JP4377288B2

JP4377288B2 - ダンパ付きプーリ

Info

Publication number: JP4377288B2
Application number: JP2004179181A
Authority: JP
Inventors: 智和石田; 健男清水
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 2004-06-17
Filing date: 2004-06-17
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2024-06-17
Also published as: JP2006002832A

Description

本発明は、ダンパ機能を有するプーリの構成に関する。

自動車用のオルタネータはその発電軸の慣性モーメントが大きいため、当該発電軸にプーリを取り付けてベルトを介してエンジン動力を伝達して駆動する構成では、ベルト速度が上昇又は低下する際に駆動プーリとベルトとの間で滑りが生じやすく、ベルト鳴きが誘発され易い。また、エンジンの回転変動が発電軸に伝えられると、オルタネータの耐久性を低下させたり、発電効率に悪影響を与えるという問題がある。

この点に鑑みて特許文献１では、プーリ本体とハブスポーク体との間に環状空間を形成し、この環状空間に加硫ゴムリング体を介在させるとともに、上記環状空間を正多角形状に構成して、且つ、ハブスポーク体の外周形状とプーリ本体の内周形状とが相対回転により相互に干渉する隙間を備える、ダンパ付伝動回転体（ダンパ付きプーリ）を開示する。この結果、環状空間における外周形状と内周形状とが所定量以上相対回転すると干渉するような設計とすることで、プーリ本体とハブスポーク体との間に実質的な係合力が発生し（いわゆるロック状態）、回転方向の相対的滑りがプーリ本体とハブスポーク体との間に実質的に発生するのを阻止できる。

この構成のプーリを例えば前記オルタネータの発電軸に取り付ければ、前述のベルト鳴きの問題や、オルタネータの耐久性や発電効率の問題を抑制できると考えられる。また特許文献１は、上記構成によれば、ダンパ特性の低下を殆どもたらさずに、加硫ゴムリング体を介してのプーリ本体とハブスポーク体との結合力を高めることができるという。
特開２０００−８８０５４号公報（図４、００１４、００２６）

しかし上記特許文献１の構成は、加硫ゴムリング体が十分に変形して振動を緩衝する前に、当該特許文献１の図４のようにプーリ本体とハブスポーク体とが係合してロックしてしまう場合がある。例えばオルタネータを駆動するエンジンが突然停止した場合等、大きな回転変動が生じた場合には、早い段階で上記のロック状態が生じ、加硫ゴムリング体が有するダンパ作用を有効に発揮できなくなることがある点で、改善の余地があった。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の観点によれば、互いに相対回転可能なプーリ本体としての外側回転体と内側回転体との間に環状空間を形成し、その環状空間に弾性体を介在させ、一方の回転体の回転を前記弾性体を介して他方の回転体へ伝達するようにしたダンパ付きプーリであって、前記内側回転体の前記環状空間に対する外周形状を多角形状に構成するとともに、前記外側回転体の前記環状空間に対する内周形状を同じ多角形状に構成し、前記内側回転体と前記外側回転体とが同位相のときに形成される前記環状空間を、前記内側回転体の周囲に装着される前記弾性体で充填し、前記弾性体を厚み方向に変形させて外側回転体と前記内側回転体との回転位相差を得るものであり、前記回転位相差を大きくするために、前記内側回転体のそれぞれの頂部に相当する部位において前記弾性体には空間部が形成され、前記内側回転体の各頂部は、前記弾性体の前記空間部に突入するように設けられている、ダンパ付きプーリが提供される。
これにより、外側回転体及び内側回転体の一方に回転変動が生じても、それが他方に伝達される前に弾性体が奏するダンパ作用によって当該回転変動が干渉あるいは吸収されるので、滑らかな回転が実現され、ベルト鳴きも低減される。また、回転体の一方が急停止したとしても、他側の回転体は前記弾性体の変形分だけは空転が許容されるため、回転体に連結される軸や機器等の破損が防止される。更に、外側回転体と内側回転体との間に位相差が積極的に形成され易い構成とすることで、弾性体のダンパ効果を有効に発揮させることができる。また、単純な構成にできるため、生産性や耐久性を向上できるとともに製造コストを低減できる。
また、前記内側回転体のそれぞれの頂部に相当する部位において前記弾性体には空間部が形成されている構成では、空間部が内側回転体と外側回転体との相対回転遊び代としての役割を果たして、外側回転体と内側回転体が大きな回転位相差を容易に生じることができる。この結果、弾性体の弾性変形によるダンパ効果を有効に発揮させることができる。
また、前記内側回転体の各頂部は、前記弾性体の前記空間部に突入するように設けられている構成では、弾性体が局所的に変形し易くなるので、外側回転体と内側回転体が大きな回転位相差を生じて、弾性体によるダンパ効果を有効に且つ容易に発揮させることができる。

