(57)【要約】【課題】本体部の径方向寸法の大型化を招くことなく、本体部からシャフトへの変動荷重の伝達を効果的に抑制する。【解決手段】シャフト３０に設けられるプーリ６０であって、その外周６２にベルトＢが巻き掛けられると共に、シャフト３０の端部３５と軸方向に離間して対向する側面部６３を有する筒状のプーリ本体部６１と、側面部６３と端部３５とを一体回転可能に連結すると共に、回転に伴いプーリ本体部６１からシャフト３０に伝達される変動荷重を弾性変形することにより吸収可能な吸収部６７を有しており、吸収部６７が側面部６３と端部３５との対向空間に配されている連結機構６６とを備える。【選択図】図２
2020159386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトに設けられるプーリであって、
その外周にベルトが巻き掛けられると共に、前記シャフトの端部と軸方向に離間して対向する側面部を有する筒状のプーリ本体部と、
前記側面部と前記端部とを一体回転可能に連結すると共に、回転に伴い前記プーリ本体部から前記シャフトに伝達される変動荷重を弾性変形することにより吸収可能な吸収部を有しており、該吸収部の少なくとも一部が前記側面部と前記端部との対向空間に配されている連結機構と、を備える
ことを特徴とするプーリ。
【請求項２】
前記吸収部が、複数枚のラミネートプレートを積層したラミネートカップリングで形成されている
請求項１に記載のプーリ。
【請求項３】
前記吸収部が、前記端部から前記側面部に向かうに従い拡径する中空円錐台形状の弾性変形可能な板バネ材で形成されている
請求項１に記載のプーリ。
【請求項４】
前記連結機構は、前記側面部に形成された貫通孔に遊挿されると共に、前記端部に形成された雌ねじ穴に螺合するボルトと、該ボルトの頭部側に設けられて前記側面部と離間して対向する支持板と、前記ボルトを挿通させると共に、前記支持板と前記側面部との間に介装された前記吸収部としての第１スプリングと、前記ボルトを挿通させると共に、前記側面部と前記端部との間に介装された前記吸収部としての第２スプリングと、を備えている
請求項１に記載のプーリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、プーリに関し、特に、エンジンのクランクシャフトに設けられるクランクプーリに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジンのクランクシャフトの端部には、オルタネータやポンプ、コンプレッサ等の補機類に無端ベルトを介して動力を伝達するクランクプーリが設けられている。また、クランクプーリの本体部には、エンジンの回転変動を吸収することにより、クランクシャフトの捩り振動を低減するダンパー装置が設けられる場合がある。
【０００３】
このような構造においては、プーリ本体部に巻き掛けられた無端ベルトの張力を起因とした変動荷重（周期的な曲げ荷重の変動）、ダンパー装置やプーリ本体部の質量等を起因としたジャイロモーメント等が、クランクシャフトの主としてフィレット部（クランクピンとクランクウェブの境界部位）において変動応力として繰り返し作用することで、クランクシャフトの寿命に影響を与える可能性がある。
【０００４】
例えば、特許文献１には、プーリ本体部とクランクシャフトとを金属弾性板で連結し、該金属弾性板の変形によってプーリ本体部の軸方向、及び傾斜方向の変位を許容することにより、クランクシャフトに伝達される曲げ荷重の低減を図るようにした技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−１９０１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１記載の構造によれば、プーリ本体部とクランクシャフトとを連結する金属弾性板は、平薄板状に形成されている。このため、プーリ本体部の変位に伴い、金属弾性板が繰り返し大きく変形すると、該金属弾性板の破損や疲労破壊等を招く可能性がある。
【０００７】
