JP2011002025A - 回動付勢装置及びこれを備えたプーリ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】プーリ部材等の外側部材とプーリボス等の内側部材との回転速度変動を効果的に緩和し、外側軌道面と内側軌道面との軸方向の相対移動に伴って発生する軸方向の力を好適に打ち消すことができる回動付勢装置を提供する。
【解決手段】回動付勢装置は、第1軸心X1方向に偶数個並設された回動付勢機構1を備える。各回動付勢機構1は、環状の外側軌道面21を内周に有する外側部材2と、環状の内側軌道面31を外周に有する内側部材3と、外側軌道面21と内側軌道面31の間に配置された複数の玉4とを備える。外側軌道面21及び内側軌道面31は、それぞれ第1軸心X1に対して傾斜した第2,3軸心X2,X3回りに形成される。偶数個のうちの半数の回動付勢機構1の第2,第3軸心X2,X3と、他の半数の回動付勢機構1の第2,第3軸心X2,X3とは、第1軸心X1に対して互いに逆向きに傾斜して配置される。
【選択図】 図6
【解決手段】回動付勢装置は、第1軸心X1方向に偶数個並設された回動付勢機構1を備える。各回動付勢機構1は、環状の外側軌道面21を内周に有する外側部材2と、環状の内側軌道面31を外周に有する内側部材3と、外側軌道面21と内側軌道面31の間に配置された複数の玉4とを備える。外側軌道面21及び内側軌道面31は、それぞれ第1軸心X1に対して傾斜した第2,3軸心X2,X3回りに形成される。偶数個のうちの半数の回動付勢機構1の第2,第3軸心X2,X3と、他の半数の回動付勢機構1の第2,第3軸心X2,X3とは、第1軸心X1に対して互いに逆向きに傾斜して配置される。
【選択図】 図6
Description
本発明は、回転方向にばね弾性を有する回動付勢装置、及びこれを備えたプーリ装置に関する。
自動車等のエンジンの補機として用いられるオルタネータは、クランクシャフトから取り出された回転力によって駆動され、自動車の走行に必要な電力を供給する。このオルタネータの入力軸にはオルタネータ用プーリ装置が取り付けられ、このオルタネータ用プーリ装置と、クランクシャフトに取り付けられたプーリとの間にベルトを架け渡すことで、オルタネータにエンジンの回転力を伝達している。
一般に、自動車等のエンジンのクランクシャフトはシリンダ内の爆発力によって回転力が付与されるので、その回転速度には変動が生じる。一方、オルタネータは、その内部において比較的重量の重いアーマチュア等が入力軸と一体に回転しているので、クランクシャフトの回転速度の変動が急激であると、アーマチュアは自身の回転で生じる慣性力によってクランクシャフトの回転速度の変動に追従できず、クランクシャフトとオルタネータとの間で一時的に回転速度差が生じる場合がある。このような回転速度差は、オルタネータ用プーリ装置とベルトとの間のスリップやベルトへの過大な負荷を招き、ベルトの異音の発生や寿命低下等の原因となる。また、ベルトのスリップを防止するために当該ベルトの初期張力を比較的高く設定すると、クランクシャフトの回転抵抗が増大し、エンジンの燃費性能を低下させるという問題が生じる。
このような実情から従来のオルタネータ用プーリ装置には、クランクシャフトから伝達される回転速度の変動を許容するために、ベルトが巻き掛けられるプーリ部材と、オルタネータの入力軸に固定されるプーリボスとの間に回動付勢機構が設けられていた。
従来、回動付勢機構として、プーリ部材とプーリボスとの間にねじりコイルばねを設け、ねじりコイルばねが捻られることにより生じる弾性力によって、プーリ部材とプーリボスとを一時的に周方向に弾性的に相対回転させることで、回転速度の変動を緩和するようにしたものが知られている(特許文献1参照)。
