JP4063106B2 - 動力伝達装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力伝達装置、より詳しくは、脈動等の変動を含む入力回転から変動の少ない出力回転が取り出せる動力伝達装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車等には、エンジンのクランクシャフトからベルトを介して駆動される補機が各種装備されている。補機としては、オルタネータ、エアコンディショナ用コンプレッサ、ウォーターポンプ、冷却ファン等がある。
【0003】
ここで、オルタネータ等の補機が、エンジンのクランクシャフトに連動して回送されるベルトで直接的に駆動されるようにすると、クランクシャフトの回転には、脈動等の変動が含まれているから、回転変動がある度に、前記ベルトへ回転変動に伴う急激なテンションが作用して、前記ベルトと、補機側のプーリとの間にスリップが生じ、きしり音が発生するほか、ベルトやプーリの寿命を短くするおそれがある。そのため、従来、オルタネータでは、その入力用回転軸と、前記のベルトが巻き掛けられるプーリとの間には、一方向クラッチを用いた動力伝達装置が設けられている(特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−90751号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一方向クラッチを用いた動力伝達装置では、入力回転の変動に応じて、クラッチのロック状態とフリー状態とが繰り返され、伝動状態の間に非伝動状態が介在することになる。入力側の急激な回転変動に伴ってフリー状態からロック状態に切り換わる場合、くさび部材としてのころやスプラグがかみ合うことになって、出力側の回転にも比較的大きな変動が現れ、回転変動の吸収効果が不充分である。
【0006】
また、オルタネータの発電トルクが大きくなると、従動側の負荷トルクが大きくなり、常時、一方向クラッチがロック状態となって、回転変動の吸収効果がほとんど生じなくなってしまう。しかも、一方向クラッチを用いた動力伝達装置では、増速時のように一方向の変動には対応できても、他方の減速時での回転変動に充分に対応できず、この点でも、回転変動の吸収効果が不充分である。
【0007】
さらに、オルタネータのような補機では、動力伝達装置が故障しても、フェイルセーフとして、エンジンのクランクシャフトと連動した状態に保たれることが望ましい。しかし、一方向クラッチを用いた動力伝達装置は、カム面やくさび部材としてのころやスプラグが摩耗した場合、あるいは高速回転によってくさび部材がすべる場合には、ロック状態を継続できなくなって、回転を伝動しなくなることがある。そのため、その時点で直ちに補機が駆動されなくなり、運転継続に支障が生じる。
【0008】
本発明は、上記従来の問題点に対処したもので、入力回転に含まれる脈動等の変動をできるだけ多く吸収して、変動の少ない回転を取り出すことができ、しかも、故障があっても、伝動状態を保つ動力伝達装置を提供することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した課題を達成するために、互いに径方向内外に原動側と従動側として同軸に配設された2つの回転体と、これら両回転体の対向部間に存在する環状空間に対して設けられ、原動側もしくは従動側の一方の回転体とは螺旋状嵌合部で嵌合するとともに、他方の回転体とは軸方向に沿った直線状嵌合部、もしくは前記一方の回転体側の螺旋状嵌合部とは逆ねじ方向の螺旋状嵌合部で嵌合する伝動体と、前記伝動体を軸方向に弾力付勢する付勢体とを備えている動力伝達装置を構成している。
【0010】
上記構成において、回転動力は、外径側の回転体から内径側の回転体に伝達されてもよいし、内径側の回転体から外径側の回転体に伝達されてもよいが、仮に、外径側の回転体を原動側として、この回転体から内径側の回転体に回転動力が伝達されるとする。
【0011】
今、原動側である外径側の回転体の回転が増速方向に変動すると、外径側の回転体は、内径側の回転体より速く回転しようとする。このとき、両回転体の間に存在する伝動体は、外径側の回転体に追随しようとするが、この伝動体は外径側の回転体や内径側の回転体との嵌合部(螺旋状嵌合部と、螺旋状もしくは直線状の嵌合部との内外の嵌合部)の作用で、その嵌合部の摺動抵抗や付勢弾力に抗して、軸方向一方に変位する。このように、内径側の回転体より速めに回転しようとする外径側の回転体は、伝動体を軸方向一方に変位させる。
