JP2016023722A - ダンパプーリ - Google Patents

Abstract

【課題】摩耗の発生を抑制することが可能なダンパプーリを提供する。
【解決手段】内部空間を備えると共に、外部から供給される動力によって回転可能なプーリ１０と、少なくとも一部が前記内部空間に配置されると共に回転可能であり、動力を外部へと出力可能なハブ２０と、コイル状に形成され、外周面がプーリ１０の内周面に接触する状態で前記内部空間に配置されると共に、一部分がハブ２０に連結され、プーリ１０の回転に応じてねじられることにより、プーリ１０の内周面に固定されてプーリ１０の動力をハブ２０に伝達可能な状態、及びプーリ１０の内周面に対して摺動可能となってプーリ１０の動力をハブ２０に伝達不能な状態を切り換えるクラッチスプリング６０と、を具備し、プーリ１０の内周面及びクラッチスプリング６０の外周面にＣｒＮ皮膜が形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダンパプーリの技術に関する。

従来、内部空間を備えると共に、外部から供給される動力によって回転可能な第一回転体と、少なくとも一部が内部空間に配置されると共に回転可能であり、動力を外部へと出力可能な第二回転体と、コイル状に形成され、外周面が第一回転体の内周面に接触する状態で内部空間に配置されると共に、一部分が第二回転体に連結され、第一回転体の動力を第二回転体に伝達可能な状態と、伝達不能な状態とを切り換えるスプリングと、を具備するダンパプーリの技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１に記載の技術では、第一回転体（プーリ）がエンジンからの動力によって回転すると、当該第一回転体の内周面とスプリング（クラッチバネ）の外周面との間に摩擦が生じる。当該摩擦によってスプリングがねじられることによって、当該スプリングは径方向に拡大（拡径）しようとする。当該スプリングは、第一回転体の内周面に押し付けられることによって第一回転体の内周面に保持されて、当該第一回転体と一体的に回転するようになる。これによって、第一回転体の動力がスプリングを介して第二回転体へと伝達され、当該第二回転体が第一回転体と共に回転する。第二回転体にはオルタネータ等（ベルト駆動アクセサリ）が連結されており、エンジンからの動力を当該オルタネータ等に伝達することができる。

また、第二回転体が第一回転体と共に回転している最中にエンジンの回転数が低下すると、第一回転体の回転数が第二回転体の回転数よりも小さくなる。これによって、スプリングのねじりが解消され、当該スプリングが第一回転体の内周面に押し付けられる力が減少する。従って、第一回転体の内周面によるスプリングの保持が解除され、第一回転体と第二回転体との間での動力の伝達が遮断される。これによって、エンジンの回転数の変動に伴う不具合（各部の磨耗や損傷等）の発生を防止することができる。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、第一回転体の内周面とスプリングの外周面との間に摩擦が生じるため、当該第一回転体の内周面とスプリングの外周面との間で摩耗が発生する点で不利であった。

特許第５０５７９９７号公報

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、摩耗の発生を抑制することが可能なダンパプーリを提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、内部空間を備えると共に、外部から供給される動力によって回転可能な第一回転体と、少なくとも一部が前記内部空間に配置されると共に回転可能であり、動力を外部へと出力可能な第二回転体と、コイル状に形成され、外周面が前記第一回転体の内周面に接触する状態で前記内部空間に配置されると共に、一部分が前記第二回転体に連結され、前記第一回転体の回転に応じてねじられることにより、前記第一回転体の内周面に固定されて前記第一回転体の動力を前記第二回転体に伝達可能な状態、及び前記第一回転体の内周面に対して摺動可能となって前記第一回転体の動力を前記第二回転体に伝達不能な状態を切り換えるスプリングと、を具備し、前記第一回転体の内周面及び前記スプリングの外周面の少なくとも一方に窒化クロム皮膜が形成されるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、摩耗の発生を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るダンパプーリの側面断面図。 同じく、分解斜視図。 （ａ）プーリの内周面及びクラッチスプリングの外周面に形成されたＣｒＮ皮膜を示した側面断面拡大図。（ｂ）プーリの内周面に形成されたＣｒＮ皮膜を示した側面断面拡大図。（ｃ）クラッチスプリングの外周面に形成されたＣｒＮ皮膜を示した側面断面拡大図。 ＣｒＮ皮膜及びＤＬＣ皮膜の性質を示した図。

