JP2005265100A - 一方向クラッチ内蔵型プーリ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スリーブ部材と回転軸との間に緩みが生じないように強固に固定して、信頼性の高い一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を提供する。
【解決手段】 一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０は、プーリ部材１３と、スリーブ部材１２と、プーリ部材１３とスリーブ部材１２との間に配設された一方向クラッチ１４と、一方向クラッチ１４の両側に配設された転がり軸受１５とを備えている。回転軸１１とともにスリーブ部材１２に取り付けられる予圧付与部材２７は、転がり軸受１５の軌道輪１７の端面と当接して、転がり軸受に予圧を付与する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に関し、より詳細には、自動車のオルタネータ、コンプレッサ、自動車始動装置を構成するスタータモータ等、自動車用補機の回転軸の端部に固定して用いられる一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に関する。

例えば、オルタネータ等の自動車用補機は、エンジンを駆動源とし、エンジンのクランクシャフトに固定された駆動プーリと、自動車用補機の回転軸に固定された従動プーリとの間に無端ベルトが巻き掛けられて駆動されている。

従来、従動プーリとしては、単に回転軸に固定しただけのものが使用されていた。これに対して、近年、走行時の加減速やエンジンの回転変動等による発電効率の低下や無端ベルトの寿命低下が生じるのを防止するため、所定方向の回転力のみを伝達する一方向クラッチが組み込まれた一方向クラッチ内蔵型プーリ装置が従動プーリとして利用されている。

図３に示すように、従来の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１００は、オルタネータ等の自動車用補機（不図示）の回転軸１０１が固定されるスリーブ部材１０２と、スリーブ部材１０２の周囲にスリーブ部材１０２と同心に配置され、外周面にベルト溝１０３ａが形成されたプーリ部材１０３とを有する。スリーブ部材１０２の外周面１０２ａとプーリ部材１０３の内周面１０３ｂとの間には、一方向クラッチ１０４と一対の転がり軸受１０５が配設されている。転がり軸受１０５は、プーリ部材１０３に加わるラジアル荷重を支承しつつ、スリーブ部材１０２とプーリ部材１０３との相対回転を自在とする。また、一方向クラッチ１０４は、プーリ部材１０３がスリーブ部材１０２に対して所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、プーリ部材１０３からスリーブ部材１０２への回転力の伝達を自在とする。

一方向クラッチ１０４は、クラッチ外輪１０６の円筒面と、クラッチ内輪１０７のカム面との間形成されたくさび空間に複数のころ１０８を配置している。そして、プーリ部材１０３の回転角速度が回転軸１０１の回転角速度より速い場合には、ころ１０８がくさび作用によってくさび空間の挟部に噛み込まれて、プーリ部材１０３とスリーブ部材１０２とが相対回転不能（ロック状態）となり、エンジンの回転力が回転軸１０１に伝達される。一方、プーリ部材１３の回転角速度が回転軸１０１の回転角速度より遅い場合には、ころ１０８の噛込みが解除されて、プーリ部材１０３とスリーブ１０２との相対回転が自在（オーバーラン状態）となる。

一対の転がり軸受１０５は、ベルトによりプーリ部材１０２に作用するラジアル荷重を支持するが、転がり軸受１０５には内部隙間が存在する為、プーリ部材１０２は回転軸１０１に対して内部隙間分偏心する。プーリ部材１０２と回転軸１０１が偏心すると、これに伴って、クラッチ外輪１０６とクラッチ内輪１０７とが偏心し、各ころ１０８の接触位置が異なってころ荷重が不均一となるため、ロック不良を起こし易く、大きな荷重を受けるころ１０８が摩耗する等の問題がある。

このため、転がり軸受１０５に適正な大きさの予圧を付与して、深溝玉軸受１０５の内部隙間を低減させることが知られている（例えば、特許文献１〜２参照。）。特許文献１に記載のクラッチ内蔵プーリは、クラッチ外輪および転がり軸受の各軌道輪の圧入締め代を管理するとともに、転がり軸受の内輪とスリーブ部材の大径段部の肩部との間に軸方向隙間を形成することで、定位置予圧によって予圧を付与する。また、特許文献２に記載のプーリユニットでは、カウンタボアを有する内輪を用いて内部隙間を小さくすることが知られている。
特開２００２−３５７２６４号公報（第３−４頁、図１） 特開平７−３１７８０７号公報（第３−５頁、図１）

