JP2009008109A - プーリ構造体、及び、これを用いた補機駆動システム - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトのスリップ及び張力変動を防止するとともに、ゴム弾性体の耐久性の高いプーリ構造体を提供する。
【解決手段】プーリ構造体２００は、ベルトが巻き掛けられる筒状の第１回転体１と、前記第１回転体１の内側に、第１回転体１に対して相対回転可能に設けられた第２回転体２と、ゴム収容空間４と、このゴム収容空間４内に軸方向に関して並べて配設された２つの環状のゴム弾性体２０、２１とを備える。ゴム弾性体２０、２１の内周部同士は、内周リング２２、２３及び内周リング連結部材２６を介して、相対回転不能に連結されている。内周リング連結部材２６は、滑り軸受２７を介して第２回転体２に摺動可能に設置されている。また、ゴム弾性体２０、２１の外周部は、外周リング２４、２５を介して、第１回転体１と第２回転体２にそれぞれ連結されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、プーリ構造体、及び、これを用いた補機駆動システムに関する。

自動車等のエンジンの補機であるオルタネータ等の補機駆動システムでは、オルタネータ等の補機の駆動軸に連結されるプーリと、エンジンの出力軸に連結されるプーリに亘ってベルトを掛け渡すことにより、ベルトを介してエンジンのトルクを補機に伝達している。一般的に、エンジンの出力軸は、エンジンの爆発行程等の要因により回転速度が変動し、それに伴いベルトの速度も変動する。そのため、補機の駆動軸に連結されたプーリとベルトとの間でスリップが生じたり、ベルトの張力が過大に変動したりする。このようなベルトのスリップや張力の過大な変動は、ベルトの異音の発生や寿命低下等の原因となる。特に、オルタネータは、発電軸の慣性モーメントが大きいため、ベルトのスリップや張力変動が生じやすい。さらに、発電軸に出力軸の回転変動が伝えられると、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、従来から出力軸の回転変動を吸収するためのプーリが種々提案されている。例えば、特許文献１には、ベルトが懸架されるリムと、このリムの内側に配置される中央ハブと、リムと中央ハブとの間に設けられるゴムリング（ゴム弾性体）と、たわみ制限部とから構成されるプーリが開示されている。たわみ制限部は、中央ハブの外周面に固定された正方形状の中央プレートと、リムの内周側の周縁に規則的に配置された弾性当接部とから構成される。リムと中央ハブが相対回転すると、ゴムリングがねじれるため、ベルトのスリップや張力変動を抑えることができる。さらに、相対回転角度が所定の値になると、弾性当接部は中央プレートに当接するため、それ以上の相対回転が規制される。

また、特許文献２には、ベルトが懸架される外側リングと、外側リングの内側に配置される内側リングと、外側リングと内側リングとの間に設けられるエラストマー材料からなるばね体（ゴム弾性体）とから構成される弾性的な継手（プーリ）が開示されている。ばね体は、内側リングと外側リングのうち、一方のリングに相対回動不能に固定されており、他方のリングに滑り層を介して摺動可能に連結されている。内側リングと外側リングが相対回転すると、ばね体がねじれるため、ベルトのスリップや張力変動を抑えることができる。さらに、滑り層とリングとの間に摩擦力が生じるため、ばね体のねじれ過ぎが防止される。

特開２００６−１７７５４８号公報 特開平６−２００９５６号公報

しかし、上述した特許文献１のプーリによると、相対回転角度が許容される範囲内において、ゴムリングはねじれるため、短期間の使用でゴムリングが破損する虞がある。また、上述した特許文献２のプーリでは、たとえばね体とリングとの間に滑り層を設けたとしても、急激な回転変動が生じた際、ばね体のねじれは大きくなるため、短期間の使用でばね体が破損する虞がある。

そこで、本発明は、ベルトのスリップ及び張力変動を防止するとともに、ゴム弾性体の耐久性の高いプーリ構造体を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び発明の効果

請求項１のプーリ構造体は、ベルトが巻き掛けられる筒状の第１回転体と、前記第１回転体の内側に、前記第１回転体に対して相対回転可能に設けられた第２回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体とによって形成されたゴム収容空間と、前記ゴム収容空間内に、前記回転体の回転軸方向に関して並べて配設された、複数の環状のゴム弾性体と、を備え、前記複数のゴム弾性体のうち、前記回転軸方向に関して隣接する２つのゴム弾性体の、内周部同士、又は、外周部同士が、相対回転不能に連結されるとともに、前記連結された内周部又は外周部が、前記第１回転体と前記第２回転体の何れに対しても相対回転可能であり、さらに、前記隣接する２つのゴム弾性体の、内周部と外周部のうち互いに連結されていない一方が、前記第１回転体と前記第２回転体にそれぞれ連結されていることを特徴とする。

隣接する２つのゴム弾性体の内周部同士が相対回転不能に連結される一方で、２つのゴム弾性体の２つの外周部がそれぞれ第１回転体と第２回転体に連結されている場合、第１回転体が第２回転体に対して相対回転すると、第１回転体に連結されたゴム弾性体の外周部は、第２回転体に連結されたゴム弾性体の外周部に対して、相対回転する。２つのゴム弾性体の内周部同士は、連結されているため、２つのゴム弾性体は、２つの外周部の相対回転角度を２分割した角度だけ、それぞれせん断変形する。また、隣接する２つのゴム弾性体の外周部同士が相対回転不能に連結される一方で、２つのゴム弾性体の２つの内周部がそれぞれ第１回転体と第２回転体に連結されている場合、第１回転体が第２回転体に対して相対回転すると、第１回転体に連結されたゴム弾性体の内周部は、第２回転体に連結されたゴム弾性体の内周部に対して相対回転し、２つのゴム弾性体は、２つの内周部の相対回転角度を２分割した角度だけ、それぞれせん断変形する。このように、２つのゴム弾性体がせん断変形することにより、２つの回転体の回転変動が吸収され、第１回転体に巻き掛けられたベルトのスリップや張力変動を防止することができる。また、各ゴム弾性体のねじれ角は、第１回転体と第２回転体に１つのゴム弾性体の外周部と内周部がそれぞれ固定されている場合と比べると小さくなる。従って、ゴム弾性体の耐久性を向上させることができる。

