JP7398863B2 - 軸部材及びこれを用いたプーリ装置 - Google Patents

Description

本発明は、軸部材及びプーリ装置に関するものである。

隣接部材と相対的に摺動する軸部材に強度が必要な場合、軸部材を焼入れ処理して硬さを向上させることが一般的に行われている。例えば、特許文献１に開示されたプーリ装置は、軸部材である固定シーブと、隣接部材である可動シーブとを有している。可動シーブは固定シーブ上を摺動するように構成されている。この固定シーブは、ピンが挿入される貫通孔を有している。このピンには可動シーブからトルクが作用しており、このトルクによってピンが固定シーブの貫通孔を拡大させるおそれがある。この貫通孔の拡大を防止するため、貫通孔が形成された固体シーブは全体に焼入れ処理が施されている。

特開２０１６－６５５７０号公報

軸部材の全体を焼入れ処理すると、軸部材の全体に熱変形が生じて軸部材が膨らむことがある。このように熱変形した状態の軸部材を用いて製品を組み立てると、軸部材と摺動する隣接部品が軸部材とスムーズに摺動しないという問題が生じうる。このため、従来は軸部材を研磨するなどして軸部材を整形し変形部分を取り除く必要があった。

本発明の課題は、隣接部材とスムーズに摺動することのできる軸部材を提供することにある。

本発明の第１側面に係る軸部材は、隣接部材と相対的に摺動する。この軸部材は、対向面と焼入れ部とを備えている。対向面は、隣接部材と対向するように配置されている。焼入れ部は、対向面上に形成されている。対向面は、第１領域と第２領域とを有している。第１領域は、隣接部材と接触する。第２領域は、隣接部材と間隔をあけて配置される。焼入れ部は、第２領域に形成される。

この構成によれば、焼入れ部は第２領域に形成されており、第１領域には形成されていない。すなわち、焼入れ部の形成範囲は、第２領域に限定されている。このため、熱変形する領域は、第２領域のみとなり、第１領域は熱変形しない。すなわち、隣接部材と摺動する第１領域は熱変形せず、隣接部材と摺動しない第２領域のみが熱変形するため、軸部材は隣接部材とスムーズに摺動することができる。また、従来のように、変形部分を取り除くための研磨工程を省略することもできる。なお、「軸部材が隣接部材に対して相対的に摺動する」とは、軸部材が固定され隣接部材が軸部材に対して摺動する態様、隣接部材が固体され軸部材が隣接部材に対して摺動する態様、並びに、軸部材及び隣接部材の両方が摺動する態様を含む概念である。

好ましくは、軸部材は、第２領域に形成された孔部をさらに備える。

好ましくは、軸部材は、第１領域及び第２領域を覆う被覆層をさらに備える。

好ましくは、隣接部材は、筒状である。軸部材は、隣接部材内を延びる。対向面は、軸部材の外側面である。

好ましくは、軸部材は、筒状である。

本発明の第２側面に係るプーリ装置は、固定シーブと、可動シーブと、上述したいずれかの軸部材と、筒状の隣接部材とを備える。可動シーブは、軸方向において固定シーブに対して接近及び離間するように移動可能である。軸部材は、固定シーブから軸方向に延びる。隣接部材は、可動シーブから軸方向に延びる。

本発明によれば、軸部材と隣接部材とを互いにスムーズに摺動させることができる。

プーリ装置の側面断面図。 固定ボスの側面断面図。 固定ボスの第２領域の拡大断面図。 プーリ装置の側面断面図。 可動ボスの側面断面図。 可動ボスの側面図。 変形例に係る固定ボスの第２領域の拡大断面図。

以下、本発明に係る軸部材を用いたプーリ装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態に係るプーリ装置１００は、従動側のプーリ装置１００である。この従動側のプーリ装置１００には、駆動側のプーリ装置（図示省略）からベルト１０１を介してトルクが伝達される。ベルト１０１は、トルクを伝達するための部材である。

