WO2016136498A1

WO2016136498A1 - フリクションドライブプーリ機構

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Publication number: WO2016136498A1
Application number: PCT/JP2016/054114
Authority: WO
Inventors: 中尾　吾朗; 井筒　智善
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2015-02-23
Filing date: 2016-02-12
Publication date: 2016-09-01
Anticipated expiration: 2017-08-23
Also published as: JP2016156396A

Abstract

　駆動プーリ（１０）と従動プーリ（２０）との間に介在して、付勢手段による付勢力によって駆動プーリ（１０）及び従動プーリ（２０）に当接し、駆動プーリ（１０）の回転力をこの当接に伴う摩擦力によって従動プーリ（２０）に伝達するアイドラプーリ（３０）を備えたフリクションドライブプーリ機構において、アイドラプーリ（３０）の外径面を、前記付勢力に抗してその径方向中心向きに押圧し、アイドラプーリ（３０）と、駆動プーリ（１０）及び従動プーリ（２０）のうち少なくとも一方との当接を解除させるアイドラプーリ押圧機構（４０）を備えた。

Description

フリクションドライブプーリ機構

　この発明は、駆動プーリと従動プーリとの間に介在して、駆動プーリの回転力を摩擦力によって従動プーリに伝達するアイドラプーリを備えたフリクションドライブプーリ機構に関する。

　従来、エンジンの動力伝達機構においては、エンジンのクランクと、ウォータポンプ（ＷＰ）やアイドリングストップジェネレータ（ＩＳＧ）等の補機類との間の動力の伝達を、アイドラプーリを経由して架け渡した補機ベルトを介して行っていた。この場合、クランクの回転に伴って、補機類も常に回転することになるため、例えば、エンジンの暖気運転のようにＷＰを回転させる必要がない時にも不必要に回転することになり、ベルト損失とプーリの不必要な回転に起因する燃費の低下が問題となっていた。

　この問題を解決すべく、例えば、下記特許文献１の図１には、補機ベルトを用いる代わりに、クランクシャフトプーリ４（駆動プーリ）とフリクションプーリ１４（従動プーリ）との間にフリクションホイール１７（アイドラプーリ）を介在させ、クランクシャフトプーリ４の回転力を、フリクションホイール１７の摩擦力によって、フリクションプーリ１４に伝達する構成が採用されている。フリクションホイール１７は軸周りに回転するため、このフリクションホイール１７の回転中心となる駆動軸１５（非回転部分）に、アーム１６が設けられている。アーム１６には作動装置１８が設けられており、この作動装置１８によってアーム１６に設けられたフリクションホイール１７を移動させることで、フリクションホイール１７とクランクシャフトプーリ４及びフリクションプーリ１４との当接状態を自在に変えることができる。このように、当接状態を変えることにより、クランクシャフトプーリ４とフリクションプーリ１４との間の回転力の伝達又は非伝達を自在に変更することができる。

特許第４８９１９１４号公報

　特許文献１の図１に記載の機構においては、アーム１６が、フリクションホイール１７の非回転部分、すなわち駆動軸１５に取り付けられている。このため、アーム１６は駆動軸１５の軸方向に突出した状態となっており、このアーム１６の厚みの分だけ、駆動軸１５の軸方向への肉厚化が避けられないという問題がある。この肉厚化を阻止するために、フリクションホイール１７を薄肉化することも考えられる。しかしながら、クランクシャフトプーリ４とフリクションプーリ１４との間で確実に回転力を伝達するためには、フリクションホイール１７による十分な摩擦力が必要であり、フリクションホイール１７の薄肉化は、摩擦力の確保の点から好ましくない。

　また、フリクションホイール１７を移動させる可動装置を、プーリの内部に収納した構成とすることも考えられる。しかしながら、クランクシャフトプーリ４とフリクションプーリ１４との間で確実に回転力を伝達するためには、ある程度駆動力の大きい可動装置を用いてフリクションホイール１７を両プーリ４、１４に当接させる必要があり、フリクションホイール１７の小型化を図るのは容易ではない。

