JP4899343B2 - 一方向クラッチ内蔵型プーリ装置 - Google Patents

一方向クラッチ内蔵型プーリ装置 Download PDF

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Description

本発明は、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に関するものであり、特に、自動車補機であるスタータ、オルタネータ、クランクプーリ、コンプレッサや、エンジンアイドルストップ時のモータによる補機駆動用またはエンジン始動用等として使用する一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に関するものである。
一般に、オルタネータ等、自動車補機の回転軸の端部には従動プーリが固定されており、エンジンのクランク軸の端部に固定された駆動プーリとの間に無端ベルトが掛け渡され、補機を駆動するために利用されている。また、従動プーリとしては、無端ベルトの走行速度が一定もしくは上昇傾向にある場合に、無端ベルトから回転軸への動力の伝達を自在とし、無端ベルトの走行速度が低下傾向にある場合に、従動プーリと回転軸との相対回転を自在とするよう、一方向クラッチを内蔵した一方向クラッチ内蔵型プーリ装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
例えば、特許文献１に記載のオルタネータに組み込まれる一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、プーリと、オルタネータの回転軸に固定されるスリーブとの間に、一方向クラッチ及び一対のサポート軸受が配置されている。
そして、プーリの回転角速度がオルタネータの回転軸の回転角速度より速い場合には、一方向クラッチのローラのくさび作用によって、プーリとスリーブとが相対回転不能(ロック状態)になり、エンジンの回転力がオルタネータの回転軸に伝達される。一方、速度変動や微小角速度変動等、プーリの回転角速度がオルタネータの回転軸の回転角速度より遅い場合には、プーリとスリーブとの相対回転が自在(オーバーラン状態)となる。従って、クランク軸の回転角速度が変動した場合でも、一方向クラッチの作用により、無端ベルトとプーリが擦れ合うことが防止され、鳴きと呼ばれる異音の発生や摩耗による無端ベルトの寿命低下を防止すると共に、オルタネータの発電効率が低下することを防止できる。
図３に示すように、特許文献１に記載の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に組み込まれる一対のサポート軸受１００は、深溝玉軸受から構成されており、外輪１０１の軸方向外方に取り付けられたシール部材１０２によって、サポート軸受１００及びサポート軸受１００の側方に位置する一方向クラッチ１０３を外部から密封している。
特開２００２−３４０１４７号公報
ところで、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、エンジン周りに配置され、水、泥砂、泥水等の異物が、直接的あるいは間接的に接する条件下で使用されている。このため、サポート軸受の内部に異物が浸入すると、軸受内部の潤滑状態を低下させ、軸受が短時間で不具合を生じる原因となる。また、軸受内部に封入されたグリースが外部へ漏洩した場合、軸受周りの装置・部品類にグリースが付着し、その装置あるいは部品の機能低下を引き起こす要因となる。特に、図３に示すようなサポート軸受１００が配置された一方向クラッチ内蔵型プーリ装置では、これらの課題が生じる可能性があり、改善の余地がある。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、外部からの異物の浸入を抑えるとともに、軸受内部の潤滑剤の漏洩をより確実に防止することができる一方向クラッチ内蔵型プーリ装置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） 回転軸に固定自在なスリーブと、
該スリーブの周囲に該スリーブと同心に配置されるプーリと、
前記スリーブと前記プーリとの間に形成された環状空間内に配置され、前記プーリと前記スリーブの一方が他方に対し所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ前記プーリと前記スリーブとの間で回転力の伝達を自在とする一方向クラッチと、
前記環状空間内の軸方向両端部に前記一方向クラッチを挟持するように配置され、前記スリーブと前記プーリとを相対回転可能に支持する、軸受内部にグリースが封入された一対のサポート軸受と、
を有する一方向クラッチ内蔵型プーリ装置であって、
前記サポート軸受の外輪の軸方向両端部には一対のシール部材が装着され、
前記サポート軸受の転動体より軸方向外方に装着されたシール部材は、半径方向内方に延伸する弾性部材が、軸方向内方に延びて、内輪の段部の軸方向に対して略直角な面に摺接する接触リップと、軸方向外方に延びて、内輪と接触しない非接触リップとを備え、
前記サポート軸受の転動体より軸方向内方に装着されたシール部材は、内輪と接触しない非接触リップを備え、
軸方向両端部に配置された前記サポート軸受のそれぞれの軌道中心が、該サポート軸受の軸方向中間位置より軸方向内方に設定されていることを特徴とする一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
（２） 前記シール部材の材質は、アクリルゴム或いは水素化ニトリルブタジエンゴムであることを特徴とする（１）に記載の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
本発明によれば、サポート軸受の転動体より軸方向外方にはシール部材が配置され、シール部材は複数のリップを備えるので、外部からの異物の浸入をより確実に抑えるとともに、軸受内部の潤滑剤の漏洩を防止することができる。
以下、本発明の一実施形態に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置について図面を参照して説明する。
図１に示されるように、本発明の一実施形態に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０は、オルタネータ等の自動車補機を駆動するためのもので、図示されない回転軸が内嵌されるスリーブ１１を有する。スリーブ１１の周囲には、外周面にベルト溝１２ａが形成されたプーリ１２がスリーブ１１と同心に配置されており、プーリ１２は、回転軸の周囲に回転軸と同心に配置可能な構成となる。また、スリーブ１１の外周面とプーリ１２の内周面との間で、この間に形成される環状空間の軸方向中間部には、一方向クラッチ１３が配置されており、上記環状空間の軸方向両端部には、一方向クラッチ１３を挟持するようにして、例えば、深溝玉軸受等の一対のサポート軸受１４が配設されている。なお、ベルト溝１２ａの形状は、Ｖ溝、ポリＶ溝、歯型溝等の任意の形状に設計可能である。
