JP4287983B2 - Pulley unit - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一方向クラッチを備えるプーリユニットに関する。このプーリユニットは、例えば自動車などのエンジンのクランクシャフトや当該クランクシャフトからベルトを介して駆動される補機に装備される。補機としては、例えば自動車のオルタネータ、エアコンディショナ用コンプレッサ、ウォーターポンプ、冷却ファンなどが挙げられる。
【0002】
【従来の技術】
従来から、ころやスプラグなどのくさび部材を用いる一方向クラッチがいろいろ知られているが、いずれの構成でも、くさび部材の食い込み力を強弱変化させることによって駆動環体に従動環体を同期回転させるロック状態と、両環体を相対回転させるフリー状態とを切り換えるような形態になっている。
【0003】
このような一方向クラッチは、例えば駆動環体の角速度が増減変動するような状況において、この角速度変動を従動環体に伝達させないようにするために、利用することがある。つまり、駆動環体の角速度の増減変動に応じて一方向クラッチをロック状態やフリー状態にさせて、駆動環体から従動環体へ回転動力を伝達させたり遮断させたりすることによって、駆動環体側の角速度変動を吸収させることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例の一方向クラッチでは、動力伝達するロック状態と動力伝達を遮断するフリー状態の2状態に切り換えるものであり、ロック状態において、過大なトルクが作用したときに、増速の高角加速度がかかると、過大なトルクが一方向クラッチに作用することがある。
【0005】
このような一方向クラッチを自動車の補機などに装着されるプーリユニットに組み込んだ構造の場合だと、前述したような過大トルクが作用して、プーリに対してベルトが滑ったり、ベルトの張力変動が大きくなり、ベルトの寿命低下につながる。
【0006】
このような事情に鑑み、本発明は、一方向クラッチにおいて、過大トルク作用時にクラッチ部で滑らせて、過大トルクを伝達させずに吸収できるようにすることを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明のプーリユニットは、プーリとその内周に挿通される軸との対向環状空間に、径方向内外に同心状に配設される駆動環体と従動環体との回転速度差に応じて駆動環体に対して従動環体を同期回転させるロック状態と相対回転させるフリー状態とに切り換える一方向クラッチと、この一方向クラッチの少なくとも軸方向一側に配設される転がり軸受とが介装されているプーリユニットであって、前記両環体のうち径方向内側の環体の外周面の円周数カ所に、他方環体の内周面との間で周方向一方で狭くかつ周方向他方で広くなったくさび状空間を形成するカム面が設けられていて、このくさび状空間にころが、内側環体に対して周方向に位置決めされた状態で内側環体に外装された保持器のポケットに、前記ころを押圧する弾性部材とともに収納されることで、所定の周方向転動範囲内でくさび空間の狭い側に押圧される状態で1つずつ配置されており、前記カム面が、内側環体の外周面から急峻に立ち下がる急峻立ち下がり部と、そこから深さが周方向一方へ向けて漸次深くなるように傾斜された凸状球面部とを有する形状に形成され、前記急峻立ち下がり部の手前の前記凸状球面部上の位置では、ころがロックするよう、その位置でのくさび角度が4〜6度の範囲に設定される一方、ころがさらにくさび空間の狭い側に移動して、内側環体の外周面と前記急峻立ち下がり部との角部に当接した状態では、ころが滑り回転するよう、その当接位置でのくさび角度が11度以上に設定されていることを特徴とする。
【0012】
以上、本発明のプーリユニットでは、所要値以上の回転トルクが加担されたときに、一方向クラッチのくさび部材をロック状態から滑り状態にさせることにより、伝達する回転トルクの伝達を遮断させる形態にしている。
【0013】
また、本発明のプーリユニットでは、上述したような一方向クラッチを組み込んだ構成であるから、過大な回転トルクの入力時にプーリに対してそれに巻き掛けられるベルトの滑りを抑制または防止できるようになる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【0015】
図1ないし図5は本発明の実施形態1である。図1は、プーリユニットの縦断面図、図2は、図1の(2)−(2)線断面の矢視図、図3は、一方向クラッチのポケット内を示す平面展開図、図4は、一方向クラッチにおける内輪のカム面を示す斜視図、図5は、プーリユニットの回転変動波形を示すグラフである。
【0016】
図例のプーリユニット1は、プーリ2、中空軸3、一方向クラッチ4、2つの転がり軸受5,5を有している。
【0017】
プーリ2は、例えば自動車エンジンのクランクシャフトによりVリブ形状のベルト6を介して回転駆動されるもので、その外周にはベルト6が巻き掛けられる波状溝が形成されている。
【0018】
中空軸3は、プーリ2の内周に挿通されて、図示しないが自動車エンジンの補機の入力軸(例えばオルタネータのロータ)に固定される。
【0019】
一方向クラッチ4は、プーリ2と中空軸3との対向環状空間の軸方向中央に介装されるもので、内輪10、外輪11、合成樹脂製の円環状の保持器12、複数のころ13、弾性部材として楕円形のコイルバネ14とを備えている。
【0020】
2つの転がり軸受5,5は、プーリ2と中空軸3との対向環状空間の軸方向両側に1つずつ介装されるもので、この実施形態ではいずれも一般的な深溝型玉軸受が用いられている。これらの転がり軸受5,5の軸方向外端側には、それぞれシール(符号省略)が装着されており、グリースなどの潤滑剤が封入されている。また、外側の転がり軸受5の外側には、さらに泥水などが転がり軸受5に直接かかることを防止するために、環状板からなるシールリング7が装着されている。
