JP2012219845A - 一方向クラッチ装置およびプーリユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 空転時の一方向クラッチの保持器ところ軸受の保持器の接触を防止できる一方向クラッチ装置およびプーリユニットを提供する。
【解決手段】 一方向クラッチ装置は、内側回転体（軸体）1の周囲に外側回転体（プーリ）2が配置され、両回転体1,2の間に、複数の係合子（ころ）15および係合子15の保持器14を有する一方向クラッチ5と、複数のころ11およびころ11の保持器10を有するころ軸受3とが、それぞれの保持器10,14の端面10a,14aを軸方向に隣接させた状態で配置されているものである。一方向クラッチ5の保持器14ところ軸受3の保持器10の少なくとも一方に、両保持器10,14が相互に空転するときに両保持器10,14を軸方向に離間する方向の動圧を発生する動圧発生手段が設けられている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、一方向クラッチ装置および一方向クラッチ装置を用いたプーリユニットに関する。
一方向クラッチ装置は、たとえばプーリユニットの軸体などの内側回転体とたとえばプーリユニットのプーリなどの外側回転体の間に一方向クラッチところ軸受が軸方向に隣接して配置されたものである。

自動車では、オルタネータなどの補機にエンジンからベルトを介して動力が伝達されるようになっている。
自動車のエンジンには、回転速度変動が生じる。また、オルタネータの場合、ロータ軸を含む回転部分の慣性が大きい。このため、ベルトがかけられたプーリにロータ軸を直接連結したのでは、ロータ軸の回転がエンジンの回転速度変動に追従できず、ロータ軸やプーリに過大なトルクが生じたり、ベルトに過大な張力が生じることがある。さらに、エンジンの回転速度が低下すると、オルタネータの発電能力が低下する。

このような問題を解決するために、エンジンの回転速度変動を吸収できるプーリユニットをオルタネータに連結して使用することが知られている。
このプーリユニットは、オルタネータのロータ軸に連結される軸体の周囲に転がり軸受を介してプーリが支持され、軸体とプーリの間に一方向クラッチが設けられたものである（たとえば特許文献１参照）。
このようなプーリユニットを用いると、エンジンの回転速度すなわちプーリの回転速度が大きいときは、一方向クラッチがロック状態になり、プーリと軸体が一体となって回転する。プーリの回転速度が低下すると、一方向クラッチがフリー状態になり、軸体がプーリに対して空転する。このため、ロータ軸やプーリに過大なトルクが生じたり、ベルトに過大な張力が生じることがなく、エンジンの回転速度が低下しても、オルタネータの発電能力が低下することがない。

特開２００３−０７４６７３号公報

上記のようなプーリユニットでは、通常、２組の転がり軸受の間に一方向クラッチが配置される。また、転がり軸受の少なくとも一方はころ軸受で、ころ軸受と一方向クラッチが軸方向に隣接して配置されて、一方向クラッチ装置を構成する。ころ軸受としては、保持器付きころ軸受が用いられる。一方向クラッチをしては、たとえば、複数のころが保持器に保持されたいわゆるローラタイプのものが用いられる。そして、一方向クラッチの保持器ところ軸受の保持器が軸方向に隣接して配置される。

上記のプーリユニットにおけるころ軸受および一方向クラッチの保持器は、それぞれ、軸方向に若干移動できるようになっている。このため、プーリに対して軸体が空転して、両保持器が相互に空転したときに、状態によっては両保持器が互いに接触して、空転トルクを増大させることがある。

ローラタイプの一方向クラッチを用いた一方向クラッチ装置以外の一方向クラッチ装置、自動車のオルタネータに連結されるプーリユニット以外のプーリユニットおよびプーリユニットに用いられる一方向クラッチ装置以外の一方向クラッチ装置にも、同様の問題がある。

この発明の目的は、上記の問題を解決し、空転時の一方向クラッチの保持器ところ軸受の保持器の接触を防止できる一方向クラッチ装置およびプーリユニットを提供することにある。