　このように、フリクションホイール１７の薄肉化、小型化ができないことによって、補機駆動システムのレイアウトが制約を受けるという問題が生じることがある。

　そこで、この発明は、駆動プーリ及び従動プーリとの間で、確実に回転力を伝達しつつ、駆動プーリ及び従動プーリに介在するアイドラプーリの駆動機構の小型化を図ることを課題とする。

　この課題を解決するために、この発明においては、駆動プーリと従動プーリとの間に介在して、付勢手段による付勢力によって前記駆動プーリ及び前記従動プーリに当接し、前記駆動プーリの回転力をこの当接に伴う摩擦力によって前記従動プーリに伝達するアイドラプーリを備えたフリクションドライブプーリ機構において、前記アイドラプーリの外径面を、前記付勢力に抗してその径方向中心向きに押圧し、前記アイドラプーリと、前記駆動プーリ及び前記従動プーリのうち少なくとも一方との当接を解除させるアイドラプーリ押圧機構を備えたことを特徴とするフリクションドライブプーリ機構を構成した。

　このように、アイドラプーリ押圧機構をアイドラプーリの外径面に押圧して、アイドラプーリを移動させる構成とすることにより、このアイドラプーリや駆動プーリ等が配置されているのと同一の平面内で押圧力の伝達を行うことができる。このため、アイドラプーリの非回転部分である軸心に、その駆動機構を設けた場合と比較して、アイドラプーリ押圧機構の薄肉化及び小型化を図ることができる。

　前記構成においては、前記アイドラプーリ押圧機構が、前記アイドラプーリに当接する可動プーリと、この可動プーリを一方向に進退させる駆動装置とを備えた構成、又は、前記アイドラプーリ押圧機構が、前記アイドラプーリに当接する可動プーリと、この可動プーリを揺動軸周りに揺動させる揺動装置とを備えた構成とすることができる。

　このように、軸周りに回転可能な可動プーリをアイドラプーリ押圧機構に採用することによって、アイドラプーリが回転状態にあっても、このアイドラプーリを所定方向にスムーズに押圧することができる。

　アイドラプーリ押圧機構に可動プーリを採用した構成においては、前記アイドラプーリを複数備え、前記可動プーリが、複数の前記アイドラプーリの一つに順次選択的に当接可能となっており、前記可動プーリが当接したアイドラプーリと、このアイドラプーリと当接可能に配置された前記駆動プーリ及び前記従動プーリのうち少なくとも一方との当接を解除するようにした構成とすることができる。

　このように、可動プーリが複数のアイドラプーリに順次選択的に当接可能とすることにより、一つのアイドラプーリ押圧機構で、複数のアイドラプーリを制御することができ効率が高い。

　前記各構成においては、前記アイドラプーリの外径面に弾性体を設けた構成とすることができる。

　このように、外径面に弾性体を設けることにより、アイドラプーリと駆動プーリ及び従動プーリとの間の滑りを防止して、駆動プーリと従動プーリとの間で、損失なく回転力を伝達することができる。

　この発明においては、駆動プーリと従動プーリとの間に介在して、付勢手段による付勢力によって前記駆動プーリ及び前記従動プーリに当接し、前記駆動プーリの回転力をこの当接に伴う摩擦力によって前記従動プーリに伝達するアイドラプーリを備えたフリクションドライブプーリ機構において、前記アイドラプーリの外径面を、前記付勢力に抗してその径方向中心向きに押圧し、前記アイドラプーリと、前記駆動プーリ及び前記従動プーリのうち少なくとも一方との当接を解除させるアイドラプーリ押圧機構を備えたことを特徴とするフリクションドライブプーリ機構を構成した。

