JP2005536695A - 拡大可能なプーリ - Google Patents

Abstract

拡大可能なプーリ（１００）。拡大可能なプーリ（１００）は回転軸（Ａ）の周りに配置された複数のベルトブロック（１０）を備える。各ベルトブロック（１０）は回転軸に垂直に延びる径方向面を付勢する。各ベルトブロック（１０）の他の面は回転軸に同軸的に移動可能な円錐部材（１６）の面を付勢する。バネ（２２）は円錐部材（１６）を付勢して円錐部材（１６）を軸方向に押し、これにより、ベルトブロック（１０）を径方向の外方に押し、ベルト長さの変化を補償し、ベルト張力を維持する。弾性部材（２４）はベルトブロック（１０）が円錐部材（１６）に接触するのを保持する。

Description

本発明はプーリに関し、特に拡大可能なプーリに関する。

連続的に変化するトランスミッションプーリは、サーク（Serkh）に付与された米国特許第６，３７９，２７５Ｂ１号明細書（２００２年）により知られており、これはシーブの中心線の周りに環状に配置されたベルトブロックを有するシーブを有するプーリを開示している。

従来技術の代表は、服部等に付与された米国特許第４，７０５，４９２号明細書（１９８７年）であり、これはプーリ面間に配置された複数の駆動ブロックを有するプーリを開示している。

従来技術のプーリは、相互に軸方向に移動可能である同軸的なシーブに依存する。このような動きはプーリに加え、プーリとは別の機構および装置を必要とする。これは複雑さと費用を付加する。

必要なものは、自動的に拡大するベルト受け面を有する拡大可能なプーリである。必要なものは、円錐部材に軸方向に付与される付勢部材の力によって拡大可能なベルト受け面を有する拡大可能なプーリである。本発明はこれらのニーズに合致する。

本発明の主な特徴は、拡大可能なベルト受け面を有する自動的に拡大可能なプーリを提供することである。

本発明の他の特徴は、円錐部材に軸方向に付与された付勢部材の力によって拡大可能なベルト受け面を有する拡大可能なプーリを提供することである。

本発明の他の特徴は、本発明の後述の説明と添付図面により示され、明らかにされる。

本発明は拡大可能なプーリを備える。拡大可能なプーリは回転軸の周りに配置される複数のベルトブロックを備える。各ベルトブロックは回転軸に垂直に延びる径方向面を付勢する。各ベルトブロックの他の面は、回転軸に同軸的に移動する円錐部材の面を付勢する。バネは円錐部材を付勢して円錐部材を軸方向に付勢し、これはベルトブロックを径方向の外方に付勢してベルト長さの変化を補償し、ベルト張力を維持する。弾性部材はベルトブロックが円錐部材に接触するのを保持する。

明細書に組み込まれて明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の好ましい実施形態を示し、記述とともに、本発明の原理を説明するために役立つ。

図1は従来技術のベルト駆動システムの図である。ベルト駆動システムの例において複数のプーリがベルトＢにより連結される。プーリは、オルタネータ１、ウォータポンプ４、空調のためのエアコンプレッサ５、およびパワーステアリング６を含む種々のアクセサリにおいて被駆動シャフトに取付けられる。

アイドラ７はプーリ１および６の周りにおけるベルト巻付けをコントロールするのに用いられる。テンショナ２はベルトＢに張力を付与するのに用いられる。テンショナ２はポイント２bの周りに回転するアーム２aを備える。プーリ２はアーム２aに軸支される。ベルト張力はアーム２aの動きにより調節あるいは補償される。アーム２ａの動きは、従来技術のシステムではテンショナ自体によって占められる容積に加えて空間を必要とする。

図２は本発明のプーリを備えたベルト駆動システムの図である。本発明のプーリ１００はベルト駆動システムの中に示されている。プーリ１００はウォータポンプ（Ｗ＿Ｐ）の被駆動シャフトに取付けられる。ウォータポンプシャフトに用いられる特別なプーリの実施形態は図３および図５に示される。

初期の動作において、例えばベルトが新しいとき、プーリは半径Ｒ１で動作する。システムが動作するにしたがって、ベルトはわずかに伸びる。ベルトの長さが変化すると、プーリの直径はベルトの長さの変化に順応するように拡大する。したがって、プーリの動作半径はＲ１からＲ２に拡大可能である。プーリの動作半径の変化は外部の機構および装置を必要とすることなく自動的である。さらに、従来技術と違い、ベルトの長さの調節機能は、ベルトに張力を付与するためにアームが円弧状に動くためのスペースと同様に、アームのためにスペースを必要とする従来技術のテンショナとは反対に、プーリの全体の直径および体積のみによって区画されるスペース内で達成される。

