JP2010001987A - Pulley device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プーリ装置に関し、特に、一方向クラッチを備えた一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に関する。 The present invention relates to a pulley apparatus, and more particularly to a one-way clutch built-in pulley apparatus including a one-way clutch.
一般に、プーリ装置は、エンジンのクランク軸の動力によって駆動される、パワーステアリング用の送油ポンプ、エアコンディショナ用のコンプレッサ、冷却ファン、水ポンプ、オルタネータ等の補機類の入力軸や、逆に、エンジンのクランク軸に動力を与えるスタータモータの出力軸に使用されている。 In general, the pulley device is driven by the power of the crankshaft of the engine. The oil pump for power steering, the compressor for air conditioners, the cooling fan, the water pump, the input shaft of auxiliary equipment such as an alternator, and the reverse In addition, it is used for the output shaft of a starter motor that provides power to the crankshaft of the engine.
例えば、オルタネータ等、自動車補機の入力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る。従動プーリには一方向クラッチが内蔵され、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。従って、クランク軸の回転角速度が変動した場合でも、一方向クラッチの作用により、無端ベルトと従動プーリが擦れ合うことが防止され、鳴きと呼ばれる異音の発生や摩耗による無端ベルトの寿命低下を防止すると共に、オルタネータの発電効率が低下することを防止できる(例えば、特許文献1及び2参照。)。 For example, a driven pulley is fixed to an end of an input shaft of an automobile auxiliary machine such as an alternator, and an endless belt is stretched between a driving pulley fixed to an end of an engine crankshaft. Used to drive The driven pulley has a built-in one-way clutch, and when the running speed of the endless belt is constant or tends to increase, power can be freely transmitted from the endless belt to the rotating shaft, and the running speed of the endless belt tends to decrease. In this case, the relative rotation between the driven pulley and the rotating shaft can be freely performed. Therefore, even when the rotational angular speed of the crankshaft fluctuates, the endless belt and the driven pulley are prevented from rubbing due to the action of the one-way clutch, and the endless belt is prevented from being shortened due to the generation of abnormal noise called wear and wear. At the same time, the power generation efficiency of the alternator can be prevented from decreasing (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
特許文献1に記載の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置では、ラジアル玉軸受とラジアルころ軸受とを使用し、ラジアル玉軸受をスリーブの内径が小さい部分に配置してスリーブがその部分で薄くなることを抑制し、且つプーリの内径を均一としてプーリの肉厚を確保し、装置全体の直径方向における小型化を図っている。
ところで、プーリの外径を変えることなく、一方向クラッチのトルク伝達能力を大きくするため、プーリの肉厚を薄くすることが求められるが、プーリの疲れ寿命や塑性変形のため薄肉化することには限界がある。 By the way, in order to increase the torque transmission capacity of the one-way clutch without changing the outer diameter of the pulley, it is required to reduce the thickness of the pulley, but it is necessary to reduce the thickness due to the fatigue life of the pulley and plastic deformation. There are limits.
また、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の中央付近の外側にあたるプーリ外径のV溝底部には、クラッチ外輪の圧入による荷重と、クラッチ係合時のころからの荷重によって応力集中が作用する。このため、プーリの肉厚を薄くする場合、プーリ装置の中央付近におけるプーリのV溝底部の応力集中を緩和することが求められる。 Further, stress concentration acts on the V-groove bottom portion of the outer diameter of the pulley, which is on the outside near the center of the pulley device with a built-in one-way clutch, due to the load caused by press-fitting the clutch outer ring and the load from the roller when the clutch is engaged. For this reason, when reducing the thickness of the pulley, it is required to reduce the stress concentration at the bottom of the V groove of the pulley near the center of the pulley device.
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、プーリ装置のプーリのV溝底部の応力集中を緩和して、プーリの肉厚を薄くすることが可能なプーリ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to reduce the concentration of stress at the bottom of the V groove of the pulley of the pulley device and reduce the thickness of the pulley. To provide an apparatus.
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
(1) 外周部にベルトが巻き掛けられるベルト溝が形成されるプーリを有するプーリ装置であって、
ベルト溝は、プーリの軸方向において溝深さが互いに異なる複数のV溝を備え、プーリに作用する荷重が集中する軸方向位置付近におけるV溝の溝深さは、他のV溝よりも浅く形成されていることを特徴とするプーリ装置。
(2) プーリは、回転軸の周囲に回転軸と同心に配置されており、
プーリの内側に配置され、プーリと回転軸との間で動力伝達を行う一方向クラッチをさらに備えることを特徴とする(1)に記載のプーリ装置。
The above object of the present invention can be achieved by the following constitution.
