(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周にベルトが転接する複数の溝が形成され、内周に円筒面が形成されたプーリと、回転軸の外周に取り付けられる内方部材との間に、一方向クラッチと、この一方向クラッチを両側から挟む一対の転がり軸受とを配置し、前記一方向クラッチが、前記プーリの内周に圧入されたクラッチ外輪と、前記内方部材の外周に設けられたクラッチ内輪と、これらのクラッチ外輪とクラッチ内輪との間に組み込まれた保持器のポケットに収容された複数の係合子とから成り、これらの係合子をクラッチ内輪の外面とクラッチ外輪の内面とに選択的に係合させて、回転トルクを一方向にのみ伝達するものであり、前記一対の転がり軸受が、その各外輪が前記プーリの内周に圧入され、各内輪が前記内方部材の外周に圧入されて、前記プーリを回転自在に支持するものであるクラッチ内蔵プーリにおいて、前記内方部材の軸方向中央部に前記クラッチ外輪の幅よりも短い大径段部を設け、この大径段部の両側の小径部の外周に前記各転がり軸受の内輪を圧入し、前記各転がり軸受の外輪を前記クラッチ外輪の側端面に接触させて、前記各転がり軸受の内輪と前記内方部材の大径段部の肩部との間に軸方向隙間を形成したことを特徴とするクラッチ内蔵プーリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車等のオールタネータ用のクラッチ内蔵プーリに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な自動車では、エンジンのクランクシャフトの回転をベルト伝動装置でオールタネータの回転軸に伝達して発電を行っている。このオールタネータの回転軸は慣性力が大きいので、回転軸に取り付けられる従動プーリには、ベルトの速度が一定または加速するときにのみ回転トルクを伝達する一方向クラッチを内蔵したものを使用して、ベルトに過大な張力が作用したり、ベルトとプーリ間に滑りが生じたりしないようにしている。
【０００３】
図３は、このような一方向クラッチを内蔵したプーリの一例を示す。このクラッチ内蔵プーリは、内周に円筒面が形成されたプーリ５１と、オールタネータの回転軸（図示省略）の外周に取り付けられるスリーブ５２との間に、一方向クラッチ５３と、この一方向クラッチ５３を両側から挟む一対の深溝玉軸受５４とを配置したもので、スリーブ５２の軸方向中央部には、大径段部５２ａが、クラッチ５３の外輪５３ａの幅と概ね同じ寸法の長さで、クラッチ内輪と一体に設けられている。
【０００４】
前記クラッチ外輪５３ａはプーリ５１の内周に圧入され、前記一対の軸受５４は、各外輪５４ａがプーリ５１の内周に、各内輪５４ｂがスリーブ５２の大径段部５２ａの両側に形成された小径部５２ｂの外周に圧入されている。このようにクラッチ５３および軸受５４をしまりばめにより組み込んでいる理由は、それぞれをプーリ５１およびスリーブ５２に固定して、クリープ（相対滑り）の発生を防止するためである。各圧入部のしめしろは、一般的なしめしろの考え方による計算結果から、圧入面の直径の０．２／１０００以上としている。
【０００５】
しかしながら、上述した従来のクラッチ内蔵プーリでは、使用条件によっては各圧入部のしめしろが十分でなく、圧入部でクリープが発生して、軸受５４やクラッチ５３のずれや抜け、あるいは圧入面の摩耗による振動等が生じ、寿命が短くなることがある。
【０００６】
また、プーリ５１は、薄肉で形状が複雑なため、内周面に研削加工を施すと、製造コストが高くなる。従って、プーリ５１の内周面は、通常旋削加工が施されており、研削加工の場合に比べて形状精度が良くない。このため、プーリ５１の小径化に伴って従来より薄肉の軸受５４が使用されるようになるにつれて、プーリ５１内周面に圧入された軸受外輪５４ａの軌道面の形状精度が悪くなり、軸受５４の寿命が短くなる場合が増えている。
【０００７】
さらに、各軸受５４は、その外輪５４ａがクラッチ外輪５３ａの側端面に、内輪５４ｂがスリーブ５２の大径段部５２ａの肩部にそれぞれ接触するように圧入されるので、大径段部５２ａの長さとクラッチ外輪５３ａの幅の寸法が、製造上避けられない誤差等により異なっていると、組立て時に過大予圧が作用して、外輪５４ａおよび内輪５４ｂの軌道面に玉５４ｃによる圧痕がつき、軸受寿命が短くなることがある。