可動プーリでアイドラプーリを押圧していない状態を示すこの発明に係るフリクションドライブプーリ機構の第一実施形態を示す模式図可動プーリでアイドラプーリを押圧した状態を示すこの発明に係るフリクションドライブプーリ機構の第一実施形態を示す模式図可動プーリでいずれのアイドラプーリも押圧していない状態を示すこの発明に係るフリクションドライブプーリ機構の第二実施形態を示す模式図可動プーリで第一アイドラプーリを押圧した状態を示すこの発明に係るフリクションドライブプーリ機構の第二実施形態を示す模式図可動プーリで第二アイドラプーリを押圧した状態を示すこの発明に係るフリクションドライブプーリ機構の第二実施形態を示す模式図可動プーリでいずれのアイドラプーリも押圧していない状態を示すこの発明に係るフリクションドライブプーリ機構の第三実施形態を示す模式図可動プーリで第一アイドラプーリを押圧した状態を示すこの発明に係るフリクションドライブプーリ機構の第三実施形態を示す模式図可動プーリで第二アイドラプーリを押圧した状態示すこの発明に係るフリクションドライブプーリ機構の第三実施形態を示す模式図

　この発明に係るフリクションドライブプーリ機構の第一実施形態を図１Ａ、図１Ｂに示す。図１Ａは可動プーリ４１でアイドラプーリ３０を押圧していない状態、図１Ｂは可動プーリ４１でアイドラプーリ３０を押圧した状態である。

　このフリクションドライブプーリ機構は、エンジンのクランクシャフトに接続された駆動プーリ１０と、ウォータポンプ（ＷＰ）やアイドリングストップジェネレータ（ＩＳＧ）等の補機類を作動させる従動プーリ２０と、駆動プーリ１０及び従動プーリ２０との間に介在して、駆動プーリ１０及び従動プーリ２０に当接し、駆動プーリ１０の回転力をこの当接に伴う摩擦力によって従動プーリ２０に伝達するアイドラプーリ３０と、このアイドラプーリ３０の外径面に当接可能とした、アイドラプーリ押圧機構４０を備えている。

　アイドラプーリ３０には、このアイドラプーリ３０を駆動プーリ１０及び従動プーリ２０に向けて付勢する付勢部材３１が設けられている。図１Ａに示すように、後述する可動プーリ４１でアイドラプーリ３０を押圧していない状態では、この付勢部材３１の付勢力によって、アイドラプーリ３０の外径面と、駆動プーリ１０及び従動プーリ２０のそれぞれの外径面とが均等に当接する。この当接状態において、駆動プーリ１０を図１Ａ中に矢印で示すように右回りに回転すると、アイドラプーリ３０が左回りに、従動プーリ２０が右回りに回転し、駆動プーリ１０の回転力が従動プーリ２０に伝達される。なお、アイドラプーリ３０に設ける付勢部材３１として、例えばコイルばねを採用することができる。

　アイドラプーリ押圧機構４０は、アイドラプーリ３０の外径面に当接する可動プーリ４１と、この可動プーリ４１を一方向に進退させる直動アクチュエータ（駆動装置）４２とを備えている。可動プーリ４１は、直動アクチュエータ４２のロッドの先端に、軸周りに回転自在に設けられている。可動プーリ４１が、軸周りに回転するアイドラプーリ３０に接触すると、その回転力を受けて、可動プーリ４１はアイドラプーリ３０の回転方向と逆方向に回転する。この可動プーリ４１をアイドラプーリ３０側にさらに押し込むと、アイドラプーリ３０に設けた付勢部材３１の付勢力に抗して、アイドラプーリ３０が移動し、図１Ｂに示すように、アイドラプーリ３０と駆動プーリ１０及び従動プーリ２０とが離間して（図１Ｂ中の点線の丸で囲んだ部分を参照）、駆動プーリ１０の回転は、アイドラプーリ３０及び従動プーリ２０に伝達されない。

　なお、図１Ｂには、アイドラプーリ３０と駆動プーリ１０及び従動プーリ２０の両方が離間した状態を示しているが、アイドラプーリ３０と駆動プーリ１０、又は、アイドラプーリ３０と従動プーリ２０のいずれか一方が離間すれば、駆動プーリ１０から従動プーリ２０への回転力の遮断作用は発揮される。

