(57)【要約】【課題】衝撃的なトルク入力を緩衝することができるようにしたクラッチ内蔵プーリユニットを提供することである。【解決手段】プーリ１の内側に一方向クラッチ１０を組込み、その一方向クラッチ１０の内輪１３の内側にハブ４０を組込んで、そのハブ４０と内輪を相対的に回転自在に支持し、そのハブ４０と内輪１３間にコイルスプリング５０を組込む。ハブ４０の外周と内輪１３の内周にコイルスプリング５０のコイル端５０ａ、５０ｂと周方向で対向する突起部２４、４５を設け、プーリ１の一方向への回転時に一方向クラッチ１０を係合させ、その一方向クラッチ１０の内輪１３が回転する際にコイルスプリング５０を径方向に弾性変形させて、内輪１３の回転をハブ４０に伝達し、上記コイルスプリング５０の弾性変形によりプーリ１に負荷される衝撃トルクを緩衝する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プーリの内側に一方向クラッチを組込み、その一方向クラッチがプーリの内径面に圧入された外輪と、その外輪の内側に組込まれた内輪と、その内輪と外輪間に組込まれた保持器と、その保持器の周方向に間隔をおいて形成された複数のポケットのそれぞれ内部に収容された係合子と、その係合子を外輪と内輪の対向面に噛み込む方向に向けて付勢するばね部材とからなり、前記外輪と内輪の一方向への相対回転により係合子を外輪と内輪の対向面に噛み込ませて、外輪と内輪の相互間で回転トルクを伝達するようにしたクラッチ内蔵プーリユニットにおいて、
前記内輪の内側にハブを組込み、そのハブの外周と内輪の内周間に、ハブと内輪の一方向への相対回転により弾性変形して、内輪とハブの相互間で回転トルクを伝達する弾性部材を組込み、前記ハブが内輪に対して空転する際の空転トルクを一方向クラッチの係合子が係合解除される際の係合解除トルクより大きくしたことを特徴とするクラッチ内蔵プーリユニット。
【請求項２】
前記弾性部材が、ハブの外周に嵌合されて軸方向に長く延びるコイルスプリングからなり、前記内輪の内周およびハブの外周にそのコイルスプリングのコイル端と周方向で対向する突起部を設けた請求項１に記載のクラッチ内蔵プーリユニット。
【請求項３】
前記弾性部材が、ハブの外周に沿って周方向に延びるコイルスプリングからなり、前記内輪の内周およびハブの外周にそのコイルスプリングのコイル端部と周方向で対向する突出部を設けた請求項１に記載のクラッチ内蔵プーリユニット。
【請求項４】
前記内輪の一端から外部に位置するハブの一端部とプーリの対向部間および前記外輪の他端から外部に位置する内輪の他端部とプーリの対向部間にプーリに作用するラジアル荷重およびモーメント荷重を支持する片シール付き転がり軸受を、そのシールがアウタ側端部に位置するよう組込んだ請求項１乃至３のいずれかの項に記載のクラッチ内蔵プーリユニット。
【請求項５】
前記内輪の内周とハブの外周にメタル案内されるラジアル軸受面を形成して、内輪とハブとを相対的に回転自在に支持した請求項１乃至４のいずれかの項に記載のクラッチ内蔵プーリユニット。
【請求項６】
前記内輪のラジアル軸受面とハブのラジアル軸受面の一方にシール溝を形成し、そのシール溝に組込まれたシール部材を他方のラジアル軸受面に弾性接触させた請求項５に記載のクラッチ内蔵プーリユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、主として、エンジンを駆動源とするオルタネータ等のエンジン補機の回転軸上に取付けて使用するクラッチ内蔵プーリユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジンのクランクシャフトの回転をベルト伝動装置によってエンジン補機の回転軸に伝えるようにした補機駆動装置においては、エンジンを急減速した場合、エンジン補機の回転軸に取付けられたプーリも急減速しようとする。
【０００３】
このとき、エンジン補機がオルタネータの場合、そのオルタネータの回転軸は慣性力が大きいため、その回転軸に取付けられたプーリは一定の速度で回り続けようとし、クランクシャフト上のプーリとオルタネータの回転軸上のプーリとの間で大きな回転速度差が生じ、ベルトの張力が増大して破損し易くなる。
