JP2006070931A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルバネとその固定とに要する軸方向スペースをできるだけ縮小して、装置全体の小型化を図る。
【解決手段】本発明による動力伝達装置は、外側環体１と内側環体２との間で回転動力の伝達を行う動力伝達装置であって、両環体間１，２にコイルバネ６が介装される。両環体１，２の軸方向一方には、外側環体１に固定されてコイルバネ６の一方の螺旋端部６ａを受止めるバネ受け７と、内側環体２に固定されて上記一方の螺旋端部６ａを受止めるバネ受け９とが設けられ、両環体１，２の軸方向他方にも、外側環体１に固定されてコイルバネ６の他方の螺旋端部６ｂを受止めるバネ受け８と、内側環体２に固定されて上記他方の螺旋端部６ｂを受止めるバネ受け１０とが設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プーリユニット等の動力伝達装置、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が取り出せるようにした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と、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、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をコイルバネで連結した動力伝達装置が提案されている（特許文献１参照）。この動力伝達装置では、コイルバネの弾力変形により、入力回転に含まれる回転変動が吸収される。

しかしながら、上記の動力伝達装置では、コイルバネの端部をプーリやロータ軸に連結するために、コイルバネの端部を軸方向外向きに曲げ加工した上で、その曲げ端部をプーリやロータ軸側の部材に固定する必要があった。

この場合、コイルバネの曲げ端部は、プーリ等との固定のために、軸方向に比較的長く突出させる必要があり、その突出長さ分、動力伝達装置の軸方向の幅を大きく設定しなければならない。
特許第３２６８００７号公報

本発明は、コイルバネと、このコイルバネをプーリ等の環体に固定する部分とに要する軸方向スペースをできるだけ縮小して、装置全体の小型化を図ることを課題とする。

本発明による動力伝達装置は、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動力伝達装置であって、両環体間にコイルバネが介装され、このコイルバネの軸方向両側それぞれに、外側環体に固定されてコイルバネの螺旋端部を受止めるバネ受けと、内側環体に固定されて上記と同一の螺旋端部を受止めるバネ受けとが設けられていることを特徴とするものである。

上記構成におけるバネ受けは、外側環体や内側環体の一部として一体に形成されていてもよいし、内外の環体とは別の部材として成形されて、外側環体や内側環体に取付けられるものであってもよい。

上記構成の動力伝達装置において、内外一方の環体に対して、他方の環体の回転に変動が生じた場合、コイルバネの軸方向一方側（第１端側と称する）の螺旋端部は、同側で内外一方の環体に設けられているバネ受けに受止められ、コイルバネの軸方向他方側（第２端側と称する）の螺旋端部は、この他方側で内外他方の環体に設けられているバネ受けに受止められ、これらバネ受けの間で巻き戻し方向に変形して、その変形により回転変動を吸収する。

今仮に、内側環体に対して相対的に外側環体が一方向に回転し、軸方向のいずれかの一方側、例えば第１端側で、外側環体に設けられているバネ受けがコイルバネの螺旋端部に圧接すると、第２端側では、コイルバネの他の螺旋端部が、内側環体に設けられているバネ受けに受止められる。これで、コイルバネは、軸方向一方の外側環体側のバネ受けと、軸方向他方の内側環体側のバネ受けとの間で、巻き戻し方向に変形させられることになり、この変形により、外側環体の回転変動を吸収する。

外側環体が上記とは逆方向に回転すると、コイルバネの各螺旋端部は、上記とは異なるバネ受けに受け止められることになり、第１端側では、内側環体に設けられているバネ受けがコイルバネの螺旋端部に当接し、第２端側では、コイルバネの他の螺旋端部に、外側環体に設けられているバネ受けが当接する。コイルバネは、軸方向一方の内側環体側のバネ受けと、軸方向他方の外側環体側のバネ受けとの間で、巻き戻し方向に変形させられる。

上記の構成では、コイルバネは螺旋形状のままでよく、端部を軸方向外方に曲げ加工して同方向に長く突出させる必要がないから、その分、コイルバネや、その端部を固定する部分の軸方向のスペースを削減することができる。

