(57)【要約】【課題】 塗装除去のための加工時間を短くし、しかも、設備費を削減することができる一方向クラッチ付きプーリユニットのプーリおよびその製造方法を提供する。【解決手段】  プーリ4は、内周にカム面11を有しており、その全面が塗装された後に、得られた保護表面膜20のうちの内周塗装面20aがショットブラスト装置21により除去されている。ショットブラスト処理に際しては、プーリ4が回転させられ、上下に移動するノズル25からプーリ4内周面にショット粒22が噴射される。【選択図】    図３
2006161828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸とこれの周囲に同心状に配されたプーリとの間に、軸とプーリとの間のトルク伝達をロック状態またはフリー状態とする一方向クラッチが設けられ、一方向クラッチの少なくとも一側に転がり軸受が設けられている一方向クラッチ付きプーリユニットのプーリであって、プーリは、内周にカム面を有しており、その全面が塗装された後に、その内周塗装面がショットブラストにより除去されていることを特徴とする一方向クラッチ付きプーリユニットのプーリ。
【請求項２】
軸とこれの周囲に同心状に配されたプーリとの間に、軸とプーリとの間のトルク伝達をロック状態またはフリー状態とする一方向クラッチが設けられ、この一方向クラッチの少なくとも一側に転がり軸受が設けられている一方向クラッチ付きプーリユニットのプーリの製造方法であって、プーリ内周面に一方向クラッチのカム面を形成する工程と、プーリ全面を塗装する工程と、塗装後にその内周塗装面をショットブラストにより除去する工程とを備えていることを特徴とする一方向クラッチ付きプーリユニットのプーリの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、内燃機関の始動時および内燃機関による補機駆動時の回転力をベルトによって伝達するベルト伝動システムにおいて、ベルト駆動スタータやオルタネータに使用されるのに好適な一方向クラッチ付きプーリユニットにおけるプーリおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸とこれの周囲に同心状に配されたプーリとの間に、軸とプーリとの間のトルク伝達をロック状態またはフリー状態とする一方向クラッチが設けられ、一方向クラッチの少なくとも一側に転がり軸受が設けられている一方向クラッチ付きプーリユニットは、従来より知られている（特許文献１）。この特許文献１では、プーリは、内周が円周面とされ、旋削、熱処理、塗装および研磨の順に加工されることにより形成されている。
【特許文献１】特開２００４−２０５００９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１のプーリでは、塗装除去のための研磨加工に多くの時間がかかり、また、設備費も高く付くという問題があった。
【０００４】
この発明の目的は、塗装除去のための加工時間を短くし、しかも、設備費を削減することができる一方向クラッチ付きプーリユニットのプーリおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明による一方向クラッチ付きプーリユニットのプーリは、軸とこれの周囲に同心状に配されたプーリとの間に、軸とプーリとの間のトルク伝達をロック状態またはフリー状態とする一方向クラッチが設けられ、一方向クラッチの少なくとも一側に転がり軸受が設けられている一方向クラッチ付きプーリユニットのプーリであって、プーリは、内周にカム面を有しており、その全面が塗装された後に、その内周塗装面がショットブラストにより除去されていることを特徴とするものである。
【０００６】
この発明による一方向クラッチ付きプーリユニットのプーリの製造方法は、軸とこれの周囲に同心状に配されたプーリとの間に、軸とプーリとの間のトルク伝達をロック状態またはフリー状態とする一方向クラッチが設けられ、この一方向クラッチの少なくとも一側に転がり軸受が設けられている一方向クラッチ付きプーリユニットのプーリの製造方法であって、プーリ内周面に一方向クラッチのカム面を形成する工程と、プーリ全面を塗装する工程と、塗装後にその内周塗装面をショットブラストにより除去する工程とを備えていることを特徴とするものである。
【０００７】
上記の一方向クラッチ付きプーリユニットのプーリおよびその製造方法において、プーリ内周に形成されるカム面は、略正八角形または略正六角形のような非円周面とされ、カム面の少なくとも一側のプーリ内周に転がり軸受が圧入される圧入面が形成される。塗装は、例えばカチオン型電着塗装により、プーリの内周面だけでなく、外周面および側面を含めたプーリ全面に施される。塗装工程は、熱処理工程後に行われ、この塗装により、プーリの露出面（外周面および側面）には、表面保護膜が形成される。ショットブラストは、プーリの内周面（非円周面となっているカム面およびその一側または両側の軸受圧入面）の塗装を除去するもので、ショットの粒径および時間は、カム面の表面粗さがＲｚで６μｍ以下となるようにコントロールされることが好ましい。
