JP6546547B2 - プーリ構造体 - Google Patents

Description

本発明は、ねじりコイルばねを備えたプーリ構造体に関する。

ベルトが巻回される筒状の外回転体と、外回転体の内側に設けられ、外回転体に対して外回転体と同一の回転軸を中心として相対回転可能な内回転体とを含むプーリ構造体において、外回転体と内回転体との間にねじりコイルばねを設けたものが知られている（特許文献１参照）。

特許文献１のねじりコイルばねは、プーリ構造体に外力が付与されていない状態（即ち、プーリ構造体が停止した状態）において、回転軸に沿った軸方向に圧縮され、軸方向の一端側で外回転体及び内回転体の一方に接触する一端側領域と、軸方向の他端側で外回転体及び内回転体の他方に接触する他端側領域と、一端側領域及び他端側領域の間において外回転体及び内回転体のいずれにも接触しない中領域とを有する。そして、外回転体と内回転体との相対回転によってねじりコイルばねが拡径方向にねじれた場合に、他端側領域のうち少なくとも一部分が外回転体及び内回転体の他方から離れるように構成されている。当該構成によると、ばねの巻き数を増やすことなくねじりコイルばねの耐疲労性を向上させることができる。

特開２０１４−１１４９４７号公報

しかしながら、特許文献１の構成（即ち、外回転体と内回転体との相対回転によってねじりコイルばねが拡径方向にねじれた場合に、他端側領域のうち少なくとも一部分が外回転体及び内回転体の他方から離れる構成）では、外回転体と内回転体との相対回転によってねじりコイルばねが拡径方向にねじれた場合に、他端側領域における外回転体及び内回転体の他方に対する固定力が、一端側領域における外回転体及び内回転体の一方に対する固定力に比べて小さくなり得る。そのため、振動等の外的要因によって、ねじりコイルばねの軸が両回転体の回転軸に対して偏心、傾斜する等して、ねじりコイルばねの姿勢が不安定となり、ねじりコイルばねが安定してねじり変形できないという問題が生じ得る。

本発明の目的は、ばねの巻き数を増やすことなくねじりコイルばねの耐疲労性を向上させることができると共に、外回転体と内回転体との相対回転によってねじりコイルばねが拡径方向にねじれた場合にもねじりコイルばねが安定してねじり変形できるプーリ構造体を提供することである。

本発明に係るプーリ構造体は、ベルトが巻回される筒状の外回転体と、前記外回転体の内側に設けられ、前記外回転体に対して前記外回転体と同一の回転軸を中心として相対回転可能な内回転体と、前記外回転体と前記内回転体との間に設けられたねじりコイルばねとを備えたプーリ構造体において、前記ねじりコイルばねは、前記プーリ構造体に外力が付与されていない状態において、前記回転軸に沿った軸方向に圧縮され、前記軸方向の一端側で前記外回転体及び前記内回転体の一方に接触する一端側領域と、前記軸方向の他端側で前記外回転体及び前記内回転体の他方に接触する他端側領域と、前記一端側領域及び前記他端側領域の間において前記外回転体及び前記内回転体のいずれにも接触しない中領域とを有し、前記外回転体及び前記内回転体の他方は、前記他端側領域を前記軸方向及び前記回転軸の径方向に支持する支持溝部を有し、前記ねじりコイルばねの他端を前記支持溝部に対して少なくとも前記回転軸の周方向に固定する固定部をさらに備え、前記外回転体と前記内回転体との相対回転によって前記ねじりコイルばねが拡径方向にねじれた場合に、前記他端側領域における前記他端を除いた少なくとも一部分が前記外回転体及び前記内回転体の他方から離れるように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、外回転体と内回転体との相対回転によってねじりコイルばねが拡径方向にねじれた場合に、他端側領域における他端を除いた少なくとも一部分が外回転体及び内回転体の他方から離れるように構成されているため、ばねの巻き数を増やすことなくねじりコイルばねの耐疲労性を向上させることができる。さらに、固定部を設けたことで、外回転体と内回転体との相対回転によってねじりコイルばねが拡径方向にねじれた場合にも、他端が支持溝部に対して固定された状態が維持されるため、ねじりコイルばねの姿勢が安定し、ねじりコイルばねが安定してねじり変形できる。

前記外回転体及び前記内回転体の他方は、前記ねじりコイルばねの他端面と前記周方向に対向する当接面を有し、前記固定部は、前記他端面が前記当接面と当接する位置関係となるように、前記他端を前記支持溝部に対して固定してよい。この場合、他端面が当接面を周方向に押圧することができるため、固定部の強度面における負担を軽減することができる。

前記固定部は、前記他端を前記支持溝部に対して前記周方向及び前記径方向に固定してよい。この場合、固定部が他端を支持溝部に対して径方向に固定しない場合に比べ、他端側領域における外回転体及び内回転体の他方に対する固定力が増大する。これにより、外回転体と内回転体との相対回転によってねじりコイルばねが拡径方向にねじれた場合にも、ねじりコイルばねの姿勢がより安定し、ねじりコイルばねがより安定してねじり変形できる。

前記固定部は、前記他端及び前記支持溝部の一方に設けられ、前記軸方向に延在したピンと、前記他端及び前記支持溝部の他方に設けられ、前記ピンが挿入されるピン穴とを含んでよい。この場合、比較的簡単な構成で、上記効果（ねじりコイルばねの姿勢がより安定し、ねじりコイルばねがより安定してねじり変形できるという効果）を得ることができる。

記固定部は、前記他端及び前記支持溝部の一方に設けられ、前記径方向に突出したキーと、前記他端及び前記支持溝部の他方に設けられ、前記キーが挿入されるキー溝とを含むと共に、前記支持溝部に設けられ、前記径方向に突出した突起を含み、前記支持溝部における前記突起と対向する部分と前記突起との間で前記他端を前記径方向に挟持してもよい。この場合、比較的簡単な構成で、且つ、部品点数を増加させることなく、上記効果（ねじりコイルばねの姿勢がより安定し、ねじりコイルばねがより安定してねじり変形できるという効果）を得ることができる。

