WO2017006915A1

WO2017006915A1 - 動力伝達装置

Info

Publication number: WO2017006915A1
Application number: PCT/JP2016/069794
Authority: WO
Inventors: 中尾　吾朗
Original assignee: Ntn株式会社
Priority date: 2015-07-08
Filing date: 2016-07-04
Publication date: 2017-01-12
Also published as: JP2017020535A

Abstract

駆動プーリ（１２）と従動プーリ（１５）の間に転がり軸受（１７）によって回転自在に支持されたアイドラプーリ（１３）を設け、そのアイドラプーリ（１３）の外径面に弾性部材層（１８）を設ける。駆動プーリ（１２）と従動プーリ（１５）のそれぞれの外径面に一対のフランジ（２２）を設け、駆動プーリ（１２）と従動プーリ（１５）の双方に対するアイドラプーリ（１３）の接触時、そのプーリ接触部に相反する方向に軸方向力が負荷された際、弾性部材層（１８）と一方のフランジ（２２）を当接させて、駆動プーリ（１２）と従動プーリ（１５）の双方で軸方向力を支持し、アイドラプーリ（１３）を回転自在に支持する転がり軸受（１７）に大きな回転モーメントが負荷されるのを防止する。

Description

動力伝達装置

　この発明は、アイドラプーリの摩擦接触によって駆動プーリの回転を従動プーリに伝達する動力伝達装置に関する。

　二酸化炭素の排出量を削減するため、車両の停止時にエンジンを停止し、アクセルペダルの踏み込による車両の発進時にエンジンを瞬時に始動させるモータ機能付き発電機（ＩＳＧ）（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｓｔａｒｔｅｒ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）が搭載されたエンジンにおいては、普通、ベルト伝動装置によってエンジンのクランクシャフトの回転をウォータポンプ等の補機やモータ機能付き発電機に動力伝達している。また、エンジンの始動時には、モータ機能付き発電機の回転をクランクシャフトに動力伝達している。

　上記のようなベルト伝動装置を採用するエンジンの動力伝達装置においては、クランクシャフトの回転に伴ってウォータポンプが常に回転することになる。このため、エンジンの暖気運転のように、ウォータポンプを回転させる必要のないときや、エンジンを速やかに最大効率に到達させる場合においてもウォータポンプが回転することになってトルク損失が大きく、燃料消費も多いという問題がある。

　上記の問題を解決するため、下記特許文献１においては、クランクシャフトの端部に取り付けた駆動プーリとしてのクランクシャフトプーリと補機の回転軸に取り付けた従動プーリとしてのフリクションプーリとの間にアイドラプーリとしてのフリクションホイールを設け、そのフリクションホイールをクランクシャフトプーリおよびフリクションプーリに対して接触、離反可能とし、ウォータポンプの駆動時には、フリクションホイールをクランクシャフトプーリおよびフリクションプーリと接触する位置に変位して、そのフリクションホイールの接触回転によりクランクシャフトプーリからフリクションプーリに動力伝達している。

　また、モータ機能付き発電機（ＩＳＧ）の始動によるエンジン始動時にはフリクションホイールを離反位置に変位して、クランクシャフトプーリからフリクションプーリへの動力伝達を遮断している。

特表２００８－５１９９５０号公報

　ところで、上記のようなアイドラプーリの接触回転によってクランクシャフトの回転を補機に伝達する動力伝達装置において、フリクションホイールを介する動力伝達が金属接触による動力伝達であると、クランクシャフトプーリとフリクションホイールの接触部およびフリクションホイールとフリクションプーリの接触部のそれぞれで滑りが生じ易く、その滑りによってトルク伝達効率が低下するため、フリクションホイールとクランクシャフトプーリおよびフリクションプーリの一方に弾性部材層を成形して、弾性接触による動力の伝達とするのが一般的である。

　ここで、上記のような弾性部材層を介しての動力伝達に際し、フリクションホイールの接触時、フリクションホイールとクランクシャフトプーリの相互間あるいはフリクションホイールとフリクションプーリの相互間に角度ずれがあったり、プーリ外径面の円筒度の公差が悪かったりした場合等においては、クランクシャフトプーリおよびフリクションプーリとの接触部に、両者を相反する方向に移動させるような力が作用し、フリクションホイールに軸方向力が作用する。

　このとき、アイドラプーリとしてのフリクションホイールを回転自在に支持する転がり軸受や、そのフリクションホイール（アイドラプーリ）をクランクシャフトプーリおよびフリクションプーリに対して接触離反させる変位装置に大きなモーメント荷重が負荷され、転がり軸受や変位装置が損傷し易いという問題がある。

