JP2019065904A - Pulley with isolation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジン運転時の燃焼行程に起因するトルク変動を絶縁しつつ、駆動側の回転軸の駆動力をベルトを介して従動側の回転軸に伝達するアイソレーション付きプーリに関する。 The present invention relates to an isolation pulley that transmits the driving force of a drive-side rotating shaft to a driven-side rotating shaft through a belt while isolating torque fluctuation caused by a combustion stroke during engine operation.
車両等に搭載される内燃機関、すなわち、エンジンにおいては、クランク軸の駆動力を、Vベルト等のベルトを介してジェネレータやコンプレッサ等の種々の補機類の主軸に伝達するために、プーリがクランク軸と補機類の主軸のそれぞれに取り付けられる。両方のプーリの外周部にはベルトが掛け渡され、回転軸であるクランク軸に装着されたプーリは駆動側になり、補機類の回転軸である主軸に装着されるプーリは従動側になる。 In an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like, that is, in an engine, pulleys are used to transmit the driving force of the crankshaft to various main components such as a generator and a compressor via a belt such as a V-belt. It is attached to each of the crankshaft and the main shaft of accessories. A belt is stretched around the outer circumferences of both pulleys, and the pulley mounted on the crankshaft, which is the rotating shaft, is on the driving side, and the pulley mounted on the main shaft, which is the rotating shaft of accessories, is on the driven side. .
近年、燃費性能向上を目的に、信号などによる短時間の停車時にエンジンを停止させ、然る後にエンジンを再始動(ホットスタート)させるアイドリングストップ機能を有する車両が増えている。そのような車両のエンジンにおいては、発電機であるジェネレータ(オルタネータ)をモータとして兼用するものがあり、このようなシステムをISG(インテグレーテッド・スタータ・ジェネレータ)方式やBAS(ベルト・オルタネータ・スタータ)方式と称呼する場合がある。以下、本明細書においては、ISG方式に統一して称呼する。このISG方式のアイドリングストップ機構においては、エンジン再始動時にバッテリーからジェネレータに電力を印加して、ジェネレータをスタータ用モータとして機能させる。このスタータ用モータの駆動力は、ベルトを介してクランク軸に伝達され、エンジンが始動される。以下、モータとして機能可能なジェネレータをモータジェネレータと称呼する。この場合には、モータジェネレータの主軸は駆動側になり、エンジンのクランク軸は従動側になる。 In recent years, vehicles having an idling stop function for stopping an engine when stopping for a short time by a signal or the like and then restarting the engine (hot start) are increasing for the purpose of fuel efficiency improvement. Among such engines of vehicles, there are those which also use a generator (alternator), which is a generator, as a motor, and such a system is an ISG (Integrated Starter Generator) system or BAS (Belt Alternator / Starter). It may be called a method. Hereinafter, in the present specification, the ISG method will be uniformly referred to. In this idling stop mechanism of the ISG system, power is applied from the battery to the generator at engine restart to make the generator function as a starter motor. The driving force of the starter motor is transmitted to the crankshaft via the belt to start the engine. Hereinafter, a generator that can function as a motor is referred to as a motor generator. In this case, the main shaft of the motor generator is on the drive side, and the crankshaft of the engine is on the driven side.
さらに、エンジンの再始動のみに用いていたモータジェネレータを強化して、エンジンの駆動力をアシストするISG方式のハイブリッド車両がある。 Furthermore, there is an ISG hybrid vehicle that assists the driving force of the engine by strengthening the motor generator used only for restarting the engine.
このISG方式のハイブリッド車両においては、エンジンによりクランク軸を駆動するときは、エンジンにより駆動力が印加されたクランク軸を駆動側としてモータジェネレータが駆動され、モータジェネレータによりクランク軸を駆動するときは、バッテリーから電力が印加されたモータジェネレータを駆動側としてクランク軸が駆動される。モータジェネレータを駆動源として利用する場合、エンジントルクにモータジェネレータのトルクを上乗せしてクランク軸をアシストしたり、エンジンを始動させたりすることができる。 In this ISG hybrid vehicle, when the crankshaft is driven by the engine, the motor generator is driven with the crankshaft to which the driving force is applied by the engine as the drive side, and when the crankshaft is driven by the motor generator: The crankshaft is driven with the motor generator to which power is applied from the battery as the drive side. When the motor generator is used as a drive source, the torque of the motor generator can be added to the engine torque to assist the crankshaft or start the engine.
一般に、問題視されるエンジンの振動には、エンジン始動時にクランク軸と補機間で発生する低周波大振動(以下、始動時振動という)、エンジンの定常運転時におけるクランク軸の固有値の共振に起因する共振振動(以下、定常共振振動という)、エンジンのシリンダ内の燃焼行程に起因し、クランク軸の回転に重畳され、クランク軸の等速回転を阻害する脈動振動(以下、トルク変動という)がある。 In general, low-frequency large vibration (hereinafter referred to as start-up vibration) generated between the crankshaft and auxiliary equipment at the time of engine start, and resonance of the intrinsic value of the crankshaft during steady operation of the engine Pulsating vibration (hereinafter referred to as torque fluctuation) which is superimposed on the rotation of the crankshaft due to a combustion stroke in the cylinder of the engine which is caused by resonance vibration (hereinafter referred to as steady resonance vibration) and which is superimposed on rotation of the crankshaft. There is.
