JPH10266869A - 補機変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】補機に与えられる回転駆動力が不足する状況で
も補機を有効に利用できるようにする補機変速装置の提
供。 【解決手段】補機２の入力軸２３とプーリ３との間に設
けられて、プーリ３の回転数が所要回転域に到達するま
でプーリ３の回転動力を増速して入力軸２３に伝達し、
プーリ３の回転数が所要回転域に到達したあとプーリ３
と入力軸２３とを同期回転させる補機変速装置１。これ
により、プーリ３の回転数が低速でも補機２の入力軸２
３を増速して駆動できるようになる一方、プーリ３の回
転数が比較的高速になったときに補機２に必要以上の負
担をかけるのを回避できるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両などの内燃機
関で駆動される補機に用いられる補機変速装置に関す
る。補機としては、例えば自動車のエアコンディショナ
用コンプレッサ、ウォーターポンプ、オルターネータ、
冷却ファンなどが挙げられる。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、上述したような補機は、その
入力軸の外端部にプーリが取り付けられており、このプ
ーリに対して内燃機関のクランクシャフトの回転駆動力
がベルトなどを介して伝達されるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、補機を駆動
する内燃機関のクランクシャフトの回転数は、常に一定
ではなく、不規則に変動するので、クランクシャフトの
回転数が低い場合だと、補機に与える回転駆動力が不足
し、補機を有効に利用できない。

【０００４】したがって、本発明は、補機に与えられる
回転駆動力が不足する状況でも補機を有効に利用できる
ようにする補機変速装置の提供を目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の補機変速
装置は、補機の入力軸とプーリとの間に設けられて、プ
ーリの回転数が所要回転域に到達するまでプーリの回転
動力を増速して入力軸に伝達し、プーリの回転数が所要
回転域に到達したあとプーリと入力軸とを同期回転させ
る。

【０００６】本発明の第２の補機変速装置は、補機の入
力軸とプーリとの間に、プーリの回転動力を増速して入
力軸に伝達する状態で遊星摩擦式増速機を設け、プーリ
の回転数が所要回転域に到達するまで前記遊星摩擦式増
速機を通してプーリの回転動力を増速して入力軸に伝達
し、プーリの回転数が所要回転域に到達したあと遊星摩
擦式増速機を通さずにプーリと入力軸とを同期回転させ
る。

【０００７】本発明の第３の補機変速装置は、補機の入
力軸とプーリとの間に設けられて、プーリの回転数に応
じてプーリの回転動力を変速して入力軸に伝達するもの
で、太陽軸が前記入力軸に、またキャリアが前記プーリ
にそれぞれ連結される遊星摩擦式増速機と、プーリの回
転数が所要回転域に到達するまで遊星摩擦式増速機の外
輪を非回転に拘束する一方、プーリの回転数が所要回転
域に到達したあと遊星摩擦式増速機の外輪の回転を許容
する切換手段と、遊星摩擦式増速機の太陽軸の回転速度
がキャリアの回転速度よりも速い状態において当該両者
の相対回転を許容する一方、前記と逆の状態において前
記両者を同期回転させる回転制御手段とを含む。

【０００８】本発明の第４の補機変速装置は、補機の入
力軸とプーリとの間に設けられて、プーリの回転数に応
じてプーリの回転動力を変速して入力軸に伝達するもの
で、外輪、太陽軸、複数の遊星ローラならびにキャリア
を有し、キャリアが前記プーリに、また太陽軸が前記入
力軸にそれぞれ連結される遊星摩擦式増速機と、プーリ
の回転数が所要回転域に到達するまで遊星摩擦式増速機
の外輪を非回転に拘束する一方、プーリの回転数が所要
回転域に到達したあと遊星摩擦式増速機の外輪の回転を
許容する電磁クラッチと、遊星摩擦式増速機のキャリア
と太陽軸との間に設けられ、遊星摩擦式増速機の太陽軸
の回転速度がキャリアの回転速度よりも速い状態におい
て当該両者の相対回転を許容する一方、前記と逆の状態
において前記両者を同期回転させる一方向クラッチとを
含む。

