JP2006291995A

JP2006291995A - 自動車補機用プーリ装置

Info

Publication number: JP2006291995A
Application number: JP2005109830A
Authority: JP
Inventors: Hideki Nakayama; 英樹中山
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-04-06
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2006-10-26

Abstract

【課題】良好な防塵・防水性を有すると共に、メンテナンス等の際に取り外し性が良好な自動車補機用プーリ装置を提供する。
【解決手段】自動車補機用プーリ装置１０は、スリーブ１１と、スリーブ１１の周囲にスリーブ１１と同心に配置され、外周面にベルト溝１２ａを有するプーリ１２と、スリーブ１１とプーリ１２との間の軸方向一端を塞ぐ蓋２５と、を備える。蓋２５は、プーリ１２に形成されたねじ部１２ｃと螺合することでプーリ１２に締結される。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車補機用プーリ装置に関するものであり、特に、自動車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モータによる補機駆動用またはエンジン始動用等として使用する自動車補機用プーリ装置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・振動等が過酷化しており、エンジンの高出力化に伴いベルトの種類もさまざまであるが、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、自動車補機用プーリ装置のベルトばたつき・ベルト鳴きを発生させる。このためベルト寿命向上・異音問題を解決した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。

一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、補機やモータに取り付けられた車に組み込まれるが、車のエンジンルーム洗車時に高圧洗浄機にて、エンジンや補機に直接水や高圧蒸気を吹き付けることがある。このとき、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の玉軸受のシール部材が直接高圧洗浄されると、シール部材の変形及び軸受内部に水が浸入することがあり、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の寿命を著しく低下することがある。また、スリーブ内径が直接高圧洗浄されるとスリーブ内径に設けられたねじ部または孔部に錆が発生し、相手軸や取り付けボルト間で固着が生じ、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を異常発生時に交換する際、支障を生じることがある。これは、例えば、荒地走行による泥水進入等でも同様のことが言える。このため、玉軸受のシール部材及びスリーブ内部を塞ぐように、防塵・防水用蓋を設けた一方向クラッチ内蔵型プーリ装置が種々提案されている（例えば、特許文献１〜１６参照。）。

例えば、図８に示す一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１００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)が掛け渡されるベルト溝１０１ａを有する従動プーリ１０１と、オルタネータの回転軸に固定されるスリーブ１０２とを備え、従動プーリ１０１とスリーブ１０２との間には、一方向クラッチ１０３と一対のサポート軸受１０４とが配置されている。そして、一方向クラッチ１０３は、ランプ面１０５ａを有する内輪１０５の外周面と外輪１０６の内周面１０６ａとの間に形成される楔空間にころ１０７を配置し、内外輪１０５，１０６の相対的な回転によってころ１０７を係脱することで、駆動源からの動力の伝達・遮断を行っている。

また、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１００は、プーリ装置１００の外端（オルタネータの回転軸が組み込まれる側と反対側）に設けられるサポート軸受１０４のシール部材１０８及び、スリーブ１０２の内部を防水するための蓋１０９を有する。ベルト溝１０１ａの外周面より小径である従動プーリ１０１の段差部１０１ｂには、係合溝１０１ｃが形成されており、蓋１０９は、外側から係合溝１０１ｃと係合し、従動プーリ１０１とスリーブ１０２との間の環状空間やスリーブ１０２の内部に高圧の水や蒸気が直接掛かることを防止し、プーリ装置１００の防水性を高めている。

また、図９に示すプーリ装置１１０ように、プーリ装置１１０の外端側までベルト溝１１１ａが形成される従動プーリ１１１の場合には、従動プーリ１１１の端部内周面に係合溝１１１ｂを形成し、この係合溝１１ｂに蓋１１２を係合させて、プーリ装置１１０の防水性を高めている。
特許２９３５４５０号公報特開平１１−６３１７１号公報特開平１１−１５９５９９号公報特開２００１−４０１１号公報特開２００２−２１９８２号公報特開２００２−１３０４３２号公報特開２００２−３５７２６３号公報特開２００２−４１２３号公報特開２００２−４１２４号公報特開２００３−２１２２５号公報特開２００３−７４６７３号公報特開２０００−２４８９５７号公報特開２０００−３２０５７８号公報特開２００１−３５５７１０号公報特開２００１−２３２９０７号公報特開２００２−３０７２５号公報

