JP4389581B2 - クラッチ内蔵型プーリユニット - Google Patents

Description

本発明は、クラッチ内蔵型プーリユニットに関し、より詳細には、自動車のスタータやオルタネータやコンプレッサ用プーリ、クランクプーリ、エンジンアイドリングストップ時の補機駆動用モータに使用されるクラッチが内蔵されたクラッチ内蔵型プーリ等、自動車もしくは産業車両用補機に用いられるクラッチ内蔵型プーリユニットに関する。

例えば、オルタネータ等の自動車用補機を駆動する為のプーリユニットには、特定方向の駆動力のみを伝達する一方向クラッチが組み込まれている。これにより、回転変動するエンジンと慣性モーメントの大きいロータとの回転変動差による、ベルトのばたつきや異音の発生が防止されている（例えば、特許文献１参照。）。

図５に示されるように、一方向クラッチ１００は、クラッチ外輪１０１と、クラッチ内輪１０２と、複数のころ１０３と、ころ１０３を保持する保持器１０４と、ころ１０３を所定の方向に付勢するばね１０５とから構成される。クラッチ内輪１０２の外周面には、カム面１０２ａが設けられ、クラッチ外輪１０１がクラッチ内輪１０２に対して所定方向Ｂに相対回転する傾向となる場合にのみ、ころ１０３がくさび作用によりロック状態となり、駆動力の伝達を自在としている。一方、速度変動及び微小角速度変動等が発生し、クラッチ内輪１０２の駆動力がクラッチ外輪１０１の駆動力より増加した場合には、一方向クラッチ１００は空転状態となり、駆動力の伝達が遮断されている。

従来、保持器１０４は、図５及び図６に示されるように、環状の一対のリム部１０６，１０６と、リム部１０６，１０６間を連結する柱部１０７とを有する。柱部１０７の軸方向両端部には、リム部１０６，１０６の内側面から延びる一対の両端側ばね保持部１０８，１０８が設けられている。また、柱部１０７の軸方向中間部には、柱部１０７の外周面から径方向外方に延びる中央側ばね保持部１０９が設けられており、中央側ばね保持部１０９は、円周方向において柱部１０７の先端部１１０より保持器１０４の中央側に位置している。そして、ばね１０５は、これら両端側ばね保持部１０８，１０８と中央側ばね保持部１０９との間に挟持されており、ばね１０５の両端部がころ１０３をロック方向に押圧している。

特開２００２−２９５５２２

このような一方向クラッチ１００では、ロック状態が開放されて空転状態に移る際、ころ１０３はくさび空間の広い方向へ押し出される。このころ１０３の動作は、通常ばね１０５によって制御されるが、ころ１０３の勢いによっては、ころ１０３は図５の一点鎖線で示される位置まで移動し、クラッチ外輪１０１の内周面１０１ａとクラッチ内輪１０２のカム面１０２ａの境界部１０２ｂとの間に挟まれてくさび作用を生み出し、ころ１０３の回転が拘束される可能性があった。また、ころ１０３が拘束された状態ではクラッチ外輪１０１ところ１０３との間に滑りが生じ、磨耗や発熱などの不具合を引き起こすといった問題があった。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、一方向クラッチの空転状態において、ころが拘束されず、一方向クラッチの滑らかな空転性能を実現し、長寿命を図ることができるクラッチ内蔵型プーリユニット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） スリーブ部材と、
該スリーブ部材の径方向外側に該スリーブ部材と同芯に設けられるプーリ部材と、
円環状軌道面とカム面の一方を外周面に有するクラッチ内輪と、前記円環状軌道面と前記カム面の他方を内周面に有するクラッチ外輪と、前記クラッチ内輪とクラッチ外輪間に設けられた複数のころと、前記ころを個々に収容する複数のポケットを有する保持器と、該保持器に固定されると共に前記ころをロック方向に弾性的に押圧するばねとを備えた一方向クラッチと、
前記一方向クラッチの軸方向側方に設けられ、前記スリーブ部材と前記プーリ部材とを相対回転可能に支持する転がり軸受と、
を備え、
前記クラッチ内輪と前記クラッチ外輪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にのみ、前記一方向クラッチはロック状態となり駆動力を伝達し、前記クラッチ内輪と前記クラッチ外輪の他方の駆動力が一方の駆動力より増加したとき、前記一方向クラッチは空転状態となり駆動力の伝達を遮断するクラッチ内蔵型プーリユニットであって、
前記保持器は、円環状の一対のリム部と、該一対のリム部を連結する複数の柱部と、前記柱部の軸方向中央部において径方向外方に延び、前記ばねを保持するばね保持部とを備え、前記ばね保持部は、前記柱部の円周方向における先端部から径方向外方に伸びるストッパー面を有し、
前記一方向クラッチの空転状態において、前記ころが前記ばねの付勢力に抗して前記保持器に向けて円周方向に移動したとき、前記ころは前記保持器のストッパー面と当接可能とし、円周方向における前記カム面の境界部との当接を防止することを特徴とするクラッチ内蔵型プーリユニット。
（２） 前記保持器は、前記柱部の先端部が前記カム面の境界部から円周方向に突出しないように装着されていることを特徴とする（１）に記載のクラッチ内蔵型プーリユニット。
（３） 前記クラッチ内輪は前記スリーブ部材に一体に形成されていることを特徴とする（１）又は（２）に記載のクラッチ内蔵型プーリユニット。
（４） 前記クラッチ外輪は前記プーリ部材に一体に形成されていることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のクラッチ内蔵型プーリユニット。

