JP2001050371A - プーリユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プーリユニットに備える一方向クラッチを温度
変化の影響なく安定動作させること。 【解決手段】同心状に配設される内外２つの環体１，２
の対向環状空間に、一方向クラッチ３およびすべり軸受
４を配設し、このすべり軸受４について、内側環体１や
外側環体２と同一あるいは近似する線膨張係数を有する
材料で形成することにより、２つの環体１，２とすべり
軸受４との嵌合しめしろならびに摺接隙間を組立時とほ
ぼ同一に保つようにしている。これにより、２つの環体
１，２間に作用するラジアル荷重をすべり軸受４，４で
安定的に負担させることができるようになるので、一方
向クラッチ３による荷重負担が軽減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一方向クラッチを
備えるプーリユニットに関する。このプーリユニット
は、例えば自動車などのエンジンのクランクプーリや、
自動車に装備される補機（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
ンなど）のプーリとして利用される。

【０００２】

【従来の技術】従来のプーリユニットは、内外２つの環
体間に作用するラジアル荷重を負担させるために、一方
向クラッチの少なくとも一側に対して転がり軸受を配設
した構造や、すべり軸受を配設した構造になっている。

【０００３】ここでは、すべり軸受を備えた構成のプー
リユニットについて、図５に示す。図中、８１は軸体、
８２はプーリ、８３は一方向クラッチ、８４，８４はす
べり軸受、８５，８６はシールである。なお、軸体８１
には、ねじり振動や曲げ振動を減衰するダンパマス８
７，８８が取り付けられている。

【０００４】ところで、上述した軸体８１およびプーリ
８２は、機械構造用鋼などの鉄系金属材で形成されてお
り、すべり軸受は、潤滑性を有する合成樹脂材あるいは
銅系金属材で形成されている。つまり、軸体８１および
プーリ８２は、すべり軸受８４に対して線膨張係数が小
さい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、軸体
８１およびプーリ８２とすべり軸受８４との線膨張係数
の違いに基づき、プーリユニットの動作に伴う温度上昇
によって、軸体８１とすべり軸受８４との嵌合しめしろ
が緩む傾向となる一方で、プーリ８２とすべり軸受８４
との摺接隙間が詰まる傾向となるなど、不適正になる。
そのために、摺接すきまが詰まることになり、すべり軸
受８４の焼き付きまたは空転トルク大による機能低下が
指摘される。

【０００６】これに対して、前述の嵌合しめしろや摺接
隙間について、温度上昇に伴う変化量を見込んで温度上
昇時に適正値となるように設計すると、動作初期におい
て、前述の嵌合しめしろや摺接隙間がいわば不適正な状
態になってしまうために、一方向クラッチ８３における
荷重負荷圏と反荷重負荷圏とでくさび角度のばらつきが
大きくなってしまうなど、一方向クラッチ８３の動作が
不安定になることが指摘される。

【０００７】このような事情に鑑み、本発明は、プーリ
ユニットに備える一方向クラッチを温度変化の影響なく
安定動作させることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明にかかる
プーリユニットは、同心状に配設される内外２つの環体
の対向環状空間に、一方向クラッチが配設されていると
ともに、前記対向環状空間において前記一方向クラッチ
の少なくとも軸方向一側にすべり軸受が配設されてお
り、前記すべり軸受が、前記両環体の線膨張係数と同じ
あるいは近似した材料で形成されていて、その少なくと
も摺接面に潤滑層が形成されている。

【０００９】請求項２の発明にかかるプーリユニット
は、上記請求項１の両環体およびすべり軸受を、鉄系金
属材で形成し、前記潤滑層を、浸硫窒化処理を施すこと
によって得られるものとしている。

【００１０】要するに、本発明では、温度変化に伴うす
べり軸受の伸縮特性を２つの環体のそれと合わせるよう
に管理しているから、すべり軸受と一方環体との嵌合し
めしろやすべり軸受と他方環体との摺接隙間が温度変化
に関係なくほぼ一定に保たれることになる。これによ
り、２つの環体間に作用する荷重をすべり軸受で安定的
に負担できるようになる。

