(57)【要約】【課題】  一方向クラッチの負荷容量を高くして耐久性を確保すると共に、コストを低く抑える。【解決手段】  スリーブ２２の外周面とプーリ２３の内周面との間に設けられ、プーリ２３とスリーブ２２とが所定方向に相対回転する傾向となる場合のみ、プーリ２３とスリーブ２２との間で回転力を伝達する凹状のカム面２７を有する一方向クラッチ２５を備え、一方向クラッチ２５のカム面２７をスリーブ２２に外嵌された内輪２６の外周面に形成した一方向クラッチ内蔵型プーリ装置２０であって、カム面２７を形成する内輪２６の素材にずぶ焼鋼を用い、且つカム面２７を引抜き加工又は転造加工により形成する。【選択図】  図１
2005256884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸が内嵌されるスリーブと、前記スリーブの外側に該スリーブと同心に配置されたプーリと、前記スリーブの外周面と前記プーリの内周面との間に設けられ、前記プーリと前記スリーブとが所定方向に相対回転する傾向となる場合のみ、前記プーリと前記スリーブとの間で回転力を伝達する凹状のカム面を有する一方向クラッチと、前記スリーブの外周面と前記プーリの内周面との間で前記一方向クラッチに対して軸方向に離間した位置に設けられ、前記プーリに加わるラジアル荷重を支承しつつ前記プーリと前記スリーブとの相対回転を可能とするサポート軸受とを備え、前記一方向クラッチの前記カム面を前記プーリに内嵌された外輪の内周面又は前記スリーブに外嵌された内輪の外周面に形成した一方向クラッチ内蔵型プーリ装置であって、
前記カム面を形成する前記外輪又は内輪の素材にずぶ焼入れ処理又はマルストレッシング処理を施した鋼を用い、且つ前記カム面を引抜き加工又は転造加工により形成したことを特徴とする一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
【請求項２】
前記一方向クラッチがローラクラッチであることを特徴とする請求項１に記載した一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に関し、例えば、自動車用の発電機であるオルタネータの回転軸に取り付けられ、エンジンのクランクシャフトに取り付けられた駆動プーリとの間に無端ベルトを掛け渡すことによりオルタネータを駆動するために用いられるオルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンを駆動源として、自動車に必要な発電を行うオルタネータとしては、例えば図３に示されたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
このオルタネータ１は、ハウジング２内に一対の転がり軸受４を介して回転軸３が回転可能に支持されており、回転軸３の軸方向の中間部にはロータ５と整流子６とが配設されている。また、回転軸３のハウジング２外に突出した端部(図１の右端部)には従動プーリ７が取り付けられ、エンジンヘの組み付け状態ではこの従動プーリ７とエンジンのクランクシャフトに取り付けられた駆動プーリとの間に無端ベルトを掛け渡し、クランクシャフトの駆動により、駆動プーリ、無端ベルト及び従動プーリ７を介して回転軸３を回転駆動する。
【０００３】
ところで、近年、前記従動プーリ７に代わるものとして、無端ベルトの走行速度が一定或いは上昇傾向にある場合には、無端ベルトから回転軸へ動力を伝達し、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オルタネータ用クラッチ内蔵型プーリ装置が提案されている（例えば特許文献２〜５参照）。
【０００４】
図４は特許文献３に開示されたオルタネータ用クラッチ内蔵型プーリ装置を示したものであり、このオルタネータ用クラッチ内蔵型プーリ装置は、前記回転軸３が内嵌されるスリーブ８を有している。スリーブ８の周囲には従動プーリ７ａが前記スリーブ８と同心に配置され、スリーブ８の外周面と従動プーリ７ａの内周面との間には一対のサポート軸受９ａと一方向クラッチ１０とが設けられている。
【０００５】
サポート軸受９ａは従動プーリ７ａに加わるラジアル荷重を支承しつつ、スリーブ８と従動プーリ７ａとの相対回転を可能とし、また、一方向クラッチ１０は従動プーリ７ａがスリーブ８に対して所定方向に相対回転する傾向となる場合のみ、従動プーリ７ａからスリーブ８へ回転力を伝達する。
【０００６】
このようなオルタネータ用クラッチ内蔵型プーリ装置を用いる理由は次の通りである。