【０００９】なお、上記第３、第４の補機変速装置にお
いて、遊星摩擦式増速機の太陽軸と補機の入力軸との連
結をスプライン嵌合とするのが好ましい。また、第３の
補機変速装置において、太陽軸の中心にキャリア側に開
放する凹部を、前記キャリアに太陽軸側に突出して太陽
軸の凹部に対して径方向隙間を形成する状態に嵌入され
る軸部をそれぞれ設け、前記一方向クラッチを太陽軸の
凹部とキャリアの軸部との間の径方向間隙に介装するこ
とができる。

【００１０】要するに、本発明では、プーリの回転数が
所要回転域に到達するまでの間はプーリの回転動力を増
速して補機の入力軸に伝達し、プーリの回転数が所要回
転域に到達してからはプーリと入力軸とを同期回転させ
るように工夫している。これにより、プーリの回転数が
低速でも補機の入力軸を増速して駆動できるようになる
ので、プーリの回転数が比較的低速においても補機の能
力を有効に引き出せるようになる。一方、プーリの回転
数が比較的高速になったときに補機に必要以上の負担を
かけるのを回避できるようになる。

【００１１】また、遊星摩擦式増速機の太陽軸と補機の
入力軸とをスプライン嵌合により連結する構造とすれ
ば、これらの組み付けが簡単かつ迅速に行えるようにな
る。さらに、太陽軸の凹部にキャリアの凸軸部を嵌入す
る構造とすれば、遊星摩擦式増速機の軸方向寸法が短く
なる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の詳細を図１ないし図４に
示す実施形態に基づいて説明する。

【００１３】図１ないし図３は本発明の実施形態１にか
かり、図１は、補機変速装置の縦断面図、図２は、図１
の一方向クラッチの概略構成を示す断面図、図３は、図
１の一方向クラッチの他の断面図である。ここでは、補
機として、自動車のエアコンディショナ用コンプレッサ
を例に挙げている。

【００１４】図１において、１は補機変速装置であり、
この補機変速装置１は、補機本体２とプーリ３との間に
設けられており、電磁クラッチ４と、遊星摩擦式増速機
５と、一方向クラッチ６と、ハウジング７とを備えてい
る。

【００１５】電磁クラッチ４は、補機本体２のケース２
１において外端に突設される小径筒部２２に２つの深溝
型玉軸受などのラジアル転がり軸受４４，４４を介して
回転可能に外嵌される環体４１と、ケース２１の小径筒
部２２の端面にボルトにより固定されるクラッチ板４２
と、ケース２１の外端面に固着されて環体４１の中空内
部に嵌入される電磁コイル４３とを含む構成になってい
る。

【００１６】遊星摩擦式増速機５は、電磁クラッチ４の
環体４１にブラケット８を介して支持される外輪５１
と、外輪５１に同心状に挿入されかつ一方軸端５２ａが
補機本体２の入力軸２３にスプライン嵌合される太陽軸
５２と、外輪５１と太陽軸５２との間に介装される複数
の遊星ローラ５３と、各遊星ローラ５３を支持するキャ
リア５４とを備えている。なお、キャリア５４は、中心
に凹部５４ｄを有する軸部５４ａと、フランジ５４ｂ
と、遊星ローラ５３と同数のピン５４ｃとを備え、凹部
５４ｄに一方向クラッチ６を介して太陽軸５２の他方軸
端５２ｂが嵌入支持されている。このキャリア５４の凹
部５４ｄの内底面と太陽軸５２の他方軸端５２ｂの端面
との間には、スラストころ軸受５５が介装されている。
また、各遊星ローラ５３とキャリア５４のピン５４ｃと
の間には、ケージアンドローラなどのラジアル転がり軸
受（符号省略）が介装されている。さらに、キャリア５
４の軸部５４ａは、ハウジング７の小径筒部７１に複列
アンギュラ玉軸受などのラジアル転がり軸受５６を介し
て支持されている。この他、外輪５１において電磁クラ
ッチ４側の端面には、内周が太陽軸５２の端面に対して
微小隙間を介して対向して非接触密封部を形成する鍔輪
５７が取り付けられており、この鍔輪５７によって電磁
クラッチ４から発生する摩耗粉などの異物が遊星摩擦式
増速機５の内部に侵入するのを防ぐようになっている。

