| 【発明の名称】 |
可変径プーリ |
| 【発明者】 |
【氏名】安原 伸二
【氏名】蓮田 康彦
【氏名】魚田 雅史
【氏名】玉川 隆雄
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| 【要約】 |
【課題】自動車の補機駆動用に可変径プーリを利用する場合に、狭い設置スペースのための可変径プーリでは、ダイヤフラムスプリングによるクランプ力が不足する結果、低速回転時にトルク伝達能力が不足する。
【解決手段】本可変径プーリでは、一対のプーリ主体２，３を互いに接近させるための遠心力を受ける慣性部材５９の配置された径方向の内側に、圧縮コイルばねからなる弾性部材８０を設け、低速回転時に不足しがちなクランプ力を補う。Ｖ溝の底に、軸方向に延びるひだ９６を有するプリーツ部９１を含む筒状のダストカバー９０が設けられ、軸方向に伸ばすと小径の円筒状になり、軸方向に縮めると大径の円板状になる。変速比を確保しつつ大型化も防止できる。動力伝達リング６は、樹脂製の内部分２６とダイナミックダンパとして機能するゴム製の中間部分２７および金属製の外部分２８とを有し、制振性を高める。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】ベルトに対する有効径を変化させることのできる可変径プーリにおいて、回転軸の周囲を取り囲み軸方向に相対移動自在に設けられた一対のプーリ主体と、これらプーリ主体の互いの対向面にそれぞれ形成された一対のテーパ状の動力伝達面と、これら一対の動力伝達面によって両プーリ主体の軸心に対して偏心可能に挟持され、且つ外周面にベルトが巻き掛けられる動力伝達リングと、各プーリ主体と回転軸とをトルク伝達可能に連結する連結手段と、両プーリ主体を互いに近づく方向に付勢する付勢手段とを備え、上記付勢手段は、遠心力によって旋回径を増大させて一方のプーリ主体を他方のプーリ主体側へ押す慣性部材と、この慣性部材を収容するための遠心方向にいくほど狭くなる断面楔状の第１の収容空間を区画しつつ慣性部材を案内する一対の案内面と、第１の収容空間の径方向内方に隣接する第２の収容空間に収容されて、一方のプーリ主体を他方のプーリ主体側へ付勢する弾性部材とを含むことを特徴とする可変径プーリ。
【請求項２】請求項１に記載の可変径プーリにおいて、上記連結手段は、ダイヤフラムスプリングを含み、このダイヤフラムスプリングは、周縁部で対応するプーリ主体に対して軸方向移動が規制された状態で一体回転可能に係合されるとともに、回転軸に対して軸方向移動が規制された状態で一体回転可能に係合されており、両プーリ主体同士を互いに近づく方向に付勢していることを特徴とする可変径プーリ。
【請求項３】請求項１または２に記載の可変径プーリにおいて、両プーリ主体の対向面間に区画される動力伝達リング挟持用のＶ溝の底において、一方のプーリ主体のボスを他方のプーリ主体のボスの外周に嵌め合わせて軸方向に移動自在に支持し、上記一方のプーリ主体のボスから突出する状態にある上記他方のプーリ主体のボスの外周面を覆い、且つ上記一方のプーリ主体のボスからの上記他方のプーリ主体のボスの突出量の変化に応じて軸方向に伸縮自在な筒状のダストカバーを設け、このダストカバーにその軸方向に沿う複数のひだを有するプリーツ部を設け、両プーリ主体の対向面が最も離れて上記突出量が最も大きくなるときに、上記のひだが折り畳まれるようにしてあることを特徴とする可変径プーリ。
【請求項４】請求項１乃至３の何れかに記載の可変径プーリにおいて、上記動力伝達リングは、各プーリ主体の動力伝達面と接する樹脂材料からなる内部分と、内部分よりも径方向外方に配置された金属材料からなる環状の外部分と、外部分と内部分との間に介在するゴムからなる中間部分とを含むことを特徴とする可変径プーリ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プーリに巻き掛けられたベルトの有効径を変化させることができる可変径プーリに関する。
【０００２】
【従来の技術】無段変速システムに用いられる可変径プーリとしては、例えば、互いの間にベルトが保持される一対のプーリ主体と、ベルトが外周面に巻き掛けられプーリ主体の軸心に対して偏心可能な動力伝達リングと、一対のプーリ主体同士を互いに近づけるように付勢しつつ両プーリ主体と回転軸とを連結するダイヤフラムスプリングとを備えたものがある。動力伝達リングを同心位置と偏心位置との間に変位させて、可変径プーリの有効径を異ならせて変速するには、ベルトの張力を調節することにより行われる。この調節操作のために、例えば、ベルトの張力を増減させるためのベルトテンショナ機構を設けるが、システムが大型化する。
【０００３】ところで、自動車の補機の駆動用無段変速システムにおいて、補機の入力軸に可変径プーリを配置する場合、システムが大型化するのは好ましくない。そこで、変速操作のためのベルトテンショナ機構等を省略できる可変径プーリとして、遠心力を受けることにより両プーリ主体同士を互いに近づけるように変位する慣性部材を有するものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような可変径プーリでは、低速時にトルク伝達能力が不足する傾向にある。というのは、トルク伝達能力に関わる動力伝達リングを挟持するクランプ力は、ダイヤフラムスプリングと慣性部材とにより得られる。しかしながら、慣性部材がプーリ主体を付勢する力は、低速回転時に遠心力が小さくなるのに伴って小さくなる。これに加えて、実際には、補機周辺の通常狭い設置スペースに設置できる可変径プーリでは、ダイヤフラムスプリングの大きさも限られて小型のものになるので、弾性復元力も弱くて十分に得られないからである。その結果、低速時にトルク伝達能力が不足する。
