JP4910404B2 - 一方向クラッチ内蔵型プーリ装置 - Google Patents

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、エンジンのクランク軸の動力によって駆動されるオルタネータ等の補機類の入力軸や、逆に、エンジンのクランク軸に動力を与えるスタータモータの出力軸に使用され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、図９に示すように、自動車補機に組み込まれる一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１００は、エンジンのクランク軸に固定された駆動プーリからの駆動ベルトが掛け渡されるプーリ１０１と、自動車補機の回転軸に固定されるスリーブ１０２とを備え、プーリ１０１とスリーブ１０２との間に、一方向クラッチ１０３及び一対のサポート軸受１０４が配置されている。

そして、プーリ１０１の回転角速度が自動車補機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１０３のローラのくさび作用によって、プーリ１０１とスリーブ１０２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自動車補機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１０１の回転角速度が自動車補機の回転軸の回転角速度より遅い場合には、プーリ１０１とスリーブ１０２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１０３の作用により、無端ベルトとプーリ１０１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、自動車補機への動力伝達効率が低下することを防止できる。

また、スリーブ１０２の内周面には、自動車補機の回転軸を固定するため、回転軸をがたつきなく嵌合するためのインロー嵌合部１０２ａと、回転軸を螺合固定するための雌ねじ部１０２ｂと、スリーブ１０２と回転軸とを固定するため工具が係止可能な断面形状が六角形の工具用孔部１０２ｃとが形成されている。
特開平１１−２７０６５８号公報

ところで、図９に示すように、スリーブ１０２の内周面には、インロー嵌合部１０２ａ、雌ねじ部１０２ｂ、及び工具掛け部１０２ｃがそれぞれ形成されているため、各部を形成するための加工ステップがそれぞれ必要となり、加工コストが嵩むという問題がある。

また、スリーブ１０２と回転軸とは、スリーブ１０２の雌ねじ部１０２ｂと回転軸の雄ねじ部を螺合することで互いに固定されており、スリーブ１０２から自動車補機へのトルク伝達は、スリーブ１０２と自動車補機の回転軸間の摩擦力によって伝達されるが、大きなトルクが作用した場合にスリーブ１０２と回転軸間に滑りが発生する可能性があり、より確実なトルク伝達が望まれる。

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、スリーブの加工コストを低減できると共に、大きなトルクが作用する場合にもスリーブと自動車補機間のトルク伝達が確実に行われ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） 自動車補機の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、前記スリーブの外周面と前記プーリの内周面との間に配置される一方向クラッチと、を備える一方向クラッチ内蔵型プーリ装置であって、前記スリーブの内周面は前記回転軸と嵌合可能で、前記スリーブと前記回転軸は結合用部材によって固定可能であり、且つ、前記スリーブの内周面が、軸芯から等距離で、且つ、平行な少なくとも一対の平面からなる回り止め部と、断面形状が該回り止め部の外接円の径以上の円であるインロー部とからなり、該回り止め部は軸方向に亘って断面形状が同一であり、該断面形状は鋭角を持たず、前記インロー部と前記回転軸の該インロー部に嵌合する部分との嵌め合いすきまは、前記回り止め部と前記回転軸の該回り止め部に嵌合する部分との嵌め合いすきまよりも大きく、前記インロー部の軸方向長さは、前記回り止め部の軸方向長さよりも長いことを特徴とする一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
（２） 前記回り止め部の断面形状は、前記一対の平面による平行線と、該平行線の間隔よりも大きな直径の軸芯を中心とする円の円周部分とで囲まれた太鼓形状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。
（３） 前記断面形状は、四角形状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。
（４） 前記断面形状は、六角形状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、スリーブの内周面の少なくとも一部が回り止め形状を有するので、スリーブと自動車補機の回転軸間の摩擦力に加えて、スリーブ内周面の回り止め部によってもトルク伝達が可能となり、大きなトルクが作用する場合にもスリーブと自動車補機間のトルク伝達を確実に行うことができる。また、スリーブと回転軸は結合用部材によって固定可能であるので、スリーブの内周面に雌ねじ部を加工する必要がなく、加工コストを低減することができる。

以下、本発明の一実施形態に係るプーリ装置について図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の自動車補機用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を説明するための縦断面図である。図１に示されるように、本実施形態の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Ａ（図２参照）を駆動するためのもので、回転軸３０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いる。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、即ち、一方向クラッチ１３の軸方向両側には、例えば、深溝玉軸受等の玉軸受である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、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２０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２１と、クラッチ外輪２０とクラッチ内輪２１との間に回動自在に配設された係合子である複数のローラ２２とを備えている。クラッチ内輪２１の外周面は、ローラ２２が転接する複数の凹状のランプ面２１ａ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。ローラ２２は、各ランプ面２１ａとクラッチ外輪２０の内周面に形成された円筒面２０ａ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、各ローラ２２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２３と、各ローラ２２をロック方向に弾性的に押圧する弾性部材であるばね２４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、例えば自動車補機Ａの回転軸３０の回転角速度より速い場合には、一方向クラッチ１３のローラ２２がくさび作用によってクラッチ内輪２１のランプ面２１ａとクラッチ外輪２０の円筒面２０ａ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自動車補機Ａの回転軸３０に伝達される。一方、プーリ１２の回転角速度が自動車補機Ａの回転角速度より遅い場合には、ローラ２２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。

