JP2009299730A - プーリ - Google Patents

Abstract

【課題】ベルト張力および弾性体の信頼性を両立させてアイソレーションプーリの減衰能力を強化すること。
【解決手段】アイソレーションゴム３８の捩り変形によりクランクシャフト２の速度変動が吸収され、アイドリング回転時などのエンジン低回転時におけるクランクシャフト２の速度変動がベルトに伝達されるのが抑制される。アイソレーションゴム３８が捩れて外筒３５およびスラストプレート３９の接触子４０に両者に相対的な回転差が生じると、外筒３５の凸部３５２と接触子４０とが接触してその摩擦力により外筒３５およびスラストプレート３９の両者が供回りする。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンのクランクシャフトに装着され、無端状のベルトを介してクランクシャフトのトルクを各種の補機へ伝達するプーリに関し、特に、アイドリング回転時等のエンジン低回転時におけるクランクシャフトの速度変動を遮断するとともに、クランクシャフトの捩じり振動を低減する機能を備えたプーリにかかる。

アイソレータゴム等の弾性体の捩り変形によってクランクシャフトの速度変動を吸収し、アイドリング回転時などのエンジンの低回転時におけるクランクシャフトの速度変動の無端状のベルトへの伝達を抑制するようにしたアイソレーションプーリが種々提案されている。

このようなアイソレーションプーリの典型的な例として、特許文献１にて提案されているものを挙げることができる。

この特許文献１では、慣性質量体を有するダンパ部と、外周部にプーリ溝が形成され、外周部から中心方向に延出するカバー部を有するプーリ部と、ダンパ部とカバー部との間に配設された弾性体と、カバー部と対向するプレッシャーリングを有し、カバー部を軸方向に押圧して弾性体に軸方向の予圧縮を付与する押圧部と、押圧部とカバー部との間に配設されたスラストベアリングとを備えたアイソレーションプーリにおいて、プレッシャーリングの押圧部とプーリ部のカバー部との間に配設されたスラストベアリングの径方向の位置ずれを防止する技術が開示されている。
特開２００５−２９９９０９号公報

ところで、上記アイソレーションゴム等の弾性体を使用したアイソレーションプーリにおいては、低回転側に共振点が移動し、アイドル回転数付近で回転変動が大きくなって共振が発生し、ベルト張力に関する信頼性が損なわれる。

これに対処するため、アイソレーションゴムを柔らかくする等して弾性体の弾性力を小さくし共振点をさらに下げようとすると、弾性体の捩れ変形が大きくなり、弾性体自体の信頼性が損なわれることになる。

そこで、ベルト張力および弾性体の信頼性を両立させてアイソレーションプーリの減衰能力を強化することが望まれている。

本発明は、上記の要望に鑑みなされたもので、ベルト張力および弾性体の信頼性を両立させ、もってその減衰能力を強化し得るプーリの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るプーリは、回転軸の前端部に取り付けられる中空軸形状のボス部と、無端状のベルトが巻き掛けられるリム部とを備え、ボス部の外径側において当該ボス部と同心状に連結部材を介してリム部が一体に設けられているプーリであって、前記リム部は、前記連結部材を介して前記ボス部と連結された内筒と前記ベルトが巻き掛けられる外筒との間に、捩り変形により前記回転軸の速度変動を吸収するための弾性体が介装されており、前記外筒の前側面には、複数の凹部が同一円周上に等間隔を開けて形成されており、これら凹部間に生じる凸部と対応する数の接触子が、前記外筒の前側面に対向しており、前記弾性体が捩れて前記外筒および接触子の両者に相対的な回転差が生じたときに、前記凸部と前記接触子とが接触してその摩擦力により当該外筒および接触子の両者が供回りする。

上記構成によれば、弾性体の捩り変形により回転軸の速度変動が吸収され、アイドリング回転時などのエンジン低回転時における回転軸の速度変動がベルトに伝達されるのが抑制されるが、弾性体が捩れて外筒および接触子の両者に相対的な回転差が生じると、外筒の凸部と接触子とが接触してその摩擦力により外筒および接触子の両者が供回りすることになる。これにより、弾性体がある角度以上捩れないようにすることが可能となる。その結果、弾性体として比較的弾性力の小さなものを使用しても弾性体の信頼性を確保でき、共振点を下げてベルト張力を成立させることができる。