一方向クラッチ１３は、プーリ１２がスリーブ１１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プーリ１２からスリーブ１１への回転力を伝達する。また、一対のサポート軸受１４は、プーリ１２に加わるラジアル荷重を支承しつつ、スリーブ１１とプーリ１２との相対回転を可能とする。
各サポート軸受１４は、図１（ｂ）に示すように、スリーブ１１の外周面に外嵌される内輪１５と、プーリ１２の内周面に内嵌される外輪１６と、内輪１５と外輪１６の両軌道面間に配置された転動体である複数の玉１７と、玉１７を転動自在に保持する保持器１８と、外部からの異物の浸入や内部からのグリース等の潤滑剤の漏洩を防止するシール部材１９，２０を有している。
一方向クラッチ１３は、プーリ１２の内周面に圧入固定されるクラッチ外輪２１と、スリーブ１１の大径部の外周面に圧入固定されるクラッチ内輪２２と、クラッチ外輪２１とクラッチ内輪２２との間に回動自在に配設された係合子である複数のころ２３とを備えている。クラッチ内輪２２の外周面は、複数のランプ面２２ａが円周方向に所定の間隔で設けられたカム面を形成する。ころ２３は、各ランプ面２２ａとクラッチ外輪２１の内周面に形成された円筒面２１ａとから構成される楔空間に回転自在に保持されている。
また、一方向クラッチ１３は、各ころ２３を個別に収容する複数のポケットを有するクラッチ保持器２４と、各ころ２３をロック方向に弾性的に押圧するばね２５とを備えている。
上記のように構成される一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０では、プーリ１２の回転角速度が、例えばオルタネータの回転軸の回転角速度より速い場合には、一方向クラッチ１３のころ２３がくさび作用によってクラッチ内輪２２のランプ面２２ａとクラッチ外輪２１の円筒面２１ａとの間に噛み込まれて、プーリ１２とスリーブ１１とが相対回転不能(ロック状態)となり、エンジンの回転力がオルタネータの回転軸に伝達される。一方、プーリ１２の回転角速度がオルタネータの回転角速度より遅い場合には、ころ２３の噛み込みが解除されて、プーリ１２とスリーブ１１との相対回転が自在(オーバーラン状態)となる。
ここで、本実施形態の一対のサポート軸受１４にそれぞれ組み込まれるシール部材１９，２０は、外輪１５の軸方向両端部に形成されたシール装着溝１５ａ，１５ｂに装着されている。これらシール部材１９，２０は、芯金３１、３２と弾性部材３３，３４とをそれぞれ備える。弾性部材３３，３４は、エンジン周りの高速高温化、空転速度の高速高温化に対する耐久性を考慮して、アクリルゴム或いは水素化ニトリルブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）が使用されている。
このうち、サポート軸受１４の玉１７より軸方向外方に位置するシール部材１９は、弾性部材３３が、内輪１６の軸方向外側に形成されたシール溝１６ａと接触する第１のリップ３３ａとシール溝１６ａに対して非接触な第２のリップ３３ｂとを備える二重リップを構成しており、外部からの異物の浸入をより確実に抑えるとともに、軸受内部の潤滑剤の漏洩を防止する。
一方、サポート軸受１４の玉１７より軸方向内方に位置する他のシール部材２０は、空転時の摩擦トルク、発熱を低減するために、弾性部材３４が、内輪１６の軸方向内側に形成されたシール溝１６ｂと非接触なリップ３４ａを有する非接触シールを構成する。なお、芯金３２の形状や材質は限定されず、回転時に接触部の潤滑剤が完全に除去されないようある程度保持できるもので、摩擦損失がないものであればよい。
このように構成される本実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０によれば、サポート軸受１４の玉１７より軸方向外方に配置されるシール部材１９が二重リップを構成するので、外部からの異物の浸入をより確実に抑えるとともに、軸受内部の潤滑剤の漏洩を防止することができる。
また、シール部材の材質は、アクリルゴム或いは水素化ニトリルブタジエンゴムであるので、エンジン周りの高速高温化、空転速度の高速高温化に対する耐久性を向上することができる。
さらに、サポート軸受１４の玉１７より軸方向内方に位置する他のシール部材２０は、非接触シールを構成するので、空転時の摩擦トルク、及び、発熱を低減することができる。
なお、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。
本発明のサポート軸受の内輪は、スリーブと一体、即ち、スリーブの外周面によって構成されてもよく、或いは、回転軸によって構成されてもよい。また、サポート軸受の外輪も、プーリと一体、即ち、プーリの内周面によって構成されてもよい。
また、本実施形態のように、内輪と外輪の少なくとも一方がスリーブやプーリと別体であるサポート軸受では、図２に示す変形例のように、サポート軸受１４’の軌道中心Ｐと軸方向中間位置Ｑとをオフセットさせるように形成してもよい。これにより、軸方向外方の軸方向スペースが広くなり、シール部材１９を配置しやすくなる。
さらに、本実施形態では、環状空間の軸方向両端部に、一対のサポート軸受１４が配置されているが、軸方向一端部に一つのサポート軸受が配置されてもよい。また、サポート軸受は、深溝玉軸受以外の形式であってもよく、転動体にころを用いたころ軸受であってもよい。
本実施形態では、サポート軸受は、その軸方向両端部に一対のシール部材を配置しているが、サポート軸受の転動体より軸方向外方のみにシール部材を配置してもよい。また、軸方向外方に配置されるシール部材は、二重リップに限定されるものでなく、複数のリップを有するものであればよい。
また、本発明の一方向クラッチは、スリーブとプーリとの間で回転力を伝達するものであればよく、本実施形態のように、プーリがスリーブ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、回転力を伝達する一方向クラッチでもよいし、クラッチ内輪の外周面を円筒面と、クラッチ外輪の内周面をカム面とし、スリーブがプーリ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、回転力を伝達する一方向クラッチでもよい。
さらに、本発明の一方向クラッチは、本実施形態のように係合子をころとしたローラクラッチや、係合子をスプラグとしたスプラグクラッチ、係合子をカムとしたカムクラッチであってもよい。また、一方向クラッチのクラッチ内輪も、スリーブ或いは回転軸と一体に構成されてもよく、クラッチ外輪も、プーリと一体に構成されてもよい。
また、クラッチ内蔵型プーリ装置がエンジンアイドルストップ機構の補機駆動用として適用される場合には、エンジン停止時にコンプレッサ等の補機を専用のモータにて駆動するため、エンジンの回転変動は受けないが、補機駆動用モータから発生する回転変動を受ける構成となる。
（ａ）は、本発明の一実施形態に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のサポート軸受を示す拡大断面図である。 本発明の変形例に係るサポート軸受を示す拡大断面図である。 従来のサポート軸受を示す拡大断面図である。
符号の説明
１０ 一方向クラッチ内蔵型プーリ装置
１１ スリーブ
１２ プーリ
１３ 一方向クラッチ
１４ サポート軸受
１９，２０ シール部材
３３ａ 第１のリップ
３３ｂ 第２のリップ