ところで、特許文献１に記載のクラッチ内蔵プーリでは、転がり軸受の内輪及び外輪は圧入され、定位置予圧により予圧を付与することで、過大予圧となるのを防止しているが、一般に転がり軸受の幅の寸法公差は、適正な予圧を与えるのに必要な公差に比べて大きく、転がり軸受に適正な大きさの予圧力を付与するためには組付け寸法を厳密に管理する必要があった。このため、転がり軸受の組付け、調整に多くの工数を要し、クラッチ内蔵プーリのコストが上昇する一因となっていた。また、適正な予圧力を付与できる寸法公差内に転がり軸受の構成部材の寸法を管理して製作することは、大幅なコスト上昇となり得策ではなかった。

また、特許文献２に記載のプーリユニットでは、カウンタボアを有する内輪を備えたアンギュラコンタクト型軸受が用いられており、軸受の内部隙間をゼロに調整することが可能であるが、専用の設計であるため、一般の標準な転がり軸受に比べてコストが増加するという問題があった。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、転がり軸受に予圧を付与して内部隙間を減少させ、一方向クラッチのクラッチ外輪とクラッチ内輪との偏心を低減させて、低コストで信頼性の高い一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 回転軸に固定され、該回転軸と共に回転可能なスリーブ部材と、
前記スリーブ部材の周囲に前記スリーブ部材と同心に配置されるプーリ部材と、
前記スリーブ部材の外周面と前記プーリ部材の内周面との間に設けられ、前記プーリ部材が前記スリーブ部材に対し所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ前記プーリ部材と前記スリーブ部材との間で回転力の伝達を自在とする一方向クラッチと、
前記一方向クラッチの軸方向側方に設けられて、前記スリーブ部材と前記プーリ部材とを相対回転可能に支持する転がり軸受と、
前記回転軸とともに前記スリーブ部材に取り付けられ、該転がり軸受の軌道輪の端面と当接して、前記転がり軸受に予圧を付与する予圧付与部材と、
を備えたことを特徴とする一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
（２） 前記スリーブ部材は、前記スリーブ部材の内周面に形成された雌ねじ部と前記回転軸の端部に形成された雄ねじ部とを螺合させるとともに、前記回転軸の端部に固定部材を係合することで前記回転軸に固定されており、
前記予圧付与部材は、前記固定部材によって前記スリーブ部材に取り付けられることを特徴とする（１）に記載の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
（３） 前記固定部材は、前記スリーブ部材の開放端側に突出した前記回転軸の端部に形成された雄ねじ部と螺合可能なナットであることを特徴とする（２）に記載の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
（４） 前記予圧付与部材は、前記転がり軸受に設けられたシール部材の軸方向外側を覆う環状鍔部と、該環状鍔部から側方に突設され、前記転がり軸受の前記軌道輪の端面と当接して前記軌道輪を軸方向に押圧する押圧部とを備え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内蔵型プーリ装置。

本発明の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置によれば、回転軸とともにスリーブ部材に取り付けられ、転がり軸受の軌道輪の端面と当接して、転がり軸受に予圧を付与する予圧付与部材を設けたので、予圧付与部材を取り付けるための部材を別途設ける必要がなく、一般的な玉軸受に適正な大きさの予圧を容易に付与することができる。また、これによって、玉軸受の内部隙間を減少させて、クラッチ外輪とクラッチ内輪との偏心をなくし、偏心に伴うロック不良や大きな荷重を受けるころの摩耗等を防止して、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の信頼性を高めることができる。

また、本発明の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置によれば、スリーブ部材は、スリーブ部材の内周面に形成された雌ねじ部と回転軸の端部に形成された雄ねじ部とを螺合させるとともに、回転軸の端部に固定部材を係合することで回転軸に固定されており、予圧付与部材は、固定部材によってスリーブ部材に取り付けられるので、簡単な構成でかつ確実に予圧付与部材を装着することができるとともに、スリーブ部材と回転軸とをより強固に固定することができる。

また、本発明の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置によれば、予圧付与部材は、玉軸受に設けられたシール部材の軸方向外側を覆う環状鍔部と、環状鍔部から側方に突設され、転がり軸受の軌道輪の端面と当接して軌道輪を軸方向に押圧する押圧部とを備えるので、単一の部材で予圧付与部材の押圧部により玉軸受に適正な大きさの予圧を付与することができるとともに、シール部材を保護して、異物の侵入をより確実に防止することができる。

本発明の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、予圧付与部材を取り付けるための部材を別途設ける必要がなく、玉軸受に適正な大きさの予圧を付与して内部隙間を減少させ、一方向クラッチのクラッチ外輪とクラッチ内輪との偏心を低減させて、低コストで一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の信頼性を高める。

