JP2005249037A - Power transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プーリユニット等の動力伝達装置に関する。この種の動力伝達装置は、例えばエンジンのクランクシャフトやクランクシャフトから伝動ベルトを介して駆動される補機類に装備することができる。補機類には、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、ウオーターポンプ、冷却ファンなどが挙げられる。 The present invention relates to a power transmission device such as a pulley unit. This type of power transmission device can be installed in, for example, an engine crankshaft or auxiliary machinery driven from the crankshaft via a transmission belt. Examples of the auxiliary machines include an automobile alternator, an air conditioner compressor, a water pump, and a cooling fan.
エンジンの回転駆動力をクランクシャフト(駆動側)から伝動ベルトを介して補機(従動側)に伝達する場合、クランクシャフトにおける回転角速度の微小変動に起因して、伝動ベルトに滑りが起こって異音が発生する傾向となる。このことを、補機類の一つであるオルタネータを例にとって説明する。 When transmitting a rotational driving force of the engine to the crankshaft accessory via the transmission belt from the (drive side) machine (driven side), due to the slight change of the rotational angular velocity at the crank shaft, happening slipping transmission belt different Sound tends to be generated. This will be described an alternator, which is one of the auxiliaries for example.
エンジンを駆動源とする場合、エンジンの動作工程により、クランクシャフトは、その回転中、常に回転角速度の微小変動がある。一方、オルタネータのロータは、大きな回転慣性(慣性モーメント)を有しているから、当該ロータには慣性トルクがかかっている。このため、オルタネータのロータを、回転角速度の微小変動を伴うクランクシャフトで駆動すると、伝動ベルトに緩みと張り側とが変わって張力変動が発生する一方で、該伝動ベルトには、ロータの慣性トルクがかかる結果、伝動ベルトに滑りが起こって異音が発生したり耐久性が低下したりする傾向となる。 If the engine as a drive source, the operation process of the engine crankshaft during its rotation, there is always a slight change of the rotational angular velocity. On the other hand, since the rotor of the alternator has a large rotational inertia (moment of inertia), inertia torque is applied to the rotor. For this reason, when the alternator rotor is driven by a crankshaft with minute fluctuations in the rotational angular velocity, the transmission belt loosens and tension changes, and tension fluctuations occur. On the transmission belt, the rotor inertia torque As a result, slippage occurs in the transmission belt and abnormal noise is generated or durability tends to be lowered.
なお、従来の技術として、伝動ベルトが巻き掛けられるプーリの内周面と、オルタネータのロータに一体回転可能に連結されるロータ軸の外周面とにおける円周数ヶ所に、凸部をそれぞれ設け、両凸部が円周方向で対向する空間にゴムやバネなどの弾性体を配置した動力伝達装置が提案されている(例えば特許文献1参照)。
本発明は、上記ベルトの異音の発生や耐久性の向上を図り、長期にわたり、信頼性に優れた動力伝達装置を提供するものである。 The present invention provides a power transmission device that is excellent in reliability over a long period of time by generating abnormal noise and improving durability of the belt.
本発明による動力伝達装置は、同心配置した内側と外側の両環体間で回転動力の伝達を行う動力伝達装置であって、外側環体の内周面に径方向内向きの凸部を、内側環体の外周面に径方向外向きの凸部を周方向交互に配置されるよう設けて各凸部の周方向間に複数の収納空間を形成し、各収納空間の少なくとも1つに環体の回転変動に基づく回転トルクを受け得るようにバネを収納し、少なくとも1つに該バネの振動を減衰し得るようにダンパーを収納したことを特徴とするものである。 A power transmission device according to the present invention is a power transmission device that transmits rotational power between both inner and outer rings arranged concentrically, and a radially inward convex portion on an inner peripheral surface of the outer ring, A plurality of storage spaces are formed between the circumferential directions of the respective convex portions by providing radially outward convex portions on the outer peripheral surface of the inner ring body so as to be alternately arranged in the circumferential direction. A spring is accommodated so as to receive a rotational torque based on a rotational fluctuation of the body, and a damper is accommodated in at least one so as to attenuate the vibration of the spring.