【００１１】特に、請求項２の発明では、浸硫窒化処理
により得る潤滑層によってすべり軸受の耐摩耗性が一般
的なすべり軸受に比べて向上する結果となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の詳細を図面に示す実施形
態に基づいて説明する。

【００１３】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、プーリユニットの縦断面図、図２
は、図１の（２）−（２）線断面の矢視図、図３は、一
方向クラッチの一部を示す平面展開図、図４は、すべり
軸受の浸硫窒化層を模式的に示す断面図である。

【００１４】図例のプーリユニットＡは、自動車エンジ
ンのクランクプーリとして利用されるものであり、内側
環体としてのハブ１と、外側環体としてのプーリ２と、
一方向クラッチ３と、２つのすべり軸受４，４とを有し
ている。

【００１５】ハブ１は、図示しないが自動車エンジンの
クランクシャフトに固定される。このハブ１には、クラ
ンクシャフトのねじり振動や曲げ振動を減衰するダンパ
マス５，６が取り付けられている。

【００１６】プーリ２は、ハブ１に対して同心状に外装
されるもので、その外周には、クランクシャフトの回転
動力を自動車エンジンの補機に対して伝達するためのベ
ルトＢが巻き掛けられる波状溝が形成されている。この
プーリ２の内周において軸方向一端側には、径方向内向
きに延びる鍔部２ａが設けられている。

【００１７】一方向クラッチ３は、ハブ１とプーリ２と
の対向環状空間の軸方向中央に介装されるもので、内輪
１０、円環状の保持器１１、複数のころ１２、楕円形の
コイルバネ１３を備え、プーリ２を外輪として利用する
形態になっている。内輪１０は、上記ハブ１に対して圧
入により外嵌されるもので、その外周面の円周８カ所に
はプーリ２の内周面との間でくさび状空間を形成するた
めの平坦なキー状のカム面１０ａが設けられている。保
持器１１は、上記内輪１０の外周に対して、内輪１０に
設けてあるスリット１０ｂと当該保持器１１に設けてあ
る凸部１１ｃとにより、周方向ならびに軸方向に位置決
めされた状態で外装されている。この保持器１１の円周
数カ所つまり内輪１０のカム面１０ａに対応する領域に
は、径方向内外に貫通形成されるポケット１１ａが設け
られている。ころ１２は、保持器１１の各ポケット１１
ａに１つずつ周方向転動範囲が規制された状態で収納さ
れる。コイルバネ１３は、保持器１１の各ポケット１１
ａの内壁面に突設される突起１１ｂに対して装着され
て、ころ１２をくさび状空間の狭い側（ロック側）へ押
圧するものである。

【００１８】２つのすべり軸受４，４は、ハブ１の外周
面において一方向クラッチ３の軸方向両側に１つずつ圧
入により外嵌されており、プーリ２の内周面に対して微
小隙間を介して対向させられている。

【００１９】そして、上述したプーリ２は、一方向クラ
ッチ３およびすべり軸受４，４を、プーリ２の内周面に
径方向内向きに設けられる鍔部２ａと、プーリ２の開口
端にねじ止めされる閉蓋７とにより、軸方向から所要の
アキシャル隙間を介して挟むことにより位置決めされて
いる。

【００２０】なお、プーリ２の鍔部２ａの外側位置と、
閉蓋７の内周には、シール８，９が取り付けられてい
る。このシール８，９は、一般的に転がり軸受に装着す
る周知構成のものを利用している。一方のシール８は、
環状芯金にゴムなどの弾性体を被着し、この弾性体の一
部としてハブ１に対して摺接されるリップを設けた構成
になっている。他方のシール９は、シール体とスリンガ
ーとを組み合わせた構成であり、シール体については、
環状芯金にゴムなどの弾性体を被着し、この弾性体の一
部としてスリンガーに対して摺接されるリップを設けた
構成である。