また、上記特許文献１記載の構造では、プーリ本体部の筒内にクランクシャフトの始端部を挿入し、該始端部とプーリ本体部の内周とを金属弾性板によって径方向に連結している。このため、金属弾性板の外径を大きく確保しようとすると、プーリ本体部を拡径するか、或は、クランクシャフトの少なくとも始端部の縮径が必要となる可能性がある。
【０００８】
本開示の技術は、プーリ本体部の径方向寸法の大型化や、シャフトの縮径を必要とすることなく、プーリ本体部からシャフトへの変動荷重（力及びトルク）の伝達を効果的に抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の技術は、シャフトに設けられるプーリであって、その外周にベルトが巻き掛けられると共に、前記シャフトの端部と軸方向に離間して対向する側面部を有する筒状の本体部と、前記側面部と前記端部とを一体回転可能に連結すると共に、回転に伴い前記本体部から前記シャフトに伝達される変動荷重を弾性変形することにより吸収可能な吸収部を有しており、該吸収部の少なくとも一部が前記側面部と前記端部との対向空間に配されている連結機構と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、前記吸収部が、複数枚のラミネートプレートを積層したラミネートカップリングで形成されていることが好ましい。
【００１１】
また、前記吸収部が、前記端部から前記側面部に向かうに従い拡径する中空円錐台形状の弾性変形可能な板バネ材で形成されていることが好ましい。
【００１２】
また、前記連結機構が、前記側面部に形成された貫通孔に遊挿されると共に、前記端部に形成された雌ねじ穴に螺合するボルトと、該ボルトの頭部側に設けられて前記側面部と離間して対向する支持板と、前記ボルトを挿通させると共に、前記支持板と前記側面部との間に介装された前記吸収部としての第１スプリングと、前記ボルトを挿通させると共に、前記側面部と前記端部との間に介装された前記吸収部としての第２スプリングと、を備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本開示の技術によれば、プーリ本体部の径方向寸法の大型化や、シャフトの縮径を必要とすることなく、プーリ本体部からシャフトへの変動荷重の伝達を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第一実施形態に係るクランクプーリを備えるエンジンの模式的な部分断面図である。
【図２】第一実施形態に係るクランクプーリの模式的な断面図である。
【図３】第一実施形態に係る連結機構を軸方向から視た模式図である。
【図４】第二実施形態に係るクランクプーリの模式的な断面図である。
【図５】第二実施形態に係る連結機構を示す模式的な斜視図である。
【図６】第三実施形態に係るクランクプーリの模式的な断面図である。
【図７】他の実施形態に係るクランクプーリの模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係るプーリについて説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１６】
［第一実施形態］
図１は、第一実施形態に係るクランクプーリ６０を備えるエンジン１０の模式的な部分断面図である。
【００１７】
図１に示すように、エンジン１０は、例えば、直列４気筒エンジンであって、上側から順に、ヘッドカバー１２、シリンダヘッド１３、シリンダブロック１４、クランクケース１５及び、オイルパン１６を有するエンジン本体部１１を備えている。なお、エンジン１０は、図示例の直列４気筒に限定されず、４気筒以外の直列多気筒、Ｖ型多気筒、水平対向多気筒、或いは、単気筒エンジンであってもよい。
【００１８】
シリンダブロック１４には、複数の気筒Ｃ１〜Ｃ４が設けられている。また、各気筒Ｃ１〜Ｃ４には、ピストンＰ１〜Ｐ４がそれぞれ往復移動可能に収容されている。ピストンＰ１〜Ｐ４には、ピストンピン２１を介してコネクティングロッド２２の小端部が揺動自在に連結されている。ピストンＰ１〜Ｐ４の頂面と、気筒Ｃ１〜Ｃ４の内周面と、シリンダヘッド１３の下面とにより燃焼室が区画形成されている。