これらの振動対策として、防振機能を備えたプーリが使用される。エンジンのクランク軸とモータジェネレータ等の補機類の主軸との間で駆動力を伝達するために、クランク軸と補機類の主軸とにそれぞれ装着されるプーリにはベルトが装着される。エンジンのクランク軸に装着されるプーリは、クランク軸に取り付けられるハブと、ベルトが装着されるプーリ部とを有している。これらの間に環状質量体とダンパゴムとからなるダイナミックダンパが組み込まれており、このダイナミックダンパにより定常共振振動が吸収される。ハブとプーリ部との間にアイソレータゴムを配置し、このアイソレータゴムの弾性変形によりクランク軸の回転に重畳されるトルク変動を吸収すると同時に、平滑化されたクランク軸の回転、すなわち、クランク軸の駆動力を当該アイソレータゴムにより、プーリ部に伝達し、さらにベルトを介して補記類に伝達している。 As a countermeasure against these vibrations, a pulley provided with an anti-vibration function is used. In order to transmit the driving force between the crankshaft of the engine and the main shaft of the auxiliaries such as the motor generator, belts are attached to the pulleys mounted respectively on the crankshaft and the main shaft of the auxiliaries. The pulley mounted on the crankshaft of the engine has a hub mounted on the crankshaft and a pulley portion on which the belt is mounted. A dynamic damper consisting of an annular mass and a damper rubber is incorporated between them, and this dynamic damper absorbs stationary resonance vibration. An isolator rubber is disposed between the hub and the pulley portion, and elastic deformation of the isolator rubber absorbs torque fluctuation superimposed on the rotation of the crankshaft, and at the same time, the rotation of the smoothed crankshaft, ie, the crankshaft The driving force is transmitted to the pulley portion by the isolator rubber, and further transmitted to the supplementary sheet through the belt.
エンジンのクランク軸に装着されるプーリとしては、特許文献1〜3に記載されるものがある。 Examples of pulleys mounted on a crankshaft of an engine include those described in Patent Documents 1 to 3.
特許文献1に記載されたプーリにおいては、ハブとプーリ部との間に動的吸振部が配置され、プーリ部の軸方向両端部とハブとの間に、径方向に延びるゴム製のカップリング部が設けられている。特許文献2に記載されたプーリにおいては、環状質量体とダンパゴムに加えて、ダンパゴムの内側の小径の結合筒部とハブとの間にカップリングゴムが設けられている。カップリングゴムは、円周方向の剪断変形によってハブに伝達された入力トルクを平滑化しながらプーリ部に伝達する。また、特許文献3に記載されたプーリにおいては、プーリ部に一体となった径方向のカバー部と、ハブの径方向部との間に軸方向に延びる筒状弾性体がアイソレータゴムとして取り付けられている。この筒状弾性体は、回転軸のトルク変動がプーリ部に伝達されないように回転変動を遮断する。 In the pulley described in Patent Document 1, a dynamic vibration absorbing portion is disposed between the hub and the pulley portion, and a rubber coupling that extends in the radial direction between the axial direction both end portions of the pulley portion and the hub A department is provided. In the pulley described in Patent Document 2, in addition to the annular mass body and the damper rubber, a coupling rubber is provided between the hub and a small-diameter coupling cylindrical portion inside the damper rubber. The coupling rubber transmits the input torque transmitted to the hub by circumferential shear deformation to the pulley portion while smoothing it. Further, in the pulley described in Patent Document 3, a cylindrical elastic body extending in the axial direction is attached as an isolator rubber between the radial cover portion integrated with the pulley portion and the radial direction portion of the hub. ing. The cylindrical elastic body blocks the rotational fluctuation so that the torque fluctuation of the rotating shaft is not transmitted to the pulley portion.
上述のようなプーリにおいては、クランク軸により大きな駆動力がハブに印加され、ハブとプーリ部との間に速度差が生じたときには、ハブとプーリ部は円周方向に大きく変位し、このときアイソレータゴムは円周方向に大きく変形する。このアイソレータゴムの剪断変形によりトルク変動を吸収する場合、異常振動などにより、ハブとプーリ部間に過大な速度差が生じ、アイソレータゴムに破断限界を超えた変位量が印加されたときには、アイソレータゴムが破断してプーリが脱落する恐れがある。そのため、通常使用の範囲では、ハブとプーリ本体との変位量がアイソレータゴムの破断限界を大きく下回るようにアイソレータゴムのバネ定数を設定している。そして、異常振動などにより、万一、アイソレータゴムに破壊が生じた場合でも短期的には補機への駆動力の伝達が途絶えないように係合機構が備えられている。係合機構としては、円周方向に延びる円弧状の長孔がプーリ本体に設けられ、この長孔に突出する突起がハブに設けられているものがある。 In the pulley as described above, when a large driving force is applied to the hub by the crankshaft and the speed difference occurs between the hub and the pulley portion, the hub and the pulley portion are largely displaced in the circumferential direction, The isolator rubber deforms significantly in the circumferential direction. When torque fluctuation is absorbed by shear deformation of the isolator rubber, an excessive speed difference is generated between the hub and the pulley portion due to abnormal vibration or the like, and when a displacement amount exceeding the fracture limit is applied to the isolator rubber, the isolator rubber But there is a risk that the pulley may come off. Therefore, in the range of normal use, the spring constant of the isolator rubber is set such that the amount of displacement between the hub and the pulley main body greatly falls below the breaking limit of the isolator rubber. Further, an engagement mechanism is provided so that transmission of the driving force to the auxiliary machine is not interrupted in a short period even if breakage occurs in the isolator rubber due to abnormal vibration or the like. As an engagement mechanism, there is one in which an arc-shaped elongated hole extending in the circumferential direction is provided in the pulley main body, and a protrusion protruding from the elongated hole is provided in the hub.
また、上述のとおり、通常の使用範囲においては、突起がハブの長孔端面に当接しないように設計されるが、異常振動時においても、アイソレータゴムが破壊しないように、アイソレータゴムの破断限界前にハブに設けられた突起がプーリ本体の長孔に当接して、アイソレータゴムの破壊が防止されるように設計するものがある。 Also, as described above, in the normal use range, the protrusion is designed not to abut on the end face of the long hole of the hub, but the fracture limit of the isolator rubber so that the isolator rubber is not broken even in abnormal vibration. Some designs are designed such that the projections provided on the hub abut against the elongated holes of the pulley body to prevent the isolator rubber from breaking.
