(57)【要約】【課題】 一方向クラッチ付きプーリユニットのプーリの樹脂化に際し、樹脂製プーリ本体の薄肉化が容易な一方向クラッチ付きプーリユニットを提供する。【解決手段】  プーリ4は、ベルト掛け渡し部が外周に設けられているプーリ本体21と、プーリ本体21の内径に設けられた環状体22とからなり、プーリ本体21の内径および環状体22の外径に凹凸23が設けられることにより両者間のクリープが防止されている。凹凸23は、横断面三角形状の複数の歯24が周方向に繰り返されることで形成されており、歯24の２つの面24a,24bについて、ロック状態の回転方向側の面24aと法線面とがなす角ａ＜反回転方向側の面24bと法線面とがなす角ｂとされている。【選択図】    図２
2006038149.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、プーリは、ベルト掛け渡し部が外周に設けられている樹脂製プーリ本体と、プーリ本体の内径に設けられた金属製環状体とからなり、プーリ本体の内径および環状体の外径に凹凸が設けられることにより両者間のクリープが防止されている一方向クラッチ付きプーリユニットにおいて、
凹凸は、複数の歯が周方向に繰り返されることで形成されており、環状体の各歯の２つの面のうちロック状態の回転方向側の面と法線面とがなす角をａ、反回転方向側の面と法線面とがなす角をｂとして、ａ＜ｂと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。
【請求項２】
各歯の横断面形状は、三角形である請求項１の一方向クラッチ付きプーリユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、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、従来より知られており、特許文献１には、その軽量化・およびコスト低減のために、プーリを樹脂化することが提案されている。同文献に開示されているプーリは、ベルト掛け渡し部が外周に設けられているプーリ本体と、プーリ本体の内径に設けられた環状体とからなるものとされ、環状体とプーリ本体とのクリープを防止するために、環状体外径およびプーリ本体の内径に凹凸が形成されている。
【特許文献１】特開２００１−２０８１７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の一方向クラッチ付きプーリユニットによると、樹脂製プーリ本体に凹凸が形成されるので、その凸部が割れやすいものとなり、プーリ本体の薄肉化が難しいという問題があった。
【０００４】
この発明の目的は、一方向クラッチ付きプーリユニットのプーリの樹脂化に際し、樹脂製プーリ本体の薄肉化が容易な一方向クラッチ付き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】
【０００５】
この発明による一方向クラッチ付きプーリユニットは、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、プーリは、ベルト掛け渡し部が外周に設けられている樹脂製プーリ本体と、プーリ本体の内径に設けられた金属製環状体とからなり、プーリ本体の内径および環状体の外径に凹凸が設けられることにより両者間のクリープが防止されている一方向クラッチ付きプーリユニットにおいて、凹凸は、複数の歯が周方向に繰り返されることで形成されており、環状体の各歯の２つの面のうちロック状態の回転方向側の面と法線面とがなす角をａ、反回転方向側の面と法線面とがなす角をｂとして、ａ＜ｂとされていることを特徴とするものである。
【０００６】
一方向クラッチは、外輪の内周面に設けられたカム面と、カム面と内輪の外周面とによって形成された楔状空間内に配置され、内輪と外輪とが一の方向（ロック方向）に相対回転することにより内輪と外輪との間に噛み込み、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と、ころを噛み込み方向（楔状空間の狭い側）に付勢する付勢部材としてのコイルばねと、ころを楔状空間内に位置させる保持器とを備えている（外輪カム式）ことがあり、また、内輪の外周面に設けられたカム面と、カム面と外輪の内周面とによって形成された楔状空間内に配置され、内輪と外輪とが一の方向に相対回転することにより内輪と外輪との間に噛み込み、他の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と、ころを噛み込み方向（楔状空間の狭い側）に付勢する付勢部材としてのコイルばねとを備えている（内輪カム式）ことがある。
【０００７】
また、一方向クラッチは、プーリの環状体とは別部材の外輪および中空軸とは別部材の内輪を有していることがあり、また、プーリの環状体の中間部が一方向クラッチの外輪とされているとともに、中空軸の中間部が一方向クラッチの内輪とされていることがある。
【０００８】
金属製環状体の外径面には、凹凸が形成され、樹脂製プーリ本体は、この環状体にインジェクションにより一体成形される。これにより、プーリ本体の内径面には、環状体の凹凸に対応する凸凹が形成され、プーリ本体および環状体からなりかつそれらの間のクリープが防止されたプーリが得られる。
【０００９】
