JP5112721B2 - 一方向クラッチ内蔵プーリユニット - Google Patents

Description

この発明は、回転トルクの伝達と遮断とを行なう一方向クラッチを内蔵したプーリユニットに関するものである。

一般に、自動車等のエンジンのクランクシャフトの回転をベルトを介して各種補機類に伝達する補機駆動装置において、その補機類、例えば、パワーステアリング装置の油圧ポンプやエアコンディショナの圧縮機、あるいはオルタネータ等の回転軸と、その回転軸に設けられたプーリとの間に一方向クラッチが組込まれる。

この一方向クラッチは、例えば、クランクシャフトの回転の角速度が増加する時に、回転軸とプーリとを結合させて前記クランクシャフトの回転を回転軸に伝え、また、角速度が減少する時に、クランクシャフトから回転軸への回転トルクの伝達を遮断し、ベルトの滑りを防止するように機能する。

この種の補機駆動装置に採用される一方向クラッチとして、例えば、図３に示すように、外輪の内周面と内輪の外周面との間の空間に、多数のスプラグ３を係合子として組み込んだスプラグタイプの一方向クラッチを内蔵した一方向クラッチ内蔵プーリユニットが知られている。

この一方向クラッチ内蔵プーリユニットの構成は、外輪１と内輪２とが一方向クラッチの軸方向両端において、それぞれ周方向に沿って配置された複数の転動体５ａを有する玉軸受（軸受部）５を介して、軸周り相対回転可能に支持されている。

また、その外輪１の内周面１ａと内輪２の外周面２ａとの間の空間には、隣り合うスプラグ３，３同士の周方向距離を一定に保つ環状の保持器４が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３２１０２２号公報

上記一方向クラッチ内蔵プーリユニットにおいて、プーリ７に作用するラジアル荷重やモーメント荷重によって、一方向クラッチの高精度な作動が妨げられることがないよう、クラッチ部を構成する外輪１及び内輪２の軸方向両側に軸受部５，５を配置している。

しかし、外輪１及び内輪２の間に軸受部５を組み込むことは複雑な作業であり、また、軸受部５は部品点数が多い。低コスト化の観点から、一方向クラッチの組み立て工程は工数が少なく、また、部品点数が少ないことが望まれる。

そこで、この発明は、一方向クラッチの組み立て工程の工数を少なくし、部品点数を少なくすることを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、同軸上に配置された外輪及び内輪と、前記外輪及び内輪の間に配置されその外輪及び内輪を相対的に軸周り回転可能に支持する軸受部と、前記外輪及び内輪の間に周方向に沿って配置され、前記外輪及び内輪とが一方向に相対回転すると前記外輪の内周面及び前記内輪の外周面に係合して両輪を結合し他方向に相対回転すると前記係合が解除される複数の係合子と、前記各係合子を周方向に沿って保持する保持器と、前記各係合子を前記外輪の内周面及び前記内輪の外周面に係合する方向に付勢する弾性部材とから成り、前記外輪と一体に回転するプーリを備えた一方向クラッチ内蔵プーリユニットにおいて、前記プーリと前記外輪とを一体に形成するとともに、前記軸受部を前記外輪及び内輪の軸方向一端に配置し、前記係合子の軸方向他端側に周方向に沿って複数の円筒ころを配置するとともに、前記各円筒ころを周方向に沿って保持する保持器を配置した構成を採用した。

外輪及び内輪の軸方向両側に配置されていた軸受部のうち一方を省略し、外輪と内輪との間において係合子の前記一方側に円筒ころを配置したので、軸受部の一方を省略してもなお、外輪や内輪等に作用するラジアル荷重、モーメント荷重に対して一方向クラッチの作動を阻害しないようできる。また、プーリと外輪とを一体にしたことにより、その部品点数、組み立て工程の工数を削減できる。
なお、プーリと外輪とを一体にしたことにより、係合子の径方向高さ、円筒ころの直径は、それぞれプーリの内周面を転送面として使用できる寸法とし、そのプーリと内輪とで円筒ころ軸受及び一方向クラッチを構成するようにする。
また、一方向クラッチ内蔵プーリユニットの耐ラジアル荷重特性（剛性）は、円筒ころ及び係合子の長さ及び個数で調節可能である。