【０００５】この他、以下のような課題もある。すなわち、可変径プーリが自動車に利用される場合には、いわゆるエンジンルーム内に配置されるが、可変径プーリに泥水等の異物が付着し易くなる。例えば、可変径プーリでは、両プーリ主体の対向面間に区画される動力伝達リング挟持用のＶ溝の底において、一方のプーリ主体のボスを他方のプーリ主体のボスの外周に嵌め合わせて軸方向に移動自在に支持している。上述の他方のプーリ主体のボスの外周面は、一方のプーリ主体のボスから突出しつつ一方のボス内に嵌め合わされるので、万一、他方のプーリ主体のボスの外周面に異物が付着すると、プーリ主体同士の間隔を調節できなくなる虞がある。
【０００６】そこで、本願発明者は、Ｖ溝の底に、プーリ主体のボスの周囲を覆う、軸方向に伸縮自在な筒状のダストカバーを設けることを考えるが、下記の課題がある。すなわち、まず、補機に設けられる可変径プーリの機能として、変速比を所要の変化量で変化させることが必要であり、そのためには、動力伝達リングの所要の偏心量を確保する必要がある。他方、小型化の要請もあり、そのためには、動力伝達リングやプーリ主体の外径を小さくする必要がある。これらの課題を両立し、動力伝達リングを小型化しつつ偏心量を確保するためには、偏心時の動力伝達リングの内周を、プーリ主体のボスの外周面にできるだけ近づけなければならない。
【０００７】一方、従来よくあるダストカバーとして、蛇腹状のものがあるが、軸方向に伸びても、外径があまり小さくならない。従って、このような、蛇腹状のダストカバーをＶ溝の底に配置した場合、動力伝達リングの内周がダストカバーに干渉することを防止するには、最大に偏心した動力伝達リングの内周をプーリ主体のボスの外周面に近づけて配置することができない。その結果、所要の偏心量を確保できない。
【０００８】さらに、以下のような課題もある。すなわち、動力伝達リングは、例えば、樹脂製の単一部材からなる。この動力伝達リングがプーリ主体に対して同心となるように弾性部材によって付勢されているので、ベルトの張力変動に応じて径方向に振動する場合がある。このような振動を抑制するために、動力伝達リングの外周面に摺接するローラを含むスタビライザを設けることも考えられるが、システム全体が大型化する虞がある。
【０００９】そこで、本発明の第１の目的は、上述の技術的課題を解決し、小形で、低速時のトルク伝達能力を高めることができる可変径プーリを提供することである。また、本発明の第２の目的は、上述の技術的課題を解決し、プーリ主体のボス同士の嵌合部への異物の侵入を防止でき、且つ動力伝達リングの偏心量を確保しつつ大型化を防止できる可変径プーリを提供することである。また、本発明の第３の目的は、上述の技術的課題を解決し、小形で動力伝達リングの制振性を高くできる可変径プーリを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】請求項１に記載の発明は、ベルトに対する有効径を変化させることのできる可変径プーリにおいて、回転軸の周囲を取り囲み軸方向に相対移動自在に設けられた一対のプーリ主体と、これらプーリ主体の互いの対向面にそれぞれ形成された一対のテーパ状の動力伝達面と、これら一対の動力伝達面によって両プーリ主体の軸心に対して偏心可能に挟持され、且つ外周面にベルトが巻き掛けられる動力伝達リングと、各プーリ主体と回転軸とをトルク伝達可能に連結する連結手段と、両プーリ主体を互いに近づく方向に付勢する付勢手段とを備え、上記付勢手段は、遠心力によって旋回径を増大させて一方のプーリ主体を他方のプーリ主体側へ押す慣性部材と、この慣性部材を収容するための遠心方向にいくほど狭くなる断面楔状の第１の収容空間を区画しつつ慣性部材を案内する一対の案内面と、第１の収容空間の径方向内方に隣接する第２の収容空間に収容されて、一方のプーリ主体を他方のプーリ主体側へ押す弾性部材とを含むことを特徴とする可変径プーリを提供する。
【００１１】本発明によれば、遠心力を受けた慣性部材と弾性部材とによって両プーリ主体が互いに近づく方向に付勢でき、両プーリ主体が動力伝達リングを挟持するクランプ力を得ることができる。特に、弾性部材は、従来空きスペースであった第２の収容空間に配置されるので、可変径プーリを小型化しつつ、大型の弾性部材による強い弾性付勢力を得られる。その結果、低速時に、不足しがちなクランプ力を弾性部材により補いつつ、低速時のトルク伝達能力を十分に高めることができる。
【００１２】ここで、連結手段としては、回転軸と一対のプーリ主体とをそれぞれトルク伝達可能に連結するとともに、伝達トルクの負荷による回転軸と各プーリ主体との位相ずれを、各プーリ主体の軸方向移動に変換することにより、各プーリ主体を相等しいストローク量で互いに近接させることのできる一対のトルクカム機構や、請求項２に記載の構成を例示できる。請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の可変径プーリにおいて、上記連結手段は、ダイヤフラムスプリングを含み、このダイヤフラムスプリングは、周縁部で対応するプーリ主体に対して軸方向移動が規制された状態で一体回転可能に係合されるとともに、回転軸に対して軸方向移動が規制された状態で一体回転可能に係合されており、両プーリ主体同士を互いに近づく方向に付勢していることを特徴とする可変径プーリを提供する。
【００１３】本発明によれば、ダイヤフラムスプリングは、低速時に両プーリ主体同士を互いに近づけるので、ダイヤフラムスプリングは付勢手段とともに低速時のクランプ力をより一層高めることができる。請求項３に記載の発明は、両プーリ主体の対向面間に区画される動力伝達リング挟持用のＶ溝の底において、一方のプーリ主体のボスを他方のプーリ主体のボスの外周に嵌め合わせて軸方向に移動自在に支持し、上記一方のプーリ主体のボスから突出する状態にある上記他方のプーリ主体のボスの外周面を覆い、且つ上記一方のプーリ主体のボスからの上記他方のプーリ主体のボスの突出量の変化に応じて軸方向に伸縮自在な筒状のダストカバーを設け、このダストカバーにその軸方向に沿う複数のひだを有するプリーツ部を設け、両プーリ主体の対向面が最も離れて上記突出量が最も大きくなるときに、上記のひだが折り畳まれるようにしてあることを特徴とする可変径プーリを提供する。
