JP2017150525A - Pulley unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プーリユニットに関する。 The present invention relates to a pulley unit.
エンジンの回転動力は、エンジンのクランクシャフトからベルトを介して補機に伝達される。エンジンには、爆発に伴う回転変動が発生する。そのため、クランクシャフトを通じてベルトにも回転変動が生じる。ベルトの張力が不足する場合には、ベルトとプーリの間に異常な滑りが発生する。そのため、特許文献1ないし4のプーリユニットでは、プーリの内部にトルクカムと弾性体を内蔵し、プーリユニットの制振性能を高めている。制振性能の高いプーリユニットを用いることで、プーリの回転変動が抑制され、ベルトの張力を低く設定することが可能となる。これにより、機械的なロスが削減され、燃費が向上する。 The rotational power of the engine is transmitted from the engine crankshaft to the auxiliary machine via a belt. Engines undergo rotational fluctuations associated with explosions. As a result, the belt also undergoes rotational fluctuations through the crankshaft. When the belt tension is insufficient, an abnormal slip occurs between the belt and the pulley. Therefore, in the pulley units of Patent Documents 1 to 4, a torque cam and an elastic body are built in the pulley to enhance the vibration damping performance of the pulley unit. By using a pulley unit having high vibration damping performance, fluctuations in the rotation of the pulley are suppressed, and the belt tension can be set low. Thereby, mechanical loss is reduced and fuel consumption is improved.
プーリの内部には種々の構造物が設置されている。そのため、構造物どうしの摩擦などによって耐久性が低下しやすい。また、プーリの内部には複雑な加工が施されるが、従来のプーリユニットではこれらの加工性について十分に考慮されていない。そのため、安価で耐久性の高いプーリユニットが提供できない。 Various structures are installed inside the pulley. For this reason, the durability tends to decrease due to friction between structures. In addition, although complicated processing is performed inside the pulley, the conventional pulley unit does not fully consider these processability. Therefore, an inexpensive and highly durable pulley unit cannot be provided.
本発明の目的は、安価で耐久性の高いプーリユニットを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an inexpensive and highly durable pulley unit.
本発明の一態様に係るプーリユニットは、フランジ部を有する中空状のハブと、前記ハブと同軸状に配置され、内周面に第一の溝を有する中空状のプーリと、前記ハブの外周面に固定された第一のカム板と、前記第一の溝と噛み合う第一の歯を有し、転動体を挟んで前記第一のカム板と軸方向に対向配置され、前記第一のカム板に対して相対回転することにより前記軸方向に変位する第二のカム板と、前記第二のカム板に固定されたスラスト軸受と、前記スラスト軸受と前記フランジ部との間に挟まれ、前記第二のカム板の前記軸方向の変位に伴って弾性変形する弾性体と、前記フランジ部と前記プーリとの間に挟まれたラジアル軸受と、を有し、前記第一の溝の底の内径は、前記第一の溝の形成位置よりも前記軸方向一端側に位置する前記プーリの内周面の内径よりも小さい。 A pulley unit according to an aspect of the present invention includes a hollow hub having a flange portion, a hollow pulley disposed coaxially with the hub and having a first groove on an inner peripheral surface, and an outer periphery of the hub. A first cam plate fixed to the surface, and a first tooth meshing with the first groove, and disposed opposite to the first cam plate in the axial direction with a rolling element interposed therebetween, A second cam plate that is displaced in the axial direction by rotating relative to the cam plate, a thrust bearing fixed to the second cam plate, and sandwiched between the thrust bearing and the flange portion An elastic body that is elastically deformed in accordance with the axial displacement of the second cam plate, and a radial bearing that is sandwiched between the flange portion and the pulley. The inner diameter of the bottom is located on the one end side in the axial direction from the formation position of the first groove Smaller than the inner diameter of the inner peripheral surface of the over Li.
