(57)【要約】【課題】プーリとエンジン補機との間にクリアランスを設けている場合でも、水や埃等の異物でそのクリアランスに露出している部材や機械が影響を受けてしまうことを防止する。【解決手段】クラッチ内蔵型プーリ装置は、回転の際の遠心力又は周方向の慣性力のうちの少なくとも一方の力の作用により移動する物を収集する切欠２３をプーリ側面２２に設けている。切欠２３は、従動プーリ２０の回転中心からみて放射状に形成されている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転の際の遠心力又は周方向の慣性力のうちの少なくとも一方の力の作用によりプーリ側面上を移動する物を収集する収集部を当該プーリ側面に備えたことを特徴とするプーリ。
【請求項２】
前記収集部は、前記プーリ側面の径方向に、外周面まで延びた溝であることを特徴とする請求項１記載のプーリ。
【請求項３】
前記収集部は、前記プーリ側面において周方向に延びた環状の溝であることを特徴とする請求項１又は２記載のプーリ。
【請求項４】
前記収集部は、前記プーリ側面において周方向に延びた環状の溝と、この環状の溝から前記プーリ側面の径方向に、外周面まで延びた溝とからなることを特徴とする請求項１記載のプーリ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のプーリを備え、エンジンのクランク軸の回転駆動力が伝動ベルトを介して前記プーリに入力され、この入力により前記プーリを回転させてエンジン補機の従動軸を回転させるエンジン補機用クラッチ内蔵型プーリ装置であって、
前記プーリの内周面と前記従動軸の外周面との間であって、前記収集部を設けたプーリ側面側に配置され、前記プーリに加わるラジアル荷重を支承しつつ前記従動軸と前記プーリとの相対回転を自在とするサポート軸受と、
前記従動軸の外周面と前記プーリの内周面との間に配置され、前記プーリが前記従動軸に所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ前記プーリと前記従動軸との間での回転力の伝達を自在とするクラッチと、
を備えたことを特徴とするエンジン補機用クラッチ内蔵型プーリ装置。
【請求項６】
前記サポート軸受は、外方部材と内方部材との間に転動体を配設し、転動体が外方部材と内方部材との間で転動するようになっており、
前記外方部材、内方部材又は転動体の少なくとも一つが、重量％でＣ；０．６％未満、Ｃｒ；１０．０％以上２２．０％以下、Ｍｎ；０．１％以上１．５％以下、Ｓｉ；０．１％以上２．０％以下、Ｎ；０．０５％以上０．２％未満及び残部Ｆｅ及び不可避成分を含有し、さらに０．０４Ｃｒ％−０．８３Ｎ％−０．３９≦Ｃ％≦−０．０５Ｃｒ％＋１．４１且つＣ％＋Ｎ％≧０．４５％であるステンレス鋼からなることを特徴とする請求項５記載のエンジン補機用クラッチ内蔵型プーリ装置。
【請求項７】
プーリの側面と当該プーリに対向するエンジン補機の部位との間に隙間を設けるとともに、その隙間に物が侵入することを防ぐために、当該隙間をラビリンス構造としたことを特徴とするプーリとエンジン補機との間の隙間構造。
【請求項８】
請求項７記載のプーリとエンジン補機との間の隙間構造を備えたことを特徴とする請求項５又は６に記載のエンジン補機用クラッチ内蔵型プーリ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝動ベルトからの伝動力を回転軸に伝達するプーリ、そのようなプーリを備えたエンジン補機用クラッチ内蔵型プーリ装置、及びそのようなプーリとエンジン補機との間の隙間構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クラッチ内蔵型プーリ装置或いはベルト伝動装置としては、例えば特許文献１、２、３に開示されている装置がある。これら装置は、自動車のエンジン補機としてオルタネータに取り付けられて、無端ベルトの走行速度が一定若しくは上昇傾向にある場合には、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は、従動プーリと回転軸との相対回転を自在とする構成になっている。これにより、動力循環の防止や角速度変動を吸収して、発電効率を上げることなどを実現している。
【０００３】
図１３は、前記特許文献２に記載されているベルト伝動装置を示している。そして、図１４は、このベルト伝動装置の装着例を示している。図１４に示すように、エンジンのクランク軸２０１にクランクプーリ２０２を取り付け、またオルタネータに連結されたオルタネータ軸２０３にオルタネータプーリ２０４を取り付け、クランクプーリ２０２とオルタネータプーリ２０４との間に無端ベルト２０５を巻き掛けて、オルタネータをエンジンにより駆動する構造になっている。そして、オルタネータ軸２０３とオルタネータプーリ２０４との間にベルト伝動装置２２０を介在させている。
【０００４】
ベルト伝動装置２２０は、図１３に示すように、オルタネータ軸（以下、回転軸という。）２０３に外嵌固定自在なスリーブ２２１を有する。そして、このスリーブ２２１の周囲にオルタネータプーリ（以下、従動プーリという。）２０４を、当該スリーブ２２１と同心に配置している。そして、スリーブ２２１の外周面と従動プーリ２０４の内周面との間に、１対のサポート軸受２２２，２２３と一方向クラッチ２２４とを設けている。
【０００５】
ここで、サポート軸受２２２，２２３は、従動プーリ２０４に加わるラジアル荷重を支承しつつ、スリーブ２２１と従動プーリ２０４との相対回転を自在とする。また、一方向クラッチ２２４は、従動プーリ２０４がスリーブ２２１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、この従動プーリ２０４からスリーブ２２１への回転力の伝達を自在とする。
【０００６】
このようなベルト伝達装置を使用する理由は次の通りである。
