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

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。