(57)【要約】【課題】高い制振性能を有するプーリユニットを提供する。【解決手段】プーリユニット１は、ハブ１０と、第一の溝１３ｂを有するプーリ１３と、ハブ１０の外周面に固定された第一のカム板１４と、第一の溝１３ｂと噛み合う第一の歯１５ａを有する第二のカム板１５と、第二のカム板１５に固定されたスラスト軸受１８と、スラスト軸受１８とハブ１０のフランジ部１２との間に挟まれた弾性変形する弾性体２３と、を有する。第一のカム板１４と第二のカム板１５の互いに対向する面には複数のカム溝１４Ｇ，１５Ｇが設けられる。カム溝１４Ｇ，１５Ｇは、互いに逆向きに傾斜した一対のカム面を有する。相対的に大きい駆動トルクによって転動体１６が押し付けられるカム面のカムリードは、相対的に小さい駆動トルクによって転動体１６が押し付けられるカム面のカムリードよりも大きい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フランジ部を有する中空状のハブと、
前記ハブと同軸状に配置され、内周面に第一の溝を有する中空状のプーリと、
前記ハブの外周面に固定された第一のカム板と、
前記第一の溝と噛み合う第一の歯を有し、転動体を挟んで前記第一のカム板と軸方向に対向配置され、前記第一のカム板に対して相対回転することにより前記軸方向に変位する第二のカム板と、
前記第二のカム板に固定されたスラスト軸受と、
前記スラスト軸受と前記フランジ部との間に挟まれ、前記第二のカム板の前記軸方向の変位に伴って弾性変形する弾性体と、
前記フランジ部と前記プーリとの間に挟まれたラジアル軸受と、
を有し、
前記第一のカム板の前記第二のカム板と対向する面および前記第二のカム板の前記第一のカム板と対向する面には、それぞれ複数のカム溝が設けられ、
前記カム溝は、互いに逆向きに傾斜した一対のカム面を有し、
相対的に大きい駆動トルクによって前記転動体が押し付けられるカム面のカムリードは、相対的に小さい駆動トルクによって前記転動体が押し付けられるカム面のカムリードよりも大きい
プーリユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プーリユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの回転動力は、エンジンのクランクシャフトからベルトを介して補機に伝達される。エンジンには、爆発に伴う回転変動が発生する。そのため、クランクシャフトを通じてベルトにも回転変動が生じる。ベルトの張力が不足する場合には、ベルトとプーリの間に異常な滑りが発生する。そのため、特許文献１ないし４のプーリユニットでは、プーリの内部にトルクカムと弾性体を内蔵し、プーリユニットの制振性能を高めている。制振性能の高いプーリユニットを用いることで、プーリの回転変動が抑制され、ベルトの張力を低く設定することが可能となる。これにより、機械的なロスが削減され、燃費が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−００９８９９号公報
【特許文献２】ＵＳ２００９／０１９４３８０
【特許文献３】特開平１０−２２７３５１号公報
【特許文献４】ＥＰ２４１６０３５Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マイクロハイブリッド化により、ＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｔａｒｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）の採用が進められている。ＩＳＧ用のプーリユニットは、モーターアシスト時（駆動時）と発電時（従動時）の両方のトルクを伝達する。駆動時と従動時ではトルクの大きさが異なるが、従来のプーリユニットではこの点が十分に考慮されていない。そのため、駆動時と従動時の双方において高い制振性能を発揮することができない。
【０００５】