この場合、アイソレータゴムの変形ストローク、すなわち、ハブに設けられた突起がプーリ本体の長孔に当接するまでのストロークを大きく取れないため、少し大きめの捩り振動が瞬間的に生じただけであっても突起と長孔の当接が生じ易くなる。この当接により、大きな衝撃音が発生して運転者に不安を抱かせるだけでなく、この当接が繰り返されると、当接部分から金属摩耗粉が発生する。発生した摩耗粉がプーリ内部の摺動部に入り込むと、摺動部が摩耗してプーリの寿命に影響を与え、プーリの耐久性を低下させる恐れがある。自動車用エンジンにおいては、エンジンを始動させる際に、クランク軸の回転数が通常の使用範囲まで上昇する間にアイソレータゴムの共振点を通過するため、上述の始動時振動が生じて、アイソレータゴムが大きく変形し、上述の当接が発生する恐れがある。 In this case, the deformation stroke of the isolator rubber, that is, the stroke until the projection provided on the hub abuts on the elongated hole of the pulley body can not be taken large, so only a slightly larger torsional vibration is generated momentarily. Also, the contact between the projection and the long hole is likely to occur. Not only does this contact cause a loud impact sound to cause the driver to feel uneasy, but if this contact is repeated, metal abrasion powder is generated from the contact portion. If the generated wear powder enters the sliding portion inside the pulley, the sliding portion may be worn to affect the life of the pulley, which may reduce the durability of the pulley. In an automobile engine, when the engine is started, the above-mentioned vibration at start-up occurs because the crankshaft passes through the resonance point of the isolator rubber while the rotational speed of the crankshaft rises to the normal use range. It may be deformed significantly and the above-mentioned contact may occur.
また、モータジェネレータによりクランク軸を始動するISG方式のアイドリングストップ機能を備える車両やISG方式のハイブリッドシステムの車両に上述のプーリを用いようとする場合、エンジン始動時やアシスト時毎に、補機類に比して重いクランク軸に駆動力を印加すべく、モータジェネレータに接続されたプーリ部側からクランク軸に接続されたハブに駆動力が伝達されるため、プーリのアイソレータゴムは、繰り返し円周方向最大変位まで変形することになる。従って、これらのシステムに使用されるプーリにおいては、使用状況により定期的な交換が必要となる場合があり、耐久性の向上が強く望まれる。 In addition, when using the above-mentioned pulley in a vehicle having an ISG idling stop function that starts a crankshaft by a motor generator or a vehicle of an ISG hybrid system, the auxiliary machinery etc. Because the driving force is transmitted from the pulley part side connected to the motor generator to the hub connected to the crankshaft so as to apply the driving force to the crank shaft that is heavier than that of the motor generator, the isolator rubber of the pulley It will be deformed to the direction maximum displacement. Therefore, the pulleys used in these systems may need to be replaced periodically depending on the use conditions, and improvement in durability is strongly desired.
一方、ハブに設けられた突起がプーリ部に設けられた長孔に衝撃的に当接することを防止するために、長孔の内壁面と突起との間にクッションゴムを配置することが考えられる。その場合、モータジェネレータ駆動時毎に生じる当接に耐える必要があるため、柔らかいクッションゴムを採用することができず、衝撃緩衝力が不足する。また、硬いクッションゴムは、突起の衝撃的当接により、ゴム摩耗粉が発生し易いため、このゴム摩耗粉が摺動部に入り込むと、プーリの耐久性を低下させる恐れがある。 On the other hand, in order to prevent the protrusion provided on the hub from impactingly contacting the long hole provided on the pulley portion, it is conceivable to arrange a cushion rubber between the inner wall surface of the long hole and the protrusion. . In that case, since it is necessary to endure the contact generated each time the motor generator is driven, the soft cushion rubber can not be adopted, and the shock absorbing force is insufficient. In addition, since hard cushion rubber is likely to generate rubber abrasion powder due to the impactal abutment of the projections, if this rubber abrasion powder enters the sliding portion, the durability of the pulley may be reduced.
本発明の目的は、耐久性を向上でき、さらに、モータジェネレータに接続されたプーリ部側からクランク軸に接続されたハブに駆動力が伝達される際の衝撃緩衝性を容易に調節可能なアイソレーション付きプーリを提供することにある。 The object of the present invention is to improve the durability, and also to easily adjust the shock absorbing property when the driving force is transmitted from the pulley unit side connected to the motor generator to the hub connected to the crankshaft. It is to provide a pulley with a ration.
本発明のアイソレーション付きプーリは、回転軸に取り付けられるハブと、ベルトが装着されるプーリ本体と、前記ハブと前記プーリ本体との間に配置されるアイソレータゴムと、前記ハブに径方向外方に突出して設けられる少なくとも2つの第1のストッパと、前記第1のストッパと当該第1のストッパの周方向に隣接する第1のストッパとの間に形成される円周方向空間部に前記プーリ本体から突出して設けられる第2のストッパと、前記第1のストッパと前記第2のストッパの少なくとも一方に、円周方向一方側に突出して設けられ、前記プーリ本体が回転方向に変位して前記第1のストッパと前記第2のストッパとの間で挟み込まれることにより、前記プーリ本体が駆動源から印加された回転トルクを前記ハブに伝達する主クッションゴムと、を有する。 The isolated pulley according to the present invention comprises a hub attached to a rotating shaft, a pulley body on which a belt is mounted, an isolator rubber disposed between the hub and the pulley body, and a radially outward direction on the hub The pulley is provided in a circumferential space formed between at least two first stoppers provided in a protruding manner, and the first stopper and a first stopper circumferentially adjacent to the first stopper. It is provided to be projected to one side in the circumferential direction on at least one of a second stopper provided protruding from the main body, and the first stopper and the second stopper, and the pulley main body is displaced in the rotational direction to By being sandwiched between a first stopper and the second stopper, the pulley body transmits a rotational torque applied from a drive source to the hub. It has a rubber, a.
