(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動側回転体とそれに同心状に配置される従動側回転体との間に介装される転がり軸受要素と、駆動側回転体から従動側回転体に対して相対的な回転動力を伝達するロック状態と伝達しないフリー状態とを切り換えるローラ式の一方向クラッチとを備え、
かつ、前記転がり軸受要素である内輪の外周に前記一方向クラッチが設けられているとともに、前記内輪の外周面の円周数箇所に、前記一方向クラッチのくさび状空間形成用のカム面となる凹部が形成されており、前記一方向クラッチの外輪内周面が円筒形である、ことを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
前記一方向クラッチは、円筒形の内周面を有する外輪と、外輪の内周に嵌着され円周数箇所に径方向内外に貫通するローラポケットを有する保持器と、外輪の内周面と保持器のローラポケットの壁面と、前記内輪の外周面に形成してある凹部とにより形成されるくさび状空間と、このくさび状空間に変位可能に収納される複数のローラと、ローラをくさび状空間のロック側へ弾発付勢する弾発付勢部材とを備えている、請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
自動車エンジンで駆動される補機の駆動用のプーリ装置であって、プーリと補機の回転軸との間に、前記請求項１または２に記載の軸受装置が介装されている、ことを特徴とする補機駆動用プーリ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受装置および、それを備える補機駆動用プーリ装置に関する。補機としては、例えば自動車エンジンの補機、例えばクーラーコンプレッサー、オルタネータ、冷却水ポンプ、過給機、操舵用油圧ポンプなどが挙げられる。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車のオルタネータなどの交流発電機は、自動車エンジンのクランクシャフトの回転動力により駆動されるようになっている。
【０００３】
つまり、オルタネータの回転軸に対して一体的に外嵌されるプーリと、自動車エンジンのクランクシャフトに一体的に外嵌されるプーリとに対してベルトを巻き掛けている。この場合、クランクシャフトのプーリの回転動力でもってオルタネータのプーリが直接駆動される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来例は、次のような問題を有している。
【０００５】
すなわち、クランクシャフトのプーリの回転動力でもってオルタネータのプーリが直接駆動されるため、クランクシャフトが高速回転している状態から急減速されたとき、オルタネータの慣性モーメントにより、オルタネータのプーリに対してベルトがすべることになる。このすべりが発生すると、異常音が発生する他、ベルトが損傷し寿命が低下する。
【０００６】
また、高速で回転させているプーリを急減速させること自体、オルタネータの発電作用が低下するなど、無駄であると言える。
【０００７】
そこで、本願出願人は、回転軸とプーリとの間に一方向クラッチを介装することにより、クランクシャフトのプーリが急減速したときに、このクランクシャフトのプーリからオルタネータのプーリに対する回転動力の伝達を遮断させるようにすればよいと考えた。しかしながら、一般的に、一方向クラッチとしてはローラ式のものが主流であり、この種の一方向クラッチでは、その許容回転数が６，０００〜８，０００ｒｐｍ程度となっており、駆動源となるクランクシャフトのプーリはそれ以上の高速で回転するために、使用に耐えられない。
【０００８】
具体的に、高速回転時には、回転遠心力によりローラがフリー状態となる側へ変位しやすくなるため、複数のローラのうちのいずれかがロック状態を維持できなくなると、全体のバランスが崩れることに伴いロック状態を維持しているローラが回転軸に対してすべって異常発熱を起こすなど、短時間での焼き付きや潤滑剤の固形化に伴う詰まりが発生することがある。このように、高速回転での使用に対して安定的に機能する一方向クラッチが存在せず、前述のような対策は実現できなかった。