ここで、回転軸２０３と従動プーリ２０４との間にサポート軸受２２２，２２３や一方向クラッチ２２４等がなく、従動プーリ２０４が回転軸２０３に固定されている場合を考える。この場合、例えばエンジンのアイドリング時等、低回転時にはクランク軸２０１の回転角速度の変動が大きくなる。この結果、クランク軸２０１に固定したクランクプーリ２０２に掛け渡した無端ベルト２０５の走行速度も細かく変動することになる。一方、この無端ベルト２０５により従動プーリ２０４を介して回転駆動されるオルタネータの回転軸２０３は、この回転軸２０３並びにこの回転軸２０３に固定した図示しないロータや整流子等の慣性質量があるため、それ程急激には変動しない。
【０００７】
このようなことから、従動プーリ２０４を回転軸２０３に対し単に固定した場合には、クランク軸２０１の回転角速度の変動に伴い、無端ベルト２０５と従動プーリ２０４とが両方向に擦れ合う傾向となる。この結果、この従動プーリ２０４と擦れ合う無端ベルト２０５に、繰り返し異なる方向の応力が作用して、この無端ベルト２０５と従動プーリ２０４との間に滑りが発生し易くなったり、或はこの無端ベルト２０５の寿命が短くなったりする原因となる。
【０００８】
また、そのような従動プーリ２０４の外周面と無端ベルト２０５の内周面との摩擦に基づく当該無端ベルト２０５の寿命低下は、走行時に加減速を繰り返すことによっても生じる。すなわち、加速時には無端ベルト２０５側から従動プーリ２０４側に駆動力が伝達されるのに対し、減速時には上述のように慣性に基づいて回転し続けようとする従動プーリ２０４に、無端ベルト２０５から制動力が作用する。この制動力と前記駆動力とは、無端ベルト２０５の内周面に対して逆方向の摩擦力として作用するので、やはり無端ベルト２０５の寿命低下の原因となる。特に、トラックのように排気ブレーキを備えた車両の場合には、アクセルオフ時に於けるクランク軸の回転低下の減速度が著しく、前記制動力に基づいて無端ベルト２０５の内周面に加わる摩擦力が大きくなる結果、前記寿命低下が著しい。
【０００９】
そこで、前述のような従動プーリ２０４として、クラッチ内蔵型のプーリを使用することにより、無端ベルト２０５の走行速度が一定若しくは上昇傾向にある場合には、従動プーリ２０４から回転軸２０３への回転力の伝達を自在とする。また、反対に無端ベルト２０５の走行速度が低下傾向にある場合には、これら従動プーリ２０４と回転軸２０３との相対回転を自在とする。すなわち、無端ベルト２０５の走行速度が低下傾向にある場合には、従動プーリ２０４の回転角速度を回転軸２０３の回転角速度よりも遅くして、無端ベルト２０５と従動プーリ２０４との接触部が強く擦れ合うことを防止する。このようにして、従動プーリ２０４と無端ベルト２０５との擦れ合い部に作用する応力の方向を一定にし、この無端ベルト２０５と従動プーリ２０４との間に滑りが発生したり、或はこの無端ベルト２０５の寿命が低下することを防止する。これにより、動力循環の防止や角速度変動を吸収して、発電効率を上げることができる。
【００１０】
なお、クラッチ内蔵型プーリ装置の別形態として、例えばベルト駆動式スタータモータに適用した装置がある。この装置は、アイドルストップ後の再スタートの際に円滑にエンジンスタートを行うことを目的として構成されている。この装置では、エンジン再スタート時のみクラッチが噛み合い（クラッチがロックし）、エンジン点火後はオーバーランするようになっている。すなわち、プーリがエンジン運転時に常時空転する。そして、クラッチの両端でプーリを支持するサポート軸受が、エンジン稼動中にベルト荷重を支承しながら、エンジン回転数にクランクプーリとの比に乗じた回転数で運転される。
【００１１】
【特許文献１】
特公平７−７２５８５号公報
【特許文献２】
特開平８−６１４４３号公報
【特許文献３】
特開平１１−６３１７０号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１３に示すように、ロータ等のオルタネータの他の構成物２３０が、前記従動プーリ２０４或いはサポート軸受２２２に隣接して回転軸（オルタネータ軸）２０３に固定或いは回転自在に支持されている。そして、サポート軸受２２２の外輪がスラスト方向に変位することもあることから、従動プーリ２０４或いはサポート軸受２２２と、前記オルタネータの他の構成物２３０との間に一定のクリアランス２３１が設けられている。
【００１３】
しかし、このように必要上設けたクリアランス２３１に、水や埃等の異物が浸入する場合もあり、このような場合には、その異物の侵入によりクリアランス２３１の周囲の構成物が影響を受ける場合がある。例えば、クリアランス２３１内に侵入した塩水で前記サポート軸受２２２が錆びてしまう場合もあり、これでは、前記サポート軸受２２２が従動プーリ２０４に加わるラジアル荷重を正常に支承できなくなる。
【００１４】
そこで、本発明は、前述の問題に鑑みてなされたものであり、このようにクリアランスを設けている場合でも、水や埃等の異物でそのクリアランスに露出している部材や機械が影響を受けてしまうことを防止するプーリ、エンジン補機用クラッチ内蔵型プーリ装置及びプーリとエンジン補機との間の隙間構造の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前述の問題を解決するために、請求項１記載の本発明に係るプーリは、回転の際の遠心力又は周方向の慣性力のうちの少なくとも一方の力の作用によりプーリ側面上を移動する物を収集する収集部を当該プーリ側面に備えている。
また、請求項２記載の発明に係るプーリは、請求項１記載の発明に係るプーリにおいて、前記収集部が、前記プーリ側面の径方向に、外周面まで延びた溝になっている。
【００１６】
また、請求項３記載の発明に係るプーリは、請求項１又は２記載の発明に係るプーリにおいて、前記収集部が、前記プーリ側面において周方向に延びた環状の溝になっている。
