(57)【要約】【課題】  軸方向に狭いスペース内で、環状伝動体を押圧するバネのバネ定数の調整を可能にする。【解決手段】  本発明の動力伝達装置は、径方向内側と外側とに対向配置された２つの回転体１，２と、これら両回転体１，２の対向部の環状空間間５内に配置され、両回転体１，２とは嵌合した状態で軸方向に変位可能な環状伝動体４とを備え、上記環状空間５内で環状伝動体４の軸方向両側には、複数のバネ、例えば皿バネ６，７、波形環状バネ１１，１２、もしくは波形螺旋バネ１４が設けられている。【選択図】図１
2005273851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向内側と外側に対向配置した２つの回転体と、両回転体間に配置された動力伝達部材とを備えた動力伝達装置であって、
上記外側の回転体は、内周面に螺旋状および直線状のうちの一方の形状をなす第１嵌合部を備え、上記内側の回転体は、外周面に螺旋状および直線状のうちの他方の形状をなす第２嵌合部を備え、
上記動力伝達部材は、外周面に上記第１嵌合部に対応した形状の第３嵌合部を備えかつ内周面に上記第２嵌合部に対応した形状の第４嵌合部を備えた環状伝動体と、該環状伝動体の軸方向両側それぞれに直列または並列に配置された複数のバネとからなる、ことを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
上記バネは、円周方向に波形に成形されたワッシャ状のバネ板材からなる波形環状バネであり、上記環状伝動体の軸方向両側それぞれに複数配置した、ことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
【請求項３】
上記バネは、ワッシャ状のバネ板材を螺旋状に連続した形状をなし、かつ、その螺旋方向に波形に形成された波形螺旋状バネであり、上記環状伝動体の軸方向両側それぞれに複数配置した、ことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プーリユニット等の動力伝達装置、より詳しくは、脈動等の変動を含む入力回転から変動の少ない出力回転が取り出せるようにした動力伝達装置に関する。
【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。
【０００３】
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。
【０００４】
そのため、従来、オルタネータのロータ軸と、上記の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）。
【０００５】
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、伝動状態の間に非伝動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。
【０００６】
このような一方向クラッチ式の動力伝達装置に対して、動力伝達部材を、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が提案されている。
【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】
【０００７】
上記バネ式の動力伝達装置の場合、伝動体を軸方向に押圧するコイルバネの押圧力を所要値に設定するために、そのバネ定数を調整する必要がある。コイルバネのバネ定数の変更は、コイルバネの螺旋径を変えたりすることにより行われている。しかしながら、コイルバネのバネ定数の変更は必ずしも容易ではない。また、コイルバネのバネ強度を確保するには、コイルバネのサイズが大型化する必要があるが、当該コイルバネの収容空間を確保しにくい。コイルバネの収容空間の確保のためには、プーリやロータ軸のサイズを変更する必要もあり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による動力伝達装置は、径方向内側と外側に対向配置した２つの回転体と、両回転体間に配置された動力伝達部材とを備えた動力伝達装置であって、上記外側の回転体は、内周面に螺旋状および直線状の一方の形態をなす第１嵌合部を備え、上記内側の回転体は、外周面に螺旋状および直線状の他方の形態をなす第２嵌合部を備え、上記動力伝達部材は、外周面に上記第１嵌合部に対応した形状の第３嵌合部を備えかつ内周面に上記第２嵌合部に対応した形状の第４嵌合部を備えた環状伝動体と、該環状伝動体の軸方向両側それぞれに直列または並列に配置された複数のバネとからなることを特徴とするものである。
