JP2002221270A - プーリユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小径化および動作の安定化が可能であり、コ
ストの上昇を招かずに使用後においても容易に脱着する
ことができる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。軸体
１２の一部であって、軸方向に沿って一方向クラッチ２
０内のローラ２６と重複しない位置に、シャフト４０に
軸体１２を取り付けるためのシャフト固定部１４が形成
されている。ローラ２６の径方向内側に配設された軸体
１２は、貫通孔を有しない非貫通構造を有している。

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。図８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。また、図８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２００と軸体２１０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２２０とを
備えている。一方向クラッチ２２０は、プーリ２００に
固定された外輪２２２と、軸体２１０に固定された内輪
２２４と、外輪２２２および内輪２２４によって挟まれ
た円筒形状の複数個のローラ２２６とを含んで構成され
ている。外輪２２２と内輪２２４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２２６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２２０が形成されている。

【０００４】このプーリユニットを用いることにより、
軸体２１０と一体になったロータとプーリ２００との回
転差に応じて、一方向クラッチ２２０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２００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２００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２３０が２個設けられ
ている。

【０００５】

【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、一方向クラッチ１２０の径方向
内側に設けられた軸体１１０に中心に取付孔が貫通して
おり、この取付孔を用いてシャフトにプーリユニットが
取り付けられる。このため、シャフトにプーリユニット
が取り付けられた状態で使用中にプーリユニットの端面
が被水すると、軸体１１０とシャフトとの間に水が浸入
して錆が発生し、プーリユニットの脱着が困難になると
いう問題があった。この対策としては、プーリユニット
の端面にキャップをかぶせて被水時の水の浸入を防止す
る方法が一般的に採用されているが、部品点数の増加や
組み付け工程の複雑化等を招くため、コストが上昇する
という問題が新たに生じる。

【０００６】また、補機の高回転化の要請に応えるため
に、プーリユニットを小径化することが考えられるが、
図８に示した従来のプーリユニットの構造では、中心部
にシャフトの取付孔を確保し、さらにその外側に一方向
クラッチ１２０を配置している。このため、径方向に沿
った構造が複雑になって、プーリユニットの小径化が難
しいという問題があった。

【０００７】さらに、一方向クラッチ１２０の径方向内
側にシャフトと取付孔の各ねじ部が存在するため、プー
リユニットをシャフトに取り付ける際にこれらのねじ部
を締め付けると、軸体１１０が軸方向の締め付け力やね
じ部から受ける力によって外径側に寸法変化する。この
ため、一方向クラッチ１２０の円周方向数箇所に設けら
れてローラ１２６を収容するくさび状空間の形状が歪
み、一方向クラッチ１２０が正常に機能しなくなる場合
があり、動作が安定しな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、小径化および動作の安定化
が可能であり、コストの上昇を招かずに使用後において
も容易に脱着することができる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くさび状空間に収容されたロ
ーラを有し、軸体は軸方向に沿ってローラと重複しない
位置に、シャフトに軸体を一体化するシャフト固定部を
有している。一方向クラッチのローラの径方向内側にシ
ャフト固定部が設けられていないため、この部分におけ
る径方向断面の構造を簡略化することができ、プーリユ
ニットの小径化が可能となる。

【００１０】また、上述したシャフト固定部は、シャフ
トの外径に形成された雄ねじ部に締め付けられる雌ねじ
部であることが望ましい。一般に、プーリユニットは、
脱落や回動を防止するために大きな締め付け力でシャフ
トの雄ねじ部に締め付け固定する必要がある。ところ
が、本発明のプーリユニットは、一方向クラッチのロー
ラの径方向内側にシャフトに取り付けるための雌ねじ部
が形成されていないため、締め付け時に発生する軸方向
の締め付け力やシャフトの雄ねじ部から受ける力によっ
て、一方向クラッチのローラ周辺のくさび状空間の形状
が歪むことがなく、動作を安定化させることができる。

【００１１】また、上述したシャフト固定部は、軸体の
端面に形成された凹部形状を有しており、軸体を非貫通
構造に形成することが望ましい。軸体に貫通孔が形成さ
れていないため、プーリユニットの端面が被水した際に
シャフトと軸体との間の取付面に水が浸入して錆が発生
することを防止することができる。したがって、キャッ
プ等を用いることによるコストの上昇を招くことなく、
使用後においても容易にプーリユニットを脱着すること
ができる。

【００１２】また、上述した軸体は、シャフト固定部の
反対側の端面に、シャフトに対して軸体の締め付け作業
を行うの凸形状の締め付け部を形成することが望まし
い。締め付け部を軸体の内部に形成する必要がないた
め、その分だけ軸体を小さくすることができ、プーリユ
ニットのさらなる小径化が可能となる。

