JP2006226318A - 一方向クラッチ内蔵型プーリ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一方向クラッチの潤滑性能を向上することができ、長寿命化を図ることができる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、一方向クラッチ１３のばね２４を板ばねとし、ばね２４が、ころ２２と接触する部分近傍に潤滑剤溜まりｓを有する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に関するものであり、特に、自動車用補機であるスタータ、オルタネータ、クランクプーリ、コンプレッサや、エンジンアイドルストップ時の補機駆動用等として使用する一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に関するものである。

例えば、近年のオルタネータでは、高性能・高出力化がますます進み、高回転・高荷重・高温・振動等が過酷になっており、エンジンの高出力化に伴いベルトの種類も様々であるが、更に条件が厳しい状況にある。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。このため、ベルト寿命の向上・異音問題を解決する一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、市場において需要が高まりつつあるのが現状である。

従来のオルタネータに組み込まれる一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、エンジンのクランク軸に固定された駆動プーリからの駆動ベルト(無端ベルト)が掛け渡される従動プーリと、オルタネータの回転軸に固定されるスリーブとを備え、従動プーリとスリーブとの間に、一方向クラッチ及び一対のサポート軸受が配置されている。

例えば、図１２に示される一方向クラッチ１００は、従動プーリ１１０の軸方向中間部の内周面に内嵌されるクラッチ外輪１０１と、スリーブ１２０の軸方向中間部の外周面に外嵌され、外周面にカム面（図示せず）が形成されるクラッチ内輪１０２と、クラッチ外輪１０１の内周面とクラッチ内輪１０２のカム面とのくさび空間に回動自在に配設される複数のころ１０３とを備えている。また、一方向クラッチ１００は、各ころ１０３を個別に収容する複数のポケットを有するクラッチ保持器１０４と、クラッチ保持器１０４に支持され、各ころ１０３をロック方向に弾性的に押圧するばね１０５とを備えている。また、くさび空間には、潤滑剤としてのグリースGが封入されている。なお、図１２（ａ）は、説明のため、一対のサポート軸受を図示省略している。

そして、従動プーリ１１０の回転角速度がオルタネータの回転軸の回転角速度より速い場合には、一方向クラッチ１００のころ１０３のくさび作用によって、従動プーリ１１０とスリーブ１２０とが相対回転不能(ロック状態)になり、エンジンの回転力がオルタネータの回転軸に伝達される。一方、速度変動や微小角速度変動等、従動プーリ１１０の回転角速度がオルタネータの回転軸の回転角速度より遅い場合には、従動プーリ１１０とスリーブ１２０との相対回転が自在(オーバーラン状態)となる。従って、クランク軸の回転角速度が変動した場合でも、一方向クラッチ１００の作用により、無端ベルトと従動プーリ１１０が擦れ合うことが防止され、鳴きと呼ばれる異音の発生や摩耗による無端ベルトの寿命低下を防止すると共に、オルタネータの発電効率が低下することを防止できる。

ところで、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置では、回転運動により遠心力が発生し、図１２（ａ）に示すように、ころ１０３とクラッチ内輪１０２間、及びころ１０３とクラッチ外輪１０１間にあるグリースGが拡散され、くさび空間内のグリースGが不足する可能性がある。このため、従来の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置においては、潤滑性能を向上するよう、潤滑剤溜まりを形成することが提案されている（例えば、特許文献１〜６参照。）。

特許文献１に記載のプーリ装置は、すべり軸受とプーリとの間に潤滑剤溜まりを形成する。特許文献２に記載のプーリ装置は、保持器の外径を縮径した部分或いはプーリの外径に、潤滑剤溜まりを形成する。特許文献３に記載のプーリ装置は、保持器のポケットを利用して潤滑剤溜まりを形成する。特許文献４に記載のプーリ装置は、クラッチのカム面に溝を形成し、潤滑剤溜まりを構成する。特許文献５に記載のプーリ装置は、クラッチ内輪及びクラッチ保持器に潤滑剤溜まりを形成する。また、特許文献６に記載のプーリ装置は、クラッチ外輪とクラッチ保持器との間に比較的大きな空間を設けて、潤滑剤溜まりを構成する。
特開２００２−１８８７０９号公報 特開２００２−１０６６８６号公報 特開２００１−１０８０６９号公報 特開２００１−９０７５１号公報 特開平１０−１１５３６３号公報 特開２００１−３２９１１号公報

