JP3698878B2 - ベルトテンショナ機構 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
巻き掛けられたベルトの張力を調整するベルトテンショナ機構に関する。
【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、補機を必要以上の回転数で回転させることは、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、可変径プーリを用いて補機の回転数を調整し得るようにした無段変速機が提案されている（例えば、公表特許公報平２−５００２６１号）。
この公報の無段変速機では、ベルトに張力を負荷することにより可変径プーリの有効径を変化させる変速比設定用のテンショナを備えている。このテンショナでは、ベルトに係合する回転自在なプーリの動作位置を、油圧シリンダによって変位させて変位後の位置をロックすることにより、可変径プーリの有効径を変化させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の変速比設定用のテンショナは、変位させた後のプーリの位置をロックする、言わばスタティックなテンショナであり、ベルトに発生する振動や張力変動を減衰させる機能を有していない。したがって、ベルトの振動が収まり難いという問題がある。
【０００５】
そこで、ばねや摩擦減衰手段等を含み、ベルトの振動を減衰させる機能を有する公知のオートテンショナを新たに追加することも考えられるが、構造が複雑となる。また、このオートテンショナを配置するスペースが必要となり、無段変速機が大型になる。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で省スペースを図りつつベルト振動の少ないベルトテンショナ機構を提供することを目的とする。
【０００６】
【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記載の発明は、固定部材と、この固定部材に変位可能に設けられた可動部材と、この可動部材に回動自在に支持されると共にベルトに係合し、且つ可動部材の変位に伴ってベルトに張力を与える第１の方向とその逆の第２の方向に変位するテンショナプーリと、固定部材に設けられ、上記可動部材を駆動伝達機構を介して少なくとも第１の方向へ駆動する駆動源と、上記可動部材を第１の方向に付勢する弾性部材とを備え、上記可動部材は所定の回動軸線の回りに揺動自在な揺動部材からなり、上記駆動伝達機構は、駆動源に連結されたウォームと、このウォームと噛み合い且つ揺動部材を揺動変位させるウォームホイールと、上記揺動部材と一体回動可能な回動部材とを含み、上記ウォームホイールは、上記回動軸線を中心とする円周上に複数の連結孔を備え、上記回動部材は、上記回動軸線を中心とする円周上に上記連結孔内に遊嵌された複数の連結突起を形成し、これら連結孔と連結突起との遊嵌によって、上記駆動原から可動部材としての揺動部材に至る駆動伝達経路に、駆動連結に関する遊び領域が形成されることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明では、駆動源によって可動部材を駆動してテンショナプーリを変位させ、ベルト張力を調整して変速比を変更することができる。また、駆動伝達経路に設けられた遊びによって可動部材と駆動源との間の駆動連結が断たれた状態では、弾性部材が可動部材を介してテンショナプーリをベルト側への押圧状態に弾性支持する。これにより、通常のオートテンショナと同様の機能を得ることができる。
また、テンショナプーリが揺動するタイプにおいてウォームギア機構を用いたので、テンンョナプーリ側からの逆入力の影響を駆動源が比較的受け難くなる結果、テンショナプーリの位置をより確実に保持することができる。上述の揺動タイプと比べ駆動源とプーリとの間を離隔させうる自由度が大きいので、レイアウトによっては取付位置の自由度が増す。
【０００８】
請求項２記載の発明は、固定部材と、この固定部材に変位可能に設けられた可動部材と、この可動部材に回動自在に支持されると共にベルトに係合し、且つ可動部材の変位に伴ってベルトに張力を与える第１の方向とその逆の第２の方向に変位するテンショナプーリと、固定部材に設けられ、上記可動部材を駆動伝達機構を介して少なくとも第１の方向へ駆動する駆動源と、上記可動部材を第１の方向に付勢する弾性部材とを備え、上記可動部材は上記第１および第２の方向に直線移動する直線動部材からなり、上記駆動伝達機構は、駆動源に連結されたピニオンと、このピニオンと噛み合い且つ直線動部材を直線動変位させるラック軸とを含み、上記直線動部材が固定部材側へ後退した状態でラック軸の端部とこの端部と対向する緩衝部材との間に隙間が形成され、この隙間によって、上記駆動原から可動部材としての直線動部材に至る駆動伝達経路に、駆動連結に関する遊び領域が形成されることを特徴とするものである。
本発明では、テンショナプーリが直線往復動するタイプにおいてラックアンドピニオン機構を用いたので、上述請求項１記載のウォームギア機構に比べ、さらに速度効率を高くとれるので、相対的に駆動源としての出力の小さいものが使用可能となる。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２において、上記可動部材を第１の方向に付勢する弾性部材と、可動部材の変位に抵抗を与える減衰力発生部材をさらに備えたことを特徴とするものである。
本発明では、駆動伝達経路に設けられた遊びによって可動部材と駆動源との間の駆動連結が断たれた状態では、ベルトの張力変動に伴ってテンショナプーリおよび可動部材が変位すると、弾性部材および減衰力発生部材が協働してダイナミックダンパとして機能する。これにより、ベルトの振動やベルトの張力変動を抑え、ベルトのスリップや鳴き等の発生を防止することができる。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか一つにおいて、上記駆動源がステッピングモータであることを特徴とするものである。ステッピングモータであれば停止により回転位置を保持できるので、位置決めが容易であると共に、回転位置を保持するための機構を別途に設ける必要がなく、製造コストを安くすることができる。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし３の何れか一つにおいて、上記駆動源が油圧モータであることを特徴とするものである。
本発明では、低圧の油圧源を用いても油圧モータにより高いトルクを得ることができるので、例えば車両に組み込まれてエンジンオイル等の低圧の動力源を用いる場合に適している。また、駆動源として仮に油圧シンリダのような直線往復運動型を用いた場合、低圧の動力源を用いるとシリンダ径を大きくしなければならず、シリンダ径を小さくするには別途高圧の動力源を必要とする問題があるが、本発明のように回転型の駆動源を用いた場合には、省スペースを図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１（ａ），（ｂ）は本発明の一実施の形態に係るベルトテンンョナ機構１を含むベルト式の無段変速装置５０の概略構成を示している。図１（ａ）はベルト２の走行速度に比して可変径プーリ５１の回転速度が相対的に遅くなった状態を示し、図１（ｂ）はベルト２の走行速度に比して可変径プーリ５１の回転速度が相対的に速くなった状態を示している。
【００１４】
本ベルトテンンョナ機構１は、自動車その他の車両に搭載される駆動源によって補機を駆動するためのベルト式の無段変速装置の他、一般の工作機械等の無段変速装置にも適用することができる。本無段変速装置では、可変径プーリを駆動プーリおよび従動プーリの何れに適用しても良く、１つの無段変速装置において、１ないし２つ以上の従動プーリを可変径プーリとすることも可能である。ただし、本実施の形態では、自動車に搭載されて、車両の駆動源の出力軸に連なる回転軸に駆動プーリとして可変径プーリを設けた例に則して説明する。
【００１５】
後に詳述するが、本可変径プーリ５１は、一対のプーリ主体２０２，２０３間に偏心可能に挟持され且つ外周面にベルト２が巻き掛けられる動力伝達リング２０６を備えている。可変径プーリ５１は、動力伝達リング２０６を、プーリ主体２０２，２０３の軸心Ｋと同心となる位置（図１（ａ）の状態に相当）と、軸心Ｋに対して所定量偏心する位置（図１（ｂ）の状態に相当）とに変位させることにより、ベルト２に対する有効径を変化させる。
【００１６】
本無段変速装置５０では、無端状のベルト２を、上記ベルトテンショナ機構１に含まれるテンショナプーリ３、位置が固定されたアイドラプーリ５２、および上記可変径プーリ５１に対して順次に巻き回している。ベルト２は、図示していないが、１ないし複数の補機の回転軸に設けられた従動プーリにも巻き回されている。補機としては、スーパーチャージャー、エアーポンプ、オルタネータ、エアコンディショナ用コンプレッサ、パワーステアリング用油圧ポンプおよびウオータポンプ等を例示することができる。
【００１７】
