(57)【要約】【課題】従来に比して高いトルクを伝達可能な高品質な摩擦プーリを提供するようにする。【解決手段】相手部材に圧接された状態で動力を伝達する摩擦プーリであって、軸線に対して外周方向に広がる円盤状の複数の基体と、軸線に対して外周方向に広がり、基体よりも大きな外径を有すると共に相手部材に当接される外周面を有する円盤状のゴム製の複数のシート部材と、複数のシート部材が複数の基体の間にそれぞれ挟持された状態で当該複数の基体を互いに連結する連結具とを備えるようにする。【選択図】図３
2018031395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相手部材に圧接された状態で動力を伝達する摩擦プーリであって、
軸線に対して外周方向に広がる円盤状の複数の基体と、
軸線に対して外周方向に広がり、前記基体よりも大きな外径を有すると共に前記相手部材に当接される外周面を有する円盤状のゴム製の複数のシート部材と、
前記シート部材が前記複数の基体の間にそれぞれ挟持された状態で当該複数の基体を互いに連結する連結具と
を備えることを特徴とする摩擦プーリ。
【請求項２】
前記シート部材の幅は、前記基体の幅よりも広い
ことを特徴とする請求項１に記載の摩擦プーリ。
【請求項３】
前記基体の外周面から突出した前記シート部材の突出部分の突出量は、前記シート部材の幅と同じかそれ以下である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の摩擦プーリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦プーリに関し、特に、車両や産業機械において動力の伝達のために用いられる摩擦プーリに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の内燃機関において、クランクシャフトの動力をウォータポンプ等の補機に伝達するための動力伝達機構としては、プーリやベルトが用いられている。従来の動力伝達機構は、クランクシャフトと全ての補機がベルトおよびプーリによって連結されており、クランクシャフトから全ての補機に動力が伝達される構成を有している。
【０００３】
このため、このような動力伝達機構を備えた内燃機関においては、クランクシャフトと全ての補機がベルトおよびプーリによって連結されているため、内燃機関により発生したエネルギーの損失が大きくなっていた。これに対して、近年、クランクシャフトと補機との間の連結および切断を選択可能にする構成を有する動力伝達機構が提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００４】
特許文献１においては、クランクシャフトに取り付けられたベルトが巻き掛けられたプーリと、ウォータポンプに取り付けられた支持ディスクとこの支持ディスクの外周に設置されたエラストマー材料からなる摩擦輪とを有する摩擦プーリと、これらプーリおよび摩擦プーリ間を連結および分離可能にするアイドルプーリとを有する動力伝達機構が開示されている。
【０００５】
この従来の動力伝達機構においては、アイドルプーリが、クランシャフトおよびウォータポンプの各プーリに接触して、クランクシャフトとウォータポンプとが連結され、また、各プーリから離間して、クランクシャフトとウォータポンプとの間の連結が切断され、動力伝達路の選択が可能となっている。
【０００６】
このような構成の摩擦プーリは、ウォータポンプの駆動用であるため、３Ｎｍ程度のトルクを伝達することを前提に設定されている。したがって、８０〜１００Ｎｍの高いトルクの伝達が必要なスタータモータ等に摩擦プーリを用いるには、以下の問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００６／０５１０９４号
【特許文献２】国際公開第２０１４／０３８５５４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した構成の摩擦プーリにおいては、８０〜１００Ｎｍの高いトルクの伝達が必要なスタータモータ等に用いられる場合、ウォータポンプの駆動に用いられる場合に比べて、摩擦輪と支持ディスクとの接着界面に大きな負荷が生じる。このため、スタータモータ等に用いられる場合、通常の使用状態よりも過酷な使用条件においては破損にいたるおそれがあり、更なる改善が求められていた。
【０００９】
