JP2004108505A - 一方向クラッチ内蔵型プーリ装置及び自動車用補機駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転時の異音の発生防止、補機の運転効率の向上、無端ベルト５ａ、５ｂ及び補機の長寿命化、及び小型化に基づくエンジンルームの省スペース化を図れる構造を実現する。
【解決手段】エンジンのクランク軸の端部に設ける駆動プーリ１ａとして、外周面に２本の無端ベルト５ａ、５ｂを掛け渡し自在な、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置７ａを使用する。この一方向クラッチ内蔵型プーリ装置７ａに掛け渡した２本の無端ベルト５ａ、５ｂを、複数の補機の回転軸の端部に固定した従動プーリ２〜４のうち、互いに異なる従動プーリに掛け渡す。この構成を採用する事により、上記課題を解決する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車用エンジンのクランク軸の端部に固定する一方向クラッチ内蔵型プーリ装置と、この一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を含んで構成する自動車用補機駆動装置との改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の補機は、この自動車の駆動装置であるエンジンにより、ベルト駆動機構を介して回転駆動する。図４は、この様にして補機を回転駆動する、自動車用補機駆動装置の従来構造の１例を略示している。この自動車用補機駆動装置は、図示しないエンジンの駆動軸であるクランク軸（Ｃ／Ｓ）の端部に固定した駆動プーリ１と、それぞれが補機である、図示しないパワーステアリング装置（Ｐ／Ｓ）用ポンプ、エアコンディショナ（Ａ／Ｃ）用コンプレッサ、及びオルタネータ（Ａ／Ｎ）の各回転軸の端部に固定した従動プーリ２〜４と、１本の無端ベルト５と、オートテンショナを構成するテンションプーリ６とを備える。
【０００３】
そして、上記駆動プーリ１と上記各従動プーリ２〜４とに上記無端ベルト５を掛け渡すと共に、この無端ベルト５の一部に上記テンションプーリ６を押し付ける事により、この無端ベルト５に適正な張力を付与している。そして、この状態で、上記クランク軸の回転に基づく上記駆動プーリ１の回転を、上記無端ベルト５を介して上記各従動プーリ２〜４に伝達し、上記各補機の回転軸を回転駆動自在としている。
【０００４】
ところで、上記駆動プーリ１を上記クランク軸の端部に、上記各従動プーリ２〜４を上記各補機の回転軸の端部に、それぞれ単に固定した構造の場合には、次の様な不都合が生じる。即ち、自動車の駆動用エンジンがディーゼルエンジンや直噴式のガソリンエンジンである場合、アイドリング時等の低回転時には、上記クランク軸の回転角速度の変動が大きくなる。この結果、上記クランク軸の端部に固定した駆動プーリ１に掛け渡した無端ベルト５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５により上記各従動プーリ２〜４を介して回転駆動される上記各補機の回転軸は、この回転軸並びにこの回転軸に固定した部材の慣性質量に基づき、それ程急激には変動しない。
【０００５】
従って、上記クランク軸の回転角速度の変動に伴い、上記無端ベルト５と上記各従動プーリ２〜４並びに上記駆動プーリ１とが両方向に擦れ合う傾向となる。この結果、これら各プーリ１〜４と擦れ合う上記無端ベルト５に、繰り返し異なる方向の応力が作用して、この無端ベルトと従動プーリ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５の寿命が短くなったりする原因となる。又、上記クランク軸の回転速度が急激に低下した場合に、上記各補機の回転軸の回転速度も急激に低下する為、これら各補機の運転効率（例えば、オルタネータの発電効率）が低下する。
【０００６】