請求項２のプーリ構造体は、請求項１において、前記第２回転体が、内筒部と、前記内筒部の外側に配置されるとともに、前記内筒部より軸方向長さが短い外筒部とを有し、前記ゴム収容空間が、前記第１回転体の内周面と前記内筒部の外周面との間の第１空間と、前記外筒部の内周面と前記内筒部の外周面との間の第２空間とを含み、前記２つのゴム弾性体は、それぞれ前記第１空間と前記第２空間に収容されるとともに、それらの内周部同士が相対回転不能に連結されており、さらに、前記第１空間に収容された前記ゴム弾性体の外周部が、前記第１回転体の内周面に固定され、前記第２空間に収容された前記ゴム弾性体の外周部が、前記外筒部の内周面に固定されていることを特徴とする。

第２回転体が外筒部を有することにより、ゴム弾性体の外周部を第２回転体（外筒部）に固定することが可能となる。第１回転体が第２回転体に対して相対回転すると、第１回転体の内周面に固定されたゴム弾性体の外周部は、第２回転体の外筒部に固定されたゴム弾性体の外周部に対して、相対回転する。２つのゴム弾性体の内周部同士は連結されているため、２つのゴム弾性体は２つの外周部の相対回転角度を２分割した角度だけ、それぞれせん断変形する。各ゴム弾性体のねじれ角は、第１回転体と第２回転体に１つのゴム弾性体の外周部と内周部がそれぞれ固定されている場合と比べると小さくなる。従って、ゴム弾性体の耐久性を向上させることができる。

請求項３のプーリ構造体は、請求項１又は２において、前記隣接する２つのゴム弾性体の、互いに連結されている内周部又は外周部が、前記第１回転体又は前記第２回転体の何れか一方に対して摺動可能に設置されていることを特徴とする。上記の構成によると、ゴム収容空間内でゴム弾性体が安定して設置される。

請求項４のプーリ構造体は、請求項３において、前記複数のゴム弾性体が、それぞれ径方向に圧縮又は引張状態で前記ゴム収容空間に設置されていることを特徴とする。

上記の構成によると、複数のゴム弾性体は、第１回転体と第２回転体が相対回転してない状態において、圧縮応力又は引張応力を受けている。第１回転体と第２回転体が相対回転すると、複数のゴム弾性体がそれぞれ所定の角度だけねじれる。このとき、各ゴム弾性体は、上述した圧縮応力又は引張応力に加えて所定のせん断応力を受ける。圧縮又は引張状態で設置されたゴム弾性体が受けるせん断応力は、無負荷状態で設置されたゴム弾性体が受けるせん断応力よりも小さくなる。一般的に、繰り返し受ける応力が小さい程、疲労破壊までの寿命が延びる。従って、ゴム弾性体を無負荷状態で設置した場合よりも、ゴム弾性体の耐久性が向上する。

請求項５のプーリ構造体は、請求項１〜４の何れかにおいて、前記第１回転体と前記第２回転体の間の所定の相対回転角度以上の、相対回転を規制する相対回転規制手段が設けられていることを特徴とする。上記の構成によると、第１回転体と第２回転体が相対回転したとき、所定の相対回転角度以上の相対回転が規制される。そのため、ゴム弾性体のせん断変形が制限され、ゴム弾性体の耐久性が向上する。

請求項６のプーリ構造体は、請求項５において、前記相対回転規制手段が、前記第１回転体と前記第２回転体のうち何れか一方の回転体に形成された、周方向に関して所定の長さを有する溝部と、他方の回転体に形成された、前記溝部に挿入された状態で前記溝部に沿って周方向に移動可能な突部と、から構成され、前記突部が前記溝部の周方向における端面に当接したとき、前記第１回転体と前記第２回転体とのそれ以上の相対回転が規制されることを特徴とする。上記の構成によると、簡易な構造によって、第１回転体と第２回転体との所定の相対回転角度以上の相対回転を確実に規制することができる。

請求項７のプーリ構造体は、請求項１〜６において、前記第１回転体と前記第２回転体に同時に接触して摩擦力を付与する摩擦部材を備えていることを特徴とすることを特徴とする。上記の構成によると、第１回転体と第２回転体とが相対回転すると、摩擦部材がこの相対回転運動に対して摩擦力を付与する。そのため、摩擦部材を備えていない場合よりも、ゴム弾性体のせん断変形が小さくなり、ゴム弾性体の耐久性が向上する