【０００９】
したがって、本発明は、大きな回転遠心力が働く状況でも安定的に機能する一方向クラッチを備える軸受装置を提供することを目的としている。
【００１０】
また、本発明は、自動車エンジンで駆動される補機において、高速回転している補機のプーリに対して過大な回転抵抗がベルト側から作用したときに、プーリと補機の回転軸とをフリー状態にする機能を持たせるとともに、プーリの高速回転時にもプーリと回転軸とのロック状態を安定的に維持できるプーリ装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の軸受装置は、駆動側回転体とそれに同心状に配置される従動側回転体との間に介装される転がり軸受要素と、駆動側回転体から従動側回転体に対して相対的な回転動力を伝達するロック状態と伝達しないフリー状態とを切り換えるローラ式の一方向クラッチとを備え、
かつ、前記転がり軸受要素である内輪の外周に前記一方向クラッチが設けられているとともに、前記内輪の外周面の円周数箇所に、前記一方向クラッチのくさび状空間形成用のカム面となる凹部が形成されており、前記一方向クラッチの外輪内周面が円筒形である。
【００１２】
なお、前述の一方向クラッチは、円筒形の内周面を有する外輪と、外輪の内周に嵌着され円周数箇所に径方向内外に貫通するローラポケットを有する保持器と、外輪の内周面と保持器のローラポケットの壁面と、前記内輪の外周面に形成してある凹部とにより形成されるくさび状空間と、このくさび状空間に変位可能に収納される複数のローラと、ローラをくさび状空間のロック側へ弾発付勢する弾発付勢部材とを備えている。
【００１３】
本発明の補機駆動用プーリ装置は、自動車エンジンで駆動される補機の駆動用のプーリ装置であって、プーリと回転軸との間に、前記請求項１または２に記載の軸受装置が介装されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図１ないし図１０に示す実施例に基づいて説明する。
【００１５】
図１ないし図４は本発明の実施例１にかかり、図１は、補機駆動用プーリ装置の縦断面図、図２は、軸受装置の縦断面図、図３は、図２の（３）−（３）線断面図、図４は、自動車エンジンの補機駆動形態を模式的に示した図である。
【００１６】
図中、１は自動車エンジン、２はクランクプーリ、３は自動車エンジンの補機（例えばクーラーコンプレッサー、オルタネータ、冷却水ポンプ、過給機、操舵用油圧ポンプなど）、４はＪＩＳ規格ＳＰＣＣ材などの板金製の補機プーリ、５はベルト、６はテンションプーリである。クランクプーリ２が回転すると、ベルト５を介して補機プーリ４が回転駆動される。
【００１７】
また、７は補機３の回転軸３ａと補機プーリ４との間に介装される軸受装置である。
【００１８】
軸受装置７は、内・外輪８，９、複数の転動体としての玉１０および波形保持器１１からなる転がり軸受要素と、ローラ式の一方向クラッチ１２と、二つのシール部材１３，１３とを含む。
【００１９】
内・外輪８，９は、一般的な軸受のものよりも軸方向一側に長く設定されており、軸受鋼などから構成されている。この内・外輪８，９の軸方向半分の領域には転がり軸受要素が、残り軸方向半分の領域には、一方向クラッチ１２がそれぞれ配設されている。なお、内輪８の外周面において一方向クラッチ１２の配設領域の円周数箇所には、一方向クラッチ１２のカム面となる凹部８ａが形成されている。
【００２０】
シール部材１３は、外輪９の軸方向両側の肩部の内周面に設けてある周溝に嵌着されて、内輪８の肩部の外周面に設けてあるテーパ面との間で接触密封部または非接触密封部を形成するものである。このシール部材１３で、軸受装置７の内・外輪８，９間の対向間隙や一方向クラッチ１２の存在空間に存在する潤滑剤を密封するようにしている。
【００２１】
