JP3660044B2

JP3660044B2 - 可変速プーリ

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Publication number: JP3660044B2
Application number: JP05192996A
Authority: JP
Inventors: 隆雄玉川; 豊久浅地; 伸二安原
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1995-07-19
Filing date: 1996-03-08
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2016-03-08
Also published as: JPH0989059A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、巻き掛けられたベルトに対する接触径を変化させることができる可変速プーリに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ベルト伝動装置は、例えば、自動車のカーコンプレッサやオイルポンプ等の補機を駆動するために用いられている。
このベルト伝動装置では、エンジンのクランク軸からプーリ及びベルトを介して一定の変速比で駆動力が伝達されており、クランク軸の回転数の増加と共に各種補機の回転数が増加する。その回転数の増加と共に各種補機の効率も増加するが、ある回転数以上では逆に効率が低下する。
【０００３】
したがって、補機を必要以上に回転させることは、エネルギを無駄に消費し、補機の耐久性にも影響を与える。そこで、補機の回転数を調整し得るようにしたベルト伝動装置が提案されている。
例えば、公表特許公報平２−５００２６１号に示すベルト伝動装置がある。この公報のベルト伝動装置では、巻き掛けられたベルトの接触径を変化させる可変速プーリが用いられている。
【０００４】
この可変速プーリは、回転軸の回りに円形パターンに配列され且つ付勢手段によって径方向外方へ弾性的に付勢された多数のベルト係合棒を備えており、これら円形パターンの直径が可変速プーリの有効直径になっている。そして、上記多数のベルト係合棒を、付勢手段の付勢力に抗して径方向内方へ一括して移動させることにより、可変速プーリの有効直径（すなわちベルトの接触径）が変化されるようになっている。
【０００５】
具体的には、互いに対向した一対の回転板に、互いに逆向きの渦巻き状に延びる多数の放射状溝をそれぞれ形成し、両回転板の対応する放射溝によって、上記ベルト係合棒の両端部をそれぞれ支持するようにしている。これにより、各ベルト係合棒は、両回転板の相対回転に伴って、円形パターンの配列のまま、有効直径を変化させることができる。一方、上記付勢手段としては、両回転板同士の間に介在し、且つ有効直径を増加させる方向へ両回転板同士を回転付勢するねじりコイルばねが用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、上記公報の可変速プーリでは、上記多数のベルト係合棒を採用していて部品点数が多いうえに、これらベルト係合棒を円形パターンに配列した状態で円形パターンの直径を変化させねばならず、構造が複雑になるという欠点があった。
【０００７】
また、円形パターンの直径を変化させるべく上記多数のベルト係合棒が移動するときに、各ベルト係合棒の両端部と対応する放射溝との間にそれぞれ摩擦抵抗を生じるが、１本のベルト係合棒に関して摩擦箇所が２箇所あって且つベルト係合棒が多数あるので、摩擦箇所が非常に多い。その結果、摩擦抵抗が大きくなり、変速がスムーズに行なえないという欠点もあった。
【０００８】
さらに、上記の円形パターンの直径は、ベルトがベルト係合棒を径方向内方へ押す力と、付勢手段としてのねじりコイルばねの付勢力とがバランスする、ベルト係合棒の径方向位置に依存しており、付勢力が弱い場合には、トルク変動等に敏感に反応して、可変速プーリの有効直径が変動するおそれがあった。これを防止するため、上記付勢力を強くすることも考えられるが、これでは、摩擦トルクが増大し変速のスムーズさを損なうと共に伝達トルクのロスが大きくなってしまう。