【0021】
上記一方向クラッチ4の各構成要素を説明する。
【0022】
内輪10は、上記中空軸3に対して圧入により外嵌されるもので、その外周面の円周数カ所には凹状のカム面10aが設けられている。このカム面10aは、周方向一方へ向けて漸次深さが深くなるような凹形状に形成されており、このカム面10aと外輪11の内周面との対向部分が周方向一方に向けて狭くなるくさび状空間となる。この各カム面10aの形状に特徴があるので、後で詳細に説明する。
【0023】
外輪11は、上記プーリ2に対して圧入により内嵌されるもので、その内周面は円筒形に形成されている。
【0024】
保持器12は、上記内・外輪10,11の対向環状空間に配設されて内輪10に対して周方向ならびに軸方向に位置決めされた状態で外装されるもので、その円周数カ所つまり内輪10のカム面10aに対応する領域には、径方向内外に貫通形成されるポケット12aが設けられている。
【0025】
ころ13は、保持器12の各ポケット12aに1つずつ周方向転動範囲が規制された状態で収納される。
【0026】
コイルバネ14は、保持器12の各ポケット12aの内壁面に突設される突起12bに対して装着されて、ころ13をカム面10aと外輪11の内周面とで形成するくさび状空間の狭い側(ロック側)へ押圧するものである。
【0027】
なお、保持器12の軸方向ならびに周方向での位置決めについては、保持器12の一方軸端に設けてある凸部12cと、内輪10の一方軸端に設けてある凹部10bとの嵌合により行わせている。
【0028】
次に、上記プーリユニット1の動作を説明する。ここでは、ベルト6によりプーリ2が回転駆動されて、このプーリ2から中空軸3に対して動力伝達される形態になっている。ここで、プーリ2の回転速度が中空軸3よりも相対的に速くなると、一方向クラッチ4のころ13がくさび状空間の狭い側へ転動させられてロック状態となるので、プーリ2と中空軸3とが一体化して同期回転する。しかし、プーリ2の回転速度が中空軸3よりも相対的に遅くなると、一方向クラッチ4のころ13がくさび状空間の広い側へ転動させられてフリー状態となるので、プーリ2から中空軸3へ回転動力の伝達が遮断されることになって中空軸3が回転慣性力のみで回転を継続するようになる。
【0029】
そして、上記実施形態1では、プーリユニット1に用いられる一方向クラッチ4について、プーリ2から入力される回転トルクが所要値を越えると、ころ13をくさび状空間の狭い側においてプーリ2と中空軸3とに対して滑り回転させるようにして、プーリ2から中空軸3への動力伝達を遮断させる形態にしていることに特徴がある。
【0030】
このような動作を実現するために、内輪10のカム面10の形状を次のようにしている。
【0031】
このカム面10aは、内輪10の外周面から急峻に立ち下がる急峻立ち下がり部10a1と、そこから深さが周方向一方へ向けて漸次深くなるように傾斜された凸状球面部10a2とを有する形状に形成されている。なお、図4に示すように、凸状球面部10a2は、その曲率中心O1を内輪10の曲率中心からずらした位置に確保することにより、形成される。
【0032】
このようなカム面10aでは、凸状球面部10a2のロック位置P1におけるくさび角度θ1が、ころ13を強く食い込ませるよう小さい角度になり、角部10a3の滑り回転位置P2におけるくさび角度θ2が、ころ13を滑らせるよう大きい角度になる。但し、前述のくさび角度θ1は、例えば4〜6度の範囲に、また、くさび角度θ2は、例えば11度以上に設定するのが好ましい。
【0033】
そして、カム面10aの浅い側の所要位置P1にころ13が位置したときにロックするように設定し、このロック位置P1からさらに浅い側へころ13が移動したときにころ13が内輪10の外周面とカム面10aとの角部10a3に当接してころ13を受け止めるとともにこの位置P2までくると、ころ13を滑り回転させる状態になるように設定している。
【0034】
ここで、前述したロック位置P1と滑り回転位置P2との離隔間隔と、内輪10、外輪11のばね定数により、ころ13が滑り回転するトルクを設定できる。
【0035】
なお、上記ころ13のかみ合い性は、前述したくさび角度θ1,θ2の他に、くさび状空間を形成する外輪11の内周面や、カム面10aにおける急峻立ち下がり部10a1および角部10a3の摩擦係数μも関係する。つまり、ロック時において、トルク伝達に必要な条件としては、一般的に周知であるが、μ>tanθ/2の関係式であらわせる。θは、くさび角度である。
【0036】
このような構成により、一方向クラッチ4の動作としては、ころ13がロックしている状態つまり動力伝達状態において、ベルト6の回転変動に伴いプーリ2に対して所要の規定値以上の回転トルクが加わると、ころ13がくさび状空間の狭い側へさらに押し込まれることになる。このときにころ13が角部10a3に当接する位置P2まで移動させられると、ころ13が滑り回転することになって、プーリ2と中空軸3とが相対的に回転することになるので、プーリ2から中空軸3に対する動力伝達が遮断されることになる。これにより、ベルト6がプーリ2上で滑らずに共回りして滑らずに済むので、ベルト6の張り側(回転方向上流側)の張力がより強くなって緩み側(回転方向下流側)の張力が弱くなるといった張力変動を抑制できるようになり、しかも、ベルト6に余分なストレスが作用せずに済むので、ベルト6の寿命向上に貢献できるようになる。
【0037】
但し、ベルト6からプーリ2に対して加わる回転トルクが所要の規定値未満になると、ころ13が角部10a3から離れてロック位置P1側へ戻されることになって、再度、ころ13がロックすることになるので、プーリ2から中空軸3に対する動力伝達が行われる。
【0038】
このように、一方向クラッチ4の本来のロック、フリー動作の他に、上述した滑り回転という動作を可能としているから、動力伝達する回転トルクの上限値を規制できるようになり、結果的に、動力伝達する回転トルクの下限値と上限値とを規定できるようになる。
