JP2017061969A - プーリ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より適切な付勢力を可動シーブに付与する。
【解決手段】プーリ装置１００は、固定シーブ１と、可動シーブ２と、皿バネ３とを備えている。可動シーブ２は、固定シーブ１に対して接近及び離間するように軸方向に移動可能に配置されている。皿バネ３は、可動シーブ２を固定シーブ１に向かって付勢する。皿バネ３は、バネ定数が可変である。
【選択図】図１

Description

本発明は、プーリ装置に関するものである。

スクータ型の自動二輪車などでは、ベルト式の無段変速機が採用されている（例えば、特許文献１）。この無段変速機は、駆動プーリ装置と、従動プーリ装置と、ベルトとを備えている。ベルトは、駆動プーリ装置と従動プーリ装置との間に架けられている。

駆動プーリ装置は、エンジンのクランク軸に固定されている。駆動プーリ装置は、可動シーブと固定シーブとを有している。可動シーブが、固定シーブに接近する方向に移動すると、ベルトは外周側へと移動する。また、可動シーブが固定シーブから離れる方向に移動すると、ベルトは内周側へ移動する。

従動プーリ装置は、固定シーブと可動シーブとを有している。可動シーブは、固定シーブに対して接近及び離間するように移動可能に配置されている。可動シーブは、コイルバネによって固定シーブに近付く方向に付勢されている。

特開２００８−２５６１２２号公報

上述したように、従動プーリ装置は、コイルスプリングによって可動シーブを固定シーブに向かって付勢している。このコイルスプリングは、バネ定数が一定である。このため、コイルスプリングの縮んだ変位に比例して、可動シーブに掛かるコイルスプリングの付勢力が上昇する。

本発明の課題は、より適切な付勢力を可動シーブに付与することのできるプーリ装置を提供することを課題とする。

本発明のある側面に係るプーリ装置は、固定シーブと、可動シーブと、スプリングとを備えている。可動シーブは、固定シーブに対して接近及び離間するように軸方向に移動可能に配置されている。スプリングは、可動シーブを固定シーブに向かって付勢する。スプリングは、バネ定数が可変である。

この構成によれば、スプリングのバネ定数が可変であるため、スプリングの変位に応じて可動シーブに付与する付勢力を非線形に変化させることができる。このため、より適切な付勢力を可動シーブに付与することができる。

例えば、スプリングは、スプリングの変位が大きくなるにつれてバネ定数が小さくなるような構成とすることができる。この構成によれば、可動シーブが固定シーブに接近しているとき、すなわち、高トルクが必要なとき、スプリングのバネ定数が大きいため、固定シーブと可動シーブとによって、ベルトを強固に保持することができる。一方、可動シーブが固定シーブから離間しているとき、すなわち、高トルクが必要でないとき、スプリングのバネ定数は小さいため、固定シーブ及び可動シーブは、必要以上の力でベルトを挟持しない。

また、スプリングは、第１変位領域において第１バネ定数で機能し、第２変位領域において第２バネ定数で機能するような構成とすることもできる。

また、スプリングは、スプリングの変位が大きくなるにつれてバネ定数が大きくなるような構成とすることもできる。

本発明によれば、より適切な付勢力を可動シーブに付与することができる。

プーリ装置の側面断面図。 可動シーブ用ボスの側面断面図。 可動シーブ用ボスの側面図。 スプリングの荷重特性を示すグラフ。 変形例に係るプーリ装置の側面断面図。 変形例に係るプーリ装置の側面断面図。 変形例に係るスプリングの荷重特性を示すグラフ。 変形例に係るスプリングの荷重特性を示すグラフ。 変形例に係るスプリングの荷重特性を示すグラフ。

以下、本発明に係るプーリ装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態に係るプーリ装置１００は、従動側のプーリ装置１００である。この従動側のプーリ装置１００には、駆動側のプーリ装置（図示省略）からベルト１０１を介してトルクが伝達される。ベルト１０１は、トルクを伝達するための部材である。

図１は、プーリ装置１００の側面断面図である。なお、以下の説明において、回転軸Ｏとは、プーリ装置１００の回転軸を意味する。径方向とは、回転軸Ｏを中心とした円の径方向を意味する。径方向の外側とは、径方向において回転軸Ｏから離れる側を意味し、径方向の内側とは、径方向において回転軸Ｏに近付く側を意味する。軸方向とは、回転軸Ｏに沿った方向を意味する。軸方向の第１側とは図１の左側を意味し、軸方向の第２側とは、図１の右側を意味する。周方向とは、回転軸Ｏを中心とした円の周方向を意味する。