ところで、特許文献１，２，６に記載のプーリ装置では、潤滑剤溜まりが一方向クラッチの軸方向外方に設けられており、各軌道面と転動面との間での潤滑性能を向上することが望まれる。また、特許文献３に記載のプーリ装置では、クラッチ保持器のポケットが潤滑剤溜まりとして利用されるため、必要なころ数を組み込むために装置が大型化するという問題がある。また、特許文献４に記載のプーリ装置は、クラッチ内輪に溝加工を施すため、製造が困難である。さらに、特許文献５に記載のプーリ装置も、クラッチ内輪の加工は、製造が困難であり、また、クラッチ保持器に潤滑剤溜まりを形成する場合には、保持器の剛性が低下する虞がある。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、一方向クラッチの潤滑性能を向上することができ、長寿命化を図ることができる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）スリーブと、
該スリーブの周囲に該スリーブと同心に配置されるプーリと、
クラッチ外輪と、クラッチ内輪と、該クラッチ外輪の内周面と該クラッチ内輪の外周面の一方に形成されるカム面と、他方に形成される円筒面との間に設けられる複数のころと、該ころを収容するポケットを構成する保持器と、前記ころを前記カム面及び前記円筒面と係合する方向に弾性的に押圧するばねとを備え、前記プーリと前記スリーブの一方が他方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と前記スリーブとの間で回転力の伝達を自在とする一方向クラッチと、
外輪と、内輪と、該外輪の内周面と該内輪の外周面との間に設けられる複数の転動体とを備え、前記スリーブと前記プーリとを相対回転可能に支持するサポート軸受と、
を有し、
前記ばねは、板ばねであり、前記ころと接触する部分近傍に潤滑剤溜まりを有することを特徴とする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、一方向クラッチのばねを板ばねとし、ばねが、ころと接触する部分近傍に潤滑剤溜まりを有するので、潤滑剤溜まりがころの転動面に近接し、また、軌道面にも最近傍に位置するので、一方向クラッチの潤滑性能を向上することができ、長寿命化を図ることができる。

以下、本発明の各実施形態に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置について図面を参照して説明する。

(第１実施形態)
図１は、本発明の第１実施形態であるオルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を説明するための断面図である。

図１に示されるように、第１実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０は、オルタネータ等の補機を駆動するためのもので、図示されない回転軸が内嵌されるスリーブ１１を有する。スリーブ１１の周囲には、外周面にベルト溝１２ａが形成されたプーリ１２がスリーブ１１と同心に配置されている。また、スリーブ１１の外周面とプーリ１２の内周面との間で、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１３が配置されており、上記環状空間の軸方向両端部には、一方向クラッチ１３を挟持するようにして、例えば、深溝玉軸受等の一対のサポート軸受１４ａ，１４ｂが配設されている。

一方向クラッチ１３は、プーリ１２がスリーブ１１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１２からスリーブ１１への回転力を伝達する。また、一対のサポート軸受１４ａ，１４ｂ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との相対回転を可能とする。

サポート軸受１４ａ，１４ｂは、スリーブ１１の小径部の外周面に外嵌される内輪１５と、プーリ１２の内周面に内嵌される外輪１６と、内輪１５と外輪１６の両軌道面間に配置された転動体である複数の玉１７と、玉１７を転動自在に保持する保持器１８とを備えている。また、サポート軸受１４ａ，１４ｂは、上記環状空間の軸方向両側に配置され、外部からの異物の浸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１９を有している。

