JP2005180465A - 一方向クラッチ付きプーリユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 ロック状態における摩擦力を大きくし、ロック性能を向上することができる。
【解決手段】 一方向クラッチ付きプーリユニットにおいて、一方向クラッチのくさび空間を形成するカム面２０と軌道面２１の少なくとも一方に、研磨の条痕２６が軸方向に対して垂直に形成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、一方向クラッチ付きプーリユニットに関し、特に、自動車の補機等に組み込まれる一方向クラッチ付きプーリユニットに関する。

従来、スタータやオルタネータのような自動車の補機等に組み込まれる一方向クラッチ付きプーリユニットにおいて、プーリ或いは軸体に平坦な一方向クラッチのカム面が形成され、カム面を構成する周面が多角形に形成されたものが知られている（例えば、特許文献１，２参照。）。

例えば、このようなプーリユニットは、エンジンのクランク軸によりベルトを介して駆動されるオルタネータに装備される。プーリユニットは、オルタネータの回転軸に外嵌固定自在な軸体と、軸体の周囲に設けられベルトが懸架される従動プーリと、軸体と従動プーリとの間に配置された一対の軸受と一方向クラッチとを備えている。エンジンの回転変動に対して、角速度の増加時には、一方向クラッチのローラがくさび空間に食い込んで、軸体と従動プーリはロック状態となり、エンジンの回転力が従動プーリからオルタネータの回転軸に伝達される。一方、角速度の減少時には、ローラはくさび空間の広い側に移動し、軸体と従動プーリはオーバーラン状態となる。これにより、従動プーリと無端ベルトとの間に滑りが生じたり、或いは無端ベルトの寿命が低下したりすることが防止される。
特開２００１−１４０９４３号公報（第３頁、第１，２図） 特開２００３−１１３９２５号公報（第２−３頁、第１，２図）

ところで、一方向クラッチは、角速度の増加時にはエンジンの回転力を伝えるために確実にロックすることが要求されており、特に、オルタネータの発電において、一方向クラッチのロック性能は重要となる。

通常、一方向クラッチのロック性能を上げるためには、ローラのくさび角を小さくする対策がとられている。しかしながら、ロック性能を向上する対策として、ローラが転接するカム面や軌道面のテクスチャについては従来考慮されていなかった。

