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JP4465966B2 - Pulley device with built-in roller clutch for alternator - Google Patents
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JP4465966B2 - Pulley device with built-in roller clutch for alternator - Google Patents

Pulley device with built-in roller clutch for alternator Download PDF

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Description

【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7−317807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7a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】
本発明の第一の目的は、ローラクラッチ用の保持器の軸方向に亙る変位を阻止し、この保持器に保持されたローラが、ローラクラッチ用内輪の外周面とローラクラッチ用外輪の内周面とから外れる事を防止する点にある。
【0011】
又、第二の目的は、ローラクラッチの保持器が、相対回転するサポート軸受用の外輪と内輪とに掛け渡される様に擦れ合って、このサポート軸受の回転抵抗を増大させるのを防止する点にある。
【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、上記プーリは、内径寸法が軸方向の全長に亙って変化しないものである。又、上記両サポート軸受は、上記スリーブとは別体のサポート軸受用内輪及び上記プーリとは別体のサポート軸受用外輪を有する玉軸受である。更に、上記ローラクラッチは、上記スリーブとは別体のローラクラッチ用内輪及び上記プーリとは別体のローラクラッチ用外輪を有する。そして、このローラクラッチ用内輪の外径寸法及び上記ローラクラッチの保持器の内径寸法が上記サポート軸受用内輪の外径寸法よりも小さい。
又、請求項2に記載し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は、上述した請求項1に記載したオルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置の構成要件に加えて、上記ローラクラッチ用外輪の内径寸法を、上記両サポート軸受用外輪の内径寸法よりも大きくしている。且つ、上記ローラクラッチの保持器の外径寸法を、上記サポート軸受を構成する外輪の内径寸法よりも小さくしている
【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、ローラクラッチ用の保持器の軸方向に亙る変位を阻止し、この保持器に保持されたローラが、ローラクラッチ用内輪の外周面とローラクラッチ用外輪の内周面とから外れる事を防止できる。
更に請求項2に記載した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、上記作用・効果に加えて、ローラクラッチの保持器が、相対回転するサポート軸受用の外輪と内輪とに掛け渡される様に擦れ合って、このサポート軸受の回転抵抗を増大させるのを防止できる。
【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9a、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9a、9aは、それぞれ内周面に深溝型の外輪軌道14、14を有するサポート軸受用外輪15、15と、それぞれの外周面に深溝型の内輪軌道16、16を有するサポート軸受用内輪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)18、18とから成る。この様な各サポート軸受9a、9aは、それぞれのサポート軸受用外輪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、それぞれのサポート軸受用内輪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10a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10a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、0.070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】
本例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 /Do 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11a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 は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 ≒Do −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/mm2 )、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。
max
=[{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/mm2 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La 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、
max ∝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20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。
max ∝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、
0 =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19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Di 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10a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Do との比Da /Do が大きくなる程、ローラクラッチ10a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0.07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、本発明の場合には、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を構成するサポート軸受用内輪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用内輪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、上記各サポート軸受用内輪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、それぞれ上記各サポート軸受用内輪17、17の軸方向端面に対向し、上記保持器23は、これら各サポート軸受用内輪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、本発明の場合には、前記保持器23の外径を、上記各サポート軸受9a、9aを構成するサポート軸受用外輪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用内輪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用外輪15の端面に接触する事はない。この為、上記保持器23が、相対回転するサポート軸受用外輪15とサポート軸受用内輪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、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用内輪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、上記各サポート軸受用内輪17、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22a両端部に、それぞれサポート軸受9a、9aを構成するサポート軸受用外輪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、ローラクラッチ用の保持器の軸方向に亙る変位を阻止し、この保持器に保持されたローラが、ローラクラッチ用内輪の外周面とローラクラッチ用外輪の内周面とから外れる事を防止できる。又、必要に応じて、ローラクラッチの保持器が、相対回転するサポート軸受用の外輪と内輪とに掛け渡される様に擦れ合って、このサポート軸受の回転抵抗を増大させるのを防止できる。
【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 サポート軸受用外輪
16 内輪軌道
17 サポート軸受用内輪
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
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  A pulley device with a built-in roller clutch for an alternator that is an object of the present invention is fixed to an end of a rotating shaft of an alternator, which is a generator for an automobile, and between a driving pulley fixed to an end of an engine crankshaft. It is used to drive the alternator by hanging an endless belt. In particular, the present invention provides a case where a so-called poly V belt in which a plurality of ridges each having a V-shaped cross section are continuously provided over the entire circumference is used as the endless belt. A useful structure is realized.
