ダンパプーリ
【課題】簡単な構成で耐久寿命の優れたダンパプーリを提供することである。
【解決手段】同軸上で相対回転可能な一方の回転体２側に、回転方向で周期的に軸方向へ隆起する複数の山部を形成した球ガイド面１６を設け、他方の回転体３側に、球ガイド面１６と軸方向で対向する球保持面１７を設けて、これらの球ガイド面１６と球保持面１７との間に複数の球１０を周方向に配列して保持し、球保持面１７を設けた側の回転体３に、周方向に配列した球１０を回転方向への移動を規制して収容する球収容部１５を設け、球保持面１７を形成した別体部材の球保持板１１を回転体３の軸方向に移動可能として、球保持板１１を球１０側へ押圧する圧縮コイルばね１２を設けることにより、簡単な構成で、耐久寿命の優れたダンパプーリを提供できるようにした。
【解決手段】同軸上で相対回転可能な一方の回転体２側に、回転方向で周期的に軸方向へ隆起する複数の山部を形成した球ガイド面１６を設け、他方の回転体３側に、球ガイド面１６と軸方向で対向する球保持面１７を設けて、これらの球ガイド面１６と球保持面１７との間に複数の球１０を周方向に配列して保持し、球保持面１７を設けた側の回転体３に、周方向に配列した球１０を回転方向への移動を規制して収容する球収容部１５を設け、球保持面１７を形成した別体部材の球保持板１１を回転体３の軸方向に移動可能として、球保持板１１を球１０側へ押圧する圧縮コイルばね１２を設けることにより、簡単な構成で、耐久寿命の優れたダンパプーリを提供できるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの回転体間の回転変動を吸収して、回転体間の回転トルクの伝達を可能としたダンパプーリに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジンのクランクシャフトからオルタネータ等の補機へベルトを介して回転トルクを伝達する回転伝達部には、プーリを設けた入力側の回転体と、補機への出力側の回転体とを同軸上で相対回転可能に配置し、これらの２つの回転体間の回転変動を吸収して回転体間の回転トルクの伝達を可能としたダンパプーリが採用されている。
【０００３】
この種のダンパプーリには、入力側と出力側の２つの回転体をゴムやコイルスプリング等の弾性体で連結し、弾性体の捩じれ変形を利用して回転体間の相対回転を許容し、回転体間の回転変動を吸収して回転体間の回転トルクの伝達を可能としたものが多い（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
また、弾性体の捩じれ変形を利用するのではなく、同軸上で内外に配置した２つの回転体の間に、軸方向で対向する２つの環状レースを配置して、これらの対向面に係合部を設け、第１環状レースを外側回転体に回転一体でかつ軸方向変位可能として、背面側にばねを配置するとともに、第２環状レースを内側回転体に対して回転および軸方向変位可能とし、第２環状レースと内側回転体との間に上記ばねで押圧接続される摩擦クラッチを配置して、第１環状レースの係合部を上記ばねの配置方向に降り勾配の円弧状斜面、第２環状レースの係合部を上記ばねの配置方向に昇り勾配の円弧状斜面とし、これらの係合部間で回転体間の相対回転を許容するとともに、ばねで押圧される摩擦クラッチによって回転トルクを伝達するようにしたダンパプーリも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭６３−６８５４０号公報
【特許文献２】特開平５−１８０２８７号公報
【特許文献３】特開２００６−３８１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２に記載された弾性体の捩じれ変形を利用して回転体間の相対回転を許容するダンパプーリは、繰り返しの捩じれ変形を受けるゴムやコイルスプリング等の弾性体の疲労によって、耐久寿命が短くなる問題がある。
【０００７】
一方、特許文献３に記載されたダンパプーリは、このような弾性体の疲労による耐久寿命の低下はないが、回転体間の相対回転を許容する機構のほかに、回転トルクを伝達する摩擦クラッチを必要とするので、構成が複雑になる問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、簡単な構成で耐久寿命の優れたダンパプーリを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、入力側と出力側の２つの回転体を同軸上で相対回転可能に配置して、前記入力側の回転体にプーリを設け、前記２つの回転体のいずれか一方側に、回転方向で周期的に軸方向へ隆起する複数の山部を形成した環状の球ガイド面を設け、他方側に、前記球ガイド面と軸方向で対向する環状の球保持面を設けて、これらの球ガイド面と球保持面との間に複数の球を周方向に配列して保持し、前記球保持面を設けた側の回転体に、前記周方向に配列した球を回転方向への移動を規制して収容する球収容部を設け、前記球ガイド面および球保持面のいずれか一方の面を、この面が設けられる側の前記回転体の軸方向に移動可能な別体部材に形成して、この別体部材を前記配列された球側へ軸方向に押圧する圧縮ばねを設けた構成を採用した。
【００１０】
すなわち、同軸上で相対回転可能な２つの回転体の一方側に、回転方向で周期的に軸方向へ隆起する複数の山部を形成した球ガイド面を設け、他方側に、球ガイド面と軸方向で対向する球保持面を設けて、これらの環状の球ガイド面と球保持面との間に複数の球を周方向に配列して保持し、球保持面を設けた側の回転体に、配列した球を回転方向への移動を規制して収容する球収容部を設け、球ガイド面および球保持面のいずれか一方の面を、この面が設けられる側の回転体の軸方向に移動可能な別体部材に形成して、この別体部材を球側へ軸方向に押圧する圧縮ばねを設けることにより、簡単な構成で、耐久寿命の優れたダンパプーリを提供できるようにした。つまり、一方の回転体側に設けた球ガイド面と、他方の回転体側に設けた球収容部に回転方向への移動を規制された球を介して、回転トルクを伝達するとともに、回転体間に回転変動が生じたときに、球ガイド面の両側の山部の間で球を転動させ、回転体間の相対回転を許容できるようにした。
【００１１】
前記２つの回転体を、一方を他方に嵌挿するように内外に配置し、これらの内外に配置した回転体の間に形成される環状空間に、前記球ガイド面、球、球保持面および圧縮ばねを配置することにより、ダンパプーリをコンパクトに設計することができる。
【００１２】
前記球ガイド面と前記球保持面との間隔が拡がる方向への前記移動部材の軸方向移動を、前記球ガイド面の山部と前記球保持面との間隔が、前記球の直径未満となるように規制することにより、過負荷によって入力側の回転体の回転が速くなる大きな回転変動が生じたときに、玉が山部を乗り越えるトリップをなくし、このトリップ動作による騒音の発生やトルク変動を防止することができる。
【００１３】
前記球ガイド面に形成した山部の回転方向側の斜面とその反対側の斜面とを、互いに対称な傾斜面とすることにより、カム面の加工を容易にすることができる。
【００１４】
前記球ガイド面を前記入力側の回転体側に設け、前記山部の回転方向と反対側の斜面を、回転方向側の斜面よりも緩斜面とすることにより、過負荷によって入力側の回転体の回転が速くなる大きな回転変動が生じたときに、球が山部を乗り越えても、山部を乗り越えた球が緩斜面を緩やかに下るようにし、急激なトルク変動を抑制することができる。
【００１５】