(1) A pulley apparatus having a pulley in which a belt groove around which a belt is wound is formed.
The belt groove includes a plurality of V-grooves having different groove depths in the pulley axial direction, and the groove depth of the V-groove near the axial position where loads acting on the pulley are concentrated is shallower than other V-grooves. A pulley apparatus characterized by being formed.
(2) The pulley is arranged around the rotation axis and concentric with the rotation axis.
The pulley apparatus according to (1), further comprising a one-way clutch that is disposed inside the pulley and transmits power between the pulley and the rotating shaft.
なお、プーリに作用する荷重が集中する軸方向位置は、プーリに作用する荷重が分布荷重である場合に、この分布荷重と等価な集中荷重が作用する軸方向位置を含む。 The axial position where the load acting on the pulley is concentrated includes the axial position where the concentrated load equivalent to this distributed load is applied when the load acting on the pulley is a distributed load.
本発明によれば、ベルト溝は、プーリの軸方向において、溝深さが互いに異なる複数のV溝を備え、プーリに作用する荷重が集中する軸方向位置付近におけるV溝の溝深さは、他のV溝よりも浅く形成されているので、プーリ装置のプーリのV溝底部の応力集中を緩和して、プーリの肉厚を薄くすることが可能となる。 According to the present invention, the belt groove includes a plurality of V grooves having different groove depths in the axial direction of the pulley, and the groove depth of the V groove in the vicinity of the axial position where the load acting on the pulley is concentrated is Since it is formed shallower than the other V-grooves, it is possible to reduce the stress concentration at the bottom of the V-groove of the pulley of the pulley device and to reduce the thickness of the pulley.
以下、本発明の一実施形態に係るプーリ装置について図面を参照して説明する。図1は、第1実施形態のプーリ装置として、オルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を説明するための縦断面図である。図1(a)に示されるように、本実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置10は、オルタネータ等の自動車補機を駆動するためのもので、図示されない回転軸が内嵌されるスリーブ11を有する。スリーブ11の周囲には、外周面にベルト溝12aが形成されたプーリ12がスリーブ11と同心に配置されており、プーリ12は、回転軸の周囲に回転軸と同心に配置可能な構成となる。また、スリーブ11の外周面とプーリ12の内周面との間で、この間に形成される環状空間の軸方向中間部には、クラッチである一方向クラッチ13が配置されており、上記環状空間の軸方向両端部には、一方向クラッチ13を挟持するようにして、例えば、深溝玉軸受等の一対のサポート軸受14が配設されている。
Hereinafter, a pulley apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view for explaining a pulley device with a built-in one-way clutch for an alternator as a pulley device of the first embodiment. As shown in FIG. 1 (a), a
一方向クラッチ13は、プーリ12がスリーブ11に対して所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみプーリ12からスリーブ11への回転力を伝達する。また、一対のサポート軸受14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との相対回転を可能とする。
The one-
各サポート軸受14は、スリーブ11の外周面に外嵌される軸受内輪15と、プーリ12の内周面に内嵌される軸受外輪16と、軸受内輪15と軸受外輪16の両軌道面間に配置された転動体である複数の玉17と、玉17を転動自在に保持する保持器18と、外部からの異物の浸入や内部からのグリース等の潤滑剤の漏洩を防止するシール部材19を有している。
Each support bearing 14 includes a bearing
一方向クラッチ13は、プーリ12の内周面に圧入固定されるクラッチ外輪20と、スリーブ11の大径部の外周面に圧入固定されるクラッチ内輪21と、クラッチ外輪20とクラッチ内輪21との間に回動自在に配設された係合子である複数のころ22とを備えている。クラッチ内輪21の外周面は、複数のランプ面21aが円周方向に所定の間隔で設けられたカム面を形成する。ころ22は、各ランプ面21aとクラッチ外輪20の内周面に形成された円筒面20aとから構成される楔空間に回転自在に保持されている。
The one-
また、一方向クラッチ13は、各ころ22を個別に収容する複数のポケットを有するクラッチ保持器23と、各ころ22をロック方向に弾性的に押圧するばね24とを備えている。
The one-
