(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定位置に回転自在に支持される被駆動軸に対してベルトから受ける回転動力を伝達するプーリユニットであって、
前記ベルトにより回転駆動されるプーリと、
プーリの内周で軸方向に離れた２ヶ所にそれぞれ転がり軸受を介して装着されるとともに離隔距離を保った状態で一体的に結合されかつ中心から偏心した位置に偏心孔を有する２つ一対の偏心リングと、
前記被駆動軸が同期回転可能に結合されかつ一対の偏心リングの各偏心孔に対してそれぞれ回転自在に挿入されるロータ軸と、
前記プーリの軸方向中間領域の内周で前記一対の偏心リングの離隔領域に配置される一方向クラッチとを備え、
前記一方向クラッチが、プーリと一体に形成されるかあるいはプーリの内周面に対して嵌合固定される外輪と、この外輪に対して同心状に挿通される内輪と、内輪とプーリとの対向環状空間の円周数ヶ所に介装されかつ内・外輪間の回転速度差に応じて内・外輪間の動力伝達を許容する状態または遮断する状態に切り換えるための状態切換要素とを含む構成とされ、
前記一方向クラッチの内輪の内周面において所要角度領域に前記ロータ軸が転接されている、ことを特徴とするプーリユニット。
【請求項２】
請求項１のプーリユニットにおいて、
前記ロータ軸の外周面に外歯ギヤが、また、一方向クラッチの内輪内周面に前記ロータ軸の外歯ギヤに噛合する内歯ギヤがそれぞれ設けられている、ことを特徴とするプーリユニット。
【請求項３】
請求項２のプーリユニットにおいて、
前記内輪の内歯ギヤの歯数と、前記ロータ軸の外歯ギヤの歯数との比によって、プーリおよび一方向クラッチの内輪からロータ軸への伝達する回転動力の増速比が設定される、ことを特徴とするプーリユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プーリユニットに関する。このプーリユニットは、例えば自動車などのエンジンのクランクシャフトからベルトを介して駆動される補機に装備される。補機としては、例えば自動車のオルタネータ、エアコンディショナ用コンプレッサ、ウォーターポンプ、冷却ファンなどが挙げられる。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプーリユニットでは、ベルトから入力される回転動力が変動してもそれを吸収して被駆動軸に対して伝達させないようにする目的で、ベルトが巻き掛けられるプーリと、被駆動軸が結合されるロータ軸との間に、一方向クラッチを内蔵したものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動車のオルタネータでは、高速化して高電力を出力させるものが要求されている。そのようにするには、プーリを小径にして高速化を図ることが簡単であるが、この場合、上述した一方向クラッチを内蔵することがスペース的に困難となる。
【０００４】
これに対して、従来から、プーリユニットに対して回転変動吸収用の一方向クラッチと、回転動力増速用の遊星増速機構とを組み込むようにしたものも考えられている。この場合、構成が複雑である他、互いに同心状に配置されるプーリとロータ軸との対向環状空間に対して一方向クラッチと遊星増速機構とを同軸状に隣り合わせて配設する構造であるために、プーリユニット全体の外形寸法が大きくなりすぎる。
【０００５】
このような事情に鑑み、本発明は、外形寸法をコンパクトに保ったうえで、プーリの回転変動吸収機能と増速機能とを併せ持つプーリユニットの提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明第１のプーリユニットは、定位置に回転自在に支持される被駆動軸に対してベルトから受ける回転動力を伝達するものであって、前記ベルトにより回転駆動されるプーリと、プーリの内周で軸方向に離れた２ヶ所にそれぞれ転がり軸受を介して装着されるとともに離隔距離を保った状態で一体的に結合されかつ中心から偏心した位置に偏心孔を有する２つ一対の偏心リングと、前記被駆動軸が同期回転可能に結合されかつ一対の偏心リングの各偏心孔に対してそれぞれ回転自在に挿入されるロータ軸と、前記プーリの軸方向中間領域の内周で前記一対の偏心リングの離隔領域に配置される一方向クラッチとを備え、前記一方向クラッチが、プーリと一体に形成されるかあるいはプーリの内周面に対して嵌合固定される外輪と、この外輪に対して同心状に挿通される内輪と、内輪とプーリとの対向環状空間の円周数ヶ所に介装されかつ内・外輪間の回転速度差に応じて内・外輪間の動力伝達を許容する状態または遮断する状態に切り換えるための状態切換要素とを含む構成とされ、前記一方向クラッチの内輪の内周面において所要角度領域に前記ロータ軸が転接されている、ことを特徴としている。
【０００８】
本発明第２のプーリユニットは、上記第１の構成において、前記ロータ軸の外周面に外歯ギヤが、また、一方向クラッチの内輪内周面に前記ロータ軸の外歯ギヤに噛合する内歯ギヤがそれぞれ設けられている、ことを特徴としている。
【０００９】
本発明第３のプーリユニットは、上記第２の構成において、前記内輪の内歯ギヤの歯数と、前記ロータ軸の外歯ギヤの歯数との比によって、プーリおよび一方向クラッチの内輪からロータ軸への伝達する回転動力の増速比が設定される、ことを特徴としている。