【０００９】
上記構成によれば、環状伝動体を軸方向両側に配置したバネの配置個数や配置の仕方等を変更することにより、当該バネ全体のバネ定数を変更して、容易に環状伝動体を押圧するバネ力を所望の値に設定することができる。
【００１０】
例えば、皿バネの場合、これを並列に、すなわち、各皿バネの円錐面状の板面が他の皿バネの板面に重なるように並べると、バネ定数が大きくなる。皿バネを直列に、すなわち、隣り合う皿バネの小径部どうし、大径部どうしが接するように並べると、バネ定数が小さくなる。また、並列の並べ方と直列の並べ方を組み合わせて並べることもできる。
【００１１】
複数の皿バネを並列に並べて使用した場合、軸方向に狭いスペースを有効に活用できるほか、互いに重なる皿バネの板面の間ではすべりが生じるから、このすべりに伴う摩擦が環状伝動体の軸方向の動きに対する抵抗となり、回転変動の減衰効果が大きい。
【００１２】
上記のバネは、円周方向に波形に成形されたワッシャ状のバネ板材からなる波形環状バネや、ワッシャ状のバネ板材を螺旋状に連続した形状をなしかつ螺旋方向に波形に形成された波形螺旋状バネでもよい。
【００１３】
複数の波形環状バネを使用する場合、各波形環状バネは、隣り合う他の波形環状バネと波形凸部どうしが突き合う状態で互いに溶接等により結合されていることが望ましい。この構成では、一方の波形環状バネの波形凸部が、隣り合う他の波形環状バネの波形凹部内に嵌り込むことがなくなり、各波形環状バネの伸縮範囲を充分に広く確保できる。
【００１４】
なお、複数の波形環状バネにおいて、隣り合う波形環状バネの間にワッシャ状の部材を挟み込むことで、一方の波形環状バネの波形凸部が、隣り合う他の波形環状バネの波形凹部内に嵌り込むのを防止するようにしてもよい。複数の波形環状バネ全体のバネ定数を大きくしたい場合は、波形の位相を合わせて、各波形環状バネの波形板面が隣り合う波形環状バネの波形板面と全面的に接するよう重ねてもよい。
【００１５】
波形環状バネや、波形螺旋状バネは、比較的製造が容易であり、しかも、環状伝動体から過大な負荷が作用しても、軸方向に対向する部分が互いに密着して扁平に変形するのみで、塑性変形したり破損するようなことがない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、軸方向に狭いスペース内で、バネ定数の変更が可能で、収容スペースの大きさを変えずに、環状伝動体を押圧する力を所要の値に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の最良の形態を、図１および図２を参照して説明すると、図１は、最良の実施形態に係る動力伝達装置の半部の断面図、図２は、図１の装置の一部である環状伝動体の斜視図である。上記動力伝達装置は、自動車等のエンジンの補機であるオルタネータの入力部に装備されるものである。
【００１８】
これらの図を参照して、プーリ（駆動側回転体）１は、外周面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１ａを有するとともに、内周面に軸方向直線状をなすスプライン（第１嵌合部としての直線状嵌合部）１ｓを備える。ロータ軸（従動側回転体）２は、プーリ１の径方向内側に配置され、外周面に、螺旋スプライン（第２嵌合部としての螺旋状嵌合部）２ｎを備える。
【００１９】
転がり軸受３は、ロータ軸２をプーリ１に支持する深溝玉軸受であり、ロータ軸２の外周面の段部２ａに設けられて、止め環２ｂにより軸方向不動に固定され、ロータ軸２に対してプーリ１の軸方向の位置決めをしている。
【００２０】
環状伝動体４は、ロータ軸２の外周面とプーリ１の内周面との間の環状空間５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１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１の回転動力をロータ軸２に伝達できるようになっている。
【００２１】
環状伝動体４は、内周面に、ロータ軸２の螺旋スプライン２ｎに対応して軸方向に螺旋状をなす螺旋スプライン（第３嵌合部としての螺旋状嵌合部）４ｎを備え、外周面に、プーリ１の直線スプライン１ｓに対応して軸方向に直線状をなす直線スプライン（第４嵌合部としての直線状嵌合部）４ｓを備える。
【００２２】
以上の構成において、本実施形態では、動力伝達部材を、環状伝動体４と、当該環状伝動体４の軸方向両側に並列に配置されて該環状伝動体４を軸方向に押圧する複数の皿バネ６，７とにより構成している。
