JP2006077940A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転変動の吸収性能を低下させることなく、コイルバネやその固定部分とに要する軸方向スペースを減少させて装置の小型化を図る。
【解決手段】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２つの環体１，２間で回転動力の伝達を行うもので、両環体１，２間に遊星転動体８とコイルバネ９とが介装されている。遊星転動体８は２枚のキャリアプレート１０，１１間に回転可能に支持されている。コイルバネ９は、その一方の端部９ａが内外一方の環体１（２）に連結されるとともに、他方の端部９ｂが遊星転動体８，８どうしの周方向間隔内に突入してキャリアプレート１０（１１）と係合している。
【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上記のような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。

ところで、上記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、コイルバネの巻き数を増やしたりして、そのバネ定数を小さくすることが考えられるが、コイルバネの巻き数を増やすと、コイルバネ全体の軸方向幅寸法が増大する、という問題がある。

また、コイルバネの端部をプーリやロータ軸に連結するには、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しなければならない。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、この点からも、動力伝達装置の軸方向寸法が大きくなるという問題がある。
特許第３２６８００７号公報

本発明は、回転変動の吸収性能を低下させることなく、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減少させて装置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２つの環体間で回転動力の伝達を行う動力伝達装置であって、上記両環体間に遊星転動体とコイルバネとが介装され、上記遊星転動体は、２枚のキャリアプレート間に回転可能に支持され、上記コイルバネは、その一方の端部が内外一方の環体に連結されるとともに、他方の端部が上記遊星転動体どうしの周方向間隔内に突入してキャリアプレートと係合し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、遊星転動体を支持するキャリアプレートと、内外一方の環体との間で巻き締め方向もしく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、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、キャリアプレートを介してコイルバネの端部に伝わり、コイルバネを巻き締め方向もしくは巻き戻し方向に変形させることになる。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、回転変動の吸収性能を低下させることなく、コイルバネに要する軸方向のスペースを削減することが可能になる。

また、上記構成の動力伝達装置では、コイルバネの端部を、遊星転動体どうしの周方向間隔内に突出させてキャリアプレートと係合させているので、遊星転動体が占める軸方向スペースを、コイルバネの端部やその連結に要する軸方向スペースとしても利用することになり、この点でも、全体の軸方向スペースの削減が可能になる。

なお、上記構成の動力伝達装置において、キャリアプレートには、遊星転動体を支持するための軸孔が設けられるが、これら軸孔は、キャリアプレートに設定された直径方向線の両側に２組に分けられ、２組の軸孔が周方向に等間隔で、かつ互いに他の組の軸孔とキャリアプレートの中心に関して点対称となる位置に形成され、上記直径方向線上に、上記コイルバネの端部を嵌入係合する係合孔が形成されている構成であることが望ましい。

上記構成によれば、２枚のキャリアプレートの位相を１８０度ずらせても、その間に複数の遊星転動体を回転可能に支持することができる。そして、一方のキャリアプレートの係合孔にはコイルバネの端部を嵌入係合させ、他方のキャリアプレートには、コイルバネ端部の先端を当接させるようにすることができる。他方のキャリアプレートとコイルバネ端部との当接により、キャリアプレートやこれに支持される遊星転動体を軸方向に押圧してその軸方向位置を規制し、遊星転動体の動作を安定させることができる。

この場合、２枚のキャリアプレートは、同一の形状でよいから、キャリアプレートを１種用意すればよく、部品コストを低い値に抑制できる。

本発明によれば、回転変動の吸収性能を低下させることなく、コイルバネの巻き数を減らすとともに、コイルバネの端部やその固定に要する軸方向スペースを縮小することができ、装置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３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縦断側面図で、上半部は全体を断面し、下半部は外側環体であるプーリのみを断面して示している。図２は、図１の装置の要部である遊星ギヤとキャリアプレートとの正面図、図３は、図２の装置要部の分解斜視図である。

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、ロータ軸と回転一体に結合される。

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。環状空間５の反転がり軸受４側（図１で左側）は、プーリ１に形成した内鍔部１ｃと、この内鍔部１ｃの内周に設けたすべり軸受６とで封止されている。転がり軸受４は、筒軸２の外周に取り付けた止め環７により軸方向に位置決めされている。

プーリ１と筒軸２との間の環状空間５内には、遊星転動体としての遊星ギヤ８と、コイルバネ９とが介装されている。

遊星ギヤ８は、プーリ１の内周面に形成されたギヤ（内周ギヤ）１ｄと、筒軸２の外周面に形成されたギヤ（外周ギヤ）２ｃとに噛合するもので、軸方向両側に設けられた２枚のキャリアプレート１０，１１に、ギヤ軸８ａを介して回転自在に支持されている。遊星ギヤ８は、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おり、キャリアプレート１０，１１と、内周ギヤ１ｄと、外周ギヤ２ｃとともにギヤ型の遊星機構１２を構成している。