請求項８の補機駆動システムは、オルタネータを含む複数の補機の駆動システムであって、エンジンに連結された出力軸と、この出力軸に設けられた第１プーリと、前記複数の補機にそれぞれ連結された複数の駆動軸と、前記複数の駆動軸にそれぞれ設けられた複数の第２プーリと、前記第１プーリ及び前記複数の第２プーリに亘って巻き掛けられるベルトと、を含み、前記複数の第２プーリのうち、少なくともオルタネータの駆動軸に設けられたプーリが、請求項１〜７の何れかに記載のプーリ構造体であることを特徴とする。上記の構成によると、請求項１〜７の何れかのプーリ構造体に懸架されたベルトのスリップ及び張力の過大な変動を長期間にわたって防止できる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
本実施形態の補機駆動システム１００は、自動車エンジンの補機であるオルタネータ等をエンジンの回転力で駆動するシステムである。補機駆動システム１００は、エンジンのクランク軸１０１と、クランク軸に連結されたプーリ（第１プーリ）１０２と、オルタネータ（Ａｌｔ）の駆動軸１０３と、エアコンプレッサー（Ａ／Ｃ）の駆動軸１０４と、パワーステアリング（Ｐ／Ｓ）の駆動軸１０５と、ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）の駆動軸１０６と、これら補機の駆動軸１０３、１０４、１０５、１０６にそれぞれ連結されたプーリ（第２プーリ）１０７、１０、１０８、１０９、１１０と、これらのプーリ１０２、１０７、１０８、１０９、１１０に亘って共通に巻き掛けられるベルト１１１と、ベルト１１１の張りを調節するオートテンショナー（Ａ／Ｔ）１１２と、ベルト１１１の背面に当接されるアイドラー（Ｉｄｌｅｒ）１１３とから構成される。ベルト１１１は、ベルト長手方向に延びた複数のリブ部を有するＶリブドベルトである。クランク軸１０１に連結されたプーリ１０２が回転駆動すると、ベルト１１１が走行する。このベルト１１１の走行に伴って、プーリ１０７、１０８、１０９、１１０が従動回転することにより、オルタネータ等の補機が駆動される。以下、オルタネータの駆動軸１０３に設けられるプーリ１０７に対して適用されるプーリ構造体について詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るプーリ構造体２００について説明する。
図２に示すように、本実施形態のプーリ構造体２００は、ベルト１１１が巻き掛けられる筒状の第１回転体１と、第１回転体１の内側に第１回転体１に対して相対回転可能に設けられた第２回転体２と、第１回転体１と第２回転体２とによって形成されたゴム収容空間４と、このゴム収容空間４内に配設された２つの環状のゴム弾性体２０、２１とを備える。第１回転体１と第２回転体２との共通の回転軸を軸３とする。尚、以下のプーリ構造体の説明において、この回転軸３の軸方向を軸方向と定義し、図２、図５、図７、図８及び図９の左右方向を左右方向と定義する。

第１回転体１は、ベルト１１１が巻き掛けられる筒状のプーリ部５と、プーリ部５よりも外径の大きい中央筒部６と、中央筒部６の左端部に連結された、中央筒部６よりも内径の小さい先端筒部７とを有している。プーリ部５と中央筒部６と先端筒部７とは一体的に連結されている。プーリ部５の外周面には、ベルト１１１の内周面に形成された複数のリブ部に係合する、複数のＶ字状の溝が周方向に沿って形成されている。

第２回転体２は、第１回転体１のプーリ部５の内側に配置された筒部本体８と、筒部本体８の左端部に連結された内筒部９と、内筒部９の外側に配置された、外筒部１０とを有している。筒部本体８と内筒部９と外筒部１０とは一体的に連結されている。筒部本体８の内側には、オルタネータの駆動軸（図示省略）が螺合される。外筒部１０は、内筒部９よりも軸方向長さが短い。また外筒部１０は、第１回転体１の中央筒部６の内側に配置されており、外筒部１０の内径と第１回転体１の先端筒部７の内径は等しい。

第１回転体１のプーリ部５の内周面と、第２回転体２の筒部本体８の外周面との間に、環状の転がり軸受１１が介設されている。転がり軸受１１の右側面は、プーリ部５の内周面に嵌合固定された止め輪１２に当接しており、転がり軸受１１の左側面は、プーリ部５の内周面と筒部本体８の外周面にそれぞれ形成された２つの段差面に当接している。そのため、転がり軸受１１は軸方向にずれることがない。

ゴム収容空間４は、第１空間１３と第２空間１４とから構成される。第１空間１３は、第１回転体１の先端筒部７の内周面と、第２回転体２の内筒部９の外周面との間の空間である。第２空間１４は、第２回転体２の外筒部１０の内周面と、内筒部９の外周面との間の空間である。

２つの環状のゴム弾性体２０、２１は、それぞれ第１空間１３と第２空間１４に収容されている。即ち、ゴム収容空間４内に軸方向に関して並べて配設されている。ゴム弾性体２０、２１は、互いに同じ形状であり、軸方向の断面が、外周側部分で内側に括れた形状に形成されている。また、ゴム弾性体２０、２１の材料としては、例えば、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）、天然ゴム（ＮＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＢＲ）等のゴムや、ウレタン等が用いられる。

２つのゴム弾性体２０、２１の内周面には、金属材料からなる２つの内周リング２２、２３がそれぞれ固定されている。また、２つのゴム弾性体２０、２１の外周面には、金属材料からなる２つの外周リング２４、２５がそれぞれ固定されている。

外力が作用していない、いわゆる無負荷状態のゴム弾性体２０、２１の内径は、内周リング２２、２３の外径とほぼ同じであり、無負荷状態のゴム弾性体２０、２１の外径は、外周リング２４、２５の内径よりも若干大きく設定されている。そのため、ゴム弾性体２０、２１は、径方向に圧縮状態で、内周リング２２、２３と外周リング２４、２５との間に固定される。即ち、ゴム弾性体２０、２１は、径方向に圧縮状態で、第１空間１３と第２空間１４にそれぞれ配置される。ゴム弾性体２０、２１の圧縮率は、互いに同じであり、材料や形状などに応じて適宜設定される。

ゴム弾性体２０、２１の内周面と内周リング２２、２３とは、ゴム弾性体２０、２１がゴム材料で形成される場合、加硫接着により固定され、ゴム弾性体２０、２１がウレタンで形成されている場合、接着剤による化学的接着により固定される。一方、圧縮状態のゴム弾性体２０、２１の外周面と外周リング２４、２５とは、接着剤による化学的接着によって固定されている。

第１空間１３に収容されたゴム弾性体２０に設けられた外周リング２４は、第１回転体１の先端筒部７の内周面に嵌合固定されている。また、第２空間１４に収容されたゴム弾性体２１に設けられた外周リング２５は、第２回転体２の外筒部１０の内周面に嵌合固定されている。そのため、２つのゴム弾性体２０、２１の２つの外周部は、外周リング２４、２５を介して、第１回転体１と第２回転体２にそれぞれ固定されている。