【０００８】
上述した軸受５４の過大予圧を防止するには、図４（ａ）に示すように、軸受外輪５４ａとクラッチ外輪５３ａの側端面との間、および軸受内輪５４ｂと大径段部５２ａの肩部との間に、軸方向隙間をあけるように軸受５４を圧入すればよい。しかし、この場合には、以下に述べるように、組立て時の部品位置の管理が多くなってしまう。
【０００９】
図５は、軸受外輪５４ａとクラッチ外輪５３ａ、および軸受内輪５４ｂと大径段部５２ａが、それぞれ接触しないようにクラッチ内蔵プーリを組み立てる手順を示す。この組立て手順では、まず、図５（ａ）に示すように、プーリ５１とスリーブ５２とを、受け治具５５で同軸にかつ軸方向の位置を管理して配置し、所定の位置にクラッチ外輪５３ａを押圧治具５６で圧入しながらクラッチ５３を組み込む。次に、図５（ｂ）に示すように、一対の軸受５４のうちの一方を、外輪５４ａと内輪５４ｂ同時に、クラッチ外輪５３ａの側端面および大径段部５２ａの肩部に接触しない所定の位置に別の押圧治具５７で圧入する。最後に、図５（ｂ）の状態まで組み立てたものを上下反転させて、図５（ｃ）に示すように、他方の軸受５４を、既に組み込んだ軸受５４と同様に、所定の位置に圧入する。
【００１０】
上述した組立て手順では、プーリ５１とスリーブ５２とを同軸に配置し、部品位置を管理しながら組立て作業を行う必要があるので、作業ミスが生じやすい。作業ミスにより、組立て時に軸受外輪５４ａとクラッチ外輪５３ａ、あるいは軸受内輪５４ｂと大径段部５２ａが接触すると、軸受５４に過大予圧が作用することがある。
【００１１】
また、図４（ｂ）に示すように、軸受外輪５４ａとクラッチ外輪５３ａの側端面との間に軸方向隙間をあけ、軸受内輪５４ｂと大径段部５２ａの肩部とを接触するようにしても、組立て手順は図５で説明した手順と基本的に同じであり、クラッチ外輪５３ａの圧入位置が所定の位置からずれると、軸受外輪５４ａが接触して、軸受５４に過大予圧が作用し、軸受寿命が短くなるおそれがある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の課題は、クラッチ内蔵プーリの長寿命化をはかることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明のクラッチ内蔵プーリは、外周にベルトが転接する複数の溝が形成され、内周に円筒面が形成されたプーリと、回転軸の外周に取り付けられる内方部材との間に、一方向クラッチと、この一方向クラッチを両側から挟む一対の転がり軸受とを配置し、前記一方向クラッチが、前記プーリの内周に圧入されたクラッチ外輪と、前記内方部材の外周に設けられたクラッチ内輪と、これらのクラッチ外輪とクラッチ内輪との間に組み込まれた保持器のポケットに収容された複数の係合子とから成り、これらの係合子をクラッチ内輪の外面とクラッチ外輪の内面とに選択的に係合させて、回転トルクを一方向にのみ伝達するものであり、前記一対の転がり軸受が、その各外輪が前記プーリの内周に圧入され、各内輪が前記内方部材の外周に圧入されて、前記プーリを回転自在に支持するものであるクラッチ内蔵プーリにおいて、前記クラッチ外輪および前記各転がり軸受の内外輪の圧入部のしめしろを、それぞれの圧入面の直径の０．７／１０００以上とした構成を採用したのである。
【００１４】
ここで、クラッチ外輪および各転がり軸受の内外輪の圧入部のしめしろの下限値を上記の値に設定した理由について説明する。
【００１５】
クラッチ外輪については、オールタネータ用クラッチ内蔵プーリに作用するトルクが変動ピーク値で２０〜３０Ｎ・ｍであることから、プーリとクラッチ外輪のはめあいによる耐トルク力が４０Ｎ・ｍ程度となるようなしめしろを、種々の条件で計算により求めた結果、しめしろの下限値として圧入面の直径の０．７／１０００という値を得た。
【００１６】