図１に示すように、プーリ装置１００は、固定シーブ１と、可動シーブ２と、皿バネ３とを備えている。また、プーリ装置１００は、固定シーブ用ボス４と、可動シーブ用ボス５と、遠心クラッチ６と、をさらに備えている。なお、皿バネ３は、本発明のスプリングに相当する。

固定シーブ１は、回転軸Ｏを中心に回転するように配置されている。固定シーブ１の中心軸は、回転軸Oと実質的に同軸上に配置されている。固定シーブ１は、軸方向において、可動シーブ２の第２側に配置されている。固定シーブ１は、軸方向に移動しないように固定されている。

固定シーブ１は、円板状であって、中央に貫通孔１１を有している。固定シーブ１の対向面１２は、径方向の外側にいくにしたがって、可動シーブ２から離れるように傾斜している。すなわち、対向面１２は、径方向の外側に向かって、軸方向の第２側に傾斜している。なお、固定シーブ１の対向面１２は、可動シーブ２に対向する面である。すなわち、固定シーブ１の対向面１２は、軸方向の第１側を向いている。

固定シーブ用ボス４は、筒状であって、固定シーブから軸方向の第１側に延びている。固定シーブ用ボス４の中心軸は、回転軸Oと実質的に同軸上に配置されている。固定シーブ用ボス４は、第３端部４１と、第４端部４２と、複数の孔部４３とを有している。

第３端部４１は、軸方向の第１側の端部である。この第３端部４１に、遠心クラッチ６が取り付けられている。第３端部４１は、互いに平行に延びる取り付け面を外周面に有している。第３端部４１は他の部分よりも外径が小さいため、肩部４４が形成されている。

固定シーブ用ボス４の第４端部４２は、軸方向の第２側の端部である。第４端部４２に固定シーブ１が固定されている。詳細には、第４端部４２は、固定シーブ１の貫通孔１１に挿入されて固定されている。このため、固定シーブ用ボス４は、固定シーブ１と一体的に回転する。第４端部４２の外径は、他の部分の外径よりも大きい。なお、固定シーブ用ボス４と固定シーブ１とは、１つの部材によって一体的に形成されていてもよい。

出力軸（図示省略）は、固定シーブ用ボス４の内部を、軸方向に延びている。出力軸は、例えば後輪にトルクを伝えるための軸である。出力軸と固定シーブ用ボス４とは相対回転する。なお、出力軸と固定シーブ用ボス４との間に、ベアリング１０２，１０３が配置されている。

可動シーブ２は、回転軸Ｏを中心に回転するように配置されている。可動シーブ２の中心軸は、回転軸Ｏと実質的に同軸上に配置されている。可動シーブ２は、固定シーブ１に対して接近及び離間するように、軸方向に移動可能に配置されている。可動シーブ２は、軸方向において、固定シーブ１の第１側に配置されている。

可動シーブ２は、円板状であって、中央に貫通孔２１を有している。可動シーブ２の対向面２２は、径方向の外側にいくにしたがって、固定シーブ１から離れるように傾斜している。すなわち、対向面２２は、径方向の外側に向かって、軸方向の第１側に傾斜している。

可動シーブ２の対向面２２は、固定シーブ１に対向する面である。すなわち、可動シーブ２の対向面２２は、軸方向の第２側を向いている。固定シーブ１の対向面１２と、可動シーブ２の対向面２２とは、間隔をあけて対向している。すなわち、固定シーブ１の対向面１２と、可動シーブ２の対向面２２とによって、Ｖ溝が形成されている。可動シーブ２が軸方向に移動することによって、Ｖ溝の溝幅が変わる。このＶ溝内において、ベルト１０１が配置されている。なお、固定シーブ１の対向面１２と、可動シーブ２の対向面２２とによって、ベルト１０１を挟持している。

固定シーブ１と可動シーブ２とは、径方向における外周側位置と内周側位置との間でベルト１０１を挟持するように構成されている。すなわち、ベルト１０１は、外周側位置と内周側位置との間を移動する。なお、低速走行の際は、ベルト１０１が外周側位置にあり、高速走行の際は、ベルト１０１が内周側位置にある。