変速比を調整するためのベルトテンショナ機構１は、車両の駆動源のボディ等に固定される固定部材４と、この固定部材４に対して回動軸線５の回りに揺動変位自在な可動部材としての揺動部材６とを備えており、この揺動部材６の先端にテンショナプーリ３を回転自在に支持している。上記の固定部材４には、揺動部材６を駆動伝達機構７を介して駆動する駆動源としてのステッピングモータ８が支持されている。駆動伝達機構７は、ステッピングモー夕８の回転軸８ａの同軸上に一体回転可能に取り付けられたウォーム９と、このウォーム９と噛み合い且つ上記の回転軸線５の回りに回動自在に支持されたウォームホイール１０とを含んでいる。
【００１８】
Ｃは車両の駆動源の回転速度に係わる信号Ｓを入力し該信号Ｓに基づいてステッピングモー夕６の動作を制御するコントローラである。具体的には、車両の駆動源の回転速度が所定値よりも遅い場合は、図１（ａ）に示すように揺動部材６を時計回り（テンショナプーリ３がベルト２に張力を与える第１の方向）に回動させて、駆動プーリとしての可変径プーリ５１の有効径を小さくして、補機の回転速度を相対的に速くする。一方、車両の駆動源の回転速度が所定値よりも速い場合は、図１（ｂ）に示すように揺動部材６を反時計回り（第１の方向の逆方向）に回動させて、ベルト２をたぐり寄せることにより、可変径プーリ５１の有効径を相対的に大きくする。
【００１９】
図２を参照して、ウオームホイール１０は、上記回動軸線５を中心とする円周の等配に複数の連結孔１１，…を貫通形成している一方、揺動部材６と一体回転可能に連結される後述する回動部材３３は、上記回動軸線５を中心とする円周の等配に、上記複数の連結孔１１，…内にそれぞれ遊嵌される複数の円柱状の連結突起１２，…を一体に形成している。これにより、揺動部材６と一体回動する回動部材３３と、ウォームホイール１０とは回転方向に所定の遊び領域１３を有して互いに駆動連結されている。すなわちウォームホイール１０と揺動部材６とが遊び領域１３を有して互いに駆動連結されている。
【００２０】
図１および図２では図示していないが、本ベルトテンショナ機構１は、テンショナプーリ３がベルト２に張力を与える方向に揺動部材６を付勢するねじりコイルばねからなる弾性部材１４（図３参照）と、揺動部材６の揺動に摩擦抵抗を与える減衰力発生部材としての摩擦部材３６，３９（図３参照）とを含んでいる。図１（ａ）に対応する図２に示す状態では、連結突起１２の両側に遊び領域１３，１３が形成されており、揺動部材６およびテンショナプーリ３が、ウォームホイール１０側への連結を解かれている。一方、図１（ｂ）に対応する図７に示す状態では、ウォームホイール１０が時計回りに回動することにより、連結孔１２の反回動側端部に回動部材３３の連結突起１１が係合され、両者に遊びがない状態で回動部材３３、揺動部材６およびテンショナプーリ３を時計回りに回動させる。
【００２１】
図３を参照して、上記揺動部材６の先端部３１には、転がり軸受３２を介してテンショナプーリ３が回動自在に支持されている。上記の固定部材４は、ボス１６を有する下部材１７を備えている。また、下部材１７には、上記の回動軸線５と同心に配置されると共に一端および他端が固定部材４および揺動部材６にそれぞれ係合された上記のねじりコイルばねからなる弾性部材１４が収容されている。
【００２２】
一方、揺動部材６の基端部２２には、回動軸線５と同心の筒状部２３が形成されており、この筒状部２３も弾性部材１４の一部を収容している。弾性部材１４はテンショナプーリ３がベルト２を弾力的に押圧する方向（図３において時計回り）に上記揺動部材６を回動付勢している。２４は揺動部材６の揺動角度を所定範囲内に規制するストッパピンである。
【００２３】
フランジ付カラー３５と基端部２２とで区画される収容空間２７内に、上記の駆動伝達機構７としてのウォーム９およびウオームホイール１０、並びに上記の回動部材３３が収容されている。
一方、固定部材４の下部材１７のボス１６には、揺動部材６の基端部２２の内径側に配置されるスリーブ２９が、揺動自在に嵌め合わされている。このスリーブ２９の内周面とボス１６の外周面との間には、軸方向に並ぶ一対の筒状の摺動部材３０，３０が介在している。
【００２４】
上記の基端部２２には、スラストブッシュ４１、ウォームホイール１０、スラストブッシュ４２、フランジ付カラー３５が、図における下方から順に嵌め合わされている。回動部材３３は、基端部２２に一体回動可能に連結されている。また、上記のスラストブッシュ４１，４２によって環状のウオームホイール１０が回動自在に支持されている。そして、上述した如く、ウォームホイール１０の連結孔１１に回動部材３３が遊嵌されている。
【００２５】
ねじ２８は、フランジ付カラー３５を貫通して固定部材４の下部材１７のボス１６にねじ込まれている。これにより、フランジ付カラー３５がねじ２８の頭部とボス１６の上端面との間で挟持された状態で回動不能に固定され、揺動部材６の揺動を支持している。
フランジ付カラー３５のフランジ下面と揺動部材６の基端部２２の間には、上記の摩擦部材３６は挟持されている。摩擦部材３６は揺動部材６の揺動に摩擦抵抗を与える減衰力発生部材として機能する。
【００２６】
次いで、図４〜図６を参照して可変径プーリ５１について説明する。図４は可変径プーリ５１の断面図である。図４を参照して、可変径プーリ５１は、車両の駆動源の出力軸に連なる回転軸２０１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２０２，２０３を備えており、これらプーリ主体２０２，２０３の互いの対向面にそれぞれ動力伝達面２０４，２０５を形成している。これら一対の動力伝達面２０４，２０５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２０４，２０５によって、断面略台形形状の動力伝達リング２０６が、両プーリ主体２０２，２０３の軸心Ｋに対して偏心可能（図６参照）に挟持されている。
【００２７】
この動力伝達リング２０６の外周面にはベルト２への伝動面２０８が形成され、この伝動面２０８にベルト２が巻き掛けられている。伝動面２０８には、ベルト２の周回方向に沿って延びる複数の互いに平行なリブ２３６とそれぞれ噛み合う複数の周溝２３７が形成されている。リブ２３６は例えば断面略Ｖ字形形状をしている。動力伝達リング２０６の両側面はそれぞれ対応する動力伝達面２０４，２０５と接触してトルクを伝達するテーパ状の動力伝達面２０９，２１０を構成している。
【００２８】
ベルト２はゴム製のものが好ましく、また、動力伝達リング２０６としては、耐久性に優れ且つ摩擦係数が高い樹脂、例えば、フェノール樹脂に、炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維およびグラファイトを配合した樹脂材料を成形してなるものが好ましい。本樹脂であれば、高強度を耐摩耗性に優れているにもかかわらず、相手部材への攻撃性が穏やかであり、しかも温度にかかわらず安定した摩擦係数を持つ。また、樹脂材料中における炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維およびグラファイトの含有割合としては、炭素繊維５〜３０重量％、芳香族ポリアミド繊維５〜１５重量％、グラファイト１０〜１５重量％の範囲にあることが、耐摩耗性を向上させ、摩擦係数をより安定させる点で好ましい。
【００２９】
また、可変径プーリ５１は、第１および第２のプーリ主体２０２，２０３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２１１を備えており、このダイヤフラムスプリング２１１は、回転軸２０１と連動回転する円板フランジ状の連結部２１２に複数の軸状部２１３を介して一体回転可能に連結されている。
【００３０】
上記のダイヤフラムスプリング２１１の内径部２１４および外径部２１５は、第１および第２のプーリ主体２０２，２０３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２０２，２０３とダイヤフラムスプリング２１１が回転軸２０１と一体に回転するようになっている。従動プーリである本可変径プーリ５１では、ベルト２から、動力伝達リング２０６、両プーリ主体２０２，２０３およびダイヤフラムスプリング２１１を介して回転軸２０１へトルクが伝達される。
【００３１】
図４および図５を参照して、ダイヤフラムスプリング２１１の内径部２１４および外径部２１５には、それぞれ円周等配に配置された放射状の連結溝２１６，２１７が形成されている。また、ダイヤフラムスプリング２１１の径方向の中間部において、上述した軸状部２１３を貫通させる支持孔２３１が円周等配に形成されている。
【００３２】
第１のプーリ主体２０２は、円錐状の円板部２１８とこの円板部２１８の内周に形成された円筒状のボス部２１９とを備えている。円板部２１８は上記の動力伝達面２０４を形成している。また、ボス部２１９は回転軸２０１の周面に滑り軸受としてのブッシュ２２０を介して軸方向にスライド自在に支持されている。２３４は第１のプーリ主体２０２が回転軸２０１から抜脱することを防止するストッパであり、回転軸２０１の端部の周溝に嵌め入れられたスナップリングからなる。
【００３３】
