(57)【要約】【課題】  スリーブとクラッチ内輪との嵌合に伴なってクラッチ内輪に作用する円周方向応力を低減、あるいはなくして、クラッチ内輪の割れを防止すると共に、クリープの発生がなく、且つ大きい許容伝達トルクを有するクラッチが内蔵されたクラッチ内蔵型プーリユニットを提供する。【解決手段】  クラッチ内蔵型プーリユニット１０において、スリーブ１２は外周面に軸方向に延びる被係合部１２ｄを備えると共に、クラッチ内輪２３は内周面に軸方向に延びて被係合部１２ｄと係合可能な係合部２３ｃを備え、係合部２３ｃと被係合部１２ｄとを係合することで、クラッチ内輪２３とスリーブ１２との相対回転を防止する【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にベルト溝が形成されたプーリ部材と、
回転軸に固定されて前記回転軸と共に回転するスリーブと、
前記プーリ部材と一体或いは別体に設けられたクラッチ外輪と、前記スリーブに外嵌されるクラッチ内輪と、前記プーリ部材と前記スリーブ間でトルクを伝達可能な複数のトルク伝達部材と、前記トルク伝達部材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とを備えたクラッチと、
前記クラッチの軸方向両側に配置され、前記プーリ部材と前記スリーブとを相対回転可能に支持する一対の転がり軸受と、を備えたクラッチ内蔵型プーリユニットであって、
前記スリーブは外周面に軸方向に延びる被係合部を備えると共に、前記クラッチ内輪は内周面に軸方向に延びて前記被係合部と係合可能な係合部を備え、前記係合部と前記被係合部とを弾性変形の範囲内で係合することで、前記クラッチ内輪と前記スリーブとの相対回転を防止することを特徴とするクラッチ内蔵型プーリユニット。
【請求項２】
前記クラッチの前記トルク伝達部材は、前記クラッチ外輪が一体化された前記プーリ部材の内周面によって構成される第1のクラッチ軌道と前記クラッチ内輪の外周面によって構成される第２のクラッチ軌道との間に形成された環状空間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ内蔵型プーリユニット。
【請求項３】
前記クラッチの前記トルク伝達部材は、前記プーリ部材の内周面に圧入されたクラッチ外輪よって構成される第１のクラッチ軌道と前記クラッチ内輪の外周面によって構成される第２のクラッチ軌道との間に形成された環状空間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ内蔵型プーリユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッチ内蔵型プーリユニットに関し、より詳細には、自動車のスタータやオルタネータ用プーリ、クランクプーリ、エンジンアイドリングストップ時の補機駆動用モータに使用されるクラッチが内蔵されたクラッチ内蔵型プーリ等、自動車用補機に用いられるクラッチ内蔵型プーリユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、オルタネータ等の自動車用補機は、エンジンを駆動源とし、エンジンのクランク軸に固定された駆動プーリと、自動車用補機の回転軸に固定された従動プーリとの間に無端ベルト等の巻掛け伝達部材が巻き掛けられて駆動される。近年、オルタネータ等の自動車用補機は、高性能化、高出力化がますます進み、高回転、高荷重、高温、振動等の過酷な条件下で使用される。
【０００３】
また、エンジンの回転角速度の微小変動は、無端ベルトのばたつきやベルト鳴きを誘起して、無端ベルトの寿命に悪影響を与えると共に、異音発生の一因となっていた。このため、自動車用補機のプーリに一方向クラッチを組み込んで、エンジンの回転角速度の変動が、自動車用補機に与える影響を少なくするようにしたクラッチ内蔵型プーリユニットの需要が高まっている。
【０００４】
図５に示すように、従来のクラッチ内蔵型プーリユニット１００は、オルタネータ等の自動車用補機（図示せず）の回転軸１０１に螺合して固定されるスリーブ１０２と、スリーブ１０２の径方向外側にスリーブ１０２と同芯に配設され、外周面にベルト溝１０３ａが形成されたプーリ部材１０３とを備えている。また、スリーブ１０２の軸方向中央部における外周面１０２ａとプーリ部材１０３の内周面１０３ｂとの間には、一方向クラッチ１０４が配置されており、スリーブ１０２の軸方向両端部における外周面１０２ｂとプーリ部材１０３の内周面１０３ｂとの間には、一方向クラッチ１０４を狭持するように一対の転がり軸受１０５が配置されている。
【０００５】
