JPH10227351A

JPH10227351A - 変動を吸収するプーリ装置

Info

Publication number: JPH10227351A
Application number: JP3042497A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kato; 寛加藤; Ryoichi Otaki; 大滝　　亮一
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1997-02-14
Filing date: 1997-02-14
Publication date: 1998-08-25

Abstract

(57)【要約】【課題】無端ベルトにより回転駆動するプーリ３の角
速度変化に拘らず、内側スリーブ１の角速度変化を小さ
く抑える。これにより、上記無端ベルトの耐久性向上を
図る。【解決手段】プーリ３を外嵌固定した外側スリーブ２
と、回転軸に外嵌固定する内側スリーブ１とを、サポー
ト軸受４、４により、相対回転自在に組み合わせる。内
側スリーブ１の外周面と外側スリーブ２の内周面との間
に、ローディングカムの如き、カム式の回転伝達機構１
０を設ける。この回転伝達機構１０は、プーリ３と回転
軸との間で角速度が異なった場合に、これらプーリ３と
回転軸との間に回転位相差を生じさせつつ、回転力の伝
達を行なわせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明の変動を吸収するプー
リ装置は、例えば各種エンジン用補機の一種であるオル
タネータの回転軸の端部に固定し、エンジンのクランク
シャフトの端部に固定した駆動プーリとの間にベルトを
掛け渡す事により、上記オルタネータを駆動する為に利
用する。

【０００２】

【従来の技術】オルタネータ等のエンジン用補機は、例
えば自動車の駆動用エンジンのクランクシャフトの端部
に固定した駆動プーリにその一部を掛け渡したベルトに
より駆動する。即ち、エンジン用補機の回転軸の端部に
固定した従動プーリと上記駆動プーリとの間に無端ベル
トを掛け渡し、上記エンジン用補機を、駆動用エンジン
と同期して回転駆動自在としている。

【０００３】上記従動プーリとして従来一般的には、単
に上記回転軸に固定しただけのものを使用していた。こ
れに対して近年、ベルトの走行速度が一定若しくは上昇
傾向にある場合には、ベルトから回転軸への動力の伝達
を自在とし、ベルトの走行速度が低下傾向にある場合に
は、プーリと回転軸との相対回転を自在とする、ローラ
クラッチ内蔵型プーリが各種提案され、一部で使用され
ている。例えば、特開平７−３１８０７〜８号公報、同
８−６１４４３号公報、特公平７−７２５８５号公報、
フランス特許公報ＦＲ２７２６０５９Ａ１等に、上述の
様な機能を有するローラクラッチ内蔵型プーリが記載さ
れている。

【０００４】これら各文献に記載されたローラクラッチ
内蔵型プーリは、回転軸に外嵌固定自在なスリーブを有
する。そして、このスリーブの周囲に、円筒状の内周面
を有するプーリを、このスリーブと同心に配置してい
る。そして、これらスリーブの外周面とプーリの内周面
との間に、１対のサポート軸受とローラクラッチとを設
けている。このうちのサポート軸受は、上記プーリに加
わるラジアル荷重を支承しつつ、これらスリーブとプー
リとの相対回転を自在とする。又、上記ローラクラッチ
は、上記プーリがスリーブに対して所定方向に回転する
場合にのみ、プーリからスリーブへの回転力の伝達を自
在とする。

【０００５】この様なローラクラッチ内蔵型プーリを使
用する理由は、次の通りである。例えば、上記駆動用エ
ンジンがディーゼルエンジンであった場合、アイドリン
グ時等の低回転時には、図４に示す様に、クランクシャ
フトの角速度の変動が大きくなる。この結果、上記駆動
プーリに掛け渡した無端ベルトの走行速度も細かく変動
する事になる。一方、この無端ベルトにより従動プーリ
を介して回転駆動するオルタネータの回転軸は、この回
転軸並びにこの回転軸に固定したロータ等の慣性質量に
基づき、それ程急激には変動しない。従って、上記従動
プーリを回転軸に対し単に固定しただけの場合には、ク
ランクシャフトの角速度の変動に伴い、上記無端ベルト
と従動プーリとが両方向に擦れ合う傾向となる。この結
果、この従動プーリと擦れ合う無端ベルトに、繰り返し
異なる方向の応力が作用して、この無端ベルトと従動プ
ーリとの間に滑りが発生し易くなったり、或はこの無端
ベルトの寿命が短くなったりする原因となる。