２つの内周リング２２、２３の内周面は、金属材料からなる筒状の内周リング連結部材２６に嵌合固定されている。そのため、２つのゴム弾性体２０、２１の内周部同士は、内周リング連結部材２６を介して、相対回転不能に連結される。

第２回転体２の内筒部９の外周面には、筒状の滑り軸受２７が設置されている。この滑り軸受２７の外周面に、内周リング連結部材２６が固定されている。従って、内周リング連結部材２６は、第２回転体２に対して、低摩擦で滑らかに相対回転可能となっている。そのため、２つのゴム弾性体２０、２１の内周部は、第２回転体２の内筒部９に対して相対回転可能であり、且つ、内周リング２２、２３及び内周リング連結部材２６を介して、第２回転体２の内筒部９に摺動可能に設置されていることとなる。これにより、ゴム弾性体２０、２１は、ゴム収容空間４内で安定する。尚、当然ながら、２つのゴム弾性体２０、２１の内周部は、第１回転体１に対して相対回転可能である。

次に、第１回転体１と第２回転体２が相対回転した際のゴム弾性体２０、２１の作用について説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ゴム弾性体２０、２１の周方向の一部を切り出して考える。図３（ａ）に示すように、ねじれ負荷を受けていない状態のゴム弾性体２０（図２における左側のゴム弾性体）の左端面の内周側と外周側の点をそれぞれ点Ａ１と点Ｂ１とする。また、図３（ｂ）に示すように、ねじれ負荷を受けていない状態のゴム弾性体２１（図２における右側のゴム弾性体）の左端面の内周側と外周側の点をそれぞれ点Ｃ１と点Ｄ１とする。

第１回転体１が第２回転体２に対して図３（ａ）の矢印Ｘの方向に角度θ相対回転したとする。このとき、図３（ａ）に示すように、第１回転体１に固定されたゴム弾性体２０の外周面は、矢印Ｘの方向に角度θ移動するため、点Ｂ１は点Ｂ２まで移動する。一方、第２回転体２に固定されたゴム弾性体２１の外周面は移動しないため、点Ｄ１は移動しない。また、ゴム弾性体２０、２１の内周面同士は、相対回転不能に連結されているため、点Ａ１と点Ｃ１は同じ角度だけ移動する。そのため、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ゴム弾性体２０、２１の内周面は、矢印Ｘの方向に角度θ／２だけ移動し、点Ａ１と点Ｃ１はそれぞれ点Ａ２と点Ｃ２まで移動する。従って、ゴム弾性体２０は、内周面に対して外周面が、軸３を中心に矢印Ｘの方向に角度θ／２せん断変形する。また、ゴム弾性体２１は、内周面に対して外周面が、軸３を中心に矢印Ｘの逆方向に角度θ／２せん断変形する。

このように、第１回転体１と第２回転体２が相対回転すると、２つのゴム弾性体２０、２１は互いに逆方向にせん断変形する。そのため、２つの回転体１、２の回転変動が吸収され、第１回転体１のプーリ部５に巻き掛けられたベルトがスリップしたり、ベルトの張力が過大に変動したりするのを防止することができる。

尚、軸３を中心とした、ゴム弾性体２０、２１の内周面と外周面とのずれの回転角度を、ねじれ角と定義する。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、第１回転体１と第２回転体２の相対回転角度がθの場合、ゴム弾性体２０、２１のねじれ角はそれぞれθ／２となる。

ここで、筒状の第１回転体と筒状の第２回転体との間に１つのゴム弾性体が設置され、且つ、このゴム弾性体の外周面と内周面が第１回転体と第２回転体にそれぞれ固定された従来のプーリ構造体と、本実施形態のプーリ構造体２００とを比較する。従来のプーリ構造体の場合、ゴム弾性体のねじれ角は、第１回転体と第２回転体との相対回転角と同じ角度となる。一方、プーリ構造体２００の２つのゴム弾性体２０、２１の各ねじれ角は、第１回転体１と第２回転体２との相対回転角度の１／２となる。従って、プーリ構造体２００の２つのゴム弾性体２０、２１のねじれ角は、それぞれ従来のプーリ構造体のゴム弾性体のねじれ角の１／２となる。即ち、ゴム弾性体２０、２１のせん断変形量（せん断歪み）が従来よりも小さくなるため、ゴム弾性体２０、２１の耐久性を向上させることができる。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ゴム弾性体２０、２１の内周面に対する外周面のずれの角度を、せん断変形角ｖ１、ｖ２と定義する。図３（ｂ）に示すように、ゴム弾性体２１の内径とねじれ角が同じであれば、ゴム弾性体２１の外径が大きくなると、せん断変形角ｖ´２が小さくなるため、せん断変形量（せん断歪み）は小さくなる。ゴム弾性体２０についても同様である。従って、ゴム収容空間４に設置された状態においてゴム弾性体２０、２１の外径が大きいほど、ゴム弾性体２０、２１のせん断変形量（せん断歪み）が小さくなり、ゴム弾性体２０、２１の耐久性が向上する。

次に、ゴム弾性体２０、２１の応力と歪みの関係について説明する。図４は、ゴム弾性体２０、２１の応力と歪みの関係を示している。図４は、縦軸を応力、横軸を歪みとしている。図４に示すように、歪みが増加すると共に、所定の歪みの増加量に対する応力の増加量の割合が小さくなる。従って、予め応力σ１が作用し、歪みε１が生じている状態から、さらに所定の歪みΔεを生じさせた場合の応力の増加量Δσａは、無負荷状態から所定の歪Δεを生じさせた場合の応力の増加量Δσｂよりも小さくなる。

