JP2017155804A - 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のプーリユニットでは、プーリとハブの間にナットを挟み込み、ナットの軸方向両側に弾性体を設置することで、プーリ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 unit of Patent Document 1, the nut is sandwiched between the pulley and the hub, and the elastic body is installed on both sides in the axial direction of the nut, thereby improving the vibration damping performance of the pulley. 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.
マイクロハイブリット化により、ISG(Integrated Starter Generator)の採用が進められている。ISG用のプーリユニットは、モーターアシスト時(駆動時)と発電時(従動時)の両方のトルクを伝達する。駆動時と従動時ではトルクの大きさが異なるが、従来のプーリユニットではこの点が十分に考慮されていない。そのため、駆動時と従動時の双方において高い制振性能を発揮することができない。 The adoption of ISG (Integrated Starter Generator) has been promoted by microhybridization. The pulley unit for ISG transmits torque during both motor assist (driving) and power generation (following). Although the magnitude of torque differs between driving and driven, this point is not fully considered in the conventional pulley unit. For this reason, high vibration control performance cannot be exhibited both during driving and during driving.
本発明の目的は、高い制振性能を有する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 a pulley unit having high vibration damping performance.
本発明の一態様に係るプーリユニットは、外周面に第一の歯を有する中空状のハブと、内周面に第一の溝を有し、軸受を介して前記ハブの外側に相対回転可能に支持された中空状のプーリと、内周面に前記第一の歯と噛み合う第二の溝を有し、外周面に前記第一の溝と噛み合う第二の歯を有し、前記ハブと前記プーリとが相対回転することにより軸方向に変位するナットと、前記ナットの前記軸方向一方側に配置され、前記ナットの前記軸方向の変位に伴って弾性変形する第一の弾性体と、前記ナットの前記軸方向他方側に配置され、前記ナットの前記軸方向の変位に伴って弾性変形する第二の弾性体と、を有し、前記第一の弾性体の弾性係数と前記第二の弾性体の弾性係数は互いに異なる。 A pulley unit according to an aspect of the present invention has a hollow hub having first teeth on an outer peripheral surface and a first groove on an inner peripheral surface, and can be relatively rotated outside the hub via a bearing. A hollow pulley supported on the inner surface, a second groove meshing with the first tooth on the inner peripheral surface, and a second tooth meshing with the first groove on the outer peripheral surface, A nut that is displaced in the axial direction by relative rotation of the pulley; a first elastic body that is disposed on the one axial side of the nut and elastically deforms in accordance with the axial displacement of the nut; A second elastic body disposed on the other axial side of the nut and elastically deforming in accordance with the axial displacement of the nut, and the elastic coefficient of the first elastic body and the second The elastic coefficients of these are different from each other.
この構成によれば、第一の弾性体の弾性係数と第二の弾性体の弾性係数が互いに異なるため、駆動時と従動時の双方で第一の弾性体および第二の弾性体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。 According to this configuration, since the elastic coefficient of the first elastic body and the elastic coefficient of the second elastic body are different from each other, the movable range of the first elastic body and the second elastic body both at the time of driving and at the time of following Can be used effectively. Therefore, high vibration damping performance is exhibited both during driving and following.
本発明によれば、高い制振性能を有するプーリユニットを提供することができる。 According to the present invention, a pulley unit having high vibration damping performance 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.
