JP4321440B2 - クラッチ内蔵型プーリ装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのクランクプーリに一方向クラッチを内蔵したクラッチ内蔵型プーリ装置に関する。

従来技術として、特許文献１に記載されたクラッチ内蔵型プーリ装置がある。
このクラッチ内蔵型プーリ装置は、エンジンの回転力を伝達する駆動プーリを有すると共に、この駆動プーリとエンジンのクランク軸との間に、両者間のトルク伝達を断続するクラッチを備えている。
クラッチは、クランク軸に固定される内輪から駆動プーリに固定される外輪へのトルク伝達を許容すると共に、外輪から内輪へのトルク伝達を遮断する一方向クラッチとして構成されている。

ところで、始動装置（ベルト駆動式スタータ）のプーリとベルトによって連結されたクランクプーリに一方向クラッチを内蔵する場合、エンジン始動後は、一方向クラッチによってクランクプーリとクランク軸との間が切り離されるが、一方向クラッチの内輪がクランク軸に固定されていると、エンジン運転中、内輪が常時回転することになる。この場合、内輪の外周面に転動体（例えばローラ）が摺動しながら空転するため、内輪とローラとの摺動面が摩耗すると共に、両者の摺動によるトルクロスが発生して燃費の悪化を招くという問題が生じる。

そこで、一方向クラッチの内輪をクランクプーリに結合し、外輪をクランク軸に結合する構成が考えられる。この場合は、エンジン始動後、クランク軸に結合された外輪が常時回転し、クランクプーリに結合された内輪の回転が停止する。これにより、エンジン運転中は、遠心力によってローラが内輪の外周面から浮き上がった状態で空転するので、内輪とローラとの摺動面の摩耗が抑制される。また、内輪とローラとの摺動によるトルクロスを低減できるので、エンジンの燃費向上にも寄与できる。
特開２００４−１０８５０５号公報

ところが、上記の構成、つまり一方向クラッチの内輪をクランクプーリに結合し、外輪をクランク軸に結合する構成では、外輪の内側に配置される内輪と、外輪の外側に配置されるクランクプーリとを結合するため、一方向クラッチが隠れた状態で組み付け作業を行う必要がある。このため、特許文献１に示される構成（内輪がクランク軸に結合され、外輪がプーリに結合される構成）と比較した場合に、組み付け性が大幅に低下すると同時に、中間工程での性能確認や目視確認が困難であり、製造品質が低下する恐れがある。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、組み付け性が向上すると共に、中間工程での性能確認や目視確認を容易にできるクラッチ内蔵型プーリ装置の製造方法を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、エンジンのクランク軸にクラッチを介してクランクプーリが取り付けられ、このクランクプーリに始動装置よりベルト伝動によって回転力が伝達されるクラッチ内蔵型プーリ装置であって、クラッチは、クランクプーリと一体に回転可能に設けられる内輪と、クランク軸と一体に回転可能に設けられる外輪とを有し、内輪から外輪へのトルク伝達を許容すると共に、外輪から内輪へのトルク伝達を遮断する一方向クラッチであり、このクラッチをクランク軸に直接または間接に組み付けた後、内輪とは別体に設けられているクランクプーリを内輪に結合して製造されることを特徴とする。

上記の構成によれば、一方向クラッチの内輪とクランクプーリとが別体に設けられているため、一方向クラッチをクランク軸に組み付けた後に、クランクプーリを内輪に結合することができる。これにより、一方向クラッチをクランク軸に組み付ける際に、一方向クラッチがクランクプーリによって隠れることはなく、露出した状態で組み付け作業を実施できるので、組み付け性が大幅に向上する。また、中間工程での性能確認や目視確認も容易にできるので、製造品質の向上に効果がある。

（請求項２の発明）
請求項１に記載したクラッチ内蔵型プーリ装置の製造方法において、エンジンの回転力をベルト伝動によって補機に伝達するための補機用プーリを有し、この補機用プーリがクランク軸に固定され、その補機用プーリにクラッチを組み付けた後、クランクプーリを内輪に結合して製造されることを特徴とする。
エンジンのクランク軸には、通常、オルタネータやエアコン用のコンプレッサ等の補機をベルト駆動するための補機用プーリが取り付けられる。従って、補機用プーリを有する場合には、その補機用プーリにクラッチを組み付けてから、クランクプーリを一方向クラッチの内輪に結合することができる。