[0002]
[Prior art]
  Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-139550 discloses a structure of an alternator that generates electric power necessary for an automobile using an automobile driving engine as a drive source. FIG. 5 shows the alternator 1 described in this publication. A rotating shaft 3 is rotatably supported by a pair of rolling bearings 4 and 4 inside the housing 2. A rotor 5 and a commutator 6 are provided at an intermediate portion of the rotating shaft 3. Further, a pulley 7 is fixed to a portion protruding from the housing 2 at one end portion (right end portion in FIG. 5) of the rotating shaft 3. In an assembled state to the engine, an endless belt is stretched over the pulley 7 so that the rotary shaft 3 can be driven to rotate by the crankshaft of the engine.
[0003]
  Conventionally, as the pulley 7, a pulley that is simply fixed to the rotating shaft 3 has been used. On the other hand, in recent years, when the traveling speed of the endless belt is constant or increasing, it is possible to freely transmit power from the endless belt to the rotating shaft, and when the traveling speed of the endless belt is decreasing, Various types of pulley devices with built-in roller clutches for alternators that allow relative rotation between the pulley and the rotating shaft have been proposed and used in part. For example, JP-A-56-101353, JP-A-7-317807, JP-A-8-61443, JP-A-8-226462, JP-B-7-72585, French patent publication FR27226059A1, etc. An alternator roller clutch built-in type pulley apparatus having various functions is described. In some cases, such a pulley device with a built-in roller clutch for an alternator is actually used.
[0004]
  FIG. 6 shows a pulley apparatus with a built-in roller clutch for an alternator described in JP-A-8-226462. This pulley device with a built-in roller clutch for an alternator has a sleeve 8 that can be externally fitted and fixed to the rotating shaft 3 of the alternator 1 (FIG. 5). A pulley 7 a is arranged around the sleeve 8 so as to be concentric with the sleeve 8. On the outer peripheral surface of the pulley 7a, a plurality of concave grooves 29, 29 each having a V-shaped cross section that are continuous over the entire circumference are formed in parallel with each other in the axial direction (left-right direction in FIG. 6). An endless belt called a so-called poly V belt, in which a plurality of protrusions each having a V-shaped cross section are continuously provided over the entire circumference, is stretched over the pulley 7a.
[0005]
  A pair of support bearings 9 and 9 and a roller clutch 10 are provided between the outer peripheral surface of the sleeve 8 and the inner peripheral surface of the pulley 7a. Of these, the support bearings 9 and 9 support the radial load applied to the pulley 7a while allowing the sleeve 8 and the pulley 7a to rotate relative to each other. The roller clutch 10 can freely transmit the rotational force from the pulley 7a to the sleeve 8 only when the pulley 7a tends to rotate relative to the sleeve 8 in a predetermined direction. In the case of the structure shown in FIG. 6, each of the support bearings 9 and 9 is a cylindrical roller bearing. However, a structure in which an angular type or deep groove type ball bearing is used as the support bearing is also available, for example, in the above-mentioned JP-A-7-317807. As described in the publication, it is conventionally known.
[0006]
  A plurality of recesses 25 called ramp portions are formed at equal intervals in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the inner ring 24 that constitutes the roller clutch 10 and is externally fitted and fixed to the sleeve 8. A cam surface 26 is formed on the outer peripheral surface of the intermediate portion. The outer peripheral surfaces of both ends of the inner ring 24 are inner ring raceways 27 and 27 for the support bearings 9 and 9, respectively. On the other hand, the inner peripheral surface of the outer ring 12 that constitutes the roller clutch 10 and is externally fitted and fixed to the pulley 7a is a simple cylindrical surface over almost the entire length. A plurality of rollers 11 and 11 constituting the roller clutch 10 together with the inner ring 24 and the outer ring 12 are supported by the cage 28 so as to be able to be slightly displaced in the rolling and circumferential directions. And the spring is provided between the pillar part provided in this holder | retainer 28, and each said roller 11, and these each roller 11 is elastically pressed in the same direction regarding the circumferential direction.