[第一の実施形態に係るプーリユニット]
図1は、第一の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 according to the first embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a pulley unit 1 according to the first 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の上にはブッシュガイド23を介してすべり軸受(軸受)24が設置されている。すべり軸受24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、スペーサー19が嵌められている。スペーサー19は、止め輪20によってハブ10の外周面に固定され、ハブ10と一体に回転する。スペーサー19の上にはラジアル軸受(軸受)21が設置されている。ラジアル軸受21は、スペーサー19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。
A
プーリ13は、すべり軸受24とラジアル軸受21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24は、フランジ部12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。
Both ends of the
フランジ部12とスペーサー19との間には、ナット16が設けられている。ハブ10は、外周面に第一の歯10aを有する。プーリ13は、内周面に第一の溝13bを有する。ナット16は、内周面に第一の歯10aと噛み合う第二の溝16aを有し、外周面に第一の溝13bと噛み合う第二の歯16bを有する。
A
第一の歯10aおよび第二の溝16aは、例えば、軸方向に延びる。第一の溝13bと第二の歯16bは、例えば、軸AXと交差する方向に延びる。第一の溝13bは、ねじれ角度を持った溝である。ナット16とハブ10およびプーリ13とは、第一の歯10aと第二の溝16aとが噛み合い、且つ、第一の溝13bと第二の歯16bとが噛み合った状態で軸方向に相対移動する。
The
第一の溝13bの底の内径は、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21側)に位置するプーリ13の内周面の内径よりも小さい。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、第一の溝13bの底の内径は、第一の溝13bの形成位置よりも他端側(フランジ部12側)に位置するプーリ13の内周面の内径よりも小さいことが好ましい。
The inner diameter of the bottom of the
ナット16の外周面の幅W2はナット16の内周面の幅W1よりも小さい。例えば、ナット16は、ハブ10と対向する内径部17と、プーリ13と対向する外径部18と、を有する。外径部18の軸方向の幅W2は内径部17の軸方向の幅W1よりも小さい。外径部18と内径部17はT字状に交差している。外径部18が薄くなると、外径部18の外周面に設けられる第二の歯16bの軸方向の長さが短くなる。歯が短いと加工量が減り、コストが下がる。
The width W2 of the outer peripheral surface of the
ナット16とプーリ13の接続部の面圧は接触部の面積に反比例する。そのため、直径が大きいナット16の外周面の面圧はナット16の内周面の面圧に比べて大きくなりにくい。また、ナット16の外周面の歯数はナット16の内周面の歯数よりも多くなる。そのため、ナット16とプーリ13の接続部の面積は、ナット16とハブ10の接続部の面積よりも大きくなり、さらに面圧が小さくなる。よって、ナット16とプーリ13との接触部の面圧をナット16とハブ10との接触部の面圧と同程度に小さくしつつ、ナット16の外周面の幅W2を内周面の幅W1よりも小さくすることができる。
The surface pressure at the connection portion between the
ナット16の軸方向一方側には、第一の弾性体14が配置されている。ナット16の軸方向他方側には、第二の弾性体15が配置されている。第一の弾性体14は、例えば、外径部18とフランジ部12との間に挟まれ、ナット16の軸方向の変位に伴って弾性変形する。第二の弾性体15は、例えば、外径部18とスペーサー19との間に挟まれ、ナット16の軸方向の変位に伴って弾性変形する。外径部18の幅は小さいので、第一の弾性体14および第二の弾性体15として、可動範囲の大きい弾性部材が外径部18の側方に設置されている。第一の弾性体14とフランジ部12との間には、シム22が挟まれている。
A first
第一の弾性体14および第二の弾性体15は、例えば、皿ばねである。しかし、第一の弾性体14および第二の弾性体15はこれに限られない。例えば、第一の弾性体14および第二の弾性体15として、コイルばねやゴムなどが用いられてもよい。
The first
ナット16と第一の弾性体14と第二の弾性体15によって、トルク伝達部TCが形成されている。トルク伝達部TCは、プーリ13またはハブ10に入力されたトルクをナット16の軸方向の変位に変換する。第一の弾性体14と第二の弾性体15のうち、ナット16の変位方向に位置する弾性体は、ナット16の変位に伴って弾性変形する。弾性体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に吸収される。弾性体に吸収されたトルクは熱などに変換される。また、弾性体の変形量に応じて、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。また、プーリユニット1では、ナット16が変位することにより、ハブ10とプーリ13とが相対回転しながら、ハブ10とプーリ13との間で動力伝達が行われる。
A torque transmission portion TC is formed by the
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。潤滑剤が外部に漏れないように、例えば、空間Sのフランジ部12側の端部はオイルシール25で液密に塞がれている。
A space S between the
図3は、トルク伝達部TCの概略図である。図4および図5は、トルク伝達部TCの作用を説明する図である。 FIG. 3 is a schematic diagram of the torque transmission unit TC. 4 and 5 are diagrams illustrating the operation of the torque transmission unit TC.