【００１９】
シリンダヘッド１３には、燃焼室内に燃料を直噴するインジェクタＪ１〜Ｊ４がそれぞれ設けられている。また、シリンダヘッド１３には、燃焼室に新気を導入する不図示の吸気ポートや、燃焼室から排気を導出する不図示の排気ポートが設けられている。なお、エンジン１０は、図示例の直噴式エンジンに限定されず、予混合式エンジンであってもよい。
【００２０】
エンジン１０は、シリンダブロック１４とクランクケース１５との間に回転可能に支持されたクランクシャフト３０を備えている。
【００２１】
より詳しくは、クランクシャフト３０は、コネクティングロッド２２がそれぞれ揺動自在に連結された複数のクランクピン３１と、シリンダブロック１４とクランクケース１５との間に不図示の軸受等を介して支持されたクランクジャーナル３２と、各クランクピン３１と各クランクジャーナル３２とを接続する複数のクランクウェブ３３と、クランクウェブ３３に対して、クランクシャフト３０の回転軸心を挟んで対向する複数のカウンタウェイト３４とを備えている。
【００２２】
ピストンＰ１〜Ｐ４が燃焼室内の爆発力によりシリンダＣ１〜Ｃ４内を往復運動すると、この往復運動がコネクティングロッド２２からクランクピン３１に伝達されて回転運動に変換され、クランクシャフト３０がクランクジャーナル３２を軸心に回転するようになっている。
【００２３】
クランクシャフト３０の始端部３５（端部）には、エンジン１０の回転動力をオルタネータやポンプ、コンプレッサ等の補機３００に伝達するクランクプーリ６０が一体回転可能に設けられている。具体的には、クランクプーリ６０及び、補機３００の従動プーリ３１０には、無端ベルトＢが巻き掛けられており、エンジン１０の回転動力がクランクシャフト３０からクランクプーリ６０、無端ベルトＢ及び、従動プーリ３１０を経由して補機３００に伝達されるようになっている。なお、クランクプーリ６０に巻き掛けられる無端ベルトＢの本数は、図示例の一本に限定されず、補機３００の個数や配置レイアウト等に応じて複数本であってもよい。
【００２４】
以下、第一実施形態に係るクランクプーリ６０の詳細について説明する。
【００２５】
図２は、第一実施形態に係るクランクプーリ６０の模式的な断面図であり、図３は、第一実施形態に係る連結機構６６を軸方向から視た模式図である。
【００２６】
図２に示すように、第一実施形態のクランクプーリ６０は、略有底円筒状のプーリ本体部６１と、プーリ本体部６１をクランクシャフト３０の始端部３５に弾性的に連結する連結機構６６とを備えている。
【００２７】
プーリ本体部６１は、円筒状の外周部６２と、外周部６２の後端側の開口を閉塞する円板状の側面部６３とを備えている。
【００２８】
プーリ本体部６１の外周部６２には、無端ベルトＢを巻き掛けるための複数のベルト溝６２Ａが設けられている。また、プーリ本体部６１の外周部６２には、ダンパーゴム６４Ａを介してダンパーマス６４Ｂが設けられている。
【００２９】
側面部６３は、クランクシャフト３０の始端部３５と軸方向に所定の間隔をおいて離間して対向する。側面部６３には、側面部６３の後面からクランクシャフト３０の始端部３５に向けて突出すると共に、側面部６１Ｂの軸心を挟んで対向する一対のボス部６５（１個は図示を省略）が設けられている。ボス部６５には、ボルト６９の雄ねじ部と螺合する雌ねじ部が穿設されている。
【００３０】
クランクシャフト３０の始端部３５には、始端部３５の前面からプーリ本体部６１の側面部６３に向けて突出すると共に、始端部３５の軸心を挟んで対向する一対のボス部３６が設けられている。ボス部３６には、ボルト６９の雄ねじ部と螺合する雌ねじ部が穿設されている。
【００３１】
連結機構６６は、クランクシャフト３０の始端部３５とプーリ本体部６１の側面部６３との対向空間に配されており、複数本（本実施形態では４本）のボルト６９と、複数枚のラミネートプレートを積層したラミネートカップリング６７（本開示の吸収部の一例）とを備えて構成されている。
【００３２】
