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JP2000297860A - オルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置 - Google Patents

オルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置

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Publication number
JP2000297860A
JP2000297860A JP11139886A JP13988699A JP2000297860A JP 2000297860 A JP2000297860 A JP 2000297860A JP 11139886 A JP11139886 A JP 11139886A JP 13988699 A JP13988699 A JP 13988699A JP 2000297860 A JP2000297860 A JP 2000297860A
Authority
JP
Japan
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roller clutch
pulley
peripheral surface
sleeve
alternator
Prior art date
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Pending
Application number
JP11139886A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideo Ouchi
英男 大内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP11139886A priority Critical patent/JP2000297860A/ja
Priority to EP04077635A priority patent/EP1491786A3/en
Priority to DE20023648U priority patent/DE20023648U1/de
Priority to US09/497,338 priority patent/US6257385B1/en
Priority to DE60017480T priority patent/DE60017480T2/de
Priority to EP00300828A priority patent/EP1028265B1/en
Publication of JP2000297860A publication Critical patent/JP2000297860A/ja
Priority to US09/866,862 priority patent/US6443280B2/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/06Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
    • F16D41/064Freewheels 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
    • F16D41/066Freewheels 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
    • 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
    • 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
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/54Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pulleys (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無端ベルトとしてポリVベルトを使用し、小
型・軽量化を図る構造で、ローラクラッチ10aの負荷
容量を十分にして、十分な耐久性を有するオルタネータ
用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置を実現する。 【解決手段】 外周面に複数の凹溝29、29を形成し
たプーリ7aの内周面とスリーブ8の外周面との間に、
ローラクラッチ10aと1対のサポート軸受9a、9a
とを設ける。このうちのローラクラッチ10aを構成す
る複数個のローラ11aの直径をDa とし、ローラック
ラッチ用外輪22の内周面の直径をDo とした場合に、
a /Do >0.070とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明の対象となるオルタネ
ータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置は、自動車用の
発電機であるオルタネータの回転軸の端部に固定し、エ
ンジンのクランクシャフトの端部に固定した駆動プーリ
