JP2017002960A - 摩擦伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ローラ間の偏当たりを抑制できる摩擦伝動装置を提供する。
【解決手段】 MGローラおよびエンジンローラの外周面間に介在され、MGローラおよびエンジンローラの回転方向上流側でMGローラおよびエンジンローラとそれぞれ当接する外輪部8とこの外輪部8を支持する側面部10とを有するアイドラローラ5と、を備え、MGシャフトは、x軸負方向側端を片持ち支持され、側面部10は、外輪部8のx軸方向中央よりもx軸正方向側端寄りの位置に設けられている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、摩擦伝動装置に関する。

特許文献１には、エンジンローラおよびコンプレッサローラの外周面間に、くさび作用により伝達力に比例した押し付け力を発生させるアイドラローラを介在させた摩擦伝動装置が開示されている。

国際公開第2014/038554号公報

アイドラローラの外輪部を支持する輻部が、外輪部の軸方向中央からずれた位置に設けられている場合、伝達トルクが大きくなると外輪部の軸方向両端のうち輻部から遠い側が径方向内側に弾性変形する。この結果、ミスアライメント角が増大して偏当たりが発生し、偏摩耗や耐久性低下を招く。
本発明の目的は、ローラ間の偏当たりを抑制できる摩擦伝動装置を提供することにある。

本発明では、駆動軸は、軸方向他端側を片持ち支持され、アイドラローラの輻部は、外輪部の軸方向中央よりも軸方向一端側寄りの位置に設けられている。

よって、本発明にあっては、外輪部の弾性変形に伴うアイドラローラの外周面の傾斜方向と、駆動軸の弾性変形に伴う駆動ローラの傾斜方向とが一致するため、ミスアライメント角を小さくでき、ローラ間の偏当たりを抑制できる。

実施例１の摩擦伝動装置の斜視図である。 実施例１のアイドラローラ5の側面断面図である。 実施例１のアイドラローラ5の背面図である。 実施例１の摩擦伝動装置におけるエンジン運転時の伝達力と押し付け力との関係を示す図である。 実施例１の偏当たり抑制作用を示す模式図である。

〔実施例１〕
［全体構成］
図１は、実施例１の摩擦伝動装置の斜視図である。
実施例１の摩擦伝動装置は、クランクシャフト1、エンジンローラ2、モータジェネレータシャフト（MGシャフト）3、モータジェネレータローラ（MGローラ）4およびアイドラローラ5を有する。以下、エンジンの前後方向にx軸、エンジンの上下方向にy軸を設定し、エンジンの後方から前方へ向かう方向をx軸正方向、エンジンの下方から上方へ向かう方向をy軸正方向として説明する。

クランクシャフト1は、x軸方向と平行に配置され、エンジンの駆動力により回転する。クランクシャフト1のx軸正方向側端（軸方向一端）は、エンジンのシリンダブロックのx軸正方向側に装着されたフロントカバー6からx軸正方向側へ突出している。クランクシャフト1は、x軸正方向側から見て左回りに回転する。
エンジンローラ2は、クランクシャフト1のx軸正方向側端に固定されている。エンジンローラ2は金属製である。

MGシャフト3は、シリンダブロックに取り付けられたモータジェネレータ7の駆動軸である。MGシャフト3は、クランクシャフト1とエンジンの左右方向に隣接し、かつクランクシャフト1と平行に配置されている。MGシャフト3は、x軸正方向側から見て左回りに回転する。モータジェネレータ7は、エンジン始動時にクランクシャフト1をクランキングするスタータ機能と、エンジン運転中にクランクシャフト1の駆動力によって発電するオルタネータ機能を有する。
MGローラ4は、フロントカバー6よりもx軸正方向側の位置でMGシャフト3のx軸正方向側端（軸方向一端）に固定されている。MGローラ4は、エンジンローラ2とエンジンの左右方向に離間して配置されている。MGローラ4は金属製である。

アイドラローラ5は、エンジンローラ2およびMGローラ4の外周面間であって、両ローラ4の回転方向上流側で両ローラ2,4の外周面とそれぞれ接触している。アイドラローラ5はx軸正方向側から見て右回りに回転する。アイドラローラ5は、エンジンローラ2との接触点における接線の方向と、MGローラ4との接触点における接線の方向とに角度を持たせることで、伝達力に比例した押し付け力を自動的に発生する、いわゆるくさびローラとして機能する。アイドラローラ5は、フロントカバー6に対し、アイドラローラ5の回転中心と前記両接線の交点とを結ぶ直線上を移動可能に支持されている。実施例１では、アイドラローラ5の移動方向はy軸方向と一致する。アイドラローラ5をフロントカバー6に支持する構造については後述する。