前記球ガイド面を前記出力側の回転体側に設け、前記山部の回転方向側の斜面を、回転方向と反対側の斜面よりも緩斜面とすることによっても、過負荷によって入力側の回転体の回転が速くなる大きな回転変動が生じたときに、山部を乗り越えた球が緩斜面を緩やかに下るようにし、急激なトルク変動を抑制することができる。
【００１６】
前記球ガイド面の隣接する各山部間の領域を、最深の谷底部から両側の山部に向かって傾斜角度が大きくなる曲面の斜面で形成することにより、回転体間に回転変動が生じたときに山部側へ転動する球の移動速度を山部に近づくほど減速し、山部を乗り越えるトリップを規制された球を静かに停止させることができる。
【００１７】
前記山部間の谷底部から両側の山部に向かって傾斜角度が大きくなる斜面の曲面は、前記谷底部で傾斜が零となる楕円曲面とすることができる。
【００１８】
前記谷底部の両側の楕円曲面を、互いに短径が等しく、長径が異なる２つの楕円のものとして、前記球ガイド面を前記入力側の回転体側に設け、前記谷底部から回転方向と反対側の斜面を前記長径が大きい楕円の楕円曲面とすることにより、過負荷によって入力側の回転体の回転が速くなる大きな回転変動が生じたときに、球が山部を乗り越えるトリップを規制されるまでの移動距離を長くし、より大きな回転変動を許容することができる。
【００１９】
前記谷底部の両側の楕円曲面を、互いに短径が等しく、長径が異なる２つの楕円のものとして、前記球ガイド面を前記出力側の回転体側に設け、前記谷底部から回転方向側の斜面を前記長径が大きい楕円の楕円曲面とすることによっても、過負荷によって入力側の回転体の回転が速くなる大きな回転変動が生じたときに、球が山部を乗り越えるトリップを規制されるまでの移動距離を長くし、より大きな回転変動を許容することができる。
【００２０】
前記球ガイド面と球保持面との間に配列された球の半径方向への移動を規制する手段を設けることにより、配列された球の半径方向への移動を確実に規制することができる。
【００２１】
前記球ガイド面を前記別体部材に形成する場合は、この別体部材を、前記球ガイド面が設けられる側の回転体に回転方向を固定する手段を設けるとよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るダンパプーリは、同軸上で相対回転可能な２つの回転体の一方側に、回転方向で周期的に軸方向へ隆起する複数の山部を形成した球ガイド面を設け、他方側に、球ガイド面と軸方向で対向する球保持面を設けて、これらの環状の球ガイド面と球保持面との間に複数の球を周方向に配列して保持し、球保持面を設けた側の回転体に、配列した球を回転方向への移動を規制して収容する球収容部を設け、球ガイド面および球保持面のいずれか一方の面を、この面が設けられる側の回転体に回転方向を固定され軸方向に移動可能な別体部材に形成して、この別体部材を球側へ軸方向に押圧する圧縮ばねを設けたので、簡単な構成で、耐久寿命の優れたダンパプーリを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態のダンパプーリを示す合成縦断面図
【図２】図１のII−II線に沿った断面図
【図３】図１の球ガイド板の外観斜視図
【図４】図３の球ガイド面の展開断面図
【図５】図４の球ガイド面の変形例を示す展開断面図
【図６】第２の実施形態のダンパプーリを示す一部省略縦断面図
【図７】図６のVII−VII線に沿った断面図
【図８】図６の球ガイド面の展開断面図
【図９】第３の実施形態のダンパプーリを示す一部省略縦断面図
【図１０】図９の球ガイド面の展開断面図
【図１１】図９のダンパプーリにおける回転体間の捻転角と球の球ガイド面との接触角との関係を示すグラフ
【図１２】第４の実施形態のダンパプーリを示す一部省略縦断面図
【図１３】図１２の球ガイド面の展開断面図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図５は、第１の実施形態を示す。このダンパプーリは、図１に示すように、プーリ１が設けられた入力側となり、Ｖリブドベルトのリブ部が嵌まり込むプーリ溝を外周部に有する筒状の第１回転体２の内径側に、出力側となる第２回転体３が同軸上で嵌挿され、転がり軸受４で第１回転体２と相対回転可能に支持されている。第１回転体２の内径面には、第１回転体２と第２回転体３の間の環状空間５の一端側を仕切る内向きの鍔部２ａが設けられ、第２回転体３の外径面には、環状空間５の他端側を閉塞するように仕切るコ字断面の環状ケーシング６が取り付けられている。なお、図１の縦断面図は、便宜的に、定常回転状態を上側半分に、後述する回転変動が大きくなる過負荷状態を下側半分に、合成して表示している。
【００２５】
前記ケーシング６は、第１回転体２の内径面に装着されたすべり軸受７ａに支持され、第２回転体３の外径面に螺着されたナット８の締め付けによって、軸方向位置を位置決めされる。また、転がり軸受４は、第１回転体２の鍔部２ａと第２回転体３の大径段部３ａで軸方向位置を位置決めされている。
【００２６】
前記第１回転体２の鍔部２ａとケーシング６で仕切られた環状空間５には、鍔部２ａ側からケーシング６側へ、後述する環状の球ガイド板９、複数の球１０、環状の球保持板１１および圧縮コイルばね１２が順に配置されている。球ガイド板９は鍔部２ａにボルト１３で固定されている。球ガイド板９は、周方向に分割することもでき、鍔部２ａと一体に形成することもできる。
【００２７】
また、前記球保持板１１は、すべり軸受７ｂを介して第２回転体３の軸方向に移動可能とされ、スラスト軸受１４を介して圧縮コイルばね１２で球１０側へ押圧されている。この圧縮コイルばね１２の押圧力は、ナット８の締め付け位置によって調節される。なお、圧縮コイルばね１２は、板ばねや皿ばね等の他の圧縮ばねとしてもよい。また、スラスト軸受１４は省略することもできる。
【００２８】
前記各すべり軸受７ａ、７ｂは、真鍮、青銅等の金属素材やナイロン、ポリテトラフルオロエチレン、高分子量ポリエチレン等の合成樹脂素材で形成される。これらの素材の表面に、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイト、窒化ホウ素等の固体潤滑剤を塗布することもできる。また、固体潤滑剤を合成樹脂素材中に分散させることもできる。金属素材で形成する場合は、表面に潤滑性のよいめっき処理を施すこともできる。
【００２９】
図２に示すように、前記第２回転体３の大径段部３ａには、回転方向で等間隔に複数の凹状の球収容部１５が設けられ、これらの各球収容部１５に、球１０が回転方向の移動を規制されるように収容されている。この実施形態では、球収容部１５が回転方向の５箇所に設けられ、５つの球１０が回転方向に配列されている。これらの球収容部１５と球１０の数は２つ以上であればよく、好ましくは３つ以上とするとよい。
【００３０】
また、図１および図２に示すように、前記各球収容部１５に収容された球１０は、球保持板１１の外周で軸方向に張り出す環状部１１ａによって、半径方向外側への移動を規制されるように球ガイド板９との間に保持される。球１０は圧縮コイルばね１２の押圧力によって半径方向への移動を拘束されるので、環状部１１ａは省略することもできる。したがって、この実施形態では、プーリ１から第１回転体２に入力される回転トルクが、第１回転体２に回転方向を固定された球ガイド板９と、第２回転体３の球収容部１５に回転方向の移動を規制された球１０を介して、出力側の第２回転体３に伝達される。
【００３１】