一方向クラッチ１０４は、プーリ部材１０３の内周面１０３ｂに圧入固定されるクラッチ外輪１０６と、スリーブ１０２の外周面１０２ａに圧入固定されるクラッチ内輪１０７と、クラッチ外輪１０６とクラッチ内輪１０７との間に回動自在に配設された複数のころ１０８とを備える。また、一方向クラッチ１０４は、各ころ１０８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１０９と、各ころ１０８をロック方向に弾性的に押圧するばね１１０とを有している。
【０００６】
図６に示すように、クラッチ内輪１０７の外周面には、複数のランプ部１０７ａが円周方向に所定の間隔で形成されており、ころ１０８は各ランプ部１０７ａとクラッチ外輪１０６の内周面とから形成される環状空間に回動自在に保持されている。
【０００７】
そして、プーリ部材１０３の回転角速度が回転軸１０１の回転角速度より速い場合には、ころ１０８がくさび作用によってランプ部１０７ａとクラッチ外輪１０６の内周面との間に噛み込まれて、プーリ部材１０３とスリーブ１０２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回転軸１０１に伝達される。一方、プーリ部材１０３の回転角速度が回転軸１０１の回転角速度より遅い場合には、ころ１０８の噛み込みが解除されて、プーリ部材１０３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。
【０００８】
また、従来の他のクラッチ内蔵型プーリユニットとしては、スリーブの外周面、またはクラッチ内輪の内周面の少なくとも一方の面に、他方の面を部分的に塑性変形させて食い込みを生じさせる溝部または突部を形成して、クリープの発生を防止するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−９０８１０号公報（第３−４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図５に示す従来のクラッチ内蔵型プーリユニット１００に組み込まれた一方向クラッチ１０４は、クラッチ内輪１０７をスリーブ１０２の外周面１０２ａに圧入によって固定している。しかしながら、一方向クラッチ１０４のロック状態において、プーリ部材１０３に高荷重が負荷されたり、クラッチ内輪１０７とスリーブ１０２との嵌合力（面圧Ｐ）が低下したりすると、スリーブ１０２とクラッチ内輪１０７との間に滑りが生じて相対的に回転する、いわゆるクリープが発生する場合がある。クリープの発生は、一方向クラッチ１０４の作動不安定の要因であり、クラッチ内蔵型プーリユニット１００が組み込まれた自動車用補機の機能が確保され難くなる可能性があった。
【００１０】
上述したクリープ発生の防止策としては、スリーブ１０２とクラッチ内輪１０７との締め代を大きくして、クラッチ内輪１０７にかかる面圧Ｐを増大させてクラッチ内輪１０７を強固にスリーブ１０２に圧入することが考えられる。しかし、締め代を大きくすると、クラッチ内輪１０７には大きな円周方向応力Ｓがかかる。即ち、図７に示すように、クラッチ内輪１０７には、次式で求められる円周方向応力Ｓが作用する。
Ｓ＝Ｒ×Ｐ／ｔ    ・・・・（１）
ここで、Ｓは円周方向応力、Ｒはクラッチ内輪１０７の内周部の半径、Ｐは面圧、ｔはクラッチ内輪１０７の径方向厚さである。
（１）式から分かるように、クラッチ内輪１０７の内周部の半径Ｒおよびクラッチ内輪１０７の径方向厚さｔを一定とした場合、面圧Ｐを高めると、これに比例して円周方向応力Ｓが増大する。
【００１１】
図６および図７に示すように、クラッチ内輪１０７の締め代を大きくして面圧Ｐを高めると、円周方向応力Ｓが増大して、クラッチ内輪１０７に割れが発生する可能性がある。  特に、図７に示すように、各ランプ部１０７ａの角部１０７ｂには応力集中が発生し、割れに対する許容応力が著しく低下する問題があった。
【００１２】
また、特許文献１に開示されている従来のクラッチ内蔵型プーリユニットでは、スリーブの外周面、またはクラッチ内輪の内周面の少なくとも一方の面に、他方の面を部分的に塑性変形させて食い込みを生じさせる溝部または突部が形成されている。しかしながら、一度、スリーブにクラッチ内輪を嵌合させて組み付けると、スリーブの外周面、またはクラッチ内輪の内周面が塑性変形してしまい、分解が困難であるばかりでなく、再組み付けすることもできず、メンテナンス性が悪く、改善の余地があった。
【００１３】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スリーブとクラッチ内輪との嵌合に伴なってクラッチ内輪に作用する円周方向応力を低減、あるいは除去して、クラッチ内輪の割れを防止すると共に、クリープの発生がなく、且つ大きい許容伝達トルクを有するクラッチが内蔵されたクラッチ内蔵型プーリユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  外周面にベルト溝が形成されたプーリ部材と、
