JP2017110801A5

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Publication number: JP2017110801A5
Application number: JP2016165634A
Authority: JP
Filing date: 2016-08-26
Publication date: 2017-11-24

Description

フリクションホイールアッセンブリ

この発明は、駆動ホイールと従動ホイールの対向部間に設けられるフリクションホイールを有し、駆動ホイールおよび従動ホイールに対するフリクションホイールの摩擦接触によって駆動ホイールの回転を従動ホイールに伝達するフリクションホイールアッセンブ
関する。

二酸化炭素の排出量を削減するため、車両の停止時にエンジンを停止し、アクセルペダルの踏み込による車両の発進時にエンジンを瞬時に始動させるモータ機能付き発電機（ＩＳＧ）（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｔａｒｔｅｒＧｅｎｅｒａｔｏｒ）が搭載されたエンジンにおいては、普通、ベルト伝動装置によってエンジンのクランクシャフトの回転をウォータポンプ等の補機やモータ機能付き発電機に動力伝達している。また、エンジンの始動時には、モータ機能付き発電機の回転をクランクシャフトに動力伝達している。

上記のようなベルト伝動装置を採用するエンジンの動力伝達装置においては、クランクシャフトの回転に伴ってウォータポンプが常に回転することになる。このため、エンジンの暖気運転のように、ウォータポンプを回転させる必要のないときや、エンジンを速やかに最大効率に到達させる場合においてもウォータポンプが回転することになってトルク損失が大きく、燃料消費も多いという問題がある。

上記の問題を解決するため、下記特許文献１に記載された動力伝達装置としてのベルトドライブにおいては、クランクシャフトの端部に取り付けた駆動ホイール（クランクシャフトプーリ）と補機の回転軸に取り付けた従動ホイール（フリクションプーリ）との間にフリクションホイールアッセンブリを組込み、そのフリクションホイールアッセンブリにおけるフリクションホイールを駆動ホイールおよび従動ホイールに対して接触、離反可能とし、ウォータポンプの駆動時には、フリクションホイールを駆動ホイールおよび従動ホイールと接触する位置に変位して、そのフリクションホイールの接触回転により駆動ホイールから従動ホイールに動力を伝達している。

また、モータ機能付き発電機（ＩＳＧ）の始動によるエンジンの始動時にはフリクションホイールを離反位置に変位して、駆動ホイールから従動ホイールへの動力伝達を遮断している。

特表２００８−５１９９５０号公報

ところで、上記ベルトドライブにおいては、アームの先端部でフリクションホイールを回転自在に支持し、作動装置により後端部を中心にアームを揺動させて、フリクションホイールを駆動ホイールと従動ホイールの双方に対して接触する係合位置と、駆動ホイールと接触する状態を維持して従動ホイールから離反する非係合位置との間で移動させるようにしているため、係合位置においてフリクションホイールを駆動ホイールと従動ホイールの双方に対して均一に接触させることができず、摩擦による動力伝達を安定的に行うことができないという不都合がある。

この発明は、駆動ホイールと従動ホイール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簡単な構成の組付けの容易なフリクションホイールアッセンブリを提供することを課題とする。

この課題を解決するため、この発明においては、駆動ホイールおよび従動ホイールのそれぞれの外径面に対する摩擦接触によって駆動ホイールの回転を従動ホイールに伝達するフリクションホイールを有してなるフリクションホイールアッセンブリにおいて、ホイール支持対象に取り付けられるアーム支持軸と、そのアーム支持軸により両端間の中央部が支持されて、アーム支持軸を中心に揺動自在に支持された揺動アームと、その揺動アームの両端部に一端部が支持された一対の平行配置のガイドロッドと、その一対のガイドロッドによって一端部がスライド自在に支持されたブラケットと、そのブラケットの他端部において、前記アーム支持軸と平行する軸心を中心にして回転自在に支持され、摩擦接触により駆動ホイールの回転を従動ホイールに伝達するフリクションホイールと、前記一対のガイドロッドのそれぞれに支持されて前記フリクションホイールが前記駆動ホイールおよび従動ホイールのそれぞれの外径面に弾性接触する方向に前記ブラケットを付勢する弾性部材からなる構成としたのである。

上記の構成からなるフリクションホイールアッセンブリにおいては、駆動ホイールと従動ホイールの外径面にフリクションホイールを接触し、駆動ホイールと従動ホイールの中心を結ぶ直線に対して一対のガイドロッドが交差する配置とし、ブラケットに対する揺動アームの相対移動により弾性部材を収縮させ、その収縮保持状態でアーム支持軸をホイール支持対象に固定して組み付けとする。