ラミネートカップリング６７の外周側には、ボルト６９をそれぞれ挿入する４個の貫通孔６８（図３参照）が周方向に等ピッチで設けられている。これら貫通孔６８にボルト６９を挿入し、該ボルト６９を各ボス部３６，６５にそれぞれ螺合させることにより、プーリ本体部６１がラミネートカップリング６７を介してクランクシャフト３０の始端部３５に、一体回転可能、且つ、弾性的に連結保持されるようになっている。
【００３３】
ラミネートカップリング６７は、クランクシャフト３０の軸方向に対するねじり方向の剛性が、クランクシャフト３０の軸方向に対する曲げ方向の剛性よりも強くなるように設定されている。すなわち、ラミネートカップリング６７は、クランクシャフト３０の回転力をプーリ本体部６１に効果的に伝達しつつ、プーリ本体部６１から曲げ荷重等が入力されると、軸心を挟んで対向する各ボス部３６，６５を支点に曲げ方向（図２に示すプーリ本体部６１の側面部６３を傾ける方向Ｙ）に適宜に弾性変形するように構成されている。
【００３４】
これにより、無端ベルトＢの張力を起因としたクランクシャフト３０への変動荷重（クランクシャフト１回転を１周期とする曲げ荷重の変動）及び、ダンパーマス６４Ｂやプーリ本体部６１の質量等を起因としたジャイロモーメント等が、クランクシャフト３０の主としてフィレット部（図１に符号Ａで示すクランクピン３１とクランクウェブ３３との境界部位）に作用することを効果的に抑止することが可能となり、クランクシャフト３０の寿命に与える影響を確実に低減することができる。
【００３５】
また、プーリ本体部６１とクランクシャフト３０の始端部３５とを、複数枚のラミネートプレートを積層したラミネートカップリング６７によって連結することで、１枚の平薄板を用いる構造に比べ、これらの連結強度を効果的に確保することができる。
【００３６】
また、連結機構６６をクランクシャフト３０の始端部３５とプーリ本体部６１の側面部６３との対向空間内に配置したことで、プーリ本体部とクランクシャフトとを径方向に連結する構造に比べ、プーリ本体部６１の径方向寸法の大型化やクランクシャフト３０の始端部３５の縮径を効果的に防止することも可能になる。また、低弾性部を大きく確保できるため、耐荷重を大きくすることができ、ベルト多段掛け等にも効果的に対応することが可能になる。
【００３７】
［第二実施形態］
次に、第二実施形態に係るクランクプーリ７０の詳細について説明する。
【００３８】
図４は、第二実施形態に係るクランクプーリ７０を示す模式的な断面図であり、図５は、第二実施形態に係る連結機構７６を示す模式的な斜視図である。
【００３９】
図４に示すように、第二実施形態のクランクプーリ７０は、略有底円筒状のプーリ本体部７１と、プーリ本体部７１をクランクシャフト３０の始端部３５に一体回転可能、且つ、弾性的に連結する連結機構７６とを備えている。
【００４０】
プーリ本体部７１は、円筒状の外周部７２と、外周部７２の後端側の開口を閉塞する円板状の側面部７３とを備えている。
【００４１】
プーリ本体部７１の外周部７２には、無端ベルトＢを巻き掛けるための複数のベルト溝７２Ａが設けられている。また、プーリ本体部７１の外周部７２には、ダンパーゴム７４Ａを介してダンパーマス７４Ｂが設けられている。
【００４２】
側面部７３は、クランクシャフト３０の始端部３５よりも大径に形成されており、始端部３５と軸方向に所定の間隔をおいて離間して対向する。側面部７３には、ボルト７９を締結螺合する複数の雌ねじ穴７４が周方向に所定のピッチで設けられている。同様に、クランクシャフト３０の始端部３５には、ボルト７９を締結螺合する複数の雌ねじ穴３６が周方向に所定のピッチで設けられている。
【００４３】
連結機構７６は、クランクシャフト３０の始端部３５とプーリ本体部７１の側面部７３との対向空間に配されており、複数本のボルト７９と、板バネ部７７（本開示の吸収部の一例）とを備えて構成されている。
【００４４】
