(57)【要約】【課題】 シール部材の熱劣化の抑制とシール性維持との両立を図ることができるプーリユニットを提供する。【解決手段】  外側シール部材22の芯金33は、バイメタルによって形成されており、所定の温度を超えた際に、芯金33が軸方向外側に反ることでプーリ4と非接触となる。外側シール部材22の弾性シール34は、芯金33に密着している密着部51と、プーリ4に摺接するリップ部52と、密着部51とリップ部52とを連結する連結部53とからなる。連結部53は、リップ側の厚肉部54と、密着部側の薄肉部55とからなる。厚肉部54の重心位置が薄肉部55の重心位置に対して軸方向内側に位置させられていることにより、所定の回転数を超えた際に、回転の遠心力によってリップ部52が軸方向外側に移動することでプーリ4と非接触となる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸体と、前記軸体の周囲に配置されたプーリと、前記軸体と前記プーリとの間に配置された一方向クラッチとを備えており、前記軸体の軸方向一端部に、径方向内側縁部が前記軸体に固定されて、径方向外側縁部が前記プーリに設けられたプーリ側第１摺動面に摺接する外側シール部材が設けられ、前記外側シール部材の軸方向内側に、前記軸体および前記プーリのいずれか一方に固定されて、同他方に設けられたプーリ側第２摺動面または軸体側摺動面に摺接する内側シール部材が設けられており、前記内側シール部材よりも軸方向内側の部分にグリスが封入されているプーリユニットにおいて、
前記内側シール部材は、前記プーリ側第２摺動面または前記軸体側摺動面に常時接触し、前記外側シール部材の前記径方向外側縁部は、前記プーリの作動前には前記プーリ側第１摺動面と接触し、前記プーリの作動後の所定の条件時に前記プーリ側第１摺動面と非接触となる、ことを特徴とするプーリユニット。
【請求項２】
前記外側シール部材は、前記軸体に圧入された芯金および前記芯金に接着された弾性シールからなり、前記芯金は、バイメタルもしくは形状記憶合金によって形成されており、所定の温度を超えた際に、前記芯金が軸方向外側に反ることで前記外側シール部材の前記径方向外側縁部が前記プーリ側第１摺動面と非接触となる、ことを特徴とする請求項１のプーリユニット。
【請求項３】
前記外側シール部材は、前記軸体に圧入された芯金および前記芯金に接着された弾性シールからなり、前記弾性シールは、前記芯金に密着している密着部と、前記プーリ側第１摺動面に摺接するリップ部と、前記密着部と前記リップ部とを連結する連結部とからなり、前記連結部は、リップ側の厚肉部と、密着部側の薄肉部とからなり、前記厚肉部の重心位置が前記薄肉部の重心位置に対して軸方向内側に位置させられていることにより、所定の回転数を超えた際に、回転の遠心力によって前記リップ部が軸方向外側に移動することで前記リップ部が前記プーリ側第１摺動面と非接触となる、ことを特徴とする請求項１のプーリユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プーリユニットに関し、特に、グリスで潤滑される一方向クラッチを有しており、自動車のオルタネータなどに連結されて使用されるのに好適なプーリユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車では、オルタネータなどの補機にエンジンからベルトを介して動力が伝達されるようになっており、そのために、オルタネータにはプーリユニットが連結される。オルタネータでは、ケースに保持されたラジアル転がり軸受にロータ軸が回転支持されている。
【０００３】
プーリユニットには、ロータ軸に連結される軸体が設けられ、軸体の周囲に、支持手段により支持されたプーリが配置される。支持手段として、通常、軸受および一方向クラッチが用いられる。軸体の軸方向一端部（オルタネータとの連結部と反対側の端部）には、２つの接触型のシール部材（外側シール部材および内側シール部材）が設けられる。外側シール部材は、径方向内側縁部が軸体に固定されて、径方向外側縁部がプーリに設けられた摺動面に摺接する。また、内側シール部材は、径方向外側縁部がプーリに固定されて、径方向内側縁部が軸体に設けられた摺動面に摺接する。内側シール部材よりも軸方向内側の部分にグリスが封入される（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１１３９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来のプーリユニットでは、シール部材は、弾性シールを形成するゴムを含んだ構成となっており、高速回転時に摺動面での摩擦によって発熱することから、シール部材が劣化する恐れがある。シール部材を接触型から非接触型に変更することで、摩擦による発熱によってシール部材が劣化することを防止できるが、この場合には、シール性が低下して、封入されたグリスの維持および一方向クラッチ内への異物侵入を防止することが困難になる。