　可動プーリ４１のアイドラプーリ３０への当接位置は、このアイドラプーリ３０と駆動プーリ１０及び従動プーリ２０の当接位置の範囲内であればどの部分に当接していても構わないが、アイドラプーリ３０を付勢する付勢部材３１の付勢軸と直動アクチュエータ４２の駆動軸が一致しているのが好ましい。このように両軸の方向を一致させることにより、直動アクチュエータ４２の押圧力で、アイドラプーリ３０を効率的に押圧して、速やかにアイドラプーリ３０を移動させることができる。

　この発明に係るフリクションドライブプーリ機構の第二実施形態を図２Ａ～図２Ｃに示す。図２Ａは可動プーリ４１で第一及び第二アイドラプーリ３２、３３のいずれも押圧していない状態、図２Ｂは可動プーリ４１で第一アイドラプーリ３２を押圧した状態、図２Ｃは可動プーリ４１で第二アイドラプーリ３３を押圧した状態である。

　このフリクションドライブプーリ機構は、エンジンのクランクシャフトに接続された駆動プーリ１０と、ＷＰ等の補機類を作動させる第一従動プーリ２１及び第二従動プーリ２２と、駆動プーリ１０及び第一従動プーリ２１との間に介在する第一アイドラプーリ３２と、第一従動プーリ２１及び第二従動プーリ２２との間に介在する第二アイドラプーリ３３と、両アイドラプーリ３２、３３の外径面に当接可能とした、アイドラプーリ押圧機構４０を備えている。

　第一アイドラプーリ３２及び第二アイドラプーリ３３には、第一アイドラプーリ３２を駆動プーリ１０及び第一従動プーリ２１に向けて、及び、第二アイドラプーリ３３を第一従動プーリ２１及び第二従動プーリ２２に向けてそれぞれ付勢する付勢部材３１が設けられている。図２Ａに示すように、後述する可動プーリ４１で両アイドラプーリ３２、３３を押圧していない状態では、この付勢部材３１の付勢力によって、第一アイドラプーリ３２の外径面と、駆動プーリ１０及び第一従動プーリ２１のそれぞれの外径面とが、並びに、第二アイドラプーリ３３の外径面と、第一従動プーリ２１及び第二従動プーリ２２のそれぞれの外径面とがそれぞれ均等に当接する。この当接状態において、駆動プーリ１０を図２Ａ中に矢印で示すように右回りに回転すると、第一アイドラプーリ３２が左回りに、第一従動プーリ２１が右回りに、第二アイドラプーリ３３が左回りに、第二従動プーリ２２が右回りにそれぞれ回転し、駆動プーリ１０の回転力が第二従動プーリ２２まで伝達される。

　アイドラプーリ押圧機構４０は、第一アイドラプーリ３２又は第二アイドラプーリ３３のいずれか一方の外径面に、順次選択的に当接可能な可動プーリ４１と、この可動プーリ４１を揺動軸４４周りに揺動させる揺動アクチュエータ（揺動装置）４３とを備えている。可動プーリ４１は、揺動アクチュエータ４３のロッドの先端に、揺動軸４４周りに揺動自在に設けられている。可動プーリ４１が揺動して第一アイドラプーリ３２に接触すると、この第一アイドラプーリ３２の回転力を受けて、可動プーリ４１は第一アイドラプーリ３２の回転方向と逆方向に回転する。この可動プーリ４１を第一アイドラプーリ３２側にさらに揺動させると、第一アイドラプーリ３２に設けた付勢部材３１の付勢力に抗して第一アイドラプーリ３２が移動し、図２Ｂに示すように、第一アイドラプーリ３２と駆動プーリ１０とが離間して（図２Ｂ中の点線の丸で囲んだ部分を参照）、駆動プーリ１０の回転は、第一アイドラプーリ３２、第一従動プーリ２１、第二アイドラプーリ３３、及び第二従動プーリ２２に伝達されない。

