JP2019032069A - プーリユニット - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向の長さを小さくすることができるプーリユニットを提供する。【解決手段】プーリユニットは、回転軸を中心に回転するハブと、ハブの両端に設けられた軸受を介してハブに支持されるプーリと、ハブと一体となって回転する第１カム板と、プーリと一体に回転し且つ回転軸に沿う方向に移動できる第２カム板と、第１カム板及び第２カム板に接する転動体と、回転軸に沿う方向の第２カム板の移動に伴って変形する弾性部材と、回転軸に沿う方向において、弾性部材に対して第２カム板の反対側に設けられた支持部材と、を有し、支持部材は、ハブと弾性部材との間にあり、ハブ及び弾性部材と軸方向に重なる位置で固定される。【選択図】図５

Description

本発明は、主にエンジンの補機に用いられるプーリユニットに関する。

エンジンのクランクシャフトの回転は、ベルトを介してオルタネータ等の補機に伝達される。ベルトは、クランクシャフトに取り付けられたプーリの回転を、オルタネータに取り付けられたプーリに伝達する。オルタネータの容量の増加、及びエンジンの気筒数の減少に伴い、ベルト張力の変動が大きくなっている。ベルトとプーリとの間の滑りを防止するためには、ベルトの初期張力を大きくすることが必要となる。しかし、ベルトの初期張力が大きくなると、ベルトが破損しやすくなる。

これに対して、ベルト張力の変動を抑制するための技術が、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されるプーリユニットにおいては、プーリに固定された固定カムディスクと軸方向に移動できる可動カムディスクとの間にボールが挟まれている。プーリと共に固定カムディスクが回転すると、可動カムディスクが軸方向に移動し弾性部材を変形させる。これにより、ベルト張力の変動が抑制される。

特開２０１１−８０５０４号公報

ところで、特許文献１に記載されるプーリユニットでは、弾性部材の軸力を受ける摩擦プレートやフランジ等の部材や、軸受が軸方向に沿った方向に配列されている。このため、プーリユニットの軸方向寸法が大きくなりやすかった。その一方で、プーリユニットが設置される場所の広さは限られるため、プーリユニットの軸方向寸法は小さい方が望ましい。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、軸方向の長さを小さくすることができるプーリユニットを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係るプーリユニットは、回転軸を中心に回転するハブと、前記ハブの両端に設けられた軸受を介して前記ハブに支持されるプーリと、前記ハブと一体となって回転する第１カム板と、前記プーリと一体に回転し且つ前記回転軸に沿う方向に移動できる第２カム板と、前記第１カム板及び前記第２カム板に接する転動体と、前記回転軸に沿う方向の前記第２カム板の移動に伴って変形する弾性部材と、前記回転軸に沿う方向において、前記弾性部材に対して前記第２カム板の反対側に設けられた支持部材と、を有し、前記支持部材は、前記ハブと前記弾性部材との間にあり、前記ハブ及び前記弾性部材と軸方向に重なる位置で固定される。

これにより、プーリ又はハブに加わるトルクが急激に変化した場合であっても、トルクの一部が弾性部材の変形で消費される。このため、プーリの回転速度に対するハブの相対的な回転速度が変化しにくい。その結果、プーリユニットは、ベルトの張力の変動を抑制できる。また、弾性部材の軸力を受ける支持部材が、ハブの、弾性部材の内径側に重なる位置で固定される。このため、回転軸に沿う方向において、弾性部材よりも外側で、支持部材とハブとを接続する必要がなくなる。したがって、プーリユニットは、軸方向の長さを小さくすることができる。

プーリユニットの望ましい態様として、前記支持部材は、環状部と、第１突出部と、第２突出部とを備え、前記環状部は、前記回転軸に交差する方向に設けられ、前記弾性部材の前記回転軸に沿う方向の端部と対向し、前記第１突出部は、前記環状部の放射方向の内側に設けられ、前記回転軸に沿う方向に突出し、前記ハブと前記弾性部材との間にあり、前記ハブ及び前記弾性部材と軸方向に重なる位置で前記ハブに固定され、前記第２突出部は、前記環状部の放射方向の外側に設けられ、前記回転軸に沿う方向に突出することが好ましい。これにより、環状部は、弾性部材の軸力を受けるとともに、弾性部材の位置決めが可能である。また、第１突出部が設けられているため、弾性部材よりも軸方向の外側で、環状部とハブとを接続する必要がなくなる。したがって、プーリユニットは、軸方向の長さを小さくすることができる。

プーリユニットの望ましい態様として、前記第２突出部の外周面と前記プーリとの間に前記軸受の一方が設けられることが好ましい。これにより、軸受を弾性部材の放射方向の外側で、且つ弾性部材と重なる位置に配置することができる。このため、プーリユニットは、軸方向の長さを小さくすることができる。

プーリユニットの望ましい態様として、前記第１突出部の、前記回転軸に沿う方向の長さは、前記第２突出部の、前記回転軸に沿う方向の長さよりも大きいことが好ましい。これにより、ハブの、回転軸に沿う方向の長さを小さくすることが可能である。したがって、プーリユニットの軽量化を図ることができる。

プーリユニットの望ましい態様として、前記第２カム板と前記弾性部材の間に設けられたスラスト軸受を有し、前記スラスト軸受の軌道輪は、前記回転軸に沿う方向に突出し、前記弾性部材の内径側に配置されるストッパー部を有することが好ましい。これにより、第２カム板の移動にともなって、ストッパー部が移動し、ストッパー部の端部が、支持部材の第１突出部と接触する。これにより、弾性部材の弾性変形が規制される。

