JP2007100755A - 一方向クラッチ内蔵型プーリ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一方向クラッチのローラ母線上における接触面圧分布の傾きを低減して、ローラのエッジロードが発生するのを抑制し、耐モーメント荷重性を高く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。
【解決手段】一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０では、ローラ２２の軸方向中心とプーリ１２のベルト溝１２ａの軸方向中心は互いにオフセットしており、ローラ２２が転接するクラッチ内輪２１のランプ面２１ａは、その軸方向両端部において外径が異なっており、外径が小さい側の小径側端部２１ｂは、ローラ２２の軸方向中心よりベルト溝１２ａの軸方向中心側に配置されている。
【選択図】図１

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、自動車用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。）。

図４に示すように、例えば、自動車用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従動プーリ１０１と、補機の回転軸に固定されるスリーブ１０２とを備え、従動プーリ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。

一方向クラッチ１０３は、従動プーリ１０１の軸方向中間部の内周面に内嵌されるクラッチ外輪１０５と、スリーブ１０２の軸方向中間部の外周面に外嵌され、外周面にカム面（図示せず）が形成されるクラッチ内輪１０６と、クラッチ外輪１０５の内周面とクラッチ内輪１０６のカム面とのくさび空間に回動自在に配設される複数のローラ１０７とを備えている。また、一方向クラッチ１０３は、各ローラ１０７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１０８と、クラッチ保持器１０８に支持され、各ローラ１０７をロック方向に弾性的に押圧するばね１０９とを備えている。

そして、従動プーリ１０１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１０３のローラ１０７のくさび作用によって、従動プーリ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、従動プーリ１０１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、従動プーリ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、駆動ベルトと従動プーリ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駆動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。
特開２００３―４１２５号公報 特開平１１―９４０５４号公報

ところで、図４に示す一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１００では、ベルトレイアウト上の制約等からラジアル方向から付与されるベルト荷重Ｆの作用点が、一方向クラッチ１０３のローラ１０７の軸方向中心からオフセットしている。この場合、一方向クラッチには、純ラジアル荷重に加えてモーメント荷重が作用し、ローラ母線上の接触面圧分布ｐは、図４（ｂ）に示すような傾きとなり、ローラ１０７が若干テーパ状に変形することで、プーリ１０１が傾く可能性がある。

このようにしてプーリ１０１の傾き角が大きくなると、ローラ１０７のエッジ部分に摩耗や剥離が生じたり、一方向クラッチ１０３に噛み合い不良が発生して一方向クラッチ１０３の構成部品が摩耗や発熱して、グリースの劣化が促進される虞がある。

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、一方向クラッチのローラ母線上における接触面圧分布の傾きを低減して、ローラのエッジロードが発生するのを抑制し、耐モーメント荷重性を高く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） スリーブと、
スリーブの周囲にスリーブと同心に配置され、外周に無端ベルトが巻き掛け可能なベルト溝を有するプーリと、
スリーブとプーリとの間に配置されており、且つ、スリーブと別体に設けられてスリーブに外嵌されるクラッチ内輪と、プーリと一体または別体に設けられるクラッチ外輪と、クラッチ内輪とクラッチ外輪との間に形成されるくさび空間内に配置される複数のローラと、ローラを円周方向に所定の間隔で保持するクラッチ保持器と、クラッチ保持器に支持されてローラをくさび空間の狭い方向に付勢する弾性部材と、を備え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、
ローラの軸方向中心とプーリのベルト溝の軸方向中心は互いにオフセットしており、
ローラが転接するクラッチ内輪の嵌合部は、その軸方向両端部において外径が異なっており、外径が小さい側の小径側端部は、ローラの軸方向中心より前記ベルト溝の軸方向中心側に配置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） スリーブとプーリとの間で、且つ、一方向クラッチの軸方向両側に配置される一対のサポート軸受をさらに備え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） スリーブと、
スリーブの周囲にスリーブと同心に配置され、外周に無端ベルトが巻き掛け可能なベルト溝を有するプーリと、
スリーブとプーリとの間に配置されており、且つ、クラッチ内輪と、クラッチ外輪と、クラッチ内輪とクラッチ外輪との間に形成されるくさび空間内に配置される複数のローラと、ローラを円周方向に所定の間隔で保持するクラッチ保持器と、クラッチ保持器に支持されてローラをくさび空間の狭い方向に付勢する弾性部材と、を備え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、
ローラの軸方向中心とプーリのベルト溝の軸方向中心は互いにオフセットしており、
クラッチ内輪の外周面とクラッチ外輪の内周面のいずれか一方は、円周方向に所定の間隔で形成されるランプ面を有しており、
ランプ面は、くさび空間における軸方向隙間がローラの軸方向中心よりベルト溝の軸方向中心側において大きくなるように、軸方向両端部において径が異なって形成されることを特徴とする一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。