第２のプーリ主体２０３は、円錐状の円板部２２１とこの円板部２２１の内周に形成された円筒状のボス部２２２とを備えている。円板部２２１は上記の動力伝達面２０５を形成している。第２のプーリ主体２０３のボス部２２２は、第１のプーリ主体２０２のボス部２１９を取り囲み、この第１のプーリ主体２０２のボス部２１９によって滑り軸受としてのブッシュ２２３を介して軸方向にスライド自在に支持されている。
【００３４】
第２のプーリ主体２０３の動力伝達面２０５の背面２２４の外周緑部には、ダイヤフラムスプリング２１１の外径部２１５の複数の連結溝２１７にそれぞれ嵌め入れられる複数の板状の連結突起２３３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２０３の背面２２４がダイヤフラムスプリング２１１の外径部２１５によって押圧されて、第２のプーリ主体２０３が第１のプーリ主体２０２へ近づく方向に付勢されている。
【００３５】
第１のプーリ主体２０２のボス部２１９は、第２のプーリ主体２０３のボス部２２２を貫通して第２のプーリ主体２０３の動力伝達面２０５の背面２２４側へ延びており、ボス部２１９が第２のプーリ主体２０３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２１９の端部には、当該端部とダイヤフラムスプリング２１１の内径部２１４とを一体回転可能に連結するための環状の連結部材２２５が設けられている。
【００３６】
この連結部材２２５の内周部はボス部２１９の端部にねじ結合されて一体回転可能に固定されている。この連結部材２２５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、固定が緩むことかないようになっている。
この連結部材２２５はダイヤフラムスプリング２１１の内径部２１４を軸方向に押すための円板状の押圧板部２２６と、この押圧板部２２６に円周等配で放射状に形成された複数の連結突起２２７とを形成している。上記の押圧板部２２６がダイヤフラムスプリング２１１の内径部２１４によって押圧され、連結部材２２５を介して第１のプーリ主体２０２が第２のプーリ主体２０３へ近づく方向に付勢されている。また、複数の連結突起２２７は、ダイヤフラムスプリング２１１の内径部２１４の複数の連結溝２１６にそれぞれ嵌め入れられている。
【００３７】
上記の連結部２１２は、回転軸２０１に一体に形成された円板状のフランジ部２２８と、このフランジ部２２８の周囲を取り囲んで配置された環状部材２２９とを含んでいる。フランジ部２２８の外周面と環状部材２２９の内周面との間には、両者に例えば焼き付け等により接合されたゴム等の環伏の弾性部材２３０が介在している。この弾性部材２３０は環状部材２２９とフランジ部２２８とを弾性的に連結してトルク伝達を可能にすると共に、環状部材２２９を回転方向に弾性支持することになる。
【００３８】
また、上記の環状部材２２９には、当該環状部材２２９を軸方向に貫通して複数の貫通孔が円周等配に形成され、各貫通孔には上記軸状部２１３が挿通されて固定されている。これら軸状部２１３がダイヤフラムスプリング２１１の支持孔２３１に嵌め入れられ、ダイヤフラムスプリング２１１と連結部２１２とを一体回転可能に連結する。
【００３９】
また、ダイヤフラムスプリング２１１は内径部２１４と外径部２１５とに互いに逆向きの集中荷重を受けた軸対称曲げの状態となるが、このとき各軸状部２１３によって、支持孔２３１の位置におけるダイヤフラムスプリング２１１の軸方向の変位が規制されることから、各軸状部２１３による支持半径ｄを所定に設定することにより、内径部２１４と外径部２１５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。
【００４０】
本実施の形態によれは、ステッピングモータ８によってテンショナプーリ３を時計回りに揺動変位させててベルト２をたぐり寄せることにより、可変径プーリ５１のダイヤフラムスプリング２１１の付勢力に抗して動力伝達リング２０６を、両プーリ主体２０２，２０３を互いに離反させつつ図６および図１（ｂ）に示すように偏心させて、巻きかけられたベルト２に対する有効径Ｄを変化させることができる。一方、ベルトテンショナ機構１がステッピングモータ８によってテンショナプーリ３を反時計回りに揺動変位させてベルト２のたぐり寄せを解除すると、ダイヤフラムスプリング２１１の付勢力によって図４および図１（ａ）に示すように動力伝達リング２０６は同心位置に戻されることになる。
【００４１】
また、この状態で、ベルトテンショナ機構１において、揺動部材６の連結突起１２とウォームホイール１０の連結孔１１との間に、揺動部材６の双方向の回動に対して遊び領域１３，１３が生じる。この状態では、可変径プーリ５１側の弾性部材としてのダイヤフラムスプリング２１１が動力伝達リング２０６およびベルト２を介してテンショナプーリ３を反時計回りに付勢しようとする付勢力と、ベルトテンショナ機構１に内蔵した弾性部材１４が揺動部材６を介してテンショナプーリ３を時計回りに付勢しようとする力とがバランスする位置にテンショナプーリ３が変位することになる。すなわち、ベルトテンショナ機構１の弾性部材１４が揺動部材６およびテンショナプーリ３を弾性支持することにより、通常のオートテンショナと同様の機能も果たすことができ、ベルトの振動や張力変動を抑制することができる。
【００４２】
特に、弾性部材１４および摩擦部材３６，３９が協働してダイナミックダンパとして機能するので、ベルトの振動やベルトの張力変動を効果的に抑え、ベルトのスリップや鳴き等の発生を確実に防止することができる。
また、テンショナプーリ３が揺動するタイプにおいて駆動伝達機構７としてウォームギア機構を用いたので、テンショナプーリ３側からの逆入力の影響を駆動源としてのステッピングモータ８が受け難くなる結果、テンショナプーリ３の位置をより確実に保持することができる。
【００４３】
また、ステッピングモータ８であれば停止により回転位置を保持できるので、位置決めが容易であると共に、回転位置を保持するための機構を別途に設ける必要がなく、サーボモータ等を用いる場合と比較して製造コストを安くすることができる。
図８および図９は本発明の他の実施の形態のベルトテンショナ機構を示している。本実施の形態が図２の実施の形態と主に異なるのは、下記である。すなわち、
１）図２の実施の形態では、可動部材を固定部材に対して揺動する揺動部材により構成したが、本実施の形態では、可動部材を、固定部材に対して直線移動する直線動部材により構成した。
２）図２の実施の形態では、駆動源としてのステッピングモー夕８の駆動力を可動部材に伝達するための駆動伝達機構をウォームギア機構により構成したが、本実施の形態では、ラックアンドピニオン機構により構成した。
【００４４】
具体的に説明すると、本ベルトテンショナ機構１Ａは、固定部材５５と、この固定部材５５に直線動可能に設けられた直線動部材５６とを備えており、この直線動部材５６の先端にテンショナプーリ３が回動自在に支持されている。上記の固定部材５５には、上記の直線動部材５６を駆動伝達機構７Ａを介して駆動する駆動源としのステッピングモー夕８が支持されている。駆動伝達機構７Ａは、スナッピングモータ８の回転軸８ａに一体回転可能に取り付けられたピニオン５７と、このピニオン５７と噛み合うラック歯を有し、直線動部材５６の移動方向に延びて直線動部材５６を押すことのできるラックバー５８とを含んでいる。
【００４５】
固定部材５５は、直線動部材５６のー部を収容してこれを進退自在に支持するシリンダ部５９を有しており、このシリンダ部５９の奥部に上記ラックバー５８を収容して進退自在に支持する支持孔６０を有している。
シリンダ部５９の内周面には、直線動部材５６を進退自在に支持する一対のブツシュ６１，６１が固定されている。また、シリンダ部５７の最奥側の内周面には、直線動部材５６の外周面に摺接して直線動部材５６の移動に摩擦抵抗を与える減衰力発生手段としての筒状の摩擦部材６２が固定されている。
【００４６】
また、固定部材５５の支持孔６０の内周面には、ラックバー５８の一端５８ａ側をスライド自在に支持する一対のブッシュ６３，６３が固定されている。一方、ラックバー５８の他端５８ｂ側は、直線動部材５６に形成された支持孔６４内に導入され、支持孔６４の内周面に固定されたブッシュ６５によってスライド自在に支持されている。６６はラックバー５８の他端５８ａとの接触時の衝撃を緩衝する例えば樹脂製の緩衝部材である。
【００４７】
直線動部材５６の中間部外周にはフランジ部６７が形成されており、このフランジ部６０と、固定部材５５に形成された環状段部６８との間に、直線動部材５６をテンショナプーリ３がベルトに張力を与える方向（図において左方）に付勢する圧縮コイルばねからなる弾性部材６９が介在している。
直線動部材５６が固定部材５５側へ後退した状態を示す図８が、図１（ａ）に示す動力伝達リング２０６が同心である状態に対応している。この状態では、図８に示すように、ラックバー５８の他端５８ｂと緩衝部材６６との間に所定の遊び領域７０が形成されている。
【００４８】
また、直線動部材５６がベルト２をたぐり寄せるように進出した状態を示す図９が、図１（ｂ）に示す動力伝達リング２０６が偏心された状態に対応している。この状態では、ラックバー５８の他端５８ａと緩衝部材６６が接触し、ラックバー５８と直線動部材５６は図において左方へ一体移動する。
