JP2008019979A - 伝動ベルトの多軸駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン等の回転変動に起因して発生するトルク変動による伝動ベルトの張力変動を減少させ、ベルト騒音の低減とオルタネータやクーラコンプレッサ等の補機部品の耐久性を向上させた伝動ベルトの多軸駆動装置を提供する。
【解決手段】駆動軸と、少なくとも１つの従動軸に取付けた各プーリに伝動ベルトを装着した伝動ベルトの多軸駆動装置１００であり、上記従動軸の１つが大きな回転慣性を有する回転体を備えた軸であり、上記従動軸と駆動軸の少なくとも１つにプーリ構造体１を装着し、上記プーリ構造体１が、ベルトを巻回可能にする第１回転体２と、第１回転体２に対し相対回転可能な第２回転体３と、前記第１回転体２と前記第２回転体３との間に形成されるバネ収容室６と、前記バネ収容室６に収容されるとともに、一端を前記第１回転体に、他端を前記第２回転体に固定したコイルスプリング７からなっている。
【選択図】図３

Description

本発明は伝動ベルトの多軸駆動装置であり、詳しくは多軸駆動装置においてエンジン等の回転変動に起因して発生するトルク変動による伝動ベルトの張力変動を減少させ、ベルト騒音の低減とオルタネータやクーラコンプレッサ等の補機部品の耐久性を向上させた伝動ベルトの多軸駆動装置に関する。

例えば自動車のクランクシャフトとオルタネータとを連結する回転伝達系では、回転方向の増速、減速が頻繁に繰り返されるような回転変動が生じる。そしてオルタネータは発電軸の慣性モーメントが大きいために、当該発電軸にプーリを取り付けてベルトを介してエンジン動力を伝達して駆動する構成では、ベルト速度が上昇又は低下する際に駆動プーリとベルトとの間で滑りが生じやすく、ベルト鳴きが誘発され易い。また、エンジンの回転変動が発電軸に伝えられると、オルタネータの耐久性を低下させ、発電効率に悪影響を与えるという問題がある。

そこで、前記回転伝達系に好適なプーリ、即ちクランクシャフトの回転変動を吸収するようなプーリとして、例えば相対回転可能な２つの回転体の間に弾性部材と粘性流体を備えたダンパー付きプーリ（特許文献１）や、前記２つの回転体の間に弾性部材のみを設けたプーリが挙げられる。

特許文献１は、弾性部材と特殊な粘性流体とを用いてクランクシャフトの回転変動を吸収するようなプーリ構造体の一例を示している。このプーリ構造体は、互いに相対回転可能な第１回転体と第２回転体との間に、ゴム製の弾性部材と、回転変動が生じる際に発生する剪断力の増大に伴い粘性が増大する性質を有する粘性流体と、から構成されている。 この構成により、例え弾性部材にその弾性限界以上の剪断応力が発生し得るトルクがプーリ構造体に作用しても、粘性流体の高粘度化によって第１回転体と第２回転体との相対角変位が抑制され、弾性部材が降伏あるいは破断により損傷することを防止しようとするものである。

他方、特許文献２には、第１回転体と第２回転体との間に弾性部材のみを設けたプーリ構造体も一例として挙げられる。前記弾性部材はコイルスプリングであって、その端部は第１回転体および第２回転体に設けた円弧状の収容溝に嵌合固定されており、その終端は湾曲され各回転体に係止されている。前記収容溝内であって、前記コイルスプリングの端部が前記円弧状の収容溝による嵌合固定から解放される領域においては、コイルスプリングと円弧状の収容溝との間に一定の間隙が設けられている。

以上のように弾性部材のみを用いて回転変動を吸収しようとする構成においては、特許文献１に比べて大きな相対角変位を確保することができるので、プーリに巻架されたベルトの張力変動を減少させることできる。これにより、ベルト鳴きが抑制され、ベルトの耐久性が改善されるという効果を有する。
特開平８−２４０２４６号公報 特許第３２６８００７号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、第１回転体と第２回転体との間に設けられる弾性部材として環状のゴムが採用されているため、一般的にその弾性限界内における弾性変形量、即ち２つの回転体間で許容される相対角変位が十分に確保されていない。
更に、特許文献１で示されているような弾性部材を備えたダンパ付きプーリをオルタネータの軸等に装着した駆動装置では、回転変動を伴うクランクシャフトとオルタネータとを結合すると、回転変動に伴う変動トルクがオルタネータに伝達されにくくなるが、一方、ベルトが張力変動により共振し易くなるので、新たな騒音が発生し、またベルトの耐久性に悪影響を及ぼすこととなる。

他方、特許文献２に示されるように、弾性部材としてコイルスプリングを用い、ダンパを備えないプーリ構造体をオルタネータの軸等に装着した駆動装置は、特許文献１で示されるようなベルトの共振・それに伴う騒音およびベルトの耐久性悪化などの問題は発生しないものの、プーリとオルタネータの発電軸との相対角変位が大きくなり、以下の理由によりコイルスプリングが破損する場合がある。

即ち、前記コイルスプリングであって回転体へ嵌合固定されている領域と前記間隙が設
けられている領域との境界には明確なコーナー部（単なる段差）が形成されているので、
コイルスプリングが弾性変形するたびに、そのコーナー部の近傍において応力集中が発生
する。従って、クランクシャフトの回転変動毎に発生する局所的な繰り返し応力により、コイルスプリングの前記境界部が疲労破壊する恐れをこのプーリ構造体は有している。