また、請求項４記載の発明に係るプーリは、請求項１記載の発明に係るプーリにおいて、前記収集部が、前記プーリ側面において周方向に延びた環状の溝と、この環状の溝から前記プーリ側面の径方向に、外周面まで延びた溝とからなる。
【００１７】
また、請求項５記載の発明に係るエンジン補機用クラッチ内蔵型プーリ装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載のプーリを備え、エンジンのクランク軸の回転駆動力が伝動ベルトを介して前記プーリに入力され、この入力により前記プーリを回転させてエンジン補機の従動軸を回転させるエンジン補機用クラッチ内蔵型プーリ装置であって、前記プーリの内周面と前記従動軸の外周面との間であって、前記収集部を設けたプーリ側面側に配置され、前記プーリに加わるラジアル荷重を支承しつつ前記従動軸と前記プーリとの相対回転を自在とするサポート軸受と、前記従動軸の外周面と前記プーリの内周面との間に配置され、前記プーリが前記従動軸に所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ前記プーリと前記従動軸との間での回転力の伝達を自在とするクラッチとを備える。
【００１８】
また、請求項６記載の発明に係るエンジン補機用クラッチ内蔵型プーリ装置は、請求項５記載の発明に係るエンジン補機用クラッチ内蔵型プーリ装置において、前記サポート軸受が、外方部材と内方部材との間に転動体を配設し、転動体は外方部材の転動体への接触面である第１の接触面と内方部材の転動体への接触面である第２の接触面とに対して転動しており、前記外方部材、内方部材又は転動体の少なくとも一つが、重量％でＣ；０．６％未満、Ｃｒ；１０．０％以上２２．０％以下、Ｍｎ；０．１％以上１．５％以下、Ｓｉ；０．１％以上２．０％以下、Ｎ；０．０５％以上０．２％未満及び残部Ｆｅ及び不可避成分を含有し、さらに０．０４Ｃｒ％−０．８３Ｎ％−０．３９≦Ｃ％≦−０．０５Ｃｒ％＋１．４１且つＣ％＋Ｎ％≧０．４５％であるステンレス鋼により形成されている。
【００１９】
また、請求項７記載の発明に係るプーリとエンジン補機との間の隙間構造は、プーリの側面と当該プーリに対向するエンジン補機の部位との間に隙間を設けるとともに、その隙間に物が侵入することを防ぐために、当該隙間をラビリンス構造にしている。
また、請求項８記載のエンジン補機用クラッチ内蔵型プーリ装置は、請求項５又は６に記載のエンジン補機用クラッチ内蔵型プーリ装置において、請求項７記載のプーリとエンジン補機との間の隙間構造を備えている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
この実施の形態は、本発明をクラッチ内蔵型プーリ装置に適用したものである。図１は、このクラッチ内蔵型プーリ装置１０の構成を示す。例えば、このクラッチ内蔵型プーリ装置１０は、エンジン補機であるオルタネータ用に構成されたクラッチ内蔵型プーリ装置である。
【００２１】
この図１に示すように、クラッチ内蔵型プーリ装置１０は、オルタネータ６０のオルタネータ軸（以下、回転軸という。）６１に取り付けられており、さらに、オルタネータ６０の構成部（例えばハウジング）６０ａとの間に所定のクリアランス６５を設けて配置されている。
クラッチ内蔵型プーリ装置１０は、オルタネータ軸（以下、回転軸という。）６１に外嵌固定自在なスリーブ１１を有する。そして、このスリーブ１１の周囲にオルタネータプーリ（以下、従動プーリという。）２０を、当該スリーブ１１と同心に配置している。そして、スリーブ１１の外周面と従動プーリ２０の内周面との間に、１対のサポート軸受３０，４０と一方向クラッチ５０とを設けている。
【００２２】
サポート軸受３０，４０は、従動プーリ２０に加わるラジアル荷重を支承しつつ、スリーブ１１と従動プーリ２０との相対回転を自在とする。本実施の形態では、サポート軸受３０，４０を玉軸受としている。すなわち、サポート軸受３０，４０は、外輪３１，４１と内輪３２，４２との間に転動体である玉３３，４３が複数個配設され、玉３３，４３が保持器３４，４４で保持されている。
【００２３】
一方向クラッチ５０は、従動プーリ２０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、この従動プーリ２０からスリーブ１１への回転力の伝達を自在とする。この一方向クラッチ５０は、従動プーリ２０の両側面側それぞれに配置されているサポート軸受３０，４０の間に配置されている。
この実施の形態では、一方向クラッチ５０をローラクラッチとしている。すなわち、一方向クラッチ５０は、外輪５１と内輪５２との間に複数のローラ５３が配設され、ローラ５３が保持器５４で保持されている。そして、一方向クラッチ５０はローラ５３を一方向に付勢する図示しないばねを設けている。
【００２４】
従動プーリ２０には、外周面２１に無端ベルトである図示しないＶリブベルトのリブに係合するプーリ溝２１ａが形成されている。そして、この従動プーリ２０の一側面には、回転軸６１の端部とともに当該一側面を覆うように樹脂キャップ１２が取り付けられている。
ここで、従動プーリ２０の形状を図２を用いて詳しく説明する。なお、図２では、従動プーリ２０の外周面２１に形成されているプーリ溝２１ａの記載を省略している。また、図２中、ハッチングで記載した部分は、従動プーリ２０においてオルタネータ６０側の側面（以下、補機対向側面という。）２２を示す。この補機対向側面２２は、図１に示したように、クリアランス６５を介してオルタネータ６０の構成部６０ａとの対向面をなす。
【００２５】
この図２に示すように、補機対向側面２２に従動プーリ２０の回転中心からみて放射状に複数の切欠２３が形成されている。この切欠２３は、断面角状の凹溝とされており、それぞれが従動プーリ２０の外周面２１から内周側に向かって所定の深さに形成されている。そして、切欠２３は、補機対向側面２２の周方向において等間隔に形成されている。
