JP2008232329A - Pulley unit - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、軸体と、この軸体の外周に同心状に配設されるプーリ側外輪体との間に回転変動を吸収する捩りコイルバネが介在されたプーリユニットに関する。 The present invention relates to a pulley unit in which a torsion coil spring that absorbs rotational fluctuation is interposed between a shaft body and a pulley-side outer ring body that is concentrically disposed on the outer periphery of the shaft body.
この種のプーリユニットにおいては、主としてエンジンの補機類(オルタネータ、エアコンディショナ用コンプレッサ、ウオーターポンプ、冷却ファン等)に用いられる。
従来、例えば、エンジンの補機類の一つであるオルタネータに採用されるプーリユニットは、エンジンのクランクシャフトのトルクが伝達される伝動ベルトが掛け渡されるプーリと、補機類としてのオルタネータのロータ(ロータ軸)に一体回転可能に連結される内軸体とを備える。
また、この種のプーリユニットにおいて、図8に示すように、プーリ120と内軸体110との間に、プーリ120から内軸体110へトルクを伝達させたり遮断させる一方向クラッチとしてのバネクラッチ140と、回転変動を吸収する捩りコイルバネ150とが介在された構造のものが知られている(特許文献1参照)。
すなわち、図8に示すプーリユニットにおいては、摩擦力によってトルク伝達する摩擦層を外周面に有するバネクラッチ140がプーリ120の内周面に沿って配置され、このバネクラッチ140の一方の端末部が、内軸体110の外周面とプーリ120の内周面との間に回転可能に配置された環状連結体130の外周面に連結され、他方の端末部が自由端をなっている。
また、捩りコイルバネ150は、その両端末部の端面のうち、一方の端末部の端面が環状連結体130に形成されたバネ座の係合面に当接し、他方の端末部の内周面が内軸体110の外周面に拘束された状態で、その端末部の端面が内軸体110の端板部に形成されたバネ座の係合面に当接した状態で、プーリ120と内軸体110とをトルク伝達可能に接続している。
そして、プーリ120側からのトルクが、バネクラッチ140、環状連結体130、捩りコイルバネ150の順を経て内軸体110に伝達されるようになっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a pulley unit employed in an alternator, which is one of engine accessories, includes a pulley around which a transmission belt to which the torque of the engine crankshaft is transmitted, and a rotor of an alternator as an accessory. An inner shaft coupled to the (rotor shaft) so as to be integrally rotatable.
In this type of pulley unit, as shown in FIG. 8, a spring clutch as a one-way clutch that transmits or blocks torque from the
That is, in the pulley unit shown in FIG. 8, a
In addition, the
The torque from the
ところで、図8に示すプーリユニットにおいては、捩りコイルバネ150の内周面を内軸体110の外周面で拘束し、捩りコイルバネ150の外周面の殆どが拘束されることがない。このため、捩りコイルバネ150のバネ定数を小さくすることができ、回転変動の吸収性に優れる。この反面、捩りコイルバネ150の強度が不足する傾向にある。
そこで、捩りコイルバネ150の外周面側を拘束することが考えられるが、捩りコイルバネ150の外周面側を拘束すると、内周面側を拘束した場合と比べ、強度が約2倍程度となるが、バネ定数が1.5倍程度大きくなり、回転変動の吸収性が悪くなる。
By the way, in the pulley unit shown in FIG. 8, the inner peripheral surface of the
Therefore, it is conceivable to restrain the outer peripheral surface side of the
この発明の目的は、前記問題点に鑑み、トルク負荷初期の低トルク域では回転変動の吸収性に優れ、トルクが所定値以上に達した高トルク域では強度を充分に保持することができる捩りコイルバネのバネ特性が得られるプーリユニットを提供することである。 In view of the above problems, an object of the present invention is torsion that is excellent in absorbability of rotational fluctuations in a low torque region at the initial stage of torque load, and can sufficiently maintain strength in a high torque region where the torque reaches a predetermined value or more. It is to provide a pulley unit that can obtain the spring characteristics of a coil spring.
