(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空状の内側環体と、
前記内側環体と同心状に配設される外側環体と、
前記両環体の対向環状空間に介装される一方向クラッチと、
前記環状空間において前記一方向クラッチの一方側に設けられる玉軸受からなる第１転がり軸受と、
前記環状空間において前記一方向クラッチの他方側に設けられるころ軸受からなる第２転がり軸受と、
を含み、
前記内側環体は低炭素鋼材からなり、
前記内側環体の外周面の軸方向中間領域の円周数箇所に一方向クラッチのカム面が形成され、
前記内側環体の外周面の軸方向両端側領域にそれぞれ前記第１転がり軸受の内輪軌道部と前記第２転がり軸受の内輪軌道部とが振り分けられて形成され、
前記内側環体は、前記一方向クラッチの内輪および前記両転がり軸受の各内輪を兼用する構造を有しており、
前記内側環体の外周面に前記第１転がり軸受の玉が介装される軌道溝が形成され、
前記軌道溝が形成される前記内側環体の軸方向一端側の第１転がり軸受の領域の外径寸法が、前記第２転がり軸受の内輪軌道部とされる軸方向他端側の第２転がり軸受の領域の外径寸法よりも大きく設定され、
前記内側環体の内周面にねじ部が形成され、
前記内側環体は、塑性加工により形成され、前記内側環体の外周面にのみ浸炭処理が施されている、ことを特徴とするプーリユニット。
【請求項２】
前記内側環体において前記一方向クラッチが配置されている領域の円周数箇所に、前記外側環体との間でくさび状空間を形成するカム面が設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のプーリユニット。
【請求項３】
前記外側輪体は、前記一方向クラッチと前記第１転がり軸受と前記第２転がり軸受それぞれの外輪とプーリとを兼用させた構造を有する、ことを特徴とする請求項１または２に記載のプーリユニット。
【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】
従来のこの種のプーリユニットの一例を図８および図９に示す。図中、８１は、プーリ、８２は軸体、８３は一方向クラッチ、８４は転がり軸受である。一方向クラッチ８３は、内輪８５、外輪８６、複数のころ８７、保持器８８、コイルバネ８９を有している。
【０００３】
この一方向クラッチ８３では、保持器８８が内輪８６に対して周方向や軸方向にがたつくことがある。一方向クラッチ８３のロック、フリー動作が不安定になるので、保持器８８については、その一方軸端の円周２カ所径方向内向きに設けられる凸部９０，９０と、内輪８６の一方軸端の円周２カ所に設けられるスリット９１、９１とを軸方向から嵌合させることにより、周方向ならびに軸方向に位置決めするようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明のプーリユニットは、部品点数ならびに製造コストを削減することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、中空状の内側環体と、前記内側環体と同心状に配設される外側環体と、前記両環体の対向環状空間に介装される一方向クラッチと、前記環状空間において前記一方向クラッチの一方側に設けられる玉軸受からなる第１転がり軸受と、前記環状空間において前記一方向クラッチの他方側に設けられるころ軸受からなる第２転がり軸受と、を含み、前記内側環体は低炭素鋼材からなり、前記内側環体の外周面の軸方向中間領域の円周数箇所に一方向クラッチのカム面が形成され、前記内側環体の外周面の軸方向両端側領域にそれぞれ前記第１転がり軸受の内輪軌道部と前記第２転がり軸受の内輪軌道部とが振り分けられて形成され、前記内側環体は、前記一方向クラッチの内輪および前記両転がり軸受の各内輪を兼用する構造を有しており、前記内側環体の外周面に前記第１転がり軸受の玉が介装される軌道溝が形成され、前記軌道溝が形成される前記内側環体の軸方向一端側の第１転がり軸受の領域の外径寸法が、前記第２転がり軸受の内輪軌道部とされる軸方向他端側の第２転がり軸受の領域の外径寸法よりも大きく設定され、前記内側環体の内周面にねじ部が形成され、前記内側環体は、塑性加工により形成され、前記内側環体の外周面にのみ浸炭処理が施されていることを特徴とするプーリユニットである。
【０００６】
【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。
【０００７】
図１ないし図３にプーリユニットの参考例としての実施形態１を示している。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、一方向クラッチにおける内輪および保持器を示す斜視図である。