回転軸に固定されて前記回転軸と共に回転するスリーブと、
前記プーリ部材と一体或いは別体に設けられたクラッチ外輪と、前記スリーブに外嵌されるクラッチ内輪と、前記プーリ部材と前記スリーブ間でトルクを伝達可能な複数のトルク伝達部材と、前記トルク伝達部材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とを備えたクラッチと、
前記クラッチの軸方向両側に配置され、前記プーリ部材と前記スリーブとを相対回転可能に支持する一対の転がり軸受と、を備えたクラッチ内蔵型プーリユニットであって、
前記スリーブは外周面に軸方向に延びる被係合部を備えると共に、前記クラッチ内輪は内周面に軸方向に延びて前記被係合部と係合可能な係合部を備え、前記係合部と前記被係合部とを弾性変形の範囲内で係合することで、前記クラッチ内輪と前記スリーブとの相対回転を防止することを特徴とするクラッチ内蔵型プーリユニット。
（２）  前記クラッチの前記トルク伝達部材は、前記クラッチ外輪が一体化された前記プーリ部材の内周面によって構成される第1のクラッチ軌道と前記クラッチ内輪の外周面によって構成される第２のクラッチ軌道との間に形成された環状空間に配置されることを特徴とする（１）に記載のクラッチ内蔵型プーリユニット。
（３）  前記クラッチの前記トルク伝達部材は、前記プーリ部材の内周面に圧入されたクラッチ外輪よって構成される第１のクラッチ軌道と前記クラッチ内輪の外周面によって構成される第２のクラッチ軌道との間に形成された環状空間に配置されることを特徴とする（１）に記載のクラッチ内蔵型プーリユニット。
ここで、弾性変形の範囲内での係合とは、締め代のない嵌め合いによる係合も含む。また、前記係合部と前記被係合部は断面において凹凸形状に形成されていてもよい。或いは、前記係合部と前記被係合部の一方は軸方向に延びる少なくとも一つの凸部からなり、前記係合部と前記被係合部の他方は軸方向に延びる少なくとも一つの凹部からなるように構成されてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のクラッチ内蔵型プーリユニットによれば、スリーブは外周面に軸方向に延びる被係合部を備えると共に、クラッチ内輪は内周面に軸方向に延びて被係合部と係合可能な係合部を備え、係合部と被係合部とを係合することで、クラッチ内輪とスリーブとを嵌合させるようにしたので、クラッチ内輪に作用する円周方向応力を低減、または除去することができる。また、これによって、クラッチ内輪の割れ、特に応力集中が発生するランプ部の割れを防止することができる。更に、スリーブとクラッチ内輪との相対的な回転、即ち、クリープの発生を確実に防止すると共に、許容伝達トルクを増大させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係るクラッチ内蔵型プーリユニットの一実施形態を図面に参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態であるプーリユニットの上半部の縦断面図であり、図２は図１におけるクラッチ内輪の側面図である。また、図３はスリーブとクラッチ内輪との嵌合状態を示す側面図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態に係るプーリユニット１０は、内周面に雌ネジ１２ａが形成され、オルタネータ等の自動車用補機（図示せず）の回転軸１１が螺合して固定されるスリーブ１２を備えており、スリーブ１２は回転軸１１と共に回転する。また、プーリユニット１０は、スリーブ１２の径方向外側にスリーブ１２と同芯に配設され、外周面にベルト溝１３ａが形成されたプーリ部材１３を備える。プーリ部材１３とクランク軸（図示せず）に設けられた駆動プーリ（図示せず）との間には、無端ベルト（図示せず）が巻き掛けられており、エンジンの回転力を無端ベルトを介してプーリ部材１３に伝達する。
なお、ベルト溝１３ａは、使用される無端ベルトに応じて、Ｖ溝、ポリＶ溝、歯型溝に形成される。
【００１８】
スリーブ１２は、軸方向中間部において他の部分よりも直径の大きな大径部１４が形成されている。プーリ部材１３の内周面１３ｂとスリーブ１２の大径部１４の外周面１２ｂとの間には、本発明のクラッチである一方向クラッチ１５が設けられる。また、一方向クラッチ１５の軸方向両側で、プーリ部材１３の内周面１３ｂとスリーブ１２の軸方向両端部における外周面１２ｃとの間には、本発明の一対の転がり軸受である深溝玉軸受１６、１６が設けられている。
【００１９】