図１は、プーリ装置１００の側面断面図である。なお、以下の説明において、回転軸Ｏとは、プーリ装置１００の回転軸を意味する。径方向とは、回転軸Ｏを中心とした円の径方向を意味する。径方向の外側とは、径方向において回転軸Ｏから離れる側を意味し、径方向の内側とは、径方向において回転軸Ｏに近付く側を意味する。軸方向とは、回転軸Ｏに沿った方向を意味する。軸方向の第１側とは図１の左側を意味し、軸方向の第２側とは、図２の右側を意味する。周方向とは、回転軸Ｏを中心とした円の周方向を意味する。

［プーリ装置］
図１に示すように、プーリ装置１００は、固定シーブ１と、可動シーブ２と、固定ボス４と、可動ボス５と、を備えている。また、プーリ装置１００は、コイルスプリング３と、遠心クラッチ６と、カム機構８と、をさらに備えている。なお、固定ボス４は本発明の軸部材に相当し、可動ボス５は本発明の隣接部材に相当する。

［固定シーブ］
固定シーブ１は、回転軸Ｏを中心に回転するように配置されている。固定シーブ１の中心軸は、回転軸Ｏと実質的に同軸上に配置されている。固定シーブ１は、軸方向において、可動シーブ２の第２側に配置されている。固定シーブ１は、軸方向に移動しないように固定されている。

固定シーブ１は、円板状であって、中央に貫通孔１ａを有している。固定シーブ１の対向面１ｂは、径方向の外側にいくにしたがって、可動シーブ２から離れるように傾斜している。すなわち、対向面１ｂは、径方向の外側に向かって、軸方向の第２側に傾斜している。なお、固定シーブ１の対向面１ｂは、可動シーブ２に対向する面である。すなわち、固定シーブ１の対向面１ｂは、軸方向の第１側を向いている。

［固定ボス］
固定ボス４は、固定シーブ１から軸方向に延びている。固定ボス４の中心軸は、回転軸Ｏと実質的に同軸上に配置されている。固定ボス４は、軸方向において可動ボス５と相対的に摺動する。詳細には、可動ボス５が固定ボス４上を軸方向に摺動している。

図２に示すように、固定ボス４は、第３端部４ａと、第４端部４ｂと、複数の第１孔部４ｃと、複数の第２孔部４ｅとを有している。固定ボス４は、円筒状である。固定ボス４は、鉄鋼材料によって構成されている。なお、この第１孔部４ｃは、本発明の孔部の一例である。

第３端部４ａは、軸方向の第１側の端部である。この第３端部４ａに、遠心クラッチ６が取り付けられる。第３端部４ａは、互いに平行に延びる取り付け面を外周面に有している。第３端部４ａは他の部分よりも外径が小さいため、肩部４ｄが形成されている。

固定ボス４の第４端部４ｂは、軸方向の第２側の端部である。図１に示すように、第４端部４ｂに固定シーブ１が固定されている。詳細には、第４端部４ｂは、固定シーブ１の貫通孔１ａに挿入されて固定されている。このため、固定ボス４は、固定シーブ１と一体的に回転する。なお、第４端部４ｂの外径は、他の部分の外径よりも大きい。

出力軸（図示省略）は、固定ボス４の内部を、軸方向に延びている。出力軸は、例えば後輪にトルクを伝えるための軸である。出力軸と固定ボス４とは相対回転する。なお、出力軸と固定ボス４との間に、ベアリング１１、１２が配置されている。

図２に示すように、固定ボス４は、外周面４０（対向面の一例）と、焼入れ部４３と、を有している。固定ボス４の外周面４０は、可動ボス５と対向するように配置されている。詳細には、固定ボス４は、可動ボス５内を延びており、固定ボス４の外周面４０は、可動ボス５の内周面と対向している。

外周面４０は、第１領域４１と、第２領域４２とを有している。第１領域４１は、可動ボス５と接触している。詳細には、第１領域４１は、固定ボス４と可動ボス５とが相対的に摺動した時において、可動ボス５の内周面と接触し得る領域である。すなわち、第１領域４１は、可動ボス５の内周面と摺動する領域である。なお、本実施形態では、第１領域４１は、軸方向に２つに分かれている。すなわち、軸方向の中央部に第２領域４２が配置されている。そして、第１領域４１は、この第２領域４２を挟むように軸方向の両端部に配置されている。

