JP3857478B2

JP3857478B2 - プーリユニット

Info

Publication number: JP3857478B2
Application number: JP32943099A
Authority: JP
Inventors: 英樹藤原
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 1999-11-19
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2019-11-19
Also published as: JP2001141037A

Description

【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８５に対して周方向や軸方向にがたつくことがあると、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カ所に径方向内向きに設けられる凸部９０，９０と、内輪８５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】
上記従来例では、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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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、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を目的としている。
【０００８】
【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、同心状に配設される内外２つの環体と、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一方向クラッチの両側に設けられる転がり軸受とを含むプーリユニットであって、前記内側環体が、前記一方向クラッチの内輪および両転がり軸受の各内輪を兼用して、一方向クラッチの配置領域の最大外径部分が一方の転がり軸受の配置領域と同一外径とされ、かつ、一方向クラッチの配置領域の最小外径部分が他方の転がり軸受の配置領域と同一外径とされ、一方向クラッチの配置領域の前記内側環体の外周面の円周数ヶ所にカム面が形成され、かつ、前記一方向クラッチの保持器の内周面が前記内側環体の外周面に合致嵌合する形状に形成されて、前記一方向クラッチの保持器が前記内側環体に対して周方向に回り止めされ、前記内側環体において一方の転がり軸受の配置領域と、一方向クラッチの配置領域との境界に段差が設けられており、この段差によって前記一方向クラッチの保持器における軸方向一方への動きが規制され、前記内側環体に対して軸方向位置決めされる他方の転がり軸受の保持器によって、前記一方向クラッチの保持器における軸方向他方への動きが規制されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明第２のプーリユニットは、請求項１において、前記内側環体の他方の転がり軸受の配置領域と、当該軸受の保持器の内周とに対して互いに係合して軸方向の引っ掛かりとなる凹凸が振り分けられて設けられていることを特徴とする。
【００１３】
要するに、本発明では、内側環体において一方の転がり軸受の配置領域と、一方向クラッチの配置領域との境界に段差が設けられており、この段差によって一方向クラッチの保持器における軸方向一方への動きが規制され、内輪に対して軸方向位置決めされる他方の転がり軸受の保持器によって、一方向クラッチの保持器における軸方向他方への動きが規制されている。これにより、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けるようになるから、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む。
【００１４】
本発明では、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て部品点数を減らした構成について、上記一方向クラッチの保持器における軸方向位置決め形態を採用している。
【００１５】
【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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
上記一方向クラッチ３の各構成要素を説明する。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
【発明の効果】
本発明のプーリユニットでは、内側環体において一方の転がり軸受の配置領域と、一方向クラッチの配置領域との境界に段差が設けられており、この段差によって一方向クラッチの保持器における軸方向一方への動きが規制され、内輪に対して軸方向位置決めされる他方の転がり軸受の保持器によって、一方向クラッチの保持器における軸方向他方への動きが規制されており、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ようになった。
【００５０】
本発明では、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、本発明の上記技術思想を適用することによって、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。
【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
【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

Claims

同心状に配設される内外２つの環体と、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一方向クラッチの両側に設けられる転がり軸受とを含むプーリユニットであって、
前記内側環体が、前記一方向クラッチの内輪および両転がり軸受の各内輪を兼用して、一方向クラッチの配置領域の最大外径部分が一方の転がり軸受の配置領域と同一外径とされ、かつ、一方向クラッチの配置領域の最小外径部分が他方の転がり軸受の配置領域と同一外径とされ、
一方向クラッチの配置領域の前記内側環体の外周面の円周数ヶ所にカム面が形成され、かつ、前記一方向クラッチの保持器の内周面が前記内側環体の外周面に合致嵌合する形状に形成されて、前記一方向クラッチの保持器が前記内側環体に対して周方向に回り止めされ、
前記内側環体において一方の転がり軸受の配置領域と、一方向クラッチの配置領域との境界に段差が設けられており、この段差によって前記一方向クラッチの保持器における軸方向一方への動きが規制され、
前記内側環体に対して軸方向位置決めされる他方の転がり軸受の保持器によって、前記一方向クラッチの保持器における軸方向他方への動きが規制されている、ことを特徴とするプーリユニット。
請求項１のプーリユニットにおいて、
前記内側環体の他方の転がり軸受の配置領域と、当該軸受の保持器の内周とに対して互いに係合して軸方向の引っ掛かりとなる凹凸が振り分けられて設けられている、ことを特徴とするプーリユニット。