図3に示すように、ナット16の外径部18は、第一の弾性体14と第二の弾性体15によって軸方向から挟まれている。第一の弾性体14は、例えば、プーリ13がハブ10よりも大きな回転位相で回転するときに弾性変形する。第二の弾性体15は、例えば、ハブ10がプーリ13よりも大きな回転位相で回転するときに弾性変形する。第一の弾性体14の弾性係数k1と第二の弾性体15の弾性係数k2は互いに異なる。なお、第一の弾性体14および第二の弾性体15として皿ばねを用いた本実施形態では、弾性係数は、バネ定数を意味する。
As shown in FIG. 3, 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はハブ10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はプーリ13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弾性変形する弾性体の弾性係数は、相対的に小さい駆動トルクによって弾性変形する弾性体の弾性係数よりも大きい。例えば、本実施形態では、従動時の駆動トルクF1は駆動時の駆動トルクF2よりも大きい。そのため、第一の弾性体14の弾性係数k1は第二の弾性体15の弾性係数k2よりも大きい。これにより、駆動時と従動時の双方で第一の弾性体14および第二の弾性体15の可動範囲を有効に使うことができる。駆動時と従動時で第一の弾性体14と第二の弾性体15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 magnitude of the driving torque F1 for driving the
[動力伝達機構]
図6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. 6 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、第一の弾性体14の弾性係数と第二の弾性体15の弾性係数が互いに異なる。そのため、駆動時と従動時の双方で第一の弾性体14および第二の弾性体15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 described above, the elastic coefficient of the first
また、本実施形態のプーリユニット1では、ナット16の幅が径方向に変化する。そのため、ナット16の幅が小さい部分に、第一の弾性体14および第二の弾性体15を設置するための大きな設置空間が形成される。よって、サイズの大きい第一の弾性体14および第二の弾性体15を用いることができ、制振性能に優れたプーリユニット1が提供される。
Moreover, in the pulley unit 1 of this embodiment, the width of the
本実施形態では、ナット16の外周面の幅は内周面の幅よりも小さい。そのため、ナット16の外周面の近傍に可動範囲の大きい弾性体を設置することができる。ナット16の外周面は内周面よりも直径が大きいため、ナット16とプーリ13との接触部の面圧は、ナット16とハブ10との接触部の面圧よりも小さくなりやすい。そのため、ナット16とプーリ13との接触部の面圧をナット16とハブ10との接触部の面圧と同程度に小さくしつつ、ナット16の外周面の幅を小さくすることができる。外周面の幅を小さくすることで、外周面の加工コストも低減される。
In this embodiment, the width of the outer peripheral surface of the
[第二の実施形態に係るプーリユニット]
図7は、第二の実施形態に係るプーリユニット2の断面図である。図8は、ナット16を変位させる軸方向の荷重Lと第一の弾性体30および第二の弾性体31の変形量Dとの関係を示す図である。図8では、プーリ13がハブ10よりも大きな回転位相で回転するときの荷重Lを正とし、ハブ10がプーリ13よりも大きな回転位相で回転するときの荷重Lを負としている。本実施形態において第一の実施形態と共通する構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
[Pulley unit according to the second embodiment]
FIG. 7 is a cross-sectional view of the pulley unit 2 according to the second embodiment. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the axial load L for displacing the
本実施形態において第一の実施形態と異なる点は、第一の弾性体30および第二の弾性体31が、それぞれ弾性係数の異なる複数の弾性部材によって構成される点である。例えば、第一の弾性体30は、第一の弾性部材26と第二の弾性部材28とを有する。第二の弾性体31は、第三の弾性部材27と第四の弾性部材29とを有する。
This embodiment is different from the first embodiment in that the first
第二の弾性部材28は、第一の弾性部材26よりも内径側(ハブ10側)に配置されている。第四の弾性部材29は、第三の弾性部材27よりも内径側に配置されている。ナット16の外径部18は、例えば、第一の弾性部材26と第三の弾性部材27によって軸方向から挟まれている。ナット16の内径部17は、例えば、第二の弾性部材28と第四の弾性部材29によって軸方向から挟まれている。
