JP2006307949A

JP2006307949A - 自動車補機用プーリ装置

Info

Publication number: JP2006307949A
Application number: JP2005130176A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Otaki; 大滝　　亮一
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2006-11-09

Abstract

【課題】自動車補機側に水が浸入するのを抑制することができ、且つ、汎用性に優れた低コストな自動車補機用プーリ装置を提供する。
【解決手段】自動車補機の回転軸に取り付け可能な自動車補機用プーリ装置１０は、回転軸の周囲に回転軸と同心に配置可能なプーリ１２の外周面に、自動車補機側において径方向に延びる突起２８が形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車補機用プーリ装置に関するものであり、特に、自動車補機であるスタータ、オルタネータ、クランクプーリ、コンプレッサや、エンジンアイドルストップ時のモータによる補機駆動用またはエンジン始動用等として使用する自動車補機用プーリ装置に関するものである。

一般に、オルタネータ等、自動車補機の回転軸の端部には従動プーリが固定されており、エンジンのクランク軸の端部に固定された駆動プーリとの間に無端ベルトが掛け渡され、補機を駆動するために利用されている。また、従動プーリとしては、無端ベルトの走行速度が一定もしくは上昇傾向にある場合に、無端ベルトから回転軸への動力の伝達を自在とし、無端ベルトの走行速度が低下傾向にある場合に、従動プーリと回転軸との相対回転を自在とするよう、一方向クラッチを内蔵したプーリ装置が知られている（例えば、特許文献１及び２参照。）。

図７に示すように、例えば、自動車補機に組み込まれる一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１００は、エンジンのクランク軸に固定された駆動プーリからの駆動ベルトが掛け渡される従動プーリ１０１と、図示しない補機の回転軸を固定するスリーブ１０２とを備え、従動プーリ１０１とスリーブ１０２との間に、一方向クラッチ１０３及び一対のサポート軸受１０４が配置されている。

一方向クラッチ１０３は、従動プーリ１０１の軸方向中間部の内周面に内嵌されるクラッチ外輪１０５と、スリーブ１０２の軸方向中間部の外周面に外嵌され、外周面にカム面（図示せず）が形成されるクラッチ内輪１０６と、クラッチ外輪１０５の内周面とクラッチ内輪１０６のカム面とのくさび空間に回動自在に配設される複数のころ１０７とを備えている。また、一方向クラッチ１０３は、各ころ１０７を個別に収容する複数のポケットを有するクラッチ保持器１０８と、クラッチ保持器１０８に支持され、各ころ１０７をロック方向に弾性的に押圧するばね（図示せず）とを備えている。

そして、従動プーリ１０１の回転角速度がオルタネータの回転軸の回転角速度より速い場合には、一方向クラッチ１０３のころ１０７のくさび作用によって、従動プーリ１０１とスリーブ１０２とが相対回転不能(ロック状態)になり、エンジンの回転力がオルタネータの回転軸に伝達される。一方、速度変動や微小角速度変動等、従動プーリ１０１の回転角速度がオルタネータの回転軸の回転角速度より遅い場合には、従動プーリ１０１とスリーブ１０２との相対回転が自在(オーバーラン状態)となる。従って、クランク軸の回転角速度が変動した場合でも、一方向クラッチ１０３の作用により、駆動ベルトと従動プーリ１０１が擦れ合うことが防止され、鳴きと呼ばれる異音の発生や摩耗による駆動ベルトの寿命低下を防止すると共に、オルタネータの発電効率が低下することを防止できる。

図７に示す一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１００では、補機の回転軸はスリーブ１０１の一端（図の右側）から挿入し、他端側に形成されたセレーション或は六角孔１０２ａに工具（図示せず）を係止して、スリーブ１０２の中間部に形成されたねじ部１０２ｂに回転軸を締結固定する。また、従動プーリ１０１の外周面には、ベルト溝１０９が形成されており、ベルト溝１０９の軸方向両側には、溝間突状部１０９ａより径方向に高く形成される一対の壁部１１０，１１１が設けられ、一対の壁部１１０，１１１は従動プーリ１０１の軸方向両端部に位置される。

