JPH0937514A - 軸受装置およびそれを備える発電機 - Google Patents

軸受装置およびそれを備える発電機

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JPH0937514A
JPH0937514A JP7181652A JP18165295A JPH0937514A JP H0937514 A JPH0937514 A JP H0937514A JP 7181652 A JP7181652 A JP 7181652A JP 18165295 A JP18165295 A JP 18165295A JP H0937514 A JPH0937514 A JP H0937514A
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coil spring
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pulley
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bearing device
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Kazuhisa Kitamura
和久 北村
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Koyo Seiko Co Ltd
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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
    • F16D41/00Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/20Freewheels or freewheel clutches with expandable or contractable clamping ring or band
    • F16D41/206Freewheels or freewheel clutches with expandable or contractable clamping ring or band having axially adjacent coils, e.g. helical wrap-springs

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】一方向クラッチとして機能するコイルバネを有
する軸受装置において、該機能を円滑かつ確実に行える
ようにすること。 【課題解決手段】複数の転動体10と、内・外輪8,9
と、外輪9に一端12bが係止されかつ内輪8に設けら
れる延長筒部8aの周面に対して所要のしめしろをもっ
て外嵌されるコイルバネ12とを含む。外輪9がコイル
バネ12の巻き方向に回転すると、コイルバネ12が縮
径して内輪8の延長筒部8aに対して巻き付けられ、外
輪9と内輪8とが同期回転する。一方、外輪9がコイル
バネ12の巻き方向と反対方向に回転すると、外輪9が
内輪8に対して空回りする。外輪9に対してかかるラジ
アル荷重は、転がり軸受要素により受けられるので、コ
イルバネ12の前記動作の妨げにならない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、軸受装置および、
それを備える発電機に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば自動車のオルタネータなどの交流
発電機は、自動車エンジンのクランクシャフトの回転動
力により駆動されるようになっている。
【0003】つまり、オルタネータの駆動軸に対して一
体的に外嵌されるプーリと、自動車エンジンのクランク
シャフトに一体的に外嵌されるプーリとに対してベルト
を巻き掛けている。この場合、クランクシャフトのプー
リの回転動力でもってオルタネータのプーリが直接駆動
される。そのため、クランクシャフトが高速回転してい
る状態から急減速されたとき、オルタネータの慣性モー
メントにより、オルタネータのプーリに対してベルトが
すべることになる。このすべりが発生すると、異常音が
発生する他、ベルトが損傷し寿命が低下する。
【0004】これに対して、特開平5−180287号
公報に示すように、回転軸とプーリとの間に、コイルバ
ネを、一方向クラッチとして機能するように装着したも
のが考えられている。このコイルバネは、回転軸の外周
面に螺着される金属筒に対して遊嵌されており、その一
端がプーリに係止されている。
【0005】このコイルバネの動作を説明する。まず、
プーリの一方向への回転に伴い、コイルバネの一端側が
同方向に連れ動くと、コイルバネが徐々に縮径すること
になり、回転軸に対して巻き付けられるので、プーリと
回転軸とが一体化されて同期回転するようになる。この
状態から、プーリが急減速すると、回転軸の慣性モーメ
ントにより、コイルバネが徐々に拡径して元の状態に復
元することになり、コイルバネが回転軸から緩むので、
コイルバネおよびプーリが回転軸に対して空回りするこ
とになる。
【0006】このように、プーリの一方向の回転につい
ては、プーリから回転軸に対して回転動力を伝達する
が、プーリと回転軸との速度差が大きくなると、プーリ
が回転軸に対して相対回転して回転動力を伝達しなくな
る。そのため、急減速時に、プーリに対してベルトがす
べらなくなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来例