【００１４】本発明によれば、軸方向に伸縮自在なダストカバーにより、異物が他方のプーリ主体のボスの外周面に付着することを、確実に防止できる。しかも、両プーリ主体が最も遠ざかって動力伝達リングが最大量偏心したときに、ダストカバーが軸方向に最大量伸び、プリーツ部のひだが折り畳まれることにより、ダストカバーの外径を、従来の蛇腹式のダストカバーと比較して格段に小さくすることができる。従って、偏心時の動力伝達リングの内周をプーリ主体のボスの外周面に非常に近づけることができ、その結果、小形でありながら動力伝達リングの所要の偏心量を確保することができる。
【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の可変径プーリにおいて、上記動力伝達リングは、各プーリ主体の動力伝達面と接する樹脂材料からなる内部分と、内部分よりも径方向外方に配置された金属材料からなる環状の外部分と、外部分と内部分との間に介在するゴムからなる中間部分とを含むことを特徴とする可変径プーリを提供する。本発明によれば、外部分を重り部材とし、中間部分をばね部材とするダイナミックダンパを構成するので、動力伝達リング自身に振動抑制能力を付与できる。その結果、スタビライザを小形化、簡素化したり、省略したりすることができる。従って、装置全体として、小型化、簡素化することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる可変径プーリを、図面を参照しながら説明する。本可変径プーリは、例えば、ベルトで駆動されるエンジン補機システムの中の従動プーリに適用することができる。なお、本可変径プーリは、駆動プーリに適用してもよいし、駆動プーリと従動プーリの両方に適用しても構わないし、エンジン補機システム以外の装置に利用されてもよい。
【００１７】図１は、本発明の一実施形態の可変径プーリの断面正面図である。本可変径プーリは、第１および第２の端部１ａ，１ｂを有する回転軸１の周囲に、軸方向に移動自在な第１および第２の環状のプーリ主体２，３を備えており、これらプーリ主体２，３の互いの対向面にそれぞれ動力伝達面４，５を形成している。これら一対の動力伝達面４，５は互いに逆向きに傾斜した円錐テーパ状にされており、両動力伝達面４，５によって、断面略台形形状の動力伝達リング６が、両プーリ主体２，３の軸心Ｋに対して図１に示すように偏心可能に挟持されている。なお、図１には、ベルト７の幅中心の位置Ｌ（以下では、ベルトセンタＬともいう。）も図示されている。
【００１８】動力伝達リング６の外周面にはベルト７への伝動面８が形成され、この伝動面８にベルト７が巻き掛けられている。ベルト７には、その周回方向に沿って延びる複数の互いに平行なリブが形成され、これらのリブとそれぞれ噛み合う複数の周溝が伝動面８に形成されている。リブおよび周溝は、例えば断面略Ｖ字形形状をしている。動力伝達リング６の両側面は、それぞれ対応する動力伝達面４，５と接触してトルクを伝達するテーパ状の動力伝達面９，１０を構成している。
【００１９】ベルト７はゴム製のものが好ましく、また、動力伝達リング６としては、耐久性に優れ且つ摩擦係数が高い樹脂、例えば、フェノール樹脂に、炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維およびグラファイトを配合した樹脂材料を成形してなるものが好ましい。この樹脂材料であれば、高強度で耐摩耗性に優れているにもかかわらず、相手部材への攻撃性が穏やかであり、しかも温度にかかわらず安定した摩擦係数を持つ。また、樹脂材料中における炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維およびグラファイトの含有割合としては、炭素繊維５〜３０重量％、芳香族ポリアミド繊維５〜１５重量％、グラファイト１０〜１５重量％の範囲にあることが、耐摩耗性を向上させ、摩擦係数をより安定させる点で好ましい。
【００２０】また、可変径プーリは、各プーリ主体２，３と回転軸１とをトルク伝達可能に連結する連結手段ＭＲと、第１および第２のプーリ主体２，３を互いに近づく方向に付勢する付勢手段ＭＦとを有している。本実施の形態では、付勢手段ＭＦは、遠心力によって旋回径を増大させて一方のプーリ主体を他方のプーリ主体側へ押す慣性部材５９と、この慣性部材５９を収容するための遠心方向にいくほど狭くなる断面楔状の第１の収容空間５８を区画しつつ慣性部材５９を案内する一対の案内面６０，６１と、第１の収容空間５８の径方向内方に隣接する第２の収容空間６２に収容されて、一方のプーリ主体を他方のプーリ主体側へ付勢する弾性部材８０とを含む。この弾性部材８０により、不足しがちな低速時のトルク伝達能力を十分に得るようにしている。
【００２１】連結手段ＭＲは、ダイヤフラムスプリング１１を有している。このダイヤフラムスプリング１１は、内外周縁部で対応するプーリ主体３，２に対して軸方向移動が規制された状態で一体回転可能に係合されるとともに、回転軸１に対して軸方向移動が規制された状態で一体回転可能に係合されており、両プーリ主体２，３同士を互いに近づく方向に付勢している。このように、ダイヤフラムスプリング１１は、付勢手段ＭＦの一部を構成している。
【００２２】以下、詳細に説明する。ダイヤフラムスプリング１１は、回転軸１の第１の端部１ａに一体に設けられた円板フランジ状の連結部材１２に、複数の連結軸１３を介して一体回転可能に連結されている。そして、連結軸１３がダイヤフラムスプリング１１に形成された連結孔１６に嵌めいれられて、ダイヤフラムスプリング１１と連結部材１２とがトルク伝達可能に連結されている。
【００２３】ダイヤフラムスプリング１１の内径部１７および外径部１８は、第１および第２のプーリ主体２，３にそれぞれ一体回転可能に係合されている。これにより、両プーリ主体２，３とダイヤフラムスプリング１１が回転軸１と一体に回転するようになっている。例えば、本可変径プーリを駆動プーリに適用した場合、回動軸１、ダイヤフラムスプリング１１、両プーリ主体２，３および動力伝達リング６を介してベルト７へトルクが伝達される。従動プーリに適用した場合には、その逆でトルクが伝達される。