【0039】
参考までに、上記実施形態1のプーリユニット1の回転変動と張力変動とについて調べているので、説明する。
【0040】
試験条件は、エンジンに付設されるオルタネータに試料としてのプーリユニット1を搭載した状態とし、オルタネータ回転数を2000rpmとし、オルタネータの負荷電流を5Aに設定している。
【0041】
図5には、本実施形態に関する結果を、また、図6には、一方向クラッチを用いていない従来例に関する結果を、それぞれ示している。これらの図から明らかであるが、従来例の場合だと、プーリ2の角速度がサインカーブのように微小に増減変動していて、それがそのまま中空軸3に対して伝達されるのに対して、本実施形態の場合では、プーリ2の角速度がサインカーブのように微小に増減変動しているような場合であっても、中空軸3の回転変動幅が小さくなることを確認している。また、従来例の場合だと、プーリ2に巻き掛けられるベルト6の張り側(回転方向下流側)と、緩み側(回転方向上流側)との張力変動が大きくなるのに対して、本実施形態の場合では、それらの張力変動量が小さく抑制されることを確認している。
【0042】
図7ないし図11に本発明の参考例を示している。図7は、プーリユニットの上半分の縦断面図、図8は、図7の(8)−(8)線断面の矢視図、図9は、一方向クラッチにおけるスプラグの動作を示す説明図、図10は、一方向クラッチにおけるばね体を示す斜視図、図11は、一方向クラッチにおけるスプラグの設計要件を示す説明図である。
【0043】
この参考例のプーリユニット1は、スプラグを用いるタイプの一方向クラッチ20を用いている点が、上記実施形態1と相違している。
【0044】
ここでの一方向クラッチ20は、一般的に周知の構成であるが、一対の環状板21、22と、複数のスプラグ23と、保持器24と、ばね体25とを備えている。
【0045】
スプラグ23は、鼓状断面を有する形状とされ、一対の環状板21,22間に配置される。
【0046】
保持器24は、例えば合成樹脂などで円環状に形成されており、その円周数ヶ所に各スプラグ23が挿通されるポケット24aが設けられている。この保持器24は、一対の環状板21,22間に介装される。
【0047】
ばね体25は、薄肉のばね鋼材などで円環状に形成されており、図10に示すように、その円周数ヶ所に各スプラグ23が挿通される貫通孔25aが設けられているとともに、この貫通孔25a内においてスプラグ23を起立姿勢に押圧する押さえ片25bが設けられている。このばね体25は、保持器24の内径側に嵌合装着される。
【0048】
この一方向クラッチ20では、上述した実施形態1と同様の機能を持たせるために、プーリ2や中空軸3に対するスプラグ23の各ストラト角度α、βが、ロック方向に所要角度以上傾いた姿勢のときにロック状態から滑り状態に変化させるように設定されている。
【0049】
具体的に、スプラグ23が起立姿勢となるように傾いてその径方向寸法が最も大きくなるとロック状態になるが、その状態において、所要の規定値以上の回転トルクが作用したときに、スプラグ23がロック状態の起立姿勢からさらに倒れてその径方向寸法が若干小さくなると、滑り回転状態になって、動力伝達が遮断される。
【0050】
そして、スプラグ23が滑り状態になっている状況において、入力される回転トルクが所要の規定値未満になると、スプラグ23とプーリ2、中空軸3の弾性変形の反力でもってロック状態に戻されることになる。
【0051】
ここで、上記スプラグ23を用いた一方向クラッチ20の設計条件について説明する。
【0052】
まず、図11に示すように、スプラグ23がプーリ2と中空軸3とに対して接する点をそれぞれA,Bとすると、直線ABと、プーリ2と中空軸3の軌道径の中心Oからひかれる直線OA,OBとのなす角α,βをストラト角という。なお、直線OAとOBのなす角度をγとすると、α=β+γとなり、常に、α>βとなる。
【0053】
スプラグ23が軌道輪とかみ合い、トルクを伝達するためには、tanαが接触面の摩擦係数μより小さくなければならない。つまり、tanα<μとなる。
【0054】
スプラグ23がトルクを受けると、ストラト直線A,B上に力Qを生じ、接触点Aにおいて垂直分力をP、接触分力をFとすると、
F=P・tanαとなる。
【0055】
このときの伝達トルクTは、
T=N・P・tanα・R1・lとなる。
【0056】
ここで、Nはスプラグ23の数、R1は中空軸3の軌道半径、lはスプラグ23の有効長さである。
【0057】
以上のようなスプラグ式の一方向クラッチ20を備えるプーリユニットでは、プーリ2と中空軸3に対するスプラグ23の各ストラト角度α、βを、ロック方向に所要角度以上傾いた姿勢のときにロック状態から滑り状態に変化させるように大きく設定すれば、上記実施形態1で説明したことと同様に、一方向クラッチ20の本来のロック、フリー動作の他に、上述した滑りという動作を可能とすることができるので、動力伝達する回転トルクの下限値と上限値とを規定できるようになる。このように、過大な回転トルクを伝達させないようにすることによって、ベルト6とプーリ2との間の滑りを無くすことができて、ベルト6の張力変動を抑制するとともに、ベルト6の寿命向上に貢献できるようになる。
【0058】
なお、本発明は上述した実施形態1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。
【0060】
(1)上記実施形態での一方向クラッチ4,20における細部の構成についても限定されるものでなく、種々な変形が考えられる。
【0061】
【発明の効果】