との間に無端ベルトを掛け渡す事により、上記オルタネ
ータを駆動する為に利用する。特に、本発明は、上記無
端ベルトとして、内周面にそれぞれが断面V字形である
複数本の突条を、それぞれ全周に亙り連続させた、所謂
ポリVベルトと呼ばれるものを使用する場合に有用な構
造を実現するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車の駆動用エンジンを駆動源とし
て、自動車に必要な発電を行なうオルタネータの構造
が、例えば特開平7−139550号公報に記載されて
いる。図5は、この公報に記載されたオルタネータ1を
示している。ハウジング2の内側に回転軸3を、1対の
転がり軸受4、4により、回転自在に支持している。こ
の回転軸3の中間部には、ロータ5と整流子6とを設け
ている。又、この回転軸3の一端部(図5の右端部)で
上記ハウジング2外に突出した部分には、プーリ7を固
定している。エンジンへの組み付け状態では、このプー
リ7に無端ベルトを掛け渡し、エンジンのクランクシャ
フトにより、上記回転軸3を回転駆動自在とする。
【0003】上記プーリ7として従来一般的には、単に
上記回転軸3に固定しただけのものを使用していた。こ
れに対して近年、無端ベルトの走行速度が一定若しくは
上昇傾向にある場合には、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
にある場合には、プーリと回転軸との相対回転を自在と
する、オルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置
が各種提案され、一部で使用されている。例えば、特開
昭56−101353号公報、特開平7−317807
号公報、同8−61443号公報、同8−226462
号公報、特公平7−72585号公報、フランス特許公
報FR2726059A1等に、上述の様な機能を有す
るオルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置が記
載されている。又、一部ではこの様なオルタネータ用ロ
ーラクラッチ内蔵型プーリ装置が、実際に使用されてい
る。
【0004】図6は、このうち特開平8−226462
号公報に記載されているオルタネータ用ローラクラッチ
内蔵型プーリ装置を示している。このオルタネータ用ロ
ーラクラッチ内蔵型プーリ装置は、オルタネータ1(図
5)の回転軸3に外嵌固定自在なスリーブ8を有する。
そして、このスリーブ8の周囲にプーリ7aを、このス
リーブ8と同心に配置している。このプーリ7aの外周
面には、それぞれが全周に亙り連続する複数の断面V字
形の凹溝29、29を、軸方向(図6の左右方向)に亙
り互いに並列に形成している。この様なプーリ7aに
は、内周面にそれぞれが断面V字形である複数本の突条
を、それぞれ全周に亙り連続させた、所謂ポリVベルト
と呼ばれる無端ベルトを掛け渡す。
【0005】そして、上記スリーブ8の外周面とプーリ
7aの内周面との間に、1対のサポート軸受9、9とロ
ーラクラッチ10とを設けている。このうちのサポート
軸受9、9は、上記プーリ7aに加わるラジアル荷重を
支承しつつ、上記スリーブ8とプーリ7aとの相対回転
を自在とする。又、上記ローラクラッチ10は、上記プ
ーリ7aが上記スリーブ8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、このプーリ7aからスリー
ブ8への回転力の伝達を自在とする。図6に示した構造
の場合、上記各サポート軸受9、9は円筒ころ軸受であ
るが、アンギュラ型、深溝型等の玉軸受をサポート軸受
として使用する構造も、例えば前記特開平7−3178
07号公報に記載されている様に、従来から知られてい
る。
【0006】上記ローラクラッチ10を構成し、上記ス
リーブ8に外嵌固定した内輪24の中間部外周面には、
ランプ部と呼ばれる複数の凹部25を、円周方向に亙っ
て等間隔に形成し、上記中間部外周面にカム面26を形
成している。又、上記内輪24の両端部外周面は、上記
各サポート軸受9、9の為の内輪軌道27、27として
いる。これに対して、上記ローラクラッチ10を構成
し、上記プーリ7aに外嵌固定した外輪12の内周面
は、ほぼ全長に亙り単なる円筒面としている。又、これ
ら内輪24及び外輪12と共に上記ローラクラッチ10
を構成する複数個のローラ11、11は、保持器28
に、転動及び円周方向に亙る若干の変位自在に支持して
いる。そして、この保持器28に設けた柱部と上記各ロ
ーラ11との間にばねを設けて、これら各ローラ11
を、円周方向に関して同方向に弾性的に押圧している。
【0007】上述の様なオルネータ用ローラクラッチ内
蔵型プーリ装置を使用する理由は、次の通りである。例
えば、前記駆動用エンジンがディーゼルエンジンであっ
た場合、アイドリング時等、低回転時にはクランクシャ
フトの回転角速度の変動が大きくなる。この結果、上記
クランクシャフトの端部に固定した駆動プーリに掛け渡
した図示しない無端ベルトの走行速度も細かく変動する
事になる。一方、この無端ベルトによりプーリ7aを介
して回転駆動されるオルタネータ1の回転軸3は、この
回転軸3並びにこの回転軸3に固定したロータ5及び整
流子6(図5)等の慣性質量に基づき、それ程急激には
変動しない。従って、上記プーリ7aを回転軸3に対し