これに対し、例えば、上記駆動プーリ１として図５に示す様な一方向クラッチ内蔵型プーリ装置７を使用すれば、上述した様な不都合が生じる事を防止できる（例えば、特許文献１参照）。この図５に示した一方向クラッチ内蔵型プーリ装置７は、互いに同心に配置したスリーブ８とプーリ９とを備える。そして、これらスリーブ８の外周面とプーリ９の内周面との間に、一方向クラッチであるローラクラッチ１０と、１対のサポート軸受１１、１１とを設けている。
【０００７】
上記スリーブ８は、全体を円筒状に構成しており、上記クランク軸等の回転軸の端部に外嵌固定して、この回転軸と共に回転自在である。一方、上記プーリ９は、やはり全体を円筒状に構成しており、その外周面の中間部に、前記無端ベルト５の一部を掛け渡す為の係合溝１２を、全周に亙り形成している。この係合溝１２の底面は、幅方向（図５の左右方向）に関する断面形状を波形としており、ポリＶベルトと呼ばれる上記無端ベルト５の内周面と密接自在な形状としている。
【０００８】
そして、上記スリーブ８の外周面と上記プーリ９の内周面との間に存在する円筒状空間の軸方向中間部に上記ローラクラッチ１０を、同じくこの空間の軸方向両端部でこのローラクラッチ１０を軸方向両側から挟む位置に上記１対のサポート軸受１１、１１を、それぞれ配置している。このうちの１対のサポート軸受１１、１１は、上記プーリ９に加わるラジアル荷重を支承しつつ、このプーリ９と上記スリーブ８との相対回転を自在とする。この様な各サポート軸受１１、１１として、図示の例では、それぞれ深溝型の玉軸受を使用している。
【０００９】
又、上記ローラクラッチ１０は、上記プーリ９と上記スリーブ８とが所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、これらプーリ９とスリーブ８との間で回転力の伝達を自在とする。この様なローラクラッチ１０は、クラッチ用内輪１３と、クラッチ用外輪１４と、複数のローラ１５と、クラッチ用保持器１６と、図示しないばねとから成る。このうちのクラッチ用内輪１３は上記スリーブ８の中間部外周面に、上記クラッチ用外輪１４は上記プーリ９の中間部内周面に、それぞれ締り嵌めで嵌合固定している。又、上記クラッチ用外輪１４の中間部内周面を単なる円筒面とすると共に、上記クラッチ用内輪１３の外周面をカム面１７としている。即ち、このクラッチ用内輪１３の外周面に、それぞれがランプ部と呼ばれる複数の凹部を、円周方向に関し等間隔に形成して、このクラッチ用内輪１３の外周面を上記カム面１７としている。
【００１０】
そして、このカム面１７と上記円筒面との間の円筒状空間に、上記複数のローラ１５と、これら各ローラ１５を転動並びに円周方向に関する若干の変位自在に保持する、上記クラッチ用保持器１６とを設けている。又、このクラッチ用保持器１６は、その内周縁部を上記カム面１７の一部に係合させる事で、上記クラッチ用内輪１３に対する相対回転を阻止している。又、上記クラッチ用保持器１６と上記各ローラ１５との間には、これら各ローラ１５を上記カム面１７を構成する各凹部の浅い側に向け、円周方向に関して同方向に押圧する為の図示しないばねを設けている。この様なローラクラッチ１０の構造及び作用に就いては、従来から周知である為、これ以上の詳しい説明は省略する。
【００１１】
上述の様に構成する一方向クラッチ内蔵型プーリ装置７は、前述の図４に示した駆動プーリ１として使用する。即ち、この一方向クラッチ内蔵型プーリ装置７を構成する前記スリーブ８を前記クランク軸の端部に外嵌固定すると共に、前記プーリ９の外周面に前記無端ベルト５を掛け渡す。この様な状態で組み付けられる一方向クラッチ内蔵型プーリ装置７は、上記クランク軸の回転角速度が一定若しくは上昇傾向にある場合には、上記ローラクラッチ１０がつながり（ロック状態となり）、上記クランク軸から上記プーリ９への回転力の伝達を自在とする。反対に、上記クランク軸の回転角速度が低下傾向にある場合には、上記ローラクラッチ１０の接続が断たれ（オーバラン状態となり）、上記クランク軸と上記プーリ９との相対回転を自在とする。
【００１２】