【０００８】
図例のプーリユニットＡは、プーリ１、中空軸２、一方向クラッチ３、２つの転がり軸受４，５を有している。
【０００９】
プーリ１は、例えば自動車エンジンのクランクシャフトによりＶリブドベルトＢを介して回転駆動されるもので、その外周にはＶリブドベルトＢが巻き掛けられる波状溝が形成されている。
【００１０】
中空軸２は、プーリ１の内周に挿通されて、図示しないが自動車エンジンの補機の入力軸（例えばオルタネータのロータ）に固定される。
【００１１】
一方向クラッチ３は、プーリ１と中空軸２との対向環状空間の軸方向中央に介装されるもので、内輪１０、外輪１１、合成樹脂製の円環状の保持器１２、複数のころ１３、弾性部材として楕円形のコイルバネ１４とを備えている。
【００１２】
２つの転がり軸受４，５は、プーリ１と中空軸２との対向環状空間の軸方向両側に１つずつ介装される。これらの転がり軸受４，５は、いずれも一般的な深溝型玉軸受とされており、内輪２１，３１、外輪２２，３２、複数の玉２３，３３と、合成樹脂製の円環状の保持器２４，３４を備えている。これらの転がり軸受４，５の軸方向外端側には、シール６が装着されている。
【００１３】
上記一方向クラッチ３の各構成要素を説明する。
【００１４】
内輪１０は、上記中空軸２に対して圧入により外嵌されるもので、その外周面の円周数カ所には平坦なキー状のカム面１０ａが設けられている。この例では、カム面１０ａを八つとしており、そのために内輪１０の外径形状が八角形になっている。
【００１５】
外輪１１は、上記プーリ１に対して圧入により内嵌されるもので、その内周面は円筒形に形成されている。
【００１６】
保持器１２は、上記内・外輪１０，１１の対向環状空間に配設されて内輪１０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１０のカム面１０ａ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１２ａが設けられている。
【００１７】
ころ１３は、保持器１２の各ポケット１２ａ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。
【００１８】
コイルバネ１４は、保持器１２の各ポケット１２ａの内壁面に突設される突起１２ｂに対して装着されて、ころ１３をカム面１０ａと外輪１１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。
【００１９】
次に、上記プーリユニットＡの動作を説明する。要するに、プーリ１の回転速度が中空軸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、プーリ１と中空軸２とが一体化して同期回転する。しかし、プーリ１の回転速度が中空軸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、プーリ１から中空軸２へ回転動力の伝達が遮断されることになって中空軸２が回転慣性力のみで回転を継続するようになる。
【００２０】
ちなみに、上記プーリユニットＡを自動車エンジンの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中空軸２をプーリ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。
【００２１】
この実施形態１では、一方向クラッチ３における保持器１２の軸方向位置決め形態について特徴があるので、以下において詳細に説明する。
【００２２】
まず、保持器１２の内周面について、内輪１０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、保持器１２を内輪１０に対して周方向に回り止めさせている。
【００２３】
そして、一方向クラッチ３の両側に配設される２つの転がり軸受４，５の各内輪２１，３１の外径寸法Ｒ１，Ｒ２を、一方向クラッチ３の保持器１２の内径寸法ｒよりも大きく設定することにより、一方向クラッチ３の保持器１２を両側の転がり軸受４，５の内輪２１，３１で軸方向から挟む形態として、一方向クラッチ３の保持器１２における軸方向変位量を規制するようにしている。
【００２４】
以上説明したように、この実施形態１では、一方向クラッチ３における保持器１２を、その両側に配設される２つの転がり軸受４，５の内輪２１，３１で軸方向から挟む形態にしているから、従来例のように保持器や内輪に凹凸を設けるという無駄を省くことができて、保持器１２や内輪１０を簡素な形状にできて強度的な脆弱部分の発生を回避するとともに、製造コストの低減に貢献できるようになる。