【0012】
上記のように、伝動体が軸方向に変位する間、外径側の回転体に対して、内径側の回転体の回転に遅れが生じ、外径側の回転体の回転のうち、急激な増速分は内径側の回転体にはほとんど伝わらない。要するに、入力回転に含まれる回転変動の大部分は、伝動体が嵌合部の摺動抵抗や付勢弾力に抗して軸方向に変位するエネルギーとして吸収される。なお、伝動体には、付勢体により軸方向の弾力が付勢されているから、入力回転に変動がない状態では、伝動体は、付勢弾力により押し戻されて、元の軸方向位置に復帰する。
【0014】
このように、伝動体は、一方の回転体とは螺旋状嵌合部で嵌合し、他方の回転体とは、直線状嵌合部等の嵌合部で回転方向に連動しているから、内外2つの回転体は、常に伝動体を介して回転方向に連動した状態にあり、非伝動状態になる瞬間がないから、出力回転に断続がなく、変動の少ない滑らかな出力回転が得られる。
【0015】
しかも、入力回転が増速方向の変動しても、減速方向に変動しても、伝動体は軸方向のいずれかの方向に変位してその変動を吸収するから、いずれの方向の回転変動も効率的に吸収しうる。
【0016】
さらに、伝動体は2つの回転体と、直線状もしくは螺旋状等の嵌合部で嵌合しているから、その嵌合部の嵌合がすべて壊れて、回転を全く伝えなくなるような事態はあり得ない。また、ある程度の摩耗を生じても、嵌合状態を保つことができるため、回転を全く伝えなくなることはない。このように本発明の動力伝達装置では、何らかの故障があっても、フェイルセーフとして、2つの回転体は伝動体を介して伝動状態に保たれる。
【0017】
【発明の実施の形態】
〔一実施形態〕
以下、本発明の詳細を図面に基づいて説明すると、図1ないし図4は、本発明の一実施形態を示すもので、図1は、一実施形態に係る動力伝達装置の半部の断面図、図2は、図1の装置の要部の分解斜視図、図3および図4は、図1の装置の作用説明図である。
【0018】
この実施形態は、本発明の動力伝達装置を、自動車等のエンジンの補機であるオルタネータの入力部に装備した場合を示しており、符号1は、外径側にある原動側の回転体であるプーリで、これにはエンジンのクランクシャフトに連動して回送されるベルト(図示省略)が巻き掛けられる。2は、内径側で従動側の回転体としてのオルタネータの入力用回転軸である。この回転軸2には、転がり軸受3が取り付けられて、この転がり軸受3により、前記プーリ1が回転軸2と同軸で回転可能に支持されている。なお、転がり軸受3は、この図示例では、深溝玉軸受であって、回転軸2の段部2aに設けられて、止め環2bにより軸方向不動に固定されている。この深溝玉軸受は、回転軸2に対してプーリ1の軸方向の位置決めをしている。
【0019】
回転軸2とプーリ1の内周部との間には、環状の空間が形成されていて、この環状の空間内に環状の伝動体4が軸方向に一定範囲変位しうる状態で設けられている。この伝動体4は、プーリ1を介しての入力回転に含まれる脈動等の変動を吸収しつつ、その回転を回転軸2に伝達するためのものである。伝動体4の内周部には、螺旋状嵌合部としてねじれスプライン4nが形成され、外周部には、直線状嵌合部として軸方向に沿った直線状のスプライン4sが形成されている。伝動体4の内周側の前記ねじれスプライン4nに対応して、回転軸2の外周部には、ねじれスプライン2nが形成されており、このねじれスプライン2nは、伝動体4のねじれスプライン4nに嵌合している。また、伝動体4の外径側の直線状スプライン4sに対応して、プーリ1の内周部には直線状のスプライン1sが形成されていて、この直線状スプライン1sは、伝動体4の直線状スプライン4sに嵌合している。以上要するに、伝動体4は、内径側の回転体である回転軸2とは螺旋状嵌合部で嵌合し、外径側の回転体であるプーリ1とは直線状嵌合部で嵌合している。
【0020】
符号5,6は、伝動体4に軸方向の弾力を付勢する付勢体としてのコイルばねであり、伝動体4の軸方向両側に設けられている。伝動体4の軸方向両側にある2つのコイルばね5,6のうち、一方(図1では左側)のコイルばね5の外端は、プーリ1の内径縁1aに受け止められている。他方(図1では右側)のコイルばね6は、断面がL字形の受け環7に受け止められている。付勢体は、このほか、伝動体4とほぼ同径の皿ばねでもよいし、伝動体4の軸方向端面とほぼ同じ大きさの環状板と、この環状板の周方向各所に設けられるばねとの組み合わせ体でもよい。さらに、ゴム等の弾性体で形成された環状体で、付勢体を構成することもできる。