前記当接面が、前記軸方向から見て円弧状であってよい。この場合、当接面が軸方向から見て径方向に沿った直線状の場合に比べ、加工性がよい。また、当接面が軸方向から見て円弧状の場合、他端面が当接面を周方向に押圧すると、他端面が当接面に沿って径方向外側に移動して、他端が外回転体及び内回転体の他方から離れ易くなるが、本発明では固定部を設けているため、当該問題を抑制できる。

前記プーリ構造体に外力が付与されていない状態において、前記支持溝部における前記他端側領域の内周面と接触する面は、前記支持溝部の溝底に向かうほど径が小さくなるように、前記軸方向に対して傾斜する傾斜面であってもよい。

この構成によると、ねじりコイルばねの他端側領域の内周面が、縮径方向の自己弾性復元力によって支持溝部の傾斜面に圧接されている場合、この圧接力は、支持溝部の傾斜面に沿って溝底に向かう方向の分力と、傾斜面に垂直な方向の分力に分けられる。そのため、ねじりコイルばねが拡径方向にねじれる過程において、ばねの他端側領域のうち、まだ傾斜面から離れずに、縮径方向の自己弾性復元力によって傾斜面に圧接されている部分は、傾斜面に沿った方向の分力によって、支持溝部の溝底側に押圧される。そのため、ねじりコイルばねの他端側領域を支持溝部の溝底に押し付ける力が増し、ねじりコイルばねの他端側領域が支持溝部の溝底に押し付けられたまま離れない状態が維持され易くなる。したがって、ねじりコイルばねの他端側領域における外回転体及び内回転体の他方に対する固定力をさらに増大させることができる。その結果、外回転体と内回転体との相対回転によってねじりコイルばねが拡径方向にねじれた場合にも、ねじりコイルばねの姿勢がより安定し、ねじりコイルばねがより安定してねじり変形できる。

本発明によれば、外回転体と内回転体との相対回転によってねじりコイルばねが拡径方向にねじれた場合に、他端側領域における他端を除いた少なくとも一部分が外回転体及び内回転体の他方から離れるように構成されているため、ばねの巻き数を増やすことなくねじりコイルばねの耐疲労性を向上させることができる。さらに、固定部を設けたことで、外回転体と内回転体との相対回転によってねじりコイルばねが拡径方向にねじれた場合にも、他端が支持溝部に対して固定された状態が維持されるため、ねじりコイルばねの姿勢が安定し、ねじりコイルばねが安定してねじり変形できる。

本発明の第１実施形態に係るプーリ構造体を示す、プーリ構造体の回転軸を通り且つ当該回転軸と平行な方向に沿った、断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 本発明の第２実施形態に係るプーリ構造体を示す、プーリ構造体の回転軸を通り且つ当該回転軸と平行な方向に沿った、断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 本発明の第３実施形態に係るプーリ構造体を示す、プーリ構造体の回転軸を通り且つ当該回転軸と平行な方向に沿った、断面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。 本発明の第３実施形態に係るプーリ構造体の支持溝部を形成している途中の断面図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係るプーリ構造体１（図１及び図２参照）は、例えば、自動車の補機駆動システム（図示略）において、オルタネータの駆動軸Ｓに取り付けられる。なお、図１は、図２のＩ−Ｉ線に沿った断面図であって、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。補機駆動システムは、エンジンのクランク軸に取り付けられた駆動プーリと、オルタネータ等の補機を駆動する従動プーリ及びプーリ構造体１と、これらプーリ及びプーリ構造体１に巻回されたベルトＢとを含む。クランク軸の回転がベルトＢを介して従動プーリ及びプーリ構造体１に伝達されることで、オルタネータ等の補機が駆動される。クランク軸の回転速度がエンジンの燃焼に応じて変動するのに伴い、ベルトＢの走行速度も変動する。

プーリ構造体１は、外回転体２と、内回転体３と、ねじりコイルばね（以下、単に「ばね」という。）４と、エンドキャップ５と、滑り軸受６及び転がり軸受７からなる一対の軸受６，７とを含む。

外回転体２及び内回転体３は、共に略円筒状で且つ金属（例えば、Ｓ４５Ｃ等の炭素鋼材）で形成されており、同一の回転軸（プーリ構造体１の回転軸であり、以下、単に「回転軸」という。）を有する。回転軸は、図１の左右方向（軸方向）に沿って延在し、図１の右側を一端側、図１の左側を他端側という。

外回転体２の外周面に、ベルトＢが巻回される。

内回転体３は、外回転体２の内側に設けられ、外回転体２に対して相対回転可能である。内回転体３は、オルタネータの駆動軸Ｓが嵌合される筒本体３ａと、筒本体３ａの他端の外側に配置された外筒部３ｂと、筒本体３ａの他端と外筒部３ｂの他端とを連結する円環板部３ｃとを有する。駆動軸Ｓは、筒本体３ａの内周面のネジ溝に螺合される。

ばね４は、外回転体２と内回転体３との間（具体的には、外回転体２の内周面及び内回転体３の外筒部３ｂの内周面３ｂｘと、内回転体３の筒本体３ａの外周面と、内回転体３の円環板部３ｃの一端側の面３ｃｘとによって画定された、転がり軸受７よりも他端側にある空間Ｖ）に収容されている。ばね４は、断面が正方形状の線材（例えば、ばね用オイルテンパー線（ＪＩＳＧ３５６０に準拠）等）で構成されており、左巻き（ばね４の他端４ｂ１ｘから一端に向かって反時計回り）である。

