(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルトにより回転駆動される外側環体と、外側環体の内周に配設され軸体の自由端側に一体的に取り付けられる内側環体と、両環体の間の環状空間に設けられる一方向クラッチと、前記環状空間において一方向クラッチの両側に設けられる転がり軸受とを含むプーリユニットであって、
ベルト荷重作用点が、内側環体の自由端側に偏るように設定されていて、一方向クラッチのくさび部材がころとされ、内側環体の自由端側に位置する転がり軸受がころ軸受とされ、内側環体の基端側に位置する転がり軸受が玉軸受とされている、ことを特徴とするプーリユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のプーリユニットにおいて、
ころ軸受領域を含む自由端側領域にのみベルト荷重作用領域が位置するように設定してい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、一方向クラッチを挟んだ両側に転がり軸受を配設した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することができる。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、オルターネータ、冷却ファンなどが挙げられる。
【０００２】
【従来の技術】
自動車エンジンに装着される各種の補機は、エンジンのクランクシャフトによりベルトを介して駆動されるようになっている。
【０００３】
そして、補機のプーリと補機の入力軸との間に一方向クラッチを介装し、プーリと入力軸との回転差に応じて、一方向クラッチをフリー状態（動力伝達遮断状態）とロック状態（動力伝達状態）とに切り替え、プーリと入力軸との間で動力伝達させたり遮断させたりするようにしたものがある。
【０００４】
この種のプーリユニットとして、例えば、特開平７−３１７８０７号公報に示すようなものがある。この従来技術では、ベルトからプーリに作用する荷重を受けるために、プーリと入力軸との間で一方向クラッチの両側に玉軸受を設けている。なお、この公報のように、プーリの軸方向中心と、ベルトの幅方向中心とを一致させることができる場合、プーリの軸方向中間に一方向クラッチを、その両側に玉軸受をそれぞれ配置させることができる。そのため、両方の玉軸受は荷重負担能力が同じ仕様とされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動車のエンジン廻りは、種々な部品が配置されていて、補機の設置場所やベルトの配置場所などを種々工夫する必要があるが、例えば補機をエンジン前面に近接させた場所に配置して、ベルトをエンジン前面から遠ざけた場所に配置しなければならないような状況では、プーリユニット全体を軸方向に長くし、プーリの外周面において前端側の領域にベルトを巻き掛けるようにしなければならない。
【０００６】
このような状況で用いるプーリユニットの場合、ベルトからプーリに作用する荷重点と、補機の内部における入力軸の支持部までの距離が長くなってしまい、特に入力軸の自由端側（フロント側）に位置する玉軸受に対して作用する荷重が、基端側（リア側）に位置する玉軸受よりも大きくなるので、自由端側に位置する玉軸受が早期に破損しやすくなることが指摘される。また、このようなプーリに対する偏荷重の作用に関連して、一方向クラッチのころがスキューしやすくなるなど、ロック、フリー動作が不安定になりやすいとも考えられる。
【０００７】
したがって、本発明は、一方向クラッチを挟んだ両側に転がり軸受を配設したプーリユニットにおいて、内側環体の自由端側に位置する転がり軸受の寿命向上と一方向クラッチの動作安定化を図ることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のプーリユニットは、ベルトにより回転駆動される外側環体と、外側環体の内周に配設され軸体の自由端側に一体的に取り付けられる内側環体と、両環体の間の環状空間に設けられる一方向クラッチと、前記環状空間において一方向クラッチの両側に設けられる転がり軸受とを含むプーリユニットであって、ベルト荷重作用点が、内側環体の自由端側に偏るように設定されていて、一方向クラッチのくさび部材がころとされ、内側環体の自由端側に位置する転がり軸受がころ軸受とされ、内側環体の基端側に位置する転がり軸受が玉軸受とされている。
また、ころ軸受領域を含む自由端側領域にのみベルト荷重作用領域が位置するように設定してもよい。
【００１２】