【0021】
プーリ1や回転軸2に対する伝動体4の摺動部分、すなわち、プーリ1および伝動体4の直線状スプライン1s,4s、回転軸2および伝動体4のねじれスプライン2n,4nには、それぞれグリースが塗布されるか、あるいは、フッ素コート等の摩擦軽減用の被覆が施されている。なお、プーリ1の内径縁1aには、回転軸2との間を密封するシール8が設けられている。
【0022】
また、プーリ1と転がり軸受3との軸方向の固定には、プーリ1の軸方向端面に環状の押さえ板をねじ止めしてもよいが、本実施形態では、転がり軸受3の外輪に対して、プーリ1の軸方向端面がかしめられ、そのかしめ部1bによりプーリ1が転がり軸受3の外輪に固着されている。
【0023】
上記構成において、プーリ1が回転すると、その回転は伝動体4を介して回転軸2に伝わり、回転軸2は同方向に回転する。プーリ1が定常的に回転しているときは、伝動体4は図1に示す軸方向中間位置にあって、プーリ1の回転をそのまま回転軸2に伝達しており、回転軸2はプーリ1と同期して回転する。
【0024】
今、仮に、プーリ1の回転が増速方向(図1、図3で、矢印イで示す手前側)に急激に変動すると、伝動体4は、プーリ1の回転に追随しようとして、ねじれスプライン4n等の嵌合部での摺動抵抗やコイルばね5の付勢弾力に抗して、伝動体4と回転軸2との間のねじれスプライン4n,2nに沿って回転方向前方に移動して、その結果、図3に示すように、軸方向一方(図3で左方)に変位する。
【0025】
上記のように、伝動体4が軸方向に変位する間、プーリ1に対して回転軸2の回転に遅れが生じ、プーリ1の回転のうち、急激な増速分は回転軸2にはほとんど伝わらない。要するに、入力回転に含まれる回転変動は、伝動体4が軸方向に変位するエネルギーとして吸収される。したがって、回転変動に伴うベルトへの急激なテンションの作用を防止でき、ベルトやプーリ1の寿命を長くできる。
【0026】
プーリ1の回転が減速方向(図1、図4で、矢印ロで示す方向)に急激に変動すると、伝動体4は、プーリ1の回転に追随しようとして、ねじれスプライン4n等の嵌合部での摺動抵抗やコイルばね6の付勢弾力に抗して、ねじれスプライン4n,2nに沿って減速方向ロ前方に移動して、図4に示すように、軸方向他方(右方)に変位し、この変位により、プーリ1の回転に含まれる変動を吸収する。
【0027】
なお、入力回転での回転変動が、主として増速方向イもしくは減速方向ロのいずれか一方で現れる場合は、伝動体4の変位方向も決まってくるから、伝動体4の両側に設けられるコイルばね5,6等の付勢体は、一方だけでもよい。また、転がり軸受3は、図示の例では、プーリ1の軸方向一方側だけに設けられている。このように、支持軸受としては、プーリ1の少なくとも軸方向一方側には、プーリ1の軸方向の位置決めのための転がり軸受を設ける必要があるが、他方側には、転がり軸受あるいはすべり軸受のどちらかを設けてもよい。
【0028】
〔他の実施形態〕
本発明は、図1および図2に示すような構成に限らず、図5および図6に示すような構成で実施することができる。図5は、本発明の他の実施形態の要部の分解斜視図である。図5に示す他の実施形態では、伝動体41の内周部には、軸方向に沿った直線状のスプライン41sが形成され、外周部には、ねじれスプライン41nが形成されている。伝動体41の内周側の直線状のスプライン41sは、回転軸21の外周部に形成された直線状のスプライン21sと嵌合している。また、伝動体4の外周側のねじれスプライン41nは、プーリ11の内周部に形成されたねじれスプライン11nに嵌合している。
【0029】
他の構成は、図1および図2に既に示された一実施形態のものと同じでよい。この図5に示す構成でも、前記一実施形態の動力伝達装置と同じ作用効果が生じる。すなわち、入力回転に変動があった場合、伝動体41は、ねじれスプライン41nや直線状のスプライン41s等の嵌合部の摺動抵抗や、コイルばねの付勢弾力に抗して軸方向一方に変位し、この変位により、入力回転のうちの変動分が出力側に伝わらないようにして、回転変動を吸収する。
【0030】