本発明のプーリユニットは、それに備えられる一方向クラッチの本来のロック、フリー動作の他に、くさび部材を滑り回転状態または滑り状態という動作を行えるような形態にしているから、動力伝達する回転トルクの上限値を規制できるようになる。したがって、動力伝達する回転トルクの下限値と上限値とをシビアに規定できるようになるから、使用対象に応じて最適なものを選定できるなど、使い勝手が向上することになる。
【0062】
本発明のプーリユニットは、上述したように過大な回転トルクを伝達させないように構成した一方向クラッチを備えているから、過大な回転トルクの入力時に動力伝達を遮断させる状態にできて、ベルトとそれに巻き掛けられるプーリとの間の滑りを無くすことができるとともに、ベルトの張力変動を抑制することができるようになるなど、ベルトの寿命向上に貢献できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態1に係るプーリユニットの上半分の縦断面図
【図2】 図1の(2)−(2)線断面の矢視図
【図3】 実施形態1の一方向クラッチのポケット内を示す平面展開図
【図4】 実施形態1の一方向クラッチにおける内輪のカム面を示す斜視図
【図5】 実施形態1のプーリユニットの回転変動波形を示すグラフ
【図6】 実施形態1の比較例とする従来例のプーリユニットの回転変動波形を示すグラフ
【図7】 本発明の参考例に係るプーリユニットの上半分の縦断面図
【図8】 図7の(8)−(8)線断面の矢視図
【図9】 参考例の一方向クラッチにおけるスプラグの動作を示す説明図
【図10】 参考例の一方向クラッチにおけるばね体を示す斜視図
【図11】 参考例の一方向クラッチにおけるスプラグの設計要件を示す説明図
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pulley unit having a one-way clutch. This pulley unit is installed in a crankshaft of an engine such as an automobile or an auxiliary machine driven from the crankshaft via a belt. Examples of the auxiliary machine include an automobile alternator, an air conditioner compressor, a water pump, and a cooling fan.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various one-way clutches using wedge members such as rollers and sprags have been known, but in either configuration, the driven ring is rotated synchronously by changing the biting force of the wedge member. It is configured to switch between a locked state and a free state in which both rings are relatively rotated.
[0003]
Such a one-way clutch may be used in order to prevent the fluctuation of the angular velocity from being transmitted to the driven ring in a situation where the angular velocity of the driving ring is increased or decreased. In other words, the one-way clutch is brought into a locked state or a free state according to fluctuations in the angular velocity of the driving ring, and the rotational power is transmitted to or cut off from the driving ring to the driven ring. Can be absorbed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional one-way clutch switches between two states, a locked state for transmitting power and a free state for interrupting power transmission. When an excessive torque is applied in the locked state, a high angular acceleration is increased. In such a case, excessive torque may act on the one-way clutch.
[0005]
In the case of such a structure in which such a one-way clutch is incorporated in a pulley unit mounted on an automobile auxiliary machine or the like, the excessive torque acts as described above, causing the belt to slide against the pulley, Fluctuations increase, leading to a reduction in belt life.