前記のダンパ付きプーリにおいては、前記内側回転体は三角形又は四角形に形成されていることが好ましい。この構成により、外側回転体と内側回転体とで回転位相差が生じたときの弾性体の変形は、圧縮変形の度合いが強くなる。従って、弾性体の捩れによる破損を回避できる。

前記のダンパ付きプーリにおいては、前記内側回転体及び前記弾性体は前記外側回転体の軸方向一側に配置されていることが好ましい。これにより、構成が簡素化され、部品点数を低減できる。

前記のダンパ付きプーリにおいては、前記内側回転体及び前記弾性体は前記外側回転体の軸方向両側に配置されていても良い。この構成では、弾性体の疲労が軽減されて寿命を延ばすことができ、メンテナンスの必要頻度を低減できる。

前記のダンパ付きプーリにおいては、前記弾性体の側面にブレーキパッドを配置し、前記外側回転体の側面に当接板を配置し、前記弾性体の変形に伴う側面方向への突き出しによって前記ブレーキパッドが前記当接板に圧接するように構成されていることが好ましい。これにより、外側回転体と内側回転体との間での過剰な回転変動を、弾性体によるダンパ効果と、当接板とブレーキパッドとの間の摩擦制動の双方により回避できる。従って、回転体の一方に生じた大きな回転変動を確実に吸収できるとともに、そのような大きな回転変動が生じた場合でも弾性体の過剰な変形による破損を防止できる。

次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係るダンパ付きプーリの断面図、図２はダンパ付きプーリを軸方向一側から見た図、図３は図２の状態から外側回転体が内側回転体に対し相対回転した様子を示す図である。

図１及び図２において、本実施形態のダンパ付きプーリ１０は、プーリ本体としての外側回転体１と、内側回転体２と、を有している。内側回転体２はカラー３に固着されており、このカラー３が、自動車のオルタネータの発電軸７に、図示せぬキー等で固定されている。カラー３と外側回転体１との間には軸受としてのボールベアリング６が介在されており、この結果、内側回転体２と外側回転体１とが互いに相対回転可能になっている。外側回転体１の外周には図略の伝動ベルトを巻回可能に構成しており、図示しないエンジンの回転を伝動ベルトを介して外側回転体１に伝達して外側回転体１が駆動されるように構成している。

図１に示すように、外側回転体１の軸方向一側の側面からは環状突起８が突出状に形成される。この環状突起８の内周形状は図２に示すように、頂部にアールを形成した正三角形状に構成している。一方、前記内側回転体２は図１に示すように、外側回転体１の軸方向一側に取り付けられるとともに上記環状突起８の内部に設置される。この内側回転体２の外周形状も図２に示すように、頂部にアールを形成した正三角形状に構成されている。内側回転体２の外周と環状突起８の間には、三角リング状の環状空間Ｒが形成されている。

そして、内側回転体２の外周と環状突起８の内周との間にはリング状の弾性体４が装着され、この弾性体４が前記環状空間Ｒを充填している。この弾性体４としては、例えばゴム、ウレタン、エラストマー等が考えられるが、これらに限定されるものでもない。図２に示すように、前記内側回転体２の外周形状（正三角形）の頂部に相当する３箇所において、弾性体４には空間部５が形成されている。それぞれの空間部５は略楕円状に構成されており、前記内側回転体２のそれぞれの頂部が、当該空間部５に突出するように設けられている。こうして、外側回転体１と内側回転体２とが弾性体４を介して弾性的に結合されている。