また、摩擦輪と支持ディスクとの接着状態を非破壊状態で検査することができないため、接着不良が生じているか否かを出荷前に確認し得ず、摩擦プーリに対する量産時の品質を担保できなかった。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、従来に比して高いトルクを伝達可能な高品質な摩擦プーリを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明においては、相手部材に圧接された状態で動力を伝達する摩擦プーリであって、軸線に対して外周方向に広がる円盤状の複数の基体と、軸線に対して外周方向に広がり、前記基体よりも大きな外径を有すると共に前記相手部材に当接される外周面を有する円盤状のゴム製の複数のシート部材と、前記複数のシート部材が前記複数の基体の間にそれぞれ挟持された状態で当該複数の基体を互いに連結する連結具とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の一態様に係る摩擦プーリにおいて、前記シート部材の幅は、前記基体の幅よりも広いことを特徴とする。
【００１３】
本発明の一態様に係る摩擦プーリにおいて、前記基体の外周面から突出した前記シート部材の突出部分の突出量は、前記シート部材の幅と同じかそれ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、従来に比して高いトルクを伝達可能な高品質な摩擦プーリを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る摩擦プーリの概略構成を示す略線的斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る摩擦プーリの基体およびシート部材が対向配置されて組み合わされた状態を示す正面図（Ａ）、および、その状態において軸線に沿ったＹ−Ｙ断面における断面図（Ｂ）である。
【図３】本発明の実施の形態に係る摩擦プーリの基体の構成を示す軸線ｘに沿った断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る摩擦プーリのシート部材の構成を示す軸線ｘに沿った断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る摩擦プーリの外観構成を示す正面図および側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜本発明の実施の形態＞
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係る摩擦プーリの概略構成を示す略線的斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係る摩擦プーリの基体およびシート部材が対向配置されて組み合わされた状態を示す正面図（Ａ）、および、その状態において軸線に沿ったＹ−Ｙ断面における断面図（Ｂ）である。図３は、本発明の実施の形態に係る摩擦プーリの基体の構成を示す軸線ｘに沿った断面図である。図４は、本発明の実施の形態に係る摩擦プーリのシート部材の構成を示す軸線ｘに沿った断面図である。図５は、本発明の実施の形態に係る摩擦プーリの外観構成を示す正面図および側面図である。
【００１８】
以下、説明の便宜上、図１乃至図３において、外周側または外周方向とは、軸線ｘ方向と垂直な方向において軸線ｘから離れる方向（矢印ａ方向）とする。また、内周側または内周方向とは、軸線ｘ方向と垂直な方向（以下、「径方向」ともいう。）おいて軸線ｘに近づく方向（矢印ａ方向）とする。さらに、前側または前方とは、軸線ｘ方向における左側（矢印ｃ方向）とする。後側または後方とは、軸線ｘ方向における右側（矢印ｄ方向）とする。
【００１９】
＜摩擦プーリの構成＞
図１乃至図３に示すように、摩擦プーリ１は、例えば車両の内燃機関において、クランクシャフトに取り付けられた相手部材としてのプーリに直接、または、このプーリに巻き掛けられた相手部材としてのタイミングベルトにゴム製の複数のシート部材２０のそれぞれの外周面２３が圧接されてモータの動力をクランクシャフトに伝達し、内燃機関を始動するために用いられる。
【００２０】
ただし、摩擦プーリ１は、クランクシャフトの動力をウォータポンプ等の補機に伝達するために、または、補機と補機との間の動力の伝達のために用いられてもよい。また、摩擦プーリ１は、相手部材に圧接されて動力を伝達可能な位置にある動力伝達状態と、相手部材に圧接されておらず動力を伝達しない位置にある非動力伝達状態との間で、駆動装置やバネ等の付勢部材を用いて選択移動可能に取り付けられていてもよい。
【００２１】