【０００４】
また、クランクシャフトは、１回転中に角速度が変動しており、その角速度の変動に起因してクランクシャフト上のプーリとベルトとの間で滑りが生じ、その滑りによってベルトが摩耗し、耐久性が低下することになる。
【０００５】
そのような不都合を解消するため、特許文献１では、エンジン補機の回転軸上に設けられるプーリ内に一方向クラッチを組込んだクラッチ内蔵プーリユニットを提案している。
【０００６】
上記のようなクラッチ内蔵プーリユニットをエンジン補機の回転軸上に取付けることによって、プーリの回転速度がエンジン補機の回転軸の回転速度より低下すると、一方向クラッチの係合が解除されてプーリがフリー回転するため、ベルトの張力増加を防止することができると共に、プーリとベルトの相互間における滑りを防止することができ、ベルトの耐久性の低下を抑制することができる。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−３１７８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記のようなクラッチ内蔵プーリユニットにおいては、一方向クラッチの係合子が金属製の外輪と内輪に滑りを生じることなく噛み込むため、例えば、エンジン始動時や急加速時のように、急激のトルク負荷があった場合に、係合子が衝撃的に噛み込んで衝撃トルクを発生させることになり、ベルトへの負荷を完全に低減しきれないという問題があった。
【０００９】
この発明の課題は、衝撃的なトルク入力を緩衝することができるようにしたクラッチ内蔵プーリユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、この発明においては、プーリの内側に一方向クラッチを組込み、その一方向クラッチがプーリの内径面に圧入された外輪と、その外輪の内側に組込まれた内輪と、その内輪と外輪間に組込まれた保持器と、その保持器の周方向に間隔をおいて形成された複数のポケットのそれぞれ内部に収容された係合子と、その係合子を外輪と内輪の対向面に噛み込む方向に向けて付勢するばね部材とからなり、前記外輪と内輪の一方向への相対回転により係合子を外輪と内輪の対向面に噛み込ませて、外輪と内輪の相互間で回転トルクを伝達するようにしたクラッチ内蔵プーリユニットにおいて、前記内輪の内側にハブを組込み、そのハブの外周と内輪の内周間に、ハブと内輪の一方向への相対回転により弾性変形して、内輪とハブの相互間で回転トルクを伝達する弾性部材を組込み、前記ハブが内輪に対して空転する際の空転トルクを一方向クラッチの係合子が係合解除される際の係合解除トルクより大きくした構成を採用したのである。
【００１１】
上記の構成からなるクラッチ内蔵プーリユニットにおいては、エンジン補機の回転軸にハブを取付け、そのハブと同軸上に設けられたプーリとエンジンのクランクシャフトに取付けられたプーリ間にベルトを掛け渡して、クランクシャフトの回転がプーリに伝達されるようにする。
【００１２】
上記のような使用状態において、クランクシャフトの回転がプーリに伝達されると、プーリと一体に回転する外輪が内輪に対して一方向に相対回転し、その相対回転により一方向クラッチの係合子が外輪および内輪の対向面に噛み込むことになり、外輪の回転は係合子を介して内輪に伝達される。
【００１３】
また、内輪の回転により弾性部材が弾性変形し、その弾性部材を介して内輪の回転がハブに伝達され、エンジン補機の回転軸が回転される。
【００１４】
このように、一方向クラッチの係合子が外輪と内輪の対向面に噛み込んで内輪が回転すると、弾性部材が弾性変形して内輪の回転をハブに伝達するため、エンジンの始動時や急加速時にプーリに衝撃トルクが入力されると、その衝撃的なトルク入力は弾性部材の弾性変形によって吸収されることになり、ベルトに衝撃トルクが負荷されるのを防止することができる。
【００１５】
ここで、ハブが内輪に対して空転する際の空転トルクは一方向クラッチの係合子が係合解除される際の係合解除トルクより大きく設定されているため、エンジンの急減速等によってエンジン補機の回転軸と一体に回転するハブの回転速度がプーリの回転速度を上回ると、ハブと共に回転する内輪が外輪に対して相対回転する。その相対回転により係合子が係合解除し、外輪から内輪への回転伝達が遮断され、プーリがフリー回転する。