本実施の形態では、動力伝達リング２０６が同心のときに、図８に示すように本ベルトテンショナ機構１に遊び領域７０が設けられることから、テンショナプーリ３および直線動部材５６が弾性部材６９によって弾性支持される結果、通常のオートテンショナとしての機能を果たすことができる。ベルト２の振動や張力変動を抑制することができる。
【００４９】
また、弾性部材６９および摩擦部材６２が協働してダイナミックダンパとして機能するので、ベルト２の振動やベルト２の張力変動を効果的に抑え、ベルト２のスリップや鳴き等の発生を確実に防止することができる。
また、テンショナプーリ３が直線動するタイプにおいて駆動伝達機構７Ａとしてラックアンドピニオン機構を用いたので、上述の揺動タイプと比べ駆動源とプーリとの間を離隔させうる自由度が大きいので、レイアウトによっては取付位置の自由度が増す。しかも、上述のウォームギア機構に比べ、さらに速度効率を高くとれるので、相対的に駆動源としての出力の小さいものが使用可能となる。
【００５０】
また、ステッピングモー夕８であれば停止により回転位置を保持できるので、位置決めが容易であると共に、回転位置を保持するための機構を別途に設ける必要がなく、サーボモータ等を用いる場合と比較して製造コストを安くすることができる。
次いで、図１０は本発明の他の実施の形態に係るベルトテンショナ機構を示している。本実施の形態が図８の実施の形態と異なるのは、駆動源としてステッピングモータに代えて油圧モータを用いたことである。
【００５１】
具体的に説明すると、本ベルトテンショナ機構１Ｂでは、油圧モータ７１として、例えば一対のギアを噛み合わせて構成されるギアモータを用いることができる。油圧モータ７１の出力軸７２から、第１ピニオン７３、第１平歯車７４、第２ピニオン７５および第２平歯車７６を介して、駆動伝達機構７Ａ（ラックアンドピニオン機構）のピニオン５７が駆動されるようになっている。
【００５２】
第１ピニオン７３は、油圧モータ７１の出力軸７２に一体回転可能に固定されている。第１平歯車７４と第２ピニオン７５は一体回転可能に連結される共に、固定部材５５によって回転自在に支持されている。ラックバー５８と噛み合うピニオン５７と、第２平歯車７６とは一体回転可能に連結されている共に、これらは、第１ピニオン７３に対して相対回転自在に固定部材５５によって支持されている。
【００５３】
また、油圧モー夕７１の吸込口７７および吐出口７８にそれぞれ接続される一対の油路７９，８０は、例えは車両に搭載されるエンジンオイルの供給源８１および低圧側８２にそれぞれ接続される一対の油路８３，８４と方向制御弁８５を介して接続されるようになっている。
この方向制御弁８５は、供給源８１を油圧モータ７１の吸込口７７に接続し、吐出口を７８を低圧側８２に接続する第１の状態と、その逆の接続となる第２の状態と、吸込口８８および吐出口７８への接続を絶つ第３の状態（図１０の状態に相当）とに切り替えるものである。他の構成については図８の実施の形態と同様であるので、図に同一符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
本実施の形態では、図８の実施の形態と同様の作用効果を奏することに加えて、低圧の油圧源を用いても油圧モータ７１により高いトルクを得ることができるので、例えば車両に組み込まれてエンジンオイル等の低圧の動力源を用いる場合に適している。
また、駆動源として仮に油圧シンリダのような直線往復運動型を用いた場合、低圧の動力源を用いるとシリンダ径を大きくしなければならず、シリンダ径を小さくするには別途高圧の動力源を必要とする問題があるが、本実施の形態のように回転型の駆動源である油圧モータ７１を用いた場合には、省スペースを図ることができる。
【００５５】
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、本発明の範囲で種々の変更を施すことができる。例えば、減衰力発生部材としては、摩擦抵抗を発生する摩擦部材の他、粘性抵抗を発生するオリフィスを用いることができる。
【００５６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、駆動源によって可動部材を駆動してテンショナプーリを変位させ、ベルト張力を調整する。また、駆動伝達経路の遊び領域によって可動部材側への駆動連結が断たれた状態で、弾性部材が可動部材およびテンショナプーリを弾性支持することにより、通常のオートテンショナと同様の機能も果たすことができ、ベルトの振動や張力変動を抑制することができる。別途にオートテンショナを設ける場合と比較して構造を簡素化でき且つ省スペースを達成できる。さらに、テンショナプーリが揺動するタイプにおいてウォームギア機構を用いたので、テンショナプーリ側からの逆入力の影響を駆動源が比較的受け難くなる結果、テンショナプーリの位置をより確実に保持することができる。
【００５７】
請求項２記載の発明では、テンショナプーリが直線往復動するタイプにおいてラックアンドピニオン機構を用いたので、上述の揺動タイプと比べ駆動源とプーリとの間を離隔させうる自由度が大きいので、レイアウトによっては取付位置の自由度が増す。また、請求項１記載のウォームギア機構に比べ、さらに速度効率を高くとれるので、相対的に駆動源としての出力の小さいものが使用可能となる。
請求項３記載の発明では、遊び領域によって可動部材側への駆動連結が断たれた状態で、ベルトの張力変動に伴ってテンショナプーリおよび可動部材が変位すると、弾性部材および減衰力発生部材が協働してダイナミックダンパとして機能する。これにより、ベルトの振動やベルトの張力変動を抑え、ベルトのスリップや鳴き等の発生を防止することができる。
【００５９】
請求項４記載の発明では、ステッピングモータであれば停止により回転位置を保持できるので、位置決めが容易であると共に、回転位置を保持するための機構を別途に設ける必要がなく、製造コストを安くすることができる。
請求項５記載の発明では、例えば車両に組み込まれてエンジンオイル等の低圧の動力源を用いる場合にも油圧モータにより高いトルクを得ることができる。また、回転型の駆動源を用いることになり、往復直線動型の駆動源を用いる場合と比較して省スペースを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るベルトテンショナ機構、およびこれを含む無段変速装置の概略図である。
【図２】ベルトテンショナ機構の部分断面正面図である。
【図３】ベルトテンショナ機構の縦断面図である。
【図４】無段変速装置に含まれる可変径プーリの縦断面図であり、動力伝達リングが同心位置にある状態を示している。
【図５】可変径プーリに含まれるダイヤフラムスプリングの正面図である。
【図６】動力伝達リングが偏心した状態を示す可変径プーリの縦断面図である。
【図７】ベルトをたぐり寄せた状態のベルトテンショナ機構の部分断面正面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態に係るベルトテンショナ機構の部分断面正面図である。
【図９】図８のベルトテンショナ機構がベルトをたぐり寄せた状態を示す部分断面正面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施の形態に係るベルトテンショナ機構の部分断面正面図である。
【符号の説明】
２ ベルト
３ テンショナプーリ
４ 固定部材
５ 回動軸線
６ 揺動部材（可動部材）
７ 駆動伝達機構
８ ステッピングモータ（駆動源）
９ ウォーム
１０ ウオームホイール
１１ 連結孔
１２ 連結突起
１３ 遊び領域
１４ 弾性部材
３６，３９摩擦部材（減衰力発生部材）
５５ 固定部材
５６ 直線動部材（可動部材）
５７ ピニオン
５８ ラックバー
７Ａ 駆動伝達機構
６２ 摩擦部材
６９ 弾性部材
７０ 遊び領域
７１ 油圧モータ
８１ 供給源
８５ 方向制御弁
【発明の属する技術分野】
巻き掛けられたベルトの張力を調整するベルトテンショナ機構に関する。
【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、補機を必要以上の回転数で回転させることは、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、可変径プーリを用いて補機の回転数を調整し得るようにした無段変速機が提案されている（例えば、公表特許公報平２−５００２６１号）。
この公報の無段変速機では、ベルトに張力を負荷することにより可変径プーリの有効径を変化させる変速比設定用のテンショナを備えている。このテンショナでは、ベルトに係合する回転自在なプーリの動作位置を、油圧シリンダによって変位させて変位後の位置をロックすることにより、可変径プーリの有効径を変化させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の変速比設定用のテンショナは、変位させた後のプーリの位置をロックする、言わばスタティックなテンショナであり、ベルトに発生する振動や張力変動を減衰させる機能を有していない。したがって、ベルトの振動が収まり難いという問題がある。
【０００５】