本発明は、上記のような課題を鑑みてなされたものであり、一方向クラッチのロック状態における摩擦力を大きくし、ロック性能を向上することができる一方向クラッチ付きプーリユニットを提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、下記構成により達成される。
（１） クラッチ外輪と、クラッチ内輪と、前記クラッチ外輪の内周面或いは前記クラッチ内輪の外周面の一方に設けられたカム面と前記クラッチ外輪の内周面或いは前記クラッチ内輪の外周面の他方に設けられた軌道面との間に配された複数のローラとを有する一方向クラッチと、
前記一方向クラッチの軸方向両端部に設けられ、外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に転動自在に配置された転動体とを備えた一対の軸受と、
前記クラッチ外輪と前記外輪とが一体に形成されたプーリと、
前記クラッチ内輪と前記内輪とが一体に形成された軸体と、
を備えた一方向クラッチ付きプーリユニットであって、
前記カム面と前記軌道面の少なくとも一方に、研磨の条痕が軸方向に対して垂直に形成されていることを特徴とする一方向クラッチ付きプーリユニット。
（２） クラッチ外輪と、クラッチ内輪と、前記クラッチ外輪の内周面或いは前記クラッチ内輪の外周面の一方に設けられたカム面と前記クラッチ外輪の内周面或いは前記クラッチ内輪の外周面の他方に設けられた軌道面との間に配された複数のローラとを有する一方向クラッチと、
前記一方向クラッチの軸方向両端部に設けられ、外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に転動自在に配置された転動体とを備えた一対の軸受と、
前記クラッチ外輪と前記外輪とが圧入により内嵌固定されるプーリと、
前記クラッチ内輪と前記内輪とが圧入により外嵌固定される軸体と、
を備えた一方向クラッチ付きプーリユニットであって、
前記カム面と前記軌道面の少なくとも一方に、研磨の条痕が軸方向に対して垂直に形成されていることを特徴とする一方向クラッチ付きプーリユニット。
（３） クラッチ外輪と、クラッチ内輪と、前記クラッチ外輪の内周面或いは前記クラッチ内輪の外周面の一方に設けられたカム面と前記クラッチ外輪の内周面或いは前記クラッチ内輪の外周面の他方に設けられた軌道面との間に配された複数のローラとを有する一方向クラッチと、
前記一方向クラッチの軸方向両端部に設けられ、外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に転動自在に配置された転動体とを備えた一対の軸受と、
前記クラッチ外輪が一体に形成され、前記外輪が圧入により内嵌固定されるプーリと、
前記クラッチ内輪が一体に形成され、前記内輪が圧入により外嵌固定される軸体と、
を備えた一方向クラッチ付きプーリユニットであって、
前記カム面と前記軌道面の少なくとも一方に、研磨の条痕が軸方向に対して垂直に形成されていることを特徴とする一方向クラッチ付きプーリユニット。
（４） 前記一対の軸受は、一方が玉軸受であり、他方がころ軸受であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の一方向クラッチ付きプーリユニット。
（５） 前記一対の軸受は、ともに玉軸受であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の一方向クラッチ付きプーリユニット。
（６） 前記一対の軸受は、ともにころ軸受であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の一方向クラッチ付きプーリユニット。
（７） 研磨の条痕が形成された前記カム面と前記軌道面の少なくとも一方は、平均粗さＲａが軸方向では０．３≦Ｒａ≦０．５であり、軸方向に垂直な方向では０．１≦Ｒａ≦０．３であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の一方向クラッチ付きプーリユニット。
（８） 前記一方向クラッチ付きプーリユニットは自動車の補機に装着されていることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の一方向クラッチ付きプーリユニット。
（９） 前記自動車の補機は、オルタネータであることを特徴とする（８）に記載の一方向クラッチ付きプーリユニット。
（１０） 前記自動車の補機は、スタータであることを特徴とする（８）に記載の一方向クラッチ付きプーリユニット。

本発明の一方向クラッチ付きプーリユニットによれば、クラッチ外輪の内周面或いはクラッチ内輪の外周面の一方に設けられたカム面と他方に設けられた軌道面の少なくとも一方に、研磨の条痕が軸方向に対して垂直に形成されているので、一方向クラッチのロック状態における摩擦力を大きくし、ロック性能を向上することができる一方向クラッチ付きプーリユニットを提供することができる。

以下、本発明の各実施形態に係る一方向クラッチ付きプーリユニットを図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態である一方向クラッチ付きプーリユニットの縦断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は本実施形態のプーリを示す斜視図である。

図１に示すように、プーリユニットは、エンジン用補機であるオルタネータの回転軸（図示せず）上に外嵌固定可能な本発明の軸体であるスリーブ１１と、スリーブ１１の周囲に同芯に配置され、外周面に無端ベルト（図示せず）が懸架されるプーリ１２とを備える。そして、スリーブ１１の外周面とプーリ１２の内周面との間には、本発明の一方向クラッチであるローラクラッチ１３と、その両端に一対の軸受である玉軸受１４，１４とを備えている。

一対の玉軸受１４，１４は、プーリ１２に加わるラジアル荷重を支承しつつ、スリーブ１１とプーリ１２との相対回転を自在とする。各玉軸受１４は、外輪がプーリ１２と一体に形成され、内輪がスリーブ１１と一体に形成されており、プーリ１２の内周面に形成された外輪軌道１５とスリーブの外周面に形成された内輪軌道１６との間には、転動体である複数個の玉１７が転動自在に配置されている。また、各玉軸受１４は、複数個の玉１７を転動自在に保持する保持器１８とを有する。
さらに、プーリユニットの軸方向両端部で、且つプーリ１２の内周面とスリーブ１１の外周面との間には、ローラクラッチ１３と一対の玉軸受１４，１４とを設置した空間内に充填した潤滑剤の漏洩を防止するシール部材１９，１９が設けられている。