前記目的を達成するために、この発明の請求項1に係るプーリユニットは、軸体と、この軸体の外周に同心状に配設されるプーリ側外輪体との間に回転変動を吸収する捩りコイルバネが介在されたプーリユニットであって、
前記捩りコイルバネは、その両端面のうち、一方の端面が前記外輪体に形成された係合面に当接し、他方の端面が前記軸体に形成された係合面に当接した状態で前記外輪体と前記軸体とをトルク伝達可能に接続し、
トルク負荷初期には前記捩りコイルバネの内周面が前記軸体の外周面に当接すると共に、前記捩りコイルバネの外周面と前記外輪体の内周面との間に所定の隙間が設定され、
トルクが所定値以上に達して前記捩りコイルバネが所定量だけ弾性的に膨張されたときには、前記捩りコイルバネの外周面が前記外輪体の内周面に当接するように前記外輪体の内径寸法が設定されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a pulley unit according to claim 1 of the present invention absorbs rotational fluctuations between a shaft body and a pulley-side outer ring body disposed concentrically on the outer periphery of the shaft body. A pulley unit in which a torsion coil spring is interposed,
The torsion coil spring has one end surface abutting on an engagement surface formed on the outer ring body and the other end surface abutting on an engagement surface formed on the shaft body. Connecting the outer ring body and the shaft body so that torque can be transmitted,
At the initial stage of torque load, the inner peripheral surface of the torsion coil spring comes into contact with the outer peripheral surface of the shaft body, and a predetermined gap is set between the outer peripheral surface of the torsion coil spring and the inner peripheral surface of the outer ring body,
When the torque reaches a predetermined value or more and the torsion coil spring is elastically expanded by a predetermined amount, the inner diameter dimension of the outer ring body is set so that the outer peripheral surface of the torsion coil spring contacts the inner peripheral surface of the outer ring body It is characterized by being.
前記構成によると、プーリ側外輪体からのトルクが、捩りコイルバネを経て軸体に伝達される。そして、トルク伝達時の回動変動が捩りコイルバネの弾性変形によって吸収されるため、プーリに掛け渡されるベルトの滑り、バタツキ、異音等の発生が抑制される。
トルク負荷初期において、捩りコイルバネの内周面の一部が外輪体の内周面に当接した状態で弾性的に膨張(拡径)する。捩りコイルバネの弾性的な膨張開始からその外周面の一部が外輪体の内周面に当接する間においては、捩りコイルバネのバネ定数が小さいため、捩りコイルバネによって回転変動を良好に吸収することができる。
トルクが所定値以上に達し、捩りコイルバネの外周面の一部が外輪体の内周面に当接すると、その後の捩りコイルバネのバネ定数は、前記したトルク負荷初期の捩りコイルバネのバネ定数に比べ、1.5倍程度大きくなり、強度が約2倍程度大きくなる。このため、トルクが所定値以上に達した高トルク域では強度を充分に保持することができる。
さらに、捩りコイルバネに過大なトルクが作用したときには、外輪体の内周面によって、捩りコイルバネの外周面が拘束される。これによって、捩りコイルバネの膨張を抑制することができ捩りコイルバネの破損を防止できる。
According to the said structure, the torque from a pulley side outer ring body is transmitted to a shaft body via a torsion coil spring. And since the rotation fluctuation at the time of torque transmission is absorbed by the elastic deformation of the torsion coil spring, the occurrence of slipping, flapping, abnormal noise, etc. of the belt stretched around the pulley is suppressed.
In the initial stage of the torque load, the torsion coil spring is elastically expanded (expanded diameter) in a state where a part of the inner peripheral surface of the torsion coil spring is in contact with the inner peripheral surface of the outer ring body. Since the spring constant of the torsion coil spring is small during a period when a part of the outer peripheral surface comes into contact with the inner peripheral surface of the outer ring body from the start of elastic expansion of the torsion coil spring, the torsion coil spring can absorb rotation fluctuations well. it can.
When the torque reaches a predetermined value or more and a part of the outer peripheral surface of the torsion coil spring comes into contact with the inner peripheral surface of the outer ring body, the spring constant of the torsion coil spring thereafter is compared with the spring constant of the torsion coil spring at the initial stage of the torque load. About 1.5 times larger and the strength about twice as large. For this reason, the strength can be sufficiently maintained in a high torque region where the torque reaches a predetermined value or more.
Furthermore, when an excessive torque is applied to the torsion coil spring, the outer peripheral surface of the torsion coil spring is restrained by the inner peripheral surface of the outer ring body. Thereby, the expansion of the torsion coil spring can be suppressed, and the torsion coil spring can be prevented from being damaged.