【００１６】
衝撃トルクを緩衝する弾性部材として、ハブの外周に嵌合されて軸方向に長く延びるコイルスプリングや、ハブの外周に沿って周方向に延びるコイルスプリングを採用することができる。
【００１７】
ハブの外周に嵌合されて軸方向に長く延びるコイルスプリングを採用する場合は、内輪の内周およびハブの外周にそのコイルスプリングのコイル端と周方向で対向する突起部を設けて、内輪の回転時にコイルスプリングを径方向に弾性変形させるようにする。
【００１８】
一方、ハブの外周に沿って周方向に延びるコイルスプリングを採用する場合は内輪の内周およびハブの外周にそのコイルスプリングのコイル端部と周方向で対向する突出部を設けて、内輪の回転時にコイルスプリングを収縮する方向に弾性変形させるようにする。
【００１９】
この発明に係るクラッチ内蔵プーリユニットにおいて、内輪の一端から外部に位置するハブの一端部とプーリの対向部間および前記外輪の他端から外部に位置する内輪の他端部とプーリの対向部間にプーリに作用するラジアル荷重およびモーメント荷重を支持する片シール付き転がり軸受を、そのシールがアウタ側端部に位置するよう組込むことにより、プーリ、外輪、内輪およびハブを同一軸上に配置することができ、一方向クラッチの係合子に偏荷重が負荷されたり、特定の係合子にのみラジアル荷重が負荷されるのを防止することができ、一方向クラッチを精度よく作動させることができる。
【００２０】
ここで、一方向クラッチの係合子は、スプラグであってもよく、あるいは、ローラであってもよい。
【００２１】
また、内輪の内周とハブの外周にメタル案内されるラジアル軸受面を形成して、内輪とハブとを相対的に回転自在に支持することにより、上記ラジアル軸受面に作用する摩擦抵抗によって、ハブが内輪に対して空転する際の空転トルクを一方向クラッチの係合子が係合解除される際の係合解除トルクより大きく設定することができる。
【００２２】
この場合、内輪のラジアル軸受面とハブのラジアル軸受面の一方にシール溝を形成し、そのシール溝に組込まれたシール部材を他方のラジアル軸受面に弾性接触させることにより、ハブと内輪の接触部の摩擦抵抗をより大きく設定することができ、ハブの回転速度がプーリの回転速度を上回った際に、一方向クラッチを確実に係合解除させることができる。
【００２３】
また、シール部材の組込みによって、内輪とハブの対向面間に封入されるグリースの外部への漏洩を防止することができると共に、外部から内部へのごみの侵入を防止することができる。
【発明の効果】
【００２４】
上記のように、この発明に係るクラッチ内蔵プーリユニットにおいては、プーリに回転トルクが入力されて係合子が外輪と内輪の対向面間に噛み込み、その係合子を介して外輪から内輪に回転トルクが伝達されると、弾性部材が弾性変形し、その弾性部材を介して内輪の回転がハブに伝達されるため、衝撃トルクが入力された場合に、その衝撃トルクを弾性部材の弾性変形によって緩衝することができる。このため、ベルトに衝撃トルクが負荷されるのを防止することができ、ベルトの耐久性の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、この発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図１および図２に示すように、プーリ１の内側には一方向クラッチ１０と、その一方向クラッチ１０の両側に一対の片シール付き転がり軸受３０ａ、３０ｂが組込まれている。
【００２６】
一方向クラッチ１０は、プーリ１の内径面に圧入された外輪１１に円筒形内面１２を設け、外輪１１の内側に組込まれた内輪１３に円筒形外面１４を形成し、その円筒形外面１４と円筒形内面１２間に組込まれた保持器１５に複数のポケット１６を周方向に等間隔に設け、各ポケット１６内にスプラグからなる係合子１７と、その係合子１７を外輪１１の円筒形内面１２と内輪１３の円筒形外面１４に噛み込む方向に向けて付勢するばね部材１８を組込み、上記内輪１３に対する外輪１１の一方向への相対回転により係合子１７を円筒形内面１２および円筒形外面１４に噛み込ませて、外輪１１と内輪１３の相互間で回転トルクを伝達するようになっている。
