JP2000310306A - 可変径プーリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】慣性部材の遠心力を用いて変速する遠心式の可
変径プーリにおいて、可変径プーリをベルト変速システ
ムに組み込むときや、可変径プーリ自体を組み立てると
きに、慣性部材の位置が不安定であると作業し難い。 【解決手段】慣性部材５９は、円錐テーパ面からなる一
対の案内面６０，６１間に区画される遠心方向へいくほ
ど狭くなる断面楔状の収容空間５８に収容される。可変
径プーリの停止時でベルト７の張力が働かないとき、圧
縮コイルばね６５がプランジャ６４を介して慣性部材５
９を弾性的に押圧し、遠心方向に最大量変位した位置に
保持する。動力伝達リング６が同心位置に保持され、可
変径プーリの全体ががたつかないので、組込みや組立の
作業が容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、慣性部材の遠心力
を用いてベルトの有効径を変更する遠心式の可変径プー
リに関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来よ
り、ベルトに対する有効径を変化させることのできる可
変径プーリを用いたベルト伝動装置が提供されている。
このベルト伝動装置では、油圧アクチュエータや電動モ
ータ等の駆動手段にて駆動される変速比調整用のテンシ
ョナによって、ベルトの張力を増大させつつベルトをた
ぐり寄せ、これにより、可変径プーリの有効径を変更し
て変速するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このベ
ルト伝動装置では、変速比調整用のテンショナ、このテ
ンショナを駆動させる駆動機構、およびこの駆動機構の
動作を制御するためのコントローラ等の機構を用いるこ
とが必要であり、このため、部品点数が多くて構造が複
雑であると共に製造コストが高く、また、配置スペース
を広くとるという問題がある。

【０００４】そこで、遠心力により旋回径を増大させる
慣性部材によってプーリ主体を軸方向に押して変速する
可変径プーリが提供されている（例えば特開平２−１６
９８２４号公報）。この場合、可変径プーリの構造を簡
素化でき、ベルト伝動装置に適用された場合に、ベルト
伝動装置の構造を簡素化できると共に、製造コストや配
置スペースを削減することができる。

【０００５】通例、慣性部材は遠心方向にいくにしたが
って幅の狭くなる断面楔状の収容空間に配置される。ま
た、例えば一対のプーリ主体間に、外周面にベルトが巻
き掛けられる偏心可能な動力伝達リングを介在させる場
合、この動力伝達リングがプーリ主体の軸心から最大量
偏心したときに、慣性部材が最小径位置となる一方、動
力伝達リングがプーリ主体と同心の位置にあるときに、
慣性部材が最大径位置となる。慣性部材は、断面楔状の
収容空間を区画する一対の案内面によって支持される
が、求心方向にはフリーである。このようにフリーであ
っても、可変径プーリの回転中は、慣性部材は遠心力に
よって楔状の収容空間の狭い側へ付勢されているので、
問題ない。

【０００６】一方、停止状態の可変径プーリを例えばエ
ンジンに組み付ける場合には、動力伝達リングが同心位
置にある状態で、すなわち、慣性部材が最大径位置にあ
る状態で組み付けた後、ベルトのテンションを負荷する
ようにしている。ところが、最大径位置にある慣性部材
は、楔状の収容空間が次第に広くなる求心方向へはフリ
ーなので、容易に求心方向へ移動してしまう。したがっ
て、動力伝達リングの同心位置を保った状態で組み付け
を行う作業が非常に困難であった。

【０００７】また、可変径プーリ自体を組み立てるとき
にも、慣性部材の位置が不安定なので、組立作業が困難
であった。本発明は上記課題に鑑みてなされたものであ
り、本可変径プーリを組み立てるときや、本可変径プー
リをベルト変速システムに組み付けるときに、作業が行
い易い遠心式の可変径プーリを提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の課題解決手段として、請求項１記載の発明の態様は、
遠心力により旋回径を増大させる慣性部材によって一対
のプーリ主体の少なくとも一方を軸方向に押し、上記一
対のプーリ主体に巻き回されたベルトの有効径を変更す
る可変径プーリにおいて、上記慣性部材を収容し、遠心
方向にいくほど狭くなる断面楔状の収容空間を区画する
一対の案内面と、慣性部材を遠心方向に弾性的に付勢す
ることにより、当該可変径プーリの停止時に慣性部材を
遠心方向の所定位置に保持する弾性部材とを備えること
を特徴とするものである。