そこで、ばねや摩擦減衰手段等を含み、ベルトの振動を減衰させる機能を有する公知のオートテンショナを新たに追加することも考えられるが、構造が複雑となる。また、このオートテンショナを配置するスペースが必要となり、無段変速機が大型になる。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で省スペースを図りつつベルト振動の少ないベルトテンショナ機構を提供することを目的とする。
【０００６】
【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記載の発明は、固定部材と、この固定部材に変位可能に設けられた可動部材と、この可動部材に回動自在に支持されると共にベルトに係合し、且つ可動部材の変位に伴ってベルトに張力を与える第１の方向とその逆の第２の方向に変位するテンショナプーリと、固定部材に設けられ、上記可動部材を駆動伝達機構を介して少なくとも第１の方向へ駆動する駆動源と、上記可動部材を第１の方向に付勢する弾性部材とを備え、上記可動部材は所定の回動軸線の回りに揺動自在な揺動部材からなり、上記駆動伝達機構は、駆動源に連結されたウォームと、このウォームと噛み合い且つ揺動部材を揺動変位させるウォームホイールと、上記揺動部材と一体回動可能な回動部材とを含み、上記ウォームホイールは、上記回動軸線を中心とする円周上に複数の連結孔を備え、上記回動部材は、上記回動軸線を中心とする円周上に上記連結孔内に遊嵌された複数の連結突起を形成し、これら連結孔と連結突起との遊嵌によって、上記駆動原から可動部材としての揺動部材に至る駆動伝達経路に、駆動連結に関する遊び領域が形成されることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明では、駆動源によって可動部材を駆動してテンショナプーリを変位させ、ベルト張力を調整して変速比を変更することができる。また、駆動伝達経路に設けられた遊びによって可動部材と駆動源との間の駆動連結が断たれた状態では、弾性部材が可動部材を介してテンショナプーリをベルト側への押圧状態に弾性支持する。これにより、通常のオートテンショナと同様の機能を得ることができる。
また、テンショナプーリが揺動するタイプにおいてウォームギア機構を用いたので、テンンョナプーリ側からの逆入力の影響を駆動源が比較的受け難くなる結果、テンショナプーリの位置をより確実に保持することができる。上述の揺動タイプと比べ駆動源とプーリとの間を離隔させうる自由度が大きいので、レイアウトによっては取付位置の自由度が増す。
【０００８】
請求項２記載の発明は、固定部材と、この固定部材に変位可能に設けられた可動部材と、この可動部材に回動自在に支持されると共にベルトに係合し、且つ可動部材の変位に伴ってベルトに張力を与える第１の方向とその逆の第２の方向に変位するテンショナプーリと、固定部材に設けられ、上記可動部材を駆動伝達機構を介して少なくとも第１の方向へ駆動する駆動源と、上記可動部材を第１の方向に付勢する弾性部材とを備え、上記可動部材は上記第１および第２の方向に直線移動する直線動部材からなり、上記駆動伝達機構は、駆動源に連結されたピニオンと、このピニオンと噛み合い且つ直線動部材を直線動変位させるラック軸とを含み、上記直線動部材が固定部材側へ後退した状態でラック軸の端部とこの端部と対向する緩衝部材との間に隙間が形成され、この隙間によって、上記駆動原から可動部材としての直線動部材に至る駆動伝達経路に、駆動連結に関する遊び領域が形成されることを特徴とするものである。
本発明では、テンショナプーリが直線往復動するタイプにおいてラックアンドピニオン機構を用いたので、上述請求項１記載のウォームギア機構に比べ、さらに速度効率を高くとれるので、相対的に駆動源としての出力の小さいものが使用可能となる。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２において、上記可動部材を第１の方向に付勢する弾性部材と、可動部材の変位に抵抗を与える減衰力発生部材をさらに備えたことを特徴とするものである。
本発明では、駆動伝達経路に設けられた遊びによって可動部材と駆動源との間の駆動連結が断たれた状態では、ベルトの張力変動に伴ってテンショナプーリおよび可動部材が変位すると、弾性部材および減衰力発生部材が協働してダイナミックダンパとして機能する。これにより、ベルトの振動やベルトの張力変動を抑え、ベルトのスリップや鳴き等の発生を防止することができる。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか一つにおいて、上記駆動源がステッピングモータであることを特徴とするものである。ステッピングモータであれば停止により回転位置を保持できるので、位置決めが容易であると共に、回転位置を保持するための機構を別途に設ける必要がなく、製造コストを安くすることができる。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし３の何れか一つにおいて、上記駆動源が油圧モータであることを特徴とするものである。
本発明では、低圧の油圧源を用いても油圧モータにより高いトルクを得ることができるので、例えば車両に組み込まれてエンジンオイル等の低圧の動力源を用いる場合に適している。また、駆動源として仮に油圧シンリダのような直線往復運動型を用いた場合、低圧の動力源を用いるとシリンダ径を大きくしなければならず、シリンダ径を小さくするには別途高圧の動力源を必要とする問題があるが、本発明のように回転型の駆動源を用いた場合には、省スペースを図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１（ａ），（ｂ）は本発明の一実施の形態に係るベルトテンンョナ機構１を含むベルト式の無段変速装置５０の概略構成を示している。図１（ａ）はベルト２の走行速度に比して可変径プーリ５１の回転速度が相対的に遅くなった状態を示し、図１（ｂ）はベルト２の走行速度に比して可変径プーリ５１の回転速度が相対的に速くなった状態を示している。
【００１４】
本ベルトテンンョナ機構１は、自動車その他の車両に搭載される駆動源によって補機を駆動するためのベルト式の無段変速装置の他、一般の工作機械等の無段変速装置にも適用することができる。本無段変速装置では、可変径プーリを駆動プーリおよび従動プーリの何れに適用しても良く、１つの無段変速装置において、１ないし２つ以上の従動プーリを可変径プーリとすることも可能である。ただし、本実施の形態では、自動車に搭載されて、車両の駆動源の出力軸に連なる回転軸に駆動プーリとして可変径プーリを設けた例に則して説明する。
【００１５】
後に詳述するが、本可変径プーリ５１は、一対のプーリ主体２０２，２０３間に偏心可能に挟持され且つ外周面にベルト２が巻き掛けられる動力伝達リング２０６を備えている。可変径プーリ５１は、動力伝達リング２０６を、プーリ主体２０２，２０３の軸心Ｋと同心となる位置（図１（ａ）の状態に相当）と、軸心Ｋに対して所定量偏心する位置（図１（ｂ）の状態に相当）とに変位させることにより、ベルト２に対する有効径を変化させる。
【００１６】
本無段変速装置５０では、無端状のベルト２を、上記ベルトテンショナ機構１に含まれるテンショナプーリ３、位置が固定されたアイドラプーリ５２、および上記可変径プーリ５１に対して順次に巻き回している。ベルト２は、図示していないが、１ないし複数の補機の回転軸に設けられた従動プーリにも巻き回されている。補機としては、スーパーチャージャー、エアーポンプ、オルタネータ、エアコンディショナ用コンプレッサ、パワーステアリング用油圧ポンプおよびウオータポンプ等を例示することができる。
【００１７】
変速比を調整するためのベルトテンショナ機構１は、車両の駆動源のボディ等に固定される固定部材４と、この固定部材４に対して回動軸線５の回りに揺動変位自在な可動部材としての揺動部材６とを備えており、この揺動部材６の先端にテンショナプーリ３を回転自在に支持している。上記の固定部材４には、揺動部材６を駆動伝達機構７を介して駆動する駆動源としてのステッピングモータ８が支持されている。駆動伝達機構７は、ステッピングモー夕８の回転軸８ａの同軸上に一体回転可能に取り付けられたウォーム９と、このウォーム９と噛み合い且つ上記の回転軸線５の回りに回動自在に支持されたウォームホイール１０とを含んでいる。
【００１８】
Ｃは車両の駆動源の回転速度に係わる信号Ｓを入力し該信号Ｓに基づいてステッピングモー夕６の動作を制御するコントローラである。具体的には、車両の駆動源の回転速度が所定値よりも遅い場合は、図１（ａ）に示すように揺動部材６を時計回り（テンショナプーリ３がベルト２に張力を与える第１の方向）に回動させて、駆動プーリとしての可変径プーリ５１の有効径を小さくして、補機の回転速度を相対的に速くする。一方、車両の駆動源の回転速度が所定値よりも速い場合は、図１（ｂ）に示すように揺動部材６を反時計回り（第１の方向の逆方向）に回動させて、ベルト２をたぐり寄せることにより、可変径プーリ５１の有効径を相対的に大きくする。
【００１９】
