(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向内外に同心状に配設される回転軸とプーリとを同期回転させるロック状態と相対回転させるフリー状態とに切り換える一方向クラッチを備えたプーリユニットであって、
前記回転軸と前記プーリとを相対回転自在に支持するための転がり軸受を、前記回転軸と前記プーリとの対向空間において前記一方向クラッチの軸方向での両側にそれぞれ配備するとともに、
前記一方向クラッチは、前記プーリにおいて前記回転軸と対向する内周面に対して固定状態に嵌合されかつ前記回転軸と対向する内周面に螺旋溝を有する円環状の固定ねじ部材と、前記回転軸において前記固定ねじ部材と対向する外周面に対して周方向ならびに軸方向に抵抗少なく螺旋スライド変位する状態にすべり軸受を介して嵌合されかつ前記固定ねじ部材の螺旋溝に対して螺合する螺旋溝を外周面に有する円環状の可動ねじ部材と、前記回転軸に対して固定状態に設けられかつ前記可動ねじ部材の軸方向一方向への旋回スライド変位量を規制するとともに前記可動ねじ部材に対して回転抵抗を付与するストッパとを備え、前記可動ねじ部材が、前記ストッパ側に押し付けられたときに、ロック状態となる一方、前記ストッパから離れたときに、フリー状態になるものであり、
かつ、前記両転がり軸受の外輪部材が前記固定ねじ部材に対して軸方向で位置規制するものとなっており、一方の前記転がり軸受の内輪が前記ストッパを軸方向で位置規制する、ことを特徴とする一方向クラッチを備えたプーリユニット。
【請求項２】
請求項１の一方向クラッチを備えたプーリユニットにおいて、
前記可動ねじ部材を前記ストッパ側へ弾発付勢する弾発付勢部材を備えている、ことを特徴とする一方向クラッチを備えたプーリユニット。
【請求項３】
請求項１または２の一方向クラッチを備えたプーリユニットにおいて、
前記プーリに、前記可動ねじ部材の軸方向他方向への旋回スライド変位量を規制する第２ストッパが固定状態で設けられている、ことを特徴とする一方向クラッチを備えたプーリユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一方向クラッチを備えたプーリユニットに関し、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するプーリなどに一方向クラッチが内蔵されるプーリユニットに関する。前述の補機としては、例えば自動車のエアコンディショナ用コンプレッサ、ウォーターポンプ、オルタネータ、冷却ファン、クランクプーリなどが挙げられる。
【０００２】
【従来の技術】
プーリユニットの一方向クラッチは、径方向内外に同心状に配設される回転軸とプーリとを同期回転させるロック状態と、相対回転させるフリー状態とに切り換えるものであり、ころを用いるタイプや、スプラグを用いるタイプなどが知られている。
【０００３】
例えば、ころを用いるタイプの一方向クラッチでは、回転軸とプーリとの間の円周数カ所にくさび状空間が設けられ、このくさび状空間にくさび部材としてのころが配置される。このくさび状空間は、例えば径方向外側に配設される環状部材の内周面の円周数カ所に設けられる径方向外向きに凹む凹曲面からなるカム面と、径方向内側に配設される軸状部材の円形外周面とで形成される。
【０００４】
一方、スプラグを用いるタイプの一方向クラッチでは、回転軸とプーリとの間の径方向対向空間の円周数カ所に、くさび部材としてのスプラグが配置され、駆動部材の回転速度が従動部材よりも速くなったときにスプラグがロック状態となり、駆動部材の回転速度が従動部材よりも遅くなったときにスプラグがフリー状態となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したようなころやスプラグを用いるタイプの一方向クラッチを備えたプーリユニットでは、ロック状態において、くさび部材の摩擦力により回転軸とプーリとを一体化させようにしているが、回転遠心力が増大する高速回転域など角速度が大きくなる状況や内部潤滑剤の動粘度が低温時など大きくなる状況において、くさび部材が滑ってかみ合い性が弱まる傾向となることが指摘される。このような現象が発生すると、ロックタイミングが不安定になりやすくなると言える。
【０００６】