従来のねじりコイルばねを用いた回動付勢機構においては、プーリボスに対するプーリ部材の回転変動の緩和特性が、ばねの寸法等(線径、自由長、巻数等)によって定められるばね特性に依存していた。しかし、ねじりコイルばねの寸法等はオルタネータ用プーリ装置内の組み込みスペース等によって制限されるので、ばね特性を自由に設定することは困難であった。また、ねじりコイルばねのばね定数は一定であるので、ねじれ角に応じてばね定数を自在に変化させることはできなかった。このため、オルタネータ用プーリ装置としての回転変動の緩和特性を設定する際の自由度が制限され、クランクシャフトの回転速度の変動を十分に緩和できない可能性があった。また、コイルばねを備えることによってプーリ装置としての強度が低下し、耐久性の面で不利になるという問題があった。
そこで本願出願人は、上記問題を解決するために、ねじりコイルばねを用いることなく構成し、プーリ部材のプーリボスに対する回転変動の緩和特性の自由度を高めることが可能な回動付勢機構(プーリ装置)を従前に提案している(特願2008−138118号;以下、単に「先願」という)。
この先願の回動付勢機構は、プーリ部材の内周側に設けられ、プーリ部材の回転軸心に対して傾斜した軸心回りに形成された外側軌道面と、プーリボスの外周側に設けられ、外側軌道面と同様にプーリ部材の回転軸心に対して傾斜した軸心回りに形成された内側軌道面と、外側軌道面と内側軌道面との間に転動可能に配置された複数の玉と、複数の玉の相互間に設けられ、各玉の間隔を保持するための保持部材と、を備えている。そして、プーリ部材がプーリボスに相対してプーリ部材の回転軸心回りに回転すると、外側軌道面は内側軌道面に対して周方向に相対移動するだけでなく軸方向にも相対移動し、外側軌道面と内側軌道面との間で玉が徐々に軸方向に挟持され、その反作用として外側軌道面と内側軌道面との相対回転により生じた位相差を解消する方向への弾性力(回動付勢力)が生じる。そして、外側軌道面と内側軌道面との相対回転角度が所定に達すると、外側軌道面と内側軌道面との相対回転が玉によって規制され、外側部材と内側部材とが一体的に回転するように構成されている。
しかし、外側軌道面と内側軌道面とが軸方向に相対移動すると、プーリボスに軸方向の力が作用してしまい、オルタネータの入力軸に不要な負荷がかかってしまう可能性がある。
したがって、本発明は、ねじりコイルばねを使用することなく、外側部材と内側部材との間の回転速度の変動を効果的に緩和することが可能であり、しかも、外側軌道面と内側軌道面との軸方向の相対移動に伴って発生する軸方向の力を好適に打ち消すことができる回動付勢装置及びこれを備えたプーリ装置を提供することを目的とする。
したがって、本発明は、ねじりコイルばねを使用することなく、外側部材と内側部材との間の回転速度の変動を効果的に緩和することが可能であり、しかも、外側軌道面と内側軌道面との軸方向の相対移動に伴って発生する軸方向の力を好適に打ち消すことができる回動付勢装置及びこれを備えたプーリ装置を提供することを目的とする。
(1) 本発明の回動付勢装置は、偶数個の回動付勢機構を第1軸心方向に並設しており、前記各回動付勢機構は、前記第1軸心回りに回転可能であり、かつ環状の外側軌道面を内周に有している外側部材と、前記第1軸心回りに回転可能であり、かつ前記外側軌道面の径方向内側に全周に亘って対向する環状の内側軌道面を外周に有している内側部材と、前記外側軌道面と前記内側軌道面との間に転動可能に配置された複数の玉と、を備え、前記外側軌道面が、前記第1軸心に対して傾斜した第2軸心回りに形成され、前記内側軌道面が、前記第1軸心に対して傾斜した第3軸心回りに形成され、偶数個の回動付勢機構のうち、半数の回動付勢機構の前記第2,第3軸心と、他の半数の回動付勢機構の前記第2,第3軸心とが、前記第1軸心に対して互いに逆向きに傾斜して配置されていることを特徴とする。
この構成によれば、外側軌道面及び内側軌道面が、第1軸心に対して傾斜した第2,第3軸心回りに形成されているので、例えば外側部材が内側部材に相対して第1軸心回りに回転すると、外側軌道面は内側軌道面に対して周方向に相対移動するだけでなく軸方向にも相対移動する。そして、この軸方向の相対移動により、外側軌道面と内側軌道面との間の玉の配置空間が次第に軸方向に狭くなる。一方、複数の玉は、外側部材の回転に伴って転動しつつ、次第に狭くなっていく前記配置空間において外側軌道面と内側軌道面との間で軸方向に徐々に強く挟持される。この作用により、外側部材と内側部材との相対回転による位相差を解消する方向への弾性力(回動付勢力)が生じる。そして、外側部材と内側部材との相対回転角度が所定に達すると、外側軌道面と内側軌道面との周方向及び軸方向の相対移動が玉によって規制され、外側部材と内側部材とが一体的に回転する。