［アイドラローラ］
図２は実施例１のアイドラローラ5の側面断面図、図３は実施例１のアイドラローラ5の背面図である。
アイドラローラ5は、外輪部8、軸受部9および側面部10を有する。実施例１では、外輪部8、軸受部9および側面部10は一体成型されている。
外輪部8は円環状に形成され、その外周面は、樹脂製またはゴム製の弾性層8aで覆われている。
軸受部9は、外輪部8の径方向内側に位置し、x軸方向両端が開口した円筒状に形成されている。軸受部9の幅（x軸方向長さ）は、外輪部8の幅よりも短く形成されている。x軸方向において、軸受部9のx軸正方向側端は外輪部8のx軸正方向側端と同じ位置に設定されている。

軸受部9の内周には、x軸方向に離間して配置された２つのボールベアリング11a,11bのアウタレースが圧入されている。２つのボールベアリング11a,11bのインナレースには、アイドラシャフト12が圧入されている。アイドラシャフト12は、ボールベアリング11a,11bを介してアイドラローラ5をx軸周り回転可能に支持する。
側面部10は、外輪部8と軸受部9とを接続し、外輪部8を支持する輻部であって、y軸と平行な円板状に形成されている。側面部10の径方向内側端は軸受部9のx軸正方向側端縁と接続され、側面部10の径方向外側端は外輪部8のx軸正方向側端と接続されている。側面部10により、アイドラローラ5のx軸正方向側端は閉塞されている。

［アイドラローラ支持部］
アイドラシャフト12は、アイドラローラ支持部13を介してフロントカバー6に支持されている。アイドラローラ支持部13は、アイドラローラ5の外輪部8よりも径方向内側に配置されている。また、アイドラローラ支持部13の大部分は外輪部8のx軸負方向側端よりもx軸正方向側に配置されている。すなわち、アイドラローラ支持部13は、外輪部8とx軸方向にオーバーラップしている。アイドラローラ支持部13は、上述した２つのボールベアリング11a,11bおよびアイドラシャフト12に加え、第１ブラケット14、シャフト15、第２ブラケット16、２つのボールベアリング17a,17b、ボルト18および引張コイルばね19を有する。

第１ブラケット14は長辺部14aと短辺部14bとを有してＬ字状に形成されている。長辺部14aはy軸方向に沿って配置され、そのy軸正方向側端は、アイドラシャフト12のx軸負方向側端と固定されている。短辺部14bは、長辺部14aのy軸負方向側端からx軸負方向に延設されている。短辺部14bには、シャフト15が貫通する貫通孔14cが形成されている。シャフト15は、y軸と平行に配置されている。貫通孔14cの内径はシャフト15の外径よりも大径に設定されている。よって、第１ブラケット14はシャフト15に対しy軸方向に移動可能である。

第２ブラケット16は、シャフト15のy軸正方向側に位置し、x軸方向両端が開口した円筒状に形成されている。第２ブラケット16の外周であってy軸負方向側端には、シャフト15のy軸正方向側端が圧入されたシャフト取り付け溝16aが形成されている。第２ブラケット16の内周には、x軸方向に離間して配置された２つのボールベアリング17a,17bのアウタレースが圧入されている。２つのボールベアリング17a,17bのインナレースには、x軸正方向側からx軸負方向側に向かってボルト18が圧入されている。ボルト18はアイドラローラ支持部13をフロントカバー6に固定するためのもので、ボルト18は、x軸と平行に配置されている。ボルト18の雄ねじ部18aはフロントカバー6の所定位置に形成された図外の雌ねじ部にねじ込まれる。

引張コイルばね19は、短辺部14bのy軸正方向側端と第２ブラケット16のy軸負方向側端との間に介装されている。引張コイルばね19の内周にはシャフト15が配置されている。引張コイルばね19のy軸負方向側端は短辺部14bと固定され、引張コイルばね19のy軸正方向側端は第２ブラケット16と固定されている。引張コイルばね19は、第１ブラケット14を伸び量に応じた所定の付勢力でy軸正方向へ付勢している。なお、引張コイルばね19の付勢力は、アイドラローラ5、ボールベアリング11a,11b、アイドラシャフト12および第１ブラケット14に作用する重力よりも大きな値に設定されている。これにより、アイドラローラ5に初期押し付け力を発生させることができる。

［アイドラローラのくさび作用］
図４は、実施例１の摩擦伝動装置におけるエンジン運転時の伝達力と押し付け力との関係を示す図である。
実施例１の摩擦伝動装置では、エンジンローラ2およびMGローラ4の外周面間にアイドラローラ5を設け、エンジンローラ2とアイドラローラ5との接触点P1における接線の方向と、MGローラ4とアイドラローラ5との接触点P2における接線の方向とに角度を持たせている。このため、アイドラローラ5は、エンジンローラ2からMGローラ4に伝達するトルクが増大するほど、くさび作用によってエンジンローラ2およびMGローラ4の外周面間の隙間に食い込む力が大きくなる。つまり、伝達力が大きくなるほどローラ間の当接圧が高くなるため、伝達力に比例した押し付け力が自動的に発生する。