図３に示すように、前記球ガイド板９は、球保持板１１の球保持面１７と軸方向で対向する面に、回転方向で周期的に軸方向へ隆起する複数の山部１６ａを形成した球ガイド面１６が設けられている。この実施形態では、山部１６ａが回転方向の５箇所に形成されている。前記球収容部１５に収容されて配列された各球１０は、球保持板１１を介して圧縮コイルばね１２で球ガイド面１６に押圧されるので、定常回転状態では、各山部１６ａの中間の最深の谷底部１６ｂに位置する。
【００３２】
図４に示すように、前記球ガイド面１６の山部１６ａの高さＨは２〜５ｍｍとされ、図中に矢印で示す第１回転体２と第２回転体３の回転方向に対して、山部１６ａの回転方向側の斜面１６ｃとその反対側の斜面１６ｄが、山部１６ａに対して対称な傾斜面とされている。定常回転状態で谷底部１６ｂに位置する球１０は、回転体２、３間に回転変動が生じると、圧縮コイルばね１２の押圧力に抗して、その両側のいずれかの斜面１６ｃ、１６ｄを登るように転動して、回転体２、３間の相対回転を許容し、過負荷によって大きな回転変動が生じたときは、山部１６ａを乗り越えて過負荷を吸収する。なお、山部１６ａの高さＨを２〜５ｍｍとしたのは、山部１６ａの高さＨが２ｍｍ未満では、過負荷を吸収する能力が不十分となり、５ｍｍを超えると、過負荷を吸収する際に圧縮コイルばね１２の圧縮変位が大きくなり、圧縮コイルばね１２の耐久寿命が短くなるからである。
【００３３】
図５は、前記球ガイド面１６の変形例を示す。この変形例では、図中に矢印で示す第１回転体２と第２回転体３の回転方向に対して、山部１６ａの回転方向と反対側の斜面１６ｄが、回転方向側の斜面１６ｃよりも緩斜面とされている。したがって、過負荷によって入力側の第１回転体２の回転が速くなる大きな回転変動が生じ、第１回転体２に固定された球ガイド板９の回転が速くなったときに、回転方向側の斜面１６ｃから山部１６ａを乗り越えた球１０が、緩斜面とされた回転方向と反対側の斜面１６ｄを緩やかに下るので、急激なトルク変動を抑制することができる。
【００３４】
図６乃至図８は、第２の実施形態を示す。このダンパプーリは、第１の実施形態のものと同様に、プーリ１を設けた入力側の第１回転体２の内径側に、出力側の第２回転体３を同軸上で嵌挿し、転がり軸受４で第１回転体２と相対回転可能に支持したものであり、図６に示すように、前記環状の球保持面１７が第１回転体２側に設けられ、これと軸方向で対向する環状の球ガイド面１６が、第２回転体３の軸方向に移動可能な別体部材である球ガイド板９に形成され、球ガイド板９が圧縮コイルばね１２で球１０側へ押圧されている点と、球ガイド面１６と球保持面１７の間に配列された各球１０が、第１回転体２に設けられた各球収容部１５に、回転方向の移動を規制されるように収容されている点とが異なる。その他の部分は、第１の実施形態のものと同じであり、球収容部１５が回転方向の５箇所に設けられ、５つの球１０が回転方向に配列されている。
【００３５】
前記球ガイド板９は、環状のバックアップ部材１８を介して圧縮コイルばね１２で背面側を押圧され、バックアップ部材１８は、第２回転体３の外径面にスプライン１９で軸方向へスライド可能に取り付けられており、第２回転体３に回転方向を固定されている。
【００３６】
図６および図７に示すように、前記球保持面１７は、第１回転体２の内向きの鍔部２ａの側面に設けられ、鍔部２ａの内周で軸方向に張り出す環状部２ｂの外径面に、各球１０を収容する複数の凹状の球収容部１５が設けられている。したがって、この実施形態では、プーリ１から第１回転体２に入力される回転トルクが、第１回転体２の球収容部１５に回転方向の移動を規制された球１０と、第２回転体３に回転方向を固定された球ガイド板９を介して、出力側の第２回転体３に伝達される。
【００３７】
図８は、前記球ガイド板９の球ガイド面１６を示す。この球ガイド面１６は、図中に矢印で示す第１回転体２と第２回転体３の回転方向に対して、山部１６ａの回転方向側の斜面１６ｃが、回転方向と反対側の斜面１６ｄよりも緩斜面とされている。したがって、過負荷によって入力側の第１回転体２の回転が速くなる大きな回転変動が生じると、回転方向と反対側の斜面１６ｄから山部１６ａを乗り越えた球１０が、緩斜面とされた回転方向側の斜面１６ｃを緩やかに下るので、急激なトルク変動を抑制することができる。
【００３８】
図９乃至図１１は、第３の実施形態を示す。このダンパプーリは、図９に示すように、第１の実施形態のものと同様に、プーリ１を設けた入力側の第１回転体２の内径側に、出力側の第２回転体３を同軸上で嵌挿して、転がり軸受４で第１回転体２と相対回転可能に支持し、前記球ガイド面１６を設けた環状の球ガイド板９を第１回転体２側に設け、これと軸方向で対向する環状の球保持面１７を、第２回転体３の軸方向に移動可能な別体部材である球保持板１１に形成し、球保持板１１をスラスト軸受１４を介して圧縮コイルばね１２で球１０側へ押圧したものであり、この球保持板１１に、ケーシング６の外筒部６ａと当接して、その後退移動を規制する後向きの環状部１１ｂが設けられている点と、後述するように、球ガイド面１６の形態とが異なる。その他の部分は、第１の実施形態のものと同じであり、図示は省略するが、球収容部１５が回転方向の５箇所に設けられ、５つの球１０が回転方向に配列されている。なお、図９の縦断面図は、図１と同様に、定常回転状態を上側半分に、後述する回転変動が大きくなる過負荷状態を下側半分に、合成して表示している。
【００３９】
図１０に示すように、前記球ガイド面１６は、各山部１６ａの高さＨは２〜５ｍｍとされ、隣接する山部１６ａ間の領域が、最深の谷底部１６ｂから両側の山部１６ａに向かって傾斜角度が大きくなる斜面１６ｃ、１６ｄで形成されている。これらの斜面１６ｃ、１６ｄは、短径が等しく、長径が異なる２つの楕円２０ａ、２０ｂの楕円曲面とされ、図中に矢印で示す第１回転体２と第２回転体３の回転方向に対して、谷底部１６ｂから回転方向と反対側の斜面１６ｃが長径の大きい楕円２０ａの楕円曲面とされ、回転方向側の斜面１６ｄが長径の小さい楕円２０ｂの楕円曲面とされている。
【００４０】
定常回転状態で谷底部１６ｂに位置する球１０は、回転体２、３間に回転変動が生じると、圧縮コイルばね１２の押圧力に抗して、その両側のいずれかの斜面１６ｃ、１６ｄを登るように転動して、回転体２、３間の相対回転を許容する。この実施形態では、前記球保持板１１の環状部１１ｂがケーシング６の外筒部６ａと当接するときの、山部１６ａと球保持面１７との間隔が球１０の直径よりもわずかに小さく設定されており、玉１０が山部１６ａを乗り越えるトリップをなくすようにしている。したがって、このトリップ動作による騒音の発生やトルク変動が防止される。
【００４１】
図１１のグラフは、前記回転体２、３間の相対回転角θと、玉１０の各斜面１６ｃ、１６ｄとの当接角α（各斜面１６ｃ、１６ｄの垂線の傾斜角）との関係を示す。相対回転角θがない定常回転状態では、玉１０は谷底部１６ｂに位置し、当接角αは零となる。第１回転体２の回転が増速されるプラス負荷側では、玉１０は長い斜面１６ｃ側へ移動し、相対回転角θの増加に伴って当接角αが徐々に大きくなり、玉１０の転動速度が山部１６ａに近づくほど減速されて、球保持面１７で山部１６ａの乗り越えを規制されるときに静かに停止する。また、第１回転体２の回転が減速されるマイナス負荷側では、玉１０は短い斜面１６ｄ側へ移動し、相対回転角θのマイナス側への減少に伴って当接角αが急激に大きくなり、反対側の山部１６ａに近づくほど減速される。
【００４２】
