る。このうちのサポート軸受９ａ、９ａは、上記プーリ
７ａに加わるラジアル荷重を支承しつつ上記スリーブ８
とプーリ７ａとの相対回転を自在とする。図示の例で
は、上記各サポート軸受９ａ、９ａとして、深溝型の玉
軸受を使用している。即ち、これら各サポート軸受９
ａ、９ａは、それぞれ内周面に深溝型の外輪軌道１４、
１４を有する外輪１５、１５と、それぞれの外周面に深
溝型の内輪軌道１６、１６を有する内輪１７、１７と、
上記外輪軌道１４、１４と内輪軌道１６、１６との間に
それぞれ複数個ずつ転動自在に設けた転動体（玉）１
８、１８とから成る。この様な各サポート軸受９ａ、９
ａは、それぞれの外輪１５、１５を上記プーリ７ａの内
周面両端部に締り嵌めにより内嵌固定し、それぞれの内
輪１７、１７を上記スリーブ８の外周面両端部に締り嵌
めにより外嵌固定する事により、上記スリーブ８の外周
面両端部とプーリ７ａの内周面両端部との間に設けてい
る。
【００１８】又、上記ローラクラッチ１０ａは、上記プ
ーリ７ａがスリーブ８に対して所定方向に回転する傾向
となる場合にのみ、プーリ７ａとスリーブ８との間での
回転力の伝達を自在とする。この様なローラクラッチ１
０ａを構成する為、上記スリーブ８の中間部外周面にロ
ーラクラッチ用内輪１９を、締まり嵌めにより外嵌固定
している。このローラクラッチ用内輪１９は、軸受鋼等
の硬質金属により全体を円筒状に形成しており、外周面
にはカム面２０を形成している。即ち、上記ローラクラ
ッチ用内輪１９の外周面に、ランプ部と呼ばれる複数の
凹部２１を、円周方向に亙って等間隔に形成し、この外
周面に上記カム面２０を形成している。これに対して、
ローラクラッチ用外輪２２の内周面は、単なる円筒面と
している。又、これらローラクラッチ用内輪１９及びロ
ーラクラッチ用外輪２２と共に上記ローラクラッチ１０
ａを構成する複数個のローラ１１ａは、上記ローラクラ
ッチ用内輪１９に、このローラクラッチ用内輪１９に対
する回転を不能として外嵌した合成樹脂製の保持器２３
に、転動及び円周方向に亙る若干の変位自在に支持して
いる。そして、この保持器２３に設けた柱部と上記各ロ
ーラ１１ａとの間に、ばね等の弾性材を設けて、これら
各ローラ１１ａを、円周方向に関して同方向に弾性的に
押圧している。尚、ローラクラッチの構造及び作用は、
従来から周知であるから、詳しい図示並びに説明は省略
する。
【００１９】特に、本発明のオルタネータ用ローラクラ
ッチ内蔵型プーリ装置の場合には、上記ローラクラッチ
１０ａを構成する複数個のローラ１１ａの直径Ｄa を、
従来構造の場合に比べて大きくしている。即ち、これら
各ローラ１１ａの直径Ｄa と、上記ローラクラッチ用外
輪２２の内周面の直径Ｄo との比Ｄa ／Ｄo を、０．０
７０を越える値（Ｄa ／Ｄo ＞０．０７０）としてい
る。例えば、図示の例では、上記比Ｄa ／Ｄo を、０．
１４としている。
【００２０】上述の様に構成する本例のオルタネータ用
ローラクラッチ内蔵型プーリ装置の場合には、上記ロー
ラクラッチ１０ａの働きにより、無端ベルトを掛け渡し
た前記プーリ７ａの回転速度が、オルタネータの回転軸
３に固定したスリーブ８の回転速度以上の場合にのみ、
上記プーリ７ａからこの回転軸３にトルクを伝達する。
逆に言えば、上記プーリ７ａの回転速度が上記スリーブ
８の回転速度未満の場合には、これらプーリ７ａとスリ
ーブ８との接続を断ち、上記無端ベルトに無理な力が加
わる事を防止する。
【００２１】特に、本発明のオルタネータ用ローラクラ
ッチ内蔵型プーリ装置の場合には、上記ローラクラッチ
１０ａを構成する上記複数個のローラ１１ａの直径Ｄa
を、このローラクラッチ１０ａを構成するローラクラッ