この為、上記クランク軸の回転角速度の変動が大きくなった場合でも、上記無端ベルト５の走行速度をほぼ一定にできる。この結果、この無端ベルト５と前記各補機の回転軸の端部に固定した従動プーリ２〜４並びに上記プーリ９とが両方向に擦れ合う等する事がなくなり、上記無端ベルト５の寿命を長くする事ができる。これと共に、上記各補機の回転軸の回転量が減少するのを防止して、これら各補機の運転効率（例えば、オルタネータの発電効率）を高める事ができる。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−１２２２１７号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、上記各補機の高性能化・高容量化が進んでおり、これに伴って、これら各補機の回転軸の駆動トルク（回転抵抗）が増大している。この様に各補機の回転軸の駆動トルクが増大した場合でも、上記クランク軸からこれら各補機の回転軸に確実に回転力を伝達できる様にする為には、運転時に上記駆動プーリ１及び各従動プーリ２〜４と上記無端ベルト５との接触部で、それぞれ滑りが生じない様にする必要がある。これら各接触部で滑りが生じない様にする為には、これら各接触部に於ける接触面積や接触圧を増やす事により、これら各接触部に於ける最大静止摩擦力を大きくすれば良い。
【００１５】
ところが、上述の様に各接触部に於ける接触面積を増やすべく、上記各プーリ１〜４と上記無端ベルト５との幅寸法を大きくする（即ち、これら各プーリ１〜４の外周面に形成するＶ字溝の数と、このＶ字溝に係合させる、上記無端ベルト５の内側面に形成するリブの数とを増やす）と、その分だけ、エンジンルーム内の省スペース化が図りにくくなる。又、上述の様に各接触部に於ける接触圧を増やすべく、前記テンションプーリ６の押し付け力に基づく上記無端ベルト５の張力を大きくすると、この無端ベルト５の耐久性、並びに、この無端ベルト５からラジアル荷重を受ける上記各補機の耐久性が低下する可能性がある。
本発明の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置及び自動車用補機駆動装置は、上述の様な不都合を解消すべく発明したものである。
【００１６】
【課題を解決する為の手段】
本発明の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置及び自動車用補機駆動装置のうち、請求項１に記載した一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、筒状のプーリと、サポート軸受と、一方向クラッチとを備える。
このうちのプーリは、回転軸の周囲にこの回転軸と同心に配置するもので、外周面に、無端ベルトを掛け渡す為の係合溝を、全周に亙り形成している。
又、上記サポート軸受は、上記回転軸の外周面と上記プーリの内周面との間に設けられ、これら回転軸とプーリとの間に働くラジアル荷重を支承しつつ、これら回転軸とプーリとの相対回転を自在とする。
又、上記一方向クラッチは、上記回転軸の外周面と上記プーリの内周面との間で軸方向に関して上記サポート軸受から外れた部分に設けられ、これら回転軸とプーリとが所定方向に相対回転する場合にのみ、これら回転軸とプーリとの間で回転力の伝達を自在とする。
特に、請求項１に記載した一方向クラッチとを備えた一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に於いては、上記プーリの外周面に、互いに別個の無端ベルトを係合させる為の複数の係合溝を、互いに並列に設けている。
【００１７】
又、請求項２に記載した自動車用補機駆動装置は、上記請求項１に記載した一方向クラッチ内蔵型プーリ装置と、複数の従動プーリと、複数の無端ベルトとを備える。
このうちの一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、エンジン、電動モータ等の駆動源の駆動軸の端部に設けている。
又、上記複数の従動プーリは、それぞれ複数の自動車用補機の回転軸の端部に設けている。
又、上記複数の無端ベルトはそれぞれ、上記一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を構成するプーリの外周面に設けた複数の係合溝のうちの互いに異なる係合溝と、上記各従動プーリのうちの互いに異なる従動プーリの外周面とに掛け渡している。