本発明によれば、ローラの軸方向中心とプーリのベルト溝の軸方向中心は互いにオフセットしており、ローラが転接するクラッチ内輪の嵌合部は、その軸方向両端部において外径が異なっており、外径が小さい側の小径側端部は、ローラの軸方向中心より前記ベルト溝の軸方向中心側に配置されているので、一方向クラッチのローラ母線上における接触面圧分布の傾きを低減して、ローラのエッジロードが発生するのを抑制し、耐モーメント荷重性を高くすることができる。

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は、本実施形態のオルタネータ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１４ａ，１４ｂ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１４ａ，１４ｂ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１４ａ，１４ｂ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が転接する嵌合部であ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、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。

上記のプーリ装置１０では、ベルトレイアウト上の制約等からベルト溝１２ａは、その軸方向中心Ｏ_１が一方向クラッチ１３のローラ２２の軸方向中心Ｏ_２に対してオフセットした状態で、オルタネータが配置される側に偏って形成されている。従って、ベルト溝１２ａに巻き掛けられたベルトによるベルト荷重Ｆは、ローラ２２の軸方向中心からオフセットした位置に作用する。なお、一方向クラッチ１３の軸方向両側に配置される一対のサポート軸受１４ａ，１４ｂの支点間の軸方向中間点は、ローラ２２の軸方向中心Ｏ_２と略一致した位置となっており、一対のサポート軸受１４ａ，１４ｂの支点間の軸方向中間点とベルト溝１２ａの軸方向中心Ｏ_１もオフセットした位置となる。

また、図１（ｂ）に示すように、クラッチ内輪２１のランプ面２１ａは、軸方向に所定のテーパ角を有することで、軸方向両端部において外径が異なっており、外径が小さい側の小径側端部２１ｂは、オルタネータ側、即ち、ローラの軸方向中心よりベルト溝の軸方向中心側に配置され、小径側端部より外径の大きな側の大径側端部２１ｃは、プーリ装置の自由端側、即ち、ベルト溝の軸方向中心Ｏ_２よりローラの軸方向中心Ｏ_１側に配置されている。従って、くさび空間における軸方向隙間がローラ２２の軸方向中心Ｏ_２よりベルト溝１２ａの軸方向中心Ｏ_１側において大きくなる。なお、図１（ｂ）は、ランプ面２１ａのテーパ形状を誇張して示したものである。

これにより、ベルト荷重Ｆが一方向クラッチ１３のローラ２２に略均等に作用することで、ローラ母線上の接触面圧分布ｐが図１（ｃ）に示されるように均等化され、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。

さらに、ランプ面２１ａのプーリ装置１０の軸線Ｘに対する所定のテーパ角は、ベルト荷重Ｆによるプーリ１２の傾き角によって発生するミスアライメント角度と略等しく設定されており、０．３μｍ／ｍｍ以上、３μｍ／ｍｍ以下であることが好ましい。０．３μｍ未満だと、上記効果が十分に得られない可能性があり、また、３μｍ／ｍｍを越える場合には、ローラ２２の傾斜が過大となり、ランプ面２１ａの大径側端部２１ｃ側においてローラ２２のエッジロードが発生する可能性がある。なお、本実施形態のクラッチ内輪２１は、プレス成形によって形成されている。

従って、本実施形態のクラッチ内蔵型プーリ装置１０によれば、ローラ２２の軸方向中心Ｏ_２とプーリ１２のベルト溝１２ａの軸方向中心Ｏ_１は互いにオフセットしており、ローラ２２が転接するクラッチ内輪２１のランプ面２１ａは、軸方向両端部において外径が異なっており、外径が小さい側の小径側端部２１ｂは、ローラ２２の軸方向中心Ｏ_２よりベルト溝１２ａの軸方向中心Ｏ_１側に配置されているので、一方向クラッチ１３のローラ母線上における接触面圧分布の傾きを低減して、ローラ２２のエッジロードが発生するのを抑制し、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
なお、クラッチ外輪２０の内周面に形成される円筒面２０ａも、くさび空間における軸方向隙間がローラ２２の軸方向中心Ｏ_２よりベルト溝１２ａの軸方向中心Ｏ_１側において大きくなるように、軸方向両端部において径を異ならせてもよい。