また、この発明の請求項2に係るプーリユニットは、内軸体と、この内軸体の外周に同心状に配設されるプーリとの間に、一方向クラッチと、回転変動を吸収する捩りコイルバネとが介在されたプーリユニットであって、
前記内軸体と、前記プーリとの間には、中間筒軸体が同心状に配置され、前記内軸体の外周面と前記中間筒軸体の内周面との間に、前記一方向クラッチが配置され、前記中間筒軸体の外周面と前記プーリの内周面との間に捩りコイルバネが配置され、
前記捩りコイルバネは、その両端面のうち、一方の端面が前記プーリ側に形成された係合面に当接し、他方の端面が前記中間筒軸体側に形成された係合面に当接した状態で前記プーリと前記中間筒軸体とをトルク伝達可能に接続し、
トルク負荷初期には前記捩りコイルバネの内周面が前記中間筒軸体の外周面に当接すると共に、前記捩りコイルバネの外周面と前記プーリの内周面との間に所定の隙間が設定され、
トルクが所定値以上に達して前記捩りコイルバネが所定量だけ弾性的に膨張されたときには、前記捩りコイルバネの外周面が前記プーリの内周面に当接するように前記プーリの内径寸法が設定されていることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a pulley unit comprising: a one-way clutch between a inner shaft body and a pulley arranged concentrically on the outer periphery of the inner shaft body; A pulley unit intervening with a coil spring,
An intermediate cylindrical shaft body is concentrically disposed between the inner shaft body and the pulley, and the one-way direction is provided between an outer peripheral surface of the inner shaft body and an inner peripheral surface of the intermediate cylindrical shaft body. A clutch is disposed, a torsion coil spring is disposed between an outer peripheral surface of the intermediate cylindrical shaft body and an inner peripheral surface of the pulley;
The torsion coil spring is in a state in which one end face of the both end faces comes into contact with an engagement face formed on the pulley side, and the other end face comes into contact with an engagement face formed on the intermediate cylinder shaft side. The pulley and the intermediate cylinder shaft body are connected so as to be able to transmit torque,
At the initial stage of torque load, the inner peripheral surface of the torsion coil spring contacts the outer peripheral surface of the intermediate cylindrical shaft body, and a predetermined gap is set between the outer peripheral surface of the torsion coil spring and the inner peripheral surface of the pulley.
When the torque reaches a predetermined value or more and the torsion coil spring is elastically expanded by a predetermined amount, the inner diameter of the pulley is set so that the outer peripheral surface of the torsion coil spring contacts the inner peripheral surface of the pulley. It is characterized by being.
前記構成によると、プーリ側からのトルクが、捩りコイルバネ、中間筒軸体、一方向クラッチの順を経て内軸体に伝達される。そして、トルク伝達時の回動変動が捩りコイルバネの弾性変形によって吸収されるため、ベルトの滑り、バタツキ、異音等の発生が抑制される。
トルク負荷初期において、捩りコイルバネの内周面の一部が中間筒軸体の外周面に当接した状態で弾性的に膨張(拡径)する。捩りコイルバネの弾性的な膨張開始からその外周面の一部がプーリの内周面に当接する間においては、捩りコイルバネのバネ定数が小さいため、捩りコイルバネによって回転変動を良好に吸収することができる。
トルクが所定値以上に達し、捩りコイルバネの外周面の一部がプーリの内周面に当接すると、その後の捩りコイルバネのバネ定数は、前記したトルク負荷初期の捩りコイルバネのバネ定数に比べ、1.5倍程度大きくなり、強度が約2倍程度大きくなる。このため、トルクが所定値以上に達した高トルク域では強度を充分に保持することができる。
さらに、捩りコイルバネに過大なトルクが作用したときには、プーリの内周面によって、捩りコイルバネの外周面が拘束される。これによって、捩りコイルバネの膨張を抑制することができ、捩りコイルバネの破損を防止できる。
また、プーリ側からのトルクが、捩りコイルバネ、中間筒軸体、一方向クラッチの順を経て内軸体に伝達されるため、プーリ側から急激なトルクによる衝撃を捩りコイルバネによって良好に吸収することができ、一方向クラッチを前記衝撃から保護することができる。これによって、一方向クラッチの耐久性の向上を図ることができる。
According to the said structure, the torque from the pulley side is transmitted to an inner shaft body through the order of a torsion coil spring, an intermediate cylinder shaft body, and a one-way clutch. And since the rotation fluctuation | variation at the time of torque transmission is absorbed by the elastic deformation of a torsion coil spring, generation | occurrence | production of the slip of a belt, flutter, abnormal noise, etc. is suppressed.
In the initial stage of the torque load, the torsion coil spring is elastically expanded (expanded diameter) in a state where a part of the inner peripheral surface of the torsion coil spring is in contact with the outer peripheral surface of the intermediate cylindrical shaft body. Since the spring constant of the torsion coil spring is small while a part of the outer peripheral surface comes into contact with the inner peripheral surface of the pulley from the start of elastic expansion of the torsion coil spring, the torsion coil spring can absorb rotation fluctuations well. .