上記のように構成される一方向クラッチ内蔵型プーリ装置10では、プーリ12の回転角速度が、例えばオルタネータの回転軸の回転角速度より速い場合には、一方向クラッチ13のころ22がくさび作用によってクラッチ内輪21のランプ面21aとクラッチ外輪20の円筒面20aとの間に噛み込まれて、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オルタネータの回転軸に伝達される。一方、プーリ12の回転角速度がオルタネータの回転角速度より遅い場合には、ころ22の噛み込みが解除されて、プーリ12とスリーブ11との相対回転が自在(オーバーラン状態)となる。
In the
ここで、図1(b)に示すように、プーリ12のベルト溝12aは、プーリ12の軸方向において等間隔に形成される複数のV溝12a1,12a2を備える。そして、プーリ12に作用する荷重が集中する軸方向位置付近である、軸方向中央付近におけるV溝12a1の溝深さは、軸方向端部付近における他のV溝12a2よりも浅く形成されており、本実施形態では、軸方向端部付近に向けて徐々に深く形成される。また、軸方向中央付近におけるV溝12a1の底部曲率半径R1も、軸方向端部付近における他のV溝12a2の底部曲率半径R2よりも大きく設定されている。
Here, as shown in FIG. 1B, the
また、このベルト溝12aに巻き掛けられるベルトBもこのベルト溝12aの形状に沿って形成される。
The belt B wound around the
従って、本実施形態の一方向クラッチ内蔵型プーリ装置10によれば、ベルト溝12aは、プーリ12の軸方向において、溝深さが互いに異なる複数のV溝12a1,12a2を備え、プーリ12の軸方向中央付近におけるV溝12a1の溝深さは、軸方向端部付近における他のV溝12a2よりも浅く形成されているので、プーリ装置10のプーリ12のV溝底部の応力集中を緩和して、プーリ12の肉厚を薄くすることが可能となる。
Therefore, according to the
また、プーリ12の軸方向中央付近におけるV溝12a1の底部曲率半径R1は、軸方向端部付近における他のV溝12a2の底部曲率半径R2よりも大きく形成されているので、プーリ12のV溝底部の応力集中をより緩和することができる。特に、各V溝12a1,12a2のくさび角を等しくすることで、伝達トルクは単一形状のV溝を有するベルト溝のもの比べてほとんど変わらないことが計算により考えられており、溝深さが互いに異なる複数のV溝を等間隔に形成する場合には、V溝底部の曲率半径は上記構成となり、伝達トルク及び応力集中緩和の点でより効果的である。
Further, the bottom curvature radius R1 of the V groove 12a1 near the axial center of the
なお、ベルト溝12aの形状は、本実施形態のように、軸方向中央付近のV溝12a1から軸方向端部付近12a2に向けて徐々に溝深さを深く形成してもよいし、或は、図2に示すように、軸方向中央付近のV溝12a1のみの溝深さを他のV溝12a2より浅くしてもよく、或は、軸方向中央付近のV溝から軸方向端部付近のV溝に向けて段階的に溝深さを深く形成してもよい。
The
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably.
上記実施形態では、一方向クラッチ内蔵型プーリ装置について説明したが、本発明のベルト溝12aの形状は、図3に示すような軸受30に成形される樹脂プーリ12´にも適用可能である。
In the above-described embodiment, the one-way clutch built-in type pulley apparatus has been described. However, the shape of the
また、上記実施形態では、複数のV溝は、等間隔に形成されているが、これに限定されるものでない。さらに、本発明の溝深さの浅いV溝は、荷重により応力集中が生じやすい、プーリ12に作用する荷重が集中する軸方向位置付近であればよく、一方向クラッチ13の位置等に応じて、圧入力や係合時の荷重が集中する軸方向位置付近に設定すればよい。本実施形態のように、一方向クラッチ13が一対のサポート軸受14間に配置される場合には、軸方向中央付近のV溝を浅く形成すればよい。
Moreover, in the said embodiment, although several V groove | channel is formed at equal intervals, it is not limited to this. Furthermore, the V-groove having a shallow groove depth according to the present invention may be in the vicinity of the axial position where the load acting on the
また、本発明の一方向クラッチは、スリーブとプーリとの間で回転力を伝達するものであればよく、本実施形態のように、プーリがスリーブ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、回転力を伝達する一方向クラッチでもよいし、クラッチ内輪の外周面を円筒面と、クラッチ外輪の内周面を複数のランプ面を有するカム面とし、スリーブがプーリ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、回転力を伝達する一方向クラッチでもよい。 In addition, the one-way clutch of the present invention only needs to transmit a rotational force between the sleeve and the pulley, and the pulley tends to rotate relative to the sleeve in a predetermined direction as in the present embodiment. In this case, the clutch may be a one-way clutch that transmits rotational force, the outer peripheral surface of the inner ring of the clutch is a cylindrical surface, and the inner peripheral surface of the outer ring of the clutch is a cam surface having a plurality of ramp surfaces. A one-way clutch that transmits rotational force may be used only when it tends to rotate relatively in a predetermined direction.
