JP2016061369A - 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うとともに、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、車両本体側に固定される揺動軸３と、ローラ本体２の内径側に配置され、揺動軸３に揺動自在に設けられる揺動アーム４と、ローラ本体２を回転自在とするローラ軸受５と、揺動アーム４に設けられ、ローラ軸受５を駆動ローラＤと従動ローラＳとの間の所定位置に両ローラＤ、Ｓとの当接力がバランスするように付勢する一対の付勢部材６、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。また、一本の連接棒２０１の揺動によってプーリ３００の位置決めがなされるため、連接棒２０１の軸周りのねじれが生じる恐れがあり、プーリ３００と駆動ローラ及び従動ローラとの間の当接不良が生じ、摩擦による動力伝達が不安定になりやすい問題もある。

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うとともに、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、車両本体側に固定される揺動軸と、前記ローラ本体の内径側に配置され、前記揺動軸に揺動自在に設けられる揺動アームと、前記ローラ本体を回転自在に支持するローラ軸受と、前記揺動アームに設けられ、前記ローラ軸受を前記駆動ローラと前記従動ローラとの間の所定位置に両ローラとの当接力がバランスするように付勢する一対の付勢部材と、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、動力伝達ローラのローラ本体に、駆動ローラ又は従動ローラの少なくとも一方が当接すると、その当接力によって一対の付勢部材が独立して伸縮するとともに、揺動アームが揺動軸周りに揺動する。この揺動によって、揺動アームが各ローラの位置に対応した位置に変位して、駆動ローラと動力伝達ローラとの間、及び従動ローラと動力伝達ローラとの間のそれぞれの当接力がほぼ等しくなり、その状態で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、揺動アームをローラ本体の内径側に配置することにより、この揺動アームを揺動する揺動軸や、ローラ軸受も同様に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。さらに、付勢部材を対で構成したことにより、付勢時における付勢部材のねじれが生じにくく、駆動ローラ及び従動ローラに対して、動力伝達ローラを確実に当接させることが可能となる。このため、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うことができる。しかも、一対の付勢部材の中間にローラ軸受を設けることができ、このローラ軸受の回転時の安定性も確保することができる。

前記構成においては、前記付勢部材が前記ローラ軸受の外輪側に設けられるとともに、前記ローラ本体が前記ローラ軸受の内輪と一体に回転するように構成するのが好ましい。

外輪は内輪の外径側に設けられているため、外輪及び内輪をそれぞれ同じ回転数で回転させたとしても、その周速は外径側の外輪の方が大きくなる。すなわち、内外輪の一方を固定した上で他方を相対回転させた場合、同じ回転数で内外輪をそれぞれ回転させたとしても、内輪を回転させた方がローラ軸受への負荷は小さい。そこで、回転しない付勢部材を外輪側に設け、ローラ本体を内輪とともに回転させるように構成することにより、ローラ軸受への負荷が小さくなり、その長寿命化を図ることができる。

前記各構成においては、前記ローラ軸受及び前記付勢部材を、前記ローラ本体の摩擦面の幅方向中央を通る面内に配置するのが好ましい。

このように配置することにより、付勢部材によってローラ軸受を付勢した際に、その付勢力によるモーメントの発生を防止し、ローラ本体がこのモーメントに起因して傾斜するのを防止することができる。このため、駆動ローラ及び従動ローラに対して、動力伝達ローラを確実に当接させることが可能となり、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うことができるとともに、各ローラの当接不良に起因するローラ本体の摩耗等の不具合を防止することができる。

前記各構成においては、動力伝達ローラが、前記駆動ローラ及び前記従動ローラを覆うカバーに設けられ、このカバーを所定位置に嵌め込むことによって、前記駆動ローラと前記従動ローラとの間の所定位置に配置されるように構成するのが好ましい。

このように、動力伝達ローラをカバーに設けることによって、この動力伝達ローラの所定位置への取付けを簡便かつスムーズに行うことができる。

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揺動軸と、前記ローラ本体の内径側に配置され、前記揺動軸に揺動自在に設けられる揺動アームと、前記ローラ本体を回転自在とするローラ軸受と、前記揺動アームに設けられ、前記ローラ軸受を前記駆動ローラと前記従動ローラとの間の所定位置に両ローラとの当接力がバランスするように付勢する一対の付勢部材と、を備えた動力伝達ローラを構成した。

