(57)【要約】【課題】クラッチ部の係合子にかかるモーメント荷重分の作用を抑え、係合子の母線上の荷重分布の傾きを低減し、係合子のスキューを抑制することができるプーリ装置を提供する。【解決手段】プーリ装置１０は、自動車補機の軸に取り付け可能なスリーブ１１と、スリーブ１１の周囲にスリーブ１１と同心に配置されるプーリ１２と、スリーブ１１とプーリ１２との間に配置され、スリーブ１１とプーリ１２との相対回転を自在とする複数の玉軸受１４ａ，１４ｂと、を備える。複数の玉軸受１４ａ，１４ｂの少なくとも２つは、内部仕様と取付け条件の少なくとも一方が互いに異なるように設けられる。【選択図】  図１
2006307885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車補機の軸に取り付け可能なスリーブと、
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、
前記スリーブと前記プーリとの間に配置され、前記スリーブと前記プーリとの相対回転を自在とする複数の玉軸受と、
を備えるプーリ装置であって、
前記複数の玉軸受の少なくとも２つは、内部仕様と取付け条件の少なくとも一方が互いに異なるように設けられることを特徴とするプーリ装置。
【請求項２】
前記スリーブと前記プーリとの間に配置され、前記スリーブと前記プーリとの間で回転力を伝達するクラッチ部をさらに備え、
前記複数の玉軸受の軸受支点間の中心位置は、前記プーリのベルト荷重作用点の軸方向位置と異なることを特徴とする請求項１に記載のプーリ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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クラッチ内蔵型プーリ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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及び２参照。）。
【０００３】
図５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。
【０００４】
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ころ１０７とを備えている。また、一方向クラッチ１０３は、各ころ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、各ころ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。
【０００５】
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のころ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。
【０００６】
図５に示す一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１００では、ラジアル方向から付与されるベルト荷重Ｆの作用点が一対のサポート軸受１０４の支点間の中間点に位置しているが、図６に示す一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１００’では、ベルト荷重Ｆの作用点と一対のサポート軸受１０４の２つの支点までの距離が異なり（Ａ＞Ｂ）、ベルト荷重Ｆの作用点が一対のサポート軸受１０４の支点間の中間点よりオルタネータ側にオフセットして位置される。
【０００７】
また、特許文献１に記載のプーリユニットは、プーリのベルト荷重の作用点と軸受との配置を規定して、一方向クラッチのころの摩耗や剥離、ころの噛み合い不良を防止している。さらに、特許文献２に記載のプーリユニットは、一方向クラッチと軸受の締め代を規定して、一方向クラッチや転がり軸受の動作の安定を図っている。
【特許文献１】特開２００３―４１２５号公報
【特許文献２】特開平１１―９４０５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、図５及び図６に示すクラッチ内蔵型プーリ装置１００，１００’において、ベルト荷重により従動プーリ１０１には曲げ変形が発生する。プーリ装置１００では、図５（ｂ）に示すようにころ１０７の中央で最大たわみδｍａｘとなるように従動プーリ１０１が変形し、ころ１０７の長さの中央にラジアル荷重ＦＲの作用点があり、ころ１０７の軸方向に亘ってほぼ均一な荷重分布ｗを与えている（図５（ｃ）参照。）。
【０００９】
しかしながら、プーリ装置１００’では、図６（ｂ）に示すようにころの長さの中央ではなく軸方向にＬだけずれたところにラジアル荷重ＦＲ’が作用し、この位置で最大たわみδｍａｘとなるように従動プーリ１０１が変形する。これは、純ラジアル荷重とモーメント荷重ＦＲ’×Ｌの作用に相当する。この場合、モーメント荷重分の作用で、ころ母線上の荷重分布ｗは図６（ｃ）に示すような傾きとなる。これにより、ころ１０７はオルタネータ側に向かうにつれて大きく変形し、若干テーパ状に形成される。このため、条件によっては、ころ１０７が回転すると、ころ１０７の反オルタネータ側の方が先にスリーブの円周方向に移動して、スキューを発生する可能性がある。
【００１０】
特許文献１及び２に記載のプーリユニットにおいても、一方向クラッチや転がり軸受の動作の安定を図っているが、上記の課題を十分に解決するものではなかった。
【００１１】
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、クラッチ部の係合子にかかるモーメント荷重分の作用を抑え、係合子の母線上の荷重分布の傾きを低減し、係合子のスキューを抑制することができるプーリ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  自動車補機の軸に取り付け可能なスリーブと、
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、