以上の構成において、エンジンからの動力が伝動ベルトを介して外側回転体１に伝達され、外側回転体１が回転されると、その回転は弾性体４を介して内側回転体２に伝達されるとともに、カラー３を介して発電軸７を回転駆動するようになっている。そして、例えばエンジン燃焼室内での爆発、エンジン回転数の上昇／低下等の何らかの事情でエンジンに回転変動が生じ、その回転変動が伝動ベルトを介して外側回転体１に伝達されても、図３のように外側回転体１が内側回転体２に対して相対回転する際に、弾性体４が奏するダンパ作用によって当該回転変動が緩衝あるいは吸収され、伝動ベルトの滑り（ベルト鳴き）や発電軸７の回転変動を抑えることが可能になる。また、エンジンが急停止する事態が生じても、弾性体４の変形分は発電軸７の空転が許容されるために、構造の破損が防止される。

以上に説明したように、本実施形態では、互いに相対回転可能な外側回転体１と内側回転体２との間に環状空間Ｒを形成し、その環状空間Ｒに弾性体４を介在させている。そして、内側回転体２を多角形状（正三角形）に構成し、その周囲に弾性体４を装着して、環状空間Ｒを充填している。従って、外側回転体１と内側回転体２との間に位相差が積極的に形成され易い構成とすることで、弾性体４のダンパ効果を有効に発揮させることができる。また、単純な構成にできるため、生産性や耐久性を向上できるとともに製造コストを低減できる。

また本実施形態では図２に示すように、内側回転体２の正三角形それぞれの頂部に相当する部位において弾性体４に空間部５が形成されている。この結果、弾性体４が変形し易くなる。また、この空間部５が内側回転体２の回転遊び代としての効果を奏するので、外側回転体１と内側回転体２のとり得る回転位相差を大きくできるから、弾性体４の変形によるダンパ効果を有効に発揮させることができ、また、伝動ベルトの滑りを低減できる。

また本実施形態では図２に示すように、内側回転体２の三角形のそれぞれの頂部が、前記空間部５に突入するように構成されている。この結果、弾性体が局所的に変形し易くなって、外側回転体１と内側回転体２とが大きな回転位相差を生じ、弾性体によるダンパ効果を有効に且つ容易に発揮させることができる。

また本実施形態では図２に示すように、内側回転体２が三角形に構成されているので、外側回転体１と内側回転体２とで回転位相差が生じたときの弾性体４の変形において圧縮変形の度合いが強くなる。従って、弾性体４の捩れ変形を少なくして破損を回避することができる。なおこの効果は、内側回転体２が正三角形に構成されている場合のみならず、例えば正三角形以外の三角形や、正方形などの四角形に構成されている場合でも妨げられない。

また本実施形態では図１に示すように、内側回転体２は外側回転体１の軸方向一側に配置されている。従って、構成が簡素化され、部品点数を低減できる。

一方、図４の第１変形例に示すように、全く同じ構成の正三角形状の内側回転体２及び弾性体４を外側回転体１の軸方向他側にも配設し、軸方向両側に内側回転体２・２及び弾性体４・４を配置する構成としても良い。この構成では、外側回転体１の軸方向両側から、環状突起８・８を突状に一体形成することになる。この図４の構成によれば、弾性体４・４の負担が軽減されて疲労破壊を防止できる。即ち弾性体４・４の寿命を延ばすことができ、メンテナンスの必要頻度を低減できる。

次に、第２変形例を図５〜図７を参照して説明する。図５は第２変形例のダンパ付きプーリの断面図、図６は同じく軸方向一側から見た図、図７は図５の状態から外側回転体に大きな回転変動が生じ、ブレーキパッドと当接板とが圧接される様子を示す図である。

この第２変形例はダンパ作用に加えてブレーキ作用も奏するように構成したものであって、図５において、前記環状突起８の端面にはリング状かつ板状の当接板１２が固着される。この当接板１２は、環状突起８から若干中心へせり出すように設けられている。そして、前記環状突起８の内部にはリング状かつ板状のブレーキパッド１１が配置され、このブレーキパッド１１は適宜の隙間をおいて前記当接板１２に対向している。このブレーキパッド１１は図６に示すように前記弾性体４に対し一部重複するように設けられている。当該重複部分において前記弾性体４には突起４ａが形成され、この突起４ａの先端がブレーキパッド１１に固着されている。なお、この第２変形例では図５に示すように、内側回転体２はカラー３に一体成形されている。