【０００９】本態様では、可変径プーリの回転を停止し
た状態で、慣性部材に遠心力は働かなくなるが、弾性部
材が慣性部材を遠心方向へ弾性的に付勢しているので、
慣性部材を遠心方向の所定位置に保持することができ
る。遠心方向の所定位置は、遠心方向へ最大量変位した
位置（最大径位置）であっても良いし、最大径位置と最
小径位置との間の予め定める中間位置であっても良い。
また、弾性部材としては、圧縮コイルばねであっても良
いし、板ばねであっても良い。

【００１０】請求項２記載の発明の態様は、請求項１に
おいて、上記慣性部材は少なくとも一方の案内面を転動
する転動部材を含み、上記弾性部材は転動部材を摺接さ
せるプランジャを介して慣性部材を付勢することを特徴
とするものである。プランジャであれば、転動部材が案
内面に対してスムーズに転動することを妨げることのな
い形状や素材を自在に選べ、結果として、スムーズな変
速が可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を添付図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の一実
施形態に係る可変径プーリの断面図である。本可変径プ
ーリは、巻きかけられたベルトの有効径を変化させるこ
とのできるものであり、駆動プーリおよび従動プーリの
少なくとも一方に適用される。

【００１２】図１を参照して、本可変径プーリは、第１
及び第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。Ｌはベルト７の幅中心の位置（以下で
は、ベルトセンタＬともいう）である。

【００１３】この動力伝達リング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。伝動面８にはベルト７のリブと噛
み合う周溝が形成されている。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
クを伝達する動力伝達面９，１０を構成している。ま
た、可変径プーリは、第１及び第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としてのダイヤ
フラムスプリング１１を備えており、このダイヤフラム
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からなる連結部材１２に、各々
複数の第１及び第２の連結軸１３，１４を介して一体回
転可能に連結されている。すなわち、連結部材１２に
は、当該連結部材１２を軸方向に貫通する複数のねじ孔
１５が円周等配に形成されており、これら貫通孔１５に
上記連結軸１３，１４のねじ部がねじ込まれて固定され
ている。そして、各連結軸１３，１４がダイヤフラムス
プリング１１に形成された連結孔１６に嵌め入れられ
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。

【００１４】また、上記のダイヤフラムスプリング１１
の内径部１７及び外径部１８は、第１及び第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
には、回転軸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、この逆でトルクが伝達される。

【００１５】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及び外径部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、第１及び第２の連結軸１３，
１４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記連結孔１６が
円周等配に形成されている。第１の連結軸１３はダイヤ
フラムスプリング１１の周方向の変位のみを規制するよ
うに連結孔１６の内面に係合される。一方、第２の連結
軸１４はダイヤフラムスプリング１１の軸方向変位を規
制する。連結孔１６の径方向位置（軸心Ｋからの距離）
はダイヤフラムスプリング１１の内径部１７と外径部１
８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位置に設定されることが好ましい。

【００１６】第１のプーリ主体２は、上記テーパ状の動
力伝達面４を備える円形の環状板２１と、この環状板２
１の内周に形成された長尺筒状のボス部２２とを備えて
いる。環状板２１の動力伝達面４の背面にはねじ２３に
よってシールリテーナ２４が固定され、このシールリテ
ーナ２４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が収容されてている。また、シールリテ
ーナ２４は回転軸１の第２の端部１ｂのねじ孔にねじ込
み固定されたボルト２６の頭部の段付き状の当て面２７
に摺動しながら当接する当接部２８を有し、当接部２８
を当て面２７に当接させることにより、第１のプーリ主
体２の回転軸１からの抜け止め機能と、第１のプーリ主
体２の回転軸１に対する軸方向相対移動を規制する機能
とを果たしている。

【００１７】筒状のボス部２２は回転軸１を同軸上に挿
入させると共に、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１又は複数のブッシュ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１２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。

【００１８】第２のプーリ主体３は、動力伝達面５を有
する円形の環状板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を軸方向に挟んだ両側には、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はボス部３２の内周溝に嵌め入
れられる一対のスナップリング３６，３７間に保持され
ている。

【００１９】また、上記環状板３１の径方向外縁から軸
方向（動力伝達面５と反対側）に延びる筒状部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の側面には、ダイヤフラムスプリング１
１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１
７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。