前記スリーブと前記プーリとの間に配置され、前記スリーブと前記プーリとの相対回転を自在とする複数の玉軸受と、
を備えるプーリ装置であって、
前記複数の玉軸受の少なくとも２つは、内部仕様と取付け条件の少なくとも一方が互いに異なるように設けられることを特徴とするプーリ装置。
（２）  前記スリーブと前記プーリとの間に配置され、前記スリーブと前記プーリとの間で回転力を伝達するクラッチ部をさらに備え、
前記複数の玉軸受の軸受支点間の中心位置は、前記プーリのベルト荷重作用点の軸方向位置と異なることを特徴とする（１）に記載のプーリ装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、プーリ装置に組み込まれる複数の玉軸受の少なくとも２つが、内部仕様と取付け条件の少なくとも一方が互いに異なるように設けられるので、クラッチ部の係合子にかかるモーメント荷重分の作用を抑え、係合子の母線上の荷重分布の傾きを低減し、係合子のスキューを抑制することができるプーリ装置を提供することにある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の各実施形態に係るプーリ装置について図面を参照して説明する。
【００１５】
(第１実施形態)
図１は、本発明のプーリ装置として、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、第１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、クラッチ部である一方向クラッチ１３が配置されており、上記環状空間の軸方向両端部には、一方向クラッチ１３を挟持するようにして、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。
【００１６】
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。
【００１７】
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の大径筒部１２ｃ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（図示せず）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（図示せず）を有している。
【００１８】
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ころ２２とを備えている。クラッチ内輪２１の外周面は、複数のランプ面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。ころ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。
【００１９】
また、一方向クラッチ１３は、各ころ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、各ころ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。
【００２０】
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のころ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、ころ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。
【００２１】
また、上記のプーリ装置１０では、ベルト溝１２ａはオルタネータ側に偏って形成されており、ベルト荷重Ｆの作用点は一対のサポート軸受１４ａ，１４ｂの支点間の中間点Ｏと軸方向に異なって位置される。また、一対のサポート軸受１４ａ，１４ｂの内部すきまは、ベルト荷重Ｆの作用点に近いオルタネータ側のサポート軸受１４ｂが反オルタネータ側のサポート軸受１４ａに対して小さく設定されている。
【００２２】
具体的に、内部すきまの設定は、外輪軌道径、内輪軌道径、或は、玉径等の内部仕様を変更することで与えられる。図２に示すように、軸方向中間部に一方向クラッチ１３が組み付けられたスリーブ１１とプーリ１２において、内部すきまの異なる一対の軸受１４ａ，１４ｂを、同じ締め代を持つスリーブ１１とプーリ１２の軸方向両端部に組み付けし、プーリ装置１０完成時のサポート軸受１４ａ，１４ｂの内部すきまに差ができるようにしている。
【００２３】
このように、ベルト荷重Ｆの作用点に近いサポート軸受１４ｂの内部すきまを他方のサポート軸受１４ａより小さくし、サポート軸受１４ｂの内外輪間の剛性を上げることで、プーリ１２のたわみ角を小さくでき、プーリ１２のたわみは、プーリ１２に作用するラジアル荷重ＦＲの作用点と共に、ころ２２の長さの中央に位置し、図５（ｂ）に示したような均一な荷重分布となる。これにより、ころ２２の母線上の荷重分布の傾きがなくなり、ころ２２のスキューを抑制することができる。
【００２４】
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、プーリ装置１０に組み込まれる複数の玉軸受であるサポート軸受１４ａ，１４ｂの少なくとも２つが、内部仕様が互いに異なるように設けられるので、一方向クラッチ１３のころ２２にかかるモーメント荷重分の作用を抑え、ころ２２の母線上の荷重分布の傾きを低減し、ころ２２のスキューを抑制することができる。
なお、一方向クラッチ１３が一対のサポート軸受１４ａ，１４ｂ間に配置される場合、ベルト荷重Ｆは、一方向クラッチ１３のころ２２と軸方向において重なって位置されることが望ましい。
【００２５】
(第２実施形態)
次に、本発明の第２実施形態におけるプーリ装置について図３を参照して説明する。なお、第１実施形態と同等部分については同一符号を付して、説明を省略或いは簡略化する。
【００２６】
