JP2016061368A - 動力伝達ローラ - Google Patents

Abstract

【課題】駆動ローラＤと従動ローラＳとの間の摩擦による動力伝達を安定的に行いつつ、その動力伝達機構の小型化を図ること。
【解決手段】駆動ローラＤ及び従動ローラＳに接触するローラ本体２と、カバーＣ側に固定される支点軸３と、ローラ本体２を回転自在に支持するローラ軸受５と、支点軸３及びローラ軸受５が取り付けられるとともに、支点軸３をローラ軸受５の径方向に相対移動自在とする変位機構８を有し、支点軸３周りにローラ軸受５を回動させる、ローラ本体２の内径側に収納された揺動アーム４と、揺動アーム４を支点軸３周りに回動させるように付勢する、ローラ本体２の内径側に収納された揺動付勢部材６と、を備えた動力伝達ローラを構成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、駆動ローラと従動ローラとの間に介在して、駆動ローラの回転力を摩擦力によって従動ローラに伝達する動力伝達ローラに関する。

従来、エンジンの動力伝達機構においては、エンジンのクランクと、ウォータポンプ（ＷＰ）やアイドリングストップジェネレータ（ＩＳＧ）等の補機類との間の動力の伝達を、アイドラプーリを経由して架け渡した補機ベルトを介して行っていた。この場合、クランクの回転に伴って、補機類も常に回転することになるため、例えば、エンジンの暖気運転のようにＷＰを回転させる必要がない時にも不必要に回転することになり、ベルト損失とプーリの不必要な回転に起因する燃費の低下が問題となっていた。

この問題を解決すべく、例えば、特許文献１の図１に示すように、補機ベルトを用いる代わりに、駆動ローラ（クランクシャフトプーリ４）と従動ローラ（フリクションプーリ１４）との間に動力伝達用のアイドラローラ（フリクションホイール１７）を介在させ、駆動ローラの回転力を、アイドラローラの摩擦力によって、従動ローラに伝達する技術が開示されている。このアイドラローラは、補機ベルトと異なり、その位置を進退させることによって、駆動ローラや従動ローラとの間の接離状態を自在に変えることができる。

例えば、駆動ローラＤ（例えばクランクローラ）、従動ローラＳ１（例えばＩＳＧローラ）等の各ローラ（Ｄ、Ｓ１、Ｓ２、Ｒｓ）を図８に示すように配置した場合、アイドラローラＲｉを矢印ｄ１の方向に移動させると、このアイドラローラＲｉと駆動ローラＤ及び従動ローラＳ１とを当接させて、アイドラローラＲｉを介して駆動ローラＤから従動ローラＳ１に動力を伝達することができる。その一方で、アイドラローラＲｉを矢印ｄ２の方向に移動させると、このアイドラローラＲｉと駆動ローラＤ及び従動ローラＳ１とが離間して、動力の伝達を遮断することができる。

このアイドラローラを進退させて、駆動ローラ及び従動ローラに均等に当接させる機構（カムアクチュエータ）について、例えば、特許文献２の図１を用いて説明する。本図に示すカムアクチュエータは、モータ１の回転を遊星減速機Ｒで減速し、その減速した回転を偏心カム３によって連接棒２０１の往復動に変換して、この連接棒２０１の端部で支持されたプーリ３００を進退させるようにしたものである。このプーリ３００を進退させることにより、エンジンの稼働状況等の諸条件に対応して、駆動ローラから従動ローラへの動力の伝達又は遮断を制御し、燃費の向上を図っている。

この連接棒２０１は、その中ほどで軸方向から若干量だけ揺動可能に構成されている。このように、揺動可能とすることにより、プーリ３００が駆動ローラ及び従動ローラと当接した際に、プーリ３００と各ローラとの間の当接力がほぼ等しくなるように連接棒２０１が揺動して、プーリ３００が最適な位置に位置決めされる。

特許第４８９１９１４号公報 特許第４８０９３４１号公報

特許文献２に係るカムアクチュエータは、プーリ３００（アイドラローラ）の回転軸を掴むように構成され、その揺動支点はプーリ３００の外側（連接棒２０１の長さ方向中央付近）に位置している。このため、プーリ３００の周囲にその揺動のためのスペースを確保しておかなければならず、動力伝達機構の小型化に支障が生じ、システムレイアウトの自由度が損なわれる問題がある。