[0007]
  The reason why the above-described pulley device with a built-in roller clutch for an ornator is used is as follows. For example, when the driving engine is a diesel engine, the fluctuation of the rotational angular speed of the crankshaft becomes large at low speeds such as idling. As a result, the traveling speed of an endless belt (not shown) that is stretched over a drive pulley fixed to the end of the crankshaft also varies finely. On the other hand, the rotating shaft 3 of the alternator 1 that is rotationally driven by the endless belt via the pulley 7a has an inertial mass such as the rotating shaft 3, the rotor 5 fixed to the rotating shaft 3, and the commutator 6 (FIG. 5). Based on this, it does not change so rapidly. Therefore, when the pulley 7a is simply fixed to the rotary shaft 3, the endless belt and the pulley 7a tend to rub against each other as the rotational angular velocity of the crankshaft varies. As a result, stress in different directions is repeatedly applied to the endless belt that rubs against the pulley 7a, and slippage is likely to occur between the endless belt and the pulley 7a, or the life of the endless belt is shortened. Cause it.
[0008]
  In addition, the life reduction of the endless belt based on the friction between the outer peripheral surface of the pulley 7a and the inner peripheral surface of the endless belt as described above is also caused by repeated acceleration / deceleration during traveling. That is, while driving force is transmitted from the endless belt side to the pulley 7a side during acceleration, braking force is applied from the endless belt to the pulley 7a that continues to rotate based on inertia as described above during deceleration. To do. The braking force and the driving force act as frictional forces in the opposite direction against the inner peripheral surface of the endless belt, and thus cause a decrease in the life of the endless belt. In particular, in the case of a vehicle equipped with an exhaust brake such as a truck, the deceleration of the decrease in rotation of the crankshaft when the accelerator is off is significant, and the frictional force applied to the inner peripheral surface of the endless belt based on the braking force As a result, the above-mentioned decrease in life is remarkable.
[0009]
  Therefore, by using the alternator roller clutch built-in type pulley device as the pulley 7a as described above, when the traveling speed of the endless belt tends to be constant or rising, the pulley 7a is connected to the rotating shaft 3. When the traveling speed of the endless belt tends to decrease, the pulley 7a and the rotating shaft 3 can be freely rotated relative to each other. That is, when the traveling speed of the endless belt tends to decrease, the rotational angular speed of the pulley 7a is made slower than the rotational angular speed of the rotating shaft 3, and the contact portion between the endless belt and the pulley 7a is strong. Prevent rubbing. In this way, the direction of the stress acting on the rubbing portion between the pulley 7a and the endless belt is made constant, slippage occurs between the endless belt and the pulley 7a, or the life of the endless belt is reduced. To prevent it.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
  The first object of the present invention is to prevent displacement of the roller clutch retainer in the axial direction, and the rollers held by the retainer are connected to the outer peripheral surface of the roller clutch inner ring and the inner periphery of the roller clutch outer ring. The point is to prevent it from coming off the surface.
[0011]
  The second object is to prevent the roller clutch retainer from rubbing so as to be stretched between the outer ring and the inner ring for the support bearing that rotate relative to each other, thereby increasing the rotational resistance of the support bearing. It is in.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  Pulley with built-in roller clutch for alternator of the present inventionConventional equipmentLike a known pulley device with a built-in roller clutch for an alternator, a sleeve that can be externally fixed to the rotating shaft of the alternator, and a sleeve that is concentrically arranged around the sleeve, and each of the outer circumferential surfaces of the sleeve is arranged around the entire circumference. A pulley having a plurality of V-shaped concave grooves that extend continuously in parallel with each other in the axial direction, and between the axial intermediate portion of the outer peripheral surface of the sleeve and the axial intermediate portion of the inner peripheral surface of the pulley. And a roller clutch that allows transmission of rotational force between the pulley and the sleeve only when the pulley tends to rotate relative to the sleeve in a predetermined direction. Provided between the outer peripheral surface of the sleeve and the inner peripheral surface of the pulley at the pinched position, and the radial load applied to the pulley is supported while the sleeve and the pulley can rotate freely. And a pair of support bearings.
[0013]
  In particular, the roller clutch built-in type for the alternator of the present inventionIn the pulley apparatus, the pulley has an inner diameter that does not change over the entire length in the axial direction. The both support bearings are ball bearings having a support bearing inner ring separate from the sleeve and a support bearing outer ring separate from the pulley. Further, the roller clutch has a roller clutch inner ring separate from the sleeve and a roller clutch outer ring separate from the pulley. And this inner ring for roller clutchThe outer diameter of the roller clutch and the inner diameter of the roller clutch cage areInner ring for support bearingSmaller than the outer diameter of
  Further, in the pulley device with a built-in roller clutch for an alternator according to claim 2,In addition to the constituent elements of the pulley device with a built-in roller clutch for an alternator described in claim 1, the inner diameter of the outer ring for roller clutch is made larger than the inner diameter of the outer ring for both support bearings. and,Outside diameter of the roller clutch cageTheThan the inner diameter of the outer ring that constitutes the support bearingSmall.