本発明のクラッチ内蔵型プーリユニットによれば、一方向クラッチの空転状態において、ころがばねの付勢力に抗して保持器に向けて円周方向に移動したとき、ころは保持器のストッパー面と当接可能とし、円周方向におけるカム面の境界部との当接を防止している。これにより、ころが拘束されず、一方向クラッチの滑らかな空転性能を実現し、クラッチ内蔵型プーリユニットの長寿命を図ることができる。

以下、本発明に係るクラッチ内蔵型プーリユニットの実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係るクラッチ内蔵型プーリユニットの縦断面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿ったクラッチ内蔵型プーリユニットに組み込まれる一方向クラッチの断面図である。また、図３は、一方向クラッチの保持器を示す斜視図である。

図１に示すように、プーリユニット１０は、内周面に雌ねじ１１ａが形成され、オルタネータ等の自動車用補機の回転軸（図示せず）が螺合して固定されるスリーブ部材１１を備えており、スリーブ部材１１は回転軸と共に回転する。また、プーリユニット１０は、スリーブ部材１１の径方向外側にスリーブ部材１１と同芯に配設され、外周面にベルト溝１２ａが形成されたプーリ部材１２を備える。クランク軸（図示せず）に設けられた駆動プーリ（図示せず）とプーリ部材１２との間には、無端ベルト（図示せず）が巻き掛けられており、エンジンの駆動力を無端ベルトを介してプーリ部材１２に伝達する。

そして、スリーブ部材１１の外周面１１ｂとプーリ部材１２の内周面１２ｂとの間には、一方向クラッチ１３が設けられる。また、一方向クラッチ１３の軸方向両側で、スリーブ部材１１の軸方向両端部における外周面１１ｃとプーリ部材１２の内周面１２ｂとの間には、一対の転がり軸受１４が設けられている。一対の転がり軸受１４は、例えば、深溝玉軸受であって、プーリ部材１２に加わるラジアル荷重を支承しつつ、スリーブ部材１１とプーリ部材１２とを相対回転可能に支持する。

一方向クラッチ１３は、スリーブ部材１１の外周面１１ｂに外嵌固定されるクラッチ内輪１５と、プーリ部材１２の内周面１２ｂに内嵌固定されるクラッチ外輪１６とを有する。図２に示すように、クラッチ内輪１５の外周面１５ａには、凹部からなる複数のカム面１５ｂが円周方向に所定の間隔で形成されている。即ち、クラッチ内輪１５の外周面１５ａは、カム面１５ｂと、隣接するカム面１５ｂ間に設けられた断面円弧状の面１５ｃとによって構成している。一方、クラッチ外輪１６の内周面１６ａは円環状軌道面を構成している。そして、クラッチ内輪１５のカム面１５ｂとクラッチ外輪１６の円環状軌道面との間に形成されるくさび空間には、複数のころ１７が配設されている。

また、一方向クラッチ１３は、クラッチ外輪１６の内周面１６ａとクラッチ内輪１５の外周面１５ａとの間に、ころ１７を個別に収容する複数のポケットを有し、各ころ１７を転動および円周方向に若干の変位自在に支持する保持器１８と、保持器１８に固定され、ころ１７をロック方向に弾性的に押圧するばね１９とを有する。

図２，３に示されるように、保持器１８は、それぞれ円環状の一対のリム部２０，２０と、リム部２０，２０の内側面内周縁寄り部分同士を連結する複数の柱部２１，２１とを備える。複数のポケットは、リム部２０，２０の内側面と各柱部２１，２１の側面とにより囲まれた部分に構成される。また、リム部２０，２０のうちの一方の内周面には、凸部２２が径方向内方に突出して形成されており、この凸部２２をクラッチ内輪１５の外周面１５ａに形成された凹部に係合させる事により、保持器１８をクラッチ内輪１５に対して相対回転不能に装着している。