チ用外輪２２の内周面の直径Ｄo との関係で十分に大き
くしているので、このローラクラッチ１０ａのトルク容
量を十分に大きくできる。この為、上記プーリ７ａに掛
け渡している無端ベルトの張力を大きくし、上記ローラ
クラッチ１０ａが伝達するトルクが大きくなる使用状態
でも、十分な耐久性を確保できる。
【００２２】本発明のオルタネータ用ローラクラッチ内
蔵型プーリ装置が、各ローラ１１ａの直径Ｄa と上記ロ
ーラクラッチ用外輪２２の内周面の直径Ｄo との比Ｄa
／Ｄ o を、０．０７０を越える値にしている理由は、次
の通りである。上記無端ベルトが減速状態から増速状態
に移る際に、上記ローラクラッチ１０ａを構成する上記
各ローラ１１ａは、保持器２３の柱部との間に設けたば
ねに押されて、前記ローラクラッチ用内輪１９の外周面
とローラクラッチ用外輪２２の内周面との間の隙間のう
ちで、直径方向に亙る幅が狭くなった部分に、くさび状
に食い込む。上記ばねが上記各ローラ１１ａを押圧する
力は、例えば１kgf 以下の小さなものであり、回転軸３
（図５〜６）の外径が１５〜２０mm程度である、自動車
用として一般的なオルタネータ用ローラクラッチ内蔵型
プーリ装置の場合には、上記ローラクラッチ１０ａをロ
ック状態とオーバラン状態とに切り換えるべく、上記各
ローラ１１ａを円周方向に亙り変位可能に保持する為に
要する空間長さ（ローラ１１ａが円周方向に変位可能な
長さ）と、上記柱部及びばねを設ける為に要する空間長
さとの合計である円周方向長さＷは、上記各ローラ１１
ａの直径に拘らず、次の（１）式で表される、ほぼ一定
の値（Ｗ）が必要になる。尚、この（１）式中、Ｄi は
上記ローラクラッチ用内輪１９の外周面のうち、上記各
ローラ１１ａの転動面と当接する部分の直径で、Ｄi ≒
Ｄo −２Ｄa である。又、Ｚは、上記各ローラ１１ａの
数である。
【００２３】 π・（Ｄi ＋Ｄa ）／Ｚ＝Ｄa ＋Ｗ −−− （１） 又、上記各ローラ１１ａの転動面と上記ローラクラッチ
用内輪１９の外周面及びローラクラッチ用外輪２２の内
周面との接触面圧の最大値Ｐmax は、次の（２）式の様
になる。尚、この（２）式中、Ｅは縦弾性係数（kgf/mm
2 ）、ｍはポアソン数、Σρは互いに当接する１対の円
筒面の曲率の和（mm-1）、Ｑmax はこれら両円筒面に加
わる法線方向の荷重の最大値（kgf ）、Ｌa はこれら両
円筒面同士の接触長さである。 Ｐmax ＝［｛Ｅ／π／（１−１／ｍ2 ）｝・（Σρ／２）・Ｑmax ／Ｌa ］1/2 −−− （２）
【００２４】上記ローラクラッチ１０ａの耐久性を確保
すべく、このローラクラッチ１０ａのロック時に、上記
ローラクラッチ用外輪２２の内周面に比べて大きな面圧
が加わる上記ローラクラッチ用内輪１９の外周面に亀裂
（クラック）等の損傷が発生するのを防止する為には、
このローラクラッチ用内輪１９と上記各ローラ１１ａの
外周面とに、法線方向に加わる荷重の最大値Ｐmax を、
２５０〜３２０kgf/mm 2 の範囲内で定める、一定の値以
下に抑える必要がある。上記ローラクラッチ用内輪１９
の外周面と上記各ローラ１１ａの外周面との接触長さＬ
a は一定であるから、上記最大値Ｐmax を一定とした場
合、これら両周面同士の接触部に加わる法線方向の荷重
の最大値Ｑmax は、 Ｑmax ∝１／Σρ −−− （３） となる。更に、上記各ローラ１１ａの直径Ｄa に比較し
て、これら各ローラ１１ａの外周面が当接するカム面２
０の曲率半径は遥かに大きいので、１／ΣρはＤa ／２
で近似できる。従って、上記（３）式から、次の（４）
式が導かれる。 Ｑmax ∝Ｄa −−− （４）
【００２５】次に、上記ローラクラッチ１０ａのトルク