以下の説明においては、図中に記した矢印に従って、上下方向、前後方向及び左右方向をそれぞれ定義する。

以下では、図１から図３までを用いて、本発明の一実施形態に係るダンパプーリ１について説明する。

ダンパプーリ１は、動力を伝達すると共に、所定の場合に当該動力の伝達を遮断することが可能なプーリである。本実施形態に係るダンパプーリ１は、エンジン（不図示）に設けられ、ベルト（不図示）を介して伝達される当該エンジンの動力をオルタネータ（不図示）に伝達するものとする。ダンパプーリ１は、主としてプーリ１０、ハブ２０、ベアリング３０、シール部材４０、位置決め部材５０、クラッチスプリング６０及び連結部材７０を具備する。

プーリ１０は、軸線方向を前後方向に向けて配置される略円筒状の部材である。プーリ１０には、貫通孔１１及び溝部１２が形成される。

貫通孔１１は、プーリ１０の軸線に沿って当該プーリ１０を前後方向に貫通するように形成される。これによって、プーリ１０は、他の部材を収容可能な内部空間を有する。貫通孔１１の側面（プーリ１０の内周面）には、窒化クロムによる皮膜（ＣｒＮ皮膜１１ａ）が形成される（図３（ａ）参照）。ＣｒＮ皮膜１１ａは、適宜の方法（例えば、イオンプレーティング法等）によって形成される。

溝部１２は、側面断面視略Ｖ字状の溝がプーリ１０の周方向に沿って複数形成された部分である。溝部１２は、プーリ１０の外周面の前端部から前後中途部に亘って形成される。

ハブ２０は、軸線方向を前後方向に向けて配置される略円筒状の部材である。ハブ２０は、略全体がプーリ１０の貫通孔１１に挿入された状態で配置される。ハブ２０は、主として軸部２１及びスリーブ２２を具備する。

軸部２１は、軸線方向を前後方向に向けて配置される略円筒状の部材である。軸部２１は、略全体がプーリ１０の貫通孔１１に挿入された状態で配置される。軸部２１は、プーリ１０の軸線上に配置される。

スリーブ２２は、軸線方向を前後方向に向けて配置される略円筒状の部材である。スリーブ２２は、軸部２１に嵌め合わされ、当該軸部２１に固定される。これによって、スリーブ２２は、軸部２１と一体的に回転可能となる。また、スリーブ２２は、軸部２１の外周面の後端部から前端部近傍までを覆う。スリーブ２２には、第一フランジ部２２ａ及び第二フランジ部２２ｂが形成される。

第一フランジ部２２ａは、スリーブ２２を拡径して形成される略円板状の部分である。第一フランジ部２２ａは、スリーブ２２の後端部に形成される。第一フランジ部２２ａの直径は、プーリ１０の貫通孔１１の内径より若干小さくなるように（プーリ１０の内周面と接触しない程度に）形成される。

第二フランジ部２２ｂは、スリーブ２２を拡径して形成される略円板状の部分である。第二フランジ部２２ｂは、スリーブ２２の前端部に形成される。第二フランジ部２２ｂの直径は、第一フランジ部２２ａの直径よりも小さくなるように形成される。第二フランジ部２２ｂには、切欠部２２ｃが形成される。