一方向クラッチ１３は、プーリ１２の内周面に圧入固定されるクラッチ外輪２０と、スリーブ１１の大径部の外周面に圧入固定されるクラッチ内輪２１と、クラッチ外輪２０とクラッチ内輪２１との間に回動自在に配設された係合子である複数のころ２２とを備えている。図２に示すように、クラッチ内輪２１の外周面は、複数のランプ面２１ａ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２２は、各ランプ面２１ａとクラッチ外輪２０の内周面に形成された円筒面２０ａとから構成されるくさび空間Ｓに回転自在に保持されている。

また、一方向クラッチ１３は、各ころ２２を個別に収容する複数のポケットを有するクラッチ保持器２３と、各ころ２２をロック方向に弾性的に押圧するばね２４とを備えている。

ここで、クラッチ保持器２３は、図３に示すように、ころ２２の幅と略同一な間隔を持って配置される一対の円環部２５と、一対の円環部２５を連結するころ２２と同数の複数の橋部２６を備えており、一対の円環部２５と互いに隣接する橋部２６とでころ２２を収容する各ポケットを構成する。一対の円環部２５の内周面には、ランプ面２１ａの軸方向両端部と係合する凸部２７が形成されており、クラッチ保持器２３とクラッチ内輪２１は回転一体に固定される。

一対の円環部２５の内側面側で、各橋部２６の軸方向中間部及び軸方向両端部には、各橋部２６の外周面から径方向外方に突出する中央柱部２８及び両端柱部２９が形成されている。

また、図３及び図４に示すように、ばね２４は、板ばねであり、その基部２４ａを中央柱部２８と両端柱部２９によって固定され、橋部２６の上方にそれぞれ配置される。また、ばね２４は、基部２４ａの両端を折り曲げることで押圧部２４ｂを構成する。さらに、ばね２４は、押圧部２４ｂの先端部を波状に湾曲させ、ころ２２と接触する２つの凸部２４ｃ、２４ｄとの間にグリース溜まり（潤滑剤溜まり）ｓを構成する凹状の微小空間を形成する。

上記のように構成される一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０では、プーリ１２の回転角速度が、例えばオルタネータの回転軸の回転角速度より速い場合には、一方向クラッチ１３のころ２２がくさび作用によってクラッチ内輪２１のランプ面２１ａとクラッチ外輪２０の円筒面２０ａとの間に噛み込まれて、プーリ１２とスリーブ１１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オルタネータの回転軸に伝達される。一方、プーリ１２の回転角速度がオルタネータの回転角速度より遅い場合には、ころ２２の噛み込みが解除されて、プーリ１２とスリーブ１１との相対回転が自在(オーバーラン状態)となる。

また、一方向クラッチ１３が回転することで遠心力が発生するが、ばね２４によって形成されるグリース溜まりｓ内のグリースによって、ころ２２の軌道面、さらに、ばね２４の近傍に位置するクラッチ外輪２０及びクラッチ内輪２１の軌道面を良好に潤滑することができる。これにより、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。

特に、オーバーラン状態では、クラッチ内輪２１の速度がクラッチ外輪２０の速度より速くなり、ころ２２が自転する際にばね２４と擦れる。この際、ばね２４の先端部がグリース溜まりｓを構成することから、ころ２２とばね２４との間の潤滑性が向上され、ばね２４の摩耗を軽減することができる。

従って、本実施形態の一方向クラッチプーリ装置１０によれば、一方向クラッチ１３のばね２４を板ばねとし、ばね２４が、ころ２２と接触する部分近傍にグリース溜まりｓを有するので、グリース溜まりｓがころ２２の転動面に近接し、また、クラッチ外輪２０及びクラッチ内輪２１の軌道面にも最近傍に位置するので、一方向クラッチ１３の潤滑性能を向上することができ、長寿命化を図ることができる。
当該ばね２４は、板厚０．１〜０．２５ｍｍ程度と薄板であるため、プレス加工にて廉価かつ容易にグリース溜り形状を製作することが可能である。