上記プーリにおいて、前記内筒と前記弾性体との間には、筒形形状のトーショナルイナーシャが介在しており、前記各接触子は、前記トーショナルイナーシャの前端部から外径方向に沿って延びる支持部材に支持されている。

上記構成によれば、リム部を組み立てる際に、外筒に対する接触子の位置を調整することができる。

また、上記プーリにおいて、前記凹部の形成領域は、前記回転軸の低回転頻度の少ない領域を考慮して配置され、その円周方向の長さが前記凸部の形成領域よりも長く設定されている。

上記構成によれば、低回転域の回転変動が大きな領域で外筒の凸部および接触子の両者による摩擦減衰で回転変動を低減することができる。

さらに、上記プーリにおいて、前記内筒と前記トーショナルイナーシャとの間には、ばね素を構成する筒形形状のトーショナルダンパゴムが介在している。

上記構成によれば、トーショナルダンパゴムにより回転軸の捩じり振動を吸収させることができる。

なお、上記プーリにおいて、前記弾性体は、アイソレーションゴムであり、前記回転軸は、エンジンのクランクシャフトである。

本発明によれば、ベルト張力および弾性体の信頼性を両立させてプーリの減衰能力を強化することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１に、本発明の実施の形態にかかるプーリを、その取り付け対象の一例であるエンジンに取り付けた状態を示す。

図１において、１はエンジン、２はクランクシャフト、３はプーリである。本実施の形態では、プーリ３は、後述するようにアイソレーションプーリであって、クランクシャフト２の前端部に取り付けられる駆動プーリとされている。

上記プーリ３には、図２に示すように、無端状のベルト４が巻き掛けられている。このベルト４は、さらに、エンジン１に取り付けられる補機（例えば、オルタネータ、ウォーターポンプおよびエアコンコンプレッサ等）５Ａ，５Ｂ，５Ｃの入力軸に取り付けられる従動プーリ６Ａ，６Ｂ，６Ｃにも巻き掛けられている。

つまり、プーリ３の回転動力を、ベルト４を介して従動プーリ６Ａ〜６Ｃを伝達することによって、補機５Ａ〜５Ｃを駆動するようになっている。なお、ベルト４の巻き掛け形態は、補機５Ａ〜５Ｃの設置数や配置関係によって適宜変更されるので、図示する形態のみに限定されるものではない。

図３には、図１および図２のプーリ３単体が拡大して示されている。また、図４には、プーリ３単体の斜視図が示されている。

これらの図を参照して、本実施の形態にかかるプーリ３は、上記エンジン１のクランクシャフト２の取り付けられる中空軸形状のボス部３１と、上記ベルト４が巻き掛けられるリム部３２とを備え、ボス部３１の外径側において当該ボス部３１と同心状に壁状の連結部材３３を介してリム部３２を一体に設けた構造になっている。

プーリ３は、クランクシャフト２にボルト７を用いて取り付けられる。具体的には、まず、クランクシャフト２の前端領域に、プーリ３のボス部３１を外嵌するが、このとき、プーリ３の軸方向位置を調整するためにプーリ３の装着前にクランクシャフト２の前端側に図１に示す円筒形のスペーサ９を外嵌装着する。このスペーサ９は、なくてもよい。この場合、クランクシャフト２の外径形状に関しては、スペーサ９をクランクシャフト２に取り付けた図１の状態の異径形状に形成することが可能である。その後、ボルト７の軸部にワッシャ８を装着しておいて、このボルト７をボス部３１の前端側からクランクシャフト２の前端面中心の雌ねじ孔２ａ（図３参照）に螺着する。このとき、ボルト７を締めこむと、ワッシャ８がボス部３１の前端面に押圧されてクランクシャフト２に適宜の軸力を付与することになり、クランクシャフト２にプーリ３が軸方向不動ならびに相対回転不可能に固定される。

リム部３２は、上記連結部材３３を介してボス部３１に連結される内筒３４と上記ベルト４が巻き掛けられる外筒３５との間に、ばね素を構成するトーショナルダンパゴム３６、トーショナルイナーシャ３７およびアイソレーションゴム３８が内径から外径に向かってこの順で介装された５重構造のダイナミックダンパとされている。トーショナルダンパゴム３６、トーショナルイナーシャ３７およびアイソレーションゴム３８は、内筒３４および外筒３５と同様に、ボス部３１と同心の筒形形状をなしている。