そして、上記一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、上記駆動軸からこの一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を構成するプーリへの回転力の伝達を可能とするが、このプーリから上記駆動軸への回転力の伝達を不能としている。
【００１８】
【作用】
上述の様に構成する本発明の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置及び自動車用補機駆動装置の場合、複数の無端ベルトにより、それぞれ異なる補機の回転軸を回転駆動する。この為、総ての補機の回転軸を１本の無端ベルトにより回転駆動する構造に比べて、上記各無端ベルト毎に負担させる伝達力（駆動トルク）を小さくできる。従って、総ての補機の回転軸を１本の無端ベルトにより回転駆動する構造に比べて、上記各無端ベルトと各プーリとの接触部に於ける接触面積及び接触圧を小さくした場合でも、これら各接触部で滑りが生じる事を防止できる。
【００１９】
この為、上記各接触部に於ける接触面積を小さくできる事に基づき、上記各無端ベルトと上記各プーリとの幅寸法を小さくする事ができる。具体的には、複数の無端ベルトを並列に掛け渡す一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の幅寸法を極力小さく抑える事ができ、且つ、１本の無端ベルトのみを掛け渡す各従動プーリの幅寸法を十分に小さくできる。この結果、エンジンルームの省スペース化を図れる。又、上記各接触部に於ける接触圧を小さくできる事に基づき、上記各無端ベルトに付与する張力を低減する事ができる。延ては、これら各無端ベルトから上記各補機の回転軸に負荷されるラジアル荷重を小さくできる。この結果、これら各無端ベルト及び上記各補機の寿命を長くする事ができる。
【００２０】
又、本発明の場合には、駆動装置を構成する駆動軸の端部に設ける駆動プーリとして、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を使用している。この為、上記駆動軸の回転角速度の変動が大きくなった場合でも、上記各無端ベルトの走行速度をほぼ一定にできる。従って、これら各無端ベルトと各プーリとが両方向に擦れ合ったり、或はこれら各無端ベルトがばたついたりする事がなくなる。この結果、これら擦れ合いやばたつき等に基づく異音の発生を防止できると共に、上記各無端ベルトの寿命を長くする事ができる。又、上述の様に各無端ベルトの走行速度をほぼ一定にできる為、上記各補機の回転軸の回転量が減少するのを防止して、これら各補機の運転効率（例えば、オルタネータの発電効率）を高める事ができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１〜３は、本発明の実施の形態の１例を示している。図１に示す様に、本例の自動車用補機駆動装置は、図示しないエンジンのクランク軸（Ｃ／Ｓ）の端部に設けた駆動プーリ１ａと、それぞれが補機である、図示しないパワーステアリング装置（Ｐ／Ｓ）用ポンプ、エアコンディショナ（Ａ／Ｃ）用コンプレッサ、及びオルタネータ（Ａ／Ｎ）の各回転軸の端部に設けた従動プーリ２〜４と、２本の無端ベルト５ａ、５ｂと、それぞれが別々のオートテンショナを構成する２個のテンションプーリ６ａ、６ｂとを備える。
【００２２】
本例の場合、上記各従動プーリ２〜４としてそれぞれ、上記各補機の回転軸の端部に単に固定するもの（一方向クラッチを含まない、一体型のもの）を使用している。これに対し、上記駆動プーリ１ａとして、図２に示す様な、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置７ａを使用している。この一方向クラッチ内蔵型プーリ装置７ａの構造は、筒状のプーリ９ａの構造を除き、前述の図５に示した一方向クラッチ内蔵型プーリ装置７の構造とほぼ同様である。特に、本例の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置７ａの場合には、上記プーリ９ａの外周面に１対の係合溝１２ａ、１２ｂを、それぞれ全周に亙り、且つ、互いに並列に形成している。そして、これら各係合溝１２ａ、１２ｂに１本ずつ、それぞれ上記各無端ベルト５ａ、５ｂを掛け渡し自在としている。