径方向に圧縮状態でゴム収容空間４に設置された２つのゴム弾性体２０、２１は、第１回転体１と第２回転体２が相対回転しているか否かに関わらず、それぞれ径方向に圧縮応力を受けている。従って、第１回転体１と第２回転体２が相対回転すると、このゴム弾性体２０、２１が受けるせん断応力は、無負荷状態で設置された場合のゴム弾性体が受けるせん断応力よりも小さい。

第１回転体１と第２回転体２が周期的に相対回転することにより、ゴム弾性体２０、２１には所定の大きさのせん断応力がそれぞれ繰り返し作用する。一般的に、繰り返し受ける応力が小さい程、疲労破壊までの寿命が延びる。従って、ゴム弾性体２０、２１を圧縮状態で設置した場合、無負荷状態で設置した場合よりも、ゴム弾性体２０、２１が疲労破壊するまでの使用期間が長くなり、耐久性が向上する。

尚、ゴム弾性体２０、２１を径方向に圧縮状態でゴム収容室４内に設置するためには、ゴム弾性体２０、２１の内径が、内周リング２２、２３の外径よりも若干小さく設定されており、ゴム弾性体２０、２１の外径が、外周リング２４、２５の内径と同じ又は若干大きく設定されていてもよい。

また、ゴム弾性体２０、２１は、本実施形態では径方向に圧縮状態でゴム収容空間４に設置されているが、径方向に引張状態で設置されてもよい。この場合、圧縮状態で設置した場合と同じく、図４に示すような応力と歪みの関係が成立する。そのため、第１回転体１と第２回転体２が相対回転すると、ゴム弾性体２０、２１に作用するせん断応力は、無負荷状態で設置した場合よりも小さくなる。また、ゴム弾性体２０、２１は、ゴム収容空間４に無負荷状態で設置されていてもよい。

また、ゴム弾性体２０、２１の外周面は、本実施形態では外周リング２４、２５を介して、第１回転体１の先端筒部７の内周面と、第２回転体２の外筒部１０の内周面にそれぞれ固定されているが、外周リング２４、２５を介さずに、直接第１回転体１の先端筒部７の内周面と、第２回転体２の外筒部１０の内周面にそれぞれ固定されてもよい。また、ゴム弾性体２０、２１の内周面は、本実施形態では内周リング２２、２３を介して、内周リング連結部材２６に固定されているが、内周リング２２、２３を介さず、直接固定されていてもよい。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について、前記第１実施形態と相違する点を中心に説明する。但し、前記第１実施形態と同じ構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

図５及び図６に示すように、本実施形態のプーリ構造体２００Ａには、第１回転体１と第２回転体２との間の、所定の相対角変位以上の、相対回転を規制する２つの相対回転規制機構３０、３１が設けられる。相対回転規制機構３０は、第１回転体１の中央筒部６に形成された収容溝（溝部）３２と、第２回転体２の外筒部１０の外周面に形成された突部３４とから構成される。相対回転規制機構３１は、径方向に関して相対回転規制機構３０と対向した位置に設けられており、第１回転体１の中央筒部６に形成された収容溝（溝部）３３と、第２回転体２の外筒部１０に形成された突部３５とから構成される。

突部３４、３５は、それぞれ収容溝３２、３３に挿入された状態で、収容溝３２、３３に沿って周方向に移動可能となっている。突部３４が収容溝３２の周方向における側面３２ａ又は側面３２ｂに当接し、同時に、突部３５が収容溝３３の周方向における側面３３ａ又は側面３３ｂに当接したとき、第１回転体１と第２回転体２の間のそれ以上の相対回転が規制される。このように、簡易な構造によって、第１回転体１と第２回転体２の所定の相対角以上の相対回転を確実に規制することができる。同時に、ゴム弾性体２０、２１のせん断変形が規制されため、ゴム弾性体２０、２１の耐久性を向上させることができる。

尚、収容溝３２、３３は、本実施形態では第１回転体１の中央筒部６を径方向に貫通するスリット状に形成されているが、例えば、中央筒部６の外周面側が閉じた溝状に形成されていてもよい。

また、相対回転規制機構３０、３１は、第１回転体１に形成された収容溝３２、３３と、第２回転体２に形成された突部３４、３５とから構成されるものに限定されない。例えば、第２回転体２の外筒部１０の外周面に形成された収容溝と、第１回転体１の中央筒部６の内周面に形成された突部とから構成されるものでもよい。

また、本発明の相対回転規制手段として、本実施形態では２つの相対回転規制機構３０、３１が設けられているが、１つのみ、又は、３つ以上の相対回転規制機構が設けられている構成でもよい。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について、上記第１実施形態と相違する点を中心に説明する。但し、上記第１実施形態と同じ構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

図７に示すように、本実施形態のプーリ構造体２００Ｂには、第１回転体１の中央筒部６の内周面と、第２回転体２の外筒部１０の外周面とに同時に接触して摩擦力を付与する環状の摩擦部材３６が設けられている。摩擦部材３６は、例えば、真鍮、青銅、メッキ加工が施された真鍮、メッキ加工が施された青銅などの金属材料、又は、ナイロン、ポリアセタール、ポリアリレートなどの耐磨耗性の合成樹脂材料で構成される。また、摩擦部材３６の外周面は、第１回転体１の中央筒部６の内周面に固定されており、摩擦部材３６の内周面は、第２回転体２の外筒部１０の外周面に当接している。

第１回転体１と第２回転体２が相対回転すると、第１回転体と共に回転する摩擦部材３６が、第２回転体２の外筒部１０に対して摺動回転するため、第１回転体１と第２回転体２の相対回転運動に対して摩擦力が付与される。従って、第１回転体１と第２回転体２の回転速度が近づき、相対回転角が小さくなる。そのため、ゴム弾性体２０、２１のせん断変形が小さくなるため、ゴム弾性体２０、２１の耐久性が向上する。