そこで、この発明は、駆動ローラと従動ローラとの間の摩擦による動力伝達を安定的に行いつつ、その動力伝達機構の小型化を図ることを課題とする。

この課題を解決するために、この発明においては、駆動ローラと従動ローラとの間に介在して、前記駆動ローラの回転力を摩擦力によって前記従動ローラ側に伝達する動力伝達ローラにおいて、前記駆動ローラ及び前記従動ローラに接触するローラ本体と、カバー側に固定される支点軸と、前記ローラ本体を回転自在に支持するローラ軸受と、前記支点軸及び前記ローラ軸受が取り付けられるとともに、前記支点軸を前記ローラ軸受の径方向に相対移動自在とする変位機構を有し、前記支点軸周りに前記ローラ軸受を回動させる、前記ローラ本体の内径側に収納された揺動アームと、前記揺動アームを前記支点軸周りに回動させるように付勢する、前記ローラ本体の内径側に収納された揺動付勢部材と、を備えたことを特徴とする動力伝達ローラを構成した。

この構成によると、揺動付勢部材で揺動アームを付勢すると、支点軸周りにこの揺動アームが揺動し、これとともにローラ軸受及び動力伝達ローラ（ローラ本体）も揺動する。すると、この動力伝達ローラが駆動ローラ又は従動ローラの一方に当接し、この当接に伴う反力を受ける。この反力により、変位機構の作用によって支点軸がローラ軸受の径方向に相対移動し、この相対移動に伴って動力伝達ローラが当初当接していなかった駆動ローラ又は従動ローラの他方側に当接する。そして、動力伝達ローラと駆動ローラとの当接力、及び動力伝達ローラと従動ローラの当接力の両者がバランスしたところで支点軸の位置が決定される。

このように、支点軸とローラ軸受の位置が、動力伝達ローラと駆動ローラ及び従動ローラとの当接力によって相対移動可能となるように構成したことにより、この動力伝達ローラと駆動ローラ及び従動ローラとの間の当接力がそれぞれ等しくなるように、動力伝達ローラの位置が決定される。このため、この動力伝達ローラを介して、駆動ローラから従動ローラに、安定的に動力を伝達することができる。しかも、揺動アーム及び揺動付勢部材をローラ本体の内径側に収納したので、この揺動アームを揺動する支点軸やローラ軸受等の全ての構成が、ローラ本体の内径側に配置されることになり、揺動機構を含めたこの動力伝達ローラの小型化を図ることができる。

前記構成においては、前記変位機構が、前記揺動アームに形成されたガイド孔を有し、このガイド孔内に前記支点軸が移動自在に設けられた構成とすることができる。このように、ガイド孔を形成してこのガイド孔で支点軸を移動自在にガイドすることにより、動力伝達ローラと駆動ローラ及び従動ローラとをスムーズに均等に当接させることができる。揺動アームに取り付けられたローラ軸受と支点軸とを、必要な距離だけ相対的に接離できる限りにおいて、ガイド孔の形状（大きさや向き等）は特に限定されない。

このガイド孔を形成する構成においては、前記揺動アームに設けられ、前記支点軸を前記ガイド孔内の一方向に付勢する付勢部材をさらに備えた構成とするのが好ましい。この付勢部材を設けることにより、ガイド孔内において支点軸ががたつくのを防止して、動力伝達ローラの所定位置への組み込みを容易に行うことができる。この付勢部材による付勢力は適宜決めることができるが、支点軸のがたつきを防止する程度であればよい。この付勢力が過大になると、動力伝達ローラと駆動ローラ及び従動ローラとの間の当接力が過大となり、動力伝達のロスが生じやすくなるためである。