例えば、エンジンがディーゼルエンジンである場合、アイドリング時など低回転時にはクランクシャフトの回転角速度の変動が大きくなる結果、クランクシャフトに取り付けた駆動プーリと従動プーリ７ａとの間に掛け渡した無端ベルト１１の走行速度も細かく変動することになる。
【０００７】
一方、無端ベルト１１により従動プーリ７ａを介して回転駆動されるオルタネータ１の回転軸３の回転は、回転軸３並びに回転軸３に固定したロータ５及び整流子６等の慣性質量によってそれほど急激には変動しない。したがって、従動プーリ７ａを回転軸３に対し単に固定した場合には、クランクシャフトの角速度変動に伴い、無端ベルト１１と従動プーリ７ａとが両方向に擦れ合う傾向となる。この結果、無端ベルト１１に異なる方向に繰返し応力が作用し、無端ベルト１と従動プーリ７ａとの間に滑りが発生しやすくなったり、或いは無端ベルト１１の寿命が短くなったりする原因となる。
【０００８】
このような無端ベルト１１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１１から従動プーリ７ａ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つづけようとする従動プーリ７ａに、無端ベルト１１から制動力が作用する。
【０００９】
この制動力と駆動力は無端ベルト１１の内周面に対して逆方向の摩擦力として作用するので、無端ベルト１１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、アクセルオフ時におけるクランクシャフト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１１の内周面に加わる摩擦力が大きくなる結果、寿命低下が著しくなる。
【００１０】
そこで、上述のようなオルタネータ用クラッチ内蔵型プーリ装置を採用することにより、無端ベルト１１の走行速度が一定或いは上昇傾向にある場合には従動プーリ７ａから回転軸３へ回転力を伝達し、反対に低下傾向にある場合には従動プーリ７ａの回転角速度を回転軸３の回転角速度よりも遅くして、無端ベルト１１と従動プーリ７ａとの当接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７ａと無端ベルト１１の擦れ合い部に作用する応力の方向を一定にし、無端ベルト１１と従動プーリ７ａとの間に滑りが発生したり、無端ベルトの寿命が低下することを防止する。
【００１１】
上述のオルタネータ用クラッチ内蔵型プーリ装置の一方向クラッチ１０としてローラクラッチを使用する場合、このローラクラッチを構成する外輪の内周面又は内輪の外周面に円周方向に亙る凹状のカム面を形成する必要がある。このようなカム面を有する外輪又は内輪は、従来においてはプレス加工によって製造され、外輪は従動プーリ７ａに内嵌され、内輪はスリーブ８に外嵌される。
【００１２】
ところで、外輪又は内輪をプレス加工によって製造した場合、材料コスト及び加工コストが低いため、外輪又は内輪を安価に得られる反面、外輪又は内輪は軸方向両端部にダレが生じてこの軸方向両端部の周面が中央部周面よりも直径方向に凹み、この凹んだ部分がローラの転動面と当接しないために当接面積が減少してローラクラッチの負荷容量が小さくなり、耐久性が損なわれたり、ローラのスキューも発生しやすくなるという問題が生じてくる。
【００１３】
そこで、このような問題を解消すべく、カム面を形成する外輪又は内輪を引抜き加工により製造して、軸方向両端部にダレが生じるのを回避することで、ローラクラッチの負荷容量を高くして耐久性を確保したオルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置が提案されている（例えば特許文献６参照）。
【特許文献１】特開平７−１３９５５０号
【特許文献２】特開昭５６−１０１３５３号公報
【特許文献３】特開平８−６１４４３号公報
【特許文献４】特公平７−７２５８５号公報
【特許文献５】フランス特許公報ＦＲ２７２６０５９Ａ１
【特許文献６】特開平１１−１１８０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記特許文献６においては、外輪又は内輪の素材として冷間圧延用鋼やクロムモリブデン鋼等の低、中炭素鋼が用いられているため、製品に必要な硬さを付与するために、浸炭或いは浸炭窒化、高周波焼入れ等に代表される表面硬化熱処理を施す必要が生じて高コストとなる傾向にあり、また、製品管理（硬化層深さ等の管理）の面でも手間がかかるという問題がある。
【００１５】