このように、揺動アームが揺動軸周りに揺動することによって、駆動ローラ及び従動ローラに対する動力伝達ローラの大まかな位置が決定され、さらに、その位置において、駆動ローラと動力伝達ローラとの間、及び従動ローラと動力伝達ローラとの間のそれぞれの当接力に応じて、一対の付勢部材がそれぞれ独立して伸縮することにより、それぞれの当接力がほぼ等しくなるようにしたことにより、動力伝達ローラの位置決めを容易かつスムーズに行うことができる。

また、揺動アームをローラ本体の内径側に配置することにより、この揺動アームを揺動する揺動軸や、ローラ軸受も同様に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。さらに、付勢部材を対で構成したことにより、付勢時における付勢部材のねじれが生じにくく、駆動ローラ及び従動ローラに対して、動力伝達ローラを確実に当接させることが可能となる。このため、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うことができる。しかも、一対の付勢部材の中間にローラ軸受を設けることができ、このローラ軸受の回転時の安定性も確保することができる。

この発明に係る動力伝達ローラの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、（ａ）は側面図、（ｂ）は背面図 図１に示す動力伝達ローラのＩＩＩ−ＩＩＩ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 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 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の実施形態を図１から図５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、揺動軸３、揺動アーム４、ローラ軸受５、一対の付勢部材６、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の駆動ローラＤ及び従動ローラＳとの接触面は、摩擦力を高めるためのローレット加工部２ａとなっている（図２（ａ）参照）。また、ローラ本体２の円筒底部には複数の孔２ｂが形成され、このローラ本体２の軽量化が図られている。このローラ本体２の回転中心には軸受孔２ｃが形成されており、ローラ軸受５（この実施形態では玉軸受）の内輪５ａ及び軸受孔２ｃに軸受保持部材７を挿し込むことによって、内輪５ａ側に設けたローラ本体２とローラ軸受５の外輪５ｂとが相対回転自在となっている（図１（ｂ）参照）。このように、ローラ本体２を内輪５ａとともに回転させるように構成することにより、ローラ軸受５への負荷が小さくなり、その長寿命化を図ることができる。

このローラ軸受５の外輪５ｂには、受け部材８が嵌め込まれている。この受け部材８には、ローラ軸受５を中心とする対称位置に、一対の貫通孔８ａ、８ａが形成されている。各貫通孔８ａには、付勢部材６のシャフト６ａが挿し込まれ、その頭部側（図３において、シャフト６ａの上端側）は、揺動軸３によって揺動自在に設けられた揺動アーム４に固定されている。その一方で、シャフト６ａの先端部（図３において、シャフト６ａの下端側）は、ワッシャ６ｃによって抜け止めされつつ受け部材８から突出自在となっている。

コイルばね６ｂは、シャフト６ａと同軸に設けられている。このコイルばね６ｂは、図１（ａ）に示すローラ本体２の下側半分に駆動ローラＤ又は従動ローラＳの少なくとも一方が当接すると、その当接力によって縮むようになっている。さらに、駆動ローラＤ及び従動ローラＳのそれぞれの当接力に対応して、一対のコイルばね６ｂ、６ｂのそれぞれが独立して伸縮するとともに、揺動アーム４が揺動軸３周りに揺動するようになっている。

付勢部材６を対で構成したことにより、付勢時における付勢部材６のねじれが生じにくく、駆動ローラＤ及び従動ローラＳに対して、動力伝達ローラ１を確実に当接させることが可能となる。このため、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ことができる。しかも、一対の付勢部材６、６の中間にローラ軸受５を設けることができ、このローラ軸受５の回転時の安定性も確保することができる。

この実施形態においては、ローラ軸受５及び付勢部材６は、ローラ本体２の摩擦面（ローレット形成部２ａ）の幅方向中央を通る面内に配置されている。このように配置することにより、付勢部材６によってローラ軸受５を付勢した際に、その付勢力によるモーメントの発生を防止し、ローラ本体２がこのモーメントに起因して傾斜するのを防止することができる。このため、駆動ローラＤ及び従動ローラＳに対して、動力伝達ローラ１を確実に当接させることが可能となり、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ことができるとともに、各ローラＤ、Ｓの当接不良に起因するローラ本体２の摩耗等の不具合を防止することができる。