したがって、本発明では、外側部材と内側部材とが相対回転可能な範囲において、外側部材と内側部材との間の回転変動を弾性的に吸収(緩和)することが可能となる。そして、回転変動の緩和特性は、外側軌道面や内側軌道面の曲率半径や玉の直径等を変更することによって自由に設定することができ、効果的に回転変動を緩和することができる。
また、従来技術のように、ねじりコイルばねやねじりコイルばねを設けるための複雑な構造を必要とせず、非常に簡素な構造により回動付勢機構を形成することが可能となり、回動付勢機構の小型化も可能となる。また、外側部材及び内側部材には、一般的な転がり軸受の軌道面の加工と略同一の方法により、第2、第3軸心回りに外側軌道面及び内側軌道面を形成することが可能となり、製作も容易である。また、本発明の回動付勢機構は、外側部材と内側部材と玉とによって転がり軸受のような形態となり、外側部材や内側部材に作用するラジアル荷重を支持可能な構造とすることができる。
また、従来技術のように、ねじりコイルばねやねじりコイルばねを設けるための複雑な構造を必要とせず、非常に簡素な構造により回動付勢機構を形成することが可能となり、回動付勢機構の小型化も可能となる。また、外側部材及び内側部材には、一般的な転がり軸受の軌道面の加工と略同一の方法により、第2、第3軸心回りに外側軌道面及び内側軌道面を形成することが可能となり、製作も容易である。また、本発明の回動付勢機構は、外側部材と内側部材と玉とによって転がり軸受のような形態となり、外側部材や内側部材に作用するラジアル荷重を支持可能な構造とすることができる。
また、外側部材が内側部材に対して相対回転すると、上述のように外側軌道面と内側軌道面とは周方向だけでなく軸方向にも相対移動するが、この軸方向の相対移動によって軸方向の力が発生し、内側部材に固定されたプーリボスや入力軸等に不要な負荷がかかる可能性がある。このため、本発明では、偶数個の回動付勢機構を備えるとともに、偶数個のうちの半数の回動付勢機構の第2,第3軸心と、他の半数の回動付勢機構の第2,第3軸心とを、第1軸心に対して互いに逆向きに傾斜させることによって、各回動付勢機構において発生する軸方向の力を互いに打ち消すことを可能にしている。したがってプーリボスや入力軸等に不要な負荷を与えることもない。
(2) 各回動付勢機構において、前記第1軸心に対する前記第2軸心の傾斜角度と前記第3軸心の傾斜角度とは同一であることが好ましい。このような構成によって、外側部材に対する外側軌道面の加工と、内側部材に対する内側軌道面の加工とを略同様の態様で行うことができ、加工性を向上することができる。
(3) 本発明のプーリ装置は、外周にベルトが巻き掛けられるプーリ部材と、このプーリ部材の内周側に、当該プーリ部材と同心に配置されたプーリボスと、前記プーリ部材と前記プーリボスとの間に配置され、前記プーリ部材の軸心方向に偶数個並設された回動付勢機構と、を備え、前記各回動付勢機構は、前記プーリ部材の内周側に設けられた環状の外側軌道面と、前記プーリボスの外周側において前記外側軌道面の径方向内側に全周に亘って対向して配置された環状の内側軌道面と、前記外側軌道面と前記内側軌道面との間に転動可能に配置された複数の玉と、を備え、前記外側軌道面が、前記プーリ部材の回転軸心に対して傾斜した第2軸心回りに形成され、前記内側軌道面が、前記プーリ部材の回転軸心に対して傾斜した第3軸心回りに形成され、偶数個の回動付勢機構のうち半数の回動付勢機構の前記第2,第3軸心と、他の半数の回動付勢機構の前記第2,第3軸心とが、前記第1軸心に対して互いに逆向きに傾斜して配置されていることを特徴とする。
このような構成によって、上記(1)の回動付勢装置と同様の作用効果を奏することができる。
このような構成によって、上記(1)の回動付勢装置と同様の作用効果を奏することができる。
