JP2011089613A - Turning energizing device and pulley device equipped with the same - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a rotation urging device having spring elasticity in a rotation direction, and a pulley device including the rotation urging device.
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。 An alternator used as an auxiliary machine for an engine of an automobile or the like is driven by a rotational force extracted from a crankshaft and supplies electric power necessary for running the automobile. An alternator pulley device is attached to the input shaft of the alternator, and a belt is passed between the alternator pulley device and a pulley attached to the crankshaft to transmit the engine torque to the alternator. Yes.
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。 In general, a crankshaft of an engine such as an automobile is given a rotational force by an explosive force in a cylinder, so that the rotational speed varies. On the other hand, an alternator has a relatively heavy armature or the like rotating integrally with the input shaft inside the alternator. Therefore, if the crankshaft rotational speed fluctuates rapidly, the armature is caused by the inertial force generated by its own rotation. There may be a case where the rotational speed difference of the crankshaft cannot be followed and a rotational speed difference is temporarily generated between the crankshaft and the alternator. Such a difference in rotational speed causes slippage between the alternator pulley device and the belt and an excessive load on the belt, causing abnormal noise of the belt and shortening the service life. Further, if the initial tension of the belt is set to be relatively high in order to prevent the belt from slipping, there arises a problem that the rotational resistance of the crankshaft increases and the fuel efficiency performance of the engine is lowered.
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。 Under such circumstances, the conventional pulley device for an alternator includes a pulley member around which a belt is wound and a pulley boss fixed to the input shaft of the alternator in order to allow fluctuations in the rotational speed transmitted from the crankshaft. A rotating biasing mechanism was provided between them.
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)。 Conventionally, as a rotation urging mechanism, a torsion coil spring is provided between a pulley member and a pulley boss, and the pulley member and the pulley boss are temporarily elastic in the circumferential direction by an elastic force generated by twisting the torsion coil spring. There is known a technique in which fluctuations in the rotational speed are alleviated by relative rotation to (see Patent Document 1).
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。 In a conventional rotational biasing mechanism using a torsion coil spring, the relaxation characteristics of the rotational fluctuation of the pulley member relative to the pulley boss depend on the spring characteristics determined by the spring dimensions (wire diameter, free length, number of turns, etc.). It was. However, since the dimensions and the like of the torsion coil spring are limited by the installation space and the like in the alternator pulley device, it is difficult to freely set the spring characteristics. Further, since the spring constant of the torsion coil spring is constant, the spring constant cannot be freely changed according to the torsion angle. For this reason, the degree of freedom in setting the rotational fluctuation mitigation characteristics as the alternator pulley device is limited, and fluctuations in the rotational speed of the crankshaft may not be sufficiently mitigated. Moreover, there existed a problem that the intensity | strength as a pulley apparatus fell by providing a coil spring, and it became disadvantageous in terms of durability.
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2009−145409号;以下、単に「先願」という)。 Therefore, in order to solve the above problem, the applicant of the present application is configured without using a torsion coil spring, and a rotation urging mechanism (pulley) capable of increasing the degree of freedom of the rotational fluctuation relaxation characteristic of the pulley member with respect to the pulley boss. Device) (Japanese Patent Application No. 2009-145409; hereinafter simply referred to as “prior application”).