[0014]
[Action]
  In the case of the pulley device with a built-in roller clutch for an alternator according to the present invention configured as described above, displacement of the roller clutch retainer in the axial direction is prevented, and the roller retained by the retainer is the roller clutch. The outer ring of the inner ring and the inner ring of the roller clutchCan be prevented.
  Furthermore, in the case of the pulley device with a built-in roller clutch for an alternator according to claim 2, in addition to the above-mentioned action and effect,The roller clutch cage is rubbed over the outer ring and inner ring for the support bearings that rotate relative to each other to increase the rotational resistance of the support bearings.Can be prevented.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  FIG. 1 shows a first example of an embodiment of the present invention. The sleeve 8 is formed in a cylindrical shape as a whole, and is fitted around and fixed to the end of the rotating shaft 3 (see FIGS. 5 to 6) of the alternator, and is rotatable with the rotating shaft 3. Therefore, in the illustrated example, a female spline portion 13 is formed on the inner peripheral surface of the intermediate portion of the sleeve 8, and a male spline portion (not shown) formed on the female spline portion 13 and the outer peripheral surface of the end portion of the rotary shaft 3. Can be freely engaged. The structure for preventing the relative rotation between the rotating shaft 3 and the sleeve 8 is not a spline, but a screw or a non-cylindrical surface as shown in FIG. And so on.
[0016]
  A pulley 7 a is arranged around the sleeve 8 as described above concentrically with the sleeve 8. The pulley 7a is equipped with support bearings 9a and 9a and a roller clutch 10a, which will be described below, on the inner side. Also, on the outer peripheral surface of the pulley 7a, a plurality of concave grooves 29, 29 each having a V-shaped cross section are formed over the entire circumference, and the cross-sectional shape extending in the width direction is corrugated and is called a poly V belt. A part of the endless belt can be passed freely.
[0017]
  A pair of support bearings 9a and 9a and one roller clutch 10a are provided between the outer peripheral surface of the sleeve 8 configured as described above and the inner peripheral surface of the pulley 7a. Of these, the support bearings 9a and 9a allow a relative rotation between the sleeve 8 and the pulley 7a while supporting a radial load applied to the pulley 7a. In the illustrated example, deep groove ball bearings are used as the support bearings 9a and 9a. That is, each of these support bearings 9a and 9a has deep groove type outer ring raceways 14 and 14 on the inner peripheral surface, respectively.For support bearingThe outer rings 15 and 15 have deep groove type inner ring raceways 16 and 16 on their outer peripheral surfaces.For support bearingInner rings 17, 17 and a plurality of rolling elements (balls) 18, 18 provided between the outer ring raceways 14, 14 and the inner ring raceways 16, 16 respectively so as to be freely rollable. Such support bearings 9a, 9a are respectivelyFor support bearingThe outer rings 15 and 15 are fitted and fixed to both ends of the inner peripheral surface of the pulley 7a by interference fitting.For support bearingThe inner rings 17 are provided between the outer peripheral surface both ends of the sleeve 8 and the inner peripheral surface both ends of the pulley 7a by being fitted and fixed to both ends of the outer peripheral surface of the sleeve 8 by interference fitting.
[0018]
  Further, the roller clutch 10a can freely transmit the rotational force between the pulley 7a and the sleeve 8 only when the pulley 7a tends to rotate in a predetermined direction with respect to the sleeve 8. In order to constitute such a roller clutch 10a, an inner ring 19 for roller clutch is fitted and fixed to the outer peripheral surface of the intermediate portion of the sleeve 8 by an interference fit. The inner ring 19 for roller clutch is formed in a cylindrical shape as a whole by a hard metal such as bearing steel, and a cam surface 20 is formed on the outer peripheral surface. That is, a plurality of concave portions 21 called ramp portions are formed at equal intervals in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the roller clutch inner ring 19, and the cam surface 20 is formed on the outer peripheral surface. On the other hand, the inner peripheral surface of the roller clutch outer ring 22 is a simple cylindrical surface. A plurality of rollers 11a constituting the roller clutch 10a together with the roller clutch inner ring 19 and the roller clutch outer ring 22 are externally fitted to the roller clutch inner ring 19 so that the rotation with respect to the roller clutch inner ring 19 is impossible. The cage 23 made of synthetic resin is supported so as to be slightly displaceable in the rolling and circumferential directions. An elastic material such as a spring is provided between the column portion provided on the cage 23 and each roller 11a, and the rollers 11a are elastically pressed in the same direction with respect to the circumferential direction. . Since the structure and operation of the roller clutch are conventionally known, detailed illustration and description are omitted.