【００２３】
軸方向一方側（図１で左側）の皿バネ６は、それぞれ円錐凸板面６ａと円錐凹板面６ｂとを備えた円錐台形状をなし、それぞれの円錐凸板面６ａを環状伝動体４よりも軸方向外方に向けて、互いに円錐凸板面６ａと円錐凹板面６ｂとが重なるように並列配列されている。これら皿バネ６の外端は、プーリ１の内径縁１ｂに当接するバネ受け８に受け止められている。
【００２４】
軸方向他方側（図１で右側）の皿バネ７は、それぞれ円錐凸板面７ａと円錐凹板面７ｂとを備え円錐台形状をなし、それぞれの円錐凸板面７ａを環状伝動体４よりも軸方向外方に向けて、互いに円錐凸板面７ａと円錐凹板面７ｂとが重なるように並列配列されている。これら皿バネ７は、転がり軸受３の内輪に当接するバネ受け９に受け止められている。
【００２５】
環状伝動体４とプーリ１やロータ軸２との摺動部分である上記直線スプライン１ｓ，４ｓと螺旋スプライン２ｎ，４ｎそれぞれには、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１の内径縁１ｂには、ロータ軸２との間を密封するシール１０が設けられている。
【００２６】
以上の構成において、プーリ１の回転動力は、プーリ１の直線スプライン１ｓと環状伝動体４の直線スプライン４ｓとの嵌合、および、当該環状伝動体４の螺旋スプライン４ｎとロータ軸２の螺旋スプライン２ｎの嵌合とにより、ロータ軸２に伝達される。
【００２７】
プーリ１が定常回転しているときは、環状伝動体４は図１に示す軸方向中間に位置しているが、プーリ１が図１の矢印イで示す手前側に向けて急激に増速変動すると、環状伝動体４は、プーリ１の回転に追随しようとして、軸方向一方側の皿バネ６のバネ力に抗して、環状伝動体４の螺旋スプラインｎとロータ軸２の螺旋スプライン２ｎとの嵌合面に沿って、軸方向一方（図１で左方）に変位する。
【００２８】
そして、環状伝動体４が軸方向一方に変位する間、プーリ１に対してロータ軸２の回転に遅れが生じ、プーリ１の回転のうち、急激な増速変動分はロータ軸２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４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１の寿命を長くできる。
【００２９】
上記の場合、皿バネ６，７は並列に並べられているので、全体のバネ定数ｋは、皿バネ６，７の個数をｎ、軸方向の荷重をＰ、たわみ量をδとして、
ｋ＝ｎ（Ｐ／δ）                          ………………（１）
となり、その値が大きく、環状伝動体４から皿バネ６（もしくは７）に作用する負荷が大きくても、これに大きな反発力で対応することができる。
【００３０】
また、複数の皿バネ６，７が圧縮変形された場合、互いに重なる皿バネ６，７の板面６ａ，６ｂ：７ａ，７ｂ間ではすべりが生じる。このすべりに伴う摩擦が環状伝動体４の軸方向の動きに対する抵抗となり、回転変動の減衰効果を高める。
【００３１】
なお、環状伝動体４から皿バネ６（もしくは７）に作用する負荷が小さい場合は、皿バネ６，７を直列に、すなわち隣り合う皿バネ６，７の円錐凸板面６ａ（小径部）どうし、円錐凹板面６ｂ（大径部）どうしが接するように並べることで、全体のバネ定数を下げればよい。直列の場合のバネ定数ｋは、
ｋ＝（１／ｎ）・（Ｐ／δ）                      ………………（２）
となり、並列の場合より大幅に小さい値となる。
【００３２】
複数の皿バネ６，７は、並列の並べ方と直列の並べ方を組み合わせて並べてもよい。その場合のバネ定数は、複数の皿バネ６，７をすべて並列に並べた場合のバネ定数と、複数の皿バネ６，７をすべて直列に並べた場合のバネ定数との間の中間的な値となる。
【００３３】
プーリ１の回転が減速方向（図１に矢印ロで示す方向）に急激に変動すると、環状伝動体４は、プーリ１の回転に追随しようとして、皿バネ７のバネ力に抗して、ロータ軸２の螺旋スプライン２ｎと環状伝動体４の螺旋スプライン４ｎとの嵌合面に沿って減速方向ロに移動して、軸方向他方（図１で右方）に変位し、この変位により、プーリ１の回転に含まれる変動を吸収する。
【００３４】
環状伝動体４を軸方向に押圧するバネとしては、皿バネ６，７に限らず、図３ないし図５に示すように、バネ板材からなる他種のバネを用いることができる。図３は、本発明の他の形態に係る動力伝達装置の要部の側面図で、半部を断面して示している。図４は、図３の要部に使用されるバネの単体を示す斜視図である。