従って、本発明は、コイルスプリングが疲労破壊することがないプーリ構造体を用い、またエンジン等の回転変動に起因して発生するトルク変動による伝動ベルトの張力変動を減少させ、ベルト騒音の低減とオルタネータやクーラコンプレッサ等の補機部品の耐久性を向上させた伝動ベルトの多軸駆動装置を提供する。

本願請求項１記載の発明では、駆動軸と、少なくとも１つの従動軸に取付けた各プーリに伝動ベルトを装着した伝動ベルトの多軸駆動装置において、
上記従動軸の１つが大きな回転慣性を有する回転体を備えた軸であり、
上記従動軸と駆動軸の少なくとも１つにプーリ構造体を装着し、
上記プーリ構造体が、
ベルトを巻回可能にする第１回転体と、前記第１回転体の内側で当該第１回転体に対し相対回転可能な第２回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体との間に形成されるバネ収容室と、前記バネ収容室に収容されるとともに、一端を前記第１回転体に固定し、他端を前記第２回転体に固定したコイルスプリングからなり、第１回転体及び第２回転体のうち少なくとも何れか一方が、コイルスプリングの端部側を収容する円弧状の収容溝を備えており、前記コイルスプリングの端部には、前記収容溝に圧入される幅広部が少なくとも１つ形成され、前記幅広部の前記収容溝に対する当接部近傍が、湾曲状に形成されている構造からなっている。それに伴い、前記幅広部と前記収容溝との間隙が漸増減するよう構成されているので、回転変動時のコイルスプリングに対する応力集中が防止できる。

本願請求項２記載の発明では、使用するプーリ構造体は、第１回転体及び前記第２回転体のうち少なくとも何れか一方には、固定溝を設けたカラー材を固着し、コイルスプリングの端部が前記固定溝に圧入固定されている、構造からなっている。カラー材を介してコイルスプリングの端部を確実に固定するとともに、第１回転体又は第２回転体とは別部材であるカラー材を用いることで、固定溝の形成が容易になり、製造コストを低減できる。

本願請求項３記載の発明では、使用するプーリ構造体は、第１回転体及び第２回転体のうち少なくとも何れか一方とスプリングの端部とは、接着剤又はロウ付けを介して固着している、構造からなっている。この構成により、コイルスプリングを回転体に対し確実に且つ簡素な構成で固定できる。

本願請求項４記載の発明では、使用するプーリ構造体は、第１回転体及び第２回転体のうち少なくとも何れか一方から、その外周面の少なくとも一部にテーパ面を備えたスプリング保持部を突出させ、このスプリング保持部に対しコイルスプリングの端部が装着され、この端部の縮径力によって前記スプリング保持部の外周面が圧接されるように構成されている、構造からなっている。これにより、回転体に対しコイルスプリングの端部を簡素な構成で固定できる。

本願請求項５記載の発明では、使用するプーリ構造体は、第１回転体及び第２回転体のうち少なくとも何れか一方に、その内周面の少なくとも一部にテーパ面を備えたスプリング保持部を凹設し、このスプリング保持部に対しコイルスプリングの端部が装着され、この端部の拡径力によって前記スプリング保持部の内周面が圧接されるように構成されている、構造からなっている。これにより、回転体に対しコイルスプリングの端部を簡素な構成で固定できる。

本願請求項６記載の発明では、使用するプーリ構造体は、コイルスプリングの両端が、径の大きさが変化するように弾性変形した状態で配設されているとともに、前記第１回転体及び前記第２回転体によって当該コイルスプリングの径が弾性回復することを抑制された状態で前記第１回転体及び前記第２回転体に当接している、構造からなっている。

この構成によると、コイルスプリングは弾性回復による力を第１回転体に作用しながら
第１回転体に当接するため、当該当接部分の摩擦により第１回転体の回転トルクをコイル
スプリングに伝達することができ、逆にコイルスプリングの回転トルクを第１回転体に伝
達することも可能である。また、同様に、第２回転体とコイルスプリングとの間でも回転
トルクの伝達が可能である。これより、第１回転体と第２回転体との間で回転トルクを伝
達することが可能である。当該回転トルクの伝達の際、コイルスプリングに作用する摩擦
力はコイルスプリングの当接部分に分散して働くためコイルスプリングの一部への応力集
中を抑制することが可能であり、コイルスプリングの疲労破壊を抑制することが可能であ
る。

本願請求項７記載の発明では、駆動軸のみにプーリ構造体を装着する伝動ベルトの多軸駆動装置である。回転変動している駆動軸（クランク軸）から他の軸に回転を伝える場合には、この回転変動も伝わり駆動軸側の慣性力に応じた変動トルクが発生するが、本発明では駆動軸側の慣性力はベルトを巻付けた第１回転体の慣性モーメントのみとなるために、大きな回転変動があっても変動トルクの発生が小さくなり、この結果ベルトの変動張力が小さく、ベルト騒音の低減し、またベルト及びオルタネータ等の補機部品の耐久性が向上する。

本願請求項８記載の発明では、大きな回転慣性を有する回転体を備えた従動軸であるオルタネータ軸とクーラコンプレッサ軸の少なくとも一方にプーリ構造体を装着した伝動ベルトの多軸駆動装置であり、オルタネータ軸やクーラコンプレッサ軸に大きな回転変動があっても変動トルクの発生が小さく、ベルトの変動張力が小さくなってベルト騒音が低減し、またベルト及びオルタネータ等の補機部品の耐久性が向上する。