各歯の横断面形状は、三角形（不等辺三角形）、四角形（台形）などとされ、その２つの傾斜面が法線面に対して非対称形状とされる。そして、環状体の各歯の２つの傾斜面のうちロック状態の回転方向側の傾斜面と法線面とがなす角をａ、反回転方向側の傾斜面と法線面とがなす角をｂとして、ａ＜ｂとされる。歯の傾斜面に法線方向の力が発生すると、樹脂製プーリ本体には引張り応力が生じ、プーリ本体が割れやすい（樹脂部の肉厚を薄くできない）ものとなる。環状体からプーリ本体に作用する力は、一方向クラッチがロック状態にあるときに大きく、フリー状態にあるときには小さいものとなっており、したがって、環状体のロック状態の回転方向側の傾斜面に着目し、この傾斜面と法線面とがなす角ａを小さくして、この面における環状体とプーリ本体間の法線方向力を小さくすることで、プーリ本体の割れに悪影響を与える力を小さくすることができる。ただし、傾斜面と法線面とがなす角ａを小さくして、他方の傾斜面と法線面とのなす角もａとすると、頂角が小さくなることによって個々の歯が割れやすくなるという問題が生じてしまう。そこで、歯の頂角自体はある程度の大きさを確保して、ａ＜ｂとすることにより、プーリ本体の割れを防止することができる。こうして、一方向クラッチの特性を考慮した樹脂製プーリ本体の割れやすさの改良が可能となり、プーリ本体の薄肉化を容易なものにすることができる。
【００１０】
歯の横断面形状は、三角形であることが好ましく、このような三角形の歯は、環状体にローレットを施すことにより、容易に形成することができる。
【００１１】
歯の形状を三角形とする場合には、ａ＋ｂは、６０°以上とすることが好ましく、０°＜ａ＜４０°＜ｂ＜７０°とすることがより好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の一方向クラッチ付きプーリユニットによると、歯の２つの面のうちロック状態の回転方向側の面（トルク負荷方向側の面）と法線面とがなす角をａ、反回転方向側の面と法線面とがなす角をｂとして、ａ＜ｂとされているので、ロック状態での法線方向の力を小さくすることができ、一方向クラッチの特性（トルク負荷方向が一方向で、逆方向にはトルクが発生しない）を利用して、樹脂製プーリ本体の割れ対策を行うことができる。これにより、一方向クラッチ付きプーリユニットのプーリの樹脂化に際し、樹脂製プーリ本体の薄肉化が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
図１は、この発明による一方向クラッチ付きプーリユニットの全体構成を示している。
【００１５】
一方向クラッチ付きプーリユニット(1)は、例えば、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)とこれの周囲に同心状に配されたプーリ(4)との間に設けられて中空軸(3)とプーリ(4)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(5)と、一方向クラッチ(5)の軸方向少なくとも一側（この実施形態では両側）に設けられた転がり軸受(6)(7)とを備えている。
【００１６】
プーリ(4)は、Ｖリブドベルトが掛け渡されるベルト掛け渡し部(21a)が外周に設けられている樹脂製プーリ本体(21)と、プーリ本体(21)の内径に設けられた金属製環状体(22)とからなる。環状体(22)の外径に凹凸(23)が形成され、この環状体(22)にインジェクションによりプーリ本体(21)が一体成形されることにより、プーリ本体(21)の内径面には、環状体(22)の凹凸(23)に対応する凸凹が形成され、両者間のクリープが防止されている。
【００１７】
凹凸(23)は、図２に示すように、横断面形状が三角形の複数の歯(24)が周方向に繰り返されることで形成されており、歯(24)の２つの傾斜面(24a)(24b)について、その２つの傾斜面(24a)(24b)が法線面に対して非対称形状とされるとともに、ロック状態の回転方向側の傾斜面(24a)と法線面とがなす角＜反回転方向側の傾斜面(24b)と法線面とがなす角とされている。
【００１８】
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。
【００１９】
プーリ(4)の環状体(22)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。そして、プーリ(4)の環状体(22)の内径は、左右端部（大径部）(22a)(22b)が中間部（小径部）(22c)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、密封シール(10)用の環状溝部分を除いて同じ径とされている。
【００２０】
一方向クラッチ(5)は、プーリ(4)の環状体(22)の中間部(22c)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、ころを噛み込み方向（楔状空間の狭い側）に付勢する付勢部材としてのコイルばね（図示略）と、ころ(13)を楔状空間内に位置させる保持器(15)とを備えている。
【００２１】
左右の転がり軸受(6)(7)は、両シール軸受とされており、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るとともに、左の転がり軸受(6)の左右端部には、芯金(8a)およびこれに保持された弾性シール(8b)からなるシール部材(8)が配置されており、右の転がり軸受(7)の左右端部には、芯金(9a)およびこれに保持された弾性シール(9b)からなるシール部材(9)が配置されている。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、さらに別の密封シール(10)が設けられている。
【００２２】