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、構造が簡単で変速がスムーズでありトルク変動に対して鈍感な可変速プーリを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明の可変速プーリは、巻き掛けられたＶベルトに対する接触径を変化させることができる可変速プーリにおいて、所定の回転方向に回転される回転軸と、この回転軸の周囲を取り囲んで一対が設けられ、互いに対向するテーパ状のトルク伝達面を有し且つこれらトルク伝達面同士の間にＶベルトを保持するためのＶ溝を区画した環状のＶ溝形成体と、両Ｖ溝形成体同士を回転軸の軸方向に進退自在な状態で一体回転可能に連結する連結手段と、両Ｖ溝形成体を互いに近接させて上記接触径が最大径となる方向へ弾性的に付勢する付勢手段と、回転軸と各Ｖ溝形成体とをそれぞれトルク伝達可能に連結すると共に、伝達トルクの負荷による回転軸と各Ｖ溝形成体との位相ずれを、各Ｖ溝形成体の軸方向移動に変換することにより、各Ｖ溝形成体を相等しいストローク量で互いに近接させることのできる一対のトルクカム機構とが備えられ、各Ｖ溝形成体は、上記トルク伝達面を有する環状の主体部と、主体部の内周縁部から軸方向に延び円周等配に配置された複数の嵌合突起と、相隣接する嵌合突起間に形成された嵌合溝と、主体部の内周面であって嵌合突起の基端側の部分に形成されることにより主体部の内周面の周方向に関して間欠に配置された雌ねじ部とを含み、一方のＶ溝形成体の嵌合突起が他方の嵌合溝に嵌め合わされるとともに、上記他方のＶ溝形成体の嵌合突起が上記一方の嵌合溝に嵌め合わされて、嵌合突起と嵌合溝とにより上記連結手段が構成されており、上記トルクカム機構は互いに逆ねじで且つ同一ピッチの一対のねじ結合機構からなり、一方のねじ結合機構は、一方のＶ溝形成体の雌ねじ部とこれに噛み合う回転軸の外周面の雄ねじ部とにより構成され、他方のねじ結合機構は、他方のＶ溝形成体の雌ねじ部とこれに噛み合う回転軸の外周面の雄ねじ部とにより構成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
上記構成によれば、トルク変動等によってＶベルトの張り側部分の張力が増大すると、この張り側部分をＶ溝形成体の径方向内方へ移動させようとして、両Ｖ溝形成体を互いに遠ざけようとする力が働く。一方、伝達トルクが、トルクカム機構によって、両Ｖ溝形成体を近接させようとする力に変換され、付勢手段による付勢力に付加されて、上記遠ざけようとする力と均衡する。したがって、トルク変動があっても、可変速プーリの接触径が変化することがない。特に、上記Ｖ溝形成体を近接させる力を付勢手段のみで得ていた従来の場合には摩擦損失が大きくなるという欠点があったが、本発明では、負荷トルクに応じて両Ｖ溝形成体を互いに近接させる適切な力を得ることができ、付勢手段による付勢力を小さくできるので、摩擦損失を少なくすることができる。
【００１２】
また、従来は、複数のベルト係合棒を用いてベルトを支持していたため、構造が複雑であり且つベルトを支持する部分に関して摩擦箇所が多くなるという問題があったが、本発明では、Ｖベルトを支持する手段として、一対の環状のＶ溝形成体を用いたので、部品点数が少なくて構造が簡単であり、摩擦箇所も多くない。
【００１３】
さらに、トルクカム機構が、両Ｖ溝形成体を相等しいストローク量で互いに近接させるので、可変速プーリの接触径が変化しても、Ｖベルトの幅方向の中心位置は変化しない。
テーパ状のトルク伝達面とは、直線的な傾斜面だけでなく、湾曲を呈する傾斜面をも含む概念である。
【００１４】
また、トルクカム機構として、互いに逆ねじの一対のねじ結合機構を用いたので、構造が簡単である。また、このような簡単な構造にて、接触径を変化させても、Ｖベルトの幅方向の中心位置を変化させないようにすることができる。さらに、ねじ山のリード角等の設定により、力の変換効率を容易に設定することができる。
【００１５】
また、両Ｖ溝形成体が連結手段を兼用することになるので、これを別途に構成する場合と比較して、部品点数を削減でき、構造を簡単にすることができる。
また、上記嵌合突起と嵌合孔との嵌め合いは、両Ｖ溝形成体が互いに他を支持できるようにルーズフィットとされていることが好ましい。
【００１６】
上記構成によれば、両Ｖ溝形成体が互いに他を介して回転軸に支持されるので、各Ｖ溝形成体を支持するための軸受等を別途に設ける場合と比較して、部品点数を削減でき、構造を簡単にすることができる。
また、上記Ｖベルトに代えて平ベルトが用いられ、上記Ｖ溝に遊嵌され且つ外周面に上記平ベルトへの伝動面を形成した断面台形形状の偏心リングがさらに備えられていれば好ましい。
【００１７】
上記構成によれば、平ベルトを用いることが可能となる。また、偏心リングは、ベルトとは別の材料を選択することができる。例えば、ベルトとしてゴムを用いた場合に、偏心リングとして樹脂を用いることができ、この場合、樹脂からなる偏心リングによって、Ｖ溝形成体に対して焼き付き難くし、且つＶ溝形成体に対する摩擦係数を高くすることができる。