[0019]
  In particular, in the case of the pulley device with a built-in roller clutch for the alternator of this example, the diameter D of the plurality of rollers 11a constituting the roller clutch 10a.a Is made larger than that of the conventional structure. That is, the diameter D of each of these rollers 11aa And the diameter D of the inner peripheral surface of the outer ring 22 for roller clutcho Ratio Da / Do , A value exceeding 0.070 (Da / Do > 0.070). For example, in the illustrated example, the ratio Da / Do Is set to 0.14.
[0020]
  In the case of the pulley device with a built-in roller clutch for an alternator of the present example configured as described above, the rotation speed of the pulley 7a over which an endless belt is stretched is applied to the rotating shaft 3 of the alternator by the action of the roller clutch 10a. Torque is transmitted from the pulley 7a to the rotary shaft 3 only when the rotational speed of the fixed sleeve 8 is higher than the rotational speed. In other words, when the rotational speed of the pulley 7a is lower than the rotational speed of the sleeve 8, the pulley 7a and the sleeve 8 are disconnected from each other to prevent an excessive force from being applied to the endless belt.
[0021]
  In particular, in the case of the pulley device with a built-in roller clutch for the alternator of this example, the diameter D of the plurality of rollers 11a constituting the roller clutch 10a.a The diameter D of the inner peripheral surface of the outer ring 22 for roller clutch constituting the roller clutch 10ao Therefore, the torque capacity of the roller clutch 10a can be sufficiently increased. For this reason, sufficient durability can be ensured even in a use state where the tension of the endless belt stretched over the pulley 7a is increased and the torque transmitted by the roller clutch 10a is increased.
[0022]
  The pulley device with a built-in roller clutch for the alternator of this example has a diameter D of each roller 11a.a And the diameter D of the inner peripheral surface of the roller clutch outer ring 22o Ratio Da / Do The reason why the value exceeds 0.070 is as follows.
  When the endless belt shifts from the deceleration state to the acceleration state, the rollers 11a constituting the roller clutch 10a are pushed by a spring provided between the pillars of the retainer 23 and the inner ring for the roller clutch. Of the gap between the outer peripheral surface of 19 and the inner peripheral surface of the outer ring 22 for roller clutch, a portion that has a narrow width in the diametrical direction bites into a wedge shape. The force with which the spring presses each roller 11a is, for example, as small as 1 kgf or less, and the outer diameter of the rotating shaft 3 (FIGS. 5 to 6) is about 15 to 20 mm. In the case of a pulley device with a built-in roller clutch, the length of space (roller 11a) required to hold the rollers 11a displaceably in the circumferential direction so as to switch the roller clutch 10a between a locked state and an overrun state. The circumferential length W, which is the sum of the space length required to provide the column and the spring, is the following regardless of the diameter of each roller 11a. A substantially constant value (W) expressed by equation (1) is required. In this equation (1), Di Is the diameter of the portion of the outer peripheral surface of the roller clutch inner ring 19 that comes into contact with the rolling surface of each of the rollers 11a.i ≒ Do -2Da It is. Z is the number of the rollers 11a.
[0023]
  π ・ (Di + Da ) / Z = Da + W --- (1)
  Further, the maximum value P of the contact surface pressure between the rolling surface of each roller 11a and the outer peripheral surface of the roller clutch inner ring 19 and the inner peripheral surface of the roller clutch outer ring 22 is shown.max Becomes the following equation (2). In this equation (2), E is the longitudinal elastic modulus (kgf / mm2 ), M is the Poisson number, Σρ is the sum of the curvatures of a pair of cylindrical surfaces in contact with each other (mm)-1), Qmax Is the maximum load (kgf) in the normal direction applied to both cylindrical surfaces, La Is the contact length between these two cylindrical surfaces.