この場合、収納空間を径方向に対向する位置に配置し、これら対向配置した収納空間にバネとダンパーとをそれぞれ収納する構成としてもよい。 In this case, the storage space may be arranged at a position facing the radial direction, and the spring and the damper may be housed in the storage space arranged to face each other.
本発明の動力伝達装置を例えばプーリユニットに適用した場合、エンジンのクランクシャフト側からベルトを介して例えば外側環体としてのプーリが駆動されると、上記バネとダンパーを介して内側環体としてのロータ軸が回転する。 When the power transmission device of the present invention is applied to, for example, a pulley unit, when a pulley as an outer ring is driven from the crankshaft side of the engine via a belt, for example, an inner ring is formed via the spring and the damper. The rotor shaft rotates.
そして、ベルトの張力が変動し、この張力変動に対してロータ軸がその慣性トルクにより該張力変動に追随できない状況下において、ベルトの張力変動はバネが圧縮伸長することで受けるからベルトはプーリに対して滑らずに済む。これによって、ベルトの異音の発生等が抑制ないしは解消され、さらに耐久性が向上される。 In a situation where the belt tension fluctuates and the rotor shaft cannot follow the tension fluctuation due to its inertia torque, the belt tension fluctuation is received by the compression and extension of the spring. There is no need to slip. This suppresses or eliminates the occurrence of abnormal noise on the belt and further improves durability.
一方、バネは上記張力変動による圧縮伸長という振動をするが、この振動は、ダンパーにより減衰される。その結果、上記張力変動をダンパーだけで受けずに済むから、ダンパーはその経年劣化を軽減されるようになる。 On the other hand, the spring vibrates as compression and extension due to the above-described tension fluctuation, and this vibration is attenuated by the damper. As a result, since it is not necessary to receive the tension fluctuation only with the damper, the damper is able to reduce its aged deterioration.
以上のことから、本発明では、バネによりベルトの張力変動は吸収されてベルトの異音の発生や耐久性の向上が可能となる一方で、バネの振動はダンパーで減衰されることから、長期にわたり円滑な動力伝達が可能となる信頼性に優れた動力伝達装置を提供することができる。 From the above, in the present invention, the belt tension fluctuation is absorbed by the spring, and the noise of the belt can be generated and the durability can be improved. On the other hand, the vibration of the spring is damped by the damper. It is possible to provide a highly reliable power transmission device that enables smooth power transmission over a wide range.
なお、特許文献1に開示されている動力伝達装置では、各収納空間にダンパーかバネのいずれか一方のみを収納しているから、例えば、ダンパーだけを収納すると、ベルトの張力変動の抑制はできても、該張力変動による荷重によりダンパーはその経年劣化が起こり易く、バネだけを収納すると、ベルトの張力変動の抑制はできても当該バネの振動の減衰が抑制しにくく、円滑に動力伝達しにくくなるという課題がある。これに対して、本発明によると、ダンパーとバネという弾性特性が異なる部材を用いたから、上述したごとき、作用効果を得ることができるものとなる。 In the power transmission device disclosed in Patent Document 1, since only either a damper or a spring is stored in each storage space, for example, if only the damper is stored, fluctuations in belt tension can be suppressed. However, the damper is likely to deteriorate over time due to the load due to the tension fluctuation, and if only the spring is housed, it is difficult to suppress the vibration fluctuation of the spring even if the tension fluctuation of the belt can be suppressed, and the power is transmitted smoothly. There is a problem that it becomes difficult. On the other hand, according to the present invention, since the members having different elastic characteristics such as the damper and the spring are used, the above-described operational effects can be obtained.
本発明によれば、エンジンの回転駆動力をクランクシャフトから伝動ベルトを介してオルタネータ等の補機に伝達する動力伝達装置、例えば、プーリユニットにおいて、伝動ベルトの異音の発生や耐久性の向上を図り、長期にわたり、信頼性に優れた動力伝達装置を提供することができる。 According to the present invention, in a power transmission device that transmits the rotational driving force of an engine to an auxiliary machine such as an alternator from a crankshaft via a transmission belt, for example, in a pulley unit, generation of abnormal noise in the transmission belt and improvement in durability. Therefore, it is possible to provide a power transmission device with excellent reliability over a long period of time.