【００２６】
以上がクラッチ内蔵型プーリ装置１０の構成である。
次に前記クリアランス６５に水滴が浸入した場合において、クラッチ内蔵型プーリ装置１０の従動プーリ２０が回転したときの様子を説明する。
従動プーリ２０は、図示しないクランク軸の回転が図示しないＶリブベルトを介して伝達される。これにより、回転軸６１がこの従動プーリ２０とともに回転する。
【００２７】
このとき、クリアランス６５内の水滴、特に補機対向側面２２上にある水滴が、その従動プーリ２０の回転により切欠２３に集められる。すなわち、従動プーリ２０の回転の際の遠心力又は周方向の慣性力のうちの少なくとも一方の力の作用により補機対向側面２２上にある水滴が径方向或いは周方向に移動していき、この結果、水滴が同補機対向側面２２に設けてある切欠２３に入り込む。このように、切欠２３が異物サーバとして機能する。そして、切欠２３内の水は、その遠心力により従動プーリ２０の外周面２１から外方に飛ばされる。
【００２８】
次に効果を説明する。
前述したように、補機対向側面２２に切欠２３を設けている。これにより、クリアランス６５に侵入した水滴等は、従動プーリ２０の回転により、切欠２３に集められて、その後、遠心力により従動プーリ２０外へ排出される。これにより、クリアランス６５内から水等の異物を排除している。
【００２９】
よって、クリアランス６５内に侵入した水滴等を切欠２３に集めることで、クリアランス６５内に侵入した水滴等により当該クリアランス６５に露出しているサポート軸受３０が錆びてしまうこと等を防止することができる。また、図１に示すように、オルタネータ６０の構成物として、軸受６２がクリアランス６５に露出している場合もあるので、この軸受６２についても防錆することができる。
【００３０】
さらに、切欠２３の一端を従動プーリ２０の外周面２１で開放しているので、そのように切欠２３に集めた水等の異物を、外周面２１から従動プーリ２０外に排出することができる。これにより、確実に水等の異物を排除することができ、前述したような防錆効果をより有効的なものにすることができる。
また、特にクラッチ内蔵型プーリ装置の場合、従動プーリのみが回転を停止し、回転軸のみが回転を維持する場面がある。例えば、従来のように切欠２３を設けていない場合、従動プーリが回転停止すると、クリアランス内に侵入していた水が、サポート軸受部分に流れ落ちていってしまう。しかし、本発明を適用して切欠２３を設けることで、この切欠２３に水を貯めることで、従動プーリが回転停止したときに、サポート軸受部分に水が流れ落ちてしまうことを防止できる。特に、回転動作中のサポート軸受内に大径の埃等が侵入してしまうと、サポート軸受が破損してしまうこともあるのが、このようなことを防止することもできる。
【００３１】
ここで、前述のように水分により錆びてしまうことを防止すべく、特に従動プーリ２０の補機対向側面２２側に配置されて、クリアランス６５に露出するサポート軸受３０を防錆性、耐食性に優れる材料により構成した場合を説明する。
例えば、本願出願人は、耐食性に悪影響を及ぼす鋼中の炭素濃度を低下させ、その代わりに炭素と同様の固溶強化作用がある窒素を添加して、窒素・炭素濃度が鋼の耐食性や高温焼戻し硬さ等に及ぼす影響について研究を行うとともに、その他の合金成分等の影響について研究を行った。
【００３２】
その結果、炭素濃度を低下させて代わりに窒素を添加すれば、▲１▼粗大共晶炭化物の形成を抑制できて従来のステンレス鋼に比べて著しく耐食性が向上すること、▲２▼高温焼戻しした際に微細な窒化物（炭窒化物を含む）等が析出して２次硬化し、従来のステンレス鋼に見られるような軟化が抑制できて耐磨耗性、耐食性が向上すること、さらに▲３▼炭素含有量を０．６％未満とし、０．０４Ｃｒ％−０．８３Ｎ％−０．３９≦Ｃ％≦−０．０５Ｃｒ％＋１．４１となるように成分設計することにより、靭性、耐食性及び寿命等に有害なδフェライト及び粗大な共晶炭化物の形成を抑制できる結果を得た。
【００３３】
このような結果から、サポート軸受３０の内輪３２を、重量％でＣ；０．６％未満、Ｃｒ；１０．０％以上２２．０％以下、Ｍｎ；０．１％以上１．５％以下、Ｓｉ；０．１％以上２．０％以下、Ｎ；０．０５％以上０．２％未満及び残部Ｆｅ及び不可避成分を含有し、さらに０．０４Ｃｒ％−０．８３Ｎ％−０．３９≦Ｃ％≦−０．０５Ｃｒ％＋１．４１且つＣ％＋Ｎ％≧０．４５％であるステンレス鋼により形成した。
【００３４】
ここで、これら元素及びその素材情景の限定理由は以下のようになる。
［Ｃ］Ｃは、基地をマルテンサイト化することにより焼入れ・焼戻し後の硬さを向上せしめて強度を増加させる元素であるが、耐食性の面からは少ないほど良い。多量に加えると製鋼時にＣｒが粗大な共晶炭化物を形成する。その結果、基地中のＣｒ濃度が不足して十分な耐食性が得られなくなるだけでなく、転動寿命、靭性を低下させる。したがって、炭素含有量は０．６重量％未満とした。しかし、耐食性の観点からは０．５重量％以下、更に望ましくは０．４５重量％以下とする。
【００３５】
［Ｃｒ］Ｃｒは鋼に耐食性を与える最も必要な元素であるが、１０．０重量％に満たないと良好な耐食性が得られない。また、Ｃｒ含有量が増加すると耐食性は向上するが、必要以上に添加されるとδフェライトが生成して脆化し、靭性を劣化させるので上限を２２．０重量％とした。場合によっては、基地中のＣｒ濃度が高くなりすぎてＭｓ（マルテンサイト変態開始温度）を下げ、十分な焼入れ硬さが得られなくなることがあるので、望ましくは上限を１６重量％とし、耐食性の観点から下限を１２．０重量％以上とすることが好ましい。
【００３６】
さらに、炭素濃度によっては共晶炭化物が形成しやすくなる場合があるので、より好ましくは上限を１４重量％とする。特に、Ｎ添加量及び未固溶炭化物量に起因して、サブゼロを行っても残留オーステナイトγＲが生じて焼入硬さが低下する場合には、望ましくは、耐食性を考慮して１１．５重量％以上、１３．５重量％以下とする。