容量Ｔに就いて、図２を参照しつつ説明する。このトル
ク容量Ｔは、次の（５）式で表される。尚、この（５）
式中、Ｆはロック時に前記カム面２０及びローラクラッ
チ用外輪２２の内周面が上記各ローラ１１ａの転動面を
押圧する力、αはこれら各ローラ１１ａの転動面と上記
カム面２０との接触角で、上記ローラクラッチ１０ａの
ロック状態を実現する為、４〜５度の範囲で決まる一定
値である。又、βは、上記各ローラ１１ａに作用する荷
重ベクトルと、これら各ローラ１１ａの転動面と上記カ
ム面２０の回転中心とを結ぶ直線との交角である。 Ｔ＝Ｆ・sin β・Ｚ・Ｄi ／２ −−− （５） Ｆ・cosα＝Ｑmax −−− （６） （６）式を（５）式に代入してＦを消去すると、 Ｔ＝Ｚ・Ｑmax ・Ｄi ・(sinβ／ cosα)/２ −−− （７） 上記カム面２０及びローラクラッチ用外輪２２の内周面
と上記各ローラ１１ａの転動面との接触点Ａ、Ｂとこの
ローラックラッチ用外輪２２の中心点Ｏとの３点を結ぶ
三角形である、△ＡＯＢに正弦定理を適用すると、 sin β／（Ｄ0 ／２）＝sin α／（Ｄi ／２） −−− （８） （８）式を（７）式に代入してsin βを消去すると、 Ｔ＝Ｚ・Ｑmax ・Ｄi ・（１／cos α）・（Ｄ0 ／Ｄi ）・（sin α／２） ＝Ｚ・Ｑmax ・Ｄ0 ・tan α／２ −−− （９） ここでＱmax ∝Ｄa 、Ｄa ＝（Ｄi ・π−Ｚ・Ｗ）／
（Ｚ−π）を（９）式に代入し、 tanαを一定とした場
合、 Ｔ ∝ Ｚ・Ｄa ・Ｄ0 ∝Ｚ・｛（Ｄi ・π−Ｚ・Ｗ）／（Ｚ−π）｝・Ｄ0 −−− （１０） ここで、前記△ＡＯＢに於いて第２余弦定理を用いる
と、 cosα＝｛（Ｄ0 ／２）2 ＋Ｄa 2 ・cos2α−（Ｄi ／２）2 ｝ ／｛（Ｄ0 ／２）・Ｄa cos α｝ −−− （１１） この（１１）式をＤ0 に就いて解くと、 Ｄ0 ＝２Ｄa ・cos2α＋√（Ｄi 2 ＋４Ｄa 2 ・cos4α−４Ｄa 2 ・cos2α） −−− （１２） この（１２）式を上記（１０）式に代入すると、 Ｔ ∝ Ｚ・｛（Ｄi ・π−Ｚ・Ｗ）／（Ｚ−π）｝・｛２Ｄa ・cos2α＋√ （Ｄi 2 ＋４Ｄa 2 ・cos4α−４Ｄa 2 ・cos2α）｝ −−− （１３）
【００２６】自動車のオルタネータ用ローラクラッチ内
蔵型プーリ装置の場合、オルタネータ１の回転軸３（図
５）の外径に、スリーブ８及びローラクラッチ用内輪１
９として強度上必要な肉厚を加えたものが、このローラ
クラッチ用内輪１９の外径Ｄ i となり、その値は２８〜
３８mm程度である。又、ロック状態とオーバーラン状態
とを繰り返し実現する為、前記各ローラ１１ａを円周方
向に亙り変位可能に保持する為に要する空間長さと、柱
部及びばねを設ける為に要する空間長さとの合計である
円周方向長さＷは２〜３mm程度である。尚、この円周方
向長さＷを小さくできれば、多くのローラ１１ａを組み
込む事が可能になって、ローラクラッチ１０ａのトルク
容量を大きくできる。但し、このローラクラッチ１０ａ
のロック状態を実現する為の接触角αは、前述の様に４
〜５度程度の小さな値である。この為、上記ローラクラ
ッチ用内輪１９の外周面に形成したカム面２０の直径寸
法が少しだけ変わった場合でも、上記ローラクラッチ１
０ａがロックした状態での上記各ローラ１１ａの円周方
向位置が大きく変動する。この事を考慮すると、上記円
周方向長さＷをあまり小さな値にする事は困難である。
そして、この様な事を考慮すれば、この円周方向長さＷ
は、２〜３mm程度必要になる。
【００２７】そこで、上記ローラクラッチ用内輪１９の
外径Ｄi と円周方向長さＷとの種々の組み合わせに就い
