(57)【要約】【課題】  例えばプーリユニットにおいて、ベルトとプーリとの間での異音の発生防止や耐久性の向上を図り、長期にわたり信頼性に優れた動力伝達装置を提供すること。【解決手段】  同心配置したロータ軸３とプーリ２の間で回転動力の伝達を行うために、ロータ軸３に伸縮可能な線材４を巻掛け、線材４の一端部をロータ軸３に連結固定し、線材４の他端部をプーリ２に連結固定しているプーリユニット１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心配置した内外両環体間で回転動力の伝達を行う動力伝達装置であって、
上記両環体のうち内側に配置した環体に伸縮可能な線材を巻掛けるとともにその一端部を連結固定し、外側に配置した環体に上記線材の他端部を連結固定した、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、プーリユニット等の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】
エンジンの回転駆動力をクランクシャフト（駆動側）からベルトを介して補機（従動側）に伝達する場合、クランクシャフトにおける回転角速度の微小変動に起因して、例えばベルトとプーリとの間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。
【０００３】
エンジンを駆動源とする場合、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、常に回転角速度の微小変動がある。一方、オルタネータのロータは、大きな回転慣性（慣性モーメント）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、回転角速度の微小変動を伴うクランクシャフトで駆動すると、ベルトの緩みと張り側とが変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プーリとの間で異音が発生したり、ベルトの耐久性が低下したりする傾向となる。
【０００４】
なお、従来の技術として、ベルトが巻き掛けられるプーリの内周面と、オルタネータのロータに一体回転可能に連結されるロータ軸の外周面とにおける円周数ヶ所に、凸部をそれぞれ設け、両凸部が円周方向で対向する空間にゴムやばねなどの弾性体を配置した動力伝達装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
また、プーリとオルタネータのロータとの間にコイルばねを配置し、コイルばねの一端部をプーリ側に連結し、コイルばねの他端部をロータ側に連結した動力伝達装置が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−３０３３３３号
【特許文献２】特許第３２６８００７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、異音の発生の防止や耐久性の向上を図り、長期にわたり、信頼性に優れた動力伝達装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、同心配置した内外両環体間で回転動力の伝達を行う動力伝達装置であって、上記両環体のうち内側に配置した環体（内側環体）に伸縮可能な線材を巻掛けるとともにその一端部を連結固定し、外側に配置した環体（外側環体）に上記線材の他端部を連結固定したことを特徴としている。
【０００８】
上記構成において、外側環体が回転するとその回転動力は線材を介して内側環体に伝達され、内側環体が外側環体に従動回転する。この場合、外側環体の回転駆動力が線材に働くと、線材がその弾性範囲内で、かつ長さ方向（巻掛け方向）に伸張することでダンパとなって、内側環体を従動回転させる。
【０００９】
ところで、外側環体から内側環体に対して動力伝達の媒介を行う媒介部材としてばねを用いた場合、ばねが外側環体から回転動力を受けると、ばね断面の外径部分領域に引張り応力が発生し、ばね断面の内径部分領域に圧縮応力が発生することになる。このようにばねを用いた場合、特にダンパ性能向上のためにはばね剛性の低いばねを用いることが望ましい。ばね剛性の低いばねを用いた場合、外側環体と内側環体との相対的なねじれ角を大きくすることができる一方で、上記の引張り応力、圧縮応力のエネルギーがばねに蓄積されると、ばねが破綻し易い状態になる。
【００１０】
そこで、本発明では、外側環体の回転動力を内側環体に伝達する媒介部材として、曲げに対しばね性を有しない（ばね性に劣る）線材を用いた。このことにより、線材が外側環体から回転動力を受けた場合、線材そのものが長さ方向に伸張し、その断面全体に均等に引張り応力が発生することになる。そして、このような線材の伸張量に応じた量の外側環体と内側環体との相対的な位相ずれを許容することになる。
【００１１】