なお、本実施形態のばね２４の先端部は、ころ２２との接触部位にグリース溜まりｓを形成するものであれば、種々の変更が可能である。例えば、図５に示される第１の変形例のように、押圧部２４ｂの先端側を軸方向外側に折り曲げた後、グリース溜まりｓを形成するように先端部を波状に湾曲させたものであってもよい。この場合、グリース溜まりｓは、軸方向外側に折り曲げることによって形成される凸部２４ｅと、波状に湾曲することで形成される凸部２４ｆとの間に構成される。

さらに、図３や図５では、グリース溜まりｓを折り曲げによって形成される２つの凸部２４ｃ，２４ｄ（２４ｅ，２４ｆ）との間に形成したが、図６及び図７に示される第２、第３の変形例のように、グリース溜まりｓは、折り曲げによる凸部２４ｃ（２４ｅ）と端面２４ｇとによって形成されてもよい。

(第２実施形態)
次に、本発明の第２実施形態における一方向クラッチ内蔵型プーリ装置について図８を参照して説明する。なお、第１実施形態と同等部分については同一符号を付して、説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置３０は、一方向クラッチ３１のクラッチ保持器３２及びばね３３の形状が第１実施形態のものと異なる。

図８及び図９に示されるように、クラッチ保持器３２は、ころ２２の幅と略同一な間隔を持って配置される一対の円環部３４と、一対の円環部３４を連結するころ２２と同数の複数の橋部３５を備えており、一対の円環部３４と互いに隣接する橋部３５とでころ２２を収容する各ポケットを構成する。一対の円環部３４の内周面には、クラッチ内輪２１の隣接するランプ面２１ａ間に形成される凹部２１ｂと軸方向に亘って係合する凸部３６が形成されており、クラッチ保持器３２とクラッチ内輪２１は回転一体に固定される。

図８〜図１０に示すように、ばね３３は、この橋部３５に嵌めこまれるようにしてクラッチ保持器３２に取り付けられており、橋部３５と略同じ長さを有して橋部３５の上面を覆う基部３３ａと、基部３３ａの略中央に設けられ、下端に押圧部３３ｂを有する中間支持部３３ｃと、基部３３ａの両端に設けられ、中間支持部３３ｃとともに橋部３５を挟み込む両端支持部３３ｄとを有する。

また、押圧部３３ｂは、中央支持部３３ｃとの取付け部分からころ２２と近接する方向に湾曲されており、押圧部３３ｂの先端部を波状に湾曲させ、ころ２２と接触する２つの凸部３３ｅ，３３ｆとの間にグリース溜まり（潤滑剤溜まり）ｓを構成する凹状の微小空間を形成する。

従って、本実施形態の一方向クラッチプーリ装置３０においても、一方向クラッチ３１のばね３３を板ばねとし、ばね３３が、ころ２２と接触する部分近傍にグリース溜まりｓを有するので、グリース溜まりｓがころ２２の転動面に近接し、また、クラッチ外輪２０及びクラッチ内輪２１の軌道面にも最近傍に位置するので、一方向クラッチ１３の潤滑性能を向上することができ、長寿命化を図ることができる。
その他の構成、及び作用については、第１実施形態のものと同様である。

なお、本実施形態においても、ばね３３の先端部は、ころ２２との接触部位にグリース溜まりｓを形成するものであれば、種々の変更が可能である。例えば、図１１に示される第１の変形例のように、押圧部３３ｂの先端側を軸方向内側に折り曲げた後、グリース溜まりｓを形成するように先端部を波状に湾曲させたものであってもよい。この場合、グリース溜まりｓは、軸方向外側に折り曲げることによって形成される凸部３３ｇと、波状に湾曲することで形成される凸部３３ｈとの間に構成される。また、本実施形態においても、第１実施形態同様、グリース溜まりｓは、押圧部の凸部と端面によって形成することができる。