可動シーブ用ボス５は、円筒状であって、軸方向に延びている。詳細には、可動シーブ用ボス５は、可動シーブ２から軸方向の第１側に延びている。可動シーブ用ボス５の中心軸は、回転軸Ｏと実質的に同軸上に配置されている。可動シーブ用ボス５は、固定シーブ用ボス４を覆うように配置されている。すなわち、固定シーブ用ボス４は、可動シーブ用ボス５内を延びている。可動シーブ用ボス５の内周面は、固定シーブ用ボス４の外周面と接触している。

可動シーブ用ボス５は、軸方向において、固定シーブ用ボス４上を摺動可能である。可動シーブ用ボス５は、第５端部５１と、第６端部５２とを有する。第５端部５１は軸方向の第１側の端部であり、第６端部５２は軸方向の第２側の端部である。

第６端部５２には、可動シーブ２が固定されている。詳細には、第６端部５２は、可動シーブ２の貫通孔２１に挿入されて固定されている。このため、可動シーブ２と可動シーブ用ボス５とは、一体的に回転する。また、可動シーブ２と可動シーブ用ボス５とは、一体的に軸方向に移動する。なお、可動シーブ２と可動シーブ用ボス５とは、１つの部材によって一体的に形成されていてもよい。

図２は可動シーブ用ボス５の側面断面図、図３はボス本体部５３の側面図である。図２に示すように、可動シーブ用ボス５は、ボス本体部５３と、カバー部５４とを有している。

ボス本体部５３は、円筒状である。図２及び図３に示すように、ボス本体部５３は、複数のカム溝５５を有している。各カム溝５５は、軸方向に延びている。各カム溝５５は、周方向に互いに間隔をあけて配置されている。

カバー部５４は、円筒状である。カバー部５４は、ボス本体部５３の外周面を覆うように配置されている。詳細には、カバー部５４の内周面は、Ｏリング１０４と接触している。ボス本体部５３とカバー部５４とは、互いにＯリング１０４を介して固定されている。このようにカバー部５４がボス本体部５３の外周面を覆っており、また、Ｏリング１０４によってカバー部５４とボス本体部５３との隙間が密閉されているため、カム溝５５は密閉されている。このカム溝５５内に、グリスなどを充填してもよい。

図１に示すように、複数のトルクピン８１と、複数のカム溝５５と、によって、カム機構が構成されている。各トルクピン８１は、固定シーブ用ボス４の外周面から径方向の外側に突出するように構成されている。詳細には、各トルクピン８１は、固定シーブ用ボス４の孔部４３に挿入されて固定されている。また、各トルクピン８１の突出部は、各カム溝５５内に配置されている。各トルクピン８１は、各カム溝５５内において、摺動可能である。

各トルクピン８１は、ピン本体８１１と、カラー８１２とを有している。ピン本体８１１は、円柱状であって、固定シーブ用ボス４の外周面から径方向の外側に突出している。ピン本体８１１は、固定シーブ用ボス４の孔部４３に固定されている。

カラー８１２は、ピン本体８１１の外周面を覆うように配置されている。詳細には、カラー８１２は、ピン本体８１１のうち、固定シーブ用ボス４から突出した部分を覆っている。

図２及び図３に示すように、各カム溝５５は、可動シーブ用ボス５のボス本体部５３に形成されている。各カム溝５５は、軸方向に延びるとともに、円周方向に傾斜している。各トルクピン８１は、各カム溝５５内を摺動することができる。

図１に示すように、皿バネ３は、可動シーブ２を固定シーブ１に向かって付勢する。すなわち、皿バネ３は、可動シーブ２を軸方向の第２側に向かって付勢している。これによって、固定シーブ１と可動シーブ２とが、ベルト１０１を挟持する。

図４は、皿バネ３の縮んだ量を示す変位と、皿バネ３が可動シーブ２に与える荷重との関係を示すグラフである。図４に示すように、皿バネ３は、バネ定数が可変である。詳細には、皿バネ３の変位が大きくなるにつれて、皿バネ３のバネ定数は小さくなっている。

図１に示すように、皿バネ３は、切頭円錐状であって、第１端部３１と第２端部３２とを有している。第１端部３１は軸方向の第１側の端部であり、第２端部３２は軸方向の第２側の端部である。第２端部３２の径は、第１端部３１の径よりも大きい。詳細には、第２端部３２の外径は、第１端部３１の外径よりも大きい。また、皿バネ３の中心軸は、回転軸Oと実質的に同軸上に配置されている。