ところで、従来のプーリ装置に使用される防塵・防水用蓋は、スナップフィット構造による係合方法が主であり、密着度を高めることで防塵・防水性の向上を図っているが、取り外しが困難な構造となっている。例えば、図８に示すようなプーリ装置１００において蓋１０９を取り外す際、例えば、マイナスドライバー１２０のような治具を用いて蓋１０９に引掛けて取り外す。この場合、従動プーリ１０１の外表面に傷が付着する虞があり、プーリ装置のメンテナンスの際に支障を伴う可能性がある。さらに、図８に示すようなプーリ装置１１０の場合には、マイナスドライバーのような治具を引掛ける箇所がないので、蓋１１２を取り外すことが困難である。

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、良好な防塵・防水性を有すると共に、メンテナンス等の際に取り外し性が良好な自動車補機用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）内側部材と、該内側部材の周囲に該内側部材と同心に配置され、外周面にベルト溝を有する外側部材と、前記内側部材と前記外側部材との間の軸方向一端を塞ぐ蓋と、を備える自動車補機用プーリ装置であって、
前記蓋は、前記外側部材と前記内側部材の一方に形成されたねじ部と螺合することで、前記外側部材と前記内側部材の一方に締結されることを特徴とする自動車補機用プーリ装置。
（２）前記内側部材と前記外側部材との間に配置され、前記内側部材と前記外側部材の一方が他方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、前記内側部材と前記外側部材との間で回転力を伝達する一方向クラッチと、をさらに備えることを特徴とする（１）に記載の自動車補機用プーリ装置。

本発明によれば、蓋は、外側部材に形成されたねじ部と螺合することで外側部材と内側部材の一方に締結されるので、プーリ装置の防塵・防水性を向上できるとともに、メンテナンス等の際に従動プーリの外表面を傷つけることなく、容易に蓋を取り外すことができる。

以下、本発明の各実施形態に係る自動車補機用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、本発明の自動車補機用プーリ装置として、第１実施形態の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内側部材であるスリーブ１１を有する。スリーブ１１の周囲には、外周面にベルト溝１２ａが形成された外側部材であるプーリ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。なお、ベルト溝１２ａの形状は、Ｖ溝、ポリＶ溝、歯型溝等の任意の形状に設計可能である。

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。

各サポート軸受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。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とから構成される楔空間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。

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、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０は、プーリ装置１０の外端（オルタネータの回転軸が組み込まれる側と反対側：図１の左端）に、スリーブ１１とプーリ１２との間の環状空間の軸方向一端、及びスリーブ１１の内部を塞ぐ蓋２５を有する。蓋２５は、ガラス繊維入りナイロン等の線膨張係数の大きい材料によって成形されており、プーリ１２の内周面より大径の円盤部２６と、円盤部２６の外縁部から軸方向に延び、内周面に雌ねじ部２７ａを有する環状の筒部２７と、筒部２７が延びる方向と反対側の円盤部２６の側面において、円盤部２６の中心部近傍に設けられるつまみ部２８とを有する。

プーリ１２のベルト溝１２ａは、プーリ装置１０の外端近傍まで形成されており、プーリ１２の端面におけるプーリ１２の内周面と外周面との間には、環状のざぐり部１２ｂが形成されている。蓋２５は、雌ねじ部２７ａをざぐり部１２ｂの外周面に形成された雄ねじ部１２ｃと螺合させることでプーリ１２に締結される。これにより、プーリ装置１０の外端に段差がないプーリ１２であっても、蓋２５を取り付けることができる。なお、プーリ１２の雄ねじ部１２ｃに対する蓋２５の雌ねじ部２７ａの回転方向は、プーリ装置１０がオーバーラン方向を主に回転する場合には、逆方向、即ち、ロック方向に回すと締結するように設定され、プーリ装置がロック方向を主に回転する場合には、逆方向、即ち、オーバーラン方向に回すと締結するように設定される。

蓋２５は、筒部２７の軸方向先端部２７が、プーリ１２に配置される外端側のサポート軸受１４ａの軸方向外端面１４ｃよりも軸方向内側に位置されるように取り付けられる。このため、蓋２５は、円盤部２６に形成された薄肉部２６ａによってサポート軸受１４ａと干渉することなく、且つ、プーリ装置１０の全長が長くなることを抑制している。