【００２４】図１および図２を参照して、ダイヤフラムスプリング１１の内径部１７および外径部１８には、それぞれ円周等配に配置された放射状の連結溝１９，２０が形成されている。また、ダイヤフラムスプリング１１の径方向の中間部において、上述した連結軸１３を貫通させてダイヤフラムスプリング１１と連結部材１２とをトルク伝達可能に連結する上述の連結孔１６が円周等配に形成されている。また、連結部材１２には、この連結部材１２を軸方向に貫通する複数の貫通孔が円周等配に形成され、各貫通孔には連結軸１３が挿通されて固定されている。これら連結軸１３がダイヤフラムスプリング１１の連結孔１６に嵌め入れられ、ダイヤフラムスプリング１１と連結部材１２とを一体回転可能に連結する。
【００２５】また、ダイヤフラムスプリング１１は内径部１７と外径部１８とに互いに逆向きの集中荷重を受けた軸対称曲げの状態となるが、このとき各連結軸１３によって、連結孔１６の位置におけるダイヤフラムスプリング１１の軸方向の変位が規制されることから、各連結軸１３による支持半径を所定に設定することにより、内径部１７と外径部１８とを相等しいストローク量で互いに逆向きに変位させることが可能となる。
【００２６】第１のプーリ主体２は、円形の環状板２１と、この環状板２１の内周に形成された円筒状のボス部２２とを備えている。環状板２１はテーパ状の動力伝達面４を形成している。また、環状板２１の内周溝に、回転軸１の外周との間を密封するシール部材２５が収容されている。ボス部２２は回転軸１を同軸状に挿入させるとともに、ボス部２２の先端部は回転軸１の第１の端部１ａの近傍まで延びている。ボス部２２は、回転軸１の周面に滑り軸受としてのブッシュ２９を介して軸方向にスライド自在に支持されている。また、ボス部２２の先端部近傍に形成された内周溝に、Ｏリング３０が収容されており、回転軸１の周面との間を封止している。Ｏリング３０とシール部材２５とによりブッシュ２９の収容空間が封止され、外部からの泥や水がブッシュ２９に到達しないようにされている。
【００２７】第２のプーリ主体３は、円形の環状板３１と、この環状板３１の内周に形成された円筒状のボス部３２とを備えている。環状板３１は動力伝達面５を形成している。環状板３１はボス部３２の軸方向の中間部から径方向外方へ延びている。第２のプーリ主体３のボス部３２は、第１のプーリ主体２のボス部２２の周囲を取り囲み、この第１のプーリ主体２のボス部２２によって滑り軸受としてのブッシュ３３を介して軸方向にスライド自在に支持されている。ブッシュ３３を挟んだ両側には、一対のＯリング３４，３５が配置されており、これら一対のＯリング３４，３５によってブッシュ３３が収容される空間を密封し、ブッシュ３３に泥や水が到達しないようにされている。Ｏリング３４，３５は、ボス部３２の内周溝に嵌め入れられている。
【００２８】また、環状板３１には、その径方向外縁から軸方向に、動力伝達面５と反対側へ向けて延びる筒状部３８が一体に形成され、この筒状部３８の先端縁から径方向外方へ延びる環状フランジ３９が一体に形成されている。環状フランジ３９の側面の外周縁部には、ダイヤフラムスプリング１１の外径部１８の複数の連結溝２０にそれぞれ嵌め入れられる複数の板状の連結突起４０が円周等配で放射状に形成されている。第２のプーリ主体３がダイヤフラムスプリング１１の外径部１８によって環状フランジ３９を介して押圧されて、第２のプーリ主体３が第１のプーリ主体２へ相対的に近づく方向に付勢される一方、第１のプーリ主体２がダイヤフラムスプリング１１の内径部１７によって連結部４４を介して押圧されて、第１のプーリ主体２が第２のプーリ主体３へ相対的に近づく方向へ付勢される。
【００２９】一方、第１のプーリ主体２のボス部２２は、第２のプーリ主体３のボス部３２を貫通して第２のプーリ主体３の動力伝達面５の背面４１側へ延びており、ボス部２２の端部が第２のプーリ主体３の背面側へ延びる部分を構成している。この背面側ヘ延びる部分としてのボス部２２の端部には、この端部とダイヤフラムスプリング１１の内径部１７とを一体回転可能に連結するための環状の上述の連結部４４が取り付けられている。
【００３０】この連結部４４は、ボス部２２の先端部に例えばスプライン嵌合により一体回転可能に連結される環状の第１の部材４５と、この第１の部材４５に例えばスプライン嵌合により一体回転可能に連結される環状の第２の部材４６とを有している。図１において、第１の部材４５は、ボス部２２に対する軸方向移動を規制されている。また、第１の部材４５の周溝に嵌め入れられたスナップリング５０により、第２の部材４６は、第１の部材４５に対する軸方向移動を規制されている。
【００３１】第１の部材４５は、筒状部５１と、この筒状部５１の一端から径方向外方へ延びる環状フランジ５２とを有する。第２の部材４６は、第１の部材４５の筒状部５１の外周に嵌められる筒状部５３と、この筒状部５３の一端から径方向外方へ延びる環状フランジからなる押圧板部５４とを有する。この押圧板部５４はダイヤフラムスプリング１１の内径部１７を軸方向に押す。押圧板部５４には、円周等配で放射状に複数の連結突起５５が形成されている。押圧板部５４がダイヤフラムスプリング１１の内径部１７によって押圧され、第１のプーリ主体２が、第２のプーリ主体３へ相対的に近づく方向に付勢されている。また、複数の連結突起５５は、ダイヤフラムスプリング１１の内径部１７の複数の連結溝１９にそれぞれ嵌め入れられ、これにより、連結部４４を介してダイヤフラムスプリング１１と第１のプーリ主体２とが一体回転するようにされている。
【００３２】また、第２のプーリ主体３の環状板３１の背面４１と、この背面４１に対向して第１の部材４５の環状フランジ５２に形成された対向面４２との間には、環状の空間が区画されている。この空間は、径方向外側部分である第１の収容空間５８と、径方向内側部分である第２の収容空間６２とを含んでいる。背面４１および対向面４２は、第１の収容空間５８に臨む径方向外側部分に、径方向に外方へいくほど互いに近接するような傾斜面を含み、また、第２の収容空間６２に臨む径方向内側部分を軸方向に直交する面で形成している。
