JP3677391B2 - 可変径プーリ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
慣性部材の遠心力を用いてベルトの有効径を変更する遠心式の可変径プーリに関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来より、ベルトに対する有効径を変化させることのできる可変径プーリを用いたベルト伝動装置が提供されている。このベルト伝動装置では、油圧アクチュエータや電動モー夕等の駆動手段にて駆動される変速比調整用のテンショナによって、ベルトの張力を増大させつつベルトをたぐり寄せ、これにより、可変径プーリの有効径を変更して変速するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このベルト伝動装置では、変速比調整用のテンショナ、このテンショナを駆動させる駆動機構、およびこの駆動機構の動作を制御するためのコントローラ等の機構を用いることが必要であり、このため、部品点数が多くて構造が複雑であると共に製造コストが高く、また、配置スペースを広くとるという問題がある。
【０００４】
そこで、遠心力により旋回径を増大させる慣性部材によってプーリ主体を軸方向に押して変速する可変径プーリが提供されている（例えば特開平２−１６９８２４号公報）。この場合、可変径プーリの構造を簡素化でき、ベルト伝動装置に適用された場合に、ベルト伝動装置の構造を簡素化できると共に、製造コストや配置スペースを削減することができる。
【０００５】
上記の慣性部材は遠心方向にいくにしたがって幅の狭くなる楔状の収容空間に配置されているが、慣性部材が摺動する面がテーパ面であり、特にテーパ面の径方向外方に外筒部が一体に形成されている場合には、加工が困難であり、加工精度が期待できない。このため、テーパ面からなる摺動面の表面粗さが悪くなり、変速時のヒステリシスが大きい。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、スムーズな変速が可能な可変径プーリを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための課題解決手段として、請求項１記載の発明の態様は、遠心力により旋回径を増大させる慣性部材によって一対のプーリ主体の少なくとも一方を軸方向に押し、上記一対のプーリ主体に巻き回されたベルトの有効径を変更する可変径プーリにおいて、上記慣性部材の移動を案内する一対の案内面のうちの一方が、プーリ主体の軸心に対して直交する平面からなり、上記慣性部材は上記一対の案内面に転動する転動部材からなり、上記転動部材は外ローラとこの外ローラを同心に貫通する内ローラとを含み、両ローラは軸受を介して互いに相対回転自在に連結され、対応する案内面にそれぞれ転動し、上記内ローラを案内する案内面は、外ローラの一部を収容しつつ外ローラの変位を許容する溝の両縁部に形成され、溝の底部が外ローラとの接触を回避していると共に、溝の両内壁面が外ローラの軸方向変位を規制していることを特徴とするものである。
【０００８】
本態様では、一対の案内面のうちの一方がプーリ主体の軸心に対して直交するので、双方がテーパ面からなる場合と比較して、案内面の加工コストを安くすることができる。また、上記一方の案内面の加工精度を高くできるので、表面粗さを良好にでき、その結果、慣性部材が変位する際の抵抗を少なくして変速時のヒステリシスを低減することができる。
【０００９】
また、上記慣性部材が上記一対の案内面に転動する転動部材からなるので、スムーズな変速が可能となる。
【００１０】
また、上記転動部材は外ローラとこの外ローラを同心に貫通する内ローラとを含み、両ローラは軸受を介して互いに相対回転自在に連結され、上記一対の案内面にそれぞれ転動するので、下記の効果を奏することができる。
【００１１】
