(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブ及びこのハブに対して軸方向相対変位が規制された状態で相対回転可能に配置されたプーリ本体と、前記ハブとプーリ本体の間に介在するカップリングユニットを備え、前記カップリングユニットが、前記ハブ及びプーリ本体の双方に対して移動可能な可動マウントと、この可動マウントを軸方向へ付勢する付勢手段と、前記ハブ及びプーリ本体のうち一方に対する前記可動マウントの相対移動方向を軸方向と斜交する方向へ案内する有端のカム状軌道を有する第一の案内手段と、前記ハブ及びプーリ本体のうち他方に対する前記可動マウントの相対移動方向を軸方向へ案内する軸方向軌道を有する第二の案内手段と、を備え、前記可動マウントに、前記カム状軌道に沿って転動する第一の球体と、前記軸方向軌道に沿って転動する第二の球体が保持され、前記可動マウントが、前記第一の球体及び第二の球体を介して前記ハブ及び前記プーリ本体と相対移動可能となっていることを特徴とする回転変動吸収プーリ。
【請求項２】
カム状軌道が付勢手段による可動マウントの付勢方向へ凸の屈曲形状をなし、軸方向に対する角度が前記付勢方向の端部に位置する屈曲部で大きく、その反対側で小さくなることを特徴とする請求項１に記載の回転変動吸収プーリ。
【請求項３】
付勢手段がコイルスプリングからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転変動吸収プーリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルク伝達機構を構成するプーリであって、伝達トルクの変動を吸収する機構を設けたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンで発生する駆動力の一部は、クランクシャフトの先端に設けられたプーリから、これに巻き掛けられたベルトを介して例えばオルタネータやウォーターポンプ等の補機に与えられるが、クランクシャフトはトルク変動を伴って回転されるので、この種のプーリには、トルク変動を吸収して伝達トルクの平滑化を図るための機構が設けられる。図６は、このような回転変動吸収プーリの従来例を示すものである。
【０００３】
すなわち、図６に示す回転変動吸収プーリは、クランクシャフトの軸端に取り付けられて一体に回転するハブ１００と、このハブ１００に取り付けられたダイナミックダンパ部１１０及びフレキシブルカップリング部１２０を備える。
【０００４】
ダイナミックダンパ部１１０は、ハブ１００の外筒部１００ａと、その外周に配置した環状質量体１１１を、ゴム材料からなる第一の弾性体１１２を介して連結した構造を有する。また、カップリング部１２０は、ハブ１００の外筒部１００ａにベアリング１２２，１２３を介して内筒部１２１ａが回転可能に支持されたプーリ１２１と、ハブ１００の内筒部１００ｂの外周面に嵌着されたスリーブ１０１と前記プーリ１２１の内筒部１２１ａとの間に加硫接着された第二の弾性体１２４とからなる。
【０００５】
すなわち、この種の回転変動吸収プーリは、クランクシャフトからハブ１００へ入力されたトルクを、フレキシブルカップリング部１２０において、第二の弾性体１２４の捩り方向（円周方向）剪断変形作用によってトルク変動を吸収しながらプーリ１２１へ伝達すると共に、第一の弾性体１１２及び環状質量体１１１で構成されるばね−質量系からなるダイナミックダンパ部１１０が、クランクシャフトの共振周波数域で捩り方向へ共振することによって、クランクシャフトの共振を動的吸収する制振機能を発揮するものである(例えば下記の特許文献参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実用新案登録第２６０５６６２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この種の回転変動吸収プーリにおいて、クランクシャフトのトルク変動を効率良く低減するには、カップリング部１２０における第二の弾性体１２４の捩り方向ばね定数を低く設定する必要があるが、捩り方向ばね定数を低くすればトルク変動を受けた時の第二の弾性体１２４の歪が大きくなって、耐久性が低下してしまう。そして歪を小さくして耐久性を維持するには第二の弾性体１２４の体積を大きくする必要があり、このため大きな設計空間を必要とする。
【０００８】
