JP2005172183A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 入力回転に含まれる脈動等の変動をできるだけ多く吸収して、変動の少ない出力回転が得られるようにする。
【解決手段】 ２つの回転体１，２が、同心で相対回転可能に設けられている。両回転体の間には、伝達するトルクが小さい場合、圧縮された状態でトルクを伝達する弾性体が配置されている。また、各回転体には、伝達するトルクが大きい場合、互いに係合してトルクの伝達を行う係合部が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、動力伝達装置に係り、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を取り出すのに適した動力伝達装置に関する。

自動車等には、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補機が各種装備されている。このような補機としては、オルタネータ、エアコンディショナ用コンプレッサ、ウォーターポンプ、冷却ファン等がある。

オルタネータ等の補機が、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で直接的に駆動されるようにすると、クランクシャフトの回転には、脈動等の変動が含まれているから、回転変動がある度に、ベルトには回転変動に伴う急激なテンションが作用して、ベルトと、補機側のプーリとの間にスリップが生じ、耳障りなきしり音が発生するほか、ベルトやプーリの寿命を短くするおそれがある。

そのため、従来、オルタネータでは、その入力用回転軸と、ベルトが巻き掛けられるプーリとの間には、一方向クラッチを用いた動力伝達装置が設けられている（特許文献１参照）。
特開２００１−９０７５１号公報

上記のような従来の一方向クラッチを用いた動力伝達装置では、入力回転の変動に応じて、一方向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。入力側の急激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かみ合うことになって、出力側の回転にも立ち上がりが急峻な、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、という問題がある。

しかも、上記の動力伝達装置では、増速時のように一方向の変動には対応できても、他方向の減速時での回転変動に充分に対応できず、この点でも、回転変動の吸収効果が不充分である。

さらに、一方向クラッチを用いた動力伝達装置では、部品点数が多く、コストが嵩み、組立てに手間がかかる、という問題もある。

本発明による動力伝達装置は、相対回転可能に同心配置された２つの回転体間で回転トルクの伝達を行う動力伝達装置であって、両回転体間に配置されかつ所定未満の回転トルク伝達時にその伝達を行う弾性体と、両回転体それぞれに設けられかつ上記回転トルク以上の回転トルク伝達時に互いの係合作用でその伝達を行う一対の係合部とを備えたことを特徴とするものである。

上記構成において、回転トルクは、外径側の回転体から内径側の回転体に伝達されてもよいし、その逆に伝達されてもよい。

入力回転である一方の回転体の回転、例えば外径側回転体の回転に含まれる変動が小さく、かつ伝達する回転トルクが所定未満である場合、弾性体は、一方の係合部と、他方の係合部を有する回転体との間で圧縮されるが、その圧縮幅は小さく、両係合部は係合しない。入力回転に含まれる小さい回転変動は、弾性体の圧縮伸張により吸収され、従動側である内径側回転体にはほとんど伝わらない。

次に、外径側回転体の回転に含まれる変動が大きかったり、あるいは伝達する回転トルクが所定以上に大きい場合、両係合部は、弾性体を一定幅圧縮した状態で互いに係合して大きな回転トルクの伝達が確実に支障なく行われる。

この場合、両係合部は、弾性体を圧縮した後に互いに係合して伝動状態となるから、急激な回転変動はそのまま従動側の回転体に伝わらず、従動側の回転体からは、変動が緩和された出力回転が得られる。

上記のような動作、作用は、内径側回転体を原動側とした場合も、同じである。要するに、入力回転での変動が小さく、かつ伝達する回転トルクが小さい場合は、弾性体を介して回転が一方の回転体から他方の回転体に伝達され、入力回転での変動が大きかったり、あるいは伝達する回転トルクが大きい場合、金属等の剛体である両係合部を介して回転が確実かつ強力に伝わる。

上記の構成では、一方の係合部に対して他方の係合部が相対的にいずれの方向に変位しても、弾性体が圧縮されて、加速方向の回転変動だけでなく、減速方向の回転変動も吸収もしくは抑制される。また、一方向クラッチを使用する動力伝達装置に比べ、部品点数が大幅に減少し、組立てが容易にできる。

弾性体は、円周方向に沿って複数個に分割されていてもよい。本発明の他の好ましい実施態様として、弾性体は、軸方向一端で筒状に連成されていることが好ましい。弾性体が筒状に一体化していると、組み込み等の扱いが容易である。

弾性体は、回転体の内周面もしくは外周面に、焼付けや接着等の手段により固着してもよいし、回転体の内周面もしくは外周面に受止め部を突設して、この受止め部で、弾性体の端部を受止めるようにしてもよい。

本発明によれば、弾性体により入力回転に含まれる回転変動を吸収して、出力回転での回転変動を抑制することができ、しかも、回転トルクが大きい等の場合は、両係合部の係合により、確実かつ強力に回転の伝達ができる。

