JP2005163932A - プーリユニット - Google Patents

Abstract

【課題】回転変動を吸収し変動の少ない出力回転を得る。
【解決手段】プーリユニットは、プーリ部１と内軸部２との間に配置されてこれらの回転数差に応じてこれらをロック状態とフリー状態とに切り換える一方向クラッチ３を備える。プーリ部１の回転変動を吸収するためのダンパ６を一方向クラッチ３の外径側と内径側とのうちの少なくとも一方側に設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの補機等に用いるプーリユニットに関する。この補機としては、オルタネータ、エアコンディショナ用コンプレッサ、ウォーターポンプ、冷却ファン等がある。

上記補機のうち、オルタネータはロータ部を内蔵し、これに入力用回転軸が連結されている。このオルタネータの入力用回転軸に対して、特許文献１に開示されているようなプーリユニットを取り付けたものがある。このプーリユニットにおいては、上記した入力用回転軸に対してプーリ部と内軸部とを一方向クラッチを間に介在させて設け、プーリ部の外周面にクランクシャフトに連動して回送されるベルトを巻き掛けている。

クランクシャフトの回転数が一時的に低下してプーリ部と内軸部との回転数差ができると、一方向クラッチをオフにしてプーリ部と内軸部とを切断（この切断状態をプーリ部からロータ部への動力の伝達が遮断されるフリー状態という）してオルタネータのロータ部の回転をその慣性力で継続させ、クランクシャフトの回転数が上がると、一方向クラッチをオンにしてプーリ部と内軸部とを接続（この接続状態をプーリ部からロータ部へ動力が伝達されるロック状態という）して、オルタネータの発電効率を高めるようにしている。
特開２００１−９０７５１号公報

しかしながら、上記プーリユニットでは、エンジンの急激な回転変動で一方向クラッチがフリー状態からロック状態に切り換わるに際してベルトからプーリ部に強い衝撃荷重がかかりやすい。

本発明によるプーリユニットは、プーリ部と内軸部との間に配置されてこれらの回転数差に応じてこれらをロック状態とフリー状態とに切り換える一方向クラッチを備えるプーリユニットであって、一方向クラッチの外径側と内径側とのうちの少なくとも一方側にプーリ部の回転変動を吸収して減衰させるダンパを設けたことを特徴とするものである。

上記構成のプーリユニットでは、例えば、ダンパがプーリ部と一方向クラッチとの間に設けられている場合では、エンジンの急激な回転変動によりプーリに巻き掛けられたベルトに強い張力がかかって、一方向クラッチがロック状態に切り換わっても、そのロック状態に切り換わる際のベルトからの強い衝撃荷重はダンパにより吸収される。ダンパが一方向クラッチと内軸部との間に設けられている場合も、同じである。

本発明の好ましい実施態様として、ダンパを、相対回転可能に配置された外径側と内径側の２つの回転体と、両回転体の相対回転に応じて圧縮変形するばね部材とにより構成することができる。

本発明のさらに好ましい実施形態として、ダンパの外径側回転体をプーリ部の内径側で、内径側回転体を一方向クラッチの外輪の外径側でそれぞれ構成することができる。こうした場合、プーリユニットの既存の部材を利用するので、部品点数の増加が最小限に抑えられ、コストアップの抑制に役立つ。

本発明のさらに好ましい実施形態として、ダンパの外径側回転体を一方向クラッチの内周面に、内径側回転体を内軸部の外周面に嵌合させることができる。こうした場合、既存のプーリユニットの構成を変えずに、一方向クラッチと内軸部との間に内外両回転体を配置するだけで済む。

本発明のさらに好ましい実施形態として、ばね部材を円形としてその円周方向の一部に固定部を、また他部に係合部を形成し、両回転体の一方にばね部材の固定部を固定し、両回転体の他方にばね部材の係合部を係合させることができる。こうした場合、ばね部材を介して、回転体の一方の軸方向位置を回転体の他方に対して規制できるから、当該回転体の一方に対して回転体の他方を軸方向に位置決めをする手段を別に設ける必要がない。

