JP2005106078A

JP2005106078A - クラッチプーリユニット

Info

Publication number: JP2005106078A
Application number: JP2003336018A
Authority: JP
Inventors: Hideki Nakayama; 英樹中山
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2005-04-21

Abstract

【課題】組み立て時に軸受を圧入する際、内部圧力の上昇やシールめくれが発生するのを防止し、且つ、オーバーラントルクの安定したクラッチプーリユニットを提供すること。
【解決手段】軸に外嵌・固定されたスリーブ部材４と、このスリーブ部材４の外周面側に配置されたプーリ部材１と、プーリ部材１の内周面とスリーブ部材４の外周面との間に圧入され、軸方向両端側に配置され、各々が、内輪２ｂ、外輪２ａ、転動体５、保持器６とから成り、軸方向両端に取り付けられたシール７を有する転がり軸受２と、プーリ部材１の内周面とスリーブ部材４の外周面との間に、転がり軸受２間に配設されたクラッチ部３と、を備えたクラッチプーリユニットであって、シール７のリップ部７ａには、内輪２ｂとの接触面の円周上に、磨耗により消滅可能な微小突起７ｂが少なくとも一つ設けられていること。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車のスターターやオルタネータ用プーリ、クランクプーリ及びエンジンアイドルストップ時の補機駆動等に用いられる、クラッチと転がり軸受が内蔵されたクラッチプーリユニットに関するものである。

近年、オルタネータは高性能・高出力化がますます進み、高回転、高荷重、高温、及び振動等の過酷な条件の下での耐久性が求められている。このようなエンジンの高出力化に伴って、ベルトの種類も様々なものが用いられているが、厳しい条件の下での耐久性や長寿命が求められている。

また、エンジン等の微小角速度変動は、ベルトのばたつきやベルト鳴きを発生させるといった問題点があるため、ベルトの寿命向上、異音問題を解決したクラッチプーリユニットは、市場において需要が高まりつつあるのが現状である。

このクラッチプーリユニットの耐久性(寿命)を左右する因子として、オーバーラントルクが挙げられるが、オーバーラントルクは、ばね力やグリース封入量、あるいはユニット(又は軸受)の内部圧力によって変化する。

従来の転がり軸受において、この内部圧力の上昇を防止するための対策が考慮されたシールとしては、下記のような技術が公知である。

例えば、特許文献１、２、及び３においては、特殊な形状をしたリップに空気抜きスリットを形成し、そのスリットを介して軸受内部の空気を外部に逃がす技術が開示されている。

また、特許文献４においては、内輪の外周面に摺接する二つのリップが設けられ、このリップと内輪の摺接面とのなす角度が限定されている。これにより、軸受が回転する時の温度変化に伴う内部圧力の変動を緩和させる技術が開示されている。

また、特許文献５においては、転がり軸受のシールリップの突起は、内輪の外周面に摺接していない状態で軸受の外側に配置されている。これにより、他の部材が圧入され、この突起に接触した際、シールが弾性変形し、内部の空気が軸受内部に流入して内圧上昇を防止する技術が開示されている。

さらに、特許文献６においては、テンショナ用転がり軸受において、そのシールリップの突起は、軸受の内側に配置され、内輪の摺動面と接触している。これにより、転がり軸受の製造中や輸送中の温度変化・気象変化等によるシールリップ部の吸着を防止する技術が開示されている。
実開平６−７３４５４号公報実開昭６２−１８４２１８号公報特開平４−１９４２３号公報特開２００３−４０５４号公報特開２００１−３０４２７９号公報特開２０００−２５７６４０号公報

しかしながら、従来の上記クラッチプーリユニットにおいては、ユニット組立時において、二つ目の軸受を圧入する際、ユニット内の空気が逃げず、内部圧力が上昇してしまうため、軸受のシールめくれが発生したり、リップ部への加圧からオーバーラントルク値の上昇やバラツキが発生し易くなるという問題点があった。