本発明の伝動ベルトの多軸駆動装置では、プーリ構造体が大きな相対角変位を許容・確保して回転変動をより吸収し易くし、それに伴いベルトの張力変動を抑制できるので、ベルトの共振を抑制し、ベルトにおける新たな騒音の発生が防止でき、更にはベルト及びオルタネータ、クーラコンプレッサ等の補機部品の耐久性を向上させることができる。また、クランプ部の端部より、コイルスプリングとその収容溝との間隙を漸増させることにより、回転変動時のコイルスプリングに対する応力集中が防止でき、従ってクランプ部の端部におけるコイルスプリングの疲労破壊を防止することができる。

図１は本発明に係る伝動ベルトの多軸駆動装置を示す概略図、図２は多軸駆動装置に使用する伝動ベルトの断面斜視図である。

図１における多軸駆動装置１００では、エンジンのクランク軸からなる駆動軸１１１とし、そして一つの従動軸１１２に例えばウォーターポンプ１１３、他の従動軸１１４（オルタネータ軸）に大きな回転慣性を有する発電機１１５を、そして他の従動軸１１６（クーラコンプレッサ軸）にクーラコンプレッサ１１７を備え、これらの軸にそれぞれプーリ１１８、１１９、１２０、１２１を装着して、これらのプーリにＶリブドベルト１３０を懸架し、アイドラープーリ１２２、そしてベルト張力を自動的に調節するオートテンショナー１２３をＶリブドベルト１３０の背面に係合させている。

また、多軸駆動装置１００では、オートテンショナー１２３を使用せず、これに代わって通常の固定式のテンションプーリを使用して装置を簡素化することもできる。この場合には、ベルト初張力を４０〜１５０Ｎ／１リブに設定する必要がある。ベルト初張力が４０Ｎ／１リブ未満になると、張力低下が大きくなってベルトの振れ（弦振動）、スリップが発生し、そしてこれらに起因した発音が生じやすくなる。一方、ベルト初張力が１５０Ｎ／１リブを超えると、張力が高くなり、ベルトおよび補機のベアリングの寿命が短くなる。

ここで使用するＶリブドベルト１３０は、カバー帆布１３３からなる伸張部１３２と、コードよりなる心線１３４を埋設した接着ゴム層１３５と、その下側に弾性体層である圧縮部１３６からなっている。この圧縮部１３６は、ベルト長手方向に延びる断面略三角形である台形の複数のリブ１３７を有している。

前記リブ１３７には、ゴムとしてエチレン−α−オレフィンエラストマー、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、水素化ニトリルゴムに不飽和カルボン酸金属塩を添加したもの、クロロスルフォン化ポリエチレン、クロロプレン、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、天然ゴム、ＣＳＭ、ＡＣＳＭ、ＳＢＲが使用される。

そのうち、エチレン−α−オレフィンエラストマーとしては、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）やエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）からなるゴムをいう。ジエンモノマーの例としては、ジシクロペンタジエン、メチレンノルボルネン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエンなどがあげられる。

エチレン−α−オレフィンエラストマーの加硫剤としてパーオキサイドを添加する。また、共架橋剤（ｃｏ−ａｇｅｎｔ）としＴＩＡＣ、ＴＡＣ、１，２ポリブタジエン、不飽和カルボン酸の金属塩、オキシム類、グアニジン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、Ｎ−Ｎ’−ｍ−フェニレンビスマレイミド、硫黄など通常パーオキサイド架橋に用いるものである。

この中でもＮ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミドが好ましく、これを添加することによって架橋度を上げて粘着摩耗等を防止することができる。Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミドの添加量はエチレン−α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して０．２〜１０重量部であり、０．２重量部未満の場合には、架橋密度が小さくなり耐摩耗性、耐粘着摩耗性の改善効果が小さく、一方１０重量部を越えると加硫ゴムの伸びの低下が著しく、耐屈曲性に問題が生じる。

更に、上記リブ１３７には、硫黄をエチレン−α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して０．０１〜１重量部添加することにより、加硫ゴムの伸びの低下を制御することができる。１重量部を越えると、架橋度が期待できる程に向上しないため、加硫ゴムの未耐摩耗性、耐粘着摩耗性も向上しなくなる。

リブ１３７には、ナイロン６、ナイロン６６、ポリエステル、綿、アラミドからなる短繊維を混入してリブ７の耐側圧性を向上させるとともに、プーリと接する面になるリブ１３７の表面にダイヤモンドを電着したグラインダーホイールによって研磨加工して該短繊維を突出させる。リブ１３７の表面の摩擦係数は低下して、ベルト走行時の騒音を軽減する。

前記接着ゴム層１３５にもリブ１３７と同様のゴム組成物が使用される。しかし、心線と良好に接着するために、パーオキサイドを含まない硫黄加硫によるエチレン−α−オレフィンエラストマー組成物や、クロロスルフォン化ポリエチレン組成物もしくは水素化ニトリルゴム組成物を使用することもできる。

上記心線１３４としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、そしてポリトリメチレンテレフタレート主たる構成単位とするポリエステル繊維フィラメント群を撚糸したコードを接着処理したものが使用される。このコードの上撚り数は５〜１５／１０ｃｍであり、また下撚り数は１５〜２５／１０ｃｍである。

ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリトリメチレンテレフタレート繊維の撚糸コードは、トータル繊度が１，０００〜６，０００デニールｔｅｘであり、ポリブチレンテレフタレート繊維の撚糸コードは、トータル繊度が４，０００〜１２，０００デニールｔｅｘになっている。 総デニールが下限値未満の場合には、ベルトのモジュラス、強力が小さくなり過ぎ、また上限値を越えると、逆にベルトのモジュラスが大きくなってベルトの固有振動数とエンジンの共振回転速度が増加するため、エンジンの厳しい回転速度でベルトの共振が発生する。