請求項１の一方向クラッチ装置は、内側回転体の周囲に外側回転体が配置され、前記両回転体の間に、複数の係合子および前記係合子の保持器を有する一方向クラッチと、複数のころおよび前記ころの保持器を有するころ軸受とが、それぞれの前記保持器の端面を軸方向に隣接させた状態で配置されている一方向クラッチ装置において、前記一方向クラッチの前記保持器と前記ころ軸受の前記保持器の少なくとも一方に、前記両保持器が相互に空転するときに前記両保持器を軸方向に離間する方向の動圧を発生する動圧発生手段が設けられていることを特徴とするものである。

一方向クラッチには、係合子として転動体であるころを用いたローラタイプのもの、係合子として転動体である玉を用いたボールタイプのもの、係合子としてスプラグを用いたスプラグタイプのものなどがある。

請求項１の一方向クラッチ装置によれば、内側回転体と外側回転体が相互に空転して、一方向クラッチの保持器ところ軸受の保持器が相互に空転するとき、両保持器は動圧発生手段により軸方向に離間する方向に付勢されるため、両保持器が接触することがない。

請求項２の一方向クラッチ装置は、前記動圧発生手段が、前記両保持器の対向端面の少なくとも一方に設けられて回転方向の前後で他方の対向端面との距離が異なる傾斜面を有するものである。

請求項２の一方向クラッチ装置によれば、両保持器の少なくとも一方に傾斜面を形成するだけで動圧発生手段を構成することができ、複雑な機構を付加する必要がない。

請求項３のプーリユニットは、請求項１または２の一方向クラッチ装置を備えたプーリユニットであって、前記内側回転体が軸体で、前記外側回転体がプーリであることを特徴とするものである。

この発明の一方向クラッチ装置およびプーリユニットによれば、上記のように、空転時の一方向クラッチの保持器ところ軸受の保持器の接触を防止することができ、空転トルクの増大を防止することができる。

図１は、この発明の実施形態を示すプーリユニットの縦断面図である。 図２は、図１のII−II線に沿いさらにその一部を切り欠いて示した断面図である。 図３は、一方向クラッチの保持器の一部を拡大して示す斜視図である。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。
図１および図２は、この発明による一方向クラッチ装置を用いたプーリユニットの１例を示している。図１はプーリユニットの縦断面図、図２は同横断面図である。以下の説明において、図１の左側を前、右側を後とし、プーリユニットの回転方向は前から見た方向をいうものとする。
この例では、プーリユニットは、図示しない自動車のオルタネータに連結される。
図１および図２に示すように、プーリユニットは、内側回転体である軸体(1)、軸体(1)の周囲に配置された外側回転体であるプーリ(2)、ならびに軸体(1)とプーリ(2)の間に配置された前後２組の軸受(3)(4)および一方向クラッチ(5)を備えている。

軸体(1)は中空状をなし、その軸方向中間部内周にめねじ(6)が形成されている。図示しないオルタネータのロータ軸の前部が軸体(1)の後部内側に挿入され、ロータ軸の前端部のおねじが軸体(1)のめねじ(6)にねじ合わされることにより、軸体(1)がロータ軸に連結される。軸体(1)の前端部内周は、軸体(1)を回転させるための工具（たとえば六角レンチ）がはめ合わされる工具嵌合部(7)となっている。

プーリ(2)は略円筒状をなし、軸体(1)の周囲に径方向に間隔を開けて配置されている。プーリ(2)の外周に、詳細な図示は省略したベルト(8)がかけられる環状みぞ(9)が形成されている。

前側の軸受(3)は、合成樹脂製の保持器(10)に複数のころ(11)が保持された保持器付きころ軸受であり、軸体(1)が軸受(3)の内輪、プーリ(2)が軸受(3)の外輪となっている。後側の軸受(4)は保持器(12)に複数の玉(13)が保持された保持器付き玉軸受であり、軸体(1)が軸受(4)の内輪、プーリ(2)が軸受(4)の外輪となっている。プーリ(2)は、前後の軸受(3)(4)で支持された状態で、ベルト(8)により、図２に矢印Ａで示す反時計方向に回転させられる。