板バネ部７７は、弾性変形可能な例えば鉄板材等で全体として略中空円錐台形状に形成されている。具体的には、板バネ部７７は、始端部３５側の円板部７７Ａと、円板部７７Ａからプーリ本体部７１側に向かうに従い拡径する拡径部７７Ｂと、拡径部７７Ｂの大径側の周縁に設けられたフランジ部７７Ｃとを一体的に備えている。なお、円板部７７Ａ、拡径部７７Ｂ及び、フランジ部７７Ｃは、それぞれ別体に構成されてもよい。
【００４５】
円板部７７Ａは、複数のボルト７９によって周方向の複数個所をクランクシャフト３０の始端部３５に一体回転可能に締結固定されている。フランジ部７７Ｃは、複数のボルト７９によって周方向の複数個所をプーリ本体部７１の側面部７３に一体回転可能に締結固定されている。なお、これらの固定手法はボルト締結に限定されず、溶接等で接合固定してもよい。
【００４６】
拡径部７７Ｂは、図５に示すように、略中空円錐台形状に形成されており、クランクシャフト３０の軸方向に対するねじり方向の剛性が、クランクシャフト３０の軸方向に対する曲げ方向の剛性よりも強くなるように設定されている。すなわち、板バネ部７７は、クランクシャフト３０の回転力をプーリ本体部７１に効果的に伝達しつつ、プーリ本体部７１から曲げ荷重等が入力されると、拡径部７７Ｂが曲げ方向（図４に示すプーリ本体部７１の側面部７３を傾ける方向Ｙ）に適宜に弾性変形するように構成されている。
【００４７】
これにより、無端ベルトＢの張力を起因とした変動荷重（周期的な曲げ荷重の変動）及び、ダンパーマス７４Ｂやプーリ本体部７１の質量等を起因としたジャイロモーメント等が、クランクシャフト３０の主としてフィレット部に作用することを効果的に抑止することが可能となり、クランクシャフト３０の寿命に与える影響を確実に低減することができる。
【００４８】
また、プーリ本体部７１とクランクシャフト３０の始端部３５とを、略中空円錐台形状の拡径部７７Ｂを含む板バネ部７７によって連結することで、１枚の平薄板を用いる構造に比べ、これらの連結強度を効果的に確保することができる。
【００４９】
また、連結機構７６をクランクシャフト３０の始端部３５とプーリ本体部７１の側面部７３との対向空間内に配置したことで、プーリ本体部とクランクシャフトとを径方向に連結する構造に比べ、プーリ本体部７１の径方向寸法の大型化やクランクシャフト３０の始端部３５の縮径を効果的に防止することも可能になる。また、低弾性部を大きく確保できるため、耐荷重を大きくすることができ、ベルト多段掛け等にも効果的に対応することが可能になる。
【００５０】
［第三実施形態］
次に、第三実施形態に係るクランクプーリ８０の詳細について説明する。
【００５１】
図６は、第三実施形態に係るクランクプーリ８０を示す模式的な断面図である。
【００５２】
図６に示すように、第三実施形態のクランクプーリ８０は、略有底円筒状のプーリ本体部８１と、プーリ本体部８１をクランクシャフト３０の始端部３５に一体回転可能、且つ、弾性的に連結する連結機構８６とを備えている。
【００５３】
プーリ本体部８１は、円筒状の外周部８２と、外周部８２の後端側の開口を閉塞する円板状の側面部８３とを備えている。
【００５４】
プーリ本体部８１の外周部８２には、無端ベルトＢを巻き掛けるための複数のベルト溝８２Ａが設けられている。また、プーリ本体部８１の外周部８２には、ダンパーゴム８４Ａを介してダンパーマス８４Ｂが設けられている。
【００５５】
側面部８３は、クランクシャフト３０の始端部３５と軸方向に所定の間隔をおいて離間して対向する。側面部８３には、複数本のボルト８９をそれぞれ遊挿状態で挿通させる貫通孔８５が周方向に所定のピッチで設けられている。クランクシャフト３０の始端部３５のうち、各貫通孔８５に対応する部位には、ボルト８９を締結螺合する複数の雌ねじ穴３６が周方向に所定のピッチで設けられている。
【００５６】
連結機構８６は、複数本のボルト８９と、複数本の第１スプリング８７Ａ（本開示の吸収部の一例）と、複数本の第２スプリング８７Ｂ（本開示の吸収部の一例）と、第１スプリング８７Ａの両端側に設けられた複数枚の支持板８８とを備えている。
【００５７】