【００３７】
また、Ｃｒは水中や湿潤等の一般腐食環境においてはその耐食性を著しく高めるのであるが、硫酸や塩酸等の還元性酸は不働態皮膜を侵す酸であり、場合によってはＣｒ含有量が多いものほど腐食されやすくなることがある。また、Ｃｒ含有量が多くなると素材の熱伝導率が小さくなり、研削性が低下する傾向にあり、素材のコストばかりか製造コストまでが上昇してしまう。これらの場合も上限を１３．５重量％とするのが望ましい。
以上の理由により、Ｃｒ含有量は１０．０重量％以上２２重量％以下好ましくは１１．５重量％以上、１３．５重量％以下とする。
【００３８】
［Ｍｎ］Ｍｎは製鋼時の脱酸剤として必要な元素で０．１重量％以上添加されるが、多量に添加すると鍛造性，被削性を低下させるだけでなく、Ｓ，Ｐなどの不純物と共存して耐食性を低下させるので上限を１．５重量％とした。なお、残留オーステナイト量（ｖｏｌ％）が増加して十分な焼入れ硬さが得られなくなることがあるので、望ましい上限は０．８重量％である。また、窒素の添加量によっては残留オーステナイト量が著しく増加して十分な焼入れ硬さが得られなくなることがあり、好ましくは上限を０．５重量％とする。
【００３９】
［Ｓｉ］ＳｉはＭｎと同じく製鋼時の脱酸剤として０．１重量％以上必要である。さらに焼戻し軟化抵抗性を高め、転動疲労寿命を向上させるのに有効な元素であるが、多量に添加すると靭性を低下させるので上限を２．０重量％好ましくは１．０重量％以下とする。
［Ｎ］ＮはＣと同様にマルテンサイトを強化して耐孔食性を向上させる作用があり、さらに粗大な１次共晶炭化物の形成を抑制するために０．０５重量％以上好ましくは０．０８重量％以上添加される。また、一般に、Ｖ，Ｍｏ，Ｃｒ或いはＭｎ等の元素は窒素の溶解度を高めるが、通常の大気圧下での製鋼法では溶鋼中の窒素溶解度が小さいため、本発明鋼の成分範囲においては０．２重量％以上の窒素を添加することは難しい。０．２重量％以上の窒素を添加するためには高圧窒素雰囲気下での生産設備が必要になり、コスト高となるため好ましくない。
【００４０】
また、大気圧下で多量の窒素を添加しようとすると、凝固過程で気泡が生じてインゴットに多量の気孔が導入されたり、窒素量によっては（０．２重量％以上）多量の残留オーステナイトが生成して焼入硬さが低下したりして軸受寿命のバラツキを生ずることもあるため、Ｎ含有量の範囲は０．０５重量％以上好ましくは０．０８重量％以上、且つ望ましくは０．１４もしくは０．１５重量％以下とする。
【００４１】
ここで、炭素を窒素に置き換える意味の一つは次の通りである。
高温焼戻し（４００〜６００℃）して２次析出硬化する際に、炭化物のみのマルテンサイト系ステンレス鋼（例えばＧ，Ｈ鋼）では、Ｍ２３Ｃ６なる微細な金属炭化物を例にとると、炭素１原子に対し金属Ｍ（例えばＣｒなども同じ）の方は約４原子が基地から奪われる。これに対して炭素の一部を窒素に置き換え固溶させるので、（炭）窒化物がＣｒＮ，Ｃｒ２Ｎとなり、窒素Ｎの１原子に対して金属のＣｒは１〜２原子となる。すなわち炭化物のみのマルテンサイト系ステンレス鋼からなる軸受の基地から奪われるＣｒの量が減少し、その分、軸受の耐食性が向上するのである。加えて、窒（炭）化物は耐食性が炭化物のみより大である。
【００４２】
［Ｃ＋Ｎ］マルテンサイト強化及び２次硬化によってＨＲＣ５８以上の表面硬度を得るためには、Ｃ＋Ｎが０．４５重量％以上必要である。
また、炭素、窒素或いはＣｒ濃度によっては多量の残留オ−ステナイトが生成して十分な焼入硬さが得られなくなることがある。したがって、炭素＋窒素の総含有量は好ましくは０．６５％以下に制限される。
また、この成分範囲内であれば、粗大な共晶炭化物が生成したり、フェライトが生成して靭性を低下させることもない。
【００４３】
［含有する共晶炭化物或いは窒化物（炭窒化物を含む）が長径で１０μｍ以下、焼入れ、サブゼロ処理、及び焼戻し後の硬さがＨＲＣ５８以上］製鋼時の凝固過程で形成される共晶炭化物は長径１０μｍ以上であると、仕上げ加工する際に目標となる面粗さ等の精度達成が困難であること、及び回転作動中に炭化物と基地の間に摩耗差が生じることから、音響特性が低下する。またその効果を発揮させるためには、望ましくは３μｍ未満とする。また、この粗大共晶炭化物等が応力集中源となることから、疲労寿命、靱性等を低下させ、さらには基地中のＣｒ濃度が不足して耐食性が低下する。サポート軸受３０の内輪３２を構成する鋼は炭素含有量が低く、窒素を含有しているために、共晶炭化物が粗大化しないか、或いは全く生じないで、微細な２次炭化物或いは窒化物等が析出して強度を高める。
【００４４】
また、共晶炭化物或いは窒化物（炭窒化物を含む）が長径で１０μｍ以下であっても、焼入れ（サブゼロ処理）、焼戻し後の硬さがＨＲＣ５８以上でないと十分な疲労強度が得られない。
しかして、前記条件を満たして得られる音響特性、疲労寿命、耐食性、耐摩耗性等を兼備したサポート軸受３０を、比較的高温な環境で使用する場合があり得る。そのような場合の条件とその臨界的意義は、次の通りである。
【００４５】
［含有する共晶炭化物或いは窒化物（炭窒化物を含む）が長径で１０μｍ以下、焼入れ及びサブゼロ処理後、４００℃以上６００℃以下の温度で焼戻されて、かつ焼戻し後の硬さがＨＲＣ５８以上］含有する共晶炭化物或いは窒化物（炭窒化物を含む）が長径で１０μｍ以下である理由は、前記内容と同様であるが、軸受が比較的高温で使用される場合は寸法安定性を考慮して使用温度よりも高い温度で焼戻される。従来のステンレス鋼であると焼戻し温度が高くなると次第に軟化して、疲労強度が低下し、耐磨耗性が劣化する。
また、炭素濃度の上限をＣ％≦−０．０５Ｃｒ％＋１．４１に限定しないと、１０μｍ以上の粗大な１次共晶炭化物が生成して、音響特性、疲労寿命を低下させる。
【００４６】
