JP2008095891A - 一方向クラッチ内蔵型プーリ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シール部材の取り付けるための作業が容易で、且つ、コンパクト化が図られた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、一対のサポート軸受の少なくとも一方をころ軸受１４ａとし、ころ軸受１４ａの軸受外輪軌道面１６ｂと一方向クラッチ１３のクラッチ外輪軌道面１６ａとを、プーリ１２の内周面と嵌合する外輪部材１６によって形成する。外輪部材１６の軸受外輪軌道面側端部の内周面には、シール部材３２が配置される。
【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用プーリ、クランクプーリ、コンプレッサー等のエンジン補機及びエンジンアイドリングストップ時のモータによる補機駆動、又はエンジン始動用等に使用される一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に関する。

従来、自動車のエンジンを駆動源として種々の補機が駆動されており、例えば自動車に必要な発電を行なうオルタネータを駆動する際には、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を使用することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、自動車補機の入力軸の端部に固定されており、エンジンのクランク軸の端部に固定された駆動プーリとの間に無端ベルトが掛け渡される。一方向クラッチは、無端ベルトの走行速度が一定もしくは上昇傾向にある場合に、無端ベルトから回転軸への動力の伝達を自在とし、無端ベルトの走行速度が低下傾向にある場合には、プーリと回転軸との相対回転を自在とする。従って、クランク軸の回転角速度が変動した場合でも、一方向クラッチの作用により、無端ベルトとプーリ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。また、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置では、転がり軸受が使用され、プーリに加わるラジアル荷重を支承し、プーリと回転軸との相対回転を可能とする。

特許文献１に記載の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置では、回転軸を内嵌するスリーブとプーリとの間に一方向クラッチと一対の転がり軸受が配置され、これらの軸方向外側に一対のシール部材が取付けられており、内部に封入された潤滑剤で一方向クラッチや転がり軸受を潤滑する。
特開平８−２２６４６２号公報（第１図）

ところで、特許文献１に記載の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置では、シール部材が外輪部材のフランジ部の軸方向外側でプーリの内周面に取り付けられており、プーリの内周面にシール溝を形成する作業が必要になると共に、シール部材を配置するための軸方向スペースが必要となり、プーリ装置が大型化するという問題がある。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、シール部材の取り付けるための作業が容易で、且つ、コンパクト化が図られた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） 回転軸を内嵌可能なスリーブと、
前記スリーブの径方向外側に該スリーブと同心に配置されるプーリと、
前記スリーブの外周面と前記プーリの内周面との間に形成される環状空間に設けられ、前記プーリと前記スリーブの一方が他方に対して所定の方向に相対回転する傾向となる場合のみ、前記プーリと前記スリーブとの間で回転力を伝達する一方向クラッチと、
前記環状空間の前記一方向クラッチの軸方向両側に設けられ、前記プーリに加わるラジアル荷重を支承しつつ前記プーリと前記スリーブとの相対回転を可能とする一対のサポート軸受と、
を備える一方向クラッチ内蔵型プーリ装置であって、
前記一対のサポート軸受の少なくとも一方はころ軸受であり、
該ころ軸受の軸受外輪軌道面と前記一方向クラッチのクラッチ外輪軌道面とは、プーリの内周面と嵌合する外輪部材によって形成され、
前記外輪部材の軸受外輪軌道面側端部の内周面には、シール部材が配置されることを特徴とする一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
（２） 前記外輪部材の内周面は、前記軸受外輪軌道面側端部より高精度な部分を有する領域を備え、
前記シール部材の一部は、前記高精度領域の内周面と嵌合す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。
なお、本発明の外輪部材の軸受外輪軌道面側端部の内周面は、軸方向における外輪部材の軸受外輪側端面から軸受外輪軌道面との間の少なくとも一部の内周面を表すものであり、また、高精度な部分とは、真円度、同軸度、表面粗さの少なくとも一つが高精度な部分を表す。

本発明の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置によれば、一対のサポート軸受の少なくとも一方をころ軸受とし、ころ軸受の軸受外輪軌道面と一方向クラッチのクラッチ外輪軌道面とを、プーリの内周面と嵌合する外輪部材によって形成し、且つ、外輪部材の軸受外輪軌道面側端部の内周面にシール部材が配置されるので、シール部材の取り付けるための作業が容易で、且つ、コンパクト化が図られたものとなる。