図6は、本発明のさらに他の実施形態の要部の分解斜視図である。図6に示す実施形態では、伝動体42の内周部に、ねじれスプライン42nが形成され、外周部には、内周側のねじれスプライン42nとは逆ねじ方向のねじれスプライン42mが形成されている。伝動体42の内周側のねじれスプライン42nは、回転軸22の外周部に形成されたねじれスプライン22nと嵌合している。また、伝動体42の外周側のねじれスプライン42mは、プーリ12の内周部に形成されたねじれスプライン12mに嵌合している。他の構成は、図1および図2に既に示された一実施形態のものと同じである。この図6に示す構成でも、一実施形態の動力伝達装置と同じように、入力回転に変動があった場合、伝動体42は、ねじれスプライン42n,42mの摺動抵抗や、コイルばねの付勢弾力に抗して、軸方向一方に変位し、この変位により回転変動を吸収する。
【0031】
上記した各実施形態では、伝動体4(41,42)に対して回転軸2(21,22)やプーリ1(11,12)は、ねじれスプラインで嵌合しているが、ねじれスプラインに替えて、リード角が大きなねじで嵌合するようにしてもよい。要するに、伝動体4(41,42)に対して、外径側の回転体および内径側の回転体の少なくとも一方が、螺旋状嵌合部で嵌合していればよい。
【0032】
このほか、各実施形態では、伝動体4(41,42)を環状の部材として示したが、周方向複数に分割されたものでもよい。その場合、各分割体が別個に軸方向に変位しないように、分割体どうしを周方向に連結するか、コイルばね5,6等の部材で、分割体が一体的に軸方向に変位するよう押圧する必要がある。
【0033】
【発明の効果】
本発明によれば、一方の回転体を介して入力する回転に変動が含まれていると、伝動体と両回転体との嵌合部(螺旋状嵌合部と、螺旋状もしくは直線状の嵌合部との内外の嵌合部)の作用で、伝動体が嵌合部の摺動抵抗や、付勢弾力に抗して軸方向一方に変位し、その間、入力回転に含まれる変動が他方の回転体に伝わらないようにして、変動を吸収する。これにより、出力側の回転体からは、変動の極めて少ない回転が取り出せる。
【0034】
また、本発明では、内外2つの回転体は嵌合部により、常に伝動体を介して回転方向に連動した状態にあり、非伝動状態になる瞬間がないから、出力回転に断続がなく、変動の少ない滑らかな出力回転が得られる。しかも、入力回転が増速方向の変動しても、減速方向に変動しても、伝動体は軸方向のいずれかの方向に変位してその変動を吸収するから、いずれの方向の回転変動も効率的に吸収しうる。
【0035】
さらに、伝動体に対して2つの回転体は、螺旋状嵌合部等で嵌合しているから、嵌合部の嵌合がすべて外れて、2つの回転体の間の伝動が完全に遮断されるようなことがなく、何らかの故障があっても、フェイルセーフとして、2つの回転体は伝動体を介して伝動状態に保たれ、自動車等のエンジンの補機に用いる動力伝達装置として有益である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る動力伝達装置の半部の断面図。
【図2】図1の装置の要部の分解斜視図。
【図3】図1の装置の作用説明図で、増速方向の回転変動を吸収する場合を示している。
【図4】図1の装置の作用説明図で、減速方向の回転変動を吸収する場合を示している。
【図5】本発明の他の実施形態の要部の分解斜視図。
【図6】本発明のさらに他の実施形態の要部の分解斜視図。
【符号の説明】
1 プーリ(外径側の回転体)
1s プーリの直線状スプライン
2 回転軸(内径側の回転体)
2n 回転軸のねじれスプライン
4 伝動体
4s 伝動体の直線状スプライン
4n 伝動体のねじれスプライン
Claims (3)
- 互いに径方向内外に原動側と従動側として同軸に配設された2つの回転体と、これら両回転体の対向部間に存在する環状空間に対して設けられ、原動側もしくは従動側の一方の回転体とは螺旋状嵌合部で嵌合するとともに、他方の回転体とは軸方向に沿った直線状嵌合部、もしくは前記一方の回転体側の螺旋状嵌合部とは逆ねじ方向の螺旋状嵌合部で嵌合する伝動体と、前記伝動体を軸方向に弾力付勢する付勢体とを備えていることを特徴とする動力伝達装置。
- 請求項1に記載の動力伝達装置において、
前記2つの回転体の間に転がり軸受が介装され、この転がり軸受の外輪に対して外径側の回転体がかしめにより固着されている動力伝達装置。 - 請求項1または請求項2に記載の動力伝達装置において、
外径側の回転体は、プーリもしくはプーリと回転方向一体に結合された回転体である動力伝達装置。
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