【０００６】そこで、この様な従動プーリとして、上記
ローラクラッチ内蔵型プーリを使用する事により、上記
無端ベルトの走行速度が一定若しくは上昇傾向にある場
合には、上記従動プーリから回転軸への回転力の伝達を
自在とし、反対に上記無端ベルトの走行速度が低下傾向
にある場合には、これら従動プーリと回転軸との相対回
転を自在とする。即ち、上記無端ベルトの走行速度が低
下傾向にある場合には、上記従動プーリの角速度を上記
回転軸の角速度よりも遅くして、上記無端ベルトと従動
プーリとの当接部が強く擦れ合う事を防止する。この様
にして、従動プーリと無端ベルトとの擦れ合い部に作用
する応力の方向を一定にし、この無端ベルトと従動プー
リとの間に滑りが発生したり、或はこの無端ベルトの寿
命が低下するのを防止する事を意図している。

【０００７】一方、実公昭６１−３５５５７号公報に
は、プーリと回転軸との間に緩衝部材を介在する事によ
り無端ベルトの張力変動を抑制し、この無端ベルトの寿
命延長を図る構造が記載されている。上記緩衝部材とし
ては、ばね、或はゴム等の弾性体が考えられている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ローラクラッチ内蔵型
プーリの場合、プーリの内側で回転軸が、このプーリに
対して回転するオーバーラン時に、ローラクラッチを構
成する複数のローラの転動面と内輪の外周面及び外輪の
内周面とが摩擦し合い、このローラクラッチが発熱す
る。例えば、エンジンを高速回転させた状態から停止し
た場合、無端ベルトは直ちに停止するのに対して、オル
タネータの回転軸はしばらく回転を続ける。この結果、
上述の様に、ローラクラッチが発熱する。従って、ロー
ラクラッチの耐久性を考慮すると、高回転域での使用は
困難である。

【０００９】又、無端ベルトの走行速度が低下傾向から
上昇傾向に移る際に、上記ローラクラッチがオーバーラ
ン状態から接続状態に変化するが、この変化の瞬間に回
転軸の角速度が急変する。即ち、上記無端ベルトを掛け
渡したプーリの角速度が図５に破線αで示す様に変化し
た場合、ローラクラッチ内蔵型プーリの角速度は同図に
実線βで示す様に変化する。この実線βのうち、破線α
から外れた直線域γ、γでは、上記ローラクラッチがオ
ーバーラン状態となる。そして、これら各直線域γ、γ
が終了するｘ、ｘ点で、上記ローラクラッチがオーバー
ラン状態から接続状態に変化し、上記回転軸の角速度が
急変（急上昇）する。この急変に基づき、上記ローラク
ラッチを構成する上記複数のローラと外輪と内輪とに衝
撃荷重が加わり、このローラクラッチの耐久性を悪化さ
せる。又、慣性質量を有する上記回転軸の速度を急変さ
せる為の力を上記無端ベルトが伝達しなければならず、
この無端ベルトにも衝撃荷重が加わる為、この無端ベル
トに滑りや亀裂が発生する等、寿命低下の原因となる。

【００１０】一方、プーリと回転軸との間に緩衝部材を
介在させる構造の場合には、実用的な構造を実現する事
が難しい。先ず、緩衝部材としてばねを使用した場合に
は、緩衝部材を内蔵したプーリが大型化し、実用的な大
きさに納める事が難しい。又、緩衝部材としてゴム等の
弾性材を使用した場合には、この弾性材の材質の面か
ら、コスト、耐久性の総てを満足する事が難しい。本発
明の変動を吸収するプーリ装置は、この様な事情に鑑み
て、角速度が変化する駆動プーリにより駆動される無端
ベルトの耐久性を向上させる事ができる、現実的な構造
を実現すべく発明したものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の変動を吸収する
プーリ装置は、回転軸に外嵌固定自在なスリーブと、こ
のスリーブの周囲にこのスリーブと同心に配置したプー
リと、これらスリーブの外周面とプーリの内周面との間
に設け、このプーリに加わるラジアル荷重を支承しつつ
これらスリーブとプーリとの相対回転を自在とするサポ
ート軸受と、上記スリーブの外周面で上記サポート軸受
から外れた部分と上記プーリの内周面で上記サポート軸
受から外れた部分との間に設けた回転伝達機構とを備え
る。そして、この回転伝達機構は、上記スリーブとプー
リとの間で伝達するトルクの大きさに応じて、これらス
リーブとプーリとの回転方向に亙る位相をずらせつつ、
これらスリーブとプーリとの間で回転力を伝達するもの
である。