  Pmax
    = [{E / π / (1-1 / m2 )} ・ (Σρ / 2) ・ Qmax / La ]1/2
                                                        ---- (2)
[0024]
  In order to ensure the durability of the roller clutch 10a, when the roller clutch 10a is locked, cracks occur in the outer peripheral surface of the roller clutch inner ring 19 where a larger surface pressure is applied than the inner peripheral surface of the roller clutch outer ring 22. In order to prevent damage such as cracks), the maximum value P of the load applied in the normal direction to the roller clutch inner ring 19 and the outer peripheral surface of each of the rollers 11a.max 250-320kgf / mm2 It is necessary to keep it below a certain value determined within the range. Contact length L between the outer peripheral surface of the roller clutch inner ring 19 and the outer peripheral surface of each roller 11a.a Is constant, the maximum value Pmax Is constant, the maximum value Q of the load in the normal direction applied to the contact part between these two peripheral surfacesmax Is
  Qmax ∝1 / Σρ ---- (3)
It becomes.
  Further, the diameter D of each roller 11a.a Since the radius of curvature of the cam surface 20 with which the outer peripheral surface of each roller 11a abuts is much larger than 1 / Σρ,a Can be approximated by / 2. Therefore, the following equation (4) is derived from the above equation (3).
  Qmax ∝Da   ---- (4)
[0025]
  Next, the torque capacity T of the roller clutch 10a will be described with reference to FIG. This torque capacity T is expressed by the following equation (5). In this equation (5), F is the force with which the inner peripheral surface of the cam surface 20 and the outer ring 22 for roller clutch presses the rolling surface of each roller 11a when locked, and α is the rolling force of each roller 11a. The contact angle between the surface and the cam surface 20 is a constant value determined in the range of 4 to 5 degrees in order to realize the locked state of the roller clutch 10a. Β is an intersection angle between a load vector acting on each roller 11 a and a straight line connecting the rolling surface of each roller 11 a and the rotation center of the cam surface 20.
  T = F ・ sin β ・ Z ・ Di / 2 ---- (5)
  F ・ cosα = Qmax                 --- (6)
Substituting equation (6) into equation (5) and deleting F,
  T = Z ・ Qmax ・ Di ・ (Sinβ / cosα) / 2 ---- (7)
  It is a triangle connecting three points of contact points A and B between the cam surface 20 and the inner peripheral surface of the roller clutch outer ring 22 and the rolling surface of each roller 11 a and the center point O of the roller clutch outer ring 22. Applying the sine theorem to a certain AOB,
  sin β / (D0 / 2) = sin α / (Di / 2) ---- (8)
Substituting equation (8) into equation (7) to eliminate sin β,
  T = Z ・ Qmax ・ Di ・ (1 / cos α) ・ (D0 / Di ) ・ (Sin α / 2)
    = ZQmax ・ D0 ・ Tan α / 2 ---- (9)
  Where Qmax ∝Da , Da = (Di When π−Z · W) / (Z−π) is substituted into equation (9) and tanα is constant,
  T Z Z ・ Da ・ D0 ∝Z ・ {(Di .Pi.-Z.W) / (Z-.pi.)}. D0
                                              --- (10)
  Here, when the second cosine theorem is used in the ΔAOB,
   cosα = {(D0 / 2)2 + Da 2 ・ Cos2α- (Di / 2)2 }
/ {(D0 / 2) ・ Da cos α} ---- (11)
This equation (11) is converted to D0 When you solve it,
  D0 = 2Da ・ Cos2α + √ (Di 2 + 4Da 2 ・ CosFourα-4Da 2 ・ Cos2α)
                                      --- (12)
Substituting this equation (12) into equation (10) above,
  T ∝ Z ・ {(Di .Pi.-Z.W) / (Z-.pi.)}. {2Da ・ Cos2α + √ (Di 2 + 4Da 2 ・ CosFourα-4Da 2 ・ Cos2α)} ---- (13)
[0026]
  In the case of a pulley apparatus with a built-in roller clutch for an alternator of an automobile, the outer diameter of the rotating shaft 3 (FIG. 5) of the alternator 1 is added with a thickness necessary for strength as a sleeve 8 and an inner ring 19 for a roller clutch. Outer diameter D of roller clutch inner ring 19i The value is about 28 to 38 mm. Further, in order to repeatedly realize the locked state and the overrun state, the space length required for holding each roller 11a so as to be displaceable in the circumferential direction and the space length required for providing the column portion and the spring are as follows. The total circumferential length W is about 2 to 3 mm. If the circumferential length W can be reduced, many rollers 11a can be incorporated, and the torque capacity of the roller clutch 10a can be increased. However, the contact angle α for realizing the locked state of the roller clutch 10a is a small value of about 4 to 5 degrees as described above. For this reason, even when the diameter dimension of the cam surface 20 formed on the outer peripheral surface of the roller clutch inner ring 19 is slightly changed, the circumferential position of each roller 11a is large when the roller clutch 10a is locked. fluctuate. Considering this, it is difficult to make the circumferential length W too small. And if such a thing is considered, this circumferential direction length W will need about 2-3 mm.