[0006]
In view of such circumstances, it is an object of the present invention to allow a one-way clutch to absorb an excessive torque without causing the excessive torque to be transmitted by sliding the clutch portion when the excessive torque is applied.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the pulley unit of the present invention, in accordance with the rotational speed difference between the driving ring and the driven ring arranged concentrically inside and outside in the radial direction in the opposed annular space between the pulley and the shaft inserted through the inner periphery thereof. A one-way clutch that switches between a locked state in which the driven ring is synchronously rotated with respect to the drive ring and a free state in which the driven ring is rotated relative to the driving ring, and a rolling bearing disposed on at least one axial side of the one-way clutch are provided. A pulley unit that is narrower in the circumferential direction on the outer circumferential surface of the annular body on the radially inner side of the two annular bodies and narrower on the other side in the circumferential direction between the inner circumferential surface of the other annular body. A cam surface is formed to form a wedge-shaped space which is widened at the inner surface of the cage, and the rollers are positioned on the inner ring body in a circumferential direction with respect to the inner ring body. An elastic member for pressing the roller in the pocket; and By being accommodated in, one by one in a state of being pressed against the narrow side of the wedge space in a predetermined circumferential direction rolling ranges are arranged, wherein the cam surface is steeply from the outer peripheral surface of the inner ring member The convex spherical surface is formed in a shape having a steep falling portion that falls and a convex spherical portion that is inclined so that the depth gradually increases in one direction in the circumferential direction , and before the steep falling portion. At the position on the part, the wedge angle at that position is set in the range of 4 to 6 degrees so that the roller locks, while the roller moves further to the narrow side of the wedge space and the outer peripheral surface of the inner ring The wedge angle at the abutting position is set to 11 degrees or more so that the roller slides and rotates in a state where it abuts against the corner of the sharply falling portion .
[0012]
As described above, in the pulley unit of the present invention, when the rotational torque exceeding the required value is applied, the wedge member of the one-way clutch is changed from the locked state to the sliding state so as to block transmission of the transmitted rotational torque. ing.
[0013]
In addition, since the pulley unit of the present invention is configured to incorporate the one-way clutch as described above, it is possible to suppress or prevent slipping of the belt wound around the pulley when an excessive rotational torque is input. .
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The details of the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
[0015]
1 to 5 show a first embodiment of the present invention. 1 is a longitudinal sectional view of a pulley unit, FIG. 2 is an arrow view of a cross section taken along line (2)-(2) in FIG. 1, and FIG. 3 is a developed plan view showing the inside of a pocket of a one-way clutch. These are the perspective views which show the cam surface of the inner ring | wheel in a one way clutch, FIG. 5 is a graph which shows the rotation fluctuation waveform of a pulley unit.
[0016]
The illustrated pulley unit 1 includes a pulley 2, a hollow shaft 3, a one-way clutch 4, and two rolling bearings 5 and 5.
[0017]
The pulley 2 is rotationally driven via a V-rib shaped belt 6 by, for example, a crankshaft of an automobile engine, and a wave-like groove around which the belt 6 is wound is formed on the outer periphery thereof.
[0018]
The hollow shaft 3 is inserted into the inner periphery of the pulley 2 and is fixed to an input shaft (for example, a rotor of an alternator) of an auxiliary machine of an automobile engine (not shown).
[0019]
The one-way clutch 4 is interposed in the axial center of the opposed annular space between the pulley 2 and the hollow shaft 3, and includes an inner ring 10, an outer ring 11, a synthetic resin annular retainer 12, and a plurality of rollers 13. An elliptical coil spring 14 is provided as an elastic member.
[0020]
The two rolling bearings 5 and 5 are interposed one by one on both sides in the axial direction of the opposed annular space between the pulley 2 and the hollow shaft 3, and in this embodiment, a general deep groove type ball bearing is used. It has been. Seals (not shown) are attached to the outer ends of the rolling bearings 5 and 5, respectively, and a lubricant such as grease is enclosed. In addition, a seal ring 7 made of an annular plate is attached to the outside of the outer rolling bearing 5 in order to prevent further muddy water and the like from being directly applied to the rolling bearing 5.
[0021]
Each component of the one-way clutch 4 will be described.
[0022]
The inner ring 10 is externally fitted to the hollow shaft 3 by press fitting, and concave cam surfaces 10a are provided at several circumferential positions on the outer circumferential surface thereof. The cam surface 10a is formed in a concave shape so that the depth gradually increases toward one circumferential direction, and the facing portion between the cam surface 10a and the inner circumferential surface of the outer ring 11 faces one circumferential direction. It becomes a wedge-shaped space that becomes narrower. Since the shape of each cam surface 10a is characteristic, it will be described in detail later.
[0023]
The outer ring 11 is fitted into the pulley 2 by press fitting, and an inner peripheral surface thereof is formed in a cylindrical shape.
[0024]
The cage 12 is disposed in the annular space facing the inner and outer rings 10 and 11 and is externally positioned with respect to the inner ring 10 in a circumferential direction and an axial direction. In a region corresponding to the cam surface 10a, a pocket 12a penetratingly formed inside and outside in the radial direction is provided.
[0025]
One roller 13 is accommodated in each pocket 12a of the cage 12 in a state where the circumferential rolling range is restricted.
[0026]
The coil spring 14 is attached to a protrusion 12b protruding from the inner wall surface of each pocket 12a of the cage 12, and the wedge-shaped space forming the roller 13 by the cam surface 10a and the inner peripheral surface of the outer ring 11 is narrow. It pushes to the side (lock side).