【００２３】
上述の様な一方向クラッチ内蔵型プーリ装置７ａを前記クランク軸の端部に組み付ける場合には、この一方向クラッチ内蔵型プーリ装置７ａを構成するスリーブ８を上記クランク軸の端部に外嵌固定する。又、この際の組み付け方向は、このクランク軸から上記プーリ９ａへの回転力の伝達を可能とするが、このプーリ９ａから上記クランク軸への回転力の伝達を不能とする方向に規制する。
【００２４】
そして、本例の場合、上記２本の無端ベルト５ａ、５ｂのうちの一方の無端ベルト５ａを、上記プーリ９ａの外周面に形成した一方の係合溝１２ａと、前記パワーステアリング装置（Ｐ／Ｓ）用ポンプの回転軸の端部に固定した従動プーリ２とに掛け渡している。これと共に、この一方の無端ベル５ａの一部に前記テンションプーリ６ａを押し付ける事により、この無端ベルト５ａに適正な張力を付与している。又、上記２本の無端ベルト５ａ、５ｂのうちの他方の無端ベルト５ｂを、上記プーリ９ａの外周面に形成した他方の係合溝１２ｂと、前記エアコンディショナ（Ａ／Ｃ）用コンプレッサ及びオルタネータ（Ａ／Ｎ）の各回転軸の端部に固定した従動プーリ３、４とに掛け渡している。これと共に、この他方の無端ベルト５ｂの一部に前記テンションプーリ６ｂを押し付ける事により、この無端ベルト５ｂに適正な張力を付与している。
【００２５】
そして、この状態で、上記クランク軸の回転に基づく上記一方向クラッチ内蔵型プーリ装置７ａを構成するプーリ９ａの回転を、上記各無端ベルト５ａ、５ｂを介して上記各従動プーリ２〜４に伝達し、上記各補機の回転軸を回転駆動自在としている。特に、本例の場合、上記一方向クラッチ内蔵型プーリ装置７ａは、上記クランク軸の回転角速度が一定若しくは上昇傾向にある場合には、ローラクラッチ１０がつながり（ロック状態となり）、上記クランク軸から上記プーリ９ａへの回転力の伝達を自在とする。反対に、上記クランク軸の回転角速度が低下傾向にある場合には、上記ローラクラッチ１０の接続が断たれ（オーバラン状態となり）、上記クランク軸と上記プーリ９ａとの相対回転を自在とする。
【００２６】
この為、上記クランク軸の回転角速度の変動が大きくなった場合でも、上記各無端ベルト５ａ、５ｂの走行速度をほぼ一定にできる。従って、これら各無端ベルト５ａ、５ｂと上記各従動プーリ２〜４及び上記プーリ９ａとが両方向に擦れ合ったり、或はこれら各無端ベルト５ａ、５ｂがばたついたりする事がなくなる。この結果、これら擦れ合いやばたつき等に基づく異音の発生を防止できると共に、上記各無端ベルト５ａ、５ｂの寿命を長くする事ができる。又、上述の様に各無端ベルト５ａ、５ｂの走行速度をほぼ一定にできる為、上記各補機の回転軸の回転量が減少するのを防止して、これら各補機の運転効率（例えば、オルタネータの発電効率）を高める事ができる。
【００２７】
又、本例の自動車用補機駆動装置の場合には、２本の無端ベルト５ａ、５ｂにより、それぞれ異なる補機の回転軸を回転駆動する。この為、総ての補機の回転軸を１本の無端ベルトにより回転駆動する構造に比べて、上記各無端ベルト５ａ、５ｂ毎に負担させる伝達力（駆動トルク）を小さくできる。従って、総ての補機の回転軸を１本の無端ベルトにより回転駆動する構造に比べて、上記各無端ベルト５ａ、５ｂと上記各プーリ２〜４及び９ａとの接触部に於ける接触面積及び接触圧を小さくした場合でも、これら各接触部で滑りが生じる事を防止できる。
【００２８】
この為、上記各接触部に於ける接触面積を小さくできる事に基づき、上記各無端ベルト５ａ、５ｂと上記各プーリ２〜４及び９ａとの幅寸法を小さくする事ができる。具体的には、２本の無端ベルト５ａ、５ｂを並列に掛け渡す一方向クラッチ内蔵型プーリ装置７ａの幅寸法を小さく抑える事ができ、且つ、１本の無端ベルト５ａ又は５ｂのみを掛け渡す各従動プーリ２〜４の幅寸法を十分に小さくできる。この結果、上記補機及びこれら各従動プーリ２〜４の効率的配置による、エンジンルームの省スペース化を図り易くなる。又、上記各接触部に於ける接触圧を小さくできる事に基づき、上記各無端ベルト５ａ、５ｂに付与する張力を低減する事ができる。延ては、図３に矢印で模式的に示す様に、本例｛同図（Ａ）｝の場合には、総ての補機の回転軸を１本の無端ベルト５により回転駆動する構造｛同図（Ｂ）｝に比べて、上記各無端ベルト５ａ、５ｂから上記各補機の回転軸に負荷されるラジアル荷重を小さくできる。この結果、これら各無端ベルト５ａ、５ｂ及び上記各補機（の回転支持部に組み込んだ転がり軸受）の寿命を長くする事ができる。