このような事情に鑑み、本発明は、一方向クラッチを備えたプーリユニットにおいて、ロックタイミングを安定させることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１にかかる一方向クラッチを備えたプーリユニットは、径方向内外に同心状に配設される回転軸とプーリとを同期回転させるロック状態と相対回転させるフリー状態とに切り換える一方向クラッチを備えたプーリユニットであって、前記回転軸と前記プーリとを相対回転自在に支持するための転がり軸受を、前記回転軸と前記プーリとの対向空間において前記一方向クラッチの軸方向での両側にそれぞれ配備するとともに、前記一方向クラッチは、前記プーリにおいて前記回転軸と対向する内周面に対して固定状態に嵌合されかつ前記回転軸と対向する内周面に螺旋溝を有する円環状の固定ねじ部材と、前記回転軸において前記固定ねじ部材と対向する外周面に対して周方向ならびに軸方向に抵抗少なく螺旋スライド変位する状態にすべり軸受を介して嵌合されかつ前記固定ねじ部材の螺旋溝に対して螺合する螺旋溝を外周面に有する円環状の可動ねじ部材と、前記回転軸に対して固定状態に設けられかつ前記可動ねじ部材の軸方向一方向への旋回スライド変位量を規制するとともに前記可動ねじ部材に対して回転抵抗を付与するストッパとを備え、前記可動ねじ部材が、前記ストッパ側に押し付けられたときに、ロック状態となる一方、前記ストッパから離れたときに、フリー状態になるものであり、かつ、前記両転がり軸受の外輪部材が前記固定ねじ部材に対して軸方向で位置規制するものとなっており、一方の前記転がり軸受の内輪が前記ストッパを軸方向で位置規制する。
【０００８】
請求項２にかかる一方向クラッチを備えたプーリユニットは、請求項１の一方向クラッチを備えたプーリユニットにおいて、前記可動ねじ部材を前記ストッパ側へ弾発付勢する弾発付勢部材を備えている。
【０００９】
請求項３にかかる一方向クラッチを備えたプーリユニットは、請求項１または２の一方向クラッチを備えたプーリユニットにおいて、前記プーリに、前記可動ねじ部材の軸方向他方向への旋回スライド変位量を規制する第２ストッパが固定状態で設けられている。
【００１０】
要するに、本発明では、送りねじ機構を利用した一方向クラッチを備えたプーリユニットであって、従来例のような複数のくさび部材を用いないようにしているから、従来例のようなくさび部材の滑り自体がなくなり、ロック状態への状態切り換え動作がスムーズに行われるようになる。
【００１１】
本発明の一方向クラッチを備えたプーリユニットにおける一方向クラッチの動作は、まず、プーリの回転速度が従動部材よりも速くなると、可動ねじ部材が固定ねじ部材に案内されて旋回しながらストッパ側に軸方向に沿ってスライドすることになってストッパに押し付けられることになる。これにより可動ねじ部材と固定ねじ部材とストッパとの三者が一体化して、プーリと回転軸とが同期回転しうるロック状態になるので、プーリから回転軸に対して回転動力が伝達されることになる。
【００１２】
一方、従動部材の回転速度が駆動部材よりも速くなると、可動ねじ部材が固定ねじ部材に案内されて旋回しながらストッパと反対側に軸方向に沿ってスライドすることになってストッパから離れることになる。これにより、可動ねじ部材が固定ねじ部材側に保持される形態となって、駆動部材が従動部材に対して相対回転するフリー状態になるので、駆動部材から従動部材に対して回転動力が伝達されなくなる。
【００１３】
また、請求項２のように、弾発付勢部材を設けていれば、可動ねじ部材と固定ねじ部材との螺合部分の遊びを無くせるようになり、可動ねじ部材の旋回スライド動作が円滑になる。
【００１４】
また、請求項３のように、第２ストッパを設けていれば、可動ねじ部材のフリー側停止位置を固定させることが可能になる。これにより、第２ストッパと前述のストッパとで可動ねじ部材の旋回スライド変位量が物理的に規制される。
【００１５】
【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。
【００１６】
本発明の一方向クラッチを備えたプーリユニットは、例えば自動車などのエンジンに装着される各種の補機のプーリに一方向クラッチを内蔵したものとすることができる。そこで、この実施形態では、一方向クラッチを補機としてのオルタネータのプーリに組み込んだ例を挙げる。
【００１７】
図１および図２は本発明の一実施形態を示している。図１は、一方向クラッチを内蔵したプーリユニットで、フリー状態を示す断面図、図２は、図１のプーリユニットで、ロック状態を示す断面図である。
【００１８】
図中、Ａはプーリユニットの全体を示している。このプーリユニットＡは、駆動部材としてのプーリ１と、従動部材としての回転軸２と、２つの転がり軸受３，４と、一方向クラッチ５とを備えている。
【００１９】
プーリ１は、円環状に形成されていて、その外周面に駆動ベルト６が巻き掛けられるベルト溝１ａが設けられている。
【００２０】
回転軸２は、オルタネータの入力軸となるもので、プーリ１の内周に同心状に配設されている。
【００２１】