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詳細に説明する。

（第１実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態について詳細に説明する。図１に示すように、クラッチ内蔵型プーリ装置１０は、オルタネータ等の補機の回転軸（図示せず）が螺合して内嵌可能なスリーブ１１と、スリーブ１１の径方向外側にスリーブ１１と同心に配設され、外周面にベルト溝１２ａが形成されたプーリ１２とを備えている。ベルト溝１２ａには、エンジンのクランク軸に固定された駆動プーリ（図示せず）に懸架された駆動ベルト（図示せず）が掛け渡されている。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。

また、スリーブ１１の外周面とプーリ１２の内周面と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、環状空間における一方向クラッチ１３の軸方向両側には、一対のサポート軸受１４ａ，１４ｂが配置されている。

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のみ、プーリ１２とスリーブ１１との間で回転力を伝達する。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する。これらサポート軸受１４ａ，１４ｂでは、オルタネータが配置される補機側と反対の一方のサポート軸受１４ａをころ軸受とし、オルタネータが配置される補機側の他方のサポート軸受１４ｂを玉軸受としている。

スリーブ１１の外周面は、一方向クラッチ１３のクラッチ内輪軌道面１１ａ、一対のサポート軸受１４ａ，１４ｂの軸受内輪軌道面１１ｂ、１１ｃを一体に形成しており、スリーブ１１の外周面によって形成されるクラッチ内輪軌道面１１ａは、図２に示すように、複数のランプ部１５が円周方向に所定の間隔で形成されたカム面をなしている。

一方、プーリ１２の内周面には、一方向クラッチ１３のクラッチ外輪軌道面１６ａと、反補機側の一方のサポート軸受１４ａの軸受外輪軌道面１６ｂとが形成された外輪部材１６と、補機側の他方のサポート軸受１４ｂの軸受外輪１７とが内嵌されている。

このため、一方向クラッチ１３では、係合子である複数のローラ１９が、外輪部材１６によって構成されるクラッチ外輪軌道面１６ａとスリーブ１１の外周面によって構成されるカム面をなすクラッチ内輪軌道面１１ａとの間の楔空間内に回動自在に配置される。また、一方向クラッチ１３は、各ローラ１９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２０と、各ローラ１９を楔空間の係合する方向に弾性的に押圧するばね２１（図２参照）とを有している。クラッチ保持器２０は、スリーブ１１の外周面に形成されたクラッチ保持器案内溝１１ｄ，１１ｅによって軸方向に規制されている。

一方、ころ軸受１４ａでは、転動体であるころ２２は、軸方向長さがころ径よりも大きくなるように形成されており、外輪部材１６によって構成される軸受外輪軌道面１６ｂとスリーブ１１の外周面によって構成される軸受内輪軌道面１１ｂとの間に転動自在に配置される。また、ころ軸受１４ａは、スリーブ１１の外周面に形成された軸受保持器案内溝１１ｆによって軸方向に規制され、ころ２２を円周方向に所定の間隔で保持する軸受保持器２３を有している。

また、玉軸受１４ｂでは、転動体である玉２４が、軸受外輪１７によって構成される軸受外輪軌道面１７ａと、スリーブ１１の外周面によって構成される軸受内輪軌道面１１ｃ間に転動自在に配置される。また、玉軸受１４ｂは、玉２４を円周方向に所定の間隔で保持する軸受保持器２５を有している。

なお、本実施形態では、スリーブ１１を冷間鍛造する際の金型を押し込むため、クラッチ内輪軌道面１１ａのランプ部１５の底部は、サポート軸受１４ａの軸受内輪軌道面１１ｂよりも大径に形成されている。代わりに、クラッチ内輪軌道面１１ａのランプ部１５の底部は、サポート軸受１４ｂの軸受内輪軌道面１１ｃよりも大径に形成してもよく、即ち、サポート軸受１４ａの軸受内輪軌道面１１ｂとサポート軸受１４ｂの軸受内輪軌道面１１ｃの少なくとも一方よりも大径に形成されればよい。

さらに、サポート軸受１４ａの反補機側には、外輪部材１６の内周面に嵌合されるスリンガ３０と、スリンガ３０に取り付けられるシール部３１とを有するシール部材３２が設けられ、また、サポート軸受１４ｂの軸受外輪１７の補機側のシール溝１７ｂには、芯金３３とシール部３４とを有するシール部材３５が取り付けられている。これにより、シール部材３２，３５とで、スリーブ１１の外周面とプーリ１２の内周面との間に形成された環状空間を密封する。これらシール部材３２，３５のシール部３１，３４のシールリップ３１ａ，３４ａは、スリーブ１１の外周面に形成されたシール摺接面１１ｇ，１１ｈに摺接させている。