また、つまみ部２８は円筒部２６の側面より突出しており、図１（ｂ）に示すように、棒状に延びて形成される。なお、つまみ部２８は、円盤部２６の中心部に形成されているが、中心部から若干外側に延びることで、力が加わりやすい。

従って、本実施形態の自動車補機用プーリ装置１０によれば、蓋２５は、雌ねじ部２７ａをプーリ１２に形成された雄ねじ部１２ｃと螺合させることでプーリ１２に締結されるので、プーリ装置１０の防塵・防水性を向上できるとともに、メンテナンス等の際にプーリ１２の外表面を傷つけることなく、容易に蓋を取り外すことができる。

また、蓋２５は、線膨張係数の大きい材料から成形されるので、運転中の環境温度及びプーリ装置１０の自己発熱により膨張することで、プーリ１２との密着性を向上することができ、防塵・防水性をより向上することができる。

(第２実施形態)
次に、本発明の第２実施形態における一方向クラッチ内蔵型プーリ装置について図２を参照して説明する。なお、本実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、プーリと蓋の形状が第１実施形態のものと異なるのみであるため、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。

本実施形態のプーリ装置４０では、第１実施形態のように、蓋２５の筒部２７の内周面に雌ねじ部２７ａと、プーリ１２のざぐり部１２ｂの外周面に雄ねじ部１２ｃとを設ける代わりに、蓋２５の筒部２７の外周面に雄ねじ部２７ｃと、プーリ１２のざぐり部１２ｂの内周面に雌ねじ部１２ｄとを設ける。これにより、蓋２５の雄ねじ部２７ｃは、プーリ１２に形成された雌ねじ部１２ｄと螺合させることでプーリ１２に締結され、プーリ装置４０の防塵・防水性を向上できるとともに、メンテナンス等の際にプーリ１２の外表面を傷つけることなく、容易に蓋を取り外すことができる。
なお、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。

(第３実施形態)
次に、本発明の第３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３を参照して説明する。なお、本実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、プーリと蓋の形状が第１実施形態のものと異なるのみであるため、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。

本実施形態のプーリ装置５０では、プーリ１２のベルト溝１２ａがプーリ装置５０の内端（オルタネータの回転軸が組み込まれる側：図３の右側）に配置され、外端側にはベルト溝１２ａの外周面より小径の段部１２ｅが設けられており、この段部１２ｅの外周面に雄ねじ部１２ｆが形成される。そして、蓋２５は、筒部２７の内周面に形成された雌ねじ部２７ａを雄ねじ部１２ｆと螺合させることで、プーリ１２に締結される。これにより、プーリ装置５０の防塵・防水性を向上できるとともに、メンテナンス等の際にプーリ１２の外表面を傷つけることなく、容易に蓋を取り外すことができる。

また、図３（ｂ）に示すように、蓋２５のつまみ部２８ａは、円盤部２６の側面より突出して十字状に形成されており、良好なグリップ性を与え、蓋２５の容易な取り付け・取り外しを可能とする。
なお、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。

(第４実施形態)
次に、本発明の第４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４を参照して説明する。なお、本実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、蓋の形状が第１実施形態のものと異なるのみであるため、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。

本実施形態のプーリ装置６０では、蓋２５のつまみ部２８ｂが円盤部２６の側面を部分的に窪ませることで形成される。具体的には、図４（ｂ）に示すように、つまみ部２８ｂは、円盤部２６の側面の中心部近傍で、中心部から離れた位置に線対称の一対の窪みを形成することで構成される。これにより、つまみ部２８ｂは、蓋２５の容易な取り付け・取り外しを可能にすると共に、プーリ装置１０の全長が長くなることが抑制され、よりコンパクトな蓋２５の組付け性を可能とする。
なお、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。

また、本実施形態の第１の変形例として、本実施形態のつまみ部２８ｂは、図５に示す自動車補機用プーリ装置７０のように第２実施形態のプーリ装置に適用されてもよく、或は、第２の変形例として、図６に示す自動車補機用プーリ装置８０のように、第３実施形態のプーリ装置に適用されてもよい。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５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７を参照して説明する。なお、本実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、蓋の形状が第３実施形態のものと異なるのみであるため、第３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。