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、前記複数の玉の間隔を変化可能に保持すべく前記各玉の間に設けられ互いに分離している複数のスペーサからなる保持体と、を備えている。この回動付勢機構においては、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。 This prior application turning biasing mechanism is provided on the inner peripheral side of the pulley member, and is provided on the outer raceway surface formed around the axis inclined with respect to the rotational axis of the pulley member and on the outer peripheral side of the pulley boss. A plurality of inner raceways formed around an axis inclined with respect to the rotational axis of the pulley member as in the outer raceway, and a plurality of rolls disposed between the outer raceway and the inner raceway. And a holder made of a plurality of spacers provided between the balls and separated from each other to hold the intervals between the balls in a variable manner. In this rotational biasing mechanism, when the pulley member rotates around the rotational axis of the pulley member relative to the pulley boss, the outer raceway surface not only moves in the circumferential direction relative to the inner raceway surface but also moves axially. The ball is gradually clamped between the outer raceway surface and the inner raceway surface in the axial direction, and as a reaction, the phase difference caused by the relative rotation between the outer raceway surface and the inner raceway surface is eliminated. The elastic force (rotating biasing force) is generated. Then, when the relative rotation angle between the outer raceway surface and the inner raceway surface reaches a predetermined value, the relative rotation between the outer raceway surface and the inner raceway surface is regulated by the balls, so that the outer member and the inner member rotate integrally. It is configured.
また、先願の回動付勢機構は、一対の回動付勢機構を備えるとともに、一方の回動付勢機構の回転軸心と、他方の回動付勢機構の回転軸心とを、プーリ部材の回転軸心に対して互いに逆向きに傾斜させるように構成されている。したがって、各回動付勢機構において外側軌道面と内側軌道面との軸方向への相対移動に伴って発生する軸方向の力が互いに打ち消すように作用することにより、プーリボスやオルタネータの入力軸等に軸方向への不要な負荷が作用するのを抑制している。 In addition, the rotation urging mechanism of the prior application includes a pair of rotation urging mechanisms, and includes a rotation axis of one rotation urging mechanism and a rotation axis of the other rotation urging mechanism. It is comprised so that it may incline in the mutually opposite direction with respect to the rotating shaft center of a pulley member. Therefore, in each rotation biasing mechanism, the axial force generated by the relative movement in the axial direction between the outer raceway surface and the inner raceway surface acts so as to cancel each other, so that the pulley boss, the input shaft of the alternator, etc. An unnecessary load in the axial direction is prevented from acting.
ところが、外側軌道面と内側軌道面との間に配置された各玉は、互いに分離したスペーサからなる保持器によって保持されているので、両軌道面の相対回転に伴う周方向の移動量(公転角度)が相互に異なる。このため、両軌道面の相対回転によって各玉の周方向の間隔が変化する。この間隔の変化は、各回動付勢機構ごとに生じるため、各回動付勢機構における前記間隔の変化が相互にずれる場合が起こりうる。この場合、各回動付勢機構で発生する互いに逆向きとなる軸方向の力同士の均衡が崩れることにより、各軸方向の力を互いに効果的に打ち消し合うことができず、プーリボスや前記入力軸等に軸方向へ不要な負荷がかかってしまう可能性がある。 However, since each ball arranged between the outer raceway surface and the inner raceway surface is held by a cage made of spacers separated from each other, the circumferential movement amount (revolution) associated with the relative rotation of both raceway surfaces. Angle) are different from each other. For this reason, the space | interval of the circumferential direction of each ball | bowl changes with the relative rotation of both track surfaces. Since the change in the interval occurs for each rotation urging mechanism, the change in the interval in each rotation urging mechanism may shift from each other. In this case, the balance between the axial forces generated in the rotation biasing mechanisms that are opposite to each other is lost, so that the forces in the axial directions cannot be effectively canceled each other, and the pulley boss and the input shaft For example, an unnecessary load may be applied in the axial direction.
本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたものであり、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、各回動付勢機構に配置された玉が周方向に移動しても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。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and can effectively mitigate fluctuations in rotational speed between the outer member and the inner member without using a torsion coil spring. In addition, the axial force generated by the relative movement in the axial direction between the outer raceway surface and the inner raceway surface is preferably canceled even if the balls arranged in the respective rotation urging mechanisms move in the circumferential direction. It is an object of the present invention to provide a rotation urging device that can be used, and a pulley device including the same.