エンドキャップ５は、外回転体２及び内回転体３の他端に配置されている。

一対の軸受６，７は、一端側及び他端側のそれぞれにおいて、外回転体２及び内回転体３の間に介在している。具体的には、外回転体２の他端の内周面と内回転体３の外筒部３ｂの外周面との間に、滑り軸受６が介在している。外回転体２の一端の内周面と内回転体３の筒本体３ａの一端の外周面との間に、転がり軸受７が介在している。一対の軸受６，７によって、外回転体２及び内回転体３が相対回転可能に連結されている。外回転体２及び内回転体３は、他端から一端に向かう方向から見て時計回り（図２の矢印方向。以下、「正方向」という。）に回転する。

外回転体２の内径は、他端から一端に向かって２段階で小さくなっている。最も小さい内径部分における外回転体２の内周面を圧接面２ａ、２番目に小さい内径部分における外回転体２の内周面を環状面２ｂという。圧接面２ａにおける外回転体２の内径及び環状面２ｂにおける外回転体２の内径は、共に、内回転体３の外筒部３ｂの内径よりも小さい。

内回転体３の筒本体３ａは、他端側において外径が大きくなっている。この部分における内回転体３の筒本体３ａの外周面を接触面３ａｘという。

ばね４は、一端側で外回転体２に接触する一端側領域４ａと、他端側で内回転体３に接触する他端側領域４ｂと、一端側領域４ａ及び他端側領域４ｂの間において外回転体２及び内回転体３のいずれにも接触しない中領域４ｃとを有する。一端側領域４ａ及び他端側領域４ｂは、それぞれ、ばね４の一端及び他端４ｂ１ｘから半周以上（回転軸回りに１８０°以上）に亘った領域をいう。また、他端側領域４ｂのうち、ばね４の他端４ｂ１ｘから回転軸回りに９０°離れた位置付近を第２領域４ｂ２、第２領域４ｂ２よりも他端側の部分を第１領域４ｂ１、残りの部分を第３領域４ｂ３という（図２参照）。

ばね４は、外力を受けていない状態において、全長に亘って径が一定であり、このときのばね４の外径は、環状面２ｂにおける外回転体２の内径よりも小さく、圧接面２ａにおける外回転体２の内径よりも大きい。ばね４は、一端側領域４ａが縮径された状態で、空間Ｖに収容されている。

内回転体３の他端部分には、図１に示すように、ばね４の他端側領域４ｂを軸方向及び径方向（回転軸の径方向）に支持する支持溝部３ｘが設けられている。支持溝部３ｘは、接触面３ａｘと、外筒部３ｂの内周面３ｂｘと、円環板部３ｃの一端側の面３ｃｘとで構成されている。

ばね４は、プーリ構造体１に外力が付与されていない状態（即ち、プーリ構造体１が停止した状態）において、軸方向に圧縮されている。このとき、ばね４の一端側領域４ａの軸方向端面は外回転体２の円環板部２ｃの他端側の面２ｃｘに接触し、他端側領域４ｂの軸方向端面は円環板部３ｃの一端側の面３ｃｘに接触している。支持溝部３ｘの溝底面３ｃｘは、ばね４の他端側領域４ｂの軸方向端面の周方向略全域と接触するように、螺旋状に形成されている。また、ばね４の一端側領域４ａの外周面はばね４の拡径方向の自己弾性復元力によって圧接面２ａに押し付けられ、ばね４の他端側領域４ｂは若干拡径された状態で接触面３ａｘと接触している。つまり、ばね４の他端側領域４ｂの内周面は、ばね４の縮径方向の自己弾性復元力によって、接触面３ａｘに押し付けられている。

図２に示すように、内回転体３の他端部分には、ばね４の他端面４ｂｘと周方向（回転軸の周方向）に対向する当接面３ｄが形成されている。当接面３ｄは、軸方向から見て円弧状である。また、外筒部３ｂの内周面３ｂｘには、径方向内側に突出して他端側領域４ｂの外周面と対向する突起３ｅが設けられている。突起３ｅは、第２領域４ｂ２と対向している。

ばね４の他端側領域４ｂの内周面が接触面３ａｘと接触している状態において、ばね４の他端側領域４ｂの外周面と内回転体３の外筒部３ｂの内周面３ｂｘとの間には、隙間が形成されている。また、外回転体２の環状面２ｂとばね４の外周面との間には、隙間が形成されている。本実施形態では、プーリ構造体１に外力が付与されていない状態において、図２に示すように、ばね４の外周面と突起３ｅとは、互いに離隔しており、両者の間に隙間が形成されているが、互いに接してもよい。

プーリ構造体１は、さらに、ばね４の他端４ｂ１ｘを支持溝部３ｘに対して周方向及び径方向に固定する固定部８を含む。固定部８は、ばね４の他端面４ｂｘが当接面３ｄと当接する位置関係となるように、ばね４の他端４ｂ１ｘを支持溝部３ｘに対して固定している。ばね４の他端面４ｂｘの径方向内側の端部と、当接面３ｄの径方向内側の端部とが当接する。

固定部８は、支持溝部３ｘに設けられたピン３ｐと、ばね４に設けられたピン穴４ｐとを含む。

ピン３ｐは、外回転体２及び内回転体３と同様の金属（例えば、Ｓ４５Ｃ等の炭素鋼材）で形成されており、円環板部３ｃを貫通し、円環板部３ｃの一端側の面３ｃｘから軸方向に延出している。ピン３ｐにおける面３ｃｘからの軸方向の延出長さは、ばね４の他端４ｂ１ｘの軸方向長さの５０％程度であってよい。ピン３ｐの表面硬度は、内回転体３の表面硬度と同じか、内回転体３の表面硬度より若干高めであってよい。ピン３ｐの表面には、表面硬化、防食性の向上、耐摩耗性の向上等が見込める適切な表面処理（例えば、硬質クロムメッキ、無電解ニッケルメッキ等）を施すことが好ましい。