なお、Ｃ％≦−０．０５Ｃｒ％＋１．４１であっても、製鋼時の凝固速度等の影響で１次共晶炭化物が５〜２０μｍ程度或いはそれ以上に粗大化する場合もたびたび見られるが、サポート軸受３０に使用するステンレス鋼にあっては、共晶炭化物の粗大化を抑制する窒素を含有しているので、Ｃ％≦−０．０５Ｃｒ％＋１．４１を満足すれば１０μｍ以上には粗大化しないか、或いは全く共晶炭化物が生じないで微細な２次炭化物もしくは窒化物が析出して強度を高める。
次に、前述のような内輪３２を備えたサポート軸受３０の実施例を説明する。
先ず、実施例で用いた鋼Ａ〜Ｇ及び比較例の鋼Ｈ〜Ｍの合金成分を表１に示す。実施例では、内輪３２のみに着目して詳細試験を行った。
【００４７】
【表１】
2004340219.tif 000003
【００４８】
ここで、共晶炭化物の直径は、平均径（＝（最大径＋最小径）／２）としている。また、熱処理条件は加熱温度を１０２０℃〜１０８０℃とし、６０℃の焼入油中に焼入れ後、直ちに−８０℃×１時間のサブゼロ処理を行い、１８０〜２２０℃×２時間または４８０〜５２０℃×２時間×２回の焼戻しを行った。表１における比較例のＫ鋼は０．０４Ｃｒ％−０．８３Ｎ％−０．３９≦Ｃ％を満足しておらず、δフェライトの生成が認められたので、その後の評価は行わなかった。
表１の各鋼種の供試材から採取した試験片についての、内輪３２の水中寿命試験による寿命評価の結果を、表２に示す。
ここで、水中寿命は、耐食性と共晶炭化及び表面硬さの影響を総合的に評価したものである。また、好まし態様として、異物が混入する場合は、残留オーステナイトγＲは、６ｖｏｌ％以上にする。
【００４９】
【表２】
2004340219.tif 000004
【００５０】
寿命試験は、図３に示す森式スラスト転がり寿命試験機を用い、以下の試験条件で行った。
面圧：４９００ＭＰａ
回転数：１０００ｒｐｍ
潤滑油：水中、室温
また、図４には、炭素含有量と窒素含有量との和Ｃ＋Ｎと寿命との関係を示す。すなわち、Ｃ＋Ｎが０．４５重量％以下であると、その固溶量が不足して寿命が低下し、また、Ｃ＋Ｎが０．７〜０．８重量％以上では共晶炭化物の粗大化或いは残留オーステナイト量の増大等によって寿命が低下した。
【００５１】
比較例Ｎｏ．１４は同Ｎｏ．１３と同じ鋼種のものを高温で焼戻しした場合の例であるが、寿命が低下したうえに耐食性も劣化した。比較例Ｎｏ．１５は、従来の鋼種であるＳＵＳ４４０Ｃの例であるが、Ｃ％≦−０．０５Ｃｒ％＋１．４１を満足していないため、粗大な共晶炭化物が形成されて疲労寿命が著しく低下している。
【００５２】
比較例Ｎｏ．１６は、ＳＵＳ４４０Ｃを高温焼戻しした場合の例であるが、比比較Ｎｏ．１４と同じく、寿命が低下したうえに耐食性も劣化している。
比較例Ｎｏ．１７は、窒素を含有してはいるが炭素濃度が低く、炭素＋窒素の総含有量が０．４５重量％に満たない場合の例であり、良好な耐食性は有しているものの炭素＋窒素の固溶量が不足して十分な硬度が得られず、疲労寿命が低下している。
【００５３】
以上のように、重量％でＣ；０．６％未満、Ｃｒ；１０．０％以上２２．０％以下、Ｍｎ；０．１％以上１．５％以下、Ｓｉ；０．１％以上２．０％以下、Ｎ；０．０５％以上０．２％未満及び残部Ｆｅおよび不可避成分を含有し、さらに０．０４Ｃｒ％−０．８３Ｎ％−０．３９≦Ｃ％≦−０．０５Ｃｒ％＋１．４１且つＣ％＋Ｎ％≧０．４５％であるステンレス鋼によりサポート軸受３０の内輪３２を形成することで、靭性、耐食性及び寿命等に有害なδフェライト及び粗大な共晶炭化物の形成を抑制できる結果を得た。
【００５４】
前述したように、クリアランス６５から侵入した水（例えば塩水）がサポート軸受３０部分に侵入した場合、サポート軸受３０内に錆の発生してしまうことが危惧される。
例えば、軸受オイルシールの外側にスリンガー等を設けたり、エンドキャップを設けたりして、サポート軸受３０内への水の浸入を防止することも考えられる。しかし、スリンガー等を設ければ、サポート軸受３０内部への水の侵入を防止できるものの、外輪３１や内輪３２の端面は相変わらずクリアランス６５に露出していることから、当該部分について防錆することができない。また、エンドキャップを装着した場合、放熱が悪くなったり、エンジン補機側の密封性が向上しないなどの種々の問題も発生する。
【００５５】
このようなことから、サポート軸受３０自体を防錆材料で構成することが有効であると考えられる。ここで、内輪３２に用いる防錆材料として、ＳＵＳ４４０Ｃ等のステンレス鋼がある。しかし、Ｃ、Ｃｒが多いと粗大な共晶炭化物が生成されて、疲労寿命、靭性、加工性などに影響を及ぼしてしまう。
また、サポート軸受３０はベルト荷重を支承しながら、外輪３１が回転するが、面圧の高い内輪３２の軌道面では、負荷圏が変化なく、これにより同じ部分に負荷がかかり応力繰り返しが多くなる。このことから、特に内輪３２は、疲労寿命が短くなる。このことから特にサポート軸受３０の内輪３２を前述したような材料で形成することは有効である。
【００５６】
さらに、高温高速かつ振動下で使用されるため、水の浸入等により水素脆性による白色組織を伴う早期剥離が発生することも危惧される。共晶炭化物も微細化しているので、この炭化物が軌道表面で水素を軌道表面でトラップし、最大せん断応力のかかる（例えば転動体径Ｄａの２％Ｄａの深さ）最も繰り返し応力の厳しいところに水素の侵入を防ぎ、水素脆性を起こさせない。
【００５７】
これにより、好適な転動疲労寿命を確保しつつ、防錆に優れた転がり軸受けを使用したクラッチ内蔵型プーリ装置を提供できる。
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施の形態として実現されることに限定されるものではない。
すなわち、従動プーリを図５及び図６に示すような形状にしてもよい。この従動プーリ７０は、補機対向側面７２に同心円の環状溝７３ａ，７３ｂが形成されている。本例では、２列の環状溝７３ａ，７３ｂになっているが、１列の環状溝でも、３列以上であってもよい。なお、図５では、従動プーリ７０の外周面７１に形成されているプーリ溝７１ａの記載を省略している。