以下、本発明の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本実施形態に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図、図２は図１におけるＩＩ−ＩＩ矢視縦断面図である。

図１に示すように、本実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０は、オルタネータ等の自動車用補機（不図示）の回転軸１１が係合して固定されるスリーブ部材１２と、スリーブ部材１２の周囲にスリーブ部材１２と同心に配置され、外周面にベルト溝１３ａが形成されたプーリ部材１３とを有する。スリーブ部材１２の外周面１２ａとプーリ部材１３の内周面１３ｂとの間で、この間に形成される環状空間の軸方向中間部には、一方向クラッチ１４が配置されている。また、スリーブ部材１２の外周面１２ａとプーリ部材１３の内周面１３ｂとの間で、上記環状空間の軸方向両端部には、一方向クラッチ１４を狭持するようにして、例えば、深溝玉軸受等の一対の転がり軸受１５ａ，１５ｂが配設されている。

転がり軸受１５ａ，１５ｂは、それぞれプーリ部材の内周面１３ｂに内嵌される外輪１６と、スリーブ部材１２の外周面１２ａに外嵌される本発明の軌道輪である内輪１７と、外輪１６と内輪１７の両軌道面間に配置された複数の玉１８と、玉１８を転動自在に保持する保持器１９とを備えている。各転がり軸受１５ａ，１５ｂは、内輪１７及び外輪１８の軌道面の軸方向両側に肩部を備えた一般的な構成を有しており、内輪１７は、すきま嵌め、或いは中間嵌めによりスリーブ部材１２の外周面１２ａに勘合している。また、各転がり軸受１５ａ，１５ｂは、外輪１６の内周面の軸方向両側に配置され、外部からの異物（水、埃等）の侵入や内部からのグリース等の潤滑剤の漏洩を防止するシール部材２０を有している。このように構成された転がり軸受１５ａ，１５ｂは、プーリ部材１３に加わるラジアル荷重を支承しつつ、スリーブ部材１２とプーリ部材１３との相対回転を自在とする。

一方向クラッチ１４は、プーリ部材１３の内周面１３ｂに圧入固定されるクラッチ外輪２１と、スリーブ部材１２の外周面１２ａに圧入固定されるクラッチ内輪２２と、クラッチ外輪２１とクラッチ内輪２２との間に回動自在に配設された複数のころ２３とを備えている。また、一方向クラッチ１４は、各ころ２３を個別に収容する複数のポケット（図示せず）を有するクラッチ保持器２４と、各ころ２３をロック方向に弾性的に押圧するばね２５（図２参照）とを有している。

図２に示すように、クラッチ内輪２２の外周面は、複数のランプ部２２ａが円周方向に所定の間隔で設けられたカム面を形成する。ころ２３は、各ランプ部２２ａとクラッチ外輪２１の内周面に形成された円筒面２１ａとから構成されるくさび空間Ｓに回動自在に保持されている。そして、時計方向に回転するプーリ部材１３の回転角速度が回転軸１１の回転角速度より速い場合には、ころ２３がくさび作用によってランプ部２２ａとクラッチ外輪２１の円筒面２１ａとの間に噛み込まれて、プーリ部材１３とスリーブ部材１２とが相対回転不能（ロック状態）となり、エンジンの回転力が回転軸１１に伝達される。一方、プーリ部材１３の回転角速度が回転軸１１の回転角速度より遅い場合には、ころ２３の噛込みが解除されて、プーリ部材１３とスリーブ１２との相対回転が自在（オーバーラン状態）となる。

図１に示すように、スリーブ部材１２の内周面には、軸方向中間部に被係合部である雌ねじ部１２ｂと、工具を嵌合させるための６角形等の六角孔部１２ｃと、雌ねじ部１２ｂと六角孔部１２ｃとの間に形成された円筒部１２ｄとが設けられている。なお、回転軸１１が組み込まれる側と反対のスリーブ部材１２の開放端側（図１において、雌ねじ部１２ｂの左側）は、円筒部１２ｄを設けずに、六角孔部１２ｃだけで形成してもよい。

回転軸１１の端部には、スリーブ部材１２の雌ねじ部１２ｂの軸方向長さより長い係合部である雄ねじ部１１ａが形成されており、スリーブ部材１２の雌ねじ部１２ｂに螺合させたとき、雄ねじ部１１ａの端部はスリーブ部材１２の開放端側の円筒部１２ｄに突出する。円筒部１２ｄ内に突出した雄ねじ部１１ａには、工具嵌合のための六角孔２６ａが端面に形成された固定部材である袋ナット２６が螺合されており、スリーブ部材１２を回転軸１１に締め付け固定している。即ち、スリーブ部材１２は、雌ねじ部１２ｂと雄ねじ部１１ａとの螺合に加えて袋ナット２６によって締め付けられており、２ヶ所の締結によって回転軸１１に強固に固定されている。袋ナット２６は、６角レンチ等の工具（図示せず）を六角孔２６ａに挿入することにより、容易に雄ねじ部１１ａに締め付けられる。