本発明のプーリユニットでは、内側環体の自由端側にベルト荷重が偏る状況において、内側環体の自由端側に位置する転がり軸受を、基端側に位置する転がり軸受に比べて荷重負担能力の大きなころ軸受としている。このため、自由端側に位置するころ軸受が早期破損しにくくなる。しかも、自由端側に位置するころ軸受によって荷重負担能力をアップさせているから、一方向クラッチのころをスキューさせるような力が発生しにくくなり、ころのロック、フリー動作の安定化に貢献できるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図１ないし図５に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１５】
図１ないし図４は本発明の一実施形態にかかり、図１は、プーリユニットの縦断面図、図２は、図１の（２）−（２）線断面の矢視図、図３は、図１の（３）−（３）線断面の矢視図、図４は、一方向クラッチの一部を示す平面展開図である。
【００１６】
図例のプーリユニットＡは、同心状に配設される内外２つの環体１，２と、両環体１，２の間の環状空間に介装される一方向クラッチ３と、前記環状空間において一方向クラッチ３の軸方向両側に配設される２つの転がり軸受４，５とを備えている。一方の転がり軸受４は、深溝型玉軸受とされ、他方の転がり軸受５は、針状ころ軸受とされている。
【００１７】
外側環体１の外周において軸方向一端に偏った位置には、波状のベルト巻き掛け用の溝が形成されており、この外側環体１は、例えば自動車エンジンのクランクシャフトによりいわゆるＶベルトと呼ばれるベルトＢを介して回転駆動されるようになっている。内側環体２は、スリーブ状の部材からなり、図示しないが自動車の補機の入力軸（例えばオルタネータのロータ）に固定される。
【００１８】
一方向クラッチ３は、前述の内側環体２を内輪とするもので、この内側環体２の外周面において軸方向ほぼ中間領域の円周数箇所に設けられた平坦なキー状のカム面１０ａと、軸方向片半分領域に針状ころ軸受５が内嵌されるように軸方向長尺に形成された外輪１１と、カム面１０ａに対応して径方向内外に貫通形成されるポケット１２ａを有する保持器１２と、保持器１２の各ポケット１２ａに１つずつ収納される複数のころ１３と、保持器１２の各ポケット１２ａに１つずつ収納されかつころ１３をカム面１０ａと外輪１１内周面との間のくさび状空間の狭い側（ロック側）へ押圧する弾性部材としての断面ほぼ長方形のコイルバネ１４とを備えている。なお、図４に示すように、保持器１２のポケット１２ａの内壁面には、根元がくびれた形状の突起１２ｂが一体形成されており、この突起１２ｂの根元のくびれ部分にコイルバネ１４の軸方向一端が係止嵌合され、突起１２ｂの外周でコイルバネ１４の内周を受けることにより、コイルバネ１４のゆがみなどを防止するようになっている。この突起１２ｂの先端外径面には、コイルバネ１４の装着を容易とするためのテーパ面が設けられている。また、図３に示すように、保持器１２の軸方向一端内周側には、凸部１２ｃが設けられており、また、内側環体２の外周面において深溝型玉軸受４が外嵌装着される小径部分とカム面１０ａとの境界部分には、前記凸部１２ｃが軸方向から嵌合する凹部６が設けられている。そして、前述の凸部１２ｃは、凹部６に対して軸方向から係止された状態で、この凹部６の垂直壁面と深溝型玉軸受４の内輪１６とで挟まれており、これにより、保持器１２の周方向ならびに軸方向への動きが封じられている。これら凹部６と凸部１２ｃは、この実施形態において１８０度対向する２カ所に設けられている。
【００１９】
深溝型玉軸受４は、内輪１６、外輪１７、複数の玉１８、保持器１９を有する一般的な構成であるが、内・外輪１６，１７間の軸方向外端側にのみ密封部材としてのオイルシール２０が装着されている。
【００２０】
針状ころ軸受５は、シェル状外輪２１、複数の針状ころ２２、保持器２３を有する一般的な構成である。
【００２１】
ところで、上記一方向クラッチ３の外輪において針状ころ軸受５の配置側軸端には、内側環体２の外周面に対して接触する状態となるようにオイルシール２４が装着されており、さらに、内側環体２においてベルトＢ配置側には、外側環体１の内周面に対して微小隙間を介して対向する状態となるようにシール環体２５が装着されている。これら、オイルシール２４，シール環体２５と、上記深溝型玉軸受４のオイルシール２０とで、一方向クラッチ３、深溝型玉軸受４ならびに針状ころ軸受５の三者を密封するようになっていて、これら両軸受４，５と一方向クラッチ３とを共通の潤滑剤で潤滑させるようにしている。
【００２２】
以上説明したプーリユニットＡの動作を説明する。要するに、外側環体１の回転速度が内側環体２よりも相対的に速くなると、一方向クラッチ３のころ１３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るので、外側環体１と内側環体２とが一体化して同期回転する。しかし、外側環体１の回転速度が内側環体２よりも相対的に遅くなると、一方向クラッチ３のころ１３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るので、外側環体１から内側環体２へ回転動力の伝達が遮断されることになって内側環体２が回転慣性力のみで回転を継続するようになる。