【００２７】
ここで、内輪１３の軸方向長さは外輪１１より長くなっている。内輪１３は、その一端部が外輪１１の一端部と略同一位置に位置する組込みとされ、外輪１１の他端から外部に位置する他端部の外周に円筒形外面１４より小径の軸受嵌合面１９が形成されている。
【００２８】
また、内輪１３の内周には、円筒形内面２０と、その円筒形内面２０より小径のラジアル軸受面２１とが軸方向に連続して設けられている。
【００２９】
内輪１３の内側にはハブ４０が組込まれている。ハブ４０は円筒状をなし、内輪１３の円筒形内面２０との間で環状空間４１を形成している。ハブ４０の軸方向長さは内輪１３より長く、内輪１３の一端から外部に位置する一端部に外向きのフランジ４２と、そのフランジ４２の外周部に内輪１３の一端に向けて延びる円筒部４３が形成され、上記フランジ４２と円筒部４３とによって環状空間４１は閉塞されている。
【００３０】
また、ハブ４０の他端部外周にはラジアル軸受面４４が形成され、そのラジアル軸受面４４と内輪１３のラジアル軸受面２１の嵌合によって、内輪１３とハブ４０は相対的に回転自在の支持とされている。
【００３１】
内輪１３のラジアル軸受面２１には環状のシール溝２２が形成され、そのシール溝２２に組込まれたＯリングからなるシール部材２３はハブ４０のラジアル軸受面４４に弾性接触し、その接触によってハブ４０が内輪１３に対して空転する際の空転トルクが一方向クラッチ１０の係合子１７が係合解除される際の係合解除トルクより大きい値に設定されている。また、シール部材２３の組込みによってラジアル軸受面２１、４４間がシールされている。
【００３２】
なお、ハブ４０のラジアル軸受面４４にシール溝を形成し、そのシール溝にシール部材を組込んで、内輪のラジアル軸受面２１に弾性接触させるようにしてもよい。
【００３３】
一対の転がり軸受３０ａ、３０ｂのうち、一方の転がり軸受３０ａは、内輪１３の軸受嵌合面１９とプーリ１の内径面間に組込まれ、他方の転がり軸受３０ｂはハブ４０の円筒部４３の外径面とプーリ１の内径面間に組込まれている。この一対の転がり軸受３０ａ、３０ｂはシールがアウタ側端部に位置する組込みとされ、一方の転がり軸受３０ａの転動体３１を保持する保持器は一方向クラッチ１０の保持器１５と一体化されている。
【００３４】
また、一対の転がり軸受３０ａ、３０ｂは、プーリ１に負荷されるラジアル荷重およびモーメント荷重を支持し、一方向クラッチ１０の係合子１７に偏荷重が負荷されたり、特定の係合子１７に荷重が負荷されるのを防止するようになっている。
【００３５】
図１に示すように、内輪１３とハブ４０との間に形成された環状空間４１内には軸方向に長く延びる弾性部材としてのコイルスプリング５０が組込まれている。
【００３６】
図３乃至図５に示すように、内輪１３の内周には、コイルスプリング５０の一方のコイル端５０ａと周方向で対向する突起部２４が形成され、また、ハブ４０の外周には、コイルスプリング５０の他方のコイル端５０ｂと周方向で対向する突起部４５が設けられている。
【００３７】
実施の形態で示すクラッチ内蔵プーリユニットは上記の構造からなり、エンジン補機としてのオルタネータの駆動に際しては、そのオルタネータの回転軸にハブ４０を取付け、そのハブ４０と同軸上に設けられたプーリ１とエンジンのクランクシャフトに取付けられたプーリ間にベルトを掛け渡して、クランクシャフトの回転がプーリに伝達されるようにする。
【００３８】
上記のような使用状態において、クランクシャフトの回転がプーリ１に伝達され、プーリ１と一体の外輪１１が内輪１３に対して図２の矢印で示す一方向に相対回転すると、一方向クラッチ１０の係合子１７が外輪１１の円筒形内面１２および内輪１３の円筒形外面１４に噛み込み、外輪１１の回転は係合子１７を介して内輪１３に伝達される。
【００３９】