外筒３５の外周面には、ベルト４を巻き掛けたときに軸方向にずれにくくするために周方向に連続する複数本のＶ溝が刻設されている。

連結部材３３は、その軸方向厚み寸法がリム部３２の軸方向の幅寸法よりも大幅に小さく設定されていており、リム部３２の軸方向の中央に配置されることによって、リム部３２の軸方向の幅内において連結部材３３の軸方向両側に、軸方向内方へ凹む凹状空間Ｃ１，Ｃ２が確保されている。この両凹状空間Ｃ１，Ｃ２には、遮音用の発泡材５０，５１がそれぞれ収納されている。

発泡材５０，５１は、比較的柔軟性を有するスポンジ状に形成されており、例えば、発泡ウレタン等のような発泡性を有する材料とすることができる。

上記のような発泡材５０，５１の場合、その密度を、プーリ取り付け対象となるエンジン１個々から発生する振動を考慮し、必要となる遮音性を確保するように適宜に設定することができる。

前端側の発泡材５０は、連結部材３３の前側面とボス部３１の外周面における前端側領域３１ａとリム部３２の内筒３４の内周面における前端側領域３２ａとに、それぞれ接着されている。詳細には、前端側の発泡材３０は、その外径側の軸方向幅寸法がリム部３２の内筒３４の内周面における前端側領域（前端側の凹状空間Ｃ１を確保するための面）３２ａの軸方向幅寸法と同一寸法とされていており、また、内径側の軸方向幅寸法がボス部３１の外周面における前端側領域（前端側の凹状空間Ｃ１を確保するための面）３１ａの軸方向幅寸法と同一寸法とされている。これにより、前端側の発泡材５０が外径側（リム部３２側）から内径側（ボス部３１側）へ向けて漸次幅狭形状になっている。

一方、後端側の発泡材５１は、連結部材３３の後側面とボス部３１の外周面における後端側領域３１ｂとリム部３２の内筒３４の内周面における後端側領域３２ｂとに、それぞれ接着されている。詳細には、後端側の発泡材５１は、その外径側の軸方向幅寸法がリム部３２の内筒３４の内周面における後端側領域（後端側の凹状空間Ｃ２を確保するための面）３２ｂの軸方向幅寸法と同一寸法とされていており、また、内径側の軸方向幅寸法がボス部３１の大径外周面における後端側領域（後端側の凹状空間Ｃ２を確保するための面）３２ｂの軸方向幅寸法より若干短い寸法とされている。これにより、後端側の発泡材５１が外径側（リム部３２側）から内径側（ボス部３１側）へ向けて漸次幅狭形状になっている。

アイソレーションゴム３８は、加硫ゴム等の弾性材料により製作されている。このアイソレーションゴム３８は、その捩り変形によりクランクシャフト２の速度変動を吸収し、アイドリング回転時などのエンジン１の低回転時におけるクランクシャフト２の速度変動がベルト４に伝達されるのを抑制するために使用される。

図５は外筒３５の構成を示す斜視図、図６は外筒３５を図５のＸ方向から視た図である。

図５および図６を参照して、外筒３５の前側面には、複数の凹部３５１が同一円周上に等間隔を開けて形成されている。本実施の形態においては、凹部３５１同士の間に生じる凸部３５２が６０度間隔で配置されているように６つの凹部３５１が設けられている。各凹部３５１の形成領域Ｒ１は、エンジン１の低回転頻度の少ない領域を考慮して配置され、その円周方向の長さは、上記凸部３５２の形成領域Ｒ２よりも長く設定されている。なお、凸部３５２同士の間隔は、６０度に限らず、５０度〜６０度の範囲内であればよい。

図７はトーショナルイナーシャ３７の構成を示す斜視図、図８はトーショナルイナーシャ３７を図７のＹ方向から視た図である。

トーショナルイナーシャ３７の前端部には、当該前端部から外径方向に沿って延びるスラストプレート３９が一体的に設けられている。このスラストプレート３９は、トーショナルイナーシャ３７と同心の環状形状をなしている。スラストプレート３７の後面（外筒３５側の面）の周縁部には、上記外筒３５の凹部３５１同士の間に生じる凸部３５２と同数の舌片状の接触子４０が、外筒３５の前側面に対向するように備えられている。換言すると、スラストプレート３９は、トーショナルイナーシャ３７の前端部から外径方向に沿って延びて各接触子４０を支持する支持部材として機能する。