[0027]
The positioning of the cage 12 in the axial direction and the circumferential direction is performed by fitting a convex portion 12c provided at one axial end of the cage 12 with a concave portion 10b provided at one axial end of the inner ring 10. It is done.
[0028]
Next, the operation of the pulley unit 1 will be described. Here, the pulley 2 is rotationally driven by the belt 6, and power is transmitted from the pulley 2 to the hollow shaft 3. Here, when the rotational speed of the pulley 2 is relatively higher than that of the hollow shaft 3, the roller 13 of the one-way clutch 4 is rolled to the narrow side of the wedge-shaped space and is locked. The shaft 3 and the shaft 3 are integrally rotated. However, when the rotational speed of the pulley 2 becomes relatively slower than that of the hollow shaft 3, the rollers 13 of the one-way clutch 4 are rolled to the wide side of the wedge-shaped space and become free. The transmission of the rotational power to 3 is cut off, and the hollow shaft 3 continues to rotate only with the rotational inertia force.
[0029]
And in the said Embodiment 1, when the rotational torque input from the pulley 2 exceeds the required value about the one-way clutch 4 used for the pulley unit 1, the pulley 2 and the hollow shaft are arranged on the narrow side of the wedge-shaped space. The power transmission from the pulley 2 to the hollow shaft 3 is cut off by sliding with respect to the shaft 3.
[0030]
In order to realize such an operation, the shape of the cam surface 10 of the inner ring 10 is as follows.
[0031]
The cam surface 10a has a steeply falling portion 10a1 that sharply falls from the outer peripheral surface of the inner ring 10, and a convex spherical portion 10a2 that is inclined so that the depth gradually increases from the outer circumferential surface toward one side in the circumferential direction. It is formed into a shape. As shown in FIG. 4, the convex spherical portion 10 a 2 is formed by securing the curvature center O <b> 1 at a position shifted from the curvature center of the inner ring 10.
[0032]
In such a cam surface 10a, the wedge angle θ1 at the lock position P1 of the convex spherical surface portion 10a2 is a small angle so that the roller 13 is strongly bitten, and the wedge angle θ2 at the sliding rotation position P2 of the corner portion 10a3 is The angle is large enough to slide 13. However, it is preferable that the wedge angle θ1 is set in a range of 4 to 6 degrees, for example, and the wedge angle θ2 is set to be 11 degrees or more, for example.
[0033]
The roller 13 is set to be locked when it is positioned at the required position P1 on the shallow side of the cam surface 10a. When the roller 13 moves further to the shallower side from the lock position P1, the roller 13 moves to the outer periphery of the inner ring 10. The roller 13 is set to slide and rotate when the roller 13 is received by contacting the corner 10a3 between the surface and the cam surface 10a and reaches the position P2.
[0034]
Here, the torque at which the roller 13 slides and rotates can be set based on the separation interval between the lock position P1 and the sliding rotation position P2 and the spring constants of the inner ring 10 and the outer ring 11.
[0035]
In addition to the wedge angles θ1 and θ2, the roller 13 is engaged with the friction between the inner peripheral surface of the outer ring 11 forming the wedge-shaped space and the steeply falling portions 10a1 and the corner portions 10a3 of the cam surface 10a. The factor μ is also relevant. That is, a condition necessary for torque transmission at the time of locking is generally known, but can be expressed by a relational expression of μ> tan θ / 2. θ is the wedge angle.
[0036]
With such a configuration, the operation of the one-way clutch 4 is such that when the roller 13 is locked, that is, in the power transmission state, a rotational torque greater than a predetermined specified value is applied to the pulley 2 as the belt 6 rotates. When added, the roller 13 will be pushed further into the narrow side of the wedge-shaped space. At this time, when the roller 13 is moved to the position P2 where it abuts against the corner portion 10a3, the roller 13 slides and rotates, so that the pulley 2 and the hollow shaft 3 rotate relatively. The power transmission from 2 to the hollow shaft 3 is cut off. As a result, the belt 6 does not slide on the pulley 2 and does not slip and does not slide, so the tension on the tension side (the upstream side in the rotational direction) of the belt 6 becomes stronger and the belt 6 on the loose side (the downstream side in the rotational direction). Tension fluctuations such as weakening of tension can be suppressed, and moreover, no extra stress is applied to the belt 6, which can contribute to the improvement of the life of the belt 6.
[0037]
However, when the rotational torque applied from the belt 6 to the pulley 2 becomes less than a predetermined specified value, the roller 13 is separated from the corner portion 10a3 and returned to the lock position P1, and the roller 13 is locked again. Therefore, power transmission from the pulley 2 to the hollow shaft 3 is performed.
[0038]
Thus, in addition to the original lock and free operation of the one-way clutch 4, the above-described operation of sliding rotation is enabled, so that the upper limit value of the rotational torque for transmitting power can be regulated. The lower limit value and the upper limit value of the rotational torque for transmitting power can be defined.