上記のようなフリクションホイールアッセンブリの組付けにより、弾性部材の復元弾性によりフリクションホイールが駆動ホイールおよび従動ホイールのそれぞれの外径面に弾性接触する。

駆動ホイールおよび従動ホイールに対するフリクションホイールの接触時、フリクションホイールの駆動ホイールに対する接触圧と従動ホイールに対する接触圧が相違すると、接触圧の高い側からフリクションホイールに負荷される反力によりブラケットにモーメント荷重が負荷され、アーム支持軸を中心とする揺動アームおよびブラケットの揺動により駆動ホイールおよび従動ホイールに対するフリクションホイールの接触圧の均一化が図られる。

ここで、フリクションホイールの軸方向幅の２等分位置を通り、フリクションホイールの回転軸心に直交する仮想平面と一対のガイドロッドのそれぞれの軸心を含む仮想平面を同一平面の配置として、フリクションホイールアッセンブリの重心を上記仮想平面上に位置させるのが好ましい。

上記のように、フリクションホイールアッセンブリの重心をフリクションホイールの軸方向幅の２等分位置を通ってフリクションホイールの回転軸心に直交する仮想平面上に位置させることにより、フリクションホイールに傾きを生じさせるような回転モーメントがフリクションホイールアッセンブリに負荷されることがなくなり、フリクションホイールを駆動ホイールおよび従動ホイールの双方に対して安定して接触させることができる。

フリクションホイールを駆動ホイールおよび従動ホイールの双方に対して弾性接触させる弾性部材は、揺動アームとブラケットの対向部間に組込むようにしてもよく、あるいは、ブラケットとガイドロッドの対向部間に組み込むようにしてもよい。

この発明においては、上記のように、駆動ホイールおよび従動ホイールに対するフリクションホイールの接触圧が不均一であると、ブラケットにアーム支持軸を中心とするモーメント荷重が負荷されて接触圧の均一化が図られるため、フリクションホイールによって駆動ホイールと従動ホイール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。

また、揺動アームの両端部に支持された一対のガイドロッドに沿ってブラケットをスライド自在に支持し、そのブラケットの他端部にフリクションホイールを回転自在に支持し、上記ガイドロッドにより弾性部材を支持する部品点数の少ない簡単な構成であり、しかも、フリクションホイールを駆動ホイールおよび従動ホイールに接触し、ブラケットに対する揺動アームの相対移動により弾性部材を弾性変形させ、揺動アームを支持するアーム支持軸をホイール支持対象に固定することによって組み付けとすることができるため、組み付けも容易である。

この発明に係るフリクションホイールアッセンブリを採用した動力伝達装置の概略図図１に示すフリクションホイールアッセンブリの縦断面図図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図この発明に係るフリクションホイールアッセンブリの他の実施の形態を示し、そのフリクションホイールアッセンブリを採用した動力伝達装置の概略図図４に示すフリクションホイールアッセンブリの縦断面図図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、駆動ホイール１と従動ホイール２の対向部間にこの発明に係るフリクションホイールアッセンブリ１０を組み込んで、駆動ホイール１の回転を従動ホイール２に伝達する動力伝達装置の概略図を示す。

実施の形態では、スタータ・ジェネレータが搭載されたエンジンの補機駆動用動力伝達装置におけるクランクシャフトプーリを駆動ホイール１とし、補機としてのウォータポンプの回転軸に取り付けたフリクションプーリを従動ホイール２としているが、駆動ホイール１および従動ホイール２はクランクシャフトプーリや補機の回転軸に取り付けたフリクションプーリに限定されるものではない。

図２および図３に示すように、フリクションホイールアッセンブリ１０は、ホイール支持対象としてのエンジンブロック３に取り付けられるアーム支持軸１１と、そのアーム支持軸１１によって揺動自在に支持される揺動アーム１６と、その揺動アーム１６の両端部に支持された一対の平行配置のガイドロッド２０と、そのガイドロッド２０によってスライド支持されたブラケット２３と、そのブラケット２３に回転自在に支持されたフリクションホイール３１およびそのフリクションホイール３１が図１に示す駆動ホイール１と従動ホイール２に弾性接触する方向にブラケット２３を付勢する弾性部材３３とからなる。

アーム支持軸１１は頭部１２を後端部に有するストレート軸部１３の先端に小径のねじ軸部１４を設けた構成とされ、上記ねじ軸部１４がエンジンブロック３にねじ込まれて取り付けとされる。このとき、アーム支持軸１１は、ねじ軸部１４にカラー１５が嵌合される状態での取り付けとされ、その取り付けによってカラー１５はストレート軸部１３とエンジンブロック３とで軸方向の両端から挟持される。