そこで、オーバーラントルクの安定した製品を提供するために、軸受のユニットへの組み込みの際にシールめくれが発生しないよう、軸受の圧入スピードを低下させたり、エージング処理(慣らし行程)を行って、クラッチ内部の空気を逃がす等の作業を実施する必要があった。

本発明は、上述した従来例の有する不都合を改善し、組み立て時に軸受を圧入する際、内部圧力の上昇やシールめくれが発生するのを防止することができ、オーバーラントルクの安定した簡単な構成のクラッチプーリユニットを提供することを課題としている。

上記課題を達成するために、本発明では、軸に外嵌・固定されたスリーブ部材と、このスリーブ部材の外周面側に配置され、外周面にベルト溝を有する円筒形状のプーリ部材と、
このプーリ部材の内周面と前記スリーブ部材の外周面との間に圧入され、プーリ部材の軸方向両端側に配置され、各々が、内輪、外輪、転動体、および該転動体を保持する保持器を有し、且つ、前記外輪に取付けられ、前記内輪に接触するリップ部を一端に持つシールを軸方向両端部に有する転がり軸受と、
前記プーリ部材の内周面と前記スリーブ部材の外周面との間に、前記２つの転がり軸受間に配設され、一方向クラッチの機能を有するクラッチ部と、を備え、前記プーリ部材と前記スリーブ部材間の回転駆動伝達を前記クラッチ部によって制御するクラッチプーリユニットにおいて、前記２つの転がり軸受における前記クラッチ部側の前記シールのリップ部の、前記内輪との接触面の円周上には、磨耗により消滅可能な微小な突起が少なくとも一つ設けられていることを特徴としている。

本発明によれば、クラッチプーリユニット(以後、プーリユニットと言う)組み立て時に軸受を圧入する際、シールのリップ部に設けた突起によって生じた微小な隙間から空気が逃げるので、クラッチ内部の空気圧の上昇を防止する、若しくは、極力抑えることができる。これにより、エージング処理(慣らし行程)が不要となり、プーリユニットのオーバーラントルクの上昇やバラツキを防止することができ、オーバーラントルクの安定化を図ることができる。

また、プーリユニット組み立ての際、従来のように、シールめくれが発生しないよう、軸受の圧入スピードを低下させる必要がなく、軸受圧入の際、上記隙間から空気が逃げるので、圧入スピードを上げてもシールめくれは発生しない。したがって、作業時間を短縮することができ、シールめくれが発生しない保証が可能となる。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の第１実施形態を示すクラッチプーリユニットの半断面図、図２は転がり軸受を示す部分断面図、図３はシールを示す断面図、図４はシールの半平面図である。

図１において、軸１０に外嵌・固定されたスリーブ部材４に対して、外周面にベルト溝１ａを有する円筒形状のプーリ部材であるプーリ１が両端の２つの転がり軸受２を介して外嵌されている。２つの転がり軸受２の間には、一方向クラッチの機能を有するクラッチ部３が配置されている。転がり軸受２の外輪２ａはプーリ１の内周面に各々圧入・固定され、内輪２ｂはスリーブ部材４の外周面に各々圧入・固定されている。

この転がり軸受２は、図２に示すように、外輪２ａと内輪２ｂ、外輪２ａと内輪２ｂ間に回転自在に介装された複数の転動体５、これら転動体５を保持する保持器６、軸受２内にグリース(潤滑剤)を封止するシール７から構成されている。

各部材の構成材料は、外輪２ａと内輪２ｂがＳＵＪ２、保持器６がプラスチックあるいは鉄、シール７がニトリル、アクリル、又はフッ素の各樹脂、あるいはシリコン等、である。

このシール７は、従来の接触型のシールと同一でリップ部７ａを有し、その外周端部が外輪２ａ端部のシール用溝２ｃに圧入で嵌め込まれ、リップ部７ａ端部が内輪２ｂの端部に(摺動面２ｄ)に接触するようにして取り付けられている。

