JP2002139132A - プーリユニット - Google Patents

プーリユニット

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JP2002139132A
JP2002139132A JP2000334605A JP2000334605A JP2002139132A JP 2002139132 A JP2002139132 A JP 2002139132A JP 2000334605 A JP2000334605 A JP 2000334605A JP 2000334605 A JP2000334605 A JP 2000334605A JP 2002139132 A JP2002139132 A JP 2002139132A
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way clutch
pulley unit
wedge
outer ring
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Teruhiro Mizutani
彰宏 水谷
Nakahito Murata
中人 村田
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Denso Corp
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    • 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
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 一方向クラッチを備える場合に長期的な動作
の安定化が可能なプーリユニットを提供すること。 【解決手段】 同心状に配設されるプーリ１０と軸体１
２との間に一方向クラッチ２０が介装されている。一方
向クラッチ２０は、プーリ１０と一体にコの字型に形成
された内輪２２と、軸体１２と一体にコの字型に形成さ
れた外輪２４と、内輪２２と外輪２４との間に形成され
たくさび状空間に収容されたローラ２６とを備える。ベ
ルト９０から加わる荷重は、一方向クラッチ２０ではな
く、その径方向内側に配設された軸受け３０に主として
作用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一方向クラッチを
備えるプーリユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】車両用エンジンに装備される各種の補機
は、エンジンのクランクシャフトによりベルトを介して
駆動される。例えば、補機として車両用交流発電機を考
えると、エンジンのクランクシャフトと同期回転するよ
うに連結した場合には、クランクシャフトの回転数が低
下すると、車両用交流発電機の発電能力が低下すること
になる。
【０００３】このような不都合を回避するために、車両
用交流発電機に一方向クラッチを内蔵したプーリユニッ
トを用いることにより、クランクシャフトの回転数が低
下したときの発電効率を向上させるようにした手法が従
来から知られている。
【０００４】図５は、一方向クラッチを内蔵した従来の
プーリユニットの断面図である。図５に示した従来のプ
ーリユニットは、同心状に配設されたプーリ１００と軸
体１１０と、これらの間に形成された空間の軸方向中間
に設けられた一方向クラッチ１２０とを備えている。一
方向クラッチ１２０は、プーリ１００に固定された外輪
１２２と、軸体１１０に固定された内輪１２４と、外輪
１２２および内輪１２４によって挟まれた円筒形状の複
数個のローラ１２６とを含んで構成されている。外輪１
２２と内輪１２４とによって円周方向に沿った複数個所
にくさび状空間が形成されており、このくさび状空間内
にローラ１２６を内包させることにより、回転駆動力を
一方向のみに伝達することができる一方向クラッチ１２
０が形成されている。
【０００５】このプーリユニットを用いることにより、
軸体１１０と一体になったロータとプーリ１００との回
転差に応じて、一方向クラッチ１２０のロック状態（動
力伝達状態）とフリー状態（動力伝達遮断状態）とを切
り替え、プーリ１００とロータとの間で動力を伝達した
り遮断することができる。また、一方向クラッチ１２０
の軸方向両端には、プーリ１００とロータとの間の相対
的な回転動作を円滑に行うとともに、ベルトから加わる
荷重を負担させるために、軸受け１３０が２個設けられ
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のプーリユニットは、プーリ１００がその外周に巻き
掛けられるベルトによって回転駆動される場合に、ベル
トから加わるラジアル荷重がプーリ１００から一方向ク
ラッチ１２０のローラ１２６およびその両側に配置され
た軸受け１３０に作用する。このような使用状態では、
ベルトから加わるラジアル荷重によってプーリ１００と