単に固定した場合には、クランクシャフトの回転角速度
の変動に伴い、上記無端ベルトとプーリ7aとが両方向
に擦れ合う傾向となる。この結果、このプーリ7aと擦
れ合う無端ベルトに、繰り返し異なる方向の応力が作用
して、この無端ベルトとプーリ7aとの間に滑りが発生
し易くなったり、或はこの無端ベルトの寿命が短くなっ
たりする原因となる。
【0008】又、上述の様なプーリ7aの外周面と無端
ベルトの内周面との摩擦に基づく無端ベルトの寿命低下
は、走行時に加減速を繰り返す事によっても生じる。即
ち、加速時には無端ベルト側からプーリ7a側に駆動力
が伝達されるのに対し、減速時には上述の様に慣性に基
づいて回転し続けようとするプーリ7aに、上記無端ベ
ルトから制動力が作用する。この制動力と上記駆動力と
は、上記無端ベルトの内周面に対して逆方向の摩擦力と
して作用するので、やはり上記無端ベルトの寿命低下の
原因となる。特に、トラックの様に排気ブレーキを備え
た車両の場合には、アクセルオフ時に於けるクランクシ
ャフトの回転低下の減速度が著しく、上記制動力に基づ
いて上記無端ベルトの内周面に加わる摩擦力が大きくな
る結果、上記寿命低下が著しい。
【0009】そこで、上述の様なプーリ7aとして、上
記オルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置を使
用する事により、上記無端ベルトの走行速度が一定若し
くは上昇傾向にある場合には、上記プーリ7aから回転
軸3への回転力の伝達を自在とし、反対に上記無端ベル
トの走行速度が低下傾向にある場合には、これらプーリ
7aと回転軸3との相対回転を自在とする。即ち、上記
無端ベルトの走行速度が低下傾向にある場合には、上記
プーリ7aの回転角速度を上記回転軸3の回転角速度よ
りも遅くして、上記無端ベルトとプーリ7aとの当接部
が強く擦れ合う事を防止する。この様にして、プーリ7
aと無端ベルトとの擦れ合い部に作用する応力の方向を
一定にし、この無端ベルトとプーリ7aとの間に滑りが
発生したり、或はこの無端ベルトの寿命が低下する事を
防止する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】オルタネータ1を回転
駆動する為のプーリを設計する場合に従来は、ロータ5
の回転速度を速くして発電効率を高める事を主眼にして
いた為、ローラクラッチ10の設置スペースを小さく
し、このローラクラッチ10を構成する各ローラ11の
外径Da も小さくしていた。この為、従来から知られて
いるオルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置の
場合、上記ローラックラッチ10を構成し、上記各ロー
ラ11の転動面(外周面)が当接する、外輪12の内周
面の内径Doに対する、上記各ローラ11の外径Da
比Da /Do は、0.05〜0.07程度であった。
【0011】この様に、外輪12の内周面の内径Do
対する、上記各ローラ11の外径D a の比Da /Do
値が小さいと、上記ローラクラッチ10の負荷容量が不
十分となり、必ずしも十分な耐久性を有するオルタネー
タ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置を実現できない。
特に、本発明の対象となる様な、ポリVベルトを掛け渡
すべく、外周面にそれぞれが全周に亙り連続する複数の
断面V字形の凹溝29、29を、軸方向に亙り互いに並
列に形成したプーリ7aを使用する構造では、上述の様
な問題が顕著になる。即ち、無端ベルトとしてポリVベ
ルトを使用する構造の場合には、円周方向に亙る単位長
さ当りのこの無端ベルトの内周面と上記プーリ7aの外
周面との摩擦面積を大きくする代わりにこのプーリ7a
の外径を小さくして、プーリ装置の小型・軽量化を図る
場合が多い。この様な構造の場合には、上記外輪12の
内周面の内径Do が小さくなるので、必要なトルク容量
を確保する為には、特別な配慮が必要になる。本発明の
オルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置は、こ
の様な事情に鑑みて発明したものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明のオルタネータ用
ローラクラッチ内蔵型プーリ装置は、従来から知られて
いるオルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置と
同様に、オルタネータの回転軸に外嵌固定自在なスリー
ブと、このスリーブの周囲にこのスリーブと同心に配置
し、その外周面にそれぞれが全周に亙り連続する複数の
断面V字形の凹溝を、軸方向に亙り互いに並列に形成し
たプーリと、これらスリーブの外周面の軸方向中間部と
プーリの内周面の軸方向中間部との間に設け、このプー
リが上記スリーブに対し所定方向に相対回転する傾向と
なる場合にのみプーリとスリーブとの間での回転力の伝
達を自在とするローラクラッチと、このローラクラッチ
を軸方向両側から挟む位置で上記スリーブの外周面とプ
ーリの内周面との間に設け、このプーリに加わるラジア
ル荷重を支承しつつこれらスリーブとプーリとの相対回
転を自在とする1対のサポート軸受とを備える。
【0013】特に、本発明のオルタネータ用ローラクラ
ッチ内蔵型プーリ装置に於いては、上記ローラクラッチ