また、両Ｖ溝形成体のトルク伝達面同士間の距離が増大すると接触径が累進的に減少するように、各Ｖ溝形成体のトルク伝達面は凹面状に設定されると共に各Ｖ溝形成体のトルク伝達面と摩擦係合される面は凸面状に設定されていれば好ましい。
【００１８】
上記構成では、Ｖ溝形成体が遠近する距離を変えることなく、接触径の変化を大きくして変速比を大きく確保することができる。なお、Ｖ溝形成体のトルク伝達面と摩擦係合される面は、Ｖベルトを用いる場合はＶベルトに形成され、また、偏心リングを用いる場合は、偏心リングに形成されることになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に提示する本発明の実施の形態の説明においては、ベルトで駆動されるエンジン補機システムの中の、駆動プーリだけを可変速プーリとしてある構成に即して説明していく。ただし、１のシステムにおいて、１ないし２つ以上の従動プーリを可変速プーリとすることも可能であり、また、そうした場合には、駆動プーリを可変速プーリとしてもしなくても良いことになる。
【００２０】
まず、図１から図５までを参照しつつ本発明の第１の実施の形態について説明する。図２は、ベルト２で駆動される一連の補機類（それら補機類とは、それらにそれぞれ備えられているプーリによって代表して表されている）を備えたエンジンの全体概略図である。それら補機類は、ここではあくまで具体例として提示したものであるが、例えば、エアーポンプ３、オルタネータ４、エアコンディショナ用コンプレッサ５、パワーステアリング用ポンプ６及びウォータポンプ７等を含むものであり、それら全てが、エンジンのクランクシャフトに連結してある可変速プーリ８によって駆動されている。ベルト２、可変速プーリ８、各補機３〜７のプーリ、オートテンショナ１０、並びに、後述する油圧アクチュエータ１１、コントローラ１２及び速度センサ１３，１４によって、補機を駆動するためのベルト伝動装置１が構成されている。
【００２１】
また、オルタネータ４のプーリ及びエアーコンディショナ用コンプレッサ５のプーリの両者の間には、アイドラプーリ９が介在しており、このアイドラプーリ９を用いて、上記両者のプーリへのベルト２の巻き掛け角度（接触角度）を適当な大きさに調整することが行なわれることもある。
また、エアポンプ３のプーリとオルタネータ４のプーリとの間には、ベルト２への張力を調整することのできるオートテンショナ１０が介在している。このオートテンショナ１０は、ベルト２への張力を増す方向と減らす方向へ変位可能に設けられており、油圧アクチュエータ１１によって、図２において、実線で示す第１の位置と破線で示す第２の位置との間に変位される。上記の第１の位置に対応して可変速プーリ８はベルト２に対して最大接触径となると共に、第２の位置に対応して可変速プーリ８は最小接触径となり（具体的には、偏心リング２０が破線で示すように可変速プーリ８の中心に対して偏心する）、図３を参照して、最大と最小の間の接触径を所望に設定することにより、無段変速が達成されている。なお、オートテンショナ１０の変位位置を予め複数段階に設定しておき、これら複数段階の変位に応じて複数段階の変速を行なっても良い。
【００２２】
一方、オートテンショナ１０の動作は、コントローラ１２によって制御されている。このコントローラ１２は、可変速プーリ８の回転速度を検出する第１の速度センサ１３の出力信号、及びアイドラプーリ９の回転速度を検出する第２の速度センサ１４の出力信号を入力している。可変速プーリ８の回転速度はエンジン回転数に等しく、アイドラプーリ９の回転速度はベルト２の走行速度に相当している。
【００２３】
コントローラ１２による制御としては、第１の速度センサ１３からの出力信号を入力してエンジンの回転速度を検出し、例えば、エンジン回転数が所定レベルよりも低い状態で上記第１の位置に変位させておくことにより、エンジン回転数に対して補機の回転数を相対的に高くし、また、エンジン回転数が所定レベル以上の状態で上記第２の位置に変位させておくことにより、エンジン回転数に対して補機の回転数を相対的に低くすることができる。さらに、コントローラ１２は、第２の速度センサ１４からの出力信号の入力により、ベルト２の走行速度を検出し、この走行速度がエンジンの回転数に対して所定の割合になるように、油圧アクチュエータ１１によるオートテンショナ１０の変位量を調整する。これは、長期の使用によるベルト２の伸びに起因して、変速比が当初に設定したものからずれるおそれがあるので、これを防止し、変速比を当初設定したものに維持するためである。