図３に示すように、シール７のリップ部７ａには、内輪２ｂ側に当接する摺動面側の端部に小さな突起７ｂが設けられ、内輪２ｂの摺動面２ｄに当接(図２参照)している。これは軸受２内部のグリースが外部へ漏れない程度の微小なもので、図４に示すように、リップ部７ａ摺動面側の円周上に１つ設けられている。この突起７ｂは円柱状で、その突出量は、０.００１〜１ｍｍ、好ましくは０.０１〜０.３ｍｍである。この突起７ｂは、図１に示すように、２つの転がり軸受２において、何れも、クラッチ部３側のシール７に設けられている。

尚、突起７ｂの形状は、円柱状に限らず、円錐状、半球状、楕円状等であっても良い。また、突起７ｂは、リップ部７ａの摺動面側の円周上に、少なくとも一ヶ所設ければ良く、配置を考えて複数ヶ所に設けることもできる。

上記構成において、プーリ１を駆動させた際に発生する負荷トルクをクラッチ部３がロックすることにより駆動力を伝達し、且つ、速度変動、あるいは微小角速度変動が発生した場合には、クラッチ３がオーバーランすることにより、図示しないベルトのスリップや鳴き等の現象を防止し、ベルト寿命の向上を図ることができる。

上記構成の転がり軸受２を組み立てる際、２つ目の軸受２をプーリ１に圧入する際、クラッチ部３内の空気の逃げ場がなくなってくるが、シール７のリップ部７ａに設けた小さな突起７ｂによって、リップ部７ａの摺動面とこれに対向する内輪２ｂの摺動面２ｄとの間に微小な隙間が生じているため、この隙間から空気が逃げることによって、クラッチ部３内部の空気圧の上昇を防止することができる、若しくは、極力抑えることができる。これにより、エージング処理(慣らし行程)が不要となり、プーリユニットのオーバーラントルクの上昇やバラツキを防止することができるので、オーバーラントルクの安定化を図ることができる。

また、転がり軸受２の組み立ての際、従来は、シール７めくれが発生しないよう、軸受２のプーリ１への圧入スピードを任意に低下させていたが、本発明では、軸受２圧入の際、突起７ｂによる隙間から空気が逃げるので、圧入スピードを上げてもシール７めくれは発生しない。したがって、作業時間を短縮することができ、シールめくれ発生しない保証が可能となる。

シール７の突起７ｂは、内輪２ｂの摺動面２ｄと接触しているので、摺動を繰り返す内にやがて磨耗して突起７ｂの突出量が０となり、シール７のリップ部７が内輪２ｂの摺動面２ｄに密着する。これにより、リップ部７と内輪２ｂの摺動面２ｄとは、従来のシール付き転がり軸受と同様の密封構造となり、クラッチ部３のグリースが軸受２内に侵入するのを防止することができる。

以下、本発明を他の型のプーリユニットに適用した実施形態を示す。何れも、上記実施形態と略同様であって、同一部材には同一番号を付しており、重複する説明は省略する。

図５は本発明を片側玉軸受形式のプーリユニットに適用した第２実施形態を示す半断面図である。この実施形態は、上記実施形態とは異なり、図中左側の軸受８は、ニードル軸受構造となっている。

図６は本発明を軸受外輪がプーリと一体型のプーリユニットに適用した第３実施形態を示す半断面図である。この実施形態は、上記第１実施形態と同様にクラッチ部３の両側に転がり軸受２を配置した両側玉軸受形式である。

図７は本発明を軸受内輪がスリーブ部材と一体型のプーリユニットに適用した、本発明の第４実施形態を示す半断面図である。この実施形態は、両側玉軸受形式である。

図８は本発明を歯形溝プーリのプーリユニットに適用した第５実施形態を示す半断面図、図９は図８のプーリユニットを示す側面図である。第５実施形態は、両側玉軸受形式で、１１は歯形溝プーリ、１１aは歯形溝である。

