JP2006292101A - プーリ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 使用温度域の如何に関わらず、入力角加速度の急激な変動を吸収緩和することができるプーリ装置を提供する。
【解決手段】 プーリ装置１０は、スリーブ１１とプーリ１２との間に配置され、スリーブ１１とプーリ１２との間で動力を伝達する動力伝達部と、スリーブ１１とプーリ１２との間に配置され、スリーブ１１とプーリ１２との相対回転を自在とするサポート軸受１４ａ，１４ｂと、を備える。動力伝達部は、粘性流体１６のせん断抵抗を利用して作用するダンパー１３である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プーリ装置に関し、より詳細には、自動車の走行用エンジンにおいて、オルタネータ、パワーステアリング用ポンプ、水ポンプ、エアコン用コンプレッサ等の補機の回転軸や、アイドリングストップ車に搭載するエンジンのクランクシャフト及び補機駆動装置の回転軸等に装着されるプーリ装置等として用いるのに好適なプーリ装置に関する。

一般に、オルタネータ等、自動車用補機の回転軸の端部には従動プーリが固定されており、エンジンのクランク軸の端部に固定された駆動プーリとの間に無端ベルトが掛け渡され、補機を駆動するために利用されている。また、従動プーリとしては、無端ベルトの走行速度が一定もしくは上昇傾向にある場合に、無端ベルトから回転軸への動力の伝達を自在とし、無端ベルトの走行速度が低下傾向にある場合に、従動プーリと回転軸との相対回転を自在とするよう、一方向クラッチを内蔵したプーリ装置が知られている（例えば、特許文献１及び２参照。）。

例えば、プーリ装置１００では、図５に示すように、無端ベルトが掛け渡されるプーリ１０１と、補機の回転軸に外嵌固定されるスリーブ１０２とが、両端に配置されたサポート軸受１０３，１０４によって相対回転可能に支持されている。また、プーリ１０１とスリーブ１０２との間の中間部には、一方向クラッチ１１０が配置されている。

一方向クラッチ１１０は、プーリ１０１に内嵌されたクラッチ外輪１０５と、スリーブ１０２に外嵌されたクラッチ内輪１０６と、クラッチ外輪１０５の内周面とクラッチ内輪１０６の外周面との間にクラッチ保持器１０８を介して配設された複数のローラ１０７と、クラッチ保持器１０８とローラ１０７との間に配置され、複数のローラ１０７をクラッチ内輪１０６の外周面及びクラッチ外輪１０５の内周面に対して係合する方向に押圧するばね１０９とを備えている。クラッチ内輪１０６の外周面には凹部１０９ａが円周方向に略等間隔で複数箇所形成されるカム面をなしており、クラッチ外輪１０５の内周面とともに楔空間を構成している。

このように構成された一方向クラッチ１１０では、プーリ１０１がスリーブ１０２に対して所定の方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、楔空間に配置されたローラ１０７が係合し、プーリ１０１とスリーブ１０２との間で動力を伝達する。従って、走行時の加減速やエンジンのクランク軸の回転角速度変動等の影響による、ベルトの異音発生や摩耗によるベルトの寿命低下を防止している。

一方、エンジンのタイミングベルトに適用されるオートテンショナーでは、ベルトの張力を安定して維持するため、ダンパーが使用されている（例えば、特許文献３及び４参照。）。
特開２００１-３４９４１３号公報 特開２００３-２３２４３３号公報 特開昭６３-１８０７５９号公報 実用新案登録第２５２９９５７号公報

ところで、従来のプーリ装置１００においては、無端ベルトを介してプーリ１０１に入力される走行速度の変動状態はエンジンの仕様によって様々であり、変動に際しての角加速度が過大の場合は、一方向クラッチ１１０の係合状態が不安定になる可能性がある。また、低温時には一方向クラッチ１１０内のグリース粘度が増加するため、一方向クラッチ１１０の係合不良を生じる可能性がある。

本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、使用温度域の如何に関わらず、また、急激な角加速度変動に対しても安定した動力伝達を行うことができるプーリ装置を提供することにある。

本発明の目的は、下記の構成によって達成される。
（１） 回転軸に外嵌固定自在なスリーブと、
該スリーブの周囲に該スリーブと同心に配置されるプーリと、
前記スリーブと前記プーリとの間に配置され、前記スリーブと前記プーリとの間で動力を伝達する動力伝達部と、
前記スリーブと前記プーリとの間に配置され、前記スリーブと前記プーリとの相対回転を自在とするサポート軸受と、
を備え、
前記動力伝達部は、少なくとも粘性流体のせん断抵抗を利用して作用するダンパーを有することを特徴とするプーリ装置。
（２） 前記動力伝達部は、ばねをさらに有することを特徴とする（１）に記載のプーリ装置。