ピン穴４ｐは、ピン３ｐが挿入される穴であり、ばね４の他端４ｂ１ｘを貫通し、軸方向に延在している。

上述したように、支持溝部３ｘの溝底面３ｃｘは、螺旋状に形成されている。さらに、支持溝部３ｘは、溝幅（径方向長さ）が比較的狭く、且つ、溝深さが比較的大きい。支持溝部３ｘは、エンドミル加工によって形成される。エンドミル加工とは、固定されたワークに、回転させたエンドミル（刃物）を当てて、エンドミルの側面の刃で回転軸に直交する方向に溝を切削する加工である。エンドミル加工で使用される刃物は、比較的小径で長いもの（例えば、刃部：直径５ｍｍ×長さ６ｍｍ、胴体部：直径６ｍｍ、胴体の掴み部際から刃部先端までの突出長さ約５０ｍｍ）が用いられる。刃物の固定手段や加工条件（刃物の移動速度等）は、刃物剛性を確保できるように選択される。刃物剛性が不足していると、刃先が加工面から離れやすい。その場合、エンドミル加工で形成された接触面３ａｘは、溝底面３ｃｘに向かうほどその径が大きくなるように、軸方向に対して傾斜することがある。接触面３ａｘがこのように軸方向に対して傾斜していると、溝底面３ｃｘからばね４の他端側領域４ｂが離れ易くなり、溝底面３ｃｘとばね４の他端側領域４ｂとの接触状態を維持することができない場合がある。

ここで、プーリ構造体１の動作について説明する。

先ず、外回転体２の回転速度が内回転体３の回転速度よりも大きくなった場合（即ち、外回転体２が加速する場合）について説明する。

この場合、外回転体２は、内回転体３に対して正方向（図２の矢印方向）に相対回転する。外回転体２の相対回転に伴って、ばね４の一端側領域４ａが、圧接面２ａと共に移動し、内回転体３に対して相対回転する。これにより、ばね４が拡径方向にねじれる。ばね４の一端側領域４ａの圧接面２ａに対する圧接力は、ばね４の拡径方向のねじり角度が大きくなるほど増大する。第２領域４ｂ２は、ねじり応力を最も受け易く、ばね４の拡径方向のねじり角度が大きくなると、接触面３ａｘから離れる。このとき、第１領域４ｂ１及び第３領域４ｂ３は、接触面３ａｘに圧接している。第２領域４ｂ２が接触面３ａｘから離れると略同時に、又は、ばね４の拡径方向のねじり角度がさらに大きくなったときに、第２領域４ｂ２の外周面が突起３ｅに当接する。第２領域４ｂ２の外周面が突起３ｅに当接することで、他端側領域４ｂの拡径方向の変形が規制され、ねじり応力がばね４における他端側領域４ｂ以外の部分に分散され、特にばね４の一端側領域４ａに作用するねじり応力が増加する。これにより、ばね４の各部に作用するねじり応力の差が低減され、ばね４全体で歪エネルギーを吸収できるため、ばね４の局部的な疲労破壊を防止できる。

また、第３領域４ｂ３の接触面３ａｘに対する圧接力は、ばね４の拡径方向のねじり角度が大きくなるほど低下する。第２領域４ｂ２が突起３ｅに当接すると同時に、又は、ばね４の拡径方向のねじり角度がさらに大きくなったときに、第３領域４ｂ３の接触面３ａｘに対する圧接力が略ゼロとなる。このときのばね４の拡径方向のねじり角度をθ１（例えば、θ１＝３°）とする。ばね４の拡径方向のねじり角度がθ１を超えると、第３領域４ｂ３は、拡径方向に変形することで、接触面３ａｘから離れていく。しかし、第３領域４ｂ３と第２領域４ｂ２との境界付近において、ばね４が湾曲（屈曲）することはなく、他端側領域４ｂは円弧状に維持される。また、固定部８によってばね４の他端４ｂ１ｘが支持溝部３ｘに対して周方向及び径方向に固定されているため、他端側領域４ｂは内回転体３に対して周方向及び径方向に移動しない。そして、他端面４ｂｘが当接面３ｄを周方向に押圧することにより、外回転体２と内回転体３との間で確実にトルクを伝達できる。

なお、ばね４の拡径方向のねじり角度がθ１以上且つθ２（例えば、θ２＝４５°）未満の場合、第３領域４ｂ３は、接触面３ａｘから離隔し且つ内回転体３の外筒部３ｂの内周面３ｂｘに接触しておらず、第２領域４ｂ２は、突起３ｅに圧接されている。そのため、この場合、ばね４の拡径方向のねじり角度がθ１未満の場合に比べて、ばね４の有効巻数が大きく、ばね定数が小さい。また、ばね４の拡径方向のねじり角度がθ２になると、ばね４の中領域４ｃの外周面が環状面２ｂに当接すること、又は、ばね４の拡径方向のねじり角度が限界に達することにより、ばね４のそれ以上の拡径方向の変形が規制され、外回転体２及び内回転体３が一体的に回転する。これにより、ばねの拡径方向の変形による破損を防止できる。

次に、外回転体２の回転速度が内回転体３の回転速度よりも小さくなった場合（即ち、外回転体２が減速する場合）について説明する。

この場合、外回転体２は、内回転体３に対して逆方向（図２の矢印方向と逆の方向）に相対回転する。外回転体２の相対回転に伴って、ばね４の一端側領域４ａが、圧接面２ａと共に移動し、内回転体３に対して相対回転する。これにより、ばね４が縮径方向にねじれる。ばね４の縮径方向のねじり角度がθ３（例えば、θ３＝１０°）未満の場合、一端側領域４ａの圧接面２ａに対する圧接力は、ねじり角度がゼロの場合に比べて若干低下するものの、一端側領域４ａは圧接面２ａに圧接している。また、他端側領域４ｂの接触面３ａｘに対する圧接力は、ねじり角度がゼロの場合に比べて若干増大する。ばね４の縮径方向のねじり角度がθ３以上の場合、一端側領域４ａの圧接面２ａに対する圧接力は略ゼロとなり、一端側領域４ａは圧接面２ａに対して周方向に摺動する。したがって、外回転体２と内回転体３との間でトルクは伝達されない。