図３は被駆動シャフトに取付けられたプーリの断面図である。プーリ１００はボルト２０aによりシャフト２０に取付けられる。プーリ１００はシャフト２０を中心とする円に配置された複数のブロック１０を備える。ブロック１０はプーリサイド８とプーリサイド１４の間を径方向に移動可能である。スナップリング２８はサイド１４をサイド８に取付ける。サイド８およびサイド１４はシャフト２０に連結され、また回転軸Ａ−Ａのシャフト軸に関して実質的に径方向に延びる。

円錐部材１６は、ピン６１によって動きを案内され、回転軸Ａ−Ａに平行に軸方向に移動可能である。ピン６１は円錐部材１６内のスロット１６ｄを通って延びる。

各ブロック１０は、スロット１６ｃを介して部材１６にもたれかかり、係合する。そのような係合により、トルクがベルトから各ブロックに、ひいては円錐部材１６に伝達される。円錐部材１６のピン６１との係合により、トルクがシャフト２０へ伝達する。各プーリ１００は、トルクを伝達するため、また円錐部材１６の軸方向の動きを案内するために、円錐部材１６に係合する、１つかそれ以上のピン６１あるいは同等物を備えてもよい。

ブロック１０はまた、円錐部材１６内のスロット１６ｃに加えて、垂直に延びるサイド８およびサイド１４に摺動自在に係合する。円錐部材１６の面１６aは回転軸Ａ−Ａとともに角度θを描く。円錐部材１６が軸Ａ−Ａに沿ってバネ２２により方向Ｍ１に付勢されると、各ベルトブロック１０は方向Ｍ２に径方向に動く。角度θは、円錐部材１６の方向Ｍ１における与えられた軸方向の動きに対して、ブロックの径方向の動きの量を決定する。角度θは、ブロック１０の望ましい径方向の動きを達成するために必要とするように選択される。

バネすなわち付勢部材２２はサイド１４を付勢し、サイド１４は円錐部材１６をサイド８に向かって軸方向に押す。バネ２２はコイルバネであるが、皿バネあるいは従来技術において知られているこのアプリケーションに適する他の形態のバネであってもよい。円錐部材１６からの圧力はベルトブロックを径方向の外側へ押し、ベルト張力を発生させる。

ベルト張力は円錐部材１６の力によって決まり、この力はバネ２２のバネ定数（ｋ）の関数である。ブロックが外側へ押される力の大きさはシステムにおけるベルト張力を決定する。このため、バネ２２のバネ定数はベルト張力に基づいて選択される。比較的大きいバネ定数は、同等に大きなベルト張力を発生させる。比較的小さいバネ定数は同等に小さなベルト張力を発生させる。

並列な入れ子状のコイルバネ、あるいはサラバネが同様に、要求されるバネ定数を得るために用いられてもよい。典型的なバネ定数（ｋ）は約５０Ｎ／ｍｍである。

並列なバネのバネ定数は：
Ｋ_t＝ｋ１＋ｋ２＋ｋ３
ここで：
Ｋ_tは合成したバネ定数、
ｋ１とｋ２とｋ３は並列に用いられた各バネのバネ定数である。

ブロックに作用する力すなわちベルト張力はバネ定数の関数であるが、ほとんどのシステムにおいてベルトの相対的な延長およびブロックの動きは比較的小さく、動作範囲にわたってベルト張力に重要な変化は発生しない。この結果、本発明のプーリによれば、ベルト張力は、動作中にわたって、ベルトの長さの与えられた変化に対して比較的一定を維持する。

ベルトの初期の取付けにおいて、円錐部材１６は、ピン３０を用いて一時的に所定の位置に固定され、この状態において、バネ２２は最大限に押し縮められる。そしてベルトは、プーリ１００を含む駆動システムのプーリの周りに架け回される。いったんベルトが配置されるとピン３０は取り除かれ、それにより円錐部材１６に作用するバネ２２を開放し、これにより、ベルトブロック１０を外方に付勢してベルトに張力を付与する。低摩擦ブッシュ１８により、円錐部材１６は方向Ｍ１に自由に摺動する。ベルト１２の背面側はブロック１０に係合して示されている。このように、プーリはこの図において背面アイドラとして示されている。

弾性部材２４は各ブロックに係合し、これにより、各ブロックがベルトに係合しないプーリの回転部分において、円錐部材１６との係合を保持する。

図４はアイドラとして用いられたプーリの断面図である。この他の実施形態において、プーリ１００は、プーリ１００がボルト３２によって面３０に回転可能に取付けられるのを除いて、図３と同様である。軸受２６により、図３における被駆動シャフトとは反対に、プーリはボルト３２の周りに自由に回転する。この構成においてプーリは、例えば図１においてアイドラ７に設けられて示されるように、アイドラとして用いられる。特に、このアイドラの実施形態は、好都合なベルト張力付与およびベルト長さ補償機能を発揮して、図１におけるアイドラ７の代わりに用いられてもよい。ベルト１２は背面においてブロック１０に係合して示される。