転がり軸受３，４は、プーリ１と回転軸２との対向空間の軸方向両側に配設されて主としてラジアル荷重を負担するもので、例えば深溝玉軸受とされる。
【００２２】
一方向クラッチ５は、プーリ１と回転軸２との対向空間において２つの転がり軸受３，４の間に配設されており、プーリ１から回転軸２に対して回転動力を伝達するロック状態と、伝達しないフリー状態とに適宜切り換わるものである。
【００２３】
前述した一方向クラッチ５の構成を詳細に説明する。一方向クラッチ５は、円環状の固定ねじ部材１０、円環状の可動ねじ部材１１、２つのストッパ１２，１３、弾発付勢部材としてのコイルバネ１４を備えている。
【００２４】
固定ねじ部材１０は、駆動部材としてのプーリ１の内周面に嵌合されて２つの転がり軸受３，４で挟まれることにより不動とされており、可動ねじ部材１１の旋回スライド動作を案内するものである。この固定ねじ部材１０の内周面には、螺旋溝１０ａが設けられている。
【００２５】
可動ねじ部材１１は、従動部材としての回転軸２の外周面にルーズフィット状態で嵌合されており、必要に応じて回転軸２の外周において軸方向両方向に旋回しながらスライドさせられる。この可動ねじ部材１１の外周面には、固定ねじ部材１０の螺旋溝１０ａに螺合する螺旋溝１１ａが形成されており、内周面にはメタルなどのすべり軸受１５が被着されている。この可動ねじ部材１１の軸方向両方向への旋回スライド範囲は、第１ストッパ１２と第２ストッパ１３とにより規制されている。
【００２６】
第１ストッパ１２は、可動ねじ部材１１の軸方向一方への旋回スライド量を規制するとともに可動ねじ部材１１に対して回転抵抗を付与するものであり、金属製環体１２ａの片面に、自動車変速機のクラッチフェーシングのような材料からなる摩擦板１２ｂを被着した構造である。この第１ストッパ１２は、回転軸２の外周面において図中右側の転がり軸受３の内方領域に圧入嵌合されることで軸方向および周方向に固定されている。
【００２７】
第２ストッパ１３は、可動ねじ部材１１の軸方向片方への旋回スライド量を規制するものであり、その全体が自動車変速機のクラッチフェーシングのような材料からなる。この第２ストッパ１３は、プーリ１の内周面において固定ねじ部材１０と図中左側の転がり軸受４の外輪との間の領域に嵌合されるとともに、固定ねじ部材１０と図中左側の転がり軸受４の外輪とで挟持されることで軸方向および周方向に固定されている。
【００２８】
コイルバネ１４は、回転軸２の外周で可動ねじ部材１１と第２ストッパ１３との間に圧縮状態で配設されており、伸張復元力により可動ねじ部材１１を第１ストッパ１２側へ弾発付勢して可動ねじ部材１１と固定ねじ部材１０との螺合部分の遊びを無くすものである。
【００２９】
次に、上記プーリユニットＡの動作を説明する。
【００３０】
まず、ベルト６によりプーリ１が図中右側から見て時計方向に回転されると、このプーリ１に固定されてある一方向クラッチ５の固定ねじ部材１０がプーリ１と同期回転することになる。これにより、一方向クラッチ５の可動ねじ部材１１が反時計方向に旋回しながら図中の右側方向つまり第１ストッパ１２側にスライドすることになる。こうして、可動ねじ部材１１が第１ストッパ１２に押し付けられると、可動ねじ部材１１の旋回スライド動作が停止させられることになって、可動ねじ部材１１と第１ストッパ１２との間に発生する摩擦抵抗により、可動ねじ部材１１と第１ストッパ１２と固定ねじ部材１０との三者が一体化する。これで、可動ねじ部材１１がプーリ１と回転軸２の両方に対して一体化してそれぞれ同期回転することになる。この状態が一方向クラッチ５のロック状態である。その結果、プーリ１から回転軸２に対して回転動力をほぼ１：１の割合で伝達するようになる。
【００３１】
一方、プーリ１が図中右側から見て反時計方向に回転されると、このプーリ１に固定されてある一方向クラッチ５の固定ねじ部材１０がプーリ１と同期回転することになる。これにより、一方向クラッチ５の可動ねじ部材１１が時計方向に旋回しながら図中の左側方向つまり第２ストッパ１３側にコイルバネ１４の弾発付勢力に抗してスライドすることになる。こうして、可動ねじ部材１１が第１ストッパ１２から離れて第２ストッパ１３に押し付けられると、可動ねじ部材１１の旋回スライド動作が停止させられることになって、可動ねじ部材１１と第２ストッパ１３との間に発生する摩擦抵抗により、可動ねじ部材１１と第２ストッパ１３と固定ねじ部材１０との三者が一体化する。これで、可動ねじ部材１１がプーリ１に対してのみ一体化して、回転軸２に対してはすべり軸受１５により相対回転することになる。この状態が一方向クラッチ５のフリー状態である。その結果、プーリ１から回転軸２に対して回転動力の伝達を遮断するようになる。