クランク軸からなる駆動軸１１１に装着するプーリ１１８として、図３に示すプーリ構造体１を使用する。このプーリ構造体１は、その外周に第１回転体２を備え、当該第１回転体２の外周面には、前記ベルトを巻き掛けることが可能なプーリ体２ａが設けられている。この第１回転体２は略円筒状に形成されている。

前記第１回転体２の軸方向一端側の内周には軸受４が、軸方向他端側の内周には軸受５が配置されている。これら軸受４及び軸受５により、第２回転体３が第１回転体２に対して相対回転自在に支持されており、この第２回転体３は第１回転体２の内部に収納されている。

上記第２回転体３の外周には、軸受４及び軸受５が外れないように固定するための止め部材３１，３２がそれぞれ嵌装されている。また、この第２回転体３の軸孔３ａは、オルタネータの発電軸（図示せず）や駆動軸が固定可能に形成されている。
尚、本実施例において軸受４及び軸受５として、ボールベアリングを用いているが、これに限らず、例えばドライメタルなどを採用することで構成を簡素化しても良い。

前記の第１回転体２と第２回転体３、及び軸受４，５により、バネ収容室６が形成されている。前記第１回転体２の軸方向一端側の内壁には円弧状の第１収容溝２ｂが形成されており、また、バネ収容室６内であって、第２回転体３の外周面上には前記第１収容溝２ｂと軸方向で対応する位置に円弧状の第２収容溝３ｂを構成する壁が突設されている。

また、前記バネ収容室６内であって、前記の第１収容溝２ｂと第２収容溝３ｂとの間には、その断面が矩形状のコイルスプリング７（角コイルスプリング）が収納されている。

図４は図１のＡ−Ａ矢視図であり、説明の便宜上、湾曲状（円弧状）に形成される前記第１収容溝２ｂ（第２収容溝３ｂ、以下同様）は本図において直線状に描かれている。

図４に示すように、第１の変形実施形態において前記第１収容溝２ｂは、前記コイルスプリング７よりも幅広に形成されている。また、当該第１収容溝２ｂの溝幅は漸増減せずに一定であり、溝の側壁が常に平行の所謂平行溝として形成されている。そして、前記コイルスプリング７の端部（被クランプ部７ａ）には、前記第１収容溝２ｂのクランプ部１１に圧入により嵌着される波打状の第２蛇行部５０が形成されている。

これにより、クランクシャフトの回転変動を緩やかに吸収する手段としての弾性部材にコイルスプリングを用いることで、弾性部材にゴムなどを用いる場合よりも大きな相対角変位を許容・確保することができ、回転変動をより吸収し易い。それに伴い、ベルトの張力変動を抑制できるので、ベルトの共振を抑制することができ、これによりベルトにおける新たな騒音の発生が防止でき、さらにベルトの耐久性も向上する。

また、コイルスプリング７の曲げ変形荷重を前記第２蛇行部５０の全体で受け止めることができるので、回転変動時のコイルスプリング７に対する応力集中が防止でき、従って、クランプ部１１の端部におけるコイルスプリング７の疲労破壊を防止することができる。また、前記第１収容溝２ｂは平行溝で十分であって、特別な加工を必要としないので、安価なプーリ構造体１を提供できる。

また、本図に示す如く、前記第２蛇行部５０は、前記第１収容溝２ｂの側壁と少なくとも３箇所以上で当接していることが好ましい。これにより、前記第１収容溝２ｂの前記コイルスプリング７の端部に対する係止力を大とできるので、当該端部が当該第１収容溝２ｂに対して摺動したり、当該第１収容溝２ｂから抜脱したりするのを防止できる。更に、コイルスプリング７の端部が第１収容溝２ｂに対して３点で支持されるので、コイルスプリング７の姿勢を安定にできる。
尚、前記第２蛇行部５０が、前記第１収容溝２ｂの側壁と４箇所以上に亘って当接していても、勿論よい。

前記第２蛇行部５０の前記第１収容溝２ｂに対する圧入代は、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。なお本実施形態において当該圧入代は、すべて０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲内である。
上記の如く前記圧入代を０．１ｍｍ以上とすることで、前記第１収容溝２ｂの前記コイルスプリング７の端部に対する係止力を、当該端部が当該第１収容溝２ｂに対して摺動したり、当該第１収容溝２ｂから抜脱しない程度に十分に確保できる。一方、前記圧入代を０．５ｍｍ以下とすることで、プーリ構造体１の組立性を良好にできる。

次に、本発明に係るプーリ構造体の第２の実施形態に関して説明する。図５は、図４に類似する図である。尚、図５においても、説明の便宜上、湾曲状（円弧状）に形成される前記第１収容溝２ｂ（第２収容溝３ｂ、以下同様）は直線状に描かれている。また、本実施形態においても、上記の第１実施形態の構成部材と類似する部材には原則として同一の符号を付けてある。

図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、この場合も前記第１収容溝２ｂは、前記コイルスプリング７よりも幅広に形成されている。そして、前記コイルスプリング７の端部（被クランプ部７ａ）には、前記第１収容溝２ｂのクランプ部１１に圧入により嵌着される幅広部５１が２箇所、形成されている。また、当該幅広部５１の前記第１収容溝２ｂに対する当接部５１ａ近傍は、湾曲状に形成されている。