切欠部２２ｃは、第二フランジ部２２ｂの一部分を切り欠いて形成される部分である。

ベアリング３０は、プーリ１０の内部空間においてハブ２０を回転可能に支持するものである。ベアリング３０は、プーリ１０の貫通孔１１の前端部近傍に嵌め合わされて当該プーリ１０に固定される。当該プーリ１０には、ハブ２０（軸部２１）の前端部（スリーブ２２が嵌め合わされていない部分）が挿通される。これによって、ハブ２０はプーリ１０に対して相対的に滑らかに回転することができる。

シール部材４０は、プーリ１０の貫通孔１１の後端部に配置され、当該プーリ１０の内周面とハブ２０との間の隙間を閉塞する。

位置決め部材５０は、薄板状の部材である。位置決め部材５０は、その板面を前後に向けた状態で、ベアリング３０のすぐ後方に配置される。位置決め部材５０には、ハブ２０（軸部２１）の前端部（スリーブ２２が嵌め合わされていない部分）が挿通される。位置決め部材５０は、ハブ２０に固定される。位置決め部材５０の外周端部の一部分（切欠部２２ｃに対応する部分）は、プーリ１０の内周面近傍まで延びるように形成される。

クラッチスプリング６０は、金属によって形成された線状の部材（線材）を螺旋状（コイル状）に成形したねじりコイルスプリングである。クラッチスプリング６０を形成する線材の断面は、略四角形状になるように形成される。クラッチスプリング６０の外周面には、窒化クロムによる皮膜（ＣｒＮ皮膜６０ａ）が形成される（図３（ａ）参照）。ＣｒＮ皮膜６０ａは、適宜の方法（例えば、イオンプレーティング法等）によって形成される。

クラッチスプリング６０の外径は、プーリ１０の貫通孔１１の内径よりもやや大きくなるように形成される。クラッチスプリング６０は、軸線方向を前後方向に向けて貫通孔１１内に配置される。クラッチスプリング６０の外径は貫通孔１１の内径よりも大きいため、当該クラッチスプリング６０は縮径した状態（直径が小さくなった状態）で貫通孔１１内に配置されることになる。当該クラッチスプリング６０は、弾性力によって元の直径に戻ろうとする（拡径しようとする）ため、プーリ１０の内周面を押圧することになる。これによって、プーリ１０が回転する際には、クラッチスプリング６０の外周面とプーリ１０の内周面との間に摩擦力が発生する。

クラッチスプリング６０は、前後方向において、第一フランジ部２２ａのすぐ前方から、第二フランジ部２２ｂに亘るように配置される。クラッチスプリング６０の前端は位置決め部材５０に当接する。クラッチスプリング６０の後端は第一フランジ部２２ａに当接する。このようにして、クラッチスプリング６０は位置決め部材５０と第一フランジ部２２ａとの間に配置されることになる。

連結部材７０は、クラッチスプリング６０の一端とハブ２０とを連結するものである。連結部材７０は、スリーブ２２の切欠部２２ｃに嵌め込まれる。連結部材７０には、クラッチスプリング６０の前端が連結される。このように、クラッチスプリング６０の前端は、連結部材７０を介してハブ２０（スリーブ２２）と連結される。

このように構成されたダンパプーリ１は、前記エンジンに設けられる。プーリ１０の溝部１２には前記ベルトが巻回される。当該ベルトを介して、前記エンジンのクランク軸からの動力がプーリ１０に伝達される。また、ハブ２０の軸部２１は、前記オルタネータの回転軸に連結される。

以下では、上述の如く構成されたダンパプーリ１の動作について説明する。

前記エンジンが始動し、前記クランク軸が回転すると、当該クランク軸からの動力がプーリ１０に伝達される。すなわち、前記クランク軸の回転に伴って、プーリ１０も一方向（例えば、正面視反時計回り）に回転する。