ローラクラッチ１３では、クラッチ外輪がプーリ１２と一体に形成され、クラッチ内輪がスリーブ１１と一体に形成されている。図２に示されるように、クラッチ外輪を構成するプーリ１２の内周面には、平坦なカム面２０が円周方向に亙って等間隔に設けられており、プーリ１２の内径形状は多角形に形成されている。また、このカム面２０と本発明の軌道面であるスリーブ１１の円筒形外周面２１との間に形成されたくさび空間には複数個のローラ２２とローラ保持器２３が配置されている。

ローラ保持器２３は、例えば、合成樹脂を射出成形して略円筒形に形成されており、円周方向に所定の間隔で柱部２４が形成されている。ローラ保持器２３は、カム面２０に沿った外周形状を備えており、クラッチ外輪であるプーリ１２と共に回転する。また、ローラ保持器２３とローラ２２との間には、円周方向においてくさび空間が浅くなる方向にローラ２２を押圧するばね２５が設けられている。

また、図３に示されるように、クラッチ外輪を構成するプーリ１２の内周面に形成された各カム面２０には、研磨によるテクスチャリング加工が施されており、研磨の条痕２６がプーリユニットの軸方向に対して垂直に設けられている。さらに、この研磨の条痕２６により、各カム面２０の平均粗さＲａは、軸方向では０．３≦Ｒａ≦０．５とし、軸方向に垂直な方向では０．１≦Ｒａ≦０．３としている。

本実施形態のプーリユニットでは、エンジンのクランク軸の角速度が増加して、プーリ１２が矢印Ｂの方向に回転すると、ローラ２２はくさび空間に噛み込み、スリーブ１１とプーリ１２はロック状態となり、エンジンからの回転力がオルタネータの回転軸に伝達される。一方、クランク軸の角速度が減少して、スリーブ側の回転角速度が速くなると、ローラ２２の噛み込みは解除され、スリーブ１１とプーリ１２は相対回転してオーバーラン状態となる。これにより、回転変動の差による無端ベルトのばたつきや異音を防止することができる。

そして、本実施形態では、カム面２０に研磨の条痕２６を軸方向に対して垂直に設けることで、ローラクラッチ１３のロック状態における摩擦力を大きくし、ロック性能を向上することができる。従って、エンジンの回転変動における角速度の増加時に、エンジンの回転力をオルタネータに確実に伝えることができ、オルタネータの発電効率を上げることができる。

通常、研磨の条痕が、摩擦方向と平行またはそれに近い方向である場合には、静摩擦係数、動摩擦係数が高くなる（参考文献「摩擦と摩耗のマニュアル」著者：ＨＥＦ，ＣＥＴＩＭ，訳者：桑山昇，泰山堂，５１頁）。このため、ローラクラッチ１３のローラ２２が移動する方向や回転する方向に対して平行になるように、即ち、プーリユニットの軸方向に対して垂直に研磨の条痕２６を設けることで、ローラクラッチ１３のロック状態における摩擦力を大きくし、ロック性能を向上することができる。この結果、オルタネータの発電効率の低下を防止することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の一方向クラッチ付きプーリユニットについて、図４，５を参照して説明する。図４は、第２実施形態の一方向クラッチ付きプーリユニットの断面図であり、図５は、本実施形態のスリーブを示す斜視図である。
第２実施形態のプーリユニットは、クラッチ内輪であるスリーブ１１の外周面にカム面３２を形成した点において、第１実施形態のものと異なる。従って、一方向クラッチ以外の部分については、第１実施形態のものと同様であるので、同等部分については同一の符号を付して、説明を簡略化或いは省略する。