When the torque reaches a predetermined value or more and a part of the outer peripheral surface of the torsion coil spring comes into contact with the inner peripheral surface of the pulley, the spring constant of the torsion coil spring thereafter is compared with the spring constant of the torsion coil spring at the initial stage of torque load. It becomes about 1.5 times larger and the strength becomes about twice as large. For this reason, the strength can be sufficiently maintained in a high torque region where the torque reaches a predetermined value or more.
Further, when an excessive torque is applied to the torsion coil spring, the outer peripheral surface of the torsion coil spring is restrained by the inner peripheral surface of the pulley. Thereby, the expansion of the torsion coil spring can be suppressed, and the torsion coil spring can be prevented from being damaged.
In addition, the torque from the pulley side is transmitted to the inner shaft through the torsion coil spring, the intermediate cylinder shaft, and the one-way clutch in order, so that the shock due to sudden torque from the pulley side can be absorbed well by the torsion coil spring. And the one-way clutch can be protected from the impact. Thereby, the durability of the one-way clutch can be improved.
次に、この発明を実施するための最良の形態を実施例にしたがって説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to examples.
(実施例1)
この発明の実施例1を図1〜図7にしたがって説明する。
図1はこの発明の実施例1に係るプーリユニットを示す側断面図である。図2は図1のII−II線に基づく横断面図である。図3は図1のIII−III線に基づく横断面図である。図4は捩りコイルバネと中間筒軸体のバネ座との関係を分離して示す斜視図である。図5はトルク負荷初期の捩りコイルバネの内周面が内軸体の外周面に当接した状態をを示す説明図である。図6はトルクが所定値以上に達して捩りコイルバネの外周面がプーリの内周面に当接した状態をを示す説明図である。図7は捩りコイルバネのねじれ角を横軸で表し負荷トルクを縦軸で表したバネ特性を示す説明図である。
Example 1
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
1 is a side sectional view showing a pulley unit according to Embodiment 1 of the present invention. 2 is a cross-sectional view based on the line II-II in FIG. 3 is a cross-sectional view based on the line III-III in FIG. FIG. 4 is a perspective view showing the relationship between the torsion coil spring and the spring seat of the intermediate cylinder shaft separately. FIG. 5 is an explanatory view showing a state in which the inner peripheral surface of the torsion coil spring in the initial stage of torque load is in contact with the outer peripheral surface of the inner shaft body. FIG. 6 is an explanatory view showing a state where the torque reaches a predetermined value or more and the outer peripheral surface of the torsion coil spring is in contact with the inner peripheral surface of the pulley. FIG. 7 is an explanatory diagram showing spring characteristics in which the torsion angle of the torsion coil spring is represented on the horizontal axis and the load torque is represented on the vertical axis.