この実施形態では、ダンパプーリをエンジンのクランクシャフトからオルタネータへの回転伝達部に用いることを想定して、前記各楕円２０ａ、２０ｂの短半径を４ｍｍ、楕円２０ａの長半径を１８．５ｍｍ、楕円２０ｂの長半径を６ｍｍとし、玉１０が斜面１６ｃを登りつめたときの相対回転角θが５０°、当接角αが３５°に近くなるように設計されている。すなわち、プラス負荷側で当接角αが３５°となるときの最大伝達トルクを１５Ｎｍとし、エンジンの特性から０．３Ｎｍ／ｄｅｇの平均ダンパ特性を持たせるために、グラフ中に示す当接角αが３５°のときに相対回転角θが５０°となる点線に近づけるように、プラス負荷側の斜面１６ｃが上記寸法の楕円２０ａの楕円曲面とされ、残りの領域のマイナス負荷側の斜面１６ｄが上記寸法の楕円２０ｂの楕円曲面とされている。
【００４３】
図１２および図１３は、第４の実施形態を示す。このダンパプーリは、図１２に示すように、第２の実施形態のものと同様に、プーリ１を設けた入力側の第１回転体２の内径側に、出力側の第２回転体３を同軸上で嵌挿して、転がり軸受４で第１回転体２と相対回転可能に支持し、前記環状の球保持面１７を第１回転体２側に設け、これと軸方向で対向する環状の球ガイド面１６を、第２回転体３の軸方向に移動可能な別体部材である球ガイド板９に形成し、球ガイド板９を環状のバックアップ部材１８を介して圧縮コイルばね１２で球１０側へ押圧したものであり、このバックアップ部材１８に、ケーシング６の外筒部６ａと当接して、その後退移動を規制する後向きの環状部１８ａが設けられている点と、後述するように、球ガイド面１６の形態とが異なる。その他の部分は、第２の実施形態のものと同じであり、図示は省略するが、球収容部１５が回転方向の５箇所に設けられ、５つの球１０が回転方向に配列されている。
【００４４】
図１３に示すように、前記球ガイド面１６は、各山部１６ａの高さＨは２〜５ｍｍとされ、隣接する山部１６ａ間の領域が、最深の谷底部１６ｂから両側の山部１６ａに向かって傾斜角度が大きくなる斜面１６ｃ、１６ｄで形成されている。これらの斜面１６ｃ、１６ｄは、短径が等しく、長径が異なる２つの楕円２０ａ、２０ｂの楕円曲面とされ、図中に矢印で示す第１回転体２と第２回転体３の回転方向に対して、谷底部１６ｂから回転方向と反対側の斜面１６ｃが長径の小さい楕円２０ｂの楕円曲面とされ、回転方向側の斜面１６ｄが長径の大きい楕円２０ａの楕円曲面とされている。
【００４５】
定常回転状態で谷底部１６ｂに位置する球１０は、回転体２、３間に回転変動が生じると、圧縮コイルばね１２の押圧力に抗して、その両側のいずれかの斜面１６ｃ、１６ｄを登るように転動して、回転体２、３間の相対回転を許容する。この実施形態では、前記バックアップ部材１８の環状部１８ａがケーシング６の外筒部６ａと当接するときの、山部１６ａと球保持面１７との間隔が球１０の直径よりもわずかに小さく設定されており、玉１０が山部１６ａを乗り越えるトリップをなくすようにしている。したがって、第３の実施形態のものと同様に、トリップ動作による騒音の発生やトルク変動が防止される。
【００４６】
また、図１１に示したグラフと同様に、第１回転体２の回転が増速されるプラス負荷側では、玉１０は長い斜面１６ｄ側へ移動し、当接角αの増加に伴って、玉１０の転動速度が山部１６ａに近づくほど減速されて、球保持面１７で山部１６ａの乗り越えを規制されるときに静かに停止する。第１回転体２の回転が減速されるマイナス負荷側では、玉１０は短い斜面１６ｃ側へ移動し、相対回転角θのマイナス側への減少に伴って当接角αが急激に大きくなり、反対側の山部１６ａに近づくほど減速される。
【００４７】
上述した各実施形態では、プーリを設けた入力側の回転体の内径側に出力側の回転体を嵌挿したが、出力側の回転体の内径側に入力側の回転体を嵌挿し、その軸方向への延出部にプーリを設けることもできる。また、入力側の回転体と出力側の回転体を軸方向で対向させ、これらの軸方向の対向部に、球ガイド板、球、球保持板および圧縮ばねを上述した構成で順に配置することもできる。
【符号の説明】
【００４８】
１ プーリ
２ 第１回転体
２ａ 鍔部
２ｂ 環状部
３ 第２回転体
３ａ 大径段部
４ 転がり軸受
５ 環状空間
６ ケーシング
６ａ 外筒部
７ａ、７ｂ すべり軸受
８ ナット
９ 球ガイド板
１０ 球
１１ 球保持板
１１ａ、１１ｂ 環状部
１２ 圧縮コイルばね
１３ ボルト
１４ スラスト軸受
１５ 球収容部
１６ 球ガイド面
１６ａ 山部
１６ｂ 谷底部
１６ｃ、１６ｄ 斜面
１７ 球保持面
１８ バックアップ部材
１８ａ 環状部
１９ スプライン
２０ａ、２０ｂ 楕円
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの回転体間の回転変動を吸収して、回転体間の回転トルクの伝達を可能としたダンパプーリに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジンのクランクシャフトからオルタネータ等の補機へベルトを介して回転トルクを伝達する回転伝達部には、プーリを設けた入力側の回転体と、補機への出力側の回転体とを同軸上で相対回転可能に配置し、これらの２つの回転体間の回転変動を吸収して回転体間の回転トルクの伝達を可能としたダンパプーリが採用されている。
【０００３】
この種のダンパプーリには、入力側と出力側の２つの回転体をゴムやコイルスプリング等の弾性体で連結し、弾性体の捩じれ変形を利用して回転体間の相対回転を許容し、回転体間の回転変動を吸収して回転体間の回転トルクの伝達を可能としたものが多い（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
また、弾性体の捩じれ変形を利用するのではなく、同軸上で内外に配置した２つの回転体の間に、軸方向で対向する２つの環状レースを配置して、これらの対向面に係合部を設け、第１環状レースを外側回転体に回転一体でかつ軸方向変位可能として、背面側にばねを配置するとともに、第２環状レースを内側回転体に対して回転および軸方向変位可能とし、第２環状レースと内側回転体との間に上記ばねで押圧接続される摩擦クラッチを配置して、第１環状レースの係合部を上記ばねの配置方向に降り勾配の円弧状斜面、第２環状レースの係合部を上記ばねの配置方向に昇り勾配の円弧状斜面とし、これらの係合部間で回転体間の相対回転を許容するとともに、ばねで押圧される摩擦クラッチによって回転トルクを伝達するようにしたダンパプーリも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭６３−６８５４０号公報
【特許文献２】特開平５−１８０２８７号公報
【特許文献３】特開２００６−３８１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２に記載された弾性体の捩じれ変形を利用して回転体間の相対回転を許容するダンパプーリは、繰り返しの捩じれ変形を受けるゴムやコイルスプリング等の弾性体の疲労によって、耐久寿命が短くなる問題がある。
【０００７】