ハブとプーリ本体との間にはアイソレータゴムが配置され、ハブに設けられる第1のストッパとプーリ本体に設けられる第2のストッパとの間には主クッションゴムが配置される。主クッションゴムは、プーリ本体が回転方向に変位して第1のストッパが第2のストッパに当接しようとするときに、第1のストッパと第2のストッパとの間で挟み込まれ、この主クッションゴムを介して、プーリ本体にかかる回転トルク(駆動力)をハブに伝達する。このとき、アイソレータゴムは、主クッションゴムと協働して、第2のストッパと第1のストッパとの当接における衝撃を緩衝することができる。これにより、主クッションゴムの圧縮ばねとアイソレータゴムのせん断ばねとを組み合わせることによって、アイソレータゴムの過度の変形を防止するとともに、第2のストッパと第1のストッパの衝撃的当接を緩衝し、さらに、確実な回転トルクの伝達を行うことができる。また、ハブが回転方向の回転トルクを受けてアイソレータゴムが、第1のストッパと第2のストッパとで主クッションゴムが挟み込まれない範囲で変位しているとき、アイソレータゴムは、単独で機能することができる。これにより、アイソレータゴムが、ハブに印加されるトルク変動の吸収について主クッションゴムの影響を受けない。従って、本発明によれば、プーリ本体側からハブ側に回転トルクが伝達されるとき、アイソレータゴムが過度に弾性変形することなく確実に回転トルクを伝達することができ、ハブ側からプーリ本体側に回転トルクが伝達されるとき、アイソレータゴムがトルク変動を良好に吸収することができるので、トルク変動の吸収性が良く、耐久性の高いアイソレーション付きプーリとすることができる。 An isolator rubber is disposed between the hub and the pulley body, and a main cushion rubber is disposed between a first stopper provided on the hub and a second stopper provided on the pulley body. The main cushion rubber is sandwiched between the first stopper and the second stopper when the pulley main body is displaced in the rotational direction and the first stopper tries to abut on the second stopper. The rotational torque (driving force) applied to the pulley body is transmitted to the hub via the cushion rubber. At this time, the isolator rubber can cooperate with the main cushion rubber to buffer an impact at the contact between the second stopper and the first stopper. Thus, by combining the compression spring of the main cushion rubber and the shear spring of the isolator rubber, excessive deformation of the isolator rubber can be prevented, and shocking abutment between the second stopper and the first stopper can be buffered. Furthermore, reliable rotational torque transmission can be performed. In addition, when the hub receives rotational torque in the rotational direction and the isolator rubber is displaced within a range in which the main cushion rubber is not sandwiched between the first stopper and the second stopper, the isolator rubber functions independently. be able to. Thereby, the isolator rubber is not affected by the main cushion rubber for the absorption of torque fluctuations applied to the hub. Therefore, according to the present invention, when rotational torque is transmitted from the pulley main body side to the hub side, the rotational torque can be reliably transmitted without excessive elastic deformation of the isolator rubber, and from the hub side to the pulley main body side When the rotational torque is transmitted, the isolator rubber can well absorb the torque fluctuation, so the torque fluctuation can be well absorbed and a highly durable isolation pulley can be obtained.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。アイソレーション付きプーリPは、図1〜図4に示されるように、ハブ10とプーリ本体20とを備え、ハブ10は回転軸に取り付けられる取付部としてのボス11と、ボス11よりも大径の円筒部12とを有し、円筒部12はボス11の端部に径方向部13を介して一体となっている。円筒部12の軸方向中央部には、径方向外方に突出する突出部14が一体に設けられており、突出部14の外周部には環状のリム部15が一体に設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings. The pulley P with isolation, as shown in FIGS. 1 to 4, includes a
リム部15の径方向外方には、環状のダンパゴム16を介して環状質量体17が装着される。ダンパゴム16は、加硫ゴム等により成形されており、リム部15の外周面と環状質量体17の内周面との間に圧入されてリム部15と同軸状に配置される。環状質量体17とプーリ本体20との間には、樹脂製のジャーナルベアリング18が配置され、ダンパゴム16と環状質量体17とにより、エンジンの定常運転時におけるクランク軸の固有値の共振に起因する共振振動、つまり定常共振振動を低減するダイナミックダンパが構成される。環状質量体17の端面外周部にはスラストベアリング21が突き当てられる。