【００３３】第１の収容空間５８は、径方向に外方へいくほど軸方向に幅狭の断面楔状の環状空間である。第１の収容空間５８は、複数の慣性部材５９を収容している。また、第１の収容空間５８に臨んで、第２のプーリ主体３の環状板３１の背面４１には第１の案内面６０が、第１の部材４５の環状フランジ５２の対向面４２には第２の案内面６１が形成されている。これら第１および第２の案内面６０，６１が、第１の収容空間５８を区画している。また、第１の収容空間５８の外周縁部は第２のプーリ主体３の筒状部３８によって区画されている。第２のプーリ主体３の筒状部３８の内周面に摺動自在なＯリング７６が環状フランジ５２の外周溝に保持されている。Ｏリング７６によって第１の収容空間５８および第２の収容空間６２が密封されるので、両収容空間５８，６２内への泥や水の侵入が防止される。
【００３４】慣性部材５９は、図３に示すように、転動部材としての、外ローラ６６および内ローラ６７を含んでおり、内ローラ６７は、外ローラ６６を同心に貫通している。両ローラ６６，６７は軸受６８を介して相対回転自在に連結されている。軸受６８としては、例えばメタル製のブッシュ等のすべり軸受、または転がり軸受を用いることができる。外ローラ６６は、図１に示すように第１の案内面６０によって案内されて転動する。一方、第１の部材４５の環状フランジ５２の対向面４２には、放射状に延びる複数の案内溝６９が形成されている。この案内溝６９の両縁部によって対をなす第２の案内面６１，６１が構成されている。これら第２の案内面６１，６１によって内ローラ６７の対向する端部７０，７０がそれぞれ案内されて転動する。
【００３５】案内溝６９は外ローラ６６の一部を収容しつつ外ローラ６６の変位を許容し、且つ案内溝６９の底部７１と外ローラ６６の外周面７２との接触は回避されている。また、案内溝６９の相対向する内壁面７３，７３が外ローラ６６の両端面７４，７４にそれぞれ当接することにより、外ローラ６６の軸方向変位を規制している。慣性部材５９が第１の収容空間５８内において遠心方向および求心方向に変位することにより、両案内面６０、６１間の間隔が増減され、これにより、両プーリ主体２，３間の間隔が増減されて変速が達成される。変速時において、各ローラ６６，６７が対応する案内面６０、６１に対してそれぞれ転がり移動するので、非常にスムーズな変速が可能となる。従って、軸方向と直交する面に対して、両案内面６０、６１がなす角度を小さくすることも可能となり、結果として、可変径プーリの小型化を図ることができる。
【００３６】第１の収容空間５８の径方向内側にあり、第１および第２の収容空間５８，６２の境界には、慣性部材５９を遠心方向（径方向外方）へ押す弾性部材としての板ばね６５が設けられている。板ばね６５は、第２のプーリ主体３の環状板３１の背面４１に沿って固定される環状部分７７と、この環状部分７７の外周縁部に周方向に等間隔で配置されて屈曲状に延び出した複数の舌片７８とを有している。この舌片７８が各慣性部材５９の外ローラ６６の外周面７２に当接して、径方向外方へそれぞれ押している。板ばね６５は、ベルト７が巻き掛けられていない状態の可変径プーリにおいて、慣性部材５９を径方向の外方に押し出して、両プーリ主体２，３を近接させ、動力伝達リング６を同心位置に保持することができる。これにより、可変径プーリを組み付け易くしたり、自身を組立易くすることができる。なお、板ばね６５が慣性部材５９を径方向外方へ付勢する力は弱く設定され、ベルト７が巻き掛けられた状態の動力伝達リング６が偏心位置に変位する際に、両プーリ主体２，３同士が互いに遠ざかるのを阻害しないようにされている。
【００３７】また、板ばね６５は、慣性部材５９が第２の収容空間６２内に進入することを防止する進入防止部材としても機能する。これにより、慣性部材５９が弾性部材８０とぶつかることが防止され、弾性部材８０の伸び縮みをスムーズに維持することができる。第２の収容空間６２は、第１の収容空間５８の径方向内方に隣接しており、断面略矩形の環状空間である。第２の収容空間６２に弾性部材８０が収容されている。
【００３８】弾性部材８０は、軸方向に伸縮可能な圧縮コイルばねからなり、一方の端部は板ばね６５の環状部分７７を介して第２のプーリ主体３の環状板３１の背面４１に当接し、他方の端部は第１の部材４５の環状フランジ５２の対向面４２に当接し、圧縮状態で取り付けられている。弾性部材８０は、背面４１と対向面４２との間隔を広げるように、背面４１および対向面４２を付勢し、両プーリ主体２，３が互いに近接する状態では軸方向に弱く圧縮され、両プーリ主体２，３が互いに遠ざかる状態では相対的に軸方向に強く押し縮められている。弾性部材８０により、第１のプーリ主体２は、第２のプーリ主体３に相対的に近づく方向に、第１の部材４５を介して付勢される一方、第２のプーリ主体３は、第１のプーリ主体２に相対的に近づく方向に、背面４１を付勢される。
【００３９】本実施の形態の可変径プーリでは、付勢手段ＭＦとダイヤフラムスプリング１１によって、両プーリ主体２，３が互いに近づく方向に付勢できるので、両プーリ主体が動力伝達リング６を挟持するクランプ力を得ることができる。ベルト７の走行速度が低く、回転軸１の回転速度が低いときには、動力伝達リング６は、偏心状態にあり、両プーリ主体２，３は互いに遠ざかった状態にある。このとき、慣性部材５９にかかる遠心力は小さいので、クランプ力は主に、ダイヤフラムスプリング１１および、相対的に強く圧縮されている弾性部材８０の弾性付勢力により得られ、弾性部材８０は、両プーリ主体２，３を互いに近づけるように付勢する。
【００４０】ベルト７の走行速度が増して可変径プーリの回転速度が増すと、慣性部材５９が第１の収容空間５８内を遠心方向に（図１に示す状態から図４に示す状態へと）自動的に変位することにより、弾性部材８０およびダイヤフラムスプリング１１と共働して両プーリ主体２，３を介して動力伝達リング６を軸心Ｋと同心位置に付勢し、ベルト７に対する有効径を変化させることができる。この時、弾性部材８０は、低速回転時に比べて付勢力は弱まるが、両プーリ主体２，３を互いに近づけるように付勢する。
