JP2004069055A

JP2004069055A - 圧力作動式クラッチプーリー

Info

Publication number: JP2004069055A
Application number: JP2003186713A
Authority: JP
Inventors: Richard Jacobson; リチャード　ヤコブソン
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2002-07-02
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2004-03-04
Also published as: US6702083B2; US20040003978A1

Abstract

【課題】軽量かつ安価なクラッチプーリーの提供。
【解決手段】滑車部材、ハブ部材、板部材、クラッチを備えた、入力装置と出力軸を相対回転できないように係合させる圧力作動式クラッチプーリー。滑車部材２０は、入力装置に係合する入力部２８と、この入力部から半径方向内向きに延びる本体部３０から成る。ハブ部材２２は出力軸１４に係合する出力部３２を有する。板部材２４は半径方向外縁３４が滑車部材の入力部に固定されている。滑車部材、ハブ部材、板部材とで内部空間が形成されている。この内部空間の圧力の変化により、板部材の半径方向内縁３６は２つの互いに軸方向に離れた位置の間を移動するようになっている。板部材の内縁が所定の軸方向の位置にあるとき、クラッチを介して板部材とハブ部材が係合するようになっている。
【選択図】　図２Ａ

Description

【０００１】
【背景技術】
大抵の自動車は、内燃エンジンで発生する真空圧で作動するエンジン制御部と真空ポンプを備えている。エンジン温度が低い状態で始動した直後は、これらの機器を作動させるのに十分な真空圧がエンジンから発生しない。このような場合、特に真空発生源を持たないディーゼルエンジンの場合、短時間真空ポンプをエンジンにつないで、エンジンで真空ポンプを駆動する必要がある。そこで真空圧が不十分な間は、真空ポンプをエンジンに接続し、真空圧が十分高くなったらエンジンとの接続を切ることができれば望ましい。このような制御は従来の圧力作動式クラッチプーリーを用いて行うことはできるが、これらのプーリーは大トルクを伝える必要上、スプラインやキーを用いた連結構造を採用しており、重量およびコスト面の負担が大きいという問題を抱えている。そこで特に自動車の部品としての用途において、軽量かつ安価なクラッチプーリーに対する要望がこの分野では高い。
【０００２】
【好ましい実施例の詳細な説明】
下記の実施例の説明は、本発明を実施例に限定することを意図したものではなく、当業者が本発明を実施できるようにするために行うものである。
【０００３】
図１に示すように、本発明の圧力作動式クラッチプーリー１０を介して、入力装置１２は出力軸１４に係合している。図示の入力装置１２は駆動ベルト１６であり、出力軸１４は、真空ポンプ（図示略）の円筒軸１８である。しかしこのクラッチプーリー１０は別の種類の入力装置や出力軸にも用いることができる。また入力装置と出力装置を入れ換えて用いることもできる。もちろんこの場合は、呼び方を逆にしなければならない。
【０００４】
図２Ａに示す好ましい実施例のクラッチプーリー１０は、滑車部材２０、ハブ部材２２、板部材２４、クラッチ２６を備えている。滑車部材２０は、入力装置に係合する入力部２８と、入力部から半径方向内向きに延びる滑車本体３０を有する。ハブ部材２２は、出力軸１４に係合する出力部３２を有する。板部材２４は滑車部材の入力部２８に連結された外縁３４と、外縁より半径方向内側にある内縁３６を有する。滑車部材２０、ハブ部材２２、板部材２４とで内部空間３８を形成している。板部材の内縁３６は、内部空間３８の圧力によって、２つの軸方向に離れた位置の間で移動する。上記２つの位置の一方に内縁３６が移動すると、板部材２４はクラッチ２６を介してハブ部材２２に係合し、両者は相対回転できなくなり、その結果トルクが滑車部材２０から、板部材２４、クラッチ２６を介してハブ部材２２に伝わる。このためこの装置では、トルクを伝達するためのスプラインやキー連結構造が不要となり、本発明のクラッチプーリー１０全体の重量およびコストを従来品に比べ引き下げることができる。