また、この種の動力伝達装置では、コイルバネは、内外の環体間の環状空間内に配置されるが、従来の装置のコイルバネは、巻き締め方向にも巻き戻し方向にも変形させられるので、無負荷状態では、上記環状空間の径方向中間に位置させる必要がある。これに対して、本発明の上記動力伝達装置では、コイルバネは、回転変動の方向にかかわらず常に巻き戻し方向の外力を受けて大径に変形し、無負荷状態では小径に縮径している。そのため、コイルバネは、内側環体の外周面にほぼ接する状態で装着することができる。これにより、無負荷状態でのコイルバネの形状を一定の形状に保持することができ、変形する際の挙動が安定し、所期通りの変動吸収を行わせることができる。

本発明による他の動力伝達装置は、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動力伝達装置であって、両環体間にコイルバネと遊星転動体とが介装され、上記コイルバネの軸方向一方側には、外側環体に固定されてコイルバネの軸方向一方の螺旋端部を受止めるバネ受けと、内側環体に固定されて上記と同一の螺旋端部を受止めるバネ受けとが設けられ、上記コイルバネの軸方向他方側には、内外一方の環体に固定されてコイルバネの軸方向他方の螺旋端部を受止めるバネ受けと、上記遊星転動体に連結されてコイルバネの軸方向他方の螺旋端部を受止めるバネ受けとが設けられていることを特徴とするものである。

上記構成の動力伝達装置において、内外一方の環体に対して、他方の環体が相対的に回転した場合、遊星転動体は、内外の環体の間で自転しながら公転する。そして、コイルバネは、遊星転動体の側でこの遊星転動体もしくは内外一方の環体に設けられているバネ受けと、反遊星転動体の側（遊星転動体から遠い側）で内外一方の環体に設けられているバネ受けとの間で、巻き戻し方向に変形させられて、この変形により回転変動を吸収する。

この場合、一方の環体に対する他方の環体の回転は、遊星転動体で減速されて、コイルバネの螺旋端部に伝わり、コイルバネを巻き戻し方向に変形させることのなる。このため、コイルバネの変形量は、遊星転動体を有しないものに比べ減少し、コイルバネの巻き数を少なくすることができ、この点でも、コイルバネに要する軸方向のスペースの削減が可能になる。

本発明によれば、コイルバネと、このコイルバネを内外の環体に固定する部分とに要する軸方向スペースが縮小し、装置全体の小型化が可能になる。

以下、本発明の最良の実施形態を、図１ないし図４を参照して説明すると、図１は、最良の実施形態に係る動力伝達装置の半部の縦断側面図、図２は、図１の装置の要部を分解して示した側面図で、一部は断面して示している。図３は、図２の装置要部に含まれるバネ受けの斜視図、図４は、図１の装置の動作説明図である。

本実施形態の動力伝達装置は、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プーリユニットとして装備されるものであって、外側環体としてのプーリ１と、内側環体としての筒軸２とを有する。

プーリ１は、外周面に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３が巻き掛けられるプーリ溝１ａを有するとともに、内径側に軸孔１ｂを有する。

筒軸２は、プーリ１の軸孔１ｂ内に同軸に配置されている。この筒軸２は、内径側にネジ孔２ａやナット孔２ｂを有するもので、その内径側にはオルタネータのロータ軸（図示省略）が挿入されてネジ孔２ａやナットの螺合により、ロータ軸と一体に結合される。

筒軸２の外周面とプーリ１の軸孔１ｂの内周面との間には、深溝玉軸受のような転がり軸受４が介装され、この転がり軸受４により、プーリ１と筒軸２とは、互いに同軸で相対回転可能に組み合わされるとともに、プーリ１と筒軸２との間に環状空間５を形成している。

プーリ１と筒軸２との間の環状空間５内には、コイルバネ６が筒軸２の外周面を囲むように介装されている。コイルバネ６は全体が螺旋状で、その両端部は主部と同じ螺旋形状の端部（螺旋端部）６ａ，６ｂ（図２に明示）となっている。