プーリ１０が回転すると、プーリ１０の内周面とクラッチスプリング６０の外周面とが摺動する。この際、プーリ１０の内周面とクラッチスプリング６０の外周面との間に発生する摩擦力によって、クラッチスプリング６０がねじられる。クラッチスプリング６０は、ねじられることによって、より拡径しようとする。このため、プーリ１０の内周面とクラッチスプリング６０の外周面との間に発生している摩擦力が増大する。

プーリ１０の内周面とクラッチスプリング６０の外周面との間に発生している摩擦力が所定の値まで増大すると、クラッチスプリング６０がプーリ１０に固定（摩擦係合）され、当該クラッチスプリング６０がプーリ１０と一体的に回転するようになる。クラッチスプリング６０が回転すると、連結部材７０を介してハブ２０が回転する。すなわち、プーリ１０の動力がハブ２０へと伝達され、当該ハブ２０がプーリ１０と同一回転数で回転することになる。このようにして、前記エンジンの動力が前記オルタネータへと伝達される。

上述のように、前記エンジンの動力が前記オルタネータへと伝達されている状態において、前記エンジンの回転数が低下するなどしてプーリ１０の回転数よりもハブ２０の回転数が高くなった場合、クラッチスプリング６０のねじりが解消され、プーリ１０の内周面とクラッチスプリング６０の外周面との間に発生している摩擦力が減少する。

プーリ１０の内周面とクラッチスプリング６０の外周面との間に発生している摩擦力が減少すると、クラッチスプリング６０のプーリ１０に対する固定（摩擦係合）が解除され、再びプーリ１０の内周面とクラッチスプリング６０の外周面とが摺動するようになる。このため、プーリ１０からハブ２０への動力の伝達が遮断される。これによって、前記エンジンの回転数が低下した場合に、前記オルタネータの回転数が急に低下するのを防止することができる。

上述の如く、ダンパプーリ１が動作する際には、プーリ１０の内周面とクラッチスプリング６０の外周面とが摺動する。当該プーリ１０の内周面及びクラッチスプリング６０の外周面には、それぞれＣｒＮ皮膜１１ａ及びＣｒＮ皮膜６０ａが形成されている。当該ＣｒＮ皮膜１１ａ及びＣｒＮ皮膜６０ａによって、プーリ１０の内周面及びクラッチスプリング６０の外周面の摩耗を低減することができる。

ここで、窒化クロム（ＣｒＮ）による皮膜の性質を説明するため、ＣｒＮによる皮膜とダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）による皮膜との性質の違いについて説明する。ＤＬＣによる皮膜は、ＣｒＮによる皮膜と同様に、摩耗を低減するためのコーティングである。

図４には、ＣｒＮによる皮膜及びＤＬＣによる皮膜の、硬さ（具体的には、ビッカース硬さ）と剥離荷重（形成された皮膜が剥離する際の荷重）との関係を示している。図４に示したデータは、実験により得られたデータの一例である。図４において、ＣｒＮによる皮膜及びＤＬＣによる皮膜の硬さが大きいほど、摩耗を効果的に低減することができることを意味している。また、ＣｒＮによる皮膜及びＤＬＣによる皮膜の剥離荷重が大きいほど、当該皮膜が剥離し難いことを意味している。

図４に示すように、ＤＬＣによる皮膜は、硬さが大きい一方で剥離荷重が小さくなる（図４の領域Ａ参照）か、剥離荷重が大きい一方で硬さが小さくなる（図４の領域Ｂ参照）傾向がある。これに対し、ＣｒＮによる皮膜は、硬さ及び剥離荷重のいずれもが適度に大きい値をとっている。このように、ＣｒＮによる皮膜は、剥離し難く、かつ摩耗を効果的に低減することができる。

特に本実施形態の如く、伸縮やねじりが発生するクラッチスプリング６０に対して、摩耗を抑制するためのコーティングを施す場合には、ＤＬＣによる皮膜ではなく、剥離し難いＣｒＮによる皮膜（ＣｒＮ皮膜６０ａ）を形成することが望ましい。