図１ないし図３を参照して、本発明の最良の実施形態を説明する。図１は、最良の実施形態に係る動力伝達装置の半部の軸方向に沿った断面図、図２は、図１の（２）−（２）線に沿った断面図、図３は、図１の装置の作用説明のための要部の径方向に沿った断面図である。

この実施形態に係る動力伝達装置は、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設けたもので、外径側回転体１と、内径側回転体２と、これら回転体１，２間の環状空間３内に位置する弾性体４とを備える。

外径側回転体１は、原動側となるプーリであって、外周側にプーリ溝１ａを有する。プーリ溝１ａにはエンジンのクランクシャフト（図示省略）に連動して回送されるベルト５が巻き掛けられている。

内径側回転体２は、オルタネータの入力用回転軸である。この内径側回転体２の軸方向両側に、深溝玉軸受のような転がり軸受６，７が取り付けられている。転がり軸受６，７により、外径側回転体１が内径側回転軸２と同軸で、かつ相対回転可能に支持されるとともに、両回転体１，２の間に環状空間３を形成している。

内径側回転体２の外周には、両転がり軸受６，７の間で大径の隆起部２ａが一体に形成され、この隆起部２ａに、径方向外向きの第１の係合部８が形成されている。第１の係合部８は、軸方向に長い形状で、両回転体１，２間の環状空間３を突き抜ける突出高さを有している。第１の係合部８は１つでもよいが、本実施形態では、円周方向等間隔に複数、例えば４つ設けられている。

外径側回転体１の内周部には、内径側回転体２の隆起部２ａに対応する位置に、内径側へ隆起した隆起部１ｂが一体に形成され、この隆起部１ｂには、第１の係合部８の先端を受け入れて係合する第２の凹溝状の係合部９が形成されている。この第２の係合部９は、第１の係合部８に対応して軸方向に長い形状で、円周方向等間隔に４つ設けられている。第２の係合部９は、第１の係合部８の円周方向の厚みに比べ、円周方向の内幅が広くて、無負荷状態では、第１の係合部８との間に円周方向に小幅の間隔ｄを有しており、第１の係合部８に対して第２の係合部９が相対的に前記の間隔ｄの幅分、円周方向に変位した場合に、第１の係合部８の側面（円周方向に向く面）が第２の係合部９のいずれかの内壁９ａ（９ｂ）に当接し係合するようになっている。

弾性体４は、ゴム、合成ゴム等の弾性材料から、両回転体間１，２の環状空間３に沿うよう断面円弧状に成形され、第１の係合部８に対して相対的に第２の係合部９が円周方向に変位した場合に、第１の係合部８と外径側回転体１との間で、圧縮変形されられるものである。したがって、弾性体４は、少なくとも円周方向一端が第１の係合部８の側面に当接する状態で、第１の係合部８との当接部分から離れた部分の外周面が、外径側回転体１の隆起部１ｂの内周面に、焼付けや接着等の接合手段により固着されている。

弾性体４は、本実施形態では軸方向一端（図１では右端）の連成部４ａで他の弾性体４に連続し、全体で筒体となっている。弾性体４が、円周方向に沿って第１の係合部８毎に複数個に分割されている場合もある。

以上の構成において、入力回転である外径側回転体１の回転に含まれる変動が小さく、かつ伝達する回転トルクが小さい場合、回転は、外径側回転体１の内周部から弾性体４と、第１の係合部８とを介して内径側回転体２に伝達される。

この場合、弾性体４は、入力回転に含まれる回転変動に応じて、第１の係合部８と外径側回転体１との間で圧縮される。回転変動は、弾性体４の圧縮伸張により吸収され、内径側回転体２にはほとんど伝わらない。

次に、外径側回転体１の回転に含まれる変動が大きかったり、あるいは伝達する回転トルクが大きい場合、図３に示すように、第１の係合部８は、外径側回転体１との間で弾性体４を一定幅ｄ圧縮した状態で、第２の係合部９の一方の内壁9ｂと当接し係合する。このように互いに係合する両係合部８、９を介して、矢印イの方向の回転が外径側回転体１から内径側回転体２に伝わる。したがって、大きな回転トルクの伝達が確実に支障なく行われる。

この場合、第１と第２の両係合部８、９は、弾性体４を圧縮した後に互いに係合して伝動状態となるから、急激な回転変動はそのまま、従動側である内径側回転体２に伝わらず、緩和された形で内径側回転体２に伝わる。以上のような動作、作用は、内径側回転体２を原動側とした場合も、同じである。

なお、回転変動の吸収効果により高める場合は、係合部８、９間の間隔ｄを広げるか、あるいは、弾性体４に弾性係数の小さい材料、変形量の小さい材料を用いればよい。このように構成すると、入力回転の含まれる回転変動のほとんどが、弾性体４の圧縮伸張により吸収もしくは抑制され、回転変動が極度に大きかったり、あるいは伝達する回転トルクが極度に大きい場合に、初めて第１の係合部８が第２の係合部９に当接し伝動状態になる。