一方向クラッチ(5)は、前後の軸受(3)(4)の間に配置されている。一方向クラッチ(5)は、軸体(1)を内輪、プーリ(2)を外輪とし、軸体(1)とプーリ(2)の間に合成樹脂製の保持器(14)、保持器(14)に保持された係合子である複数のころ(15)および楕円形の圧縮コイルばね(16)を備えたローラタイプのものである。一方向クラッチ(5)が設けられた部分のプーリの内周面(2a)が、ころ(15)の外輪転動面となっている。一方向クラッチ(5)が設けられた部分の軸体(1)の外周は多角形で、複数のカム面(1a)が形成されている。

図３は、一方向クラッチ(5)の保持器(14)の一部を拡大して示す斜視図である。
一方向クラッチ(5)の保持器(14)は円筒状をなし、保持器(14)を円周方向に等分する複数箇所にポケット(17)が形成され、ポケット(17)の間が柱部(18)となっている。保持器(14)は、ポケット(17)がカム面(1a)に対応するように、軸体(1)の外周にはめられている。保持器(14)は、軸体(1)に対して、回転はしないが、軸方向に移動しうる。保持器(14)の各ポケット(17)の回転方向（反時計方向）前側の部分において、カム面(1a)とプーリ(2)の内周面(2a)との間に、回転方向前側が狭くなったくさび状空間(19)が形成されている。ころ(15)は、保持器(14)のポケット(17)内のくさび状空間(19)に配置されている。コイルばね(16)は、ポケット(17)内において、ころ(15)とその回転方向後側にある柱部(18)の間に配置され、ころ(15)を回転方向前側に付勢する。

ころ軸受(3)および一方向クラッチ(5)は、一方向クラッチ装置を構成している。ころ軸受(3)の保持器(10)の後端面(10a)と一方向クラッチ(5)の保持器(14)の前端面(14a)が互いに隣接しており、両保持器(10)(14)は軸方向に若干移動しうるようになっている。

一方向クラッチ(5)の保持器(14)の前端面(14a)を周方向に等分する複数箇所に、比較的背の低い突起部(20)が形成されている。突起部(20)は回転方向前側が低い傾斜状をなし、その前端面は回転方向に対して傾斜した回転方向斜め前向きの傾斜面(20a)となっている。そして、傾斜面(20a)ところ軸受(3)の保持器(10)の後端面との距離が、回転方向の前後で異なり、回転方向前側では大きく、回転方向後側では小さくなっている。突起部(20)およびその傾斜面(20a)は、後述する軸体(1)の空転時にころ軸受(3)の保持器(10)と一方向クラッチ(5)の保持器(14)を離間する方向に付勢する動圧を発生する動圧発生手段を構成している。

ころ軸受(3)の前側のプーリ(2)の内周に、軸体(1)との間をシールする前側シール部材(21)が設けられている。玉軸受(4)の後側のプーリ(2)の後端部内周に、軸体(1)との間をシールする後側シール部材(22)が設けられている。前側シール部材(21)の前側のプーリ(2)の前端部内周に、軸体(1)との間をシールするキャップ兼用シール部材(23)が設けられている。図示は省略したが、前側シール部材(21)と後側シール部材(22)の間の軸体(1)とプーリ(2)の間の空間に、グリースが封入されている。

上記のプーリユニットにおいて、プーリ(2)の回転速度が軸体(1)のそれより大きくなると、一方向クラッチ(5)のころ(15)がくさび状空間(19)の回転方向前側の狭い側に移動して、プーリ(2)の内周面(2a)と軸体(1)のカム面(1a)の間にかみ込み、ロック状態となる。それにより、一方向クラッチ(5)もロック状態となり、軸体(1)がプーリ(2)と一体となって回転する。このとき、一方向クラッチ(5)の保持器(14)ところ軸受(3)の保持器(10)の間に相対回転は生じない。