【００４１】このように本実施の形態によれば、弾性部材８０は、従来空きスペースであった第２の収容空間６２に配置されるので、可変径プーリを小型化しつつ、大型の弾性部材８０により強い弾性付勢力を得られる。その結果、低速時に、不足しがちなクランプ力を弾性部材８０の弾性付勢力により補いつつ、低速時のトルク伝達能力を十分に高めることができる。従って、トルク変動等に起因してベルト滑り等が生じ難くなるので、トルクの伝達効率も向上する。
【００４２】また、ダイヤフラムスプリング１１を含む連結手段ＭＲを有する場合には、ダイヤフラムスプリング１１は、低速時に両プーリ主体２，３同士を互いに近づけるので、ダイヤフラムスプリング１１は、弾性部材８０とともに低速時のクランプ力をより一層高めることができる。なお、連結手段ＭＲとしては、上述のダイヤフラムスプリング１１の他に、図５に示すように、回転軸１と一対のプーリ主体２，３とをそれぞれトルク伝達可能に連結するとともに、伝達トルクの負荷による回転軸１と各プーリ主体２，３との位相ずれを、各プーリ主体２，３の軸方向移動に変換することにより、各プーリ主体２，３を相等しいストローク量で互いに近接させることのできる一対のトルクカム機構ＭＴを例示できる。
【００４３】以下、図５を参照してトルクカム機構を有する可変径プーリを説明する。なお、図５の可変径プーリの各部については、図１〜図４に示す可変径プーリと同様の部分については同じ符号を付して説明を省略する。回転軸１の第１の端部１ａには、円板フランジ状の連結部材１２がねじ止めにより、一体回転可能に固定されている。図５に示す連結部材１２は、回転軸１と同心に固定される円板部８１と、この円板部８１の外周部でボルトにより固定された環状部８２とを有している。環状部８２の外周縁には、雄ねじ８３が形成され、環状部８２の内周縁には雌ねじ８４が形成されている。この雌ねじ８４には、第１の部材４５に形成された雄ねじ８５がねじ込まれている。
【００４４】第１の部材４５は、筒状部５１と、この筒状部５１の一端から径方向外方へ延びる環状フランジ５２とを有している。図５に示す筒状部５１には、第２の収容空間６２に臨んで環状凹部が形成され、ここに弾性部材８０の端部が入りこんでいる。また筒状部５１の外周面には、雄ねじ８５が形成されている。この雄ねじ８５が、連結部材１２の雌ねじ８４にねじ込まれている。また、第２のプーリ主体３の筒状部３８の内周面には、雌ねじ８６が形成され、この雌ねじ８６に、連結部材１２の上述の雄ねじ８３がねじ込まれている。
【００４５】雄ねじ８３および雌ねじ８６の組み合わせと、雄ねじ８５および雌ねじ８４の組み合わせとは、互いに逆ねじとなっている。例えば、可変径プーリが、回転軸１の回りに、図５において矢符Ｘ方向（回転軸１の軸方向に平行なＹ方向矢視で時計回り）に回転しているとすると、雄ねじ８５および雌ねじ８４の組み合わせは、右ねじ（Ｘ方向に回転させることにより、回転軸１がＹ方向に進むもの）であり、雄ねじ８３および雌ねじ８６の組み合わせは、左ねじ（Ｘ方向に回転させることにより、回転軸１が反Ｙ方向に進むもの）である。
【００４６】上述の各雄ねじおよび雌ねじのねじ形成方向を、上述のように設定したので、付勢手段ＭＦが、第１のプーリ主体２を第１の部材４５を介してＹ方向に沿って押し、第２のプーリ主体３を反Ｙ方向に沿って押すと、両プーリ主体２，３を回転軸１に対してＸ方向に回転させて、両プーリ主体２，３を互いに等しい距離だけ近接させるように働く。一方、回転軸１に対して両プーリ主体２，３を、回転軸１に対して反Ｘ方向に回転させた場合には、両プーリ主体２，３が互いに等しい距離だけ遠ざかることになる。
【００４７】雄ねじ８３および雌ねじ８６の組み合わせと、雄ねじ８５および雌ねじ８４の組み合わせとからなるねじ結合機構により、トルクカム機構ＭＴが構成されている。両ねじ結合機構は、互いに逆ねじであるので、一体回転する両プーリ主体２，３を回転軸１に対して、相対回転させると、両プーリ主体２，３を互いに等しい距離だけ近接させるようにまたは離反させるように働く。従って、一対の動力伝達面４，５間のＶ溝１４での動力伝達リング６の接触位置が変化しても、ベルト７の幅方向の中央位置は変化しない。
【００４８】このトルクカム機構の意義は下記である。すなわち、従動プーリに可変径プーリを採用した場合、負荷トルクは、回転軸１に対してプーリ主体２，３を回転方向に位相ずれさせようとする力となる。例えば、可変径プーリが図５でＸ方向に回転する場合には、負荷トルクは、回転軸１に対してプーリ主体２，３をＸ回転方向に位相ずれさせようとする力となる。この位相ずれさせようとする力は、上述のねじ結合機構からなるトルクカム機構によって変換されて、両プーリ主体２，３を互いに近接させようとする力となり、この力は、さらに動力伝達面４，５を介して、例えば、プーリ主体２，３の軸心に対して偏心状態にある動力伝達リング６の被挟持部分を、可変径プーリの径方向外方へ変位させようとする力に変換される。
【００４９】そして、例えば、何れかの補機の駆動が開始された等により、トルク変動があった場合に、これに伴ってベルト７の張り側の部分に対応する動力伝達リング６が、両プーリ主体２，３間の間隔を拡げて可変径プーリの径方向内方へ入り込もうとするが、これを、上述の弾性部材８０等の付勢手段ＭＦによる付勢力と、上述の動力伝達リング６を径方向外方へ変位させようとする力とによって抗して防止することができる。従って、トルク変動があっても、可変径プーリの接触径が変化することがない。
【００５０】また、負荷トルクが大きいほど、両プーリ主体２，３を互いに近接させようとする力を大きくして、動力伝達リング６を強く挟持することができるので、動力伝達リング６と両プーリ主体２，３との間に滑りが発生することを防止でき、滑りに起因した伝達ロスを無くすことができる。この可変径プーリでは、ベルト７の走行速度が増大すると、慣性部材５９に働く遠心力が増大し、慣性部材５９が第１の収容空間５８内を径方向外方に移動し、これに伴って、一方のプーリ主体２を軸方向に押す推力を得ることができる。この推力によって、プーリ主体２がプーリ主体３へ近づこうとする。このとき、両プーリ主体２，３が一体に回転して回転軸１に対して互いに等しい回転角変位を生じ、これに伴って、両プーリ主体同士は、互いに等しいストロークで近接し、動力伝達リング６が同心位置に変位する。