また、図８〜図１０に示す一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１２０，１３０，１４０では、従動プーリ１１１，１２１，１３１の形状において、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１００と異なる。図８に示す一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１２０では、従動プーリ１２１のベルト溝１０９及び一対の壁部１１０，１１１が、自動車補機が取り付けられる側と反対側に寄って形成され、自動車補機側の従動プーリ１２１の外周面には、平坦な円筒部１２２が形成されている。

図９に示す一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１３０では、従動プーリ１３１のベルト溝１０９は、軸方向中央に寄って形成されており、一対の壁部１１０，１１１の軸方向両側の従動プーリ１３１の外周面には、円筒部１３２，１３３が形成されている。

さらに、図１０に示す一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１４０では、従動プーリ１４１のベルト溝１０９及び一対の壁部１１０，１１１は、自動車補機側に寄って形成され、反自動車補機側の従動プーリ１４１の外周面には、平坦な円筒部１４２が形成されている。

また、特許文献１及び２に記載のプーリユニットでは、自動車補機側への水の浸入を抑制するため、補機とプーリとの間でラビリンスを構成することが考案されている。
特開平１１―２７０６５８号公報特開２００２―１３０４３２号公報

ところで、図７〜図１０に示すクラッチ内蔵型プーリ装置１００，１２０，１３０，１４０では、防水対策が施されておらず、自動車補機側に水が浸入する可能性がある。また、特許文献１及び２に記載のプーリユニットでは、ラビリンスを構成して防水対策を図っているが、プーリだけでなく、補機も特殊な形状に加工する必要があり、汎用性に欠けていた。また、プーリも、ラビリンスを形成するために精度の良い加工が必要となるため、加工コストが増加するという問題があった。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、自動車補機側に水が浸入するのを抑制することができ、且つ、汎用性に優れた低コストな自動車補機用プーリ装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）自動車補機の軸に取り付け可能な自動車補機用プーリ装置であって、該軸の周囲に該軸と同心に配置可能なプーリの外周面には、自動車補機側において径方向に延びる突起が形成されることを特徴とする自動車補機用プーリ装置。
（２）前記軸に外嵌されて、前記プーリの径方向内方に配置されるスリーブと、前記スリーブと前記プーリとの間に配置され、前記スリーブと前記プーリの一方が他方に対して所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、前記スリーブと前記プーリとの間で回転力を伝達する一方向クラッチと、を備えることを特徴とする（１）に記載の自動車補機用プーリ装置。

本発明によれば、プーリとの外周面には、自動車補機側に径方向に延びる突起が形成されるので、自動車補機側に水が浸入するのを抑制することができ、且つ、汎用性に優れた低コストな自動車補機用プーリ装置を提供することができる。

以下、本発明の各実施形態に係る自動車補機用プーリ装置について図面を参照して説明する。

(第１実施形態)
図１は、本発明の自動車補機用プーリ装置として、オルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を説明するための縦断面図である。図１に示されるように、第１実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０は、オルタネータ等の自動車補機を駆動するためのもので、回転軸（図示せず）が内嵌されるスリーブ１１を有する。スリーブ１１の軸方向中間部の内周面には、スリーブ１１の一端側（図の右側）から挿入される回転軸を締結固定するねじ部１１ａが形成され、スリーブ１１の他端側には、回転軸を締結するため図示しない工具を係止するセレーション或は六角孔１１ｂが形成される。

スリーブ１１の周囲には、外周面にベルト溝２５が形成されたプーリ１２がスリーブ１１と同心に配置されている。また、スリーブ１１の外周面とプーリ１２の内周面との間で、この間に形成される環状空間の軸方向中間部には、クラッチ部である一方向クラッチ１３が配置されており、上記環状空間の軸方向両端部には、一方向クラッチ１３を挟持するようにして、例えば、深溝玉軸受等の一対のサポート軸受１４ａ，１４ｂが配設されている。なお、ベルト溝２５の形状は、Ｖ溝、ポリＶ溝、歯型溝等の任意の形状に設計可能である。