各玉軸受１６は、プーリ部材１３に加わるラジアル荷重を支承しつつ、スリーブ１２とプーリ部材１３とを相対回転可能に支持する。各玉軸受１６は、内周面に外輪軌道１７ａを有する外輪１７と、外周面に内輪軌道１８ａを有する内輪１８と、外輪軌道１７ａと内輪軌道１８ａ間に転動自在に設けた転動体である複数の玉１９と、各玉１９を保持する保持器２０とを有する。また、外輪１７の両端部内周面と内輪１８の両端部外周面との間に、シールリング２１、２１が設けられており、各玉軸受１６の軸受空間の両端開口部を塞いでいる。外輪１７は、プーリ部材１３の内周面１３ｂに締め代を持って圧入されており、内輪１８は、スリーブ１２の軸方向両端部における外周面１２ｃに締め代を持って圧入される。
【００２０】
一方向クラッチ１５は、プーリ部材１３の内周面１３ｂに圧入により内嵌固定されるクラッチ外輪２２と、スリーブ１２の大径部１４の外周面１２ｂに外嵌固定されるクラッチ内輪２３を有する。また、クラッチ内輪２３の外周面２３ａには、複数のランプ部２３ｂが円周方向に所定の間隔で形成されている（図２参照。）。そして、本発明の第１のクラッチ軌道であるクラッチ外輪２２の内周面と第２のクラッチ軌道である各ランプ部２３ｂとから形成される環状空間には、本発明のトルク伝達部材である複数のころ２４と、ころ２４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２５と、ばね２６とが配置されている。クラッチ保持器２５はクラッチ内輪２３に相対回転不能に外嵌されており、各ころ２４を転動及び円周方向に若干の変位自在に支持する。また、ばね２６は、円周方向においてころ２４とクラッチ保持器２５の柱部（図示せず）との間に設けられており、環状空間が浅くなる方向、即ち、ロック方向にころ２４を押圧する。
【００２１】
一方向クラッチ１５は、プーリ部材１３の回転角速度が回転軸１１の回転角速度より速い場合には、ころ２４がくさび作用によってランプ部２３ｂとクラッチ外輪２２の内周面との間に噛み込まれて、プーリ部材１３とスリーブ１２とが相対回転不能（ロック状態）となり、プーリ部材１２から回転軸１１に回転力を伝達する。一方、プーリ部材１３の回転角速度が回転軸１１の回転角速度より遅い場合には、ころ２４の噛み込みが解除されて、プーリ部材１３とスリーブ１２との相対回転が自在（オーバーラン状態）となる。
【００２２】
図２に示されるように、クラッチ内輪２３の内周面には、断面凹凸形状の係合部２３ｃが軸方向に亙って形成されている。また、図３に示されるように、スリーブ１２の大径部１４の外周面１２ｂには、凹凸の被係合部１２ｄが軸方向に亙って形成されており、クラッチ内輪２３の係合部２３ｃと係合している。なお、本実施形態では、係合部２３ｃと被係合部１２ｄの断面凹凸形状はインボリュートスプライン形状に形成されている。
【００２３】
また、クラッチ内輪２３の係合部２３ｃとスリーブ１２の被係合部１２ｄは、弾性変形の範囲内で締結されており、締め代はクラッチ内輪２３とスリーブ１２が軸方向に相対移動しないように設けられている。なお、クラッチ内輪２３とスリーブ１２とが、軸方向に相対移動しないように配置されている場合には、締め代は設けなくてもよい。
【００２４】
従って、本実施形態のクラッチ内蔵型プーリユニットによれば、クラッチ内輪２３とスリーブ１２とは、係合部２３ｃと被係合部１２ｄとを係合することによって締結されているので、クラッチ内輪２３にトルクが作用した場合に、クラッチ内輪２３がスリーブ１２に対して円周方向に相対回転することを防止することができ、クリープの発生も皆無である。
【００２５】
また、クラッチ内輪の係合部２３ｃとスリーブの被係合部１２ｄとの間の締め代は、互いの軸方向の相対移動のみを考慮すればよく、従来のクラッチ内輪１０７の内周面とスリーブ１０２の外周面との間に設けられていた締め代と比べて小さくすることができる。  このため、クラッチ内輪２３に作用する円周方向応力Ｓを低減あるいは除去することができ、クラッチ内輪２３の割れを抑制することができる。特に、クラッチ内輪２３に形成されたランプ部２３ｂに発生する応力集中を緩和することができ、ランプ部２３ｂにおける割れも防止できる。
【００２６】
次に、図４を参照して本発明のクラッチ内蔵型プーリユニットの変形例について説明する。図４はクラッチ内蔵型プーリユニットの変形例のクラッチ内輪を示す側面図である。
【００２７】
クラッチ内輪３０は、外周面３０ａに複数のランプ部３０ｂが円周方向に所定の間隔で形成されており、内周側は、図２に示すクラッチ内輪２３に形成されている係合部２３ｃの代わりに、略矩形のキー状凸部からなる係合部３０ｃが円周方向に９０°間隔で４ヶ所形成されている。また、図示されていないが、スリーブ１２の大径部１４の外周面１２ｂには、係合部３０ｃと同一形状の凹溝（凹部）からなる被係合部が４ヶ所形成されている。そして、クラッチ内輪３０は、係合部３０ｃをスリーブ１２の被係合部に係合させてスリーブ１２に嵌合されている。それ以外の構成は、図１に示す実施形態のクラッチ内蔵型プーリユニット１０と同様であるので、同一部分には同一符号または相当符号を付して説明を省略する。また、その作用についても上記実施形態のものと同様である。