一方向クラッチ１２０の外輪１２２との嵌合しめしろが
大きくなり、一方向クラッチ１２０の外輪１２２が径方
向内側に歪みやすくなる。したがって、一方向クラッチ
１２０の円周方向数箇所に設けられたくさび状空間の径
方向寸法が小さくなって、ローラ１２６がフリー状態側
に変位し、結果的にくさび状空間のくさび角度が小さく
なりやすい。例えば、このくさび角度が所定の下限値よ
りも小さくなると、一方向クラッチ１２０のローラ１２
６がロックした状態で固定され、フリー状態に切り替わ
らなくなってしまう。このように、従来のプーリユニッ
トは、ベルトから加わるラジアル荷重による一方向クラ
ッチの変形によって長期的に動作が安定しないという問
題があった。
【０００７】また、上述した従来のプーリユニットは、
一方向クラッチ１２０の軸方向両端に、２個の軸受け１
３０が設けられており、部品点数が多く、組み付け性が
悪いという問題があった。
【０００８】本発明は、このような点に鑑みて創作され
たものであり、その目的は、一方向クラッチを備える場
合に長期的な動作の安定化が可能なプーリユニットを提
供することにある。また、本発明の他の目的は、部品点
数の削減による低コスト化および組み付け性の改善が可
能なプーリユニットを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明のプーリユニットは、同心状に配設され
るプーリと軸体との間に一方向クラッチが介装されてお
り、この一方向クラッチは、プーリと一体に形成された
内輪と、軸体と一体に形成された外輪と、内輪と外輪と
の間に形成されたくさび状空間に収容されたローラとを
備えている。一方向クラッチの内輪とプーリとが一体と
なっているため、プーリからラジアル荷重が加わった場
合に、内輪の径方向外側に配設された外輪やローラにこ
の荷重が伝達されないようになっており、外輪に歪みが
生じることを防止することができる。このため、くさび
状空間の形状を一定に保つことができ、ローラが移動し
てロック状態とフリー状態とが切り替わるプーリ回転数
をほぼ一定に維持することができ、長期的な動作の安定
化が可能になる。また、プーリから加わるラジアル荷重
がローラに加わらないため、ローラ径を小さくするとが
でき、プーリユニット全体の小型化が可能になる。
【００１０】特に、プーリと内輪の軸方向断面はコの字
型形状を有しており、その内部の環状空間に前記一方向
クラッチを介装することが望ましい。プーリと内輪の一
体形状をコの字型とすることにより、コの字型の内部に
一方向クラッチを介装するために必要な環状空間を確保
することが容易となる。
【００１１】また、上述した一方向クラッチの径方向内
側に１個の軸受けを配設してプーリ荷重を受けることが
望ましい。一方向クラッチ内のローラ等を介さずにプー
リからの荷重を直接プーリと一体になった内輪で受ける
ことができるため、この内輪の径方向内側に１個の軸受
けを配設するだけで軸体に荷重を伝達することができ
る。このため、軸受けの数を減らすことができ、部品点
数の削減による低コスト化および組み付け性の改善が可
能となる。
【００１２】また、上述したくさび状空間を形成するク
ラッチカム部は、Ｒ面状のカム面を有することが望まし
い。このクラッチカム部と対向する外輪の内周面あるい
は内輪の外周面は曲面であるため、クラッチカム部の形
状をＲ面状とすることにより、円周方向にローラが移動
する場合のくさび状空間の径方向幅をなだらかに変化さ
せることができ、ローラが所定位置まで移動した際に確
実なロック状態を実現することができる。
【００１３】また、上述したローラを保持する保持器を
有しないことが望ましい。くさび状空間にローラを収容
して保持器を省略することにより、部品点数をさらに少
なくすることができ、さらなる低コスト化および組み付
け性の改善が可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した一実施形
態のプーリユニットについて、図面を参照しながら詳細
に説明する。
【００１５】図１は、一実施形態のプーリユニットの軸
方向断面図である。また、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断
面図である。
【００１６】これらの図に示すように、本実施形態のプ
ーリユニット１は、同心状に配設されるプーリ１０およ
び軸体１２と、プーリ１０と軸体１２との間の環状空間
に介装される一方向クラッチ２０と、この環状空間にお
いて一方向クラッチ２０の径方向内側に配設される軸受
け３０とを備えている。
【００１７】プーリ１０の外周には、波状のベルト巻き
掛け用の溝が形成されている。このプーリ１０は、例え
ば自動車エンジンのクランクシャフトによって、ベルト
９０を介して回転駆動される。軸体１２は、円筒状の部
材からなっており、自動車の補機の入力軸（例えば車両
用交流発電機のロータ）に固定されている。
【００１８】一方向クラッチ２０は、外周面の円周方向
に沿った複数箇所に、表面が曲面形状（Ｒ面状）のカム
