JP4461835B2 - Pulley unit - Google Patents
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Description
本発明は、一方向クラッチを備えたプーリユニットに関する。この種のプーリユニットは、例えばエンジンのクランクシャフトやクランクシャフトから伝動ベルトを介して駆動される補機類に装備される。補機類には、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、ウオーターポンプ、冷却ファンなどが挙げられる。 The present invention relates to a pulley unit including a one-way clutch. This type of pulley unit is mounted on, for example, an engine crankshaft or auxiliary machinery driven from the crankshaft via a transmission belt. Examples of the auxiliary machines include an automobile alternator, an air conditioner compressor, a water pump, and a cooling fan.
補機類に用いられるプーリユニットは、プーリ、ロータ軸、一方向クラッチ、転がり軸受を有している。プーリは自動車エンジンのクランクシャフトに伝動ベルトを介して回転駆動され、プーリの回転がロータ軸に入力される(例えば特許文献1参照)。 A pulley unit used for auxiliary machinery has a pulley, a rotor shaft, a one-way clutch, and a rolling bearing. The pulley is rotationally driven via a transmission belt on the crankshaft of the automobile engine, and the rotation of the pulley is input to the rotor shaft (see, for example, Patent Document 1).
一方向クラッチは、プーリの回転角速度の増減変動に応じてロック状態とフリー状態とに切替わる構成を有している。ロック状態とは、プーリ側の回転速度がロータ軸側の回転速度より大きい場合にプーリとロータ軸とを一体回転せる得る状態であり、フリー状態とは、プーリ側の回転速度がロータ軸側の回転速度より小さい場合にロック状態を解除してプーリとロータ軸とを相対回転可能とし、ロータ軸を慣性で自由回転させ得る状態である。一方向クラッチのころは保持器のポケットに転動自在に装着され、ころをロック状態となる方向に弾発付勢するばねが保持器に組込まれている。 The one-way clutch has a configuration that switches between a locked state and a free state according to fluctuations in the rotational angular velocity of the pulley. The locked state is a state in which the pulley and the rotor shaft can be rotated together when the rotational speed on the pulley side is larger than the rotational speed on the rotor shaft side, and the free state is a state in which the rotational speed on the pulley side is on the rotor shaft side. When the rotational speed is lower, the locked state is released, the pulley and the rotor shaft can be rotated relative to each other, and the rotor shaft can be freely rotated by inertia. The one-way clutch roller is rotatably mounted in a cage pocket, and a spring is incorporated in the cage to elastically bias the roller in a locked state.
ロータ軸は例えば冷間鍛造によって製造されて、外周面は略8角形の断面を有し、プーリの内周面とロータ軸の外周面との間の環状空間は周方向に連続した8個のくさび状空間からなる。ロータ軸の外周面の角部間の面は、それぞれ一方向クラッチのころが転動するカム面として用いられる。
上記プーリユニットのロータ軸は製造コスト面等の都合から、冷間鍛造によって製造されることが好ましい。しかしロータ軸をダイスによって略8角形の断面に形成した後、ダイスをロータ軸から引抜くと、カム面が径方向内方に向けてわずかに凹となる曲面に形成されてしまうといった現象が避けられない。そして、このようにして生じた曲面を矯正するよう加工することは、技術上難しく、このような凹曲面にころが接触して転動すると、ころとの接触部の面圧が高くなり、カム面に剥離が発生しやすくなって一方向クラッチの短寿命化につながる。 The rotor shaft of the pulley unit is preferably manufactured by cold forging from the viewpoint of manufacturing cost. However, if the rotor shaft is formed into a substantially octagonal cross section by a die and then the die is pulled out of the rotor shaft, the phenomenon that the cam surface is formed into a curved surface that is slightly concave inward in the radial direction is avoided. I can't. It is technically difficult to correct the curved surface generated in this way, and when the roller comes into contact with such a concave curved surface and rolls, the surface pressure of the contact portion with the roller increases, and the cam The surface tends to peel off, leading to a shortened life of the one-way clutch.