本発明によれば、ねじりコイルばねを使用することなく、外側部材と内側部材との回転速度の変動を効果的に緩和することが可能であり、しかも、外側軌道面と内側軌道面との軸方向の相対移動に伴って発生する軸方向の力を偶数個の回動付勢機構同士で好適に打ち消すことができる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る回動付勢機構の断面図である。この回動付勢機構1は、内周に外側軌道面21を有する環状の外輪(外側部材)2と、外周に内側軌道面31を有する環状の内輪(内側部材)3と、外側軌道面21及び内側軌道面31の間に配置された複数の玉4と、各玉4の間隔を保持する複数の保持体5とを備えている。なお、以下の説明において、「軸方向」とは外輪2及び内輪3の軸心(第1軸心)X1に平行な方向をいい、「周方向」とは外輪2及び内輪3の軸心X1回りの方向をいう。
外輪2、内輪3、及び玉4は、軸受鋼等の金属により形成されている。また、外輪2及び内輪3は、第1軸心X1回りに回転可能に構成されている。外側軌道面21及び内側軌道面31は、第1軸心X1を通る面で切断した断面形状が凹円弧状(凹曲面状)に形成され、その曲率半径が玉4の半径よりも大きい寸法に設定されている。複数の玉4は、互いに周方向に間隔をあけた状態で、外側軌道面21と内側軌道面31との間に全周に亘って配置されている。
外側軌道面21は、第1軸心X1に対して傾斜した第2軸心X2回りに形成されている。換言すると、外側軌道面21は、第1軸心X1に直交する垂直面Y1に対して傾斜した面Y2と平行に形成されている。また、内側軌道面31は、第1軸心X1に対して傾斜した第3軸心X3回りに形成されている。換言すると、内側軌道面31は、第1軸心X1に直交する垂直面Y1に対して傾斜した面Y3と平行に形成されている。本実施形態では、第2軸心X2と第3軸心X3とは、第1軸心X1に対して同じ傾斜角度θで傾斜している。
図1に示す状態において、外側軌道面21の第2軸心X2と内側軌道面31の第3軸心X3とは互いに一致している。したがって、外側軌道面21と内側軌道面31とは、ほぼ平行に配置され、周方向全周に亘って互いに対向している。以下、この状態を基準状態という。そして、例えば内輪3を停止状態とし、外輪2を第1軸心X1回りに回転させると、外側軌道面21は内側軌道面31に対して周方向及び軸方向に移動する。以下、このときの作用を図2及び図3を参照して詳しく説明する。
図2は、回動付勢機構1の作用を説明するための概略正面図であり、図3は、同じく回動付勢機構1の作用を説明するための概略平面図(図1の外側軌道面21及び内側軌道面31を矢印D方向に見た図)である。図2(a)及び図3(a)において、外側軌道面21及び内側軌道面31は基準状態にある。そして、図2(b)及び図3(b)に示すように、外側軌道面21が内側軌道面31に対して相対的に矢印方向Cに回転すると、外側軌道面21は、垂直面Y1(図1)に対する傾斜によって、内側軌道面31に対して周方向だけでなく軸方向にも相対移動する。この軸方向の相対移動により、外側軌道面21と内側軌道面31との間の玉4の収納空間Sの軸方向幅Lが次第に狭くなっていき、玉4は矢印Zのように転動し、内側軌道面31の肩部32近傍と外側軌道面21の肩部22近傍との間で次第に強く挟まれる。内輪3に対する外輪2の相対回転が所定量(角度)に達すると、外側軌道面21及び内側軌道面31の周方向及び軸方向の相対移動が玉4によって規制され、外輪2に追従して内輪3が一体的に回転する。
外側軌道面21と内側軌道面31とが軸方向に相対移動していく過程において、玉4と、外側軌道面21及び内側軌道面31との接触圧は次第に高められていく。そして、玉4と両軌道面21,31との接触に伴う玉4及び両軌道面21,31の弾性変形により、外輪2と内輪3との相対回転による位相差を解消する方向(相対回転方向とは逆方向)への回動付勢力(ねじりばね力)が発生する。また、外側軌道面21と内側軌道面31との軸方向の相対移動量が大きくなるに従って回動付勢機構1のばね定数が徐々に増大し、これに伴って当該回動付勢力も増大する。