このように、ばね４は、内回転体３が外回転体２に対して正方向に相対回転するとき外回転体２及び内回転体３のそれぞれと係合して外回転体２と内回転体３との間でトルクを伝達する一方、内回転体３が外回転体２に対して逆方向に相対回転するとき外回転体２及び内回転体３の少なくとも一方（本実施形態では、圧接面２ａ）に対して摺動（本実施形態では、周方向に摺動）して外回転体２と内回転体３との間でトルクを伝達しない。また、プーリ構造体１は、ばね４の拡径又は縮径により外回転体２及び内回転体３の間でトルクを伝達又は遮断するように構成されている。

以上に述べたように、本実施形態によれば、外回転体２と内回転体３との相対回転によってばね４が拡径方向にねじれた場合に、他端側領域４ｂにおける他端４ｂ１ｘを除いた少なくとも一部分（第２領域４ｂ２、又は、第２領域４ｂ２と第３領域４ｂ３）が内回転体３から離れるように構成されている。そのため、ばねの巻き数を増やすことなくばね４の耐疲労性を向上させることができる。さらに、固定部８を設けたことで、外回転体２と内回転体３との相対回転によってばね４が拡径方向にねじれた場合にも、他端４ｂ１ｘが支持溝部３ｘに対して固定された状態が維持されるため、ばね４の姿勢が安定し、ばね４が安定してねじり変形できる。

なお、「ばね４の姿勢が安定する」とは、ばね４の軸が回転体２，３の回転軸と略一致することをいう。

固定部８は、ばね４の他端面４ｂｘが当接面３ｄと当接する位置関係となるように、ばね４の他端４ｂ１ｘを支持溝部３ｘに対して固定している。この場合、他端面４ｂｘが当接面３ｄを周方向に押圧することができるため、固定部８の強度面における負担を軽減することができる。

固定部８は、ばね４の他端４ｂ１ｘを支持溝部３ｘに対して周方向及び径方向に固定する。この場合、固定部８が他端４ｂ１ｘを支持溝部３ｘに対して径方向に固定しない場合に比べ、他端側領域４ｂにおける内回転体３に対する固定力が増大する。これにより、外回転体２と内回転体３との相対回転によってばね４が拡径方向にねじれた場合にも、ばね４の姿勢がより安定し、ばね４がより安定してねじり変形できる。

固定部８は、支持溝部３ｘに設けられ、軸方向に延在したピン３ｐと、ばね４の他端４ｂ１ｘに設けられ、ピン３ｐが挿入されるピン穴４ｐとを含む。この場合、比較的簡単な構成で、上記効果（ばね４の姿勢がより安定し、ばね４がより安定してねじり変形できるという効果）を得ることができる。

当接面３ｄが、軸方向から見て円弧状である。この場合、当接面３ｄが軸方向から見て径方向に沿った直線状の場合に比べ、加工性がよい。また、当接面３ｄが軸方向から見て円弧状の場合、ばね４の他端面４ｂｘが当接面３ｄを周方向に押圧すると、他端面４ｂｘが当接面３ｄに沿って径方向外側に移動して、他端４ｂ１ｘが内回転体３から離れ易くなるが、本実施形態では固定部８を設けているため、当該問題を抑制できる。

（第２実施形態）
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。

本発明の第２実施形態に係るプーリ構造体２０１（図３及び図４参照）は、固定部の構成が第１実施形態のプーリ構造体１と異なり、その他は第１実施形態のプーリ構造体１と同様である。なお、図３は、図４のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図であって、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。

本実施形態に係る固定部２０８は、支持溝部３ｘに設けられたキー２０３ｐと、ばね４の他端４ｂ１ｘに設けられたキー溝２０４ｐと、支持溝部３ｘに設けられた突起２０３ｑとを含む。

キー２０３ｐは、内回転体３の筒本体３ａと円環板部３ｃとの境界部分に形成されており、接触面３ａｘから径方向外側に突出し、且つ、円環板部３ｃの一端側の面３ｃｘから一端側に突出している。本実施形態では、キー２０３ｐの軸方向長さは、ばね４の他端４ｂ１ｘの軸方向長さよりも短いが、ばね４の他端４ｂ１ｘの軸方向長さと同じかそれ以上であってもよい。キー２０３ｐにおける接触面３ａｘからの径方向外側への突出長さは、ばね４の他端４ｂ１ｘの径方向長さ（厚み）の３０％程度であってよい。

キー溝２０４ｐは、キー２０３ｐが挿入される溝であり、ばね４の他端４ｂ１ｘの内周面の他端側に切欠状に形成されている。キー溝２０４ｐの各方向のサイズ及び形状は、キー２０３ｐと略同様である。

キー２０３ｐとキー溝２０４ｐとの係合によって、ばね４の他端４ｂ１ｘは支持溝部３ｘに対して周方向に固定される。キー２０３ｐとキー溝２０４ｐとが係合した状態において、ばね４の他端４ｂ１ｘの内周面は、支持溝部３ｘの接触面３ａｘと接触する。また、ばね４の他端４ｂ１ｘの他端側の面が、支持溝部３ｘの溝底面３ｃｘと接触している状態において、キー２０３ｐの一端側の端面は、キー溝２０４ｐに接触していることが好ましいが、接触しなくてもよい。