面２２ａが形成された内輪２２と、内輪２２の外周に配
設された外輪２４と、内輪２２に形成されたカム面２２
ａと外輪２４の内周面とによって囲まれたポケット部に
一つずつ収容された複数のローラ２６と、ローラ２６を
円周方向に沿った一方向に押圧するほぼ長方形断面を有
するコイルバネ２８とを備えている。
【００１９】内輪２２は、プーリ１０と一体に形成され
ている。軸方向の断面がほぼコの字状を有する部材の外
周側がプーリ１０として用いられ、内周側が一方向クラ
ッチ２０の内輪２２として用いられている。また、外輪
２４は、軸体１２と一体に形成されている。軸方向の断
面がほぼコの字状を有する部材の内周側が軸体１２とし
て用いられ、外周側が一方向クラッチ２０の外輪２４と
して用いられている。
【００２０】また、ローラ２６を収容するポケット部
は、円周方向に沿って次第に径方向幅が狭くなるくさび
状空間を内包したクラッチカム部を形成している。ロー
ラ２６は、コイルバネ２８によってこのくさび状空間の
狭い側（ロック側）に押圧される。
【００２１】本実施形態のプーリユニット１はこのよう
な構造を有しており、次にその動作を説明する。
【００２２】（１）プーリの回転速度が軸体の回転速度
よりも相対的に速い場合 プーリ１０の回転速度が軸体１２の回転速度よりも相対
的に速くなると、一方向クラッチ２０のローラ２６がく
さび状空間の径方向幅が狭い側に移動する。このため、
ローラ２６がカム面２２ａと外輪２４の内周面との間に
挟み込まれて、内輪２２と外輪２４とが一体的に回転す
るロック状態になる。したがって、プーリ１０と軸体１
２とが一体化して同期回転する。
【００２３】（２）プーリの回転速度が軸体の回転速度
よりも相対的に遅い場合 一方、プーリ１０の回転速度が軸体１２の回転速度より
も相対的に遅くなると、一方向クラッチ２０のローラ２
６がくさび状空間の径方向幅が広い側に移動する。この
ため、ローラ２６がカム面２２ａと外輪２４の内周面と
の間に挟み込まれた状態が解除され、内輪２２と外輪２
４とが別々に回転可能なフリー状態になる。したがっ
て、プーリ１０から軸体１２への回転動力の伝達が遮断
され、軸体１２のみが回転慣性力によって回転を維持す
る。
【００２４】上述したプーリユニット１を車両用交流発
電機に利用する場合を考えると、ベルト９０を介して連
結されたエンジンのクランクシャフトの回転変動に関係
なく、ロータの高回転を維持することにより、発電効率
の向上を図ることができる。すなわち、クランクシャフ
トの回転数が上昇する場合には、一方向クラッチ２０が
ロック状態になるため、軸体１２がプーリ１０に同期回
転する。一方、クランクシャフトの回転数が低下する場
合には、一方向クラッチ２０がフリー状態になるため、
減速したプーリ１０の回転数とは無関係に、ロータの回
転慣性力によって軸体１２の回転数を維持することがで
きる。
【００２５】また、このような利用形態においては、プ
ーリユニット１に対してベルト９０の張力が常に加わっ
ており、プーリ１０に対してはラジアル荷重が常時作用
することになる。しかし、プーリ１０を軸方向断面がほ
ぼコの字状の部材を用いて形成するとともに、その内周
側を利用して一方向クラッチ２０の内輪２２を一体形成
しているため、ベルト９０から加わるラジアル荷重は、
一方向クラッチ２０ではなく、その径方向内側に配設さ
れた軸受け３０に対して主として作用する。したがっ
て、一方向クラッチ２０の外輪２４がくさび状空間に向
かって内周側に歪むことがなく、くさび状空間のくさび
角度が一定に維持される。このため、一方向クラッチ２
０のローラ２６のロック状態とフリー状態の両方の挙
動、およびこれら２つの状態が切り替わる回転数を安定
化するため、一方向クラッチ２０の機能安定化を保証す
ることが可能になる。
【００２６】これに対し、従来のプーリユニットのよう
に外輪が径方向内側に歪む場合には、図３に示すよう
に、くさび状空間のくさび角が、外輪に歪みのない場合
の角度θ１から外輪に歪みのある場合の角度θ２へと小
さい方に変化し、ロック状態とフリー状態とが切り替わ
る回転数が歪みの程度によって変化することになり、動
作が安定しないことになる。
【００２７】また、上述したプーリユニット１は、一方
向クラッチ２０の径方向内側に１個の軸受け３０しか使
用していないため、従来のプーリユニットに比べて軸受
けの数を減らすことができ、部品点数の削減による低コ
スト化および組み付け性の改善が可能となる。
【００２８】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変
形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、
一方向クラッチ２０を構成する内輪２２の外周面にポケ
ット部を形成してローラ２６を収容するようにしたが、
代わりにこのポケット部を外輪の内周面に形成するよう
にしてもよい。
【００２９】図４は、外輪の内周面に形成したポケット
部にローラを収容したプーリユニットの断面図である。
図４に示すプーリユニット１Ａは、同心状に配設される
