JP3646941B2

JP3646941B2 - 軸受装置およびそれを備える発電機

Info

Publication number: JP3646941B2
Application number: JP18165295A
Authority: JP
Inventors: 和久北村
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1995-07-18
Filing date: 1995-07-18
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2015-07-18
Also published as: JPH0937514A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受装置および、それを備える発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車のオルタネータなどの交流発電機は、自動車エンジンのクランクシャフトの回転動力により駆動されるようになっている。
【０００３】
つまり、オルタネータの駆動軸に対して一体的に外嵌されるプーリと、自動車エンジンのクランクシャフトに一体的に外嵌されるプーリとに対してベルトを巻き掛けている。この場合、クランクシャフトのプーリの回転動力でもってオルタネータのプーリが直接駆動される。そのため、クランクシャフトが高速回転している状態から急減速されたとき、オルタネータの慣性モーメントにより、オルタネータのプーリに対してベルトがすべることになる。このすべりが発生すると、異常音が発生する他、ベルトが損傷し寿命が低下する。
【０００４】
これに対して、特開平５−１８０２８７号公報に示すように、回転軸とプーリとの間に、コイルバネを、一方向クラッチとして機能するように装着したものが考えられている。このコイルバネは、回転軸の外周面に螺着される金属筒に対して遊嵌されており、その一端がプーリに係止されている。
【０００５】
このコイルバネの動作を説明する。まず、プーリの一方向への回転に伴い、コイルバネの一端側が同方向に連れ動くと、コイルバネが徐々に縮径することになり、回転軸に対して巻き付けられるので、プーリと回転軸とが一体化されて同期回転するようになる。この状態から、プーリが急減速すると、回転軸の慣性モーメントにより、コイルバネが徐々に拡径して元の状態に復元することになり、コイルバネが回転軸から緩むので、コイルバネおよびプーリが回転軸に対して空回りすることになる。
【０００６】
このように、プーリの一方向の回転については、プーリから回転軸に対して回転動力を伝達するが、プーリと回転軸との速度差が大きくなると、プーリが回転軸に対して相対回転して回転動力を伝達しなくなる。そのため、急減速時に、プーリに対してベルトがすべらなくなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来例には、次のような問題が生じる。
【０００８】
（１）プーリと回転軸との間にコイルバネを介装しており、プーリにかかる荷重（ベルト張力）がコイルバネに対して直接的に作用することになるため、上述したような一方向クラッチとしての理想的な動作が確実に行われるとは限らず、信頼性が低いと考えられる。なお、公報の図面には、プーリおよびコイルバネの側方に玉軸受が見られるが、この玉軸受は、プーリにかかる荷重を受けるものとはなっていない。
【０００９】
（２）プーリの空回り時には、コイルバネが回転軸に外嵌固定してある金属筒に対して摺接するが、そこの潤滑が何ら考慮されていないので、金属筒の著しい摩耗や、焼き付きの発生が懸念されるなど、耐久性が疑問である。
【００１０】
したがって、本発明は、一方向クラッチとして機能するコイルバネを有する軸受装置において、該機能を円滑かつ確実に行えるようにすることを目的としている。
【００１１】
また、本発明は、プーリを介して駆動される発電機において、高速回転しているプーリが急減速されたときに、プーリとそれに巻き掛けられるベルトとのすべりを防ぎ、ベルトの損傷や異音の発生を回避できるようにすることを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の軸受装置は、複数の転動体と、内・外輪と、内・外輪のいずれか一方に一端が係止されかつ内・外輪のいずれか他方に設けられる延長筒部の周面に対して所要のしめしろをもって嵌合されるコイルバネとを含む。
【００１３】