尚、摩擦部材３６は、本実施形態では、外周面が第１回転体１の中央筒部６の内周面に固定され、内周面が第２回転体２の外筒部１０の外周面に当接しているが、この構成に限定されるものではない。例えば、内周面が第２回転体２の外筒部１０の外周面に固定され、外周面が第１回転体１の中央筒部６の内周面に当接する構成であってもよい。

また、本実施形態のプーリ構造体２００Ｂは、第１回転体１と第２回転体２の間の所定の相対回転角度以上の、相対回転を規制する相対回転規制手段を備える構成であってもよい。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について、上記第１実施形態と相違する点を中心に説明する。但し、上記第１実施形態と同じ構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

図８に示すように、本実施形態のプーリ構造体２００Ｃは、ベルト１１１が巻き掛けられる第１回転体１と、第１回転体１に対して相対回転可能に設けられた筒状の第２回転体２と、第１回転体１と第２回転体２とによって形成されたゴム収容空間４と、このゴム収容空間４内に軸３の方向に関して並んで配設された２つの環状のゴム弾性体５０、５１とを備える。

第１回転体１は、ベルト１１１が巻き掛けられる筒状のプーリ部５と、このプーリ部５の左端部に連結された外筒部４０と、外筒部４０の内側に配置された内筒部４１とを有する。プーリ部５と外筒部４０と内筒部４１とは一体的に連結されている。また、内筒部４１は、外筒部４０より軸方向長さが短く、内筒部４１の左端部は、外筒部４０の左端部よりも右側に位置している。

第２回転体２は、第１回転体１のプーリ部５の内側に配置された筒部本体８と、筒部本体８の左端部に連結された、筒部本体８よりも外径の小さい中央筒部４２と、中央筒部４２の左端部に連結された、中央筒部４２よりも外径の大きい先端筒部４３とから構成される。中央筒部４２の外周側には、第１回転体１の内筒部４１が設置されている。また、先端筒部４３の外径は、第１回転体１の内筒部４１の外径と等しい。

ゴム収容空間４は、第１空間４４と第２空間４５とから構成される。第１空間４４は、第１回転体１の外筒部４０の内周面と、第２回転体２の先端筒部４３の外周面との間の空間である。第２空間４５は、第１回転体１の外筒部４０の内周面と、第１回転体１の内筒部４１の外周面との間の空間である。

２つの環状のゴム弾性体５０、５１は、第１空間４４と第２空間４５にそれぞれ配設されている。ゴム弾性体５０、５１の形状及び材料は、第１実施形態のゴム弾性体２０、２１と同様である。

２つのゴム弾性体５０、５１の内周面には、２つの内周リング５２、５３がそれぞれ固定され、ゴム弾性体５０、５１の外周面には、２つの外周リング５４、５５がそれぞれ固定されている。

第１空間４４に収容されたゴム弾性体５０に設けられた内周リング５２は、第２回転体２の先端筒部４３の外周面に嵌合固定されている。また、第２空間４５に収容されたゴム弾性体５１に設けられた内周リング５３は、第１回転体１の内筒部４１の外周面に嵌合固定されている。そのため、２つのゴム弾性体５０、５１の２つの内周部は、内周リング５２、５３を介して、第２回転体２と第１回転体１にそれぞれ固定されている。

２つの外周リング５４、５５の外周面は、金属材料からなる外周リング連結部材５６に嵌合固定されている。そのため、２つのゴム弾性体５０、５１の外周部同士は、外周リング連結部材５６を介して、相対回転不能に連結される。

第１回転体１の外筒部４０の内周面には、筒状の滑り軸受５７が設置されている。この滑り軸受５７の内周面に、外周リング連結部材５６が固定されている。従って、外周リング連結部材５６は、第１回転体１に対して、低摩擦で滑らかに相対回転可能となっている。そのため、２つのゴム弾性体５０、５１の外周部は、第１回転体１に対して相対回転可能であり、且つ、外周リング５４、５５及び外周リング連結部材５６を介して、第１回転体１の外筒部４０に摺動回転可能に設置されていることとなる。

第１回転体１が第２回転体２に対して角度θ相対回転すると、第１回転体１に固定されたゴム弾性体５１の内周面は、第２回転体２に連結されたゴム弾性体５０の内周面に対して、角度θ相対回転する。ゴム弾性体５０、５１の外周面同士は、相対回転不能に連結されているため、ゴム弾性体５０、５１は、ねじれ角θ／２だけ、周方向に関して互いに逆方向にせん断変形する。そのため、２つの回転体の回転変動が吸収され、第１回転体１のプーリ部５に巻き掛けられたベルトがスリップしたり、ベルトの張力が過大に変動したりするのを防止することができる。また、ゴム弾性体５０、５１の各ねじれ角は、第１回転体と第２回転体に１つのゴム弾性体の外周部と内周部がそれぞれ固定されている場合と比べると小さくなるため、ゴム弾性体５０、５１の耐久性が向上する。

尚、本実施形態のプーリ構造体２００Ｃは、第１回転体１と第２回転体２の間の所定の相対回転角度以上の、相対回転を規制する相対回転規制手段を備える構成であってもよい。

また、本実施形態のプーリ構造体２００Ｃは、第１回転体１と第２回転体２に同時に接触し、第１回転体１と第２回転体２の相対回転運動に対して摩擦力を付与する摩擦部材が設けられている構成であってもよい。

＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について、上記第１実施形態と相違する点を中心に説明する。但し、上記第１実施形態と同じ構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

図９に示すように、本実施形態のプーリ構造体２００Ｄは、ベルト１１１が巻き掛けられる筒状の第１回転体１と、第１回転体１の内側に第１回転体１に対して相対回転可能に設けられた筒状の第２回転体２と、第１回転体１と第２回転体２との間に形成されたゴム収容空間４と、このゴム収容空間４内に軸３の方向に関して並んで配設された３つの環状のゴム弾性体７０、７１、７２とを備える。