には、次のような問題が生じる。
【0008】(1) プーリと回転軸との間にコイルバ
ネを介装しており、プーリにかかる荷重(ベルト張力)
がコイルバネに対して直接的に作用することになるた
め、上述したような一方向クラッチとしての理想的な動
作が確実に行われるとは限らず、信頼性が低いと考えら
れる。なお、公報の図面には、プーリおよびコイルバネ
の側方に玉軸受が見られるが、この玉軸受は、プーリに
かかる荷重を受けるものとはなっていない。
【0009】(2) プーリの空回り時には、コイルバ
ネが回転軸に外嵌固定してある金属筒に対して摺接する
が、そこの潤滑が何ら考慮されていないので、金属筒の
著しい摩耗や、焼き付きの発生が懸念されるなど、耐久
性が疑問である。
【0010】したがって、本発明は、一方向クラッチと
して機能するコイルバネを有する軸受装置において、該
機能を円滑かつ確実に行えるようにすることを目的とし
ている。
【0011】また、本発明は、プーリを介して駆動され
る発電機において、高速回転しているプーリが急減速さ
れたときに、プーリとそれに巻き掛けられるベルトとの
すべりを防ぎ、ベルトの損傷や異音の発生を回避できる
ようにすることを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の軸受装置は、複
数の転動体と、内・外輪と、内・外輪のいずれか一方に
一端が係止されかつ内・外輪のいずれか他方に設けられ
る延長筒部の周面に対して所要のしめしろをもって嵌合
されるコイルバネとを含む。
【0013】本発明の発電機は、固定子を備えたフレー
ムに一対の軸受を介して回転子の回転軸が回転自在に支
持され、この回転軸の前記フレームの外に突出する端部
にプーリが設けられるもので、プーリと回転軸との間
に、前述の軸受装置が介装されている。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図1ないし
図4に示す実施例に基づいて説明する。図1および図2
は本発明の一実施例にかかり、図1は、オルタネータの
縦断面図、図2は、図1の(2)−(2)線断面図であ
る。
【0015】まず、本発明の実施例の説明に先立ち、自
動車エンジンの補機駆動形態の一例を図4に示して、簡
単に説明する。図4において、1は自動車エンジン、2
はクランクプーリ、3はオルタネータ、4はオルタネー
タプーリ、5はベルト、6はテンションプーリである。
クランクプーリ2が回転すると、ベルト5を介してオル
タネータプーリ4が回転駆動される。
【0016】そして、オルタネータ3の回転軸3aとオ
ルタネータプーリ4との間には、図1および図2に示す
ような軸受装置7が介装されている。
【0017】この軸受装置7は、内・外輪8,9と、複
数の転動体としての玉10と、波形保持器11と、コイ
ルバネ12と、シール部材13とを含む。
【0018】外輪9は、一般的な軸受のものと同寸法の
ものであるが、内輪8は、その軸方向一側に、円筒形の
延長筒部8aが設けられている。これら内・外輪8,9
は、軸受鋼などからなり、特に内輪8の延長筒部8aの
外周面の表面粗さは、0.8z以下に設定されている。
【0019】シール部材13は、外輪9の軸方向他側の
肩部の内周面に設けてある周溝に嵌着されて、内輪8の
肩部の外周面に設けてあるテーパ面との間で接触密封部
または非接触密封部を形成するものである。
【0020】コイルバネ12は、内輪8の延長筒部8a
の外周面に対して所要のしめしろをもって外嵌される渦
巻き部12aと、渦巻き部12aの一端に設けられかつ
外輪9の軸方向一側の肩部に形成してある切欠部9aに
対して係止される径方向外向きの延出部12bとを備え
ている。このコイルバネ12の断面は、ほぼ長方形に形
成されており、ばね鋼からなる。
【0021】なお、オルタネータプーリ4の中心孔の内
周面の一端には、シール部材14が装着されており、こ
のシール部材14の内周は、軸受装置7の内輪8の延長
筒部8aの外周面との間で接触密封部または非接触密封
部を形成するようになっている。このシール部材14
と、前述の軸受装置7のシール部材13とで、軸受装置
7の内・外輪8,9間の対向間隙やコイルバネ12の存
在空間に存在する潤滑剤を密封するようにしている。
【0022】次に、動作を説明する。まず、クランクプ
ーリ2の回転に伴いオルタネータプーリ4および軸受装
置7の外輪9がコイルバネ12の巻き方向へ回転する
と、コイルバネ12の延出部12bが同方向に連れ動
き、コイルバネ12の渦巻き部12aが徐々に縮径する
ことになり、やがては軸受装置7の内輪8の延長筒部8
aに対して巻き付けられるので、オルタネータプーリ4
および軸受装置7の外輪9と、内輪8およびオルタネー
タ3の回転軸3aとが一体化されて同期回転するように
なる。
【0023】この状態から、オルタネータプーリ4およ
び軸受装置7の外輪9が急減速されると、内輪8および
オルタネータ3の回転軸3aが慣性モーメントにより急
減速されないので、オルタネータプーリ3および軸受装
置7の外輪9の回転が内輪8およびオルタネータ3の回
転軸3aの回転よりも相対的に遅くなる。これにより、
コイルバネ12が元の状態に復元するように徐々に拡径
することになって、内輪8の延長筒部8aから緩むの
で、コイルバネ12および外輪9が内輪8の延長筒部8
aに対して空回りすることになる。そのため、オルタネ
ータプーリ4がクランクプーリ2とほぼ同期する回転を
維持できるようになり、ベルト5がオルタネータプーリ
4に対してすべらずに済み、ベルト5の損傷および異音
の発生が回避される。なお、外輪9がコイルバネ12の
巻き方向と反対方向に回転しても、コイルバネ12およ
び外輪9が内輪8に対して空回りする。
【0024】ところで、オルタネータプーリ4にかかる