以上の如く、本実施形態に係るダンパプーリ１は、内部空間を備えると共に、外部から供給される動力によって回転可能なプーリ１０（第一回転体）と、少なくとも一部が前記内部空間に配置されると共に回転可能であり、動力を外部へと出力可能なハブ２０（第二回転体）と、コイル状に形成され、外周面がプーリ１０の内周面に接触する状態で前記内部空間に配置されると共に、一部分がハブ２０に連結され、プーリ１０の回転に応じてねじられることにより、プーリ１０の内周面に固定されてプーリ１０の動力をハブ２０に伝達可能な状態、及びプーリ１０の内周面に対して摺動可能となってプーリ１０の動力をハブ２０に伝達不能な状態を切り換えるクラッチスプリング６０（スプリング）と、を具備し、プーリ１０の内周面及びクラッチスプリング６０の外周面にＣｒＮ皮膜１１ａ及びＣｒＮ皮膜６０ａ（窒化クロム皮膜）が形成されるものである。

このように構成することにより、摩耗の発生を抑制することができる。
すなわち、互いに摺動するプーリ１０の内周面とクラッチスプリング６０の外周面における摩耗の発生を抑制することができる。また、ねじりや伸縮によって変形するクラッチスプリング６０の外周面においても、ＣｒＮ皮膜６０ａの剥離の発生を抑制することができる。

なお、本実施形態に係るプーリ１０は、本発明に係る第一回転体の実施の一形態である。
また、本実施形態に係るハブ２０は、本発明に係る第二回転体の実施の一形態である。
また、本実施形態に係るクラッチスプリング６０は、本発明に係るスプリングの実施の一形態である。
また、本実施形態に係るＣｒＮ皮膜１１ａ及びＣｒＮ皮膜６０ａは、本発明に係る窒化クロム皮膜の実施の一形態である。

なお、上記実施形態においては、プーリ１０の内周面及びクラッチスプリング６０の外周面に、それぞれＣｒＮによる皮膜（ＣｒＮ皮膜１１ａ及びＣｒＮ皮膜６０ａ）を形成するものとしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、図３（ｂ）に示すように、プーリ１０の内周面にのみＣｒＮによる皮膜（ＣｒＮ皮膜１１ａ）を形成しても良い。また、図３（ｃ）に示すように、クラッチスプリング６０の外周面にのみＣｒＮによる皮膜（ＣｒＮ皮膜６０ａ）を形成しても良い。

また、本発明に係るダンパプーリは、本実施形態に係るダンパプーリ１の構成に限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で形状等を任意に変更することが可能である。

また、本実施形態に係るダンパプーリ１は前記エンジンに設けられ、当該エンジンの動力を前記オルタネータへと伝達するものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、様々な用途に用いることが可能である。

１ ダンパプーリ
１０ プーリ（第一回転体）
１１ａ ＣｒＮ皮膜（窒化クロム皮膜）
２０ ハブ（第二回転体）
６０ クラッチスプリング（スプリング）
６０ａ ＣｒＮ皮膜（窒化クロム皮膜）

Claims (1)

1. 内部空間を備えると共に、外部から供給される動力によって回転可能な第一回転体と、
   少なくとも一部が前記内部空間に配置されると共に回転可能であり、動力を外部へと出力可能な第二回転体と、
   コイル状に形成され、外周面が前記第一回転体の内周面に接触する状態で前記内部空間に配置されると共に、一部分が前記第二回転体に連結され、前記第一回転体の回転に応じてねじられることにより、前記第一回転体の内周面に固定されて前記第一回転体の動力を前記第二回転体に伝達可能な状態、及び前記第一回転体の内周面に対して摺動可能となって前記第一回転体の動力を前記第二回転体に伝達不能な状態を切り換えるスプリングと、
   を具備し、
   前記第一回転体の内周面及び前記スプリングの外周面の少なくとも一方に窒化クロム皮膜が形成されるダンパプーリ。

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