[0027]
  Therefore, the outer diameter D of the roller clutch inner ring 19i And various values of the circumferential length W, a value proportional to the torque capacity of the roller clutch 10a is calculated by the above equation (13), and the ratio D and the value proportional to the calculated torque capacity are calculated.a / Do The relationship is shown in FIG. As is apparent from FIG. 3, in any case, the diameter D of the rollera And the diameter D of the inner peripheral surface of the roller clutch outer ring 22o Ratio Da / Do Increases as the torque capacity of the roller clutch 10a increases. And the ratio D, which has been used conventionallya / Do This ratio D as in the present invention, compared with a value of about 0.05 to 0.07a / Do When the value exceeds 0.07, it can be seen that a large capacity can be obtained.
[0028]
  Furthermore, in the case of the present invention, the outer diameter of the roller clutch inner ring 19 is configured to constitute the support bearings 9a, 9a.For support bearingIt is smaller than the outer diameter of the inner rings 17. Accordingly, the outer peripheral surface of the roller clutch inner ring 19 isFor each of the above support bearingsThe inner rings 17 are recessed inward in the diameter direction from the outer peripheral surfaces of the inner rings 17. The inner diameter of the cage 23 constituting the roller clutch 10a (the diameters of the inscribed circles of the plurality of convex portions formed on the inner peripheral edge of the cage 23 to be engaged with the concave portions 21) is Larger than the outer diameter of the inner ring 19 for the roller clutch,For each of the above support bearingsIt is smaller than the outer diameter of the inner rings 17. Therefore, the end portions closer to the inner diameter of the both axial sides of the cage 23 are respectivelyFor support bearingOpposing to the axial end surfaces of the inner rings 17, 17, the cage 23 isFor each of these support bearingsDisplacement in the axial direction (left and right direction in FIG. 1) is prevented by the inner rings 17 and 17. Therefore, the rollers 11 a held by the retainer 23 are not separated from the outer peripheral surface of the roller clutch inner ring 19 and the inner peripheral surface of the roller clutch outer ring 22. Accordingly, there is no need to perform troublesome processing on the inner ring 19 for roller clutch and the outer ring 22 for roller clutch, which are each made of hard metal such as bearing steel, which constitute the roller clutch 10a. Cost reduction.
[0029]
  At the same time, in the case of the present invention, the outer diameter of the cage 23 is configured to form the support bearings 9a and 9a.For support bearingIt is smaller than the inner diameter of the outer rings 15 and 15. Therefore, the end closer to the inner diameter of one side surface of the cage 23 in the axial direction isFor any support bearingEven when it hits the end surface of the inner ring 17, the end portion closer to the outer diameter of the one side surface of the cage 23 in the axial direction is the above.For any support bearingThere is no contact with the end face of the outer ring 15. For this reason, the cage 23 rotates relatively.For support bearingWith outer ring 15For support bearingIt does not increase the rotational resistance of the support bearing 9a by rubbing so as to be stretched over the inner ring 17.
[0030]
  The cage 23 isNot always around the whole circumferenceFor each of the above support bearingsIt is not necessary to engage with the axial end surfaces of the inner rings 17 and 17. A part of the circumferential direction protrudes in the diameter direction, and this protruding part isFor each of the above support bearingsYou may make it engage with the axial direction end surface of the inner rings 17 and 17.
[0031]
  Next, FIG. 4 shows a second example of the embodiment of the present invention. In the case of this example, the roller clutch outer ring 22a is formed to be wide, and support bearings 9a and 9a are formed at both ends of the roller clutch outer ring 22a, respectively.For support bearingThe outer rings 15 and 15 are fitted and fixed. In the case of such a structure, before assembling the pair of support bearings 9a, 9a and the roller clutch 10a between the inner peripheral surface of the pulley 7a and the outer peripheral surface of the sleeve 8, as a non-separable unit. Since it can be handled, the assembly workability of the pulley device with a built-in roller clutch for the alternator can be improved. Also in this example, the diameter D of the roller 11aa And the diameter D of the inner peripheral surface of the intermediate portion of the outer ring 22a for the roller clutcho Ratio Da / Do Is about 0.12 and a value exceeding 0.07 to secure the torque capacity of the roller clutch 10a. Other configurations and operations are the same as those of the first example described above.