(1) 本発明の回動付勢装置は、一対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、前記複数の玉の間隔を変化可能に保持すべく前記各玉の間に設けられているとともに互いに分離している複数のスペーサからなる保持器と、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、前記一対の回動付勢機構のうち、一方の回動付勢機構の前記第2,第3軸心と、他方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て略同一角度で傾斜して配置され、前記一方の回動付勢機構の前記保持器と、前記他方の回動付勢機構の前記保持器とが、両回動付勢機構の玉同士を一体的に移動可能とした状態で一体化されていることを特徴とする。 (1) The rotation urging device of the present invention has a pair of rotation urging mechanisms arranged side by side in the first axial direction, and each of the rotation urging mechanisms is rotatable about the first axis. And an outer member having an annular outer raceway surface on the inner periphery, and rotatable around the first axis, and opposed to the radially inner side of the outer raceway over the entire circumference. The inner member having an annular inner raceway surface on the outer periphery, a plurality of balls arranged to roll between the outer raceway surface and the inner raceway surface, and the interval between the plurality of balls can be changed. A plurality of spacers provided between the balls and separated from each other, the outer raceway surface being inclined with respect to the first axis. Formed around an axis, and the inner raceway surface is formed around a third axis inclined with respect to the first axis, Of the pair of rotation urging mechanisms, the second and third axes of one rotation urging mechanism and the second and third axes of the other rotation urging mechanism are the first and second rotation urging mechanisms. The cages of the one rotation urging mechanism and the cage of the other rotation urging mechanism are arranged in a direction opposite to each other and inclined at substantially the same angle. It is characterized in that the balls of the rotation urging mechanism are integrated in a state where they can move together.
本発明によれば、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。 According to the present invention, the outer raceway surface and the inner raceway surface are formed around the second and third axis centers inclined with respect to the first axis. When rotating around one axis, the outer raceway moves relative to the inner raceway in the circumferential direction as well as in the axial direction. Then, due to the relative movement in the axial direction, the arrangement space of the balls between the outer raceway surface and the inner raceway surface is gradually narrowed in the axial direction. On the other hand, the plurality of balls are gradually and strongly clamped in the axial direction between the outer raceway surface and the inner raceway surface in the arrangement space that is gradually narrowed while rolling as the outer member rotates. By this action, an elastic force (rotating biasing force) is generated in a direction that eliminates a phase difference caused by relative rotation between the outer member and the inner member. When the relative rotation angle between the outer member and the inner member reaches a predetermined value, the circumferential movement and the axial relative movement between the outer race surface and the inner race surface are restricted by the balls, and the outer member and the inner member are integrated. Rotate to.
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。
Therefore, in the present invention, it is possible to elastically absorb (relax) the rotational fluctuation between the outer member and the inner member within a range in which the outer member and the inner member can be relatively rotated. The rotational fluctuation mitigation characteristics can be freely set by changing the curvature radius of the outer raceway surface and the inner raceway surface, the diameter of the ball, etc., and the rotational fluctuation can be effectively mitigated.
Further, unlike the prior art, it is not necessary to have a complicated structure for providing a torsion coil spring or a torsion coil spring, and it is possible to form a rotation urging mechanism with a very simple structure. The mechanism can also be reduced in size. In addition, the outer member and the inner member can be formed with the outer raceway surface and the inner raceway surface around the second and third axes by substantially the same method as the processing of the raceway surface of a general rolling bearing. It is easy to manufacture. In addition, the rotation urging mechanism of the present invention has a form like a rolling bearing by the outer member, the inner member, and the balls, and can have a structure capable of supporting a radial load acting on the outer member and the inner member.