以下本発明の最良の形態を、図を参照して説明する。この形態では、動力伝達装置を車両の補機に用いるプーリユニットに適用させている。図1はプーリユニットの全体構成を示す側面断面図、図2および図3は同じく正面断面図である。 The best mode of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, the power transmission device is applied to a pulley unit used for a vehicle auxiliary machine. FIG. 1 is a side sectional view showing the overall configuration of the pulley unit, and FIGS. 2 and 3 are front sectional views.
これらの図に示すプーリユニット1は、外側環体としてのプーリ2と、該プーリ2の内周側に配置されて当該プーリ2との間で回転動力の伝達を行う内側環体としてのロータ軸3と、プーリ2とロータ軸3との軸方向中間に配置されて当該プーリ2からロータ軸3に対しての動力伝達の媒介を行う媒介部材4と、同じくプーリ2とロータ軸3との軸方向両端間に配設される転がり軸受5,6とを備える。
The pulley unit 1 shown in these drawings includes a
転がり軸受5,6は、プーリ2とロータ軸3との間の環状空間において軸方向両側にそれぞれ1つずつ介装されるもので、それぞれ、外輪7、内輪8、複数の玉9、それらを保持する冠形保持器10、およびシールリング11からなる一般的な深溝玉軸受である。
The
プーリ2の内周面の軸方向中間における円周数箇所、好ましくは、180°で対向する二箇所には径方向内向きに突出する凸部15,16(駆動側第1,第2凸部)が設けられている。プーリ2の外周面には、伝動ベルト6を巻き掛けるための波状溝(ベルト巻掛部)が形成されている。プーリ2の内周の軸方向他端側(ロータ軸3の自由端側に対応)には、径方向内向きの鍔部2aが設けられている。
Convex
駆動側第1,第2凸部15,16の内周面15c,16cは、ロータ軸3の外周面25に摺接可能とされ、駆動側第1,第2凸部15,16それぞれの周方向側面15a,15b,16a,16bは、径方向に沿って形成されている。プーリ2の内周面23の駆動側第1凸部15,駆動側第2凸部16間は、所定の曲率を有する円筒面に形成されている。
The inner
ロータ軸3には、例えば自動車に備える補機の回転軸やエンジンのクランクシャフトが一体回転可能に連結される。ロータ軸3の外周面の軸方向中間における円周数箇所、好ましくは、180°で対向する二箇所には径方向外向きに突出する凸部17,18(従動側第1,第2凸部)がそれぞれ設けられている。
The
従動側第1,第2凸部17,18は、駆動側第1,2凸部15,16間に配置されるようロータ軸3の外周面に径方向外向きに突出形成されて、従動側第1,第2凸部17,18と駆動側第1,2凸部15,16とは周方向で交互に設けられる配置となっている。
The driven side first and second
従動側第1,第2凸部17,18の周方向に対向する一方の対向側面17a,18aどうしは径方向に沿って形成され、周方向に対向する他方の対向側面17b,18bどうしは、一方の対向側面に向けて湾曲傾斜する突出曲面に形成されている。ロータ軸3の外周面25の従動側第1,第2凸部17,18間は、所定の曲率を有する円筒面に形成されている。
One
プーリ2とロータ軸3との対向環状空間においてロータ軸3側の各凸部17,18とプーリ2側の各凸部15,16との円周方向での各対向間(図上で4箇所の対向間)には、収納空間A1,A2,B1,B2が形成されている。
In the opposing annular space between the
動力伝達媒介部材4は、収納空間A1,A2に圧縮状態で収納された楕円形でコイル状の第1、第2バネ19,20と、収納空間B1,B2に収納された断面矩形の第1,第2ダンパー21,22とを備える。第1、第2バネ19,20は、好ましくは、金属製であるが、ゴムや樹脂などをバネ材料として用いてもよく、要するに、荷重の増減によってたわみ変化し、エネルギを吸収蓄積できるなどのバネとしての性質を備えることができるものであればよい。第1,第2ダンパー21,22は、ゴム系、特に硬質のゴムが好ましいが、これに限定されず、後述するごとく、従動側第1,第2凸部17,18に圧接して摩擦抵抗によりダンパー(制振ないしは防振等の振動抑制)機能を発揮できるものであればよい。樹脂系であっても、ゴムのごとき性質を付与できれば、当該樹脂系で構成することもできる。