揺動アーム１６は両端間の中央部にボス部１７が設けられている。ボス部１７の軸方向長さはカラー１５の軸方向長さより短く、そのボス部１７の軸心上に形成された軸挿入孔１８にアーム支持軸１１のストレート軸部１３が挿通されて、ストレート軸部１３を中心に揺動アーム１６が揺動自在に支持されている。揺動アーム１６を円滑に揺動させるため、軸挿入孔１８内にすべり軸受３５を組み込んでいる。

揺動アーム１６の両端部には、ボス部１７の軸心から等距離離れた位置にロッド挿入孔１９が形成されている。

一対のガイドロッド２０は、フランジ２１を一端部に有する。このガイドロッド２０はフランジ２１を下向きとして他端部が揺動アーム１６の両端部に形成されたロッド挿入孔１９に挿入され、そのロッド挿入孔１９から上方に突出する端部に止め輪２２が取り付けられて抜止めとされている。

ブラケット２３は、平板部２４の一端部に側方に張り出す支持片部２５を設けた側面Ｌ字状をなし、上記支持片部２５の両端部に上下面で開口するガイド孔２６が設けられ、そのガイド孔２６にガイドロッド２０が挿入されてスライド自在に支持されている。ブラケット２３を円滑にスライドさせるため、ガイド孔２６内にすべり軸受３４が組み込まれている。

ブラケット２３の下方となる他端部にはホイール支持軸２７が設けられている。ホイール支持軸２７は支持片部２５と同方向に張り出し、その軸心はアーム支持軸１１に平行している。

ホイール支持軸２７は、段付き軸とされ、先端の小径軸部２７ａに転がり軸受２８が嵌合され、その転がり軸受２８を介してフリクションホイール３１が回転自在に支持されている。

また、ホイール支持軸２７には先端面で開口するねじ孔２９が設けられ、そのねじ孔２９にねじ込まれるボルト３０の頭部３０ａと小径軸部２７ａの付け根に設けられた軸方向の端面２７ｂによって転がり軸受２８は軸方向に位置決めされている。

フリクションホイール３１のホイール本体３１ａの外周には摩擦係数の高い摩擦材層３２が設けられている。フリクションホイール３１の軸方向幅の２等分位置を通ってホイール支持軸２７の軸心に直交する仮想平面Ｆ１は、一対のガイドロッド２０の軸心を含む仮想平面と同一面を形成し、その仮想平面Ｆ１上にフリクションホイール３１の重心が配置されて、フリクションホイール３１に傾きが生じないようにされている。

弾性部材３３は、コイルスプリングからなる。この弾性部材３３は、一対のガイドロッド２０のそれぞれに支持されて揺動アーム１６とブラケット２３間に配置され、ブラケット２３を揺動アーム１６から離反する方向に向けて付勢している。

実施の形態で示す動力伝達装置は上記の構造からなり、フリクションホイールアッセンブリ１０の組付けに際しては、駆動ホイール１と従動ホイール２の外径面にフリクションホイール３１を接触し、駆動ホイール１と従動ホイール２の中心を結ぶ直線の一側方にフリクションホイールアッセンブリ１０を配置し、一対のガイドロッド２０をホイール中心を結ぶ上記直線と交差する配置とした後、揺動アーム１６を押し込み、ブラケット２３に対する揺動アーム１６の相対移動により弾性部材３３を収縮させる。その弾性部材３３の収縮保持状態において、揺動アーム１６の軸挿入孔１８に挿入されたアーム支持軸１１とエンジンブロック３に予め形成されたねじ孔４に位置合わせを行い、そのねじ孔４にアーム支持軸１１のねじ軸部１４をねじ込んで揺動アーム１６の取り付けとする。

上記のようなフリクションホイールアッセンブリ１０の組付けにより、弾性部材３３の復元弾性によりフリクションホイール３１が駆動ホイール１および従動ホイール２のそれぞれの外径面に弾性接触する。

ここで、駆動ホイール１および従動ホイール２に対するフリクションホイール３１の弾性接触時、フリクションホイール３１の駆動ホイール１に対する接触圧と従動ホイール２に対する接触圧が相違すると、接触圧の高い側からフリクションホイール３１に負荷される反力によりブラケット２３にモーメント荷重が負荷され、アーム支持軸１１を中心とする揺動アーム１６およびブラケット２３の揺動により駆動ホイール１および従動ホイール２に対するフリクションホイール３１の接触圧の均一化が図られる。このため、フリクションホイール３１によって駆動ホイールと従動ホイールとの間の摩擦による動力伝達が安定的に行なわれることになる。

