(57)【要約】【課題】ユニット全体の径を大きくすることなく、回転軸の径を大きくすることができる一方向クラッチ付きプーリユニット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】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、一方向クラッチ５が設けられている。中空軸３の開口部に工具が嵌め合わせられる工具嵌合部３ｂが設けられ、同部３ｂに連なって雌ねじ部３ａが形成されている。工具嵌合部３ｂの内接円径＜雌ねじ部３ａの谷径＜工具嵌合部３ｂの外接円径とされている。【選択図】    図１
2005048822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空軸とこれの周囲に同心状に配されたプーリとの間に、内輪、外輪、両輪間に配された噛み込み部材および噛み込み部材を噛み込み方向へ付勢する付勢部材を備えた一方向クラッチが設けられており、中空軸の開口部に、工具が嵌め合わせられる工具嵌合部が設けられ、同部に連なって雌ねじ部が形成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、工具嵌合部の内接円径＜雌ねじ部の谷径＜工具嵌合部の外接円径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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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に使用される一方向クラッチ付きプーリユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一方向クラッチ付きプーリユニットとして、中空軸とこれの周囲に同心状に配されたプーリとの間に、内輪、外輪、両輪間に配された噛み込み部材および噛み込み部材を噛み込み方向へ付勢する付勢部材を備えた一方向クラッチが設けられており、中空軸の開口部に工具の角柱状部分が嵌め合わせられる工具嵌合部が設けられ、同部に連なって雌ねじ部が形成されているものが知られている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２７０６５８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の一方向クラッチ付きプーリユニットでは、回転軸にこのプーリユニットを取り付けるに際しては、工具嵌合部に工具を嵌め合わせてこれを回転させることができ、ナットを使用せずに回転軸にプーリユニットを取り付けることができることから、ナットの分だけ軸方向寸法を縮小することができるという利点を有している。しかしながら、この従来のものでは、回転軸の径をその強度アップのために大きくしようとすると、工具嵌合部径したがってプーリユニット全体の径を大きくすることが必要となるという問題があり、プーリユニット全体の径を大きくすることなく、回転軸の径を大きくすることが課題となっている。
【０００５】
この発明の目的は、ユニット全体の径を大きくすることなく、回転軸の径を大きくすることができる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。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明による一方向クラッチ付きプーリユニットは、中空軸とこれの周囲に同心状に配されたプーリとの間に、内輪、外輪、両輪間に配された噛み込み部材および噛み込み部材を噛み込み方向へ付勢する付勢部材を備えた一方向クラッチが設けられており、中空軸の開口部に、工具が嵌め合わせられる工具嵌合部が設けられ、同部に連なって雌ねじ部が形成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、工具嵌合部の内接円径＜雌ねじ部の谷径＜工具嵌合部の外接円径とされていることを特徴とするものである。
【０００７】
工具嵌合部の内接円径とは、横断面形状において、中空軸の軸を中心とする円で中空軸の肉部を通るもののうち最小の円の径を意味する。また、工具嵌合部の外接円径とは、同最大の円の径を意味する。工具嵌合部は、典型的には、六角レンチに対応する六角柱状とされ、この場合には、工具嵌合部の内接円径は、六角部の二面幅、工具嵌合部の外接円径は、六角部の最長対角線（中心を通る対角線）の長さとなる。工具および工具嵌合部は、種々の形状が可能であり、工具の形状に対応させて形成される工具嵌合部の形状は、六角以外の多角形でもよく、また、セレーションや星形とすることもでき、非円形であれば特にその形状は限定されない。
【０００８】
一方向クラッチとしては、噛み込み部材としてのスプラグおよびこれを付勢するばねを作動部材として備えているスプラグ式のものであってもよく、また、噛み込み部材としてのころおよびこれを付勢するばねを作動部材として備えているころ式のものであってもよい。
【０００９】
一方向クラッチは、内輪としての中空軸の外周面に設けられたカム面と、カム面と外輪としてのプーリの内周面とによって形成された楔状空間内に配置され、軸とプーリとが一の方向に相対回転することにより軸とプーリとの間に噛み込み、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た構成（内輪カム式）とされることがあり、また、外輪としてのプーリの内周面に設けられたカム面と、カム面と内輪としての軸の外周面とによって形成された楔状空間内に配置され、軸とプーリとが一の方向に相対回転することにより軸とプーリとの間に噛み込み、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た構成（外輪カム式）とされることがある。
【００１０】