【００１７】一方向クラッチ６は、種々なタイプのもの
を用いることができるが、例えば図２および図３に示す
ような周知の構成のものが用いられる。図例の一方向ク
ラッチ６は、シェル状外輪６１と、複数のローラ６２
と、弾性片６４付きの保持器６３とを備えている。

【００１８】ハウジング７は、補機本体２に連結される
円筒形のものであり、電磁クラッチ４、遊星摩擦式増速
機５、一方向クラッチ６を囲むもので、外端側には小径
筒部７１が設けられている。

【００１９】そして、プーリ３は、ハウジング７の小径
筒部７１に複列アンギュラ玉軸受などの転がり軸受９を
介して回転可能に外嵌されており、図示しない内燃機関
のクランクシャフトの回転駆動力がベルトを介して伝達
されるようになっている。このプーリ３の回転動力は、
必要に応じて電磁クラッチ１０を制御することにより補
機本体２に対して伝達する状態と伝達しない状態とに適
宜切り換えられるようになっている。この電磁クラッチ
１０は、ハウジング７の外端面に固着されてプーリ３の
中空内部に嵌入される電磁コイル１１と、遊星摩擦式増
速機５のキャリア５４の軸部５４ａの軸端に固着される
クラッチ板１２とで構成されている。クラッチ板１２
は、キャリア５４の軸部５４ａにスプライン嵌合される
ことにより回転方向に結合され、ナットの締め付けによ
り脱落が防止されるようになっている。

【００２０】次に、動作を説明する。すなわち、図示し
ないクランクシャフトからベルトを介してプーリ３が回
転されている状態において、電磁クラッチ１０をオン制
御すれば、遊星摩擦式増速機５のキャリア５４がプーリ
３と同期回転することになるが、電磁クラッチ１０をオ
フ制御すれば、プーリ３が空回りしてその回転動力は遊
星摩擦式増速機５のキャリア５４に対して伝達されなく
なる。

【００２１】ここで、まず、電磁クラッチ１０がオン制
御されている状態において、図示しないクランクシャフ
トの回転数が例えば５００〜１２００ｒｐｍの低速域の
間であれば、電磁クラッチ４がオン制御され、遊星摩擦
式増速機５の外輪５１が回転不可能に拘束される。これ
により、遊星摩擦式増速機５のキャリア５４によって公
転させられている遊星ローラ５３が自転することになる
ため、太陽軸５２が増速回転させられるとともに、この
太陽軸５２と一体の補機本体２の入力軸２３が回転駆動
されられる。これに伴い、太陽軸５２の回転速度が上昇
して、キャリア５４の回転速度よりも速くなるので、一
方向クラッチ６がフリーとなり、キャリア５４と太陽軸
５２とが相対回転するようになる。このように、クラン
クシャフトの回転数が低速域であっても、補機本体２の
入力軸２３が比較的高速で回転駆動されるので、補機本
体２の出力がアップすることになる。

【００２２】一方、電磁クラッチ１０がオン制御されて
いる状態において、図示しないクランクシャフトの回転
数が例えば１２００ｒｐｍ以上の中・高速域であれば、
電磁クラッチ４がオフ制御され、遊星摩擦式増速機５の
外輪５１が回転可能となる。これにより、遊星摩擦式増
速機５のキャリア５４によって公転させられている遊星
ローラ５３が自転しなくなるので、キャリア５４から太
陽軸５２に対する回転動力が遮断されることになる。こ
れに伴い、太陽軸５２の回転速度が低下して、キャリア
５４の回転速度よりも遅くなるので、一方向クラッチ６
がロックすることになり、太陽軸５２がキャリア５４と
同期回転するようになる。このように、クランクシャフ
トの回転数が中・高速域であると、補機本体２の入力軸
２３がプーリ３とほぼ等速で回転駆動されるようにな
り、補機本体２の負担を軽減できるようになる。