ボルト８９は、プーリ本体部８１の筒内側（前側）から貫通孔８５に挿入されると共に、先端側の雄ねじ部を始端部３５の雌ねじ穴３６に螺合締結されている。ボルト８９を雌ねじ穴３６に締結した状態で、支持板８８とプーリ本体部８１の側面部８３との間、及び、プーリ本体部８１の側面部８３とクランクシャフト３０の始端部３５との間には、所定の空隙がそれぞれ確保されている。
【００５８】
第１スプリング８７Ａは、ボルト８９を挿通させると共に、両端に設けられた支持板８８間に圧縮状態で介装されている。第２スプリング８７Ｂは、ボルト８９を挿通させると共に、側面部８３と始端部３５との間に圧縮状態で介装されている。すなわち、第三実施形態の連結機構８６によれば、クランクシャフト３０の回転力を各ボルト８９からプーリ本体部８１に効果的に伝達しつつ、プーリ本体部８１から曲げ荷重等が入力されると、これに伴い第１スプリング８７Ａ及び、第２スプリング８７Ｂが伸縮し、プーリ本体部８１の曲げ方向Ｙ及び、軸方向Ｘの変位を許容するように構成されている。
【００５９】
これにより、無端ベルトＢの張力を起因とした変動荷重（周期的な曲げ荷重の変動）及び、ダンパーマス８４Ｂやプーリ本体部８１の質量等を起因としたジャイロモーメント等が、クランクシャフト３０の主としてフィレット部において変動応力として作用することを効果的に抑止することが可能となり、クランクシャフト３０の寿命に与える影響を確実に低減することができる。
【００６０】
また、プーリ本体部８１とクランクシャフト３０の始端部３５とを、複数本のボルト８９及び、スプリング８７Ａ，８７Ｂによって連結することで、１枚の平薄板を用いる構造に比べ、これらの連結強度を効果的に確保することができる。
【００６１】
また、連結機構８６の一部をクランクシャフト３０の始端部３５とプーリ本体部８１の側面部８３との対向空間内に配置し、これら側面部８３と始端部３５とを軸方向に連結することで、プーリ本体部とクランクシャフトとを径方向に連結する構造に比べ、プーリ本体部６１の径方向寸法の大型化やクランクシャフト３０の始端部３５の縮径を効果的に防止することも可能になる。また、低弾性部を大きく確保できるため、耐荷重を大きくすることができ、ベルト多段掛け等にも効果的に対応することが可能になる。
【００６２】
［その他］
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜に変形して実施することが可能である。
【００６３】
例えば、上記第三実施形態のスプリング８７Ａ，８７Ｂを、図７に示すように、弾性変形可能なメッシュ材１００，１１０等の他の弾性部材に置き換えて構成してもよい。
【００６４】
また、本開示の適用範囲は、エンジン１０のクランクシャフト３０に設けられるクランクプーリに限定されず、他の装置の回転系にも広く適用することが可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１０  エンジン
１１  エンジン本体部
１２  ヘッドカバー
１３  シリンダヘッド
１４  シリンダブロック
１５  クランクケース
１６  オイルパン
Ｃ１〜Ｃ４  気筒
Ｐ１〜Ｐ４  ピストン
２１  ピストンピン
２２  コネクティングロッド
３０  クランクシャフト
３１  クランクピン
３２  クランクジャーナル
３３  クランクウェブ
３４  カウンタウェイト
３５  始端部（端部）
６０，７０，８０  クランクプーリ（プーリ）
６１，７１，８１  プーリ本体部
６２，７２，８２  外周部
６３，７３，８３  側面部
６６，７６，８６  連結機構
６７  ラミネートカップリング（吸収部）
７７  板バネ部（吸収部）
８７Ａ  第１スプリング（吸収部）
８７Ｂ  第２スプリング（吸収部）
【図１】
2020159386.tif 000003
【図２】
2020159386.tif 000004
【図３】
2020159386.tif 000005
【図４】
2020159386.tif 000006
【図５】
2020159386.tif 000007
【図６】
2020159386.tif 000008
【図７】
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