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、工具嵌合部の内接円径＜雌ねじ部の谷径＜工具嵌合部の外接円径とされているので、プーリの外径を大きくせずに、回転軸の径を大きくすることができ、これにより、プーリ側に影響を及ぼさずに、回転軸の強度を向上させることができる。
【００１１】
この発明の一方向クラッチ付きプーリユニットにおいて、プーリと一方向クラッチの外輪とが一体とされていることが好ましい。このようにすると、プーリの外径を抑えながら、一方向クラッチの噛み込み部材（スプラグ、ころ）のＰ．Ｃ．Ｄを大きくすることができ、この結果、噛み込み部材に働く遠心力が大きくなり、空転時における噛み込み部材と軸との非接触状態を確保することができる。
【００１２】
一方向クラッチは、軸とプーリの軸方向中間部との間に設けられており、軸とプーリとの間に、ころ軸受および玉軸受が一方向クラッチを挟んで設けられていることが好ましい。このようにすると、プーリの高速回転が可能となり、このユニットを自動車エンジンのベルト駆動スタータとして好適に使用することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【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を示している。この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（Ｂ）が掛け渡されるベルト掛け渡し部（４ａ）が設けられている。
【００１５】
一方向クラッチ（５）は、中空軸（３）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）とプーリ（４）の各端部寄り部分との間には、ころ軸受（６）および玉軸受（７）が一方向クラッチ（５）を挟んで設けられている。そして、プーリ（４）と一方向クラッチ（５）の外輪と軸受（６）（７）の外輪とが一体とされるとともに、中空軸（３）と一方向クラッチ（５）の内輪と軸受（６）（７）の内輪とが一体とされ、部品点数の減少が図られている。
【００１６】
ころ軸受（６）および玉軸受（７）のさらに軸方向外側には、シール部材（８）（９）がそれぞれ配置されており、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）が配置されている。
【００１７】
一方向クラッチ（５）は、図２に示すように、プーリ（４）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。
【００１８】
カム面（１１）は、軸心を挟んで対向する平行２面（１１ａ）（１１ｂ）（１１ｃ）（１１ｄ）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。平行２面（１１ａ）（１１ｂ）（１１ｃ）（１１ｄ）の各面は、ころ（１３）の中心および軸心を通る法線（１９）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。こうして、プーリ（４）にカム面（１１）が設けられることにより、プーリ（４）には、一方向クラッチ（５）の外輪としての機能が付与され、プーリ（４）と一方向クラッチ（５）の外輪との一体化が果たされている。これにより、プーリ（４）の外径を抑えながら、ころ（１３）のＰ．Ｃ．Ｄを大きくすることができ、ころ（１３）に働く遠心力が大きいものとなっている。
【００１９】
平行２面（１１ａ）（１１ｂ）（１１ｃ）（１１ｄ）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。凹面部（１６）は、ころ（１３）の外周面の半径とほぼ同じ半径の円弧状とされている。
【００２０】
コイルばね（１４）は、横断面内に中心軸を有し、長径の方向が一方向クラッチ（５）の軸方向に一致させられた楕円形のものとされている。そして、その短径の長さしたがってばねのころに当接している部分の径方向寸法は、ころ（１３）の直径よりも小さくなされている。
【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）と中空軸（３）の外周との間には若干の間隙が設けられている。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、グリスが封入されている。
【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平行に形成された２面が周方向に４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）の中心軸と直交し、カム面（１１）の平行２面（１１ａ）（１１ｂ）（１１ｃ）（１１ｄ）と平行に保たれている。
【００２４】
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。プーリ（４）のころ保持面であるころ保持用凹面部（１６）と保持器（１５）のころ保持面であるころ保持用傾斜面（１７ｃ）とによって、噛み込み解除方向に移動したころ（１３）を受け止めて保持する横断面略ハの字状のころ保持部が形成されている。
【００２５】
図２は、ころ（１３）およびコイルばね（１４）に遠心力が働いていない状態を示しており、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）に働く遠心力の方向（符号（１９）で示す線の外向きの方向）ところ（１３）が平行２面（１１ａ）（１１ｂ）（１１ｃ）（１１ｄ）と接触している点における法線方向とがずれていることにより、ころ（１３）には平行２面（１１ａ）（１１ｂ）（１１ｃ）（１１ｄ）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。
【００２６】
この状態では、プーリ（３）のころ保持面である凹面部（１６）がころ（１３）の外周面の半径とほぼ同じ半径の横断面円弧状の凹面とされているので、円筒面を有するころ（１３）の外周部分がこの凹面部（１６）にちょうど収まり、また、径方向内側からは、保持器（１５）のころ保持面である傾斜面（１７ｃ）があてがわれるので、ころ（１３）が傾くようなことはなく、中空軸（３）外周ところ（１３）との間隙が確保され、中空軸（３）ところ（１３）との非接触状態が達成される。