本実施形態のローラクラッチ３１では、図４に示されるように、クラッチ内輪を構成するスリーブ１１の外周面に、平坦なカム面３２が円周方向に亙って等間隔に設けられており、スリーブ１１の外径形状は多角形に形成されている。一方、クラッチ外輪を構成するプーリ１２の内周面３３は、円筒形状に形成されている。これにより、複数個のローラ２２、ローラ保持器３４及びばね２５は、カム面３２と本発明の軌道面であるプーリ１２の内周面３３との間に形成されたくさび空間に配置される。また、ローラ保持器３４は、カム面３２に沿った内周形状を備えて、クラッチ内輪であるスリーブ１１と共に回転する。

そして、図５に示されるように、クラッチ内輪を構成するスリーブ１１の外周面に形成された各カム面３２には、研磨によるテクスチャリング加工が施されており、研磨の条痕３５がプーリユニットの軸方向に対して垂直に設けられている。

従って、本実施形態でも、カム面３２に研磨の条痕３５を軸方向に対して垂直に設けることで、ローラクラッチ３１のロック状態の摩擦力を大きくし、ロック性能を向上することができる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態の一方向クラッチ付きプーリユニットと同様である。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る一方向クラッチ付きプーリユニットについて図６，７を参照して説明する。図６は、本実施形態の一方向クラッチ付きプーリユニットの断面図であり、図７は、本実施形態のクラッチ外輪とプーリとを示す斜視図である。
第３実施形態のプーリユニットは、一方向クラッチ４５のクラッチ外輪４６とクラッチ内輪４７及び一対の軸受４１，４１の外輪４２と内輪４３が、プーリ１２及びスリーブ１１と別体に設けられている点において、第１実施形態のものと異なる。その他の部分については、第１実施形態のものと同様であるので、同等部分については同一の符号を付して、説明を簡略化或いは省略する。

本実施形態の一対の玉軸受４１，４１では、外輪４２，４２が圧入によりプーリ１２に内嵌固定されるとともに、内輪４３，４３が圧入によりスリーブ１１に外嵌固定される。 内輪４３，４３は、スリーブ１１の軸方向中間部に形成された他の部分よりも直径の大きな大径部４４の軸方向両端面（段差面）に当接した状態で、スリーブ１１の外周面に固定される。

また、ローラクラッチ４５においても、クラッチ外輪４６が圧入によりプーリ１２に内嵌固定されるとともに、クラッチ内輪４７が圧入によりスリーブ１１の大径部４４に外嵌固定される。また、クラッチ外輪４６は、両端部に径方向内方に延びる鍔部４８を備えており、ローラ保持器２３の軸方向位置を規制している。また、クラッチ外輪４６の内周面には、平坦なカム面５０が円周方向に亙って等間隔に設けられており、内径形状は多角形に形成されている。また、このカム面５０と本発明の軌道面であるクラッチ内輪４７の円筒形外周面５１との間に形成されたくさび空間に複数個のローラ２２、ローラ保持器２３及びばね２５が配置されている。

また、図７に示されるように、クラッチ外輪４６の内周面に形成された各カム面５０には、研磨によるテクスチャリング加工が施されており、研磨の条痕５２がプーリユニットの軸方向に対して垂直に設けられている。

従って、本実施形態でも、カム面５０に研磨の条痕５２を軸方向に垂直に対して設けることで、ローラクラッチ４５のロック状態の摩擦力を大きくし、ロック性能を向上することができる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態の一方向クラッチ付きプーリユニットと同様である。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る一方向クラッチ付きプーリユニットについて、図８を参照して説明する。図８は、本実施形態のクラッチ内輪とスリーブを示す斜視図である。
第４実施形態のプーリユニットは、図４に示された第２実施形態のローラクラッチの構成を図６に示された第３実施形態のプーリユニットに一部適用したものである。従って、第２及び第３実施形態のものと同等部分については同一の符号を付して、説明を簡略化或いは省略する。