一方向クラッチ１２は、軸方向両端に径方向内向きの鍔部を有する円筒部材からなるシェル状外輪１４と、シェル状外輪１４の内周部に固定的に嵌合されるとともに円周数箇所に径方向内外に貫通するローラポケット１５ａを有する保持器１５と、保持器１５のローラポケット１５ａに変位可能に収納される複数のローラ１６とを備えており、シェル状外輪１４の内周面と、保持器１５のローラポケット１５ａの壁面と、軸受装置７の内輪８の外周面に形成してある凹部８ａとによりくさび状空間を形成している。
【００２２】
保持器１５は、例えば、ポリアミド６６（ナイロン６６）などの他、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド（ＰＩ）などの合成樹脂により製作されており、そのローラポケット１５ａの一方壁面には、ローラ１６を、くさび状空間における狭い側へ弾発付勢する、平面視ほぼ「ハ」の字形のばね片１５ｂが一体に設けられている。
【００２３】
次に、動作を説明する。まず、クランクプーリ２の回転に伴い補機プーリ４および軸受装置７の外輪９が図３の矢印Ａ方向へ回転すると、一方向クラッチ１２のローラ１６がくさび状空間の狭い側に食い込んでローラ１６が自転不能となる状態つまり一方向クラッチ１２がロック状態となるので、補機プーリ４および軸受装置７の外輪９と、内輪８および補機３の回転軸３ａとが一体化されて同期回転するようになる。
【００２４】
この状態から、補機プーリ４および軸受装置７の外輪９が急減速されると、内輪８および補機３の回転軸３ａが慣性モーメントにより急減速されないので、補機プーリ４および軸受装置７の外輪９の回転が内輪８および補機３の回転軸３ａの回転よりも相対的に遅くなる。これにより、一方向クラッチ１２のローラ１６がくさび状空間の広い側へ変位してローラ１６が自転しうる状態つまり一方向クラッチがフリー状態となり、補機プーリ４および外輪９が内輪８および補機３の回転軸３ａに対して空回りすることになるので、補機プーリ４がクランクプーリ２とほぼ同期する回転を維持できるようになり、ベルト５が補機プーリ４に対してすべらずに済む。そのため、ベルト５の損傷および異音の発生が回避される。なお、補機プーリ４および軸受装置７の外輪９が図３の矢印Ａ方向と反対方向へ回転しても、一方向クラッチ１２はフリー状態となる。
【００２５】
ところで、補機プーリ４にかかるベルト張力などの荷重は、軸受装置７の転がり軸受要素によって受けられ、一方向クラッチ１２に対してほとんど作用しないようになっている。そして、一方向クラッチ１２は、そのくさび状空間のカム面となる凹部８ａがローラ１６の配置位置よりも内径側に配置されていて、ローラ１６がシェル状外輪１４の円筒形の内周面により受けられているので、補機プーリ４と補機３の回転軸３ａとが同期して高速回転している状態において、ローラ１６が過大な回転遠心力を受けても、従来の一般的なローラ式の一方向クラッチのように、ロック状態からフリー状態にずれることがなくなる。そのため、補機プーリ４から補機３の回転軸３ａへの動力伝達が確実に効率よく行われるとともに、ロック状態のローラ１６が回転軸３ａに対してすべらずに済むなど、一方向クラッチ１２の異常発熱を回避できるようになる。
【００２６】
なお、本発明は上記実施例のみに限定されるものではなく、例えば図５ないし図１０に示すような種々な応用や変形が考えられる。
【００２７】
図５ないし図１０は、本発明の実施例２〜７にかかり、それぞれ補機駆動用のプーリ装置の縦断面図を示している。
【００２８】
図５は実施例２のプーリ装置である。この実施例２は、上記実施例１と基本的にほぼ同じであるが、補機プーリ４を、板金製とせずに、ＪＩＳ規格Ｓ４５Ｃ材などの鋼材で形成しているとともに、この補機プーリ４を軸受装置７，７や一方向クラッチ１２の外輪となるように構成している点が異なる。なお、この補機プーリ４においてボール１０やローラ１６の転送面には、高周波焼入れなどの硬化処理が施されている。また、上記実施例１と同様に内輪８の外周面には一方向クラッチ１２のカム面となる凹部８ａが設けられている。さらに、一方向クラッチ１２の保持器は補機プーリ４に軸方向位置決めされているとともに、周方向回り止めされている。
【００２９】