[0032]
【The invention's effect】
  Since the pulley device with a built-in roller clutch for an alternator according to the present invention is configured and operates as described above, displacement of the roller clutch retainer in the axial direction is prevented, and the roller retained by the retainer is It is possible to prevent the roller clutch inner ring from being detached from the outer peripheral surface of the roller clutch outer ring and the inner peripheral surface of the roller clutch outer ring. or,If necessary,It is possible to prevent the roller clutch retainer from being rubbed so as to be stretched between the outer ring and the inner ring for the support bearing that rotate relative to each other, thereby increasing the rotational resistance of the support bearing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a half sectional view showing a first example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view corresponding to the XX section of FIG. 1 for explaining the torque capacity of the roller clutch.
FIG. 3 is a diagram showing the influence of the ratio of the diameter of the roller and the diameter of the inner peripheral surface of the outer ring for roller clutch on the torque capacity of the roller clutch.
FIG. 4 is a half sectional view showing a second example of an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view showing an example of a conventionally known alternator.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing an example of the structure of a conventionally known pulley device with a built-in roller clutch for an alternator.
[Explanation of symbols]
    1 Alternator
    2 Housing
    3 Rotating shaft
    4 Rolling bearing
    5 Rotor
    6 Commutator
    7, 7a Pulley
    8 sleeve
    9, 9a Support bearing
  10, 10a Roller clutch
  11, 11a Roller
  12 Outer ring
  13 Female spline part
  14 Outer ring raceway
  15For support bearingOuter ring
  16 Inner ring raceway
  17For support bearingInner ring
  18 Rolling elements
  19 Inner ring for roller clutch
  20 Cam surface
  21 recess
  22, 22a Outer ring for roller clutch
  23 Cage
  24 inner ring
  25 recess
  26 Cam surface
  27 Inner ring raceway
  28 Cage
  29 Groove

Claims (2)

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、上記プーリは、内径寸法が軸方向の全長に亙って変化しないものであり、上記両サポート軸受は、上記スリーブとは別体のサポート軸受用内輪及び上記プーリとは別体のサポート軸受用外輪を有する玉軸受であり、上記ローラクラッチは、上記スリーブとは別体のローラクラッチ用内輪及び上記プーリとは別体のローラクラッチ用外輪を有し、このローラクラッチ内輪の外径寸法及び上記ローラクラッチの保持器の内径寸法が上記サポート軸受用内輪の外径寸法よりも小さい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。A sleeve that can be fitted and fixed to the rotation shaft of the alternator, and a concentric arrangement with the sleeve around the sleeve, and a plurality of V-shaped concave grooves that are continuous over the entire circumference on the outer periphery of the sleeve. Between the pulley formed in parallel with each other and the axial intermediate portion of the outer peripheral surface of the sleeve and the axial intermediate portion of the inner peripheral surface of the pulley, and the pulley rotates relative to the sleeve in a predetermined direction. A roller clutch that allows the transmission of rotational force between the pulley and the sleeve only when the tendency is present, and the outer peripheral surface of the sleeve and the inner peripheral surface of the pulley at a position sandwiching the roller clutch from both sides in the axial direction. Built-in roller clutch for alternator with a pair of support bearings that support the radial load applied to the pulley and allow the sleeve and pulley to rotate relative to each other. In pulley unit, the pulley, which inner diameter does not change over the entire length in the axial direction, the both support bearings, separate from the support inner and the pulley bearing separate from the said sleeve a ball bearing having a support outer ring bearing body, the roller clutch, the said sleeve has a roller outer ring clutch separate the roller clutch inner race and a separate body from the aforementioned pulley, an inner ring for this roller clutch A roller device with a built-in roller clutch for an alternator, wherein the outer diameter of the roller clutch and the inner diameter of the cage of the roller clutch are smaller than the outer diameter of the inner ring for support bearing . ローラクラッチ用外輪の内径寸法が両サポート軸受用外輪の内径寸法よりも大きく、且つ、ローラクラッチの保持器の外径寸法がこれら両サポート軸受用外輪の内径寸法よりも小さい、請求項1に記載したオルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置。 Large inner diameter of the outer ring roller clutch than the inner diameter of the outer ring for two support bearings, and the outer diameter dimension of the cage of the roller clutch is smaller than the inner diameter of the outer ring for the both support bearings, according to claim 1 alternator roller clutch built-in type pulley apparatus.
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