【００５８】
このような形状にすることで、クリアランス６５内に侵入した水滴等を環状溝７３ａ，７３ｂに集めることで、クリアランス６５に露出しているサポート軸受３０が錆びてしまうこと等を防止することができる。また、環状であることで、環状溝７３ａ，７３ｂを容易に加工形成することができる。すなわち、前述のように切欠２３の場合には、インデックスしてミーリング加工により溝を形成することが考えられるが、環状にすることで、バイト等を当てて、従動プーリ（被加工物）７０を回転させるだけで、当該環状の溝７３ａ，７３ｂを形成することができる。
【００５９】
また、従動プーリを図７に示すような形状にしてもよい。この従動プーリ８０は、補機対向側面８２に環状溝８３ａが形成されているとともに、当該環状溝８３と外周面８１とを連通するように放射状に複数の切欠８３ｂが形成されている。なお、図７では、従動プーリ８０の外周面７１に形成されているプーリ溝の記載を省略している。
【００６０】
このような形状にすることで、クリアランス６５内に侵入した水滴等を環状溝８３ａや切欠８３ｂに集めることで、クリアランス６５に露出しているサポート軸受３０が錆びてしまうこと等を防止することができる。さらに、切欠８３ｂの一端を従動プーリ８０の外周面８１で開放しているので、そのように環状溝８３ａや切欠８３ｂに集めた水等の異物を、外周面８１から従動プーリ８０外に排出することができる。これにより、確実に水等の異物を排除することができ、前述したような防錆効果をより有効的なものにすることができる。
【００６１】
また、従動プーリ８０が停止している限りにおいて、水等の異物が環状溝８３ａ内を移動して、下側に位置された切欠８３ｂから排出されるようになる。
また、従動プーリを図８に示すような形状にしてもよい。この従動プーリ９０は、補機対向側面９２に図１や図２に示すように放射状に複数の切欠９３が形成されているが、その切欠９３が、従動プーリ９０の回転方向Ｒに対して反対側に寝ているように形成されている。
【００６２】
このような形状にすることで、クリアランス６５内に侵入した水滴等を切欠９３に集めることで、クリアランス６５に露出しているサポート軸受３０が錆びてしまうこと等を防止することができる。さらに、切欠９３の一端を従動プーリ９０の外周面９１で開放しているので、そのように切欠９３に集めた水等の異物を、外周面９１から従動プーリ９０外に排出することができる。
【００６３】
さらに、切欠９３が回転方向Ｒに対して反対側に寝ているので、当該切欠９３に集められた水等の異物が排出されやすくなる。
また、前記切欠２３，８３ｂ，９３や環状溝７３ａ，７３ｂ，８３ａを図９に示すような断面形状にしてもよい。図９中（Ａ）は、前述した断面形状が四角形状のものであり、図９中（Ｂ）は、断面形状が略半円形状のものであり、図９中（Ｃ）は、断面形状が三角形状のものである。
【００６４】
例えば、図９中（Ａ）のように断面形状を四角形状とした場合、断面積を大きくとれることから、リザーブ効果（収容力）を高くすることができる。また、図９中（Ｂ）のように断面形状が略半円形状となるように切欠２３，８３ｂ，９３を形状にした場合、当該切欠２３，８３ｂ，９３の従動プーリの外周面の開放部に角部（溝スミ）がなく、Ｒ部のみの形状（溝Ｒが大きい形状）になるので、ベルトから従動プーリに動力を伝える際に当該開放部に応力が集中してしまうことを防止できる。なお、前記図９中（Ａ）や（Ｂ）に示すような形状は、ミーリング加工により形成することが考えられる。
【００６５】
また、図９中（Ｃ）のように断面形状を三角形状にした場合、加工するバイトの成形が容易になる。また、例えば図５や図６に示した環状溝７３ａ，７３ｂを図９中（Ｃ）に示すような断面形状にして、さらに、外周側の深さが浅くなるように形成（図９中（Ｃ）において上側が外周側になるよう形成）することで、当該環状溝７３ａ，７３ｂ内に溜まった水を速やかに従動プーリ７３外に飛ばすことができるようになる。
【００６６】
また、特開平１１−６３１７０号公報（前記特許文献３）に開示されているように、従動プーリを金属板により形成してもよい。すなわち、図１０に示すように、従動プーリ１１０を金属板により形成する。この従動プーリ１１０は、内径側円筒部１１１と外径側円筒部１１２と連結部１１３とが一体として形成されて、断面略コ字形成をなしている。
【００６７】
内径側円筒部１１１は、その内側に前記サポート軸受３０，４０及びローラクラッチ５０を装着するため、比較的厚肉に形成されている。また、外径側円筒部１１２は、内周面の幅方向に亙る断面形状を波形として、内径側円筒部１１１と同心に配置している。このような外径側円筒部１６の軸方向一端縁と、内径側円筒部１５の軸方向一端縁とが、円輪状に形成された連結部１１３により連結されている。この連結により、外径側円筒部１１２と内径側円筒部１１１とが互いに同心とされて結合される。そして、連結部１１３に、例えば前記図５や図６に示したような環状溝１１４ａ，１１４ｂが形成されている。
【００６８】
このように金属板からなる従動プーリ１１０とすることで、従動プーリ１１０は、鋼板、アルミニウム合金板等の金属素材にプレス加工、絞り加工、鍛造加工等塑性加工を施すだけで形成されるようになる。これにより同時に環状溝１１４ａ，１１４ｂも形成することができ、環状溝１１４ａ，１１４ｂを容易に形成することができる。
【００６９】
また、従動プーリとオルタネータの構成部との間に設けてある前記クリアランスをラビリンス構造にしてもよい。例えば、図１１に示すように、クリアランス１４０をラビリンス構造にする。この場合、従動プーリ１２０の補機対向側面１２１の外周部をオルタネータの構成部（例えばハウジング）１３０側に突出させ、これに対応し、オルタネータの構成部（例えばハウジング）１３０側のその突起部１２２に対向する部分を凹形状にする。また、従動プーリ１２０の補機対向側面１２１の、前記クリアランス１４０を外周方向からみて屈曲する手前の部分、すなわち前記突起部１２２内に、例えば放射状に複数の切欠１２３を形成する。