The second
第一の弾性部材26の弾性係数k11は、例えば、第二の弾性部材28の弾性係数k12よりも大きい。第三の弾性部材27の弾性係数k21は、例えば、第四の弾性部材29の弾性係数k22よりも大きい。第一の弾性部材26と第三の弾性部材27は、例えば、皿ばねであり、第二の弾性部材28と第四の弾性部材29は、例えば、コイルばねである。弾性係数k11と弾性係数k21は同じでもよいし異なっていてもよい。弾性係数k12と弾性係数k22は同じでもよいし異なっていてもよい。
The elastic coefficient k11 of the first
第一の弾性体30および第二の弾性体31には、例えば、弾性部材どうしの摩擦を大きくするための表面処理が施されている。これにより、熱に変換されるトルクの量が大きくなり、制振性能が高まる。表面処理の一例としては、樹脂系の摩耗材料を弾性部材の表面にコーティングする処理などが挙げられる。
The first
本実施形態のプーリユニット2では、荷重Lが大きくなるにしたがって、単位荷重あたりの第一の弾性体30および第二の弾性体31の変形量(柔軟性)が小さくなる。そのため、荷重Lが大きくなっても、第一の弾性体30および第二の弾性体31が潰れにくい。よって、荷重Lが大きい場合でも制振性能が維持される。荷重Lが小さい場合には、第一の弾性体30および第二の弾性体31が柔軟に変形する。そのため、高い制振性能が発揮される。
In the pulley unit 2 of the present embodiment, as the load L increases, the deformation amount (flexibility) of the first
なお、本実施形態では、第一の弾性体30および第二の弾性体31が、それぞれ二つの弾性部材によって構成された。しかし、第一の弾性体30および第二の弾性体31を構成する弾性部材の数はこれに限定されない。第一の弾性体30および第二の弾性体31を構成する弾性部材の数は、三つ以上でもよい。また、弾性部材の種類も、皿ばねやコイルばねに限定されない。
In the present embodiment, the first
1,2 プーリユニット
10 ハブ
10a 第一の歯
12 フランジ部
13 プーリ
13b 第一の溝
14,30 第一の弾性体
15,31 第二の弾性体
16 ナット
16a 第二の溝
16b 第二の歯
21,24 軸受
1, 2
Claims (1)
内周面に第一の溝を有し、軸受を介して前記ハブの外側に相対回転可能に支持された中空状のプーリと、
内周面に前記第一の歯と噛み合う第二の溝を有し、外周面に前記第一の溝と噛み合う第二の歯を有し、前記ハブと前記プーリとが相対回転することにより軸方向に変位するナットと、
前記ナットの前記軸方向一方側に配置され、前記ナットの前記軸方向の変位に伴って弾性変形する第一の弾性体と、
前記ナットの前記軸方向他方側に配置され、前記ナットの前記軸方向の変位に伴って弾性変形する第二の弾性体と、
を有し、
前記第一の弾性体の弾性係数と前記第二の弾性体の弾性係数は互いに異なる
プーリユニット。 A hollow hub having first teeth on the outer peripheral surface;
A hollow pulley having a first groove on the inner peripheral surface and supported on the outside of the hub via a bearing so as to be relatively rotatable;
An inner peripheral surface has a second groove that meshes with the first tooth, an outer peripheral surface has a second tooth that meshes with the first groove, and the hub and the pulley rotate relative to each other to rotate the shaft. A nut that is displaced in the direction;
A first elastic body disposed on the one axial side of the nut and elastically deforming in accordance with the axial displacement of the nut;
A second elastic body disposed on the other axial side of the nut and elastically deforming in accordance with the axial displacement of the nut;
Have
The elastic unit of the first elastic body and the elastic coefficient of the second elastic body are different from each other.
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