【００１３】また、上述した軸体は、ローラと対向して
クラッチを形成する部材と、シャフト固定部を有する別
部材とが固着されていることが望ましい。シャフト固定
部を別部材とした場合には、クラッチを形成する部材の
みについて耐摩耗性向上のための熱処理を行えばよいの
で、熱処理の時間が短くなるとともに製造設備を安価に
抑えることができ、コストの低減が可能になる。

【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。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。

【００１５】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の軸方向両側に配設される２個
の軸受け３０、３２とを備えている。

【００１６】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
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、自動車の補機のシャフト（例えば車両用
交流発電機のロータのシャフト）４０に固定されてい
る。

【００１７】軸体１２の外周面には、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１２ａ
が形成されている。この複数箇所に形成されたカム面１
２ａとプーリ１０の内周面１０ａとによって複数のポケ
ット部が形成されており、各ポケット部には、ローラ２
６と、このローラ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とが一つず
つ収容されている。

【００１８】このポケット部は、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。このポケット部とこれに内包されるローラ２６
およびコイルバネ２８によって一方向クラッチ２０が形
成されている。

【００１９】また、軸体１２の一部であって、軸方向に
沿って上述したローラ２６と重複しない位置に、シャフ
ト４０にこの軸体１２を取り付けるためのシャフト固定
部１４が形成されている。具体的には、このシャフト固
定部１４は、軸体１２の一方の端面に形成された凹部形
状を有しており、その内周面に形成された雌ねじ部１４
ａをシャフト４０の先端近傍の外周面に形成された雄ね
じ部４０ａに締め付けることにより、シャフト４０に対
するプーリユニット１の取り付けが行われる。この締め
付け作業は、軸体１２の他方の端面に形成された凹形状
の締め付け部１６に、締め付け工具を差し込んで軸体１
２を所定の締め付けトルクで締め付けることにより行わ
れる。

【００２０】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。 （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１２ａとプーリ１０
の内周面１０ａとの間に挟み込まれて、軸体１２とプー
リ１０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１２とが一体化して同期回転す
る。

【００２１】（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および、プーリが軸体に対し、
逆方向に回転する場合一方、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１２
ａとプーリ１０の内周面１０ａとの間に挟み込まれた状
態が解除され、軸体１２とプーリ１０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。

【００２２】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。

【００２３】また、このような利用形態においては、プ
ーリユニット１をシャフト４０に締め付け固定すること
になるが、プーリユニット１の脱落防止や回動防止を図
るために、締め付け強度を大きくする必要がある。この
結果、雌ねじ部１４ａには１ｔ以上の軸力が加わる。こ
のため、軸体１２の形状がこの軸力によって、径方向外
側に歪むことになる。しかし、本実施形態のプーリユニ
ット１では、軸力が加わる軸体１２の雌ねじ部１４ａと
一方向クラッチ２０のローラ２６とは軸方向に沿って重
複しない位置に形成されており、ローラ２６とその内周
側接触面となるカム面１２ａの径方向内側には軸体１２
の雌ねじ部１４ａが存在しないため、雌ねじ部１４ａ近
傍の歪みがカム面１２ａに影響を与えることはなく、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２０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
替わる回転数が安定化するため、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。

【００２４】これに対し、従来のプーリユニットのよう
にカム面が径方向外側に歪む場合には、図３に示すよう
に、くさび状空間のくさび角が、カム面に歪みのない場
合の角度θ１からカム面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。

【００２５】また、本実施形態のプーリユニット１の軸
体１２は、ローラ２６の径方向内側に貫通孔が形成され
ていない非貫通構造を有している。このため、締め付け
部１６が形成された側の軸体１２の端面が被水した場合
であっても、シャフト４０と雌ねじ部１４ａとの間にこ
の被水部分から水が浸入することはなく、錆が発生する
ことを防止することができる。このため、実際に車両に
補機を搭載して使用した後に、メインテナンス等のため
にプーリユニット１を容易に取り外すことができる。ま
た、雌ねじ部１４ａにおける錆の発生を防止するため
に、軸体１２の端面を覆う別部品としてのキャップ等が
不要であり、部品点数の増加や組み付け工程の複雑化を
招くこともないため、コストの上昇を抑えることができ
る。