また、第二の弾性体１２４が破損したような場合は、プーリ１２１に巻き掛けたベルトによるエンジン補機への駆動力伝達が不可能となり、このためエンジンが停止して走行不能になってしまう。そこで、第二の弾性体１２４を金属ばねに置き換えたものも提案されているが、この場合も同様に、金属ばねが破損すると、エンジン補機への駆動力伝達が不可能となって走行不能になってしまう。
【０００９】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、トルク変動を効率良く低減可能であると共に、大きな設計空間を必要とせず、信頼性の高い回転変動吸収プーリを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る回転変動吸収プーリは、ハブ及びこのハブに対して軸方向相対変位が規制された状態で相対回転可能に配置されたプーリ本体と、前記ハブとプーリ本体の間に介在するカップリングユニットを備え、前記カップリングユニットが、前記ハブ及びプーリ本体の双方に対して移動可能な可動マウントと、この可動マウントを軸方向へ付勢する付勢手段と、前記ハブ及びプーリ本体のうち一方に対する前記可動マウントの相対移動方向を軸方向と斜交する方向へ案内する有端のカム状軌道を有する第一の案内手段と、前記ハブ及びプーリ本体のうち他方に対する前記可動マウントの相対移動方向を軸方向へ案内する軸方向軌道を有する第二の案内手段と、を備え、前記可動マウントに、前記カム状軌道に沿って転動する第一の球体と、前記軸方向軌道に沿って転動する第二の球体が保持され、前記可動マウントが、前記第一の球体及び第二の球体を介して前記ハブ及び前記プーリ本体と相対移動可能となっているものである。
【００１１】
上記構成によれば、トルクはハブとプーリ本体との間でカップリングユニットを介して伝達される。このとき、ハブとプーリ本体の軸方向相対変位が規制されているので、カップリングユニットにおける可動マウントは、入力トルクの大きさに応じて、付勢手段の軸方向付勢力に抗しながら、ハブ及びプーリ本体のうち一方に対しては第一の案内手段のカム状軌道によって軸方向と斜交する方向へ相対移動すると共に、ハブ及びプーリ本体のうち他方に対しては第二の案内手段によって軸方向へ相対移動し、これによってハブとプーリ本体の円周方向相対変位を許容して伝達トルクを平滑化する。そしてハブとプーリ本体の間に作用するトルクが所定以上の大きさに増大すると、可動マウントがカム状軌道の端部に達することによってハブとプーリ本体の円周方向相対変位が規制され、ハブとプーリ本体との間でのトルクの伝達が維持される。
【００１３】
請求項２の発明に係る回転変動吸収プーリは、請求項１に記載の構成において、カム状軌道が付勢手段による可動マウントの付勢方向へ凸の屈曲形状をなし、軸方向に対する角度が前記付勢方向の端部に位置する屈曲部で大きく、その反対側で小さくなるものである。
【００１４】
請求項３の発明に係る回転変動吸収プーリは、請求項１又は２に記載の構成において、付勢手段がコイルスプリングからなるものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る回転変動吸収プーリによれば、ハブとプーリ本体の間でのトルクの変動を、付勢手段の変形を伴う可動マウントの軸方向変位に変換することで効率良く吸収することができ、耐久性及びトルク伝達力を確保するために大型化させる必要がなく、大トルクの入力による可動マウントの変位が規制されているので付勢手段が破損することなく確実にトルクを伝達することができ、このため信頼性を向上させることができ、しかも捩り方向のばね特性を、カム状軌道の形状によって、入力トルクが大きくなるほど円周方向ばね定数が高くなるように設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る回転変動吸収プーリの好ましい実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す断面斜視図である。
【図２】本発明に係る回転変動吸収プーリの好ましい実施の形態に使用される可動マウントのボールホルダを、軸心を通る平面で切断して示す断面斜視図である。
【図３】本発明に係る回転変動吸収プーリの好ましい実施の形態に使用される可動マウントを、軸心を通る平面で切断して示す部分的な断面斜視図である。
【図４】本発明に係る回転変動吸収プーリの好ましい実施の形態に使用されるカップリングユニットを示す斜視図である。