本発明の発電機は、固定子を備えたフレームに一対の軸受を介して回転子の回転軸が回転自在に支持され、この回転軸の前記フレームの外に突出する端部にプーリが設けられるもので、プーリと回転軸との間に、前述の軸受装置が介装されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図１ないし図４に示す実施例に基づいて説明する。図１および図２は本発明の一実施例にかかり、図１は、オルタネータの縦断面図、図２は、図１の（２）−（２）線断面図である。
【００１５】
まず、本発明の実施例の説明に先立ち、自動車エンジンの補機駆動形態の一例を図４に示して、簡単に説明する。図４において、１は自動車エンジン、２はクランクプーリ、３はオルタネータ、４はオルタネータプーリ、５はベルト、６はテンションプーリである。クランクプーリ２が回転すると、ベルト５を介してオルタネータプーリ４が回転駆動される。
【００１６】
そして、オルタネータ３の回転軸３ａとオルタネータプーリ４との間には、図１および図２に示すような軸受装置７が介装されている。
【００１７】
この軸受装置７は、内・外輪８，９と、複数の転動体としての玉１０と、波形保持器１１と、コイルバネ１２と、シール部材１３とを含む。
【００１８】
外輪９は、一般的な軸受のものと同寸法のものであるが、内輪８は、その軸方向一側に、円筒形の延長筒部８ａが設けられている。これら内・外輪８，９は、軸受鋼などからなり、特に内輪８の延長筒部８ａの外周面の表面粗さは、０．８ｚ以下に設定されている。
【００１９】
シール部材１３は、外輪９の軸方向他側の肩部の内周面に設けてある周溝に嵌着されて、内輪８の肩部の外周面に設けてあるテーパ面との間で接触密封部または非接触密封部を形成するものである。
【００２０】
コイルバネ１２は、内輪８の延長筒部８ａの外周面に対して所要のしめしろをもって外嵌される渦巻き部１２ａと、渦巻き部１２ａの一端に設けられかつ外輪９の軸方向一側の肩部に形成してある切欠部９ａに対して係止される径方向外向きの延出部１２ｂとを備えている。このコイルバネ１２の断面は、ほぼ長方形に形成されており、ばね鋼からなる。
【００２１】
なお、オルタネータプーリ４の中心孔の内周面の一端には、シール部材１４が装着されており、このシール部材１４の内周は、軸受装置７の内輪８の延長筒部８ａの外周面との間で接触密封部または非接触密封部を形成するようになっている。このシール部材１４と、前述の軸受装置７のシール部材１３とで、軸受装置７の内・外輪８，９間の対向間隙やコイルバネ１２の存在空間に存在する潤滑剤を密封するようにしている。
【００２２】
次に、動作を説明する。まず、クランクプーリ２の回転に伴いオルタネータプーリ４および軸受装置７の外輪９がコイルバネ１２の巻き方向へ回転すると、コイルバネ１２の延出部１２ｂが同方向に連れ動き、コイルバネ１２の渦巻き部１２ａが徐々に縮径することになり、やがては軸受装置７の内輪８の延長筒部８ａに対して巻き付けられるので、オルタネータプーリ４および軸受装置７の外輪９と、内輪８およびオルタネータ３の回転軸３ａとが一体化されて同期回転するようになる。
【００２３】
この状態から、オルタネータプーリ４および軸受装置７の外輪９が急減速されると、内輪８およびオルタネータ３の回転軸３ａが慣性モーメントにより急減速されないので、オルタネータプーリ３および軸受装置７の外輪９の回転が内輪８およびオルタネータ３の回転軸３ａの回転よりも相対的に遅くなる。これにより、コイルバネ１２が元の状態に復元するように徐々に拡径することになって、内輪８の延長筒部８ａから緩むので、コイルバネ１２および外輪９が内輪８の延長筒部８ａに対して空回りすることになる。そのため、オルタネータプーリ４がクランクプーリ２とほぼ同期する回転を維持できるようになり、ベルト５がオルタネータプーリ４に対してすべらずに済み、ベルト５の損傷および異音の発生が回避される。なお、外輪９がコイルバネ１２の巻き方向と反対方向に回転しても、コイルバネ１２および外輪９が内輪８に対して空回りする。
【００２４】
ところで、オルタネータプーリ４にかかるベルト張力などの荷重は、軸受装置７の転がり軸受要素によって受けられるから、コイルバネ１２に対して一切作用しない。そのため、コイルバネ１２の縮径、拡径動作が円滑に行われる。また、コイルバネ１２は、内輪８の延長筒部８ａの外周面に対して摺接することがあるが、内輪８が軸受鋼などの表面硬化処理されたものゆえ、内輪８の摩耗、損傷が抑制される。しかも、コイルバネ１２と内輪８の延長筒部８ａの外周面との間に対して、二つのシール部材１３，１４で密封される軸受潤滑用のグリースなどの潤滑剤が供給されるようになっているので、コイルバネ１２と内輪８の延長筒部８ａとの間の潤滑がなされるので、両者の異常発熱を回避できるようになって、焼き付きを防止することができる。但し、コイルバネ１２と内輪８の延長筒部８ａとの間に潤滑剤が存在していても、前述したコイルバネ１２の延長筒部８ａに対する巻き付きを妨げることはなく、確実な巻き付きが行えるようになり、オルタネータプーリ４からオルタネータ３の回転軸３ａへの動力伝達が確実に効率よく行われる。