　この発明の課題は、アイドラプーリを回転自在に支持する転がり軸受やアイドラプーリを駆動プーリや従動プーリに対して接触、離反させる変位装置の耐久性の低下を抑制することができるようにした動力伝達装置を提供することである。

　上記の課題を解決するため、この発明においては、駆動プーリと従動プーリの両プーリに対して転がり軸受によって回転自在に支持されたアイドラプーリを接触離反自在に設け、そのアイドラプーリと前記駆動プーリおよび従動プーリのいずれか一方の外径面に弾性部材層を設け、その弾性部材層を介する前記アイドラプーリの摩擦接触によって駆動プーリの回転を従動プーリに伝達する動力伝達装置において、前記駆動プーリおよび従動プーリと前記アイドラプーリのうち、前記弾性部材層が形成されていない側のプーリ外径面に、前記弾性部材層の両端面と軸方向で対向する一対のフランジを設けた構成を採用したのである。

　上記のように、弾性部材層が形成されていない側のプーリ外径面に一対のフランジを設けることによって、駆動プーリおよび従動プーリに対するアイドラプーリの接触時、互いに接触するプーリの相互間に角度ずれがあって、その接触部に相反する方向の軸方向力が作用すると、弾性部材層の一端面と、その一端面に軸方向で対向する一方のフランジが当接し、その当接部から駆動プーリおよび従動プーリの双方に軸方向力が負荷されて、駆動プーリおよび従動プーリのそれぞれで軸方向力が支持される。

　具体的には、アイドラプーリの外径面に弾性部材層が設けられ、駆動プーリおよび従動プーリの双方にフランジが設けられている場合は、プーリ接触部に作用する軸方向力によって、アイドラプーリの外周の弾性部材層の一端面と駆動プーリおよび従動プーリの外周の一方のフランジとが互いに当接して、駆動プーリおよび従動プーリのそれぞれで軸方向力が支持される。

　一方、駆動プーリおよび従動プーリの双方の外径面に弾性部材層が設けられ、アイドラプーリの外径面にフランジが設けられている場合は、プーリ接触部に作用する軸方向力によって、アイドラプーリの外周の一方のフランジと駆動プーリおよび従動プーリの外周の弾性部材層とが互いに当接して、駆動プーリおよび従動プーリのそれぞれで軸方向力が支持される。

　この場合、駆動プーリおよび従動プーリのそれぞれを支持するプーリ軸は、モーメント荷重に対して大きな耐力を有する支持であるため、アイドラプーリを回転自在に支持する転がり軸受や、アイドラプーリを駆動プーリおよび従動プーリと接触する位置に変位させる変位装置に大きなモーメント荷重が負荷されることが極めて少なくなり、これらの部品に対する耐久性の低下を抑制することができる。

　ここで、一対のフランジが設けられたフランジ付きプーリのフランジ付け根間における外径面の幅寸法をＢｗとし、弾性部材層付きプーリの軸方向の幅寸法をＢとしたとき、フランジ付きプーリの幅寸法Ｂｗと弾性部材層付きプーリの幅寸法Ｂとの関係をＢｗ≦Ｂ＋０．５ｍｍとするのがよい。

　上記のような寸法関係にすると、アイドラプーリの角振れ量を小さな範囲に抑えることができる。具体的に、プーリ用転がり軸受は、一般的に内径１７ｍｍが使用され、軸受すき間がありプーリ径が１００ｍｍ程度と仮定すると、プーリ外径面での角振れ量は０．５ｍｍ以上となる。よって、角振れ量を０．５ｍｍ以下に抑えることにより、アイドラプーリを回転自在に支持する転がり軸受に無理なモーメント荷重が加わらなくなり、転がり軸受やその転がり軸受を支持する部品の損傷を防止することができる。

　また、フランジの内側面における径方向の高さをＨとし、前記弾性部材層の厚さをｔとしたとき、フランジの高さＨと弾性部材層の厚さｔの関係をＨ＞ｔとするのがよい。

　上記のような寸法関係にすると、プーリ接触部に作用する軸方向力をフランジによって確実に支持することができる。

　さらに、フランジを外周部が内周部より軸方向外方に位置するよう外向き傾斜とし、そのフランジのプーリ軸心と直交する平面に対しての傾斜角度αを１０°以上とするのが好ましい。

　上記のように、フランジの傾斜角度αを１０°以上とすると、軸心間距離の小さな駆動プーリと従動プーリの取付け精度が悪い場合であっても、アイドラプーリの接触位置に向けての移動時に、弾性部材層を外周に有するプーリがフランジに乗り上げるという不都合の発生を未然に防止し、アイドラプーリを駆動プーリおよび従動プーリの双方と接触する位置まで確実に変位させることができる。