【図５】本発明に係る回転変動吸収プーリの好ましい実施の形態におけるカム状軌道の一例を示す説明図である。
【図６】従来の技術による回転変動吸収プーリの一例を、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る回転変動吸収プーリの好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において用いられる「正面側」とは、図１における左側、すなわち車両のフロント側のことであり、「背面側」とは、図１における右側、すなわち不図示のエンジンが存在する側のことである。
【００１８】
まず図１において、参照符号１は、内径部において自動車エンジンのクランクシャフト（不図示）の軸端に取り付けられるハブである。このハブ１は、円盤状のリアプレート１１と、その正面側に配置されたフロントプレート１２からなる。フロントプレート１２は、リアプレート１１の内径部１１ａと軸方向に重合した状態で結合された内径フランジ部１２ａと、その外径端から正面側へ円筒状に延びる内周筒部１２ｂと、この内周筒部１２ｂの正面側の端部から外径側へ延びる中間フランジ部１２ｃと、この中間フランジ部１２ｃの外径端から正面側へ円筒状に延びる外周筒部１２ｄと、さらにこの外周筒部１２ｄの正面側の端部から外径側へ延びる外径フランジ部１２ｅからなる。
【００１９】
参照符号２は、ハブ１に対して軸方向相対変位が規制された状態で相対回転可能に配置されたプーリ本体である。詳しくは、このプーリ本体２は環状であって、外周面に不図示のベルトを巻き掛けるポリＶ溝２ａが形成されており、ハブ１におけるリアプレート１１の外径部１１ｂとフロントプレート１２の外径フランジ部１２ｅの間に、スラストベアリング２１，２２を介して挟み込まれている。また、プーリ本体２の正面寄りの内周面は、ラジアルベアリング２３を介して、ハブ１におけるフロントプレート１２の外周筒部１２ｄの外周面に支持されている。
【００２０】
スラストベアリング２１，２２及びラジアルベアリング２３は、摺動性及び耐摩耗性に優れたＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの固体潤滑材料からなるものである。このうちスラストベアリング２１，２２は平ワッシャ状に成形され、ラジアルベアリング２３は円筒状に成形されている。
【００２１】
参照符号３は、ハブ１とプーリ本体２の間に介在するカップリングユニットである。このカップリングユニット３は、ハブ１及びプーリ本体２の双方に対して移動可能な可動マウント３１と、この可動マウント３１を軸方向一方（正面側）へ向けて付勢するコイルスプリング３２と、プーリ本体２の内周面に固定された外環３３と、ハブ１におけるフロントプレート１２の内周筒部１２ｂの外周面に固定された内環３４を備えるものである。
【００２２】
詳しくは、カップリングユニット３における可動マウント３１は、図２に示すように、外周筒部３１１ａ、内周筒部３１１ｂ及び端盤部３１１ｃからなる断面略コ字形をなすと共に、外周筒部３１１ａの外周面に円周方向所定間隔で多数の外周保持凹部３１１ｄが形成され、内周筒部３１１ｂの内周面に円周方向所定間隔で多数の内周保持凹部３１１ｅが形成された環状のボールホルダ３１１と、図１に示すように前記外周保持凹部３１１ｄのそれぞれに転動可能に保持された第一の球体３１２と、前記内周保持凹部３１１ｅのそれぞれに転動可能に保持された第二の球体３１３とからなる。第一の球体３１２及び第二の球体３１３には例えば鋼球が用いられる。
【００２３】
なお、図２に示す外周保持凹部３１１ｄ及び内周保持凹部３１１ｅは球面状凹面としてあるが、図３に示すように、この外周保持凹部３１１ｄ及び内周保持凹部３１１ｅには第一の球体３１２あるいは第二の球体３１３との非接触部３１１ｆ，３１１ｇを設けてここにグリースなどを保持するようにしても良い。
【００２４】
カップリングユニット３におけるコイルスプリング３２は、請求項１に記載された付勢手段に相当するものであって、金属からなり、ボールホルダ３１１の外周筒部３１１ａと内周筒部３１１ｂの間のスプリング保持溝３１１ｈに半収容状態で保持されると共に、このボールホルダ３１１の端盤部３１１ｃとハブ１におけるリアプレート１１の間に適宜圧縮状態で配置されている。
【００２５】