【００２０】また、第２のプーリ主体３の動力伝達面５
の背面４１（円板部２１の背面４１に相当）には、第１
の案内面形成体４２がねじ４３により固定されている。
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。この背面側へ延びる部分としてのボス部２２
の端部には、当該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連
結部４４が取り付けられている。

【００２１】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、第２の部材４６にねじ４７により固
定される環状のカバー４８とを有している。図１におい
て、４９は第１の部材４５のボス部２２に対する軸方向
移動を規制するようにボス部２２の周溝に嵌め入れられ
たスナップリングである。５０は第２の部材４６の第１
の部材４５に対する軸方向移動を規制するように第１の
部材４５の周溝に嵌め入れられたスナップリングであ
る。

【００２２】上記第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。

【００２３】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。上記の押圧板部５
４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１
７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。

【００２４】第１の部材４５の環状フランジ５２には、
第２の案内面形成体５６がねじ５７により固定されてい
る。第１及び第２の案内面形成体４２，５６の対向面同
士の間に区画される環状の収容空間５８内にローラを含
む慣性部材５９が収容されている。また、第１及び第２
の案内面形成体４２，５６は相対向する第１及び第２の
案内面６０，６１を有している。各案内面６０，６１は
互いに逆向きの円錐テーパ面からなり、両案内面６０，
６１間に案内されて慣性部材５９が遠心方向及び求心方
向に変位する。

【００２５】上記の収容空間５８は、径方向外方へいく
ほど幅狭となる断面楔状の空間である。第２のプーリ主
体３のボス部３２には収容空間５８の径方向内方に対応
して環状体６２が外嵌固定され、環状体６２には当該環
状体６２を径方向に貫通する複数の案内孔６３が形成さ
れる。各案内孔６３には対応する慣性部材５９に当接す
るプランジャ６４が進退自在に収容されると共に、プラ
ンジャ６４を介して対応する慣性部材５９を遠心方向
（径方向外方）へ押す弾性部材としての圧縮コイルばね
６５が収容されている。この圧縮コイルばね６５はボス
部３２の外周面とプランジャ６４との間に介在してい
る。プランジャ６４はその頭部の平坦面を慣性部材５９
の後述する外ローラ６６の周面に当接させ、外ローラ６
６のスムーズな回転を妨げないようにしている。

【００２６】図３を参照して、慣性部材５９は、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、又は転がり軸受を用い
ることができる。

【００２７】外ローラ６６は図１に示す第１の案内面６
０によって案内されて転動する。一方、第２の案内面形
成体５６は、第１の案内面６０に対向する面に放射状に
延びる複数の案内溝６９を形成している。この案内溝６
９の両縁部によって対をなす第２の案内面６１，６１が
構成されており、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。

【００２８】案内溝６９は外ローラ６６の一部を収容し
つつ外ローラ６７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７３，７
３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。

【００２９】慣性部材５９が収容空間５８内において遠
心方向及び求心方向に変位することにより、両案内面６
０，６１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６
０，６１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。したがって、両案内面６
０，６１がなす角度θ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。

【００３０】また、両ローラ６６，６７をそれぞれ案内
する両案内面６０，６１を互いに近づけて配置できるの
で、可変径プーリの一層の小型化を図ることができる。
また、案内溝６９の内壁面７３，７３によって外ローラ
６６のがたつき防止し、また、案内溝６９の両縁部とし
ての第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を案内するので、両ローラ６６、
６７がスムーズに変位でき、この点からもスムーズな変
速が可能となる。

【００３１】一方、収容空間５８の外周は第２のプーリ
主体３の筒状部３８によって区画されている。７５は第
２の案内面形成体５６の外周面に固定された環状のシー
ルリテーナであり、このシールリテーナ７５の外周溝に
は、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が保持されている。Ｏリング７６によ
って上記の収容空間５８が密封されるので、収容空間５
８内への泥や水の侵入が防止される。

【００３２】本実施形態では、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、ローラからなる
慣性部材５９が収容空間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、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を上記軸心Ｋと
同心位置に付勢し、ベルト７に対する有効径Ｄを変化さ
せることができる。