本発明のプーリユニットは、径方向内外に配置される環体の間の環状空間に一方向クラッチを備え、内方の環体の一方クラッチ部の外周面が冷間鍛造により多角形状に形成されるとともに、外周面の角部間の面はころが転動するカム面とされ、内方の環体のカム面が上記冷間鍛造のダイスの引き抜きにより径方向内方に向けてわずかに凹となる凹曲面に形成され、一方向クラッチのころの外周面を、カム面の凹曲面形状に応じたクラウニング形状としていることを特徴としている。 The pulley unit of the present invention includes a one-way clutch in an annular space between annular bodies arranged inside and outside in the radial direction, and the outer peripheral surface of one clutch portion of the inner annular body is formed into a polygonal shape by cold forging. In addition, the surface between the corners of the outer peripheral surface is a cam surface on which the roller rolls, and the cam surface of the inner ring is slightly recessed radially inward by pulling out the cold forging die. The outer circumferential surface of the roller of the one-way clutch has a crowning shape corresponding to the concave curved surface shape of the cam surface.
一般に、一方向クラッチにおいては、カム面にころによるある程度のエッジロードを有していた方が、クラッチ性能は良好となる。しかし、エッジロードが大き過ぎると上記課題で述べたような剥離といった問題が発生するため、エッジロードが過大になる状態を避ける必要がある。 In general, in a one-way clutch, the clutch performance is better if the cam surface has a certain degree of edge load due to the rollers. However, if the edge load is too large, problems such as peeling as described in the above problem occur, so it is necessary to avoid a state where the edge load becomes excessive.
また、プーリユニットのロータ軸は製造コスト面等の都合から、冷間鍛造によって製造されることが好ましい。しかしロータ軸をダイスによって多角形の断面に形成した後、ダイスをロータ軸から引抜くと、カム面が径方向内方に向けてわずかに凹となる曲面に形成されてしまうといった現象が避けられず、このようにして生じた曲面を矯正するよう加工することは、技術上難しい。 Moreover, it is preferable that the rotor shaft of the pulley unit is manufactured by cold forging because of the manufacturing cost. However, if the rotor shaft is formed into a polygonal cross section with a die and then the die is pulled out of the rotor shaft, the phenomenon that the cam surface is formed into a curved surface that is slightly concave inward in the radial direction can be avoided. However, it is technically difficult to process the curved surface thus generated.
そこで、カム面に生じた曲面を矯正することなく用い、一方向クラッチのころの外周面を、カム面の凹曲面形状に応じたクラウニング形状とすることで、エッジロードを必要な大きさに抑えつつ、かつ剥離も効果的に抑えられるようになり、一方向クラッチのクラッチ性能を確保しつつ、一方向クラッチおよびプーリユニットの寿命を延長し得る。 Therefore, the curved surface generated on the cam surface is used without correction, and the outer peripheral surface of the roller of the one-way clutch is made a crowning shape corresponding to the concave curved surface shape of the cam surface, thereby suppressing the edge load to a necessary size. At the same time, peeling can be effectively suppressed, and the life of the one-way clutch and the pulley unit can be extended while securing the clutch performance of the one-way clutch.
この場合、カム面の軸方向長さがころの軸方向長さよりも長く、ころの隅角部がカム面の凹曲面に接触することが必要であって、ころの断面はカム面の凹曲面に応じて凸となるクラウニング形状であり、その最大凸量はカム面の凹量以下であることが好ましい。 In this case, the axial length of the cam surface is longer than the axial length of the roller, and the corner of the roller needs to contact the concave curved surface of the cam surface. Accordingly, it is preferable that the maximum convex amount is equal to or less than the concave amount of the cam surface.
外方の環体の一方クラッチ部の内周面がころのクラウニング形状に応じた凹形状を有する曲面に形成されている構成とすることで、外方の環体側でのエッジロードを必要な大きさに抑えつつ、かつ剥離も効果的に抑えられるようになり、一方向クラッチのクラッチ性能を確保しつつ、一方向クラッチおよびプーリユニットの寿命をさらに延長し得る。 By adopting a configuration in which the inner peripheral surface of the one-side clutch portion of the outer ring is formed in a curved surface having a concave shape corresponding to the crowning shape of the roller, the edge load on the outer ring side is required to be large. In addition, it is possible to further suppress the peeling and the peeling effectively, and to further extend the life of the one-way clutch and the pulley unit while ensuring the clutch performance of the one-way clutch.
本発明によれば、エッジロードを必要な大きさに抑えつつ、かつ剥離も効果的に抑えられるようになり、一方向クラッチのクラッチ性能を確保しつつ、プーリユニットの寿命を延長し得る。 According to the present invention, the edge load can be suppressed to a necessary size and separation can be effectively suppressed, and the life of the pulley unit can be extended while ensuring the clutch performance of the one-way clutch.
