JP2001304381A - プーリユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プーリユニットにおいて、駆動環体の角速度変
動を吸収する機能を満足したうえで、構成簡素化と低コ
スト化を実現すること。 【解決手段】駆動環体３と従動環体２との間に、駆動環
体３の角速度変動を吸収するための構成として従来例の
ような一方向クラッチを用いるのではなく、２つの凸部
８，９付きの内・外輪５，６を用いるだけの簡易な構成
にするとともに、凸部８，９相互の噛み合わせに大きな
空隙を設けるようにすることにより凸部８，９それぞれ
の加工を簡易化させるようにしている。これにより、一
方向クラッチを用いる従来例とほぼ同等に角速度変動を
吸収できるようになったうえで、従来例に比べて構成簡
素化および加工容易化が可能となる。

Description

【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、例えばエンジンのクラ
ンクシャフトやクランクシャフトからベルトを介して駆
動される補機など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、ウオーターポンプ、オルタネータ、冷却ファンなど
が挙げられる。

【０００２】

【従来の技術】従来から、プーリユニットにおいて、プ
ーリとロータ軸との間にローラ式の一方向クラッチを組
み込み、プーリおよびロータ軸のうち駆動側となるもの
の角速度の増減変動に応じて一方向クラッチをロック状
態やフリー状態にさせて、プーリからロータ軸へ回転動
力を伝達させたり遮断させたりすることによって、駆動
側の角速度変動を吸収させるようにしたものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、ロー
ラ式の一方向クラッチを用いているが、その構成部品は
高精度な加工を施す必要があって、製造コストが高くつ
くと言える。このような現状では、近年のように益々厳
しくなる低コスト化の要求を満足できず、ここに改良の
余地がある。

【０００４】このような事情に鑑み、本発明は、プーリ
ユニットにおいて、駆動環体の角速度変動を吸収する機
能を満足したうえで、構成簡素化と低コスト化を実現す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明第１のプーリユニ
ットは、軸受を介して相対回転可能に径方向内外に配設
される駆動環体および従動環体を有し、この駆動環体と
従動環体との対向する周面それぞれの少なくとも円周１
ヶ所に、径方向内向きの凸部と径方向外向きの凸部が回
転方向でかみ合い可能に一体的に設けられており、これ
ら両凸部間に、駆動環体の角速度変動吸収用の空隙が設
けられている。

【０００６】本発明第２のプーリユニットは、上記第１
の構成において、前記両凸部が、前記両環体と一体に形
成されるものである。

【０００７】本発明第３のプーリユニットは、上記第１
の構成において、前記少なくとも一方の凸部の周方向両
端面に弾性体が付設されている、ことを特徴としてい
る。

【０００８】本発明第４のプーリユニットは、上記第１
の構成において、前記両凸部間に確保した角速度変動吸
収用の空隙に、弾性体が介装されている、ことを特徴と
している。

【０００９】要するに、本発明では、駆動環体および従
動環体に対して、あたかもバックラッシ（角速度変動吸
収用の空隙）の大きなギヤ（凸部）を設けるような構成
とし、それらの回転方向のかみ合わせでもって駆動環体
から従動環体に対して回転動力を伝達させる形態にして
いる。

【００１０】この場合、駆動環体の角速度が減少したと
きには、前記バックラッシによって凸部どうしのかみ合
いが外れることになり、駆動環体から従動環体に対して
回転動力が伝達されなくなる。これにより、駆動環体の
角速度変動が吸収されて従動環体に伝達されにくくな
る。

【００１１】このように、本発明では、角速度変動を吸
収させるための構成として凸部を設けるだけにしている
から、従来例のような一方向クラッチを用いるものより
も構成が簡素に済ませられるようになる他、凸部相互の
噛み合わせにバックラッシ（空隙）を設けるようにして
いるから、凸部それぞれの加工が簡易に行えるようにな
る。

【００１２】特に、第３の発明のように、駆動環体およ
び従動環体に設けてある少なくとも一方の凸部の周方向
両端面つまり当接面に弾性体を付設していれば、前記両
凸部が当接するときに衝突音が発生せずに済む。