突起２０３ｑは、内回転体３の外筒部３ｂと円環板部３ｃとの境界部分に形成されており、ばね４の他端４ｂ１ｘを径方向に挟持するように外筒部３ｂの内周面３ｂｘから径方向内側に突出し、且つ、円環板部３ｃの一端側の面３ｃｘから一端側に突出している。本実施形態では、突起２０３ｑの軸方向長さは、ばね４の他端４ｂ１ｘの軸方向長さよりも短いが、ばね４の他端４ｂ１ｘの軸方向長さと同じかそれ以上であってもよい。突起２０３ｑの先端は、ばね４の他端４ｂ１ｘの外周面に接触している。したがって、本実施形態では、ばね４の他端側領域４ｂの内周面が接触面３ａｘと接触している状態において、ばね４の他端側領域４ｂのうち他端４ｂ１ｘを除く部分の外周面と内回転体３の外筒部３ｂの内周面３ｂｘとの間に隙間が形成されており、他端４ｂ１ｘの外周面と内周面３ｂｘとの間には隙間がない。ばね４の他端４ｂ１ｘは、接触面３ａｘと突起２０３ｑとによって径方向に挟持（固定）される。したがって、固定部２０８は、ばね４の他端４ｂ１ｘを支持溝部３ｘに対して周方向及び径方向に固定する。

本実施形態の支持溝部３ｘ（固定部２０８を含む）は、第１実施形態と同じく、エンドミル加工で形成される。

本実施形態によれば、固定部２０８は、支持溝部３ｘに設けられ、径方向に突出したキー２０３ｐと、ばね４の他端４ｂ１ｘに設けられ、キー２０３ｐが挿入されるキー溝２０４ｐとを含む。さらに固定部２０８は、支持溝部３ｘに設けられ、径方向に突出した突起２０３ｑを含み、ばね４の他端４ｂ１ｘを接触面３ａｘと突起２０３ｑとの間で径方向に挟持する。この場合、比較的簡単な構成で、且つ、部品点数を増加させることなく、上記効果（ばね４の姿勢がより安定し、ばね４がより安定してねじり変形できるという効果）を得ることができる。

（第３実施形態）
続いて、本発明の第３実施形態について説明する。

本発明の第３実施形態に係るプーリ構造体３０１（図５及び図６参照）は、当接面と固定部と支持溝部の接触面の構成が、第１、第２実施形態のプーリ構造体１、２０１と異なり、その他は第１及び第２実施形態のプーリ構造体１、２０１とほぼ同様である。なお、図５は、図６のＶ−Ｖ線に沿った断面図であって、図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。

上記第１及び第２実施形態の当接面３ｄの径方向内側の端部は、筒本体３ａと繋がっている。これに対して、本実施形態に係る当接面３０３ｄの径方向内側の端部は、筒本体３ａと離間している。当接面３０３ｄは、ばね４の他端面４ｂｘと周方向（回転軸の周方向）に対向する。当接面３０３ｄは、軸方向から見て円弧状である。ばね４の他端面４ｂｘは、当接面３０３ｄの径方向内側の端部と当接する。当接面３０３ｄは、第１及び第２実施形態の当接面３ｄの径方向内側の端部を切り欠いた形状である。当接面３０３ｄとばね４の他端面４ｂｘとの当接位置は、第１及び第２実施形態の当接面３ｄとばね４の他端面４ｂｘとの当接位置よりも突起３ｅから周方向に若干離れている。そのため、本実施形態のばね４は、第１及び第２実施形態のばね４よりも周方向に若干長い。

本実施形態に係る固定部３０８は、ばね４の他端面４ｂｘが当接面３０３ｄと当接する位置関係となるように、ばね４の他端４ｂ１ｘを支持溝部３０３ｘに対して固定している。固定部３０８は、支持溝部３０３ｘに設けられたキー３０３ｐと、ばね４の他端４ｂ１ｘに設けられたキー溝３０４ｐとを含む。

キー３０３ｐは、第２実施形態の突起２０３ｑと同じ位置に形成されている。キー３０３ｐは、内回転体３の外筒部３ｂと円環板部３ｃとの境界部分に形成されており、ばね４の他端４ｂ１ｘを径方向に挟持するように外筒部３ｂの内周面３ｂｘから径方向内側に突出し、且つ、円環板部３ｃの一端側の面３ｃｘから一端側に突出している。本実施形態では、キー２０３ｐの軸方向長さは、ばね４の他端４ｂ１ｘの軸方向長さよりも短いが、ばね４の他端４ｂ１ｘの軸方向長さと同じかそれ以上であってもよい。

キー溝３０４ｐは、キー３０３ｐが挿入される溝であり、ばね４の他端４ｂ１ｘの外周面の他端側に切欠状に形成されている。キー溝３０４ｐの各方向のサイズ及び形状は、キー３０３ｐの径方向内側部分と略同様である。キー溝３０４ｐの径方向長さは、ばね４の他端４ｂ１ｘの径方向長さ（厚み）の約３０％であってよい。

キー３０３ｐとキー溝３０４ｐとの係合によって、ばね４の他端４ｂ１ｘは支持溝部３０３ｘに対して周方向に固定される。ばね４の他端４ｂ１ｘの内周面が、支持溝部３０３ｘの接触面３０３ａｘと接触している状態において、キー３０３ｐの径方向内側の端面は、キー溝３０４ｐと接触する。つまり、ばね４の他端４ｂ１ｘは、接触面３０３ａｘとキー３０３ｐとの間で径方向に挟持（固定）される。固定部３０８は、ばね４の他端４ｂ１ｘを支持溝部３０３ｘに対して周方向及び径方向に固定する。キー３０３ｐは、本発明におけるキーに相当すると共に突起にも相当する。また、ばね４の他端４ｂ１ｘの他端側の面が、円環板部３ｃの一端側の面３ｃｘと接触している状態において、キー３０３ｐの軸方向一端側の端面は、キー溝３０４ｐに接触していることが好ましいが、接触しなくてもよい。