【００２７】
図１に示すように、プーリ（４）の内径は段付状とされており、プーリ（４）が有しているころ軸受（６）の外輪、一方向クラッチ（５）の外輪および玉軸受（７）の外輪の各機能に対応する寸法に関して、ころ軸受（６）の外輪軌道部内径をＤ１、一方向クラッチ（５）の外輪の最小内径（この実施形態では、外輪カム面（１１）の平行２面間距離）をＤ２、玉軸受（７）の外輪軌道肩部内径をＤ３として、Ｄ１＞Ｄ２≧Ｄ３とされている。
【００２８】
中空軸（３）の外径に関しては、溝を除いて一定とされており、ころ軸受（６）の内輪軌道部外径＝一方向クラッチ（５）の内輪外径＝玉軸受（７）の外輪軌道肩部外径となっている。これにより、内輪の外径が抑えられ、一方向クラッチの寸法の確保が容易なものとなっている。また、中空軸（３）は、削り出しでなく、冷間鍛造によって加工することが可能であり、これにより、一方向クラッチ付きプーリユニットの加工コストを低減することができる。中空軸（３）のＨＲＣは、５８〜６７（例えば６４程度）が好ましい。
【００２９】
中空軸（３）の外径には、玉軸受（７）の軌道面（７ａ）および各シール部材（８）（９）（１０）の内径部が嵌め入れられるシール溝（８ａ）（９ａ）（１０ａ）が設けられている。また、中空軸（３）の内径には、スタータモータの回転軸（２）端部に設けられた雄ねじ部にねじ合わされる雌ねじ部（３ａ）と、中空軸（３）を回転させて回転軸（２）端部にねじ合わせる際に使用される六角レンチが嵌め合わされる六角工具嵌合部（３ｂ）とが設けられている。そして、工具嵌合部（３ｂ）の内接円径（すなわち六角部の二面幅）＜雌ねじ部（３ａ）の谷径（最大径）＜工具嵌合部（３ｂ）の外接円径（すなわち六角部の最長対角線の長さ）とされ、これに伴い、回転軸（２）の雄ねじ部の無い部分の径が工具嵌合部（３ｂ）の二面幅よりも大きくなされている。
【００３０】
このプーリユニット（１）を回転軸（２）に取り付けるには、工具嵌合部（３ｂ）に六角レンチなどの工具を嵌め合わせておいてから、ユニット（１）を回転軸（２）に嵌め被せ、工具を回転させて、中空軸（３）の雌ねじ部（３ａ）と回転軸（２）の雄ねじ部とをねじ合わせればよい。この際のねじの締付け方向は、回転軸（２）の回転方向と逆向きとされている。
【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、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。また、コイルばね（１４）は、プーリ（４）の所定回転速度以上による遠心力によって縮む方向の力を受け、ころ（１３）を噛み込み方向に付勢する弾性力が減少させられ、ころ（１３）と中空軸（３）との間の非接触状態が確保される。遠心力が作用したときのころ（１３）の移動方向とコイルばね（１４）の中心軸方向とが一致していることから、ころ（１３）が移動する際にコイルばね（１４）がずれて、プーリ（４）が停止した際のコイルばね（１４）の付勢力方向が変化することはなく、ころ（１３）をうまく噛み込み側へ移動させることができないという問題が起こることはない。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）が外輪すなわちプーリ（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。
【００３３】
このプーリユニット（１）を組み立てる際には、玉軸受（７）の玉および保持器、一方向クラッチ（５）のコイルばね（１４）およびころ（１３）、ころ軸受（６）のころおよび保持器の順に、プーリ（４）と中空軸（３）との間に挿入すればよい。上述したように、ころ軸受（６）の外輪軌道部内径（Ｄ１）＞一方向クラッチ（５）の外輪カム面（１１）の平行２面間距離（一方向クラッチの外輪の最小内径）（Ｄ２）≧玉軸受（７）の外輪軌道肩部内径（Ｄ３）であるので、各挿入作業時において径方向外側に作業用のスペースが確保され、組立て作業を容易に行うことができる。
【００３４】
なお、上記において、ころ（１３）を付勢する手段として、コイルばねを示したが、コイルばねに代えて板ばね等を用いることも可能である。また、一方向クラッチとしては、噛み込み部材がころ（１３）である場合を示したが、噛み込み部材および付勢部材が外輪と一体になって回転し、外輪の所定回転速度以上による遠心力によって噛み込み部材が噛み込み解除方向に移動し、付勢部材の付勢力がこの移動を許容する大きさを有している一方向クラッチであれば、噛み込み部材がスプラグであるものを使用することもできる。
【００３５】
また、上記においては、外輪の内周面に平面のカム面が形成された外輪カム式について説明したが、中空軸の工具嵌合部およびめねじ部の径の大小関係は、外輪の内周面にＲ形状のカム面が形成された外輪カム式、および、内輪カム式の一方向クラッチ、すなわち、内輪としての中空軸の外周面に設けられたカム面と、カム面と外輪としてのプーリの内周面とによって形成された楔状空間内に配置され、軸とプーリとが一の方向に相対回転することにより軸とプーリとの間に噛み込み、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ものに対しても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【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第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図２は、同横断面図である。
【符号の説明】
（３）      中空軸（内輪）
（３ａ）    雌ねじ部
（３ｂ）    工具嵌合部
（４）      プーリ（外輪）
（５）      一方向クラッチ
（１３）    ころ（噛み込み部材）
（１４）    コイルばね（付勢部材）
【図１】
2005048822.tif 000003
【図２】
2005048822.tif 000004