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、一方向クラッチの負荷容量を高くして耐久性を確保することができると共に、コストを低く抑えることができる一方向クラッチ内蔵型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】
【００１６】
本発明の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、回転軸が内嵌されるスリーブと、前記スリーブの外側に該スリーブと同心に配置されたプーリと、前記スリーブの外周面と前記プーリの内周面との間に設けられ、前記プーリと前記スリーブとが所定方向に相対回転する傾向となる場合のみ、前記プーリと前記スリーブとの間で回転力を伝達する凹状のカム面を有する一方向クラッチと、前記スリーブの外周面と前記プーリの内周面との間で前記一方向クラッチに対して軸方向に離間した位置に設けられ、前記プーリに加わるラジアル荷重を支承しつつ前記プーリと前記スリーブとの相対回転を可能とするサポート軸受とを備え、前記一方向クラッチの前記カム面を前記プーリに内嵌された外輪の内周面又は前記スリーブに外嵌された内輪の外周面に形成した一方向クラッチ内蔵型プーリ装置であって、
前記カム面を形成する前記外輪又は内輪の素材にずぶ焼入れ処理又はマルストレッシング処理が施された鋼を用い、且つ前記カム面を引抜き加工又は転造加工により形成したことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、前記一方向クラッチがローラクラッチであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
上述の様に構成する一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、一方向クラッチのカム面を形成する外輪又は内輪の素材にずぶ焼入れ処理又はマルストレッシング処理を施した鋼を用い、且つカム面を引抜き加工又は転造加工により形成することで、プレス加工で生じていた外輪又は内輪の軸方向両端部のダレを回避すことができ、これにより一方向クラッチの負荷容量を高くして耐久性を確保することができる。
【００１９】
また、一方向クラッチのカム面を形成する外輪又は内輪の素材にずぶ焼鋼又はマルストレッシング処理が施された鋼を用いているので、製品に必要な硬さを付与するための浸炭或いは浸炭窒化、高周波焼入れ等に代表される高価な表面硬化熱処理が不要となって、コスト低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態の一例であるオルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置を説明するための要部断面図、図２は凹状のカム面を形成した内輪を示す図である。
【００２１】
図１に示されるように、本発明の実施の形態の一例であるローラクラッチ内蔵型プーリ装置２０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２２を有する。スリーブ２２の周囲にはプーリ２３がスリーブ２２と同心に配設されており、スリーブ２２の外周面とプーリ２３の内周面との間には、プーリ２３に加わるラジアル荷重を支承しつつ、スリーブ２２とプーリ２３との相対回転を可能とする一対のサポート軸受２４が軸方向に互いに離間して配設されると共に、一対のサポート軸受２４間にプーリ２３がスリーブ２２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２３からスリーブ２２へ回転力を伝達するローラクラッチ（一方向クラッチ）２５が配設されている。
【００２２】
ローラクラッチ２５は、スリーブ２２に外嵌された内輪２６と、プーリ２３に内嵌された外輪２９と、内輪２６の外周面と外輪２９の内周面との間に保持器２１を介して配設された複数のローラ２８と、複数のローラ２８を内輪２６の外周面及び外輪２９の内周面に対して係合する方向に押圧する図示されないばねとを備えている。
【００２３】
ローラ２８の外径は内輪２６の外周面と外輪２９の内周面との間隔より大径とされており、内輪２６の外周面には、図２に示されるように、ランプ部と呼ばれる凹状のカム面２７が円周方向に略等間隔で複数箇所形成されている。カム面２７には、ローラ２８が保持器２１によってカム面２７の凹部内で転動可能、且つ円周方向へ若干の変位可能に支持されている。
【００２４】
そして、内輪２６（スリーブ２２側）と外輪２９（プーリ２３側）とが所定方向に相対回転する傾向となる場合のみ、複数のローラ２８と内輪２６の外周面及び外輪２９の内周面とを係合させて回転力を伝達する。