摩擦プーリ１は、軸線ｘに対して外周方向（矢印ａ方向）に広がる円盤状の複数の基体１０と、軸線ｘに対して外周方向（矢印ａ方向）に広がり、基体１０よりも大きな外径を有する共に相手部材に当接される外周面２３を有する円盤状のゴム製の複数のシート部材２０と、のシート部材２０が複数の基体１０の間にそれぞれ挟持された密着状態で当該複数の基体１０を互いに連結する連結具としてのボルト４１およびナット４２とを備えている。
【００２２】
＜基体＞
図２に示すように、基体１０は、複数枚（この場合、例えば１２枚）が用いられており、それぞれ同一構造である。図３に示すように、基体１０は、軸線ｘを中心とする中空の円盤形状を呈しており、例えば樹脂或いは金属によって形成されている。
【００２３】
基体１０は、前方（矢印ｃ方向）の側面（以下、これを「前方側面」ともいう。）１１、後方（矢印ｄ方向）の側面（以下、これを「後方側面」ともいう。）１２、および、外周面１３によって画成されている。
【００２４】
前方側面１１および後方側面１２は、軸線ｘに直交する径方向に延びる円盤面であり、シート部材２０を挟み付けて保持する平坦な接触面である。外周面１３は、軸線ｘを中心とする円柱面であり、どこにも接触することのない非接触面である。
【００２５】
基体１０は、軸線ｘを中心とした貫通孔１０ａを中央に有する薄板状の円盤部材であり、軸線ｘ方向に沿った所定の幅ｗ、軸線ｘ方向とは垂直な方向（以下、これを「径方向」ともいう。）の外径Ｄ１を有している。
【００２６】
基体１０は、中央の貫通孔１０ａの周囲に例えば６０度間隔で配置された計６個の挿通孔１０ｂを有している。これらの複数の基体１０が対向配置された場合、互いに隣接する基体１０の貫通孔１０ａ、および、６個の挿通孔１０ｂが全て正対するように配置される。
【００２７】
ちなみに、貫通孔１０ａおよび挿通孔１０ｂの内径は、基体１０の外径Ｄ１よりも非常に小さい。すなわち、基体１０の前方側面１１および後方側面１２の表面積に対して、貫通孔１０ａおよび挿通孔１０ｂが占める割合は非常に小さい。
【００２８】
なお、挿通孔１０ｂの個数は、６個に限るものではなく、貫通孔１０ａの周囲に任意の個数だけ配置されていてもよい。ただし、貫通孔１０ａを中心として互いに対向する位置に少なくとも２個以上配置されることが好ましい。
【００２９】
ここで、基体１０における表面粗さや表面硬さ等の表面性状や寸法は、基体１０とシート部材２０との間に所望の摩擦力が発生するように設定されている。なお、複数の基体１０が対向配置された場合、それぞれの貫通孔１０ａによって形成される円柱面には、補機の軸や軸に取り付けられた部材等が圧入若しくは固定される。
【００３０】
＜シート部材＞
シート部材２０は、軸線ｘを中心とする中空の円盤形状を呈しており、種々の物性を有するゴム材料によって形成されている。シート部材２０のゴム材料としては、例えば、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）やウレタンゴム等である。
【００３１】
図４に示すように、シート部材２０は、前方側面２１、後方側面２２、および、外周面２３によって画成されている。前方側面２１および後方側面２２は、軸線ｘに直交する径方向に延びる円盤面であり、基体１０と基体１０との間に挟み付けて保持される平坦な接触面である。外周面２３は、軸線ｘを中心とする円柱面であり、相手部材に面接触して圧接される当接面である。
【００３２】
シート部材２０は、軸線ｘを中心とした貫通孔２０ａを中央に有する薄板状の円盤部材である。シート部材２０の貫通孔２０ａは、基体１０の貫通孔１０ａと同じ内径を有し、シート部材２０と基体１０とが対向配置された場合に、貫通孔２０ａと貫通孔１０ａとが正対する。
【００３３】
シート部材２０は、中央の貫通孔２０ａの周囲に例えば６０度間隔で配置された計６個の挿通孔２０ｂを有している。これら６個の挿通孔２０ｂは、複数の基体１０の間に挟み付けられた際、基体１０における６個の挿通孔１０ｂと全て正対するように配置される。
【００３４】
なお、挿通孔２０ｂの個数についても、６個に限るものではなく、基体１０と同数であれば、貫通孔２０ａの周囲に任意の個数だけ配置されていてもよい。ただし、貫通孔２０ａを中心として互いに対向する位置に少なくとも２個以上は配置されることが好ましい。
【００３５】
シート部材２０は、図２に示したように、軸線ｘ方向に沿った所定の幅ｔ、および、軸線ｘ方向とは垂直な径方向の外径Ｄ２を有している。ここで、シート部材２０の幅ｔは、基体１０の幅ｗよりも広く（ｔ＞ｗ）、シート部材２０の外径Ｄ２は、基体１０の外径Ｄ１よりも大きい（Ｄ２＞Ｄ１）。
【００３６】
例えば、基体１０の幅ｗとシート部材２０の幅ｔとの関係は、ｗ：ｔ＝１：２である。ただし、これに限るものではなく、シート部材２０の幅ｔが基体１０の幅ｗよりも広ければ（ｔ＞ｗ）、基体１０の幅ｗとシート部材２０の幅ｔとの関係は、ｗ：ｔ＝１：３等のその他の種々の比率であってもよい。ただし、シート部材２０の幅ｔが基体１０の幅ｗよりも狭くてもよい。