この構成によれば、弾性体が、他の部材との間で相対回転が生じない位置に配置されているため、ハブおよびプーリが回転しても、弾性体が摩耗しにくい。また、ラジアル軸受が弾性体の伸縮による軸方向の力を受けないので、ラジアル軸受の耐久性が高まる。また、第一の溝の底の内径は、第一の溝の形成位置よりも軸方向一端側に位置するプーリの内周面の内径よりも小さい。第一の溝の形成位置よりも軸方向一端側に位置するプーリの内周面には、第一の溝の底よりも内径側に突出した構造物は存在しない。そのため、第一の溝をブローチ加工などによって容易に加工することができる。よって、安価で耐久性の高いプーリユニットが提供される。 According to this configuration, since the elastic body is disposed at a position where relative rotation does not occur with other members, the elastic body is not easily worn even if the hub and the pulley rotate. Further, since the radial bearing does not receive an axial force due to expansion and contraction of the elastic body, durability of the radial bearing is enhanced. In addition, the inner diameter of the bottom of the first groove is smaller than the inner diameter of the inner peripheral surface of the pulley located on the one end side in the axial direction than the position where the first groove is formed. On the inner peripheral surface of the pulley located on one end side in the axial direction from the position where the first groove is formed, there is no structure projecting toward the inner diameter side from the bottom of the first groove. Therefore, the first groove can be easily processed by broaching or the like. Therefore, an inexpensive and highly durable pulley unit is provided.
本発明によれば、安価で耐久性の高いプーリユニットを提供することができる。 According to the present invention, an inexpensive and highly durable pulley unit can be provided.
発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。 EMBODIMENT OF THE INVENTION About the form (embodiment) for inventing, it demonstrates in detail, referring drawings. The present invention is not limited by the contents described in the following embodiments. The constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be appropriately combined.
[プーリユニット]
図1は、一実施形態に係るプーリユニット1の断面図である。図2は、プーリユニット1の分解図である。
[Pulley unit]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a pulley unit 1 according to an embodiment. FIG. 2 is an exploded view of the pulley unit 1.
プーリユニット1は、エンジンの回転動力を補機に伝達する。また、プーリユニット1は、補機の回転動力をエンジンに伝達する。プーリユニット1は、補機のシャフトが挿入される中空状のハブ10と、ハブ10と同軸状に配置された中空状のプーリ13と、を有する。プーリ13の外周面には、ベルトを掛け渡すための複数のプーリ溝13aが設けられている。プーリ13は、ベルトによって駆動され、軸AXの周りに回転する。以下、軸AXと平行な方向を「軸方向」という。
The pulley unit 1 transmits the rotational power of the engine to the auxiliary machine. The pulley unit 1 transmits the rotational power of the auxiliary machine to the engine. The pulley unit 1 includes a
ハブ10は、中空状の胴部11と、胴部11の軸方向一端側に設けられたフランジ部12と、を有する。フランジ部12は、胴部11からプーリ13側に突出している。フランジ部12の上にはラジアル軸受28が設置されている。ラジアル軸受28は、フランジ部12とプーリ13との間に挟まれ、プーリ13をハブ10に対して相対回転可能に支持する。
The