本発明のさらに好ましい実施形態として、ばね部材を円弧形とし、両回転体の一方にばね部材の一端側を係合し、両回転体の他方にばね部材の他端側を係合させることができる。こうした場合、ばね部材は円弧状でよく、円周方向全体に配置する必要がなくなる。

本発明のさらに好ましい実施形態として、一方向クラッチの軸方向両側に転がり軸受を配置し、一方向クラッチと転がり軸受それぞれの外輪軌道をプーリ部の内周面で構成することができるが、この場合、一方向クラッチと内軸部との間にダンパを配置することができる。また、一方向クラッチと転がり軸受それぞれの内輪軌道を内軸部の外周面で構成することができるが、この場合、プーリ部と一方向クラッチとの間にダンパを配置することができる。

本発明によれば、一方向クラッチがフリー状態からロック状態に切り換わる際等の衝撃を、ばね部材の圧縮伸張により、吸収し緩和することができ、変動の緩やかな出力回転が得られる。

図１ないし図３を参照して、本発明の最良の実施形態を説明する。図１は、最良の実施形態に係るプーリユニットの上半部の軸方向に沿った断面図、図２は、図１の（２）−（２）線に沿った断面図、図３は、図１のプーリユニットの一部であるばね部材の斜視図である。

これらの図において、この例のプーリユニットは、自動車エンジンの補機であるオルタネータの入力用回転軸に設けられる。プーリユニットは、プーリ部１を外周側に、内軸部２を内周側として、これらを同心に配置し、これらプーリ部１と内軸部２との対向間に、一方向クラッチ３に加えて、転がり軸受４，５を軸方向に並べて配置した構成となっている。

プーリ部１は、外周にベルト７が巻き掛けられるプーリ溝１ａを備えており、エンジンのクランクシャフトに連動して回送されてくるベルト７により回転駆動されるようになっている。内軸部２は、その内周に、オルタネータのロータと一体回転する図示略の入力用回転軸が挿入されて固着される。転がり軸受４，５は、それらの間に一方向クラッチ３を介在して内軸部２の外周の軸方向両側に配置されている。

一方向クラッチ３は、内輪３１と、外輪３２と、複数のころ３３と、保持器３４とを備える。内輪３１は、外周が正八角形とされて８個の平坦なカム面３１ａに形成されており、転がり軸受４，５の間で内軸部２の外周面に固定されている。一方向クラッチ３の外輪３２は、転がり軸受４，５の外周側に取り付けられ、転がり軸受４，５の間に、ころ３３が接触する一定内径の内周面３２ａを有している。転がり軸受４，５は、内輪４１，５１、外輪４２，５２、玉４３，５３等を備えた深溝玉軸受の構成になっている。ころ３３は、くさび部材として保持器３４の円周方向に形成された複数のポケット３６それぞれに収容され、各ポケット３６内のコイルばね３５により内輪３１のカム面３１ａと外輪３２の内周面３２ａとの間のくさび状空間の狭い側（図２で時計周り方向：ロック側）に付勢されている。保持器３４は、径方向内方に延びた鍔状の一端側の端部３４ａが、一方向クラッチ３の内輪３１と一方の転がり軸受５の内輪５１との間に挟み込まれて一方向クラッチ３の内輪３１に固定されている。

以上の構成において、プーリユニットの動作を説明すると、クランクシャフトの回転数が一時的に低下して、プーリ部１と内軸部２との回転数差ができると、一方向クラッチ３のころ３３がくさび状空間の広い側（フリー側）へ転動させられてフリー状態となるので、プーリ部１から内軸部２への回転動力の伝達が遮断され、内軸部２に連結されているオルタネータのロータ部は回転慣性力のみで回転を継続する。