【００２５】
ここで、本実施形態では、カム面２７を形成する内輪２６の素材にずぶ焼入れ処理が施されたずぶ焼鋼を用い、且つカム面２７を引抜き加工又は転造加工により形成している。
このように、カム面２７を形成した内輪２６を引抜き加工又は転造加工によって形成することで、内輪２６を精度よく且つ安価に製造することができ、しかもプレス加工のように内輪２６の軸方向両端部の周面にダレが生じることがないため、カム面２７とローラ２８との当接面積が広くなり、ローラクラッチ２５の負荷容量が高まって十分な耐久性を確保することができる。
【００２６】
また、カム面２７を形成した内輪２６の素材にずぶ焼鋼を用いているので、従来のように、浸炭或いは浸炭窒化、高周波焼入れ等に代表される高価な表面硬化熱処理によって製造されるローラクラッチ内蔵型プーリ装置に比べて、コストを低く抑えることができる。
【００２７】
なお、カム面２７に更なる耐久性を付与する必要がある場合には、ずぶ焼入れ処理に代えてマルストレッシング処理を行うことが好ましい。マルストレッシング処理は浸炭窒化処理の一種で、高炭素鋼の表面に主に窒素を添加して耐久性を向上するための熱処理である。一般の浸炭や浸炭窒化処理と比べて、低温且つ短時間で処理を行うためコストの上昇は最小限に抑えられる。
【実施例】
【００２８】
カム面を形成する内輪の素材として、ＳＵＪ２、ＳＫ５、ＳＵＳ４４０Ｃを本発明の実施例１〜７に選定し、パイプ材の引抜き加工又は転造加工によって図２に示すローラクラッチ内輪のカム面形状に加工した。その後、パイプ材を所定の長さに切断し、ずぶ焼入れ処理又はマルストレッシング処理を施し、バレル加工にて表面を整えて、ローラクラッチ内輪を得た。また、比較例として、カム面を形成する内輪をＳＣＭ４１５をプレス成形し、浸炭あるいは浸炭窒化処理、バレル加工を施したもの（比較例１、比較例２）、及び引抜き加工にて成形し、浸炭あるいは浸炭窒化処理、バレル加工を施したもの（比較例３、比較例４）を作製した。表１に供試体の一覧を示す。なお、実施例の硬さおよび比較例の硬さは同等レベルに調整している。
【００２９】
【表１】
2005256884.tif 000003
【００３０】
以上のようにして得たローラクラッチ内輪を図１に示すプーリ装置に組み込み、耐久試験を行った。試験条件は次の通りである。
【００３１】
(耐久試験条件)
回転速度：１２０００±３００ｍｉｎ-1
試験時間：４０ｍｉｎ×３０００cycle
試験温度：８０°Ｃ
【００３２】
全ての実施例および比較例は上記試験時間をクリアした。試験後にプーリ装置を分解し、内輪のカム面の観察を行った結果、実施例１〜７の摩耗、変形などの損傷は比較例１、２（プレス加工品）と比べて軽微であり、本発明によるローラクラッチ内輪の性能が比較例より優れていることを確認できた。また、引抜き加工を行った比較例３、４の内輪のカム面の損傷は実施例１〜７と同等であり、プレス加工に対する引抜き加工の優位性が確認できたといえる。
【００３３】
なお、上述の実施例においては、ＳＵＪ２、ＳＫ５、ＳＵＳ４４０Ｃについてのみ説明したが、他の軸受鋼、ばね鋼、工具鋼など高炭素量のずぶ焼鋼やマルストレッシング処理鋼を用いるようにしてもよい。また、本実施形態及び本実施例はカム面を形成する部材として内輪を選定しているが、カム面を外輪に形成したローラクラッチについても本発明を適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の実施形態の一例であるオルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置を説明するための要部断面図である。
【図２】凹状のカム面を形成した内輪を示す図で、（ａ）は軸方向から見た図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】オルタネータの一例を示す断面図である。
【図４】従来のオルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
２０  ローラクラッチ内蔵型プーリ装置（一方向クラッチ内蔵型プーリ装置）
２２  スリーブ
２３  プーリ
２４  サポート軸受
２５  ローラクラッチ（一方向クラッチ）
２６  内輪
２７  カム面
２９  外輪
【図１】
2005256884.tif 000004
【図２】
2005256884.tif 000005
【図３】
2005256884.tif 000006
【図４】
2005256884.tif 000007