【００２４】
次いで、図１を参照して、可変速プーリ８は、▲１▼エンジンのクランク軸の同軸上に一体回転可能に連結された筒状の回転軸１５と、▲２▼この回転軸１５の周面に形成された、互いに逆ねじで且つ同一ピッチの第１及び第２のねじ部１６，１７に、それぞれねじ嵌めされると共に一体回転可能に連結された第１及び第２のＶ溝形成体１８，１９と、▲３▼両Ｖ溝形成体１８，１９間に区画されるＶ溝２１に嵌められ、回転軸１５の軸線１５ａに対して偏心可能な（図４参照）偏心リング２０と、▲４▼両Ｖ溝形成体１８，１９が互いに近接する方向に第１のＶ溝形成体１８を付勢する付勢手段としての環状の皿ばね２２とを主要部として有している。
【００２５】
皿ばね２２の内周縁は、回転軸１５に外嵌された支持リング２５によって支持され、軸方向への移動を規制されている。
ベルト２は内側面に接触面積を確保するための凹凸を設けた平ベルトからなる。また、偏心リング２０は、断面台形形状の円環状をしており、外周面にベルト２への伝動面２０ａを形成している。伝動面２０ａ及びベルト２には、互いに噛み合う凹凸が形成されている。
【００２６】
上記筒状の回転軸１５は、クランク軸２３にボルト２４を介して締結している。２６は、上記取付２３と回転軸１５とを一体回転可能に連結するキーである。第１の雄ねじ部１６が、第２の雄ねじ部１７よりもエンジン側に配置されている。回転軸１５がその軸線１５ａの回りに、図において矢符Ｘ方向に回転しているとして、回転軸線１５ａに平行Ｙ方向に沿って見た場合に、第１の雄ねじ部１６は、右ねじ（反Ｘ方向に回転させることにより、第１のＶ溝形成体１８にねじ込まれるもの）であり、第２の雄ねじ部１７は左ねじ（Ｘ方向に回転させることにより、第２のＶ溝形成体１９にねじ込まれるもの）である。
【００２７】
第１及び第２の雄ねじ部１６，１７のねじ形成方向を、上記のように設定したので、第１のＶ溝形成体１８をＹ方向に沿って押す皿ばね２２の付勢力は、両Ｖ溝形成体１８，１９を回転軸１５に対して反Ｘ方向に回転させて、両Ｖ溝形成体１８，１９を互いに等しい距離だけ近接させるように働く。一方、回転軸１５に対して両Ｖ溝形成体１８，１９を、回転軸１５に対してＸ方向に回転させた場合には、両Ｖ溝形成体１８，１９が互いに等しい距離だけ遠ざかることになる（図１及び図４参照）。
【００２８】
両Ｖ溝形成体１８，１９は、略同一の形状に形成されているが、第１のＶ溝形成体１８が、皿ばね２２の外縁部を係合することのできる環状凸部１８１を有していることのみが異なる。
図１及びＶ溝形成体１８（１９）の正面図である図５を参照して、第１のＶ溝形成体１８は、▲１▼Ｖ溝２１を区画するためのトルク伝達面としてのテーパ面１８ａを有する円形環状板からなる主体部１８ｂと、▲２▼この主体部１８ｂから軸方向に延び、円周等配に配置された複数の円弧状の嵌合突起１８ｃと、▲３▼隣接する嵌合突起１８ｃ同士の間に形成され、環状の内方へ開放する円弧状の嵌合溝１８ｄと、▲４▼主体部１８ｂの内周側であって嵌合突起１８ｃの基端側の部分に形成され、上記第１の雄ねじ部１６に噛み合う第１の雌ねじ部１８ｅを備えている。
【００２９】
同様に、第２のＶ溝形成体１９は、トルク伝達面としてのテーパ面１９ａを有する主体部１９ｂと、複数の嵌合突起１９ｃと、嵌合溝１９ｄと、第２の雄ねじ部１７と噛み合う第２の雌ねじ部１９ｅとを備えている。そして、第１のＶ溝形成体１８の嵌合突起１８ｃが、第２のＶ溝形成体１９の嵌合溝１９ｄに嵌め合わされる一方、第２のＶ溝形成体１９の嵌合突起１９ｃが、第１のＶ溝形成体１８の嵌合溝１８ｄに嵌め合わされている。
【００３０】
また、各Ｖ溝形成体１８，１９の嵌合突起１８ｃ，１９ｃの外周面は、互いに他のＶ溝形成体１９，１８の嵌合溝１９ｄ，１８ｄの内面に対してルーズフィットに嵌め合わされており、これにより、両Ｖ溝形成体１８，１９は互いに他を、回転自在で且つ軸方向に移動自在に支持している。すなわち、これら嵌合突起１８ｃ，１９ｃと嵌合溝１８ｄ，１９ｄとにより、両Ｖ溝形成体１８，１９を一体回転可能で且つ軸方向に相対移動自在に連結する連結手段が構成されている。
【００３１】
上記の第１の雄ねじ部１６及び第１の雌ねじ部１８ｅからなるねじ結合機構により、また、第２の雄ねじ部１７及び第２の雌ねじ部１９ｅからなるねじ結合機構により、それぞれトルクカム機構Ｔが構成されている。両ねじ結合機構は、互いに逆ねじであるので、一体回転する両Ｖ溝形成体１８，１９を回転軸１５に対して相対回転させると、両Ｖ溝形成体１８，１９を互いに等しい距離だけ近接させるように又は離反させるように働く。