これにより、前述した実施形態と同様に、クランクシャフトの回転変動を緩やかに吸収する手段としての弾性部材にコイルスプリングを用いることで、弾性部材にゴムなどを用いる場合よりも大きな相対角変位を許容・確保することができ、回転変動をより吸収し易い。それに伴い、ベルトの張力変動を抑制できるので、ベルトの共振を抑制することができ、これによりベルトにおける新たな騒音の発生が防止でき、さらにベルトの耐久性も向上する。

また、前記幅広部５１と前記第１収容溝２ｂとの間隙が漸増減するよう構成されているので、回転変動時のコイルスプリング７に対する応力集中が防止でき、従って、クランプ部１１の端部におけるコイルスプリング７の疲労破壊を防止することができる。また、前記第１収容溝２ｂは幅が一定の平行溝で十分であって、特別な加工を必要としないので、安価なプーリ構造体１を提供できる。

上記幅広部５１は、２箇所に形成されているので、以下の効果を奏する。
即ち、前記第１収容溝２ｂの前記コイルスプリング７の端部に対する係止力を大とできるので、当該端部が当該第１収容溝２ｂに対して摺動したり、当該第１収容溝２ｂから抜脱したりするのを防止できる。
また、コイルスプリング７の端部が第１収容溝２ｂに対して３点以上（４点）で支持されるので、コイルスプリング７の姿勢を安定にできる。
また、コイルスプリング７の曲げ変形荷重が、図５（ａ）に示す如く４つの前記当接部５１ａにおいて分担して支持されることとなるので、回動変動時のコイルスプリング７に対する応力集中がより確実に防止される。
尚、当該幅広部５１が、３箇所以上に形成されていても勿論よい。

前記幅広部５１は、前記コイルスプリング７の周壁をプレス加工することにより形成される。言い換えれば、幅広部５１は、コイルスプリング７をその長手方向と垂直な方向にプレス加工することより形成される。これにより、前記幅広部５１を低コストで形成できる。また、プレス量を調節するだけで当該幅広部５１の大きさ（幅）を自由に変更できるので、例えば設計変更に伴うコスト増を抑制することができる。

当該プレス加工は、図５（ａ）〜（ｃ）に例示するような種々の形態が考えれる。尚、これらの図では、前記コイルスプリング７として角コイルスプリングが採用されている。例えば図５（ａ）に示す如く、コイルスプリング７が前記第１収容溝２ｂの溝幅方向に拡大変形するように、コイルスプリング７の周壁（側壁）中央のみを適宜にプレス加工するものであってもよい。
また図５（ｂ）に示す如く、コイルスプリング７の周壁（側壁）を平面部材によって押し潰すようなプレス加工であってもよい。
また図５（ｃ）に示す如く、コイルスプリング７の周壁（側壁）に予め開口しておいた孔に、パンチ工具等を押圧することによって当該孔を径方向に拡張するようなプレス加工であってもよい。また、当該プレス加工を孔の一側からのみ施す場合と、両側から施す場合とが考えられ、前者の場合には截頭円錐状の孔が形成され、後者の場合には本図に示すような鼓状の孔が形成されることとなる。

また本実施形態においても、前記幅広部５１の前記第１収容溝２ｂに対する圧入代は、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。同様に当該圧入代は、コイルスプリング７の終端７ｂから離れるにつれて小となることが好ましい。さらに、当該圧入代は、コイルスプリング７の終端７ｂから遠い側は０．１ｍｍ未満であり、近い側は０．１ｍｍ以上であることが好ましい。

次に、本発明に係るプーリ構造体の第３の実施形態を説明する。図６は本発明の第３の実施形態に係るプーリ構造体の断面図、図７は図６におけるＦ−Ｆ断面矢視図である。なお、図６において円弧状に描かれるべき収容溝は、説明の便宜上の理由から直線状に描かれている。また、本実施形態において、前述した実施形態と類似する部材には原則として同一の符号を付している。

図６に示すように、コイルスプリング７を収容するために第１回転体２に設けられる円弧状の収容溝２ｂは、当該コイルスプリング７よりも幅広に形成されている。そして、この収容溝２ｂには、図７に示すように断面コ字状のカラー材７０が固着されている。

図６に示すように、このカラー材７０の内周側及び外周側の外壁面には係合凸部７１，７１が形成される一方、前記収容溝２ｂの内壁面には係合凹部７２，７２が形成されている。そしてカラー材７０は、その係合凸部７１を係合凹部７２に嵌合させるようにして、前記収容溝２ｂ内に固着される。

カラー材７０には固定溝７３が形成され、この固定溝７３にコイルスプリング７の端部が圧入固定されている。この固定溝７３は、緩やかに湾曲させた円弧状に形成されるとともに、長手方向両端を開放させた形状に構成されている。コイルスプリング７の端部は、その端点Ｑを上記固定溝７３の一側の開放端から若干突出させた状態で、前記固定溝７３内に設置され、クランプされている。

なお、第２回転体３に設けられる円弧状の収容溝３ｂにも、同様にカラー材７０が固着され、当該カラー材７０に形成した固定溝７３にコイルスプリング７の他端側が圧入固定される。

固定溝７３において、前記端点Ｑから遠い側の開放端においては、その端面に近づくにつれて固定溝７３の断面積を徐々に広げるように、固定溝７３の内壁面に曲面部７４，７４が形成されている。この曲面部７４，７４により、コイルスプリング７の被クランプ部７ａから他側の端部（端点Ｑから遠い側）へ向かうにつれて、コイルスプリング７と固定溝７３との間の間隙１２がゼロから漸増するようになっているので、応力集中によるコイルスプリング７の疲労破壊を防止することができる。この曲面部７４，７４は、例えば円弧面に構成することができる。