【００２１】次に、上述したような構成のプーリユニッ
トＡの動作を説明する。

【００２２】ここでのプーリユニットＡは、ハブ１に連
結されるクランクシャフトの回転変動を吸収できるよう
になっている。通常、自動車エンジンのクランクシャフ
トの回転数は、トルク変動に伴い変動するが、この回転
変動に応じて、一方向クラッチ３がロック状態とフリー
状態とに切り替わることにより、プーリ２がハブ１と同
期回転したり、プーリ２自身の回転慣性力により回転す
る現象となることで、プーリ２の回転変動を抑制する。

【００２３】要するに、クランクシャフトおよびハブ１
の回転速度がプーリ２よりも相対的に速くなると、一方
向クラッチ３のころ１２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、ハブ１とプーリ２と
が一体化して同期回転する。しかし、ハブ１の回転速度
がプーリ２よりも相対的に遅くなると、一方向クラッチ
３のころ１２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、ハブ１からプーリ２への動力伝
達が遮断されることになってプーリ２が回転慣性力のみ
で回転するようになる。このような動作により、プーリ
２の回転変動を抑制できる。

【００２４】ところで、この実施形態では、温度変化に
伴うすべり軸受４，４の伸縮特性をハブ１およびプーリ
２のそれと合わせるように管理していることに特徴があ
るので、以下で説明する。

【００２５】ハブ１およびプーリ２は、いずれも鉄系金
属材、具体的には、ハブ１はＪＩＳ規格Ｓ２５Ｃ、プー
リ２はＪＩＳ規格Ｓ５５Ｃで形成されている。また、す
べり軸受４，４は、前述したハブ１およびプーリ２と同
一の鉄系金属材、具体的にはＪＩＳ規格Ｓ２５Ｃ、ＳＰ
ＨＣで形成されている。これにより、すべり軸受４の線
膨張係数が、ハブ１とプーリ２と同一になるので、温度
上昇に伴いそれらが同様に拡径するので、ハブ１とすべ
り軸受４との嵌合しめしろならびにプーリ２とすべり軸
受４との摺接隙間が、組立段階とほぼ同一、換言すれば
温度変化に関係なくほぼ一定に保たれることになる。し
たがって、組立段階での嵌合しめしろや摺接隙間を適正
に設定することができる。

【００２６】そして、すべり軸受４の表面には、潤滑層
として潤滑性ならびに耐摩耗性に優れた浸硫窒化層２
０，２０が形成されており、それによってすべり軸受４
本来の機能を発揮させるようにしている。この浸硫窒化
層２０の形成手法を以下において説明する。

【００２７】まず、対象品であるすべり軸受４を気密構
造のチャンバ内にセットし、所要の反応ガスを供給す
る。この反応ガスとしては、浸炭性ガスと、窒化性ガス
と、浸硫性ガスとを混合したもの、つまりＣＯ₂＋（Ｎ
Ｈ₃＋Ｎ₂）＋Ｈ₂Ｓを用いる。

【００２８】ここで、チャンバ内を４８０℃〜７００℃
例えば５５０℃とし、０．５時間〜５時間例えば１２０
分保持する。この後、所要時間をかけて油冷または空冷
により冷却する。このような処理温度では、すべり軸受
４の表面に歪みが発生しにくいので、研磨などの事後処
理を施す必要がなく、コスト的に有利となる。このよう
にしてすべり軸受４の表面に浸硫窒化層２０が形成され
る。

【００２９】この浸硫窒化層２０は、図４に示すよう
に、すべり軸受４の母材７０側から表面側へ向かう順
に、母材７０（４）にＮ原子が拡散されてなる比較的硬
質な窒化拡散層７１と、Ｆｅ_2-3Ｎを主成分とする超硬
質で緻密な窒化化合物層７２と、ＦｅＳを主成分とする
比較的軟質な浸硫層７３とを含む階層構造になってい
る。なお、浸硫窒化層２０の層厚は、処理温度及び保持
時間を適宜設定することにより管理することができる。

【００３０】以上説明したプーリユニットＡでは、すべ
り軸受４，４をハブ１やプーリ２とほぼ同一の伸縮特性
を持たせることにより、ハブ１とすべり軸受４との嵌合
しめしろならびにプーリ２とすべり軸受４との摺接隙間
を組立時とほぼ同一に保つようにしているので、ハブ１
とプーリ２との間に作用するラジアル荷重をすべり軸受
４，４で安定的に負担させることができるようになっ
て、一方向クラッチ３の動作安定化を達成できるように
なる。特に、この実施形態では、すべり軸受４に潤滑性
ならびに耐摩耗性に優れた浸硫窒化層２０を形成してい
るから、寿命向上に貢献できるようになる。