このようにガイド孔を形成する代わりに、前記変位機構が、前記支点軸を偏心回転中心とする偏心軸を有し、前記揺動アームに前記偏心軸が回転自在に保持された構成とすることもできる。このように偏心軸を支点軸周りに偏心回転させることによって、ガイド孔を形成したときと同様に、支点軸とローラ軸受の位置が、動力伝達ローラと駆動ローラ及び従動ローラとの当接力によって相対移動可能となり、この動力伝達ローラと駆動ローラ及び従動ローラとの間の当接力がそれぞれ等しくなるように、動力伝達ローラの位置が決定される。このため、この動力伝達ローラにより、駆動ローラから従動ローラに、安定的に動力を伝達することができる。

前記各構成においては、前記揺動付勢部材が、油圧テンショナ装置である構成とすることができる。動力伝達ローラのローラ本体は、使用時間の経過に伴って、駆動ローラ及び従動ローラとの当接面が摩耗して、表面に凹凸が生じた状態となることがある。この凹凸と駆動ローラ等が接触すると、この駆動ローラの回転に伴って、がたつきに起因する異音が発生したり、動力伝達ローラの短寿命化につながったりする問題がある。そこで、揺動付勢部材として油圧テンショナ装置を採用することにより、この凹凸によるがたつきをこの油圧テンショナ装置の減衰作用により減衰させることができ、動力伝達ローラの作動時の静粛性を確保できるとともに、長寿命化を図ることができる。

前記各構成においては、前記各構成においては、前記ローラ軸受の近傍に偏心カムを設け、この偏心カムを偏心回転軸周りに回転して前記ローラ軸受又はこのローラ軸受と一体に構成した部材に当接させることにより、前記ローラ本体と、前記駆動ローラ又は前記従動ローラの少なくとも一方との間の接触を解除する構成とするのが好ましい。このように、偏心カムを採用することによって動力伝達ローラと、駆動ローラ及び従動ローラとの間の接触又は接触解除を容易に切り替えることができる。

この発明においては、駆動ローラ及び従動ローラに接触するローラ本体と、車両本体側に固定される支点軸と、前記ローラ本体を回転自在に支持するローラ軸受と、前記支点軸及び前記ローラ軸受が取り付けられるとともに、前記支点軸を前記ローラ軸受の径方向に相対移動自在とする変位機構を有し、前記支点軸周りに前記ローラ軸受を回動させる、前記ローラ本体の内径側に収納された揺動アームと、前記揺動アームを前記支点軸周りに回動させるように付勢する、前記ローラ本体の内径側に収納された揺動付勢部材と、を備えたことを特徴とする動力伝達ローラを構成した。

このように、支点軸とローラ軸受の位置が、動力伝達ローラと駆動ローラ及び従動ローラとの当接力によって相対移動可能となるように構成したことにより、この動力伝達ローラと駆動ローラ及び従動ローラとの間の当接力がそれぞれ等しくなるように、動力伝達ローラの位置が決定される。このため、この動力伝達ローラを介して、駆動ローラから従動ローラに、安定的に動力を伝達することができる。しかも、揺動アーム及び揺動付勢部材をローラ本体の内径側に収納したので、この揺動アームを揺動する支点軸やローラ軸受等の全ての構成が、ローラ本体の内径側に配置されることになり、揺動機構を含めたこの動力伝達ローラの小型化を図ることができる。

この発明に係る動力伝達ローラの第一実施形態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）中のｂ−ｂ線に沿う断面図 図１に示す動力伝達ローラの斜視図 図１に示す動力伝達ローラの分解斜視図 図１に示す動力伝達ローラの作用を示す平面図であって、（ａ）はローラ本体が一方のローラに当接した状態、（ｂ）はローラ本体が両方のローラに当接した状態 動力伝達ローラに偏心カム機構を併設した状態の平面図であって、（ａ）は動力伝達状態、（ｂ）は動力切断状態 この発明に係る動力伝達ローラの第二実施形態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）中のｂ−ｂ線に沿う断面図 図６に示す動力伝達ローラの作用を示す平面図であって、（ａ）はローラ本体が一方のローラに当接した状態、（ｂ）はローラ本体が両方のローラに当接した状態 各ローラの配置を示す平面図