An annular
図1および図4に示されるように、プーリ本体20の外周面にはプーリ溝23、24が設けられており、プーリ本体20のプーリ溝23、24にはベルトを装着することができる。プーリ溝23、24は複数の環状溝により形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 4,
ボス11はその中心軸Oと同軸状となって図示しない回転軸に取り付けられ、回転軸の先端部は円筒部12内のスペース19内に突出する。回転軸の先端部にねじ結合される図示しないナットは、スペース19内に配置され、径方向部13の内面に突き当てられて、回転軸はボス11に締結される。
The
図4に示されるように、ハブ10の円筒部12には内側スリーブ25が嵌合され、プーリ本体20の一端側には外側スリーブ26が嵌合される。内側スリーブ25と外側スリーブ26の間にはアイソレータゴム27が径方向に延びて配置され、アイソレータゴム27の内周面は内側スリーブ25に加硫接着され、アイソレータゴム27の外周面は外側スリーブ26に加硫接着される。アイソレータゴム27は、ダンパゴム16よりも柔らかいゴム、つまり弾性率が小さいゴムにより製造されることが好ましい。
As shown in FIG. 4, the
図4に示されるように、アイソレータゴム27は、内側スリーブ25と外側スリーブ26の間に径方向に延びたディスク形状となっているが、プーリ本体20の内側に径方向に延びるカバー部材を設け、径方向に延びるディスク部材を有するリング部材を円筒部12の外周面に設け、カバー部材とディスク部材との間に軸方向に延びる円筒形状のアイソレータゴムを設けるようにしても良い。
As shown in FIG. 4, the
図4、図5に示されるように、ハブ10の円筒部12の他端側にはストッパリング31が嵌合される。ストッパリング31は、図5に示されるように、環状部32と、この環状部32から径方向外方に突出する複数の第1のストッパ33とを備えている。第1のストッパ33は、円周方向に一定の間隔を隔てて環状部32に6つ設けられており、相互に円周方向に隣り合う第1のストッパ33の間には、円周方向に延びるスペース、すなわち円周方向空間部34が形成される。
As shown in FIGS. 4 and 5, a
プーリ本体20の他端側には径方向内方に突出する複数の第2のストッパ35が設けられている。第2のストッパ35はプーリ本体20に6つ設けられており、それぞれの第2のストッパ35は、第1のストッパ33の間の円周方向空間部34内に突出し、第1のストッパ33と円周方向に対向している。このように、第1のストッパ33と第2のストッパ35はそれぞれ同じ本数で複数設けられている。なお、それぞれのストッパ33,35の数は6つに限られることなく、任意の本数とすることができる。さらに、同じ本数でなくともよい。
On the other end side of the
第1のストッパ33の円周方向両側には対向面33a、33bが設けられ、第2のストッパ35の円周方向両側には対向面35a、35bが設けられている。それぞれの対向面は、図6(A)に示されるように、対向面33aは対向面35aに対向し、対向面33bは対向面35bに対向しており、ハブ10の中心軸Oに直角であり、ハブ10の径方向面つまり放射方向面である。
The opposing surfaces 33 a and 33 b are provided on both sides in the circumferential direction of the
アイソレーション付きプーリPは、補機としてのモータジェネレータとエンジンとの間で駆動力、つまり回転トルクを伝達するために使用することができる。その場合には、ハブ10はエンジンのクランク軸に取り付けられ、プーリ本体20に装着されるベルトはモータジェネレータのプーリに掛け渡される。アイソレーション付きプーリPの回転方向を、図5および図6において矢印で示されるように時計回りの方向とする。モータジェネレータを駆動源としてモータジェネレータから印加された回転トルクを、クランク軸に伝達する場合には、プーリ本体20が駆動側になり、ハブ10は従動側になって、プーリ本体20からハブ10に駆動力つまり回転トルクが伝達される。このときには、第2のストッパ35の対向面35aが駆動側の対向面となって、アイソレータゴム27の弾性変形を伴って対向面35aは第1のストッパ33の対向面33aに接近する。
The isolated pulley P can be used to transmit a driving force, that is, a rotational torque between the motor generator as an accessory and the engine. In that case, the
一方、エンジンを駆動源としてクランク軸から印加された回転トルクをモータジェネレータに伝達する場合には、ハブ10が駆動側になり、プーリ本体20が従動側になって、ハブ10からプーリ本体20に駆動力つまり回転トルクが伝達される。このときには、第1のストッパ33の対向面33bが駆動側の対向面となって、アイソレータゴム27の弾性変形を伴って対向面33bは第2のストッパ35の対向面35bに接近する。
On the other hand, when the rotational torque applied from the crankshaft by the engine as a drive source is transmitted to the motor generator, the
第1のストッパ33の円周方向一方側の対向面33aには、主クッションゴム36aが固定されており、主クッションゴム36aは対向面35aに向けて円周方向に突出している。第1のストッパ33の円周方向他方側の対向面33bには、副クッションゴム36bが固定されており、副クッションゴム36bは対向面35bに向けて円周方向に突出している。主クッションゴム36aと副クッションゴム36bは、アイソレータゴム27よりも硬いゴムにより製造されることが好ましい。
A
主クッションゴム36aは、対向面33aに加硫接着などにより固定される基端部37と、基端部37に一体となって基端部37から円周方向に突出する先端部38とを有している。基端部37は径方向の厚みが突出方向に向けて漸次小さくなるテーパ状であり、先端部38も径方向の厚みが基端部37から先端に向けて漸次小さくなるテーパ状である。このように、本実施例においては、主クッションゴム36aは、基端部37と先端部38とでテーパ角度が異なる2段テーパとなっている。
The
基端部37と先端部38は、径方向の厚みが突出方向に向けて漸次小さくなったテーパ形状であるが、基端部37と先端部38を軸方向の厚みが突出方向に向けて漸次小さくなったテーパ形状としても良く、径方向の厚みと軸方向の厚みとをいずれも突出方向に向けて漸次小さくしても良い。つまり、基端部37と先端部の径方向の厚みと軸方向の厚みの一方または双方が突出方向に向けて漸次小さくなったテーパ形状としても良い。図6(A)に示される副クッションゴム36bは、主クッションゴム36aとほぼ同一形状である。なお、基端部37をテーパ形状とせず、先端部38のみをテーパ形状としてもよい。