【００３２】
ところで、プーリ１を時計方向だけにしか回転させないような形態で使用する場合において、仮に、プーリ１の回転上昇過程で、プーリ１の回転速度が一時的に低下すると、回転軸２の回転速度が回転慣性力によりプーリ１の回転速度よりも一瞬速くなるので、一方向クラッチ５の可動ねじ部材１１が時計方向に旋回しながら図中左側方向つまり第２ストッパ１３側にコイルバネ１４の弾発付勢力に抗してスライドすることになり、上述したように、プーリ１と回転軸２とを相対回転させるフリー状態となるので、プーリ１から回転軸２に対して回転動力の伝達を遮断するようになる。
【００３３】
この後、プーリ１の回転速度が回転軸２よりも速くなると、上述したように、一方向クラッチ５の可動ねじ部材１１が反時計方向に旋回しながら図中の右側方向つまり第１ストッパ１２側にスライドして、一方向クラッチ５がロック状態となるので、プーリ１から回転軸２に対して回転動力が伝達されることになる。
【００３４】
このように、プーリ１の回転速度が高低変動（脈動）するようなことがあっても、一方向クラッチ５がロック状態とフリー状態に適宜切り換わって、プーリ１の回転速度の脈動を整流化して、回転軸２にリニアに伝達させるようになっている。また、プーリ１の回転速度が高速から低速に減速するときにも、一方向クラッチ５がフリー状態になって回転軸２を自身の回転慣性力でもって高速回転させることができるので、オルタネータの発電効率を高めることができる。
【００３５】
以上説明したように、上記実施形態の一方向クラッチ５は、従来例のようなくさび状部材を用いずに、送りねじ機構を利用した構造であるから、くさび状部材を用いる構造の一方向クラッチにおいて発生する可能性のあるくさび状部材の滑り自体を無くすことができる。特に、上記実施形態の一方向クラッチ５では、従来例のくさび状部材に対応する可動ねじ部材１１の動きを螺旋溝１０ａ，１１ａで案内して動き範囲を２つのストッパ１２，１３で規制しているので、一方向クラッチ５のロック、フリーの状態切り換え動作を安定にできて、動作応答性が改善される。
【００３６】
なお、本発明は上記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。
【００３８】
上記実施形態では、一方向クラッチ５を自動車の補機としてオルタネータのプーリに組み込んだ例を挙げたが、その他の補機のプーリに対して組み込むことができる。いずれにしても、一方向クラッチ５の可動ねじ部材１１を回転軸側に相対回転可能かつ軸方向スライド可能に取り付けて、一方向クラッチ５の固定ねじ部材１０をプーリ側に固定状態で取り付けるようにすればよい。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１ないし３の発明にかかる一方向クラッチを備えたプーリユニットでは、従来例のようなくさび状部材を無くして送りねじ機構を利用した構造にして、従来例のくさび状部材に対応する可動ねじ部材の滑り自体を無くすようにしているから、ロック状態への可動ねじ部材の動きが安定に行われることになり、動作応答性の向上に貢献できるようになる。
【００４０】
特に、請求項２のように弾発付勢部材で可動ねじ部材を軸方向に弾発付勢させるようにしていれば、可動ねじ部材と固定ねじ部材との螺合部分の遊びを無くすことができて、可動ねじ部材の旋回スライド動作を円滑にできるようになる。
【００４１】
また、請求項３のように、第２ストッパを設けていれば、可動ねじ部材のフリー側停止位置を固定させることが可能になるから、請求項１のストッパとでもって可動ねじ部材の旋回スライド変位量を規制できるようになるなど、状態切り換え動作を安定させるうえで、より有効である。
【００４２】
このように、本発明では、安定でしかも信頼性が高いクラッチ機能を発揮する一方向クラッチを備えたプーリユニットを提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる一方向クラッチを備えるプーリユニットで、フリー状態を示す上半分の断面図
【図２】図１のプーリユニットで、ロック状態を示す上半分の断面図
【符号の説明】
Ａ      プーリユニット
１      プーリ
２      回転軸
５      一方向クラッチ
１０      一方向クラッチの固定ねじ部材
１０ａ    固定ねじ部材の螺旋溝
１１      一方向クラッチの可動ねじ部材
１１ａ    可動ねじ部材の螺旋溝
１２      第１ストッパ
１３      第２ストッパ
１４      コイルバネ
【図１】
0004097052.tif 000002
【図２】
0004097052.tif 000003