また、袋ナット２６は、回転軸１１とともに、予圧付与部材２７をスリーブ部材１２に取り付けている。予圧付与部材２７は、雄ねじ部１１ａを貫通させるための孔２７ａが設けられた底部２７ｂと、底部２７ｂから軸方向に延びた筒部２７ｃと、筒部２７ｃの開放端が半径方向外方に延設された環状鍔部２７ｄと、転がり軸受１５ａの内輪１７の端面に対向する位置で、環状鍔部２７ｄから側方に突設された押圧部２７ｅから形成されている。

環状鍔部２７ｄは、少なくとも、スリーブ部材１２の開放端側に配置された玉軸受１５ａのシール部材２０の軸方向外側を覆うことができる直径となっている。そして、筒部２７ｃを円筒部１２ｄに嵌合させながら孔２７ａに回転軸１１の雄ねじ部１１ａを挿通させ、袋ナット２６を雄ねじ部１１ａに螺合させてスリーブ部材１２を回転軸１１に締め付けると同時に、予圧付与部材２７の底部２７ｂを円筒部１２ｄの底面１２ｅと袋ナット２６とで狭持して予圧付与部材２７を固定する。このとき、予圧付与部材２７の環状鍔部２７ｄは、玉軸受１５ａと僅かな隙間ｃを以って対向配置され、シール部材２０の軸方向外側を覆う。同時に、押圧部２７ｅは玉軸受１５ａの内輪１７の端面に当接して内輪１７を軸方向に押圧する。また、内輪１７を押圧する力の反力は、スリーブ部材１２及びスラストリング２８を介して反対側の玉軸受１５ｂの内輪１７にも伝達される。なお、上記反力は、スラストリング２８を用いずに玉軸受１５ｂの内輪１７をスリーブ１２にしまり嵌めとしても玉軸受１５ｂの内輪１７に伝達することができる。

従って、転がり軸受１５ａ、１５ｂは、内輪１７が互いに接近する方向に押圧されて予圧が付与され、玉１８は接触角αで外輪１６及び内輪１７と接触して内部隙間を減少する。これによって、クラッチ内輪２２とクラッチ外輪２１との偏心が低減して、該偏心に起因するロック不良などの不具合が防止され、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０の信頼性を高めることができる。

これにより、袋ナット２６で予圧付与部材２７をスリーブ部材１２に取り付けるだけで転がり軸受１５ａ，１５ｂに適正な大きさの予圧を付与することができ、予圧力を管理する煩雑な作業が不要となる。また、シール部材２０は、予圧付与部材２７の環状鍔部２７ｄによってカバーされているのでシール部材２０が保護され、外部からの水などの侵入が防止されて転がり軸受１５ａ，１５ｂおよび一方向クラッチ１４の密封性が向上する。

従って、本実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０によれば、回転軸１１とともにスリーブ部材１２に取り付けられ、玉軸受１５ａの軌道輪の端面と当接して、玉軸受１５ａに予圧を付与する予圧付与部材２７を設けたので、予圧付与部材２７を取り付けるための部材を別途設ける必要がなく、一般的な玉軸受１５ａに適正な大きさの予圧を容易に付与することができる。また、これによって、玉軸受１５ａの内部隙間を減少させて、クラッチ外輪２１とクラッチ内輪２２との偏心をなくし、偏心に伴うロック不良や大きな荷重を受けるころ２３の摩耗等を防止して、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０の信頼性を高めることができる。

また、本実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０によれば、スリーブ部材１２は、スリーブ部材１２の内周面に形成された雌ねじ部１２ｂと回転軸１１の端部に形成された雄ねじ部１１ａとを螺合させるとともに、回転軸１１の端部に固定部材２５を係合することで回転軸１１に固定されており、予圧付与部材２７は、袋ナット２６等の固定部材によってスリーブ部材１２に取り付けられるので、簡単な構成でかつ確実に予圧付与部材２７を装着することができるとともに、スリーブ部材１２と回転軸１１とをより強固に固定することができる。