【００３２】
上記のトルクカム機構Ｔの意義は下記である。すなわち、本発明の実施の形態のように、駆動プーリに可変速プーリを採用した場合、負荷トルクは、回転軸１５に対してＶ溝形成体１８，１９を反回転方向（反Ｘ方向）に位相ずれさせようとする力となる。この位相ずれさせようとする力は、上記のねじ結合機構からなるトルクカム機構Ｔによって変換されて、両Ｖ溝形成体１８，１９を互いに近接させようとする力となり、この力は、さらにテーパ面１８ａ，１９ａを介して、例えば図４に示す状態の偏心リング２０の被挟持部分を、可変速プーリ８の径方向外方へ変位させようとする力に変換される。
【００３３】
そして、例えば、何れかの補機の駆動が開始された等により、トルク変動があった場合に、これに伴ってベルト２の張り側の部分に対応する偏心リング２０が、両Ｖ溝形成体１８，１９間の間隔を拡げて可変速プーリ８の径方向内方へ入り込もうとするが、これを、上記皿ばね２２による付勢力と、上記の偏心リング２０を径方向外方へ変位させようとする力とによって抗して防止することができる。したがって、トルク変動があっても、可変速プーリ８の接触径が変化することがない。
【００３４】
なお、負荷トルクを、偏心リング２０を可変速プーリ８の径方向外方へ変位させようとする方向の力に変換する場合の効率は、テーパ面１８ａ，１９ａの傾斜角度、偏心リング２０とテーパ面１８ａ，１９ａとの摩擦係数、及びトルクカム機構Ｔを構成するねじ結合機構のねじ効率等を適宜に設定することにより、ベルト２のどの程度の張力までであれば、偏心リング２０の、径方向内方への変位に抗することができるかという限界値を予め調整することができる。そして、この限界値を超えて、上記オートテンショナ１０がベルト張力を増大させることにより、可変速プーリ８の接触径が変更されるようになっている。
【００３５】
上記のねじ効率の設定については、ねじのリード角（例えば、４５°とする等）の設定により容易に調整することができる。
また、負荷トルクが大きいほど、両Ｖ溝形成体１８，１９を互いに近接させようとする力を大きくして、偏心リング２０を強く挟持することができるので、偏心リング２０と両Ｖ溝形成体１８，１９との間に滑りが発生することを防止でき、滑りに起因した伝達ロスを無くすことができる。
【００３６】
本発明の第１の実施の形態によれば、負荷トルクの変動によって接触径を小さくしようとする力が作用しても、これに抗する力をトルクカム機構Ｔによって生起できるので、負荷トルクの変動に起因した可変速プーリ８の接触径の変化を防止できる。
また、上記のように抗する力を負荷トルクに応じて生起できるので、皿ばね２２による付勢力としては小さくしておくことができる結果、伝達トルクの摩擦ロスを少なくすることができる。
【００３７】
さらに、一対の環状のＶ溝形成体１８，１９を用いてベルト２を支持するようにしたので、従来の多数のベルト係合棒を用いる場合と比較して構造を簡素化でき、小型化を達成できる。しかも、従来の多数のベルト係合棒を用いる場合と比較して摩擦箇所を少なくできる結果、摩擦抵抗を少なくでき、上記の皿ばね２２の付勢力による摩擦ロスを少なくできることと合まって、よりスムーズな変速が可能となる。
【００３８】
図６及び図７は本発明の第２の実施の形態を示している。これらの図を参照して、本実施の形態が第１の実施の形態と主に異なる点は、
▲１▼第１及び第２のＶ溝形成体２７，２８を連結する連結手段として、両Ｖ溝形成体２７，２８を貫通する複数のボルト２９、及び各ボルト２９の先端部にそれぞれ締結されるナット３０を用いたこと、
▲２▼各Ｖ溝形成体２７，２８を、それぞれブッシュ３１，３２を介して回転軸１５に支持したこと、及び
▲３▼両Ｖ溝形成体２７，２８をそれぞれ互いに近接する方向に付勢する一対の皿ばね３３，３４を設けたこと
である。
【００３９】
各Ｖ溝形成体２７，２８は、同一の形状をしており、配置される向きが異なっているのみである。第１のＶ溝形成体２７は、▲１▼Ｖ溝２１を区画するためのトルク伝達面としてのテーパ面２７ａを有する円形環状板からなる主体部２７ｂと、▲２▼主体部２７ｂの内周に連続して主体部２７ｂと同心に形成された筒状部２７ｃと、▲３▼筒状部２７ｃの内周に設けられ、上記ブッシュ３１を圧入させた嵌合凹部２７ｄと、▲４▼筒状部２７ｃの内周に形成された第１の雌ねじ部２７ｅと、▲５▼筒状部２７ｃの円周等配に複数が配置され、上記各ボルト２９を貫通させるべく筒状部２７ｃを軸方向に貫通したボルト挿通孔２７ｆとを有している。
【００４０】