皿バネ３の第１端部３１の第１端部３１は、軸方向において、筒状部材７に当接している。これによって、皿バネ３の軸方向第１側への移動が規制される。すなわち、皿バネ３は、可動シーブ２から離れる方向への移動が筒状部材７によって規制される。

筒状部材７は、軸方向に延びる円筒状の部材である。筒状部材７は、後述するドライブプレート６１から可動シーブ２に向かって延びている。詳細には、筒状部材７は、ドライブプレート６１からクラッチシュー６２を越えるように軸方向の第２側に延びている。筒状部材７は、可動シーブ用ボス５を覆うように配置されている。皿バネ３の第１端部３１は、この筒状部材７の軸方向の第２側の端部と当接している。

皿バネ３の第２端部３２は、可動シーブ２と当接している。詳細には、第２端部３２は、可動シーブ２の対向面２２と反対側の面２３に当接している。皿バネ３の第２端部３２は、径方向において、外周側位置と内周側位置との間において、可動シーブ２と当接している。

皿バネ３は、貫通孔３３を有している。皿バネ３の貫通孔３３内を可動シーブ用ボス５が貫通している。なお、皿バネ３は、軸方向において、可動シーブ用ボス５上を摺動可能である。また、皿バネ３は、可動シーブ用ボス５に対して、一体的に回転してもよいし、相対的に回転してもよい。

遠心クラッチ６は、ドライブプレート６１、複数のクラッチシュー６２、及びクラッチハウジング６３を有している。遠心クラッチ６は、固定シーブ１及び可動シーブ２の回転を、出力軸に伝達したり遮断したりするように構成されている。詳細には、遠心クラッチ６は、固定シーブ用ボス４の回転を、出力軸に伝達したり遮断したりするように構成されている。

ドライブプレート６１は、固定シーブ用ボス４の第３端部４１に取り付けられている。ドライブプレート６１は、固定シーブ用ボス４と一体的に回転する。詳細には、ドライブプレート６１は、中心部に貫通孔６１１を有する円板状のプレートである。貫通孔６１１は、固定シーブ用ボス４の第３端部４１と係合するような形状である。具体的には、貫通孔６１１の外周縁は、固定シーブ用ボス４の外周縁とほぼ同じ形状である。

ドライブプレート６１は、固定シーブ用ボス４の肩部４４と当接することによって、軸方向の第２側への移動が規制される。また、ドライブプレート６１の軸方向の第１側において、ナット６４が固定シーブ用ボス４の第３端部４１に螺合している。このナット６４によって、ドライブプレート６１は軸方向の第１側への移動も規制される。

各クラッチシュー６２は、円周方向の一端部がドライブプレート６１に揺動可能に取り付けられている。各クラッチシュー６２は、その外周面に摩擦材６５を有している。各クラッチシュー６２の他端部には、各クラッチシュー６２を径方向の内側に付勢するようにリターンスプリング６６が取り付けられている。

クラッチハウジング６３は、各クラッチシュー６２を径方向の外側から覆うように配置されている。クラッチハウジング６３は、固定シーブ用ボス４に相対回転可能に支持されている。詳細には、クラッチハウジング６３は、ボス部６３ａを有している。ボス部６３ａには、スプライン孔６３ｂが形成されている。このスプライン孔６３ｂに、出力軸がスプライン係合することができる。

遠心クラッチ６が伝達状態になると、各クラッチシュー６２の摩擦材６５は、クラッチハウジング６３の内周面と摩擦係合する。また、遠心クラッチ６が遮断状態になると、各クラッチシュー６２の摩擦材６５は、クラッチハウジング６３の内周面から離れる。なお、遠心クラッチ６の伝達状態とは、遠心クラッチ６が、固定シーブ１及び可動シーブ２の回転を出力軸に伝達する状態を意味する。また、遠心クラッチ６の遮断状態とは、遠心クラッチ６が、固定シーブ１及び可動シーブ２の回転を出力軸に伝達しない状態を意味する。

上述したように構成されたプーリ装置は、次のように動作する。

駆動側のプーリ装置において、固定シーブと可動シーブとによって構成される溝の幅が狭くなった場合、ベルト１０１の巻き付け径が大きくなる。すなわち、ベルト１０１は、駆動側のプーリ装置において、径方向の外側に移動する。

従動側のプーリ装置１００において、固定シーブ１と可動シーブ２とによって構成される溝の幅は、駆動側のプーリ装置における溝幅と逆に動作する。すなわち、駆動側のプーリ装置においてベルト１０１が径方向の外側に移動すると、従動側のプーリ装置１００においてベルト１０１が径方向の内側へ移動する。