これらシール３０，３１によって密封された環状空間には、潤滑剤が封入されており、一方向クラッチ１３のクラッチ軌道面１１ａ，１６ａやローラ１９の転送面、一対のサポート軸受１４ａ，１４ｂの軸受軌道面１１ｂ，１１ｃ，１６ｂ，１７ａやころ２２や玉２４の転送面を潤滑する。

シール部３１，３４のシールリップ３１ａ，３４ａが摺接するシール摺接面１１ｇ，１１ｈには熱処理後に仕上げ加工が施されており、環状空間に封入されたグリースの漏洩をシール部３１，３４で確実に防止することができる。具体的に、シール摺接面１１ｇ，１１ｈは、熱処理後に研磨することで形成され、仕上げ加工後の表面粗さは、Ｒａ０．２〜０．６３程度とする。

なお、軸受外輪１７の内周面の反補機側にもシール溝１７ｃが形成されているが、シール溝１７ｃを有しない平坦な構成であってもよく、或は、この反補機側のシール溝１７ｃにもシール部材を取り付けてもよい。

このように構成された一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０は、プーリ１２の回転角速度が回転軸の回転角速度より速い場合、即ち、プーリ１２がスリーブ１１に対して所定の方向に相対回転する傾向となる場合には、ローラ１９が楔作用によって楔空間に噛み込まれて、プーリ１２とスリーブ１１との間で各ローラ１９を介して回転力が伝達自在となる。これにより、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回転軸に伝達される。一方、プーリ１２の回転角速度が回転軸の回転角速度より遅い場合には、ローラ１９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。

ここで、図３に示すように、外輪部材１６は、板状の素材を深絞り成形（プレス加工）した後、一点鎖線で示した部分１６ｃをピアッシングにより打抜くことで形成される。このため、クラッチ外輪軌道面１６ａ及び軸受外輪軌道面１６ｂを含む領域Ａの表面は高精度に形成されるが、ピアッシングされた余肉領域Ｂ（軸受外輪軌道面側端部）の表面は領域Ａに比べて粗く形成される。また、クラッチ外輪軌道面１６ａ及び軸受外輪軌道面１６ｂを含む領域Ａは、余肉領域Ｂに比べて真円度及び同軸度においても優れている。本実施形態では、この余肉領域Ｂの内周面にシール部材３２のスリンガ３０の少なくとも一部が嵌合されるので、領域Ｂはシール部材３２を取り付けるためのスペースとして有効に利用される。

なお、金属製のスリンガ３０を圧入固定する際には、その嵌合部の一部を高精度な表面粗さを有する領域Ａと嵌合させることで、シール部材３２のがたつきを抑制することができるのでなおよい。また、プーリ装置１０の軸方向長さをコンパクト化したい場合には、高精度な表面粗さを有する領域Ａと嵌合させなくてもよい。さらに、外輪部材１６の余肉領域Ｂの内周面は、後加工を施して真円度、同軸度、表面粗さ等を向上させてもよい。例えば、領域Ａ及びＢにバレル加工を施してこれら領域Ａ，Ｂの表面粗さを高精度としてもよく、この場合においても、スリンガ３０の一部を真円度や同軸度が良好な領域Ａと嵌合させることで、シール性を向上することができる。

また、図１では、シール部材３２は、スリンガ３０の軸方向端面と外輪部材１６の軸受外輪軌道面側端面とが略一致する位置に配置されているが、スリンガ３０の軸方向端面は外輪部材１６の軸受外輪軌道面側端面よりも内方に押し込まれた位置に配置されてもよい。

この様に、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、一対のサポート軸受の少なくとも一方をころ軸受１４ａとし、ころ軸受１４ａの軸受外輪軌道面１６ｂと一方向クラッチ１３のクラッチ外輪軌道面１６ａとを、プーリ１２の内周面と嵌合する外輪部材１６によって形成し、且つ、外輪部材１６の軸受外輪軌道面側端部の内周面にシール部材３２が配置される。このため、プーリ１２の内周面にシール溝を設ける必要がなく、シール部材３２の取り付けるための作業が容易で、且つ、シール部材３２は、外輪部材１６の軸受外輪軌道面側端部に取り付けられ、シール部材３２を取り付けるための軸方向スペースを必要とせず、プーリ装置１０のコンパクト化が図られる。特に、表面が比較的粗い状態の軸受外輪軌道面側端部にシール部材３２を嵌合する場合には、工数を増加することなくシール部材３２が取り付けられる。

なお、プーリ１２の内周面は、単一の内径で形成されており、また、クラッチ外輪軌道面や、軸受外輪軌道面が形成されないことから、従来のような熱処理工程が不要となる。即ち、プーリ１２は、切削加工等により所望の形状に加工した後、防錆のための表面処理をプーリ全体に行う。その後、高精度等の必要に応じて、プーリ１２の内周面の表面処理皮膜を除去することで形成される。ただし、プーリ１２の内周面は軌道面とはならないため、低コスト化のためには除去せずそのままとする。