【００１３】また、第４の発明のように、駆動環体およ
び従動環体に設けてある各凸部間の角速度変動吸収用の
空隙に弾性体を介装させていれば、両凸部間における回
転方向のがたつきがなくなる。この場合の動作は基本的
に上記と同様になる。つまり、駆動環体の角速度増加時
には、駆動環体側の凸部が従動環体側の凸部へ向けて変
位することによって弾性体が圧縮されて駆動環体の回転
動力が従動環体に対して伝達されることになり、一方、
駆動環体の角速度減少時には、従動環体の回転慣性力で
もって従動環体側の凸部が駆動環体側の凸部に向けて変
位することによって弾性体が前記と逆向きに圧縮されつ
つ両者の凸部のかみ合いが外れて駆動環体から従動環体
に対して回転動力を伝達しない状態となる。

【００１４】

【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。

【００１５】図１ないし図４は本発明の一実施形態を示
している。図１は、プーリユニットの上半部を示す断面
図、図２は、図１の（２）−（２）線断面の矢視図、図
３は、動作説明に用いる断面図、図４は、プーリおよび
ロータ軸の回転波形を示す図表である。

【００１６】図例のプーリユニット１は、径方向内外に
同心状に配設されるロータ軸２およびプーリ３と、ロー
タ軸２とプーリ３との間で軸方向両端に配設される２つ
の転がり軸受４，４と、ロータ軸２とプーリ３との対向
環状空間に介装される動力伝達用の内・外輪５，６とを
備えている。なお、転がり軸受４は、黄銅製ブッシュな
どのすべり軸受とすることができる。また、転がり軸受
４やすべり軸受などの使用個数は１個でもよい。

【００１７】以下、上記各構成要素を詳細に説明する。

【００１８】ロータ軸２は、例えば自動車に備える補機
の回転軸やエンジンのクランクシャフトが連結される。
また、プーリ３の外周には、ベルト７を巻き掛けるため
の波状溝が形成されている。２つの転がり軸受４，４
は、一般的な深溝玉軸受からなる。

【００１９】さらに、動力伝達用の内・外輪５，６は、
例えばＳＡＥ５１２０に対して表面硬化処理（浸炭焼入
れ、焼き戻し）を施したものからなり、ロータ軸２とプ
ーリ３に対して個別に圧入により嵌合固定される。内輪
５の外周面において１８０度対向する２ヶ所には、径方
向外向きに突出する凸部８が、また、外輪６の内周面に
おいて１８０度対向する２ヶ所には、径方向内向きに突
出する凸部９が、それぞれ一体に設けられている。

【００２０】これら内・外輪５，６における２つ一対の
凸部８，９の周方向幅寸法は、互いにほぼ同じに設定さ
れており、また、一対の凸部８，９それぞれの周方向離
隔寸法は、凸部８，９の周方向幅寸法よりも大きく設定
されている。この凸部８，９間の離隔部分が、請求項に
記載の角速度変動吸収用の空隙となる。

【００２１】そして、外輪６の凸部９の周方向両端面に
は、ゴムなどの弾性体１０が加硫接着または適宜の接着
剤により付設されている。

【００２２】次に、上記プーリユニット１の動作を説明
する。ここでは、プーリユニット１を自動車のオルター
ネータに利用されるものとし、エンジンのクランクシャ
フトにより回転駆動されるベルト７でプーリ３を回転駆
動し、ロータ軸２をオルターネータのロータに対して連
結する形態で利用するようにしている。

【００２３】そして、ベルト７によりプーリ３が回転駆
動されると、図３（a）に示すように、角速度増加過程
においてプーリ３と一体の外輪６の凸部９が、ロータ軸
２と一体の内輪５の凸部８に当接して、かみ合うことに
よってロータ軸２がプーリ３と同期回転することにな
る。なお、前記当接時には弾性体１０の存在により衝突
音は発生しない。

【００２４】しかし、クランクシャフトの角速度変動に
伴いプーリ３が一瞬減速されると、図３（b）に示すよ
うに、ロータ軸２の回転慣性力によって内輪５の凸部８
が外輪６の凸部９から離れることによってかみ合いが外
れるので、プーリ３からロータ軸２に対して回転動力を
伝達しない状態となる。

【００２５】このような形態により、プーリ３の駆動源
となるクランクシャフトの角速度変動がロータ軸２に対
して伝達されなくなる。なお、参考までに実験をしてい
るので説明する。

【００２６】運転条件は、エンジンに付設されるオルタ
ネータに試料としてのプーリユニット１を搭載した状態
とし、オルタネータ回転数を２０００ｒｐｍとし、オル
タネータの負荷電流を５Ａに設定している。