上記実施形態の何れにおいても、突起７ｂ付きシール７は、２つの軸受においてクラッチ部３側に、これに対向するように配設されている。また、図１、図６〜８に示す両側玉軸受形式のプーリユニットにおいては、片側の軸受のみに突起付シールの軸受を使用してもよい。

上記５つの実施形態から明らかなように、本発明は、自動車のスターターやオルタネータ用プーリ、クランクプーリ及びエンジンアイドルストップ時の補機駆動用等のクラッチが内蔵されたプーリユニットに用いるのが好適である。

次に、プーリユニットの組み立て後に計測したオーバーラントルクを、本発明の突起７ｂ付きシール７を有する転がり軸受を備えたものと、従来のプーリユニットとで比較した実験結果について示す。

図１０は、プーリユニットの組み立て後のオーバーラントルクを本発明の突起付きシールを有するものと突起なしのものとで比較した実験結果を示す特性線図である。

同図において、プーリユニットの２０のサンプルを横軸に取り、組み立て後の各々のオーバーラントルクの計測結果を縦軸(Ｎ・ｃｍ)に表している。△は突起なし両側玉軸受、■は突起なし片側玉軸受、▲は突起付き両側玉軸受、□は突起付き片側玉軸受のオーバーラントルクをそれぞれ示している。

同図から明らかなように、△及び■の突起なしのプーリユニットのオーバーラントルクは計測毎に変動が大きく、特に、両側玉軸受と片側玉軸受とでは差が大きくなっている。これに対し、▲及び□の突起付きのプーリユニットのオーバーラントルクは計測毎の変動は非常に小さく、両側玉軸受と片側玉軸受との差もほとんど見られない。

したがって、本発明の構成では、上述したように、プーリユニットのオーバーラントルクはバラツキがなく、安定していることが分かる。

本発明の第１実施形態を示すクラッチプーリユニットの半断面図。転がり軸受を示す部分断面図。シールを示す断面図。シールを示す半平面図。本発明を片側玉軸受形式のクラッチプーリユニットに適用した第２実施形態を示す半断面図。本発明を軸受外輪がプーリと一体型のクラッチプーリユニットに適用した第３実施形態を示す半断面図。本発明を軸受内輪がスリーブ部材と一体型のクラッチプーリユニットに適用した第４実施形態を示す半断面図。本発明を歯形溝プーリのクラッチプーリユニットに適用した第５実施形態を示す半断面図。図８のクラッチプーリユニットを示す側面図。クラッチプーリユニットの組み立て後のオーバーラントルクを突起付きシールを有するものと突起なしのものとで比較した実験結果を示す特性線図。

符号の説明

１：プーリ
２：転がり軸受
２ａ：外輪
２ｂ：内輪
２ｄ：摺動面
３：クラッチ部
４：スリーブ部材
５：転動体
６：保持器
７：シール
７ａ：リップ部
７ｂ：突起

Claims

軸に外嵌・固定されたスリーブ部材と、
このスリーブ部材の外周面側に配置され、外周面にベルト溝を有する円筒形状のプーリ部材と、
このプーリ部材の内周面と前記スリーブ部材の外周面との間に圧入され、プーリ部材の軸方向両端側に配置され、各々が、内輪、外輪、転動体、および該転動体を保持する保持器を有し、且つ、前記外輪に取付けられ、前記内輪に接触するリップ部を一端に持つシールを軸方向両端部に有する転がり軸受と、
前記プーリ部材の内周面と前記スリーブ部材の外周面との間に、前記２つの転がり軸受間に配設され、一方向クラッチの機能を有するクラッチ部と、
を備え、前記プーリ部材と前記スリーブ部材間の回転駆動伝達を前記クラッチ部によって制御するクラッチプーリユニットにおいて、
前記２つの転がり軸受における前記クラッチ部側の前記シールのリップ部の、前記内輪との接触面の円周上には、磨耗により消滅可能な微小な突起が少なくとも一つ設けられていることを特徴とするクラッチプーリユニット。
前記微小な突起の突出量は、０.００１〜１.０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のクラッチプーリユニット