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軸方向へ不要な負荷がかかる可能性がある。このため、本発明では、一対の回動付勢機構を備えるとともに、一方の回動付勢機構の第2,第3軸心と、他方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て略同一角度で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。
しかも、本発明では、一方の回動付勢機構の保持器と、他方の回動付勢機構の保持器とが一体化されているので、一方の回動付勢機構における各玉と、他方の回動付勢機構における各玉とを、一体化された保持器によって周方向へ一体的に移動させることができる。これにより、各回動付勢機構の各玉が周方向に移動することにより各玉の間隔が変化しても、両回動付勢機構における玉の位相を略一致させることができる。このため、各回動付勢機構で発生する互いに逆向きとなる前記軸方向の力を、略等しくすることができるので、各回動付勢機構の軸方向の力を好適に打ち消すことができる。したがって、プーリボスや入力軸等に軸方向へ不要な負荷を与えることもない。
When the outer member rotates relative to the inner member, the outer raceway surface and the inner raceway surface move relative to each other not only in the circumferential direction but also in the axial direction as described above. There is a possibility that an unnecessary load is applied in the axial direction to the pulley boss, the input shaft and the like fixed to the inner member. For this reason, in this invention, while providing a pair of rotation urging mechanism, the 2nd, 3rd axis of one rotation urging mechanism and the 2nd, 3rd axis of the other rotation urging mechanism Are inclined at substantially the same angle in opposite directions with respect to the first axis, thereby making it possible to cancel the axial forces generated in the respective rotation urging mechanisms.
Moreover, in the present invention, since the holder of one rotation urging mechanism and the holder of the other rotation urging mechanism are integrated, each ball in one rotation urging mechanism and the other The balls in the rotation urging mechanism can be integrally moved in the circumferential direction by an integrated cage. Thereby, even if each ball | bowl of each rotation biasing mechanism moves to the circumferential direction and the space | interval of each ball | bowl changes, the phase of the ball | bowl in both rotation biasing mechanisms can be made to correspond substantially. For this reason, the axial forces generated in the respective rotation biasing mechanisms in the opposite directions can be made substantially equal, so that the axial forces of the respective rotation biasing mechanisms can be preferably canceled out. Therefore, an unnecessary load is not applied to the pulley boss, the input shaft and the like in the axial direction.
(2) 前記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略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) 前記各回動付勢機構において、前記保持器が、前記各玉の間に複数設けられ、各保持器が互いに分離していることが好ましい。この構成によって、外側軌道面と内側軌道面との間で各玉の間隔を簡単な構成で変化可能にすることができるとともに、各玉を個別かつ円滑に軸方向へ移動させることが可能となる。したがって、各回動付勢機構で発生する軸方向の力をより好適に打ち消すことができる。
(2) In each of the rotation urging mechanisms, it is preferable that an inclination angle of the second axis with respect to the first axis and an inclination angle of the third axis are substantially the same. With such a configuration, processing of the outer raceway surface with respect to the outer member and processing of the inner raceway surface with respect to the inner member can be performed in substantially the same manner, and workability can be improved.
(3) In each rotation biasing mechanism, it is preferable that a plurality of the cages are provided between the balls, and the cages are separated from each other. With this configuration, the distance between the balls can be changed between the outer raceway surface and the inner raceway surface with a simple configuration, and each ball can be moved individually and smoothly in the axial direction. . Therefore, the axial force generated by each rotation urging mechanism can be canceled more suitably.