The
図4に示されるように、ハブ10の円筒部12の軸方向中央部にはダンパゴム16が配置され、ハブ10の軸方向一端側にはアイソレータゴム27が配置され、さらに、ハブ10の軸方向他端側には主クッションゴム36aと副クッションゴム36bが配置される。つまり、ダンパゴム16を介して、円筒部12の軸方向両端にアイソレータゴム27と主クッションゴム36aおよび副クッションゴム36bとが配置される。
As shown in FIG. 4, a
ハブ10が装着される回転軸の時計回りを通常の回転方向とし、アイソレーション付きプーリPが動力を伝達していない無負荷状態、すなわち、アイソレータゴム27が時計回り、反時計回りいずれの方向にも変位していないとき、図6(A)に示されるように、第1のストッパ33の対向面33aと、この対向面33aに対して反時計回り方向で対向する第2のストッパ35の対向面35aとの間の円周方向のストッパ間距離を第1のストッパ間距離Aとし、第1のストッパ33の対向面33bと、この対向面33bに対して時計回り方向で対向する第2のストッパ35の対向面35bとの間の円周方向のストッパ間距離を第2のストッパ間距離Bとすると、第1のストッパ間距離Aは第2のストッパ間距離Bよりも小さい(A<B)。
The clockwise rotation of the rotating shaft on which the
また、プーリ本体20が駆動側になって、プーリ本体20からハブ10にトルクが伝達されるときに、主クッションゴム36aが第1のストッパ33と第2のストッパ35との間で挟み込まれるまで、つまり主クッションゴム36aの先端が第2のストッパ35の対向面35aに接触するまでのアイソレータゴム27の捩り角を第1の捩り角αとする。一方、ハブ10が駆動側になって、ハブ10からプーリ本体20にトルクが伝達されるときに、副クッションゴム36bが第1のストッパ33と第2のストッパ35との間で挟み込まれるまで、つまり副クッションゴム36bの先端が第2のストッパ35の対向面35bに接触するまでのアイソレータゴム27の捩り角を第2の捩り角βとするとき、捩り角αは捩り角βよりも小さい(α<β)。
Also, until the
捩り角αは、すくなくとも、エンジンの定常運転時にアイソレータゴム27がトルク変動を吸収する際に第1のストッパ33が中心軸O周りに振れる範囲よりも大きく設定され、より好ましくは、始動時振動により第1のストッパ33が中心軸O周りに振れる範囲よりも大きく設定される。そして、アイソレータゴム27の破断限界となる捩り角よりも小さい角度である。これに対し、捩り角βは、捩り角αよりも大きく、場合によっては、アイソレータゴム27の破壊限界となる角度よりも大きく設定されている。
The torsion angle α is at least set larger than the range in which the
図6(B)は、変形例である副クッションゴム36bが設けられたアイソレーション付きプーリPの一部を示す拡大側面図である。この副クッションゴム36bは、図6(A)に示したものに比して、円周方向の長さが短い。この場合、図6(A)の副クッションゴム36bを第1のストッパ33に設けた場合よりも、第1のストッパ33と第2のストッパ35が副クッションゴム36bを介して当接したときの衝撃緩衝性は劣るが、捩り角βを大きく取れるので、始動時振動やトルク変動が大きいエンジンでも使用することができる。
FIG. 6 (B) is an enlarged side view showing a part of the isolation pulley P provided with the
アイソレータゴム27は、アイソレーション付きプーリPが回転されてハブ10とプーリ本体20との間の速度差が発生すると弾性変形し、駆動側の回転軸の回転にトルク変動が重畳されている場合には、このトルク変動を遮断して、滑らかな回転が従動側回転軸に伝達される。アイソレータゴム27が弾性変形すると、ハブ10とプーリ本体20は円周方向に捩れるので、それぞれの第1のストッパ33の両方の対向面33a、33bの一方は、第2のストッパ35の両方の対向面35a、35bの一方に接近し、他方は対向面35a、35bの他方から離れる。
The
プーリ本体20が駆動側となる場合、例えば、図5および図6において、プーリ本体20により、アイソレータゴム27を介してハブ10が時計回りに回転駆動され、第2のストッパ35が第1のストッパ33に接近する。これにより、それぞれの第1のストッパ33の対向面33aに設けられた主クッションゴム36aは第2のストッパ35に向けて相対的に接近し、反対側の対向面33bに設けられた副クッションゴム36bは第2のストッパ35から相対的に離れる。
When the
駆動側のプーリ本体20がハブ10に対して相対回転し、捩り角αを超えた場合、主クッションゴム36aの先端部は第2のストッパ35に当接し、主クッションゴム36aは第1のストッパ33と第2のストッパ35との間で挟み込まれて弾性変形する。このとき、アイソレータゴム27の破断限界前に余裕をもって、主クッションゴム36aが第2のストッパ35に当接することで、アイソレータゴム27の破断を防止しつつ、当接ショックを緩和することができる。これにより、アイソレータゴム27の耐久性を向上させることができる。
When the
ここで、主クッションゴム36aは、テーパ状の先端部38を有しており、急激な駆動力の重畳を穏やかにすることができる。さらに、主クッションゴム36aをそれぞれテーパ状の基端部37と先端部38の2段テーパとすることで、当接初期をより柔らかくしても、基端部37が一定以上の荷重を支持するので、座屈する恐れがない。この基端部37と先端部38のテーパ形状を組み合わせることで、プーリ本体20からハブ10への駆動力の伝達特性を調節することができる。
Here, the
一方、エンジンのクランク軸に取り付けられたハブ10が駆動側となる場合、ハブ10により、アイソレータゴム27を介して、プーリ本体20が時計回りに回転駆動され、第1のストッパ33が第2のストッパ35に接近する。これにより、それぞれの第1のストッパ33の対向面33bに設けられた副クッションゴム36bは第2のストッパ35に向けて接近し、反対側の対向面33aに設けられた主クッションゴム36aは第2のストッパ35から離れる。
On the other hand, when the
駆動側のハブ10がプーリ本体20に対して相対回転し、この変位量がアイソレータゴム27の破断限界内である場合、エンジンの定常運転時におけるクランク軸のトルク変動がアイソレータゴム27により遮断され、滑らかな回転がプーリ本体20に伝達される。なお、エンジンの定常運転時において、アイソレーションゴム27の破断限界を超えないように設計されることは当然である。しかしながら、エンジンや補機類の異常によって、ハブ10とプーリ本体20との速度差がアイソレータゴム27の破断限界を超えて、アイソレータゴム27の破断が生じたとき、補機類への駆動力の伝達が喪失されることを防止するため、第1のストッパ33は、捩れ角βを超えて、第2のストッパ35に当接する。このとき、副クッションゴム36bが介在することにより、当接音の発生や第1のストッパ33と第2のストッパ35同士の摩耗を抑制することができる。なお、副クッションゴム36bを設けなくとも、アイソレータゴム27の破断時に、ハブ10の回転運動をプーリ本体20に伝達することはできるが、摩耗粉による他の機器への悪影響や衝撃的当接による第1、第2のストッパの折損を招く可能性があるため、副クッションゴム36bを備えることが好ましい。
