JP2003056676A - プーリユニット - Google Patents

プーリユニット

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    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/49Bearings with both balls and rollers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
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    • F16D41/067Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls all members having the same size and only one of the two surfaces being cylindrical and the members being distributed by a separate cage encircling the axis of rotation
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Abstract

(57)【要約】 【課題】プーリユニットにおいて、内輪の兼用で内側環
体の外周面形状が複雑でも生産効率を低下させずにその
強度を確保すること。 【解決手段】中空軸2と、中空軸と同心状に配設される
プーリ1と、中空軸とプーリとの対向環状空間に介装さ
れる一方向クラッチ3と、一方向クラッチの両側に設け
られる玉軸受4およびころ軸受5とを含み、中空軸は一
方向クラッチの内輪と前記両軸受各内輪を一体化した構
造を有し、中空軸は、塑性加工により形成され、かつ、
内周面のねじ部を除く外周面に浸炭処理が施されてい
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、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、前記一方向クラッチの内輪および前記両転がり軸受
の各内輪を一体化した構造を有しており、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
が形成されており、前記内側環体は、塑性加工により形
成され、かつ、その内周面のねじ部を除く外周面に浸炭
処理が施されていることを特徴とするものである。
【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に本発明の実施形態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1
4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2
2,32、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1
0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12
aが設けられている。
【0017】ころ13は、保持器12の各ポケット12
a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2
1,31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2
a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2
b,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1,2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】本発明の実施形態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
び保持器を示す斜視図
【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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3J031 AC07 AC10 BA08 BA19 BC08 CA02 3J101 AA01 AA32 AA42 AA43 AA52 AA62 AA72 BA50 BA53 BA54 BA55 BA56 BA70 DA02 DA09 EA02 EA31 FA44 FA55 GA01 GA21 GA24

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】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、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一体化した構造を有しており、 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ており、 前記内側環体は、塑性加工により形成され、かつ、その
    内周面のねじ部を除く外周面に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。
  2. 【請求項2】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、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の領域の外径寸法より
    も大きく設定され、 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。
  3. 【請求項3】前記内側環体の内周面のねじ部を除く外周
    面に浸炭処理が施されている、ことを特徴とする請求項
    2に記載のプーリユニット。
  4. 【請求項4】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ないし3のいずれかに記
    載のプーリユニット。
  5. 【請求項5】前記外側環体は、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ないし4のいずれかに記載のプーリユニッ
    ト。
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