（請求項３の発明）
請求項１または２に記載したクラッチ内蔵型プーリ装置の製造方法において、クランクプーリと内輪は、両者の軸芯が一致する様に、インロー嵌合によって組み合わされた後、溶接等の接合手段により結合されることを特徴とする。
この構成によれば、クランクプーリと内輪とをインロー嵌合させることで、両者の軸芯を一致させることができるため、軸芯を合わせるために治具等を使用する必要がなく、組み付け工程を簡略化できる。

（請求項４の発明）
請求項１または２に記載したクラッチ内蔵型プーリ装置の製造方法において、クランクプーリと内輪は、両者の嵌合部に螺子が形成され、その螺子によって結合されていることを特徴とする。
この構成によれば、クランクプーリと内輪とを螺子結合することで、治具等を使用することなく、両者の軸芯を合わせることができる。また、螺子による結合方法は、溶接等による結合方法と比較して、熱の発生が無いため、例えば、一方向クラッチに使用される軸受（内輪と外輪とを相対回転自在に支持するボールベアリング）が熱の影響を受けることはなく、軸受の性能低下を防止できる。

（請求項５の発明）
請求項１または２に記載したクラッチ内蔵型プーリ装置の製造方法において、クランクプーリと内輪は、両者の嵌合部に螺子が形成され、その螺子によって締め付け固定された後、溶接等の接合手段により結合されることを特徴とする。
クランクプーリと内輪とを螺子結合することで、治具等を使用することなく、両者の軸芯を合わせることができ、さらに溶接等の接合手段によって両者を確実に結合できる。

（請求項６の発明）
請求項３または５に記載したクラッチ内蔵型プーリ装置の製造方法において、接合手段は、レーザー溶接であることを特徴とする。
レーザー溶接では、レーザー光を集光して溶接部位に照射するため、溶接部位の周囲に与える熱影響を小さくできる。このため、例えば、一方向クラッチに使用される軸受（内輪と外輪とを相対回転自在に支持するボールベアリング）が熱の影響を受けることはなく、軸受の性能低下を防止できる。

（請求項７の発明）
請求項１〜６に記載した何れかのクラッチ内蔵型プーリ装置は、エンジンの停止及び再始動を自動制御するエンジン自動停止／始動システムに使用されることを特徴とする。
エンジン自動停止／始動システムでは、運転者のキー操作によってエンジンを始動する場合と比較して、エンジンの始動回数が大幅に増加するため、エンジン始動時の騒音低減が大きな課題である。これに対し、本発明のクラッチ内蔵型プーリ装置は、始動装置の回転力がベルト伝動によってクランクプーリに伝達されるので、一般的なギヤ噛み合い式（スタータのピニオンギヤをエンジンのリングギヤに噛み合わせて動力伝達を行う方式）と比較して、エンジン始動時の騒音を小さくできる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１はクラッチ内蔵型プーリ装置の全体断面図、図３はベルト駆動システムを搭載する車両の模式図である。
実施例１に示すクラッチ内蔵型プーリ装置１は、図３に示すエンジン２のベルト駆動システムに使用されるもので、以下に説明する補機用プーリ３、始動用プーリ４（本発明のクランクプーリ）、およびクラッチ５等を備える。

補機用プーリ３は、図１に示す様に、エンジン２のクランク軸２ａの端部にボルト６で固定され、クランク軸２ａと一体に回転する。この補機用プーリ３には、図３に示す様に、無端ベルト７（例えば、Ｖリブドベルト）が掛け渡され、そのベルト７を介して補機８の回転軸８ａに取り付けられたプーリ９に連結されている。なお、図３では、１つの補機８（例えば、オルタネータ）が示されているが、同一のベルト７によって複数の補機８（例えば、オルタネータ、エアコン用コンプレッサ、ウォータポンプ、油圧ポンプ等）を連結するサーペンタイン方式を採用することもできる。

始動用プーリ４は、図１に示す様に、補機用プーリ３の反クランク軸側（図１の左側）に隣接して配置され、クラッチ５を介して補機用プーリ３に連結されている。この始動用プーリ４には、例えば、タイミングベルト１０が掛け渡され、そのタイミングベルト１０を介して、始動装置１１の出力軸１１ａに取り付けられたスタータプーリ１２に連結されている（図３参照）。
始動装置１１は、エンジン始動用のベルト駆動式スタータとして周知であり、内蔵するモータ（図示せず）の回転力を出力軸１１ａに取り出してスタータプーリ１２を回転させることにより、その回転力がタイミングベルト１０を介して始動用プーリ４に伝達される。