このコイルバネ６の軸方向両側それぞれには、プーリ１に固定されてコイルバネ６の螺旋端部６ａ，６ｂを受止めるバネ受け７，８と、筒軸２に固定されて上記と同一の螺旋端部６ａ，６ｂを受止めるバネ受け９，１０とが設けられている。これらバネ受け７，８，９，１０は、本実施形態ではいずれもリング状の部材である。コイルバネ６の軸方向一方側（図１で左側で、以下、第１端側Ａと称する）において、プーリ１側のバネ受け７と筒軸２側のバネ受け９とは同一の軸方向位置にあって、プーリ１側のバネ受け７の内径側に筒軸２側のバネ受け９が位置している。コイルバネ６の軸方向他方側（図１で右側で、以下、第２端側Ｂと称する）においても、第１端側Ａと同様に、プーリ１側のバネ受け８と筒軸２側のバネ受け１０とは同一の軸方向位置にあって、プーリ１側のバネ受け８の内径側に筒軸２側のバネ受け１０が位置している。

コイルバネ６の第１端側Ａにおいて、プーリ１に固着された外径側のバネ受け７は、図２および図３に明示するように、外周に、プーリ１の第１端側Ａに形成された雌セレーション１ｃに嵌合する雄セレーション７ａを有し、内周には、コイルバネ６の第１端側Ａの螺旋端部６ａを案内する螺旋状の案内斜面７ｂと、この案内斜面７ｂの奥でコイルバネ６の上記螺旋端部６ａを受止める段部７ｃとが形成されている。

同じく、コイルバネ６の第１端側Ａにおいて、筒軸２に固着された内径側のバネ受け９は、上記外径側のバネ受け７と同一の螺旋端部６ａを受け止めるもので、内周に、筒軸２の外周面に形成された雄セレーション２ｃと嵌合する雌セレーション９ａを有し、外周に、コイルバネ６の第１端側Ａの螺旋端部６ａを案内する螺旋状の案内斜面９ｂと、コイルバネ６の上記螺旋端部６ａを受止める段部９ｃとが形成されている。

第１端側Ａにおいて、プーリ１側のバネ受け７の受止め段部７ｃと、筒軸２側のバネ受け９の受止め段部９ｃとは、径方向に互いに近接した位置で、コイルバネ６の同一の螺旋端部（第１端側Ａの螺旋端部）６ａを、螺旋方向前方で受け止めるようになっている。

コイルバネ６の第２端側Ｂに設けられたプーリ１側のバネ受け８と、筒軸１側のバネ受け１０は、第１端側Ａのものと同一の形状である。すなわち、第２端側Ｂでプーリ１に固着された外径側のバネ受け８は、外周に、プーリ１の第２端側Ｂに形成された雌セレーション１ｄに嵌合する雄セレーション８ａを有し、内周には、コイルバネ６の第２端側Ｂの螺旋端部６ｂを案内する螺旋状の案内斜面８ｂと、この案内斜面８ｂの奥でコイルバネ６の上記螺旋端部６ｂを受止める段部８ｃとが形成されている。筒軸２に固着された内径側のバネ受け１０は、内周に、筒軸２の外周面の雄セレーション２ｄと嵌合する雌セレーション１０ａを有し、外周に、コイルバネ６の第２端側Ｂの螺旋端部６ｂを案内する螺旋状の案内斜面１０ｂと、コイルバネ６の上記螺旋端部６ｂを受止める段部１０ｃとが形成されている。

次に、上記構成の動力伝達装置の動作を、図４の（ａ）（ｂ）を参照して説明する。今仮に、プーリ１の回転に変動が生じ、筒軸２に対して相対的にプーリ１が時計方向（矢印イの方向）に回転したとすると、図４の（ａ）に示すように、第１端側Ａでは、プーリ１に設けられている外径側のバネ受け７の受止め段部７ｃが、コイルバネ６の螺旋端部６ａに圧接し、コイルバネ６を同方向（時計方向イ）に回転させようとする。すると、第２端側Ｂでは、コイルバネ６の他の螺旋端部６ｂが、プーリ１に対して相対的に非回転である筒軸２に設けられている内径側のバネ受け１０の受止め段部１０ｃに受止められる。これで、コイルバネ６には、第１端側Ａの外径側のバネ受け７と、第２端側Ｂの内径側のバネ受け１０とから巻き戻し方向の外力が作用し、巻き戻しにより大径に変形する。この変形により、プーリ１の時計方向の回転変動を吸収する。