を構成する複数個のローラの直径をDa とし、このロー
ラクラッチを構成しこれら各ローラの転動面が当接する
外輪の内周面の直径をDo とした場合に、Da /Do
0.070である。更に好ましくは、これら両直径の比
a /Do >0.085にする。又、上記両直径の比D
a /Do の最大値は、ポリVベルト用である、上記プー
リの最大径の面から規制を受け、0.17程度(Da
o ≦0.17)である。
【0014】
【作用】上述の様に構成する本発明のオルタネータ用ロ
ーラクラッチ内蔵型プーリ装置の場合には、無端ベルト
としてポリVベルトを使用し、プーリの外径を小さくす
る構造であるにも拘らず、ローラクラッチのトルク容量
を十分に大きく出来る。即ち、このローラクラッチを構
成する複数のローラの径を、このローラクラッチを構成
する外輪の内径との関係で十分に大きくしているので、
限られら設置空間の中で、上記ローラクラッチのトルク
容量を十分に大きくできる。この為、プーリに掛け渡し
ているベルトの張力を大きくし、上記ローラクラッチが
伝達するトルクが大きくなる使用状態でも、十分な耐久
性を確保できる。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の形態の第
1例を示している。スリーブ8は、全体を円筒状に形成
しており、オルタネータの回転軸3(図5〜6参照)の
端部に外嵌固定して、この回転軸3と共に回転自在であ
る。この為に図示の例では、上記スリーブ8の中間部内
周面に雌スプライン部13を形成し、この雌スプライン
部13と上記回転軸3の端部外周面に形成した雄スプラ
イン部(図示省略)とを係合自在としている。尚、上記
回転軸3とスリーブ8との相対回転を防止する為の構造
は、スプラインに代えて、前述の図6に示した様なね
じ、或は非円筒面同士の嵌合、キー係合等としても良
い。
【0016】上述の様なスリーブ8の周囲にはプーリ7
aを、このスリーブ8と同心に配置している。このプー
リ7aは、その内側に次述するサポート軸受9a、9a
とローラクラッチ10aとを装着する。又、上記プーリ
7aの外周面には、それぞれが断面V字形である複数の
凹溝29、29を、それぞれ全周に亙り形成し、幅方向
に亙る断面形状を波形として、ポリVベルトと呼ばれる
無端ベルトの一部を掛け渡し自在としている。
【0017】上述の様に構成するスリーブ8の外周面と
プーリ7aの内周面との間には、1対のサポート軸受9
a、9aと、1個のローラクラッチ10aとを設けてい
る。このうちのサポート軸受9a、9aは、上記プーリ
7aに加わるラジアル荷重を支承しつつ上記スリーブ8
とプーリ7aとの相対回転を自在とする。図示の例で
は、上記各サポート軸受9a、9aとして、深溝型の玉
軸受を使用している。即ち、これら各サポート軸受9
a、9aは、それぞれ内周面に深溝型の外輪軌道14、
14を有する外輪15、15と、それぞれの外周面に深
溝型の内輪軌道16、16を有する内輪17、17と、
上記外輪軌道14、14と内輪軌道16、16との間に
それぞれ複数個ずつ転動自在に設けた転動体(玉)1
8、18とから成る。この様な各サポート軸受9a、9
aは、それぞれの外輪15、15を上記プーリ7aの内
周面両端部に締り嵌めにより内嵌固定し、それぞれの内
輪17、17を上記スリーブ8の外周面両端部に締り嵌
めにより外嵌固定する事により、上記スリーブ8の外周
面両端部とプーリ7aの内周面両端部との間に設けてい
る。
【0018】又、上記ローラクラッチ10aは、上記プ
ーリ7aがスリーブ8に対して所定方向に回転する傾向
となる場合にのみ、プーリ7aとスリーブ8との間での
回転力の伝達を自在とする。この様なローラクラッチ1
0aを構成する為、上記スリーブ8の中間部外周面にロ
ーラクラッチ用内輪19を、締まり嵌めにより外嵌固定
している。このローラクラッチ用内輪19は、軸受鋼等
の硬質金属により全体を円筒状に形成しており、外周面
にはカム面20を形成している。即ち、上記ローラクラ
ッチ用内輪19の外周面に、ランプ部と呼ばれる複数の
凹部21を、円周方向に亙って等間隔に形成し、この外
周面に上記カム面20を形成している。これに対して、
ローラクラッチ用外輪22の内周面は、単なる円筒面と
している。又、これらローラクラッチ用内輪19及びロ
ーラクラッチ用外輪22と共に上記ローラクラッチ10
aを構成する複数個のローラ11aは、上記ローラクラ
ッチ用内輪19に、このローラクラッチ用内輪19に対
する回転を不能として外嵌した合成樹脂製の保持器23
に、転動及び円周方向に亙る若干の変位自在に支持して
いる。そして、この保持器23に設けた柱部と上記各ロ
ーラ11aとの間に、ばね等の弾性材を設けて、これら
各ローラ11aを、円周方向に関して同方向に弾性的に
押圧している。尚、ローラクラッチの構造及び作用は、
従来から周知であるから、詳しい図示並びに説明は省略
する。
【0019】特に、本発明のオルタネータ用ローラクラ
ッチ内蔵型プーリ装置の場合には、上記ローラクラッチ
10aを構成する複数個のローラ11aの直径Da を、
従来構造の場合に比べて大きくしている。即ち、これら
各ローラ11aの直径Da と、上記ローラクラッチ用外
輪22の内周面の直径Do との比Da /Do を、0.0
70を越える値(Da /Do >0.070)としてい
る。例えば、図示の例では、上記比Da /Do を、0.