　この発明においては、上記のように、弾性部材層が形成されていない側のプーリ外径面に一対のフランジを設けたことによって、駆動プーリおよび従動プーリに対するアイドラプーリの接触時、プーリ接触部への作用と相反する方向の軸方向力を駆動プーリおよび従動プーリのそれぞれで支持することができるため、アイドラプーリを回転自在に支持する転がり軸受や、アイドラプーリを変位させる変位装置に大きなモーメント荷重が負荷されるのを防止することができ、これらの部品の耐久性の低下を抑制することができる。

この発明に係る動力伝達装置の実施の形態を示す概略図図１の動力伝達部を拡大して示す正面図図２のIII－III線に沿った断面図動力伝達部の他の例を示す正面図

　以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、エンジン１０のクランクシャフト１１の軸端部に設けられたクランクシャフトプーリ１２を駆動プーリとし、その駆動プーリ１２の回転をアイドラプーリ１３を介して補機１４の回転軸１４ａに取り付けられたフリクションプーリからなる従動プーリ１５に動力伝達する動力伝達装置を示す。補機１４はウォータポンプからなっている。

　ここで、アイドラプーリ１３は、特許文献１に記載のアイドラプーリと同様に、駆動プーリ１２および従動プーリ１５に対して接触、離反自在とされ、変位装置としてのアクチュエータＡによって接触位置と離反位置とに変位されるようになっている。アクチュエータＡとしては、特表２００８－５０６３４２号公報に記載された偏心カムを用いたカムアクチュエータを採用することができるため、ここでは、アクチュエータＡの詳細を省略し、アイドラプーリ１３を駆動プーリ１２および従動プーリ１５の双方と接触する接触位置に変位させた状態で示している。

　図２および図３に示すように、アイドラプーリ１３は、円筒状の接触輪１３ａと、その接触輪１３ａの内周に設けられた円板部１３ｂと、その円板部１３ｂの内周に設けられたボス部１３ｃからなり、上記ボス部１３ｃ内に支持軸１６が挿入され、その支持軸１６とボス部１３ｃ間に組み込まれた転がり軸受１７によって支持軸１６を中心にしてアイドラプーリ１３が回転自在に支持されている。

　転がり軸受１７としてシール付きのものを採用しているが、ここでは、図示省略している。

　アイドラプーリ１３の接触輪１３ａの外径面には弾性部材層１８が設けられている。実施の形態では、接触輪１３ａ上に弾性部材層１８を成形しているが、リング状に成形した弾性部材層を接触輪１３ａに嵌合して接着により一体化してもよい。この弾性部材層１８の軸方向の幅寸法Ｂは接触輪１３ａの軸方向の幅寸法に等しくされて、接触輪１３ａの外径面全体を覆っている。

　従動プーリ１５は、接触輪２０の内径面に円板部２１を設け、その円板部２１の内周部にボス部２３を設けた構成とされている。一方、駆動プーリ１２は従動プーリ１５と同一の構成とされているため、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

　従動プーリ１５は補機１４の回転軸１４ａに対して一体回転可能な取り付けとされている。一方、駆動プーリ１２は図１に示すクランクシャフト１１に対して一体回転可能な取り付けとされている。

　図３に示すように、駆動プーリ１２および従動プーリ１５の接触輪２０における外径面の両端部にはフランジ２２が設けられている。一対のフランジ２２のそれぞれは外周部が内周部より軸方向の外方に位置するよう外向き傾斜とされている。

　ここで、駆動プーリ１２および従動プーリ１５における接触輪２０の外径面において、一対のフランジ２２の付け根間における軸方向の幅寸法をＢｗとすると、その幅寸法Ｂｗはアイドラプーリ１３の外径面に設けられた弾性部材層１８の軸方向の幅寸法Ｂに対して、Ｂｗ≦Ｂ＋０．５ｍｍの関係とされている。

　また、フランジ２２の内側面における径方向の高さをＨとし、弾性部材層の厚さをｔとしたとき、フランジ２２の高さＨと弾性部材層１８の厚さｔの関係は、Ｈ＞ｔとされている。

　ここで、図１に示す駆動プーリ１２および従動プーリ１５の軸心間の距離は比較的小さく、駆動プーリ１２および従動プーリ１５が傾きをもって支持されて、その軸心の直角度が１°あると、アクチュエータＡによってアイドラプーリ１３が駆動プーリ１２および従動プーリ１５の双方と接触する位置まで変位した際、外向き傾斜する一対のフランジ２２に乗り上げる可能性が生じる。そのような不都合の発生を未然に防止するため、外向き傾斜する一対のフランジ２２のプーリ軸心と直交する平面に対しての傾斜角度αは１０°以上とされている。