反対に、筒軸２に対して、プーリ１が上記とは逆方向（反時計方向で、矢印ロの方向）に回転したとすると、コイルバネ６の各螺旋端部６ａ，６ｂは、上記とは異なるバネ受け８，９に受け止められることになる。すなわち、図４の（ｂ）に示すように、第２端側Ｂでは、プーリ１に設けられている外径側のバネ受け８の受止め段部８ｃが、コイルバネ６の螺旋端部６ｂに圧接し、コイルバネ６を同方向（反時計方向ロ）に回転させようとするが、第１端側Ａでは、コイルバネ６の他の螺旋端部６ａが、筒軸２に設けられている内径側のバネ受け９の受止め段部８ｃに受止められる。これで、コイルバネ６には、第２端側Ｂの外径側のバネ受け８と、第１端側Ａの内径側のバネ受け９とから巻き戻し方向の外力が作用し、巻き戻しにより大径に変形する。この変形により、プーリ１の反時計方向ロの回転変動を吸収する。

このように、プーリ１と筒軸２との一方に対して、他方の回転に変動が生じた場合、第１端側Ａにおける内外一方側のバネ受け７（９）と、第２端側Ｂにおける内外他方側のバネ受け１０（８）との間で、コイルバネ６が巻き戻し方向に変形して、その変形により、いずれの方向の回転変動も吸収することになる。

上記の構成では、コイルバネ６は螺旋形状のままでよく、端部を軸方向外方に曲げ加工して同方向に長く突出させる必要がないから、その分、コイルバネ６や、その端部を固定する部分の軸方向のスペースを削減することができる。

また、上記構成の動力伝達装置では、コイルバネ６は、回転変動の方向にかかわらず常に、巻き戻し方向の外力を受けて大径に変形し、無負荷状態では小径に縮径している。そのため、コイルバネ６は、筒軸２の外周面にほぼ接する状態で装着することができ、無負荷状態での形状が一定の形状に保持されるから、変形する際の挙動が安定し、所期通りの変動吸収が行われる。

（他の実施形態）
図５を参照して、本発明の他の実施形態を説明する。本発明は、遊星ギヤのような遊星転動体を含む動力伝達装置に実施しうる。

図５の実施形態では、外径側環体であるプーリ１と、内径側環体である筒軸２との間の環状空間５内には、コイルバネ６と、遊星転動体としての遊星ギヤ１１とが介装されている。遊星ギヤ１１は、同じく環状空間５内に設けられた環状のキャリアプレート１２にギヤ軸１１ａにより回転自在に支持されて、プーリ２の内周面に形成されたギヤ（内周ギヤ）１ｅと、筒軸２の外周面に形成されたギヤ（外周ギヤ）２ｅとに噛合しており、プーリ１と筒軸２との回転速度の差に応じてプーリ１と筒軸２との間で自転しながら、筒軸２の外周を公転するようになっている。この遊星ギヤ１１と、キャリアプレート１２と、内周ギヤ１ｅと、外周ギヤ２ｅとは、ギヤ型の遊星機構１３を構成している。

コイルバネ６の第１端側（本実施形態では遊星ギヤ１１から遠い側）Ａには、プーリ１に固定されてコイルバネ６の第１端側Ａの螺旋端部６ａを受止めるバネ受け７と、筒軸２に固定されて上記螺旋端部６ａを受止めるバネ受け９とが設けられている。これらのバネ受け７，９の構造は、図１ないし図３に示した実施形態においてコイルバネ６の第１端側Ａに設けられるバネ受けと特に変わらないので、図１と同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

コイルバネ６の第２端側（本実施形態では遊星ギヤ１１側）Ｂには、プーリ１に固定されてコイルバネ６の第２端側Ｂの螺旋端部６ｂを受止めるバネ受け８と、その内径側で上記と同一の螺旋端部６ｂを受止めるバネ受け１０とが設けられており、内径側のバネ受け１０は、本実施形態では、キャリアプレート１２に固定されている。このほか、図１の装置と共通もしくは対応する部分には、同一の符号を付している。