ここで、本実施の形態にかかるプーリ３の組み立て手順について説明する。

まず、連結部材３３を介してボス部３１に連結された内筒３４の外周にトーショナルイナーシャ３７を嵌め込み、内筒３４とトーショナルイナーシャ３４との間にトーショナルダンパゴム３６を圧入して嵌め込む。その後、外筒３５の内周面にアイソレーションゴム３８を接着し、スラストプレート３９の接触子４０と外筒３５の凹部３５１とが対向するように位置合わせを行ないながら、この両者をトーショナルイナーシャ３７の外周に嵌め込む。これにより、ボス部３１の外周側に連結部材３３を介した状態でリム部３２が形成される。

次に、上記のプーリ３の動作について説明する。

本プーリ３では、アイソレーションゴム３８が捩り変形することによってクランクシャフト２の速度変動が吸収され、アイドリング回転時などのエンジン１の低回転時におけるクランクシャフト２の速度変動がベルト４に伝達されるのが抑制される。

２０００ｒｐｍ以下での通常走行が行なわれている間は、アイソレーションゴム３８の捩れ角が小さくて外筒３５およびスラストプレート３９の接触子４０の両者に相対的な回転差が生じないので、アイソレーションゴム３８の捩れ角は小さい。このとき、図９に示すように、接触子４０は、外筒３５に接触せずに外筒３５の凹部３５１の形成領域Ｒ１（図６参照）内で振幅する。

これに対し、急坂における急発進、エンジンストール前およびギアチェンジの失敗などにより、外筒３５およびスラストプレート３９の接触子４０の両者に相対的な回転差が生じると、アイソレーションゴム３８の捩れ角は大きくなる。このとき、図１０に示すように、外筒３５の凸部３５２と接触子４０とが接触しその摩擦力により外筒３５およびスラストプレート３９の両者が供回りする。

上述したように、本実施の形態では、アイソレーションゴム３８の捩り変形によりクランクシャフト２の速度変動が吸収され、アイドリング回転時などのエンジン１の低回転時におけるクランクシャフト２の速度変動がベルトに伝達されるのが抑制される。このとき、アイソレーションゴム３８が捩れて外筒３５およびスラストプレート３９の接触子４０の両者に相対的な回転差が生じると、外筒３５の凸部３５２と接触子４０とが接触してその摩擦力により外筒３５およびスラストプレート３９の両者が供回りするので、アイソレーションゴム３８がある角度以上捩れるのが防止される。その結果、アイソレーションゴム３８として比較的柔らかいものを使用してもアイソレーションゴム３８の信頼性を確保でき、共振点を下げてベルト４の張力を成立させることができる。

また、内筒３４とアイソレーションゴム３８との間には、トーショナルイナーシャ３７が介在しており、接触子４０を備えたスラストプレート３９は、トーショナルイナーシャ３７の前端部から外径方向に沿って環状に延びて一体とされているので、リム部３２の組み立てる際にスラストプレート３９の接触子４０の位置を外筒３５の凹部３５１と対向するように調整することができる。

さらに、上記凹部３５１の形成領域Ｒ１は、エンジン１の低回転頻度の少ない領域を考慮して配置され、その円周方向の長さが上記凸部３５２の形成領域Ｒ２よりも長く設定されているので、低回転域の回転変動が大きな領域で外筒３５の凸部３５２およびスラストプレート３９の接触子４０の両者による摩擦減衰で回転変動を低減することができる。

加えて、内筒３４とトーショナルイナーシャ３７との間には、トーショナルダンパゴム３６が介在しているので、このトーショナルダンパゴム３６によりクランクシャフト２の捩じり振動を吸収させることができる。