胴部11の軸方向他端側には、第一のカム板14が設けられている。第一のカム板14のフランジ部12側には、第二のカム板15が設けられている。第二のカム板15は、転動体16を挟んで第一のカム板14と軸方向に対向配置されている。第一のカム板14と第二のカム板15は、軸方向の厚みが周方向に沿って周期的に変化する板状の部材である。
A
プーリ13は、内周面に第一の溝13bを有する。第二のカム板15は、外周面に第一の溝13bと噛み合う第一の歯15aを有する。ハブ10は、外周面に第二の歯10aを有する。第一のカム板14は、内周面に第二の歯10aと噛み合う第二の溝14aを有する。
The
第一の溝13bと第一の歯15aと第二の歯10aと第二の溝14aは、例えば、軸方向に歯が延びる。第一のカム板14は、止め輪26によってハブ10の外周面に固定されている。第一のカム板14は、軸方向の位置が固定された状態でハブ10と一体に回転する。プーリ13と第二のカム板15は、第一の溝13bと第一の歯15aとが噛み合った状態で軸方向に相対移動する。第二のカム板15は、第一のカム板14に対して相対回転することにより軸方向に変位する。
For example, the
第一の溝13bの底GBの内径D1は、第一の溝13bの形成位置よりも軸方向一端側(ラジアル軸受28側)に位置するプーリ13の内周面の内径D2よりも小さい。第一の溝13bの形成位置よりも軸方向一端側に位置するプーリ13の内周面には、第一の溝13bの底GBよりも内径側に突出した構造物は存在しない。第一の溝13bは、例えば、プーリ13の軸方向一端側から挿入した工具によって、プーリ13の内周面にブローチ加工を施すことにより形成される。ブローチ加工の作業性を高めるために、内径D1は、第一の溝13bの形成位置よりも他端側(すべり軸受25側)に位置するプーリ13の内周面の内径D3よりも小さいことが好ましい。
The inner diameter D1 of the bottom GB of the
転動体16は、例えば、ローラーである。しかし、転動体16はこれに限られない。例えば、転動体16として、ボールが用いられてもよい。第一のカム板14と第二のカム板15との間には、複数の転動体16が軸AXの周りに一定の間隔で配置されている。複数の転動体16は、保持器17によって保持されている。
The rolling
第二のカム板15のフランジ部12側の面には、スラスト軸受18が設けられている。スラスト軸受18は第二のカム板15に固定され、第二のカム板15を回転可能に支持する。スラスト軸受18は、例えば、軸受本体19と、軸受軌道輪22(ワッシャー)と、を有する。軸受本体19は、複数の転動体21と、保持器20と、を有する。転動体21は、ボールでもよいしローラーでもよい。本実施形態では、転動体21として、ニードル状のローラーが用いられている。複数の転動体21は、軸AXの周りに一定の間隔で配置され、保持器20によって保持されている。
A
スラスト軸受18とフランジ部12との間には、弾性体23とシム24が設けられている。弾性体23は、スラスト軸受18とフランジ部12との間に挟まれ、第二のカム板15の軸方向の変位に伴って弾性変形する。弾性体23は、例えば、皿ばねである。しかし、弾性体23はこれに限られない。例えば、弾性体23として、コイルばねやゴムなどが用いられてもよい。本実施形態では、例えば、ヒステリシスが大きくなるように、複数の皿ばねを並列に組み合わせたものが弾性体23として用いられている。
An
弾性体23は、スラスト軸受18の軸受軌道輪22とフランジ部12との間に挟まれている。軸受軌道輪22とフランジ部12は相対回転しない。そのため、プーリ13が回転しても、弾性体23が摩耗しにくい。
The
第一のカム板14と第二のカム板15と複数の転動体16によって、トルクカムTCが形成されている。トルクカムTCは、プーリ13またはハブ10に入力されたトルクを第二のカム板15の軸方向の変位に変換する。弾性体23は、第二のカム板15の軸方向の変位に伴って弾性変形する。弾性体23が弾性変形することにより、プーリ13またはハブ10に入力された駆動トルクの一部が弾性体23に吸収される。弾性体23に吸収されたトルクは熱などに変換される。また、弾性体23の変形量に応じて、プーリ13とハブ10との間に回転位相差が生じ、従動するハブ10またはプーリ13の角速度が低減される。これにより、プーリユニット1に制振性能が付与される。
A torque cam TC is formed by the
第一のカム板14の外周面には、すべり軸受25が取り付けられている。すべり軸受25は、第一のカム板14とプーリ13との間に挟まれ、プーリ13を第一のカム板14に対して相対回転可能に支持する。第一のカム板14は、第二のカム板15とともに回転する。これにより、プーリ13とハブ10との間で動力の伝達が行われる。プーリ13は、すべり軸受25とラジアル軸受28によって両端部が支持される。そのため、プーリ13に傾きが生じにくい。すべり軸受25は、第一のカム板14の外周面上に設置されているので、プーリユニット1の軸方向の長さを増大させない。そのため、プーリユニット1の軸方向の長さは短い。
A
プーリ13とハブ10との間の空間Sは、グリースなどの潤滑剤(図示略)で満たされている。これにより、トルクカムTCで発生する摩擦、すべり軸受25と第一のカム14およびプーリ13との間に発生する摩擦、第二のカム15とハブ10およびプーリ13との間に発生する摩擦、スラスト軸受18で発生する摩擦および弾性体23で発生する摩擦が低減されている。例えば、空間Sの容積のうち、少なくとも転動体16の内径よりも外側の領域が潤滑剤で満たされるように潤滑剤の充填率が決定されている。潤滑剤が外部に漏れないように、例えば、空間Sの第一のカム板14側の端部はオイルシール27で液密に塞がれている。
A space S between the
図3は、第二のカム板15の拡大図である。図4は、第一のカム板14および第二のカム板15に設けられるカム溝の断面図である。図5および図6は、トルクカムTCの作用を説明する図である。
FIG. 3 is an enlarged view of the