本発明の目的は、高い制振性能を有するプーリユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係るプーリユニットは、フランジ部を有する中空状のハブと、前記ハブと同軸状に配置され、内周面に第一の溝を有する中空状のプーリと、前記ハブの外周面に固定された第一のカム板と、前記第一の溝と噛み合う第一の歯を有し、転動体を挟んで前記第一のカム板と軸方向に対向配置され、前記第一のカム板に対して相対回転することにより前記軸方向に変位する第二のカム板と、前記第二のカム板に固定されたスラスト軸受と、前記スラスト軸受と前記フランジ部との間に挟まれ、前記第二のカム板の前記軸方向の変位に伴って弾性変形する弾性体と、前記フランジ部と前記プーリとの間に挟まれたラジアル軸受と、を有し、前記第一のカム板の前記第二のカム板と対向する面および前記第二のカム板の前記第一のカム板と対向する面には、それぞれ複数のカム溝が設けられ、前記カム溝は、互いに逆向きに傾斜した一対のカム面を有し、相対的に大きい駆動トルクによって前記転動体が押し付けられるカム面のカムリードは、相対的に小さい駆動トルクによって前記転動体が押し付けられるカム面のカムリードよりも大きい。
【０００７】
この構成によれば、一対のカム面のカムリードが、駆動時と従動時のトルクの大きさに応じて異なっている。そのため、駆動時と従動時の双方で弾性体の可動範囲を有効に使うことができる。よって、駆動時と従動時の双方において高い制振性能が発揮される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高い制振性能を有するプーリユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、一実施形態に係るプーリユニットの断面図である。
【図２】図２は、プーリユニットの分解図である。
【図３】図３は、第二のカム板の拡大図である。
【図４】図４は、第一のカム板および第二のカム板に設けられるカム溝の断面図である。
【図５】図５は、トルクカムの作用を説明する図である。
【図６】図６は、トルクカムの作用を説明する図である。
【図７】図７は、動力伝達機構の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００１１】
［プーリユニット］
図１は、一実施形態に係るプーリユニット１の断面図である。図２は、プーリユニット１の分解図である。
【００１２】
プーリユニット１は、エンジンの回転動力を補機に伝達する。また、プーリユニット１は、補機の回転動力をエンジンに伝達する。プーリユニット１は、補機のシャフトが挿入される中空状のハブ１０と、ハブ１０と同軸状に配置された中空状のプーリ１３と、を有する。プーリ１３の外周面には、ベルトを掛け渡すための複数のプーリ溝１３ａが設けられている。プーリ１３は、ベルトによって駆動され、軸ＡＸの周りに回転する。以下、軸ＡＸと平行な方向を「軸方向」という。
【００１３】
ハブ１０は、中空状の胴部１１と、胴部１１の軸方向一端側に設けられたフランジ部１２と、を有する。フランジ部１２は、胴部１１からプーリ１３側に突出している。フランジ部１２の上にはラジアル軸受２８が設置されている。ラジアル軸受２８は、フランジ部１２とプーリ１３との間に挟まれ、プーリ１３をハブ１０に対して相対回転可能に支持する。
【００１４】
胴部１１の軸方向他端側には、第一のカム板１４が設けられている。第一のカム板１４のフランジ部１２側には、第二のカム板１５が設けられている。第二のカム板１５は、転動体１６を挟んで第一のカム板１４と軸方向に対向配置されている。第一のカム板１４と第二のカム板１５は、軸方向の厚みが周方向に沿って周期的に変化する板状の部材である。
【００１５】
プーリ１３は、内周面に第一の溝１３ｂを有する。第二のカム板１５は、外周面に第一の溝１３ｂと噛み合う第一の歯１５ａを有する。ハブ１０は、外周面に第二の歯１０ａを有する。第一のカム板１４は、内周面に第二の歯１０ａと噛み合う第二の溝１４ａを有する。
【００１６】