以上のことから、ベルト４の張力およびアイソレーションゴム３８の信頼性を両立させてプーリ３の減衰能力を強化することが可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態においては、ボス部とリム部とを連結する連結部材を壁状とし、連結部材の軸方向厚みがリム部の軸方向幅より小さくされることで、連結部材の軸方向両側に軸方向内方へ凹む凹状空間が確保されており、両凹状空間に遮音用の発砲材がそれぞれ収納されているとともに、発砲材が、連結部材の前側面および後側面とボス部の外周面とリム部の内周面とにそれぞれ接着されている例について記載した。しかし、本発明はそのような構成に限定されない。連結部材を、ボス部を中心としたハブ形状とするとともに、発泡材も使用しない構成としても、本発明の目的を十分に達成し得る。

また、上記実施の形態においては、内筒とトーショナルイナーシャとの間にトーショナルダンパゴムを介在させた例について記載したが、トーショナルダンパを介在させない構成としてもよい。この場合においても本発明の目的は十分に達成し得る。

さらに、上記実施の形態においては、複数の接触子をトーショナルイナーシャの前端部に対して一体とされた環状のスラストプレートの周縁部に設けた例について記載したが、複数の接触子をトーショナルイナーシャの前端部を中心に外径方向に向かってハブ状に延びる複数の板状の支持部材で支持するようにしてもかまわない。

その他、本明細書に添付の特許請求の範囲内での種々の設計変更および修正を加え得ることは勿論である。

本発明の実施の形態にかかるプーリを、その取り付け対象の一例であるエンジンに取り付けた状態を側面から視た一部断面図である。 図１のエンジンを前端側から視た図であり、ベルトで巻き掛けられる種々のプーリを示している。 図１のプーリ単体を拡大して示す断面図である。 図３に示すプーリの斜視図である。 外筒の構成を示す斜視図である。 外筒を図５のＸ方向から視た図である。 トーショナルイナーシャの構成を示す斜視図である。 トーショナルイナーシャを図７のＹ方向から視た図である。 外筒およびスラストプレートの接触子の両者に相対的な回転差が生じない間のプーリの状態を示す断面図である。 外筒およびスラストプレートの接触子の両者に相対的な回転差が生じたときのプーリの状態を示す断面図である。

符号の説明

１ エンジン
２ クランクシャフト
３ プーリ
３１ ボス部
３２ リム部
３３ 連結部材
３４ 内筒
３５ 外筒
３５１ 凹部
３５２ 凸部
３６ トーショナルダンパゴム
３７ トーショナルイナーシャ
３８ アイソレーションゴム
３９ スラストプレート
４０ 接触子

Claims (6)

1. 回転軸の前端部に取り付けられる中空軸形状のボス部と、無端状のベルトが巻き掛けられるリム部とを備え、ボス部の外径側において当該ボス部と同心状に連結部材を介してリム部が一体に設けられているプーリであって、
   前記リム部は、前記連結部材を介して前記ボス部と連結された内筒と前記ベルトが巻き掛けられる外筒との間に、捩り変形により前記回転軸の速度変動を吸収するための弾性体が介装されており、
   前記外筒の前側面には、複数の凹部が同一円周上に等間隔を開けて形成されており、
   これら凹部間に生じる凸部と対応する数の接触子が、前記外筒の前側面に対向しており、
   前記弾性体が捩れて前記外筒および接触子の両者に相対的な回転差が生じたときに、前記凸部と前記接触子とが接触してその摩擦力により当該外筒および接触子の両者が供回りすることを特徴とするプーリ。
2. 請求項１に記載のプーリにおいて、
   前記内筒と前記弾性体との間には、筒形形状のトーショナルイナーシャが介在しており、
   前記各接触子は、前記トーショナルイナーシャの前端部から外径方向に沿って延びる支持部材に支持されていることを特徴とするプーリ。
3. 請求項１または２に記載のプーリにおいて、
   前記凹部の形成領域は、前記回転軸の低回転頻度の少ない領域を考慮して配置され、その円周方向の長さが前記凸部の形成領域よりも長く設定されていることを特徴とするプーリ。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載のプーリにおいて、
   前記内筒と前記トーショナルイナーシャとの間には、ばね素を構成する筒形形状のトーショナルダンパゴムが介在していることを特徴とするプーリ。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のプーリにおいて、
   前記弾性体は、アイソレーションゴムであることを特徴とするプーリ。
6. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のプーリにおいて、
   前記回転軸は、エンジンのクランクシャフトであることを特徴とするプーリ。

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