14としている。
【0020】上述の様に構成する本例のオルタネータ用
ローラクラッチ内蔵型プーリ装置の場合には、上記ロー
ラクラッチ10aの働きにより、無端ベルトを掛け渡し
た前記プーリ7aの回転速度が、オルタネータの回転軸
3に固定したスリーブ8の回転速度以上の場合にのみ、
上記プーリ7aからこの回転軸3にトルクを伝達する。
逆に言えば、上記プーリ7aの回転速度が上記スリーブ
8の回転速度未満の場合には、これらプーリ7aとスリ
ーブ8との接続を断ち、上記無端ベルトに無理な力が加
わる事を防止する。
【0021】特に、本発明のオルタネータ用ローラクラ
ッチ内蔵型プーリ装置の場合には、上記ローラクラッチ
10aを構成する上記複数個のローラ11aの直径Da
を、このローラクラッチ10aを構成するローラクラッ
チ用外輪22の内周面の直径Do との関係で十分に大き
くしているので、このローラクラッチ10aのトルク容
量を十分に大きくできる。この為、上記プーリ7aに掛
け渡している無端ベルトの張力を大きくし、上記ローラ
クラッチ10aが伝達するトルクが大きくなる使用状態
でも、十分な耐久性を確保できる。
【0022】本発明のオルタネータ用ローラクラッチ内
蔵型プーリ装置が、各ローラ11aの直径Da と上記ロ
ーラクラッチ用外輪22の内周面の直径Do との比Da
/D o を、0.070を越える値にしている理由は、次
の通りである。上記無端ベルトが減速状態から増速状態
に移る際に、上記ローラクラッチ10aを構成する上記
各ローラ11aは、保持器23の柱部との間に設けたば
ねに押されて、前記ローラクラッチ用内輪19の外周面
とローラクラッチ用外輪22の内周面との間の隙間のう
ちで、直径方向に亙る幅が狭くなった部分に、くさび状
に食い込む。上記ばねが上記各ローラ11aを押圧する
力は、例えば1kgf 以下の小さなものであり、回転軸3
(図5〜6)の外径が15〜20mm程度である、自動車
用として一般的なオルタネータ用ローラクラッチ内蔵型
プーリ装置の場合には、上記ローラクラッチ10aをロ
ック状態とオーバラン状態とに切り換えるべく、上記各
ローラ11aを円周方向に亙り変位可能に保持する為に
要する空間長さ(ローラ11aが円周方向に変位可能な
長さ)と、上記柱部及びばねを設ける為に要する空間長
さとの合計である円周方向長さWは、上記各ローラ11
aの直径に拘らず、次の(1)式で表される、ほぼ一定
の値(W)が必要になる。尚、この(1)式中、Di
上記ローラクラッチ用内輪19の外周面のうち、上記各
ローラ11aの転動面と当接する部分の直径で、Di
o −2Da である。又、Zは、上記各ローラ11aの
数である。
【0023】 π・(Di +Da )/Z=Da +W −−− (1) 又、上記各ローラ11aの転動面と上記ローラクラッチ
用内輪19の外周面及びローラクラッチ用外輪22の内
周面との接触面圧の最大値Pmax は、次の(2)式の様
になる。尚、この(2)式中、Eは縦弾性係数(kgf/mm
2 )、mはポアソン数、Σρは互いに当接する1対の円
筒面の曲率の和(mm-1)、Qmax はこれら両円筒面に加
わる法線方向の荷重の最大値(kgf )、La はこれら両
円筒面同士の接触長さである。 Pmax =[{E/π/(1−1/m2 )}・(Σρ/2)・Qmax /La1/2 −−− (2)
【0024】上記ローラクラッチ10aの耐久性を確保
すべく、このローラクラッチ10aのロック時に、上記
ローラクラッチ用外輪22の内周面に比べて大きな面圧
が加わる上記ローラクラッチ用内輪19の外周面に亀裂
(クラック)等の損傷が発生するのを防止する為には、
このローラクラッチ用内輪19と上記各ローラ11aの
外周面とに、法線方向に加わる荷重の最大値Pmax を、
250〜320kgf/mm 2 の範囲内で定める、一定の値以
下に抑える必要がある。上記ローラクラッチ用内輪19