【００２３】ところで、上記実施形態１では、遊星摩擦
式増速機５の太陽軸５２を補機本体２の入力軸２３に対
してスプライン嵌合により連結する構造にしているた
め、補機本体２に対する遊星摩擦式増速機５の組み付け
がワンタッチで簡単かつ迅速に行えるようになってお
り、生産性あるいはメインテナンス性の向上に貢献でき
る。また、太陽軸５２はその遊星ローラ５３の軌道部分
について硬化処理を施す必要があるが、上記実施形態１
では、太陽軸５２に一方向クラッチ６の内軸とする他方
軸部５２ｂを設けているから、太陽軸５２の全体を一度
に硬化処理すればよくなり、一方向クラッチ６の内軸を
別体とする場合に比べて処理の無駄を省けるようになっ
ている。なお、太陽軸５２において他方軸部５２ｂを遊
星ローラ５３の軌道部分と同一径とすることができ、こ
の場合には、太陽軸５２の製作加工が容易となる。

【００２４】図４は、本発明の実施形態２にかかる補機
変速装置の縦断面図である。この実施形態２において上
記実施形態１と異なる構成は、主として、遊星摩擦式増
速機５の太陽軸５２とキャリア５４との連結部分であ
る。

【００２５】つまり、上記実施形態１では、太陽軸５２
の軸方向両側に軸部５２ａ，５２ｂを突出させてキャリ
ア５４に凹部５４ｄを設け、太陽軸５２の他方軸部５２
ｂをキャリア５４の凹部５４ｄに一方向クラッチ６を介
して嵌入支持させていたが、この実施形態２では、太陽
軸５２の中心に他方軸部５２ｂの代わりに凹部５２ｃを
設け、キャリア５４に凹部５４ｄの代わりに凸軸部５４
ｅを設け、太陽軸５２の凹部５２ｃにキャリア５４の凸
軸部５４ｅを一方向クラッチ６を介して嵌入支持させる
ようにしている。その他の構成は、上記実施形態１と基
本的に同じにしており、動作についても同様となるの
で、重複説明を省略する。

【００２６】この実施形態２の場合、上記実施形態１に
比べて軸方向寸法を縮小できるようになるなど、コンパ
クト化に有利である。

【００２７】なお、本発明は上記実施例のみに限定され
るものではなく、種々な応用や変形が考えられる。

【００２８】（１） 上記実施形態１，２では、遊星摩
擦式増速機５の外輪５１の回転、非回転を切り換え制御
する手段として電磁クラッチ４を用いているが、回転、
非回転を切り換え制御できるものであれば何でもよく、
例えばパウダークラッチや流体クラッチなどとすること
ができる。

【００２９】（２） 上記実施形態１，２において、遊
星摩擦式増速機５を１段のものを例示しているが、多段
とすることができる。また、上記実施形態１，２では、
遊星摩擦式増速機５１の遊星ローラ５３とキャリア５４
との間に、転がり軸受（符号省略）を介装しているが、
これはメタルや合成樹脂製カラーなどのすべり軸受など
とすることができる。

【００３０】（３） 上記実施形態１，２では、補機と
して、エアコンディショナ用コンプレッサを例示してい
るが、例えばウォーターポンプ、オルターネータ、冷却
ファンなどの他、種々な形態とすることができる。な
お、常時回転するタイプの他の補機（例えばオルターネ
ータ）に適用する場合には、入力遮断用の電磁クラッチ
１０は不要である。

【００３１】

【発明の効果】請求項１ないし４の発明では、補機に与
えられる回転駆動力が小さくても補機の能力を有効に引
き出せすことができる一方、プーリの回転数が比較的高
速になったときに補機に必要以上の負担をかけるのを回
避することができる。

【００３２】特に、請求項５の発明のように、遊星摩擦
式増速機の太陽軸と補機の入力軸とをスプライン嵌合に
より連結する構造とすれば、これらの組み付けを簡単か
つ迅速に行うことができるなど、生産性あるいはメイン
テナンス性の向上に貢献できる。

【００３３】請求項６の発明のように、太陽軸の中心に
設けられる凹部にキャリアの凸軸部を嵌入する構造とす
れば、遊星摩擦式増速機の軸方向寸法を短くすることが
でき、コンパクト化に貢献できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１にかかる補機変速装置の縦
断面図