以上に示すように、本実施形態では、固定溝７３を設けたカラー材７０を第１回転体２（及び第２回転体３）に固着し、コイルスプリング７の端部を前記固定溝７３に圧入固定する構成になっている。これにより、カラー材７０を介してコイルスプリング７の端部を確実に固定できる。また、第１回転体２及び第２回転体３とは別部材であるカラー材７０を用いることで、固定溝７３の形成が容易になり、製造コストを低減できる。

また、前記カラー材７０は、前記コイルスプリング７の端部側を収容する収容溝２ｂ，３ｂの中に固着されている。これにより、カラー材７０を収容溝２ｂ，３ｂへ収容するコンパクトな構成が実現され、プーリ構造体のコンパクト化が容易になる。

次に、本発明に係るプーリ構造体の第４の実施形態を説明する。図８は本発明の第４の実施形態に係るプーリ構造体の断面図、図９は図８におけるＩ−Ｉ断面矢視図である。

本実施形態では図８に示すように、第１回転体２に一体的に形成されている第１フランジ４１'に対し、コイルスプリング７の一端部のバネ線がロウ付け部７５によって固着される。同様に、第２回転体３に一体的に形成されている第２フランジ４２'に対し、コイルスプリング７の他端部のバネ線がロウ付け部７５によって固着されている。

図８のＩ−Ｉ断面矢視図としての図９に示すように、ロウ付け部７５は、バネ線の端部の約１／４周にわたって配置されている。ただしこれに限定されず、ロウ付けされるバネ線の長さは適宜決定することができる。

図８の構成では、バネ線の底面を単にロウ付け部７５でロウ付けしている。しかしながらこれに限らない。

次に、本発明に係るプーリ構造体の第５の実施形態を説明する。図１０は本発明の第５実施形態に係るプーリ構造体の断面図である。

この第５実施形態では、図１０に示すように、第１回転体２に一体形成した第１フランジ４１'から、截頭円錐状のスプリング保持部８１を第２フランジ４２'に向けて突出させている。このスプリング保持部８１の外周面は、３°〜１５°程度のテーパ角を有するテーパ面８３とされている。

一方、第２回転体３に一体形成した第２フランジ４２'からも、截頭円錐状のスプリング保持部８２を第１フランジ４１'に向けて突出させている。このスプリング保持部８２の外周面は、３°〜１５°程度のテーパ角を有するテーパ面８４とされている。

そして、一側のスプリング保持部８１に対し前記コイルスプリング７の軸方向一端が挿入され、他側のスプリング保持部８２に対しコイルスプリング７の軸方向他端が挿入される。

この端部（装着部）８５，８６において、コイルスプリング７の端部の内径は、弾性変形のない状態で、前記スプリング保持部８１，８２の外径より小さく設定されている。従って、コイルスプリング７をスプリング保持部８１，８２にそれぞれ挿入したときに、拡径方向に弾性変形されるコイルスプリング７の端部には縮径方向の復元力が作用するので、スプリング保持部８１，８２の根元側を締め付けることになる。こうして、スプリング保持部８１，８２のテーパ状の外周面が圧接される形となって、コイルスプリング７はスプリング保持部８１，８２に装着される。

なお、本実施形態では上記スプリング保持部８１，８２の外周面全部にテーパ面８３，８４が形成されているが、外周面の一部にのみテーパ面を形成して、それ以外の部分を例えば円筒面（軸心に平行な面）としても良い。ただし、少なくともコイルスプリング７の端部と接触する部分においては、テーパ面とする必要がある。

本実施形態では以上に示すように、第１回転体２及び第２回転体３から、テーパ面８３，８４を備えたスプリング保持部８１，８２を突出させ、このスプリング保持部８１，８２に対しコイルスプリング７の端部が挿入され、その挿入されたコイルスプリング７の端部としての装着部８５，８６の縮径力によって前記スプリング保持部８１，８２の外周面が圧接されるように構成されている。これにより、回転体２，３に対しコイルスプリング７の端部を簡素な構成で固定できる。

また、前記コイルスプリング７の端部の内径が、弾性変形なしの状態で前記スプリング保持部８１，８２の（根元部の）外径より小さく設定されており、このコイルスプリング７の端部が前記スプリング保持部８１，８２を締め付ける状態で装着されている。これにより、コイルスプリング７の縮径方向の復元力を利用して、その端部を回転体２，３に強固に固定できる。

更に、前記スプリング保持部８１，８２のテーパ面８３，８４の角度が３°以上１５°以下に設定されているので、コイルスプリング７の端部の固定を確実にできるとともに、組立て時におけるスプリング端部の差込みも容易になる。

この第６実施形態の変形例としては、図１１に示すように、第１フランジ４１'に截頭円錐状の凹部であるスプリング保持部８１'を形成し、第２フランジ４２'にも同様に截頭円錐状の凹部であるスプリング保持部８２'を形成するように変更することができる。
この場合、互いに対向するスプリング保持部８１'，８２'の内周面としてのテーパ面８３'，８４'は、コイルスプリング７の軸方向中央から離れるに従って細くなるように形成する。

そして、一側のスプリング保持部８１'に対し前記コイルスプリング７の軸方向一端が挿入され、他側のスプリング保持部８２'に対しコイルスプリング７の軸方向他端が挿入される。このとき、この端部（装着部）８５'，８６'において、コイルスプリング７の端部の外径は、弾性変形のない状態で、前記スプリング保持部８１'，８２'の内径より小さく設定されている。従って、コイルスプリング７をスプリング保持部８１'，８２'にそれぞれ挿入したときに、縮径方向に弾性変形されるコイルスプリング７の端部には拡径方向の復元力が作用するので、スプリング保持部８１'，８２'の内底部側を押し広げるように密着することになる。こうして、スプリング保持部８１'，８２'のテーパ状の内周面が圧接される形となって、コイルスプリング７はスプリング保持部８１'，８２'に装着される。