　実施の形態で示す動力伝達装置は上記の構造からなり、駆動プーリ１２から従動プーリ１５への動力伝達に際しては、図１に示すアクチュエータＡの作動により、図３に示すように、アイドラプーリ１３を、その外径面に設けられた弾性部材層１８が駆動プーリ１２及び従動プーリ１５の双方の外径面と接触する位置まで変位させて、アイドラプーリ１３の接触回転によって駆動プーリ１２の回転を従動プーリ１５に伝達する。

　ここで、駆動プーリ１２および従動プーリ１５に対するアイドラプーリ１３の接触時、駆動プーリ１２および従動プーリ１５における接触輪２０の外径面において、図３に示すように、駆動プーリ１２および従動プーリ１５の一対のフランジ２２の付け根間における軸方向の幅寸法Ｂｗは、アイドラプーリ１３の外径面に設けられた弾性部材層１８の軸方向の幅寸法Ｂに対して、Ｂｗ≦Ｂ＋０．５ｍｍの関係とされ、また、フランジ２２の高さＨと弾性部材層１８の厚さｔは、Ｈ＞ｔの関係とされているため、駆動プーリ１２および従動プーリ１５の一対のフランジ２２はアイドラプーリ１３の弾性部材層１８と軸方向で対向する。

　また、駆動プーリ１２および従動プーリ１５に対するアイドラプーリ１３の接触時、角度ずれ等のプーリ支持精度の関係等から、図３の矢印で示すように、プーリ接触部に相反する方向の軸方向力Ｆ_１、Ｆ_２が作用する場合がある。

　上記のように、プーリ接触部に軸方向力Ｆ_１、Ｆ_２が作用すると、アイドラプーリ１３の外径面に設けられた弾性部材層１８の一端面と、駆動プーリ１２および従動プーリ１５の外径面に形成された一対のフランジ２２の一方とが互いに当接し、その当接部から駆動プーリ１２および従動プーリ１５の双方に軸方向力が負荷されて、駆動プーリ１２および従動プーリ１５のそれぞれで軸方向力が支持されることになる。

　このため、アイドラプーリ１３を回転自在に支持する転がり軸受１７や、アイドラプーリ１３を駆動プーリ１２および従動プーリ１５と接触する位置に変位させる変位装置Ａ（図１参照）に大きなモーメント荷重が負荷されることが極めて少なくなり、これらの部品が損傷することはない。

　図３では、アイドラプーリ１３の外径面に弾性部材層１８を設け、駆動プーリ１２および従動プーリ１５の外径面に一対のフランジ２２を設けたが、図４に示すように、アイドラプーリ１３の外径面に一対のフランジ２２を設け、駆動プーリ１２および従動プーリ１５の外径面に弾性部材層１８を設けるようにしてもよい。

１２　駆動プーリ
１３　アイドラプーリ
１５　従動プーリ
１７　転がり軸受
１８　弾性部材層
２２　フランジ

Claims

　駆動プーリと従動プーリの両プーリに対して転がり軸受によって回転自在に支持されたアイドラプーリを接触離反自在に設け、そのアイドラプーリと前記駆動プーリおよび従動プーリのいずれか一方の外径面に弾性部材層を設け、その弾性部材層を介する前記アイドラプーリの摩擦接触によって駆動プーリの回転を従動プーリに伝達する動力伝達装置において、
　前記駆動プーリおよび従動プーリと前記アイドラプーリのうち、前記弾性部材層が形成されていない側のプーリ外径面に、前記弾性部材層の両端面と軸方向で対向する一対のフランジを設けたことを特徴とする動力伝達装置。
　前記一対のフランジが設けられたフランジ付きプーリのフランジ付け根間における外径面の幅寸法をＢｗとし、弾性部材層付きプーリの軸方向の幅寸法をＢとしたとき、フランジ付きプーリの幅寸法Ｂｗと弾性部材層付きプーリの幅寸法Ｂとの関係をＢｗ≦Ｂ＋０．５ｍｍとした請求項１に記載の動力伝達装置。
　前記フランジの内側面における径方向の高さをＨとし、前記弾性部材層の厚さをｔとしたとき、フランジの高さＨと弾性部材層の厚さｔの関係をＨ＞ｔとした請求項１又は２に記載の動力伝達装置。
　前記フランジを外周部が内周部より軸方向外方に位置するよう外向き傾斜とし、そのフランジのプーリ軸心と直交する平面に対しての傾斜角度αを１０°以上とした請求項１乃至３のいずれか１項に記載の動力伝達装置。