て、上記（１３）式によりローラクラッチ１０ａのトル
ク容量に比例する値を算出し、算出したトルク容量に比
例する値と前記比Ｄa ／Ｄoとの関係を図３に示した。
この図３から明らかな通り、何れの場合でも、ローラの
直径Ｄa とローラクラッチ用外輪２２の内周面の直径Ｄ
o との比Ｄa ／Ｄo が大きくなる程、ローラクラッチ１
０ａのトルク容量は大きくなる。そして、従来使用され
ていた、上記比Ｄa ／Ｄo が０．０５〜０．０７程度の
ものに比べて、本発明の様にこの比Ｄa ／Ｄo が０．０
７を越えるものの場合には、大きな容量を得られる事が
分る。
【００２８】更に、図示の例では、上記ローラクラッチ
用内輪１９の外径を、前記各サポート軸受９ａ、９ａを
構成する内輪１７、１７の外径よりも小さくしている。
従って、上記ローラクラッチ用内輪１９の外周面は、上
記各サポート軸受９ａ、９ａを構成する内輪１７、１７
の外周面よりも、直径方向内方に凹入している。そし
て、上記ローラクラッチ１０ａを構成する保持器２３の
内径（前記各凹部２１に係合すべく、この保持器２３の
内周縁部に形成した複数の凸部の内接円の直径）を、上
記ローラクラッチ用内輪１９の外径よりも大きく、前記
各サポート軸受９ａ、９ａを構成する内輪１７、１７の
外径よりも小さくしている。従って、上記保持器２３の
軸方向両側面の内径寄り端部は、それぞれ上記各内輪１
７、１７の軸方向端面に対向し、上記保持器２３は、上
記各内輪１７、１７により軸方向（図１の左右方向）に
亙る変位を阻止されている。この為、上記保持器２３に
保持された上記各ローラ１１ａが、上記ローラクラッチ
用内輪１９の外周面とローラクラッチ用外輪２２の内周
面とから外れる事はない。従って、このローラクラッチ
１０ａを構成する、それぞれが軸受鋼等の硬質金属製の
ローラクラッチ用内輪１９やローラクラッチ用外輪２２
に、面倒な加工を施す必要がなくなり、オルタネータ用
ローラクラッチ内蔵型プーリ装置のコスト低減を図れ
る。
【００２９】同時に、図示の例では、前記保持器２３の
外径を、上記各サポート軸受９ａ、９ａを構成する外輪
１５、１５の内径よりも小さくしている。従って、上記
保持器２３の軸方向片側面の内径寄り端部が、何れかの
サポート軸受９ａを構成する内輪１７の端面に突き当た
った場合でも、上記保持器２３の軸方向片側面の外径寄
り端部が上記何れかのサポート軸受９ａを構成する外輪
１５の端面に接触する事はない。この為、上記保持器２
３が、相対回転する外輪１５と内輪１７とに掛け渡され
る様に擦れ合って、当該サポート軸受９ａの回転抵抗を
増大させる事はない。
【００３０】尚、本例の変形例として、上記保持器２３
の外径及び内径を図示の例よりも大きくし、この保持器
２３の軸方向両側面外径寄り端部と、上記各サポート軸
受９ａ、９ａを構成する外輪１５、１５の軸方向端面と
の係合により、上記保持器２３の軸方向変位を防止する
事もできる。更には、上記保持器２３は、必ずしも全周
に亙って上記各サポート軸受９ａ、９ａを構成する外輪
１５、１５或は内輪１７、１７の軸方向端面と係合させ
る必要はない。円周方向の一部を直径方向に突出させ、
この突出した部分を、上記外輪１５、１５或は内輪１
７、１７の軸方向端面と係合させても良い。
【００３１】次に、図４は、本発明の実施の形態の第２
例を示している。本例の場合には、ローラクラッチ用外
輪２２ａを幅広に形成し、このローラクラッチ用外輪２
２ａ両端部に、それぞれサポート軸受９ａ、９ａを構成
する外輪１５、１５を内嵌固定している。この様な構造
の場合には、これら１対のサポート軸受９ａ、９ａとロ
ーラクラッチ１０ａとを、プーリ７ａの内周面とスリー