一方、クランクシャフトの回転数が上がると、大きな回転数で回転するプーリ部１により、一方向クラッチ３のころ３３がくさび状空間の狭い側（ロック側）へ転動させられてロック状態となって、プーリ部１と内軸部２とが一体的に回転し、内軸部２に連結されているオルタネータのロータ部は同期回転する。

以上のプーリユニットにおいて、本発明では、一方向クラッチ３の外径側にプーリ部１の回転変動を吸収して減衰するダンパ６を設けたことを特徴としている。

このダンパ６は、図１で破線で囲んで示されている。ダンパ６は、相対回転可能に配置した径方向内外一対の回転体６１，６２とばね部材１１とで構成されているとともに、その回転体の一方６１をプーリ部１の内径側で、回転体の他方６２を一方向クラッチ３の外輪３２の外径側でそれぞれ構成され、かつ、ばね部材１１を両回転体６１，６２の相対回転に応じて圧縮変形するようにしたものである。

以下、ダンパ６の構成を詳しく説明すると、プーリ部１の内径側である外径側回転体６１の内周面と、一方向クラッチ３の外輪３２の外径側である内径側回転体６２の外周面とは、ルーズな嵌め合いとされ、両回転体６１，６２は相対回転可能とされている。このルーズな嵌め合いを可能とするため、外径側回転体６１の内周面と内径側回転体６２の外周面は、潤滑剤の潤滑膜を介して嵌め合わされている。ルーズな嵌め合いとしては、外径側回転体６１の内周面と内径側回転体６２の外周面との間に、転がり軸受もしくはすべり軸受を設け、このような軸受により、これら回転体６１，６２を支持し、かつ軸方向の位置決めをしてもよい。

ここで、ダンパ６を構成する外径側回転体６１は、プーリ部１の内径側で構成されているが、プーリ部１とは別体の外径側回転体６１としてもよい。また、ダンパ６を構成する内径側回転体６２は、一方向クラッチ３の外輪３２の外径側で構成されているが、この外輪３２とは別体の内径側回転体６２としてもよい。

プーリ部１の内径側で構成されるダンパ６の外径側回転体６１の内周面には、軸方向複数個所、本発明の形態では軸方向２個所に、角型形状の内周溝９が円周方向の全周にわたって設けられている。一方向クラッチ３の外輪３２の外径側で構成されるダンパ６の内径側回転体６２の外周面には、内周溝９に対向するよう、軸方向２個所に角型形状の外周溝８が円周方向の全周にわたって設けられているとともに、この外周溝８には外径側回転体６１の内周溝９内に向けて突出する係合凸部１２が形成されている。外周溝８と内周溝９との対向間に環状空間１０が形成され、この環状空間１０にばね部材１１が嵌め込まれている。

ばね部材１１は、図３に明示するように、長手方向に一定幅とした比較的長い板ばねを、不完全な円形としたもので、両端部１１ａ，１１ｂと、円周方向の中途部で外径側に突出する固定凸部１１ｃとを有し、両端部１１ａ，１１ｂ間にスリット１１ｄが形成されたものである。このスリット１１ｄの幅は、一方向クラッチ３の外輪３２の外周溝８に設けた係合凸部１２の円周方向幅より若干大きくされている。ばね部材１１において、固定凸部１１ｃから一方の端部１１ａまでの円周方向の距離に対して、固定凸部１１ｃから他方の端部１１ｂまでの円周方向の距離はほぼ３倍とされている。

ばね部材１１の両端部１１ａ，１１ｂは、内径側回転体６２の外周溝８に形成した係合凸部１２の円周方向両側面に係合して受止められるようになっている。ばね部材１１の固定凸部１１ｃは、外径側回転体６２の内周溝９の底部に形成された固定凹部１３に嵌入されて固定されている。これにより、ばね部材１１は、固定凸部１１ｃを除く他の部分において、外周溝８と内周溝９との対向間の環状空間１０の範囲内で、径方向内外に圧縮、伸長の変形が可能である。外径側回転体６２と内径側回転体６２とがルーズに嵌め合わされているため、プーリ部１が回転変動して、外径側回転体６２の内周溝９の固定凹部１３と、内径側回転体６２の外周溝８の係合凸部１２との間の円周方向間隔が狭まった場合は、ばね部材１１の固定凸部１１ｃから一方の端部１１ｂまでの部分が圧縮変形し、内径側回転体６２の係合凸部１２と、外径側回転体６２の固定凹部１３との間の円周方向間隔が広がった場合は、ばね部材１１の固定凸部１１ｃから他方の端部１１ａまでの部分が圧縮変形する。