図1に示すように、この実施例1に係るプーリユニットは、車載用エンジンの補機類の一つであるオルタネータに使用される場合を例示するものであり、内軸体10、プーリ(この発明の請求項1のプーリ側外輪体に相当する)20、中間筒軸体(この発明の請求項1の軸体に相当する)30、一方向クラッチ40、捩りコイルバネ50、転がり軸受70、75及びすべり軸受80を備える。
As shown in FIG. 1, the pulley unit according to the first embodiment exemplifies a case where the pulley unit is used in an alternator that is one of auxiliary components of an in-vehicle engine. (Corresponding to the pulley-side outer ring body of claim 1 of the present invention) 20, intermediate cylinder shaft body (corresponding to the shaft body of claim 1 of the present invention) 30, one-way clutch 40,
図1に示すように、内軸体10は、オルタネータのロータのロータ軸(図示しない)の先端部軸回りに取り付けられる筒軸状に形成されている。そして、内軸体10の内孔の軸方向略中央部には、ロータ軸の先端側に形成された雄ねじ部に締め付けられる雌ねじ12が形成され、内軸体10の内孔の一端側開口部には、締付工具が嵌合可能な締付部13が形成されている。
また、この実施例1において、内軸体10は、一方向クラッチ40と転がり軸受75のそれぞれの内輪体を構成している。
As shown in FIG. 1, the
Further, in the first embodiment, the
図1に示すように、外輪体としてのプーリ20は、内軸体10の外周に同心に配置され、その一端側内周面が転がり軸受70によって内軸体10の外周に回転可能に支持され、他端側内周面がすべり軸受(ブッシュ)80によって、次に詳述する中間筒軸体30の外筒部33外周に回転可能に支持される。なお、転がり軸受70として深溝玉軸受が用いられ、その外輪71がプーリ20の一端側内周面に圧入固定され、内輪72が内軸体10の外周面に圧入固定されている。そして、外輪71と内輪72の両軌道面の間に複数個の玉73が保持器によって保持された状態で転動可能に配設されている。
As shown in FIG. 1, the
プーリ20の外周面には伝動ベルト8が掛け渡される断面波形状のベルト溝21が形成されている。なお、伝動ベルト8は、エンジンのクランクシャフトのプーリに掛け渡され、クランクシャフトのトルクをプーリ20に伝達するようになっている。
また、転がり軸受70の外輪71に隣接するプーリ20の内周面の部分には、後に詳述する捩りコイルバネ50の一方の端末巻回部51を支承する螺旋形状の支承面を有する環状のバネ座25が突設され、このバネ座25の端部には、一方の端末巻回部51の端面52に当接する係合面26が形成されている(図2参照)。なお、バネ座25の支承面と反対側の面は、転がり軸受70の外輪71の奥側端面に接するストッパとして機能している。
A
An annular spring having a spiral bearing surface that supports one
図1と図4に示すように、軸体としての中間筒軸体30は、筒軸部31と、この筒軸部31の一端部外周面の半径方向に突出された端板部32と、この端板部32の外周縁から筒軸部31に平行して折り返し状に形成された外筒部33とを一体に備えている。
そして、中間筒軸体30は、その筒軸部31において、内軸体10と、プーリ20との間に同心状に配置されている。
また、中間筒軸体30の端板部32の内側面には、捩りコイルバネ50の他方の端末巻回部53を支承する螺旋形状の支承面を有するバネ座35、このバネ座35の端部には、他方の端末巻回部53の端面54に当接する係合面36が形成されている。
また、中間筒軸体30の外筒部33の内径寸法は、プーリ20の内径寸法Doと略同じ大きさに設定されている。
As shown in FIGS. 1 and 4, the intermediate
The intermediate
Further, on the inner surface of the
Further, the inner diameter of the
図1と図2に示すように、中間筒軸体30の筒軸部31は、一方向クラッチ40と転がり軸受75のそれぞれの外輪体を構成している。そして、内軸体10の外周面と中間筒軸体30の筒軸部31の内周面との間の環状空間に一方向クラッチ40と、転がり軸受75の複数個の玉76とがそれぞれ配設されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1と図2に示すように、一方向クラッチ40は、内軸体10とプーリ20との間の環状空間の軸方向中央領域において、円周方向に所定間隔を隔てて配設された複数のローラ48と、これらローラ48をロック方向に個別に付勢するコイルバネ49と、複数のローラ48及びコイルバネ49を保持する保持器41とを備えている。
すなわち、内軸体10とプーリ20との対向周面の間には複数(図2では8個)のくさび状空間が周方向に所定間隔を隔てて形成され、これら複数のくさび空間には、これと同数のローラ48と、これら各ローラ48をロック方向(くさび空間の狭い側)に個別に付勢するコイルバネ49とが保持器41の各ポケットに収納された状態でそれぞれ配設されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the one-way clutch 40 includes a plurality of one-
That is, a plurality (eight in FIG. 2) of wedge-shaped spaces are formed at predetermined intervals in the circumferential direction between the opposed peripheral surfaces of the