(4) 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並設された一対の回動付勢機構と、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、前記複数の玉の間隔を変化可能に保持すべく前記各玉の間に設けられているとともに互いに分離している複数のスペーサからなる保持器と、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、前記一対の回動付勢機構のうち、一方の回動付勢機構の前記第2,第3軸心と、他方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て略同一角度で傾斜して配置され、前記一方の回動付勢機構の前記保持器と、前記他方の回動付勢機構の前記保持器とが、両回動付勢機構の玉同士を一体的に移動可能とした状態で一体化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。
(4) A pulley apparatus according to the present invention includes a pulley member around which a belt is wound, an pulley boss disposed concentrically with the pulley member on an inner peripheral side of the pulley member, and the pulley member and the pulley boss. And a pair of rotation urging mechanisms arranged in parallel in the axial direction of the pulley member, each rotation urging mechanism having an annular shape provided on the inner peripheral side of the pulley member An outer raceway surface, an annular inner raceway surface disposed on the outer circumference side of the pulley boss on the radially inner side of the outer raceway surface so as to face the entire circumference, and between the outer raceway surface and the inner raceway surface A plurality of balls arranged so as to be capable of rolling, and a cage comprising a plurality of spacers that are provided between the balls and are separated from each other so as to hold the interval between the plurality of balls variably. And the outer raceway surface is The inner raceway surface is formed around a third axis that is inclined with respect to the first axis, and is formed around the second axis that is inclined with respect to the first axis. Of the mechanisms, the second and third axial centers of one rotational biasing mechanism and the second and third axial centers of the other rotational biasing mechanism are mutually relative to the first axial center. The retainer of the one rotation urging mechanism and the retainer of the other rotation urging mechanism are arranged in a reverse direction and inclined at substantially the same angle. It is characterized by being integrated in a state where balls can be moved together.
With such a configuration, it is possible to achieve the same function and effect as the above-described rotation urging device (1).
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、各回動付勢機構に配置された玉が周方向に移動しても一対の回動付勢機構同士で好適に打ち消すことができる。 According to the present invention, it is possible to effectively mitigate fluctuations in rotational speed between the outer member and the inner member without using a torsion coil spring, and the shaft between the outer raceway surface and the inner raceway surface can be reduced. The axial force generated with the relative movement of the direction can be canceled by the pair of rotation urging mechanisms even if the balls arranged in each rotation urging mechanism move in the circumferential direction.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るプーリ装置の断面図である。このプーリ装置P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P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装置Kとを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a pulley apparatus according to an embodiment of the present invention. The pulley device P is used by being attached to an
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。
A wave-like groove is formed on the outer
An
回動付勢装置Kは、後述する第1軸心X1方向に並設された一対の回動付勢機構1を備えている。各回動付勢機構1は、それぞれの後述する第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て略同一の傾斜角度θで傾斜するように配置されている。ここで、「略同一」とは、完全同一に対して±1度の範囲内であることを意味している。
図2は、一方の回動付勢機構1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器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。
The rotation urging device K includes a pair of rotation urging mechanisms 1 arranged in parallel in the direction of a first axis X1 described later. Each rotation urging mechanism 1 is configured such that second and third axial centers X21, X31, X22, and X32, which will be described later, are inclined at substantially the same inclination angle θ in opposite directions with respect to the first axial center X1. Is arranged. Here, “substantially identical” means within a range of ± 1 degree with respect to complete identity.