図６は実施例３のプーリ装置である。この実施例３は、上記実施例２と類似するものであるが、軸方向中央に軸受装置７を、その軸方向両側に一方向クラッチ１２，１２を配設している点が異なる。
【００３０】
図７は実施例４のプーリ装置である。この実施例４は、上記実施例２と類似するものであるが、軸方向中央に一方向クラッチ１２を、その軸方向両側に軸受装置７，７を配設している点が異なる。
【００３１】
図８は実施例５のプーリ装置である。この実施例５は、上記実施例４と類似するものであるが、補機プーリ４を軸受装置７，７や一方向クラッチ１２の外輪として兼用させずに、軸受装置７，７や一方向クラッチ１２に外輪を備えている点が異なる。
【００３２】
図９は実施例６のプーリ装置である。この実施例６は、上記実施例５と類似するものであるが、一方の軸受装置７の外輪と一方向クラッチ１２の外輪とを一体にしている点が異なる。
【００３３】
図１０は実施例７のプーリ装置である。この実施例７は、上記実施例５と類似するものであるが、軸受装置７，７として、外輪にカウンタボアが形成されたアンギュラコンタクト式のものを用いている点が異なる。
【００３４】
このように種々な例を挙げたが、この他にも本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々な形態で実施することができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の軸受装置では、一方向クラッチのローラに対して過大な回転遠心力が働く場合であっても、ローラのロック状態を確実に継続できるようになるから、動力伝達を安定して行えるようになるとともに、一方向クラッチの発熱を抑制できるなど、信頼性および寿命を向上することができる。
【００３６】
本発明の補機駆動用プーリ装置では、プーリが急減速されたときに、当該プーリと回転軸とを相対的に回転させて、プーリに対してそれに巻き掛けられるベルトがすべるのを防ぐようにしているから、ベルトの損傷や異音発生を回避できるようになるなど、周辺部材の長寿命化に貢献できる。
【００３７】
特に、本発明の軸受装置は、転がり軸受要素と一方向クラッチとをユニットとしているから、自動車エンジンの補機などの使用対象に対する組み付け性が容易かつ良好となるなどの効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の補機駆動用プーリ装置の縦断面図
【図２】図１の軸受装置の縦断面図
【図３】図２の（３）−（３）線断面図
【図４】自動車エンジンの補機駆動形態の一例を模式的に示す説明図
【図５】本発明の実施例２の補機駆動用プーリ装置を示す縦断面図
【図６】本発明の実施例３の補機駆動用プーリ装置を示す縦断面図
【図７】本発明の実施例４の補機駆動用プーリ装置を示す縦断面図
【図８】本発明の実施例５の補機駆動用プーリ装置を示す縦断面図
【図９】本発明の実施例６の補機駆動用プーリ装置を示す縦断面図
【図１０】本発明の実施例７の補機駆動用プーリ装置を示す縦断面図
【符号の説明】
３      補機
３ａ    補機の回転軸
４      補機プーリ
７      軸受装置
８      軸受装置の内輪
８ａ    内輪の凹部
９      軸受装置の外輪
１０      軸受装置の玉
１２      軸受装置の一方向クラッチ
１４      一方向クラッチのシェル状外輪
１５      一方向クラッチの保持器
１５ａ    保持器のローラポケット
１５ｂ    保持器と一体のばね片
１６      一方向クラッチのローラ
【図１】
0003604489.tif 000002
【図２】
0003604489.tif 000003
【図３】
0003604489.tif 000004
【図４】
0003604489.tif 000005
【図５】
0003604489.tif 000006
【図６】
0003604489.tif 000007
【図７】
0003604489.tif 000008
【図８】
0003604489.tif 000009
【図９】
0003604489.tif 000010
【図１０】
0003604489.tif 000011