以上の構成において、外輪2と内輪3とは所定の範囲で相対回転可能であり、外輪2と内輪3とが一体的に回転している状態で両者2,3間に回転変動が生じた場合には、当該相対回転範囲において回転変動を弾性的に吸収(緩和)することが可能である。
また、回転変動の緩和特性は、外側軌道面21や内側軌道面31の曲率半径や溝深さ、玉4の半径、第1軸心X1に対する第2,第3軸心X2,X3の傾斜角度θ等を変更することによって自由に設定することができる。例えば、外側軌道面21や内側軌道面31の曲率半径を大きくすれば、外輪2及び内輪3の相対回転範囲も大きくなり、回動付勢機構1のばね定数(ばね剛性)を低く設定することが可能となる。また、第1軸心X1に対する第2,第3軸心X2,X3の傾斜角度θを大きくすれば、ばね定数を高く設定することが可能である。したがって、外輪2や内輪3の回転特性等に応じて効果的に外輪2と内輪3との間の回転変動を緩和することが可能となる。
また、回転変動の緩和特性は、外側軌道面21や内側軌道面31の曲率半径や溝深さ、玉4の半径、第1軸心X1に対する第2,第3軸心X2,X3の傾斜角度θ等を変更することによって自由に設定することができる。例えば、外側軌道面21や内側軌道面31の曲率半径を大きくすれば、外輪2及び内輪3の相対回転範囲も大きくなり、回動付勢機構1のばね定数(ばね剛性)を低く設定することが可能となる。また、第1軸心X1に対する第2,第3軸心X2,X3の傾斜角度θを大きくすれば、ばね定数を高く設定することが可能である。したがって、外輪2や内輪3の回転特性等に応じて効果的に外輪2と内輪3との間の回転変動を緩和することが可能となる。
また、従来技術のようなねじりコイルばねや、ねじりコイルばねを設けるための複雑な構造を必要とせず、外輪2及び内輪3に外側軌道面21及び内側軌道面31を形成し、両軌道面の間に玉4を配置するという非常に簡素な構造により回動付勢機構1を形成することが可能となり、回動付勢機構1の小型化も可能となる。また、外側軌道面21及び内側軌道面31は、第2,第3軸心X2,X3回りの周方向に均一な溝とされているので、一般的な転がり軸受の軌道面の加工方法(研磨方法)と略同一の方法により外側軌道面21や内側軌道面31を形成することが可能となり、製作(加工)が容易となる。さらに、回動付勢機構1は、外輪2と内輪3と玉4とによって転がり軸受のような形態となるので、外輪2や内輪3に作用するラジアル荷重を支持可能となる。
図4(a)は、図1のA−A矢視断面図であり、図4(b)は図1のB矢視概略図である。また、図5は、保持体の側面図である。各玉4の間には、それぞれ保持体5が設けられている。各保持体5は、周方向に収縮自在な圧縮コイルばねによって構成されており、周方向両端部に玉4の外周面に当接する当接部5Aを備えている。この当接部5Aは、玉4の直径よりも小さい直径の円環状に形成されており、その全周が玉4の外周面に密着するように形成されている。
また、保持体5の周方向中間部5B(両当接部5A間に配置された部分)は、軸方向寸法Lが径方向寸法Rよりも大きい形状、具体的には長円形状又は楕円形状に形成されている。中間部5Bの軸方向寸法Lは、各軌道面21,31の軸方向寸法よりも大きい寸法に設定されている。また、中間部5Bの径方向寸法Rは、外輪2の内周面と内輪3の外周面との間隔よりもやや小さく形成されている。
また、保持体5は、各玉4の間に圧縮された状態で配置されている。したがって、外側軌道面21及び内側軌道面31が基準状態にあるときは、各保持体5の弾性復帰力によって各玉4の間隔が均一に保持されるようになっている。
一方、外輪2が内輪3に対して相対的に回転し、外側軌道面21及び内側軌道面31が軸方向及び周方向に相対移動すると、各玉4は、その配置箇所に応じて周方向に異なった量だけ移動する。保持体5は圧縮コイルばねからなっているので、このように各玉4の移動量(公転角度)に差が生じ、各玉4の間隔が変化しても、保持体5自身が弾性的に伸縮することによって、各玉4の移動を妨げることなく間隔の変化を吸収することが可能となっている。