【００５１】また、トルクカム機構によって、各プーリ主体に負荷される伝達トルクが、両プーリ主体同士を互いに近接させようとする力に変換され、伝達トルクに応じたベルト挟持力を発生させることができるので、十分な大きさのベルト挟持力が得られる。また、図１および図４に示すように、本実施の形態の可変径プーリは、両プーリ主体２，３の対向面間に区画される動力伝達リング６挟持用のＶ溝１４の底に、ダストカバー９０を有している。
【００５２】ダストカバー９０が配置されるＶ溝１４の底では、第２のプーリ主体３のボス部３２を第１のプーリ主体２のボス部２２の外周に嵌め合わせて軸方向に移動自在に支持し、第２のプーリ主体３のボス部３２から第１のプーリ主体２のボス部２２が突出する状態にある。ダストカバー９０は、突出している第１のプーリ主体２のボス部２２の外周面２３を覆うように、筒状に形成されている。ダストカバー９０は、第２のプーリ主体３のボス部３２からの第１のプーリ主体２のボス部２２の突出量の変化に応じて軸方向および径方向に伸縮自在とされている。
【００５３】ダストカバー９０は、両プーリ主体２，３の対向面としての動力伝達面４，５が最も近接した状態で、断面山形の円板状をなす第１の姿勢（図４参照）と、両プーリ主体２，３の対向面が最も離れた状態で第２のプーリ主体３のボス部３２の外径に略等しい径の有底円筒状をなす第２の姿勢（図１参照）とに変位可能である。以下、第２の姿勢のダストカバー９０を図６を参照して説明する。
【００５４】ダストカバー９０は、第２の姿勢において、ボス部３２の外径に略等しい径の円筒状のプリーツ部９１と、このプリーツ部９１の一端から径方向の内方に延びるフランジ９２とを有している。ダストカバー９０は、弾性部材からなり、プリーツ部９１およびフランジ９２が一体に形成されている。ダストカバー９０のプリーツ部９１の端部は、第２のプーリ主体３のボス部３２の外周面に、環状ベルト９３により締め付けられることにより、一体移動可能に保持されている。また、ダストカバー９０の他端となるフランジ９２の内周縁部は、第１のプーリ主体２のボス部２２の基端部の外周面２３に、ダストカバー９０自身の弾性緊縛力により、一体移動可能且つ密封状態で保持されている。
【００５５】プリーツ部９１は、軸方向に沿う複数のひだ９６を有している。プリーツ部９１のひだ９６は、軸方向に延びる折り目９４を挟んで接続された複数の周面部分９５により形成され、これらの周面部分は、軸方向に長く形成され、周方向に並んでいる。折り目９４は、山状のものと、谷状のものとがあり、これらは、例えば、山状、山状、谷状、谷状…の順で周方向に並んでいる。ひだ９６は、両プーリ主体２，３の対向面が最も離れて上記突出量が最も大きくなるときに、屈曲状に折り畳まれるようにしてある。また、両プーリ主体２，３が最も近接するときには、ひだ９６は展開されて、上述の周面部分９５が周方向に沿って並ぶようにしてある（図７参照）。このように、プリーツ部９１により、第１および第２の姿勢に変位するときのダストカバー９０の周方向の伸縮が許容されている。
【００５６】また、ダストカバー９０のプリーツ部９１の一端には、内外に貫通して空気が通る空気孔（図示せず）が形成されている。この空気孔により、第１および第２の姿勢に変位するときに内外の空気が流通して、スムーズにダストカバー９０を変位させることができる。空気孔は、万一、水等の異物が通っても、ボス部２２の外周面２３に付着しない位置に設けられている。また、プリーツ部９１の内面には、周方向に延びる溝９７が形成され、プリーツ部９１は、薄肉に形成されている。この溝９７は、図８（ａ）に示すように、断面半円形であり、軸方向の中間部分に形成されている。なお、図８（ｂ）に示すように、溝９７の裏面側部分を張り出させて、肉厚が変わらないように形成しておいてもよいし、溝を形成せずに薄肉に形成した溝９７に相当する部分を設けてもよい。この溝９７等を形成してあることにより、プリーツ部９１の溝９７の裏面側部分を、断面山形の頂部となるようにして、プリーツ部９１を円筒状から断面山形の円板状に変形させ易くすることができる。
【００５７】動力伝達リング６が同心位置にあるときには、両プーリ主体２，３の対向面同士は最も近接した状態にあり、ダストカバー９０は第１の姿勢となる。この状態では、図７および図４に示すように、ダストカバー９０のプリーツ部９１は、径方向の外方に突出しているが、その最外周縁部が動力伝達リング６の内周部と接することなく、ダストカバー９０は、同心位置にある動力伝達リング６の内側のＶ溝１４内の大きなスペースに配置され、問題ない。
【００５８】この状態から両プーリ主体２，３の対向面同士の間隔が広がると、動力伝達リング６が偏心し、これに伴い、ダストカバー９０のプリーツ部９１は軸方向に延びながら、プリーツ部９１のひだ９６が折り畳まれることにより、第１の姿勢で円板状になっていた部分の周方向の変形が吸収されつつ、ダストカバー９０のプリーツ部９１を軸方向に真直な円筒形状にして径方向に小型化できる。動力伝達リング６が偏心位置になると、両プーリ主体２，３の対向面同士は最も遠ざかった状態となり、ダストカバー９０は第２の姿勢となる。この状態でのプリーツ部９１の外径は、ボス部３２の外径とほぼ同等になり、偏心位置にある動力伝達リング６の内周部と接することが防止されている。また、このときの動力伝達リング６の内周部は、第１の姿勢のダストカバー９０の最大外径部よりも径方向の内方に配置されている。
【００５９】また、この状態から両プーリ主体２，３の対向面同士の間隔が縮まると、動力伝達リング６が同心方向に変位し、これに伴い、ダストカバー９０のプリーツ部９１は軸方向に圧縮されて縮む。プリーツ部９１の溝９７の近傍部分を屈曲部位として、弾性変形し、溝９７の近傍部分が断面山形の頂部となりつつ径方向の外方に突出する。これとともに、ひだ９６が展開されることにより、第２の姿勢で円筒状になっていた溝９７の近傍部分の周方向の伸び変形を吸収しつつ、プリーツ部９１を円板状にすることができる。