一方向クラッチ１３は、プーリ１２がスリーブ１１に対して所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみプーリ１２からスリーブ１１への回転力を伝達する。また、一対のサポート軸受１４ａ，１４ｂは、プーリ１２に加わるラジアル荷重を支承しつつ、スリーブ１１とプーリ１２との相対回転を可能とする。

各サポート軸受１４ａ，１４ｂは、スリーブ１１の外周面に外嵌される内輪１５と、プーリ１２の内周面に内嵌される外輪１６と、内輪１５と外輪１６の両軌道面間に配置された転動体である複数の玉１７と、玉１７を転動自在に保持する保持器（図示せず）と、外部からの異物の浸入や内部からのグリース等の潤滑剤の漏洩を防止するシール部材（図示せず）を有している。

一方向クラッチ１３は、プーリ１２の内周面に圧入固定されるクラッチ外輪２０と、スリーブ１１の大径部の外周面に圧入固定されるクラッチ内輪２１と、クラッチ外輪２０とクラッチ内輪２１との間に回動自在に配設された係合子である複数のころ２２とを備えている。クラッチ内輪２１の外周面は、複数のランプ面２１ａが円周方向に所定の間隔で設けられたカム面を形成する。ころ２２は、各ランプ面２１ａとクラッチ外輪２０の内周面に形成された円筒面２０ａとから構成される楔空間に回転自在に保持されている。

また、一方向クラッチ１３は、各ころ２２を個別に収容する複数のポケットを有するクラッチ保持器２３と、各ころ２２をロック方向に弾性的に押圧するばね（図示せず）とを備えている。

上記のように構成される一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０では、プーリ１２の回転角速度が、例えばオルタネータの回転軸の回転角速度より速い場合には、一方向クラッチ１３のころ２２がくさび作用によってクラッチ内輪２１のランプ面２１ａとクラッチ外輪２０の円筒面２０ａとの間に噛み込まれて、プーリ１２とスリーブ１１とが相対回転不能(ロック状態)となり、エンジンの回転力がオルタネータの回転軸に伝達される。一方、プーリ１２の回転角速度がオルタネータの回転角速度より遅い場合には、ころ２２の噛み込みが解除されて、プーリ１２とスリーブ１１との相対回転が自在(オーバーラン状態)となる。

また、本実施形態のプーリ１２に形成されるベルト溝２５の軸方向両側には、溝間突状部２５ａより径方向に高く形成される一対の壁部２６，２７が設けられており、一対の壁部２６，２７はプーリ１２の軸方向両端部に形成される。一対の壁部２６，２７は、径方向の高さにおいて互いに異なる。自動車補機側に位置する壁部２７は、反自動車補機側である壁部２６より径方向に高さｈだけさらに高く形成され、この径方向に延びた部分が環状の突起２８を構成し、自動車補機への水の浸入を抑制する機能を有する。

また、突起２８は、ベルト溝２５から連続して傾斜する反自動車補機側に向けた傾斜面２８ａを有しており、プーリ１２に遠心力が作用した際に、この傾斜面２８ａに沿って水を径方向外側に飛散させることができる。また、この傾斜面２８ａは、ベルト溝２５を加工する際に同時に形成される。

従って、本実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置１０によれば、プーリ１２との外周面には、自動車補機側に径方向に延びる突起２８が形成されるので、自動車補機側に水が浸入するのを抑制することができ、且つ、補機は通常の形状のものを使用することができ、汎用性に優れた低コストなプーリ装置１０を提供することができる。

(第２実施形態)
次に、本発明の第２実施形態における自動車補機用プーリ装置について図２を参照して説明する。なお、第１実施形態と同等部分については同一符号を付して、説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態の自動車補機用である一方向クラッチ内蔵型プーリ装置３０は、プーリ３１の形状において、第１実施形態のものと異なる。図２に示すこのプーリ装置３０では、プーリ３１のベルト溝３２の軸方向両側に形成される一対の壁部３３，３４が、プーリ３１の反自動車補機側端部と、自動車補機側端部より軸方向内側にそれぞれ形成される。このため、プーリ３１のベルト溝３２は、反自動車補機側に寄って形成され、プーリ３１の自動車補機側の外周面には、平坦な円筒部３５が形成されている。