プーリ１０および軸体１２と、プーリ１０と軸体１２と
の間の環状空間に介装される一方向クラッチ２０Ａと、
この環状空間において一方向クラッチ２０Ａの径方向内
側に配設される軸受け３０とを備えている。このプーリ
ユニット１Ａは、図１および図２に示したプーリユニッ
ト１に対して、一方向クラッチ１を一方向クラッチ１Ａ
に置き換えた点が異なっている。
【００３０】一方向クラッチ１Ａは、内周面の円周方向
に沿った複数箇所にＲ面状のカム面１２４ａが形成され
た外輪１２４と、外輪１２４の内周に配設された内輪１
２２と、外輪に形成されたカム面１２４ａと内輪１２２
の内周面とによって囲まれたポケット部に一つずつ収容
された複数のローラ２６と、ローラ２６を円周方向に沿
った一方向に押圧するコイルバネ２８とを備えている。
【００３１】このように、外輪１２４の内周面にポケッ
ト部を形成することにより、ローラ２６が収容されるく
さび状空間を形成した場合であっても、ベルトから加わ
るラジアル荷重は、一方向クラッチ２０Ａではなく、そ
の径方向内側に配設された軸受け３０に対して主として
作用する。したがって、一方向クラッチ２０Ａの外輪１
２４がくさび状空間に向かって内周側に歪むことがな
く、くさび状空間のくさび角度が一定に維持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態のプーリユニットの軸方向断面図で
ある。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】外輪が歪んだ場合にくさび角度が変化する様子
を示す図である。
【図４】外輪の内周面に形成したポケット部にローラを
収容したプーリユニットの断面図である。
【図５】一方向クラッチを内蔵した従来のプーリユニッ
トの断面図である。
【符号の説明】
１、１Ａ プーリユニット １０ プーリ １２ 軸体 ２０ 一方向クラッチ ２２、１２２ 内輪 ２２ａ、１２４ａ カム面 ２４、１２４ 外輪 ２６ ローラ ２８ コイルバネ
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１月３１日（２００１．１．３
１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】（２）プーリの回転速度が軸体の回転速度
よりも相対的に遅い場合、及びプーリがクラッチフリー
側に回転した場合 一方、プーリ１０の回転速度が軸体１２の回転速度より
相対的に遅くなると、一方向クラッチ２０のローラ２６
がくさび状空間の径方向幅が広い側に移動する。このた
め、ローラ２６がカム面２２ａと外輪２４の内周面との
間に挟み込まれた状態が解除され、内輪２２と外輪２４
とが別々に回転可能なフリー状態になる。したがって、
プーリ１０から軸体１２への回転動力の伝達が遮断さ
れ、軸体１２のみが回転慣性力によって回転を維持す
る。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 同心状に配設されるプーリと軸体との間
    に一方向クラッチが介装されたプーリユニットであっ
    て、 前記一方向クラッチは、前記プーリと一体に形成された
    内輪と、前記軸体と一体に形成された外輪と、前記内輪
    と前記外輪との間に形成されたくさび状空間に収容され
    たローラとを備え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において、 前記プーリと前記内輪の軸方向断面はコの字型形状を有
    しており、その内部の環状空間に前記一方向クラッチを
    介装することを特徴とするプーリユニット。
  3. 【請求項３】 請求項１または２において、 前記一方向クラッチの径方向内側に配設された１個の軸
    受けによって、プーリ荷重を受けることを特徴とするプ
    ーリユニット。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記くさび状空間を形成するクラッチカム部は、Ｒ面状
    のカム面を有することを特徴とするプーリユニット。
  5. 【請求項５】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記くさび状空間を形成するクラッチカム部を、前記内
    輪に形成したことを特徴とするプーリユニット。
  6. 【請求項６】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記くさび状空間を形成するクラッチカム部を、前記外
    輪に形成したことを特徴とするプーリユニット。
  7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかにおいて、 前記ローラを保持する保持器を有しないことを特徴とす
    るプーリユニット。
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