【０００５】
上で述べたように滑車部材の入力部２８は駆動ベルトに係合している。滑車部材２０と駆動ベルトの相対回転および軸方向への相対移動を防ぐために、この実施例では入力部２８のベルト係合面に２つの肩部４０を設けているが、同じ目的で、肩部の代わりに溝や歯やリブを設けてもよい。実施例のベルト係合面は円筒形の半径方向外向きの面である。入力部２８はスチール等の従来の材料で形成するのが好ましいが、他の材料でもよい。
【０００６】
滑車部材の本体部３０は、内部空間３８を仕切る壁の一部を成し、出力軸１４に取り付けられ、入力部２８から半径方向内向きにクラッチ２６の方向に向かって斜めに延びる部分と、その内端からクラッチ２６に向かって軸方向に延びる部分と、そこから折り返されてクラッチ２６から遠ざかる方向に軸方向に延びる部分とから成る。この本体部３０は入力部２８と一体に形成するのがよいが、入力部とは別に形成して、後で入力部に取り付けてもよい。この本体部３０はスチール等の従来の材料で形成するのがよいが、他の材料でもよい。
【０００７】
ハブ部材の出力部３２は、出力軸１４に係合している。出力部の出力軸に係合する面４２は、クラッチプーリー１０を出力軸に対して同軸に取り付けられるように、できるだけ滑らかに形成する。実施例ではハブ部材はナット４３によって出力軸１４に係合させているが、ナットを用いる代わりに、ハブ部材の出力部の内周にネジ山や、スプラインを形成したり、断面六角形の内周面を形成したりして、ハブの出力部３２と出力軸１４を係合させてもよい。ハブ部材の出力部３２はスチール等の従来の材料で形成するのがよいが、他の材料でもよい。
【０００８】
板部材２４は、内部空間３８の圧力によって移動して、クラッチ２６をハブ部材に係合させ、滑車部材２０からクラッチ２６にトルクを伝える。板部材２４の外縁３４は滑車部材の入力部２８にカシメにより固定するのがよいが、（図４に示す）ボルト４４等の他の締結手段を用いてもよい。この外縁３４より半径方向内側に位置する板部材の内縁３６は、内部空間３８内の圧力に応じて、図２Ａに示す第１の軸方向位置と、図２Ｂの第２の軸方向位置の間で移動できる。板部材２４は、電灯のスイッチのように、上記２つの位置では安定しているが、その途中の位置では不安定で、上記２つの位置のどちらかに簡単に動く性質を有する。またこの板部材は、真空ポンプのオン・オフの回数を減らすために、ヒステリシス効果を持たせている。板部材２４の材質としては、アルミ、錫などの従来の構造材料が望ましいが、滑車部材２０からクラッチ２６に大きなトルクを伝達することができ、内部空間３８の圧力変化に応じて板部材の内縁３６が十分に長い距離移動できさえすれば、板部材は他の材料で形成しても構わない。
【０００９】
図２Ａに示すように、また上で説明した通り、内部空間３８は、滑車部材２０、ハブ部材２２、板部材２４とで形成され、滑車部材側シール４５と板部材側シール４６で密閉されている。滑車部材側シール４５は滑車部材本体部３０に固定され、出力軸１４に接触し、その外周をシールしている。板部材側シール４６は板部材内縁３６に固定され、ハブ部材２２の外周をシールしている。滑車部材側シール４５と板部材側シール４６は、従来のシールでよいが、そうでなくてもよい。出力軸１４も内部空間３８内壁の一部を成している。他の部品が内部空間内壁を成すようにしてもよい。
【００１０】
出力軸１４には、内部空間３８の圧力調整用の、真空源（図示略）に接続された通路５０が形成されている。この通路はハブ部材２２に形成されたポート５２を介して内部空間３８と連通している。通路５０とポート５２を通って真空源と内部空間３８の間を流れる流体の流量を調整することによって、内部空間３８の圧力は容易に変えることができる。
【００１１】