上記実施形態におけるプーリ装置では、蓋は略円盤状とし、プーリ装置の外端側全面を覆っているが、本実施形態のプーリ装置９０では、蓋２５は中空状に形成される。また、蓋２５の内周部には、軸方向内側に湾曲される内側筒部２９が設けられており、内側筒部２９の外周面とスリーブ１１の内周面との間に非接触なラビリンスシールを構成している。

また、本実施形態では、蓋２５の円盤部２６につまみ部を設ける代わりに、筒部２７の外周面にローレット加工を施して凹凸２７ｄが形成される。これにより、プーリ装置９０の全長がつまみ部によって長くなることがなく、蓋２５の容易な取り付け・取り外しを可能としている。

このように構成されるプーリ装置９０では、蓋２５が中空状に形成されるので、蓋２５自体が軽量化されて、低コスト化が図れると共に、スリーブ１１内が外部に開放されることで放熱性を向上することができる。さらに、スリーブ１１と回転軸とのねじ締結等の作業が蓋２５を取り外すことなく行うことができる。
その他の構成及び作用については、第３実施形態のものと同様である。

なお、本実施形態の変形例として、内周部に内周筒部２９を設ける代わりに、内周部にシールリップを設けて、サポート軸受１４ａの内輪１５やスリーブ１１の軸方向端面や径方向周面と摺接させる構造であってもよい。また、内周筒部２９の外周面に環状のゴムシールを装着して相手部材と摺動させるようにしてもよい。また、筒部２７の外周面にローレット加工により凹凸２７ｄを設ける代わりに、つまみ部を円盤部２６の外側面のいずれかに形成してもよい。或は、円盤部２６の外側面に凹部を一ヶ所以上設け、治具を凹部に引掛けて、蓋２５を取り外すようにしてもよい。この場合、ローレット加工やつまみ部を形成する必要がなく、また、軸方向に突出することのない構造が可能となる。なお、つまみ部やローレット加工、凹部等の蓋２５の取り外し方法は、中空状等の蓋の形状によらず、いずれの構造に適用されてもよい。

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。

また、本発明のつまみ部は、指でつまめるような形状であればよく、任意の形状に設計することができる。

本実施形態では、蓋をプーリに形成されたねじ部と螺合することでプーリに締結されるようにしたが、蓋を内側部材であるスリーブに形成されたねじ部と螺合させ、スリーブに締結されるようにしてもよい。この場合、例えば、蓋は外周面に雄ねじ部が形成される円周筒部とサポート軸受より径方向外方に延びる円盤部とを備え、雄ねじ部をスリーブの内周面に形成された雌ねじ部と締結させ、円盤部につまみ部を形成するようにしてもよい。

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く、サポート軸受は、軸方向片側のみに配置されても良い。
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。

（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る自動車補機用プーリ装置の断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のプーリ装置の蓋の側面図である。本発明の第２実施形態に係る自動車補機用プーリ装置の断面図である。（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る自動車補機用プーリ装置の断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のプーリ装置の蓋の側面図である。（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る自動車補機用プーリ装置の断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のプーリ装置の蓋の側面図である。本発明の第４実施形態の第１の変形例に係る自動車補機用プーリ装置の断面図である。本発明の第４実施形態の第２の変形例に係る自動車補機用プーリ装置の断面図である。本発明の第５実施形態に係る自動車補機用プーリ装置の断面図である。従来の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の断面図である。従来の他の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の断面図である。

符号の説明

１０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０一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
１２ｃ，１２ｆ雄ねじ部（ねじ部）
１２ｄ雌ねじ部（ねじ部）
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（係合子）
２３クラッチ保持器
２４ばね
２５蓋
２７ａ雌ねじ部
２７ｃ雄ねじ部
２８，２８ａ，２８ｂつまみ部

Claims

内側部材と、該内側部材の周囲に該内側部材と同心に配置され、外周面にベルト溝を有する外側部材と、前記内側部材と前記外側部材との間の軸方向一端を塞ぐ蓋と、を備える自動車補機用プーリ装置であって、
前記蓋は、前記外側部材と前記内側部材の一方に形成されたねじ部と螺合することで、前記外側部材と前記内側部材の一方に締結されることを特徴とする自動車補機用プーリ装置。
前記内側部材と前記外側部材との間に配置され、前記内側部材と前記外側部材の一方が他方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、前記内側部材と前記外側部材との間で回転力を伝達する一方向クラッチと、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の自動車補機用プーリ装置。