JP4063106B2

JP4063106B2 - 動力伝達装置

Info

Publication number: JP4063106B2
Application number: JP2003051776A
Authority: JP
Inventors: 英樹藤原
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2023-02-27
Also published as: JP2004257535A

Description

【０００１】
【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

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。