このように、ばねに比べて断面に発生する応力が均一化される線材を用いたから、最大引張応力を下げることができ、疲労に対する寿命をばねに比べて延長することができ、動力伝達装置全体として、長期に亙って信頼性を向上させることができる。
【００１２】
好ましくは、上記線材を複数本設け、各線材それぞれを内側環体に逆方向に巻掛けて、外側環体の角速度の増減に対してそれぞれの線材がダンパとなるから、角速度の増減を吸収可能としてもよい。
【００１３】
本発明の動力伝達装置を例えばプーリユニットに適用した場合、エンジンのクランクシャフト側からベルトを介して例えば外側環体としてのプーリが駆動されると、上記線材を介して内側環体としてのロータ軸が回転する。
【００１４】
そして、ベルトの張力が変動し、この張力変動に対してロータ軸がその慣性トルクにより該張力変動に追随できない状況下において、ベルトの張力変動は線材が伸長することで受けるからベルトはプーリに対して滑らずに済む。これによって、ベルトと外側環体との間で異音が発生すること等が抑制ないしは解消され、さらに耐久性が向上される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、エンジンの回転駆動力をクランクシャフトからベルトを介してオルタネータ等の補機に伝達する動力伝達装置、例えば、プーリユニットにおいて、ベルトとプーリとの間での異音の発生防止や耐久性の向上を図り、長期にわたり、信頼性に優れた動力伝達装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明の最良の形態を、図を参照して説明する。この形態では、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は図１のＡ−Ａ断面矢視図である。
【００１７】
これらの図に示すプーリユニット１は、外側環体としてのプーリ２と、プーリ２の内周側に配置されてプーリ２との間で回転動力の伝達を行う内側環体としてのロータ軸３と、プーリ２とロータ軸３との軸方向中間に配置されてプーリ２からロータ軸３に対しての動力伝達の媒介を行う媒介部材（線材）４と、同じくプーリ２とロータ軸３との軸方向一側端間に配設される転がり軸受５とを備える。プーリ２とロータ軸３との軸方向他側端間はすべり軸受６の構成となっている。
【００１８】
プーリ２はベルト６を巻掛ける巻掛け部７と、この巻掛け部７に一体に形成されるとともに、プーリ２の内周の軸方向他端側（ロータ軸３の自由端側に対応）に径方向内向きに向かう鍔部８とを有する。巻掛け部７の外周面には、ベルト６のＶリブ９が掛かる複数の波状溝１０（ベルト巻掛部）が形成されている。
【００１９】
ロータ軸３には、例えば自動車に備える補機の回転軸やエンジンのクランクシャフトが一体回転可能に連結される。
【００２０】
転がり軸受５は、プーリ２とロータ軸３との間の環状空間において軸方向一側に介装され、転がり軸受５は、外輪１１、内輪１２、複数の玉１３、これら玉１３を周方向等配に保持する冠形保持器１４、およびシールリング１５からなり、一般的な深溝玉軸受の構成とされている。
【００２１】
すべり軸受６はプーリ２の鍔部８の内周面８ａと、ロータ軸３の軸方向他側端部外周面３ａとをすべり接触可能とすることで構成される。
【００２２】
径方向にはプーリ２とロータ軸３の間で、かつ軸方向には転がり軸受５とすべり軸受６との間に、環状の収納空間１６が形成され、この収納空間１６に上記線材４が配置されている。
【００２３】
この線材４は、所定の伸縮性を有する金属材料から形成されている。またこの線材４はばねほどの曲げに対する弾性を有しない。
【００２４】
線材４は、例えばロータ軸３の外周面に複数回巻掛けられるもので、巻掛け部４Ａを有する。線材４の一端部１７はプーリ２の内周面部に連結され、線材４の他端部１８はロータ軸３の外周面部に連結され、かつ線材４はロータ軸３の外周面に緩みなく巻掛けられている。
【００２５】
端部１７，１８の連結方法として特に限定されず、図に示す例では、一端部１７はプーリ２の内周面端部に形成した係止溝２ａに折曲して挿入固定され、他端部１８はロータ軸３の外周面端部に形成した係止溝３ｂに折曲して挿入固定されている。
【００２６】
上記プーリユニット１において、図示しないクランクシャフトの回転に伴なってベルト６が回転すると、その回転によってプーリ２が回転駆動する。そうすると、プーリ２から線材４を介して動力伝達されてロータ軸３が回転する。すなわち、プーリ２が回転すると、線材４の一端部１７はプーリ２に結合され他端部１８はロータ軸３に結合されているので、プーリ２の回転動力によって線材４が長さ方向（巻掛け方向）に張られるようになり、この線材４を介してプーリ２の回転動力がロータ軸３に伝達され、ロータ軸３が回転する。
【００２７】