クラッチ５は、図１に示す様に、一組の軸受１３（例えば、ボールベアリング）を介して相対回転可能に支持された外輪５ａと内輪５ｂ、および両者間に配置される転動体５ｃ（例えば、円柱形状のローラ）等で構成される。
外輪５ａは、始動用プーリ４の内径側に配置されると共に、補機用プーリ３に結合されて、補機用プーリ３およびクランク軸２ａと一体に回転する。
内輪５ｂは、外輪５ａの径方向内側に配置されると共に、始動用プーリ４のアーム部４ａに結合されて、始動用プーリ４と一体に回転する。
転動体５ｃは、外輪５ａの内周に凹設された楔状のカム室（図示せず）に配設され、図示しないスプリングによってカム室の狭小方向に付勢されている。

このクラッチ５は、内輪５ｂから外輪５ａへのトルク伝達を許容すると共に、外輪５ａから内輪５ｂへのトルク伝達を遮断する一方向クラッチ５として構成されている。具体的には、始動用プーリ４を介して内輪５ｂに一方向のトルクが伝達された時、つまり、始動装置１１の回転力が始動用プーリ４に伝達されて、始動用プーリ４と一体に内輪５ｂが回転すると、内輪５ｂと外輪５ａとの間で転動体５ｃがロックされることにより、内輪５ｂから外輪５ａへトルク伝達する。一方、補機用プーリ３を介してクランク軸２ａから外輪５ａに一方向のトルクが伝達された時、つまり、エンジン２の始動によってクランク軸２ａの回転速度が始動用プーリ４の回転速度を上回ると、内輪５ｂと外輪５ａとの間で転動体５ｃが空転して両者の結合状態を解除することにより、外輪５ａから内輪５ｂへのトルク伝達を遮断する。

次に、クラッチ内蔵型プーリ装置１の製造方法（組立方法）を説明する。
まず、クランク軸２ａの端部に補機用プーリ３をボルト６で固定する。
続いて、補機用プーリ３にクラッチ５を組み付ける。具体的には、補機用プーリ３と一体に設けられたサポート板３ａ（図１参照）とクラッチ５の外輪５ａとの間にゴム材等の中間部材１４を挟み込んで結合する。この時、クラッチ５は、一組の軸受１３に支持された内輪５ｂと外輪５ａとの間に転動体５ｃを挟み込んで、クラッチユニットとして組み立てられている。

この後、始動用プーリ４のアーム部４ａを内輪５ｂに結合する。つまり、始動用プーリ４は、クラッチ５の内輪５ｂと別体に設けられており、クラッチ５を補機用プーリ３に組み付けた後、アーム部４ａを内輪５ｂに結合して組み付けられる。
ここで、始動用プーリ４と内輪５ｂとは、両者の軸芯が一致する様に、インロー嵌合によって組み合わされる。具体的には、図２に示す様に、内輪５ｂの反クランク軸側（図示左側）の端部に段差凹部が形成され、この段差凹部にアーム部４ａの内径側端部をインロー嵌合して組み合わされ、両者の軸芯が一致した状態で、レーザー溶接により接合される。

次に、クラッチ内蔵型プーリ装置１の作動を説明する。
始動装置１１がＯＮされて出力軸１１ａに回転力が発生すると、出力軸１１ａに取り付けられたスタータプーリ１２からタイミングベルト１０を介して始動用プーリ４に回転力が伝達されることで、始動用プーリ４が回転する。
始動用プーリ４の回転は、クラッチ５を介して補機用プーリ３に伝達され、さらに補機用プーリ３が固定されたクランク軸２ａに伝達される。
クランク軸２ａの回転によりエンジン２が始動して、クランク軸２ａの回転速度が始動用プーリ４の回転速度を上回ると、クラッチ５の転動体５ｃが空転することにより、始動用プーリ４と補機用プーリ３及びクランク軸２ａとの間が切り離される。

エンジン始動後、始動装置１１がＯＦＦされると、始動用プーリ４およびクラッチ５の内輪５ｂの回転が停止する。これに対し、クラッチ５の外輪５ａは、エンジン２の運転中、クランク軸２ａおよび補機用プーリ３と一体に常時回転している。この場合、外輪５ａの回転によって発生する遠心力が転動体５ｃに作用するため、転動体５ｃは、内輪５ｂのトルク伝達面（内輪５ｂの外周面）から浮き上がって空転する。これにより、内輪５ｂと転動体５ｃとの摺動面の摩耗が抑制されると同時に、内輪５ｂと転動体５ｃとの摺動によるトルクロスを低減できるので、エンジン２の燃費向上にも寄与できる。