FIG. 2 is a cross-sectional view of one rotation urging mechanism 1. The rotation urging mechanism 1 includes an annular outer ring (outer member) 2 having an
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。
The
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に対して略同一の傾斜角度θで傾斜している。ここで、「略同一」とは、完全同一に対して±1度の範囲内であることを意味している。
The
図2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、略平行に配置され、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3及び図4を参照して詳しく説明する。
In the state shown in FIG. 2, the second axis X2 of the
図3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4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2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3(a)及び図4(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3(b)及び図4(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2)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。
3 is a schematic front view for explaining the operation of the rotation urging mechanism 1, and FIG. 4 is a schematic plan view for explaining the operation of the rotation urging mechanism 1 (the outer track of FIG. 2). The figure which looked at the
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。
In the process in which the
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。
In the above configuration, when the
In addition, the rotational fluctuation mitigation characteristics include the curvature radius and groove depth of the
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。
Further, the
図5(a)は、図2のA−A矢視断面図であり、図5(b)は図2のB矢視概略図である。各玉4の間には、それぞれ保持器5が設けられている。各保持器5は、合成樹脂材等によって形成され、各玉4の間に対応して設けられたスペーサにより構成されている。各保持器5は周方向に関して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5(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、互いに分離された状態とされることによって、簡単な構成で隣接する玉4が互いに接触しないように間隔を変化可能にすることができるとともに、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各玉4の軸方向への移動を、個別にかつ円滑に行うことができる。
5A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2, and FIG. 5B is a schematic view taken along arrow B in FIG. A
図1において、一方の回動付勢機構1の各玉4を保持する各保持器5と、この一方の各玉4に対して軸方向に対称に配置された他方の回動付勢機構1の各玉4を保持する各保持器5とは、両回動付勢機構1の玉4同士が周方向へ一体的に移動可能となるように、それぞれ軸方向に延びて一体形成されている。
In FIG. 1, each
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3及び図4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。
In this embodiment, when the
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。
When a rotational variation occurs between the
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、一対の回転付勢機構1が軸方向に対称に並設され、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て略同一の傾斜角度θで傾斜しているので、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る。
When the
しかも、本実施形態では、一方の回動付勢機構1の各保持器5と、他方の回動付勢機構1の各保持器5とが一体化されているので、各回動付勢機構1において両軌道面21、31が相対回転したときに、一方の回動付勢機構1の各玉4と、他方の回動付勢機構1の各玉4とを、一体化された保持器によって周方向へ一体的に移動させることができる。これにより、各回動付勢機構1の各玉4が周方向に移動することにより各玉4の間隔が変化しても、両回動付勢機構1における玉4の位相を略一致させることができる。このため、各回動付勢機構1で発生する互いに逆向きとなる前記軸方向の力を、略等しくすることができる。この結果、各回動付勢機構1の軸方向の力を好適に打ち消すことができ、入力軸8等に軸方向への不要な負荷が付与されるのを防止することができる。
Moreover, in the present embodiment, each
本発明は、上述の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、上記実施形態では、各回動付勢機構1において周方向に配置された複数の保持器5は互いに連結されておらず分離された状態にあるが、複数の玉を保持するための複数のポケットを形成した一体型の保持器を設けたものであってもよい。また、保持器5の材質は、合成樹脂製に限らず軸受鋼等の金属製であってもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed in design. For example, in the above-described embodiment, the plurality of
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。
The inclination angle of the second axis X2 with respect to the first axis X1 and the inclination angle of the third axis X3 do not necessarily coincide with each other, and both the raceway surfaces 21 and 31 face each other over the entire circumference. If the arrangement space for the
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。
The radius of curvature and the groove depth of the
図1に示すプーリ装置P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。
In the pulley apparatus P shown in FIG. 1, the
本発明の回動付勢装置K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。 The rotation urging device K of the present invention can be applied to, for example, a crank pulley, a pulley for a car air conditioner, an auto tensioner, and the like in addition to a pulley device for an alternator. It can also be used for a clutch disk of a clutch. Further, it can be used as a torque sensor by attaching an angle sensor that can measure the rotation angle between the inner and outer rings.