[0039]
For reference, the rotation fluctuation and tension fluctuation of the pulley unit 1 of the first embodiment are examined, and will be described.
[0040]
The test conditions are such that the pulley unit 1 as a sample is mounted on an alternator attached to the engine, the alternator speed is 2000 rpm, and the load current of the alternator is set to 5A.
[0041]
FIG. 5 shows the results relating to the present embodiment, and FIG. 6 shows the results relating to the conventional example in which the one-way clutch is not used. As is apparent from these figures, in the case of the conventional example, the angular velocity of the pulley 2 fluctuates slightly like a sine curve and is transmitted to the hollow shaft 3 as it is. In the case of the present embodiment, it has been confirmed that even if the angular velocity of the pulley 2 fluctuates slightly like a sine curve, the rotational fluctuation width of the hollow shaft 3 becomes small. Further, in the case of the conventional example, the tension variation between the tension side (downstream in the rotation direction) and the loose side (upstream in the rotation direction) of the belt 6 wound around the pulley 2 is increased. In the case of a form, it has confirmed that those tension | tensile_strength fluctuation amounts are suppressed small.
[0042]
7 to 11 show reference examples of the present invention. 7 is a longitudinal sectional view of the upper half of the pulley unit, FIG. 8 is a sectional view taken along the line (8)-(8) in FIG. 7, and FIG. 9 is an explanatory view showing the operation of the sprag in the one-way clutch. FIG. 10 is a perspective view showing a spring body in the one-way clutch, and FIG. 11 is an explanatory diagram showing the design requirements for the sprags in the one-way clutch.
[0043]
The pulley unit 1 of this reference example is different from the first embodiment in that a one-way clutch 20 using a sprag is used.
[0044]
The one-way clutch 20 here has a generally well-known configuration, and includes a pair of annular plates 21 and 22, a plurality of sprags 23, a retainer 24, and a spring body 25.
[0045]
The sprag 23 has a shape having a drum-shaped cross section, and is disposed between the pair of annular plates 21 and 22.
[0046]
The cage 24 is formed in an annular shape with, for example, a synthetic resin, and is provided with pockets 24a through which the sprags 23 are inserted at several places on the circumference. The cage 24 is interposed between the pair of annular plates 21 and 22.
[0047]
The spring body 25 is formed in an annular shape with a thin spring steel material or the like, and as shown in FIG. 10, through holes 25a through which the sprags 23 are inserted are provided at several places on the circumference thereof. A holding piece 25b that presses the sprag 23 in an upright position is provided in the through hole 25a. The spring body 25 is fitted and attached to the inner diameter side of the cage 24.
[0048]
In this one-way clutch 20, in order to provide the same function as that of the first embodiment described above, the strut angles α and β of the sprags 23 with respect to the pulley 2 and the hollow shaft 3 are inclined so as to exceed the required angles in the lock direction. Sometimes set to change from locked to slipping.
[0049]
Specifically, when the sprag 23 is tilted so as to be in an upright position and its radial dimension becomes the largest, the sprag 23 is in a locked state. In this state, when a rotational torque exceeding a predetermined specified value is applied, When it further falls from the standing posture in the locked state and its radial dimension becomes slightly smaller, it enters a sliding rotation state and power transmission is interrupted.
[0050]
In the state where the sprag 23 is in a sliding state, when the input rotational torque is less than a predetermined specified value, the sprag 23 is returned to the locked state by the reaction force of the elastic deformation of the sprag 23, the pulley 2 and the hollow shaft 3. It will be.
[0051]
Here, the design conditions of the one-way clutch 20 using the sprag 23 will be described.
[0052]
First, as shown in FIG. 11, assuming that the points where the sprags 23 are in contact with the pulley 2 and the hollow shaft 3 are A and B, respectively, the straight line AB and the center O of the track diameter of the pulley 2 and the hollow shaft 3 are drawn. The angles α and β formed by the straight lines OA and OB are called Strat angles. If the angle formed by the straight lines OA and OB is γ, α = β + γ, and α> β is always satisfied.
[0053]
In order for the sprag 23 to engage with the race and transmit torque, tan α must be smaller than the friction coefficient μ of the contact surface. That is, tan α <μ.
[0054]
When the sprag 23 receives torque, a force Q is generated on the strat straight lines A and B. At the contact point A, the vertical component force is P and the contact component force is F.
F = P · tan α.
[0055]
The transmission torque T at this time is
T = N · P · tan α · R1 · l.
[0056]
Here, N is the number of sprags 23, R1 is the orbit radius of the hollow shaft 3, and l is the effective length of the sprags 23.
[0057]
In the pulley unit including the sprag type one-way clutch 20 as described above, the strut angles α and β of the sprag 23 with respect to the pulley 2 and the hollow shaft 3 are set in the locked state when the posture is inclined more than the required angle in the lock direction. If it is set so as to be changed to the slipping state, the above-described slipping operation can be made possible in addition to the original locking and free operation of the one-way clutch 20 as described in the first embodiment. Therefore, the lower limit value and the upper limit value of the rotational torque for transmitting power can be defined. In this way, by preventing an excessive rotational torque from being transmitted, slippage between the belt 6 and the pulley 2 can be eliminated, fluctuations in the tension of the belt 6 can be suppressed, and the life of the belt 6 can be improved. You can contribute.