この変形例においても、回転体２，３に対しコイルスプリング７の端部を簡素な構成で固定できる。また、コイルスプリング７の拡径方向の復元力を利用することで、その端部を回転体２，３に強固に固定できる。なお、本変形例でも上記の第８実施形態と同様に、上記スプリング保持部８１'，８２'の内周面全部にテーパ面８３'，８４'を形成せず
に、内周面の一部にのみテーパ面が形成されても良い。

更に、第７の実施形態においては、図１２および図１３に示すように、バネ収容室６に面した第１回転体２の内面に、第１収容溝２ｂが設けられ、第１収容溝２ｂにおいて回転軸の半径方向に指向する外側の内周面を第１スプリングガイド面２ｄとし、コイルスプリング７の端部に位置する第１当接部７ａが第１スプリングガイド面２ｄに当接するようにコイルスプリング７が装着されている。また、第１スプリングガイド面２ｄには、硬質クロムめっきが施されている。尚、第１収容溝２ｂの回転軸の半径方向の幅については、コイルスプリング７を構成する線状体を収容できるだけの幅は必要であるが、ここではその上限を特に制限しない。

コイルスプリング７の端部は、径が装着前の径よりも小さくなるように弾性変形した状態で装着されており、当該コイルスプリング７の弾性回復により図１３に示すＡ−Ａ断面において矢印Ｘで示す方向にプーリ内面が付勢されている。また、コイルスプリング７の線状体先端部７ｃは、角部が除去されており、プーリ内周面と当接する面と、コイルスプリング７の線状体端面とが互いに滑らかに連続する面として形成されている。

一方、バネ収容室６に面した第２回転体３の外面には第２収容溝３ｂが設けられ、第２収容溝３ｂにおいて回転軸の半径方向に指向する外側の内周面を第２スプリングガイド面３ｄとし、コイルスプリング７の第２収容溝３ｂ側端部に位置する第２当接部７ｂが第２スプリングガイド面３ｄに当接するようにコイルスプリング７が装着されている。

コイルスプリング７における第２当接部７ｂは、第１当接部７ａと同様にして径が装着前の径よりも小さくなるように弾性変形した状態で装着されており、先端部において角部が除去されるとともに、第２当接部７ｂにはクラウニングが施されている。

本実施例では駆動軸１１１に装着したプーリ１１８としてプーリ構造体１を設けた場合を説明したが、それに限らず、発電機１１５を備えた従動軸（発電軸）１１４のプーリ１２０とクーラコンプレッサ１１７を備えた従動軸（コンプレッサ軸）１１６のプーリ１２１、もしくはどちらか一方のプーリに上記プーリ構造体１を設置してもよい。この場合、発電軸やコンプレッサ軸の回転が第２回転体３からコイルスプリング７を介して第１回転体２へ伝達され、第１回転体２からＶリブドベルト１３０を介して動力が出力されることになる。

本発明に係る伝動ベルトの多軸駆動装置は、自動車用エンジンなどの多軸駆動装置に広く使用することができる。

本発明に係る伝動ベルトの多軸駆動装置の概略図である。 本発明に使用する伝動ベルトの断面斜視図である。 本発明に使用するプーリ構造体の断面図である。 第１の変形実施形態であって図１のＡ−Ａ矢視図である。 第２の変形実施形態であって図４に類似する図である。 第３の変形実施形態であって図４に類似する図である。 図６におけるＦ−Ｆ断面矢視図である。 本発明の第４の実施形態に係るプーリ構造体の断面図である。 図８におけるＩ−Ｉ断面矢視図である。 本発明の第５の実施形態に係るプーリ構造体の断面図である。 本発明の第６の実施形態に係るプーリ構造体の断面図である。 本発明の第７の実施形態に係るプーリ構造体の断面図である 図１２に示すプーリ構造体のＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１ プーリ構造体
２ 第１回転体
２ｂ 第１収容溝
３ 第２回転体
３ｂ 第２収容溝
４，５ 軸受
６ バネ収容室
７ コイルスプリング
１００ 多軸駆動装置
１１１ 駆動軸
１１２ 従動軸
１１３ ウォーターポンプ
１１４ 従動軸
１１５ 発電機
１１７ クーラコンプレッサ
１３０ Ｖリブドベルト

Claims (8)