図２を参照して、ウオームホイール１０は、上記回動軸線５を中心とする円周の等配に複数の連結孔１１，…を貫通形成している一方、揺動部材６と一体回転可能に連結される後述する回動部材３３は、上記回動軸線５を中心とする円周の等配に、上記複数の連結孔１１，…内にそれぞれ遊嵌される複数の円柱状の連結突起１２，…を一体に形成している。これにより、揺動部材６と一体回動する回動部材３３と、ウォームホイール１０とは回転方向に所定の遊び領域１３を有して互いに駆動連結されている。すなわちウォームホイール１０と揺動部材６とが遊び領域１３を有して互いに駆動連結されている。
【００２０】
図１および図２では図示していないが、本ベルトテンショナ機構１は、テンショナプーリ３がベルト２に張力を与える方向に揺動部材６を付勢するねじりコイルばねからなる弾性部材１４（図３参照）と、揺動部材６の揺動に摩擦抵抗を与える減衰力発生部材としての摩擦部材３６，３９（図３参照）とを含んでいる。図１（ａ）に対応する図２に示す状態では、連結突起１２の両側に遊び領域１３，１３が形成されており、揺動部材６およびテンショナプーリ３が、ウォームホイール１０側への連結を解かれている。一方、図１（ｂ）に対応する図７に示す状態では、ウォームホイール１０が時計回りに回動することにより、連結孔１２の反回動側端部に回動部材３３の連結突起１１が係合され、両者に遊びがない状態で回動部材３３、揺動部材６およびテンショナプーリ３を時計回りに回動させる。
【００２１】
図３を参照して、上記揺動部材６の先端部３１には、転がり軸受３２を介してテンショナプーリ３が回動自在に支持されている。上記の固定部材４は、ボス１６を有する下部材１７を備えている。また、下部材１７には、上記の回動軸線５と同心に配置されると共に一端および他端が固定部材４および揺動部材６にそれぞれ係合された上記のねじりコイルばねからなる弾性部材１４が収容されている。
【００２２】
一方、揺動部材６の基端部２２には、回動軸線５と同心の筒状部２３が形成されており、この筒状部２３も弾性部材１４の一部を収容している。弾性部材１４はテンショナプーリ３がベルト２を弾力的に押圧する方向（図３において時計回り）に上記揺動部材６を回動付勢している。２４は揺動部材６の揺動角度を所定範囲内に規制するストッパピンである。
【００２３】
フランジ付カラー３５と基端部２２とで区画される収容空間２７内に、上記の駆動伝達機構７としてのウォーム９およびウオームホイール１０、並びに上記の回動部材３３が収容されている。
一方、固定部材４の下部材１７のボス１６には、揺動部材６の基端部２２の内径側に配置されるスリーブ２９が、揺動自在に嵌め合わされている。このスリーブ２９の内周面とボス１６の外周面との間には、軸方向に並ぶ一対の筒状の摺動部材３０，３０が介在している。
【００２４】
上記の基端部２２には、スラストブッシュ４１、ウォームホイール１０、スラストブッシュ４２、フランジ付カラー３５が、図における下方から順に嵌め合わされている。回動部材３３は、基端部２２に一体回動可能に連結されている。また、上記のスラストブッシュ４１，４２によって環状のウオームホイール１０が回動自在に支持されている。そして、上述した如く、ウォームホイール１０の連結孔１１に回動部材３３が遊嵌されている。
【００２５】
ねじ２８は、フランジ付カラー３５を貫通して固定部材４の下部材１７のボス１６にねじ込まれている。これにより、フランジ付カラー３５がねじ２８の頭部とボス１６の上端面との間で挟持された状態で回動不能に固定され、揺動部材６の揺動を支持している。
フランジ付カラー３５のフランジ下面と揺動部材６の基端部２２の間には、上記の摩擦部材３６は挟持されている。摩擦部材３６は揺動部材６の揺動に摩擦抵抗を与える減衰力発生部材として機能する。
【００２６】
次いで、図４〜図６を参照して可変径プーリ５１について説明する。図４は可変径プーリ５１の断面図である。図４を参照して、可変径プーリ５１は、車両の駆動源の出力軸に連なる回転軸２０１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２０２，２０３を備えており、これらプーリ主体２０２，２０３の互いの対向面にそれぞれ動力伝達面２０４，２０５を形成している。これら一対の動力伝達面２０４，２０５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２０４，２０５によって、断面略台形形状の動力伝達リング２０６が、両プーリ主体２０２，２０３の軸心Ｋに対して偏心可能（図６参照）に挟持されている。
【００２７】
この動力伝達リング２０６の外周面にはベルト２への伝動面２０８が形成され、この伝動面２０８にベルト２が巻き掛けられている。伝動面２０８には、ベルト２の周回方向に沿って延びる複数の互いに平行なリブ２３６とそれぞれ噛み合う複数の周溝２３７が形成されている。リブ２３６は例えば断面略Ｖ字形形状をしている。動力伝達リング２０６の両側面はそれぞれ対応する動力伝達面２０４，２０５と接触してトルクを伝達するテーパ状の動力伝達面２０９，２１０を構成している。
【００２８】
ベルト２はゴム製のものが好ましく、また、動力伝達リング２０６としては、耐久性に優れ且つ摩擦係数が高い樹脂、例えば、フェノール樹脂に、炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維およびグラファイトを配合した樹脂材料を成形してなるものが好ましい。本樹脂であれば、高強度を耐摩耗性に優れているにもかかわらず、相手部材への攻撃性が穏やかであり、しかも温度にかかわらず安定した摩擦係数を持つ。また、樹脂材料中における炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維およびグラファイトの含有割合としては、炭素繊維５〜３０重量％、芳香族ポリアミド繊維５〜１５重量％、グラファイト１０〜１５重量％の範囲にあることが、耐摩耗性を向上させ、摩擦係数をより安定させる点で好ましい。
【００２９】
また、可変径プーリ５１は、第１および第２のプーリ主体２０２，２０３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２１１を備えており、このダイヤフラムスプリング２１１は、回転軸２０１と連動回転する円板フランジ状の連結部２１２に複数の軸状部２１３を介して一体回転可能に連結されている。
【００３０】
上記のダイヤフラムスプリング２１１の内径部２１４および外径部２１５は、第１および第２のプーリ主体２０２，２０３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２０２，２０３とダイヤフラムスプリング２１１が回転軸２０１と一体に回転するようになっている。従動プーリである本可変径プーリ５１では、ベルト２から、動力伝達リング２０６、両プーリ主体２０２，２０３およびダイヤフラムスプリング２１１を介して回転軸２０１へトルクが伝達される。
【００３１】
図４および図５を参照して、ダイヤフラムスプリング２１１の内径部２１４および外径部２１５には、それぞれ円周等配に配置された放射状の連結溝２１６，２１７が形成されている。また、ダイヤフラムスプリング２１１の径方向の中間部において、上述した軸状部２１３を貫通させる支持孔２３１が円周等配に形成されている。
【００３２】
第１のプーリ主体２０２は、円錐状の円板部２１８とこの円板部２１８の内周に形成された円筒状のボス部２１９とを備えている。円板部２１８は上記の動力伝達面２０４を形成している。また、ボス部２１９は回転軸２０１の周面に滑り軸受としてのブッシュ２２０を介して軸方向にスライド自在に支持されている。２３４は第１のプーリ主体２０２が回転軸２０１から抜脱することを防止するストッパであり、回転軸２０１の端部の周溝に嵌め入れられたスナップリングからなる。
【００３３】
第２のプーリ主体２０３は、円錐状の円板部２２１とこの円板部２２１の内周に形成された円筒状のボス部２２２とを備えている。円板部２２１は上記の動力伝達面２０５を形成している。第２のプーリ主体２０３のボス部２２２は、第１のプーリ主体２０２のボス部２１９を取り囲み、この第１のプーリ主体２０２のボス部２１９によって滑り軸受としてのブッシュ２２３を介して軸方向にスライド自在に支持されている。
【００３４】
第２のプーリ主体２０３の動力伝達面２０５の背面２２４の外周緑部には、ダイヤフラムスプリング２１１の外径部２１５の複数の連結溝２１７にそれぞれ嵌め入れられる複数の板状の連結突起２３３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２０３の背面２２４がダイヤフラムスプリング２１１の外径部２１５によって押圧されて、第２のプーリ主体２０３が第１のプーリ主体２０２へ近づく方向に付勢されている。
【００３５】
第１のプーリ主体２０２のボス部２１９は、第２のプーリ主体２０３のボス部２２２を貫通して第２のプーリ主体２０３の動力伝達面２０５の背面２２４側へ延びており、ボス部２１９が第２のプーリ主体２０３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２１９の端部には、当該端部とダイヤフラムスプリング２１１の内径部２１４とを一体回転可能に連結するための環状の連結部材２２５が設けられている。
【００３６】