本発明によれば、軸方向の長さを小さくすることができる。

図１は、第１実施形態に係るプーリユニットが適用されるエンジンの正面図である。 図２は、第１実施形態に係るプーリユニットの斜視図である。 図３は、第１実施形態に係るプーリユニットの側面図である。 図４は、第１実施形態に係るプーリユニットの正面図である。 図５は、図４におけるＡ−Ａ断面図である。 図６は、第１実施形態に係るプーリユニットの分解斜視図である。 図７は、第１実施形態に係るハブの斜視図である。 図８は、第１実施形態に係る第２カム板の斜視図である。 図９は、第１実施形態に係るプーリユニットを、プーリを除いて示す側面図である。 図１０は、図９における転動体ユニットの周辺を拡大した側面図である。 図１１は、エンジンからプーリにトルクが伝達された場合の、転動体ユニット及び第２カム板の動きを示す模式図である。 図１２は、ジェネレータからハブにトルクが伝達された場合の、転動体ユニット及び第２カム板の動きを示す模式図である。 図１３は、図５におけるＢ−Ｂ断面図である。 図１４は、プーリ又はハブに加わるトルクと、プーリ及びハブの相対角度との関係を示すグラフである。 図１５は、第２実施形態に係るプーリユニットの断面図である。 図１６は、第３実施形態に係るプーリユニットの断面図である。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るプーリユニットが適用されるエンジンの正面図である。車両には、エンジン１０の補機として、例えば図１に示すようにジェネレータ１０３、ウォーターポンプ１０５、及びコンプレッサ１０６等が搭載される。例えば、第１実施形態におけるジェネレータ１０３は、エンジン１０で生成される動力によって発電することに加え、エンジン１０に動力を与えるための動力を生成することもできる。すなわち、ジェネレータ１０３は、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）である。ウォーターポンプ１０５は、エンジン１０の冷却水を循環させるためのポンプである。コンプレッサ１０６は、カーエアコンに用いられる冷媒を圧縮するための装置である。

ジェネレータ１０３、ウォーターポンプ１０５及びコンプレッサ１０６は、エンジン１０の動力で駆動する。エンジン１０の動力は、図１に示すベルト１０９を介してジェネレータ１０３、ウォーターポンプ１０５及びコンプレッサ１０６に伝達される。ベルト１０９は、例えばＶリブドベルトである。ベルト１０９は、クランクシャフトプーリ１１、アイドラープーリ１２、プーリユニット１３、テンショナープーリ１４、ウォーターポンププーリ１５及びコンプレッサプーリ１６に取り付けられている。

クランクシャフトプーリ１１は、エンジン１０のクランクシャフト１０１に連結されている。アイドラープーリ１２は、ベルト１０９の位置を調節するための装置である。プーリユニット１３は、ジェネレータ１０３のシャフトに連結されている。テンショナープーリ１４は、テンショナー１０４のシャフトに連結されている。テンショナー１０４は、ベルト１０９の張力を調節するための装置である。ウォーターポンププーリ１５は、ウォーターポンプ１０５のシャフトに連結されている。コンプレッサプーリ１６は、コンプレッサ１０６のシャフトに連結されている。

ジェネレータ１０３がＩＳＧであるため、エンジン１０の動力がジェネレータ１０３に伝達されることもあり、逆にジェネレータ１０３の動力がエンジン１０に伝達されることもある。すなわち、プーリユニット１３は、ベルト１０９に伝達されたトルクをジェネレータ１０３のシャフトに伝達でき、且つジェネレータ１０３で生じたトルクをベルト１０９に伝達できる必要がある。

また、クランクシャフト１０１はエンジン１０内の爆発によって回転するので、クランクシャフト１０１の回転速度は変動している。一方、ジェネレータ１０３のシャフトの慣性は比較的大きい。このため、ベルト１０９の張力が変動することがある。ベルト１０９の張力の変動が大きい場合、ベルト１０９の滑りを抑制するためにベルト１０９の初期張力が大きくなる。しかしながら、ベルト１０９の初期張力の増大は、摩擦の増加及びベルト１０９の破損に繋がる。このため、プーリユニット１３は、ベルト１０９の張力の変動を抑制できることが望ましい。

図２は、第１実施形態に係るプーリユニットの斜視図である。図３は、第１実施形態に係るプーリユニットの側面図である。図４は、第１実施形態に係るプーリユニットの正面図である。図５は、図４におけるＡ−Ａ断面図である。図６は、第１実施形態に係るプーリユニットの分解斜視図である。図７は、第１実施形態に係るハブの斜視図である。図８は、第１実施形態に係る第２カム板の斜視図である。図９は、第１実施形態に係るプーリユニットを、プーリを除いて示す側面図である。図１０は、図９における転動体ユニットの周辺を拡大した側面図である。

図５及び図６に示すように、プーリユニット１３は、プーリ２と、ハブ３と、軸受４と、転動体ユニット５と、第２カム板６と、軸受７１と、軌道輪７２と、弾性部材７３と、ガイド部材７４と、軸受７５と、止め輪７６と、シール７７と、を備える。

プーリ２は、図１に示すベルト１０９に接する部材である。プーリ２は、図５に示すようにハブ３の両端に設けられた軸受４及び軸受７５を介してハブ３に支持されており、回転軸Ｚを中心に回転することができる。プーリ２は、図３に示すように略円筒状の部材であって、ベルト取付部２１、弾性部材収納部２２及びガイド部材収納部２３を有する。弾性部材収納部２２の内径はベルト取付部２１の内径より大きい。ガイド部材収納部２３の内径は弾性部材収納部２２の内径より大きい。

図５に示すように、ベルト取付部２１は、外周面に複数の溝２１１を有する。ベルト１０９は、溝２１１に嵌まる。ベルト１０９と溝２１１との間で生じる摩擦により、ベルト１０９とプーリ２との間で動力が伝達される。また、ベルト取付部２１は、内周面に複数の第１歯２ａを有する。複数の第１歯２ａは、回転軸Ｚを中心とした周方向において等間隔に配置されている。複数の第１歯２ａは、例えばインボリュートスプラインである。第１歯２ａは、回転軸Ｚに沿っている。すなわち、第１歯２ａの長手方向が回転軸Ｚに平行である。