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、5:保持器、71:プーリボス、72:プーリ部材、9:ベルト、K:回動付勢装置、P:プーリ装置、X1:第1軸心、X2:第2軸心、X21:第2軸心、X22:第2軸心、X3:第3軸心、X31:第3軸心、X32:第3軸心、θ:傾斜角度 1: rotating urging mechanism, 2: outer ring (outer member), 21: outer raceway surface, 3: inner ring (inner member), 31: inner raceway surface, 4: ball, 5: cage, 71: pulley boss, 72 : Pulley member, 9: belt, K: rotational biasing device, P: pulley device, X1: first axis, X2: second axis, X21: second axis, X22: second axis, X3 : Third axis, X31: Third axis, X32: Third axis, θ: Inclination angle
Claims (3)
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、
前記複数の玉の間隔を変化可能に保持すべく前記各玉の間に設けられているとともに周方向に互いに分離している複数のスペーサからなる保持器と、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、
前記一対の回動付勢機構のうち、一方の回動付勢機構の前記第2,第3軸心と、他方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て略同一の角度で傾斜して配置され、
前記一方の回動付勢機構の前記保持器と、前記他方の回動付勢機構の前記保持器とが、両回動付勢機構の玉同士を周方向へ一体的に移動可能に一体化されていることを特徴とする回動付勢装置。 A pair of rotation urging mechanisms are juxtaposed in the first axial direction,
Each of the rotation urging mechanisms is
An outer member rotatable around the first axis and having an annular outer raceway surface on the inner periphery;
An inner member that is rotatable about the first axis and has an annular inner raceway surface on the outer circumference that faces the entire inner circumference in the radial direction of the outer raceway surface;
A plurality of balls arranged to roll between the outer raceway surface and the inner raceway surface;
A cage composed of a plurality of spacers that are provided between the balls and are separated from each other in the circumferential direction to hold the intervals between the balls in a variable manner;
The outer raceway surface is formed around a second axis inclined with respect to the first axis;
The inner raceway surface is formed around a third axis inclined with respect to the first axis;
Of the pair of rotation urging mechanisms, the second and third axes of one rotation urging mechanism and the second and third axes of the other rotation urging mechanism are the first and second rotation urging mechanisms. Inclined at substantially the same angle in opposite directions with respect to one axis,
The cage of the one rotation urging mechanism and the cage of the other rotation urging mechanism are integrated so that the balls of both rotation urging mechanisms can be moved integrally in the circumferential direction. A rotation urging device characterized by that.
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並設された一対の回動付勢機構と、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、
前記複数の玉の間隔を変化可能に保持すべく前記各玉の間に設けられているとともに周方向に互いに分離している複数のスペーサからなる保持器と、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、
前記一対の回動付勢機構のうち、一方の回動付勢機構の前記第2,第3軸心と、他方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て略同一角度で傾斜して配置され、
前記一方の回動付勢機構の前記保持器と、前記他方の回動付勢機構の前記保持器とが、両回動付勢機構の玉同士を周方向へ一体的に移動可能に一体化されていることを特徴とするプーリ装置。 A pulley member around which a belt is wound;
A pulley boss arranged concentrically with the pulley member on the inner peripheral side of the pulley member,
A pair of rotational urging mechanisms disposed between the pulley member and the pulley boss and arranged in parallel in the axial direction of the pulley member,
Each of the rotation urging mechanisms is
An annular outer raceway surface provided on the inner peripheral side of the pulley member;
An annular inner raceway surface disposed on the radially outer side of the pulley boss on the radially inner side of the outer raceway so as to face the entire circumference;
A plurality of balls arranged to roll between the outer raceway surface and the inner raceway surface;
A cage composed of a plurality of spacers that are provided between the balls and are separated from each other in the circumferential direction to hold the intervals between the balls in a variable manner;
The outer raceway surface is formed around a second axis inclined with respect to the rotation axis of the pulley member;
The inner raceway surface is formed around a third axis inclined with respect to the rotation axis of the pulley member;
Of the pair of rotation urging mechanisms, the second and third axes of one rotation urging mechanism and the second and third axes of the other rotation urging mechanism are the first and second rotation urging mechanisms. Inclined at substantially the same angle in opposite directions with respect to one axis,
The cage of the one rotation urging mechanism and the cage of the other rotation urging mechanism are integrated so that the balls of both rotation urging mechanisms can be moved integrally in the circumferential direction. The pulley apparatus characterized by the above-mentioned.
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CN104847787A (en) * | 2014-02-17 | 2015-08-19 | Skf公司 | Pulley apparatus with fixing device |
CN105782235A (en) * | 2014-12-24 | 2016-07-20 | 舍弗勒技术有限两合公司 | Vibration bearing |
CN107091317A (en) * | 2017-05-18 | 2017-08-25 | 钟怡晨 | Stepless speed-regulating belt sheave |
-
2009
- 2009-10-23 JP JP2009244851A patent/JP2011089613A/en active Pending
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