この実施例1において、内軸体10の外周面には、複数のくさび空間を形成するために、複数のくさび空間と同数の平坦面(又は曲面)のカム面15が周方向に形成され、これによって内軸体10の外周面があたかも正多角形(図2では正8角形)をなす一方、プーリ20の内周面は円形をなしている。
また、保持器41の各柱部45の一側面(くさび空間の狭い側に対向する面)に突設された突起46には、コイルバネ49の基端巻回部が嵌挿され、コイルバネ49の先端巻回部がローラ48の外周面に当接して、ローラ48を内軸体10のカム面15とプーリ20の内周面とで形成されるくさび状空間の狭い側(ロック状態となる側)に弾発付勢している。なお、コイルバネ49はバネ線材が楕円形状、矩形形状等に巻回されて形成されている。
In Example 1, in order to form a plurality of wedge spaces on the outer peripheral surface of the
Further, a proximal end winding portion of the
図3と図4に示すように、捩りコイルバネ50は、平板のバネ線材が螺旋状に巻回されて形成され、中間筒軸体30の外周面とプーリ20の内周面との間の環状空間に配置されている。そして、捩りコイルバネ50の一方の端末巻回部51がプーリ20のバネ座25に支承された状態で、一方の端末巻回部51の端面52がプーリ20のバネ座25の係合面26に当接して係合している。
また、捩りコイルバネ50の他方の端末巻回部53が中間筒軸体30の端板部32のバネ座35に支承された状態で、他方の端末巻回部53の端面54が端板部32のバネ座35の係合面36に当接して係合している。
そして、捩りコイルバネ50によって、プーリ20と中間筒軸体30とがトルク伝達可能に接続され、一方向クラッチ40によって中間筒軸体30と内筒体10とがトルク伝達可能に接続される。つまりプーリ20側からのトルクが捩りコイルバネ50、中間筒軸体30、一方向クラッチ40の順を経て内筒体10に伝達される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
In addition, in a state where the other
Then, the
この実施例1において、中間筒軸体30の筒軸部31の外径寸法Di、プーリ20の内径寸法(及び中間筒軸体30の外筒部33の内径寸法)D0、捩りコイルバネ50のコイル平均径寸法Dmは、次の式(1)〜(16)に基づいて設定されている。
ここで、捩りコイルバネ50のねじれ角をφ、巻き数をn、バネ定数をK、トルクをTとした場合、次の式(1)〜式(9)によって、捩りコイルバネ50のコイル平均膨張量(限界膨張量)ΔDmが計算される。
In the first embodiment, the outer diameter dimension D i of the
Here, when the twist angle of the
また、図5に示すように、捩りコイルバネ50の内周面の一部50aが中間筒軸体30の筒軸部31の外周面に当接する捩りコイルバネ50の弾性的な膨張開始から、図6に示すように、捩りコイルバネ50の外周面の一部50bがプーリ20の内周面に当接する間の捩りコイルバネ50のバネ定数Kは、次の式(4)によって得られる。
捩りコイルバネ50の断面係数をz、バネ線厚寸法をh、バネ線幅寸法をbとしたときの膨張時の応力σは、次の式(6)よって得られる。
そして、許容応力(バネ線材引張強度)を0.48σBとしたときに、次の式(9)が成り立ち、コイル平均膨張量(限界膨張量)がΔDmが計算される。
次に、図6に示すように、捩りコイルバネ50の外周面の一部50bがプーリ20の内周面に当接した後の捩りコイルバネ50のコイル平均膨張量(限界膨張量)ΔDmが前記した式(3)及び次の式(10)〜(13)によって計算される。
先ず、捩りコイルバネ50の外周面の一部50bがプーリ20の内周面に当接した後の捩りコイルバネ50のバネ定数KKは、次の式(10)によって得られる。
First, the spring constant K K of the
また、膨張時の応力σKは、次の式(11)よって得られる。
式(3)(7)(10)及び(11)から次の式(12)が成り立つ。
そして、許容応力(バネ線材引張強度)をσBとしたときに、次の式(13)が成り立ち、コイル平均膨張量(限界膨張量)がΔDmが計算される。
そして、この実施例1においては、前記した式(1)〜(13)に基づき、中間筒軸体30の筒軸部31の外径寸法Di、プーリ20の内径寸法D0、捩りコイルバネ50のコイル平均径寸法Dmが、次の式(14)〜(16)を成立する範囲内で設定されている。
すなわち、この実施例1において、図5に示すように、トルク負荷初期には捩りコイルバネ50の内周面の一部(端面52から略270度変位した部分)50aが中間筒軸体30の筒軸部31外周面に当接すると共に、捩りコイルバネ50の外周面とプーリ20の内周面との間に所定の隙間が設定されている。
そして、捩りコイルバネ50の弾性的な膨張開始から、図6に示すように、捩りコイルバネ50の外周面の一部(端面52から略90度変位した部分)50bがプーリ20の内周面に当接する間においては、捩りコイルバネ50は、破損されることなく、かつ式(4)に示す小さいバネ定数において、許容される弾性変形の範囲内で膨張し得るように設定されている。
That is, in the first embodiment, as shown in FIG. 5, at the initial stage of torque load, a part of the inner peripheral surface of the torsion coil spring 50 (part displaced by approximately 270 degrees from the end surface 52) 50 a is the cylinder of the intermediate
Then, from the start of elastic expansion of the