【００２６】さらに、一方向クラッチ２０のローラ２６
の径方向内側にシャフト固定部１４が設けられていない
ため、この部分における径方向断面の構造を簡略化する
ことができ、プーリユニット１の小径化が可能となる。
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、軸体１２の
外周面とカム面１２ａとして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
部をプーリの内周面に形成するようにしてもよい。

【００２７】図４は、プーリ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１１０および軸体１１２と、プーリ１１０と
軸体１１２との間の環状空間に介装される一方向クラッ
チ１２０と、この環状空間において一方向クラッチ１２
０Ａの軸方向両側に配設される２個の軸受け（図示せ
ず）とを備えている。

【００２８】プーリ１１０の内周面には、円周方向に沿
った複数箇所に、表面が曲面形状のカム面１１０ａが形
成されている。この複数箇所に形成されたカム面１１０
ａと軸体１１２の外周面１１２ａとによって複数のポケ
ット部が形成されており、各ポケット部には、ローラ１
２６と、このローラ１２６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１２８とが
一つずつ収容されている。このポケット部は、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１２６は、
コイルバネ１２８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。このポケット部とこれに内
包されるローラ１２６およびコイルバネ１２８によって
一方向クラッチ１２０が形成されている。

【００２９】また、上述した実施形態では、軸体１２の
端面に凹形状を有する締め付け部１６を形成したが、こ
の締め付け部の形状を凹形状から凸形状に変更するよう
にしてもよい。図５は、凸形状の締め付け部を有するプ
ーリユニットの軸方向断面図である。軸体１２ａの端面
に凸形状の締め付け部１６ａが形成されており、先端側
（締め付け部１６ａ側の一方の軸受け３０とローラ２６
に隣接する軸体１２ａの外径が部分的に小さくなってい
るため、プーリユニット全体の小径化が可能になる。

【００３０】図６は、凸形状の締め付け部を有する他の
プーリユニットの軸方向断面図である。軸体１２ｂの端
面に凸形状の締め付け部１６ａが形成されている点は図
６に示した構造と同じであるが、軸体１２ｂの一部であ
って外径が小さくなった部分に他方の軸受け３２も配設
されている点が異なっている。この場合も、軸体１２ｂ
の外径が部分的に小さくなっているため、プーリユニッ
ト全体の小径化が可能になる。

【００３１】また、上述した実施形態では、一例として
プーリユニットを車両用交流発電機に使用したが、車両
用交流発電機以外の補機に本発明のプーリユニットを使
用するようにしてもよい。例えば、その他の補機として
は、エアコンディショナ用のコンプレッサ、ウォーター
ポンプ、冷却ファンなどが考えられる。

【００３２】また、上述した実施形態では、軸体１２
は、シャフト固定部１４とカム面１２ａとが一体で作ら
れているが、図７に示すように別体で構成し、それぞれ
を嵌合などによって固着して一体化してもよい。この場
合には、クラッチを形成するカム面をもつ部材１２０の
みについて、耐摩耗性向上のための熱処理を行えばよい
ため、熱容量が小さく、熱処理時間も短くなり、それ分
だけ熱処理に必要な設備も小さくすることができるの
で、製造コストの低減が可能になる。

【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】内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】プーリ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】凸形状の締め付け部を有するプーリユニットの
軸方向断面図である。

【図６】凸形状の締め付け部を有する他のプーリユニッ
トの軸方向断面図である。

【図７】シャフト固定部とカム面とを別体とした他のプ
ーリユニットの軸方向断面図である。

【図８】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、１１０ プーリ １２、１１２ 軸体 １４ シャフト固定部 １４ａ 雌ねじ部 １６ 締め付け部 ２０、１２０ 一方向クラッチ １２ａ、１１０ａ カム面 ２６、１２６ ローラ ２８、１２８ コイルバネ ３０、３２ 軸受け

Claims (5)

【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、くさび状空間に収容されたロー
   ラを有しており、 前記軸体は、軸方向に沿って前記ローラと重複しない位
   置に、シャフトに前記軸体を一体化するシャフト固定部
   を有す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、 前記シャフト固定部は、前記シャフトの外径に形成され
   た雄ねじ部に締め付けられる雌ねじ部であることを特徴
   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、 前記シャフト固定部は、前記軸体の端面に形成された凹
   部形状を有しており、前記軸体を非貫通構造に形成する
   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、 前記軸体は、前記シャフト固定部の反対側の端面に、前
   記シャフトに対して前記軸体の締め付け作業を行う凸形
   状の締め付け部を形成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１〜４のいずれかにおいて、 前記軸体は、前記ローラと対向してクラッチを形成する
   部材と、前記シャフト固定部を有する別部材とが固着さ
   れていることを特徴とするプーリユニット。