【００１２】

【作用】上述の様な本発明の変動を吸収するプーリ装置
によれば、回転伝達機構が、適宜スリーブとプーリとの
回転方向に亙る位相をずらせつつ、プーリからスリーブ
に回転を伝達する。従って、プーリの角速度が細かく変
動した場合でも、この変動がスリーブに伝達される間に
減衰される。この結果、スリーブを外嵌固定した回転軸
の角速度がプーリの角速度に追従しなくても、このプー
リに掛け渡した無端ベルトに大きな力が作用する事を防
止して、この無端ベルトの寿命延長を図れる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１〜２は、本発明の実施の形態
の１例を示している。内側スリーブ１は、特許請求の範
囲に記載したスリーブに相当する部材で、円筒状の内周
面を有し、例えばオルタネータを構成する、図示しない
回転軸に外嵌固定自在である。この様な内側スリーブ１
の周囲には外側スリーブ２を、この内側スリーブ１と同
心に配置している。この外側スリーブ２の外周面には、
プーリ３を外嵌固定する事により、上記内側スリーブ１
とプーリ３とを同心に配置している。

【００１４】上記内側スリーブ１の両端部外周面と上記
外側スリーブ２の両端部内周面との間には、１対のサポ
ート軸受４、４を設けている。深溝型玉軸受であるこれ
ら両サポート軸受４、４は、それぞれ、外輪５の内周面
に設けた外輪軌道６と、内輪７の外周面に形成した内輪
軌道８との間に、複数の転動体（玉）９、９を転動自在
に設ける事により構成している。この様な上記各サポー
ト軸受４、４は、それぞれ、上記外輪５を上記外側スリ
ーブ２の両端部内周面に締まり嵌めにより内嵌固定し、
上記内輪７を上記内側スリーブ１の両端部外周面に締ま
り嵌めにより外嵌固定している。従って、上記外側スリ
ーブ２及びプーリ３は、上記内側スリーブ１の周囲に、
軸方向（図１の左右方向）に亙るずれを阻止した状態
で、この内側スリーブ１に対する回転自在に支持してい
る。

【００１５】更に、上記内側スリーブ１の中間部外周面
と上記外側スリーブ２の中間部内周面との間には、ロー
ディングカムの如き、回転伝達機構１０を設けている。
この回転伝達機構１０を構成する為、上記内側スリーブ
１の中間部外周面には、変位側カムリング１１を、この
内側スリーブ１に対する軸方向に亙る変位のみを自在に
（内側スリーブ１と変位側カムリング１１との相対回転
を不能にして）支持している。即ち、上記内側スリーブ
１の中間部外周面には雄スプライン溝１２を、上記変位
側カムリング１１の内周面には雌スプライン溝１３を、
それぞれ形成し、これら雄雌両スプライン溝１２、１３
同士を係合させている。又、上記内側スリーブ１の中間
部外周面で上記雄スプライン溝１２から外れた部分に
は、外向フランジ状の係止鍔部１４を形成している。そ
して、この係止鍔部１４の片側面（図１の右側面）と上
記変位側カムリング１１の背面（図１の左側面）との間
に、圧縮ばね等の弾性部材１５を配置している。そし
て、この弾性部材１５の弾力に基づいて上記変位側カム
リング１１に、次述する固定側カムリング１６に向かう
弾力を付与している。

【００１６】一方、上記外側スリーブ２の中間部内周面
で、上記変位側カムリング１１から軸方向に、上記弾性
部材１５と反対側にずれた位置には、固定側カムリング
１６を固設している。本例の場合、この固定側カムリン
グ１６と上記外側スリーブ２とを一体に形成している。
但し、これら固定側カムリング１６と上記外側スリーブ
２とは、別々に造ったものを後から結合固定しても良
い。何れにしても、上記変位側カムリング１１及び固定
側カムリング１６の前面、即ち、互いに対向する面は、
円周方向に亙る凹凸であるカム面としている。先ず、変
位側カムリング１１の前面（図１〜２の右側面）は、円
周方向に亙る形状が略波形である、変位側カム面１７と
している。又、固定側カムリング１６の前面（図１〜２
の左側面）は、同じく円周方向に亙る形状が略波形であ
る、固定側カム面１８としている。これら変位側、固定
側両カム面１７、１８のピッチは、互いに等しくしてい
る。