図3および図4に示すように、第二のカム板15の第一のカム板14と対向する面15Sには、径方向に延びる複数のカム溝15Gが設けられている。複数のカム溝15Gは、軸AXの周りに一定の間隔で配置されている。カム溝15Gは、互いに逆向きに傾斜した一対のカム面30を有する。本実施形態では、例えば、一対のカム面30として、軸AXと直交する平面に対して一定の傾斜角を有する第一のカム面31と第二のカム面32が設けられている。
As shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of
図4ないし図6に示すように、一対のカム面30のカムリードは互いに異なる。カムリードは、カム面30の傾きの大きさを表すパラメータである。カムリードは、カム面30を第二のカム板15の回転方向に沿って一周分だけ延長したときに、カム面30が軸方向に到達する高さとして定義される。軸AXと直交する面に対するカム面30の傾斜角をθとすると、カムリードの大きさは概ねtanθに比例する。そのため、以下の説明では、便宜上、カム面30の傾斜角をカムリードの大きさとして記載する。
As shown in FIGS. 4 to 6, the cam leads of the pair of cam surfaces 30 are different from each other. The cam lead is a parameter representing the magnitude of the inclination of the
第一のカム面31は、第二のカム板15が第一のカム板14よりも大きな回転位相で回転するときに転動体16が押し付けられるカム溝15Gの斜面である。第二のカム面32は、第一のカム板14が第二のカム板15よりも大きな回転位相で回転するときに転動体16が押し付けられるカム溝15Gの斜面である。
The
例えば、エンジンの回転動力をISGに伝達して発電を行う場合(従動時)には、プーリ13の回転に追従してハブ10が回転する。そのため、プーリ13によって駆動される第二のカム板15が第一のカム板14よりも大きな回転位相で回転する。ISGの回転動力によって車両の走行をアシストする場合(駆動時)には、ハブ10の回転に追従してプーリ13が回転する。そのため、ハブ10によって駆動される第一のカム板14が第二のカム板15よりも大きな回転位相で回転する。
For example, when power is generated by transmitting the rotational power of the engine to the ISG (when driven), the
ISGがハブ10を駆動する駆動トルクF1の大きさと、エンジンがプーリ13を駆動する駆動トルクF2の大きさと、は異なる。そのため、相対的に大きい駆動トルクによって転動体16が押し付けられるカム面30のカムリードは、相対的に小さい駆動トルクによって転動体16が押し付けられるカム面30のカムリードよりも大きい。例えば、本実施形態では、従動時の駆動トルクF2は駆動時の駆動トルクF1よりも大きい。そのため、第一のカム面31のカムリードθ1は第二のカム面32のカムリードθ2よりも大きい。
The magnitude of the driving torque F1 for driving the
第一のカム板14の第二のカム板15と対向する面14Sにも、カム溝15Gと同様の構造を有する複数のカム溝14Gが設けられている。カム溝14Gは、互いに逆向きに傾斜した一対のカム面35を有する。本実施形態では、例えば、一対のカム面35として、軸AXと直交する平面に対して一定の傾斜角を有する第一のカム面33と第二のカム面34が設けられている。
A plurality of
第一のカム面33は、第二のカム板15が第一のカム板14よりも大きな回転位相で回転するときに転動体16が押し付けられるカム溝14Gの斜面である。第二のカム面34は、第一のカム板14が第二のカム板15よりも大きな回転位相で回転するときに転動体16が押し付けられるカム溝14Gの斜面である。
The
相対的に大きい駆動トルクによって転動体16が押し付けられるカム面35のカムリードは、相対的に小さい駆動トルクによって転動体16が押し付けられるカム面35のカムリードよりも大きい。例えば、本実施形態では、従動時の駆動トルクF2は駆動時の駆動トルクF1よりも大きい。そのため、第一のカム面33のカムリードθ3は第二のカム面34のカムリードθ4よりも大きい。これにより、駆動時と従動時の双方で弾性体23の可動範囲を有効に使うことができる。駆動時と従動時で弾性体23の変形量にも偏りが生じにくくなる。よって、駆動時と従動時の双方において高い制振性能が発揮される。
The cam lead of the
[動力伝達機構]
図7は、プーリユニット1が適用される動力伝達機構100の概略図である。
[Power transmission mechanism]
FIG. 7 is a schematic diagram of a
動力伝達機構100は、複数のプーリPと、アイドラーIDと、テンショナーTEと、ベルトBと、を有する。本実施形態では、複数のプーリPとして、クランクプーリ101と、ISGプーリ102と、ウォーターポンププーリ103と、コンプレッサープーリ104と、が設けられている。クランクプーリ101は、エンジンのクランクに接続されている。ISGプーリ102は、ISGに接続されている。ウォーターポンププーリ103は、ウォーターポンプに接続されている。コンプレッサープーリ104は、コンプレッサーに接続されている。
The
複数のプーリP、アイドラーIDおよびテンショナーTEには、無端状のベルトBが掛け渡されている。エンジンの回転動力は、ベルトBを介してISG、ウォーターポンプおよびコンプレッサーに供給される。ベルトBの張力はテンショナーTEによって調整されている。ISGプーリ102には、図1および図2に示したプーリユニット1の構成が適用されている。ISGは、ISGプーリ102に伝達されたエンジン回転動力を用いて発電を行うとともに、発進時および加速時には、バッテリーからの電力によってISGプーリ102を回転させ、車両の走行をアシストする。