の外周面と上記各ローラ11aの外周面との接触長さL
a は一定であるから、上記最大値Pmax を一定とした場
合、これら両周面同士の接触部に加わる法線方向の荷重
の最大値Qmax は、 Qmax ∝1/Σρ −−− (3) となる。更に、上記各ローラ11aの直径Da に比較し
て、これら各ローラ11aの外周面が当接するカム面2
0の曲率半径は遥かに大きいので、1/ΣρはDa /2
で近似できる。従って、上記(3)式から、次の(4)
式が導かれる。 Qmax ∝Da −−− (4)
【0025】次に、上記ローラクラッチ10aのトルク
容量Tに就いて、図2を参照しつつ説明する。このトル
ク容量Tは、次の(5)式で表される。尚、この(5)
式中、Fはロック時に前記カム面20及びローラクラッ
チ用外輪22の内周面が上記各ローラ11aの転動面を
押圧する力、αはこれら各ローラ11aの転動面と上記
カム面20との接触角で、上記ローラクラッチ10aの
ロック状態を実現する為、4〜5度の範囲で決まる一定
値である。又、βは、上記各ローラ11aに作用する荷
重ベクトルと、これら各ローラ11aの転動面と上記カ
ム面20の回転中心とを結ぶ直線との交角である。 T=F・sin β・Z・Di /2 −−− (5) F・cosα=Qmax −−− (6) (6)式を(5)式に代入してFを消去すると、 T=Z・Qmax ・Di ・(sinβ/ cosα)/2 −−− (7) 上記カム面20及びローラクラッチ用外輪22の内周面
と上記各ローラ11aの転動面との接触点A、Bとこの
ローラックラッチ用外輪22の中心点Oとの3点を結ぶ
三角形である、△AOBに正弦定理を適用すると、 sin β/(D0 /2)=sin α/(Di /2) −−− (8) (8)式を(7)式に代入してsin βを消去すると、 T=Z・Qmax ・Di ・(1/cos α)・(D0 /Di )・(sin α/2) =Z・Qmax ・D0 ・tan α/2 −−− (9) ここでQmax ∝Da 、Da =(Di ・π−Z・W)/
(Z−π)を(9)式に代入し、 tanαを一定とした場
合、 T ∝ Z・Da ・D0 ∝Z・{(Di ・π−Z・W)/(Z−π)}・D0 −−− (10) ここで、前記△AOBに於いて第2余弦定理を用いる
と、 cosα={(D0 /2)2 +Da 2 ・cos2α−(Di /2)2 } /{(D0 /2)・Da cos α} −−− (11) この(11)式をD0 に就いて解くと、 D0 =2Da ・cos2α+√(Di 2 +4Da 2 ・cos4α−4Da 2 ・cos2α) −−− (12) この(12)式を上記(10)式に代入すると、 T ∝ Z・{(Di ・π−Z・W)/(Z−π)}・{2Da ・cos2α+√ (Di 2 +4Da 2 ・cos4α−4Da 2 ・cos2α)} −−− (13)
【0026】自動車のオルタネータ用ローラクラッチ内
蔵型プーリ装置の場合、オルタネータ1の回転軸3(図
5)の外径に、スリーブ8及びローラクラッチ用内輪1
9として強度上必要な肉厚を加えたものが、このローラ
クラッチ用内輪19の外径D i となり、その値は28〜
38mm程度である。又、ロック状態とオーバーラン状態
とを繰り返し実現する為、前記各ローラ11aを円周方
向に亙り変位可能に保持する為に要する空間長さと、柱
部及びばねを設ける為に要する空間長さとの合計である
円周方向長さWは2〜3mm程度である。尚、この円周方
向長さWを小さくできれば、多くのローラ11aを組み
込む事が可能になって、ローラクラッチ10aのトルク
容量を大きくできる。但し、このローラクラッチ10a
のロック状態を実現する為の接触角αは、前述の様に4
〜5度程度の小さな値である。この為、上記ローラクラ
ッチ用内輪19の外周面に形成したカム面20の直径寸
法が少しだけ変わった場合でも、上記ローラクラッチ1