第一の溝１３ｂと第一の歯１５ａと第二の歯１０ａと第二の溝１４ａは、例えば、軸方向に歯が延びる。第一のカム板１４は、止め輪２６によってハブ１０の外周面に固定されている。第一のカム板１４は、軸方向の位置が固定された状態でハブ１０と一体に回転する。プーリ１３と第二のカム板１５は、第一の溝１３ｂと第一の歯１５ａとが噛み合った状態で軸方向に相対移動する。第二のカム板１５は、第一のカム板１４に対して相対回転することにより軸方向に変位する。
【００１７】
第一の溝１３ｂの底ＧＢの内径Ｄ１は、第一の溝１３ｂの形成位置よりも軸方向一端側（ラジアル軸受２８側）に位置するプーリ１３の内周面の内径Ｄ２よりも小さい。第一の溝１３ｂの形成位置よりも軸方向一端側に位置するプーリ１３の内周面には、第一の溝１３ｂの底ＧＢよりも内径側に突出した構造物は存在しない。第一の溝１３ｂは、例えば、プーリ１３の軸方向一端側から挿入した工具によって、プーリ１３の内周面にブローチ加工を施すことにより形成される。ブローチ加工の作業性を高めるために、内径Ｄ１は、第一の溝１３ｂの形成位置よりも他端側（すべり軸受２５側）に位置するプーリ１３の内周面の内径Ｄ３よりも小さいことが好ましい。
【００１８】
転動体１６は、例えば、ローラーである。しかし、転動体１６はこれに限られない。例えば、転動体１６として、ボールが用いられてもよい。第一のカム板１４と第二のカム板１５との間には、複数の転動体１６が軸ＡＸの周りに一定の間隔で配置されている。複数の転動体１６は、保持器１７によって保持されている。
【００１９】
第二のカム板１５のフランジ部１２側の面には、スラスト軸受１８が設けられている。スラスト軸受１８は第二のカム板１５に固定され、第二のカム板１５を回転可能に支持する。スラスト軸受１８は、例えば、軸受本体１９と、軸受軌道輪２２（ワッシャー）と、を有する。軸受本体１９は、複数の転動体２１と、保持器２０と、を有する。転動体２１は、ボールでもよいしローラーでもよい。本実施形態では、転動体２１として、ニードル状のローラーが用いられている。複数の転動体２１は、軸ＡＸの周りに一定の間隔で配置され、保持器２０によって保持されている。
【００２０】
スラスト軸受１８とフランジ部１２との間には、弾性体２３とシム２４が設けられている。弾性体２３は、スラスト軸受１８とフランジ部１２との間に挟まれ、第二のカム板１５の軸方向の変位に伴って弾性変形する。弾性体２３は、例えば、皿ばねである。しかし、弾性体２３はこれに限られない。例えば、弾性体２３として、コイルばねやゴムなどが用いられてもよい。本実施形態では、例えば、ヒステリシスが大きくなるように、複数の皿ばねを並列に組み合わせたものが弾性体２３として用いられている。
【００２１】
弾性体２３は、スラスト軸受１８の軸受軌道輪２２とフランジ部１２との間に挟まれている。軸受軌道輪２２とフランジ部１２は相対回転しない。そのため、プーリ１３が回転しても、弾性体２３が摩耗しにくい。
【００２２】
第一のカム板１４と第二のカム板１５と複数の転動体１６によって、トルクカムＴＣが形成されている。トルクカムＴＣは、プーリ１３またはハブ１０に入力されたトルクを第二のカム板１５の軸方向の変位に変換する。弾性体２３は、第二のカム板１５の軸方向の変位に伴って弾性変形する。弾性体２３が弾性変形することにより、プーリ１３またはハブ１０に入力された駆動トルクの一部が弾性体２３に吸収される。弾性体２３に吸収されたトルクは熱などに変換される。また、弾性体２３の変形量に応じて、プーリ１３とハブ１０との間に回転位相差が生じ、従動するハブ１０またはプーリ１３の角速度が低減される。これにより、プーリユニット１に制振性能が付与される。
【００２３】
第一のカム板１４の外周面には、すべり軸受２５が取り付けられている。すべり軸受２５は、第一のカム板１４とプーリ１３との間に挟まれ、プーリ１３を第一のカム板１４に対して相対回転可能に支持する。第一のカム板１４は、第二のカム板１５とともに回転する。これにより、プーリ１３とハブ１０との間で動力の伝達が行われる。プーリ１３は、すべり軸受２５とラジアル軸受２８によって両端部が支持される。そのため、プーリ１３に傾きが生じにくい。すべり軸受２５は、第一のカム板１４の外周面上に設置されているので、プーリユニット１の軸方向の長さを増大させない。そのため、プーリユニット１の軸方向の長さは短い。