また、転がり軸受の内外輪のしめしろについては、適切な下限値を求めるために、しめしろとクリープ発生状況の関係を調査する実験を行った。この実験は、各圧入部のしめしろのみが圧入面の直径の０．４／１０００〜０．９／１０００の間で異なり、その他の構成が同一のサンプルを数種類用意し、標準的なオールタネータ用クラッチ内蔵プーリの使用条件を想定して下記の条件で実施した。なお、各サンプルのクラッチ外輪のしめしろを、圧入面の直径の０．７／１０００として、クラッチ外輪にクリープが発生しないことの確認も同時に行った。
【００１７】
（実験条件）
プーリ回転数：１３０００ｒｐｍ
ラジアル荷重：２０００Ｎ
雰囲気温度  ：１００℃
負荷トルク  ：オールタネータの発電にて負荷
試験時間    ：５００ｈｒ
この実験の結果、軸受のしめしろが圧入面の直径の０．６／１０００以下のものでは、軸受の圧入部にクリープが発生して軸受が軸方向にずれたが、０．７／１０００以上のものではクリープが発生せず、軸受がずれないことが確認された。また、クラッチ外輪については、いずれのサンプルでもクリープが発生しないことが確認された。
【００１８】
以上のことから、クラッチ外輪および各転がり軸受の内外輪の各圧入部のクリープの発生を確実に防止できるしめしろの下限値として、それぞれの圧入面の直径の０．７／１０００という従来よりも高い値を設定したのである。
【００１９】
前記プーリの内周面を旋削面、前記内方部材の外周面を研削面とし、前記各転がり軸受の外輪肉厚を内輪肉厚よりも厚くすることにより、プーリ内周面の加工コストを抑えるとともに、その形状精度が軸受外輪の軌道面の形状精度に及ぼす影響を少なくして、軌道面の形状精度を良好に保つことができる。
【００２０】
前記内方部材の軸方向中央部に前記クラッチ外輪の幅よりも短い大径段部を設け、この大径段部の両側の小径部の外周に前記各転がり軸受の内輪を圧入し、前記各転がり軸受の外輪を前記クラッチ外輪の側端面に接触させるようにすることにより、クラッチ外輪を大径段部の両側にはみ出すように組み込むのみで、細かい部品位置の管理を行わなくても、確実に各転がり軸受の内輪と内方部材の大径段部の肩部との間に軸方向隙間を形成して、軸受の過大予圧を防止することができる。
【００２１】
前記一方向クラッチの係合子としては、円筒ころを使用することができる。
【００２２】
また、前記各転がり軸受としては、深溝玉軸受を使用することができる。
【００２３】
前記内方部材の外周に前記クラッチ内輪を一体に形成することにより、部品点数を減らすとともに、クラッチの組込み作業を簡素化することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図１および図２に基づき、この発明の実施形態を説明する。このクラッチ内蔵プーリは、図１に示すように、外周にベルト（図示省略）が転接する複数の溝１ａが形成され、内周に旋削加工により円筒面が形成されたプーリ１と、オールタネータの回転軸（図示省略）の外周に取り付けられるスリーブ２との間に、一方向クラッチ３と、この一方向クラッチ３を両側から挟む一対の深溝玉軸受４とを配置したものである。
【００２５】
前記スリーブ２は、その軸方向中央部に、クラッチ３の外輪３ａの幅よりも短い大径段部２ａが、クラッチ内輪と一体に設けられており、外周面には研削加工が施されている。
【００２６】
前記一方向クラッチ３は、プーリ１の内周に圧入されたクラッチ外輪３ａと、クラッチ内輪と一体形成されたスリーブ２の大径段部２ａとの間に、保持器３ｂを組み込み、保持器３ｂのポケットに収容した複数の円筒ころ３ｃを、大径段部２ａ外面とクラッチ外輪３ａの内面とに選択的に係合させて、回転トルクを一方向にのみ伝達するようになっている。
【００２７】
前記一対の深溝玉軸受４は、それぞれ外輪４ａと内輪４ｂとの間に玉４ｃを収容し、各外輪４ａがプーリ１の内周に、各内輪４ｂがスリーブ２の大径段部２ａの両側の左右対称の位置に形成された小径部２ｂの外周に圧入されて、プーリ１を回転自在に支持している。
【００２８】
前記クラッチ外輪３ａおよび各軸受４の外輪４ａと内輪４ｂの圧入部のしめしろは、各圧入部でのクリープの発生を確実に防止するために、それぞれの圧入面の直径の０．７／１０００とされている。
【００２９】