上記の構成において、各円筒ころを保持する保持器と、上記各係合子を保持する保持器とを一体に形成すれば、さらに部品点数、組み立て工程の工数を削減できる。

この発明は、外輪及び内輪の軸方向両側に配置されていた軸受部のうち一方を省略し、外輪と内輪との間において係合子の前記一方側に円筒ころを配置するとともに、プーリと外輪とを一体にしたことにより、部品点数の増加、組み立て工程の工数を削減できる。

この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１（ａ）（ｂ）及び図２は、プーリ７内に一方向クラッチを組込んだ一方向クラッチ内蔵プーリユニットを示す。
外輪１とプーリ７とは一体に形成されており、その外輪１の内側に内輪２が同軸上に組込まれている。また、その外輪１と内輪２との間には、図１（ｂ）に示すように、軸受部５、クラッチ部、ころ軸受部が備えられている。

前記プーリ７、すなわち外輪１の内周には、内周円筒面（内周面）１ａが形成され、内輪２の外周には、前記外輪１の内周円筒面１ａと径方向で対向する外周円筒面（外周面）２ａが形成されている。
また、その外輪１の内周及び内輪２の外周には、前記各円筒面１ａ，２ａの軸方向一方（図１（ｂ）に示す右側）に軸受嵌合面１ｂ，２ｂが形成され、その各軸受嵌合面１ｂ，２ｂ間に前記軸受部５が嵌められている。この実施形態では、前記両軸受嵌合面１ｂ，２ｂは、それぞれ、内周円筒面１ａ及び外周円筒面２ａと同径に形成されている。

軸受部５は、片シール付き玉軸受から成る。この軸受部５は、シールが軸方向外側に位置するように組付けされ、ボール（転動体）５ａを介して外輪１と内輪２とが、相対的に軸周り回転自在とされている。

前記クラッチ部は、図１（ａ）に示すように、内外両輪１，２間に組込まれたスプラグ（係合子）３と、このスプラグ３を保持する保持器４と、前記スプラグ３を係合方向に付勢する弾性部材６とから成る。弾性部材６としては、例えば、図中に示すコイルバネ等の周知の手段を採用し得る。

上記各スプラグ３は、外輪１の内周円筒面１ａと内輪２の外周円筒面２ａ間において、周方向に所定の間隔をおいて等間隔に配置され、その外輪１の内周円筒面１ａと内輪２の外周円筒面２ａ間において、前記各スプラグ３を周方向に位置決めする保持器４が設けられている。

保持器４は、円筒状の合成樹脂の成形品から成り、後述するころ軸受部の円筒ころ１０を保持する保持器４と一体に形成されている。保持器４は、その軸方向一方側の端部が、上記軸受部５と面しており、軸方向他方側の端部が 前記各円筒面１ａ，２ａ間の隙間を全周に亘って閉じる密封板８に面して、前記軸受部５と密封板８との間で軸方向移動が規制されている。
なお、その保持器４は、上記軸受部５と密封板８との間で軸方向への隙間を有しており、その隙間を介して軸方向移動が規制されている。すなわち、隙間に相当する距離だけわずかに軸方向移動が許容される。この隙間によって、後述する円筒ころ１０の公転に伴い回転する保持器４と内輪２に圧入された軸受部５の内輪との間のすべりを許容する。
また、この軸方向一方側の軸受部５及び軸方向他方側の密封板８との間の空間には、グリースが封入されている。