この発明に係る動力伝達ローラ１の第一実施形態を図１から図３に示す。この動力伝達ローラ１は、クランク等の駆動ローラＤと、ウォータポンプ（ＷＰ）やアイドリングストップジェネレータ（ＩＳＧ）等の補機類を作動させる従動ローラＳとの間に介在して、駆動ローラＤの回転力を摩擦力によって従動ローラＳ側に伝達するためのものであり、ローラ本体２、支点軸３、揺動アーム４、ローラ軸受５、揺動付勢部材６を主要な構成要素としている。

なお、駆動ローラＤ及び従動ローラＳとしての機能は、クランク等の各ローラに固有のものではなく、例えば、ＩＳＧが駆動ローラＤ、クランクが従動ローラＳとして機能することもある。

ローラ本体２は、駆動ローラＤ及び従動ローラＳに直接接触する有底円筒状の部材である。このローラ本体２の回転中心には軸受孔２ａが形成されている。この軸受孔２ａに、ローラ軸受５（玉軸受）の外輪５ａが嵌り込んでいる。このローラ軸受５の内輪５ｂ側には、ボルト７によって揺動アーム４が固定されている。この揺動アーム４は棒状部材であって、その中央部にローラ軸受５が取り付けられるとともに、一方の端部側に変位機構８が、他方の端部側に当接ピン９が設けられている。

この構成においては、ローラ本体２が嵌め込まれたローラ軸受５の外輪５ａが回転するようになっているが、内輪５ｂ側にローラ本体２を嵌め込む一方で、外輪５ａ側に揺動アーム４を嵌め込む構成とすることもできる。

変位機構８は、揺動アーム４に形成されたガイド孔８ａを有し、このガイド孔８ａ内に、ガイド部材８ｂが揺動アーム４の長さ方向（ローラ軸受５と支点軸３を結ぶ方向）に移動自在に設けられ、このガイド部材８ｂに支点軸３が設けられている。すなわち、支点軸３はガイド孔８ａ内を揺動アーム４の長さ方向に沿って移動自在となっている。この支点軸３は、駆動ローラＤ等の各ローラを覆うカバーＣ（図１（ｂ）参照）に取り付けられている。揺動アーム４とガイド部材８ｂとの間には、付勢部材８ｃとしてのスプリングが設けられている。この付勢部材８ｃは、揺動アーム４をガイド部材８ｂ（支点軸３）に対してローラ軸受５側に付勢するように作用する。

当接ピン９側には、揺動付勢部材６が設けられている。この揺動付勢部材６は、支点軸３と同様、カバーＣに取り付けられている。この第一実施形態では、揺動付勢部材６としてアクチュエータ（以下、揺動付勢部材と同じく符号６を付す。）を採用し、このアクチュエータ６の本体部６ａから突出する押圧部６ｂで当接ピン９を押圧することによって、揺動アーム４を支点軸３周りに揺動させている。このアクチュエータ６として、油圧テンショナを採用するのが特に好ましい。

このように、アクチュエータ６を採用する代わりに、押圧ばね（図示せず）をアクチュエータ６が配置されている位置に設け、この押圧ばねで当接ピン９を押圧するようにしたり、支点軸３に、支点軸３周りに揺動アーム４をその回動方向（図１（ａ）では右回り方向）に付勢するねじりコイルばね（図示せず）を設けたりすることによっても、アクチュエータ６と同様の作用を得ることができる。

また、上記のように揺動付勢部材６をカバーＣ側に、当接ピン９を揺動アーム４側に固定する代わりに、当接ピン９をカバーＣに固定する一方で、揺動付勢部材６を揺動アーム４側に固定するようにしても、揺動アーム４を支点軸３周りに揺動させることができる。

この構成においては、支点軸３、揺動アーム４、ローラ軸受５、及び揺動付勢部材６は、全てローラ本体２の内径側（円筒内）に配置されている。このため、この動力伝達ローラ１を含む動力伝達機構の小型化を図ることができる。また、支点軸３及び揺動付勢部材６を駆動ローラＤ及び従動ローラＳを覆うカバーＣに取り付けたので、このカバーＣを所定位置に嵌め込むことによって、ローラ本体を駆動ローラＤと従動ローラＳとの間の所定位置に、アクチュエータ６を当接ピン９の押圧可能な位置に、それぞれ、確実かつ容易に配置することができる。