　その一方で、可動プーリ４１が揺動軸４４周りに揺動して第二アイドラプーリ３３に接触すると、この第二アイドラプーリ３３の回転力を受けて、可動プーリ４１は第二アイドラプーリ３３の回転方向と逆方向に回転する。この可動プーリ４１を第二アイドラプーリ３３側にさらに揺動させると、第二アイドラプーリ３３に設けた付勢部材３１の付勢力に抗して第二アイドラプーリ３３が移動し、図２Ｃに示すように、第二アイドラプーリ３３と第二従動プーリ２２とが離間して（図２Ｃ中の点線の丸で囲んだ部分を参照）、駆動プーリ１０の回転は、第一アイドラプーリ３２、第一従動プーリ２１、及び第二アイドラプーリ３３まで伝達される一方で、第二従動プーリ２２には伝達されない。

　なお、図２Ｂには、駆動プーリ１０と第一アイドラプーリ３２のみが離間した状態を示しているが（図２Ｂ中の点線の丸で囲んだ部分を参照）、第一アイドラプーリ３２と駆動プーリ１０及び第一従動プーリ２１の両方が離間した状態としてもよい。同様に、図２Ｃには、第二アイドラプーリ３３と第二従動プーリ２２のみが離間した状態を示しているが（図２Ｃ中の点線の丸で囲んだ部分を参照）、第二アイドラプーリ３３と第一従動プーリ２１及び第二従動プーリ２２の両方が離間した状態としてもよい。

　可動プーリ４１の第一アイドラプーリ３２及び第二アイドラプーリ３３への当接位置は、第一アイドラプーリ３２と駆動プーリ１０及び第一従動プーリ２１の当接位置の範囲内、又は、第二アイドラプーリ３３と第一従動プーリ２１及び第二従動プーリ２２の当接位置の範囲内であればどの部分に当接していても構わないが、この当接位置上に、各アイドラプーリ３２、３３を付勢する付勢部材３１の付勢軸が通っているのが好ましい。このようにすることにより、直動アクチュエータ４３の押圧力で、各アイドラプーリ３２、３３を効率的に押圧して、速やかに各アイドラプーリ３２、３３を移動させることができる。

　この発明に係るフリクションドライブプーリ機構の第三実施形態を図３Ａ～図３Ｃに示す。図３Ａは可動プーリ４１で第一及び第二アイドラプーリ３２、３３のいずれも押圧していない状態、図３Ｂは可動プーリ４１で第一アイドラプーリ３２を押圧した状態、図３Ｃは可動プーリ４１で第二アイドラプーリ３３を押圧した状態である。

　アイドラプーリ押圧機構４０は、第一アイドラプーリ３２又は第二アイドラプーリ３３のいずれか一方の外径面に、順次選択的に当接可能な可動プーリ４１と、この可動プーリ４１を一方向に進退させる直動アクチュエータ４２（駆動装置４２）とを備えている。可動プーリ４１は、直動アクチュエータ４２のロッドの先端に、軸周りに回転自在に設けられている。可動プーリ４１が、軸周りに回転する第一アイドラプーリ３２に接触すると、この第一アイドラプーリ３２の回転力を受けて、可動プーリ４１は第一アイドラプーリ３２の回転方向と逆方向に回転する。この可動プーリ４１を第一アイドラプーリ３２側にさらに押し込むと、第一アイドラプーリ３２に設けた付勢部材３１の付勢力に抗して第一アイドラプーリ３２が移動し、図３Ｂに示すように、第一アイドラプーリ３２と駆動プーリ１０とが離間して（図３Ｂ中の点線の丸で囲んだ部分を参照）、駆動プーリ１０の回転は、第一アイドラプーリ３２、第一従動プーリ２１、第二アイドラプーリ３３、及び第二従動プーリ２２に伝達されない。

　その一方で、可動プーリ４１が軸周りに回転する第二アイドラプーリ３３に接触すると、この第二アイドラプーリ３３の回転力を受けて、可動プーリ４１は第二アイドラプーリ３３の回転方向と逆方向に回転する。この可動プーリ４１を第二アイドラプーリ３３側にさらに押し込むと、第二アイドラプーリ３３に設けた付勢部材３１の付勢力に抗して第二アイドラプーリ３３が移動し、図３Ｃに示すように、第二アイドラプーリ３３と第二従動プーリ２２とが離間して（図３Ｃ中の点線の丸で囲んだ部分を参照）、駆動プーリ１０の回転は、第一アイドラプーリ３２、第一従動プーリ２１、及び第二アイドラプーリ３３まで伝達される一方で、第二従動プーリ２２には伝達されない。