【００２４】
プーリ１３とハブ１０との間の空間Ｓは、グリースなどの潤滑剤（図示略）で満たされている。これにより、トルクカムＴＣで発生する摩擦、すべり軸受２５と第一のカム１４およびプーリ１３との間に発生する摩擦、第二のカム１５とハブ１０およびプーリ１３との間に発生する摩擦、スラスト軸受１８で発生する摩擦および弾性体２３で発生する摩擦が低減されている。例えば、空間Ｓの容積のうち、少なくとも転動体１６の内径よりも外側の領域が潤滑剤で満たされるように潤滑剤の充填率が決定されている。潤滑剤が外部に漏れないように、例えば、空間Ｓの第一のカム板１４側の端部はオイルシール２７で液密に塞がれている。
【００２５】
図３は、第二のカム板１５の拡大図である。図４は、第一のカム板１４および第二のカム板１５に設けられるカム溝の断面図である。図５および図６は、トルクカムＴＣの作用を説明する図である。
【００２６】
図３および図４に示すように、第二のカム板１５の第一のカム板１４と対向する面１５Ｓには、径方向に延びる複数のカム溝１５Ｇが設けられている。複数のカム溝１５Ｇは、軸ＡＸの周りに一定の間隔で配置されている。カム溝１５Ｇは、互いに逆向きに傾斜した一対のカム面３０を有する。本実施形態では、例えば、一対のカム面３０として、軸ＡＸと直交する平面に対して一定の傾斜角を有する第一のカム面３１と第二のカム面３２が設けられている。
【００２７】
図４ないし図６に示すように、一対のカム面３０のカムリードは互いに異なる。カムリードは、カム面３０の傾きの大きさを表すパラメータである。カムリードは、カム面３０を第二のカム板１５の回転方向に沿って一周分だけ延長したときに、カム面３０が軸方向に到達する高さとして定義される。軸ＡＸと直交する面に対するカム面３０の傾斜角をθとすると、カムリードの大きさは概ねｔａｎθに比例する。そのため、以下の説明では、便宜上、カム面３０の傾斜角をカムリードの大きさとして記載する。
【００２８】
第一のカム面３１は、第二のカム板１５が第一のカム板１４よりも大きな回転位相で回転するときに転動体１６が押し付けられるカム溝１５Ｇの斜面である。第二のカム面３２は、第一のカム板１４が第二のカム板１５よりも大きな回転位相で回転するときに転動体１６が押し付けられるカム溝１５Ｇの斜面である。
【００２９】
例えば、エンジンの回転動力をＩＳＧに伝達して発電を行う場合（従動時）には、プーリ１３の回転に追従してハブ１０が回転する。そのため、プーリ１３によって駆動される第二のカム板１５が第一のカム板１４よりも大きな回転位相で回転する。ＩＳＧの回転動力によって車両の走行をアシストする場合（駆動時）には、ハブ１０の回転に追従してプーリ１３が回転する。そのため、ハブ１０によって駆動される第一のカム板１４が第二のカム板１５よりも大きな回転位相で回転する。
【００３０】
ＩＳＧがハブ１０を駆動する駆動トルクＦ１の大きさと、エンジンがプーリ１３を駆動する駆動トルクＦ２の大きさと、は異なる。そのため、相対的に大きい駆動トルクによって転動体１６が押し付けられるカム面３０のカムリードは、相対的に小さい駆動トルクによって転動体１６が押し付けられるカム面３０のカムリードよりも大きい。例えば、本実施形態では、従動時の駆動トルクＦ２は駆動時の駆動トルクＦ１よりも大きい。そのため、第一のカム面３１のカムリードθ１は第二のカム面３２のカムリードθ２よりも大きい。
【００３１】
第一のカム板１４の第二のカム板１５と対向する面１４Ｓにも、カム溝１５Ｇと同様の構造を有する複数のカム溝１４Ｇが設けられている。カム溝１４Ｇは、互いに逆向きに傾斜した一対のカム面３５を有する。本実施形態では、例えば、一対のカム面３５として、軸ＡＸと直交する平面に対して一定の傾斜角を有する第一のカム面３３と第二のカム面３４が設けられている。
【００３２】
第一のカム面３３は、第二のカム板１５が第一のカム板１４よりも大きな回転位相で回転するときに転動体１６が押し付けられるカム溝１４Ｇの斜面である。第二のカム面３４は、第一のカム板１４が第二のカム板１５よりも大きな回転位相で回転するときに転動体１６が押し付けられるカム溝１４Ｇの斜面である。