また、トルクが所定値以上に達して捩りコイルバネ50が所定量だけ弾性的に膨張されたときには、図6に示すように、捩りコイルバネ50の外周面の一部50bがプーリ20の内周面に当接するように設定されている。
そして、図6に示すように、捩りコイルバネ50は、その外周面の一部50bがプーリ20の内周面に当接した後、引き続いて、捩りコイルバネ50は、その外周面の略全域がプーリ20の内周面に接触するまでの間において、式(10)に示す大きいバネ定数(トルク負荷初期の捩りコイルバネ50のバネ定数に比べ、1.5倍程度大きいバネ定数)において、許容される弾性変形の範囲内で膨張し得るように設定されている(図7参照)。
When the torque reaches a predetermined value or more and the
Then, as shown in FIG. 6, after the
上述したように構成されるこの実施例1に係るプーリユニットにおいて、プーリ20側からのトルクが、捩りコイルバネ50、中間筒軸体30、一方向クラッチ40の順を経て内軸体10に伝達される。そして、トルク伝達時の回動変動が捩りコイルバネ50の弾性変形によって吸収されるため、ベルトの滑り、バタツキ、異音等の発生が抑制される。
In the pulley unit according to the first embodiment configured as described above, torque from the
トルク負荷初期において、図5に示すように、捩りコイルバネ50の内周面の一部50aが中間筒軸体30の筒軸部31外周面に当接した状態で弾性的に膨張(拡径)する。捩りコイルバネ50の弾性的な膨張開始からその外周面の一部50bがプーリ20の内周面に当接する間においては、捩りコイルバネ50のバネ定数が小さい。このため、小さいバネ定数の捩りコイルバネ50によって回転変動を良好に吸収することができる。
トルクが所定値以上に達し、図6に示すように、捩りコイルバネ50の外周面の一部50bがプーリ20の内周面に当接すると、その後の捩りコイルバネ50のバネ定数は、前記したトルク負荷初期の捩りコイルバネ50のバネ定数に比べ、1.5倍程度大きくなり、強度が約2倍程度大きくなる。このため、トルクが所定値以上に達した高トルク域では強度を充分に保持することができる。
さらに、捩りコイルバネ50に過大なトルクが作用したときには、プーリ20の内周面によって、捩りコイルバネ50の外周面が拘束される。これによって、捩りコイルバネ50の膨張を抑制することができ破損を防止できる。
In the initial stage of torque load, as shown in FIG. 5, the inner
When the torque reaches a predetermined value or more and a
Furthermore, when an excessive torque is applied to the
また、プーリ20の回転速度が内軸体10の回転速度よりも遅くなると、一方向クラッチ40のローラ48がロック位置から外れてくさび状空間の広い側へ移動してフリー状態に切替わる。これにより、プーリ20からのトルクの伝達が遮断されるが、オルタネータのロータに対応する内軸体10はオルタネータのロータが大きな回転慣性を有するため、遮断以降も回転を継続する。
例えば、エンジンを停止したときには、この停止にともなってプーリ(外輪体)の回転が停止し、内軸体10はオルタネータのロータの回転慣性力が消失するまで回転を継続する。
Further, when the rotation speed of the
For example, when the engine is stopped, the pulley (outer ring body) stops rotating along with the stop, and the
また、この実施例1において、プーリ20側からのトルクが、捩りコイルバネ50、中間筒軸体30、一方向クラッチ40の順を経て内軸体10に伝達される。このため、プーリ20側から急激なトルクが作用したときでも、その衝撃を捩りコイルバネ50によって吸収することができる。このため、一方向クラッチ40のローラ48やくさび空間の内壁面(カム面15及び中間筒軸体30の筒軸部31内周面)を前記衝撃から保護することができる。これによって、一方向クラッチ40の耐久性の向上を図ることができる。
In the first embodiment, the torque from the
なお、この発明は前記実施例1に限定するものではない。
例えば、前記実施例1においては、内軸体10の外周面にカム面15を形成して中間筒軸体30の筒軸部31内周面とカム面15によってくさび状空間を形成したが、中間筒軸体30の筒軸部31内周面にカム面を形成し、内軸体10の外周面とカム面によってくさび状空間を形成してもよい。
但し、この場合には、一方向クラッチ40の保持器41は、中間筒軸体30の筒軸部31内周面に固定(例えば圧入固定)される。
また、前記実施例1においては、複数のくさび状空間とローラ48とを備えた一方向クラッチ40である場合を例示したが、バネクラッチによって一方向クラッチが構成される場合においても実施可能である。
さらに、一方向クラッチが配設されないプーリユニットであっても、実施可能である。
また、この発明においては、エンジンの補機類の一つであるオルタネータに対応するプーリユニット以外のプーリユニット、例えば、エアコンディショナ用コンプレッサ、ウオーターポンプ、冷却ファン等のエンジンの補機類に対応するプーリユニットとして使用可能である。
The present invention is not limited to the first embodiment.
For example, in the first embodiment, the
However, in this case, the
In the first embodiment, the case of the one-way clutch 40 having a plurality of wedge-shaped spaces and the
Furthermore, even a pulley unit in which a one-way clutch is not provided can be implemented.