以下の説明において、回転軸Ｚに沿う方向は、軸方向と記載される。回転軸Ｚを中心とした放射方向は、単に放射方向と記載される。回転軸Ｚを中心とした周方向は、単に周方向と記載される。

ハブ３は、図１に示すジェネレータ１０３のシャフトに連結される部材である。ジェネレータ１０３のシャフトが、筒状であるハブ３の内側に挿入される。ハブ３は、回転軸Ｚを中心にジェネレータ１０３のシャフトと一体に回転する。ハブ３は、図５に示すように軸受取付部３１と、基部３２と、第１カム板３３とを備える。軸受取付部３１は、円筒状であって軸受４に接する。回転軸Ｚから軸受取付部３１の外周面までの距離Ｄ３１（軸受取付部３１の外径の半分の距離）は、図５に示すように回転軸Ｚから転動体５２までの距離Ｄ５２より大きい。基部３２は、軸受取付部３１の外径よりも小さい外径を有する円筒状である。第１カム板３３は、軸受取付部３１及び基部３２の間に配置されており、略円環状である。第１カム板３３は、例えば軸受取付部３１及び基部３２と一体に形成されている。

第１カム板３３は、図７に示すように軸受接触面３３０と、第１カム面３３１と、平坦面３３２と、第２ストッパー３３ｓとを備える。軸受接触面３３０は、軸受４に接し、軸受４を位置決めする。第１カム面３３１及び平坦面３３２は、軸受接触面３３０とは反対側の表面である。第１カム面３３１は、斜面３３１ａと、底面３３１ｂと、斜面３３１ｃとを備える。底面３３１ｂは、斜面３３１ａ及び斜面３３１ｃの間に配置されている。底面３３１ｂは、転動体５２に沿う形状を有する。斜面３３１ａ及び斜面３３１ｃは、回転軸Ｚに対する直交平面に対して角度をなす。より具体的には、図１０に示すように、斜面３３１ａが回転軸Ｚに対する直交平面となす角度θ１、及び斜面３３１ｃが回転軸Ｚに対する直交平面となす角度θ２は、互いに等しく且つ一定である。平坦面３３２は、回転軸Ｚに対する直交平面に平行である。図７に示すように、３つの第１カム面３３１が周方向で等間隔に配置されており、２つの第１カム面３３１の間に平坦面３３２が配置されている。すなわち、第１カム面３３１及び平坦面３３２が周方向で交互に並んでいる。

図５及び図６に示す軸受４は、ラジアル軸受であって、例えば深溝玉軸受である。軸受４は、例えば軸受取付部３１に圧入される。軸受４の内輪が軸受取付部３１の外周面に接しており、軸受４の外輪がベルト取付部２１の内周面に接している。軸受４は、回転軸Ｚを中心に回転できるようにプーリ２を支持する。

転動体ユニット５は、図５及び図６に示すように、保持器５１と、複数の転動体５２とを備える。保持器５１は、複数の転動体５２を位置決めするための部材である。保持器５１は、円環状であって、転動体５２を収納するための複数のポケットを有する。例えば、３つのポケットが周方向で等間隔に配置されている。また、保持器５１は、ハブ３とは独立して回転軸Ｚを中心に回転することができる。転動体５２は、例えばローラーである。転動体５２の数は例えば３つである。それぞれの転動体５２が保持器５１のポケットに嵌められている。転動体５２は、保持器５１のポケット内で回転（自転）することができ、且つ保持器５１と共に回転軸Ｚを中心に回転（公転）することができる。転動体５２は、第１カム面３３１（図７参照）及び後述する第２カム面６１に接する。

第２カム板６は、プーリ２と一体に回転する部材であって、転動体ユニット５の隣りに配置される。第２カム板６は、図８に示すように軸受接触面６０と、第２カム面６１と、平坦面６２と、複数の第２歯６ａとを備える。軸受接触面６０は、軸受７１（図５、６参照）に接する。第２カム面６１は、斜面６１ａと、底面６１ｂと、斜面６１ｃとを備える。底面６１ｂは、斜面６１ａ及び斜面６１ｃの間に配置されている。底面６１ｂは、転動体５２に沿う形状を有する。斜面６１ａ及び斜面６１ｃは、回転軸Ｚに対する直交平面に対して角度をなす。より具体的には、図１０に示すように、斜面６１ａが回転軸Ｚに対する直交平面となす角度θ３、及び斜面６１ｃが回転軸Ｚに対する直交平面となす角度θ４は、互いに等しく且つ一定である。例えば、角度θ３及び角度θ４は、角度θ１及び角度θ２に等しい。平坦面６２は、回転軸Ｚに対する直交平面に平行である。図８に示すように、３つの第２カム面６１が周方向で等間隔に配置されており、２つの第２カム面６１の間に平坦面６２が配置されている。すなわち、第２カム面６１及び平坦面６２が周方向で交互に並んでいる。

第２歯６ａは、第２カム板６の外周面に設けられている。複数の第２歯６ａは、図８に示すように、周方向において等間隔に配置されている。複数の第２歯６ａは、例えばインボリュートスプラインである。第２歯６ａは、回転軸Ｚに沿っている。すなわち、第２歯６ａの長手方向が回転軸Ｚに平行である。第２歯６ａは、プーリ２の第１歯２ａ（図５参照）に噛み合っている。これにより、第２カム板６は、プーリ２と一体に回転する。また、第２カム板６は、軸方向に移動することができる。