（実施例１の効果）
実施例１に記載したクラッチ内蔵型プーリ装置１は、クラッチ５の内輪５ｂと始動用プーリ４とが別体に設けられているため、クラッチ５を補機用プーリ３に組み付けた後に、始動用プーリ４を内輪５ｂに結合することができる。これにより、クラッチ５を補機用プーリ３に組み付ける際に、クラッチ５が始動用プーリ４のアーム部４ａによって隠れることはなく、露出した状態で組み付け作業を実施できるので、組み付け性が大幅に向上する。また、始動用プーリ４を内輪５ｂに結合する前、つまりクラッチ５が露出した状態での性能確認や目視確認も容易にできるので、製造品質の向上に効果がある。

また、始動用プーリ４のアーム部４ａを内輪５ｂに結合する際に、アーム部４ａと内輪５ｂとをインロー嵌合して組み合わせることにより、両者の軸芯を一致させることができるため、軸芯を合わせるために治具等を使用する必要がなく、組み付け工程を簡略化できる。
更に、実施例１では、アーム部４ａと内輪５ｂとを結合する手段としてレーザー溶接を採用している。このレーザー溶接は、レーザー光を集光して溶接部位に照射するため、溶接部位の周囲に与える熱影響を小さくできる。このため、クラッチ５に使用される軸受１３（特に、溶接部位に近いアーム部４ａ側（図１の左側）の軸受１３）が熱影響を受けることはなく、軸受１３の性能低下を防止できる。

なお、実施例１に記載したクラッチ内蔵型プーリ装置１は、エンジン２の停止及び再始動を自動制御するエンジン自動停止／始動システム（アイドルストップシステムと呼ぶ）を搭載する車両に適用できる。
アイドルストップシステムは、例えば、車両が交差点での信号ストップあるいは渋滞等で停車した時に、一旦エンジン２を自動停止させ、その後、所定の始動条件が満たされた時（例えば、運転者がブレーキペダルを離した時）に、エンジン２を自動的に再始動させる周知のシステムである。

このアイドルストップシステムを搭載する車両では、停車する度にエンジン２を一旦停止した後、再始動を行うため、アイドルストップシステムを搭載していない通常の車両と比べると、エンジン２の始動回数が大幅に増加する。このため、一般的なギヤ噛み合い式（ピニオンギヤをリングギヤに噛み合わせて動力伝達を行う方式）のスタータをエンジン始動装置として使用すると、再始動の度にギヤ騒音（ギヤ同士が噛み合う時に生じる衝撃音）が発生するため、運転者に不快な感情を与える恐れがある。
これに対し、実施例１のベルト駆動システムでは、始動装置１１の回転力がベルト伝動により始動用プーリ４に伝達されてエンジン始動を行うため、ギヤ噛み合い式スタータを使用するエンジン始動方式と比較して、エンジン始動時の騒音を小さくできるので、アイドルストップシステムに対するエンジン始動方式として好適である。

図４は実施例２に係るクラッチ内蔵型プーリ装置１の全体断面図である。
本実施例のクラッチ内蔵型プーリ装置１は、補機用プーリ３とクラッチ５の外輪５ａとを別部材１５によって連結した一例である。
別部材１５は、例えば、剛性を有する金属板を階段状にプレス成形したもので、図４に示す様に、一端側が補機用プーリ３に固定（例えば溶接により接合）され、他端側がクラッチ５の外輪５ａに中間部材１４を介して結合されている。なお、図４では、別部材１５の一端側を補機用プーリ３に固定しているが、クランク軸２ａに直接固定しても良い。

この別部材１５を用いたこと以外は、クラッチ内蔵型プーリ装置１の基本的な構成は実施例１と同じであり、クラッチ５を補機用プーリ３に組み付けた後に、始動用プーリ４を内輪５ｂに結合することで、実施例１と同様の効果を得ることができる。
また、別部材１５を用いることにより、クラッチ５の外輪５ａと補機用プーリ３あるいはクランク軸２ａとを直接結合することが困難な場合でも容易に対応できる。

上記の実施例１および実施例２に記載したクラッチ内蔵型プーリ装置１は、補機用プーリ３を有しているが、例えば、図５および図６に示すように、補機用プーリ３を有していないクラッチ内蔵型プーリ装置１にも本発明を適用することができる。
この場合、クラッチ５を直接または別部材１５（図６参照）を介してクランク軸２ａに固定した後に、始動用プーリ４を内輪５ｂに結合することで、実施例１と同様の効果を得ることができる。