【図２】図１の一方向クラッチの概略構成を示す断面図

【図３】図１の一方向クラッチの他の断面図

【図４】本発明の実施形態２にかかる補機変速装置の縦
断面図

【符号の説明】

１ 補機変速装置 ２ 補機本体 ２１ 補機本体のケース ２３ 補機本体の入力軸 ３ プーリ ４ 電磁クラッチ ５ 遊星摩擦式増速機 ５１ 遊星摩擦式増速機の外輪 ５２ 遊星摩擦式増速機の太陽軸 ５３ 遊星摩擦式増速機の遊星ローラ ５４ 遊星摩擦式増速機のキャリア ６ 一方向クラッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内藤 甲矢雄 大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋 精工株式会社内 (72)発明者 浮田 哲嗣 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 濱谷 克則 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 二之湯 正俊 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 山下 公平 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 水島 祝彦 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 補機の入力軸とプーリとの間に設けられ
   て、プーリの回転数が所要回転域に到達するまでプーリ
   の回転動力を増速して入力軸に伝達し、プーリの回転数
   が所要回転域に到達したあとプーリと入力軸とを同期回
   転させる、ことを特徴とする補機変速装置。
2. 【請求項２】 補機の入力軸とプーリとの間に、プーリ
   の回転動力を増速して入力軸に伝達する状態で遊星摩擦
   式増速機を設け、プーリの回転数が所要回転域に到達す
   るまで前記遊星摩擦式増速機を通してプーリの回転動力
   を増速して入力軸に伝達し、プーリの回転数が所要回転
   域に到達したあと遊星摩擦式増速機を通さずにプーリと
   入力軸とを同期回転させる、ことを特徴とする補機変速
   装置。
3. 【請求項３】 補機の入力軸とプーリとの間に設けられ
   て、プーリの回転数に応じてプーリの回転動力を変速し
   て入力軸に伝達する補機変速装置であって、太陽軸が前
   記入力軸に、またキャリアが前記プーリにそれぞれ連結
   される遊星摩擦式増速機と、 プーリの回転数が所要回転域に到達するまで遊星摩擦式
   増速機の外輪を非回転に拘束する一方、プーリの回転数
   が所要回転域に到達したあと遊星摩擦式増速機の外輪の
   回転を許容する切換手段と、 遊星摩擦式増速機の太陽軸の回転速度がキャリアの回転
   速度よりも速い状態において当該両者の相対回転を許容
   する一方、前記と逆の状態において前記両者を同期回転
   させる回転制御手段と、 を含むことを特徴とする補機変速装置。
4. 【請求項４】 補機の入力軸とプーリとの間に設けられ
   て、プーリの回転数に応じてプーリの回転動力を変速し
   て入力軸に伝達する補機変速装置であって、外輪、太陽
   軸、複数の遊星ローラならびにキャリアを有し、キャリ
   アが前記プーリに、また太陽軸が前記入力軸にそれぞれ
   連結される遊星摩擦式増速機と、 プーリの回転数が所要回転域に到達するまで遊星摩擦式
   増速機の外輪を非回転に拘束する一方、プーリの回転数
   が所要回転域に到達したあと遊星摩擦式増速機の外輪の
   回転を許容する電磁クラッチと、 遊星摩擦式増速機のキャリアと太陽軸との間に設けら
   れ、遊星摩擦式増速機の太陽軸の回転速度がキャリアの
   回転速度よりも速い状態において当該両者の相対回転を
   許容する一方、前記と逆の状態において前記両者を同期
   回転させる一方向クラッチと、 を含むことを特徴とする補機変速装置。
5. 【請求項５】 前記遊星摩擦式増速機の太陽軸と補機の
   入力軸との連結は、スプライン嵌合とされる、請求項３
   または４に記載の補機変速装置。
6. 【請求項６】 前記太陽軸には、その中心にキャリア側
   に開放する凹部が、前記キャリアには、太陽軸側に突出
   して太陽軸の凹部に対して径方向隙間を形成する状態に
   嵌入される軸部がそれぞれ設けられ、前記一方向クラッ
   チは、太陽軸の凹部とキャリアの軸部との間の径方向間
   隙に介装される、請求項４に記載の補機変速装置。