【００１７】そして、上記変位側カム面１７を構成する
複数の凹部と、固定側カム面１８を構成する複数の凹部
との間に、それぞれ玉或はローラ等の複数の転動体１
９、１９を挟持している。上述の様に組み合わせる各部
材１１、１４、１５、１６、１９により、前記回転伝達
機能１０を構成している。そして、この回転伝達機能１
０は、上記内側スリーブ１と外側スリーブ２及びプーリ
３との間で、伝達するトルクの大きさに応じて、これら
内側スリーブ１と外側スリーブ２及びプーリ３との回転
方向に亙る位相をずらせつつ、これら内側スリーブ１と
外側スリーブ２及びプーリ３との間で回転力を伝達す
る。

【００１８】上述の様な、本発明の変動を吸収するプー
リ装置によれば、上記回転伝達機構１０が、適宜内側ス
リーブ１と外側スリーブ２及びプーリ３との回転方向に
亙る位相をずらせつつ、無端ベルトを掛け渡したプーリ
３から、内側スリーブ１を外嵌固定した、オルタネータ
の回転軸等に回転を伝達する。従って、エンジンのクラ
ンクシャフトの角速度の変動に伴い、上記無端ベルトを
掛け渡した上記プーリ３及び外側スリーブ２の角速度が
細かく変動した場合でも、この変動が上記内側スリーブ
１に伝達される間に減衰される。

【００１９】即ち、上記無端ベルトが停止している場
合、或はこの無端ベルトがプーリ３を回転駆動する事に
伴うこのプーリ３及び外側スリーブ２の角速度と、上記
回転軸に外嵌固定した内側スリーブ１の角速度とが等し
い場合には、図２（Ａ）に示す様に、前記変位側カム面
１７と固定側カム面１８との位相が一致若しくはほぼ一
致する。即ち、この状態では、前記弾性部材１５の弾力
に基づいて、前記変位側カムリング１１と固定側カムリ
ング１６とが互いに近づき合い、前記各転動体１９は、
上記変位側カム面１７の底部と固定側カム面１８の底部
との間で挟持された状態となる。この状態で上記プーリ
３を固定した外側スリーブ２から内側スリーブ１へは、
上記変位側、固定側両カム面１７、１８と転動体１９の
転動面との押し付け合いに基づいて、回転力の伝達を行
なう。

【００２０】これに対して、上記無端ベルトがプーリ３
を回転駆動する事に伴うこのプーリ３及び上記外側スリ
ーブ２の角速度と、上記回転軸に外嵌固定した内側スリ
ーブ１の角速度との間にずれが生じると、上記各転動体
１９が、図２（Ｂ）に示す様に、上記変位側カム面１７
と固定側カム面１８とに乗り上げる。この際に上記変位
側カムリング１１は、上記弾性部材１５の弾力に抗し
て、上記固定側カムリング１６から離れる方向に変位す
る。そして、上記内側スリーブ１を介して上記変位側カ
ムリング１１を支持した回転軸と、前記外側スリーブ２
を介して上記固定側カムリング１６を固定したプーリ３
との間に、δなる位相差を生じさせる。この状態でも、
上記プーリ３を固定した外側スリーブ２から内側スリー
ブ１へは、上記変位側、固定側両カム面１７、１８と各
転動体１９の転動面との押し付け合いに基づいて、回転
力の伝達を行なう。上記位相差δの大きさは、上記回転
軸と上記プーリ３との間で伝達するトルクの大きさに応
じて変化する。又、位相差が表われる方向は、上記回転
軸と上記プーリ３とのうちの何れの角速度が大きいかで
異なる。