（変形例）
実施例１では、始動用プーリ４のアーム部４ａとクラッチ５の内輪５ｂとを結合する手段としてレーザー溶接を記載しているが、レーザー溶接以外の溶接（例えば、アーク溶接、ＴＩＧ溶接等）を用いることも可能である。
また、溶接以外の結合手段として、始動用プーリ４のアーム部４ａとクラッチ５の内輪５ｂとを螺子結合することもできる。例えば、内輪５ｂ側に雄ねじを形成し、アーム部４ａ側に雌ねじを形成して、両者を螺子結合する方法も可能である。この場合、溶接等による結合方法と比較して、熱の発生が無いため、クラッチ５に使用される軸受１３が熱の影響を受けることはなく、軸受１３の性能低下を防止できる効果がある。

あるいは、螺子結合と溶接（例えばレーザー溶接）による結合とを組み合わせることも可能である。つまり、始動用プーリ４のアーム部４ａとクラッチ５の内輪５ｂとを螺子結合することで、治具等を使用することなく、両者の軸芯を合わせることができ、さらに溶接することで両者を確実に結合できる。

クラッチ内蔵型プーリ装置の全体断面図である（実施例１）。 始動用プーリのアーム部とクラッチの内輪との結合部を示す拡大断面図である（実施例１）。 ベルト駆動システムを搭載する車両の模式図である。 クラッチ内蔵型プーリ装置の全体断面図である（実施例２）。 クラッチ内蔵型プーリ装置の全体断面図である（実施例３）。 クラッチ内蔵型プーリ装置の全体断面図である（実施例３）。

符号の説明

１ クラッチ内蔵型プーリ装置
２ エンジン
２ａ クランク軸
３ 補機用プーリ
４ 始動用プーリ（クランクプーリ） ５ クラッチ
５ａ 外輪
５ｂ 内輪
１１ 始動装置

Claims (7)

1. エンジンのクランク軸にクラッチを介してクランクプーリが取り付けられ、このクランクプーリに始動装置よりベルト伝動によって回転力が伝達されるクラッチ内蔵型プーリ装置であって、
   前記クラッチは、前記クランクプーリと一体に回転可能に設けられる内輪と、前記クランク軸と一体に回転可能に設けられる外輪とを有し、前記内輪から前記外輪へのトルク伝達を許容すると共に、前記外輪から前記内輪へのトルク伝達を遮断する一方向クラッチであり、このクラッチを前記クランク軸に直接または間接に組み付けた後、前記内輪とは別体に設けられている前記クランクプーリを前記内輪に結合して製造されることを特徴とするクラッチ内蔵型プーリ装置の製造方法。
2. 請求項１に記載したクラッチ内蔵型プーリ装置の製造方法において、
   前記エンジンの回転力をベルト伝動によって補機に伝達するための補機用プーリを有し、この補機用プーリが前記クランク軸に固定され、その補機用プーリに前記クラッチを組み付けた後、前記クランクプーリを前記内輪に結合して製造されることを特徴とするクラッチ内蔵型プーリ装置の製造方法。
3. 請求項１または２に記載したクラッチ内蔵型プーリ装置の製造方法において、
   前記クランクプーリと前記内輪は、両者の軸芯が一致する様に、インロー嵌合によって組み合わされた後、溶接等の接合手段により結合されることを特徴とするクラッチ内蔵型プーリ装置の製造方法。
4. 請求項１または２に記載したクラッチ内蔵型プーリ装置の製造方法において、
   前記クランクプーリと前記内輪は、両者の嵌合部に螺子が形成され、その螺子によって結合されていることを特徴とするクラッチ内蔵型プーリ装置の製造方法。
5. 請求項１または２に記載したクラッチ内蔵型プーリ装置の製造方法において、
   前記クランクプーリと前記内輪は、両者の嵌合部に螺子が形成され、その螺子によって締め付け固定された後、溶接等の接合手段により結合されることを特徴とするクラッチ内蔵型プーリ装置の製造方法。
6. 請求項３または５に記載したクラッチ内蔵型プーリ装置の製造方法において、
   前記接合手段は、レーザー溶接であることを特徴とするクラッチ内蔵型プーリ装置の製造方法。
7. 請求項１〜６に記載した何れかのクラッチ内蔵型プーリ装置は、
   前記エンジンの停止及び再始動を自動制御するエンジン自動停止／始動システムに使用されることを特徴とするクラッチ内蔵型プーリ装置。
   

Images