第１回転体１は、ベルト１１１が巻き掛けられる筒状のプーリ部５と、このプーリ部５の左端部に連結された中央筒部６０と、中央筒部６０の左端部に連結された、中央筒部６０より内径の小さい先端筒部６１とから構成される。

第２回転体２は、第１回転体１のプーリ部５の内側に配置された筒部本体８と、筒部本体８の左端部に連結された中央筒部６２と、中央筒部６２の左端部に連結された、中央筒部６２よりも外径の小さい先端筒部６３とから構成される。

ゴム収容空間４は、第１空間６４と、第２空間６５と、第３空間６６とから構成される。第１空間６４は、第１回転体１の先端筒部６１と、第２回転体２の先端筒部６３との間の空間である。第２空間６５は、第１回転体１の中央筒部６０と、第２回転体２の先端筒部６３の間の空間である。第３空間６６は、第１回転体１の中央筒部６０と、第２回転体２の中央筒部６２との間の空間である。

３つの環状のゴム弾性体７０、７１、７２は、第１空間６４と第２空間６５と第３空間６６にそれぞれ配設されている。ゴム弾性体７０、７１、７２の形状及び材料は、第１実施形態のゴム弾性体２０、２１と同様である。

３つのゴム弾性体７０、７１、７２の内周面には、内周リング７３、７４、７５がそれぞれ固定されており、３つのゴム弾性体７０、７１、７２の外周面には、３つの外周リング７６、７７、７８がそれぞれ固定されている。

第１空間６４に収容されたゴム弾性体７０の外周面に設けられた外周リング７６は、第１回転体１の先端筒部６１の内周面に嵌合固定されている。また、第３空間６６に収容されたゴム弾性体７２の内周面に設けられた内周リング７５は、第２回転体２の中央筒部６２の外周面に嵌合固定されている。

隣接する２つのゴム弾性体７０、７１の内周面にそれぞれ設けられた２つの内周リング７３、７４は、内周リング連結部材７９に固定されている。そのため、隣接する２つのゴム弾性体７０、７１の内周部同士が、内周リング連結部材７９を介して、相対回転不能に連結される。

第２回転体２の先端筒部６３の外周面には、筒状の滑り軸受８１が設置されており、この滑り軸受８１の外周面に、内周リング連結部材７９が固定されている。そのため、隣接する２つのゴム弾性体７０、７１の内周部は、第２回転体２に対して相対回転可能であり、且つ、内周リング７３、７４及び内周リング連結部材７９を介して、第２回転体２の先端筒部６３に摺動可能に設置されていることとなる。

また、隣接する２つのゴム弾性体７１、７２の外周面にそれぞれ設けられた２つの外周リング７７、７８は、外周リング連結部材８０に連結されている。そのため、隣接する２つのゴム弾性体７１、７２の外周部同士が、外周リング連結部材８０を介して、相対回転不能に連結される。

第１回転体１の中央筒部６０の内周面には、筒状の滑り軸受８２が設置されており、この滑り軸受８２の内周面に、外周リング連結部材８０が固定されている。そのため、隣接する２つのゴム弾性体７１、７２の外周部は、第１回転体１に対して相対回転可能であり、且つ、外周リング７７、７８及び外周リング連結部材８０を介して、第１回転体１の中央筒部６０に摺動回転可能に設置されていることとなる。

以上の構成により、隣接する２つのゴム弾性体７０、７１の外周面は、第１回転体１と第２回転体２にそれぞれ連結されていることとなる。詳しくは、ゴム弾性体７０の外周面は、外周リング７６を介して第１回転体１に固定（連結）されている。一方、ゴム弾性体７１の外周面は、外周リング７７、外周リング連結部材８０、外周リング７８、ゴム弾性体７２、内周リング７５を介して、第２回転体２に連結されている。

また、隣接する２つのゴム弾性体７１、７２の内周面は、第１回転体１と第２回転体２にそれぞれ連結されていることとなる。詳しくは、ゴム弾性体７１の内周面は、内周リング７４、内周リング連結部材７９、内周リング７３、ゴム弾性体７０、外周リング７６を介して、第１回転体１に連結している。一方、ゴム弾性体７２の内周面は、内周リング７５を介して第２回転体２に固定（連結）されている。

第１回転体１が第２回転体２に対して角度θ相対回転した場合、第１回転体１に固定されたゴム弾性体７０の外周面は、第２回転体２に固定されたゴム弾性体７２の内周面に対して、角度θ相対回転する。隣接する２つのゴム弾性体７０、７１に関して考えると、第１回転体１に固定されたゴム弾性体７０の外周面は、第２回転体２に連結されたゴム弾性体７１の外周面に対して、相対回転する。ゴム弾性体７０、７１の内周面同士は連結されているため、２つのゴム弾性体７０、７１は、２つの外周面の相対回転角度を２分割した角度だけ、互いに逆方向にせん断変形する。また、隣接する２つのゴム弾性体７１、７２に関して考えると、第１回転体１に連結されたゴム弾性体７１の内周面は、第２回転体２に固定されたゴム弾性体７２の内周面に対して、相対回転する。ゴム弾性体７１、７２の外周面同士は連結されているため、２つのゴム弾性体７１、７２は、２つの内周面の相対回転角度を２分割した角度だけ、互いに逆方向にせん断変形する。

このように、３つのゴム弾性体７０、７１、７２がせん断変形することにより、２つの回転体１、２の回転変動が吸収され、第１回転体１に巻き掛けられたベルトのスリップや張力変動を防止することができる。また、第１回転体１に固定されたゴム弾性体７０の外周面と、第２回転体２に固定されたゴム弾性体７２の内周面との相対回転角度がθであるため、３つのゴム弾性体７０、７１、７２のねじれ角は、θ／３となり、第１回転体と第２回転体に１つのゴム弾性体の外周部と内周部がそれぞれ固定されている場合と比べると小さくなる。従って、ゴム弾性体の耐久性を向上させることができる。