そして、この円筒部３５の自動車補機側端部には、径方向に延びる高さｈを持った環状の突起３６が形成され、自動車補機への水の浸入を抑制する機能を有する。また、突起３６も、反自動車補機側に向けた傾斜面３６ａを有しており、プーリ３１に遠心力が作用した際に、この傾斜面３６ａに沿って付着した水を径方向外側に飛散させる。
その他の構成及び作用については第１実施形態のものと同様である。

(第３実施形態)
次に、本発明の第３実施形態における自動車補機用プーリ装置について図３を参照して説明する。なお、第１実施形態と同等部分については同一符号を付して、説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態の自動車補機用プーリ装置である一方向クラッチ内蔵型プーリ装置４０は、プーリ４１の形状において、第１実施形態のものと異なる。図３に示すこのプーリ装置４０では、プーリ４１のベルト溝４２の軸方向両側に形成される一対の壁部４３，４４が、プーリ４１の軸方向両端部より軸方向内側にそれぞれ形成される。このため、プーリ４１のベルト溝４２は、軸方向中央に寄って形成され、プーリ４１の軸方向両側の外周面には、平坦な円筒部４５，４６が形成される。

そして、円筒部４５，４６のうち、円筒部４６の自動車補機側端部には、径方向に延びる高さｈを持った環状の突起４７が形成され、自動車補機への水の浸入を抑制する機能を有する。また、突起４７も、反自動車補機側に向けた傾斜面４７ａを有しており、プーリ４１に遠心力が作用した際に、この傾斜面４７ａに沿って付着した水を径方向外側に飛散させる。
その他の構成及び作用については第１実施形態のものと同様である。

(第４実施形態)
次に、本発明の第４実施形態における自動車補機用プーリ装置について図４を参照して説明する。なお、第１実施形態と同等部分については同一符号を付して、説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態の自動車補機用プーリ装置である一方向クラッチ内蔵型プーリ装置５０は、プーリ５１の形状において、第１実施形態のものと異なる。図４に示すこのプーリ装置５０では、プーリ５１のベルト溝５２の軸方向両側に形成される一対の壁部５３，５４が、プーリ５１の反自動車補機側端部より軸方向内側と、自動車補機側端部にそれぞれ形成される。このため、プーリ５１のベルト溝５２は、自動車補機側に寄って形成され、プーリ５１の反自動車補機側の外周面には、平坦な円筒部５５が形成されている。

さらに、壁部５４の自動車補機側端部には、壁部５３，５４の外周面より高さｈだけ径方向にさらに延びる環状の突起５６が形成されており、この突起５６は、自動車補機への水の浸入を抑制する機能を有する。また、突起５６も、反自動車補機側に向けた傾斜面５６ａを有しており、プーリ１２に遠心力が作用した際に、この傾斜面５６ａに沿って付着した水を径方向外側に飛散させる。
その他の構成及び作用については第１実施形態のものと同様である。

(第５実施形態)
次に、本発明の第５実施形態における自動車補機用プーリ装置について図５及び図６を参照して説明する。なお、第１実施形態と同等部分については同一符号を付して、説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態の自動車補機用プーリ装置である一方向クラッチ内蔵型プーリ装置６０は、プーリ６１の形状において、第１実施形態のものと異なる。即ち、図５に示すこのプーリ装置６０では、ベルトプーリの代わりにギヤプーリ６１が適用され、プーリ６１の反自動車補機側には、ギヤ溝６２が形成されている。また、プーリ６１の自動車補機側の外周面には、円筒部６３が形成されている。

さらに、この円筒部６３の自動車補機側端部には、径方向に延びる高さｈを持った環状の突起６４が形成され、自動車補機への水の浸入を抑制する機能を有する。また、突起６４も、反自動車補機側に向けた傾斜面６４ａを有しており、プーリ６１に遠心力が作用した際に、この傾斜面６４ａに沿って付着した水を径方向外側に飛散させる。