滑車本体部３０と板部材２４の内縁３６の間に、内縁３６を軸方向外向きに付勢する付勢部材５４が介在されている。但し、板部材３６の内縁を軸方向外向きに付勢できさえすれば、付勢部材の取付位置、姿勢は限定されない。図３に示すように、付勢部材によって、板部材の力／撓み曲線が変化する。図示の作動範囲内で板部材を使用する場合、単に内部空間の圧力を増やしたり減らしたりするだけで、板部材の内縁は軸方向に動く。付勢部材５４は図２Ａに示すようなコイルバネ５６が好ましいが、板部材２４の力／撓み曲線を変えられさえすれば、（図４に示す）波状ばね５８などの他の付勢手段を用いてもよい。付勢部材５４の材質としてはスチール等の従来の材料が望ましいが、他の材料でもよい。
【００１２】
板部材３６の軸方向の位置によって、板部材２４はハブ部材２２に係合する。実施例のクラッチ２６は、ハブ部材の出力部３２に固定され、そこから半径方向外向きに延びる摩擦ディスク６０と、板部材の内縁３６に連結した支持ディスク６２と、支持ディスク６２に取り付けた摩擦パッド６４から成るが、板部材２４とハブ部材２２を選択的に係合できるものでさえあれば、他のクラッチ構造を用いることもできる。摩擦ディスク６０は、ハブ部材の出力部３２と一体に形成するのが好ましいが、（図４に示すように）別体部品として製造し、出力部３２に取り付けるようにしてもよい。摩擦ディスク６０は摩擦パッドに対向する面６６を有する。摩擦ディスク６０はスチールなどの従来の材料を用いて形成するのがよいが、他の材料でもよい。
【００１３】
支持ディスク６２は摩擦パッド６４を支持し、摩擦パッドを、クラッチプーリー１０の回転中心軸から半径方向に所定の距離離れた位置で、摩擦ディスク６０に押しつけるためのものである。支持ディスクは硬質プラスチックなどの従来の構造材料を用いて形成するのがよいが、他の材料でもよい。板部材の内縁３６は支持ディスク６２にカシメにより固定するのがよいが、（図４に示す）ボルト４４等の他の固定手段を用いて固定してもよい。
【００１４】
クラッチ２６の摩擦パッド６４は、摩擦ディスク６０に係合する。摩擦パッド６４は、接着剤で支持ディスク６２に固定するのがよいが、他の固定手段を用いて固定してもよい。摩擦パッド６４はコルクやゴムなどの従来の材料を用いて形成するのがよいが、他の材料でもよい。
【００１５】
滑車本体部３０と出力軸１４の間には、滑車部材２０と出力軸１４が相対回転できるように軸受６８を設ける。実施例の軸受は転がり軸受、具体的には滑車本体部３０に圧入した外レース７０と、出力軸１４の外周にプレス嵌めした内レース７２と、外レース７０と内レース７２の間に設けたボール７４と、ボール７４の両側で、外レース７０から内レース７２まで延びる軸受シール７６から成る玉軸受であるが、ジャーナル軸受、ころ軸受などの他の種類の軸受を用いてもよい。また上で述べた以外の部品を備えていてもよい。取付位置、取付方法も上で述べた位置、方法に限定されない。また（図４に示すように）第２の軸受７８を設けてもよいし、３個以上の軸受を設けてもよい。軸受は従来のものがよいが、そうでなくてもよい。
【００１６】
上で特に言及していない限り、本発明のクラッチプーリー１０の部品は、従来の方法で形成するのがよいが、そうでなくてもよい。
【００１７】
当業者なら理解するであろうが、実施例には、クレームの範囲内で、様々な変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】駆動ベルトを入力側、円筒軸を出力側として用いた場合の、本発明の圧力作動式クラッチプーリーの斜視図。
【図２Ａ】本発明の圧力作動式クラッチプーリーの非係合状態を示す、図１の２−２線に沿った同プーリーの部分横断面図。
【図２Ｂ】本発明の圧力作動式クラッチプーリーの係合状態を示す、図１の２−２線に沿った同プーリーの部分横断面図。
【図３】付勢部材だけの場合、板部材だけの場合、付勢部材と板部材を組み合わせた場合のそれぞれの力と撓み量の関係を示す曲線のグラフ。
【図４】本発明の圧力作動式クラッチプーリーの変形例の、図２Ａ、２Ｂと同様の部分横断面図。
【符号の説明】
２０　滑車部材
２２　ハブ部材
２４　板部材
３８　内部空間
４５、４６　シール部材
５４　付勢部材
６４　摩擦パッド