本実施形態のローラクラッチ６１では、図８に示されるように、クラッチ内輪４７の外周面に、平坦なカム面６２が円周方向に亙って等間隔に設けられており、クラッチ内輪４７の外径形状は多角形に形成されている。一方、クラッチ外輪４６の内周面は、円筒形状に形成されている。これにより、複数個のローラ２２、ローラ保持器３４及びばね２５は、カム面６２と本発明の軌道面であるクラッチ外輪４６の内周面との間のくさび空間に配置される。

そして、図８に示されるように、クラッチ内輪４７の外周面に形成された各カム面６２には、研磨によるテクスチャリング加工が施されており、研磨の条痕６３がプーリユニットの軸方向に対して垂直に設けられている。

従って、本実施形態でも、カム面６２に研磨の条痕６３を軸方向に対して垂直に設けることで、ローラクラッチ６１のロック状態の摩擦力を大きくし、ロック性能を向上することができる。
その他の構成及び作用については、第３実施形態の一方向クラッチ付きプーリユニットと同様である。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係る一方向クラッチ付きプーリユニットについて図９を参照して説明する。図９は、本実施形態の一方向クラッチ付きプーリユニットの断面図である。
第５実施形態のプーリユニットは、一対の軸受７１，７１の外輪７２，７２と内輪７３，７３が、プーリ１２及びスリーブ１１と別体に設けられている点において、第１実施形態のものと異なる。その他の部分については、第１実施形態のものと同様であるので、同等部分については同一の符号を付して、説明を簡略化或いは省略する。

本実施形態の一対の玉軸受７１，７１では、外輪７２，７２が圧入によりプーリ１２に内嵌固定されるとともに、内輪７３，７３が圧入によりスリーブ１１に外嵌固定される。内輪は７３、スリーブ１１の軸方向中間部に形成された他の部分よりも直径の大きな、クラッチ内輪を構成する大径部７４の軸方向両端面（段差面）に当接した状態で、スリーブ１１の外周面に固定される。

本実施形態では、クラッチ外輪を構成するプーリ１２の内周面に形成された各カム面２０は、第１実施形態と同様、研磨の条痕２６を軸方向に対して垂直に設けている。これにより、ローラクラッチ１３のロック状態の摩擦力を大きくし、ロック性能を向上することができる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態の一方向クラッチ付きプーリユニットと同様である。

なお、第５実施形態の変形例として、カム面をプーリの内周面に形成する代わりに、クラッチ内輪を構成するスリーブ１１の外周面に設け、第２実施形態と同様、このカム面３２に研磨の条痕３５を軸方向に対して垂直に設けることでも、ローラクラッチ３１のロック状態の摩擦力を大きくし、ロック性能を向上することができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
本実施形態においては、研磨による条痕はカム面に設けられているが、カム面と共にくさび空間を構成する軌道面に設けられてもよいし、また、カム面と軌道面の両方に設けられてもよい。
また、本実施形態においては、一対の軸受は、ともに玉軸受であったが、一方がころ軸受で他方が玉軸受であってもよく、或いは、ともにころ軸受であってもよい。
さらに、本実施形態では、一方向クラッチ付きプーリユニットはオルタネータの回転軸と従動プーリ間に装着されたが、スタータのプーリと回転軸間に装着されてもよく、自動車の補機に好適に使用されるものである。

本発明の第１実施形態である一方向クラッチ付きプーリユニットの断面図である。 図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。 第１実施形態のプーリを示す斜視図である。 本発明の第２実施形態である一方向クラッチ付きプーリユニットの断面図である。 第２実施形態のスリーブを示す斜視図である。 本発明の第３実施形態である一方向クラッチ付きプーリユニットの断面図である。 第３実施形態のクラッチ外輪とプーリを示す斜視図である。 本発明の第４実施形態のクラッチ内輪とスリーブを示す斜視図である。 本発明の第５実施形態である一方向クラッチ付きプーリユニットの断面図である。

符号の説明

１１ スリーブ
１２ プーリ
１３，３１，４５，６１ ローラクラッチ（一方向クラッチ）
１４，４１，７１ 玉軸受（軸受）
１７ 玉（転動体）
２０，３２，５０，６２ カム面
２１ スリーブの外周面（軌道面）
２２ ローラ
２６，３５，５２，６３，８１，９１ 研磨の条痕
３３ プーリの内周面（軌道面）
４２，７２ 外輪
４３，７３ 内輪
４６ クラッチ外輪
４７ クラッチ内輪