【００２１】即ち、本発明の変動を吸収するプーリ装置
の場合には、プーリ３の角速度が回転軸の角速度よりも
大きい場合には、内側スリーブ１の回転を外側スリーブ
２の回転よりも遅らせる傾向にする。反対に、プーリ３
の角速度が回転軸の角速度よりも小さい場合には、内側
スリーブ１の回転を外側スリーブ２の回転よりも進ませ
る傾向にする。そして、この様にプーリ３の角速度の変
化に応じて回転軸の角速度を調節する作用は、連続して
緩やかに行なう。この結果、上記プーリ３の角速度が、
図４に示す様に大きく変動した場合でも、上記回転軸の
変動は、図３に示す様に、小さくなる。言い換えれば、
プーリ３により回転軸を回転駆動する際、プーリ３の角
速度の変動幅Ｗ（図４）よりも回転軸の変動幅ｗ（図
３）を十分に小さく（Ｗ≫ｗ）できる。

【００２２】この様に、プーリ３の角速度の変動幅Ｗよ
りも回転軸の変動幅ｗを十分に小さくすると、この回転
軸からプーリ３の側に加わる力を小さくできる。即ち、
プーリ３の角速度が回転軸の角速度よりも大きい場合
に、上記回転軸からこのプーリ３に加わる、このプーリ
３の回転を遅らせようとする力（制動方向の力）を小さ
くできる。反対に、プーリ３の角速度が回転軸の角速度
よりも小さい場合に、上記回転軸からこのプーリ３に加
わる、このプーリ３の回転を早くしようとする力（加速
方向の力）を小さくできる。又、この様な調整は、構成
各部に加わる荷重を急変動させる事なく、円滑に行なう
為、構成各部の損傷防止を有効に図れる。

【００２３】この様に、本発明の変動を吸収するプーリ
装置は、上記内側スリーブ１を外嵌固定した回転軸の角
速度が無端ベルトを掛け渡したプーリ３の角速度に追従
しなくても、このプーリ３に掛け渡した無端ベルトに大
きな力が作用する事を防止して、この無端ベルトの寿命
延長を図れる。又、プーリ３の角速度変化に伴って構成
各部が大きく摩擦し合ったり、或は構成各部に衝撃荷重
が加わる事がない。従って、無端ベルトだけでなく、プ
ーリ装置の耐久性も十分に確保できる。尚、図示の例と
は逆に、変位側カムリングを外側スリーブ２の内周面に
支持し、固定側カムリングを内側スリーブ１の外周面に
固定する事もできる。更には、外側スリーブ２を省略
し、プーリ３の内周面に固定側カムリング又は変位側カ
ムリングを、固定若しくは支持する事もできる。

【００２４】

【発明の効果】本発明の変動を吸収するプーリ装置は、
以上に述べた通り構成され作用するので、高回転域でも
耐久性を損なう事なく使用でき、特にコストが嵩んだり
する事のない実用的な構造を実現して、無端ベルトの耐
久性向上に寄与する事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の１例を示す断面図。

【図２】回転伝達機構の機能を説明する為の模式図で、
（Ａ）はスリーブとプーリとの間に位相差が生じていな
い状態を、（Ｂ）同じく生じている状態を、それぞれ表
している。

【図３】本発明の変動を吸収するプーリ装置を組み付け
た回転軸の角速度の変化状態を示す線図。

【図４】エンジンにより回転駆動されるプーリの角速度
の変化状態を示す線図。

【図５】エンジンにより回転駆動されるプーリの角速度
と、ローラクラッチ内蔵型プーリを組み付けた回転軸の
角速度との変化状態を示す線図。

【符号の説明】

１内側スリーブ２外側スリーブ３プーリ４サポート軸受５外輪６外輪軌道７内輪８内輪軌道９転動体１０回転伝達機構１１変位側カムリング１２雄スプライン溝１３雌スプライン溝１４係止鍔部１５弾性部材１６固定側カムリング１７変位側カム面１８固定側カム面１９転動体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸に外嵌固定自在なスリーブと、こ
のスリーブの周囲にこのスリーブと同心に配置したプー
リと、これらスリーブの外周面とプーリの内周面との間
に設け、このプーリに加わるラジアル荷重を支承しつつ
これらスリーブとプーリとの相対回転を自在とするサポ
ート軸受と、上記スリーブの外周面で上記サポート軸受
から外れた部分と上記プーリの内周面で上記サポート軸
受から外れた部分との間に設けた回転伝達機構とを備
え、この回転伝達機構は、上記スリーブとプーリとの間
で伝達するトルクの大きさに応じて、これらスリーブと
プーリとの回転方向に亙る位相をずらせつつ、これらス
リーブとプーリとの間で回転力を伝達するものである、
変動を吸収するプーリ装置。