以下本発明の最良の実施の形態を、図面を参照して説明する。図1は一方向クラッチを備えたプーリユニットの全体構成を示す側面断面図、図2は同じく正面断面図である。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side sectional view showing an entire configuration of a pulley unit including a one-way clutch, and FIG. 2 is a front sectional view.
図1および図2を参照して、プーリユニット1は、プーリ2、ロータ軸3、一方向クラッチ4、2つの転がり軸受5,6を備える。プーリユニット1は、一方向クラッチ4の外方の外輪、および2つの転がり軸受5,6の外輪を外方の環体としてのプーリ2で兼用させ、一方向クラッチ4の内輪および2つの転がり軸受5,6の内輪を内方の環体としてのロータ軸3で兼用させている。このロータ軸3は不図示のダイスを用いて、冷間鍛造によって断面略8角形製造されている。
Referring to FIGS. 1 and 2, the
プーリ2は自動車エンジンのクランクシャフトにより、Vリブ7を有する伝動ベルト8を介して回転駆動される。したがってプーリ2の外周には伝動ベルト8が巻掛けられる波状溝9が形成されている。ロータ軸3はプーリ2の内周に挿通されて不図示の入力軸に組付けられる。
The
ロータ軸3の外周面の角部間の面はカム面21とされ、ロータ軸3のカム面21とプーリ2の内周面2aとで形成される環状空間10は8個の連続したくさび状空間22から形成される。
The surface between the corners of the outer peripheral surface of the
一方向クラッチ4は、環状空間10の軸方向中央領域に介装され、複数のころ11と、ころ11を保持する保持器13と、楕円形のコイルばね15とを備えている。
The one-way clutch 4 is interposed in an axial central region of the annular space 10 and includes a plurality of
一方向クラッチ4は、くさび状空間22の狭い側にころ11を食込ませてプーリ2およびロータ軸3を同期回転させるロック状態と、ころ11をくさび状空間22の狭い側に移動させてプーリ2およびロータ軸3を相対回転させるフリー状態とに切替える機能を有する。
The one-way clutch 4 includes a locked state in which the
保持器13は、ロータ軸3に対して周方向および軸方向に位置決めされた状態でロータ軸3に外装される。図3の斜視図に示すように、保持器13の円周方向複数箇所に径方向内外に貫通するポケット16が形成され、ポケット16に前記ころ11が収納される。
The
図4の一部平面図に示すように、コイルばね15は、保持器13のポケット16間の各柱部17の周方向一方側壁18に、他方側壁19に向けて一体に突出形成される突起20に装着されている。突起20には、コイルばね15の基部を係止する溝20aが形成され、先端部側が基端部側に比べて小断面に形成されている。
As shown in the partial plan view of FIG. 4, the
コイルばね15は、突起20全体を外装するよう装着されるとともに、コイルばね15の基端の巻部15aは柱部17の周方向一方側壁18をばね座とし、コイルばね15の先端部15bはころ11の外周面に当接してころ11をロータ軸3のカム面21とプーリ2の内周面2aとで形成されるくさび状空間22の狭い側(ロック状態となる側)に弾発付勢している。
The
カム面21は、径方向内方に向けてわずかに凹となる軸方向に沿う凹曲面に形成されている。この実施の形態では、ころ11の外周面を、カム面21の凹曲面に応じたクラウニング形状としている。
The
2つの転がり軸受5,6は、環状空間10において一方向クラッチ4の軸方向両側にそれぞれ1つずつ介装される。第1の転がり軸受5は、複数の玉23およびそれらを保持する冠形保持器14Aからなる深溝玉軸受である。第2の転がり軸受6は、複数のころ12およびそれを保持する保持器14Bからなる。これら転がり軸受5,6の軸方向外側にシールリング24,24が装着されている。
The two
上記構成を有するプーリユニット1において、一方向クラッチ4の作用は次の通りである。すなわち、プーリ2の回転速度がロータ軸3の回転速度よりも速くなると、一方向クラッチ4のころ12がくさび状空間22の狭い側へ食込んでロック状態となるので、プーリ2とロータ軸3とが一体化して同期回転する。
In the
プーリ2の回転速度がロータ軸3の回転速度よりも遅くなると、一方向クラッチ4のころ12がロック位置から外れてくさび状空間22の広い側へ移動してフリー状態に切替わる。これにより、プーリ2からロータ軸3への回転動力の伝達が遮断されてロータ軸3が回転慣性力でもって回転を維持する。
When the rotational speed of the
特に、上記プーリユニット1を自動車エンジンのオルタネータに適用させる場合、伝動ベルト8の駆動源となるクランクシャフトの回転変動に無関係に、オルタネータのロータの回転を高回転域に維持して、発電効率を高めることができる。
In particular, when the
すなわち図5の拡大断面図に示すように、クランクシャフトの回転数が上昇するとき、一方向クラッチ4がロック状態となってロータ軸3がプーリ2と同期回転し、クランクシャフトの回転数が低下するとき、一方向クラッチ4がフリー状態となってロータ軸3をプーリ2の減速と無関係に自身の回転慣性力により回転する。
That is, as shown in the enlarged sectional view of FIG. 5, when the rotation speed of the crankshaft increases, the one-way clutch 4 is locked and the