本発明のプーリ装置によれば、スリーブとプーリとの間で動力を伝達する動力伝達部が、粘性流体のせん断抵抗を利用して作用するダンパーであるので、走行速度の変動に際しての入力角加速度が過大のときに、ダンパーにより急激な角加速度変動が吸収緩和され、これにより、安定した動力伝達を行うことができる。
また、低温時には、ダンパー内の粘性流体の粘度が増加してせん断抵抗が大きくなることで、入力角加速度の急激な変動が吸収緩和され、これにより、使用温度域の如何に関わらず、安定した動力伝達を行うことができる。

以下、本発明の各実施形態に係るプーリ装置について図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態のプーリ装置１０は、オルタネータ等の補機の回転軸（図示せず）に螺合して外嵌固定自在なスリーブ１１と、スリーブ１１の周囲にスリーブ１１と同心に配置され、外周面にベルト溝１２ａが形成されたプーリ１２とを備えている。ベルト溝１２ａには、エンジンのクランク軸に固定された駆動プーリ（図示せず）に懸架された駆動ベルト（図示せず）が掛け渡されている。

また、プーリ装置１０は、スリーブ１１の外周面とプーリ１２の内周面との間に、動力伝達部としてのダンパー１３及び一対のサポート軸受１４ａ，１４ｂとを備える。ダンパー１３は、スリーブ１１の外周面の軸方向中間部とプーリ１２の内周面の軸方向中間部との間に配置され、一対のサポート軸受１４ａ，１４ｂは、スリーブ１１の外周面の軸方向両端部とプーリ１２の内周面の軸方向両端部との間で、ダンパー１３を挟持するように配置されている。

ダンパー１３は、軸方向に互いに離間配置された一対のシール部材１５（例えば耐圧シール）間の環状空間に粘性流体１６を封入して構成されている。粘性流体１６としては、例えば耐熱性、耐寒性、耐薬品性に優れ、粘度の温度依存性が小さく、且つせん断に対する粘度変化が少ないシリコンオイル等が好ましい。また、粘性流体１６の粘度については、特に限定されるものではないが、１０００ｃＳｔ〜１００万ｃＳｔが好ましい。

サポート用軸受１４ａ，１４ｂは、周知の深溝玉軸受を使用したものであり、スリーブ１１の端部に外嵌される内輪１７と、プーリ１２の端部に内嵌される外輪１８と、内輪１７と外輪１８との軸受空間内で、保持器１９を介して転動自在に配置される玉２０と、軸受空間を密封する密封装置２１とを有する。このように構成されるサポート軸受１４ａ，１４ｂは、プーリ１２に加わるラジアル荷重を支承しつつ、スリーブ１１とプーリ１２とを相対回転可能に支持する。

この様に構成されたプーリ装置１０は、無端ベルトの走行速度が一定若しくは上昇傾向にある場合、プーリ１２からダンパー１３の粘性流体１６を介してスリーブ１１への回転力を伝達自在とする。これにより、プーリ１２とスリーブ１１とが相対回転不能（ロック状態）となり、エンジンの回転力が回転軸に伝達される。

ここで、プーリ装置１０は、エンジンの仕様等により、無端ベルトを介してプーリ１２に入力される走行速度の変動に際しての角加速度が過大となる場合に、ダンパー１３の粘性流体１６のせん断抵抗によるダンパー１３の減衰力が増大して急激な角加速度変動を吸収緩和する。

また、低温時には、プーリ装置１０は、ダンパー１３内の粘性流体１６の粘度が増加してせん断抵抗が大きくなることで、角加速度の急激な変動を吸収緩和する。

従って、本実施形態のプーリ装置１０は、スリーブ１１とプーリ１２との間で動力を伝達する動力伝達部として、粘性流体１６のせん断抵抗を利用して作用するダンパー１３を用いているので、走行速度の変動に際しての角加速度が過大となるときに、ダンパー１３により急激な角加速度変動を吸収緩和することができ、これにより、安定した動力の伝達を行うことができる。

また、低温時には、プーリ装置１０は、ダンパー１３内の粘性流体１６の粘度が増加してせん断抵抗が大きくなることで、使用温度域の如何に関わらず、角加速度の急激な変動を吸収緩和することができる。

更に、プーリ装置１０は、ダンパー１３の粘性流体１６を介してスリーブ１１とプーリ１２との間で動力を伝達するため、クラッチ構造を簡略化することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るプーリ装置について、図２〜図４を参照して説明する。なお、第１実施形態と同等部分については、同一符号を付して説明を省略あるいは簡略化する。