図５は図３の５−５線における断面図である。弾性部材２４は複数のブロック１０に係合して示されている。弾性部材２４は弾性を有し、これにより動作中にブロックに作用する求心力に抵抗する。しかし弾性部材の弾性係数は、バネ２２によって部材１６に作用する力に完全に対抗して、ベルト長さの増加に対して補償するために各ブロックが径方向に動くことを許容する必要があるときに部材１６が動くのを防止するほど十分には大きくない。各ブロック１０は、円錐部材１６が軸方向に動くときそれぞれのスロット１６ｃ内においてスライドする。

図６はプーリの他の実施形態の断面図である。この他の実施形態において、ベルトブロック４０の端部４２はサイド８およびサイド１４において径方向スロット４８に係合する。端部４２は、例えばオイルあるいはグラファイトを用いて、外部を滑らかにされてもよく、あるいは低摩擦面を有していてもよく、ブロック自身の中に内部潤滑剤を注入してもよい。径方向に延びる各スロットは、例えばオイルあるいはグラファイトを用いて、外部を滑らかにされてもよく、あるいは低摩擦面を有していてもよく、スロット自身を形成する材料の中に内部潤滑剤を注入してもよい。

弾性部材２４はこの実施形態では用いられない。その代わりに、各タブすなわち係合部材４４は、円錐部材１６における対応するスロット１６cに摺動自在に係合する各ブロック４０の基部においてＬ形状を呈する。タブ４４は、動作中にブロックの適切な円形の配置を維持するために、求心力に対して各ブロック４０が円錐部材１６に係合するのを機械的に保持する。円錐部材１６が図示されるように軸Ａ−Ａに平行に軸方向に動くとき、各ブロックは移動してプーリの直径ひいてはベルト張力を決定し、そしてベルト長さの変化に対して補償する。

トルクは、各ブロック１０のスロット４８との係合により、ベルトからシャフトに伝達される。サイド８と１４はシャフトに連結される。ピン６１は、この実施形態において必要とされないが、必要ならばトルクの伝達を増加させるために用いられてもよい。

さらに他の実施形態において、各ブロック１０はマルチリブベルト係合面４１とともに示されている。ブロック１０は、図３に示されるベルトに係合するための平らな輪郭を有していてもよく、あるいは図６において示されるようなマルチリブドの輪郭を有していてもよい。

図７は、図６の７−７線における詳細である。サイド８の各径方向に延びるスロット４８は各ブロック４０の端部４２に係合する。端部４４はブロック４０を円錐部材１６に機械的かつ摺動自在に係合させる。

図８はプーリの部分的な斜視図である。ブロック１０は円錐部材１６の周りに円形に配置して示されている。ベルト１２は背面向きに示されている。弾性部材２４はブロック１０が円錐部材１６に接触するのを維持する。

図９は円錐部材の斜視図である。円錐部材１６は面１６aに配置されたスロット１６cを備える。スロット１６は中心線Ａ−Ａに実質的に平行に配置される。

本発明のひとつの形態がここに説明されたが、ここに記載された発明の範囲から逸脱することなく構成と部品の位置に変形が施されてもよいことは当業者にとって自明である。

従来技術のベルト駆動システムの図である。 本発明のプーリを備えるベルト駆動システムの図である。 被駆動シャフトに取付けられたプーリの断面図である。 アイドラとして用いられるプーリの断面図である。 図３の５−５線における断面図である。 プーリの他の実施形態の断面図である。 図６の７−７線における詳細である。 プーリの部分的な斜視図である。 円錐部材の図である。

Claims (5)

1. 径方向に延びる面と、
   前記径方向に延びる面に対して移動可能な円錐面と、
   実質的に円形状に配置される複数のブロックであって、ブロックの第１の面が前記径方向に延びる面に摺動自在に係合し、ブロックの第２の面が前記円錐面に摺動自在に係合する複数のブロックと、
   各ブロックが前記円錐部材の軸方向の動きによって径方向に移動可能であるように、前記円錐部材を径方向に付勢するバネとを備える
   拡大可能なプーリ。
2. 各ブロックが前記円錐部材との接触を保持するように各ブロックに係合する弾性部材をさらに備える
   請求項１に記載のプーリ。
3. 各ブロックがさらにベルト係合面を備える請求項２に記載のプーリ。
4. 前記径方向に延びる面に実質的に平行に配置された第２の径方向に延びる面をさらに備える請求項２に記載のプーリ。
5. 前記径方向に延びる面と前記第２の径方向に延びる面における、径方向に延びる溝の協働する組と、
   一対の径方向に延びる溝に摺動自在に係合する各ブロックの端部と、
   前記円錐部材に摺動自在に係合する各ブロックのタブとをさらに備える
   請求項４に記載のプーリ。
   
   

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