Also, in the present invention, it corresponds to a pulley unit other than a pulley unit corresponding to an alternator which is one of engine auxiliary machines, for example, an engine auxiliary machine such as an air conditioner compressor, a water pump and a cooling fan. It can be used as a pulley unit.
10 内軸体
20 プーリ(外輪体)
25 バネ座
26 係合面
30 中間筒軸体(軸体)
35 バネ座
36 係合面
40 一方向クラッチ
48 ローラ
50 捩りコイルバネ
52、54 端面
10
25
35
Claims (2)
前記捩りコイルバネは、その両端面のうち、一方の端面が前記外輪体に形成された係合面に当接し、他方の端面が前記軸体に形成された係合面に当接した状態で前記外輪体と前記軸体とをトルク伝達可能に接続し、
トルク負荷初期には前記捩りコイルバネの内周面が前記軸体の外周面に当接すると共に、前記捩りコイルバネの外周面と前記外輪体の内周面との間に所定の隙間が設定され、
トルクが所定値以上に達して前記捩りコイルバネが所定量だけ弾性的に膨張されたときには、前記捩りコイルバネの外周面が前記外輪体の内周面に当接するように前記外輪体の内径寸法が設定されていることを特徴とするプーリユニット。 A pulley unit in which a torsion coil spring that absorbs rotational fluctuation is interposed between a shaft body and a pulley-side outer ring body that is concentrically disposed on the outer periphery of the shaft body,
The torsion coil spring has one end surface abutting on an engagement surface formed on the outer ring body and the other end surface abutting on an engagement surface formed on the shaft body. Connecting the outer ring body and the shaft body so that torque can be transmitted,
At the initial stage of torque load, the inner peripheral surface of the torsion coil spring comes into contact with the outer peripheral surface of the shaft body, and a predetermined gap is set between the outer peripheral surface of the torsion coil spring and the inner peripheral surface of the outer ring body,
When the torque reaches a predetermined value or more and the torsion coil spring is elastically expanded by a predetermined amount, the inner diameter dimension of the outer ring body is set so that the outer peripheral surface of the torsion coil spring contacts the inner peripheral surface of the outer ring body Pulley unit characterized by being made.
前記内軸体と、前記プーリとの間には、中間筒軸体が同心状に配置され、前記内軸体の外周面と前記中間筒軸体の内周面との間に、前記一方向クラッチが配置され、前記中間筒軸体の外周面と前記プーリの内周面との間に捩りコイルバネが配置され、
前記捩りコイルバネは、その両端面のうち、一方の端面が前記プーリ側に形成された係合面に当接し、他方の端面が前記中間筒軸体側に形成された係合面に当接した状態で前記プーリと前記中間筒軸体とをトルク伝達可能に接続し、
トルク負荷初期には前記捩りコイルバネの内周面が前記中間筒軸体の外周面に当接すると共に、前記捩りコイルバネの外周面と前記プーリの内周面との間に所定の隙間が設定され、
トルクが所定値以上に達して前記捩りコイルバネが所定量だけ弾性的に膨張されたときには、前記捩りコイルバネの外周面が前記プーリの内周面に当接するように前記プーリの内径寸法が設定されていることを特徴とするプーリユニット。 A pulley unit in which a one-way clutch and a torsion coil spring that absorbs rotational fluctuations are interposed between an inner shaft body and a pulley disposed concentrically on the outer periphery of the inner shaft body,
An intermediate cylindrical shaft body is concentrically disposed between the inner shaft body and the pulley, and the one-way direction is provided between an outer peripheral surface of the inner shaft body and an inner peripheral surface of the intermediate cylindrical shaft body. A clutch is disposed, a torsion coil spring is disposed between an outer peripheral surface of the intermediate cylindrical shaft body and an inner peripheral surface of the pulley;
The torsion coil spring is in a state in which one end face of the both end faces comes into contact with an engagement face formed on the pulley side, and the other end face comes into contact with an engagement face formed on the intermediate cylinder shaft side. The pulley and the intermediate cylinder shaft body are connected so as to be able to transmit torque,
At the initial stage of torque load, the inner peripheral surface of the torsion coil spring contacts the outer peripheral surface of the intermediate cylindrical shaft body, and a predetermined gap is set between the outer peripheral surface of the torsion coil spring and the inner peripheral surface of the pulley.
When the torque reaches a predetermined value or more and the torsion coil spring is elastically expanded by a predetermined amount, the inner diameter of the pulley is set so that the outer peripheral surface of the torsion coil spring contacts the inner peripheral surface of the pulley. Pulley unit characterized by that.
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