本実施形態のプーリ装置３０は、スリーブ１１の外周面とプーリ１２の内周面との間で、軸方向におけるダンパー１３とサポート軸受１４ｂとの間に、動力伝達部としてのばね３１をさらに有する点において、第１実施形態のプーリ装置１０と異なる。

図２（ｂ）に示すように、ばね３１は、螺旋状に巻回されてスリーブ１１の外周面とプーリ１２の内周面との間に配置されており、ばね３１の端部３１ａ，３１ｂは、スリーブ１１の外周面、及びプーリ１２の内周面の軸方向に対応する位置にそれぞれ形成された係止溝１１ａ，１２ａに結合されている。したがって、ばね３１はスリーブ１１及びプーリ１２間を連結して、ダンパー１３による回転変位を規制する。

図３の振動系の作動モデルに示すように、プーリ装置３０では、無端ベルトを介してプーリ１２に入力される走行速度（回転速度）は、各部材の摺動抵抗、ダンパー１３、及び、ばね３１によって、過大な角加速度変動を吸収しながら、スリーブ側に伝達され、より安定した動力の伝達を行うことができる。これにより、プーリ１２側から入力される回転速度変動は、図４に示すように、各部材の摺動抵抗、ダンパー１３及びばね３１によって吸収抑制されてスリーブ側に伝達され、同時にばね３１およびダンパー１３によって平均回転速度が同等に保たれる効果を奏する。

このように構成されるプーリ装置３０では、ダンパー１３は、第１実施形態同様、走行速度の変動に際しての角加速度が過大となるときの急激な角加速度変動の吸収緩和効果、及び、低温時の粘性流体１６の粘度増加による、使用温度域に依存しない角加速度変動の吸収緩和効果を発揮する。さらに、補機の駆動抵抗が大きいなどの入力過大時には、ばね３１が適宜変位しながら駆動力をスリーブ１１に伝達することができ、入力過大時においても補機駆動に支障をきたすことがない。

また、本実施形態のプーリ装置３０は、エンジンへのベルト取付けに際しても、プーリ装置３０に配置されたばね３１が駆動力を伝達するので、補機はベルトにより両方向に駆動され、通常のソリッドプーリと同じ使用方法を適用することができ、取り扱いが容易となる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
本実施形態のダンパーは粘性流体を使用するが、スリーブとプーリとの間の回転差を吸収する任意の形態を適用することができる。

本実施形態のプーリ装置は、ダンパーの粘性流体を介して動力を伝達するため、両方向の動力を伝達するような装置にも適用される。
また、本実施形態では、ダンパー１３の軸方向の両側に１対のサポート軸受１４ａ，１４ｂを設ける場合について例示したが、サポート軸受をダンパー１３の軸方向の一方のみに設けるようにしてもよい。

更に、本実施形態では、サポート軸受１４ａ，１４ｂは、内輪１７と外輪１８との間に転動体２０を配設した場合を例示したが、これに代えて、スリーブ１１の外周面とプーリ１２の内周面にそれぞれ軌道面を形成して、スリーブ１１の軌道面とプーリ１２の軌道面との間に転動体２０を配設するようにしてもよい。

また、本実施形態では、プーリ装置は、オルタネータの回転軸と従動プーリ間に装着されたが、スタータのプーリと回転軸に装着されてもよく、この場合には、回転軸からダンパーの粘性流体を介してプーリ１２への回転力を伝達自在とする。

本発明の第１実施形態であるプーリ装置を説明するための断面図である。 （ａ）は本発明の第２実施形態であるプーリ装置を説明するための断面図であり、（ｂ）は（ａ）のII−II線に沿う断面図である。 第２実施形態のプーリ装置の振動系の作動モデルを示す図である。 第２実施形態のプーリ装置の回転速度の伝達状態を示すグラフである。 従来の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を説明するための断面図である。

符号の説明

１０，３０ プーリ装置
１１ スリーブ
１２ プーリ
１３ ダンパー（動力伝達部）
１４ａ，１４ｂ サポート軸受
１５ シール部材
１６ 粘性流体
３１ ばね

Claims (2)

1. 回転軸に外嵌固定自在なスリーブと、
   該スリーブの周囲に該スリーブと同心に配置されるプーリと、
   前記スリーブと前記プーリとの間に配置され、前記スリーブと前記プーリとの間で動力を伝達する動力伝達部と、
   前記スリーブと前記プーリとの間に配置され、前記スリーブと前記プーリとの相対回転を自在とするサポート軸受と、
   を備え、
   前記動力伝達部は、少なくとも粘性流体のせん断抵抗を利用して作用するダンパーを有することを特徴とするプーリ装置。
2. 前記動力伝達部は、ばねをさらに有することを特徴とする請求項１に記載のプーリ装置。

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