図５に示す軸受７１は、スラスト軸受であって、例えばスラストニードル軸受である。軸受７１は、第２カム板６の隣りに配置される。軸受７１は、第２カム板６の軸受接触面６０に接する。軸受７１は、回転軸Ｚを中心に回転できるように第２カム板６を支持する。軸受７１は、第２カム板６が軸方向に移動すると、第２カム板６と共に移動する。

軌道輪７２は、円環状の部材であって軸受７１に接する。軸受７１が、第２カム板６及び軌道輪７２に挟まれている。軌道輪７２は、レース又はワッシャとも呼ばれる。軌道輪７２は、第２カム板６及び軸受７１が軸方向に移動すると、第２カム板６及び軸受７１と共に移動する。軌道輪７２は、軸受７１から受ける軸方向の荷重を弾性部材７３に伝達する。また、図５に示すように、転動体ユニット５、第２カム板６、軸受７１及び軌道輪７２は、ベルト取付部２１の内周面に対向している。

弾性部材７３は、例えば図５に示すように軸方向に重ねられた複数の皿ばねである。弾性部材７３の軸方向の一端は軌道輪７２に接しており、他端はガイド部材７４に接している。例えば、弾性部材７３の最大変形量（撓み量）は、転動体５２の直径より小さい。このため、転動体５２が第１カム面３３１（図７参照）及び第２カム面６１（図８参照）から逸脱することを抑制できる。弾性部材７３は、プーリ２の弾性部材収納部２２に収納されている。すなわち、弾性部材７３は、弾性部材収納部２２の内周面に対向している。また、弾性部材７３の他端側は、ガイド部材収納部２３に収納されている。すなわち、弾性部材７３の他端側の一部は、ガイド部材収納部２３の内周面に間隔を有して対向している。

ガイド部材７４は、軸受７５を支持すると共に弾性部材７３を位置決めするための支持部材である。ガイド部材７４は、軸方向において、弾性部材７３に対して第２カム板６の反対側に設けられる。ガイド部材７４は、円環状であってハブ３の基部３２に嵌まっており、ガイド部材収納部２３に収納されている。さらに、ガイド部材７４は、基部３２の弾性部材７３の内径側と重なる位置で固定される。言い換えると、ガイド部材７４は、基部３２と弾性部材７３との間にあり、基部３２及び弾性部材７３と軸方向に重なる位置で固定される。

具体的には、ガイド部材７４は、環状部７４ａと、第１突出部７４ｂと、フランジ部７４ｃと、第２突出部７４ｄとを含む。環状部７４ａは、回転軸Ｚと交差する方向に設けられ、回転軸Ｚに対する直交平面に平行である。第１突出部７４ｂは、環状部７４ａの放射方向の内側に設けられ、軸方向に突出する。本実施形態では、弾性部材７３は、基部３２の外周面に対して間隔を設けて配置される。第１突出部７４ｂは、環状部７４ａから、軸受７１に向かう方向に突出し、弾性部材７３と基部３２との間の空間に配置される。つまり、第１突出部７４ｂは、弾性部材７３の放射方向の内側で、かつ弾性部材７３と重なる位置まで設けられる。フランジ部７４ｃは、第１突出部７４ｂの端部に設けられ、放射方向の内側に突出する。フランジ部７４ｃは、弾性部材７３と重なる位置の基部３２に、止め輪７６によって固定される。

第２突出部７４ｄは、環状部７４ａの放射方向の外側に設けられ、軸方向に突出する。第２突出部７４ｄは、弾性部材７３の放射方向の外側に配置される。環状部７４ａと、第１突出部７４ｂと、第２突出部７４ｄとで形成される凹部７４ｆに、弾性部材７３の他端が収納される。第２突出部７４ｄの端部は、弾性部材収納部２２の、軸方向の端部と接する。また、第２突出部７４ｄの内径は、弾性部材収納部２２の内径と実質的に等しい大きさである。このような構成により、弾性部材収納部２２と、ガイド部材７４と、基部３２と、軌道輪７２とで囲まれた空間に弾性部材７３が収納される。

また、第２突出部７４ｄの外周面には、溝部７４ｅが設けられている。溝部７４ｅは、図６に示すように、周方向に沿って設けられる。溝部７４ｅに、軸受７５が配置される。軸受７５は、ラジアル軸受であって、例えばすべり軸受である。軸受７５は、図５に示すようにガイド部材７４の第２突出部７４ｄの外周面と、ガイド部材収納部２３の内周面との間に設けられる。軸受７５は、軸受４と共にプーリ２を支持している。

プーリ２とハブ３との間には潤滑材が設けられている。潤滑材は例えばグリースである。潤滑材は、例えばプーリ２とハブ３との間の空間Ｓ（図５参照）のうち、転動体５２の放射方向の内側端部より外側の領域を少なくとも満たす。すなわち、図５に示すように、回転軸Ｚを含む断面において、転動体５２の放射方向の内側端部を通り、回転軸Ｚに平行な直線を、直線Ｌ１とする。直線Ｌ１よりも外側の領域は、潤滑材で満たされている。このため、軸受７５の周囲も潤滑材で満たされているので、軸受７５は、回転軸Ｚを中心に回転できるようにプーリ２を支持することができる。

止め輪７６は、ガイド部材７４を位置決めするための部材である。止め輪７６は、１つのスリットを有する略円環状であって、図５に示すように基部３２の端部に設けられた溝３９に嵌められる。止め輪７６は、弾性部材７３の放射方向の内側で、かつ弾性部材７３と重なる位置に設けられる。これにより、ガイド部材７４の軸方向の移動が規制される。したがって、ガイド部材７４に接する弾性部材７３の端部は軸方向に移動できない。第２カム板６、軸受７１及び軌道輪７２が弾性部材７３に向かって移動すると、弾性部材７３の一端が軸方向に移動する一方、弾性部材７３の他端は移動しない。このため、弾性部材７３が変形する。この時、弾性部材７３に弾性力が生じるので、第２カム板６は、軌道輪７２及び軸受７１を介して弾性部材７３から反力を受ける。