一方、外輪2が内輪3に対して相対的に回転し、外側軌道面21及び内側軌道面31が軸方向及び周方向に相対移動すると、各玉4は、その配置箇所に応じて周方向に異なった量だけ移動する。保持体5は圧縮コイルばねからなっているので、このように各玉4の移動量(公転角度)に差が生じ、各玉4の間隔が変化しても、保持体5自身が弾性的に伸縮することによって、各玉4の移動を妨げることなく間隔の変化を吸収することが可能となっている。
保持体5の当接部5Aは円環状に形成され、その全周が玉4の外周面に当接しているので、保持体5が玉4から外れてしまうのを防止することができる。この当接部5Aには、フッ素コーティング、銀メッキ、銅メッキ、又はDLCコーティング等の摩擦係数を小さくするような表面処理を施してもよい。このような表面処理を施すことによって玉4と当接部5Aとの間の摩擦抵抗を小さくすることができ、玉4を円滑に回転させて回動付勢機構1の性能確保と信頼性の向上を図ることができる。
また、保持体5の中間部5Bは、外側軌道面21及び内側軌道面31の軸方向寸法よりも大きい軸方向寸法Lに形成され、外輪2の内周面と内輪3の外周面との間に小さい隙間をもって配置されているので、外輪2の内周面と内輪3の外周面とによって保持体5をガイドすることができる。これにより、当接部5Aの中心回りに保持体5が回動するのを規制することができ、保持体5が各玉4の間から外れたり、保持体5にねじれが生じることによって軌道面21,31と玉4との間に挟み込まれてしまったりするのを防止することができる。
以下、本発明の回動付勢機構1の適用例を説明する。
図5は、本発明の回動付勢機構1を具備したプーリ装置7の断面図である。このプーリ装置7は、例えば自動車等のエンジン補機として用いられるオルタネータの入力軸8に取り付けられて使用される。プーリ装置7は、円筒状に形成されたプーリボス71と、このプーリボス71の外周側に同軸に配置された円筒状のプーリ部材72と、これらの間に介装された回動付勢機構1とを備えている。
図5は、本発明の回動付勢機構1を具備したプーリ装置7の断面図である。このプーリ装置7は、例えば自動車等のエンジン補機として用いられるオルタネータの入力軸8に取り付けられて使用される。プーリ装置7は、円筒状に形成されたプーリボス71と、このプーリボス71の外周側に同軸に配置された円筒状のプーリ部材72と、これらの間に介装された回動付勢機構1とを備えている。
プーリ部材72の外周面72Aには波状溝が形成され、当該外周面72Aに、エンジンのクランクシャフトからの回転力を伝達するためのベルト9が巻き掛けられる。
プーリボス71の内周には、図示しないオルタネータから突設された入力軸8が挿入されている。また、プーリボス71の内周面における軸方向中途部には、雌ねじ部71Aが一体的に形成されており、入力軸8の端部に設けられた雄ねじ部8Aを雌ねじ部71Aに螺合することによってプーリボス71が入力軸8と一体回転可能に連結される。また、プーリボス71の内周側の端部には、プーリボス71を入力軸8に螺合するための六角レンチを挿入するための正六角形のレンチ挿入部71Bが形成されている。
プーリボス71の内周には、図示しないオルタネータから突設された入力軸8が挿入されている。また、プーリボス71の内周面における軸方向中途部には、雌ねじ部71Aが一体的に形成されており、入力軸8の端部に設けられた雄ねじ部8Aを雌ねじ部71Aに螺合することによってプーリボス71が入力軸8と一体回転可能に連結される。また、プーリボス71の内周側の端部には、プーリボス71を入力軸8に螺合するための六角レンチを挿入するための正六角形のレンチ挿入部71Bが形成されている。
回動付勢機構1の構成は、上述したものと同様であり、プーリ部材72の内周面に一体回転可能に嵌合された外輪(外側部材)2と、プーリボス71の外周面に一体回転可能に嵌合された内輪(内側部材)3と、外輪2及び内輪3の間に配置された玉4及び保持体(図示略)とを備えている。また、本実施形態においては、回動付勢機構1が軸方向に2つ並設され、この2つの回動付勢機構1によって回動付勢装置が構成されている。各回動付勢機構1は、それぞれの第2,第3軸心X21,X31、X22,X32が第1軸心X1に対して互いに逆向きに傾斜するように配置されている。
