JP2006077939A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動力伝達装置の軸方向長さが大きくなるのを抑制すること。
【解決手段】同心配置した外側環体（プーリ２）と内側環体（筒軸３）との間で動力伝達を行う装置であって、内外両環体２，３の間にコイルバネ６を介装し、コイルバネ６の軸方向両側で各環体２，３に設けられた環状部２ｂ，３ａには、コイルバネ６の螺旋状の端部６ａ，６ｂの形状に対応して軸方向深さが漸次深くなる部分周溝７Ａ，７Ｂを形成し、この部分周溝７Ａ，７Ｂ内にコイルバネ６の端部６ａ，６ｂを挿入して固定した構成。
【選択図】図１

Description

本発明は、径方向内外に同心配置した２つの環体間で回転動力の伝達を行う動力伝達装置に関する。この種の動力伝達装置は、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。

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とフリー状態とが繰り返され、動力伝達状態の間に非動力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

そこで、本発明者らは、このような一方向クラッチ式の動力伝達装置に対して、プーリからロータ軸への動力伝達をコイルバネで媒介する一方、当該コイルバネの弾性により、ベルトの張力変動に伴うプーリの回転変動を吸収して、ベルトがプーリに対して滑らないようにして、ベルトの異音の発生等を抑制ないしは解消可能となるようなバネ式の動力伝達装置を開発研究している。

このようなバネ式の動力伝達装置において、プーリの回転変動の吸収性能を向上させるには、コイルバネの巻数を増やす等して、そのバネ定数を小さくすることが考えられる。しかしながら、コイルバネの端部は軸方向に折り曲げて所定の部材に固定していることから、コイルバネの折り曲げ分だけ軸方向長さが必要になり、動力伝達装置全体が大型化してしまうという課題がある。

したがって、本発明により解決すべき課題は、動力伝達装置の大型化、特に軸方向の大型化を抑制し得る動力伝達装置を提供することである。

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、外側環体の軸方向一方側に径方向内向きに延びる環状部が設けられるとともに、内側環体の軸方向他方側に径方向外向きに延びる環状部が設けられ、上記両環状部の間で内側環体の周りにコイルバネが巻装され、上記各環状部の内側面には、コイルバネの螺旋状の端部の形状に対応して軸方向深さが漸次深くなる部分周溝が形成され、この部分周溝内にコイルバネの端部が挿入固定されていることを特徴とするものである。

当該コイルバネは、金属製だけでなく、樹脂製のものも含む。また、部分周溝は、内側環体あるいは外側環体の環状部を螺旋方向に貫通または非貫通として形成している。

上記の構成によれば、コイルバネの端部は、軸方向に折曲することなく、内外両環体の環状部に固定されるから、コイルバネの軸方向長さを長くすることなく動力伝達装置の構成部品とすることができ、したがって、動力伝達装置全体の軸方向長さを抑制することが可能となる。

上記動力伝達装置において、好ましくは、上記部分周溝は、コイルバネの挿入側ほど狭まったテーパ孔部を有し、この部分周溝に挿入されるコイルバネの端部には、上記テーパ孔部の形状に対応した外周面を有する筒状の止め具が嵌着されている構成とする。

上記構成では、コイルバネの端部に嵌着される止め具の嵌着力は、コイルバネの端部の長さ方向幅広い部分に作用し、局部的に過大な応力を発生させない。そのため、コイルバネの端部に破損や変形を生じさせることなく、当該端部を強固に固定することができる。

また、上記動力伝達装置においては、コイルバネの端部と、部分周溝の内面とのいずれか一方に凹部が形成されるとともに、他方に上記凹部に係合する凸部が形成され、上記の凹部と凸部との係合により、コイルバネの端部が部分周溝内に固定されている構成としてもよいし、コイルバネの端部と部分周溝の内面とにそれぞれ凹部が形成され、これら両凹部に係合する部材により、コイルバネの端部が部分周溝内に固定されている構成としてもよい。

本発明による動力伝達装置は、コイルバネとともに、遊星ギヤのような遊星転動体を用いてもよい。すなわち、内外一方の環体に他の環体の側に延びる環状部が設けられ、両環体間にはコイルバネと、キャリアプレートにより自転可能に支持された複数の遊星転動体とが介装され、上記環状部およびキャリアプレートそれぞれの内側面には、コイルバネの螺旋状の端部の形状に対応して軸方向深さが漸次深くなる部分周溝が形成され、この部分周溝内にコイルバネの端部が挿入固定されている構成としてもよい。