ところで、ロータ軸3を冷間鍛造するにあたり、ロータ軸3をダイスによって略8角形の断面に形成、すなわち一方クラッチ部の外周面を略8角形の断面に形成した後、ダイスをロータ軸3から引抜くと、カム面21が径方向内方に向けてわずかに凹となる曲面に形成されてしまうといった現象が避けられなく、このカム面21を平坦な面に加工し直すことは、技術的に難しい。
By the way, when the
そこで本発明の実施の形態では、ころ11の外周面を、カム面21の軸方向の凹曲面形状に応じたクラウニング形状としており、カム面21の軸方向長さがころ11の軸方向長さよりも長いことを前提に、具体的には、クラウニングの凸量は、カム面21の凹量h1との関係で決定している。
Therefore, in the embodiment of the present invention, the outer peripheral surface of the
この場合、冷間鍛造に伴なうカム面21の凹量h1を(i),(ii)としてそれぞれに対応する、クラウニングの最大凸量h2(ころ11の軸方向中心での凸量)は下記の(表1)に示す通りである。
In this case, the maximum convex amount h2 of the crowning (the convex amount at the axial center of the roller 11) corresponding to the concave amount h1 of the
一般に、一方向クラッチ4においては、ある程度のエッジロードを有していた方が、クラッチ性能は良好となる。しかし、エッジロードが大き過ぎると上記課題で述べたような剥離といった問題が発生するため、エッジロードが過大になる状態を避ける必要がある。 In general, the one-way clutch 4 has better clutch performance if it has a certain degree of edge load. However, if the edge load is too large, problems such as peeling as described in the above problem occur, so it is necessary to avoid a state where the edge load becomes excessive.
そこで、クラウニングの最大凸量h2をカム面21の凹量h1との関係で上記のように決定するようにころ11の外周面を、カム面21の凹曲面形状に応じたクラウニング形状に形成することで、エッジロードを必要な大きさに抑えつつ、かつ剥離も効果的に抑えられるようになり、一方向クラッチ4のクラッチ性能を確保しつつ、一方向クラッチ4あるいはプーリユニット1の寿命を延長し得る。
Therefore, the outer peripheral surface of the
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、外輪であるプーリ2の内周面、すなわち一方クラッチ部の内周面をロータ軸3のカム面21の凹曲面形状と同一の形状に形成してもよい。この場合、プーリ2側のエッジロードを必要な大きさに抑えつつ、かつ剥離も効果的に抑えられるようになり、一方向クラッチ4のクラッチ性能を確保しつつ、一方向クラッチ4あるいはプーリユニット1の寿命をさらに延長し得る。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the inner peripheral surface of the
1 プーリユニット
2 プーリ
3 ロータ軸
4 一方向クラッチ
10 環状空間
11 ころ
13 保持器
15 コイルばね
21 カム面
22 くさび状空間
DESCRIPTION OF
Claims (2)
上記内方の環体のカム面が上記冷間鍛造のダイスの引き抜きにより径方向内方に向けてわずかに凹となる凹曲面に形成され、上記一方向クラッチのころの外周面を、上記カム面の凹曲面形状に応じたクラウニング形状としている、ことを特徴とするプーリユニット。 A one-way clutch is provided in the annular space between the annular bodies arranged inside and outside in the radial direction, and the outer circumferential surface of the one-way clutch portion of the inner annular body is formed into a polygonal shape by cold forging , and the outer circumferential surface The surface between the corners is a pulley unit with a roller rolling roller,
The cam surface of the inner ring is formed into a concave curved surface that is slightly concave inward in the radial direction by pulling out the cold forging die, and the outer peripheral surface of the roller of the one-way clutch is A pulley unit characterized by having a crowning shape corresponding to the concave curved surface shape of the surface.
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