すなわち、転動部材に含まれる両ローラが両案内面に対して転がり移動することになり、非常にスムーズな移動が可能となる。したがって、一対の案内面がなす角度を小さくすることも可能となり、結果として、可変径プーリの小型化を図ることができる。なお、軸受としてはすべり軸受を用いても良いし、転がり軸受を用いても良い。
【００１２】
また、上記内ローラを案内する案内面は、外ローラの一部を収容しつつ外ローラの変位を許容する溝の両縁部に形成され、溝の底部が外ローラとの接触を回避していると共に、溝の両内壁面が外ローラの軸方向変位を規制しているので、下記の効果を奏することができる。
【００１３】
すなわち、内ローラおよび外ローラをそれぞれ案内する一対の案内面を互いに近づけて配置できるので、一層の小型化を図ることができる。また、溝内に一部が収容される外ローラは変位するときに溝により軸方向変位を規制されるので、軸方向にがたつくことがない。しかも、内ローラはその両端部が溝の両縁部によって案内されるので、両ローラがスムーズに変位できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１は本発明の一実施形態に係る可変径プーリの断面図である。本可変径プーリは、巻きかけられたベルトの有効径を変化させることのできるものであり、駆動プーリおよび従動プーリの少なくとも一方に適用される。
【００１６】
図１を参照して、本可変径プーリは、回転軸１の周囲に軸方向に移動自在な第１および第２の環状のプーリ主体２，３を備えており、これらプーリ主体２，３の互いの対向面にそれぞれ動力伝達面４，５を形成している。これら一対の動力伝達面４，５は互いに逆向きに傾斜したテーパ状にされており、両動力伝達面４，５によって、断面略台形形状の動力伝達リング６が、両プーリ主体２，３の軸心Ｋに対して図１に示すように偏心可能に挟持されている。Ｌはベルト７の幅中心の位置（以下、ベルトセンタＬという）である。
【００１７】
この動力伝達リング６の外周面にはベルト７への伝動面８が形成され、この伝動面８にベルト７が巻き掛けられている。伝動面８にはベルト７のリブと噛み合う周溝が形成されている。動力伝達リング６の両側面はそれぞれ対応する動力伝達面４，５と接触してトルクを伝達する動力伝達面９，１０を構成している。
【００１８】
また、可変径プーリは、第１および第２のプーリ主体２，３を互いに近づく方向に付勢する付勢手段としてのダイヤフラムスプリング１１を備えており、このダイヤフラムスプリング１１は、回転軸１の基端のボス部５０にねじ結合により一体回転可能に固定された環状フランジ付きの連結部材１２に各複数の第１および第２の連結軸５１，５２を介して一体回転可能に連結されている。上記の連結部材１２を介して伝達されるトルクがねじ締め方向に働くようにされており、固定が緩むことがないようになっている。
【００１９】
上記のダイヤフラムスプリング１１の内径部１４および外径部１５は、第１および第２のプーリ主体３にそれぞれ一体回転可能に係合されている。これにより、両プーリ主体２，３とダイヤフラムスプリング１１が回転軸１と一体に回転するようになっている。例えば本可変径プーリを駆動プーリに適用した場合には、回転軸１、ダイヤフラムスプリング１１、両プーリ主体２，３および動力伝達リング６を介してベルト７へトルクが伝達される。
【００２０】
図１および図２を参照して、ダイヤフラムスプリング１１の内径部１４および外径部１５には、それぞれ円周等配に配置された放射状の連結溝１６，１７が形成されている。また、ダイヤフラムスプリング１１の径方向の中間部において、上述した第１および第２の連結軸５１，５２を貫通させてダイヤフラムスプリング１１と連結部材１２とをトルク伝達可能に連結する連結孔３１が円周等配に形成されている。
【００２１】