When the
ISG方式のハイブリッド車両においては、エンジンにより発電するときには、クランク軸を駆動側の回転軸として、モータジェネレータが駆動される。一方、モータジェネレータの主軸を駆動側の回転軸としてクランク軸を駆動すると、モータジェネレータの回転トルクをエンジントルクに重畳してアシストしたり、エンジンを始動させたりすることができる。このように、モータジェネレータを駆動側としてクランク軸を駆動するときには、モータジェネレータの回転軸の速度が数百ミリ秒の間にエンジン始動可能な回転数まで上昇する。このため、モータジェネレータを駆動側とする場合には、ごく短時間モータジェネレータの回転速度と従動側のクランク軸の回転速度との差が大きくなるが、その回転速度差によるアイソレータゴム27の捩れも、主クッションゴム36aにより抑制される。
In an ISG hybrid vehicle, when power is generated by an engine, a motor generator is driven with a crankshaft as a drive side rotation shaft. On the other hand, when the crankshaft is driven with the main shaft of the motor generator as the drive side rotation shaft, the rotation torque of the motor generator can be superimposed on the engine torque to assist or start the engine. As described above, when driving the crankshaft with the motor generator as the drive side, the speed of the rotation shaft of the motor generator is increased to the engine startable rotation speed within several hundred milliseconds. Therefore, when the motor generator is on the drive side, the difference between the rotational speed of the motor generator and the rotational speed of the driven crankshaft increases for a very short time, but the twist of the
アイソレーション付きプーリPがIGS方式のハイブリッド車両に装着される場合には、クランク軸がモータジェネレータを駆動する場合であっても、モータジェネレータがクランク軸を駆動する場合であっても、アイソレータゴム27に常に駆動力が印加されている状態になるため、定常運転時は、アイソレータゴム27は、αが大きくなり、βが小さくなる方向に変位した状態でおおよそ維持される。従って、エンジン出力、モータジェネレータ出力、アイソレータゴムのばね定数を考慮して、捩れ角α及びβを設定することが好ましい。
When the pulley P with isolation is mounted on an IGS hybrid vehicle, the
図7はアイソレーション付きプーリPのばね特性線図であり、アイソレータゴム27単体と主クッションゴム36a単体と副クッションゴム36b単体におけるばね特性、及びこれらのゴムが協働して働く状態、すなわちアイソレーション付きプーリP(以下、ここでは、ゴム組立体という)のばね特性線図を示す。図7において、横軸はハブ10とプーリ本体20との捩り角θを示し、縦軸は各ゴムの発生トルクを示す。捩り角θが0のときは、図5および図6に示されるように、ハブ10とプーリ本体20の間に速度差が生じておらず、かつ従動側に負荷が発生していないとき、つまりアイソレーション付きプーリPが動力を伝達していないときを示す。
FIG. 7 is a spring characteristic diagram of the pulley P with isolation, showing spring characteristics of the
細線Aは、捩り角θの変化に伴うアイソレータゴム27の発生トルクを示す。細線Aで示されるように、アイソレータゴム27はこの捩り角θの範囲においては、ほぼ線形に発生トルクが変化する特性を有している。言い換えれば、繰り返し捩り変位を与えてもゴム自体に劣化が生じづらい線形範囲でアイソレータゴムを使用している。ここで、図7における捩り角θの[+]と[−]は、図5に示すプーリPにおいて、プーリ本体20が相対的に右方向に捩り回転するときを「+」側として示し、ハブ10に取り付けられた回転軸が従動側となってプーリ本体20が相対的に左方向に回転するときを「−」として示している。
The thin line A indicates the generated torque of the
太線Bは主クッションゴム36aと副クッションゴム36bの発生トルクを示し、プーリ本体20が駆動側となるときには、ハブ10に対するプーリ本体20の捩り角θが所定の捩り角αを超えると、主クッションゴム36aは第2のストッパ35に当接し、当接位置つまり主クッションゴム36aの圧縮開始角度aを過ぎると「+」側に急激に発生トルクが立ち上がる。すなわち、この角度からプーリ本体20の変位が強く規制される。一方、ハブ10に取り付けられた回転軸が駆動側となるときには、ハブ10のプーリ本体20に対する捩り角度θが所定の捩り角βを超えると、副クッションゴム36bは第1のストッパ33に当接し、当接位置つまり副クッションゴム36bの圧縮開始角度bを過ぎると「−」側に急激に発生トルクが立ち上がる。すなわち、この角度からハブ10の変位が強く規制される。太線Bで示されるように、主クッションゴム36aと副クッションゴム36bは、先端部38及び基端部37がテーパ形状となっているので、当接初期の発生トルクの立ち上がりが比較的穏やかであるが変位が進むことで、より強い発生トルクが生じる。
The thick line B indicates the generated torque of the
一点鎖線Cはゴム組立体の発生トルクを示す。ゴム組立体の発生トルクは、捩り角αを超えると大きくなる。また、捩り角βを超えると大きくなる。 An alternate long and short dash line C indicates the generated torque of the rubber assembly. The generated torque of the rubber assembly increases when the torsion angle α is exceeded. Moreover, it will become large when it exceeds twist angle (beta).