本実施形態において、エンジンのクランクシャフトからベルト9を介して伝達された回転動力によりプーリ部材72が回転すると、内側軌道面31に対して外側軌道面21が周方向に相対移動するとともに軸方向にも相対移動する。そして、図2及び図3を参照して説明したように、玉4が外側軌道面21の肩部近傍と内側軌道面31の肩部近傍との間に強く挟まれることにより、外側軌道面21と内側軌道面31との相対移動が規制され、プーリ部材72とともにプーリボス71が一体的に回転し、オルタネータの入力軸8が回転する。
クランクシャフトの回転変動によってプーリ部材72とプーリボス71との間に回転変動が生じると、プーリ部材72とプーリボス71との相対回転によって弾性的に回転変動を緩和することができる。そして、クランクシャフトの回転速度の変動を緩和することによって、ベルト9とプーリ部材72との間に生じるスリップを効果的に抑制できる。そのため、ベルト9の初期張力を低く設定することが可能となり、クランクシャフトの負荷を低減し、エンジンの燃費性能を向上させることができる。
プーリボス71に対してプーリ部材72が相対回転すると、外側軌道面21と内側軌道面31とは周方向だけでなく軸方向に相対移動し、特に、軸方向の相対移動によって軸方向の力が発生し、この力がプーリ部材72やプーリボス71(入力軸8)に作用する可能性がある。しかし、本実施形態では、2つの回転付勢機構1が軸方向に並設され、しかも、それぞれの第2,第3軸心X21,X31、X22,X32が第1軸心X1に対して互いに逆向きに傾斜しているので、各回動付勢機構1において発生する軸方向の力が互いに打ち消され、入力軸8等に不要な負荷が付与されるのを防止することができる。
図7は、本発明の第2の実施形態に係る回動付勢機構の保持体を示す図であり、(a)は図1のA−A矢視断面図に相当する図、(b)は図1のB矢視概略図に相当する図である。本実施形態の保持器5は、合成樹脂材等によって形成され、各玉4の間に対応して複数設けられている。各保持器5は互いに連結されておらず、分離された状態にある。各保持器5には、各玉4に対向する凹円弧状(凹曲面状)の対向面51が形成されている。図4(b)に示すように、対向面51の曲率半径は玉4の半径よりも大きく形成されている。保持器5は、隣接する玉4が互いに接触しないように間隔を保持するとともに、互いに分離された状態とされることによって、外側軌道面21と内側軌道面31との軸方向の相対移動に伴う玉4の軸方向への移動を許容することができる。
本発明は、上述の各実施形態に限定されることなく適宜設計変更可能である。例えば、第1軸心X1に対する第2軸心X2の傾斜角度と、第3軸心X3の傾斜角度とは、必ずしも一致させなくてもよく、両軌道面21,31が全周に亘って対向し、その対向面間に玉4の配置空間を確保できれば、当該傾斜角度を異ならせることも可能である。
外側軌道面21及び内側軌道面31の曲率半径や溝深さは、互いに同一の寸法としてもよいし、異なる寸法としてもよい。曲率半径や溝深さを同一とするか異ならせるかについても、外側部材2や内側部材3の回転特性等に応じて適宜設計することができる。また、玉4の軌道列数は、1列に限らず、負荷に応じて2列、3列のように複列にしてもよい。
上記第1の実施形態では保持体5として弾性変形可能な圧縮コイルばねが用いられているが、板ばね等の他の構造のばねを用いてもよい。また、保持体5は、ゴム等の弾性材料により形成されていてもよい。保持体5の材質は、金属製やゴム製に限らずウレタン等の合成樹脂製であってもよい。
図6に示すプーリ装置7において、プーリ部材72及びプーリボス71はそれぞれ回動付勢機構1の外側部材2及び内側部材3を構成していてもよく、この場合、プーリ部材72及びプーリボス71にそれぞれ外側軌道面21及び内側軌道面31を直接形成すればよい。また、図6に示すプーリ装置7においては、2つの回動付勢機構1を並設しているが、4つ以上の偶数個の回動付勢機構1を並設するとともに、その半数の回動付勢機構1の第2,第3軸心X2,X3と、他の半数の回動付勢機構1の第2,第3軸心X2,X3とを、第1軸心X1に対して互いに逆向きに傾斜させることによって、各回動付勢機構1で発生する軸方向の力を互いに打ち消すことが可能となる。
