JP2006029436A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 径方向内外に同心に配置した外側環体２と内側環体３との間で回転動力の伝達を行うプーリユニット等の動力伝達装置に関し、一方向クラッチ式の動力伝達装置と比較してプーリ等の環体２の回転変動の吸収性能が向する。
【解決手段】 径方向内外に同心に配置した外側環体２と内側環体３との間で回転動力の伝達を行う動力伝達装置であって、内側環体３の外周に該内側環体３と一体回転可能でかつ該内側環体３に対して偏心した円形の偏心カム８を設け、偏心カム８の外周と外側環体２との間にころ軸受６を介装し、偏心カム８の軸方向両側において内側環体３と外側環体２との間にそれぞれ転がり軸受４，５を介装したものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、径方向内外に同心に配置した外側環体と内側環体との間で回転動力の伝達を行うプーリユニット等の動力伝達装置に関する。

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。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。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、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、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。

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）。

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（動力伝達状態）とフリー状態（動力非伝達状態）とが繰り返され、動力伝達状態の間に動力非伝達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。
特開２００１−９０７５１号公報

したがって、本発明により解決すべき課題は、このような一方向クラッチを用いず、転がり軸受を用いて上記回転変動を効率的に吸収可能な動力伝達装置を提供することである。

本発明は、径方向内外に同心に配置した外側環体と内側環体との間で回転動力の伝達を行う動力伝達装置であって、内側環体の外周に該内側環体と一体回転可能でかつ該内側環体に対して偏心した円形の偏心カムを設け、偏心カムの外周と外側環体との間にころ軸受を介装し、偏心カムの軸方向両側において内側環体と外側環体との間にそれぞれ転がり軸受を介装したものである。

偏心カムは、内側環体に一体に形成されていたり、あるいは内側環体とは別体であって内側環体の外周に外嵌されていてもよい。

また、外側環体の内周面ところ軸受の外輪との間に回転方向に弾性変形可能な弾性体を介在させたり、あるいは内側環体の外周に外嵌した偏心カムが回転方向に弾性変形可能に構成されていてもよい。

本発明の動力伝達装置によると、外側環体が回転するとき、内側環体の回転慣性により、外側環体ところ軸受の外輪が回転する。ころ軸受は、偏心カムの外周に設けられており、該外輪の回転によって内外輪の間隔が不均一となり、狭くなった部分にころが咬み込まれる。これによって、内外環体ならびにころ軸受が弾性変形し、内側環体には、外側環体の回転動力が徐々に伝達され、回転変動を効率的に吸収することができる。

本発明によれば、一方向クラッチ式の動力伝達装置と比較してプーリ等の環体の回転変動の吸収性能が向上した動力伝達装置を提供することができる。

以下、本発明の最良の実施の形態を、添付した図面を参照して説明する。本実施の形態では、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しているが、適用される動力伝達装置は、プーリユニットに限定されず、要するに、径方向内外に同心配置した外側環体と内側環体との間で回転動力の伝達を行うものであればよい。

図１は当該実施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は図１のＩＩ−ＩＩ断面図、図３はプーリユニットの部分斜視図、図４は外側環体の斜視図、図５は内側環体の斜視図、図６はプーリユニットの動作説明図である。

これらの図に示すプーリユニット１は、プーリ（外側環体）２と、プーリ２に対してその径方向内側でかつ同心に配置されてプーリ２との間で回転動力の伝達を行うロータ軸（内側環体）３と、プーリ２とロータ軸３との対向間に介装された転がり軸受４，５ならびにころ軸受６とを備える。

プーリ２は、外周に、図示略のベルトを巻掛けるベルト巻掛部７を有する。また、ロータ軸３の外周に該ロータ軸３と一体回転可能に偏心カム８を設けている。偏心カム８は、外周が円形をなすカム構成とし、その中心Ｏ２は、ロータ軸３の回転中心Ｏ１から偏心している。偏心カム８は、ロータ軸３と一体に設けられている。偏心カム８に対向するプーリ２の内周面の中心は、偏心カム８の中心Ｏ２と同一となるように偏心している。さらに、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。

転がり軸受４は、プーリ２とロータ軸３との間の環状空間の軸方向一端に介装された深溝玉軸受の構成とされ、プーリ２に内嵌された外輪１０、ロータ軸３に外嵌された内輪１１、保持器にて保持された複数の玉１２、および図示略のシールリングからなっている。

転がり軸受５は、プーリ２とロータ軸３との間の環状空間の軸方向他端に介装された深溝玉軸受の構成とされ、プーリ２に内嵌された外輪１３、ロータ軸３に外嵌された内輪１４、保持器にて保持された複数の玉１５、および図示略のシールリングからなっている。

ころ軸受６は、転がり軸受４，５間において、プーリ２と偏心カム８との間の環状空間に介装された総ころ軸受の構成とされ、プーリ２に内嵌されたシェル型の外輪１６、偏心カム８に外嵌された内輪１７、複数のころ１８からなっている。

図６を参照して、プーリユニット１の動作を説明する。

まず、図６（ａ）のようにロータ軸３が回転静止の状態において、プーリ２がベルトにより駆動されて回転中心Ｏ１周りを矢印方向へ回転を開始（回転加速）する。ロータ軸３は大きな慣性を有するために回転させにくく、図６（ｂ）のようにプーリ２がロータ軸３に対して相対的に矢印方向へ回転する（Ｏ１−Ａ参照）。偏心カム８の外周の設けられたころ軸受６の外輪１６が、プーリ２と共に回転する。外輪１６の中心Ｏ２は回転中心Ｏ１に対して偏心しているので、外輪１６の回転によって内外輪１６，１７の間隔が不均一となる。その結果、間隔が狭くなった部分においてころ１８が内外輪１６，１７間に咬み込み、プーリ２，ロータ軸３，ころ軸受６が弾性変形し、ロータ軸３にはプーリ２の回転動力が徐々に伝達される。その状態を保ったまま、図６（ｃ）のようにプーリ２の回転動力はころ軸受６および偏心カム８を介してロータ軸３に伝達され、回転中心Ｏ１周りを矢印方向へ回転する。