Claims

入力装置に係合する入力部と、この入力部から半径方向内向きに延びる本体部から成る滑車部材と、
前記滑車部材の内周側に同心状に設けられ、出力軸に係合する出力部を有するハブ部材と、
半径方向外縁が滑車部材の入力部に固定され、内縁が外縁から半径方向内側にある板部材を備え、滑車部材、ハブ部材、板部材とで内部空間が形成され、この内部空間の圧力の変化により、板部材の半径方向内縁は第１と第２の互いに軸方向に離れた位置の間を移動するようになっており、
板部材の前記内縁と、前記ハブ部材に連結されるクラッチを備え、板部材の内縁の軸方向の位置に応じて、クラッチを介して板部材とハブ部材が選択的に係合するようになっている、入力装置と出力軸を相対回転できないように係合させる圧力作動式クラッチプーリー。
滑車本体部内で、出力軸外周に軸受を設け、滑車部材と出力軸が相対回転できるようにした請求項１の圧力作動式クラッチプーリー。
前記滑車本体部に、出力軸外周をシールするためのシール部材を固定した請求項１の圧力作動式クラッチプーリー。
前記ハブ部材にポートを設け、このポートを介して、前記内部空間と出力軸の間で流体が流れるようにした請求項１の圧力作動式クラッチプーリー。
前記板部材の内縁が、前記第１および第２の軸方向位置にあるとき平衡状態に双安定性を有する請求項１の圧力作動式クラッチプーリー。
板部材の外縁が滑車部材の入力部にカシメにより固定されている請求項１の圧力作動式クラッチプーリー。
前記クラッチが、前記板部材に連結された摩擦パッドと、ハブ部材の出力部に固定され、そこから半径方向外向きに延びる摩擦ディスクとから成り、摩擦パッドは前記板部材が所定の軸方向位置にあるとき、摩擦ディスクに係合するようになっている請求項１の圧力作動式クラッチプーリー。
摩擦ディスクがハブ部材の出力部と一体に形成されている請求項７の圧力作動式クラッチプーリー。
クラッチが支持ディスクを備え、板部材の内縁をこの支持ディスクに固定し、摩擦パッドをこの支持ディスクに取り付けた請求項７の圧力作動式クラッチプーリー。
板部材の内縁を支持ディスクにカシメにより固定した請求項９の圧力作動式クラッチプーリー。
滑車本体部と板部材の間に付勢部材を設け、前記クラッチを、このクラッチを介して板部材とハブ部材が係合する位置に向けて付勢するようにした請求項１の圧力作動式クラッチプーリー。
前記付勢部材をコイルバネとした請求項１１の圧力作動式クラッチプーリー。
板部材の内縁にシール部材を固定し、このシール部材で、ハブ部材の外周をシールしている請求項１の圧力作動式クラッチプーリー。
入力装置に係合する入力部と、この入力部から半径方向内向きに延びる本体部から成る滑車部材と、
前記滑車部材の内周側に同心状に設けられ、出力軸に係合する出力部と、この出力部から半径方向外向きに延びる摩擦ディスクを有するハブ部材と、
半径方向外縁が滑車部材の入力部にカシメにより固定された板部材を備え、滑車部材、ハブ部材、板部材とで内部空間が形成され、この内部空間の圧力の変化により、板部材の半径方向内縁は２つの互いに軸方向に離れた位置の間を移動するようになっており、
摩擦パッドが板部材に連結され、板部材の内縁の軸方向位置に応じて、摩擦ディスクに選択的に係合するようになっている、入力装置と出力軸を相対回転できないように係合させる圧力作動式クラッチプーリー。
滑車本体部内で、出力軸外周に軸受を設け、滑車部材と出力軸が相対回転できるようにした請求項１４の圧力作動式クラッチプーリー。
前記滑車本体部に、出力軸外周をシールするためのシール部材を固定し、板部材の内縁にシール部材を固定し、このシール部材で、ハブ部材の外周をシールしている請求項１４の圧力作動式クラッチプーリー。
前記ハブ部材にポートを設け、このポートを介して、前記内部空間と出力軸の間で流体が流れるようにした請求項１４の圧力作動式クラッチプーリー。
前記板部材は、前記第１および第２の位置にあるとき平衡状態にある双安定性を有する請求項１４の圧力作動式クラッチプーリー。
支持ディスクを備え、板部材の内縁を支持ディスクにカシメにより固定し、摩擦パッドをこの支持ディスクに取り付けた請求項１４の圧力作動式クラッチプーリー。
滑車本体部と板部材の間に付勢部材を設け、前記摩擦パッドを、この摩擦パッドを介して板部材とハブ部材が係合する位置に向けて付勢するようにした請求項１４の圧力作動式クラッチプーリー。