（第２実施形態）
次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置について詳細に説明する。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。

図４に示されるように、本実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置４０では、玉軸受ところ軸受との配置において、第１実施形態のものと異なる。即ち、本実施形態では、これらサポート軸受１４ａ１，１４ｂ１は、オルタネータが配置される補機側と反対の一方のサポート軸受１４ａ１を玉軸受とし、オルタネータが配置される補機側の他方のサポート軸受１４ｂ１をころ軸受としている。

このように構成された一方向クラッチ内蔵型プーリ装置４０において、ベルト荷重を受けてオルタネータ等の補機の入力軸が曲げを生じた場合、軸の傾きは反補機側で大きくなるが、一方向クラッチ１３に対して反補機側には玉軸受が配置され、補機側にころ軸受が配置されているので、ころ軸受のころ２２に作用する異常なエッジロードを防止することができる。
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。

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。

本実施形態では、クラッチ外輪軌道面１６ａ及び軸受外輪軌道面１６ｂを含む領域Ａの表面は、ピアッシングされた余肉領域Ｂの表面より表面粗さにおいて高精度な部分としているが、真円度、同軸度、表面粗さの少なくとも一つが高精度に形成される場合も本発明に含まれる。

本実施形態では、一方のサポート軸受をころ軸受とし、他方のサポート軸受を玉軸受としているが、両方のサポート軸受をころ軸受として構成してもよい。また、本実施形態の玉軸受は、軸受内輪軌道面をスリーブ１１の外周面によって形成しているが、図５に示す一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０ａのように、スリーブ１１の外周面に嵌合される軸受内輪１８に軸受内輪軌道面１８ａを形成してもよい。この場合、補機側のサポート軸受１４ｂは、通常のシール付玉軸受によって構成され、シール部材３２とシール付玉軸受１４ｂのシール部材３５とで、環状空間を密封するようにしてもよい。

また、本発明のシールは、本実施形態のものに限定されるものでなく、任意のものが適用可能である。

本実施形態では、外輪の内周面を円筒面、内輪の外周面をカム面としたが、外輪の内周面をカム面、内輪の外周面を円筒面とする構成であっても良い。
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、スリーブがプーリ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、スリーブとプーリとの間で回転力の伝達が自在となる。

本発明の第１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のＩＩ−ＩＩ断面図である。 製造過程を説明するための外輪部材の断面図である。 本発明の第２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。 本発明の変形例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。

符号の説明

１０,１０ａ，４０ クラッチ内蔵型プーリ装置
１１ スリーブ
１１ａ クラッチ内輪軌道面
１１ｂ、１１ｃ 軸受内輪軌道面
１１ｇ，１１ｈ シール摺接面
１２ プーリ
１３ 一方向クラッチ
１４ａ，１４ｂ，１４ａ１，１４ｂ１ サポート軸受
１６ 外輪部材
１６ａ クラッチ外輪軌道面
１６ｂ，１７ａ 軸受内輪軌道面
１９ ローラ（係合子）
２２ ころ（転動体）
２４ 玉（転動体）

Claims (2)

1. 回転軸を内嵌可能なスリーブと、
   前記スリーブの径方向外側に該スリーブと同心に配置されるプーリと、
   前記スリーブの外周面と前記プーリの内周面との間に形成される環状空間に設けられ、前記プーリと前記スリーブの一方が他方に対して所定の方向に相対回転する傾向となる場合のみ、前記プーリと前記スリーブとの間で回転力を伝達する一方向クラッチと、
   前記環状空間の前記一方向クラッチの軸方向両側に設けられ、前記プーリに加わるラジアル荷重を支承しつつ前記プーリと前記スリーブとの相対回転を可能とする一対のサポート軸受と、
   を備える一方向クラッチ内蔵型プーリ装置であって、
   前記一対のサポート軸受の少なくとも一方はころ軸受であり、
   該ころ軸受の軸受外輪軌道面と前記一方向クラッチのクラッチ外輪軌道面とは、プーリの内周面と嵌合する外輪部材によって形成され、
   前記外輪部材の軸受外輪軌道面側端部の内周面には、シール部材が配置されることを特徴とする一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
2. 前記外輪部材の内周面は、前記軸受外輪軌道面側端部より高精度な部分を有する領域を備え、
   前記シール部材の一部は、前記高精度領域の内周面と嵌合す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。

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