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。

本実施形態では、プーリ１２のベルト溝１２ａは、ローラ２２の軸方向中心Ｏ_２に対してオルタネータ側にオフセットして形成されているが、ベルト溝１２ａは、図２（ａ）に示されるように、自由端側にオフセットして形成されてもよい。この場合、クラッチ内輪２１のランプ面２１ａは、図２（ｂ）に示すように、小径側端部２１ｂがローラ２２の軸方向中心Ｏ_２に対してベルト溝１２ａの軸方向中心Ｏ_１側、即ち、自由端側に配置されればよい。

本発明の一方向クラッチ１３のクラッチ内輪２１は、ランプ面２１ａの軸方向両端部において外径が異なっていればよく、本実施形態のようにクラッチ内輪２１の軸方向長さ全体に亘ってテーパ状に形成されてもよいし、或いは、図３に示すように、ランプ面２１ａの一部、即ち、小径側端部２１ｂ側のみをテーパ状に形成することで、軸方向両端部における外径が異なるようにしてもよい。

また、本実施形態では、一方向クラッチ１３のクラッチ外輪２０は、プーリ１２と別体に設けられているが、プーリ１２と一体に形成されてもよい。

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。

この場合、クラッチ内輪の嵌合部である円筒面が、軸方向両端部において外径を異ならせてもよく、外径が小さい小径側端部は、ローラの軸方向中心よりベルト溝の軸方向中心側に配置されている。或いは、クラッチ外輪のランプ面を、くさび空間における軸方向隙間がローラの軸方向中心よりベルト溝の軸方向中心側において大きくなるように、軸方向両端部において径を異ならせてもよい。

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は外輪は、プーリ或はスリーブと一体、即ち、プーリの内周面或はスリーブの外周面によって構成されてもよい。

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、クラッチ内輪の断面形状を示し、（ｃ）は、ローラ母線上の接触面圧分布を示す図である。 （ａ）は、図１とベルト溝の位置が異なるプーリを示す本発明の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、クラッチ内輪の断面形状を示す。 本実施形態のクラッチ内輪の変形例を示す断面図である。 ａ）は、従来のプーリ装置の縦断面図であり、（ｂ）は、ローラ母線上の接触面圧分布を示す図である。

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
１４ａ，１４ｂ サポート軸受
２１ クラッチ内輪
２１ａ ランプ面（嵌合部）

Claims (3)

1. 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、外周に無端ベルトが巻き掛け可能なベルト溝を有するプーリと、
   前記スリーブと前記プーリとの間に配置されており、且つ、前記スリーブと別体に設けられて前記スリーブに外嵌されるクラッチ内輪と、前記プーリと一体または別体に設けられるクラッチ外輪と、前記クラッチ内輪と前記クラッチ外輪との間に形成されるくさび空間内に配置される複数のローラと、該ローラを円周方向に所定の間隔で保持するクラッチ保持器と、該クラッチ保持器に支持されて前記ローラを前記くさび空間の狭い方向に付勢する弾性部材と、を備え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、
   前記ローラの軸方向中心と前記プーリのベルト溝の軸方向中心は互いにオフセットしており、
   前記ローラが転接する前記クラッチ内輪の嵌合部は、その軸方向両端部において外径が異なっており、外径が小さい側の小径側端部は、前記ローラの軸方向中心より前記ベルト溝の軸方向中心側に配置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. 前記スリーブと前記プーリとの間で、且つ、前記一方向クラッチの軸方向両側に配置される一対のサポート軸受をさらに備え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. 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、外周に無端ベルトが巻き掛け可能なベルト溝を有するプーリと、
   前記スリーブと前記プーリとの間に配置されており、且つ、クラッチ内輪と、クラッチ外輪と、前記クラッチ内輪と前記クラッチ外輪との間に形成されるくさび空間内に配置される複数のローラと、該ローラを円周方向に所定の間隔で保持するクラッチ保持器と、該クラッチ保持器に支持されて前記ローラを前記くさび空間の狭い方向に付勢する弾性部材と、を備え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、
   前記ローラの軸方向中心と前記プーリのベルト溝の軸方向中心は互いにオフセットしており、
   前記クラッチ内輪の外周面と前記クラッチ外輪の内周面のいずれか一方は、円周方向に所定の間隔で形成されるランプ面を有しており、
   該ランプ面は、前記くさび空間における軸方向隙間が前記ローラの軸方向中心より前記ベルト溝の軸方向中心側において大きくなるように、軸方向両端部において径が異なって形成されることを特徴とする一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。

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