ここで、クランクシャフトの脈動回転でプーリ２の角速度が増加変動するようベルト６が張力変動した場合を考える。この場合、プーリ２の角速度が増加することになり、これにより線材４全体がその長さ方向の弾性範囲内で伸張して、プーリ２の回転動力がロータ軸３に伝達される。このようにプーリ２からの回転動力は、ベルト６が張力変動した場合には線材４の伸張の弾性変形により、ロータ軸３に緩衝的に、かつ円滑に伝達される。
【００２８】
ところで、プーリ２からロータ軸３に対して動力伝達の媒介を行う媒介部材としてばねを用いた場合、ばねがプーリ２から回転動力を受けると、ばね断面の外径部分領域に引張り応力が発生し、ばね断面の内径部分領域に圧縮応力が発生することになる。このようにばねを用いた場合、特にダンパ性能向上のためにはばね剛性の低いばねを用いることが望ましい。ばね剛性の低いばねを用いた場合、プーリ２とロータ軸３との相対的なねじれ角を大きくすることができる一方で、上記の引張り応力、圧縮応力のエネルギーがばねに蓄積されると、ばねが破綻し易い状態になる。
【００２９】
そこで、本発明の実施の形態では、プーリ２の回転動力をロータ軸３に伝達する媒介部材として、曲げに対するばね性を有しない（ばね性に劣る）線材４を用いたことにより、この線材４がプーリ２から回転動力を受けた場合、線材４そのものが長さ方向に伸張し、その断面全体に均等に引張り応力が発生することになる。そして、このような線材４の伸張量に応じた量のプーリ２とロータ軸３との相対的な位相ずれを許容することになる。
【００３０】
このように、プーリ２からの回転動力をロータ軸３に伝達する場合、線材４は長さ方向全体で引張り力を受けるため、ばねに比べて断面に発生する応力が均一化される。したがって、同じ回転駆動力を受けた場合、ばねに比べて蓄積されるエネルギーに対する最大引張応力が小さくなり、疲労に対する寿命を延長することができる。
【００３１】
このように、プーリ２からの回転動力をロータ軸３に伝達する場合、線材４は長さ方向全体で引張り力を受けるため、線材４の疲労を長期に亙って抑制することができ、プーリユニット１全体として、長期に亙り信頼性が高くなる。
【００３２】
上記従来のようにオルタネータのロータを、回転角速度の微小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と張り側とが変わって張力変動が発生する一方で、ベルトにロータの慣性トルクがかかり、ベルトに滑りが起こってプーリ２との間で異音が発生したり耐久性が低下したりする傾向となっていた。しかし、プーリ２とロータ軸３とを伸縮可能な線材４で連結した構成により、このようなベルト６の滑りを効果的に抑えることができ、したがって、プーリ２の角速度の増加は、ロータ軸３に緩衝的にかつ円滑に伝達されるため、ベルト６がプーリ２に対して滑らずに済むから、ベルト６とプーリ２との間での異音の発生等は抑制され耐久性が向上する。
【００３３】
クランクシャフトの脈動回転でプーリ２の角速度が減少変動する場合を考える。この場合、それまで線材４に働いていた回転動力（引張り力）は開放されることになる。したがって線材４それ自身の弾性により線材４が弾性復元する。
【００３４】
ここで、角速度が減少変動するのはわずかな時間である。したがって、線材４の弾性復元動作では角速度の減少変動時間の減少変動分について充分に吸収することができないとしても、プーリ２の角速度が増加変動する場合にロータ軸３にその変動が伝達されるのを抑制することができることから、プーリ２とロータ軸３とを直接連結する場合に比べて、長期にわたり信頼性に優れたプーリユニット１を提供することができる。
【００３５】
上記実施の形態では、線材４はロータ軸３の外周に一方向に巻掛けることで、プーリ２の角速度が増加変動する場合に対処したが、これに限定されない。すなわち、クランクシャフトの脈動回転でプーリ２の角速度が減少変動する場合にその減少変動分を吸収するために、ロータ軸３の外周に一方向とは逆方向に線材を巻掛けるようにすることも可能である。この場合、いっそう効果的にベルト６とプーリ２との間での異音の発生を抑制して耐久性を向上させることができるとともに、長期にわたり信頼性に優れたプーリユニット１を提供することができる。
【００３６】
上記実施の形態では線材４として、ばね性を有しない（ばね性に非常に乏しい）金属を用いたがこれに限定されず、ある程度の伸縮性を有する材料であればよい。具体的には、所定の強度を有するゴムや紐などの索体であっても、上記実施の形態と同様の作用効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【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Ａ−Ａ線断面矢視図
【符号の説明】
【００３８】
１      プーリユニット
２      プーリ
３      ロータ軸
４      線材
５      転がり軸受
６      ベルト
１７    線材の一端部
１８    線材の他端部
【図１】
2005273797.tif 000003
【図２】
2005273797.tif 000004