尚、本実施形態のプーリ構造体２００Ｄは、第１回転体１と第２回転体２の間の所定の相対回転角度以上の、相対回転を規制する相対回転規制手段を備える構成であってもよい。

また、本実施形態のプーリ構造体２００Ｄは、第１回転体１と第２回転体２に同時に接触し、第１回転体１と第２回転体２の相対回転運動に対して摩擦力を付与する摩擦部材が設けられている構成であってもよい。

以上、本発明の好適な実施形態として、第１実施形態乃至第５実施形態を説明したが、本発明のプーリ構造体に設けられるゴム弾性体の数は、２つ又は３つに限定されるものではなく、４つ以上であってもよい。

また、第１実施形態乃至第５実施形態のプーリ構造体は、オルタネータの駆動軸に連結されるものに限定されない。例えば、エアコンプレッサーの駆動軸や、パワーステアリングの駆動軸、ウォーターポンプの駆動軸に連結されてもよい。もしくは、エンジンのクランク軸に連結されてもよい。

自動車の補機駆動システムの構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態に係るプーリ構造体の軸方向断面図である。 （ａ）は図２のＡ−Ａ線断面における、ゴム弾性体のせん断変形を示した図であり、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線断面における、ゴム弾性体のせん断変形を示した図である。 ゴム弾性体の応力と歪みの関係を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係るプーリ構造体の軸方向断面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 本発明の第３実施形態に係るプーリ構造体の軸方向断面図である。 本発明の第４実施形態に係るプーリ構造体の軸方向断面図である。 本発明の第５実施形態に係るプーリ構造体の軸方向断面図である。

符号の説明

１００ 補機駆動システム
１０１ クランク軸（出力軸）
１０２ プーリ（第１プーリ）
１０３、１０４、１０５、１０６ 駆動軸
１０７、１０８、１０９、１１０ プーリ（第２プーリ）
１１１ ベルト
２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ プーリ構造体
１ 第１回転体
２ 第２回転体
３ 回転軸
４ ゴム収容空間
９ 内筒部
１０ 外筒部
１３ 第１空間
１４ 第２空間
２０、２１、５０、５１、７０、７１、７２ ゴム弾性体
３０、３１ 相対回転規制機構（相対回転規制手段）
３２、３３ 収容溝（溝部）
３４、３５ 突部
３６ 摩擦部材

Claims (8)

1. ベルトが巻き掛けられる筒状の第１回転体と、
   前記第１回転体の内側に、前記第１回転体に対して相対回転可能に設けられた第２回転体と、
   前記第１回転体と前記第２回転体とによって形成されたゴム収容空間と、
   前記ゴム収容空間内に、前記回転体の回転軸方向に関して並べて配設された、複数の環状のゴム弾性体と、を備え、
   前記複数のゴム弾性体のうち、前記回転軸方向に関して隣接する２つのゴム弾性体の、内周部同士、又は、外周部同士が、相対回転不能に連結されるとともに、前記連結された内周部又は外周部が、前記第１回転体と前記第２回転体の何れに対しても相対回転可能であり、
   さらに、前記隣接する２つのゴム弾性体の、内周部と外周部のうち互いに連結されていない一方が、前記第１回転体と前記第２回転体にそれぞれ連結されていることを特徴とするプーリ構造体。
2. 前記第２回転体が、内筒部と、前記内筒部の外側に配置されるとともに、前記内筒部より軸方向長さが短い外筒部とを有し、
   前記ゴム収容空間が、前記第１回転体の内周面と前記内筒部の外周面との間の第１空間と、前記外筒部の内周面と前記内筒部の外周面との間の第２空間とを含み、
   前記２つのゴム弾性体は、それぞれ前記第１空間と前記第２空間に収容されるとともに、それらの内周部同士が相対回転不能に連結されており、さらに、前記第１空間に収容された前記ゴム弾性体の外周部が、前記第１回転体の内周面に固定され、前記第２空間に収容された前記ゴム弾性体の外周部が、前記外筒部の内周面に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のプーリ構造体。
3. 前記隣接する２つのゴム弾性体の、互いに連結されている内周部又は外周部が、前記第１回転体又は前記第２回転体の何れか一方に対して摺動可能に設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプーリ構造体。
4. 前記複数のゴム弾性体が、それぞれ径方向に圧縮又は引張状態で前記ゴム収容空間に設置されていることを特徴とする請求項３に記載のプーリ構造体。
5. 前記第１回転体と前記第２回転体の間の所定の相対回転角度以上の、相対回転を規制する相対回転規制手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のプーリ構造体。
6. 前記相対回転規制手段が、
   前記第１回転体と前記第２回転体のうち何れか一方の回転体に形成された、周方向に関して所定の長さを有する溝部と、
   他方の回転体に形成された、前記溝部に挿入された状態で前記溝部に沿って周方向に移動可能な突部と、から構成され、
   前記突部が前記溝部の周方向における端面に当接したとき、前記第１回転体と前記第２回転体とのそれ以上の相対回転が規制されることを特徴とする請求項５に記載のプーリ構造体。
7. 前記第１回転体と前記第２回転体に同時に接触して摩擦力を付与する摩擦部材を備えていることを特徴とすることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のプーリ構造体。
8. オルタネータを含む複数の補機の駆動システムであって、
   エンジンに連結された出力軸と、
   この出力軸に設けられた第１プーリと、
   前記複数の補機にそれぞれ連結された複数の駆動軸と、
   前記複数の駆動軸にそれぞれ設けられた複数の第２プーリと、
   前記第１プーリ及び前記複数の第２プーリに亘って巻き掛けられるベルトと、
   を含み、
   前記複数の第２プーリのうち、少なくともオルタネータの駆動軸に設けられたプーリが、請求項１〜７の何れかに記載のプーリ構造体であることを特徴とする補機駆動システム。

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