第１のプーリ主体２は、上記テーパ状の動力伝達面４を備える穴付き円板部１８と、この円板部１８の内周にキー３０によって一体回転可能に結合されたボス部１９とを備えている。ボス部１９の一端には小径のねじ部５３が形成され、このねじ部５３にねじ込んだナット５４がワッシャ５５を介して円板部１８を押圧し、円板部１８の内周面がボス部１９の外周に形成されたテーパ面５６に圧接されて、円板部１８がボス部１９に軸方向に一体移動可能に固定されている。ボス部１９と円板部１８との相対回転がキー３０によって規制されているので、ナット５４を締めつける際に、円板部１８を固定することで、ねじ部５３の回り止めが達成できる。これにより、回り止めが容易に行えるので、可変径プーリの内部の材料を傷めることなく、ナット５４の締め付けを容易に実施できる。
【００２２】
ボス部１９の他端には軸方向中間部まで延びる筒状部５７が形成され、この筒状部５７内に回転軸１が同軸上に挿入されている。そして、ボス部１９は回転軸１の周面に滑り軸受としてのブッシュ２０を介して軸方向にスライド自在に支持されている。
【００２３】
第２のプーリ主体３は、穴付き円板部２１と、この円板部２１の内周に形成された円筒状のボス部２２とを備えている。円板部２１は上記の動力伝達面５を形成している。第２のプーリ主体３のボス部２２は、第１のプーリ主体２のボス部１９を取り囲み、この第１のプーリ主体２のボス部１９によって滑り軸受としてのブッシュ２３を介して軸方向にスライド自在に支持されている。
【００２４】
第２のプーリ主体３の動力伝達面５の背面からなる後述する第１の案内面２４（すなわち円板部２１の背面）には、ねじ５８によって筒状部５９が一体回転可能に固定されている。この筒状部５９は上記第１の案内面２４から後方へ延び、その先端には、ダイヤフラムスプリング１１の外径部１５の複数の連結溝１７にそれぞれ嵌め入れられる複数の板状の連結突起３３が円周等配で放射状に形成されている。第２のプーリ主体３の第１の案内面２４がダイヤフラムスプリング１１の外径部１５によって筒状部５９を介して押圧されて、第２のプーリ主体３が第１のプーリ主体２へ近づく方向に付勢されている。
【００２５】
第１のプーリ主体２のボス部１９は、第２のプーリ主体３のボス部２２を貫通して第２のプーリ主体３の動力伝達面５の背面である第１の案内面２４側へ延びており、ボス部１９が第２のプーリ主体３の背面側へ延びる部分を構成している。この背面側へ延びる部分としてのボス部１９の端部（すなわち筒状部５９の端部）には、当該端部とダイヤフラムスプリング１１の内径部１４とを一体回転可能に連結するための環状の連結部２５が一体に形成されている。
【００２６】
この連結部２５は、ダイヤフラムスプリング１１の内径部１４を軸方向に押すための円板状の押圧板部２６と、この押圧板部２６に円周等配で放射状に形成された複数の連結突起２７とを形成している。上記の押圧板部２６がダイヤフラムスプリング１１の内径部１４によって押圧され、連結部材２５を介して第１のプーリ主体２が第２のプーリ主体３へ近づく方向に付勢されている。また、複数の連結突起２７は、ダイヤフラムスプリング１１の内径部１４の複数の連結溝１６にそれぞれ嵌め入れられている。
【００２７】
第２のプーリ主体３の背面からなる第１の案内面２４と、これに対向する対向面からなる第２の案内面４０を有する対向部材４１との間に、ローラからなる慣性部材４２が複数介在している。上記第１の案内面２４は、軸心Ｋに対して直交する面からなる。
【００２８】
上記の対向部材４１は、第１のプーリ主体２のボス部１９に嵌合するとともに、連結部２５に突き当てられて第１のプーリ主体２に対する軸方向移動が規制された円筒状のボス部４３と、このボス部４３の一端から径方向外方へ延びるように一体に形成された円錐板部４４とを備えている。円錐板部４４の内面が、上記第１の案内面２４に対向する円錐テーパ状の対向面からなる第２の案内面４０となっている。
【００２９】