以上の構成のプーリユニットでは、エンジンの回転変動によりベルト７に張力がかかり、その張力が変動し、これによりプーリ部１に矢印イの方向への回転変動が発生しても、プーリ部１の内径側で構成されている外径側回転体６２と、一方向クラッチ３の外輪３２の外径側で構成されている内径側回転体６２とがルーズな嵌め合いとなっているために、ばね部材１１においては、固定凸部１１ｃが外径側回転体６１と共に回転するのに対して、端部１１ａは，内径側回転体６２の係合凸部１２に係合しているため、ばね部材１１は固定凸部１１ｃと端部１１ａとの間の部分を圧縮されつつ、内径側回転体６２を外径側回転体６１の回転方向に押圧することになる。

つまり、プーリ部１の矢印イ方向の回転変動は、即座に一方向クラッチ３の外輪３２に伝達されず、一旦、ばね部材１１でダンパされてから、一方向クラッチ３に伝達されることになる。その結果、エンジンの回転変動により一方向クラッチ３がロック状態となった後にベルト７からかかる強い衝撃荷重は、ばね部材１１で減衰されてから、一方向クラッチ３にかかることになり、上記した回転変動は吸収される。

上記したばね部材１１は、図４ないし図６に示すような形状とすることができる。図４は、ばね部材の他の形態を示す軸方向に沿った正面図、図５はその斜視図である。

図４および図５に示すダンパ６のばね部材１１は、比較的広幅の板ばねからなり、円周方向中途部に、径方向外向きに屈曲した固定凸部１１ｄが形成され、両端部１１ｅ，１１ｆは、径方向外向きに折曲されている。固定凸部１１ｄは、内径側回転体６２の外周に形成された外向きの固定凸部１４に固定される。両端部１１ｅ，１１ｆ間には、外径側回転体６１の内周に形成された内向きの係合凸部１５が入り込んでいる。内径側回転体６２に対し外径側回転体６１が相対的に回転した場合、ばね部材１１の固定凸部１１ｄから一方の端部１１ｅまでの部分、もしくはばね部材１１の固定凸部１１ｄから他方の端部１１ｆまでの部分が圧縮等の変形をする。

広幅のばね部材１１は、その固定凸部１１ｄを介して内径側回転体６２の固定凸部１４と係合する幅が広いので、軸方向に対して大きく傾くことがなく、軸方向に対してほぼ直交する姿勢を保つ。ばね部材１１の端部１１ｅ，１１ｆが折曲されていることで、その受止め用の係合凸部１５との当たりが面接触となり、係合凸部１５の摩耗が少ない。

このような軸方向に広幅のばね部材１１を用いる場合は、外径側回転体６１と内径側回転体６２との間には、ばね部材１１の幅に対応して広幅の環状空間を形成する必要がある。広幅の環状空間と、広幅のばね部材１１は、外径側回転体６１の内周の軸方向中央位置に配置すればよい。

図６は、ばね部材１１のさらに他の実施形態の組み込み態を示す斜視図である。この実施形態のばね部材１１は、線状のばねからなり、外径側回転体６１と内径側回転体６２との間で軸方向両側に蛇行する形状である。このばね部材１１の一方の端部は、内径側回転体６２の外周に形成された外向きの凸部１４に受止められ、他方の端部は、外径側回転体６１の内周に形成された内向きの凸部１５に受止められるようになっている。