【００３３】図４に示す状態では、圧縮コイルばね６５
に付勢されたプランジャ６４が、慣性部材５９の遠心方
向への最大量変位に追従して、案内孔６３から所定量進
出している。プランジャ６４は慣性部材５９に摺接する
が、圧縮コイルばね６５の付勢力が微小なものなので、
慣性部材５９が受ける摩擦抵抗は影響ないレベルであ
る。

【００３４】一方、本可変径プーリをベルト変速システ
ムに組みつけるときには、まず動力伝達リング６を同心
位置にしておいてから、ベルト張力を負荷するようにし
ているが、このときにも、図４に示す状態と同様の状態
となり、圧縮コイルばね６５によって慣性部材５９が遠
心方向へ最大量変位した位置（最大径位置）に保持され
て動力伝達リング６が同心位置に保持されているので、
ベルト変速システムへの組み付け作業も容易である。

【００３５】同様に本可変径プーリ自体を組み立てると
きにも、圧縮コイルばね６５によって慣性部材５９が遠
心方向へ最大量変位した位置（最大径位置）に保持され
るので、可変径プーリの組立作業が容易である。また、
プランジャ６４の頭部の平坦面を介して慣性部材５９を
押圧するようにしたので、プランジャ６４として、慣性
部材５９の外ローラ６６が第１の案内面６０に対してス
ムーズな転動することを妨げることのない形状や素材を
自在に選べる。その結果として、スムーズな変速が可能
となる。

【００３６】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、例えば、圧縮コイルばねに代えて板ばね
を用いることができる。板ばねの場合、例えばＺ字形形
状として、プランジャを用いずに板ばねの平坦面にて慣
性部材５９を直接押すようにしても良い。板ばねとし
て、断面くの字形形状をなす環状又は円弧状のものを採
用し、くの字の一方の片部により慣性部材５９を押すよ
うにしても良い。

【００３７】また、上記実施形態では、ベルト張力が負
荷されない可変径プーリの停止時に、圧縮コイルばね６
５によって慣性部材５９を最大径位置に保持したが、こ
れに限らず、予め定める最大径位置と最小径位置との中
間の位置に保持するようにしても良い。また、慣性部材
として球を用いることもできる。その他、本発明の範囲
で種々の変更を施すことができる。

【００３８】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、停止時にも弾
性部材によって慣性部材を遠心方向の所定位置に保持で
きるので、本可変径プーリを組み立てたり、本可変径プ
ーリをベルト変速システムに組み付けたりするときに、
作業を行い易い。請求項２記載の発明では、慣性部材に
接するプランジャとして、転動部材が案内面に対してス
ムーズに転動することを妨げることのない形状や素材を
自在に選べ、結果として、スムーズな変速が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の可変径プーリの断面図で
あり、回転速度が遅くて動力伝達リングが偏心している
状態を示している。

【図２】ダイヤフラムスプリングの側面図である。

【図３】可変径プーリの要部の一部破断斜視図である。

【図４】動力伝達リングが同心位置へ変位した際の可変
径プーリの断面図である。

【符号の説明】 １ 回転軸 ２ 第１のプーリ主体 ３ 第２のプーリ主体 ４，５ 動力伝達面 ６ 動力伝達リング ７ ベルト １１ ダイヤフラムスプリング ４２ 第１の案内面形成体 ５６ 第２の案内面形成体 ５８ 収容空間 ５９ 慣性部材 ６０ 第１の案内面 ６１ 第２の案内面 ６２ 環状体 ６３ 案内孔 ６４ プランジャ ６５ 圧縮コイルばね（弾性部材） ６６ 外ローラ（転動部材）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】遠心力により旋回径を増大させる慣性部材
   によって一対のプーリ主体の少なくとも一方を軸方向に
   押し、上記一対のプーリ主体に巻き回されたベルトの有
   効径を変更する可変径プーリにおいて、 上記慣性部材を収容し、遠心方向にいくほど狭くなる断
   面楔状の収容空間を区画する一対の案内面と、 慣性部材を遠心方向に弾性的に付勢することにより、当
   該可変径プーリの停止時に慣性部材を遠心方向の所定位
   置に保持する弾性部材とを備えることを特徴とする可変
   径プーリ。
2. 【請求項２】上記慣性部材は少なくとも一方の案内面を
   転動する転動部材を含み、 上記弾性部材は転動部材の周面を摺接させるプランジャ
   を介して慣性部材を付勢することを特徴とする請求項１
   記載の可変径プーリ。