[0058]
In addition, this invention is not limited only to Embodiment 1 mentioned above, A various application and deformation | transformation can be considered.
[0060]
(1) The detailed configuration of the one-way clutches 4 and 20 in the above embodiment is not limited, and various modifications are conceivable.
[0061]
【The invention's effect】
The pulley unit of the present invention is configured so that the wedge member can be operated in a sliding rotation state or a sliding state in addition to the original locking and free operation of the one-way clutch provided in the pulley unit. The upper limit value of can be regulated. Accordingly, since the lower limit value and upper limit value of the rotational torque for transmitting power can be severely specified, it is possible to select an optimum one according to the object of use, thereby improving usability.
[0062]
Since the pulley unit of the present invention includes the one-way clutch configured so as not to transmit excessive rotational torque as described above, the transmission of power can be cut off when excessive rotational torque is input. It is possible to eliminate slippage between the pulley and the pulley wound around the belt, and to suppress fluctuations in belt tension, thereby contributing to improvement in belt life.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an upper half of a pulley unit according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a sectional view taken along line (2)-(2) in FIG. FIG. 4 is a perspective view showing the cam surface of the inner ring in the one-way clutch of the first embodiment. FIG. 5 is a graph showing the rotational fluctuation waveform of the pulley unit of the first embodiment. FIG. 7 is a vertical sectional view of the upper half of a pulley unit according to a reference example of the present invention. FIG. 8 (8) in FIG. )-(8) A cross-sectional view taken along the line [FIG. 9] An explanatory view showing the operation of the sprag in the one-way clutch of the reference example . FIG. 10 is a perspective view showing a spring body in the one-way clutch of the reference example . It shows the design requirements of the sprag in the one-way clutch of reference example Illustration

Claims (1)

プーリとその内周に挿通される軸との対向環状空間に、径方向内外に同心状に配設される駆動環体と従動環体との回転速度差に応じて駆動環体に対して従動環体を同期回転させるロック状態と相対回転させるフリー状態とに切り換える一方向クラッチと、この一方向クラッチの少なくとも軸方向一側に配設される転がり軸受とが介装されているプーリユニットであって、
前記両環体のうち径方向内側の環体の外周面の円周数カ所に、他方環体の内周面との間で周方向一方で狭くかつ周方向他方で広くなったくさび状空間を形成するカム面が設けられていて、このくさび状空間にころが、内側環体に対して周方向に位置決めされた保持器のポケットに、前記ころを押圧する弾性部材とともに収納されることで、所定の周方向転動範囲内でくさび空間の狭い側に押圧される状態で1つずつ配置されており、
前記カム面が、内側環体の外周面から急峻に立ち下がる急峻立ち下がり部と、そこから深さが周方向一方へ向けて漸次深くなるように傾斜された凸状球面部とを有して、内側環体の外周面から内径側に凹入する形状に形成され、
前記急峻立ち下がり部の手前の前記凸状球面部上の位置では、ころがロックするよう、その位置でのくさび角度が4〜6度の範囲に設定される一方、ころがさらにくさび空間の狭い側に移動して、内側環体の外周面と前記急峻立ち下がり部との角部に当接した状態では、ころが滑り回転するよう、その当接位置でのくさび角度が11度以上に設定されている、
ことを特徴とするプーリユニット。
Driven with respect to the drive ring according to the difference in rotational speed between the drive ring and the driven ring arranged concentrically inside and outside in the radial direction in the opposite annular space between the pulley and the shaft inserted through the inner circumference thereof A pulley unit in which a one-way clutch that switches between a locked state in which a ring body rotates synchronously and a free state in which a ring body rotates relatively, and a rolling bearing that is disposed on at least one axial side of the one-way clutch are provided. And
A wedge-shaped space that is narrower in the circumferential direction and narrower in the circumferential direction is formed between the annular body and the inner circumferential surface of the other annular body at several places on the outer circumferential surface of the annular body on the radially inner side. A cam surface is provided, and the roller is accommodated in the wedge-shaped space together with an elastic member that presses the roller in a pocket of a cage that is positioned in the circumferential direction with respect to the inner ring. Are arranged one by one in a state of being pressed to the narrow side of the wedge space within the circumferential rolling range of
The cam surface, comprises a steep falling portion falling sharply from the outer peripheral surface of the inner ring member, and a convex spherical surface portion that is inclined so as gradually becomes deeper toward the depth from which the one circumferential direction , Formed into a shape recessed from the outer peripheral surface of the inner ring body to the inner diameter side ,
At the position on the convex spherical surface before the steeply falling portion, the wedge angle at that position is set in the range of 4 to 6 degrees so that the roller is locked, while the roller is further narrow in the wedge space. The wedge angle at the abutment position is set to 11 degrees or more so that the roller slides and rotates in a state where it is in contact with the corner of the outer peripheral surface of the inner ring body and the steeply falling part. Being
Pulley unit characterized by that.
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