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。
本実施形態では、ばねの円周方向に凹状の微小空間を設けてグリース溜まりを構成したが、ばねの径方向に凹状の微小空間を形成し、グリースが遠心力によって径方向外方に拡散されるのを防止するようにしてもよい。また、グリース溜まりをばねの円周方向と径方向両方に設けるようにしてもよい。

また、グリース溜まりは、ばねの先端部を湾曲することで、複数形成されてもよい。

本発明において、一方向クラッチの軸方向両側に配置されたサポート軸受は、深溝玉軸受以外の形式の転がり軸受であってもよい。また、サポート軸受は、軸方向片側のみに配置されてもよい。
本発明の一方向クラッチのクラッチ内輪、クラッチ外輪、又、サポート軸受の内輪、外輪は、従動プーリ或いはスリーブと一体に形成されてもよい。

本実施形態では、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置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、この場合には、内輪の外周面を円筒面とし、外輪の内周面にカム面を形成し、内輪が外輪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、内輪と外輪との間で回転力の伝達が自在となる。

また、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置がエンジンアイドルストップ機構の補機駆動用として適用される場合には、エンジン停止時にコンプレッサ等の補機を専用のモータにて駆動するため、エンジンの回転変動は受けないが、補機駆動用モータから発生する回転変動を受ける構成となる。

本発明の第１実施形態として示す一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の断面図である。 図１のII−II線に沿った一方向クラッチの断面図である。 （ａ）は、図２の一方向クラッチを、外輪を除いた状態で示す上面図であり、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。 第１実施形態の一方向クラッチのばねを示す斜視図である。 第１実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の第１の変形例を示し、一方向クラッチを、外輪を除いた状態で示す上面図である。 第１実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の第２の変形例を示し、一方向クラッチを、外輪を除いた状態で示す上面図である。 第１実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の第３の変形例を示し、一方向クラッチを、外輪を除いた状態で示す上面図である。 本発明の第２実施形態として示す一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の一方向クラッチの断面図である。 図８の一方向クラッチを、外輪を除いた状態で示す上面図である。 第２実施形態の一方向クラッチのばねを示す斜視図である。 第２実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の第１の変形例を示し、一方向クラッチを、外輪を除いた状態で示す上面図である。 （ａ）は、従来の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の一方向クラッチを、外輪を除いた状態で示す上面図である。

符号の説明

１０，３０ 一方向クラッチ内蔵型プーリ装置
１１ スリーブ
１２ 従動プーリ
１３ 一方向クラッチ
１４ａ，１４ｂ サポート軸受
１５ 内輪
１６ 外輪
１７ 玉（転動体）
１８ 保持器
１９ シール部材
２０ クラッチ外輪
２１ クラッチ内輪
２２ ころ
２３，３２ クラッチ保持器
２４，３３ ばね
ｓ グリース溜まり（潤滑剤溜まり）

Claims (1)

1. スリーブと、
   該スリーブの周囲に該スリーブと同心に配置されるプーリと、
   クラッチ外輪と、クラッチ内輪と、該クラッチ外輪の内周面と該クラッチ内輪の外周面の一方に形成されるカム面と、他方に形成される円筒面との間に設けられる複数のころと、該ころを収容するポケットを構成する保持器と、前記ころを前記カム面及び前記円筒面と係合する方向に弾性的に押圧するばねとを備え、前記プーリと前記スリーブの一方が他方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と前記スリーブとの間で回転力の伝達を自在とする一方向クラッチと、
   外輪と、内輪と、該外輪の内周面と該内輪の外周面との間に設けられる複数の転動体とを備え、前記スリーブと前記プーリとを相対回転可能に支持するサポート軸受と、
   を有し、
   前記ばねは、板ばねであり、前記ころと接触する部分近傍に潤滑剤溜まりを有することを特徴とする一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。

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