【００６０】なお、ダストカバー９０の伸縮にかかわらず、フランジ９２および環状ベルト９３で固定される部分は変形せず、対応するボス部２２，３２とともに軸方向に変位する。このようにダストカバー９０を有する可変径プーリでは、軸方向に伸縮自在なダストカバー９０により、異物がのボス部２２の外周面２３に付着することを、ボス部２２の突出量の変化に応じて確実に防止できる。その結果、例えば、ブッシュ３３の劣化や、両プーリ主体２，３同士か摺動できなくなることを防止することができる。
【００６１】しかも、両プーリ主体２，３が最も遠ざかって動力伝達リング６が最大量偏心したときに、ダストカバー９０が軸方向に最大量伸び、プリーツ部９１のひだ９６が折り畳まれることにより、ダストカバー９０の外径を、従来の蛇腹式のダストカバーと比較して格段に小さくすることができる。従って、偏心時の動力伝達リング６の内周をプーリ主体のボス（例えば、ボス部３２）の外周面に非常に近づけることができ、その結果、小形でありながら動力伝達リング６の所要の偏心量を確保することができる。
【００６２】例えば、偏心時の動力伝達リング６の内周縁の径方向位置を、ダストカバー９０を設けない場合とほぼ同等にすることができるので、変速比の変化量を維持するための同心時の動力伝達リング６およびこれに対応するプーリ主体２，３の大径化を防止できる。また、上述の実施の形態の単一部材からなる動力伝達リング６に代えて、図９に示す動力伝達リング６を利用する場合には、制振性を高めることができる。
【００６３】図９に示す動力伝達リング６は、各プーリ主体２，３の動力伝達面４，５と接する樹脂材料からなる内部分２６と、内部分２６よりも径方向外方に配置された金属材料からなる環状の外部分２８と、外部分２８と内部分２６との間に介在する弾性部材としてのゴムからなる中間部分２７とを含む。内部分２６および中間部分２７の間の接続部と、中間部分２７と外部分２８との間の接続部とは、それぞれトルク伝達可能に接合されている。
【００６４】内部分２６は、動力伝達リング６の内周寄り部分を構成している。その樹脂材料は、上述した繊維強化フェノール樹脂で形成されている。外部分２８は、動力伝達リング６の外周寄り部分を構成し、ベルト７のリブと係合する周溝を外周面に有し、この外周面に伝動面８を形成している。外部分２８は、例えば鉄を含んでいる。鉄は、安価且つ重量を確保し易くて好ましい。ここで、外部分２８の金属材料の種類や大きさにより決まる質量や、中間部分２７のゴムの弾性係数等は、振動抑制能力に応じて設定される。
【００６５】中間部分２７は、動力伝達リング６の径方向の略中間部を構成する環状部材であり、内部分２６と外部分２８とを互いに接続している。また、中間部分２７は、自身の弾性変形に応じて、外部分２８を内部分２６に対して相対変位可能に支持している。ここで、中間部分２７のゴムとしては、天然ゴム、合成ゴム等を例示でき、要は、内部分２６および外部分２８よりも、弾性変形し易い所定の弾性係数を有する弾性部材であればよい。
【００６６】図９に示す動力伝達リング６を有する可変径プーリでは、外部分２８を重り部材とし、中間部分２７をばね部材とするダイナミックダンパを構成するので、動力伝達リング６自身に振動抑制能力を付与できる。その結果、振動抑制用に可変径プーリと別体で設けられるスタビライザ（図示せず）を小形化、簡素化したり、省略したりすることができる。従って、装置全体として、小型化、簡素化することができ、安価にすることもできる。
【００６７】なお、ダイナミックダンパを構成する外部分２８は、内部分２６よりも径方向外方に配置されていればよく、周溝や伝動面８の有無は限定されない。このように本実施の形態によれば、図１〜図５に示す付勢手段ＭＦを有する可変径プーリ、図６〜図８に示すダストカバー９０を有する可変径プーリ、および図９に示す動力伝達リング６を有する可変径プーリは、外形の大型化を防止しつつ、トルク伝達能力、異物に対する防護性、制振性等の性能を向上できるので、小型化の要請のある自動車の補機駆動用にそれぞれ好適である。
【００６８】なお、図１〜図４に示す可変径プーリに、図９に示す動力伝達リングを適用してもよい。また、図１〜図４に示す可変径プーリにおいて、ダストカバー９０が必要でない場合には、ダストカバー９０を省略してもよいし、また、このダストカバー９０を省略した可変径プーリに図９に示す動力伝達リング６を適用してもよい。また、図５に示す可変径プーリに、図６〜図８に示すダストカバー９０および図９に示す動力伝達リング６の少なくとも一方を適用してもよい。また、図６〜図８に示すダストカバー９０および図９に示す動力伝達リングの少なくとも一方を、従来の可変径プーリに適用してもよく、これにより、それに対応する効果を得ることができる。
【００６９】その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１２４７
【氏名又は名称】光洋精工株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年９月１０日（１９９９．９．１０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５１５５
【弁理士】
【氏名又は名称】亀井 弘勝 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−８２５５９（Ｐ２００１−８２５５９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月２７日（２００１．３．２７） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２５７８４９ |
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