【００２９】
尚、本発明を実施する場合、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に組み込む一方向クラッチは、ローラクラッチに限らず、スプラグクラッチの如きカムクラッチ等、各種の一方向クラッチを採用する事ができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置及び自動車用補機駆動装置は、以上に述べた様に構成され作用する為、運転時の異音の発生防止と補機の運転効率の向上とを図れるだけでなく、無端ベルト及び補機の寿命を長くする事ができ、更には、小型化に基づくエンジンルームの省スペース化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す、自動車用補機駆動装置の概略図。
【図２】同じく、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の半部断面図。
【図３】負荷される荷重の大きさを矢印で示した、無端ベルトの断面図。
【図４】従来の自動車用補機駆動装置の１例を示す概略図。
【図５】従来の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の１例を示す半部断面図。
【符号の説明】
１、１ａ　駆動プーリ
２　　従動プーリ
３　　従動プーリ
４　　従動プーリ
５、５ａ、５ｂ　無端ベルト
６、６ａ、６ｂ　テンションプーリ
７、７ａ　一方向クラッチ内蔵型プーリ装置
８　　スリーブ
９、９ａ　プーリ
１０　　ローラクラッチ
１１　　サポート軸受
１２、１２ａ、１２ｂ　係合溝
１３　　クラッチ用内輪
１４　　クラッチ用外輪
１５　　ローラ
１６　　クラッチ用保持器
１７　　カム面

Claims (2)

1. 回転軸の周囲にこの回転軸と同心に配置する、外周面に無端ベルトを掛け渡す為の係合溝を全周に亙り形成した筒状のプーリと、これら回転軸の外周面とプーリの内周面との間に設けられ、これら回転軸とプーリとの間に働くラジアル荷重を支承しつつこれら回転軸とプーリとの相対回転を自在とするサポート軸受と、上記回転軸の外周面と上記プーリの内周面との間で軸方向に関して上記サポート軸受から外れた部分に設けられ、これら回転軸とプーリとが所定方向に相対回転する場合にのみ、これら回転軸とプーリとの間で回転力の伝達を自在とする一方向クラッチとを備えた一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に於いて、上記プーリの外周面に、互いに別個の無端ベルトを係合させる為の複数の係合溝を、互いに並列に設けている事を特徴とする一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
2. 駆動軸の端部に設けた請求項１に記載した一方向クラッチ内蔵型プーリ装置と、複数の自動車用補機の回転軸の端部に設けた従動プーリと、それぞれ上記一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を構成するプーリの外周面に設けた複数の係合溝のうちの互いに異なる係合溝と上記各従動プーリのうちの互いに異なる従動プーリの外周面とに掛け渡した複数の無端ベルトとを備え、上記一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、上記駆動軸からこの一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を構成するプーリへの回転力の伝達を可能とするが、このプーリから上記駆動軸への回転力の伝達を不能としている自動車用補機駆動装置。

Images