【０００６】
この発明の目的は、上記の問題を解決し、シール部材の熱劣化の抑制とシール性維持との両立を図ることができるプーリユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明によるプーリユニットは、軸体と、前記軸体の周囲に配置されたプーリと、前記軸体と前記プーリとの間に配置された一方向クラッチとを備えており、前記軸体の軸方向一端部に、径方向内側縁部が前記軸体に固定されて、径方向外側縁部が前記プーリに設けられたプーリ側第１摺動面に摺接する外側シール部材が設けられ、前記外側シール部材の軸方向内側に、前記軸体および前記プーリのいずれか一方に固定されて、同他方に設けられたプーリ側第２摺動面または軸体側摺動面に摺接する内側シール部材が設けられており、前記内側シール部材よりも軸方向内側の部分にグリスが封入されているプーリユニットにおいて、前記内側シール部材は、前記プーリ側第２摺動面または前記軸体側摺動面に常時接触し、前記外側シール部材の前記径方向外側縁部は、前記プーリの作動前には前記プーリ側第１摺動面と接触し、前記プーリの作動後の所定の条件時に前記プーリ側第１摺動面と非接触となる、ことを特徴とするものである。
【０００８】
外側シール部材がプーリの作動後の所定の条件時にプーリ側第１摺動面（プーリの摺動面）と非接触となるので、外側シール部材と内側シール部材とで囲まれた密封空間が開放され、プーリユニットの内部の熱を放出することができる。外側シール部材は、所定の条件を満たしていない時には、プーリの作動前の状態であるプーリ側第１摺動面と接触する状態に維持される。また、内側シール部材が常時摺動面（プーリ側第２摺動面または軸体側摺動面）に接触していることで、内側シール部材の内側への水の浸入や内側シール部材から外側へのグリースの漏洩は防止される。こうして、シール部材の熱劣化の抑制とシール性維持との両立を図ることができる。
【０００９】
前記外側シール部材は、前記軸体に圧入された芯金および前記芯金に接着された弾性シールからなり、前記芯金は、バイメタルもしくは形状記憶合金によって形成されており、所定の温度を超えた際に、前記芯金が軸方向外側に反ることで前記外側シール部材の前記径方向外側縁部が前記プーリ側第１摺動面と非接触となることがある。
【００１０】
このようにすると、所定の温度を超えた際に、芯金が軸方向外側に反るように変形するのに伴い、弾性シールも、軸方向外側に反るように変形し、外側シール部材と内側シール部材とで囲まれた密封空間から熱が放出される。これにより、シール部材の熱劣化が効果的に抑制される。
【００１１】
また、前記外側シール部材は、前記軸体に圧入された芯金および前記芯金に接着された弾性シールからなり、前記弾性シールは、前記芯金に密着している密着部と、前記プーリ側第１摺動面に摺接するリップ部と、前記密着部と前記リップ部とを連結する連結部とからなり、前記連結部は、リップ側の厚肉部と、密着部側の薄肉部とからなり、前記厚肉部の重心位置が前記薄肉部の重心位置に対して軸方向内側に位置させられていることにより、所定の回転数を超えた際に、回転の遠心力によって前記リップ部が軸方向外側に移動することで前記リップ部が前記プーリ側第１摺動面と非接触となることがある。
【００１２】
このようにすると、軸体の回転数が所定の回転数を超えた際に、回転の遠心力によって、リップ部がプーリ側第１摺動面から離れる。これにより、外側シール部材と内側シール部材とで囲まれた密封空間からの熱の放出が可能となり、また、摩擦による発熱によって弾性シールのリップ部が劣化することが防止され、シール部材の劣化が効果的に抑制される。
【発明の効果】
【００１３】
この発明のプーリユニットによれば、上記のように、外側シール部材がプーリの作動後の所定の条件時にプーリの摺動面と非接触となるので、シール部材の熱劣化の抑制とシール性維持との両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、この発明によるプーリユニットの第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図２は、図１の要部を示す拡大縦断面図で遠心力作用時の状態が合わせて示されている。
【図３】図３は、図１の要部を示す拡大縦断面図で高温時の状態が合わせて示されている。