同様にして、第２のＶ溝形成体２８は、トルク伝達面としてのテーパ面２８ａを有する主体部２８ｂと、筒状部２８ｃと、嵌合凹部２８ｄと、第２の雌ねじ部２８ｅと、ボルト挿通孔２８ｆとを有している。
回転軸１５は、第１及び第２の雄ねじ部１６，１７の間に、上記ブッシュ３１とすべり接触するための円周面からなる摺動面１５ｂを形成している。
【００４１】
ボルト２９は、頭部２９ａと、ねじが形成されていない長尺円柱状の胴部２９ｂと、ねじ部２９ｃとを有しており、ねじ部２９ｃには、上記ナット３０とロックナット３５がねじ込まれている。また、胴部２９ｂには、各皿ばね３３，３４の内周縁を支持するための支持リング３６，３７が回転自在に嵌められている。したがって、第１の実施の形態で採用した支持リング２５は廃止されている。一方の支持リング３６はボルト２９の頭部２９ａにより軸方向移動を止められ、他方の支持リング３７はナット３０によって軸方向移動を止められている。
【００４２】
なお、胴部２９ｃを軸方向にスライド自在に支持するためのブッシュ３８が、各Ｖ溝形成体２７，２８のボルト挿通孔２７ｆ，２８ｆにそれぞれ圧入されている。また、１５ｃは、回転軸１５と取付部材２４とをキー結合させるキー２６を挿入するためのキー溝である。また、図６において３９は皿ばね３３，３４にそれぞれ放射状に形成されたスリットであり、皿ばね３３，３４の柔軟性を増している。他の構成については、図１の実施の形態と同様であるので、図に同一符合を付してその説明を省略する。
【００４３】
本第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、負荷トルクの変動に起因した可変速プーリ８の接触径の変化を防止でき、また、一対の環状のＶ溝形成体２７，２８を用いることで構造の簡素化及び小型化を達成でき、さらに、摩擦ロスを少なくしてよりスムーズな変速が可能となるという種々の作用効果を奏する。
【００４４】
図８（ａ）及び（ｂ）は本発明の第３の実施の形態に係る可変速プーリの要部を示している。図８（ａ），（ｂ）を参照して、本実施の形態が図１の実施の形態と主に異なる点は、Ｖ溝５０を形成するためのＶ溝形成体４０，４１のトルク伝達面４０ａ，４１ａが凹面状湾曲面とされると共に、偏心リング４２の両側面４２ｂ（トルク伝達面４０ａ，４１ａと摩擦係合される面である）が凸面状湾曲面とされていることである。４２ａは平ベルト２への伝動面である。
【００４５】
偏心リング４２が図８（ａ）に示すように最大接触径（Ｄ＝Ｄ１）を呈する状態では、相対的に外径側の接触部位Ｐ１にてＶ溝形成体４０，４１に接し、また、偏心リング４２が図８（ｂ）に示すように最小接触径（Ｄ＝Ｄ２）を呈する状態では、相対的に内径側の接触部位Ｐ２にてＶ溝形成体４０，４１で接触する。図１や図６の実施の形態のようにＶ溝形成体と偏心リングの接触面がリニアである場合では、図９に一点鎖線で示すように接触径Ｄの変化をあまり大きくできないのに対して、本実施の形態では、図９に実線で示すように、両Ｖ溝形成体４０，４１間の距離ｄの増大に対して、接触径Ｄ（Ｖ溝形成体４０，４１の回転中心からの接触部位Ｐ１，Ｐ２までの距離）を累進的に変化させることができるようになっており、その結果、Ｖ溝形成体４０，４１を大型化することなく、変速比を大きく確保することができる。例えば、トルク伝達面が直線的な傾斜面である場合に１．７５である変速比を、２にすることが可能である。
【００４６】
上記のように接触径の変化を大きくできるのは、本実施の形態では、最大接触径の状態での偏心リング４２の接触部位Ｐ１（図８（ａ）参照）に対して、最小接触径の状態の偏心リング４２の接触部位Ｐ２（図８（ｂ）参照）を、径方向の内方へ所定距離離れた位置に変位させることができることによる。即ち、偏心リングをＶ溝形成体４０，４１の径方向のより内方へ変位させることが可能となることによる。なお、Ｖ溝形成体と偏心リングとの接触面が直線的な傾斜面である場合には、偏心リングの接触部位は、接触径の変化にかかわらず一定である。
【００４７】
上記のトルク伝達面４０ａ，４１ａを構成する凹面状湾曲面の曲率と、偏心リング４２の各側面４２ｂを構成する凸面状湾曲面の曲率とは同じであっても良いし、そうでなくても良く、何れにしても、偏心リング４２の接触部位を変化させることができれば良い。上記の凹面状湾曲面や凸面状湾曲面の曲率は、２段階に変化するものであっても良いが、２つの曲率のつなぎの部分を接触部位が移動する際に不連続感（いわゆるショック）を生じないように円滑につなぐ必要がある。不連続感を生ずるおそれがない点では、単一の曲率を採用することが好ましい。
【００４８】