また、各軸受４の外輪４ａは、両外輪４ａの幅とクラッチ外輪４ａの幅の寸法の和が、スリーブ２の長さと同じになるように形成されており、この外輪４ａの幅と同じ幅で各内輪４ｂが形成されている。従って、各軸受外輪４ａをクラッチ外輪３ａの側端面に接触させることにより、各軸受内輪４ｂとスリーブ２の大径段部２ａの肩部との間に軸方向隙間５が形成されて、組立て時に各軸受４に過大予圧が作用しないようになっている。
【００３０】
さらに、各軸受４は、外輪４ａの肉厚が内輪４ｂの肉厚よりも厚く形成されており、外輪４ａが圧入されるプーリ１内周面が旋削面であっても、圧入による変形を防止し、外輪４ａの軌道面の形状精度が良好に保たれるようになっている。なお、前述のように、スリーブ２外周面は研削面で形状精度が良好であるため、内輪４ｂが薄肉であっても内輪４ｂの軌道面の形状精度に影響はない。
【００３１】
以下に、図２に基づいて、このクラッチ内蔵プーリの組立て手順を説明する。まず、図２（ａ）に示すように、平坦な受け治具６上で、一対の軸受４のうちの一方を、その下端面とスリーブ２の下端面とが揃うまでスリーブ２に圧入し、クラッチ３を、クラッチ外輪３ａが組み込んだ軸受４の外輪４ａの上端面と接触するように組み込む。次に、図２（ｂ）に示すように、他方の軸受４を、その外輪４ａの下端面がクラッチ外輪３ａに接触するまで、押圧治具７でスリーブ２に圧入する。最後に、図２（ｂ）の状態まで組み立てたものを、図２（ｃ）に示すように、別の受け治具８にセットされたプーリ１の所定の位置に圧入する。
【００３２】
上述した組立て手順では、プーリ１とスリーブ２とを同軸に配置する必要がなく、各軸受４の外輪４ａとクラッチ外輪３ａとを突き当てて組み立てることができるので、部品位置の管理が少なく、作業ミスにより軸受４に過大予圧が作用するおそれがない。
【００３３】
上述した実施形態では、クラッチ外輪および各軸受の内外輪の圧入部のしめしろは、それぞれの圧入面の直径の０．７／１０００としたが、この値よりも大きく、かつ各圧入部に亀裂が発生しない限界のはめあい応力から設定されるしめしろの上限値以下であれば、どのような値としてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、この発明のクラッチ内蔵プーリは、プーリの内周に圧入されるクラッチ外輪と各転がり軸受の外輪の圧入部のしめしろ、および内方部材の外周に圧入される各転がり軸受の内輪の圧入部のしめしろを、それぞれの圧入面の直径の０．７／１０００以上としたものであるから、確実にクリープの発生が防止され、従来よりも長期間にわたって安定して使用することができる。
【００３５】
前記各転がり軸受の外輪肉厚を内輪肉厚よりも厚くすることにより、軸受外輪の軌道面の形状精度を良好に保って、転がり軸受の寿命を長くすることができる。
【００３６】
また、前記内方部材の軸方向中央部に前記クラッチ外輪の幅よりも短い大径段部を設け、この大径段部の両側の小径部の外周に前記各転がり軸受の内輪を圧入し、前記各転がり軸受の外輪を前記クラッチ外輪の側端面に接触させるようにすることにより、組立て時にも各転がり軸受の内輪と内方部材の大径段部の肩部との間に確実に軸方向隙間が形成されるようにして、軸受の過大予圧の作用による寿命低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態のクラッチ内蔵プーリの縦断面図
【図２】ａ、ｂ、ｃは、それぞれ図１のクラッチ内蔵プーリの組立て手順を説明する縦断面図
【図３】従来のクラッチ内蔵プーリの一例を示す縦断面図
【図４】ａ、ｂは、それぞれ図３のクラッチ内蔵プーリの軸受とクラッチとの間隔を変えた例を示す縦断面図
【図５】ａ、ｂ、ｃは、それぞれ図４（ａ）のクラッチ内蔵プーリの組立て手順を説明する縦断面図
【符号の説明】
１  プーリ
１ａ  溝
２  スリーブ
２ａ  大径段部
２ｂ  小径部
３  一方向クラッチ
３ａ  外輪
３ｂ  保持器
３ｃ  円筒ころ
４  深溝玉軸受
４ａ  外輪
４ｂ  内輪
４ｃ  玉
５  隙間
６、７、８  治具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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