【００１０】
要するに、本発明では、プーリ内周に同心状に配置した一方向クラッチの内輪の所要角度領域に対して、プーリおよび内輪の回転中心に対して偏心配置したロータ軸を転接させることにより、プーリに入力される回転動力をロータ軸に対して増速させて伝達するようにしている。このような増速構造であれば、従来例の遊星増速機構を用いる構造に比べて構成が簡素で、しかも外形寸法が小さくて済む。
【００１１】
また、プーリの回転動力の変動については、微小減速変動と微小加速変動とがあるが、まず、微小減速変動は、プーリ内周に同心状に配置した一方向クラッチの状態切り換えによって吸収されるようになる一方、微小加速変動は、ロータ軸の回転中心を支点としてプーリおよび一方向クラッチがスイングすることによって吸収されるようになる。これにより、入力される回転動力が変動しても安定した回転動力を被駆動軸に伝達できるようになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１３】
図１から図５に本発明の一実施形態を示している。図１は、プーリユニットの正面図、図２は、図１の（２）−（２）線断面の矢視図、図３は、図２の（３）−（３）線断面の矢視図、図４は、プーリユニットを分解して示す斜視図、図５は、プーリユニットの微小加速変動を吸収する動作を示す正面図である。
【００１４】
図例のプーリユニットは、プーリ１、２つ一対の偏心リング２，３、ロータ軸４、一方向クラッチ５を有している。
【００１５】
プーリ１は、その外周にはＶリブ形状のベルト６が巻き掛けられる波状溝が形成されており、例えば自動車エンジンのクランクシャフトの回転動力がベルト６を介して伝達される。
【００１６】
一対の偏心リング２，３は、プーリ１の内周面において軸方向に離れた２ヶ所にそれぞれ転がり軸受７Ａ，７Ｂを介して装着されている。この一対の偏心リング２，３は、その中心に対して偏心した位置にそれぞれ偏心孔２ａ，３ａを有している。これら偏心リング２，３は、スペーサ８を用いて軸方向に所要間隔を介して平行に配置された状態で、ボルト９により一体的に結合されている。
【００１７】
ロータ軸４は、一対の偏心リング２，３の偏心孔２ａ，３ａに対して２つの転がり軸受１０Ａ，１０Ｂを介して回転自在に挿通されており、詳細に図示しないが自動車エンジンの補機の被駆動軸（例えばオルタネータのロータ）１１に固定される。このロータ軸４の外周面において軸方向中間領域には、外歯ギヤ４ａが設けられている。
【００１８】
一方向クラッチ５は、プーリ１の内周面において軸方向中央に介装されるもので、内輪５１、合成樹脂製の環状保持器５２、複数のころ５３、弾性部材として楕円形のコイルバネ５４と、ころ５３を軸方向で位置決めするための２つの止め輪５５とを備え、ここでは外輪としてプーリ１そのものを利用した構造になっている。
【００１９】
内輪５１は、上記プーリ１の内周に同心状に挿通されるもので、その外周面の円周数カ所には平坦なキー状のカム面５１ａが設けられている。この例では、カム面５１ａを八つとしており、そのために内輪５１の外径形状が八角形になっている。また、この内輪５１の内周面には、ロータ軸４の外歯ギヤ４ａと噛合する内歯ギヤ５１ｂが設けられている。
【００２０】
環状保持器５２は、上記内輪５１とプーリ１との対向環状空間に配設されて内輪５１に対して周方向ならびに軸方向に位置決めされた状態で外装されるもので、その円周数カ所つまり内輪５１のカム面５１ａに対応する領域には、径方向内外に貫通形成されるポケット５２ａが設けられている。この環状保持器５２は、その内周面を内輪５１の多角形の外周面形状に合致嵌合する形状に形成することにより、環状保持器５２を内輪５１に対して周方向に回り止めさせている。
【００２１】
ころ５３は、環状保持器５２の各ポケット５２ａに１つずつ周方向転動範囲が規制された状態で収納される。
【００２２】
コイルバネ５４は、環状保持器５２の各ポケット５２ａの内壁面に突設される突起５２ｂに対して装着されて、ころ５３をカム面５１ａとプーリ１の内周面とで形成するくさび状空間の狭い側（ロック側）へ押圧するものである。
【００２３】
ところで、この実施形態でのプーリユニットは、図示しないクランクシャフトからベルト６を介してプーリ１に入力される回転動力を増速してロータ軸４に伝達する増速構造と、プーリ１に入力される回転動力の変動を吸収する回転変動吸収構造とを併せ持つように構成している、ことに特徴がある。
【００２４】
次に、上述した構成のプーリユニットの動作を説明する。
【００２５】
まず、プーリ１の回転速度を上昇させる過程では、一方向クラッチ５のころ５３がくさび状空間の狭い側へ転動させられてロック状態となり、プーリ１と一方向クラッチ５の内輪５１とが一体化して同期回転する。このプーリ１および一方向クラッチ５の内輪５１は、ロータ軸４の外周に回転自在に支持される一対の偏心リング２，３の中心を回転軸心として回転し、この一方向クラッチ５の内輪５１の回転に伴いロータ軸４が自身の中心周りに回転駆動させられる。これにより、ロータ軸４がプーリ１および一方向クラッチ５の内輪５１の回転数よりも増速されることになる。この増速比は、一方向クラッチ５の内輪５１における内歯ギヤ５１ｂの歯数と、ロータ軸４における外歯ギヤ４ａの歯数との比により決まるが、その設定は任意である。