第一実施形態に係る動力伝達ローラ１の作用を図４を用いて説明する。アクチュエータ６の押圧部６ｂを突出させて、揺動アーム４に設けられた当接ピン９を押圧すると、この押圧力によって揺動アーム４が支点軸３周りに揺動する。すると、動力伝達ローラ１のローラ本体２に、駆動ローラＤが当接する（図４（ａ）参照）。さらに、押圧部６ｂを突出させると、この押圧に伴う駆動ローラＤからの反力によって、付勢部材８ｃが押し縮められ、これに伴って支点軸３がガイド孔８ａ内を相対移動して、ローラ本体２（ローラ軸受５）が支点軸３側に変位する。この変位によって、ローラ本体２が従動ローラＳに当接し（図４（ｂ）参照）、駆動ローラＤから従動ローラＳへの動力の伝達が可能となる。

この動力伝達ローラ１のローラ軸受５の近傍には、図５に示すように、このローラ軸受５に当接可能に偏心軸１０ａ周りに回動する偏心カム１０が設けられている。この偏心軸１０ａは、遊星ギア機構等の減速機構１１を介してモータ（図示せず）に接続されている。偏心カム１０が揺動アーム４に当接していない状態では（図５（ａ）参照）、動力伝達ローラ１は駆動ローラＤと従動ローラＳにそれぞれ当接し、駆動ローラＤから従動ローラＳへの動力伝達がなされる。

その一方で、偏心カム１０が揺動アーム４に当接し、動力伝達ローラ１に設けられた揺動付勢部材６（アクチュエータ６）の付勢力に抗して（押圧部６ｂを押し込むように）この揺動アーム４を揺動させると、動力伝達ローラ１と駆動ローラＤ及び従動ローラＳとがそれぞれ離間し（図５（ｂ）参照）、駆動ローラＤから従動ローラＳへの動力伝達が遮断される。

このように、偏心カム１０を設けることにより、駆動ローラＤと従動ローラＳとの間の動力の伝達及び切断を、容易かつスムーズに行うことができる。偏心カム１０を用いる代わりに、各種アクチュエータを採用し、このアクチュエータで揺動アーム４又はローラ軸受５を押し込むようにしても、同様の作用を得ることができる。なお、偏心カム１０による揺動アーム４又はローラ軸受５の押し込みは、必ずしも揺動アーム４又はローラ軸受５を直接押し込むものでなくてもよく、この揺動アーム４又はローラ軸受５に設けた付属部材（図示せず）を介して押し込むようにしてもよい。

この発明に係る動力伝達ローラ１の第二実施形態を図６に示す。この動力伝達ローラ１の基本的な構成は第一実施形態に係る動力伝達ローラ１と同じであるが、揺動アーム４に設けられた変位機構８の構成が相違している。すなわち、第二実施形態に係る変位機構８は、支点軸３を偏心回転中心とする偏心軸８ｅを有しており、支点軸３と偏心軸８ｅの間には第一軸受８ｆが設けられ、両軸３、８ｅは相対回転可能となっている。この偏心軸８ｅは、第二軸受８ｇを介して揺動アーム４で保持され、偏心軸８ｅと揺動アーム４の間も相対回転可能となっている。

第二実施形態に係る動力伝達ローラの作用を図７を用いて説明する。アクチュエータ６の押圧部６ｂを突出させて、揺動アーム４に設けられた当接ピン９を押圧すると、この押圧力によって揺動アーム４が支点軸３周りに揺動する。すると、動力伝達ローラ１のローラ本体２に、駆動ローラＤが当接する（図７（ａ）参照）。さらに、押圧部６ｂを突出させると、この押圧に伴う駆動ローラＤからの反力によって、偏心軸８ｅが支点軸３周りに偏心回転し、これに伴って偏心軸８ｅ内における支点軸３の相対位置が移動して、ローラ本体２（ローラ軸受５）が支点軸３側に変位する。この変位によって、ローラ本体２が従動ローラＳに当接し（図７（ｂ）参照）、駆動ローラＤから従動ローラＳへの動力の伝達が可能となる。