【００２７】結果としては、図４のグラフに示すよう
に、プーリ３の角速度がサインカーブのように微小に増
減変動しているような場合であっても、ロータ軸２の回
転波形は、一方向クラッチを用いる従来例とほぼ同様
に、変動幅が小さくなることが確認できている。そし
て、プーリ３に巻き掛けられるベルト７の張り側（回転
方向下流側）と、緩み側（回転方向上流側）との張力変
動についても、図４のグラフに示すように、一方向クラ
ッチを用いる従来例と同様に、変動量が少なく抑制され
る結果になった。

【００２８】このように、本実施形態では、角速度変動
を吸収させるための構成として従来例のような一方向ク
ラッチを用いるのではなく、上述したような２つの凸部
８，９付きの内・外輪５，６を用いているとともに、凸
部８，９相互の噛み合わせに大きな空隙を設けるように
しているから、構成が簡素で済む他、凸部８，９それぞ
れを高精度に加工せずに済むなど簡易に行えるようにな
る。このような構成簡素化および加工簡易化を図りなが
らも、上述したように一方向クラッチを用いる従来例と
ほぼ同等に、角速度変動を吸収することができる。

【００２９】なお、本発明は上記実施形態にのみ限定さ
れるものではなく、種々な変形が考えられる。

【００３０】（１）上記実施形態では、プーリ３を駆動
環体とし、ロータ軸２を従動環体とした例を挙げている
が、例えばプーリユニット１をクランクシャフトに取り
付ける形態とする場合には、ロータ軸２が駆動環体とな
り、プーリ３が従動環体となる。この場合でも、動作に
ついては基本的に上記実施形態と同じである。

【００３１】（２）上記実施形態において、図５および
図６に示すように、内・外輪５，６の凸部８，９間に確
保してある空隙に、ゴムあるいはコイルバネなどの弾性
体１１を介装させるようにしてもよい。この場合、両凸
部８，９間における回転方向のがたつきをなくせるよう
になる点で有利となる。この場合の動作は基本的に上記
と同様になる。つまり、プーリ３の角速度増加時には、
図６（a）に示すように、プーリ３側の凸部９がロータ
軸２側の凸部８へ向けて変位することによって弾性体１
１が圧縮されることになり、その過程でプーリ３からロ
ータ軸２への動力伝達が瞬時に行われずに徐々に行われ
るようになり、弾性体１１が圧縮限界になった時点で剛
的にプーリ３からロータ軸２への動力伝達が行われるよ
うになる。一方、プーリ３の角速度減少時には、図６
（b）に示すように、ロータ軸２の回転慣性力でもって
ロータ軸２側の凸部８がプーリ３側の凸部９へ向けて変
位することによって弾性体１１が前記と逆向きに圧縮さ
れつつ両者の凸部８，９のかみ合いが外れてプーリ３か
らロータ軸２に対して回転動力を伝達しない状態とな
る。このようにして、内・外輪５，６間における回転方
向のがたつきなく、プーリ３の角速度変動を吸収してロ
ータ軸２へ伝達させないようにできる。なお、ゴムやコ
イルバネの軸方向位置決めとして軸受４，４の間にワッ
シャが好適に介装される。