この連結部材２２５の内周部はボス部２１９の端部にねじ結合されて一体回転可能に固定されている。この連結部材２２５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、固定が緩むことかないようになっている。
この連結部材２２５はダイヤフラムスプリング２１１の内径部２１４を軸方向に押すための円板状の押圧板部２２６と、この押圧板部２２６に円周等配で放射状に形成された複数の連結突起２２７とを形成している。上記の押圧板部２２６がダイヤフラムスプリング２１１の内径部２１４によって押圧され、連結部材２２５を介して第１のプーリ主体２０２が第２のプーリ主体２０３へ近づく方向に付勢されている。また、複数の連結突起２２７は、ダイヤフラムスプリング２１１の内径部２１４の複数の連結溝２１６にそれぞれ嵌め入れられている。
【００３７】
上記の連結部２１２は、回転軸２０１に一体に形成された円板状のフランジ部２２８と、このフランジ部２２８の周囲を取り囲んで配置された環状部材２２９とを含んでいる。フランジ部２２８の外周面と環状部材２２９の内周面との間には、両者に例えば焼き付け等により接合されたゴム等の環伏の弾性部材２３０が介在している。この弾性部材２３０は環状部材２２９とフランジ部２２８とを弾性的に連結してトルク伝達を可能にすると共に、環状部材２２９を回転方向に弾性支持することになる。
【００３８】
また、上記の環状部材２２９には、当該環状部材２２９を軸方向に貫通して複数の貫通孔が円周等配に形成され、各貫通孔には上記軸状部２１３が挿通されて固定されている。これら軸状部２１３がダイヤフラムスプリング２１１の支持孔２３１に嵌め入れられ、ダイヤフラムスプリング２１１と連結部２１２とを一体回転可能に連結する。
【００３９】
また、ダイヤフラムスプリング２１１は内径部２１４と外径部２１５とに互いに逆向きの集中荷重を受けた軸対称曲げの状態となるが、このとき各軸状部２１３によって、支持孔２３１の位置におけるダイヤフラムスプリング２１１の軸方向の変位が規制されることから、各軸状部２１３による支持半径ｄを所定に設定することにより、内径部２１４と外径部２１５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。
【００４０】
本実施の形態によれは、ステッピングモータ８によってテンショナプーリ３を時計回りに揺動変位させててベルト２をたぐり寄せることにより、可変径プーリ５１のダイヤフラムスプリング２１１の付勢力に抗して動力伝達リング２０６を、両プーリ主体２０２，２０３を互いに離反させつつ図６および図１（ｂ）に示すように偏心させて、巻きかけられたベルト２に対する有効径Ｄを変化させることができる。一方、ベルトテンショナ機構１がステッピングモータ８によってテンショナプーリ３を反時計回りに揺動変位させてベルト２のたぐり寄せを解除すると、ダイヤフラムスプリング２１１の付勢力によって図４および図１（ａ）に示すように動力伝達リング２０６は同心位置に戻されることになる。
【００４１】
また、この状態で、ベルトテンショナ機構１において、揺動部材６の連結突起１２とウォームホイール１０の連結孔１１との間に、揺動部材６の双方向の回動に対して遊び領域１３，１３が生じる。この状態では、可変径プーリ５１側の弾性部材としてのダイヤフラムスプリング２１１が動力伝達リング２０６およびベルト２を介してテンショナプーリ３を反時計回りに付勢しようとする付勢力と、ベルトテンショナ機構１に内蔵した弾性部材１４が揺動部材６を介してテンショナプーリ３を時計回りに付勢しようとする力とがバランスする位置にテンショナプーリ３が変位することになる。すなわち、ベルトテンショナ機構１の弾性部材１４が揺動部材６およびテンショナプーリ３を弾性支持することにより、通常のオートテンショナと同様の機能も果たすことができ、ベルトの振動や張力変動を抑制することができる。
【００４２】
特に、弾性部材１４および摩擦部材３６，３９が協働してダイナミックダンパとして機能するので、ベルトの振動やベルトの張力変動を効果的に抑え、ベルトのスリップや鳴き等の発生を確実に防止することができる。
また、テンショナプーリ３が揺動するタイプにおいて駆動伝達機構７としてウォームギア機構を用いたので、テンショナプーリ３側からの逆入力の影響を駆動源としてのステッピングモータ８が受け難くなる結果、テンショナプーリ３の位置をより確実に保持することができる。
【００４３】
また、ステッピングモータ８であれば停止により回転位置を保持できるので、位置決めが容易であると共に、回転位置を保持するための機構を別途に設ける必要がなく、サーボモータ等を用いる場合と比較して製造コストを安くすることができる。
図８および図９は本発明の他の実施の形態のベルトテンショナ機構を示している。本実施の形態が図２の実施の形態と主に異なるのは、下記である。すなわち、
１）図２の実施の形態では、可動部材を固定部材に対して揺動する揺動部材により構成したが、本実施の形態では、可動部材を、固定部材に対して直線移動する直線動部材により構成した。
２）図２の実施の形態では、駆動源としてのステッピングモー夕８の駆動力を可動部材に伝達するための駆動伝達機構をウォームギア機構により構成したが、本実施の形態では、ラックアンドピニオン機構により構成した。
【００４４】
具体的に説明すると、本ベルトテンショナ機構１Ａは、固定部材５５と、この固定部材５５に直線動可能に設けられた直線動部材５６とを備えており、この直線動部材５６の先端にテンショナプーリ３が回動自在に支持されている。上記の固定部材５５には、上記の直線動部材５６を駆動伝達機構７Ａを介して駆動する駆動源としのステッピングモー夕８が支持されている。駆動伝達機構７Ａは、スナッピングモータ８の回転軸８ａに一体回転可能に取り付けられたピニオン５７と、このピニオン５７と噛み合うラック歯を有し、直線動部材５６の移動方向に延びて直線動部材５６を押すことのできるラックバー５８とを含んでいる。
【００４５】
固定部材５５は、直線動部材５６のー部を収容してこれを進退自在に支持するシリンダ部５９を有しており、このシリンダ部５９の奥部に上記ラックバー５８を収容して進退自在に支持する支持孔６０を有している。
シリンダ部５９の内周面には、直線動部材５６を進退自在に支持する一対のブツシュ６１，６１が固定されている。また、シリンダ部５７の最奥側の内周面には、直線動部材５６の外周面に摺接して直線動部材５６の移動に摩擦抵抗を与える減衰力発生手段としての筒状の摩擦部材６２が固定されている。
【００４６】
また、固定部材５５の支持孔６０の内周面には、ラックバー５８の一端５８ａ側をスライド自在に支持する一対のブッシュ６３，６３が固定されている。一方、ラックバー５８の他端５８ｂ側は、直線動部材５６に形成された支持孔６４内に導入され、支持孔６４の内周面に固定されたブッシュ６５によってスライド自在に支持されている。６６はラックバー５８の他端５８ａとの接触時の衝撃を緩衝する例えば樹脂製の緩衝部材である。
【００４７】
直線動部材５６の中間部外周にはフランジ部６７が形成されており、このフランジ部６０と、固定部材５５に形成された環状段部６８との間に、直線動部材５６をテンショナプーリ３がベルトに張力を与える方向（図において左方）に付勢する圧縮コイルばねからなる弾性部材６９が介在している。
直線動部材５６が固定部材５５側へ後退した状態を示す図８が、図１（ａ）に示す動力伝達リング２０６が同心である状態に対応している。この状態では、図８に示すように、ラックバー５８の他端５８ｂと緩衝部材６６との間に所定の遊び領域７０が形成されている。
【００４８】
また、直線動部材５６がベルト２をたぐり寄せるように進出した状態を示す図９が、図１（ｂ）に示す動力伝達リング２０６が偏心された状態に対応している。この状態では、ラックバー５８の他端５８ａと緩衝部材６６が接触し、ラックバー５８と直線動部材５６は図において左方へ一体移動する。
本実施の形態では、動力伝達リング２０６が同心のときに、図８に示すように本ベルトテンショナ機構１に遊び領域７０が設けられることから、テンショナプーリ３および直線動部材５６が弾性部材６９によって弾性支持される結果、通常のオートテンショナとしての機能を果たすことができる。ベルト２の振動や張力変動を抑制することができる。
【００４９】
また、弾性部材６９および摩擦部材６２が協働してダイナミックダンパとして機能するので、ベルト２の振動やベルト２の張力変動を効果的に抑え、ベルト２のスリップや鳴き等の発生を確実に防止することができる。
また、テンショナプーリ３が直線動するタイプにおいて駆動伝達機構７Ａとしてラックアンドピニオン機構を用いたので、上述の揺動タイプと比べ駆動源とプーリとの間を離隔させうる自由度が大きいので、レイアウトによっては取付位置の自由度が増す。しかも、上述のウォームギア機構に比べ、さらに速度効率を高くとれるので、相対的に駆動源としての出力の小さいものが使用可能となる。
【００５０】
また、ステッピングモー夕８であれば停止により回転位置を保持できるので、位置決めが容易であると共に、回転位置を保持するための機構を別途に設ける必要がなく、サーボモータ等を用いる場合と比較して製造コストを安くすることができる。
次いで、図１０は本発明の他の実施の形態に係るベルトテンショナ機構を示している。本実施の形態が図８の実施の形態と異なるのは、駆動源としてステッピングモータに代えて油圧モータを用いたことである。