Claims (2)

  1. 回転軸に固定自在なスリーブと、
    該スリーブの周囲に該スリーブと同心に配置されるプーリと、
    前記スリーブと前記プーリとの間に形成された環状空間内に配置され、前記プーリと前記スリーブの一方が他方に対し所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ前記プーリと前記スリーブとの間で回転力の伝達を自在とする一方向クラッチと、
    前記環状空間内の軸方向両端部に前記一方向クラッチを挟持するように配置され、前記スリーブと前記プーリとを相対回転可能に支持する、軸受内部にグリースが封入された一対のサポート軸受と、
    を有する一方向クラッチ内蔵型プーリ装置であって、
    前記サポート軸受の外輪の軸方向両端部には一対のシール部材が装着され、
    前記サポート軸受の転動体より軸方向外方に装着されたシール部材は、半径方向内方に延伸する弾性部材が、軸方向内方に延びて、内輪の段部の軸方向に対して略直角な面に摺接する接触リップと、軸方向外方に延びて、内輪と接触しない非接触リップとを備え、
    前記サポート軸受の転動体より軸方向内方に装着されたシール部材は、内輪と接触しない非接触リップを備え、
    軸方向両端部に配置された前記サポート軸受のそれぞれの軌道中心が、該サポート軸受の軸方向中間位置より軸方向内方に設定されていることを特徴とする一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
  2. 前記シール部材の材質は、アクリルゴム或いは水素化ニトリルブタジエンゴムであることを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
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