Claims (10)

1. クラッチ外輪と、クラッチ内輪と、前記クラッチ外輪の内周面或いは前記クラッチ内輪の外周面の一方に設けられたカム面と前記クラッチ外輪の内周面或いは前記クラッチ内輪の外周面の他方に設けられた軌道面との間に配された複数のローラとを有する一方向クラッチと、
   前記一方向クラッチの軸方向両端部に設けられ、外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に転動自在に配置された転動体とを備えた一対の軸受と、
   前記クラッチ外輪と前記外輪とが一体に形成されたプーリと、
   前記クラッチ内輪と前記内輪とが一体に形成された軸体と、
   を備えた一方向クラッチ付きプーリユニットであって、
   前記カム面と前記軌道面の少なくとも一方に、研磨の条痕が軸方向に対して垂直に形成されていることを特徴とする一方向クラッチ付きプーリユニット。
2. クラッチ外輪と、クラッチ内輪と、前記クラッチ外輪の内周面或いは前記クラッチ内輪の外周面の一方に設けられたカム面と前記クラッチ外輪の内周面或いは前記クラッチ内輪の外周面の他方に設けられた軌道面との間に配された複数のローラとを有する一方向クラッチと、
   前記一方向クラッチの軸方向両端部に設けられ、外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に転動自在に配置された転動体とを備えた一対の軸受と、
   前記クラッチ外輪と前記外輪とが圧入により内嵌固定されるプーリと、
   前記クラッチ内輪と前記内輪とが圧入により外嵌固定される軸体と、
   を備えた一方向クラッチ付きプーリユニットであって、
   前記カム面と前記軌道面の少なくとも一方に、研磨の条痕が軸方向に対して垂直に形成されていることを特徴とする一方向クラッチ付きプーリユニット。
3. クラッチ外輪と、クラッチ内輪と、前記クラッチ外輪の内周面或いは前記クラッチ内輪の外周面の一方に設けられたカム面と前記クラッチ外輪の内周面或いは前記クラッチ内輪の外周面の他方に設けられた軌道面との間に配された複数のローラとを有する一方向クラッチと、
   前記一方向クラッチの軸方向両端部に設けられ、外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に転動自在に配置された転動体とを備えた一対の軸受と、
   前記クラッチ外輪が一体に形成され、前記外輪が圧入により内嵌固定されるプーリと、
   前記クラッチ内輪が一体に形成され、前記内輪が圧入により外嵌固定される軸体と、
   を備えた一方向クラッチ付きプーリユニットであって、
   前記カム面と前記軌道面の少なくとも一方に、研磨の条痕が軸方向に対して垂直に形成されていることを特徴とする一方向クラッチ付きプーリユニット。
4. 前記一対の軸受は、一方が玉軸受であり、他方がころ軸受であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の一方向クラッチ付きプーリユニット。
5. 前記一対の軸受は、ともに玉軸受であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の一方向クラッチ付きプーリユニット。
6. 前記一対の軸受は、ともにころ軸受であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の一方向クラッチ付きプーリユニット。
7. 研磨の条痕が形成された前記カム面と前記軌道面の少なくとも一方は、平均粗さＲａが軸方向では０．３≦Ｒａ≦０．５であり、軸方向に垂直な方向では０．１≦Ｒａ≦０．３であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の一方向クラッチ付きプーリユニット。
8. 前記一方向クラッチ付きプーリユニットは自動車の補機に装着されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の一方向クラッチ付きプーリユニット。
9. 前記自動車の補機は、オルタネータであることを特徴とする請求項８に記載の一方向クラッチ付きプーリユニット。
10. 前記自動車の補機は、スタータであることを特徴とする請求項８に記載の一方向クラッチ付きプーリユニット。

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