0aがロックした状態での上記各ローラ11aの円周方
向位置が大きく変動する。この事を考慮すると、上記円
周方向長さWをあまり小さな値にする事は困難である。
そして、この様な事を考慮すれば、この円周方向長さW
は、2〜3mm程度必要になる。
【0027】そこで、上記ローラクラッチ用内輪19の
外径Di と円周方向長さWとの種々の組み合わせに就い
て、上記(13)式によりローラクラッチ10aのトル
ク容量に比例する値を算出し、算出したトルク容量に比
例する値と前記比Da /Doとの関係を図3に示した。
この図3から明らかな通り、何れの場合でも、ローラの
直径Da とローラクラッチ用外輪22の内周面の直径D
o との比Da /Do が大きくなる程、ローラクラッチ1
0aのトルク容量は大きくなる。そして、従来使用され
ていた、上記比Da /Do が0.05〜0.07程度の
ものに比べて、本発明の様にこの比Da /Do が0.0
7を越えるものの場合には、大きな容量を得られる事が
分る。
【0028】更に、図示の例では、上記ローラクラッチ
用内輪19の外径を、前記各サポート軸受9a、9aを
構成する内輪17、17の外径よりも小さくしている。
従って、上記ローラクラッチ用内輪19の外周面は、上
記各サポート軸受9a、9aを構成する内輪17、17
の外周面よりも、直径方向内方に凹入している。そし
て、上記ローラクラッチ10aを構成する保持器23の
内径(前記各凹部21に係合すべく、この保持器23の
内周縁部に形成した複数の凸部の内接円の直径)を、上
記ローラクラッチ用内輪19の外径よりも大きく、前記
各サポート軸受9a、9aを構成する内輪17、17の
外径よりも小さくしている。従って、上記保持器23の
軸方向両側面の内径寄り端部は、それぞれ上記各内輪1
7、17の軸方向端面に対向し、上記保持器23は、上
記各内輪17、17により軸方向(図1の左右方向)に
亙る変位を阻止されている。この為、上記保持器23に
保持された上記各ローラ11aが、上記ローラクラッチ
用内輪19の外周面とローラクラッチ用外輪22の内周
面とから外れる事はない。従って、このローラクラッチ
10aを構成する、それぞれが軸受鋼等の硬質金属製の
ローラクラッチ用内輪19やローラクラッチ用外輪22
に、面倒な加工を施す必要がなくなり、オルタネータ用
ローラクラッチ内蔵型プーリ装置のコスト低減を図れ
る。
【0029】同時に、図示の例では、前記保持器23の
外径を、上記各サポート軸受9a、9aを構成する外輪
15、15の内径よりも小さくしている。従って、上記
保持器23の軸方向片側面の内径寄り端部が、何れかの
サポート軸受9aを構成する内輪17の端面に突き当た
った場合でも、上記保持器23の軸方向片側面の外径寄
り端部が上記何れかのサポート軸受9aを構成する外輪
15の端面に接触する事はない。この為、上記保持器2
3が、相対回転する外輪15と内輪17とに掛け渡され
る様に擦れ合って、当該サポート軸受9aの回転抵抗を
増大させる事はない。
【0030】尚、本例の変形例として、上記保持器23
の外径及び内径を図示の例よりも大きくし、この保持器
23の軸方向両側面外径寄り端部と、上記各サポート軸
受9a、9aを構成する外輪15、15の軸方向端面と
の係合により、上記保持器23の軸方向変位を防止する
事もできる。更には、上記保持器23は、必ずしも全周
に亙って上記各サポート軸受9a、9aを構成する外輪
15、15或は内輪17、17の軸方向端面と係合させ
る必要はない。円周方向の一部を直径方向に突出させ、
この突出した部分を、上記外輪15、15或は内輪1
7、17の軸方向端面と係合させても良い。
【0031】次に、図4は、本発明の実施の形態の第2
例を示している。本例の場合には、ローラクラッチ用外
輪22aを幅広に形成し、このローラクラッチ用外輪2
2a両端部に、それぞれサポート軸受9a、9aを構成