揺動軸３、揺動アーム４、ローラ軸受５、及び付勢部材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。この動力伝達ローラ１は、その揺動軸３をスペーサ９を介して駆動ローラＤ及び従動ローラＳを覆うカバー（図示せず）に固定し、このカバーを所定位置に嵌め込むことによって、駆動ローラＤと従動ローラＳとの間の所定位置に配置されるようになっている。この場合、動力伝達ローラ１に、付勢部材６を縮めた状態での保持及びその解除を自在に行い得る機構（図示せず）を設けることにより、カバー嵌め込み時において動力伝達ローラ１と駆動ローラＤ及び従動ローラＳが接触するのを防止して、この動力伝達ローラ１の取付けを容易かつスムーズに行うことができる。

上記においては、カバー側に動力伝達ローラ１を設ける構成について述べたが、エンジンブロック側に取付スペースが確保できるのであれば、このエンジンブロックに動力伝達ローラ１を設ける構成とすることもできる。

上述したように、動力伝達ローラ１のローラ本体２に、駆動ローラＤ又は従動ローラＳの少なくとも一方が当接すると、その当接力によって一対の付勢部材６、６のコイルばね６ｂ、６ｂのそれぞれが独立して伸縮するとともに、揺動アーム４が揺動軸３周りに揺動する。この揺動によって、揺動アーム４が各ローラＤ、Ｓの位置に対応した位置に変位して（図６中に示す実線で示す揺動アーム４参照）、駆動ローラＤと動力伝達ローラ１との間、及び従動ローラＳと動力伝達ローラ１との間のそれぞれの当接力がほぼ等しくなり、その状態で駆動ローラＤから従動ローラＳに、安定的に動力を伝達することができる。

この動力伝達ローラ１のローラ軸受５の近傍には、図７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がローラ軸受５に当接していない状態では（図７（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がローラ軸受５に当接し、動力伝達ローラ１に設けられた付勢部材６の付勢力に抗して（付勢部材６を押し縮めるように）このローラ軸受５を押し込むと、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７（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によるローラ軸受５の押し込みは、必ずしもローラ軸受５を直接押し込むものでなくてもよく、このローラ軸受５に設けた押圧部材（図示せず）を介して押し込むようにしてもよい。

上記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。

１ 動力伝達ローラ
２ ローラ本体
２ａ ローレット加工部
２ｂ 孔
２ｃ 軸受孔
３ 揺動軸
４ 揺動アーム
５ ローラ軸受
５ａ 内輪
５ｂ 外輪
６ 付勢部材
６ａ シャフト
６ｂ コイルばね
６ｃ ワッシャ
７ 軸受保持部材
８ 受け部材
９ スペーサ
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

Claims (5)

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、
   車両本体側に固定される揺動軸（３）と、
   前記ローラ本体（２）の内径側に配置され、前記揺動軸（３）に揺動自在に設けられる揺動アーム（４）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、
   前記揺動アーム（４）に設けられ、前記ローラ軸受（５）を前記駆動ローラ（Ｄ）と前記従動ローラ（Ｓ）との間の所定位置に両ローラ（Ｄ、Ｓ）との当接力がバランスするように付勢する一対の付勢部材（６、６）と、
   を備えた動力伝達ローラ。
2. 前記付勢部材（６）が前記ローラ軸受（５）の外輪（５ｂ）側に設けられるとともに、前記ローラ本体（２）が前記ローラ軸受（５）の内輪（５ａ）と一体に回転するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達ローラ。
3. 前記ローラ軸受（５）及び前記付勢部材（６）を、前記ローラ本体（２）の摩擦面の幅方向中央を通る面内に配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の動力伝達ローラ。
4. 前記駆動ローラ（Ｄ）及び前記従動ローラ（Ｓ）を覆うカバーに設けられ、このカバーを所定位置に嵌め込むことによって、前記駆動ローラ（Ｄ）と前記従動ローラ（Ｓ）との間の所定位置に配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の動力伝達ローラ。
5. 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４のいずれか１項に記載の動力伝達ローラ。

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