そして、これら第１および第２の案内面２４，４０との間に慣性部材４２を収容するための環状の収容空間４５が区画されている。この収容空間４５は径方向外方へいくほど幅狭となる断面楔状の空間である。また、収容空間４５の内周は第２のプーリ主体３のボス部２２によって区画される一方、収容空間４５の外周は第２のプーリ主体３の筒状部５９によって区画されている。４６は対向部材４１の第２の案内面４０に一体に形成され、ローラからなる慣性部材４２の両端面に当接して、各慣性部材４２の遠心方向および求心方向への移動を案内する案内板であり、三角形形状をしている。これら案内板４６はローラからなる慣性部材が両案内板４６間に形成される溝から脱落することがないように、十分な大きさに設定されている。
【００３０】
上記の連結部材１２は、回転軸１のボス部５０にねじ嵌合された筒状部２８と、この筒状部の一端に一体に形成されて径方向外方へ延びる環状フランジ２９とを含んでおり、全体が断面Ｌ字形形状をなしている。
【００３１】
また、上記の環状フランジ２９には、当該環状フランジ２９を軸方向に貫通して複数の貫通孔３５が円周等配に形成され、各貫通孔３５には上記各連結軸５１，５２が挿通されて固定されている。これらの連結軸５１，５２は回転軸１の軸方向に平行に形成され、ダイヤフラムスプリング１１の連結孔３１に嵌め入れられてダイヤフラムスプリング１１と連結部材１２とをトルク伝達可能に連結する。
【００３２】
図２を参照して、連結孔３１は径方向に沿って長い長孔からなり、図３に示すように、その内面に径方向に沿って長い互いに平行な一対の係合面３６，３７を形成している。一方、上記第１の連結軸５１はいわゆる二面幅をとった断面形状をしており、連結孔３１の一対の係合面３６，３７にそれぞれ係合する一対の係合面３８，３９を有している。
【００３３】
連結孔３１の一対の係合面３６，３７は、対応する第１の連結軸５１の一対の係合面３８，３９よりも、ダイヤフラムスプリング１１の径方向に長くなるように設定されている。また、各係合面３６〜３９は、ダイヤフラムスプリング１１の軸方向（図３において紙面に垂直な方向）および径方向（図３において上下方向）に平行な面となっている。連結孔３１の両係合面３６，３７間の幅は、連結軸１３の両係合面３８，３９間の幅と略等しく設定されている。このようにして、上記第１の連結軸５１はダイヤフラムスプリング１１の周方向Ｒの変位のみを規制するように連結孔３１の内面に係合されていることになる。すなわち、第１の連結軸５１は、当該第１の連結軸５１が挿入される連結孔３１の周辺部分の軸方向変位および径方向変位を許容しており、トルク伝達のみに寄与する。
【００３４】
第１の連結軸５１が連結孔３１の径方向に沿って長い一対の係合面３６，３７に接触するので、接触面積を広く確保でき、ダイヤフラムスプリング１１に負荷される応力を一層軽減することができる。その結果、耐久性を向上することができる。
【００３５】
一方、第２の連結軸５２は、当該第２の連結軸５２が対応する連結孔３１の周辺部分においてダイヤフラムスプリング１１の軸方向変位を規制する。この連結孔３１の径方向位置（図１において軸線Ｋからの距離ｄで示す）は、内径部１４と外径部１５とを相等しいストローク量で互いに逆向きに変位させることが可能となる位置である。
【００３６】
図４（ａ）および（ｂ）を参照して、第２の連結軸５２は、円柱状の大径部６０と、この大径部６０の端部に一体に形成された円柱状の小径部６１と、この小径部６１の端部に一体に形成されたストッパ部６２とを備えており、小径部６１の周囲にダイヤフラムスプリング１１が嵌められる。
【００３７】
小径部６２は、連結孔３１の幅ｅに略等しい径を持っており、ストッパ部６２の周面は、連結孔３１の幅ｅに等しい二面幅をなして互いに対向する一対の平坦面６４と、連結孔３１の幅ｅよりも大きい径の一対の円弧面６５とを含んでいる。組立時に、第２の連結軸５２を連結孔３１に係合する際には、図４（ａ），（ｂ）の状態に対して第２の連結軸５２を９０°回転させてストッパ部６２の一対の平坦面６３を連結孔３１の係合面３６，３７に沿わせた状態で挿入し、小径部６１が連結孔３１に係合するようにした後、第２の連結軸５２を９０°回転させて、図４（ａ），（ｂ）に示す組立状態とする。
【００３８】