【図４】図４は、この発明によるプーリユニットの第２実施形態の要部を示す拡大縦断面図で高温時の状態が合わせて示されている。
【図５】図５は、この発明によるプーリユニットの第３実施形態の要部を示す拡大縦断面図で遠心力作用時の状態が合わせて示されている。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、この発明のプーリユニットの実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、プーリユニット(1)の主要部の構成を示すものである。図２は、その要部（外側シール部材近傍）を拡大して示している。以下の説明において、図１の左側を前、右側を後とする。
【００１７】
プーリユニット(1)は、ロータ軸(2)に連結された軸体(3)、軸体(3)の周囲に配置されたプーリ(4)、ならびに軸体(3)とプーリ(4)の間に配置された前後２組の軸受(5)(6)および一方向クラッチ(7)を備えている。軸受(5)(6)および一方向クラッチ(7)は、軸体(3)の周囲にプーリ(4)を支持するプーリ支持手段を構成している。
【００１８】
軸体(3)は中空状をなし、その中間部内周に連結用めねじ(11)が形成されている。ロータ軸(2)の前部が軸体(3)の後部内側に挿入され、めねじ(11)とロータ軸(2)に形成されたおねじ(12)とのねじ合わせによりロータ軸(2)と軸体(3)が連結されている。軸体(3)の前端部内周は、軸体(3)を回転させるための工具（たとえば六角レンチ）がはめ合わされる工具嵌合部(13)となっている。
【００１９】
プーリ(4)は略円筒状をなし、軸体(3)の周囲に径方向に間隔を開けて配置されている。プーリ(4)の外周に、詳細な図示は省略したベルト(17)がかけられる環状みぞ(4a)が形成されている。
【００２０】
前側の軸受(5)はラジアル転がり軸受である保持器付きころ軸受であり、軸体(3)が軸受(5)の内輪、プーリ(4)が軸受(5)の外輪となっている。後側の軸受(6)はラジアル転がり軸受である保持器付き玉軸受であり、軸体(3)が軸受(6)の内輪、プーリ(4)が軸受(6)の外輪となっている。
【００２１】
一方向クラッチ(7)は、前後の軸受(5)(6)の間において、軸体(3)とプーリ(4)の間の環状空間に配置されている。一方向クラッチ(7)は、円筒状の保持器(14)に保持されて軸体(3)の外周面およびプーリ(4)の内周面を転動する複数のころ(15)、およびころ(15)をロック側に付勢する楕円形のコイルばね(16)を備えている。
【００２２】
ころ軸受(5)の前側のプーリ(4)の内周に、軸体(3)との間をシールする内側シール部材(21)が設けられている。内側シール部材(21)の前側の軸体(3)の前端部外周に、プーリ(4)との間をシールするキャップ兼用の外側シール部材(22)が設けられている。内側シール部材(21)は、プーリ(4)の内周に圧入された環状の第１芯金(31)と、第１芯金(31)に接着された環状の第１弾性シール(32)とからなる。また、外側シール部材(22)は、軸体(3)の外周に圧入された環状の第２芯金(33)と、第２芯金(33)に接着された環状の第２弾性シール(34)とからなる。
【００２３】
玉軸受(6)の後側のプーリ(4)の後端部内周に、軸体(3)との間をシールする後側シール部材(23)が設けられている。軸体(3)の後端部に、軸体(3)とオルタネータケース（図示略）との間をシールするシールドリング(24)が設けられている。
【００２４】
内側シール部材(21)と後側シール部材(23)との間に、プーリ支持手段としての軸受(5)(6)および一方向クラッチ(7)の潤滑のためのグリスが封入されている。
【００２５】
図２に拡大して示すように、外側シール部材(22)の第２芯金(33)は、断面略Ｌ字状とされており、バイメタル構造、すなわち、熱膨張率が相対的に大きい金属製のもの(41)と、熱膨張率が相対的に小さい金属製のもの(42)との二層構造とされている。バイメタルは、温度が上昇すると熱膨張率の小さな金属のほうに曲がる特性を有していることから、熱膨張率が相対的に大きい金属製のもの(41)が軸方向内側に配置されていることで、第２芯金(33)は、高温時には、軸方向外側に反るように変形する。
【００２６】
第２弾性シール(34)は、第２芯金(33)に密着している断面略Ｌ字状の密着部(51)と、プーリ(4)の端面（プーリ側第１摺動面）に摺接するリップ部(52)と、密着部(51)とリップ部(52)とを連結する連結部(53)とからなる。密着部(51)は、径方向内方に突出する突出部(51a)を有しており、突出部(51a)が軸体(3)の外周面に設けられた環状溝(3a)に嵌め入れられることで、外側シール部材(22)が軸体(3)に取り付けられている。