本実施形態のプーリ装置３０においても、ベルト荷重Ｆの作用点が一対のサポート軸受１４ａ’，１４ｂ’の支点間の中心点Ｏと位置ずれしており、オルタネータ側のサポート軸受１４ｂ’の内部すきまが反オルタネータ側のサポート軸受１４ａ’のものに対して小さく設定されているが、内部すきまの設定の仕方において第１実施形態のものと異なる。
【００２７】
具体的に、本実施形態では、内部すきまの設定は、スリーブ外径、プーリ内径、或は、軸受の径（内輪内径及び外輪外径）の取付け条件を変更して互いの圧入部の締め代に差を持たせることで与えられる。具体的に、図３（ｂ）に示すように、軸方向中間部に一方向クラッチ１３が組み付けられたスリーブ１１とプーリ１２において、内部仕様（組付け前の内部すきま）の同じ一対のサポート軸受１４ａ’，１４ｂ’を、締め代の異なるスリーブ１１とプーリ１２の軸方向両端部間に組み付けし、プーリ装置３０完成時の内部すきまに差ができるようにしている。この場合、オルタネータ側のサポート軸受１４ｂ’のスリーブ１１とプーリ１２との少なくとも一方の締め代が、反オルタネータ側のサポート軸受１４ａ’のスリーブ１１とプーリ１２との締め代より大きく設定されている。
【００２８】
このように、ベルト荷重Ｆの作用点に近いサポート軸受１４ｂ’の内部すきまを他方のサポート軸受１４ａ’より小さくして、サポート軸受１４ｂ’の内外輪間の剛性を上げることでも、プーリ１２のたわみ角を小さくでき、プーリ１２のたわみは、プーリ１２に作用するラジアル荷重ＦＲの作用点と共に、ころ２２の長さの中央に位置し、図５（ｂ）に示したような均一な荷重分布となる。これにより、ころ２２の母線上の荷重分布の傾きがなくなり、ころ２２のスキューを抑制することができる。
【００２９】
特に、スリーブ外径、プーリ内径に差を持たせて締め代を変更する場合には、一対のサポート軸受１４ａ’，１４ｂ’として同一のものを使用することができ、組み立てを容易に行うことができる。一方、径に差があるサポート軸受１４ａ’，１４ｂ’を用いて締め代を変更する場合には、ベルト荷重Ｆの作用点に近い側で締め代が大きくなるように、サポート軸受１４ａ’，１４ｂ’を区別して組み込む必要がある。
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。
【００３０】
(第３実施形態)
次に、本発明の第３実施形態における一方向クラッチ内蔵型プーリ装置について図３を参照して説明する。なお、第１実施形態と同等部分については同一符号を付して、説明を省略或いは簡略化する。
【００３１】
本実施形態のプーリ装置４０では、プーリ１２のベルト溝１２ａは、プーリ１２の中央に形成されているが、スリーブ１１とプーリ１２との間には、一方向クラッチ１３が軸方向一端部に片寄って配置されており、２つのサポート軸受１４ａ’’，１４ｂ’’が軸方向他端部に並んで配置されている。
【００３２】
このため、ベルト荷重Ｆの作用点は一対のサポート軸受１４ａ’’，１４ｂ’’の支点中心、及び、一方向クラッチ１３のころ２２の軸方向中心と軸方向に異なって位置される。このようなプーリ装置４０においても、サポート軸受１４ａ’’，１４ｂ’’の内部仕様や取付け条件を変更して、組付け完了後の一対のサポート軸受１４ａ’’，１４ｂ’’における内部すきまが異なるように設定されることで、ころ２２における荷重分布が均一となり、ころ２２のスキューを抑制することができる。
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。
【００３３】
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。
【００３４】
本発明のサポート軸受は、玉軸受であればよく、深溝玉軸受以外の形式であってもよい。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。
【００３５】
また、本発明のクラッチ部は、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。或は、スリーブとプーリ間で両方向の回転力を伝達自在な両方向クラッチであってもよい。  また、クラッチ外輪２０はプーリ１２と一体に構成されてもよく、クラッチ内輪もスリーブ１１と一体に構成されてもよい。
【００３６】
さらに、本発明のクラッチ部は、本実施形態のように係合子をころとしたローラクラッチや、係合子をスプラグとしたスプラグクラッチ、係合子をカムとしたカムクラッチであってもよい。
【００３７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプーリ装置の縦断面図である。
【図２】図１のプーリ装置において、サポート軸受の組付け工程を示す図である。
【図３】（ａ）は、本発明の第２実施形態に係るプーリ装置の縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のプーリ装置において、サポート軸受の組付け工程を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係るプーリ装置の部分断面図である。
【図５】（ａ）は、従来のプーリ装置の縦断面図であり、（ｂ）は、プーリのたわみ量を示す図であり、（ｃ）は、ころ母線上の荷重分布を示す図である。
【図６】（ａ）は、従来の他のプーリ装置の縦断面図であり、（ｂ）は、プーリのたわみ量を示す図であり、（ｃ）は、ころ母線上の荷重分布を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０，３０，４０  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（クラッチ部）
１４ａ，１４ｂ，１４ａ’，１４ｂ’，１４ａ’’，１４ｂ’’  サポート軸受
【図１】
2006307885.tif 000003
【図２】
2006307885.tif 000004
【図３】
2006307885.tif 000005
【図４】
2006307885.tif 000006
【図５】
2006307885.tif 000007
【図６】
2006307885.tif 000008