大径部６０と小径部６１との間の段部は、ダイヤフラムスプリング１１の傾斜時に、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、ダイヤフラムスプリング１１の連結孔３１の周辺部分を沿わせてこれを受ける傾斜状の受け面６３に構成されている。この受け面６３はテーパ面からなる。このように傾斜状の受け面６３を設けることにより、大径部６０と小径部６１との間の段部が傾斜していない場合と比較して、小径部６１の長さｆ［図４（ｂ）参照］を短くできるので、小径部６１におけるダイヤフラムスプリング１１の軸方向の遊びを少なくすることができる。
【００３９】
本実施形態では、ベルト７の走行速度が増して可変径プーリの回転速度が増すと、ローラからなる慣性部材４２が収容空間４５内を遠心方向に（図１に示す状態から図６に示す状態へと）自動的に変位することにより、ダイヤフラムスプリング１１と共働して両プーリ主体２，３を介して動力伝達リング６を上記軸心Ｋと同心位置に付勢し、ベルト７に対する有効径Ｄを変化させることができる。
【００４０】
慣性部材４２を案内する第１の案内面２４がプーリ主体２の軸心Ｋに対して直交するので、第１の案内面２４を加工し易く、加工コストを安くすることができる。特に、収容空間４５の外周を区画する筒状部５９を、第２プーリ主体３と別体にしてねじ止めするようにしたので、第１の案内面２４の加工をより容易に行うことができる。
【００４１】
また、加工が容易であることから、第１の案内面２４の加工精度を高くできるので、表面粗さを良好にでき、その結果、慣性部材４２が変位する際の抵抗を少なくして変速時のヒステリシスを低減することができる。特に、慣性部材４２が転動部材としてのローラからなるので、スムーズな変速が可能である。
【００４２】
次いで、図７および図８は本発明の他の実施の形態の要部の断面図および一部破断斜視図を示している。これらの図を参照して、本実施の形態が図１の実施の形態と異なるのは下記である。すなわち、第２のプーリ主体３の背面からなる第１の案内面２４と、後述する案内溝７４を含む対向部材４１Ａの対向面４７との間に区画される収容空間４５に慣性部材７０が収容されている。この慣性部材７０は、転動部材としての、外ローラ７１および内ローラ７２を含んでおり、内ローラ７２は、外ローラ７１を同心に貫通している。両ローラ７１，７２は軸受７３を介して相対回転自在に連結されている。軸受７３としては、例えばメタル製のブッシュ等のすべり軸受、又は転がり軸受を用いることができる。
【００４３】
外ローラ７１は第２のプーリ主体３の背面からなる第１の案内面２４によって案内されて転動する。一方、対向部材４１の対向面４７に放射状の延びるように形成された案内溝７４の両縁部からなる第２の案内面７５，７５によって、内ローラ７２の両端部７８，７８がそれぞれ案内されて転動する。
【００４４】
案内溝７４は外ローラ７１の一部を収容しつつ外ローラ７１の変位を許容し、且つ案内溝７４の底部７６と外ローラ７１の外周面７９との接触は回避されている。また、案内溝７４の両内壁面７７，７７が外ローラ７１の両端面８０，８０にそれぞれ当接することにより、外ローラ７１の軸方向変位を規制している。他の構成については図１の実施の形態と同様である。
【００４５】
本実施の形態では、図１の実施の形態と同様の作用効果を奏することに加えて、両ローラ７１，７２が両案内面２４，７５に対してそれぞれ転がり移動することになり、非常にスムーズな変速が可能となる。したがって、両案内面２４，７５がなす角度θを小さくすることも可能となり、結果として、可変径プーリの小型化を図ることができる。
【００４６】
また、両ローラ７１，７２をそれぞれ案内する両案内面２４，７５を互いに近づけて配置できるので、可変径プーリの一層の小型化を図ることができる。また、案内溝７４の内壁面７７，７７によって外ローラ７１のがたつき防止し、また、案内溝７４の両縁部としての第２の案内面７５，７５によって内ローラ７２の両端部７８，７８を案内するので、両ローラ７１、７２がスムーズに変位でき、この点からもスムーズな変速が可能となる。