なお、図１０に示すように、図８の実施の形態の偏心リング４２に対して、内径部の形状のみが異なる偏心リング４３に、ダイナミックダンパ４４が装着されていれば、偏心リング４３の振動を防止できる点で好ましい。偏心リング４３の内径部は、小径部４３ｃとこれを挟んだ一対の大径部４３ｄとを有し、これら小径部４３ｃと一対の大径部４３ｄとをそれぞれ接続する段付き端面４３ｅに、ダイナミックダンパ４４が連結されている。
【００４９】
このダイナミックダンパ４４は、▲１▼偏心リング４３の小径部４３ｃの内方に配置される所定の質量を持つ重り部材としての環状部材４５と、▲２▼この環状部材４５の各端面４５ａと対応する段付き端面４３ｅとをそれぞれ連結することにより、環状部材４５を弾性支持した弾性部材としての一対の環状のゴム板４６とを備えている。一対のゴム板４６によって弾性支持された環状部材４５は、ゴム板４６を変形させつつ偏心リング４３の軸方向に平行な方向に振動変位することにより、偏心リング４３の振動エネルギを消散させ、振幅を大幅に軽減することができる。偏心リング４３が偏心変位した際に、偏心リング４３の径方向の片側のみがＶ溝形成体４０，４１によって支持されて径方向の反対側がフリーとなっており、このため、偏心リング４３は横触れ振動を生じ易い傾向にあるが、上記のようなダイナミックダンパ４４を採用することにより、振動を大幅に軽減することができる。
【００５０】
上記のダイナミックダンパとしては、上記の構成のものに限定されるものではなく、重り部材と弾性部材を備えたものであれば、種々公知のものを採用できる。例えば、偏心リングに形成した凹所に重り部材としての玉を収容し、この凹所に弾性部材としての所定の粘弾性を有する油やグリスを充填して密封した構造の、いわゆる粘性ダンパを用いることも可能である。また、ダイナミックダンパは、図１や図６の実施の形態の偏心リングにも適用することができる。
【００５１】
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、例えば可変速プーリ８を従動側のプーリに適用する場合において、トルクカム機構を構成するねじ結合機構のねじ形成方向は、Ｖ溝形成体を回転軸１５に対して回転方向に位相ずれを、両Ｖ溝形成体同士を互いに近接させる移動に変換できる方向となる。すなわち、駆動側のプーリに用いる場合と、回転方向に関して逆向きとなる。
【００５２】
さらに、偏心リング２０を廃止し、Ｖベルトを直接Ｖ溝２１に嵌めるようにしても良い。この場合においても、図８の実施の形態のようにＶ溝のトルク伝達面を凹面状湾曲面にすると共に、Ｖベルトの両側面を凸面状湾曲面とし、これにより、小型で変速比の大きな可変速プーリを得ることが可能である。
その他、本発明の範囲で種々の設計変更を施すことができる。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、負荷トルクの変動によって接触径を小さくしようとする力が作用しても、これに抗する力をトルクカム機構によって生起できるので、負荷トルクの変動に起因した可変速プーリの接触径の変化を防止できる。また、上記のように抗する力を生起できるので、付勢手段による付勢力を小さくできる結果、伝達トルクの摩擦ロスを少なくできる。
【００５４】
さらに、Ｖベルトを支持する手段として、一対の環状のＶ溝形成体を用いたので、構造を簡素化でき、小型化を達成できる。また、従来の多数のベルト係合棒を用いる場合と比較して摩擦箇所を少なくできる結果、摩擦抵抗を少なくでき、上記の付勢力による摩擦ロスを少なくできることと合まって、よりスムーズな変速が可能となる。
【００５５】
また、トルクカム機構として、互いに逆ねじの一対のねじ結合機構を用いたので、構造の簡素化、小型化が図れる。また、接触径が変化しても、Ｖベルトの幅方向の中心位置を変化させないようにすることを、上記のような簡単な構造にて達成できる。さらに、ねじ山のリード角等の設定により、トルクカムによる力の変換効率を容易に設定できる。
【００５６】
さらに、両Ｖ溝形成体が連結手段を兼用することになるので、これを別途に構成する場合と比較して、構造の簡素化、小型化を達成できる。
請求項２に係る発明によれば、両Ｖ溝形成体が互いに他を介して回転軸に支持されるので、各Ｖ溝形成体を支持するための軸受等を別途に設ける場合と比較して、構造の簡素化、小型化を達成できる。
【００５７】
請求項３に係る発明によれば、平ベルトを用いることが可能となる。また、偏心リングは、ベルトとは別の材料を選択することができる。例えば、ベルトとしてゴムを用いた場合に、偏心リングとして樹脂を用いることができ、この場合、樹脂からなる偏心リングによって、Ｖ溝形成体に対して焼き付き難くし、且つＶ溝形成体に対する摩擦係数を高くすることができる。