【００３２】（３）上記実施形態とは別に、図７に示す
ように、プーリ３とロータ軸２との径方向対向空間に、
ローラ式の一方向クラッチ２０を配設する構成にしてい
るとともに、プーリ３と一方向クラッチ２０の外輪２２
との間にゴムダンパ３０を介在させるようにしてもよ
い。一方向クラッチ２０は、一般的に周知の構成であ
り、図８および図９に示すように、内輪２１、外輪２
２、保持器２３、複数のころ２４、コイルバネ２５を備
えている。内輪２１の外周面の円周数カ所には平坦なキ
ー状のカム面２６が設けられている。外輪２２は、内外
周面が円筒形に形成されており、その内周面と内輪２１
のカム面２６とでくさび状空間を形成している。外輪２
２は、プーリ３の軸方向寸法に合わせて軸方向両方向へ
延長されており、この延長部分の内周に両転がり軸受
４，４が圧入嵌合されている。保持器２３は、内輪２１
の外周に対して周方向ならびに軸方向への動きが封じら
れた状態で固定されており、内輪２１のカム面２６に対
応する位置に径方向内外に貫通するポケット２７が設け
られている。このポケット２７内に、ころ２４およびコ
イルバネ２５が周方向隣り合わせに各々１つずつ収納さ
れている。この構成での基本的な動作については周知で
あるが、要するに、プーリ３の角速度増加時には一方向
クラッチ２０がロックして、ロータ軸２に対して回転動
力を伝達するが、角速度減少時には、一方向クラッチ２
０がフリー状態となりロータ軸２に対して回転動力を伝
達しなくなることで、プーリ３の角速度変動を吸収して
ロータ軸２へ伝達させなくなる。但し、この構成では、
ゴムダンパ３０の存在により、一方向クラッチ２０がロ
ック状態になったときに、動力伝達が瞬時に行われるの
ではなく、ゴムダンパ３０が周方向でねじれてせん断抵
抗が増大するようになることに伴い動力伝達が遅延され
て徐々に行われるようになる。つまり、一方向クラッチ
２０がロックする瞬間の衝撃荷重がゴムダンパ３０で吸
収されるので、プーリ３に対するベルト７の滑りを抑制
できるようになるなど、動作安定化が可能になるととも
に、ベルト７やプーリユニット１自体の耐久性アップが
達成できるようになる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１ないし４の発明では、駆動環体
および従動環体に対して、あたかもバックラッシ（角速
度変動吸収用の空隙）の大きなギヤ（凸部）を設けるよ
うな構成とし、それらの回転方向のかみ合わせでもって
駆動環体から従動環体に対して回転動力を伝達させる形
態にすることにより、駆動環体の角速度変動を吸収して
従動環体に対して伝達させないようにしている。

【００３４】つまり、本発明では、角速度変動を吸収さ
せるための構成として少なくとも一対の凸部を設けるだ
けにしているから、従来例のような一方向クラッチを用
いるものよりも構成が簡素に済ませられるようになる
他、凸部相互の噛み合わせにバックラッシ（空隙）を設
けるようにしているから、凸部それぞれの加工が簡易に
行えるようになり、製造コストの低減を達成できるよう
になる。

【００３５】特に、請求項３の発明のように、駆動環体
および従動環体に設けてある少なくとも一方の凸部の周
方向両端面つまり当接面に弾性体を付設していれば、前
記両凸部が当接するときに衝突音が発生せずに済み、動
作安定化に貢献できるようになる。

【００３６】また、請求項４の発明のように、駆動環体
および従動環体に設けてある各凸部間の角速度変動吸収
用の空隙に弾性体を介装させていれば、両凸部間におけ
る回転方向のがたつきがなくなり、動作安定化に大きく
貢献できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかるプーリユニットの
上半部を示す断面図

【図２】図１の（２）−（２）線断面の矢視図

【図３】図１の動作説明に用いる断面図

【図４】プーリおよびロータ軸の回転波形を示す図表

【図５】本発明の他の実施形態にかかるプーリユニット
で、図２に対応する図

【図６】図５の動作説明に用いる断面図

【図７】本発明のさらに他の実施形態にかかるプーリユ
ニットの上半部を示す断面図

【図８】図７の（８）−（８）線断面の矢視図

【図９】図８において保持器のポケット部分を展開して
示す平面図

【符号の説明】

１ プーリユニット ２ プーリ ３ ロータ軸 ４ 転がり軸受 ５ 内輪 ６ 外輪 ７ ベルト ８ 内輪の凸部 ９ 外輪の凸部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸受を介して相対回転可能に径方向内外に
   配設される駆動環体および従動環体を有し、 この駆動環体と従動環体との対向する周面それぞれの少
   なくとも円周１ヶ所に、径方向内向きの凸部と径方向外
   向きの凸部が回転方向でかみ合い可能に一体的に設けら
   れており、 これら両凸部間に、駆動環体の角速度変動吸収用の空隙
   が設けられている、ことを特徴とするプーリユニット。
2. 【請求項２】請求項１のプーリユニットにおいて、 前記両凸部が、前記両環体と一体に形成されるものであ
   る、ことを特徴とするプーリユニット。
3. 【請求項３】請求項１のプーリユニットにおいて、 前記少なくとも一方の凸部の周方向両端面に弾性体が付
   設されている、ことを特徴とするプーリユニット。
4. 【請求項４】請求項１のプーリユニットにおいて、 前記両凸部間に確保した角速度変動吸収用の空隙に、弾
   性体が介装されている、ことを特徴とするプーリユニッ
   ト。