【００２６】
一方、プーリ１の回転速度を下降させる過程では、一方向クラッチ５のころ５３がくさび状空間の広い側へ転動させられてフリー状態となり、プーリ１からロータ軸４へ回転動力の伝達が遮断されて、ロータ軸４が回転慣性力のみで回転を継続するようになる。このとき、ロータ軸４の回転によって一方向クラッチ５の内輪５１が回転させられるものの、この内輪５１はプーリ１に対して相対的に回転する。
【００２７】
そして、上述したような回転中において、プーリ１の回転速度が微小減速変動したときには、その瞬間、一方向クラッチ５のころ５３がくさび状空間の広い側へ転動させられてフリー状態となり、それによってプーリ１からロータ軸４へ回転動力の伝達が遮断されてロータ軸４が回転慣性力のみで回転を継続するようになる。これにより、プーリ１の微小減速変動を吸収する。
【００２８】
一方、プーリ１の回転速度が微小加速変動したときには、その瞬間、ベルト６の張り側の張力が増すので、図５の仮想線で示すように、プーリ１、一方向クラッチ５および偏心リング２，３がロータ軸４の回転中心を支点としてロータ軸４回りに所要角度だけ進む方向にスイングすることになる。これにより、プーリ１の微小加速変動を吸収する。
【００２９】
このようにして、プーリ１に入力される回転動力の変動を吸収することにより、被駆動軸１１に対して一定の回転動力を伝達させることができる。
【００３０】
ところで、上述したようなプーリユニットは、例えば自動車のオルタネータ、エアコンディショナ用コンプレッサ、ウォーターポンプ、冷却ファンなどに利用することができる。仮に、オルタネータに利用する場合だと、オルタネータを高速回転させることができるので、発電効率を高めるうえで有利となる。
【００３１】
以上説明したように、この実施形態では、プーリ１および一方向クラッチ５の内輪５１の回転中心とロータ軸４の回転中心とを偏心配置させるだけの簡易な増速構造と、プーリ１の内周に同心状に配置する一般的な一方向クラッチ５を用いるとともにプーリ１とロータ軸４との偏心配置によるプーリ１のスイング動作を利用した簡易な回転変動吸収構造とを採用しているから、従来例のように一方向クラッチと遊星増速装置とを用いる構造に比べて構成を簡素にできて、コスト低減に貢献できるようになる。
【００３２】
なお、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００３３】
（１）上記実施形態において、プーリ１と一対の偏心リング２，３との間の転がり軸受７Ａ，７Ｂや偏心リング２，３とロータ軸４との間の転がり軸受１０Ａ，１０Ｂの形式は深溝玉軸受に限定されず、アンギュラ玉軸受、ころ軸受あるいは円錐ころ軸受などとすることができる。
【００３４】
（２）上記実施形態での一方向クラッチ５として、ローラタイプを例に挙げているが、スプラグタイプの一方向クラッチを用いてもよいし、また、上記実施形態の一方向クラッチ５における細部の構成についても種々な変形が考えられる。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１から３の発明に係るプーリユニットでは、プーリおよび一方向クラッチの内輪の回転中心とロータ軸の回転中心とを偏心配置させるだけの簡易な増速構造と、プーリの内周に同心状に配置する一般的な一方向クラッチを用いるとともにプーリとロータ軸との偏心配置によるプーリのスイング動作を利用した簡易な回転変動吸収構造とを採用しているから、従来例のように一方向クラッチと遊星増速装置とを用いる構造に比べて構成を簡素にできて、プーリユニットの低コスト化に貢献できるようになった。
【００３６】
特に、請求項２の発明のように、一方向クラッチの内輪に対するロータ軸の転接をギヤによる噛合にさせるようにすれば、加工が容易となり、生産性の向上に貢献できる。
【００３７】
また、請求項３の発明のように、上記請求項２の構成を前提にして、ギヤ比で増速比を決定するようにしていれば、増速比の設定を簡単に行うことができ、設計および製作が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るプーリユニットを示す正面図
【図２】図１の（２）−（２）線断面の矢視図
【図３】図２の（３）−（３）線断面の矢視図
【図４】プーリユニットを分解して示す斜視図
【図５】プーリユニットの微小加速変動を吸収する動作を示す正面図
【符号の説明】
１      プーリ
２，３      偏心リング
４      ロータ軸
５      一方向クラッチ
６      ベルト
５１      一方向クラッチの内輪
５１ａ    内輪のカム面
５２      一方向クラッチの保持器
５３      一方向クラッチのころ
【図１】
0004196541.tif 000002
【図２】
0004196541.tif 000003
【図３】
0004196541.tif 000004
【図４】
0004196541.tif 000005
【図５】
0004196541.tif 000006