一方、特許文献３に記載されたダンパプーリは、このような弾性体の疲労による耐久寿命の低下はないが、回転体間の相対回転を許容する機構のほかに、回転トルクを伝達する摩擦クラッチを必要とするので、構成が複雑になる問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、簡単な構成で耐久寿命の優れたダンパプーリを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、入力側と出力側の２つの回転体を同軸上で相対回転可能に配置して、前記入力側の回転体にプーリを設け、前記２つの回転体のいずれか一方側に、回転方向で周期的に軸方向へ隆起する複数の山部を形成した環状の球ガイド面を設け、他方側に、前記球ガイド面と軸方向で対向する環状の球保持面を設けて、これらの球ガイド面と球保持面との間に複数の球を周方向に配列して保持し、前記球保持面を設けた側の回転体に、前記周方向に配列した球を回転方向への移動を規制して収容する球収容部を設け、前記球ガイド面および球保持面のいずれか一方の面を、この面が設けられる側の前記回転体の軸方向に移動可能な別体部材に形成して、この別体部材を前記配列された球側へ軸方向に押圧する圧縮ばねを設けた構成を採用した。
【００１０】
すなわち、同軸上で相対回転可能な２つの回転体の一方側に、回転方向で周期的に軸方向へ隆起する複数の山部を形成した球ガイド面を設け、他方側に、球ガイド面と軸方向で対向する球保持面を設けて、これらの環状の球ガイド面と球保持面との間に複数の球を周方向に配列して保持し、球保持面を設けた側の回転体に、配列した球を回転方向への移動を規制して収容する球収容部を設け、球ガイド面および球保持面のいずれか一方の面を、この面が設けられる側の回転体の軸方向に移動可能な別体部材に形成して、この別体部材を球側へ軸方向に押圧する圧縮ばねを設けることにより、簡単な構成で、耐久寿命の優れたダンパプーリを提供できるようにした。つまり、一方の回転体側に設けた球ガイド面と、他方の回転体側に設けた球収容部に回転方向への移動を規制された球を介して、回転トルクを伝達するとともに、回転体間に回転変動が生じたときに、球ガイド面の両側の山部の間で球を転動させ、回転体間の相対回転を許容できるようにした。
【００１１】
前記２つの回転体を、一方を他方に嵌挿するように内外に配置し、これらの内外に配置した回転体の間に形成される環状空間に、前記球ガイド面、球、球保持面および圧縮ばねを配置することにより、ダンパプーリをコンパクトに設計することができる。
【００１２】
前記球ガイド面と前記球保持面との間隔が拡がる方向への前記移動部材の軸方向移動を、前記球ガイド面の山部と前記球保持面との間隔が、前記球の直径未満となるように規制することにより、過負荷によって入力側の回転体の回転が速くなる大きな回転変動が生じたときに、玉が山部を乗り越えるトリップをなくし、このトリップ動作による騒音の発生やトルク変動を防止することができる。
【００１３】
前記球ガイド面に形成した山部の回転方向側の斜面とその反対側の斜面とを、互いに対称な傾斜面とすることにより、カム面の加工を容易にすることができる。
【００１４】
前記球ガイド面を前記入力側の回転体側に設け、前記山部の回転方向と反対側の斜面を、回転方向側の斜面よりも緩斜面とすることにより、過負荷によって入力側の回転体の回転が速くなる大きな回転変動が生じたときに、球が山部を乗り越えても、山部を乗り越えた球が緩斜面を緩やかに下るようにし、急激なトルク変動を抑制することができる。
【００１５】
前記球ガイド面を前記出力側の回転体側に設け、前記山部の回転方向側の斜面を、回転方向と反対側の斜面よりも緩斜面とすることによっても、過負荷によって入力側の回転体の回転が速くなる大きな回転変動が生じたときに、山部を乗り越えた球が緩斜面を緩やかに下るようにし、急激なトルク変動を抑制することができる。
【００１６】
前記球ガイド面の隣接する各山部間の領域を、最深の谷底部から両側の山部に向かって傾斜角度が大きくなる曲面の斜面で形成することにより、回転体間に回転変動が生じたときに山部側へ転動する球の移動速度を山部に近づくほど減速し、山部を乗り越えるトリップを規制された球を静かに停止させることができる。
【００１７】
前記山部間の谷底部から両側の山部に向かって傾斜角度が大きくなる斜面の曲面は、前記谷底部で傾斜が零となる楕円曲面とすることができる。
【００１８】
前記谷底部の両側の楕円曲面を、互いに短径が等しく、長径が異なる２つの楕円のものとして、前記球ガイド面を前記入力側の回転体側に設け、前記谷底部から回転方向と反対側の斜面を前記長径が大きい楕円の楕円曲面とすることにより、過負荷によって入力側の回転体の回転が速くなる大きな回転変動が生じたときに、球が山部を乗り越えるトリップを規制されるまでの移動距離を長くし、より大きな回転変動を許容することができる。
【００１９】
前記谷底部の両側の楕円曲面を、互いに短径が等しく、長径が異なる２つの楕円のものとして、前記球ガイド面を前記出力側の回転体側に設け、前記谷底部から回転方向側の斜面を前記長径が大きい楕円の楕円曲面とすることによっても、過負荷によって入力側の回転体の回転が速くなる大きな回転変動が生じたときに、球が山部を乗り越えるトリップを規制されるまでの移動距離を長くし、より大きな回転変動を許容することができる。
【００２０】
前記球ガイド面と球保持面との間に配列された球の半径方向への移動を規制する手段を設けることにより、配列された球の半径方向への移動を確実に規制することができる。
【００２１】
前記球ガイド面を前記別体部材に形成する場合は、この別体部材を、前記球ガイド面が設けられる側の回転体に回転方向を固定する手段を設けるとよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るダンパプーリは、同軸上で相対回転可能な２つの回転体の一方側に、回転方向で周期的に軸方向へ隆起する複数の山部を形成した球ガイド面を設け、他方側に、球ガイド面と軸方向で対向する球保持面を設けて、これらの環状の球ガイド面と球保持面との間に複数の球を周方向に配列して保持し、球保持面を設けた側の回転体に、配列した球を回転方向への移動を規制して収容する球収容部を設け、球ガイド面および球保持面のいずれか一方の面を、この面が設けられる側の回転体に回転方向を固定され軸方向に移動可能な別体部材に形成して、この別体部材を球側へ軸方向に押圧する圧縮ばねを設けたので、簡単な構成で、耐久寿命の優れたダンパプーリを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態のダンパプーリを示す合成縦断面図
【図２】図１のII−II線に沿った断面図
【図３】図１の球ガイド板の外観斜視図
【図４】図３の球ガイド面の展開断面図
【図５】図４の球ガイド面の変形例を示す展開断面図
【図６】第２の実施形態のダンパプーリを示す一部省略縦断面図
【図７】図６のVII−VII線に沿った断面図
【図８】図６の球ガイド面の展開断面図
【図９】第３の実施形態のダンパプーリを示す一部省略縦断面図
【図１０】図９の球ガイド面の展開断面図
【図１１】図９のダンパプーリにおける回転体間の捻転角と球の球ガイド面との接触角との関係を示すグラフ
【図１２】第４の実施形態のダンパプーリを示す一部省略縦断面図
【図１３】図１２の球ガイド面の展開断面図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図５は、第１の実施形態を示す。このダンパプーリは、図１に示すように、プーリ１が設けられた入力側となり、Ｖリブドベルトのリブ部が嵌まり込むプーリ溝を外周部に有する筒状の第１回転体２の内径側に、出力側となる第２回転体３が同軸上で嵌挿され、転がり軸受４で第１回転体２と相対回転可能に支持されている。第１回転体２の内径面には、第１回転体２と第２回転体３の間の環状空間５の一端側を仕切る内向きの鍔部２ａが設けられ、第２回転体３の外径面には、環状空間５の他端側を閉塞するように仕切るコ字断面の環状ケーシング６が取り付けられている。なお、図１の縦断面図は、便宜的に、定常回転状態を上側半分に、後述する回転変動が大きくなる過負荷状態を下側半分に、合成して表示している。