ブ８の外周面との間に組み付ける以前に、非分離のユニ
ットとして取り扱えるので、オルタネータ用ローラクラ
ッチ内蔵型プーリ装置の組立作業性の向上を図れる。本
例の場合も、ローラ１１ａの直径Ｄa とローラクラッチ
用外輪２２ａの中間部内周面の直径Ｄoとの比Ｄa ／Ｄo
を凡そ０．１２と、０．０７を越える値として、上記
ローラクラッチ１０ａのトルク容量確保を図っている。
その他の構成及び作用は、上述した第１例の場合と同様
である。
【００３２】
【発明の効果】本発明のオルタネータ用ローラクラッチ
内蔵型プーリ装置は、以上に述べた通り構成され作用す
るので、無端ベルトとしてポリＶベルトを使用して小型
・軽量化を図る構造で、この無端ベルトの張力を大きく
する等により大きな荷重を負荷する様な使用状態でも、
十分な耐久性確保を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す半部断面
図。
【図２】ローラクラッチのトルク容量を説明する為の、
図１のＸ−Ｘ断面に相当する略図。
【図３】ローラの直径とローラクラッチ用外輪の内周面
の直径との比がローラクラッチのトルク容量に及ぼす影
響を示す線図。
【図４】本発明の実施の形態の第２例を示す半部断面
図。
【図５】従来から知られているオルタネータの１例を示
す断面図。
【図６】従来から知られているオルタネータ用ローラク
ラッチ内蔵型プーリ装置の構造の１例を示す部分断面
図。
【符号の説明】
１ オルタネータ ２ ハウジング ３ 回転軸 ４ 転がり軸受 ５ ロータ ６ 整流子 ７、７ａ プーリ ８ スリーブ ９、９ａ サポート軸受 １０、１０ａ ローラクラッチ １１、１１ａ ローラ １２ 外輪 １３ 雌スプライン部 １４ 外輪軌道 １５ 外輪 １６ 内輪軌道 １７ 内輪 １８ 転動体 １９ ローラクラッチ用内輪 ２０ カム面 ２１ 凹部 ２２、２２ａ ローラクラッチ用外輪 ２３ 保持器 ２４ 内輪 ２５ 凹部 ２６ カム面 ２７ 内輪軌道 ２８ 保持器 ２９ 凹溝

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 オルタネータの回転軸に外嵌固定自在な
    スリーブと、このスリーブの周囲にこのスリーブと同心
    に配置し、その外周面にそれぞれが全周に亙り連続する
    複数の断面Ｖ字形の凹溝を、軸方向に亙り互いに並列に
    形成したプーリと、これらスリーブの外周面の軸方向中
    間部とプーリの内周面の軸方向中間部との間に設け、こ
    のプーリが上記スリーブに対し所定方向に相対回転する
    傾向となる場合にのみプーリとスリーブとの間での回転
    力の伝達を自在とするローラクラッチと、このローラク
    ラッチを軸方向両側から挟む位置で上記スリーブの外周
    面とプーリの内周面との間に設け、このプーリに加わる
    ラジアル荷重を支承しつつこれらスリーブとプーリとの
    相対回転を自在とする１対のサポート軸受とを備えたオ
    ルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置に於い
    て、上記ローラクラッチを構成する複数個のローラの直
    径をＤa とし、このローラクラッチを構成しこれら各ロ
    ーラの転動面が当接する外輪の内周面の直径をＤo とし
    た場合に、Ｄ a ／Ｄo ＞０．０７０である事を特徴とす
    るオルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置。
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