また、上記のプーリ装置１０において、スリーブ１１の内周面には、自動車補機Ａの回転軸３０が挿入される回り止め部１１ａが軸方向に亘って形成されている。回り止め部１１ａは、図１（ｂ）に示されるように、対向する平行面と対向する円弧面を持った二面幅形状に形成されている。

一方、スリーブ１１に固定される自動車補機Ａの回転軸３０は、図２に示すように、その端部にスリーブ１１の回り止め部１１ａと同等の形状を有して、スリーブ１１の軸方向長さと略等しい長さを有する回り止め嵌合部３０ａと、この嵌合部３０ａの先端に形成される雄ねじ部３０ｂとを有する。

従って、このように形成されたスリーブ１１を有する一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０を自動車補機Ａの回転軸３０に固定する際には、回転軸３０に形成された嵌合部３０ａを回り止め部１１ａ内に挿入し、結合用部材であるナット３１がスリーブ１１の端面と当接するまで雄ねじ部３０ｂにナット３１を螺合させる。

従って、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、スリーブ１１の内周面が回り止め部１１ａを有するので、スリーブ１１と自動車補機Ａの回転軸３０間の摩擦力に加えて、スリーブ１１の内周面の回り止め部１１ａによってもトルク伝達が可能となり、大きなトルクが作用する場合にもスリーブ１１と自動車補機Ａ間のトルク伝達を確実に行うことができる。また、スリーブ１１と回転軸３０はナット３１によって固定可能であるので、スリーブ１１の内周面に従来のような雌ねじ部を加工する必要がなく、スリーブ１１の内周面の加工が容易となり、加工コストを低減することができる。

なお、本実施形態では、スリーブの内周面の回り止め部を二面幅形状としているが、これに限定されるものでない。例えば、図３に示す第１変形例の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置４０のように、スリーブ４１の回り止め部４１ａは四角形状であってもよく、図４に示す第２変形例の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置５０ように、スリーブ５１の回り止め部５１ａは六角形状であってもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２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詳細に説明する。なお、本実施形態は、スリーブの形状及びこれに対応する自動車補機の回転軸の形状において第１実施形態と異なるのみであるため、その他の構成について同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置６０では、スリーブ６１の内周面は、自動車補機側に内径φＢの円孔状のインロー部６１ａと、反自動車補機側に対向する円弧面の径がφＡの二面幅形状を有する回り止め部６１ｂとを有する。

一方、自動車補機の回転軸６２は、その端部にスリーブ６１のインロー部６１ａと嵌め合う外径φｂの円柱状のインロー嵌合部６２ａと、円柱部６２ａの前方に回り止め部６１ｂと略同形状の二面幅外形を有する、対向する円弧面の径がφａの回り止め嵌合部６２ｂと、回り止め嵌合部６２ｂの前方に形成される雄ねじ部６２ｃとを有する。

ここで、インロー部６１ａとインロー嵌合部６２ａとの間の嵌め合いすきまは、反自動車補機側での嵌め合いすきま、即ち、回り止め部６１ｂと回り止め嵌合部６２ｂとの間の嵌め合いすきまより大きく設定されている。従って、スリーブ６１と回転軸６２との間のすきまの関係は、（φＢ−φｂ）＞（φＡ−φａ）に設定されている。これにより、回転軸６２にスリーブ６１を取り付ける際に、インロー部６１ａがガイドの役割を果たし、回り止め部６１ｂでの回転軸６２の嵌め合いを容易としている。

また、このとき、インロー部６１ａの軸方向長さＤと回り止め部６１ｂの軸方向長さＣとの関係は、Ｃ＜Ｄに設定される。これは、Ｃ＞Ｄの場合、図６に示すように、回り止め部６１ｂに対応する回り止め嵌合部６２ｂの軸方向長さＣがインロー部６１ａの軸方向長さＤより長いため、インロー部６１ａとインロー嵌合部６２ａが嵌め合う前に回り止め嵌合部６２ｂの先端がインロー部６１ａと周り止め部６１ｂとの間の段差に当たってしまい、インロー部６１ａがガイドの役割を果たさないことによる。

なお、スリーブ６１と回転軸６２は、第１実施形態と同様に、スリーブ６１から反補機側に突出する回転軸６２の雄ねじ部６２ｃにナットを螺合させることで、互いに締結される。