【００２５】
前記ケーシング６は、第１回転体２の内径面に装着されたすべり軸受７ａに支持され、第２回転体３の外径面に螺着されたナット８の締め付けによって、軸方向位置を位置決めされる。また、転がり軸受４は、第１回転体２の鍔部２ａと第２回転体３の大径段部３ａで軸方向位置を位置決めされている。
【００２６】
前記第１回転体２の鍔部２ａとケーシング６で仕切られた環状空間５には、鍔部２ａ側からケーシング６側へ、後述する環状の球ガイド板９、複数の球１０、環状の球保持板１１および圧縮コイルばね１２が順に配置されている。球ガイド板９は鍔部２ａにボルト１３で固定されている。球ガイド板９は、周方向に分割することもでき、鍔部２ａと一体に形成することもできる。
【００２７】
また、前記球保持板１１は、すべり軸受７ｂを介して第２回転体３の軸方向に移動可能とされ、スラスト軸受１４を介して圧縮コイルばね１２で球１０側へ押圧されている。この圧縮コイルばね１２の押圧力は、ナット８の締め付け位置によって調節される。なお、圧縮コイルばね１２は、板ばねや皿ばね等の他の圧縮ばねとしてもよい。また、スラスト軸受１４は省略することもできる。
【００２８】
前記各すべり軸受７ａ、７ｂは、真鍮、青銅等の金属素材やナイロン、ポリテトラフルオロエチレン、高分子量ポリエチレン等の合成樹脂素材で形成される。これらの素材の表面に、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイト、窒化ホウ素等の固体潤滑剤を塗布することもできる。また、固体潤滑剤を合成樹脂素材中に分散させることもできる。金属素材で形成する場合は、表面に潤滑性のよいめっき処理を施すこともできる。
【００２９】
図２に示すように、前記第２回転体３の大径段部３ａには、回転方向で等間隔に複数の凹状の球収容部１５が設けられ、これらの各球収容部１５に、球１０が回転方向の移動を規制されるように収容されている。この実施形態では、球収容部１５が回転方向の５箇所に設けられ、５つの球１０が回転方向に配列されている。これらの球収容部１５と球１０の数は２つ以上であればよく、好ましくは３つ以上とするとよい。
【００３０】
また、図１および図２に示すように、前記各球収容部１５に収容された球１０は、球保持板１１の外周で軸方向に張り出す環状部１１ａによって、半径方向外側への移動を規制されるように球ガイド板９との間に保持される。球１０は圧縮コイルばね１２の押圧力によって半径方向への移動を拘束されるので、環状部１１ａは省略することもできる。したがって、この実施形態では、プーリ１から第１回転体２に入力される回転トルクが、第１回転体２に回転方向を固定された球ガイド板９と、第２回転体３の球収容部１５に回転方向の移動を規制された球１０を介して、出力側の第２回転体３に伝達される。
【００３１】
図３に示すように、前記球ガイド板９は、球保持板１１の球保持面１７と軸方向で対向する面に、回転方向で周期的に軸方向へ隆起する複数の山部１６ａを形成した球ガイド面１６が設けられている。この実施形態では、山部１６ａが回転方向の５箇所に形成されている。前記球収容部１５に収容されて配列された各球１０は、球保持板１１を介して圧縮コイルばね１２で球ガイド面１６に押圧されるので、定常回転状態では、各山部１６ａの中間の最深の谷底部１６ｂに位置する。
【００３２】
図４に示すように、前記球ガイド面１６の山部１６ａの高さＨは２〜５ｍｍとされ、図中に矢印で示す第１回転体２と第２回転体３の回転方向に対して、山部１６ａの回転方向側の斜面１６ｃとその反対側の斜面１６ｄが、山部１６ａに対して対称な傾斜面とされている。定常回転状態で谷底部１６ｂに位置する球１０は、回転体２、３間に回転変動が生じると、圧縮コイルばね１２の押圧力に抗して、その両側のいずれかの斜面１６ｃ、１６ｄを登るように転動して、回転体２、３間の相対回転を許容し、過負荷によって大きな回転変動が生じたときは、山部１６ａを乗り越えて過負荷を吸収する。なお、山部１６ａの高さＨを２〜５ｍｍとしたのは、山部１６ａの高さＨが２ｍｍ未満では、過負荷を吸収する能力が不十分となり、５ｍｍを超えると、過負荷を吸収する際に圧縮コイルばね１２の圧縮変位が大きくなり、圧縮コイルばね１２の耐久寿命が短くなるからである。
【００３３】
図５は、前記球ガイド面１６の変形例を示す。この変形例では、図中に矢印で示す第１回転体２と第２回転体３の回転方向に対して、山部１６ａの回転方向と反対側の斜面１６ｄが、回転方向側の斜面１６ｃよりも緩斜面とされている。したがって、過負荷によって入力側の第１回転体２の回転が速くなる大きな回転変動が生じ、第１回転体２に固定された球ガイド板９の回転が速くなったときに、回転方向側の斜面１６ｃから山部１６ａを乗り越えた球１０が、緩斜面とされた回転方向と反対側の斜面１６ｄを緩やかに下るので、急激なトルク変動を抑制することができる。
【００３４】
図６乃至図８は、第２の実施形態を示す。このダンパプーリは、第１の実施形態のものと同様に、プーリ１を設けた入力側の第１回転体２の内径側に、出力側の第２回転体３を同軸上で嵌挿し、転がり軸受４で第１回転体２と相対回転可能に支持したものであり、図６に示すように、前記環状の球保持面１７が第１回転体２側に設けられ、これと軸方向で対向する環状の球ガイド面１６が、第２回転体３の軸方向に移動可能な別体部材である球ガイド板９に形成され、球ガイド板９が圧縮コイルばね１２で球１０側へ押圧されている点と、球ガイド面１６と球保持面１７の間に配列された各球１０が、第１回転体２に設けられた各球収容部１５に、回転方向の移動を規制されるように収容されている点とが異なる。その他の部分は、第１の実施形態のものと同じであり、球収容部１５が回転方向の５箇所に設けられ、５つの球１０が回転方向に配列されている。
【００３５】
前記球ガイド板９は、環状のバックアップ部材１８を介して圧縮コイルばね１２で背面側を押圧され、バックアップ部材１８は、第２回転体３の外径面にスプライン１９で軸方向へスライド可能に取り付けられており、第２回転体３に回転方向を固定されている。
【００３６】
図６および図７に示すように、前記球保持面１７は、第１回転体２の内向きの鍔部２ａの側面に設けられ、鍔部２ａの内周で軸方向に張り出す環状部２ｂの外径面に、各球１０を収容する複数の凹状の球収容部１５が設けられている。したがって、この実施形態では、プーリ１から第１回転体２に入力される回転トルクが、第１回転体２の球収容部１５に回転方向の移動を規制された球１０と、第２回転体３に回転方向を固定された球ガイド板９を介して、出力側の第２回転体３に伝達される。
【００３７】
図８は、前記球ガイド板９の球ガイド面１６を示す。この球ガイド面１６は、図中に矢印で示す第１回転体２と第２回転体３の回転方向に対して、山部１６ａの回転方向側の斜面１６ｃが、回転方向と反対側の斜面１６ｄよりも緩斜面とされている。したがって、過負荷によって入力側の第１回転体２の回転が速くなる大きな回転変動が生じると、回転方向と反対側の斜面１６ｄから山部１６ａを乗り越えた球１０が、緩斜面とされた回転方向側の斜面１６ｃを緩やかに下るので、急激なトルク変動を抑制することができる。
【００３８】
