JP4196541B2 - プーリユニット - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プーリユニットに関する。このプーリユニットは、例えば自動車などのエンジンのクランクシャフトからベルトを介して駆動される補機に装備される。補機としては、例えば自動車のオルタネータ、エアコンディショナ用コンプレッサ、ウォーターポンプ、冷却ファンなどが挙げられる。
【0002】
【従来の技術】
従来のプーリユニットでは、ベルトから入力される回転動力が変動してもそれを吸収して被駆動軸に対して伝達させないようにする目的で、ベルトが巻き掛けられるプーリと、被駆動軸が結合されるロータ軸との間に、一方向クラッチを内蔵したものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動車のオルタネータでは、高速化して高電力を出力させるものが要求されている。そのようにするには、プーリを小径にして高速化を図ることが簡単であるが、この場合、上述した一方向クラッチを内蔵することがスペース的に困難となる。
【0004】
これに対して、従来から、プーリユニットに対して回転変動吸収用の一方向クラッチと、回転動力増速用の遊星増速機構とを組み込むようにしたものも考えられている。この場合、構成が複雑である他、互いに同心状に配置されるプーリとロータ軸との対向環状空間に対して一方向クラッチと遊星増速機構とを同軸状に隣り合わせて配設する構造であるために、プーリユニット全体の外形寸法が大きくなりすぎる。
【0005】
このような事情に鑑み、本発明は、外形寸法をコンパクトに保ったうえで、プーリの回転変動吸収機能と増速機能とを併せ持つプーリユニットの提供を目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明第1のプーリユニットは、定位置に回転自在に支持される被駆動軸に対してベルトから受ける回転動力を伝達するものであって、前記ベルトにより回転駆動されるプーリと、プーリの内周で軸方向に離れた2ヶ所にそれぞれ転がり軸受を介して装着されるとともに離隔距離を保った状態で一体的に結合されかつ中心から偏心した位置に偏心孔を有する2つ一対の偏心リングと、前記被駆動軸が同期回転可能に結合されかつ一対の偏心リングの各偏心孔に対してそれぞれ回転自在に挿入されるロータ軸と、前記プーリの軸方向中間領域の内周で前記一対の偏心リングの離隔領域に配置される一方向クラッチとを備え、前記一方向クラッチが、プーリと一体に形成されるかあるいはプーリの内周面に対して嵌合固定される外輪と、この外輪に対して同心状に挿通される内輪と、内輪とプーリとの対向環状空間の円周数ヶ所に介装されかつ内・外輪間の回転速度差に応じて内・外輪間の動力伝達を許容する状態または遮断する状態に切り換えるための状態切換要素とを含む構成とされ、前記一方向クラッチの内輪の内周面において所要角度領域に前記ロータ軸が転接されている、ことを特徴としている。
【0008】
本発明第2のプーリユニットは、上記第1の構成において、前記ロータ軸の外周面に外歯ギヤが、また、一方向クラッチの内輪内周面に前記ロータ軸の外歯ギヤに噛合する内歯ギヤがそれぞれ設けられている、ことを特徴としている。
【0009】
本発明第3のプーリユニットは、上記第2の構成において、前記内輪の内歯ギヤの歯数と、前記ロータ軸の外歯ギヤの歯数との比によって、プーリおよび一方向クラッチの内輪からロータ軸への伝達する回転動力の増速比が設定される、ことを特徴としている。
【0010】
要するに、本発明では、プーリ内周に同心状に配置した一方向クラッチの内輪の所要角度領域に対して、プーリおよび内輪の回転中心に対して偏心配置したロータ軸を転接させることにより、プーリに入力される回転動力をロータ軸に対して増速させて伝達するようにしている。このような増速構造であれば、従来例の遊星増速機構を用いる構造に比べて構成が簡素で、しかも外形寸法が小さくて済む。
【0011】
また、プーリの回転動力の変動については、微小減速変動と微小加速変動とがあるが、まず、微小減速変動は、プーリ内周に同心状に配置した一方向クラッチの状態切り換えによって吸収されるようになる一方、微小加速変動は、ロータ軸の回転中心を支点としてプーリおよび一方向クラッチがスイングすることによって吸収されるようになる。これにより、入力される回転動力が変動しても安定した回転動力を被駆動軸に伝達できるようになる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【0013】
図1から図5に本発明の一実施形態を示している。図1は、プーリユニットの正面図、図2は、図1の(2)−(2)線断面の矢視図、図3は、図2の(3)−(3)線断面の矢視図、図4は、プーリユニットを分解して示す斜視図、図5は、プーリユニットの微小加速変動を吸収する動作を示す正面図である。
【0014】
図例のプーリユニットは、プーリ1、2つ一対の偏心リング2,3、ロータ軸4、一方向クラッチ5を有している。
【0015】