また、上記実施形態の構成では、第１の係合部８の円周方向いずれの側にも弾性体４が存在し、第１の係合部８が第２の係合部９に対して相対的にいずれの方向に変位しても、弾性体４が圧縮されるから、加速方向の回転変動だけでなく、減速方向の回転変動も吸収もしくは抑制される。さらに、回転変動の吸収に弾性体４を使用するものでありながら、弾性体４は過度に圧縮されることがない（過度に圧縮される前に、第１の係合部８が第２の係合部９に当接し係合する）から、弾性体４の傷みの程度が少なく、長期の使用に耐える。このほか、一方向クラッチを使用する動力伝達装置に比べ、部品点数が少なく、組立てが容易である。

内外の各回転体１，２と、両係合部８、９とは、図１ないし図３に示すように、必ずしも同じ材料で一体に形成する必要はなく、図４および図５に示す他の実施形態のように、両係合部８、９を、外径側回転体１や内径側回転体２と別体に形成してもよい。図４は、他の実施形態に係る動力伝達装置の要部の径方向に沿った断面図、図５は、前記要部を構成する部材の分解斜視図である。

図４および図５の実施形態では、外径側回転体１は、第２の凹溝状の係合部９を有する筒状部１１と、その外周側に結合される主部１２とに分割して構成されている。筒状部１１では、第２の係合部９は、筒状部１１の軸方向一端側に開いた形で形成されている。また、内径側回転体２は、第１の係合部８を一体に有する筒状部２１と、その内周側に固着される軸状の主部２２とに分割して構成されている。弾性体４は、軸方向一端にある連成部４ａにおいて他の弾性体４に連続しており、全体で筒体４０となっている。弾性体４の筒体４０には、係合部８が径方向に貫通する隙間４ｂがあり、この隙４ｂ間は軸方向一端側に開いている。

上記の構成では、筒状の部材にそれぞれ係合部８、９を形成すればよく、特に第２の凹溝状の係合部９は、筒状の部材に外周側から加工して形成すればよく、図１および図２に示したように外径側回転体１の内周部に、第２の係合部９を直接形成する場合に比べ、第２の係合部９を精度よく容易に加工することができる。

弾性体４と外径側回転体１との関係では、弾性体４の外周面の一部を、外径側回転体１の内周面に、焼付けや接着等により固着するほか、図６のさらに他の実施形態に示すように、外径側回転体１の内周面に受止め部１０を突設して、この受止め部１０で弾性体４の円周方向端部を受止めるようにしてもよい。このように構成すれば、弾性体４は、第１の係合部８と受止め部１０との間に位置するよう組み込めばよく、外径側回転体１の内周面に接着等により固着する必要がなく、組立てが容易にできる。また、第１の係合部８と受止め部１０との間で、弾性体４の円周方向全幅が伸縮可能となるので、弾性体４の伸縮幅を広く設定することができる。

このほか、第１の突起状の係合部８は必ずしも内径側回転体１の外周側に設ける必要はなく、図７のさらに異なる他の実施形態に示すように、外径側回転体１の内周側に、径方向内向きに突出する第１の係合部８を形成し、内径側回転体２の外周側に、第１の係合部８の先端を受け入れる第２の凹溝状の係合部９を形成してもよい。この場合、第１の係合部８との間で圧縮される弾性体４は、内径側回転体２の外周面に焼付け、接着等により固着するか、内径側回転体２の外周側に受止め部を突設して、この受止め部で弾性体４の端部を受止めるようにする必要がある。

このほか、特に図示しないが、両係合部８、９は、それぞれ段落形状として、第１の係合部８側の段落面が、円周方向に間隔をおいて、第２の係合部９側の段落面と対向するようにしてもよく、各係合部８、９の形状は、図示のものに限定されない。

本発明は、エンジンの補機に限らず、回転変動の吸収、抑制が必要な動力伝達部に利用することができる。

本発明の最良の実施形態に係る動力伝達装置の半部の軸方向断面図。 図１の（２）−（２）線に沿った断面図。 図１の装置の作用説明のための要部の径方向断面図。 他の実施形態に係る動力伝達装置の要部の径方向断面図。 図４の装置の要部を構成する部材の分解斜視図。 さらに他の実施形態に係る動力伝達装置の半部の径方向断面図。 さらに異なる他の実施形態に係る動力伝達装置の半部の径方向断面図。

符号の説明

１ 外径側回転体
２ 内径側回転体
３ 環状空間
４ 弾性体
８ 第１の係合部
９ 第２の係合部

Claims (1)

1. 相対回転可能に同心配置された２つの回転体間で回転トルクの伝達を行う動力伝達装置であって、両回転体間に配置されかつ所定未満の回転トルク伝達時にその伝達を行う弾性体と、両回転体それぞれに設けられかつ上記回転トルク以上の回転トルク伝達時に互いの係合作用でその伝達を行う一対の係合部とを備えた、ことを特徴とする動力伝達装置。

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