プーリ構造体３０１に外力が付与されていない状態において、接触面３０３ａｘは、支持溝部３０３ｘの溝底面３ｃｘに向かうほど径が小さくなるように、軸方向に対して傾斜している。接触面３０３ａｘの軸方向に対する傾斜角度を、傾斜角度αとする。傾斜角度αは、微小な角度であって、例えば、例えば０．５°以上１°以下である。傾斜角度αが大き過ぎる（例えば１°を超える）場合、ばね４の素線倒れが生じるおそれがある。一方、傾斜角度αが小さ過ぎる（例えば０．５°未満）場合、後述する溝底面３ｃｘへの押し付け力を増す効果が乏しくなる。

ばね４に外力が付与されていない状態において、ばね４の他端側領域４ｂの内周面は、軸方向と略平行である。第１実施形態で述べたように、プーリ構造体３０１に外力が付与されていない状態において、ばね４の他端側領域４ｂの内周面は、ばね４の縮径方向の自己弾性復元力によって、接触面３ａｘに押し付けられている。プーリ構造体３０１に外力が付与されていない状態において、ばね４の他端側領域４ｂの内周面は、軸方向の一部分だけが接触面３０３ａｘと接触する。このとき、ばね４の他端側領域４ｂの内周面は、軸方向とほぼ平行であってもよいが、縮径方向の自己弾性復元力によって軸方向に対して傾斜していてもよい。なお、プーリ構造体３０１に外力が付与されていない状態において、ばね４の他端側領域４ｂの内周面は、軸方向の全域が接触面３０３ａｘと接触してもよい。

接触面３０３ａｘが上述したように軸方向に対して傾斜しているため、ばね４の他端側領域４ｂの自己弾性復元力による接触面３０３ａｘに対する圧接力は、支持溝部３０３ｘの接触面３０３ａｘに沿って溝底面３ｃｘに向かう方向の分力と、接触面３０３ａｘに垂直な方向の分力に分けられる。第１実施形態で述べたように、外回転体２と内回転体３との相対回転によって、ばね４が拡径方向にねじれた場合、まず、ばね４の第２領域４ｂ２が接触面３０３ａｘから離れる。ばね４の拡径方向のねじり角度がさらに大きくなると、ばね４の第３領域４ｂ３が接触面３０３ａｘから離れる。ばね４が拡径方向にねじれる過程において、ばね４の第２領域４ｂ２及び第３領域４ｂ３のうち、まだ接触面３０３ａｘから離れずに、縮径方向の自己弾性復元力によって接触面３０３ａｘに圧接されている部分は、接触面３０３ａｘに沿った方向の分力によって、支持溝部３０３ｘの溝底面３ｃｘ側に押圧される。そのため、ばね４の他端側領域４ｂを支持溝部３０３ｘの溝底面３ｃｘに押し付ける力が増し、ばね４の他端側領域４ｂが支持溝部３０３ｘの溝底面３ｃｘに押し付けられたまま離れない状態が維持され易くなる。

支持溝部３０３ｘの接触面３０３ａｘ以外の部分は、エンドミル加工で形成される。接触面３０３ａｘは、旋盤加工により形成される。旋盤加工は、ワークを回転させながら、バイトと呼ばれる工具の先端部に固定されたチップ（刃物）を加工面に押し当てて、ワークを切削する加工である。接触面３０３ａｘは、支持溝部３０３ｘの面３ｃｘ、３ｂｘ及びキー３０３ｐをエンドミル加工によって形成した後で形成される。以下、接触面３０３ａｘの形成手順について説明する。便宜上、軸Ｓの軸方向および径方向を使って説明する。

まず、溝加工用チップ（図示せず）を使って切削する。具体的には、溝加工用チップの径方向位置を位置決めしてから、内回転体３を中心軸回りに回転させつつ、溝加工用チップの刃先が溝底面３ｃｘに達するまで、溝加工用チップを軸方向に移動させる。それにより、接触面３０３ａｘの位置に、軸方向に平行な面が形成される。このとき形成される面は、軸方向から見て円形状である。よって、この加工時に、当接面３０３ｄと筒本体３ａとの間に、軸方向に窪んだ溝が形成される。

次に、図７に示すように、溝加工用チップを仕上げ用チップ１００に交換して、接触面３０３ａｘを仕上げる。具体的には、仕上げ用チップ１００の刃先を、溝加工用チップによって形成された面に当接させつつ、仕上げ用チップ１００の刃面を軸方向に対し所定の角度（例えば１°）だけ傾斜させる。この状態のまま、仕上げ用チップ１００を径方向内側に向かって径方向に移動させる。なお、図７は、説明をわかりやすくするために、接触面３０３ａｘの傾斜角度αを誇張して表示している。

本実施形態によれば、固定部３０８は、支持溝部３０３ｘに設けられ、径方向に突出したキー３０３ｐと、ばね４の他端４ｂ１ｘに設けられ、キー３０３ｐが挿入されるキー溝３０４ｐとを含み、キー３０３ｐと支持溝部３０３ｘのキー３０３ｐと対向する部分との間で、ばね４の他端４ｂ１ｘを径方向に挟持する。この場合、比較的簡単な構成で、且つ、部品点数を増加させることなく、上記効果（ばね４の姿勢がより安定し、ばね４がより安定してねじり変形できるという効果）を得ることができる。

また、接触面３０３ａｘが、支持溝部３０３ｘの溝底面３ｃｘに向かうほど径が小さくなるように軸方向に対して傾斜していることにより、上述したように、ばね４が拡径方向にねじれる過程において、ばね４の他端側領域４ｂが支持溝部３０３ｘの溝底面３ｃｘに押し付けられたまま離れない状態が維持され易くなる。したがって、支持溝部の接触面が、溝底面３ｃｘに向かうほど径が小さくなるように軸方向に対して傾斜していない場合に比べて、ばね４の他端側領域４ｂにおける内回転体３に対する固定力をさらに増大させることができる。その結果、外回転体２と内回転体３との相対回転によってばね４が拡径方向にねじれた場合にも、ばね４の姿勢がより安定し、ばね４がより安定してねじり変形できる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。