【００３５】
図３に示す形態では、環状伝動体４の軸方向両側に、それぞれ複数の波形環状バネ１１，１２が設けられている。波形環状バネ１１，１２は、図４にも示すように、ワッシャ状のバネ板材を円周方向に沿って波形に成形したもので、各波形環状バネ１１，１２は、円周方向に沿って一定角度毎に軸方向一方側に突出する波形凸部１１ａ，１２ａと、軸方向他方側に突出する波形凸部１１ｂ，１２ｂとを有する。
【００３６】
複数の波形環状バネ１１（もしくは１２）は、環状伝動体４の軸方向両側でそれぞれ軸方向に並列され、隣り合う他の波形環状バネ１１（もしくは１２）と波形凸部１１ａ，１１ｂ（もしくは１２ｂ，１２ａ）どうしが突き合う状態で、例えば溶接により互いに結合されている。図３中、符号１３は、波形凸部１１ａ，１１ｂ（もしくは１２ｂ，１２ａ）どうしの結合部を示している。
【００３７】
図３に示す形態において、環状伝動体４が軸方向一方に変位すると、変位側の波形環状バネ１１（もしくは１２）は、軸方向に扁平な形に圧縮される。環状伝動体４から過大な負荷が作用したときには、互いに密着して扁平に変形し、塑性変形したり破損するようなことがない。この波形環状バネ１１，１２は、例えば、平板状のバネ板材をワッシャ状に打ち抜いた上で、ワッシャ状となったバネ板材をプレス等により円周方向に沿って波形に成形すればよく、比較的容易に製造することができる。
【００３８】
環状伝動体４の軸方向両側には、図５に示すような波形螺旋状バネ１４を設けてもよい。この波形螺旋状バネ１４は、ワッシャ状のバネ板材を螺旋状に連続させた形状で、螺旋方向に沿って波形に成形したものであり、螺旋方向に沿って一定角度毎に軸方向一方側に突出する波形凸部１４ａと、軸方向他方側に突出する波形凸部１４ｂとを有する。波形螺旋状バネ１４では、各螺旋巻き部分の波形凸部１４ａ，１４ｂが隣り合う他の螺旋巻き部分の波形凸部１４ａ，１４ｂと突き合う状態になっていることが望ましい。
【００３９】
波形螺旋状バネ１４は、その螺旋長さを変えることで、環状伝動体４を押圧する力をほぼ無段階的に調整することができる。また、波形螺旋状バネ１４は、螺旋状に連続しているから、組み込み途中等にばらけるようなことがなく、扱いが容易である。環状伝動体４から過大な負荷が作用したときには、各螺旋巻き部分が互いに密着して扁平に変形し、塑性変形したり破損するようなことがない。製造に当たっては、例えば、平板状のバネ板材をワッシャ状に打ち抜いた上で、ワッシャ状となったバネ板材の複数を互いに螺旋状に接続し、螺旋状となったバネ板材を螺旋方向に沿って波形に成形すればよく、面倒な工程を必要としない。
【００４０】
なお、環状伝動体４は、図１および図２に示す形態とは逆に、内周側のロータ軸２とは軸方向に沿った直線状のスプラインで嵌合し、外周側のプーリ２とは、螺旋スプラインで嵌合するようにしてもよい。また、環状伝動体４は、ロータ軸２とは螺旋スプライン４ｎで嵌合し、プーリ１とは、ロータ軸２との螺旋スプライン４ｎとは逆ねじ方向の螺旋スプラインで嵌合するようにしてもよい。さらに、環状伝動体４とロータ軸２との間、もしくは環状伝動体４とプーリ１との間に設けられる螺旋スプラインに替えて、リード角が大きなねじで嵌合するようにしてもよい。要するに、環状伝動体４に対して、外径側の回転体および内径側の回転体の少なくとも一方が、螺旋状嵌合部で嵌合していればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の最良の形態に係る動力伝達装置の半部の断面図。
【図２】図１の装置の一部である環状伝動体の斜視図。
【図３】本発明の他の形態に係る動力伝達装置の要部の側面図で、半部を断面して示している。
【図４】図３の要部に使用されるバネの斜視図。
【図５】本発明のさらに他の形態に使用されるバネの斜視図。
【符号の説明】
【００４２】
１      プーリ（駆動側回転体）
１ｓ    スプライン（直線状嵌合部）
２      ロータ軸（従動側回転体）
２ｎ    螺旋スプライン（螺旋状嵌合部）
４      環状伝動体
４ｓ    スプライン（直線状嵌合部）
４ｎ    螺旋スプライン（螺旋状嵌合部）
５      環状空間
６，７      皿バネ
１１，１２    波形環状バネ
１４      波形螺旋状バネ
【図１】
2005273851.tif 000003
【図２】
2005273851.tif 000004
【図３】
2005273851.tif 000005
【図４】
2005273851.tif 000006
【図５】
2005273851.tif 000007