なお、上記ばね特性線図の捩り角βは、アイソレータゴムが破断しない範囲で、副クッションゴム36bが挟み込まれる角度としたが、実際のアイソレーション付きプーリPとしては、アイソレータゴムの破断限界よりも捩り角βを大きくする場合がある。この場合、アイソレータゴムが破断してから第1のストッパと第2のストッパが、副クッションゴムを介して当接することになる。
The torsion angle β in the above spring characteristic diagram is an angle at which the
図8は、アイソレーション付きプーリPがエンジンのクランク軸41に取り付けられ、モータジェネレータの主軸42に取り付けられた補機プーリ43とプーリ本体20とにベルト44が掛け渡された動力伝達機構を示す。図において、駆動側が印加する回転トルクを太矢印で示し、従動側が受ける回転トルクを細矢印で示す。
FIG. 8 shows a power transmission mechanism in which an isolated pulley P is attached to a
図8(A)は、時計回りの方向に回転するモータジェネレータの主軸42を駆動軸側としてベルト44を介して従動軸側であるクランク軸41に駆動力を伝達している状態を示す。このときには、モータジェネレータの起動時における主軸42とクランク軸41の速度差により第2のストッパ35が主クッションゴム36aに当接する。このように、主クッションゴム36aの働きにより、アイソレータゴム27を耐久性の面で許容される最大変位以上に変形させることなく、また、主クッションゴム36aにより緩衝的に駆動力をクランク軸41に伝達することができる。これにより、アイソレータゴム27の耐久性を向上させることができる。
FIG. 8A shows a state in which the driving force is transmitted to the
図8(B)は、エンジンや補機類の異常により、アイソレータゴム27が破断して、アイソレータゴム27によるクランク軸41の駆動力の伝達が喪失され、クランク軸41に締結されたハブ10に装着された第1のストッパ33が時計回りの方向に回転し、捩り角βとなった状態を示す。このときには、クランク軸41を駆動軸側とし、ハブ10に装着された第1のストッパ33が、副クッションゴム36bを介して、第2のストッパ35と当接し、プーリ本体20に架け渡されたベルト44を介して従動軸側であるモータジェネレータの主軸42に駆動力を伝達できる。
In FIG. 8 (B), the
図9は、他の実施の形態であるアイソレーション付きプーリPの一方側面から見た斜視図を示し、図10は、図2におけるA−A線断面と同様位置で裁断した図9における断面図を示す。 FIG. 9 shows a perspective view seen from one side of an isolation pulley P according to another embodiment, and FIG. 10 is a cross-sectional view in FIG. 9 cut at the same position as the A-A cross section in FIG. Indicates
本実施例においては、第2のストッパ35は、プーリ本体20の他端側に、内径方向に延在して設けられたフランジ部22の側面から第1のストッパ間に形成される円周方向空間部34に突出して設けたものである。それ以外の構成は、先に説明した実施例と同様である。このフランジ部22は、プーリ本体20と一体に形成しても良いし、別体として形成してから、ボルトなどによって、プーリ本体20に固定するものであってもよい。
In the present embodiment, the
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上述したアイソレーション付きプーリPにおいては、主クッションゴム36aと副クッションゴム36bとが全ての第1のストッパ33に設けられているが、任意の数の第1のストッパ33に主クッションゴム36aと副クッションゴム36bを設ければ良い。さらに、主クッションゴム36aと副クッションゴム36bとを第2のストッパ35の円周方向の当接面に設けるようにしても良い。また、主クッションゴム36aと副クッションゴム36bの一方を第1のストッパ33に設け、他方を第2のストッパ35に設けるようにしても良い。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the pulley P with isolation described above, the
10 ハブ
11 ボス
12 円筒部
15 リム部
16 ダンパゴム
17 環状質量体
20 プーリ本体
22 フランジ部
27 アイソレータゴム
32 環状部
33 第1のストッパ
33a、33b 対向面
34 円周方向空間部
35 第2のストッパ
35a、35b 対向面
36a 主クッションゴム
36b 副クッションゴム
37 基端部
38 先端部
41 クランク軸
42 主軸
43 補機プーリ
44 ベルト
DESCRIPTION OF
Claims (9)
ベルトが装着されるプーリ本体と、
前記ハブと前記プーリ本体との間に配置されるアイソレータゴムと、
前記ハブに径方向外方に突出して設けられる少なくとも2つの第1のストッパと、
前記第1のストッパと当該第1のストッパの周方向に隣接する第1のストッパとの間に形成される円周方向空間部に前記プーリ本体から突出して設けられる第2のストッパと、
前記第1のストッパと前記第2のストッパの少なくとも一方に、円周方向一方側に突出して設けられ、前記プーリ本体が回転方向に変位して前記第1のストッパと前記第2のストッパとの間で挟み込まれることにより、前記プーリ本体が駆動源から印加された回転トルクを前記ハブに伝達する主クッションゴムと、
を有する、アイソレーション付きプーリ。 A hub attached to the rotating shaft,
A pulley body on which a belt is mounted;
An isolator rubber disposed between the hub and the pulley body;
At least two first stoppers provided radially outward on the hub;
A second stopper provided to protrude from the pulley main body in a circumferential space formed between the first stopper and a first stopper adjacent to the first stopper in the circumferential direction;
At least one of the first stopper and the second stopper is provided so as to protrude to one side in the circumferential direction, and the pulley main body is displaced in the rotational direction so that the first stopper and the second stopper A main cushion rubber for transmitting rotational torque applied from a drive source to the hub by the pulley main body being sandwiched therebetween;
With an isolated pulley.
当該アイソレーション付きプーリが無負荷状態のとき、前記第1のストッパと前記第2のストッパとの間の円周方向の第1のストッパ間距離は、前記第2のストッパと前記第1のストッパとの間の円周方向の第2のストッパ間距離よりも小さい、アイソレーション付きプーリ。 The pulley with isolation according to any one of claims 1 to 4.
When the isolation pulley is in a no-load state, the circumferential distance between the first stopper and the second stopper is equal to the distance between the second stopper and the first stopper. And an isolation pulley which is smaller than the distance between the second stoppers in the circumferential direction.
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Cited By (2)
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CN112901751A (en) * | 2021-04-02 | 2021-06-04 | 苏州吉特精密模塑有限公司 | Integrated multi-wedge belt pulley assembly |
JP7456243B2 (en) | 2020-04-01 | 2024-03-27 | マツダ株式会社 | power transmission device |
-
2017
- 2017-09-29 JP JP2017189673A patent/JP2019065904A/en active Pending
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