この第二実施形態においても、第一実施形態と同様に、動力伝達ローラ１のローラ軸受５の近傍に偏心カム１０を設け、この偏心カム１０を偏心軸８ｅ周りに揺動アーム４に当接可能に回動させ、動力伝達ローラ１に設けられた揺動付勢部材６（アクチュエータ６）の付勢力に抗して（押圧部６ｂを押し込むように）この揺動アーム４を揺動させると、動力伝達ローラ１と駆動ローラＤ及び従動ローラＳとがそれぞれ離間し、駆動ローラＤから従動ローラＳへの動力伝達が遮断される（図５（ｂ）参照）。

上記各実施形態に係る動力伝達ローラ１はあくまでも一例であって、駆動ローラＤと従動ローラＳとの間の摩擦による動力伝達を安定的に行うとともに、その動力伝達機構の小型化を図る、という本願発明の課題を解決し得る限りにおいて、各構成部品の形状や配置を変更したり、別途部品を追加したりすることも許容される。また、各実施形態において示した変位機構８の構成もあくまで一例であって、動力伝達ローラ１と駆動ローラＤ及び従動ローラＳとの当接に伴って、支点軸３とローラ軸受５との間の距離を可変とし得るものであれば適宜採用することができる。

１ 動力伝達ローラ
２ ローラ本体
２ａ 軸受孔
３ 支点軸
４ 揺動アーム
５ ローラ軸受
５ａ 外輪
５ｂ 内輪
６ 揺動付勢部材
７ ボルト
８ 変位機構
８ａ ガイド孔
８ｂ ガイド部材
８ｃ 付勢部材
８ｅ 偏心軸
８ｆ 第一軸受
８ｇ 第二軸受
９ 当接ピン
１０ 偏心カム
１０ａ 偏心軸
１１ 減速機構
Ｄ 駆動ローラ
Ｓ 従動ローラ
Ｃ カバー

Claims (6)

1. 駆動ローラ（Ｄ）と従動ローラ（Ｓ）との間に介在して、前記駆動ローラ（Ｄ）の回転力を摩擦力によって前記従動ローラ（Ｓ）側に伝達する動力伝達ローラにおいて、
   前記駆動ローラ（Ｄ）及び前記従動ローラ（Ｓ）に接触するローラ本体（２）と、
   カバー（Ｃ）側に固定される支点軸（３）と、
   前記ローラ本体（２）を回転自在に支持するローラ軸受（５）と、
   前記支点軸（３）及び前記ローラ軸受（５）が取り付けられるとともに、前記支点軸（３）を前記ローラ軸受（５）の径方向に相対移動自在とする変位機構（８）を有し、前記支点軸（３）周りに前記ローラ軸受（５）を回動させる、前記ローラ本体（２）の内径側に収納された揺動アーム（４）と、
   前記揺動アーム（４）を前記支点軸（３）周りに回動させるように付勢する、前記ローラ本体（２）の内径側に収納された揺動付勢部材（６）と、
   を備えたことを特徴とする動力伝達ローラ。
2. 前記変位機構（８）が、前記揺動アーム（４）に形成されたガイド孔（８ａ）を有し、このガイド孔（８ａ）内に前記支点軸（３）が移動自在に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達ローラ。
3. 前記揺動アーム（４）に設けられ、前記支点軸（３）を前記ガイド孔（８ａ）内の一方向に付勢する付勢部材（８ｃ）をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の動力伝達ローラ。
4. 前記変位機構（８）が、前記支点軸（３）を偏心回転中心とする偏心軸（８ｅ）を有し、前記揺動アーム（４）に前記偏心軸（８ｅ）が回転自在に保持されていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達ローラ。
5. 前記揺動付勢部材（６）が、油圧テンショナ装置であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の動力伝達ローラ。
6. 前記ローラ軸受（５）の近傍に偏心カム（１０）を設け、この偏心カム（１０）を偏心回転軸周りに回転して前記ローラ軸受（５）又はこのローラ軸受（５）と一体に構成した部材に当接させることにより、前記ローラ本体（２）と、前記駆動ローラ（Ｄ）又は前記従動ローラ（Ｓ）の少なくとも一方との間の接触を解除するようにしたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の動力伝達ローラ。

Images