【００７０】
また、図１２に示すように、クリアランス１７０をラビリンス構造にしてもよい。この場合、従動プーリ１５０の補機対向側面１５１の外周部を凹形状にして、これに対応し、オルタネータの構成部（例えばハウジング）１６０側のその凹部１７２に対向する部分を突出させる。また、従動プーリ１５０の補機対向側面１５１の、前記クリアランス１７０を外周方向からみて屈曲する手前の部分、すなわち前記凹部１７２に、例えば放射状に複数の切欠１７３を形成する。
【００７１】
このように、従動プーリ１２０，１５０とオルタネータの構成部１３０，１６０とを所定の形状にして、クリアランス１４０，１５０をラビリンス構造にすることで、クリアランス１４０，１５０に侵入した水等の異物がサポート軸受３０が配置されている部分まで進行してしまうことを防止することができる。
また、前述の実施の形態では、エンジン補機をオルタネータとし、このオルタネータに好適に構成されたクラッチ内蔵型プーリ装置について説明した。しかし、これに限定されないことはいうまでもない。すなわち、本発明は、エンジン補機がエアコン用コンプレッサ、ウォータポンプであるクラッチ内蔵型プーリ装置とすることもでき、またプーリが中間プーリである場合にも適用することもできる。
【００７２】
また、前述の実施の形態では、本発明が適用されるプーリがクラッチ内蔵型プーリ装置の構成部となる場合について説明した。しかし、これに限定されないことはいうまでもない。すなわち、プーリの側面に前述したように切欠や環状部を設けることで、当該側面に存在する異物が少なくとも回転軸側に侵入してしまうことを防止することができる。すなわち、回転軸近傍に水や埃から保護すべき部材や機械が配置されている場合にも有効に作用する。
【００７３】
また、前述の実施の形態では、一方向クラッチがローラ式クラッチである場合を説明した。しかし、これに限定されないことはいうまでもない。例えば、公知の一方向クラッチ、例えばラチェット式クラッチを採用して、クラッチ内蔵型プーリ装置を構成してもよい。
また、前述の実施の形態では、内方部材をなす内輪を防錆性に優れた材料により形成した場合を説明した。しかし、これに限定されないことはいうまでもない。例えば、外方部材をなす外輪や転動体についても防錆性に優れた材料により形成してもよい。
【００７４】
【発明の効果】
本発明によれば、プーリとエンジン補機との間にクリアランスを設けている場合でも、水や埃等の異物でそのクリアランスに露出している部材や機械が影響を受けてしまうことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のクラッチ内蔵型プーリ装置の構成を示す断面図である。
【図２】前記クラッチ内蔵型プーリ装置の従動プーリを示す斜視図である。
【図３】前記クラッチ内蔵型プーリ装置のサポート軸受の寿命試験に使用した森式スラスト転がり寿命試験機を示す図である。
【図４】サポート軸受の内輪の構成材における炭素と窒素の総量とサポート軸受の寿命との関係を示す図である。
【図５】側面に円環溝を設けた従動プーリの構成を示す斜視図である。
【図６】側面に環状溝を設けた従動プーリを備えたクラッチ内蔵型プーリ装置の構成を示す断面図である。
【図７】側面に環状及び切欠を設けた従動プーリの構成を示す斜視図である。
【図８】側面に回転方向に対して反対側に寝ている切欠を設けた従動プーリの構成を示す斜視図である。
【図９】前記切欠や環状溝の断面形状を示す図である。
【図１０】金属板で形成されている従動プーリの構成を示す断面図である。
【図１１】従動プーリとオルタネータとの間のクリアランスであって、ラビリンス構造とされたクリアランスを示す断面図である。
【図１２】従動プーリとオルタネータとの間のクリアランスであって、他のラビリンス構造とされたクリアランスを示す断面図である。
【図１３】ベルト伝動装置の装着例を示す図である。
【図１４】特許文献２（特開平８−６１４４３号公報）に記載されているベルト伝動装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  クラッチ内蔵型プーリ装置
１１  スリーブ
２０，７０，８０，９０，１１０，１２０，１５０  従動プーリ
２１，７１，８１，９１  外周面
２１ａ  プーリ溝
２２，７２，８２，９２  補機対向側面
２３，８３ｂ，９３  切欠
３０，４０  サポート軸受
３１，４１  外輪
３２，４２  内輪
３３，４３  玉
３４，４４  保持器
５０  一方向クラッチ
５１  外輪
５２  内輪
５３  ローラ
５４  保持器
６０  オルタネータ
６１  回転軸
６２  軸受
７３ａ，７３ｂ，８３ａ，１１４ａ，１１４ｂ  環状溝
６０ａ，１３０，１６０  オルタネータの構成部
６５，１４０，１７０  クリアランス
【図１】
2004340219.tif 000005
【図２】
2004340219.tif 000006
【図３】
2004340219.tif 000007
【図４】
2004340219.tif 000008
【図５】
2004340219.tif 000009
【図６】
2004340219.tif 000010
【図７】
2004340219.tif 000011
【図８】
2004340219.tif 000012
【図９】
2004340219.tif 000013
【図１０】
2004340219.tif 000014
【図１１】
2004340219.tif 000015
【図１２】
2004340219.tif 000016
【図１３】
2004340219.tif 000017
【図１４】
2004340219.tif 000018