以上のような構成により、図５に示すように、弾性部材７３の他端は、側面から見たときに、ガイド部材７４及び軸受７５と重なって配置される。又、弾性部材７３の放射方向の内側において、弾性部材７３と重なる位置で、ガイド部材７４はハブ３に固定される。このため、軸方向において、弾性部材７３よりも軸方向の外側で、ガイド部材７４とハブ３とを接続する必要がなくなる。したがって、プーリユニット１３は、軸方向の長さを小さくすることができる。

シール７７は、プーリ２の端部の開口を塞ぐための部材である。シール７７は、図６に示すように略円盤状の部材であって、プーリ２の端部に設けられた溝２９に嵌まっている。シール７７は、潤滑材の漏洩を防止するとともに、異物がプーリ２の内側に侵入することを防止する。

プーリ２及びハブ３のいずれにもトルクが加わっていない場合、転動体５２は、図１０に示すように底面３３１ｂ及び底面６１ｂに接している。転動体５２が底面３３１ｂ及び底面６１ｂに接している時、平坦面３３２と平坦面６２との間の距離は最も小さくなる。この時、弾性部材７３は変形していない。

プーリ２又はハブ３にトルクが加わると、プーリ２及びハブ３の間の相対角度（以下、単に相対角度と記載する）が変化する。相対角度とは、平坦面３３２と平坦面６２との間の距離が最も小さくなっている場合（図１０に示す状態の場合）を基準とした、プーリ２及びハブ３の間の回転角度のずれである。すなわち、相対角度は、平坦面３３２と平坦面６２との間の距離が最も小さくなっている場合には０°である。

図１１は、エンジンからプーリにトルクが伝達された場合の、転動体ユニット及び第２カム板の動きを示す模式図である。図１２は、ジェネレータからハブにトルクが伝達された場合の、転動体ユニット及び第２カム板の動きを示す模式図である。すなわち、図１１は、プーリ２が駆動側（ハブ３が従動側）である場合の転動体ユニット５及び第２カム板６の動きを示す。図１２は、プーリ２が従動側（ハブ３が駆動側）である場合の転動体ユニット５及び第２カム板６の動きを示す。

図１１に示すように、プーリ２にトルクＴ１が加わると、転動体５２が自転及び公転し、斜面６１ｃを昇る。転動体５２は斜面６１ｃを昇ると、斜面６１ｃ及び斜面３３１ａに挟まれるので、第１カム板３３から軸方向の反力を受ける。これにより、転動体ユニット５及び第２カム板６は第１カム板３３から離れる方向に移動し、弾性部材７３（図５参照）が変形する。トルクＴ１の一部は弾性部材７３の変形で消費される一方、トルクＴ１の残りの一部はハブ３を徐々に回転させる。そして、転動体５２が第１カム板３３から受ける反力が弾性部材７３で生じる弾性力に等しくなると、転動体ユニット５及び第２カム板６が停止する。その結果、プーリ２からハブ３にトルクＴ１が伝達される。すなわち、ハブ３がプーリ２と一体に回転する。このように、プーリユニット１３は、ベルト１０９に伝達されたトルクをジェネレータ１０３のシャフトに伝達することができる。また、上述したように、弾性部材７３の最大変形量が転動体５２の直径より小さい。このため、弾性部材７３が最大まで変形しても、転動体５２と第１カム板３３との接触及び転動体５２と第２カム板６との接触は保たれる。

仮にトルクＴ１が急激に変化した場合であっても、トルクＴ１の一部が弾性部材７３の変形で消費されるので、ハブ３に伝達されるトルクの変化はトルクＴ１の変化より緩やかになる。このため、プーリ２の回転速度に対するハブ３の相対的な回転速度が変化しにくい。したがって、プーリユニット１３は、ベルト１０９の張力の変動を抑制できる。

図１２に示すように、ハブ３にトルクＴ２が加わると、転動体５２が自転及び公転し、斜面３３１ｃを昇る。転動体５２は斜面３３１ｃを昇ると、斜面３３１ｃ及び斜面６１ａに挟まれるので、第１カム板３３から軸方向の反力を受ける。これにより、転動体ユニット５及び第２カム板６は第１カム板３３から離れる方向に移動し、弾性部材７３（図５参照）が変形する。トルクＴ２の一部は弾性部材７３の変形で消費される一方、トルクＴ２の残りの一部は第２カム板６及びプーリ２を徐々に回転させる。そして、転動体５２が第１カム板３３から受ける反力が弾性部材７３で生じる弾性力に等しくなると、転動体ユニット５及び第２カム板６が停止する。その結果、ハブ３からプーリ２にトルクＴ２が伝達される。すなわち、プーリ２がハブ３と一体に回転する。このように、プーリユニット１３は、ジェネレータ１０３で生じたトルクをベルト１０９に伝達することができる。

仮にトルクＴ２が急激に変化した場合であっても、トルクＴ２の一部が弾性部材７３の変形で消費されるので、プーリ２に伝達されるトルクの変化はトルクＴ２の変化より緩やかになる。このため、ハブ３の回転速度に対するプーリ２の相対的な回転速度が変化しにくい。したがって、プーリユニット１３は、ベルト１０９の張力の変動を抑制できる。

ところで、転動体５２が第１カム板３３の平坦面３３２及び第２カム板６の平坦面６２に乗り上げると、転動体５２に過大な応力が生じる。このため、転動体５２が破損する可能性がある。これに対して、プーリユニット１３においては、プーリ２が第１ストッパー２ｓを備え、ハブ３が第２ストッパー３３ｓを備える。