【００２７】
連結部(53)は、リップ部(52)側の厚肉部(54)と、密着部(51)側の薄肉部(55)とからなる。厚肉部(54)は、断面略方形状とされ、リップ部(52)は、厚肉部(54)の径方向外側面の軸方向外側部分から軸方向内方にかつ径方向外方にのびるように、厚肉部(54)に一体に形成されている。薄肉部(55)は、湾曲部を軸方向内側に向けた断面横Ｕ字状とされている。
【００２８】
薄肉部(55)の湾曲部は、厚肉部(54)の軸方向内側の面よりも、軸方向外側に位置させられている。薄肉部(55)は、一端が密着部(51)の径方向外側縁部に連なり、他端が厚肉部(54)の径方向内側面の軸方向外側縁部に連なっている。これにより、厚肉部(54)の重心位置が薄肉部(55)の重心位置に対して軸方向内側に位置させられている。
【００２９】
この実施形態の外側シール部材(22)によると、厚肉部(54)の重心位置が薄肉部(55)の重心位置に対して軸方向内側に位置させられることにより、軸体(3)の回転数が所定の回転数を超えた際に、二点鎖線で示すように、回転の遠心力によって厚肉部(54)が軸方向外側に移動する。これに伴い、リップ部(52)がプーリ(4)の端面から離れ、摩擦による発熱によって第２弾性シール(34)のリップ部(52)が劣化することが防止される。また、外側シール部材(22)と内側シール部材(21)とで囲まれた密封空間からの熱の放出が可能となる。
【００３０】
また、外側シール部材(22)の温度が上昇して、所定の温度を超えた際、図３に示すように、バイメタル構造の第２芯金(33)が同図に二点鎖線で示すように軸方向外側に反るように変形する。これに伴い、第２弾性シール(34)も、軸方向外側に反るように変形し、リップ部(52)がプーリ(4)の端面から離れる。こうして、高温時にも外側シール部材(22)と内側シール部材(21)とで囲まれた密封空間からの熱の放出が可能とされている。
【００３１】
外側シール部材(22)は、軸体(3)の回転数が所定の回転数を超えず、かつ、所定の温度を超えない時には、リップ部(52)がプーリ(4)の端面に接触している状態（プーリ(4)の作動前の状態）に維持される。
【００３２】
内側シール部材(21)は、従来と同様のものが使用されており、図１に示すように、内側シール部材(21)の第１弾性シール(32)の径方向内側部分が軸体(3)の外周面（軸体側摺動面）に常時接触している。遠心力作用時にも、内側シール部材(21)は大きく変形することはなく、内側シール部材(21)よりも内部のシール性は確保される。また、高温時にも、内側シール部材(21)は大きく変形することはなく、内側シール部材(21)によるシール性は確保される。したがって、遠心力作用時および高温時いずれの場合も、内側シール部材(21)の内側への水の浸入や内側シール部材(21)から外側へのグリースの漏洩は防止される。
【００３３】
図４は、外側シール部材(22)の第２実施形態を示している。同図において、外側シール部材(22)は、軸体(3)の外周に圧入された断面略Ｌ字状の環状の第３芯金(35)と、第３芯金(35)に接着された環状の第２弾性シール(34)とからなる。
【００３４】
第３芯金(35)は、１層構造で、形状記憶合金製とされている。第２弾性シール(34)は、図２および図３に示した第１実施形態と同じ形状とされている。第２弾性シール(34)については、第１実施形態と同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００３５】
この実施形態では、第３芯金(35)が高温時にバイメタル構造の第２芯金(33)と同様の変形をするように形成されている。したがって、高温時には、図４に二点鎖線で示すように第３芯金(35)が軸方向外側に反るように変形する。これに伴い、第２弾性シール(34)も、軸方向外側に反るように変形し、リップ部(52)がプーリ(4)の端面から離れる。こうして、図３に示した第１実施形態のものと同様に、高温時に外側シール部材(22)と内側シール部材(21)とで囲まれた密封空間からの熱の放出が可能とされている。
【００３６】
図５は、外側シール部材(22)の第３実施形態を示している。同図において、外側シール部材(22)は、軸体(3)の外周に圧入された断面略Ｌ字状の環状の第２芯金(33)と、第２芯金(33)に接着された環状の第３弾性シール(36)とからなる。
【００３７】
第２芯金(33)は、第１実施形態のものと同じで、膨張率が相対的に大きい金属製のもの(41)と、膨張率が相対的に小さい金属製のもの(42)との二層構造（バイメタル構造）とされている。