カップリングユニット３における外環３３は、請求項１に記載された第一の案内手段に相当するものであって、プーリ本体２の内周面に圧入固定され、ボールホルダ３１１における外周保持凹部３１１ｄに転動可能に保持された第一の球体３１２の転動方向、言い換えればプーリ本体２に対する可動マウント３１の相対移動方向を軸方向と斜交する方向へ案内する有端のカム状軌道３３ａが形成されている。すなわちこのカム状軌道３３ａは、図４及び図５に示すように、コイルスプリング３２による可動マウント３１の付勢方向すなわち正面側へ凸の屈曲形状で円周方向両側へ対称の、例えば略Ｖ字形あるいは略放物線状に延びるものである。
【００２６】
カップリングユニット３における内環３４は、請求項１に記載された第二の案内手段に相当するものであって、ハブ１におけるフロントプレート１２の内周筒部１２ｂの外周面に圧入固定され、ボールホルダ３１１における内周保持凹部３１１ｅに転動可能に保持された第二の球体３１３の転動方向、言い換えればハブ１に対する可動マウント３１の相対移動方向を軸方向へ案内する有端の軸方向軌道３４ａが形成されている。すなわちこの軸方向軌道３４ａは、図４に示すように、軸方向へ延びる長孔状をなすものである。
【００２７】
すなわちカップリングユニット３は、内環３４に対して外環３３を円周方向へ強制的に反復変位させた場合、第一の球体３１２はカム状軌道３３ａによって転動方向が軸方向と斜交する方向へ案内されているので、可動マウント３１（ボールホルダ３１１）は軸方向反復変位しながら内環３４に対して円周方向へ相対変位される一方、第二の球体３１３は軸方向軌道３４ａによって転動方向が軸方向にのみ案内されているので、可動マウント３１と内環３４は円周方向には相対変位することなく、軸方向にのみ反復変位される。そしてこのような作用によって、内環３４と外環３３の円周方向相対変位を許容しつつ、コイルスプリング３２の伸縮を伴って軸方向へ反復変位する構造となっている。
【００２８】
なお、このカップリングユニット３は、例えばボールホルダ３１１の内外周に外環３３及び内環３４を配置し、あらかじめボールホルダ３１１のスプリング保持溝３１１ｈに磁石を挿入してから、鋼球からなる第一の球体３１２を外環３３のカム状軌道３３ａを介してボールホルダ３１１の外周保持凹部３１１ｄへ入れると共に、鋼球からなる第二の球体３１３を内環３４の軸方向軌道３４ａを介してボールホルダ３１１の内周保持凹部３１１ｅへ入れると、前記磁石の磁力によって第一の球体３１２及び第二の球体３１３が保持されるので、その状態で外環３３及び内環３４をプーリ本体２の内周面及びフロントプレート１２の内周筒部１２ｂの外周面へそれぞれ圧入し、前記磁石をスプリング保持溝３１１ｈから引き抜くことで組み立てることができる。
【００２９】
他の組み立て方法としては、例えばプーリ本体２とフロントプレート１２を背面側が上になるようにして設置し、このプーリ本体２の内周面及びフロントプレート１２の内周筒部１２ｂの外周面に、外環３３及び内環３４を途中まで圧入することによって、プーリ本体２及びフロントプレート１２の端部からカム状軌道３３ａ及び軸方向軌道３４ａの一部が露出した状態とし、外環３３と内環３４の間にボールホルダ３１１を挿入して、このボールホルダ３１１における外周保持凹部３１１ｄ及び内周保持凹部３１１ｅへ第一の球体３１２及び第二の球体３１３をそれぞれカム状軌道３３ａ及び軸方向軌道３４ａを介して入れてから、外環３３及び内環３４を所定位置まで完全に圧入しても良い。
【００３０】
また、コイルスプリング３２の付勢力によって、可動マウント３１が外環３３のカム状軌道３３ａ（及び内環３４の軸方向軌道３４ａ）によって規制された正面側のストローク端部にある状態では、可動マウント３１のボールホルダ３１１の端盤部３１１ｃはハブ１におけるフロントプレート１２の中間フランジ部１２ｃと非接触となっている。
【００３１】
以上のように構成された本発明の実施の形態の回転変動吸収プーリは、ハブ１の内径部が不図示のボルトによってクランクシャフトの軸端に装着され、すなわちハブ１におけるリアプレート１１の内径部１１ａとフロントプレート１２の内径フランジ部１２ａが、前記ボルトによって前記クランクシャフトの軸端に共締めされると共に、プーリ本体２に不図示のベルトが巻き掛けられる。
【００３２】
この装着状態では、クランクシャフトの駆動トルクは、ハブ１からカップリングユニット３を介してプーリ本体２へ伝達され、さらにプーリ本体２に巻き掛けられた不図示のベルトを介して、冷却水循環ポンプ、オルタネータ、冷却ファン等の補機の回転軸に伝達される。