また、本発明の一方向クラッチは、本実施形態のようなローラクラッチであってもよく、カムクラッチやスプラグクラッチであってもよい。また、一方向クラッチの外輪或いは内輪は、本実施形態のようにプーリ或いはスリーブと別体であってもよく、プーリ或いはスリーブと一体、即ち、プーリの内周面或いはスリーブの外周面によって構成されてもよい。 The one-way clutch of the present invention may be a roller clutch as in this embodiment, or may be a cam clutch or a sprag clutch. Further, the outer ring or inner ring of the one-way clutch may be separate from the pulley or sleeve as in the present embodiment, and is integrated with the pulley or sleeve, that is, constituted by the inner peripheral surface of the pulley or the outer peripheral surface of the sleeve. May be.
さらに、本発明の一対のサポート軸受は、深溝玉軸受以外の形式であってもよく、ころ軸受や、玉軸受ところ軸受の組合せであってもよい。また、サポート軸受の内輪或いは外輪も、プーリ或いはスリーブと一体、即ち、プーリの内周面或いはスリーブの外周面によって構成されてもよい。 Further, the pair of support bearings of the present invention may be of a type other than the deep groove ball bearing, or may be a combination of a roller bearing or a ball bearing. Further, the inner ring or the outer ring of the support bearing may be integrated with the pulley or the sleeve, that is, the inner peripheral surface of the pulley or the outer peripheral surface of the sleeve.
ここで、図1に示すV溝形状を有する本発明のプーリ装置と、単一のV溝形状を有する従来のプーリ装置について、有限要素法解析(FEM)により適当なモデルを用いて、クラッチ外輪のはめあいによる応力、係合時のころからの荷重による応力を計算した。なお、図1のV溝の底部曲率半径は、軸方向一端側から0.5mm、0.75mm、1.0mm、1.0mm、0.75mm、0.5mmに設定され、従来のV溝の曲率半径は、一様に0.5mmに設定される。また、いずれのV溝も等間隔に形成され、くさび角も一様であるので、いずれのV溝の溝深さも底部曲率半径に応じて設定される。さらに、荷重や、クラッチ外輪とプーリのしめしろは同条件とした。 Here, with respect to the pulley apparatus of the present invention having the V-groove shape shown in FIG. 1 and the conventional pulley apparatus having a single V-groove shape, a clutch outer ring is used by using an appropriate model by finite element method analysis (FEM). The stress due to the fitting and the stress due to the load from the roller during engagement were calculated. 1 is set to 0.5 mm, 0.75 mm, 1.0 mm, 1.0 mm, 0.75 mm, and 0.5 mm from the one end side in the axial direction. The curvature radius is uniformly set to 0.5 mm. Also, since all V grooves are formed at equal intervals and the wedge angle is uniform, the groove depth of any V groove is set according to the radius of curvature of the bottom. Furthermore, the load and the interference between the clutch outer ring and the pulley were the same.
上記解析の結果、従来のプーリ装置での最大主応力の最大値を100%とすると、図1の最大値は約80%となり、応力を約20%程度軽減できることが確認できた。 As a result of the above analysis, assuming that the maximum value of the maximum principal stress in the conventional pulley apparatus is 100%, the maximum value in FIG. 1 is about 80%, and it has been confirmed that the stress can be reduced by about 20%.
10 クラッチ内蔵型プーリ装置
11 スリーブ
12 プーリ
12a ベルト溝
12a1,12a2 V溝
13 一方向クラッチ
14 サポート軸受
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記ベルト溝は、前記プーリの軸方向において溝深さが互いに異なる複数のV溝を備え、前記プーリに作用する荷重が集中する軸方向位置付近における前記V溝の溝深さは、他のV溝よりも浅く形成されていることを特徴とするプーリ装置。 A pulley apparatus having a pulley formed with a belt groove around which a belt is wound,
The belt groove includes a plurality of V-grooves having different groove depths in the axial direction of the pulley, and the groove depth of the V-groove near the axial position where loads acting on the pulley concentrate is different from other V-grooves. A pulley apparatus characterized by being formed shallower than a groove.
前記プーリの内側に配置され、前記プーリと前記回転軸との間で動力伝達を行う一方向クラッチをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のプーリ装置。 The pulley is arranged around the rotation shaft and concentrically with the rotation shaft,
The pulley apparatus according to claim 1, further comprising a one-way clutch that is disposed inside the pulley and transmits power between the pulley and the rotating shaft.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008161866A JP2010001987A (en) | 2008-06-20 | 2008-06-20 | Pulley device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2008161866A JP2010001987A (en) | 2008-06-20 | 2008-06-20 | Pulley device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=41583864
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2008161866A Pending JP2010001987A (en) | 2008-06-20 | 2008-06-20 | Pulley device |
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- 2008-06-20 JP JP2008161866A patent/JP2010001987A/en active Pending
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