(57)【要約】【課題】回転変動の吸収性能に優れた動力伝達装置を提供すること。【解決手段】本動力伝達装置（プーリユニット１）は、径方向内外に同心配置した２つの環体であるプーリ２とロータ軸３との間で動力伝達を行うものであって、上記プーリ２とロータ軸３との間に環状伝動体６を配置するとともに環状伝動体６の軸方向両側にねじりコイルバネ８，９を圧縮状態で配置し、環状伝動体６をプーリ２に軸方向のスプライン２ｂ，６ｂにより嵌合し、上記環状伝動体６の内周側に軸方向のねじ溝６ａを設ける一方、ロータ軸３の外周側に軸方向のねじ溝３ａを形成し、上記両溝６ａ，３ａ間に複数のボール１２を介装し、このボール１２を介して環状伝動体６とロータ軸３とを結合した構成。【選択図】図１
2006009901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向内外に同心配置した２つの環体間で動力伝達を行う動力伝達装置であって、上記両環体間に環状伝動体を配置するとともに当該環状伝動体の軸方向両側にバネを配置するとともに上記環状伝動体を、上記外側環体に対して一体回転可能でかつ軸方向変位可能に結合し、かつ、上記内側環体に対してそれぞれに形成したねじ溝内に複数のボールを介装して結合した、ことを特徴とする動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、径方向内外に同心配置した２つの環体間で回転動力の伝達を行う動力伝達装置に関する。この種の動力伝達装置は、例えばエンジンのクランクシャフトやクランクシャフトからベルトを介して駆動される補機類に装備することができる。補機類には、例えば自動車のオルタネータ、エアコンディショナ用コンプレッサ、ウオーターポンプ、冷却ファンなどが挙げられる。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両には、エンジンのクランクシャフトからベルトを介して駆動されるオルタネータ、エアコンディショナ用コンプレッサ、ウオーターポンプ、冷却ファン等の補機が装備されている。エンジンの回転動力をクランクシャフトからベルトを介して補機に伝達する場合、クランクシャフトの回転速度の変動に起因して、ベルトに滑りが起こって異音が発生する傾向となる。このことを、補機類の一つであるオルタネータを例にとって説明すると、エンジンの動作工程により、クランクシャフトは、その回転中、常にその回転速度に変動がある。一方、オルタネータのロータは、大きな回転慣性を有しているから、当該ロータには慣性トルクがかかっている。このため、オルタネータのロータを、回転速度の変動を伴うクランクシャフトで駆動すると、ベルトの緩み側と張り側とが交互に入れ替わって張力変動が発生する一方で、該ベルトには、ロータの慣性トルクがかかる結果、ベルトに滑りが起こって異音が発生したり、耐久性が低下したりする傾向となりやすい。
【０００３】
そのため、従来、オルタネータのロータ軸と、上記ベルトが巻き掛けられるプーリとの間に、動力伝達部材として一方向クラッチを用いた動力伝達装置が提案されている（特許文献１参照）。しかしながら、一方向クラッチ式の動力伝達装置では、入力回転の変動に応じて、クラッチのロック状態とフリー状態とが繰り返され、動力伝達状態の間に非動力伝達状態が介在することになる。入力側の大きな回転変動に伴ってフリー状態からロック状態に切り換わる場合、くさび部材としてのころやスプラグが急激にかみ合うから、出力側の回転にも比較的大きな変動が現れ、回転変動の吸収効果が不充分である。
【特許文献１】特開２００１−９０７５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明により解決すべき課題は、上記回転変動の吸収性能に優れた動力伝達装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による動力伝達装置は、径方向内外に同心配置した２つの環体間で動力伝達を行う動力伝達装置であって、上記両環体間に環状伝動体を配置するとともに当該環状伝動体の軸方向両側にバネを配置するとともに上記環状伝動体を、上記外側環体に対して一体回転可能でかつ軸方向変位可能に結合し、かつ、上記内側環体に対してそれぞれに形成したねじ溝内に複数のボールを介装して結合したことを特徴とするものである。環状伝動体と外側環体との結合の態様としては、外側環体と環状伝動体それぞれに雌雄の軸方向スプラインを設け、これら両スプラインを介して外側環体と環状伝動体とを結合してもよい。あるいは、環状伝動体にスプラインを設ける代わりに外側環体のスプライン内を軸方向に転動可能な転動体を設け、外側環体のスプラインと環状伝動体の転動体とにより、外側環体と環状伝動体とを結合してもよい。
【０００６】