さらに、リム部２０，２０の内側面で、円周方向において各柱部２１，２１と整合する部分には、それぞれ両端側ばね保持部２３，２３を、各柱部２１，２１の外周面側から径方向外方に突出する状態で形成している。これに対して、柱部２１，２１の軸方向中央部には、それぞれ中央側ばね保持部２４を、柱部２１，２１の外周側面から径方向外方に突出する状態で形成している。この様な両端側ばね保持部２３，２３と、中央側ばね保持部２４とは、円周方向に少しずらした状態で配置されており、ばね１９は両端側ばね保持部２３，２３の円周方向一側面と、中央側ばね保持部２４の円周方向他側面との間に挟持されている。

この挟持されたばね１９は、その両端部を折り曲げることで押圧部１９ａを構成しており、押圧部１９ａにより各ころ１７をロック方向、即ち、カム面１５ｂの溝の浅い側に向けて押圧している。

保持器１８の凸部２２をクラッチ内輪１５の外周面１５ａの凹部と係合する事で、保持器１８は、柱部２１が断面円弧状の面１５ｃと対向した位置で、クラッチ内輪１５に装着される。このとき、柱部２１の円周方向における先端部２５は、溝が深い側におけるカム面１５ｂと断面円弧上の面１５ｃとの境界であるカム面１５ｂの境界部１５ｄから円周方向に突出しない位置に配されている。また、中央部ばね保持部２４の円周方向一側面は、柱部２１の先端部２５から径方向外方に連続して伸びており、ころ１７がばね１９の付勢力に抗して保持器１８に向けて円周方向に移動したとき、ころ１７が当接可能なストッパー面２４ａを構成している。

このように構成された一方向クラッチ１３は、エンジンの駆動軸等からベルトを介してプーリ部材１２に駆動力が伝達され、クラッチ外輪１６が矢印Ｂ方向に回転する。更に、これに伴ってころ１７もくさび空間内を矢印Ｂ方向へ、即ち、カム面１５ｂの溝の浅い側へ移動し、くさび作用によってクラッチ外輪１６の内周面１６ａとカム面１５ｂとの間に噛み込まれる。そして、クラッチ外輪１６とクラッチ内輪１５とを実質的にロック状態とし、プーリ部材１２の駆動力をクラッチ内輪１５に伝達する。また、該駆動力は、スリーブ部材１１を介して回転軸に伝達される。

また、エンジンの回転変動やクラッチ内輪側の大きな慣性モーメント等により、クラッチ内輪１５の駆動力がクラッチ外輪１６の駆動力よりも増加した状態、即ち、クラッチ外輪１６がクラッチ内輪１５に対して矢印Ｃ方向に相対的に回転した状態では、ころ１７はくさび空間内を矢印Ｃ方向へ、即ち、カム面１５ｂの溝の深い側へ移動してクラッチ外輪１６の内周面１６ａとカム面１５ｂとによる噛み込みが解除される。これにより、一方向クラッチ１３が空転状態となり、駆動力の伝達が遮断され、回転変動の差によるベルトのばたつきや異音を防止することができる。

ここで、中央部ばね保持部２４のストッパー面２４ａは、図６に示した従来の保持器１０４よりも円周方向において保持器１８の先端部側に位置しているので、一方向クラッチ１３の空転状態において、ころ１７の勢いによってころ１７がばね１９の付勢力に抗して矢印Ｃの方向に移動したとしても、ころ１７は中央部ばね保持部２４のストッパー面２４ａと当接する。これにより、ころ１７がさらに矢印Ｃ方向に移動してカム面１５ｂの境界部１５ｄと当接することが防止されており、ころ１７がこの境界部１５ｄとクラッチ外輪１６の円環状軌道面との間に拘束されるのを防止することができる。

従って、本実施形態のクラッチ内蔵型プーリユニット１０によれば、一方向クラッチ１３の空転状態において、ころ１７がばね１９の付勢力に抗して保持器１８に向けて円周方向に移動したとき、ころ１７は保持器１８との当接を可能とし、円周方向におけるカム面１５ｂの境界部１５ｄとの当接を防止することができる。これにより、ころ１７が拘束されず、一方向クラッチ１３の滑らかな空転性能を実現し、クラッチ内蔵型プーリユニット１０の長寿命を図ることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るクラッチ内蔵型プーリユニットについて図４を参照して説明する。なお、第１実施形態と同等部分については同一符号の付し、説明を省略或いは簡略化する。