図１３は、図５におけるＢ−Ｂ断面図である。図１４は、プーリ又はハブに加わるトルクと、プーリ及びハブの相対角度との関係を示すグラフである。

図１３に示すように、ハブ３の第１カム板３３は、外周面に突起である第２ストッパー３３ｓを備える。例えば第２ストッパー３３ｓの数は３つである。３つの第２ストッパー３３ｓが周方向で等間隔に並んでいる。すなわち、図１３に示す断面において、回転軸Ｚ及び１つの第２ストッパー３３ｓの頂点を通る直線と、回転軸Ｚ及び他の第２ストッパー３３ｓの頂点を通る直線とがなす角度α１は１２０°である。第２ストッパー３３ｓは、例えば、平坦面３３２に隣接する第１カム板３３の外周面に設けられている。具体的には、第２ストッパー３３ｓの周方向の位置は、平坦面３３２の周方向の中間位置に等しい。また、第２ストッパー３３ｓの放射方向の高さＨ１は、第１カム板３３とベルト取付部２１との間の隙間の高さＨ３の半分より大きい。隙間の高さＨ３は、ベルト取付部２１の内径及び第１カム板３３の外径の差に等しい。

プーリ２のベルト取付部２１は、内周面に突起である第１ストッパー２ｓを備える。例えば第１ストッパー２ｓの数は６つである。２つの第１ストッパー２ｓが１つの第１ストッパーグループ２ｓｇを構成している。１つの第１ストッパーグループ２ｓｇの中で隣り合う第１ストッパー２ｓ間の距離は、隣り合う第１ストッパーグループ２ｓｇ間の距離より小さい。３つの第１ストッパーグループ２ｓｇが、周方向で等間隔に並んでいる。すなわち、図１３に示す断面において、回転軸Ｚ及び１つの第１ストッパーグループ２ｓｇの中間点を通る直線と、回転軸Ｚ及び他の第１ストッパーグループ２ｓｇの中間点を通る直線とがなす角度α２は１２０°である。また、第１ストッパー２ｓの放射方向の高さＨ２は、第２ストッパー３３ｓの高さＨ１に等しい。軸方向から見た場合、第１ストッパー２ｓの形状は第１歯２ａ（図５参照）の形状と同じである。周方向における第１ストッパー２ｓの位置は、周方向における第１歯２ａの位置と同じである。第１ストッパー２ｓは、第１歯２ａの製造工程において第１歯２ａと共に製造される。例えば、第１歯２ａ及び第１ストッパー２ｓは、ブローチ加工により製造される。

プーリ２及びハブ３のいずれにもトルクが加わっていない場合（図１０に示す状態の場合）、図１３に示すように２つの第１ストッパーグループ２ｓｇの中間に第２ストッパー３３ｓが位置する。プーリ２又はハブ３にトルクが加わると、相対角度が変化するので、第２ストッパー３３ｓが第１ストッパー２ｓに近付く。そして、図１３に示す角度α３が０°になると、第２ストッパー３３ｓが第１ストッパー２ｓに接する。角度α３は、回転軸Ｚ及び第２ストッパー３３ｓの側面上の点Ｐ１を通る直線と、回転軸Ｚ及び第１ストッパー２ｓの側面上の点Ｐ２を通る直線とがなす角度である。点Ｐ１及び点Ｐ２は回転軸Ｚを中心とする同じ円周上に位置する。また、図１３に示すように、回転軸Ｚ及び第１カム面３３１の周方向の一端を通る直線と、回転軸Ｚ及び第１カム面３３１の周方向の他端を通る直線とがなす角度を角度βとする。相対角度が０°である時の角度α３は角度βより小さい。角度βは６０°である。

仮に相対角度が角度β以上になると、転動体５２が平坦面３３２及び平坦面６２に乗り上げることになる。しかし、第１実施形態に係るプーリユニット１３においては、相対角度が０°である時の角度α３が角度βより小さいので、図１４に示すように相対角度の最大値が角度βよりも小さくなる。このため、プーリ２又はハブ３に過大なトルクが生じた場合であっても、相対角度が角度βを上回らないので、転動体５２が平坦面３３２及び平坦面６２に乗り上がらない。したがって、転動体５２は平坦面３３２及び平坦面６２に接触しない。このため、平坦面３３２及び平坦面６２に求められる硬度が低くなるので、例えば高周波焼入れ等の加工が必要となる面積が小さくなる。その結果、プーリユニット１３の製造コストが低減される。

また、３つの第２ストッパー３３ｓが等間隔に配置され且つ３つの第１ストッパーグループ２ｓｇが等間隔に配置されているので、３つの第２ストッパー３３ｓが同時に第１ストッパー２ｓに接する。このため、第１ストッパー２ｓに接する第２ストッパー３３ｓの数が１つである場合に比較して、１つの第１ストッパー２ｓに加わる力及び１つの第２ストッパー３３ｓに加わる力が低減する。このため、第１ストッパー２ｓ及び第２ストッパー３３ｓが破損しにくくなる。

また、仮に第１ストッパーグループ２ｓｇが含む第１ストッパー２ｓの数が１つである場合、１つの第１ストッパー２ｓが２方向の力を受けることになる。これに対して、第１実施形態においては、第１ストッパーグループ２ｓｇが２つの第１ストッパー２ｓを含むので、１つの第１ストッパー２ｓに加わる力の方向は一定となる。すなわち、第１ストッパーグループ２ｓｇに含まれる２つの第１ストッパー２ｓのうち一方は、ハブ３がプーリ２に対して正回転した時に第２ストッパー３３ｓに接し、他方は、ハブ３がプーリ２に対して逆回転した時に第２ストッパー３３ｓに接する。このため、１つの第１ストッパー２ｓが２方向の力を受ける場合に比較して、第１ストッパー２ｓが破損しにくくなる。