また、このギヤプーリ６１を成形する場合には、まず鍛造によって余肉を含んだ図６（ａ）に示すようなプーリ素材６１’に成形され、その後、図６（ａ）の点線によって仕切られた部分Ｒを機械加工することによって、図６（ｂ）に示すようにギヤプーリ６１が仕上げられ、この肉抜きと同時に突起６４が形成される。このように、ギヤプーリ６１は、余肉部分を機械加工して成形されるので、円筒部６３を平坦に切削する場合に比べて、突起６４が設けられることで切削すべき体積が減少し、加工時間を短縮することができる。
その他の構成及び作用は第１実施形態のものと同様である。

なお、第２及び第３実施形態における突起を有するプーリの場合にも、鍛造と機械加工によって成形される際には、同様に切削体積が減少するため加工時間を短縮することができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。

本発明の突起は、板金からなるプレスプーリによって形成することもできるが、剛性や精度が要求されるプーリ装置においては、実施形態のように鍛造と機械加工によって形成されることが好ましい。

また、本発明の突起は、プーリの外周面の自動車補機側に形成されればよく、本実施形態のように自動車補機側の軸方向端部に形成されてもよいし、軸方向端部近傍に形成されてもよい。また、突起の高さｈは、自動車補機の外周面の高さ等に応じて任意に設定される。

本発明の一対のサポート軸受は、それぞれ深溝玉軸受以外の形式であってもよく、一方が玉軸受、他方がころ軸受の組合せであってもよいし、或いは、ころ軸受とスラスト受けとでそれぞれ構成されてもよい。また、サポート軸受は、軸方向片側に、少なくとも一つ配置されてもよい。さらに、サポート軸受の内輪或は外輪は、プーリ或はスリーブと一体、即ち、プーリの内周面或はスリーブの外周面によって構成されてもよい。

また、本発明のクラッチ部は、スリーブとプーリとの間で回転力を伝達するものであればよく、本実施形態のように、プーリがスリーブに対して所定の方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、回転力を伝達する一方向クラッチでもよいし、クラッチ内輪の外周面を円筒面と、クラッチ外輪の内周面をカム面とし、スリーブがプーリに対して所定の方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、回転力を伝達する一方向クラッチでもよい。或は、スリーブとプーリ間で両方向の回転力を伝達自在な両方向クラッチであってもよい。また、クラッチ外輪はプーリと一体に構成されてもよく、クラッチ内輪もスリーブと一体に構成されてもよい。

さらに、本発明のクラッチ部は、本実施形態のように係合子をころとしたローラクラッチや、係合子をスプラグとしたスプラグクラッチ、係合子をカムとしたカムクラッチであってもよい。

また、クラッチ内蔵型プーリ装置がエンジンアイドルストップ機構の補機駆動用として適用される場合には、エンジン停止時にコンプレッサ等の補機を専用のモータにて駆動するため、エンジンの回転変動は受けないが、補機駆動用モータから発生する回転変動を受ける構成となる。

本発明の第１実施形態に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図である。本発明の第２実施形態に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図である。本発明の第３実施形態に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図である。本発明の第４実施形態に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図である。本発明の第５実施形態に係る一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を示し、（ａ）はその縦断面図であり、（ｂ）は側面図である。（ａ）は、図５のプーリの機械加工前の状態を示し、（ｂ）は、機械加工後のプーリを示す。従来の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図である。従来の他の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図である。従来の更に他の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図である。従来の更に他の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図である。

符号の説明

１０，３０，４０，５０，６０クラッチ内蔵型プーリ装置
１１スリーブ
１２，３１，４１，５１，６１プーリ
１３一方向クラッチ（クラッチ部）
１４ａ，１４ｂサポート軸受
２８，３６，４７，５６，６４突起

Claims

自動車補機の軸に取り付け可能な自動車補機用プーリ装置であって、該軸の周囲に該軸と同心に配置可能なプーリの外周面には、自動車補機側において径方向に延びる突起が形成されることを特徴とする自動車補機用プーリ装置。
前記軸に外嵌されて、前記プーリの径方向内方に配置されるスリーブと、前記スリーブと前記プーリとの間に配置され、前記スリーブと前記プーリの一方が他方に対して所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、前記スリーブと前記プーリとの間で回転力を伝達する一方向クラッチと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の自動車補機用プーリ装置。