また、本実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０によれば、予圧付与部材２７は、玉軸受１５ａに設けられたシール部材２０の軸方向外側を覆う環状鍔部２６ｄと、環状鍔部２６ｄから側方に突設され、転がり軸受１５ａの内輪１７の端面と当接して内輪１７を軸方向に押圧する押圧部２６ｅとを備えるので、予圧付与部材２７の押圧部２６ｅにより玉軸受１５ａに適正な大きさの予圧を付与することができるとともに、シール部材２０を保護して、異物の侵入をより確実に防止することができる。

尚、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、予圧付与部材の押圧部によって転がり軸受の内輪を押圧して転がり軸受に予圧を付与するものとして説明したが、これに限定されるものではなく、押圧部によって外輪を押圧して予圧を付与するようにしてもよい。

また、固定部材は袋ナットに代えて、六角ナットとしてもよく、更に、袋ナットまたは六角ナットの雄ねじ部への螺合の際、袋ナットまたは六角ナットとスリーブ部材との間にワッシャやスプリングワッシャを挿入して締め付けたり、或いはねじ部に緩み止め剤を塗布して螺合させることによって、更に確実にねじ緩みを防止することができる。
さらに、回転軸とスリーブ部材とは雌ねじ部に雄ねじ部を螺合させて固定するものとして説明したが、スリーブ部材にスプライン孔を形成すると共に、回転軸にスプライン部を形成して、回転軸とスリーブ部材とをスプライン嵌合させ、回転軸の端部にナットを配置して固定するようにしてもよい。

また、本実施形態では、内輪の外周面をカム面、外輪の内周面を円筒面としたが、内輪の外周面を円筒面、外輪の内周面をカム面とする構成であってもよい。
さらに、本実施形態では、シール部材は、一対の転がり軸受の外輪内周面の両側に４ヶ所配置されているが、シール部材は、各転がり軸受の軸方向外端側のみで２ヶ所に配置して、一対の転がり軸受及び一方向クラッチを外部から密封するようにしてもよい。
また、本実施形態では、一方向クラッチとしてローラクラッチを使用した場合について述べたが、本発明は一方向クラッチとして、スプラグクラッチの如きカムクラッチ等、従来から知られている他の構造の一方向クラッチを使用した場合でも同様の効果を得ることができる。

本発明の実施形態である一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ矢視縦断面図である。 従来の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図である。

符号の説明

１０ 一方向クラッチ内蔵型プーリ装置
１１ 回転軸
１１ａ 雄ねじ部
１２ スリーブ部材
１２ｂ 雌ねじ部
１３ プーリ部材
１４ 一方向クラッチ
１５ 深溝玉軸受（玉軸受）
１６ 外輪
１７ 内輪
２０ シール部材
２１ クラッチ外輪
２２ クラッチ内輪
２２ａ ランプ部
２３ ころ
２４ 保持器
２５ ばね
２６ 袋ナット（固定部材）
２７ 予圧付与部材
２７ｄ 環状鍔部
２７ｅ 押圧部

Claims (4)

1. 回転軸に固定され、該回転軸と共に回転可能なスリーブ部材と、
   前記スリーブ部材の周囲に前記スリーブ部材と同心に配置されるプーリ部材と、
   前記スリーブ部材の外周面と前記プーリ部材の内周面との間に設けられ、前記プーリ部材が前記スリーブ部材に対し所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ前記プーリ部材と前記スリーブ部材との間で回転力の伝達を自在とする一方向クラッチと、
   前記一方向クラッチの軸方向側方に設けられて、前記スリーブ部材と前記プーリ部材とを相対回転可能に支持する転がり軸受と、
   前記回転軸とともに前記スリーブ部材に取り付けられ、該転がり軸受の軌道輪の端面と当接して、前記転がり軸受に予圧を付与する予圧付与部材と、
   を備えたことを特徴とする一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
2. 前記スリーブ部材は、前記スリーブ部材の内周面に形成された雌ねじ部と前記回転軸の端部に形成された雄ねじ部とを螺合させるとともに、前記回転軸の端部に固定部材を係合することで前記回転軸に固定されており、
   前記予圧付与部材は、前記固定部材によって前記スリーブ部材に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
3. 前記固定部材は、前記スリーブ部材の開放端側に突出した前記回転軸の端部に形成された雄ねじ部と螺合可能なナットであることを特徴とする請求項２に記載の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
4. 前記予圧付与部材は、前記転がり軸受に設けられたシール部材の軸方向外側を覆う環状鍔部と、該環状鍔部から側方に突設され、前記転がり軸受の前記軌道輪の端面と当接して前記軌道輪を軸方向に押圧する押圧部とを備え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内蔵型プーリ装置。

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