実施の形態で示すように、フリクションホイール３１の軸方向幅の２等分位置を通り、フリクションホイール３１を回転自在に支持するホイール支持軸２７の軸心に直交する仮想平面Ｆ１上にフリクションホイールアッセンブリ１０の重心を位置させることにより、フリクションホイール３１に傾きを生じさせるような回転モーメントがフリクションホイールアッセンブリ１０に負荷されることがなくなり、フリクションホイール３１を駆動ホイール１および従動ホイール２の双方に対して安定して接触させることができる。

図２および図３では、一対のガイドロッド２０のそれぞれに支持された弾性部材３３でブラケット２３を揺動アーム１６から離反する方向に向けて付勢するようにしたが、図５および図６に示すように、ガイドロッド２０のフランジ２１とブラケット２３の支持片部２５の対向部間に弾性部材３３を組み込んで、ブラケット２３を揺動アーム１６に向けて付勢してもよい。

図５および図６に示すフリクションホイールアッセンブリ１０においては、図３に示すように、駆動ホイール１と従動ホイール２の中心を結ぶ直線の一側方にフリクションホイール３１が配置され、他側方に揺動アーム１６が配置される組み込みとし、フリクションホイール３１が駆動ホイール１および従動ホイール２の双方に接触する状態において、揺動アーム１６に引張り力を付与して弾性部材３３を収縮し、その収縮保持状態において揺動アーム１６の軸挿入孔１８に挿入されたアーム支持軸１１をエンジンブロック３に形成されたねじ孔４にねじ係合してフリクションホイールアッセンブリ１０の組付けとする。

上記のようなフリクションホイールアッセンブリ１０の組付け状態において、フリクションホイール３１の駆動ホイール１に対する接触圧と従動ホイール２に対する接触圧が相違すると、図１に示す場合と同様に、接触圧の高い側からフリクションホイール３１に負荷される反力によりブラケット２３にモーメント荷重が負荷され、アーム支持軸１１を中心とする揺動アーム１６およびブラケット２３の揺動により駆動ホイール１および従動ホイール２に対するフリクションホイール３１の接触圧の均一化が図られる。

上記実施形態に係るフリクションホイールアッセンブリ１０はあくまでも一例であって、駆動ホイール１と従動ホイール２との間の摩擦による動力伝達を安定的に行う、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することも許容される。

１駆動ホイール
２従動ホイール
３エンジンブロック（プーリ支持対象）
１０フリクションホイールアッセンブリ
１１アーム支持軸
１６揺動アーム
２０ガイドロッド
２３ブラケット
３１フリクションホイール
３２摩擦材層
３３弾性部材

Claims

駆動ホイールおよび従動ホイールのそれぞれの外径面に対する摩擦接触によって駆動ホイールの回転を従動ホイールに伝達するフリクションホイールを有してなるフリクションホイールアッセンブリにおいて、
ホイール支持対象に取り付けられるアーム支持軸と、そのアーム支持軸により両端間の中央部が支持されて、アーム支持軸を中心に揺動自在に支持された揺動アームと、その揺動アームの両端部に一端部が支持された一対の平行配置のガイドロッドと、その一対のガイドロッドによって一端部がスライド自在に支持されたブラケットと、そのブラケットの他端部において、前記アーム支持軸と平行する軸心を中心にして回転自在に支持され、摩擦接触により駆動ホイールの回転を従動ホイールに伝達するフリクションホイールと、前記一対のガイドロッドのそれぞれに支持されて前記フリクションホイールが前記駆動ホイールおよび従動ホイールのそれぞれの外径面に弾性接触する方向に前記ブラケットを付勢する弾性部材からなることを特徴とするフリクションホイールアッセンブリ。
前記フリクションホイールの軸方向幅の２等分位置を通り、フリクションホイールの回転軸心に直交する仮想平面上に前記一対のガイドロッドのそれぞれを配置した請求項１に記載のフリクションホイールアッセンブリ。
前記揺動アームと前記ブラケットの対向部間に弾性部材を組み込んで、揺動アームから離反する方向に向けてブラケットを付勢した請求項１または２に記載のフリクションホイールアッセンブリ。
前記ブラケットと前記ガイドロッドの他端部間に弾性部材を組み込んで、揺動アームに向けてブラケットを付勢した請求項１または２に記載のフリクションホイールアッセンブリ。