プーリ構造体は、オルタネータの軸に取り付けられるものに限定されず、例えばオルタネータ以外の補機の軸に取り付けられるものであってもよい。
ばね４の線材の断面は、正方形状に限定されず、長方形状や円形状であってもよい。外力を受けていない状態でのばね４の径は、全長に亘って一定でなくてもよい。
突起３ｅは、周方向に沿って当接面３ｄまで延在してもよい。突起３ｅを省略してもよい。
プーリ構造体に外力が付与されていない状態でのばね４の一端及び他端における圧接面２ａ及び接触面３ａｘ、３０３ａｘとの接触範囲は、一端及び他端から半周以上に割った範囲に限定されず、これより長くても短くてもよい。
第３実施形態の接触面３０３ａｘは、第１又は第２実施形態に適用してもよい。
当接面３ｄ、３０３ｄは、軸方向から見て、円弧状であることに限定されず、径方向に沿った直線状であってもよいし、また、内周側の部分が径方向に対して傾斜した直線状または円弧状であって且つ外周側の部分が径方向に沿った直線状であってもよい。
ピンがねじりコイルばねの他端に設けられ、ピン穴が支持溝部に設けられてもよい。ピン穴は、他端及び／又は支持溝部を貫通しなくてもよい。
キーがねじりコイルばねの他端に設けられ、キー溝が支持溝部に設けられてもよい。
固定部は、キー及びキー溝のみを含み、支持溝部に設けられた突起を含まなくてもよい（即ち、第２実施形態において突起２０３ｑを省略してもよい）。
固定部は、ピン及びピン穴を含む構成、キー及びキー溝を含む構成等に限定されず、その他任意の構成であってよい。
固定部は、ねじりコイルばねの他端を径方向に固定せず周方向にのみ固定してもよい。
固定部は、他端面が当接面と当接しない位置関係となるように、他端を支持溝部に対して固定してもよい。
ねじりコイルばねの一端側領域が内回転体に接触し、ねじりコイルばねの他端側領域が外回転体に接触し、外回転体に、ねじりコイルばねの他端側領域を軸方向及び径方向に支持する支持溝部が設けられてもよい。この場合、固定部は、外回転体及びねじりコイルばねに設けられてもよい。

１；２０１；３０１ プーリ構造体
２ 外回転体
３ 内回転体
３ｘ；３０３ｘ 支持溝部
３ｄ；３０３ｄ 当接面
３ｐ ピン
４ ねじりコイルばね
４ａ 一端側領域
４ｂ 他端側領域
４ｂ１ｘ 他端
４ｂｘ 他端面
４ｃ 中領域
４ｐ ピン穴
８；２０８；３０８ 固定部
２０３ｐ；３０３ｐ キー
２０３ｑ 突起
２０４ｐ；３０４ｐ キー溝
３０３ａｘ 接触面（傾斜面）
Ｂ ベルト

Claims (7)

1. ベルトが巻回される筒状の外回転体と、
   前記外回転体の内側に設けられ、前記外回転体に対して前記外回転体と同一の回転軸を中心として相対回転可能な内回転体と、
   前記外回転体と前記内回転体との間に設けられたねじりコイルばねとを備えたプーリ構造体において、
   前記ねじりコイルばねは、前記プーリ構造体に外力が付与されていない状態において、前記回転軸に沿った軸方向に圧縮され、前記軸方向の一端側で前記外回転体及び前記内回転体の一方に接触する一端側領域と、前記軸方向の他端側で前記外回転体及び前記内回転体の他方に接触する他端側領域と、前記一端側領域及び前記他端側領域の間において前記外回転体及び前記内回転体のいずれにも接触しない中領域とを有し、
   前記外回転体及び前記内回転体の他方は、前記他端側領域を前記軸方向及び前記回転軸の径方向に支持する支持溝部を有し、
   前記ねじりコイルばねの他端を前記支持溝部に対して少なくとも前記回転軸の周方向に固定する固定部をさらに備え、
   前記外回転体と前記内回転体との相対回転によって前記ねじりコイルばねが拡径方向にねじれた場合に、前記他端側領域における前記他端を除いた少なくとも一部分が前記外回転体及び前記内回転体の他方から離れるように構成されていることを特徴とする、プーリ構造体。
2. 前記外回転体及び前記内回転体の他方は、前記ねじりコイルばねの他端面と前記周方向に対向する当接面を有し、
   前記固定部は、前記他端面が前記当接面と当接する位置関係となるように、前記他端を前記支持溝部に対して固定することを特徴とする、請求項１に記載のプーリ構造体。
3. 前記固定部は、前記他端を前記支持溝部に対して前記周方向及び前記径方向に固定することを特徴とする、請求項１又は２に記載のプーリ構造体。
4. 前記固定部は、前記他端及び前記支持溝部の一方に設けられ、前記軸方向に延在したピンと、前記他端及び前記支持溝部の他方に設けられ、前記ピンが挿入されるピン穴とを含むことを特徴とする、請求項３に記載のプーリ構造体。
5. 前記固定部は、前記他端及び前記支持溝部の一方に設けられ、前記径方向に突出したキーと、前記他端及び前記支持溝部の他方に設けられ、前記キーが挿入されるキー溝とを含むと共に、前記支持溝部に設けられ、前記径方向に突出した突起を含み、前記支持溝部における前記突起と対向する部分と前記突起との間で前記他端を前記径方向に挟持することを特徴とする、請求項３に記載のプーリ構造体。
6. 前記当接面が、前記軸方向から見て円弧状であることを特徴とする、請求項２に記載のプーリ構造体。
7. 前記プーリ構造体に外力が付与されていない状態において、前記支持溝部における前記他端側領域の内周面と接触する面は、前記支持溝部の溝底に向かうほど径が小さくなるように、前記軸方向に対して傾斜する傾斜面であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプーリ構造体。

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