【００３３】
ハブ１からプーリ本体２へのトルク伝達においては、プーリ本体２は、ハブ１におけるリアプレート１１の外径部１１ｂとフロントプレート１２の外径フランジ部１２ｅの間でスラストベアリング２１，２２を介して挟み込まれることによってハブ１との軸方向相対変位が規制されているので、カップリングユニット３における可動マウント３１は、先に説明したように、外環３３のカム状軌道３３ａによって転動方向が軸方向と斜交する方向へ案内された第一の球体３１２と、内環３４の軸方向軌道３４ａによって転動方向が軸方向へ案内された第二の球体３１３によって、コイルスプリング３２の付勢力に抗して軸方向へ変位する。そしてその変位は、伝達トルクによる可動マウント３１の軸方向変位力と、コイルスプリング３２の付勢力が拮抗するように生じることとなる。
【００３４】
また、周期的なトルク変動においては、ベルトや補機を含むプーリ本体２側の慣性によって、プーリ本体２は、ハブ１に対して反復的に遅角差動及び進角差動をすることになるため、図４に矢印Ａで示すように、第一の球体３１２はカム状軌道３３ａにおける最も正面側の屈曲部３３１を中心として反復的に転動し、第一の球体３１２がカム状軌道３３ａにおける前記屈曲部３３１にある時に可動マウント３１がその可動範囲における最も正面側の端部に位置し、コイルスプリング３２が最も伸長することになる。
【００３５】
すなわちカップリングユニット３は、ハブ１とプーリ本体２の間でのトルクの変動を、上述のような動作を伴いながら可動マウント３１の軸方向変位に変換することによってハブ１とプーリ本体２の円周方向相対変位を許容し、伝達トルクを平滑化するものである。
【００３６】
また、上述のように、ハブ１とプーリ本体２の間に作用するトルクが大きいほど可動マウント３１の軸方向変位量が大きくなるので、前記トルクが所定以上の大きさに増大すると、第一の球体３１２が外環３３のカム状軌道３３ａの一端まで転動することによって可動マウント３１が可動範囲の背面側の端部に達し、それ以上の変位が規制される。カップリングユニット３がフェールセーフ機能を持つことになり、ハブ１とプーリ本体２との間でのトルクの伝達が遮断されるようなことはない。
【００３７】
そしてカップリングユニット３は、ゴム材からなるカップリング手段によってトルク変動を吸収する従来構造のように、トルク伝達力を確保するために大型化する必要はなく、したがって回転変動吸収プーリの小型化を図ることができる。
【００３８】
また、カム状軌道３３ａを、例えば図５に示すように、コイルスプリング３２による付勢方向の端部である屈曲部３３１付近において軸方向に対してなす角度αよりも、両端３３２近傍において軸方向に対してなす角度βが小さくなるような形状、あるいは角度αから角度βへ無段階で小さくなるような放物線状の形状とすれば、ハブ１とプーリ本体２の間に作用するトルクが小さい初期変位状態では円周方向ばね定数が低く、トルクが増大することによって可動マウント３１の軸方向変位量が大きくなると円周方向ばね定数が高くなる多段特性、又は非線形特性を与えることができる。すなわち金属からなるコイルスプリング３２の軸方向ばね定数は一定であっても、カム状軌道３３ａの形状によって特性を自在に設定することができる。
【００３９】
なお、上述した実施の形態では、プーリ本体２に固定される外環３３にカム状軌道３３ａを形成し、ハブ１に固定される内環３４に軸方向軌道３４ａを設けたが、これとは逆に、外環３３に軸方向軌道を設け、内環３４にカム状軌道を設けても良い。
【符号の説明】
【００４０】
１  ハブ
１１  リアプレート
１２  フロントプレート
２  プーリ本体
２１，２２  スラストベアリング
２３  ラジアルベアリング
３  カップリングユニット
３１  可動マウント
３１１  ボールホルダ
３１２  第一の球体
３１３  第二の球体
３２  コイルスプリング（付勢手段）
３３  外環（第一の案内手段）
３３ａ  カム状軌道
３３１  屈曲部
３４  内環（第二の案内手段）
３４ａ  軸方向軌道
【図１】
0005831701.tif 000002
【図２】
0005831701.tif 000003
【図３】
0005831701.tif 000004
【図４】
0005831701.tif 000005
【図５】
0005831701.tif 000006
【図６】
0005831701.tif 000007