従って、本実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置６０によれば、スリーブ６１の内周面は、インロー部６１ａと回り止め部６１ｂとを備え、自動車補機の回転軸との嵌め合いすきまは、インロー部６１ａでの嵌め合いすきまが回り止め部６１ｂでの嵌め合いすきまより大きくなるように設定されるので、スリーブ６１を自動車補機に取り付ける際、インロー部６１ａがガイドの役割を果たし、取付作業性を向上することができる。
なお、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。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３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詳細に説明する。なお、本実施形態は、スリーブの形状及びこれに対応する自動車補機の回転軸の形状において第１実施形態と異なるのみであるため、その他の構成について同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置７０では、スリーブ７１の内周面は、二面幅形状を有する自動車補機側の回り止め部７１ａと、反自動車補機側のざぐり部７１ｂとを有する。

これにより、自動車補機Ａの回転軸３０’は、回り止め部７１ａの軸方向長さに対応する長さを持った回り止め嵌合部３０ａ’を有し、回り止め嵌合部３０ａ’の先端の雄ねじ部３０ｂ’がざぐり部７１ｂ内に位置され、ナット３１’がざぐり部７１ｂ内で雄ねじ部３０ｂ’に締結される。

従って、本実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置７０によれば、スリーブ７１の内周面は、反自動車補機側にざぐり部７１ｂを有するので、回転軸３０’を締結するナット３１’がざぐり部７１ｂ内に配置され、プーリ装置７０を小型化することができる。
なお、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。

また、図８に示す一方向クラッチ内蔵型プーリ装置８０は、本実施形態の変形例として、第２実施形態と組み合わせたものである。即ち、スリーブ８１の内周面は、自動車補機側の円孔状のインロー部８１ａと、二面幅形状を有する回り止め部８１ｂと、反自動車補機側のざぐり部８１ｃとを有する。そして、自動車補機Ａの回転軸６２’は、各軸方向寸法に対応する長さを持ったインロー嵌合部６２ａ’、回り止め嵌合部６２ｂ’、及び雄ねじ部６２ｃ’とを備え、回転軸６２’はざぐり部８１ｃ内に位置される雄ねじ部６２ｃ’にナット３１’にてスリーブ８１と締結される。

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複数のランプ面を有するカム面とし、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。

また、本発明の一方向クラッチは、本実施形態のようなローラクラッチであってもよく、カムクラッチやスプラグ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外輪或いはクラッチ内輪は、本実施形態のようにプーリ或いはスリーブと別体であってもよく、プーリ或いはスリーブと一体、即ち、プーリの内周面或いはスリーブの外周面によって構成されてもよい。

さらに、本発明の一対のサポート軸受は、深溝玉軸受以外の形式であってもよく、ころ軸受や、玉軸受ところ軸受の組合せであってもよい。また、サポート軸受の内輪或いは外輪も、プーリ或いはスリーブと一体、即ち、プーリの内周面或いはスリーブの外周面によって構成されてもよい。

（ａ）は本発明の第１実施形態に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の断面図であり、（ｂ）はスリーブの側面図である。 図１のプーリ装置をオルタネータに取り付けた状態を示す断面図である。 （ａ）は本発明の第１実施形態の第１変形例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）はスリーブの側面図である。 （ａ）は本発明の第１実施形態の第２変形例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）はスリーブの側面図である。 （ａ）は本発明の第２実施形態に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置及びオルタネータの断面図であり、（ｂ）はスリーブの左側面図であり、（ｃ）はスリーブの右側面図である。 スリーブの回り止め部がインロー部より長い場合の課題を説明するための部分断面図である。 本発明の第３実施形態に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置をオルタネータに組み付けた状態を示す断面図である。 本発明の第３実施形態の変形例に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置をオルタネータに組み付けた状態を示す断面図である。 従来の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の断面図である。

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
１１ａ 回り止め部
１２ プーリ
１２ａ プーリ溝
１３ 一方向クラッチ
１４ サポート軸受
３０ 回転軸
３０ａ 回り止め嵌合部
３０ｂ 雄ねじ部
３１ ナット
Ａ オルタネータ（自動車補機）

Claims (4)

1. 自動車補機の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、
   前記スリーブの外周面と前記プーリの内周面との間に配置される一方向クラッチと、
   を備える一方向クラッチ内蔵型プーリ装置であって、
   前記スリーブの内周面は前記回転軸と嵌合可能で、前記スリーブと前記回転軸は結合用部材によって固定可能であり、且つ、
   前記スリーブの内周面が、軸芯から等距離で、且つ、平行な少なくとも一対の平面からなる回り止め部と、断面形状が該回り止め部の外接円の径以上の円であるインロー部とからなり、
   該回り止め部は軸方向に亘って断面形状が同一であり、
   該断面形状は鋭角を持たず、
   前記インロー部と前記回転軸の該インロー部に嵌合する部分との嵌め合いすきまは、前記回り止め部と前記回転軸の該回り止め部に嵌合する部分との嵌め合いすきまよりも大きく、
   前記インロー部の軸方向長さは、前記回り止め部の軸方向長さよりも長いことを特徴とする一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
2. 前記回り止め部の断面形状は、前記一対の平面による平行線と、該平行線の間隔よりも大きな直径の軸芯を中心とする円の円周部分とで囲まれた太鼓形状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。
3. 前記断面形状は、四角形状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。
4. 前記断面形状は、六角形状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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