上記構成の動力伝達装置において、筒軸２に対してプーリ１が相対的に回転した場合、遊星ギヤ１２は自転しながら筒軸２の外周に沿って公転する。この場合、遊星ギヤ１１の公転速度は、筒軸２に対するプーリ１の回転速度の約２分の１で、遊星ギヤ１１の公転角度は、筒軸２とプーリ１との回転位相差の約２分の１である。

筒軸２に対してプーリ１が一方向に回転し、第１端側Ａにおいて、コイルバネ６の螺旋端部６ａがプーリ１側のバネ受け７に受止められると、コイルバネ６の他の螺旋端部６ｂは、第２端側Ｂにあるキャリアプレート１２側のバネ受け１０に受止められる。これら２つのバネ受け７，１０の間で、コイルバネ６は巻き戻し方向に変形させられて、この変形により回転変動を吸収する。

この場合、筒軸２に対するプーリ１の回転は、遊星ギヤ１１で減速されて、コイルバネ６の螺旋端部６ｂに伝わり、コイルバネ６を巻き戻し方向に変形させることなるから、コイルバネ６の変形量は、遊星ギヤ１１のような遊星転動体を有しないものに比べ減少する。そのため、コイルバネ６の巻き数を少なくすることができる。

筒軸２に対してプーリ１が上記とは逆方向に回転した場合、第１端側Ａにおいてはコイルバネ６の螺旋端部６ａが筒軸２側のバネ受け９に受止められ、第２端側Ｂでは、コイルバネ６の他の螺旋端部６ｂは、プーリ１側のバネ受け８に受止められる。これら２つのバネ受け８，９の間で、コイルバネ６は巻き戻し方向に変形させられて、この変形により回転変動を吸収する。

図５の実施形態では、プーリ１と筒軸２との間の環状空間５内に、遊星ギヤ１１を含むギヤ型の遊星機構１３を設けたが、遊星ローラを含む摩擦伝動型の遊星機構を設けてもよい。また、実施形態ではキャリアプレート１２に内径側のバネ受け１０を固定したが、キャリアプレート１２に外径側のバネ受け８を固定し、その内径側のバネ受け１０を筒軸２に固定してもよい。

本発明の最良の実施形態に係る動力伝達装置の半部の縦断側面図 図１の装置の要部を分解して示した側面図で、一部は断面している。 図２の装置要部に含まれるバネ受けの斜視図 図１の装置の動作説明図 本発明の他の実施形態に係る動力伝達装置の半部の縦断側面図

符号の説明

１ プーリ（外側環体）
２ 筒軸（内側環体）
５ 環状空間
６ コイルバネ
６ａ，６ｂ 螺旋端部
７ （プーリ側の）バネ受け
８ （プーリ側の）バネ受け
９ （筒軸側の）バネ受け
１０ （筒軸側の）バネ受け
Ａ 第１端側
Ｂ 第２端側

Claims (2)

1. 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動力伝達装置であって、
   両環体間にコイルバネが介装され、
   このコイルバネの軸方向両側それぞれに、外側環体に固定されてコイルバネの螺旋端部を受止めるバネ受けと、内側環体に固定されて上記と同一の螺旋端部を受止めるバネ受けとが設けられている、
   ことを特徴とする動力伝達装置。
2. 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動力伝達装置であって、
   両環体間にコイルバネと遊星転動体とが介装され、
   上記コイルバネの軸方向一方側には、外側環体に固定されてコイルバネの軸方向一方の螺旋端部を受止めるバネ受けと、内側環体に固定されて上記と同一の螺旋端部を受止めるバネ受けとが設けられ、
   上記コイルバネの軸方向他方側には、内外一方の環体に固定されてコイルバネの軸方向他方の螺旋端部を受止めるバネ受けと、上記遊星転動体に連結されてコイルバネの軸方向他方の螺旋端部を受止めるバネ受けとが設けられている、
   ことを特徴とする動力伝達装置。
   

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