【００５８】
請求項４に係る発明によれば、小型で変速比の大きな可変速プーリを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態としての可変速プーリの縦断面図であり、最大接触径となる状態を示している。
【図２】図１の可変速プーリを用いた、エンジン補機駆動用のベルト伝動装置の概略図である。
【図３】エンジン回転数と補機の回転数との関係を示す図である。
【図４】最小接触径となった可変速プーリの縦断面図である。
【図５】Ｖ溝形成体の正面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態としての可変速プーリの縦断面図である。
【図７】可変速プーリの側面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態としての可変速プーリの要部の概略断面図であり、（ａ）は最大接触径となった状態を示し、（ｂ）は最小接触径となった状態を示している。
【図９】図９の実施の形態におけるＶ溝形成体間の距離と接触径との関係を示す図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態としての可変速度プーリの偏心リングの断面図である。
【符号の説明】
１ベルト伝動装置
２ベルト
８可変速プーリ
１０オートテンショナ
１１油圧アクチュエータ
１２コントローラ
１５回転軸
１６第１の雄ねじ部
１７第２の雄ねじ部
Ｔトルクカム機構
１８，２７，４０第１のＶ溝形成体
１９，２８，４１第２のＶ溝形成体
１８ａ，１９ａ，２７ａ，２８ａテーパ面（トルク伝達面）
１８ｃ，１９ｃ嵌合突起（連結手段）
１８ｄ，１９ｄ嵌合溝（連結手段）
２０，４２偏心リング
２２皿ばね（付勢手段）
２９ボルト（連結手段）
３０ナット（連結手段）
３３，３４皿ばね（付勢手段）
４０ａ，４０ｂトルク伝達面
４２ｂ側面（摩擦係合される面）

Claims

巻き掛けられたＶベルトに対する接触径を変化させることができる可変速プーリにおいて、
所定の回転方向に回転される回転軸と、
この回転軸の周囲を取り囲んで一対が設けられ、互いに対向するテーパ状のトルク伝達面を有し且つこれらトルク伝達面同士の間にＶベルトを保持するためのＶ溝を区画した環状のＶ溝形成体と、
両Ｖ溝形成体同士を回転軸の軸方向に進退自在な状態で一体回転可能に連結する連結手段と、
両Ｖ溝形成体を互いに近接させて上記接触径が最大径となる方向へ弾性的に付勢する付勢手段と、
回転軸と各Ｖ溝形成体とをそれぞれトルク伝達可能に連結すると共に、伝達トルクの負荷による回転軸と各Ｖ溝形成体との位相ずれを、各Ｖ溝形成体の軸方向移動に変換することにより、各Ｖ溝形成体を相等しいストローク量で互いに近接させることのできる一対のトルクカム機構とが備えられ、
各Ｖ溝形成体は、上記トルク伝達面を有する環状の主体部と、主体部の内周縁部から軸方向に延び円周等配に配置された複数の嵌合突起と、相隣接する嵌合突起間に形成された嵌合溝と、主体部の内周面であって嵌合突起の基端側の部分に形成されることにより主体部の内周面の周方向に関して間欠に配置された雌ねじ部とを含み、
一方のＶ溝形成体の嵌合突起が他方の嵌合溝に嵌め合わされるとともに、上記他方のＶ溝形成体の嵌合突起が上記一方の嵌合溝に嵌め合わされて、嵌合突起と嵌合溝とにより上記連結手段が構成されており、
上記トルクカム機構は互いに逆ねじで且つ同一ピッチの一対のねじ結合機構からなり、一方のねじ結合機構は、一方のＶ溝形成体の雌ねじ部とこれに噛み合う回転軸の外周面の雄ねじ部とにより構成され、他方のねじ結合機構は、他方のＶ溝形成体の雌ねじ部とこれに噛み合う回転軸の外周面の雄ねじ部とにより構成されていることを特徴とする可変速プーリ。
請求項１記載の可変速プーリにおいて、上記嵌合突起と嵌合孔との嵌め合いは、両Ｖ溝形成体が互いに他を支持できるようにルーズフィットとされていることを特徴とする可変速プーリ。
請求項１又は２に記載の可変速プーリにおいて、上記Ｖベルトに代えて平ベルトが用いられ、上記Ｖ溝に遊嵌され且つ外周面に上記平ベルトへの伝動面を形成した断面台形形状の偏心リングがさらに備えられたことを特徴とする可変速プーリ。
請求項１，２又は３に記載の可変速プーリにおいて、両Ｖ溝形成体のトルク伝達面同士間の距離が増大すると接触径が累進的に減少するように、各Ｖ溝形成体のトルク伝達面は凹面状に設定されると共に各Ｖ溝形成体のトルク伝達面と摩擦係合される面は凸面状に設定されることを特徴とする可変速プーリ。