【００３７】
また、図５に示すように、シート部材２０の外径Ｄ２と基体１０の外径Ｄ１との差Ｌ（すなわち、「基体１０の外周面１３から突出するシート部材２０の突出量」ともいう。）は、当該シート部材２０の幅ｔと同じかそれ以下である（Ｌ≦ｔ）。
【００３８】
その理由は、シート部材２０の幅ｔよりもシート部材２０の突出量Ｌが大きい場合、基体１０の外周面１３から突出するシート部材２０の突出部分が相手部材に圧接されたときに座屈してしまうおそれが高いからである。ただし、シート部材２０が非常に硬く相手部材に圧接された場合であっても座屈するおそれが無い場合には、シート部材２０の幅ｔよりもシート部材２０の突出量Ｌを大きくしてもよい（Ｌ＞ｔ）。
【００３９】
ちなみに、シート部材２０の貫通孔２０ａおよび挿通孔２０ｂの内径は、シート部材２０の外径Ｄ１よりも非常に小さい。すなわち、シート部材２０の前方側面２１および後方側面２２の表面積に対して、貫通孔２０ａおよび挿通孔２０ｂが占める割合は非常に小さい。
【００４０】
なお、シート部材２０における表面粗さや表面硬さ等の表面性状や寸法は、互いに隣接する複数の基体１０に挟み付けられた際に、所望の摩擦力が発生するように設定されている。ただし、シート部材２０の表面性状と基体１０の表面性状とは、所望の摩擦力が得られるのであれば、同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。
【００４１】
＜連結具＞
図５に示すように、連結具としてのボルト４１およびナット４２は、複数の基体１０の間にシート部材２０をそれぞれ挟み付けた状態でお互いを一体に連結するものである。
【００４２】
ボルト４１は、所定の長さを有する円柱状の軸部４１ａと、当該軸部４１ａと一体に形成された頭部４１ｈとを備えている。軸部４１ａの外径は、基体１０の挿通孔１０ｂおよびシート部材２０の挿通孔２０ｂの内径よりも小さく形成されており、当該軸部４１ａの外周面には雄ネジが形成されている。頭部４１ｈの外径は、基体１０の挿通孔１０ｂおよびシート部材２０の挿通孔２０ｂの内径よりも大きく形成されている。
【００４３】
ナット４２は、その外径が基体１０の挿通孔１０ｂおよびシート部材２０の挿通孔２０ｂの内径よりも大きく形成されている。ナット４２の内周面には、ボルト４１の軸部４１ａの雄ネジと噛合する雌ネジが形成されている。
【００４４】
＜動作および効果＞
このような構成の摩擦プーリ１では、組み立ての際、複数の基体１０の間にシート部材２０をそれぞれ挟み付けた状態で、基体１０における貫通孔１０ａ、６個の挿通孔１０ｂと、シート部材２０における貫通孔２０ａ、６個の挿通孔２０ｂとを正対させるように対向配置する。
【００４５】
その状態において、基体１０における６個の挿通孔１０ｂと、シート部材２０における６個の挿通孔２０ｂとに対してそれぞれ貫通するようにボルト４１を挿通し、ナット４２で締結することにより摩擦プーリ１を形成する。
【００４６】
これにより、基体１０およびシート部材２０の軸線ｘを中心とした回転方向の回転、軸線ｘ方向とは直交する径方向に沿った外周方向（矢印ａ方向）、および、内周方向（矢印ｂ方向）への移動、および、軸線ｘ方向に沿った前方（矢印ｃ方向）および後方（矢印ｄ方向）への移動が規制される。
【００４７】
摩擦プーリ１では、ボルト４１およびナット４２の締結により、基体１０の平坦な前方側面１１および後方側面１２と、シート部材２０の平坦な前方側面２１および後方側面２２とが面接触した密着状態で挟み付けられる。このため、摩擦プーリ１は、基体１０とシート部材２０との間に所望の摩擦力を発生させ、お互いを接着することなく強固に一体に固定することができる。
【００４８】
ここで、摩擦力は、主として、基体１０の前方側面１１とシート部材２０の後方側面２２との間、および、基体１０の後方側面２２とシート部材２０の前方側面２１との間に発生する。この場合、基体１０の前方側面１１および後方側面１２、および、シート部材２０の前方側面２１および後方側面２２の表面積に対して貫通孔１０ａ、２０ａ、挿通孔１０ｂ、２０ｂの占める割が非常に小さいので、基体１０とシート部材２０との間には大きな摩擦力が発生する。
【００４９】
このようにして複数のシート部材２０が摩擦力によって複数の基体１０の間に一体に固定された摩擦プーリ１では、複数のシート部材２０の外周面２３が基体１０の外周面１３よりも外周側（矢印ａ方向）に突出しているため、複数の基体１０と複数のシート部材２０とによる複数の縦溝を結果的に形成することになる。
【００５０】