プーリ1は、その外周にはVリブ形状のベルト6が巻き掛けられる波状溝が形成されており、例えば自動車エンジンのクランクシャフトの回転動力がベルト6を介して伝達される。
【0016】
一対の偏心リング2,3は、プーリ1の内周面において軸方向に離れた2ヶ所にそれぞれ転がり軸受7A,7Bを介して装着されている。この一対の偏心リング2,3は、その中心に対して偏心した位置にそれぞれ偏心孔2a,3aを有している。これら偏心リング2,3は、スペーサ8を用いて軸方向に所要間隔を介して平行に配置された状態で、ボルト9により一体的に結合されている。
【0017】
ロータ軸4は、一対の偏心リング2,3の偏心孔2a,3aに対して2つの転がり軸受10A,10Bを介して回転自在に挿通されており、詳細に図示しないが自動車エンジンの補機の被駆動軸(例えばオルタネータのロータ)11に固定される。このロータ軸4の外周面において軸方向中間領域には、外歯ギヤ4aが設けられている。
【0018】
一方向クラッチ5は、プーリ1の内周面において軸方向中央に介装されるもので、内輪51、合成樹脂製の環状保持器52、複数のころ53、弾性部材として楕円形のコイルバネ54と、ころ53を軸方向で位置決めするための2つの止め輪55とを備え、ここでは外輪としてプーリ1そのものを利用した構造になっている。
【0019】
内輪51は、上記プーリ1の内周に同心状に挿通されるもので、その外周面の円周数カ所には平坦なキー状のカム面51aが設けられている。この例では、カム面51aを八つとしており、そのために内輪51の外径形状が八角形になっている。また、この内輪51の内周面には、ロータ軸4の外歯ギヤ4aと噛合する内歯ギヤ51bが設けられている。
【0020】
環状保持器52は、上記内輪51とプーリ1との対向環状空間に配設されて内輪51に対して周方向ならびに軸方向に位置決めされた状態で外装されるもので、その円周数カ所つまり内輪51のカム面51aに対応する領域には、径方向内外に貫通形成されるポケット52aが設けられている。この環状保持器52は、その内周面を内輪51の多角形の外周面形状に合致嵌合する形状に形成することにより、環状保持器52を内輪51に対して周方向に回り止めさせている。
【0021】
ころ53は、環状保持器52の各ポケット52aに1つずつ周方向転動範囲が規制された状態で収納される。
【0022】
コイルバネ54は、環状保持器52の各ポケット52aの内壁面に突設される突起52bに対して装着されて、ころ53をカム面51aとプーリ1の内周面とで形成するくさび状空間の狭い側(ロック側)へ押圧するものである。
【0023】
ところで、この実施形態でのプーリユニットは、図示しないクランクシャフトからベルト6を介してプーリ1に入力される回転動力を増速してロータ軸4に伝達する増速構造と、プーリ1に入力される回転動力の変動を吸収する回転変動吸収構造とを併せ持つように構成している、ことに特徴がある。
【0024】
次に、上述した構成のプーリユニットの動作を説明する。
【0025】
まず、プーリ1の回転速度を上昇させる過程では、一方向クラッチ5のころ53がくさび状空間の狭い側へ転動させられてロック状態となり、プーリ1と一方向クラッチ5の内輪51とが一体化して同期回転する。このプーリ1および一方向クラッチ5の内輪51は、ロータ軸4の外周に回転自在に支持される一対の偏心リング2,3の中心を回転軸心として回転し、この一方向クラッチ5の内輪51の回転に伴いロータ軸4が自身の中心周りに回転駆動させられる。これにより、ロータ軸4がプーリ1および一方向クラッチ5の内輪51の回転数よりも増速されることになる。この増速比は、一方向クラッチ5の内輪51における内歯ギヤ51bの歯数と、ロータ軸4における外歯ギヤ4aの歯数との比により決まるが、その設定は任意である。
【0026】
一方、プーリ1の回転速度を下降させる過程では、一方向クラッチ5のころ53がくさび状空間の広い側へ転動させられてフリー状態となり、プーリ1からロータ軸4へ回転動力の伝達が遮断されて、ロータ軸4が回転慣性力のみで回転を継続するようになる。このとき、ロータ軸4の回転によって一方向クラッチ5の内輪51が回転させられるものの、この内輪51はプーリ1に対して相対的に回転する。
【0027】
そして、上述したような回転中において、プーリ1の回転速度が微小減速変動したときには、その瞬間、一方向クラッチ5のころ53がくさび状空間の広い側へ転動させられてフリー状態となり、それによってプーリ1からロータ軸4へ回転動力の伝達が遮断されてロータ軸4が回転慣性力のみで回転を継続するようになる。これにより、プーリ1の微小減速変動を吸収する。
【0028】
一方、プーリ1の回転速度が微小加速変動したときには、その瞬間、ベルト6の張り側の張力が増すので、図5の仮想線で示すように、プーリ1、一方向クラッチ5および偏心リング2,3がロータ軸4の回転中心を支点としてロータ軸4回りに所要角度だけ進む方向にスイングすることになる。これにより、プーリ1の微小加速変動を吸収する。
【0029】