上記の構成において、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、コイルバネは、内外一方の環体に設けられている環状部と、キャリアプレートとの間で、巻き戻しもしくは巻き締め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、コイルバネの端部に伝わる。そのため、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、コイルバネに要する軸方向のスペースのさらなる削減が可能になる。

本発明によれば、コイルバネに要する径方向スペースを削減して、動力伝達装置の大型化、特に軸方向の大型化を抑制し得る。

以下、本発明の最良の形態を、図を参照して説明する。この形態では、動力伝達装置を車両のエンジンの補機であるオルタネータに用いるプーリユニットに適用させている。図１は、当該実施形態に係るプーリユニットの全体構成を示す縦断側面図、図２は、図１のプーリユニットの要部であるバネ固定部分の拡大断面図、図３は、コイルバネと止め具との分解斜視図である。

これらの図に示すプーリユニット１は、外側環体としてのプーリ２と、プーリ２の内周側に配置されてプーリ２との間で回転動力の伝達を行う内側環体としての筒軸３と、プーリ２と筒軸３との軸方向一側端間に配設される転がり軸受４とを備える。

プーリ２と筒軸３との軸方向他側端間は、すべり軸受５の構成となっている。プーリ２は、図示省略のベルトを巻掛ける巻掛部２ａと、プーリ２の内周の軸方向他端側（転がり軸受４の反対側）で径方向内向きに突出する環状部として鍔部２ｂとを有する。

筒軸３には、自動車に備える補機の回転軸、本実施形態では、オルタネータのロータ軸が挿入されて一体回転可能に連結される。この筒軸３は、転がり軸受４の軸方向内側に径方向外向きに突出する環状部として鍔部３ａを有する。転がり軸受４は、プーリ２と筒軸３との間の環状空間において軸方向一側に介装された一般的な深溝玉軸受の構成とされている。すべり軸受５は、プーリ２の鍔部２ｂの内周面２ｃと、筒軸３の軸方向他端側の外周面３ｂとをすべり接触可能とすることで構成される。

本実施形態では、プーリ２の鍔部２ｂと筒軸３の鍔部３ａとの間で、筒軸３の外周にコイルバネ６を巻装するともに、このコイルバネ６の両端部６ａ，６ｂそれぞれをプーリ２の鍔部２ｂと筒軸３の鍔部３ａとに連結固定した構成となっている。

コイルバネ６の一端部６ａは、螺旋形状もしくは螺旋部からその接線方向に延出する形状で、筒軸３の鍔部３ａに形成した部分周溝７Ａに挿入されて、該端部６ａに嵌着した止め具８により部分周溝７Ａ内に固定されている。コイルバネ６の他の端部６ｂも同様に、プーリ２の鍔部８に形成した部分周溝７Ｂに挿入されて、該端部６ｂに嵌着した止め具８により部分周溝７Ｂ内に固定されている。

筒軸３側の部分周溝７Ａは、図２にも示すように、コイルバネ６の螺旋方向に対応して軸方向深さが漸次深くなるよう、筒軸３の鍔部３ａにコイルバネ６のピッチ角に沿って形成されている。プーリ２側の部分周溝７Ｂも同様で、プーリ２の鍔部２ｂにコイルバネ６のピッチ角に沿うよう形成されている。

部分周溝７Ａは、この実施形態では鍔部３ａを軸方向内側から外側に貫通しており、軸方向内側から順に、小径孔部７ｃと、小径孔部７ｃから軸方向外側ほど広がるテーパ孔部７ｄと、テーパ孔部７ｄの大径部分に続く大径孔部７ｅとを有している。止め具８は、部分周溝７Ａのテーパ孔部７ｄの内周面に嵌合するテーパ状の外周面８ａを有する割り筒体である。他の部分周溝７Ｂも、同様に、小径孔部７ｃとテーパ孔部７ｄと大径孔部７ｅとを有している。

上記構成において、プーリユニット１の動作を説明する。今仮に、プーリ２の回転に変動が生じ、筒軸３に対して相対的にプーリ２が一方向に回転したとすると、コイルバネ６には、プーリ２の鍔部２ｂと、筒軸３の鍔部３ａとから力が作用し、巻き戻し方向もしくは巻き締め方向に変形し、この変形により、プーリ２の回転変動を吸収する。