【００２５】
図４ないし図６に本発明の実施形態２を示している。図４は、プーリユニットの縦断面図、図５は、図４の（５）−（５）線断面の矢視図、図６は、一方向クラッチにおける内輪および保持器を示す斜視図である。
【００２６】
この実施形態２のプーリユニットＡは、部品点数ならびに製造コストを削減するために、一方向クラッチ３の内・外輪１０，１１および２つの転がり軸受４，５の各内・外輪２１，３１，２２，３２を省略し、これらの内輪２１，３１についてプーリユニットＡの中空軸２で兼用させて、外輪２２，３２についてプーリユニットＡのプーリ１で兼用させた構成としている。
【００２７】
これに関連して、第１転がり軸受４として、複数の玉２３およびそれを保持する冠形保持器２４からなる深溝玉軸受を、第２転がり軸受５として、複数のころ３３およびそれを保持する保持器３４からなるケージアンドローラをそれぞれ用いている。
【００２８】
このようなプーリ１および中空軸２の形状について詳細に説明する。
【００２９】
まず、中空軸２において軸方向中間領域２ａの円周数カ所には、一方向クラッチ３の平坦なカム面１０ａが形成され、その軸方向両側領域２ｂ，２ｃには、転がり軸受４，５の内輪軌道部が確保されている。なお、中空軸２の中間領域２ａは八角形に、両側領域２ｂ，２ｃは円形に形成されている。
【００３０】
そして、中空軸２において第１転がり軸受４の内輪軌道部となる領域２ｂの外径寸法が、第２転がり軸受５の内輪軌道部とする領域２ｃの外径寸法よりも大きく設定されている。これは、プーリ１と中空軸２との間に、一方向クラッチ３や２つの転がり軸受４，５を軸方向一方から順番に簡単に組み込めるようにするためである。
【００３１】
また、プーリ１の内周面および中空軸２の外周面において大径に設定した軸方向一端側の領域２ｂには、深溝玉軸受からなる第１転がり軸受４の玉２３が介装される軌道溝が形成されている。
【００３２】
また、プーリ１の内周面および中空軸２の外周面において小径に設定した軸方向他端側の領域２ｃには、周溝２ｄが設けられており、この周溝２ｄに対してケージアンドローラからなる第２転がり軸受５の保持器３４の内周に設けられてある径方向内向きの輪状突起３４ａが係入されることにより、当該保持器３４が軸方向に位置決めされるようになっている。
【００３３】
そして、一方向クラッチ３の保持器１２は、中空軸２の外周面において軸方向中間領域２ａの外形形状と合致する形状つまり八角形に形成されており、この保持器１２にころ１３それぞれを保持させた状態で中空軸２の軸方向中間領域２ａに外嵌されることにより、周方向に回り止めされている。
【００３４】
また、一方向クラッチ３の保持器１２は、中空軸２における中間領域２ａのカム面１０ａと大径の領域２ｂとを連接するテーパ状段差部２ｅによって、第１転がり軸受４側への動きが封じられ、中空軸２に対して軸方向位置決めされた第２転がり軸受５の保持器３４によって第２転がり軸受５側への動きが封じられるようになっている。
【００３５】
以上説明したように、この実施形態２では、中空軸２と一方向クラッチ３の内輪１０と２つの転がり軸受４，５の各内輪２１，３１とを一体化した構造を前提としたものについて、一方向クラッチ３の保持器１２を中空軸２に設ける段差に対して軸方向に引っ掛ける形態とすることによって、保持器１２や中空軸２を簡素な形状にしながらも強度的な脆弱部分の発生を回避できるようにしているから、プーリユニットの低コスト化ならびに製品信頼性をさらに向上させることができる。
【００３６】
ところで、上記実施形態２のような複雑な外形形状となる中空軸２については、比較的塑性変形させやすい低炭素鋼材を用いて、冷間塑性加工により成形して、この冷間塑性加工の後で中空軸２の外周面に対して浸炭処理を施すことにより製作するのが好ましい。この低炭素鋼材としては、ＪＩＳ規格ＳＣｒ４１５などのいわゆるはだ焼き鋼が好ましい。
【００３７】
というのは、冷間塑性加工では、中空軸２の外周面を塑性変形させて複数のカム面１０ａやころ軸受用の軌道を同時に形成することができるから、複数のカム面１０ａやころ軸受用の軌道を旋削加工によりひとつずつ形成する場合に比べて手間を省くことができて生産効率を高めることができる。但し、低炭素鋼材を用いると、強度が不足するので、冷間塑性加工の後で中空軸２の外周面を浸炭処理により硬化させることにより耐摩耗性を高めるようにしている。このように、中空軸２を安価でかつ高精度に形成できるようにすれば、プーリユニットＡの製造コストの低減ならびに製品品質の向上を図るうえで有利となる。