図９乃至図１１は、第３の実施形態を示す。このダンパプーリは、図９に示すように、第１の実施形態のものと同様に、プーリ１を設けた入力側の第１回転体２の内径側に、出力側の第２回転体３を同軸上で嵌挿して、転がり軸受４で第１回転体２と相対回転可能に支持し、前記球ガイド面１６を設けた環状の球ガイド板９を第１回転体２側に設け、これと軸方向で対向する環状の球保持面１７を、第２回転体３の軸方向に移動可能な別体部材である球保持板１１に形成し、球保持板１１をスラスト軸受１４を介して圧縮コイルばね１２で球１０側へ押圧したものであり、この球保持板１１に、ケーシング６の外筒部６ａと当接して、その後退移動を規制する後向きの環状部１１ｂが設けられている点と、後述するように、球ガイド面１６の形態とが異なる。その他の部分は、第１の実施形態のものと同じであり、図示は省略するが、球収容部１５が回転方向の５箇所に設けられ、５つの球１０が回転方向に配列されている。なお、図９の縦断面図は、図１と同様に、定常回転状態を上側半分に、後述する回転変動が大きくなる過負荷状態を下側半分に、合成して表示している。
【００３９】
図１０に示すように、前記球ガイド面１６は、各山部１６ａの高さＨは２〜５ｍｍとされ、隣接する山部１６ａ間の領域が、最深の谷底部１６ｂから両側の山部１６ａに向かって傾斜角度が大きくなる斜面１６ｃ、１６ｄで形成されている。これらの斜面１６ｃ、１６ｄは、短径が等しく、長径が異なる２つの楕円２０ａ、２０ｂの楕円曲面とされ、図中に矢印で示す第１回転体２と第２回転体３の回転方向に対して、谷底部１６ｂから回転方向と反対側の斜面１６ｃが長径の大きい楕円２０ａの楕円曲面とされ、回転方向側の斜面１６ｄが長径の小さい楕円２０ｂの楕円曲面とされている。
【００４０】
定常回転状態で谷底部１６ｂに位置する球１０は、回転体２、３間に回転変動が生じると、圧縮コイルばね１２の押圧力に抗して、その両側のいずれかの斜面１６ｃ、１６ｄを登るように転動して、回転体２、３間の相対回転を許容する。この実施形態では、前記球保持板１１の環状部１１ｂがケーシング６の外筒部６ａと当接するときの、山部１６ａと球保持面１７との間隔が球１０の直径よりもわずかに小さく設定されており、玉１０が山部１６ａを乗り越えるトリップをなくすようにしている。したがって、このトリップ動作による騒音の発生やトルク変動が防止される。
【００４１】
図１１のグラフは、前記回転体２、３間の相対回転角θと、玉１０の各斜面１６ｃ、１６ｄとの当接角α（各斜面１６ｃ、１６ｄの垂線の傾斜角）との関係を示す。相対回転角θがない定常回転状態では、玉１０は谷底部１６ｂに位置し、当接角αは零となる。第１回転体２の回転が増速されるプラス負荷側では、玉１０は長い斜面１６ｃ側へ移動し、相対回転角θの増加に伴って当接角αが徐々に大きくなり、玉１０の転動速度が山部１６ａに近づくほど減速されて、球保持面１７で山部１６ａの乗り越えを規制されるときに静かに停止する。また、第１回転体２の回転が減速されるマイナス負荷側では、玉１０は短い斜面１６ｄ側へ移動し、相対回転角θのマイナス側への減少に伴って当接角αが急激に大きくなり、反対側の山部１６ａに近づくほど減速される。
【００４２】
この実施形態では、ダンパプーリをエンジンのクランクシャフトからオルタネータへの回転伝達部に用いることを想定して、前記各楕円２０ａ、２０ｂの短半径を４ｍｍ、楕円２０ａの長半径を１８．５ｍｍ、楕円２０ｂの長半径を６ｍｍとし、玉１０が斜面１６ｃを登りつめたときの相対回転角θが５０°、当接角αが３５°に近くなるように設計されている。すなわち、プラス負荷側で当接角αが３５°となるときの最大伝達トルクを１５Ｎｍとし、エンジンの特性から０．３Ｎｍ／ｄｅｇの平均ダンパ特性を持たせるために、グラフ中に示す当接角αが３５°のときに相対回転角θが５０°となる点線に近づけるように、プラス負荷側の斜面１６ｃが上記寸法の楕円２０ａの楕円曲面とされ、残りの領域のマイナス負荷側の斜面１６ｄが上記寸法の楕円２０ｂの楕円曲面とされている。
【００４３】
図１２および図１３は、第４の実施形態を示す。このダンパプーリは、図１２に示すように、第２の実施形態のものと同様に、プーリ１を設けた入力側の第１回転体２の内径側に、出力側の第２回転体３を同軸上で嵌挿して、転がり軸受４で第１回転体２と相対回転可能に支持し、前記環状の球保持面１７を第１回転体２側に設け、これと軸方向で対向する環状の球ガイド面１６を、第２回転体３の軸方向に移動可能な別体部材である球ガイド板９に形成し、球ガイド板９を環状のバックアップ部材１８を介して圧縮コイルばね１２で球１０側へ押圧したものであり、このバックアップ部材１８に、ケーシング６の外筒部６ａと当接して、その後退移動を規制する後向きの環状部１８ａが設けられている点と、後述するように、球ガイド面１６の形態とが異なる。その他の部分は、第２の実施形態のものと同じであり、図示は省略するが、球収容部１５が回転方向の５箇所に設けられ、５つの球１０が回転方向に配列されている。
【００４４】
図１３に示すように、前記球ガイド面１６は、各山部１６ａの高さＨは２〜５ｍｍとされ、隣接する山部１６ａ間の領域が、最深の谷底部１６ｂから両側の山部１６ａに向かって傾斜角度が大きくなる斜面１６ｃ、１６ｄで形成されている。これらの斜面１６ｃ、１６ｄは、短径が等しく、長径が異なる２つの楕円２０ａ、２０ｂの楕円曲面とされ、図中に矢印で示す第１回転体２と第２回転体３の回転方向に対して、谷底部１６ｂから回転方向と反対側の斜面１６ｃが長径の小さい楕円２０ｂの楕円曲面とされ、回転方向側の斜面１６ｄが長径の大きい楕円２０ａの楕円曲面とされている。
【００４５】
定常回転状態で谷底部１６ｂに位置する球１０は、回転体２、３間に回転変動が生じると、圧縮コイルばね１２の押圧力に抗して、その両側のいずれかの斜面１６ｃ、１６ｄを登るように転動して、回転体２、３間の相対回転を許容する。この実施形態では、前記バックアップ部材１８の環状部１８ａがケーシング６の外筒部６ａと当接するときの、山部１６ａと球保持面１７との間隔が球１０の直径よりもわずかに小さく設定されており、玉１０が山部１６ａを乗り越えるトリップをなくすようにしている。したがって、第３の実施形態のものと同様に、トリップ動作による騒音の発生やトルク変動が防止される。
【００４６】
また、図１１に示したグラフと同様に、第１回転体２の回転が増速されるプラス負荷側では、玉１０は長い斜面１６ｄ側へ移動し、当接角αの増加に伴って、玉１０の転動速度が山部１６ａに近づくほど減速されて、球保持面１７で山部１６ａの乗り越えを規制されるときに静かに停止する。第１回転体２の回転が減速されるマイナス負荷側では、玉１０は短い斜面１６ｃ側へ移動し、相対回転角θのマイナス側への減少に伴って当接角αが急激に大きくなり、反対側の山部１６ａに近づくほど減速される。
【００４７】
上述した各実施形態では、プーリを設けた入力側の回転体の内径側に出力側の回転体を嵌挿したが、出力側の回転体の内径側に入力側の回転体を嵌挿し、その軸方向への延出部にプーリを設けることもできる。また、入力側の回転体と出力側の回転体を軸方向で対向させ、これらの軸方向の対向部に、球ガイド板、球、球保持板および圧縮ばねを上述した構成で順に配置することもできる。
【符号の説明】
【００４８】
１ プーリ
２ 第１回転体
２ａ 鍔部
２ｂ 環状部
３ 第２回転体
３ａ 大径段部
４ 転がり軸受
５ 環状空間
６ ケーシング
６ａ 外筒部
７ａ、７ｂ すべり軸受
８ ナット
９ 球ガイド板
１０ 球
１１ 球保持板
１１ａ、１１ｂ 環状部
１２ 圧縮コイルばね
１３ ボルト
１４ スラスト軸受
１５ 球収容部