する外輪15、15を内嵌固定している。この様な構造
の場合には、これら1対のサポート軸受9a、9aとロ
ーラクラッチ10aとを、プーリ7aの内周面とスリー
ブ8の外周面との間に組み付ける以前に、非分離のユニ
ットとして取り扱えるので、オルタネータ用ローラクラ
ッチ内蔵型プーリ装置の組立作業性の向上を図れる。本
例の場合も、ローラ11aの直径Da とローラクラッチ
用外輪22aの中間部内周面の直径Doとの比Da /Do
を凡そ0.12と、0.07を越える値として、上記
ローラクラッチ10aのトルク容量確保を図っている。
その他の構成及び作用は、上述した第1例の場合と同様
である。
【0032】
【発明の効果】本発明のオルタネータ用ローラクラッチ
内蔵型プーリ装置は、以上に述べた通り構成され作用す
るので、無端ベルトとしてポリVベルトを使用して小型
・軽量化を図る構造で、この無端ベルトの張力を大きく
する等により大きな荷重を負荷する様な使用状態でも、
十分な耐久性確保を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の第1例を示す半部断面
図。
【図2】ローラクラッチのトルク容量を説明する為の、
図1のX−X断面に相当する略図。
【図3】ローラの直径とローラクラッチ用外輪の内周面
の直径との比がローラクラッチのトルク容量に及ぼす影
響を示す線図。
【図4】本発明の実施の形態の第2例を示す半部断面
図。
【図5】従来から知られているオルタネータの1例を示
す断面図。
【図6】従来から知られているオルタネータ用ローラク
ラッチ内蔵型プーリ装置の構造の1例を示す部分断面
図。
【符号の説明】
1 オルタネータ 2 ハウジング 3 回転軸 4 転がり軸受 5 ロータ 6 整流子 7、7a プーリ 8 スリーブ 9、9a サポート軸受 10、10a ローラクラッチ 11、11a ローラ 12 外輪 13 雌スプライン部 14 外輪軌道 15 外輪 16 内輪軌道 17 内輪 18 転動体 19 ローラクラッチ用内輪 20 カム面 21 凹部 22、22a ローラクラッチ用外輪 23 保持器 24 内輪 25 凹部 26 カム面 27 内輪軌道 28 保持器 29 凹溝

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オルタネータの回転軸に外嵌固定自在な
    スリーブと、このスリーブの周囲にこのスリーブと同心
    に配置し、その外周面にそれぞれが全周に亙り連続する
    複数の断面V字形の凹溝を、軸方向に亙り互いに並列に
    形成したプーリと、これらスリーブの外周面の軸方向中
    間部とプーリの内周面の軸方向中間部との間に設け、こ
    のプーリが上記スリーブに対し所定方向に相対回転する
    傾向となる場合にのみプーリとスリーブとの間での回転
    力の伝達を自在とするローラクラッチと、このローラク
    ラッチを軸方向両側から挟む位置で上記スリーブの外周
    面とプーリの内周面との間に設け、このプーリに加わる
    ラジアル荷重を支承しつつこれらスリーブとプーリとの
    相対回転を自在とする1対のサポート軸受とを備えたオ
    ルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置に於い
    て、上記ローラクラッチを構成する複数個のローラの直
    径をDa とし、このローラクラッチを構成しこれら各ロ
    ーラの転動面が当接する外輪の内周面の直径をDo とし
    た場合に、D a /Do >0.070である事を特徴とす
    るオルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置。
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