この構成において、外側回転体１と内側回転体２との間に回転位相差がない場合にはブレーキパッド１１と当接板１２との間には図５に示すように適宜の隙間が形成されているが、外側回転体１に大きな回転変動が生じ、内側回転体２に対してある程度以上の回転位相差が生じると、変形する弾性体４の突起４ａが図７の如く側面方向に突き出てブレーキパッド１１を当接板１２側へ押動して圧接するので、それ以上の相対回転に対しては、ブレーキパッド１１−当接板１２間で生じる摩擦力が抗する。従って、例えばエンジンが停止した場合でも、発電軸７の慣性モーメントによる過回転を上記摩擦制動によって阻止できるとともに、弾性体４の過剰な変形による破損も防止できる。

本実施形態ではオルタネータの発電軸７にプーリ１０を設けた構成を説明したが、それに限らず、例えば自動車のエアコンディショナのコンプレッサ軸に設置することが考えられる。また、動力出力側、例えばエンジンのクランクシャフトに当該プーリを設けても良い。この場合、クランクシャフトの回転がカラー３を介して内側回転体２に伝達され、当該回転が内側回転体２から弾性体４を介して外側回転体１へ伝達されて、伝達ベルトから出力されることになる。また、車両機器以外にも本発明のダンパ付きプーリの適用は妨げられず、種々の駆動伝達経路にダンパ付きプーリを設置して使用することができる。

また、急激な回転変動、トルク変動による構造系の破損防止のために、外側回転体１と内側回転体２との間に、前記弾性体４の他にトルクリミテッドクラッチを配設しても良い。あるいは、逆転防止のために、外側回転体１と内側回転体２との間に一方向クラッチを配設して、外側回転体１の回転速度が内側回転体２の回転速度よりも下回った場合に両者間の結合を解除するように構成しても良い。

また、外側回転体１と内側回転体２との間で相当に大きな回転位相差が予想される場合には、前記弾性体４を一層ではなく複数層配置し、弾性体４のそれぞれの層の捩れ変形を小さくして寿命を延ばす構成としても良い。

本発明の一実施形態に係るダンパ付きプーリの断面図。ダンパ付きプーリを軸方向一側から見た図。図２の状態から外側回転体が内側回転体に対し相対回転した様子を示す図。第１変形例のダンパ付きプーリの断面図。第２変形例のダンパ付きプーリの断面図。同じく軸方向一側から見た図。図５の状態から外側回転体に大きな回転変動が生じ、ブレーキパッドと当接板とが圧接される様子を示す図。

符号の説明

１外側回転体
２内側回転体
４ゴム（弾性体）
５空間部
１０ダンパ付きプーリ
１１ブレーキパッド
１２当接板
Ｒ環状空間

Claims

互いに相対回転可能なプーリ本体としての外側回転体と内側回転体との間に環状空間を形成し、その環状空間に弾性体を介在させ、一方の回転体の回転を前記弾性体を介して他方の回転体へ伝達するようにしたダンパ付きプーリであって、
前記内側回転体の前記環状空間に対する外周形状を多角形状に構成するとともに、前記外側回転体の前記環状空間に対する内周形状を同じ多角形状に構成し、前記内側回転体と前記外側回転体とが同位相のときに形成される前記環状空間を前記内側回転体の周囲に装着される前記弾性体で充填し、前記弾性体を厚み方向に変形させて外側回転体と前記内側回転体との回転位相差を得るものであり、
前記回転位相差を大きくするために、前記内側回転体のそれぞれの頂部に相当する部位において前記弾性体には空間部が形成され、前記内側回転体の各頂部は、前記弾性体の前記空間部に突入するように設けられていることを特徴とするダンパ付きプーリ。
請求項１に記載のダンパ付きプーリであって、前記内側回転体は三角形又は四角形に形成されていることを特徴とするダンパ付きプーリ。
請求項１または請求項２に記載のダンパ付きプーリであって、前記内側回転体及び前記弾性体は前記外側回転体の軸方向一側に配置されていることを特徴とするダンパ付きプーリ。
請求項１から請求項３までの何れか一項に記載のダンパ付きプーリであって、前記内側回転体及び前記弾性体は前記外側回転体の軸方向両側に配置されていることを特徴とするダンパ付きプーリ。
請求項１から請求項４までの何れか一項に記載のダンパ付きプーリであって、前記弾性体の側面にブレーキパッドを配置し、前記外側回転体の側面に当接板を配置し、前記弾性体の変形に伴う側面方向への突き出しによって前記ブレーキパッドが前記当接板に圧接するように構成されていることを特徴とするダンパ付きプーリ。