プーリ(2)の回転速度が軸体(1)のそれより小さくなると、一方向クラッチ(5)のころ(15)がくさび状空間(19)の回転方向後側の広い側に移動して、フリー状態となる。それにより、一方向クラッチ(5)もフリー状態となって、プーリ(2)から軸体(1)への動力伝達が遮断され、軸体(1)がプーリ(2)よりも大きい速度で空転する。このとき、一方向クラッチ(5)の保持器(14)も軸体(1)と一体となって回転する。このように軸体(1)が空転すると、ころ軸受(3)のころ(10)が軸体(1)の外周面とプーリ(2)の内周面を転動し、それにより、ころ軸受(3)の保持器(10)も反時計方向に回転するが、この保持器(10)の回転速度は一方向クラッチ(5)の保持器(14)のそれより小さい。つまり、一方向クラッチ(5)の保持器(14)がころ軸受(3)の保持器(10)に対して反時計方向に相対的に空転することになる。両保持器(10)(14)の間にこのような相対回転が生じると、ころ軸受(3)の保持器(10)の後端面(10a)と一方向クラッチ(5)の保持器(14)の前端面(14a)の突起部(20)の回転方向斜め前向きの傾斜面(19a)の間にあるグリースにより、両保持器(10)(14)を離間させる動圧が発生する。これにより、両保持器(10)(14)が離間する方向に付勢され、両保持器(10)(14)の接触が防止される。

動圧発生手段は、上記のものに限らない。上記実施形態では、動圧発生手段を構成する突起部(20)が保持器(14)に一体に形成されているが、保持器(14)と別に作られた突起部が保持器に固着されてもよい。たとえば、一方向クラッチ(5)の保持器(14)の前端面(14a)にみぞを形成し、そのみぞの底に傾斜面を形成してもよい。また、動圧発生手段を構成する傾斜面は、ころ軸受(10)の後端面(10a)に設けられてもよい。

プーリユニットの構成、一方向クラッチ装置の構成は、上記実施形態のものに限らず、適宜変更可能である。
一方向クラッチは、係合子として転動体である玉を用いたボールタイプのもの、係合子としてスプラグを用いたスプラグタイプのものなどでもよい。また、一方向クラッチは、上記実施形態では、外輪であるプーリ(2)の内周が円筒面で、内輪である軸体(1)の外周にカム面(1a)が形成されたものであるが、内輪側の外周が円筒面で、外輪側の内周にカム面が形成されたものであってもよい。

また、この発明は、オルタネータに連結されるプーリユニット以外のプーリユニット、プーリユニットに用いられる一方向クラッチ装置以外の一方向クラッチ装置にも適用できる。

(1) 軸体（内側回転体）
(2) プーリ（外側回転体）
(3) ころ軸受
(5) 一方向クラッチ
(10) 保持器
(10a) 保持器後端面
(11) ころ
(14) 保持器
(14a) 保持器前端面
(15) ころ
(20) 突起部
(20a) 傾斜面

Claims (3)

1. 内側回転体の周囲に外側回転体が配置され、前記両回転体の間に、複数の係合子および前記係合子の保持器を有する一方向クラッチと、複数のころおよび前記ころの保持器を有するころ軸受とが、それぞれの前記保持器の端面を軸方向に隣接させた状態で配置されている一方向クラッチ装置において、
   前記一方向クラッチの前記保持器と前記ころ軸受の前記保持器の少なくとも一方に、前記両保持器が相互に空転するときに前記両保持器を軸方向に離間する方向の動圧を発生する動圧発生手段が設けられていることを特徴とする一方向クラッチ装置。
2. 前記動圧発生手段が、前記両保持器の対向端面の少なくとも一方に設けられて回転方向の前後で他方の対向端面との距離が異なる傾斜面を有するものであることを特徴とする請求項１の一方向クラッチ装置。
3. 請求項１または２の一方向クラッチ装置を備えたプーリユニットであって、
   前記内側回転体が軸体で、前記外側回転体がプーリであることを特徴とするプーリユニット。

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