なお、プーリユニット１３は、必ずしもＩＳＧであるジェネレータ１０３に適用されなくてもよく、エンジンに与えるための動力を発生させない（発電のみを行う）ジェネレータに適用されてもよい。すなわち、プーリユニット１３は、ベルトに伝達されたトルクをジェネレータに伝達できる装置であればよく、必ずしもジェネレータで生じたトルクをベルトに伝達する装置でなくてよい。

なお、転動体５２は、必ずしもローラーでなくてもよい。例えば、転動体５２はボールであってもよい。弾性部材７３は、必ずしも複数の皿ばねでなくてもよい。例えば、弾性部材７３は、コイルスプリングであってもよい。

なお、第１カム板３３は、必ずしも軸受取付部３１及び基部３２と一体に形成されていなくてもよい。例えば、第１カム板３３は、軸受取付部３１及び基部３２と別体に加工されてもよい。この場合、第１カム板３３は、軸受取付部３１の外周面、或いは基部３２の外周面に固定される。

なお、図１０に示す角度θ１及び角度θ２は異なっていてもよい。角度θ３及び角度θ４は異なっていてもよい。また、角度θ１、角度θ２、角度θ３及び角度θ４は、必ずしも一定でなくてもよい。例えば、角度θ１及び角度θ２は、第１カム面３３１の縁に向かうに従って大きくなっていてもよい。角度θ３及び角度θ４は、第２カム面６１の縁に向かうに従って大きくなっていてもよい。

なお、第１ストッパーグループ２ｓｇに含まれる第１ストッパー２ｓの数は、３つ以上であってもよいし、１つであってもよい。また、ハブ３は、少なくとも２つの第２ストッパー３３ｓを含む複数の第２ストッパーグループを有していてもよい。この場合、複数の第２ストッパーグループが周方向に等間隔に配置される。また、第１ストッパーグループ２ｓｇの数及び第２ストッパー３３ｓの数（第２ストッパーグループの数）は、それぞれ３つでなくともよく、２つ以下であってもよいし、４つ以上であってもよい。ただし、第１ストッパーグループ２ｓｇの数及び第２ストッパー３３ｓの数（第２ストッパーグループの数）は等しいことが好ましい。

以上で説明したように、プーリユニット１３は、ハブ３と、プーリ２と、第１カム板３３と、第２カム板６と、転動体５２と、弾性部材７３と、支持部材であるガイド部材７４を備える。ハブ３は、回転軸Ｚを中心に回転する。プーリ２は、ハブ３の両端に設けられた軸受４及び軸受７５を介してハブ３に支持される。第１カム板３３は、ハブ３と一体となって回転する。第２カム板６は、プーリ２と一体に回転し且つ回転軸Ｚに沿う方向に移動できる。転動体５２は、第１カム板３３及び第２カム板６に接する。弾性部材７３は、回転軸Ｚに沿う方向の第２カム板６の移動に伴って変形する。ガイド部材７４は、回転軸Ｚに沿う方向において、弾性部材７３に対して第２カム板６の反対側に設けられる。ガイド部材７４は、ハブ３と弾性部材７３との間にあり、ハブ３及び弾性部材７３と軸方向に重なる位置で固定される。

これにより、プーリ２又はハブ３に加わるトルクが急激に変化した場合であっても、トルクの一部が弾性部材７３の変形で消費される。このため、プーリ２の回転速度に対するハブ３の相対的な回転速度が変化しにくい。その結果、プーリユニット１３は、ベルト１０９の張力の変動を抑制できる。また、弾性部材７３の軸力を受けるガイド部材７４が、ハブ３と弾性部材７３との間にあり、ハブ３及び弾性部材７３と軸方向に重なる位置で固定される。このため、回転軸Ｚに沿う方向において、弾性部材７３よりも外側で、ガイド部材７４とハブ３とを接続する必要がなくなる。したがって、プーリユニット１３は、軸方向の長さを小さくすることができる。

また、プーリユニット１３において、ガイド部材７４は、環状部７４ａと、第１突出部７４ｂと、第２突出部７４ｄとを備える。環状部７４ａは、回転軸Ｚに交差する方向に設けられ、弾性部材７３の回転軸Ｚに沿う方向の端部と対向する。第１突出部７４ｂは、環状部７４ａの放射方向の内側に設けられ、回転軸Ｚに沿う方向に突出し、ハブ３と弾性部材７３との間にあり、ハブ３及び弾性部材７３と軸方向に重なる位置でハブ３に固定される。第２突出部７４ｄは、環状部７４ａの放射方向の外側に設けられ、回転軸Ｚに沿う方向に突出する。

これにより、環状部７４ａは、弾性部材７３の軸力を受けるとともに、弾性部材７３の位置決めが可能である。また、第１突出部７４ｂが設けられているため、弾性部材７３よりも軸方向の外側で、環状部７４ａとハブ３とを接続する必要がなくなる。したがって、プーリユニット１３は、軸方向の長さを小さくすることができる。

また、プーリユニット１３において、第２突出部７４ｄの外周面とプーリ２との間に軸受７５が設けられる。これにより、軸受７５を、弾性部材７３の放射方向の外側で、且つ弾性部材７３と重なる位置に配置することができる。このため、プーリユニット１３は、軸方向の長さを小さくすることができる。

（第２実施形態）
図１５は、第２実施形態に係るプーリユニットの断面図である。図１５は、第２実施形態に係るプーリユニットの、図５のＢ−Ｂ断面図に相当する断面図である。なお、上述した第１実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