　なお、図３Ｂには、駆動プーリ１０と第一アイドラプーリ３２のみが離間した状態を示しているが（図３Ｂ中の点線の丸で囲んだ部分を参照）、第一アイドラプーリ３２と駆動プーリ１０及び第一従動プーリ２１の両方が離間した状態としてもよい。同様に、図３Ｃには、第二アイドラプーリ３３と第二従動プーリ２２のみが離間した状態を示しているが（図３Ｃ中の点線の丸で囲んだ部分を参照）、第二アイドラプーリ３３と第一従動プーリ２１及び第二従動プーリ２２の両方が離間した状態としてもよい。

　上記各実施形態に係るフリクションドライブプーリ機構はあくまでも一例であって駆動プーリ１０及び従動プーリ２０との間で、確実に回転力を伝達しつつ、駆動プーリ１０及び従動プーリ２０に介在するアイドラプーリの駆動機構の小型化を図る、という本願発明の課題を解決し得る限りにおいて、各構成部品の形状や配置を変更したり、別途部品を追加したりすることも許容される。また、第二及び第三実施形態においては、可動プーリ４１が二個のアイドラプーリ３０（第一アイドラプーリ３２、第二アイドラプーリ３３）と当接可能な構成としたが、スペース的に許容される限りにおいて、一つの可動プーリ４１が三個以上のアイドラプーリ３０と当接可能な構成とすることもできる。

１０　駆動プーリ
２０　従動プーリ
２１　第一従動プーリ
２２　第二従動プーリ
３０　アイドラプーリ
３１　付勢部材
３２　第一アイドラプーリ
３３　第二アイドラプーリ
４０　アイドラプーリ押圧機構
４１　可動プーリ
４２　駆動装置（直動アクチュエータ）
４３　揺動装置（揺動アクチュエータ）
４４　揺動軸

Claims

　駆動プーリ（１０）と従動プーリ（２０）との間に介在して、付勢手段（３１）による付勢力によって前記駆動プーリ（１０）及び前記従動プーリ（２０）に当接し、前記駆動プーリ（１０）の回転力をこの当接に伴う摩擦力によって前記従動プーリ（２０）に伝達するアイドラプーリ（３０）を備えたフリクションドライブプーリ機構において、
　前記アイドラプーリ（３０）の外径面を、前記付勢力に抗してその径方向中心向きに押圧し、前記アイドラプーリ（３０）と、前記駆動プーリ（１０）及び前記従動プーリ（２０）のうち少なくとも一方との当接を解除させるアイドラプーリ押圧機構（４０）を備えたことを特徴とするフリクションドライブプーリ機構。
　前記アイドラプーリ押圧機構（４０）が、前記アイドラプーリ（３０）に当接する可動プーリ（４１）と、この可動プーリ（４１）を一方向に進退させる駆動装置（４２）と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載のフリクションドライブプーリ機構。
　前記アイドラプーリ押圧機構（４０）が、前記アイドラプーリ（３０）に当接する可動プーリ（４１）と、この可動プーリ（４１）を揺動軸（４４）周りに揺動させる揺動装置（４３）と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載のフリクションドライブプーリ機構。
　前記アイドラプーリ（３０）を複数備え、前記可動プーリ（４１）が、複数の前記アイドラプーリ（３０）の一つに順次選択的に当接可能となっており、前記可動プーリ（４１）が当接したアイドラプーリ（３０）と、このアイドラプーリ（３０）と当接可能に配置された前記駆動プーリ（１０）及び前記従動プーリ（２０）のうち少なくとも一方との当接を解除するようにしたことを特徴とする請求項２又は３に記載のフリクションドライブプーリ機構。
　前記アイドラプーリ（３０）の外径面に弾性体を設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のフリクションドライブプーリ機構。