1. 駆動軸と、少なくとも１つの従動軸に取付けた各プーリに伝動ベルトを装着した伝動ベルトの多軸駆動装置において、
   上記従動軸の１つが大きな回転慣性を有する回転体を備えた軸であり、
   上記従動軸と駆動軸の少なくとも１つにプーリ構造体を装着し、
   上記プーリ構造体が、
   ベルトを巻回可能にする第１回転体と、前記第１回転体の内側で当該第１回転体に対し相対回転可能な第２回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体との間に形成されるバネ収容室と、前記バネ収容室に収容されるとともに、一端を前記第１回転体に固定し、他端を前記第２回転体に固定したコイルスプリングからなり、前記第１回転体及び前記第２回転体のうち少なくとも何れか一方が、前記コイルスプリングの端部側を収容する円弧状の収容溝を備えており、前記コイルスプリングの端部には、前記収容溝に圧入される幅広部が少なくとも１つ形成され、前記幅広部の前記収容溝に対する当接部近傍が、湾曲状に形成されている、構造からなることを特徴とする伝動ベルトの多軸駆動装置。
2. 駆動軸と、少なくとも１つの従動軸に取付けた各プーリに伝動ベルトを装着した伝動ベルトの多軸駆動装置において、
   上記従動軸の１つが大きな回転慣性を有する回転体を備えた軸であり、
   上記従動軸と駆動軸の少なくとも１つにプーリ構造体を装着し、
   上記プーリ構造体が、
   ベルトを巻回可能にする第１回転体と、前記第１回転体の内側で当該第１回転体に対し相対回転可能な第２回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体との間に形成されるバネ収容室と、前記バネ収容室に収容されるとともに、一端を前記第１回転体に固定し、他端を前記第２回転体に固定したコイルスプリングからなり、前記第１回転体及び前記第２回転体のうち少なくとも何れか一方には、固定溝を設けたカラー材を固着し、前記コイルスプリングの端部が前記固定溝に圧入固定されている、構造からなることを特徴とする伝動ベルトの多軸駆動装置。
3. 駆動軸と、少なくとも１つの従動軸に取付けた各プーリに伝動ベルトを装着した伝動ベルトの多軸駆動装置において、
   上記従動軸の１つが大きな回転慣性を有する回転体を備えた軸であり、
   上記従動軸と駆動軸の少なくとも１つにプーリ構造体を装着し、
   上記プーリ構造体が、
   ベルトを巻回可能にする第１回転体と、前記第１回転体の内側で当該第１回転体に対し相対回転可能な第２回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体との間に形成されるバネ収容室と、前記バネ収容室に収容されるとともに、一端を前記第１回転体に固定し、他端を前記第２回転体に固定したコイルスプリングからなり、前記第１回転体及び前記第２回転体のうち少なくとも何れか一方とスプリングの端部とは、接着剤又はロウ付けを介して固着している、構造からなることを特徴とする伝動ベルトの多軸駆動装置。
4. 駆動軸と、少なくとも１つの従動軸に取付けた各プーリに伝動ベルトを装着した伝動ベルトの多軸駆動装置において、
   上記従動軸の１つが大きな回転慣性を有する回転体を備えた軸であり、
   上記従動軸と駆動軸の少なくとも１つにプーリ構造体を装着し、
   上記プーリ構造体が、
   ベルトを巻回可能にする第１回転体と、前記第１回転体の内側で当該第１回転体に対し相対回転可能な第２回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体との間に形成されるバネ収容室と、前記バネ収容室に収容されるとともに、一端を前記第１回転体に固定し、他端を前記第２回転体に固定したコイルスプリングからなり、前記第１回転体及び前記第２回転体のうち少なくとも何れか一方から、その外周面の少なくとも一部にテーパ面を備えたスプリング保持部を突出させ、このスプリング保持部に対し前記コイルスプリングの端部が装着され、この端部の縮径力によって前記スプリング保持部の外周面が圧接されるように構成されている、構造からなることを特徴とする伝動ベルトの多軸駆動装置。
5. 駆動軸と、少なくとも１つの従動軸に取付けた各プーリに伝動ベルトを装着した伝動ベルトの多軸駆動装置において、
   上記従動軸の１つが大きな回転慣性を有する回転体を備えた軸であり、
   上記従動軸と駆動軸の少なくとも１つにプーリ構造体を装着し、
   上記プーリ構造体が、
   ベルトを巻回可能にする第１回転体と、前記第１回転体の内側で当該第１回転体に対し相対回転可能な第２回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体との間に形成されるバネ収容室と、前記バネ収容室に収容されるとともに、一端を前記第１回転体に固定し、他端を前記第２回転体に固定したコイルスプリングからなり、前記第１回転体及び前記第２回転体のうち少なくとも何れか一方に、その内周面の少なくとも一部にテーパ面を備えたスプリング保持部を凹設し、このスプリング保持部に対し前記コイルスプリングの端部が装着され、この端部の拡径力によって前記スプリング保持部の内周面が圧接されるように構成されている、構造からなることを特徴とする伝動ベルトの多軸駆動装置。
6. 駆動軸と、少なくとも１つの従動軸に取付けた各プーリに伝動ベルトを装着した伝動ベルトの多軸駆動装置において、
   上記従動軸の１つが大きな回転慣性を有する回転体を備えた軸であり、
   上記従動軸と駆動軸の少なくとも１つにプーリ構造体を装着し、
   上記プーリ構造体が、
   ベルトを巻回可能にする第１回転体と、前記第１回転体の内側で当該第１回転体に対し相対回転可能な第２回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体との間に形成されるバネ収容室と、前記バネ収容室に収容されるとともに、一端を前記第１回転体に固定し、他端を前記第２回転体に固定したコイルスプリングからなり、前記コイルスプリングの両端が、径の大きさが変化するように弾性変形した状態で配設されているとともに、前記第１回転体及び前記第２回転体によって当該コイルスプリングの径が弾性回復することを抑制された状態で前記第１回転体及び前記第２回転体に当接している、構造からなることを特徴とする伝動ベルトの多軸駆動装置。
7. 駆動軸のみにプーリ構造体を装着する請求項１乃至６記載の伝動ベルトの多軸駆動装置。
8. 大きな回転慣性を有する回転体を備えた従動軸であるオルタネータ軸とクーラコンプレッサ軸の少なくとも一方にプーリ構造体を装着する請求項１乃至６記載の伝動ベルトの多軸駆動装置。
   

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