当該バネは、金属製だけでなく、樹脂製のバネも含む。上記バネは、コイルバネだけでなく、バネとしての機能を備えたものであればその名称や形状を問わないものであり、例えば、弾性体と表現されても、バネ機能を備えていれば、本発明のバネに含むものと解釈される。
【０００７】
本発明が完成されるに至るまでの過程を説明すると、本発明者らは、回転変動の吸収性能に劣る一方向クラッチの代わりにバネを用いた動力伝達装置を鋭意研究していた。その中で、プーリとロータ軸との間に当該両者と回転方向に嵌合した状態で軸方向変位可能な伝動体と、該伝動体の軸方向両側に配置したコイルバネとで構成し、入力回転の変動に応じて伝動体をコイルバネのバネ力に抗して軸方向に変位させて回転変動を吸収する構成としたバネ式の動力伝達装置を考え付くに至った。なお、この考えに従い、本願出願人は、既に、特願２００４−８８９５０の動力伝達装置を提案している。しかしながら、このようなバネ式の動力伝達装置の場合、特に、環状伝動体から内側環体に回転動力を伝達する構造がスプライン構造であるため、環状伝動体と内側環体との間の摩擦損失が大きい。そこで、上記環状伝動体と内側環体との間の回転動力伝達時の摩擦損失を低減可能とした動力伝達装置を提供できる発明を完成できるに至った。
【０００８】
本発明の動力伝達装置においては、例えば、外側環体が回転変動しても、その回転変動は、環状伝動体が、バネに抗して軸方向一方に変位することで吸収されて、内側環体にほとんど伝わらないので、回転変動に伴うベルトへの急激なテンションの作用を防止でき、ベルトや外側環体の寿命を長くできる。また、本発明の動力伝達装置によれば、環状伝動体と内側環体との回転動力の伝達をスプライン嵌合ではなく、ボールを介して行うから、環状伝動体と内側環体との間の摩擦損失を大きく低減できる結果、回転動力の伝達性能に優れたものとなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回転変動の吸収性能に優れた動力伝達装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するうえで最良の形態を、添付した図面を参照して説明する。この実施の形態では、動力伝達装置を車両の補機に用いるプーリユニットに適用させている。図１はプーリユニットの全体構成を示す側面断面図、図２は同プーリユニットにおける環状伝動体の斜視図である。これらの図を参照して、１はプーリユニットの全体を示す。プーリユニット１は、外側環体としてのプーリ２と、内側環体としてのロータ軸３とを備える。
【００１１】
プーリ２は、外周側にエンジンのクランクシャフトに連動して回送されるベルト(図示省略)が巻き掛けられるプーリ溝２ａを有するとともに、内周側に軸方向直線状をなす雌のスプライン２ｂを備える。
【００１２】
ロータ軸３は、プーリ２の径方向内側に配置され、外周側の軸方向中間に、互いに平行並列とした２つの螺旋状のねじ溝３ａを備える。ねじ溝３ａは１つでもよく、あるいは３つ以上でもよく、そのねじ溝３ａの数に限定されない。
【００１３】
転がり軸受４は、ロータ軸３をプーリ２に支持する深溝玉軸受であり、ロータ軸３の外周側の段部３ｂと止め環５とにより軸方向不動に固定され、ロータ軸３に対してプーリ２の軸方向の位置決めをしている。
【００１４】
環状伝動体６は、ロータ軸３の外周側とプーリ２の内周側との間の環状空間７内に軸方向に一定範囲変位しうる状態で設けられ、プーリ２への入力回転に含まれる脈動等の変動を吸収しつつ、当該プーリ２の回転動力をロータ軸３に伝達できるようになっている。環状伝動体６は、外周側に、プーリ２のスプライン２ｂに対応して軸方向直線状をなす雄のスプライン６ｂを備え、内周側に、ロータ軸３のねじ溝３ａに対応して２つの螺旋状のねじ溝６ａを２つほぼ平行並列に備える。ねじ溝６ａは１つでもよく、あるいは３つ以上でもよく、そのねじ溝３ａの数に限定されない。そして、環状伝動体６とロータ軸３それぞれのねじ溝６ａ，３ａで形成したボール転送路内に多数のボール１２が介装されている。ロータ軸３はねじ軸を構成し、環状伝動体６は、ナットを構成し、これらとボール１２とによりボールねじが構成されている。したがって、環状伝動体６はロータ軸３周りの回転により軸方向に移動するものであり、かかるボールねじのより詳しい構成および動作は周知であるから、より詳細な説明は省略する。
【００１５】
以上の構成により、環状伝動体６は、そのスプライン６ｂと当該プーリ２のスプライン２ｂとの結合によりプーリ２に対して回転一体でかつ軸方向変位可能に結合し、そのねじ溝６ａとロータ軸３のねじ溝３ａと、これらの間に介装しているボール１２とにより、ロータ軸３の回りを回転しながら軸方向に変位可能になっている。
【００１６】