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)の環状体(22)の左右端部(22a)(22b)の内径に等しくされて、同部(22a)(22b)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。
【００２３】
上記の一方向クラッチ付きプーリユニット(1)は、ベルト駆動スタータやオルタネータに好適に使用される。
【００２４】
ベルト駆動スタータに用いられる場合、一方向クラッチ(5)は、次のように動作する。
【００２５】
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（ロック状態）。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、エンジンの高速回転時、ころ(13)は、中空軸(3)と非接触状態となる（フリー状態）。こうして、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。
【００２６】
また、オルタネータに用いられる場合、一方向クラッチ(5)は、次のように動作する。
【００２７】
オルタネータにおいても、プーリ(4)と回転軸（ロータ軸）(2)との回転差に応じて、一方向クラッチがフリー状態とロック状態とに切り替わり、プーリ(4)から回転軸(2)へ回転動力を伝達させたり遮断させたりするようになる。一方向クラッチが設けられていないオルタネータでは、プーリがエンジンのクランクシャフトによりベルトを介して回転駆動されるため、クランクシャフトの回転数が低下すると、オルタネータの発電効率が低下するが、上述した一方向クラッチ付きプーリユニットを使用することにより、プーリ(4)の回転数が低下するとき、回転軸(2)を自身の慣性力によって回転数を高域に維持させるように一方向クラッチを機能させることができ、発電効率の向上に貢献できるようになる。また、エンジンの動作工程によって回転変動の大きいクランクシャフト、プーリと慣性力の大きなオルタネータプーリ、シャフトをベルトを介して動力伝達する場合に、ベルトとプーリの間にすべりが発生してベルトの摩耗や異音が問題となるが、オルタネータのプーリ(4)と回転軸(2)との間の一方向クラッチ(5)のフリーあるいはロック状態を切り換えることで回転変動を吸収することができる。
【００２８】
ベルト駆動スタータでは、エンジン始動時にだけロック状態となり、ロック状態の時間が短くかつ低速回転で、フリー状態の時間が長く高速回転となっている。これに対し、オルタネータでは、相対的に、ロック状態の時間が長くかつ高速回転で、フリー状態の時間が短く低速回転となっている。いずれにしろ、一方向クラッチでは、ロック状態とフリー状態とがあり、ロック状態においては、環状体(22)とプーリ本体(21)間に作用する力が大きいが、フリー状態においては、両者間に作用する力が小さく、また、トルク負荷方向が一方向で、逆方向にはトルクが発生しないものとなっている。そこで、この発明の一方向クラッチ付きプーリユニットでは、この特性を生かして三角形の歯(24)の形状が決められている。すなわち、図３（ａ）に示すように、環状体(22)の各歯(24)の２つの傾斜面(24a)(24b)のうちロック状態の回転方向側の傾斜面(24a)と法線面とがなす角をａ、反回転方向側の傾斜面(24b)と法線面とがなす角をｂとして、ａ＜ｂとされている。比較のために、各歯(25)の２つの傾斜面(25a)(25b)をａ＝ｂとした場合を図３（ｂ）に示しているが、図３（ｂ）のものでは、回転方向側の傾斜面(25a)の角度ａが図３（ａ）に示すものに比べて相対的に大きいことから、法線方向力が相対的に大きくなっている。したがって、同じの大きさの回転方向のトルクが作用した際には、図３（ａ）のものでは、図３（ｂ）のものに比べて、法線方向力が小さくなり、したがって、プーリ本体(21)が割れにくいものとなる。そこで、ａ＜ｂという条件を保って環状体(22)の各歯(24)の２つの傾斜面(24a)(24b)を変更することにより、プーリ本体(21)の薄肉化が可能となる。
【００２９】
なお、上記実施形態においては、一方向クラッチ(5)の外輪がプーリ(4)の環状体(22)と一体とされ、同内輪が中空軸(3)と一体とされているが、一方向クラッチ(5)の外輪をプーリ(4)の環状体(22)とは別体の部材としてもよく、同内輪を中空軸(3)とは別体の部材としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、この発明によ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、プーリの横断面の部分拡大図である。
【図３】図３は、樹脂製プーリ本体と環状体との間に作用する力を説明する図である。
【符号の説明】
【００３１】
(1)       一方向クラッチ付きプーリユニット
(3)       中空軸（一方向クラッチ内輪）
(4)       プーリ（一方向クラッチ外輪）
(5)       一方向クラッチ
(6)(7)    転がり軸受
(11)      カム面
(13)      ころ
(14)      コイルばね（付勢部材）
(15)      保持器
(21)      プーリ本体
(22)      環状体
(23)      凹凸
(24)      歯
(24a)     回転方向側傾斜面
(24b)     反回転方向側傾斜面
【図１】
2006038149.tif 000003
【図２】
2006038149.tif 000004
【図３】
2006038149.tif 000005