また、内輪１３の一方向への回転により、その内輪１３の内周に形成された突起部２４がコイルスプリング５０の一方のコイル端５０ａを周方向に押圧し、その押圧によってコイルスプリング５０が径方向に弾性変形すると共に、そのコイルスプリング５０の他方のコイル端５０ｂがハブ４０の外周に形成された突起部４５を押圧し、内輪１３の回転はコイルスプリング５０を介してハブ４０に伝達され、エンジン補機の回転軸が回転される。
【００４０】
このように、一方向クラッチ１０の係合子１７が外輪１１の円筒形内面１２と内輪１３の円筒形外面１４に噛み込んで内輪１３が回転すると、コイルスプリング５０が径方向に弾性変形して内輪１３の回転をハブ４０に伝達するため、エンジンの始動時や急加速時にプーリ１に衝撃トルクが入力されると、その衝撃的なトルク入力はコイルスプリング５０の弾性変形によって吸収されることになる。このため、ベルトに衝撃トルクが負荷されるようなことはなく、ベルトの耐久性の向上を図ることができる。
【００４１】
ここで、ハブ４０が内輪１３に対して空転する際の空転トルクは一方向クラッチ１０の係合子１７が係合解除される際の係合解除トルクより大きく設定されているため、エンジンの急減速等によってオルタネータの回転軸と一体に回転するハブ４０の回転速度がプーリ１の回転速度を上回ると、ハブ４０と共に回転する内輪１３が外輪１１に対して相対回転する。その相対回転により係合子１７が係合解除し、外輪１１から内輪１３への回転伝達が遮断され、プーリ１がフリー回転する。
【００４２】
実施の形態で示すように、一対の片シール付き転がり軸受３０ａ、３０ｂを、シールがアウタ側端部に位置する組付けとし、内輪１３のラジアル軸受面２１とハブ４０のラジアル軸受面４４間にシール部材２３を組込むことによって、一方向クラッチ１０の内部およびコイルスプリング５０が組込まれた環状空間４１を密封することができるため、一方向クラッチ１０の内部や環状空間４１の内部に封入されたグリースの外部への漏洩を防止することができると共に、外部から内部にごみが侵入するのを防止することができる。
【００４３】
図１では、環状空間４１内にハブ４０の軸方向に長く延びるコイルスプリング５０を組込んで、そのコイルスプリング５０の径方向への弾性変形によってプーリ１に負荷される衝撃トルクを緩衝するようにしたが、図６に示すように、内輪１３の内周とハブ４０の外周に周方向で対向する突出部２５、４６を設け、その突出部２５、４６間にハブ４０の周方向に延びるコイルスプリング５１を組込み、上記内輪１３の矢印で示す一方向への回転時にコイルスプリング５１を収縮させてプーリ１に負荷される衝撃トルクを緩衝するようにしてもよい。
【００４４】
なお、実施の形態では、一方向クラッチ１０として、スプラグタイプの一方向クラッチを示したが、一方向クラッチ１０はこれに限定されない。例えば、ローラタイプの一方向クラッチであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明に係るクラッチ内蔵プーリユニットの実施の形態を示す縦断正面図
【図２】図１のII−II線に沿った断面図
【図３】図１のIII−III線に沿った断面図
【図４】図１のVI−VI線に沿った断面図
【図５】内輪、コイルスプリングおよびハブを示す分解斜視図
【図６】衝撃トルクを緩衝するダンパ機構の他の例を示す断面図
【符号の説明】
【００４６】
１      プーリ
１０    一方向クラッチ
１１    外輪
１３    内輪
１５    保持器
１６    ポケット
１７    係合子
１８    ばね部材
２１    ラジアル軸受面
２２    シール溝
２３    シール部材
２４    突起部
２５    突出部
３０ａ  片シール付き転がり軸受
３０ｂ  片シール付き転がり軸受
４０    ハブ
４４    ラジアル軸受面
４５    突起部
４６    突出部
５０    コイルスプリング（弾性部材）
５０ａ  コイル端
５０ｂ  コイル端
５１    コイルスプリング（弾性部材）
【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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【図６】
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