環状伝動体６の軸方向両側にはねじりコイルバネ８，９が圧縮状態で配置されている。一方のねじりコイルバネ８の外端は、転がり軸受７の内端に当接するバネ受け１０に受け止められている。他方のねじりコイルバネ９の外端は、プーリ２の径方向内向きの鍔部２ｃに受け止められている。なお、環状伝動体６を軸方向に押圧するバネとしては、ねじりコイルバネ８，９に限らず、他種のバネを用いることができる。
【００１７】
環状伝動体６とプーリ２それぞれのスプライン２ｂ，６ｂと、環状伝動体６とロータ軸３それぞれのねじ溝３ａ，６ａには、グリースが塗布されるか、あるいは、フッ素コート等の摩擦軽減用の被覆が施されている。プーリ２の鍔部２ｃの内周側とロータ軸３の外周側との間には、上記環状空間７を外部から密封するシール１１が設けられている。
【００１８】
以上の構成において、プーリ２の回転動力は、プーリ２のスプライン２ｂと環状伝動体６のスプライン６ｂとの嵌合、および、当該環状伝動体６とロータ軸３とのねじ溝３ａ，６ａ内のボール１２と、ねじりコイルバネ８，９とにより、ロータ軸３に伝達される。プーリ２が定常回転しているときは、環状伝動体６は軸方向中間に位置しているが、プーリ２が例えば急激に増速変動すると、環状伝動体６は、回転してロータ軸３を回転させようとするが、その慣性により、ロータ軸３を回転させにくく、そのため、環状伝動体６は、軸方向一方側のねじりコイルバネ８，９のバネ力に抗して、ロータ軸３に対して軸方向一方に変位する。そして、環状伝動体６が軸方向一方に変位する間、プーリ２に対してロータ軸３の回転に遅れが生じて、プーリ２の回転のうち、急激な増速変動分はロータ軸３にはほとんど伝わらない。要するに、入力回転に含まれる回転変動は、環状伝動体６が軸方向に変位するエネルギーとして吸収される。したがって、回転変動に伴うベルトへの急激なテンションの作用を防止でき、ベルトやプーリ２の寿命を長くできる。プーリ２の回転が例えば減速方向に急激に変動すると、環状伝動体６は、プーリ２の回転に追随しようとして、ねじりコイルバネ８，９のバネ力に抗して、ねじ溝３ａ，６ａに沿って減速方向に移動して、軸方向他方に変位し、この変位により、プーリ２の回転に含まれる変動を吸収する。これによって、プーリ２の回転に含まれる回転変動は、環状伝動体６が軸方向に変位するエネルギーとして吸収するから、回転変動に伴うベルトへの急激なテンションの作用を防止することができ、ベルトやプーリ２の寿命を長くできる。その上、上記プーリユニット１によれば、環状伝動体６を軸方向両側に配置したねじりコイルバネ８，９の配置個数や配置の仕方等を変更することにより、当該ねじりコイルバネ８，９全体のバネ定数を変更して、容易に環状伝動体９を押圧するバネ力を所望の値に設定することができ、また、そのバネ定数を回転変動の吸収性能を上げるべく変更するに際してその所要のバネ強度を確保できる上、そのサイズが大型化するのを抑制することができる。
【００１９】
（他の形態）
図３を参照して本発明の他の形態に係る動力伝達装置としてのプーリユニットを説明する。図３に示されるプーリユニット１においては、環状伝動体１０の外周側に軸方向雄スプラインを設けず、当該環状伝動体６の外周側に、保持器２０で保持した複数のボール２１を配置し、これらボール２１をプーリ２の内周側の軸方向スプライン２ｂ内を軸方向転動可能とし、それ以外の構成は上述の形態と同様としている。図３に示すプーリユニット１では、プーリ２の軸方向スプライン２ｂにより環状伝動体６がボール２１により当該プーリ２と回転一体でかつ軸方向変位可能な構成となっている。図１の形態では、環状伝動体６が軸方向に変位するとき、プーリ２のスプライン２ｂ内を環状伝動体６のスプライン６ｂが摺動することで、当該両スプライン２ｂ，６ｂが摩擦摩耗しやすいが、図３の形態では、環状伝動体６が軸方向に変位するとき、プーリ２のスプライン２ｂ内をボール２１が転動して環状伝動体６が軸方向に変位することにより、上記した摩擦摩耗を無くし、動力伝達装置の寿命や性能を向上させられ、その上、図１に係るプーリユニット１と同様の作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の最良の形態に係るプーリユニットの全体構成を示す側面断面図
【図２】図１の環状伝動体の斜視図
【図３】本発明の他の形態に係るプーリユニットの全体構成を示す側面断面図
【符号の説明】
【００２１】
２     プーリ（外側環体）
２ｂ   スプライン
３     ロータ軸（内側環体）
３ａ   ねじ溝
６     環状伝動体
６ａ   ねじ溝
６ｂ   スプライン
８，９ ねじりコイルバネ
１２   ボール
【図１】
2006009901.tif 000003
【図２】
2006009901.tif 000004
【図３】
2006009901.tif 000005