An endless belt B is stretched around the plurality of pulleys P, the idler ID, and the tensioner TE. The rotational power of the engine is supplied to the ISG, water pump and compressor via the belt B. The tension of the belt B is adjusted by a tensioner TE. The configuration of the pulley unit 1 shown in FIGS. 1 and 2 is applied to the
上述した本実施形態のプーリユニット1では、弾性体23が他の部材との間で相対回転が生じない位置に配置されているため、ハブ10およびプーリ13が回転しても、弾性体23が摩耗しにくい。また、ラジアル軸受28が弾性体23の伸縮による軸方向の力を受けないので、ラジアル軸受28の耐久性が高まる。また、第一の溝13bの底GBの内径D1は、第一の溝13bの形成位置よりも軸方向一端側に位置するプーリ13の内周面の内径D2よりも小さい。第一の溝13bの形成位置よりも軸方向一端側に位置するプーリ13の内周面には、第一の溝13bの底GBよりも内径側に突出した構造物は存在しない。そのため、第一の溝13bをブローチ加工などによって容易に加工することができる。よって、安価で耐久性の高いプーリユニット1が提供される。
In the pulley unit 1 of the present embodiment described above, the
また、本実施形態のプーリユニット1では、カム溝15Gに設けられた一対のカム面30のカムリードが、駆動時と従動時のトルクの大きさに応じて異なっている。また、カム溝14Gに設けられた一対のカム面35のカムリードが、駆動時と従動時のトルクの大きさに応じて異なっている。そのため、駆動時と従動時の双方で弾性体23の可動範囲を有効に使うことができる。よって、駆動時と従動時の双方において高い制振性能が発揮される。
In the pulley unit 1 of the present embodiment, the cam leads of the pair of cam surfaces 30 provided in the
1 プーリユニット
10 ハブ
12 フランジ部
13 プーリ
13b 第一の溝
14 第一のカム板
15 第二のカム板
15a 第一の歯
16 転動体
18 スラスト軸受
23 弾性体
28 ラジアル軸受
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
前記ハブと同軸状に配置され、内周面に第一の溝を有する中空状のプーリと、
前記ハブの外周面に固定された第一のカム板と、
前記第一の溝と噛み合う第一の歯を有し、転動体を挟んで前記第一のカム板と軸方向に対向配置され、前記第一のカム板に対して相対回転することにより前記軸方向に変位する第二のカム板と、
前記第二のカム板に固定されたスラスト軸受と、
前記スラスト軸受と前記フランジ部との間に挟まれ、前記第二のカム板の前記軸方向の変位に伴って弾性変形する弾性体と、
前記フランジ部と前記プーリとの間に挟まれたラジアル軸受と、
を有し、
前記第一の溝の底の内径は、前記第一の溝の形成位置よりも前記軸方向一端側に位置する前記プーリの内周面の内径よりも小さい
プーリユニット。 A hollow hub having a flange portion;
A hollow pulley disposed coaxially with the hub and having a first groove on an inner peripheral surface;
A first cam plate fixed to the outer peripheral surface of the hub;
The shaft has a first tooth meshing with the first groove, is opposed to the first cam plate in the axial direction with a rolling element interposed therebetween, and rotates relative to the first cam plate to thereby rotate the shaft. A second cam plate that is displaced in the direction;
A thrust bearing fixed to the second cam plate;
An elastic body sandwiched between the thrust bearing and the flange portion and elastically deforming in accordance with the axial displacement of the second cam plate;
A radial bearing sandwiched between the flange portion and the pulley;
Have
A pulley unit, wherein an inner diameter of a bottom of the first groove is smaller than an inner diameter of an inner peripheral surface of the pulley located on one end side in the axial direction than a position where the first groove is formed.
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Legal Events
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