また、保持器４には、スプラグ３を保持できるよう、その周方向に沿って内外を貫通する複数のポケット部（収納部）４ａが等間隔で形成されている。この実施形態では、保持器４の周方向に沿って合計１２箇所のポケット部４ａが形成されている。スプラグ３は、各ポケット部４ａに個別に収容されており、すべてのスプラグ３が周方向に位置決めされている。

また、そのスプラグ３を収容した各ポケット部４ａには、弾性部材収容孔４ｂが設けられ、その弾性部材収容孔４ｂ内に上記弾性部材６が組込まれている。その弾性部材６は、各スプラグ３に形成された外径側カム面及び内径側カム面が、それぞれ、外輪１の内周円筒面１ａ及び内輪２の外周円筒面２ａに係合する方向にそのスプラグ３を付勢している。

保持器４の軸方向他方側には、図２に示すように、ころ軸受部の円筒ころ１０を保持するポケット部４ｃが形成されている。この実施形態では、保持器４の周方向に沿ってスプラグ３の数と同数の合計１２箇所のポケット部４ｃが形成されている。
円筒ころ１０は、各ポケット部４ｃに個別に収容されており、すべての円筒ころ１０が周方向に位置決めされ、且つ、上記外輪１の内周円筒面１ａ及び内輪２の外周円筒面２ａの間に転動自在に保持されている。この実施形態では、円筒ころ１０として針状ころ（ニードル）を採用している。

このクラッチ内蔵プーリ装置では、プーリ７と一体の外輪１が駆動側、内輪２が従動側であり、前記各スプラグ３は、そのプーリ７と共に外輪１が、内輪２に対して図１（ａ）に示す矢印ｆ１方向に相対回転したとき、前記内外各円筒面１ａ，２ａに係合して、外輪１の回転トルクを内輪２に伝達する。
また、各スプラグ３は、外輪１が内輪２に対して前記矢印ｆ２で示す方向に相対回転したり、あるいは、前記矢印方向に回転する外輪１に対して同方向に回転する内輪２の回転速度が外輪１の回転速度を上回った場合に、前記内外各円筒面１ａ，２ａに対する係合を解除して、外輪１から内輪２への回転伝達を遮断するようになっている。

したがって、図１（ａ）に示すように、プーリ７（外輪１）を矢印ｆ１方向に回転すると、スプラグ３が図中矢印ｓ１に示す方向へその姿勢を変え、そのスプラグ３の内外各カム面が、外輪１の内周円筒面１ａおよび内輪２の外周円筒面２ａに係合する。この係合により、プーリ７の回転が内輪２に伝達される。
内輪２の回転速度が外輪１の回転速度を上回ると、内輪２に対しプーリ７は図中矢印ｆ２の方向へ相対回転するので、スプラグ３は矢印ｓ２方向にその姿勢を変え、内外各円筒面１ａ，２ａに対するスプラグ３の係合が解除され、外輪１から内輪２への回転伝達が遮断される。

このため、このようなクラッチ内蔵プーリユニットを、例えばオルタネータの回転軸に取付けてクランクシャフトに取付けられたプーリと上記回転軸上のプーリ間にベルトをかけ渡してオルタネータを駆動すると、クランクシャフトの角速度増加時、一方向クラッチが係合状態となり、クランクシャフトの回転がオルタネータの回転軸に伝達される。また、クランクシャフトの角速度減少時、一方向クラッチが空転状態となって、クランクシャフトからオルタネータの回転軸への回転伝達が遮断されることになる。
このため、プーリ７とこれにかかるベルトの相互間で滑りが生じるのが防止され、ベルトの摩耗を抑制することができる。
なお、この実施形態は、外輪１が駆動側、内輪２が従動側としているが、他の実施形態として、内輪２を駆動側、外輪１を従動側とした各種用途のプーリユニットにも適用可能である。