この場合、コイルバネ６の各端側６ａ，６ｂは、軸方向に折曲することなく、螺旋方向に沿った形状のままで鍔部２ｂ，３ａに固定されているから、コイルバネ６の軸方向長さを長くすることなくプーリユニット１の構成部品とすることができる。

また、止め具８の嵌着力は、コイルバネ端部６ａ，６ｂの長さ方向幅広い部分に作用するから、コイルバネ端部６ａ，６ｂに、局部的に応力を発生させて破損や変形を生じさせることなく、当該端部６ａ，６ｂを鍔部２ｂ，３ａに強固に固定することができる。

次に、図４および図５を参照して、他の実施形態に係るプーリユニットの構成を説明する。図４は、他の実施形態に係るプーリユニットの全体構成を示す縦断側面図、図５は、図４のプーリユニットの要部であるバネ固定部分の拡大断面図である。

この実施形態では、筒軸３の径方向外向きの鍔部を省略して、その鍔部が設けられていた位置に、遊星転動体としての遊星ギヤ９と、この遊星ギヤ９を自転可能に支持するキャリアプレート１０とを設けている。

すなわち、この実施形態では、転がり軸受４に隣り合う位置でプーリ２の内周面にギア部１１を形成して当該プーリ２を内歯歯車構造となし、また、筒軸３の外周面に上記ギア部１１に径方向で対向するギア部１２を形成して当該筒軸３を太陽歯車構造となし、これら両ギア部１１，１２間に円周方向等間隔に複数の遊星ギヤ９を介装し、各遊星ギヤ９をギヤ軸９ａによりキャリアプレート１０に支持させ、これら遊星ギヤ９、キャリアプレート１０、および両ギヤ部１１，１２により遊星歯車機構を構成している。

キャリアプレート１０とプーリ２の鍔部２ａとの間には、コイルバネ６介装され、このコイルバネ３の両端部６ａ，６ｂそれぞれをプーリ２の鍔部２ｂとキャリアプレート１０とに連結固定した構成となっている。

プーリ２の鍔部２ｂとキャリアプレート１０の軸方向内側には、部分周溝７Ａ，７Ｂが、コイルバネ６の螺旋方向に対応して軸方向深さが漸次深くなるよう、コイルバネ６のピッチ角に沿って形成されている。そして、コイルバネ６の端部６ａ，６ｂには、ピン孔状の凹部１３が形成される一方、部分周溝７Ａ，７Ｂの内面にはピン状の凸部１４が突設され、この凸部１４とコイルバネ６側の凹部１３との係合により、コイルバネ６の端部６ａ，６ｂが部分周溝７Ａ，７Ｂ内に挿入した状態で固定されている。

上記構成において、筒軸３に対してプーリ２が相対的に回転した場合、遊星ギヤ９は自転しながら筒軸３の外周に沿って公転する。コイルバネ６は、遊星ギヤ９を支持するキャリアプレート１０と、プーリ２の鍔部２ｂとの間で、巻き戻し方向もしくは巻き締め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３に対するプーリ２の回転は、遊星ギヤ９で減速されて、コイルバネ６の端部６ａに伝わるから、コイルバネ６の変形量は、遊星ギヤ９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。

なお、コイルバネ６の各端部６ａ，６ｂは、軸方向に折曲する必要がないから、コイルバネ６全体の軸方向長さを短寸に抑制できる。

コイルバネ６の端部６ａ，６ｂをプーリ２の鍔部２ｂ等の部分周溝７Ａ，７Ｂに挿入して固定する構造は、図１や図４に示すものに限らず、図６ないし図８に示すような構造とすることができる。図６ないし図８は、さらに他の実施形態のバネ固定部分の拡大断面図である。なお、図６ないし図８では、コイルバネ６の両端部６ａ，６ｂのうち、一方の端部６ａを、筒軸３の鍔部３ａもしくはキャリアプレート１０に設けられている部分周溝７Ａに挿入固定している構造を示しており、コイルバネ６の他の端部６ｂの部分周溝７Ｂへの固定構造は、これに準ずる。