押し付け力Fcは、伝達力Fdおよびアイドラローラ5との角度αを用いて、以下の関係式で表すことができる。
Fc＝Fd／tanα
したがって、アイドラローラ5との角度αが一定であれば、押し付け力Fcは伝達力Fdに比例する。一般的に、伝達力や回転数などの運転条件によらず、伝達力Fdと押し付け力Fcとの比、すなわち、摩擦係数はほぼ一定であるから、押し付け力Fcが伝達力Fdに比例すれば、伝達力Fdに対して過不足のない最適な押し付け力Fcが得られる。

［小型化作用］
実施例１の摩擦伝動装置では、アイドラローラ5をフロントカバー6に支持するアイドラローラ支持部13を、外輪部8の径方向内側に設けた。これにより、アイドラローラ支持部を外輪部の径方向外側に設けた場合に比べて、摩擦伝動装置の径方向寸法を短くできる。また、アイドラローラ支持部13は、x軸方向において外輪部8とオーバーラップしている。これにより、アイドラローラ支持部をx軸方向において外輪部とオーバーラップさせない場合と比較して、摩擦伝動装置を含むエンジンの前後方向（x軸方向）の寸法を短くできる。

［偏当たり抑制作用］
上記の小型化を実現するためには、外輪部の内周側にアイドラローラ支持部の収容空間が必要である。このため、外輪部を支持する輻部を外輪部の軸方向中央の位置に配置することはレイアウト上困難である。ここで、輻部を外輪部の軸方向中央からずれた位置に配置した場合、伝達トルクが大きくなるシーンでは、押し付け力の反力により外輪部が座屈し、外輪部の軸方向両端のうち輻部から遠い側が径方向内側に弾性変形する。この結果、ミスアライメント角が大きくなって偏当たりが発生し、偏摩耗や耐久性低下を招く。なお、実施例１において、大トルクが伝達されるシーンは、モータジェネレータ7をスタータして機能させるエンジン始動時である。

これに対し、実施例１の摩擦伝動装置では、外輪部8を支持する輻部である側面部10を、外輪部8のx軸正方向側端、すなわち、外輪部8のx軸方向中央よりもx軸正方向寄りの位置に設けた。図５は、実施例１の偏当たり抑制作用を示す模式図である。アイドラローラ5は、大トルクが伝達されて押し付け力が大きくなると、外輪部8のx軸負方向側端が径方向内側に弾性変形する。このとき、外輪部8の外周面においてMGローラ4と当接する部分は、x軸負方向側端がy軸正方向側へ傾斜する。一方、MGシャフト3はx軸負方向側端をモータジェネレータ7に片持ち支持された構造であるため、押し付け力が大きくなると、MGシャフト3はMGローラ4の先端側がアイドラローラ5から逃げる方向（y軸負方向）へ弾性変形する。このとき、MGローラ4の外周面はx軸正方向側端がy軸負方向側へ傾斜する。

つまり、MGシャフト3の弾性変形に伴うMGローラ4の外周面の傾斜方向は、外輪部8の弾性変形に伴うアイドラローラ5の外周面の傾斜方向と一致する。すなわち、実施例１の摩擦伝動装置では、アイドラローラ5の開口側をフロントカバー6側に向けて配置したことにより、アイドラローラ5の外輪部8の弾性変形に伴う偏当たりをキャンセルする方向にMGシャフト3を弾性変形させることができる。ここで、外輪部8の弾性変形量とMGシャフト3の弾性変形量はほぼ一致するから、ミスアライメント角を小さくでき、ローラ4,5間の偏当たりを抑制できる。よって、実施例１の摩擦伝動装置では、アイドラローラ5の内部にアイドラローラ支持部13を収容して装置の小型化を図りつつ、ローラ4,5間の偏当たり抑制を実現できる。

なお、図示は省略したが、エンジンローラ2とアイドラローラ5の関係についても同様である。実施例１の摩擦伝動装置では、アイドラローラ5の開口側をフロントカバー6側に向けて配置したことにより、アイドラローラ5の外輪部8の弾性変形に伴う偏当たりをキャンセルする方向にクランクシャフト1を弾性変形させることができる。よって、アイドラローラ5の内部にアイドラローラ支持部13を収容して装置の小型化を図りつつ、ローラ2,5間の偏当たり抑制を実現できる。