【００３８】
第３弾性シール(36)は、第２芯金(33)に密着している断面略Ｌ字状の密着部(61)と、プーリ(4)の外周面（プーリ側第１摺動面）に摺接するリップ部(62)と、密着部(61)とリップ部(62)とを連結する連結部(63)とからなる。密着部(61)は、径方向内方に突出する突出部(61a)を有しており、突出部(61a)が軸体(3)の外周面に設けられた環状溝(3a)に嵌め入れられることで、外側シール部材(22)が軸体(3)に取り付けられている。
【００３９】
連結部(63)は、リップ部(62)側の厚肉部(64)と、密着部(63)側の薄肉部(65)とからなる。厚肉部(64)は、断面略方形状とされ、リップ部(62)は、厚肉部(64)の径方向外側面から軸方向内方にかつ径方向外方にのびるように、厚肉部(64)に一体に形成されている。薄肉部(65)は、厚肉部(64)の軸方向内側部分を削除した形状とされている。これにより、厚肉部(64)の重心位置が薄肉部(65)の重心位置に対して軸方向内側に位置させられている。
【００４０】
この実施形態の外側シール部材(22)によると、厚肉部(64)の重心位置が薄肉部(65)の重心位置に対して軸方向内側に位置させられることにより、軸体(3)の回転数が所定の回転数を超えた際に、二点鎖線で示すように、回転の遠心力によって厚肉部(64)が軸方向外側に移動する。これに伴い、リップ部(62)がプーリ(4)の外周面から離れ、外側シール部材(22)と内側シール部材(21)とで囲まれた密封空間からの熱の放出が可能となる。
【００４１】
また、外側シール部材(22)の温度が上昇した際、図示省略するが、図３に示したのと同様に、バイメタル構造の第２芯金(33)が軸方向外側に反るように変形する。これに伴い、第３弾性シール(36)も、軸方向外側に反るように変形し、リップ部(62)がプーリ(4)の外周面から離れる。こうして、高温時にも外側シール部材(22)と内側シール部材(21)とで囲まれた密封空間からの熱の放出が可能とされている。
【００４２】
上記において、所定の回転数は、例えば２０００ｒｐｍ以上とされ、所定の温度は、例えば８０℃以上とされる。回転数が２０００ｒｐｍになると、摺動面との摩擦による発熱によって第２および第３弾性シール(34)(36)が劣化する恐れが増す。また、温度が８０℃になると、第２および第３弾性シール(34)(36)が熱劣化する恐れが増す。したがって、例えば、所定の回転数として２０００ｒｐｍ以上、所定の温度として８０℃以上と設定することで、第２および第３弾性シール(34)(36)の劣化をより適切に防止することができる。第２および第３芯金(33)(35)は、所定の温度、すなわち８０℃未満では、常温時からの変形が小さく、所定の温度、すなわち８０℃以上となった際に、リップ部(52)(62)がプーリ(4)の端面または外周面から離れる程度に軸方向外側に反るように形成される。
【００４３】
バイメタルとしては、たとえば、黄銅、鉄、ニッケル、クロム合金等の膨張係数が比較的大きい金属と、ニッケル銅等の膨張係数が比較的小さい金属とを貼り合わせたもの等が知られており、これらの中から適宜選択すればよい。形状記憶合金としては、チタン−ニッケル合金、銅−亜鉛−アルミニウム合金、鉄−マンガン−珪素合金等を使用することができる。弾性シール部材(34)(36)は、例えば、ニトリルゴム、アクリルゴム等の合成ゴム、天然ゴム、軟質合成樹脂等を適宜選択することができる。
【００４４】
内側シール部材(21)は、第１芯金(31)がプーリ(4)の内周に圧入されて、第１弾性シール(32)が軸体(3)の外周面（軸体側摺動面）に常時接触しているものとされているが、芯金が軸体(3)の外周に圧入されて、弾性シールがプーリ(4)の内周面（プーリ側第２摺動面）に常時接触するものとされてもよい。
【００４５】
プーリユニット(1)の構成は、上記実施形態のものに限らず、適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００４６】
(1)：プーリユニット、(3)：軸体、(4)：プーリ、(7)：一方向クラッチ、(21)：内側シール部材、(22)：外側シール部材、(33)(35)：芯金、(34)(36)：弾性シール、(51)(61)：密着部、(52)(62)：リップ部、(53)(63)：連結部、(54)(64)：厚肉部、(55)(65)：薄肉部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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