本実施形態のプーリユニット１３Ａにおいて、ガイド部材７４Ａは、環状部７４Ａａと、第１突出部７４Ａｂと、フランジ部７４Ａｃと、第２突出部７４Ａｄとを備える。そして、第１突出部７４Ａｂの軸方向の長さは、第２突出部７４Ａｄの軸方向の長さよりも大きい。第１突出部７４Ａｂは、環状部７４Ａａから、弾性部材収納部２２と重なる位置まで設けられる。第１突出部７４Ａｂの端部に設けられたフランジ部７４Ａｃが止め輪７６に接する。これにより、ガイド部材７４Ａの位置が固定される。本実施形態においても、環状部７４Ａａと、第１突出部７４Ａｂと、基部３２と軌道輪７２と、弾性部材収納部２２と、第２突出部７４Ａｄとで囲まれた空間に、弾性部材７３が収納される。

本実施形態では、第１突出部７４Ａｂの軸方向の長さが第１実施形態よりも長くなっている。このため、基部３２の軸方向の長さを第１実施形態よりも小さくすることができる。具体的には、基部３２の軸方向の端部３２ａは、弾性部材７３の放射方向の内側であって、且つ弾性部材７３と重なる位置に設けられる。これにより、プーリユニット１３Ａの軽量化を図ることができる。なお、基部３２の端部３２ａは、弾性部材収納部２２の軸方向の端部と重なる位置に配置されている。これに限定されず、基部３２の長さは適宜変更してもよい。

（第３実施形態）
図１６は、第３実施形態に係るプーリユニットの断面図である。図１６は、第３実施形態に係るプーリユニットの、図５のＢ−Ｂ断面図に相当する断面図である。なお、上述した第１実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

本実施形態のプーリユニット１３Ｂにおいて、軌道輪７２Ａは、主部７２Ａａと、ストッパー部７２Ａｂとを有する。主部７２Ａａは、第１実施形態の軌道輪７２（図５参照）と同様に、円環状の部材であって軸受７１に接する。ストッパー部７２Ａｂは、主部７２Ａａの放射方向の内側に設けられ、軸方向に突出する。ストッパー部７２Ａｂは、主部７２Ａａに対して、軸受７１の反対側に突出し、弾性部材７３と基部３２との間に配置される。

軌道輪７２Ａは、第２カム板６及び軸受７１が軸方向に移動すると、第２カム板６及び軸受７１と共に移動する。軌道輪７２Ａは、軸受７１から受ける軸方向の荷重を弾性部材７３に伝達する。ストッパー部７２Ａｂも第２カム板６及び軸受７１と共に移動し、ストッパー部７２Ａｂの端部が、ガイド部材７４の第１突出部７４ｂの端部と接する。これにより、弾性部材７３の弾性変形が規制される。このため、転動体５２と第１カム板３３との接触及び転動体５２と第２カム板６との接触は保たれる。言い換えると、転動体５２が第１カム面３３１（図７参照）及び第２カム面６１（図８参照）から逸脱することを抑制できる。

２ プーリ
２ｓ 第１ストッパー
３ ハブ
４ 軸受
５ 転動体ユニット
６ 第２カム板
１０ エンジン
１１ クランクシャフトプーリ
１３、１３Ａ、１３Ｂ プーリユニット
２１ ベルト取付部
２２ 弾性部材収納部
２３ ガイド部材収納部
３１ 軸受取付部
３２ 基部
３３ 第１カム板
３３ｓ 第２ストッパー
５１ 保持器
５２ 転動体
６０ 軸受接触面
６１ 第２カム面
６２ 平坦面
７１ 軸受
７２、７２Ａ 軌道輪
７３ 弾性部材
７４、７４Ａ ガイド部材
７４ａ、７４Ａａ 環状部
７４ｂ、７４Ａｂ 第１突出部
７４ｃ、７４Ａｃ フランジ部
７４ｄ、７４Ａｄ 第２突出部
７５ 軸受
７６ 止め輪
１０１ クランクシャフト
１０３ ジェネレータ
１０９ ベルト
３３０ 軸受接触面
３３１ 第１カム面
３３２ 平坦面
Ｚ 回転軸

Claims (5)

1. 回転軸を中心に回転するハブと、
   前記ハブの両端に設けられた軸受を介して前記ハブに支持されるプーリと、
   前記ハブと一体となって回転する第１カム板と、
   前記プーリと一体に回転し且つ前記回転軸に沿う方向に移動できる第２カム板と、
   前記第１カム板及び前記第２カム板に接する転動体と、
   前記回転軸に沿う方向の前記第２カム板の移動に伴って変形する弾性部材と、
   前記回転軸に沿う方向において、前記弾性部材に対して前記第２カム板の反対側に設けられた支持部材と、を有し、
   前記支持部材は、前記ハブと前記弾性部材との間にあり、前記ハブ及び前記弾性部材と軸方向に重なる位置で固定される、
   プーリユニット。
2. 前記支持部材は、環状部と、第１突出部と、第２突出部とを備え、
   前記環状部は、前記回転軸に交差する方向に設けられ、前記弾性部材の前記回転軸に沿う方向の端部と対向し、
   前記第１突出部は、前記環状部の放射方向の内側に設けられ、前記回転軸に沿う方向に突出し、前記ハブと前記弾性部材との間にあり、前記ハブ及び前記弾性部材と軸方向に重なる位置で前記ハブに固定され、
   前記第２突出部は、前記環状部の放射方向の外側に設けられ、前記回転軸に沿う方向に突出する請求項１に記載のプーリユニット。
3. 前記第２突出部の外周面と前記プーリとの間に前記軸受の一方が設けられる請求項２に記載のプーリユニット。
4. 前記第１突出部の、前記回転軸に沿う方向の長さは、前記第２突出部の、前記回転軸に沿う方向の長さよりも大きい請求項２又は請求項３に記載のプーリユニット。
5. 前記第２カム板と前記弾性部材の間に設けられたスラスト軸受を有し、
   前記スラスト軸受の軌道輪は、前記回転軸に沿う方向に突出し、前記弾性部材の内径側に配置されるストッパー部を有する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプーリユニット。

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