【０００８】
プーリ内周塗装面を研磨により除去する場合、カム面が非円周面であるため、塗装除去のための研磨加工に多くの時間がかかり（塗装残りが生じる懸念有り）、また、設備費も高く付くことになるが、研磨に代えてショットブラストとすることにより、塗装除去のための加工時間を短くし、しかも、設備費を削減することができる。ショットブラストは、旋削（外周面をチャックした際の外周面の塗装剥がれの懸念有り）に比べても、加工時間の短縮および設備費の削減が可能であり、塗装前にマスキングしておくことに比べても、コストを低減することができる。
【０００９】
ショットブラスト装置は、例えば、複数本の支持脚でプーリを支持するプーリ支持台と、プーリ支持台に一体に設けられてこれを回転させる支持軸と、上下移動可能に設けられてショット粒をプーリ内周面に噴射するノズルとを備えているものとされる。そして、プーリ支持台を回転させるとともに、ノズルを上下に移動させることにより、プーリが回転させられて、その内周面にショット粒が噴射され、ショットブラスト処理が施される。このようにして、ショットブラスト処理に際しては、プーリが回転させられ、上下に移動するノズルからプーリ内周面にショット粒が噴射されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の一方向クラッチ付きプーリユニットのプーリおよびその製造方法によると、塗装除去のための時間を少なくすることができ、設備費も抑制することができる。しかも、ショットによるカム面の表面硬化の効果も得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、左右は、図１の左右をいうものとする。
【００１２】
図１および図２は、この発明によるプーリが使用されている一方向クラッチ付きプーリユニットを示している。
【００１３】
一方向クラッチ付きプーリユニット(1)は、エンジンの駆動部とスタータモータの回転軸とを連結する部分に配置されるもので、スタータモータの回転軸(2)に嵌められた中空軸(3)とこれと同心に配置されたプーリ(4)との間に、一方向クラッチ(5)が設けられている。プーリ(4)の外周には、Ｖリブドベルトが掛け渡されるベルト掛け渡し部が設けられている。一方向クラッチ(5)は、中空軸(3)の軸方向中間部とプーリ(4)の軸方向中間部との間に設けられており、中空軸(3)の左端寄り部分とプーリ(4)の左端寄り部分との間および中空軸(3)の右端寄り部分とプーリ(4)の右端寄り部分との間に、それぞれ転がり軸受(6)(7)が設けられている。プーリ(4)の中間部の内径部分は、一方向クラッチ(5)の外輪を兼ねており、中空軸(3)の中間部の外径部分は、一方向クラッチ(5)の内輪を兼ねている。
【００１４】
プーリ(4)の内径は、左右端部（大径部）(4a)(4b)が中間部（小径部）(4c)よりも大径となる段付き状に形成されており、中空軸(3)の外径は、シール部材(10)用の環状溝部分を除いて同じ径とされている。
【００１５】
一方向クラッチ(5)は、図２に示すように、プーリ(4)の中間部の内周面に設けられたカム面(11)と、カム面(11)と中空軸(3)の中間部の外周面とによって形成された楔状空間(12)内に配置され、中空軸(3)とプーリ(4)とが一の方向（ロック方向）に相対回転することにより中空軸(3)とプーリ(4)との間に噛み込み、他の方向（フリー方向）に相対回転したとき噛み込みを解除する複数の噛み込み部材としてのころ(13)と、ころ(13)を噛み込み方向（楔状空間(12)の狭い側）に付勢する付勢部材としてのコイルばね(14)と、ころ(13)を楔状空間(12)内に位置させる保持器(15)とを備えている。
【００１６】
左右の転がり軸受(6)(7)は、それぞれ、外輪(6a)(7a)、内輪(6b)(7b)、玉(6c)(7c)および保持器(6d)(7d)からなる玉軸受とされている。
【００１７】
左右の転がり軸受(6)(7)の外輪(6a)(7a)は、その外径がプーリ(4)の左右端部(4a)(4b)の内径に等しくされて、同部(4a)(4b)に圧入され、内輪(6b)(7b)は、その内径が中空軸(3)の外径に等しくされて、中空軸(3)の左右端部に圧入されている。
【００１８】
各転がり軸受(6)(7)は、片側シール軸受とされており、左の転がり軸受(6)の左端部および右の転がり軸受(7)の右端部には、環状の芯金(8a)(9a)およびこれに接着された環状の弾性シール(8b)(9b)からなる環状のシール部材(8)(9)がそれぞれ配置されている。シール部材(8)(9)は、外輪(6a)(7a)の軸方向外側の端部の内径に設けられた環状溝に芯金(8a)(9a)の外周縁部が圧入されており、弾性シール(8b)(9b)の内周縁部が内輪(6b)(7b)に摺接させられている。