なお、従来の摩擦プーリでは、１つのゴム環の外周部分に複数の溝を形成する場合、当該溝の形状に合わせたテーパー面を形成するために金型によりゴム環を成形する必要があり手間および製造コストが増大していた。しかしながら、基体１０と基体１０との間にシート部材２０を挟みつけることにより縦溝を形成した摩擦プーリ１では、基体１０およびシート状部材２０を金型ではなく打抜き加工により形成するだけで済むため、成形の手間を削減し製造コストを低減することができる。
【００５１】
さらに、摩擦プーリ１は、シート部材２０の幅ｔが基体１０の幅ｗよりも大きい、すなわちシート部材２０の幅ｔよりも基体１０と基体１０との間隔（基体１０の幅ｗ）の方が狭いので、複数のシート部材２０の外周面２３が圧接される相手部との接触面積が増大する。
【００５２】
これにより摩擦プーリ１は、複数の基体１０の外周面１３における総面積よりも、複数のシート部材２０の外周面２３における総面積の方が遙かに大きくなるため、複数のシート部材２０外周面２３がベルトやプーリ等の相手部材に対して当接されて押圧されたときの摩擦力により動力伝達を可能とすることができる。
【００５３】
また、従来のような接着ではなく、ボルト４１およびナット４２の締結により発生するシート部材２０と基体１０との間における両面の摩擦力によりシート部材２０が強固に固定されている。このため、摩擦プーリ１は、シート部材２０が受けることの可能な荷重を大きくすることができ、かくして、当該摩擦プーリ１が伝達可能なトルクを従来よりも増大させることができる。
【００５４】
さらに、摩擦プーリ１は、従来のような接着ではなく摩擦力により複数の基体１０の間にシート部材２０を強固に固定しているため、従来のような接着強度不足や接着不良により、シート部材２０に亀裂が生じて破損に至ることを予め防止することができる。
【００５５】
ところで、摩擦プーリ１の動力伝達状態では、回転時の熱膨張によりシート部材２０が外周側（矢印ａ方向）に延びて当該シート部材２０の周長が増大してしまう。しかしながら、互いに隣接する基体１０の間でシート部材２０を挟み付けたときの摩擦力により当該シート部材２０を一体に固定しているので、当該シート部材２０が外周側（矢印ａ方向）に膨らんだときでも脱落することを防止することができる。
【００５６】
また、摩擦プーリ１は、シート部材２０の突出量Ｌが当該シート部材２０の幅ｔと同じかそれ以下であるため、基体１０の外周面１３から突出するシート部材２０の突出部分が座屈してしまうリスクを大幅に低減することができる。
【００５７】
同時に、摩擦プーリ１は、シート部材２０の幅ｔよりも基体１０と基体１０との間隔（基体１０の幅ｗ）の方が狭くなるため、基体１０の外周面１３から突出するシート部材２０の突出部分が軸線ｘ方向に沿って左右に傾く場合であっても、隣接する突出部分の存在により大きく傾くことを防止し、安定した状態で動力を伝達することができる。
【００５８】
なお、摩擦プーリ１は、接着ではなく摩擦力により基体１０とシート部材２０とを固定しているため、接着不良が生じているか否かを確認する必要がそもそもなく、量産時の品質を担保することができる。
【００５９】
かくして、従来に比して高いトルクを伝達可能な高品質な摩擦プーリ１を実現することができる。
【００６０】
＜他の実施の形態＞
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に係る摩擦プーリ１に限定されるものではなく、本発明の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題および効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。
【００６１】
なお、上述した実施の形態においては、複数の基体１０と複数のシート部材２０とをボルト４１およびナット４２用いて連結するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、リベットのような他の連結具を用いるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１  摩擦プーリ
１０  基体
１０ａ、２０ａ  貫通孔
１０ｂ、２０ｂ  挿通孔
２０  シート部材
１１、２１、  前方側面
１２、２２、  後方側面
１３、２３  外周面
４１  ボルト
４１ａ  軸部
４１ｂ  雄ネジ部
４１ｈ  頭部
４２  ナット
【図１】
2018031395.tif 000003
【図２】
2018031395.tif 000004
【図３】
2018031395.tif 000005
【図４】
2018031395.tif 000006
【図５】
2018031395.tif 000007