【００３１】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。

【００３２】（１） 上記実施形態では、すべり軸受
４，４に潤滑層として浸硫窒化層２０を形成した例を挙
げているが、例えばふっ素系樹脂層を形成したものも本
発明に含まれる。但し、このふっ素系樹脂層の場合、使
用経過に伴い剥離するおそれがあるので、寿命という観
点では上記実施形態で説明した浸硫窒化層２０のほうが
優れていると言える。

【００３３】（２） 上記実施形態では、すべり軸受
４，４をハブ１に対して固定するようにし、プーリ２の
内周面に対して摺接させる形態にしているが、その反
対、つまり、すべり軸受４，４をプーリ２に対して固定
して、ハブ１の外周面に対して摺接させる形態としたも
のも本発明に含まれる。

【００３４】（３） 上記実施形態でのシール８，９に
ついては、図示しないが、従来周知の種々な構成のシー
ルを用いることができる。また、このシール８，９の配
置位置や設置状態についても変更することができる。

【００３５】（４） 上記実施形態での一方向クラッチ
３は、外輪をプーリ２と一体にした形態になっている
が、プーリ２と別体の外輪を備える形態としてもよい。
また、上記実施形態において一方向クラッチ３のコイル
バネ１３については、種々な板ばねや弾性片などで代用
することができる。

【００３６】（５） 上記実施形態では、一方向クラッ
チ３のカム面１０ａを内輪１０側に形成した例を挙げて
いるが、外輪側に設けたものにも本発明を適用できる。
但し、上記実施形態の場合では、高速回転域でも遠心力
によってころ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。

【００３７】（６） 上記実施形態では、プーリユニッ
トＡをクランクプーリとして利用する形態を例に挙げて
いるが、自動車に装備される補機（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、
冷却ファンなど）のプーリとして利用したり、あるいは
種々な機能装置の送り機構用プーリとして利用すること
ができる。

【００３８】

【発明の効果】請求項１ないし３の発明では、すべり軸
受を２つの環体とほぼ同一の伸縮特性を持たせることに
より、一方環体とすべり軸受との嵌合しめしろならびに
他方環体とすべり軸受との摺接隙間を組立時とほぼ同一
に保つようにしているから、２つの環体間に作用するラ
ジアル荷重をすべり軸受で安定的に負担させることがで
きて、一方向クラッチの動作安定化を達成できるように
なる。

【００３９】特に、請求項２の発明では、浸硫窒化処理
による潤滑層によってすべり軸受の耐摩耗性が一般的な
すべり軸受に比べて向上する結果となり、寿命向上に貢
献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のプーリユニットの縦断面
図

【図２】図１の（２）−（２）線断面の矢視図

【図３】一方向クラッチの一部を示す平面展開図

【図４】すべり軸受の浸硫窒化層を模式的に示す断面図

【図５】従来例のプーリユニットの縦断面図

【符号の説明】

Ａ プーリユニット １ ハブ ２ プーリ ３ 一方向クラッチ ４ すべり軸受 ２０ すべり軸受の浸硫窒化層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同心状に配設される内外２つの環体の対向
   環状空間に、一方向クラッチが配設されているととも
   に、前記対向環状空間において前記一方向クラッチの少
   なくとも軸方向一側にすべり軸受が配設されており、 前記すべり軸受が、前記両環体の線膨張係数と同じある
   いは近似した材料で形成されていて、その少なくとも摺
   接面に潤滑層が形成されている、ことを特徴とするプー
   リユニット。
2. 【請求項２】請求項１のプーリユニットにおいて、 前記両環体およびすべり軸受が、鉄系金属材で形成され
   ており、 前記潤滑層が、浸硫窒化処理を施すことによって得られ
   るものとされている、ことを特徴とするプーリユニッ
   ト。