【００３８】
なお、中空軸２に対して浸炭処理を施すにあたっては、中空軸２の外周面に局部的に行うのが好ましい。というのは、中空軸２の内周面にも浸炭処理を施すと、ねじ部も同時に浸炭されてしまい、水素脆性が問題となるために、ねじ部をマスキングする必要がある。ここで、中空軸２の外周面のみに局部的に浸炭処理を施すためのマスキング方法の一例としては、例えば図７に示すように、支持軸Ｃの外周に中空軸２を装着し、支持軸Ｃの軸端に閉蓋Ｄを螺合することにより、中空軸２の軸方向両端面および中心孔を外部から隠蔽して中空軸２の外周面のみを外部に露呈させることが考えられる。
【００３９】
なお、本発明は上述した実施形態２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。
（１）上記実施形態１について、２つの転がり軸受４，５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。
（２）上記実施形態１，２での一方向クラッチ３における細部の構成についても限定されるものでなく、種々な変形が考えられる。
【００４０】
また、前述の従来例では、一方向クラッチ８３の保持器８８を位置決めする形態について改良の余地がある。
【００４１】
というのは、内輪８５を軸体８２に対して圧入外嵌することにより回り止めさせるのであるが、この圧入に伴い内輪８５に作用する周方向の引張応力が、内輪８５のスリット９１，９１の内角部に集中することになるために、そこを起点にして割れるおそれがある。
【００４２】
この他、スリット９１，９１を形成するための加工は、作業効率が悪く、バリが発生するために後処理が必要になるなど、コストが高くつく。
【００４３】
実施の形態に記載したプーリユニットにおいて、一方向クラッチの保持器を軸方向に位置決めする構造について、製造工程を簡略化しながら脆弱部分の発生を避ける構造とすることができる。
【００４４】
実施の形態に記載したプーリユニットでは、一方向クラッチの保持器の内径と両側の転がり軸受の内周軌道の肩部とに段差を付けて一方向クラッチの保持器を軸方向に引っ掛ける形態とすることにより、従来例のように一方向クラッチの保持器や内輪に対して凹凸を設けるという無駄を省くようにしているから、製造工数を減らせるようになるとともに強度的な脆弱部分が発生せずに済み、プーリユニットの低コスト化ならびに製品信頼性の向上に貢献できる。
【００４５】
特に、プーリユニットの部品点数ならびに低コスト化のために、内側環体と一方向クラッチの内輪と２つの転がり軸受の各内輪とを一体化した構成を前提としたものについて、その一方向クラッチの保持器の軸方向位置決め形態に関して、製造上の無駄を極力省きながら強度的な脆弱部分の発生を回避できるようにしているから、プーリユニットの低コスト化ならびに製品信頼性をさらに向上させることができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明のプーリユニットは、部品点数ならびに製造コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例の実施形態１のプーリユニットの上半分の縦断面図
【図２】図１の（２）−（２）線断面の矢視図
【図３】実施形態１の一方向クラッチにおける内輪および保持器を示す斜視図
【図４】本発明の実施形態２のプーリユニットの縦断面図
【図５】図４の（５）−（５）線断面の矢視図
【図６】実施形態２の一方向クラッチにおける内輪および保持器を示す説明図
【図７】実施形態２の中空軸に対する浸炭処理時のマスキング形態を示す説明図
【図８】従来例のプーリユニットの上半分の縦断面図
【図９】図８の（９）−（９）線断面の矢視図
【符号の説明】
Ａ      プーリユニット
１      プーリ
２      中空軸
３      一方向クラッチ
４，５      転がり軸受
１０      一方向クラッチの内輪
１０ａ    内輪のカム面
１２      一方向クラッチの保持器
１３      一方向クラッチのころ
２１，３１      転がり軸受の内輪
【図１】
0003740443.tif 000002
【図２】
0003740443.tif 000003
【図３】
0003740443.tif 000004
【図４】
0003740443.tif 000005
【図５】
0003740443.tif 000006
【図６】
0003740443.tif 000007
【図７】
0003740443.tif 000008
【図８】
0003740443.tif 000009
【図９】
0003740443.tif 000010