【００１９】
プーリユニットの自由端側（図の左端側）には、プーリユニット内部に泥水等の侵入を防止するために、さらに別のシール部材(10)が中空軸(3)の左端部とプーリ(4)の左端部との間に配置されている。
【００２０】
図２に示すように、一方向クラッチのカム面(11)は、軸心を挟んで対向するカムの各面(11a)が周方向に複数組（この実施形態では４組）設けられることによって構成されている。各面(11a)は、ころ(13)の中心および軸心を通る法線に対して直角ではなく、直角よりも若干小さい鋭角とされている。カムの各面(11a)の楔状空間(12)の広い側の端部には、横断面が円弧状で遠心力を受けたころ(13)を停止させる保持用凹面部(16)が設けられている。プーリ(4)は、その全面が塗装された後に、その内周塗装面がショットブラストにより除去されている。
【００２１】
保持器(15)は、合成樹脂製で、カム面(11)にほぼ沿った外周形状と中空軸(3)外周面に沿った内周形状を有しており、カム面(11)内に圧入されている。保持器(15)の内径と中空軸(3)の外径との間には若干の間隙が設けられており、保持器(15)と中空軸(3)とが接触することが防止されている。保持器(15)には、コイルばね(14)を位置決めするばね受け凹所(17)が設けられている。ばね受け凹所(17)には、噛み合い性能（特に低温噛み合い性能）に優れたグリースが封入されている。  保持器(15)の左右端部に位置する柱には、左右の転がり軸受(6)(7)の内輪(6b)(7b)の内側端面に接触しないように、径方向内方突出部(15a)(15b)が設けられており、この径方向内方突出部(15a)(15b)は、内輪(6b)(7b)の内側端部との間にラビリンスシールを形成している。
【００２２】
ばね受け凹所(17)は、カム面(11)のころ保持用凹面部(16)に連なってプーリ(4)の内周に設けられたばね位置決め面(18)とによってコイルばね(14)の中心軸方向を一定に保っている。コイルばね(14)の中心軸は、コイルばね(14)に遠心力が作用した際にころ(13)に対する付勢力を減少させる方向に変形させられるように、中空軸(3)の外周面の接線方向に対して傾斜させられている。プーリ(4)のばね位置決め面(18)は、カム面(11)と同様に、一方向クラッチ(5)の軸心を挟んで対向して形成された２面が周方向に複数組設けられることによって構成されている。
【００２３】
ばね受け凹所(17)は、コイルばね(14)がばね軸方向へ移動することを阻止するばね端部位置決め面(17a)と、コイルばね(14)がばね軸に直交する内向きに移動することを阻止するばね内側位置決め面(17b)とを有しており、プーリ(4)のばね位置決め面(18)は、コイルばね(14)がばね軸に直交する外向きに移動することを阻止するばね外側位置決め面となっている。これらのばね位置決め面(17a)(17b)(18)によって、コイルばね(14)の中心軸は、ころ(13)の中心軸と直交するように保たれている。ばね受け凹所(17)のばね内側位置決め面(17b)に連なって、ころ保持用傾斜面(17c)が設けられている。この傾斜面(17c)の他端は、中空軸(3)の外周面に対してわずかに間隙を有するようになされている。
【００２４】
図２に二点鎖線で示されているころ(13)は、遠心力が働いていないときの状態を示しており、この状態で中空軸(3)が反時計方向に回転させられると、ころ(13)が中空軸(3)とプーリ(4)との間に噛み込み、中空軸(3)とプーリ(4)とは、一体となって回転する。そして、プーリ(4)が高速回転となり、中空軸(3)の回転が停止させられると、ころ(13)にはカムの各面(11a)に沿った方向の力が掛かり、これにより、ころ(13)は、楔状空間(12)の広い側に移動する。
【００２５】
プーリ(4)の製造方法を図３を参照して説明する。
【００２６】
まず、プーリ(4)の中央部内周には、研削により、カム面(11)が形成される（カム面形成工程）。プーリ(4)の両端部（大径部）(4a)(4b)内周は、転がり軸受(6)(7)の外輪(6a)(7a)の圧入面とされる。
【００２７】
プーリ(4)は、次いで、熱処理され（熱処理工程：例えば、カム面(11)だけまたは内周面全体に高周波焼き入れが施されるかまたは全体が浸炭処理される）、その後、プーリ(4)の全面に、カチオン電着塗装による保護表面膜(20)が形成される（塗装工程）。カチオン電着塗装は、塗装物であるプーリ(4)に負電圧を加え、正に分極した塗料をプーリ(4)の表面に析出させて塗装膜を形成するもので、塗装材料としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ナイロン６６などを主成分とする防食性材料が使用される。なお、塗装はカチオン塗装に限定されるものではない。
【００２８】