このようにして、プーリ1に入力される回転動力の変動を吸収することにより、被駆動軸11に対して一定の回転動力を伝達させることができる。
【0030】
ところで、上述したようなプーリユニットは、例えば自動車のオルタネータ、エアコンディショナ用コンプレッサ、ウォーターポンプ、冷却ファンなどに利用することができる。仮に、オルタネータに利用する場合だと、オルタネータを高速回転させることができるので、発電効率を高めるうえで有利となる。
【0031】
以上説明したように、この実施形態では、プーリ1および一方向クラッチ5の内輪51の回転中心とロータ軸4の回転中心とを偏心配置させるだけの簡易な増速構造と、プーリ1の内周に同心状に配置する一般的な一方向クラッチ5を用いるとともにプーリ1とロータ軸4との偏心配置によるプーリ1のスイング動作を利用した簡易な回転変動吸収構造とを採用しているから、従来例のように一方向クラッチと遊星増速装置とを用いる構造に比べて構成を簡素にできて、コスト低減に貢献できるようになる。
【0032】
なお、本発明は上述した実施形態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。
【0033】
(1)上記実施形態において、プーリ1と一対の偏心リング2,3との間の転がり軸受7A,7Bや偏心リング2,3とロータ軸4との間の転がり軸受10A,10Bの形式は深溝玉軸受に限定されず、アンギュラ玉軸受、ころ軸受あるいは円錐ころ軸受などとすることができる。
【0034】
(2)上記実施形態での一方向クラッチ5として、ローラタイプを例に挙げているが、スプラグタイプの一方向クラッチを用いてもよいし、また、上記実施形態の一方向クラッチ5における細部の構成についても種々な変形が考えられる。
【0035】
【発明の効果】
請求項1から3の発明に係るプーリユニットでは、プーリおよび一方向クラッチの内輪の回転中心とロータ軸の回転中心とを偏心配置させるだけの簡易な増速構造と、プーリの内周に同心状に配置する一般的な一方向クラッチを用いるとともにプーリとロータ軸との偏心配置によるプーリのスイング動作を利用した簡易な回転変動吸収構造とを採用しているから、従来例のように一方向クラッチと遊星増速装置とを用いる構造に比べて構成を簡素にできて、プーリユニットの低コスト化に貢献できるようになった。
【0036】
特に、請求項2の発明のように、一方向クラッチの内輪に対するロータ軸の転接をギヤによる噛合にさせるようにすれば、加工が容易となり、生産性の向上に貢献できる。
【0037】
また、請求項3の発明のように、上記請求項2の構成を前提にして、ギヤ比で増速比を決定するようにしていれば、増速比の設定を簡単に行うことができ、設計および製作が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るプーリユニットを示す正面図
【図2】図1の(2)−(2)線断面の矢視図
【図3】図2の(3)−(3)線断面の矢視図
【図4】プーリユニットを分解して示す斜視図
【図5】プーリユニットの微小加速変動を吸収する動作を示す正面図
【符号の説明】
1 プーリ
2,3 偏心リング
4 ロータ軸
5 一方向クラッチ
6 ベルト
51 一方向クラッチの内輪
51a 内輪のカム面
52 一方向クラッチの保持器
53 一方向クラッチのころ
Claims (3)
- 定位置に回転自在に支持される被駆動軸に対してベルトから受ける回転動力を伝達するプーリユニットであって、
前記ベルトにより回転駆動されるプーリと、
プーリの内周で軸方向に離れた2ヶ所にそれぞれ転がり軸受を介して装着されるとともに離隔距離を保った状態で一体的に結合されかつ中心から偏心した位置に偏心孔を有する2つ一対の偏心リングと、
前記被駆動軸が同期回転可能に結合されかつ一対の偏心リングの各偏心孔に対してそれぞれ回転自在に挿入されるロータ軸と、
前記プーリの軸方向中間領域の内周で前記一対の偏心リングの離隔領域に配置される一方向クラッチとを備え、
前記一方向クラッチが、プーリと一体に形成されるかあるいはプーリの内周面に対して嵌合固定される外輪と、この外輪に対して同心状に挿通される内輪と、内輪とプーリとの対向環状空間の円周数ヶ所に介装されかつ内・外輪間の回転速度差に応じて内・外輪間の動力伝達を許容する状態または遮断する状態に切り換えるための状態切換要素とを含む構成とされ、
前記一方向クラッチの内輪の内周面において所要角度領域に前記ロータ軸が転接されている、ことを特徴とするプーリユニット。 - 請求項1のプーリユニットにおいて、
前記ロータ軸の外周面に外歯ギヤが、また、一方向クラッチの内輪内周面に前記ロータ軸の外歯ギヤに噛合する内歯ギヤがそれぞれ設けられている、ことを特徴とするプーリユニット。 - 請求項2のプーリユニットにおいて、
前記内輪の内歯ギヤの歯数と、前記ロータ軸の外歯ギヤの歯数との比によって、プーリおよび一方向クラッチの内輪からロータ軸への伝達する回転動力の増速比が設定される、ことを特徴とするプーリユニット。
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