ベルト１０１が径方向の内側へ移動すると、皿バネ３の付勢力に抗して、可動シーブ２が固定シーブ１から離れる方向に移動する。すなわち、可動シーブ２が、軸方向の第１側に移動する。この結果、固定シーブ１と可動シーブ２との間の溝の幅が広がる。

また、駆動側のプーリ装置において、固定シーブと可動シーブとによって構成される溝の幅が広がった場合、ベルト１０１の巻き付け径が小さくなる。すなわち、ベルト１０１は、駆動側のプーリ装置において、径方向の内側に移動する。

駆動側のプーリ装置においてベルト１０１が径方向の内側に移動すると、従動側のプーリ装置１００において、ベルト１０１が径方向の外側へ移動する。そして、皿バネ３の付勢力によって、可動シーブ２が固定シーブ１に近付く方向に移動する。この結果、固定シーブ１と可動シーブ２との間の溝の幅が狭くなる。

以上、本実施形態に係るプーリ装置１００は、次の特徴を有する。

上記実施形態に係るプーリ装置１００の皿バネ３のバネ定数が可変であるため、皿バネ３の変位に応じて可動シーブ２に付与する付勢力を非線形に変化させることができる。このため、より適切な付勢力を可動シーブ２に付与することができる。詳細には、可動シーブ２が固定シーブ１に接近しているとき、すなわち、高トルクが必要なとき、皿バネ３のバネ定数が大きいため、固定シーブ１と可動シーブ２とによってベルト１０１を強固に保持することができる。一方、可動シーブ２が固定シーブ１から離間しているとき、すなわち、高トルクが必要でないとき、皿バネ３のバネ定数は小さいため、固定シーブ１と可動シーブ２とは、必要以上の力でベルト１０１を挟持しない。よって、ベルト１０１への負荷が軽減され、ベルト１０１の寿命を長くすることができる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

変形例１
上記実施形態では、本発明のスプリングの一例として皿バネ３を例示したが、本発明のスプリングは皿バネに限定されない。例えば、皿バネ３の代わりに、ダイヤフラムスプリングを使用しても良い。ダイヤフラムスプリングは、皿バネ３と同様に、ダイヤフラムスプリングの変位が大きくなるに連れて、バネ定数が小さくなる。

変形例２
図５に示すように、プーリ装置１００は、複数の皿バネ３を有していてもよい。各皿バネ３は、軸方向において並んでいる。

変形例３
図６に示すように、上記実施形態の筒状部材の代わりに、コイルバネ７１を使用してもよい。

変形例４
上記実施形態では、皿バネ３の代わりに、図７に示すような荷重特性を有するスプリングを用いてもよい。すなわち、このスプリングは、第１変位領域Ａ１において第１バネ定数で機能しており、第２変位領域Ａ２において第２バネ定数で機能している。このスプリングは、第２バネ定数の方が第１バネ定数よりも大きい。このようなスプリングは、例えば、複数のコイルスプリングによって構成したり、巻数が変化するコイルスプリングによって構成したりすることができる。なお、図８に示すように、第１変位領域Ａ１の第１バネ定数よりも、第２変位領域Ａ２における第２バネ定数の方が小さくてもよい。

変形例５
皿バネ３の代わりに、図９に示すような荷重特性を有するスプリングを用いてもよい。すなわち、このスプリングは、スプリングの変位が大きくなるに連れて、バネ定数も大きくなっている。

１ 固定シーブ
２ 可動シーブ
３ 皿バネ（スプリング）

Claims (4)

1. 固定シーブと、
   前記固定シーブに対して接近及び離間するように軸方向に移動可能に配置された可動シーブと、
   前記可動シーブを前記固定シーブに向かって付勢するスプリングと、
   を備え、
   前記スプリングは、バネ定数が可変である、
   プーリ装置。
   
2. 前記スプリングは、前記スプリングの変位が大きくなるにつれてバネ定数が小さくなる、
   請求項１に記載のプーリ装置。
   
3. 前記スプリングは、第１変位領域において第１バネ定数で機能し、第２変位領域において第２バネ定数で機能する、
   請求項１に記載のプーリ装置。
   
4. 前記スプリングは、前記スプリングの変位が大きくなるにつれてバネ定数が大きくなる、
   請求項１に記載のプーリ装置。
   

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