【００２３】
このようなプーリユニットＡを仮にオルタネータに利用する場合だと、ベルトＢの駆動源となるエンジンのクランクシャフトの回転変動に関係なく、オルタネータのロータの回転を高域に維持して、発電効率を高めるようにすることができる。つまり、クランクシャフトの回転数が上昇するとき、一方向クラッチ３がロック状態となって内側環体２を外側環体１と同期回転させるようにし、一方、クランクシャフトの回転数が低下するとき、一方向クラッチ３がフリー状態となって内側環体２を外側環体１の減速と無関係に自身の回転慣性力により回転継続させるようにすればよい。
【００２４】
ところで、上記実施形態のプーリユニットＡでは、内側環体２の自由端側にベルトＢの荷重が偏る状況を考慮して、一方向クラッチ３の両側の転がり軸受について、内側環体２の自由端側に荷重負担能力の比較的大きな針状ころ軸受５を、基端側に荷重負担能力の比較的小さな深溝型玉軸受４をそれぞれ配設している。そのため、ベルトＢの荷重が偏荷重として作用しても、前述の針状ころ軸受５が耐荷重能力が大きいので従来のように早期に破損することがなくなるとともに、外側環体１や内側環体２の撓みを抑制できるようになるから、一方向クラッチ３のころ１３をスキューさせるような力が発生しにくくなり、ころ１３のロック、フリー動作の安定化に貢献できるようになる。なお、内側環体２の基端側にスラスト荷重を受けることのできる深溝型玉軸受４を配置しているから、継続的に振動を受けるような状況でも、従来例と同様に一方向クラッチ３の軸方向変位を防止できるようになる。
【００２５】
なお、本発明は上記実施例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。
【００２６】
（１）  上記実施形態では、外側環体１と内側環体２とをほぼ同じ長さのものとしているが、図５に示すように、外側環体１を内側環体２よりも長くした構造とすることができる。この場合、外側環体１においてベルトＢの巻き掛け領域よりも、内側環体２の基端側に、一方向クラッチ３およびその両側の転がり軸受４，５が偏って配置されているが、この場合にも、上記実施形態と同様に、ベルトＢ側の針状ころ軸受５に過大な荷重が作用するけれども、この針状ころ軸受５の荷重負担能力が大きいので、これが早期に破損することが防止される。
【００２７】
（２）  上記実施形態では、一方向クラッチ３の外輪１１の内周に針状ころ軸受５を内装しているが、針状ころ軸受５を外側環体１と内側環体２との間に配設するようにしてもよい。
【００２８】
（３）  上記実施形態では、一方向クラッチ３の詳細構成については特に限定されるものではない。例えば、弾性部材としてコイルバネ１４を例に挙げているが、それについても種々な板ばねや弾性片などで代用することができる。また、カム面１０ａを内側環体２側に形成した例を挙げているが、外径側に設けたものにも本発明を適用できる。但し、上記実施形態の場合では、高速回転域でも遠心力によってころがロック位置から不必要に外れるのを防止できるなど、高速回転での使用に適している。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係るプーリユニットでは、ベルトの荷重が軸方向片側に偏る状況においても、この大きな荷重が作用する側に荷重負担能力の比較的大きなころ軸受を配置しているから、この針状ころ軸受が従来例のように早期に破損することを防止できるようになるとともに、外側環体や内側環体の撓みを抑制できることになって、一方向クラッチのころをスキューさせるような力が発生しくくなり、ころのロック、フリー動作の安定化に貢献できるようになる。
【００３２】
このように、本発明によれば、プーリユニットの寿命向上に貢献できるとともに、一方向クラッチの動作を安定化して、同心状に配設される内外２つの環体間の動力伝達効率を高めることができるなど、信頼性の向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のプーリユニットの断面図
【図２】図１の（２）−（２）線断面の矢視図
【図３】図１の（３）−（３）線断面の矢視図
【図４】同実施形態での一方向クラッチの一部を示す平面展開図
【図５】本発明の他の実施形態で、図１に対応する図
【符号の説明】
Ａ      プーリユニット
Ｂ      ベルト
１      外側環体
２      内側環体
３      一方向クラッチ
４      針状ころ軸受
５      深溝型玉軸受
【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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