本発明の回動付勢機構1は、オルタネータ用のプーリ装置以外に、例えば、クランクプーリや、カーエアコン用のプーリ、オートテンショナー等にも適用することができる。また、クラッチのクラッチディスクにも用いることができる。また、内外輪間の回転角度を測定しうる角度センサを取り付けることによってトルクセンサとしても利用することができる。
1:回動付勢機構、2:外輪(外側部材)、21:外側軌道面、3:内輪(内側部材)、31:内側軌道面、4:玉、7:プーリ装置、71:プーリボス、72:プーリ部材、9:ベルト
Claims (3)
- 偶数個の回動付勢機構を第1軸心方向に並設しており、
前記各回動付勢機構は、
前記第1軸心回りに回転可能であり、かつ環状の外側軌道面を内周に有している外側部材と、
前記第1軸心回りに回転可能であり、かつ前記外側軌道面の径方向内側に全周に亘って対向する環状の内側軌道面を外周に有している内側部材と、
前記外側軌道面と前記内側軌道面との間に転動可能に配置された複数の玉と、を備え、
前記外側軌道面が、前記第1軸心に対して傾斜した第2軸心回りに形成され、
前記内側軌道面が、前記第1軸心に対して傾斜した第3軸心回りに形成され、
偶数個の回動付勢機構のうち、半数の回動付勢機構の前記第2,第3軸心と、他の半数の回動付勢機構の前記第2,第3軸心とが、前記第1軸心に対して互いに逆向きに傾斜して配置されていることを特徴とする回動付勢装置。 - 各回動付勢機構において、前記第1軸心に対する前記第2軸心の傾斜角度と前記第3軸心の傾斜角度とが同一である請求項1に記載の回動付勢装置。
- 外周にベルトが巻き掛けられるプーリ部材と、
このプーリ部材の内周側に、当該プーリ部材と同心に配置されたプーリボスと、
前記プーリ部材と前記プーリボスとの間に配置され、前記プーリ部材の軸心方向に偶数個並設された回動付勢機構と、を備え、
前記各回動付勢機構は、
前記プーリ部材の内周側に設けられた環状の外側軌道面と、
前記プーリボスの外周側において前記外側軌道面の径方向内側に全周に亘って対向して配置された環状の内側軌道面と、
前記外側軌道面と前記内側軌道面との間に転動可能に配置された複数の玉と、を備え、
前記外側軌道面が、前記プーリ部材の回転軸心に対して傾斜した第2軸心回りに形成され、
前記内側軌道面が、前記プーリ部材の回転軸心に対して傾斜した第3軸心回りに形成され、
偶数個の回動付勢機構のうち、半数の回動付勢機構の前記第2,第3軸心と、他の半数の回動付勢機構の前記第2,第3軸心とが、前記第1軸心に対して互いに逆向きに傾斜して配置されていることを特徴とするプーリ装置。
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---|---|---|---|
JP2009145409A JP2011002025A (ja) | 2009-06-18 | 2009-06-18 | 回動付勢装置及びこれを備えたプーリ装置 |
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JP2009145409A Pending JP2011002025A (ja) | 2009-06-18 | 2009-06-18 | 回動付勢装置及びこれを備えたプーリ装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012202453A (ja) * | 2011-03-24 | 2012-10-22 | Jtekt Corp | 自動調心ころ軸受 |
DE102012205318B3 (de) * | 2012-04-02 | 2013-10-02 | Aktiebolaget Skf | Lageranordnung |
-
2009
- 2009-06-18 JP JP2009145409A patent/JP2011002025A/ja active Pending
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