このプ−リ７に、ラジアル荷重、モーメント荷重が作用した場合、軸受部５は、一方向クラッチの作動を阻害しないように外輪１及び内輪２を同軸状態に保持するが、その軸受部５に加えて各円筒ころ１０が、外輪１及び内輪２の各円筒面１ａ，２ａに接することによりその同軸状態に保持するように機能する。
このため、軸方向一方に軸受部５を備え軸方向他方に軸受部５を備えなくとも、一方向クラッチの正常な作動が確保される。すなわち、耐ラジアル・モーメント荷重特性を下げることなく、一方向クラッチのクラッチユニットの低コスト化を図ることができる。
また、プーリ７と外輪１とを一体にしたことにより、部品点数、組み立て工程の工数を削減できる。

なお、スプラグ３の径方向高さ、円筒ころ１０の直径は、それぞれプーリ７の内周円筒面１ａの内径及び内輪２の外周円筒面２ａの外径に合わせて、その両円筒面１ａ，２ａを転走面として使用できる寸法となっており、また、一方向クラッチ内蔵プーリユニットの耐ラジアル荷重特性（剛性）は、円筒ころ１０及びスプラグ３の軸方向長さ及び周方向への配置個数で調節可能である。

この実施形態は、スプラグ３と円筒ころ１０とを同数の１２個ずつ配置したが、スプラグ３、円筒ころ１０の各配置個数は自由に設定できる。このとき、保持器４は、スプラグ３用のポケット部４ａと円筒ころ１０用のポケット部４ｃとを、それぞれスプラグ３、円筒ころ１０の各配置個数に合わせて形成したものを用いる。

また、係合子としてスプラグ３以外の係合子を採用してもよい。スプラグ３以外の係合子として、例えば、外輪１及び内輪２とが一方向に相対回転すると前記外輪１の内周面１ａ及び前記内輪２の外周面２ａに係合して両輪１，２を結合し、他方向に相対回転すると前記係合が解除される複数のローラからなる係合子３が考えられる。

一実施形態を示し、（ａ）は（ｂ）のｘ−ｘ断面における切断正面図、（ｂ）は切断側面図 図１（ｂ）のｙ−ｙ断面における切断正面図 従来例を示し、（ａ）は（ｂ）のａ−ａ断面における切断正面図、（ｂ）は切断側面図

符号の説明

１ 外輪
２ 内輪
３ スプラグ（係合子）
４ 保持器
４ａ ポケット部（収納部）
５ 軸受部
５ａ ボール（転動体）
６ 弾性部材
７ プーリ
８ 密封板
１０ 円筒ころ

Claims (1)

1. 同軸上に配置された外輪１及び内輪２と、前記外輪１及び内輪２の間に配置されその外輪１及び内輪２を相対的に軸周り回転可能に支持する玉軸受からなる軸受部５と、前記外輪１及び内輪２の間に周方向に沿って配置され、前記外輪１及び内輪２とが一方向に相対回転すると前記外輪１の内周面１ａ及び前記内輪２の外周面２ａに係合して両輪１，２を結合し他方向に相対回転すると前記係合が解除される複数の係合子３と、前記各係合子３を周方向に沿って保持する保持器４と、前記各係合子３を前記外輪１の内周面１ａ及び前記内輪２の外周面２ａに係合する方向に付勢する弾性部材６とから成り、前記外輪１と一体に回転するプーリ７を備えた一方向クラッチ内蔵プーリユニットにおいて、
   上記プーリ７と上記外輪１とを一体に形成するとともに、上記玉軸受からなる軸受部５を前記外輪１及び内輪２の軸方向一端にのみ配置し、上記係合子３の軸方向他端側に周方向に沿って複数の円筒ころ１０を配置するとともに、前記各円筒ころ１０を周方向に沿って保持する保持器４を配置し、
   上記各係合子３を保持する保持器４と、上記各円筒ころ１０を保持する保持器４とは一体に形成されることを特徴とする一方向クラッチ内蔵プーリユニット。

Images