ダンパ６は、図７に示すように、一方向クラッチ３の内周面と内軸部２の外周面との間に配置してもよい。この場合、ダンパ６を構成する外径側回転体６１を一方向クラッチ３の内周面に、内径側回転体６２を内軸部２の外周面に嵌合させるとよい。図７で示すプーリユニットでは、プーリ部１の内周に直接、一方向クラッチ３が設けられており、プーリ部１の内周面に、一方向クラッチ３の外輪３２の外周面が嵌合されている。一方向クラッチ３、およびその軸方向に隣り合う転がり軸受４，５は、図１および図２に図示のものと同じでよく、共通する部分には、図１および図２と同じ符号を付して、その説明は省略する。外径側回転体６１の外周面には、一方向クラッチ３の内輪３１と、転がり軸受４，５とが外嵌固着されている。内径側回転体６２の内周には、内軸部２が挿入嵌着されている。

外径側回転体６１の内周には、角型で広幅の内周溝１８が設けられて、この内周溝１８により、外径側回転体６１と内径側回転体６２との間に、環状空間１９が形成されている。そして、この環状空間１９内に、内外両回転体６１，６２の回転方向の相対的変位により圧縮変形されるダンパ用ばね部材１１が介装されている。

図７のプーリユニットに使用されるばね部材１１は、図５および図６に既に示したものと同一のばね部材である。したがって、ばね部材１１は、径方向外向きに屈曲した固定凸部１１ｄと、径方向外向きに折曲した２つの端部１１ｅ，１１ｆ（図７では、一方の端部１１ｅのみ図示）とを有する。ばね部材１１の固定凸部１１ｄは、内径側回転体６２の外周に形成された外向きの固定凸部１４に嵌着される。二つの折曲された端部１１ｅ，１１ｆの間には、外径側回転体６１の内周に形成された内向きの係合凸部１５が入り込んでいる。

上記構成でも、エンジンの回転変動に伴うベルト７のピーキーな張力の立ち上がりが削除される点は、図１および図２のプーリユニットの場合と同じである。

本発明のプーリユニットの上半部の軸方向断面図。 図１の（２）−（２）線に沿った断面図。 図１のプーリユニットが備えるばね部材の斜視図。 ばね部材の他の形態を示す軸方向に沿った正面図。 図４のばね部材の斜視図。 ばね部材のさらに他の形態の組み込み態を示す斜視図。 本発明の他の形態に係るプーリユニットの軸方向断面図。

符号の説明

１ プーリ部
２ 内軸部
３ 一方向クラッチ
６ ダンパ
６１ 外径側回転体
６２ 内径側回転体
１１ ばね部材

Claims (6)

1. プーリ部と内軸部との間に配置されてこれらの回転数差に応じてこれらをロック状態とフリー状態とに切り換える一方向クラッチを備えるプーリユニットであって、
   一方向クラッチの外径側と内径側とのうちの少なくとも一方側に、プーリ部の回転変動を吸収して減衰させるダンパを設けた、ことを特徴とするプーリユニット。
2. ダンパは、相対回転可能に配置された外径側と内径側の２つの回転体と、両回転体の相対回転に応じて圧縮変形するばね部材とを含む、ことを特徴する請求項１に記載のプーリユニット。
3. ダンパの外径側回転体をプーリ部の内径側で、内径側回転体を一方向クラッチの外輪の外径側でそれぞれ構成した、ことを特徴する請求項２に記載のプーリユニット。
4. 一方向クラッチと内軸部との間に両回転体を配置した、ことを特徴する請求項２に記載のプーリユニット。
5. ばね部材を円形としてその円周方向の一部に固定部を、また他部に係合部を形成し、両回転体の一方にばね部材の固定部を固定し、両回転体の他方にばね部材の係合部を係合させた、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のプーリユニット。
6. ばね部材を円弧形とし、両回転体の一方にばね部材の一端側を係合し、両回転体の他方にばね部材の他端側を係合させた、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のプーリユニット。

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