The power transmission mediating member 4 includes elliptical and coiled first and
第1,第2バネ19,20は、駆動側第1凸部15の周方向側面15a,15bと、従動側第1,第2凸部17,18の一方の対向側面17a,18aとの間の収納空間A1,A2にそれぞれ配置され、周方向側面15a,15bと対向側面17a,18aとをバネ座としている。
The first and
第1,第2ダンパー21,22それぞれは、プーリ2の内周面23に沿う湾曲外周面21b,22bとロータ軸3の外周面25に沿う湾曲内周面21c,22cとを有して、所定の軸方向幅を有する円弧帯状の周方向断面に形成され、駆動側第2凸部16と従動側第1,第2凸部17,18それぞれの間の収納空間B1,B2に配置されている。
Each of the first and
第1,第2ダンパー21,22それぞれの基端部側面21a,22aは、駆動側第2凸部16の周方向側面16a,16bに当接可能な平面に形成され、第1,第2ダンパー21,22の先端部側に径方向内方側の短突起30と、径方向外方側の長突起31とを有し、両突起30,31の径方向中間に周方向に後退する凹部32が形成され、短突起30が従動側第1,第2凸部17,18の突出曲面17a,18aに圧接等、接触可能に配置されている。
The base end side surfaces 21a and 22a of the first and
上記プーリユニット1において、図示しないクランクシャフトの回転に伴なってベルト8が回転すると、その回転によってプーリ2が回転駆動する。そうすると、ロータ軸3は、動力伝達媒介部材4を介してプーリ2から動力伝達されて回転する。この場合、プーリ2が回転し、その回転動力が動力伝達媒介部材4を介してロータ軸3に伝達される過程を説明すると、図2の仮想線で示すように、プーリ2の図2上における時計回りの回転に伴い、プーリ2の駆動側第1凸部15が従動側第1凸部17に近づいて、駆動側第1凸部15の周方向側面15aが第1バネ19をその弾性に抗して押圧して第1バネ19は周方向側面15aと従動側第1凸部17の対向側面17aとの間で圧縮され、駆動側第1凸部15が従動側第1凸部17に周方向に近づくこと、すなわち駆動側第1凸部15が従動側第2凸部18から周方向に離れることで、第2バネ20は自由状態になる。
In the pulley unit 1, when the belt 8 rotates as the crankshaft (not shown) rotates, the
また、プーリ2の駆動側第2凸部16が従動側第2凸部18に近づいて駆動側第2凸部16の周方向側面16aが第2ダンパー22をその弾性に抗して押圧して圧縮してこれが弾性変形し、駆動側第2凸部16が従動側第2凸部18に周方向に近づくこと、すなわち駆動側第2凸部16が従動側第1凸部17から周方向に離れることで、第1ダンパー21が自由状態になる。以上により、第1バネ19が圧縮して従動側第1凸部17の対向側面17aを押すことにより、ロータ軸3がプーリ2に従動回転する。
Further, the driving-side second
上記クランクシャフトが脈動回転した場合を説明する。クランクシャフトの脈動回転でプーリ2の角速度が増加変動するときは、その角速度の増加変動分について上記と同様の動作で第1バネ19が圧縮してロータ軸3にその変動が伝達されるのを抑制できる一方、第1バネ19が圧縮の反動で伸長し、また、その反動で圧縮するという振動を起こそうとするが、このとき、第2ダンパー22が従動側第2凸部18の突出曲面18bに摩擦当接してその振動を減衰させる。これによって、第1バネ19が圧縮してもロータ軸3にその変動が伝達されるのを抑制できる。以上により、クランクシャフトの脈動回転でプーリ2の角速度が増加変動しても、ベルトが張力変動しても、該張力変動は第1バネ19で吸収され、第1バネ19の振動は第2ダンパー22で減衰されるから、プーリ2からの動力は、ベルトが張力変動してもロータ軸3に円滑に伝達され、その際、ベルトがプーリ2に滑らずに済むから、異音の発生等は抑制され耐久性が向上する。
A case where the crankshaft rotates in a pulsating manner will be described. When the angular velocity of the
なお、第2ダンパー22の両突起30,31は周方向に後退する凹部32を介して配置されているので、特に従動側第2凸部18の突出曲面18bに接触する短突起30を撓み易く弾性復元し易い形状とすることにより、第2ダンパー22が自由状態となった際に短突起30が弾性復元するから、第1バネ19の減衰を効果的に促進することができる。
In addition, since both