実施例１の摩擦伝動装置は以下の効果を奏する。
(1) モータジェネレータ7の発生した駆動力により回転するMGシャフト3と、MGシャフト3のx軸正方向側端に固定されたMGローラ4と、MGローラ4と平行に隣接するエンジンローラ2と、MGローラ4およびエンジンローラ2の外周面間に介在され、MGローラ4およびエンジンローラ2の回転方向上流側でMGローラ4およびエンジンローラ2とそれぞれ当接する外輪部8とこの外輪部8を支持する側面部10とを有するアイドラローラ5と、を備え、MGシャフト3は、x軸負方向側端を片持ち支持され、側面部10は、外輪部8のx軸方向中央よりもx軸正方向側端寄りの位置に設けられている。
よって、外輪部8の弾性変形に伴うアイドラローラ5の外周面の傾斜方向と、MGシャフト3の弾性変形に伴うMGローラ4の傾斜方向とが一致するため、ミスアライメント角を小さくでき、ローラ4,5間の偏当たりを抑制できる。

(2) MGシャフト3と平行に隣接するクランクシャフト1を備え、エンジンローラ2は、クランクシャフト1のx軸正方向側端に固定され、クランクシャフト1は、x軸負方向側端を片持ち支持されている。
よって、外輪部8の弾性変形に伴うアイドラローラ5の外周面の傾斜方向と、クランクシャフト1の弾性変形に伴うエンジンローラ2の傾斜方向とが一致するため、ミスアライメント角を小さくでき、ローラ2,5間の偏当たりを抑制できる。

(3) アイドラローラ5を支持するアイドラローラ支持部13を備え、アイドラローラ支持部13は、モータジェネレータ7を支持するフロントカバー6に支持されている。
よって、アイドラローラ支持部13を支持するための部材を別途設ける必要がないため、部品点数増を抑制できる。また、フロントカバー6は高剛性であるため、アイドラローラ支持部13からの荷重に対し十分な支持剛性を確保できる。

(4) アイドラローラ支持部13は、外輪部8の径方向内側に設けられている。
よって、アイドラローラ支持部13を外輪部8の径方向外側に設けた場合と比較して、摩擦伝動装置の径方向寸法を短くできる。

(5) アイドラローラ支持部13は、外輪部8のx軸方向において外輪部8とオーバーラップしている。
よって、アイドラローラ支持部13をx軸方向において外輪部8とオーバーラップさせない場合と比較して、摩擦伝動装置を含むエンジンの前後方向（x軸方向）の寸法を短くできる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、実施例１では、アイドラローラの軸方向断面をコ字状としたが、軸方向断面をエ字状としてもよい。

1 クランクシャフト（従動軸）
2 エンジンローラ（従動ローラ）
3 モータジェネレータシャフト（駆動軸）
4 モータローラ（駆動ローラ）
5 アイドラローラ
6 フロントカバー
7 モータジェネレータ（駆動源）
8 外輪部
9 軸受部
10 側面部（輻部）
12 アイドラシャフト
13 アイドラローラ支持部

Claims (6)

1. 駆動源の発生した駆動力により回転する駆動軸と、
   前記駆動軸の軸方向一端側に固定された駆動ローラと、
   前記駆動ローラと平行に隣接する従動ローラと、
   前記両ローラの外周面間に介在され、前記両ローラの回転方向上流側で前記両ローラとそれぞれ当接する外輪部とこの外輪部を支持する輻部とを有するアイドラローラと、
   を備え、
   前記駆動軸は、軸方向他端側を片持ち支持され、
   前記輻部は、前記外輪部の軸方向中央よりも軸方向一端側寄りの位置に設けられていることを特徴とする摩擦伝動装置。
2. 請求項１に記載の摩擦伝動装置において、
   前記駆動軸と平行に隣接する従動軸を備え、
   前記従動ローラは、前記従動軸の軸方向一端側に固定され、
   前記従動軸は、軸方向他端側を片持ち支持されていることを特徴とする摩擦伝動装置。
3. 請求項１または２に記載の摩擦伝動装置において、
   前記アイドラローラを支持するアイドラローラ支持部を備え、
   前記アイドラローラ支持部は、前記駆動源または前記駆動源を支持する支持体に支持されていることを特徴とする摩擦伝動装置。
4. 請求項３に記載の摩擦伝動装置において、
   前記アイドラローラ支持部は、前記外輪部の径方向内側に設けられていることを特徴とする摩擦伝動装置。
5. 請求項３または４に記載の摩擦伝動装置において、
   前記アイドラローラ支持部は、前記外輪部の軸方向において前記外輪部とオーバーラップしていることを特徴とする摩擦伝動装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の摩擦伝動装置において、
   前記駆動源は、スタータモータであり、
   前記従動軸は、エンジンのクランクシャフトであることを特徴とする摩擦伝動装置。

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