【００３３】
相対的に大きい駆動トルクによって転動体１６が押し付けられるカム面３５のカムリードは、相対的に小さい駆動トルクによって転動体１６が押し付けられるカム面３５のカムリードよりも大きい。例えば、本実施形態では、従動時の駆動トルクＦ２は駆動時の駆動トルクＦ１よりも大きい。そのため、第一のカム面３３のカムリードθ３は第二のカム面３４のカムリードθ４よりも大きい。これにより、駆動時と従動時の双方で弾性体２３の可動範囲を有効に使うことができる。駆動時と従動時で弾性体２３の変形量にも偏りが生じにくくなる。よって、駆動時と従動時の双方において高い制振性能が発揮される。
【００３４】
［動力伝達機構］
図７は、プーリユニット１が適用される動力伝達機構１００の概略図である。
【００３５】
動力伝達機構１００は、複数のプーリＰと、アイドラーＩＤと、テンショナーＴＥと、ベルトＢと、を有する。本実施形態では、複数のプーリＰとして、クランクプーリ１０１と、ＩＳＧプーリ１０２と、ウォーターポンププーリ１０３と、コンプレッサープーリ１０４と、が設けられている。クランクプーリ１０１は、エンジンのクランクに接続されている。ＩＳＧプーリ１０２は、ＩＳＧに接続されている。ウォーターポンププーリ１０３は、ウォーターポンプに接続されている。コンプレッサープーリ１０４は、コンプレッサーに接続されている。
【００３６】
複数のプーリＰ、アイドラーＩＤおよびテンショナーＴＥには、無端状のベルトＢが掛け渡されている。エンジンの回転動力は、ベルトＢを介してＩＳＧ、ウォーターポンプおよびコンプレッサーに供給される。ベルトＢの張力はテンショナーＴＥによって調整されている。ＩＳＧプーリ１０２には、図１および図２に示したプーリユニット１の構成が適用されている。ＩＳＧは、ＩＳＧプーリ１０２に伝達されたエンジン回転動力を用いて発電を行うとともに、発進時および加速時には、バッテリーからの電力によってＩＳＧプーリ１０２を回転させ、車両の走行をアシストする。
【００３７】
上述した本実施形態のプーリユニット１では、カム溝１５Ｇに設けられた一対のカム面３０のカムリードが、駆動時と従動時のトルクの大きさに応じて異なっている。また、カム溝１４Ｇに設けられた一対のカム面３５のカムリードが、駆動時と従動時のトルクの大きさに応じて異なっている。そのため、駆動時と従動時の双方で弾性体２３の可動範囲を有効に使うことができる。よって、駆動時と従動時の双方において高い制振性能が発揮される。
【００３８】
また、本実施形態のプーリユニット１では、弾性体２３が他の部材との間で相対回転が生じない位置に配置されているため、ハブ１０およびプーリ１３が回転しても、弾性体２３が摩耗しにくい。また、ラジアル軸受２８が弾性体２３の伸縮による軸方向の力を受けないので、ラジアル軸受２８の耐久性が高まる。また、第一の溝１３ｂの底ＧＢの内径Ｄ１は、第一の溝１３ｂの形成位置よりも軸方向一端側に位置するプーリ１３の内周面の内径Ｄ２よりも小さい。第一の溝１３ｂの形成位置よりも軸方向一端側に位置するプーリ１３の内周面には、第一の溝１３ｂの底ＧＢよりも内径側に突出した構造物は存在しない。そのため、第一の溝１３ｂをブローチ加工などによって容易に加工することができる。よって、安価で耐久性の高いプーリユニット１が提供される。
【符号の説明】
【００３９】
１  プーリユニット
１０  ハブ
１２  フランジ部
１３  プーリ
１３ｂ  第一の溝
１４  第一のカム板
１４Ｇ，１５Ｇ  カム溝
１５  第二のカム板
１５ａ  第一の歯
１６  転動体
１８  スラスト軸受
２３  弾性体
２８  ラジアル軸受
３０、３１、３２、３３、３４、３５  カム面
【図１】
2017150515.tif 000003
【図２】
2017150515.tif 000004
【図３】
2017150515.tif 000005
【図４】
2017150515.tif 000006
【図５】
2017150515.tif 000007
【図６】
2017150515.tif 000008
【図７】
2017150515.tif 000009