【００４７】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更を施すことができる。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、一対の案内面のうちの一方がプーリ主体の軸心に対して直交するので、双方がテーパ面からなる場合と比較して、案内面の加工コストを安くすることができる。また、上記一方の案内面の加工精度を高くできるので、表面粗さを良好にでき、その結果、慣性部材が変位する際の抵抗を少なくして変速時のヒステリシスを低減することができる。
【００４９】
また、転動部材を用いるので、スムーズな変速が可能となる。
【００５０】
また、転動部材に含まれる両ローラが両案内面に対して転がり移動することになり、非常にスムーズな変速が可能となる。したがって、一対の案内面がなす角度を小さくすることも可能となり、結果として、可変径プーリの小型化を図ることができる。
【００５１】
また、内ローラおよび外ローラをそれぞれ案内する一対の案内面を互いに近づけて配置できるので、一層の小型化を図ることができる。また、溝の内壁面によって外ローラのがたつき防止しつつ、溝の両縁部によって内ローラの両端部を案内するので、両ローラがスムーズに変位できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の可変径プーリの断面図であり、回転速度が遅くて動力伝達リングが偏心している状態を示している。
【図２】ダイヤフラムスプリングの側面図である。
【図３】ダイヤフラムスプリングの連結孔と第１の連結軸の組み合わせ状態を示す略図であり、（ａ）は正面図を示し、（ｂ）は側面図を示している。
【図４】ダイヤフラムスプリングの連結孔と第２の連結軸の組み合わせ状態を示す略図であり、（ａ）は正面図を示し、（ｂ）は側面図を示している。
【図５】ダイヤフラムスプリングの連結孔と第２の連結軸の組み合わせ状態を示す略図であり、（ａ）は動力伝達リングが偏心した図１の状態に対応し、（ｂ）は動力伝達リングが同心位置にある図６に状態に対応している。
【図６】動力伝達リングが同心位置へ変位した偏心した際の可変径プーリの断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態の可変径プーリの要部の概略断面図である。
【図８】図７の可変径プーリの要部の一部破断斜視図である。
【符号の説明】
１ 回転軸
２ 第１のプーリ主体
３ 第２のプーリ主体
４，５ 動力伝達面
６ 動力伝達リング
７ ベルト
１１ ダイヤフラムスプリング
２４ 第１の案内面
４０ 第２の案内面
４１ 対向部材
４２ 慣性部材（転動部材）
４５ 収容空間
４７ 対向面
７０ 慣性部材
７１ 外ローラ（転動部材）
７２ 内ローラ（転動部材）
７３ 軸受
７４ 案内溝
７５ 第２の案内面
７６ 底部
７７ 内壁面
７８ 両端部
７９ 外周面
８０ 両端面

Claims (1)

1. 遠心力により旋回径を増大させる慣性部材によって一対のプーリ主体の少なくとも一方を軸方向に押し、上記一対のプーリ主体に巻き回されたベルトの有効径を変更する可変径プーリにおいて、
   上記慣性部材の移動を案内する一対の案内面のうちの一方が、プーリ主体の軸心に対して直交する平面からなり、
   上記慣性部材は上記一対の案内面に転動する転動部材からなり、
   上記転動部材は外ローラとこの外ローラを同心に貫通する内ローラとを含み、両ローラは軸受を介して互いに相対回転自在に連結され、対応する案内面にそれぞれ転動し、
   上記内ローラを案内する案内面は、外ローラの一部を収容しつつ外ローラの変位を許容する溝の両縁部に形成され、溝の底部が外ローラとの接触を回避していると共に、溝の両内壁面が外ローラの軸方向変位を規制していることを特徴とする可変径プーリ。

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