１６ 球ガイド面
１６ａ 山部
１６ｂ 谷底部
１６ｃ、１６ｄ 斜面
１７ 球保持面
１８ バックアップ部材
１８ａ 環状部
１９ スプライン
２０ａ、２０ｂ 楕円
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側と出力側の２つの回転体を同軸上で相対回転可能に配置して、前記入力側の回転体にプーリを設け、前記２つの回転体のいずれか一方側に、回転方向で周期的に軸方向へ隆起する複数の山部を形成した環状の球ガイド面を設け、他方側に、前記球ガイド面と軸方向で対向する環状の球保持面を設けて、これらの球ガイド面と球保持面との間に複数の球を周方向に配列して保持し、前記球保持面を設けた側の回転体に、前記周方向に配列した球を回転方向への移動を規制して収容する球収容部を設け、前記球ガイド面および球保持面のいずれか一方の面を、この面が設けられる側の前記回転体の軸方向に移動可能な別体の移動部材に形成して、この別体部材を前記配列された球側へ軸方向に押圧する圧縮ばねを設けたダンパプーリ。
【請求項２】
前記２つの回転体を、一方を他方に嵌挿するように内外に配置し、これらの内外に配置した回転体の間に形成される環状空間に、前記球ガイド面、球、球保持面および圧縮ばねを配置した請求項１に記載のダンパプーリ。
【請求項３】
前記球ガイド面と前記球保持面との間隔が拡がる方向への前記移動部材の軸方向移動を、前記球ガイド面の山部と前記球保持面との間隔が、前記球の直径未満となるように規制した請求項１または２に記載のダンパプーリ。
【請求項４】
前記球ガイド面に形成した山部の回転方向側の斜面とその反対側の斜面とを、互いに対称な傾斜面とした請求項１乃至３のいずれかに記載のダンパプーリ。
【請求項５】
前記球ガイド面を前記入力側の回転体側に設け、前記山部の回転方向と反対側の斜面を、回転方向側の斜面よりも緩斜面とした請求項１乃至３のいずれかに記載のダンパプーリ。
【請求項６】
前記球ガイド面を前記出力側の回転体側に設け、前記山部の回転方向側の斜面を、回転方向と反対側の斜面よりも緩斜面とした請求項１乃至３のいずれかに記載のダンパプーリ。
【請求項７】
前記球ガイド面の隣接する各山部間の領域を、最深の谷底部から両側の山部に向かって傾斜角度が大きくなる曲面の斜面で形成した請求項３に記載のダンパプーリ。
【請求項８】
前記山部間の谷底部から両側の山部に向かって傾斜角度が大きくなる斜面の曲面を、前記谷底部で傾斜が零となる楕円曲面とした請求項７に記載のダンパプーリ。
【請求項９】
前記谷底部の両側の楕円曲面を、互いに短径が等しく、長径が異なる２つの楕円のものとして、前記球ガイド面を前記入力側の回転体側に設け、前記谷底部から回転方向と反対側の斜面を前記長径が大きい楕円の楕円曲面とした請求項８に記載のダンパプーリ。
【請求項１０】
前記谷底部の両側の楕円曲面を、互いに短径が等しく、長径が異なる２つの楕円のものとして、前記球ガイド面を前記出力側の回転体側に設け、前記谷底部から回転方向側の斜面を前記長径が大きい楕円の楕円曲面とした請求項８に記載のダンパプーリ。
【請求項１１】
前記球ガイド面と球保持面との間に配列された球の半径方向への移動を規制する手段を設けた請求項１乃至１０のいずれかに記載のダンパプーリ。
【請求項１２】
前記球ガイド面を前記別体部材に形成し、この別体部材を、前記球ガイド面が設けられる側の回転体に回転方向を固定する手段を設けた請求項１乃至１１のいずれかに記載のダンパプーリ。
【請求項１】
入力側と出力側の２つの回転体を同軸上で相対回転可能に配置して、前記入力側の回転体にプーリを設け、前記２つの回転体のいずれか一方側に、回転方向で周期的に軸方向へ隆起する複数の山部を形成した環状の球ガイド面を設け、他方側に、前記球ガイド面と軸方向で対向する環状の球保持面を設けて、これらの球ガイド面と球保持面との間に複数の球を周方向に配列して保持し、前記球保持面を設けた側の回転体に、前記周方向に配列した球を回転方向への移動を規制して収容する球収容部を設け、前記球ガイド面および球保持面のいずれか一方の面を、この面が設けられる側の前記回転体の軸方向に移動可能な別体の移動部材に形成して、この別体部材を前記配列された球側へ軸方向に押圧する圧縮ばねを設けたダンパプーリ。
【請求項２】
前記２つの回転体を、一方を他方に嵌挿するように内外に配置し、これらの内外に配置した回転体の間に形成される環状空間に、前記球ガイド面、球、球保持面および圧縮ばねを配置した請求項１に記載のダンパプーリ。
【請求項３】
前記球ガイド面と前記球保持面との間隔が拡がる方向への前記移動部材の軸方向移動を、前記球ガイド面の山部と前記球保持面との間隔が、前記球の直径未満となるように規制した請求項１または２に記載のダンパプーリ。
【請求項４】
前記球ガイド面に形成した山部の回転方向側の斜面とその反対側の斜面とを、互いに対称な傾斜面とした請求項１乃至３のいずれかに記載のダンパプーリ。
【請求項５】
前記球ガイド面を前記入力側の回転体側に設け、前記山部の回転方向と反対側の斜面を、回転方向側の斜面よりも緩斜面とした請求項１乃至３のいずれかに記載のダンパプーリ。
【請求項６】
前記球ガイド面を前記出力側の回転体側に設け、前記山部の回転方向側の斜面を、回転方向と反対側の斜面よりも緩斜面とした請求項１乃至３のいずれかに記載のダンパプーリ。
【請求項７】
前記球ガイド面の隣接する各山部間の領域を、最深の谷底部から両側の山部に向かって傾斜角度が大きくなる曲面の斜面で形成した請求項３に記載のダンパプーリ。
【請求項８】
前記山部間の谷底部から両側の山部に向かって傾斜角度が大きくなる斜面の曲面を、前記谷底部で傾斜が零となる楕円曲面とした請求項７に記載のダンパプーリ。
【請求項９】
前記谷底部の両側の楕円曲面を、互いに短径が等しく、長径が異なる２つの楕円のものとして、前記球ガイド面を前記入力側の回転体側に設け、前記谷底部から回転方向と反対側の斜面を前記長径が大きい楕円の楕円曲面とした請求項８に記載のダンパプーリ。
【請求項１０】
前記谷底部の両側の楕円曲面を、互いに短径が等しく、長径が異なる２つの楕円のものとして、前記球ガイド面を前記出力側の回転体側に設け、前記谷底部から回転方向側の斜面を前記長径が大きい楕円の楕円曲面とした請求項８に記載のダンパプーリ。
【請求項１１】
前記球ガイド面と球保持面との間に配列された球の半径方向への移動を規制する手段を設けた請求項１乃至１０のいずれかに記載のダンパプーリ。
【請求項１２】
前記球ガイド面を前記別体部材に形成し、この別体部材を、前記球ガイド面が設けられる側の回転体に回転方向を固定する手段を設けた請求項１乃至１１のいずれかに記載のダンパプーリ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１９３８４１（Ｐ２０１２−１９３８４１Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２４４８０（Ｐ２０１１−１２４４８０）
【出願日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【出願人】（０００００６０６８）三ツ星ベルト株式会社 (730)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【出願人】（０００００６０６８）三ツ星ベルト株式会社 (730)
【Ｆターム（参考）】
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