次いで、ショットブラスト装置(21)により、プーリ(4)の内周の塗装面(20a)が除去される。ショットブラスト装置(21)は、同図に示すように、プーリ(4)と同心となるように設けられた複数本の垂直状支持脚(23a)で軸方向を上下方向に向けたプーリ(4)を支持するプーリ支持台(23)と、プーリ支持台(23)の下面の中心部に一体に設けられてプーリ支持台(23)を回転させる支持軸(24)と、上下移動可能に設けられてショット粒(22)をプーリ(4)内周面に噴射するノズル(25)とを備えている。そして、プーリ支持台(23)を回転させるとともに、ノズル(25)を上下に移動させることにより、プーリ(4)が回転させられて、その内周面にショット粒(22)が噴射され、ショットブラスト処理が施される。プーリ(4)内周面の塗装面(20a)の除去に使用された後のショット粒(22)は、支持脚(23a)の間から下に落とされて回収され、循環使用される。
【００２９】
ショットブラストは、研削材を除去が必要な塗装面に噴射（ショット）するもので、圧縮エアーを動力源としてノズルから研削材を噴射させても、モータの回転を動力源としてロータから研削材を噴射させてもよい。ショット粒(22)の粒径および噴射時間は、カム面(11)の表面粗さがＲｚで６μｍ以下となるようにコントロールされ、これにより、カム面(11)の耐摩耗性が向上させられる。カム面(11)の表面は、ショット粒(22)の噴射によってブラスト前よりも硬化させられ、これによっても、カム面(11)の耐摩耗性が向上させられる。
【００３０】
こうして、プーリ(4)のカム面(11)および両端部(4a)(4b)内周の塗装面が除去され、プーリ(4)の内周面には、噛み合い性および耐摩耗性に優れたカム面(11)と外輪の圧入が容易な圧入面とが形成される。露出面となるプーリ(4)の外周面および側面は、表面保護膜(20)に覆われており、耐食性に優れたものとなっている。
【００３１】
この一方向クラッチ付きプーリユニットは、次のように動作する。
【００３２】
まず、始動時においては、スタータモータの回転軸(2)と一体の中空軸(3)が反時計回りに回転させられる。これにより、一方向クラッチ(5)の中空軸(3)が反時計回りに回転し、一方向クラッチ(5)の楔状空間(12)の狭い側にころ(13)が噛み込まれ、駆動力が伝達されて、一方向クラッチ(5)の中空軸(3)とプーリ(4)とが一体となって回転する。プーリ(4)はベルトを介してクランクシャフトに接続されており、プーリ(4)の回転によってエンジンが始動する。エンジンが始動すると、スタータが停止し、プーリ(4)は反時計方向の回転を続ける。これにより、ころ(13)の噛み込みが解除され、プーリ(4)だけが回転する状態が継続される。特にエンジンの高速回転時、ころ(13)は、ころ(13)とほぼ同じ曲率の凹面部(16)によって位置決めされ、中空軸(3)と非接触状態となる。こうして、始動時においては、ころ（噛み込み部材）(13)およびコイルばね（付勢部材）(14)がプーリ(4)と一体となって回転し、その後、プーリ(4)が所定回転速度以上になると、プーリ(4)だけが回転することになり、エンジンの駆動に寄与しない部分が回転することに伴うエネルギロスを抑えることができる。一旦エンジンが始動すると、プーリ(4)だけが回転する空転時間が数十分から数時間続き、この間、各転がり軸受(6)(7)の外輪(6a)(7a)は、高速回転させられる。
【００３３】
なお、上記実施形態においては、一方向クラッチ(5)の外輪＝プーリ(4)と転がり軸受(6)(7)の外輪(6a)(7a)とが別体とされ、一方向クラッチ(5)の内輪＝中空軸(3)と転がり軸受(6)(7)の内輪(6b)(7b)とが別体とされているが、一方向クラッチ(5)の外輪と転がり軸受(6)(7)の外輪とが一体とされ、一方向クラッチ(5)の内輪と転がり軸受(6)(7)の内輪とが一体とされてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、この発明によるプーリが使用されている一方向クラッチ付きプーリユニットの１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図２は、同横断面の部分拡大図である。
【図３】図３は、この発明によるプーリの製造方法を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
(1)       一方向クラッチ付きプーリユニット
(3)       中空軸
(4)       プーリ
(5)       一方向クラッチ
(6)(7)    転がり軸受
(13)      ころ
(21)      ショットブラスト装置
(22)      ショット粒
【図１】
2006161828.tif 000003
【図２】
2006161828.tif 000004
【図３】
2006161828.tif 000005