各キャリアプレート１０，１１は、図２および図３に示すように、環状の板材からなり、周方向に沿って遊星ギヤ８のギヤ軸８ａが嵌合する軸孔１０ａ，１１ａが形成されている。各キャリアプレート１０，１１の軸孔１０ａ，１１ａは、それぞれのキャリアプレート１０，１１に設定された直径方向線Ｌ，Ｌに関して２組１０Ｅ，１０Ｆ，１１Ｅ，１１Ｆに分けられている。各組１０Ｅ，１０Ｆ，１１Ｅ，１１Ｆの軸孔１０ａ，１１ａは周方向等間隔（等角度θ）で、他の組の軸孔１０ａ，１１ａと、キャリアプレート１０，１１の中心Ｐに関して点対称となる位置に配置されている。そして、各キャリアプレート１０，１１において、上記した直径方向線Ｌ上にコイルバネ９用の単一の係合孔１０ｂ，１１ｂが形成されている。なお、係合孔１０ｂ，１１ｂは、軸孔１０ａ，１１ａと同一径に形成されている。

両キャリアプレート１０，１１は、遊星ギヤ８を間にして互いに１８０度位相をずらせた状態で対面しており、両キャリアプレート１０，１１間で軸孔１０ａ，１１ａどうしは軸方向に対向するが、係合孔１０ｂ，１１ｂどうしは軸方向に対向しないようになっている。軸方向に対向する軸孔１０ａ，１１ａには、遊星ギヤ８のギヤ軸８ａが嵌合されている。

コイルバネ９は、筒軸２の外周面を囲むように介装されており、その両端部９ａ，９ｂは軸方向外方に突出する形に曲げ加工されている。

このコイルバネ９の一方（図１では左側）の端部９ａは、内外一方の環体、本実施形態では外側の環体であるプーリ１の内鍔部１ｃに連結されている。コイルバネ９の他方（図１で右側）の端部９ｂは、このコイルバネ９の側に位置するキャリアプレート１０の係合孔１０ｂに嵌入して、遊星ギヤ８，８どうしの周方向の間隔内に突入している。反コイルバネ９側のキャリアプレート１１は、コイルバネ９側のキャリアプレート１０と位相がずれているから、反コイルバネ９側のキャリアプレート１１の係合孔１１ｂは、コイルバネ端部９ｂの突入位置にはなく、コイルバネ端部９ｂは、反コイルバネ９側のキャリアプレート１１の板面に当接するようになっている。

次に、上記構成の動力伝達装置の動作を説明する。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が一方向に回転したとすると、遊星ギヤ８は、プーリ１と筒軸２との間で自転しながら筒軸２の外周に沿って公転する。この場合、遊星ギヤ８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８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。

遊星ギヤ８の公転とともに、キャリアプレート１０，１１は同方向に回転する。一方のキャリアプレート１０にはコイルバネ９の一端部９ｂが係合しているから、コイルバネ９はプーリ１の内鍔部１ｃとの間で巻き締め方向もしく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８で減速されて、コイルバネ９の螺旋端部９ｂに伝わり、コイルバネ９を変形させることなるから、コイルバネ９の変形量は、遊星ギヤ８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９の巻き数を少なくすることができる。

また、コイルバネ９の遊星ギヤ８側の端部９ｂは、両キャリアプレート１０，１１のうち、コイルバネ９側のキャリアプレート１０を貫通して、反コイルバネ９側のキャリアプレート１１の板面に当接するから、反コイルバネ９側のキャリアプレート１１には、コイルバネ９から軸方向の押圧力が作用し、反コイルバネ９側のキャリアプレート１１や、これに支持される遊星ギヤ８、コイルバネ９側のキャリアプレート１０の軸方向位置を、転がり軸受４に隣接した位置に位置決めする。これで、遊星ギヤ８は、軸方向に遊動せずに転がり軸受４に隣接した定位置で回転することになり、遊星ギヤ８を含む遊星機構１２の動作が安定する。

図示の実施形態では、プーリ１と筒軸２との間の環状空間５内に、遊星ギヤ８を含むギヤ型の遊星機構１２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、コイルバネ９の一端部９ｂをプーリ１に連結したが、内側環体である筒軸２に連結してもよい。

本発明の最良の実施形態に係る動力伝達装置の縦断側面図で、上半部は全体を断面し、下半部は外側環体であるプーリのみを断面している。 図１の装置の要部である遊星ギヤとキャリアプレートとの正面図 図２の装置要部の分解斜視図

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
８ 遊星ギヤ（遊星転動体）
９ コイルバネ
９ａ，９ｂ コイルバネ端部
１０ キャリアプレート
１０ａ 軸孔
１０ｂ 係合孔
１１ キャリアプレート
１１ａ 軸孔
１１ｂ 係合孔

Claims (2)

1. 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であって、
   上記両環体間に遊星転動体とコイルバネとが介装され、
   上記遊星転動体は、２枚のキャリアプレート間に回転可能に支持され、
   上記コイルバネは、その一方の端部が内外一方の環体に連結されるとともに、他の端部が上記遊星転動体どうしの周方向間隔内に突入してキャリアプレートと係合している、
   ことを特徴とする動力伝達装置。
2. キャリアプレートに設定された直径方向線の両側に、２組の遊星転動体支持用の軸孔が周方向等間隔で、かつ互いに他の組の軸孔とキャリアプレートの中心に関して点対称となる位置に形成され、上記直径方向線上に、上記コイルバネの端部を嵌入係合する係合孔が形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。

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