以上の説明において、図６（ｂ）のころ１８が咬み込んでプーリ２，ロータ軸３，ころ軸受６が弾性変形するまでの間は、プーリ２の回転動力が吸収されることにより、その回転動力が徐々にロータ軸３へ伝達され、ころ１８が咬み込んでプーリ２，ロータ軸３，ころ軸受６が弾性変形した状態では、プーリ２の動力伝達は、ころ軸受６および偏心カム８を介して、そのままロータ軸３に伝達される。

このように構成された動力伝達装置によると、プーリ２が回転するとき、ロータ軸３の回転慣性により、プーリ２ところ軸受６の外輪１６が回転する。ころ軸受６は、偏心カム８の外周に設けられており、該外輪１６の回転によって内外輪１６，１７の間隔が不均一となり、狭くなった部分にころ１８が咬み込まれる。これによって、プーリ２，ロータ軸３，ころ軸受６が弾性変形し、ロータ軸３には、プーリ２の回転動力が徐々に伝達され、回転変動を効率的に吸収することができる。

また、従来の一方向クラッチ式の動力伝達装置と比較し、ころ軸受６としたことで、構造が簡単で低コスト化が図れる。

さらに、ロータ軸３の回転中心Ｏ１と、偏心カム８の中心Ｏ２との偏心量ｅを調整することで、ねじれ量を最適化でき、回転変動を確実に吸収できるように、ねじり剛性を低減することができる。

なお、図７に示すように、プーリ２の内周面ところ軸受６の外輪１６との間に、回転方向に弾性変形可能な環状ゴム等の弾性体１９を介在させてもよい。このように、弾性体１９を介在させることで、弾性体１９が圧縮変形し、回転変動の吸収がより一層効率的に行える。

本発明の他の実施の形態を、図８および図９を参照して説明する。図８は当該実施の形態に係るプーリユニットの部分側面断面図、図９は図８のＩＸ−ＩＸ断面図である。

本実施の形態は、偏心カム２０をロータ軸３とは別体の構成としたものである。偏心カム２０は、ロータ軸３外周に一体回転可能に外嵌される環状に形成されており、該外周面の中心Ｏ２は回転中心Ｏ１に対して偏心し、かつ、該内周面の中心Ｏ２は回転中心Ｏ１と同一となっている。

このように構成された動力伝達装置においても、回転変動を効率的に吸収することができる。さらに、ロータ軸３に偏心カム加工が不要となり、製造性に優れる。

なお、偏心カム２０をゴム等の回転方向に弾性変形可能な部材にて構成してもよい。

本発明のさらに他の実施の形態を、図１０および図１１を参照して説明する。図１０は当該実施の形態に係るプーリユニットの部分側面断面図、図１１は図１０のＸＩ−ＸＩ断面図である。

本実施の形態は、ロータ軸３の外周に中心Ｏ２が回転中心Ｏ１に対して偏心している偏心溝３０を形成し、当該偏心溝３０に偏心カム３１を嵌合したものである。偏心カム３１は、全周に渡って同一の厚みを有した環状に形成されており、偏心溝３０に嵌合することにより、中心Ｏ２が回転中心Ｏ１より偏心することになる。

なお、上記各実施の形態では、偏心カムと外側環体との間に、ころ軸受６を介装したが、ころ軸受６に代えて玉軸受を偏心カムと外側環体との間に介装したものでもよい。

本発明の動力伝達装置は、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。

本発明の実施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１のＩＩ−ＩＩ断面図 本発明の実施の形態に係るプーリユニットの部分斜視図 本発明の実施の形態に係る外側環体の斜視図 本発明の実施の形態に係る内側環体の斜視図 本発明の実施の形態に係るプーリユニットの動作説明図 本発明の実施の形態の変形例に係るプーリユニットの全体構成を示す側面断面図 本発明の他の実施の形態に係るプーリユニットの部分側面断面図 図８のＩＸ−ＩＸ断面図 本発明のさらに他の実施の形態に係るプーリユニットの部分側面断面図 図１０のＸＩ−ＸＩ断面図

符号の説明

１ プーリユニット（動力伝達装置）
２ プーリ（外側環体）
３ ロータ軸（内側環体）
４，５ 転がり軸受
６ ころ軸受
８，２０，３１ 偏心カム

Claims (5)

1. 径方向内外に同心に配置した外側環体と内側環体との間で回転動力の伝達を行う動力伝達装置であって、
   内側環体の外周に該内側環体と一体回転可能でかつ該内側環体に対して偏心した円形の偏心カムを設け、
   偏心カムの外周と外側環体との間にころ軸受を介装し、偏心カムの軸方向両側において内側環体と外側環体との間にそれぞれ転がり軸受を介装した、ことを特徴とする動力伝達装置。
2. 偏心カムが内側環体に一体に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 偏心カムが内側環体とは別体であって、内側環体の外周に外嵌されている、ことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
4. 外側環体の内周面ところ軸受の外輪との間に回転方向に弾性変形可能な弾性体を介在させた、ことを特徴とする請求項１ないし３に記載の動力伝達装置。
5. 偏心カムが回転方向に弾性変形可能に構成されている、ことを特徴とする請求項３に記載の動力伝達装置。

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