図６に示す例では、コイルバネ６の端部６ａの外周の一部にキー溝状の凹部１３ａが形成され、部分周溝７Ａの内面に、上記凹部１３ａに嵌合する凸部１４ａが形成されている。そして、キャリアプレート１０もしくは鍔部３ａの内側面には、抜け止め板１５がネジ１６により取り付けられており、この抜け止め板１５により、上記凹部１３ａと凸部１４ａとは係合した状態で保たれるようになっている。

図７に示す例では、コイルバネ６の端部６ａの外周に周溝状の凹部１３ｂが形成され、この凹部１３ｂに係合する凸部１４ｂが、部分周溝７Ａの内面に形成されている。そして、キャリアプレート１０もしくは鍔部３ａの内側面に取り付けられた抜け止め板１５により、上記凹部１３ｂと凸部１４ｂとは係合した状態で保たれるようになっている。この例では、凹部１３ｂがコイルバネ６の端部６ａの全周にあるから、コイルバネ６の端部６ａの長さ軸周りの角度がどのような角度であっても、凸部１４ｂと確実に係合する。また、凹部１３ｂに抜け止め板１５の端縁を係合させるようにすると、その係合により、コイルバネ端部６ａの固定がより強固になる。

図８に示す例では、コイルバネ６の端部６ａの外周に周溝状の凹部１３ｂが形成されるとともに、部分周溝７Ａの内面にも凹部１７が形成されている。そして、コイルバネ６側の周溝状の凹部１３ｂには、リング状で、部分周溝７Ａ側の凹部１７とも係合する係合部材１８が嵌合されている。そして、キャリアプレート１０もしくは鍔部３ａの内側面に取り付けられた抜け止め板１５により、係合部材１８が両凹部１３ｂ，１７と係合した状態に保たれるようになっている。

本発明の最良の形態に係るプーリユニットの全体構成を示す縦断側面図 図１のプーリユニットの要部であるバネ固定部分の拡大断面図 図１のプーリユニットのコイルバネと止め具との分解斜視図 本発明の他の形態に係るプーリユニットの全体構成を示す縦断側面図 図４のプーリユニットの要部であるバネ固定部分の拡大断面図 本発明のさらに他の形態のバネ固定部分の拡大断面図 さらに別の形態のバネ固定部分の拡大断面図 さらに別の形態のバネ固定部分の拡大断面図

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 筒軸（内側環体）
６ コイルバネ
６ａ，６ｂ コイルバネの端部
７Ａ，７Ｂ 部分周溝
９ 遊星ギヤ（遊星転動体）
１０ キャリアプレート

Claims (5)

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、
   外側環体の軸方向一方側に径方向内向きに延びる環状部が設けられるとともに、内側環体の軸方向他方側に径方向外向きに延びる環状部が設けられ、
   上記両環状部の間で内側環体の周りにコイルバネが巻装され、
   上記各環状部の内側面には、コイルバネの螺旋状の端部の形状に対応して軸方向深さが漸次深くなる部分周溝が形成され、
   この部分周溝内にコイルバネの端部が挿入固定されている、
   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、
   内外一方の環体に他の環体の側に延びる環状部が設けられ、
   両環体間にはコイルバネと、キャリアプレートにより自転可能に支持された複数の遊星転動体とが介装され、
   上記環状部およびキャリアプレートそれぞれの内側面には、コイルバネの螺旋状の端部の形状に対応して軸方向深さが漸次深くなる部分周溝が形成され、
   この部分周溝内にコイルバネの端部が挿入固定されている、
   ことを特徴とする動力伝達装置。
3. 上記部分周溝は、コイルバネの挿入側ほど狭まったテーパ孔部を有し、この部分周溝に挿入されるコイルバネの端部には、上記テーパ孔部の形状に対応した外周面を有する筒状の止め具が嵌着されている、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の動力伝達装置。
4. コイルバネの端部と、部分周溝の内面とのいずれか一方に凹部が形成されるとともに、他方に上記凹部に係合する凸部が形成され、上記の凹部と凸部との係合により、コイルバネの端部が部分周溝内に固定されている、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の動力伝達装置。
5. コイルバネの端部と部分周溝の内面とにそれぞれ凹部が形成され、これら両凹部に係合する部材により、コイルバネの端部が部分周溝内に固定されている、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の動力伝達装置。

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