クランクシャフトの脈動回転でプーリ2の角速度が減少変動するときは、その角速度の減少変動分について第2バネ20が圧縮してプーリ2にその変動が伝達されるのを抑制できる一方、第2バネ20が圧縮の反動で伸長し、また、その反動で圧縮するという振動を起こそうとするが、このとき、第1ダンパー21が従動側第1凸部17の突出曲面17bに摩擦当接してその振動を減衰させる。これによって、第2バネ20が圧縮してもプーリ2にその変動が伝達されるのを抑制できる。以上により、クランクシャフトの脈動回転でプーリ2の角速度が減少変動してベルトが張力変動しても、該張力変動は第2バネ20で吸収され、第2バネ20の振動は第1ダンパー21で減衰され、ベルト8がプーリ2に滑らずに済むから、異音の発生等は抑制され、耐久性が向上する。
When the angular velocity of the
さらに、第1ダンパー21の両突起30,31は周方向に後退する凹部32を介して配置されているので、特に突出曲面18bに接触する短突起30を撓み易く弾性復元し易い形状とすることにより、プーリ2の不安定な挙動を効果的に抑制することができる。
Furthermore, since both the
ところで、バネを用いることなく弾性体を全てダンパーとした場合でも、プーリ2の角速度の増加変動を吸収することはできるが、ダンパーは経年劣化し易いといった問題がある。そこで本発明の実施の形態では、第1の弾性体としてバネを用い、第2の弾性体としてダンパーを用い、バネとダンパーとが周方向に対で機能するよう構成したことで、バネの減衰をダンパーで促進することができるとともに、ダンパーの経年劣化をバネで補うことができる構成としている。
By the way, even when the elastic body is made entirely of a damper without using a spring, it is possible to absorb an increase in the angular velocity of the
上記プーリユニット1の角速度変動が吸収されてロータ軸3に伝達されにくくなることについて、実験により確認しているので、以下に説明する。
Since it has been confirmed by experiment that the angular velocity fluctuations of the pulley unit 1 are absorbed and are not easily transmitted to the
運転条件は、エンジンに付設されるオルタネータにプーリユニット1を搭載した状態とし、オルタネータ回転数を2000rpmとし、オルタネータの負荷電流を5アンペアに設定している。 The operating conditions are such that the pulley unit 1 is mounted on an alternator attached to the engine, the alternator rotational speed is 2000 rpm, and the load current of the alternator is set to 5 amperes.
図4のグラフ図に示すように、プーリ2の角速度がサインカーブのように微小に変動している場合であっても、ロータ軸3の回転波形は、変動幅が小さくなることでが確認できている。そして、プーリ2に巻掛けられるベルトの張り側と、緩み側との張力変動についても、図4に示すように、変動が少なく抑制される結果となっている。
As shown in the graph of FIG. 4, even when the angular velocity of the
このように本発明の実施の形態によれば、減衰性に劣る第1バネ19と減衰性に優れた第2ダンパー22とが対で作用するよう周方向で組合せ、第2バネ20と減衰性に優れた第1ダンパー21とを対で作用するよう周方向で組合せて、プーリ2の角速度の増減変動を効果的に吸収でき、かつベルト8の耐久性を向上させることができる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the
1 プーリユニット
2 プーリ
3 ロータ軸
4 動力伝達装置
5,6 転がり軸受
8 ベルト
15 駆動側第1凸部
16 駆動側第2凸部
17 従動側第1凸部
18 従動側第2凸部
19 第1バネ
20 第2バネ
21 第1ダンパー
22 第2ダンパー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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JP2005337380A (en) | Power transmission device |
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