【００５１】
具体的に説明すると、本ベルトテンショナ機構１Ｂでは、油圧モータ７１として、例えば一対のギアを噛み合わせて構成されるギアモータを用いることができる。油圧モータ７１の出力軸７２から、第１ピニオン７３、第１平歯車７４、第２ピニオン７５および第２平歯車７６を介して、駆動伝達機構７Ａ（ラックアンドピニオン機構）のピニオン５７が駆動されるようになっている。
【００５２】
第１ピニオン７３は、油圧モータ７１の出力軸７２に一体回転可能に固定されている。第１平歯車７４と第２ピニオン７５は一体回転可能に連結される共に、固定部材５５によって回転自在に支持されている。ラックバー５８と噛み合うピニオン５７と、第２平歯車７６とは一体回転可能に連結されている共に、これらは、第１ピニオン７３に対して相対回転自在に固定部材５５によって支持されている。
【００５３】
また、油圧モー夕７１の吸込口７７および吐出口７８にそれぞれ接続される一対の油路７９，８０は、例えは車両に搭載されるエンジンオイルの供給源８１および低圧側８２にそれぞれ接続される一対の油路８３，８４と方向制御弁８５を介して接続されるようになっている。
この方向制御弁８５は、供給源８１を油圧モータ７１の吸込口７７に接続し、吐出口を７８を低圧側８２に接続する第１の状態と、その逆の接続となる第２の状態と、吸込口８８および吐出口７８への接続を絶つ第３の状態（図１０の状態に相当）とに切り替えるものである。他の構成については図８の実施の形態と同様であるので、図に同一符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
本実施の形態では、図８の実施の形態と同様の作用効果を奏することに加えて、低圧の油圧源を用いても油圧モータ７１により高いトルクを得ることができるので、例えば車両に組み込まれてエンジンオイル等の低圧の動力源を用いる場合に適している。
また、駆動源として仮に油圧シンリダのような直線往復運動型を用いた場合、低圧の動力源を用いるとシリンダ径を大きくしなければならず、シリンダ径を小さくするには別途高圧の動力源を必要とする問題があるが、本実施の形態のように回転型の駆動源である油圧モータ７１を用いた場合には、省スペースを図ることができる。
【００５５】
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、本発明の範囲で種々の変更を施すことができる。例えば、減衰力発生部材としては、摩擦抵抗を発生する摩擦部材の他、粘性抵抗を発生するオリフィスを用いることができる。
【００５６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、駆動源によって可動部材を駆動してテンショナプーリを変位させ、ベルト張力を調整する。また、駆動伝達経路の遊び領域によって可動部材側への駆動連結が断たれた状態で、弾性部材が可動部材およびテンショナプーリを弾性支持することにより、通常のオートテンショナと同様の機能も果たすことができ、ベルトの振動や張力変動を抑制することができる。別途にオートテンショナを設ける場合と比較して構造を簡素化でき且つ省スペースを達成できる。さらに、テンショナプーリが揺動するタイプにおいてウォームギア機構を用いたので、テンショナプーリ側からの逆入力の影響を駆動源が比較的受け難くなる結果、テンショナプーリの位置をより確実に保持することができる。
【００５７】
請求項２記載の発明では、テンショナプーリが直線往復動するタイプにおいてラックアンドピニオン機構を用いたので、上述の揺動タイプと比べ駆動源とプーリとの間を離隔させうる自由度が大きいので、レイアウトによっては取付位置の自由度が増す。また、請求項１記載のウォームギア機構に比べ、さらに速度効率を高くとれるので、相対的に駆動源としての出力の小さいものが使用可能となる。
請求項３記載の発明では、遊び領域によって可動部材側への駆動連結が断たれた状態で、ベルトの張力変動に伴ってテンショナプーリおよび可動部材が変位すると、弾性部材および減衰力発生部材が協働してダイナミックダンパとして機能する。これにより、ベルトの振動やベルトの張力変動を抑え、ベルトのスリップや鳴き等の発生を防止することができる。
【００５９】
請求項４記載の発明では、ステッピングモータであれば停止により回転位置を保持できるので、位置決めが容易であると共に、回転位置を保持するための機構を別途に設ける必要がなく、製造コストを安くすることができる。
請求項５記載の発明では、例えば車両に組み込まれてエンジンオイル等の低圧の動力源を用いる場合にも油圧モータにより高いトルクを得ることができる。また、回転型の駆動源を用いることになり、往復直線動型の駆動源を用いる場合と比較して省スペースを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るベルトテンショナ機構、およびこれを含む無段変速装置の概略図である。
【図２】ベルトテンショナ機構の部分断面正面図である。
【図３】ベルトテンショナ機構の縦断面図である。
【図４】無段変速装置に含まれる可変径プーリの縦断面図であり、動力伝達リングが同心位置にある状態を示している。
【図５】可変径プーリに含まれるダイヤフラムスプリングの正面図である。
【図６】動力伝達リングが偏心した状態を示す可変径プーリの縦断面図である。
【図７】ベルトをたぐり寄せた状態のベルトテンショナ機構の部分断面正面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態に係るベルトテンショナ機構の部分断面正面図である。
【図９】図８のベルトテンショナ機構がベルトをたぐり寄せた状態を示す部分断面正面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施の形態に係るベルトテンショナ機構の部分断面正面図である。
【符号の説明】
２ ベルト
３ テンショナプーリ
４ 固定部材
５ 回動軸線
６ 揺動部材（可動部材）
７ 駆動伝達機構
８ ステッピングモータ（駆動源）
９ ウォーム
１０ ウオームホイール
１１ 連結孔
１２ 連結突起
１３ 遊び領域
１４ 弾性部材
３６，３９摩擦部材（減衰力発生部材）
５５ 固定部材
５６ 直線動部材（可動部材）
５７ ピニオン
５８ ラックバー
７Ａ 駆動伝達機構
６２ 摩擦部材
６９ 弾性部材
７０ 遊び領域
７１ 油圧モータ
８１ 供給源
８５ 方向制御弁
Claims (5)
- 固定部材と、
この固定部材に変位可能に設けられた可動部材と、
この可動部材に回動自在に支持されると共にベルトに係合し、且つ可動部材の変位に伴ってベルトに張力を与える第１の方向とその逆の第２の方向に変位するテンショナプーリと、
固定部材に設けられ、上記可動部材を駆動伝達機構を介して少なくとも第１の方向へ駆動する駆動源と、
上記可動部材を第１の方向に付勢する弾性部材とを備え、
上記可動部材は所定の回動軸線の回りに揺動自在な揺動部材からなり、
上記駆動伝達機構は、駆動源に連結されたウォームと、このウォームと噛み合い且つ揺動部材を揺動変位させるウォームホイールと、上記揺動部材と一体回動可能な回動部材とを含み、
上記ウォームホイールは、上記回動軸線を中心とする円周上に複数の連結孔を備え、
上記回動部材は、上記回動軸線を中心とする円周上に上記連結孔内に遊嵌された複数の連結突起を形成し、
これら連結孔と連結突起との遊嵌によって、上記駆動原から可動部材としての揺動部材に至る駆動伝達経路に、駆動連結に関する遊び領域が形成されることを特徴とするベルトテンショナ機構。 - 固定部材と、
この固定部材に変位可能に設けられた可動部材と、
この可動部材に回動自在に支持されると共にベルトに係合し、且つ可動部材の変位に伴ってベルトに張力を与える第１の方向とその逆の第２の方向に変位するテンショナプーリと、
固定部材に設けられ、上記可動部材を駆動伝達機構を介して少なくとも第１の方向へ駆動する駆動源と、
上記可動部材を第１の方向に付勢する弾性部材とを備え、
上記可動部材は上記第１および第２の方向に直線移動する直線動部材からなり、
上記駆動伝達機構は、駆動源に連結されたピニオンと、このピニオンと噛み合い且つ直線動部材を直線動変位させるラック軸とを含み、
上記直線動部材が固定部材側へ後退した状態でラック軸の端部とこの端部と対向する緩衝部材との間に隙間が形成され、
この隙間によって、上記駆動原から可動部材としての直線動部材に至る駆動伝達経路に、駆動連結に関する遊び領域が形成されることを特徴とするベルトテンショナ機構 - 上記可動部材の変位に抵抗を与える減衰力発生部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のベルトテンショナ機構。
- 上記駆動源がステッピングモータであることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一つに記載のベルトテンショナ機構。
- 上記駆動源が油圧モータであることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一つに記載のベルトテンンョナ機構。
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