【００２８】
尚、本発明は、前述した実施形態及び変形例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。
本実施形態においては、クラッチ内輪とスリーブとの締結は、インボリュートスプラインの係合または略矩形のキー状凸部と凹溝との係合としたが、これに限定されるものではなく、インボリュートセレーション、角形スプライン、各種形状のキー等の凹凸部あるいは凹部と凸部の嵌合によって回転力を伝達可能なものであれば、その形状には限定されない。
また、本実施形態において、クラッチ内輪とスリーブの軸方向の相対移動を規制するため、クラッチ内輪とスリーブ間の締め代は、係合部と被係合部との間に設けているが、クラッチ内輪の内周面とスリーブの外周面との間に持たせるようにしてもよい。
【００２９】
さらに、本実施形態においては、一方向クラッチの環状空間は、プーリ部材の内周面に圧入されたクラッチ外輪によって構成される第１のクラッチ軌道と環状部材のランプ部によって構成される第２のクラッチ軌道との間に形成されたが、第１のクラッチ軌道はクラッチ外輪が一体化されたプーリ部材の内周面によって構成されてもよい。
また、本実施形態では、クラッチ内輪にランプ部が形成されたものとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、プーリ部材の内周面、或いはプーリ部材に圧入されたクラッチ外輪の内周面にランプ部が形成されたプーリユニットであってもよい。
【００３０】
さらに、本実施形態の一方向クラッチでは、トルク伝達部材としてころを用いたが、スプラグが対向するクラッチ軌道間に配置されてもよく、プーリ部材とスリーブ間でトルクを伝達可能なものであれば、特に限定されない。また、一方向クラッチに適用されるばねは板ばねであっても、コイルばねであってもよく、トルク伝達部材をロック側に押圧できるばねであれば、特に限定されない。
また、本実施形態では、クラッチは一方向クラッチとしたが、くさび作用を行なう方向を選択できるようにした両方向クラッチであってもよい。
【００３１】
本実施形態のプーリ部材はベルトによって駆動されているが、ベルト及びカップリングゴムによって駆動されるように構成されてもよい。
また、一方向クラッチの軸方向両側に配置された転がり軸受は、深溝玉軸受以外の形式の転がり軸受であってもよい。
さらに、本発明のプーリユニットは、自動車用補機に組み込まれるプーリユニットに限定されることはなく、一方向クラッチが組み込まれるどのような機器にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態であるクラッチ内蔵型プーリユニットの上半部の縦断面図である。
【図２】図１におけるクラッチ内輪の側面図である。
【図３】スリーブとクラッチ内輪との嵌合状態を示す側面図である。
【図４】本発明の変形例に係るクラッチ内輪の側面図である。
【図５】従来技術のクラッチ内蔵型プーリユニットの上半部の縦断面図である。
【図６】図５におけるクラッチ内輪の側面図である。
【図７】図６におけるランプ部の形状および応力の作用状態を示す拡大図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０       プーリユニット
１１       回転軸
１２       スリーブ  
１２ｄ     被係合部
１３       プーリ部材
１３ａ     ベルト溝
１５       一方向クラッチ（クラッチ）
１６       深溝玉軸受（転がり軸受）
１７       外輪
１８       内輪
１９       玉（転動体）
２２       クラッチ外輪
２３       クラッチ内輪
２３ｂ     ランプ部
２３ｃ     係合部
２４       ころ（トルク伝達部材）
２５       クラッチ保持器
２６       ばね
【図１】
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【図２】
2005337428.tif 000004
【図３】
2005337428.tif 000005
【図４】
2005337428.tif 000006
【図５】
2005337428.tif 000007
【図６】
2005337428.tif 000008
【図７】
2005337428.tif 000009