ベルト張力などの荷重は、軸受装置7の転がり軸受要素
によって受けられるから、コイルバネ12に対して一切
作用しない。そのため、コイルバネ12の縮径、拡径動
作が円滑に行われる。また、コイルバネ12は、内輪8
の延長筒部8aの外周面に対して摺接することがある
が、内輪8が軸受鋼などの表面硬化処理されたものゆ
え、内輪8の摩耗、損傷が抑制される。しかも、コイル
バネ12と内輪8の延長筒部8aの外周面との間に対し
て、二つのシール部材13,14で密封される軸受潤滑
用のグリースなどの潤滑剤が供給されるようになってい
るので、コイルバネ12と内輪8の延長筒部8aとの間
の潤滑がなされるので、両者の異常発熱を回避できるよ
うになって、焼き付きを防止することができる。但し、
コイルバネ12と内輪8の延長筒部8aとの間に潤滑剤
が存在していても、前述したコイルバネ12の延長筒部
8aに対する巻き付きを妨げることはなく、確実な巻き
付きが行えるようになり、オルタネータプーリ4からオ
ルタネータ3の回転軸3aへの動力伝達が確実に効率よ
く行われる。
【0025】図3は本発明の他の実施例にかかり、図1
に対応する図である。この実施例において上記実施例と
の相違は、軸受装置7の内・外輪8,9の形状およびコ
イルバネ12の装着形態である。
【0026】具体的に、内・外輪8,9は、上記実施例
のものと逆の形状になっている。つまり、内輪8は、一
般的な軸受のものと同寸法のものであるが、外輪9は、
その軸方向一側に、円筒形の延長筒部9bが設けられて
いる。
【0027】コイルバネ12は、その延出部12bが径
方向内向きになっており、この延出部12bが内輪8の
切欠部8bに対して係止されており、渦巻き部12aが
外輪9の延長筒部9bの内周面に対して所要のしめしろ
をもって内嵌されている。
【0028】なお、内輪8とオルタネータ3の回転軸3
aに螺着されるナット15との間には、スペーサ16が
設けられており、このスペーサ16と外輪9との間にシ
ール部材14が設けられている。
【0029】次に、動作としては、外輪9をコイルバネ
12の巻き方向と反対へ回転させたとき、外輪9との摩
擦抵抗によりコイルバネ12が徐々に拡径することにな
り、外輪9の延長筒部9bの内周面に対して圧接させら
れるので、外輪9と内輪8とが一体化されて同期回転す
るようになる。
【0030】この状態から、外輪9の回転が内輪8の回
転よりも相対的に遅くなると、コイルバネ12が元の状
態に復元するように徐々に縮径することになり、外輪9
の延長筒部9bに対する押圧力が軽減されるので、コイ
ルバネ12および外輪9が内輪8に対して空回りするこ
とになる。なお、外輪9がコイルバネ12の巻き方向に
回転しても、コイルバネ12および外輪9が内輪8に対
して空回りする。
【0031】この場合も、上記実施例と同様、コイルバ
ネ12による一方向クラッチ機能が円滑かつ確実に行わ
れる。
【0032】なお、本発明は上記実施例のみに限定され
るものではなく、種々な応用や変形が考えられる。軸受
装置7を、オルタネータ3の回転軸3aとオルタネータ
プーリ4との間に設けた例を挙げているが、その他の自
動車の補機(パワーステアリング装置の油圧ポンプや、
エアコンディショナのコンプレッサーなど)にも設ける
ことができる。
【0033】
【発明の効果】本発明の軸受装置では、外輪に荷重がか
かっても、一方向クラッチとして機能させるコイルバネ
に対して該荷重を負担させないようにしているから、前
記一方向クラッチ機能が妨げられずに、円滑かつ確実に
行えるようになるなど、信頼性および寿命を向上するこ
とができる。
【0034】本発明の発電機では、プーリが急減速され
たときに、当該プーリと回転軸とを相対的に回転させ
て、プーリに対してそれに巻き掛けられるベルトがすべ
るのを防ぐようにしているから、ベルトの損傷や異音発
生を回避できるようになるなど、周辺部材の長寿命化に
貢献できる。
【0035】特に、本発明の軸受装置は、転がり軸受要
素と一方向クラッチ機能を果たすコイルバネとをユニッ
トとしているから、発電機などの使用対象に対する組み
付け性が容易かつ良好となる他、転がり軸受要素からコ
イルバネへの潤滑剤の流用がはかれるから、メンテナン
スを省略できるなどの効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のオルタネータの縦断面図
【図2】図1の(2)−(2)線断面図
【図3】本発明の他の実施例で、図1に対応する図
【図4】自動車エンジンの補機駆動形態の一例を模式的
に示す説明図
【符号の説明】
3 オルタネータ 4 オルタネータプーリ 7 軸受装置 8 軸受装置の内輪 8a 内輪の延長筒部 9 軸受装置の外輪 9a 外輪の切欠部 10 軸受装置の玉 12 軸受装置のコイルバネ 12a コイルバネの渦巻き部 12b コイルバネの延出部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の転動体と、内・外輪と、内・外輪
    のいずれか一方に一端が係止されかつ内・外輪のいずれ
    か他方に設けられる延長筒部の周面に対して所要のしめ
    しろをもって嵌合されるコイルバネとを含む、ことを特
    徴とする軸受装置。
  2. 【請求項2】 固定子を備えたフレームに一対の軸受を
    介して回転子の回転軸が回転自在に支持され、この回転
    軸の前記フレームの外に突出する端部にプーリが設けら
    れる発電機であって、 プーリと回転軸との間に、前記請求項1に記載の軸受装
    置が介装されている、ことを特徴とする発電機。
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