【００２５】
図３は本発明の他の実施例にかかり、図１に対応する図である。この実施例において上記実施例との相違は、軸受装置７の内・外輪８，９の形状およびコイルバネ１２の装着形態である。
【００２６】
具体的に、内・外輪８，９は、上記実施例のものと逆の形状になっている。つまり、内輪８は、一般的な軸受のものと同寸法のものであるが、外輪９は、その軸方向一側に、円筒形の延長筒部９ｂが設けられている。
【００２７】
コイルバネ１２は、その延出部１２ｂが径方向内向きになっており、この延出部１２ｂが内輪８の切欠部８ｂに対して係止されており、渦巻き部１２ａが外輪９の延長筒部９ｂの内周面に対して所要のしめしろをもって内嵌されている。
【００２８】
なお、内輪８とオルタネータ３の回転軸３ａに螺着されるナット１５との間には、スペーサ１６が設けられており、このスペーサ１６と外輪９との間にシール部材１４が設けられている。
【００２９】
次に、動作としては、外輪９をコイルバネ１２の巻き方向と反対へ回転させたとき、外輪９との摩擦抵抗によりコイルバネ１２が徐々に拡径することになり、外輪９の延長筒部９ｂの内周面に対して圧接させられるので、外輪９と内輪８とが一体化されて同期回転するようになる。
【００３０】
この状態から、外輪９の回転が内輪８の回転よりも相対的に遅くなると、コイルバネ１２が元の状態に復元するように徐々に縮径することになり、外輪９の延長筒部９ｂに対する押圧力が軽減されるので、コイルバネ１２および外輪９が内輪８に対して空回りすることになる。なお、外輪９がコイルバネ１２の巻き方向に回転しても、コイルバネ１２および外輪９が内輪８に対して空回りする。
【００３１】
この場合も、上記実施例と同様、コイルバネ１２による一方向クラッチ機能が円滑かつ確実に行われる。
【００３２】
なお、本発明は上記実施例のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。軸受装置７を、オルタネータ３の回転軸３ａとオルタネータプーリ４との間に設けた例を挙げているが、その他の自動車の補機（パワーステアリング装置の油圧ポンプや、エアコンディショナのコンプレッサーなど）にも設けることができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の軸受装置では、外輪に荷重がかかっても、一方向クラッチとして機能させるコイルバネに対して該荷重を負担させないようにしているから、前記一方向クラッチ機能が妨げられずに、円滑かつ確実に行えるようになるなど、信頼性および寿命を向上することができる。
【００３４】
本発明の発電機では、プーリが急減速されたときに、当該プーリと回転軸とを相対的に回転させて、プーリに対してそれに巻き掛けられるベルトがすべるのを防ぐようにしているから、ベルトの損傷や異音発生を回避できるようになるなど、周辺部材の長寿命化に貢献できる。
【００３５】
特に、本発明の軸受装置は、転がり軸受要素と一方向クラッチ機能を果たすコイルバネとをユニットとしているから、発電機などの使用対象に対する組み付け性が容易かつ良好となる他、転がり軸受要素からコイルバネへの潤滑剤の流用がはかれるから、メンテナンスを省略できるなどの効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のオルタネータの縦断面図
【図２】図１の（２）−（２）線断面図
【図３】本発明の他の実施例で、図１に対応する図
【図４】自動車エンジンの補機駆動形態の一例を模式的に示す説明図
【符号の説明】
３オルタネータ
４オルタネータプーリ
７軸受装置
８軸受装置の内輪
８ａ内輪の延長筒部
９軸受装置の外輪
９ａ外輪の切欠部
１０軸受装置の玉
１２軸受装置のコイルバネ
１２ａコイルバネの渦巻き部
１２ｂコイルバネの延出部

Claims

複数の転動体と、内・外輪と、内・外輪のいずれか一方に一端が係止されかつ内・外輪のいずれか他方に設けられる延長筒部の周面に対して所要のしめしろをもって嵌合されるコイルバネとを含む、ことを特徴とする軸受装置。
固定子を備えたフレームに一対の軸受を介して回転子の回転軸が回転自在に支持され、この回転軸の前記フレームの外に突出する端部にプーリが設けられる発電機であって、
プーリと回転軸との間に、前記請求項１に記載の軸受装置が介装されている、ことを特徴とする発電機。