図４に示された保持器３０は、第１実施形態と同様に、柱部２１の軸方向中央部に中央ばね保持部３１を有しており、柱部２１の先端側である中央ばね保持部３１の一側面にはころが当接可能なストッパー面３１ａが設けられている。そして、中央ばね保持部３１には、ストッパー面３１ａの中央部を切り欠いて径方向外側に開口したグリース溜り３２が形成されている。したがって、図４の中央ばね保持部３１の一側面を柱部２１の先端部２５から径方向外方に連続して伸ばすことでストッパー面３１ａを構成し、さらに、円周方向に肉厚に構成された中央ばね保持部３１の一部を切り欠いてグリース溜り３２を構成することで、一方向クラッチの空転状態におけるころの拘束を防止することができると共に、ころの潤滑性能を向上している。
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。
本実施形態においては、カム面は、クラッチ内輪の外周面に形成されたものとして説明したが、これに限定されるものではなく、クラッチ外輪の内周面にカム面を形成し、クラッチ内輪の円環状軌道面との間に複数のころを配設した一方向クラッチにおいても適用することができる。
また、プーリユニットに組み込まれる一方向クラッチにおいて、クラッチ外輪はプーリ部材と一体として形成してもよく、更にクラッチ内輪もスリーブ部材と一体として形成するようにしてもよい。
さらに、スリーブ部材は、本実施形態のように補機の回転軸と別体であってもよく、或いは一体として回転軸により構成されてもよい。

また、本実施形態では、クラッチ内蔵型プーリユニット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、スタータの回転軸とプーリとの間に装着されてもよく、この場合には、クラッチ内輪がクラッチ外輪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、内径側部材と外径側部材との間で駆動力の伝達が自在となる。
さらに、本実施形態では、一方向クラッチのばねとして板ばねを使用したが、コイルばね等が使用されてもよい。

本発明の第１実施形態に係るクラッチ内蔵型プーリユニットの縦断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿ったクラッチ内蔵型プーリユニットに組み込まれる一方向クラッチの断面図である。 一方向クラッチの保持器を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るクラッチ内蔵型プーリユニットの一方向クラッチの保持器を示す斜視図である。 従来のクラッチ内蔵型プーリユニットに組み込まれる一方向クラッチの断面図である。 従来の一方向クラッチの保持器を示す斜視図である。

符号の説明

１０ プーリユニット
１３ 一方向クラッチ
１４ 転がり軸受
１５ クラッチ内輪
１５ａ クラッチ内輪の外周面
１５ｂ カム面
１５ｄ カム面の境界部
１６ クラッチ外輪
１６ａ クラッチ外輪の内周面
１７ ころ
１８，３０ 保持器
１９ ばね
２０ リム部
２１ 柱部
２３ 両端側ばね保持部
２４，３１ 中央側ばね保持部
２４ａ，３１ａ ストッパー面
２５ 柱部の先端部
３２ グリース溜り

Claims (4)

1. スリーブ部材と、
   該スリーブ部材の径方向外側に該スリーブ部材と同芯に設けられるプーリ部材と、
   円環状軌道面とカム面の一方を外周面に有するクラッチ内輪と、前記円環状軌道面と前記カム面の他方を内周面に有するクラッチ外輪と、前記クラッチ内輪とクラッチ外輪間に設けられた複数のころと、前記ころを個々に収容する複数のポケットを有する保持器と、該保持器に固定されると共に前記ころをロック方向に弾性的に押圧するばねとを備えた一方向クラッチと、
   前記一方向クラッチの軸方向側方に設けられ、前記スリーブ部材と前記プーリ部材とを相対回転可能に支持する転がり軸受と、
   を備え、
   前記クラッチ内輪と前記クラッチ外輪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にのみ、前記一方向クラッチはロック状態となり駆動力を伝達し、前記クラッチ内輪と前記クラッチ外輪の他方の駆動力が一方の駆動力より増加したとき、前記一方向クラッチは空転状態となり駆動力の伝達を遮断するクラッチ内蔵型プーリユニットであって、
   前記保持器は、円環状の一対のリム部と、該一対のリム部を連結する複数の柱部と、前記柱部の軸方向中央部において径方向外方に延び、前記ばねを保持するばね保持部とを備え、前記ばね保持部は、前記柱部の円周方向における先端部から径方向外方に連続して伸びるストッパー面を有し、
   前記一方向クラッチの空転状態において、前記ころが前記ばねの付勢力に抗して前記保持器に向けて円周方向に移動したとき、前記ころは前記保持器のストッパー面と当接可能とし、円周方向における前記カム面の境界部との当接を防止することを特徴とするクラッチ内蔵型プーリユニット。
2. 前記保持器は、前記柱部の先端部が前記カム面の境界部から円周方向に突出しないように装着されていることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ内蔵型プーリユニット。
3. 前記クラッチ内輪は前記スリーブ部材に一体に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のクラッチ内蔵型プーリユニット。
4. 前記クラッチ外輪は前記プーリ部材に一体に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクラッチ内蔵型プーリユニット。

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