第２領域４２は、径方向において、可動ボス５と間隔をあけて配置されている。詳細には、第２領域４２は、固定ボス４と可動ボス５とが相対的に摺動した時において、可動ボス５の内周面と接触し得ない領域である。すなわち、第２領域４２は、可動ボス５の内周面と摺動しない領域である。なお、可動ボス５の内周面のうち第２領域４２と対向し得る領域を径方向外側に凹ませることによって、第２領域４２と可動ボス５の内周面との間隔をあけている。この第２領域４２に、第１孔部４ｃ及び第２孔部４ｅが形成されている。第１孔部４ｃには、トルクピン８１が挿入される。第２孔部４ｅ内には、グリスが充填されている。

焼入れ部４３は、外周面４０の第２領域４２上に形成されている。焼入れ部４３は、環状に形成されている。すなわち、焼入れ部４３は、第２領域上を全周に亘って延びている。焼入れ部４３は、第２領域４２のみに形成されており、第１領域４１には形成されていない。

焼入れ部４３は、例えば、高周波焼入れによって形成することができるが、レーザ焼入れなどの他の方法によって形成してもよい。本実施形態では、焼入れ部４３は、焼入れ後に焼戻しすることによって形成されている。これにより、焼入れ部４３は、固定ボス４の他の部分に比べて硬さ（例えばロックウェル硬さ）が高くなっている。特に、第１孔部４ｃを画定する内壁面の硬さが高いことによって、トルクピン８１がトルクによって傾いても、第１孔部４ｃの内壁面の摩耗や変形が抑制される。

図３に示すように、固定ボス４は、外周面上に第１凹部４４を有している。第１凹部４４は環状に形成されており、固定ボス４の外周面上を全周に亘って延びている。第１凹部４４は、第２領域４２に形成されている。このように第１凹部４４は、可動ボス５が摺動しない領域に形成されているため、可動ボス５の摺動には影響を与えない。

［可動シーブ］
図１に示すように、可動シーブ２は、回転軸Ｏを中心に回転するように配置されている。可動シーブ２の中心軸は、回転軸Ｏと実質的に同軸上に配置されている。可動シーブ２は、回転軸Ｏに沿って移動するように配置されている。すなわち、可動シーブ２は、軸方向に移動するように配置されている。可動シーブ２は、軸方向において、固定シーブ１の第１側に配置されている。

可動シーブ２は、円板状であって、中央に貫通孔２ａを有している。可動シーブ２の対向面２ｂは、径方向の外側にいくにしたがって、固定シーブ１から離れるように傾斜している。すなわち、対向面２ｂは、径方向の外側に向かって、軸方向の第１側に傾斜している。

可動シーブ２の対向面２ｂは、固定シーブ１に対向する面である。すなわち、可動シーブ２の対向面２ｂは、軸方向の第２側を向いている。固定シーブ１の対向面１ｂと、可動シーブ２の対向面２ｂとは、間隔をあけて対向している。すなわち、固定シーブ１の対向面１ｂと、可動シーブ２の対向面２ｂとによって、Ｖ溝が形成されている。可動シーブ２が軸方向に移動することによって、Ｖ溝の溝幅が変わる。このＶ溝内において、ベルト１０１が配置されている。なお、固定シーブ１の対向面１ｂと、可動シーブ２の対向面２ｂとによって、ベルト１０１を挟持している。

固定シーブ１と可動シーブ２とは、径方向における外周側位置と内周側位置との間でベルト１０１を挟持するように構成されている。すなわち、ベルト１０１は、外周側位置と内周側位置との間を移動する。なお、図１は、ベルト１０１が内周側位置に位置するときの図であり、図４は、ベルト１０１が外周側位置に位置するときの図である。なお、低速走行の際は、ベルト１０１が外周側位置にあり、高速走行の際は、ベルト１０１が内周側位置にある。

［可動ボス］
可動ボス５は、円筒状であって、軸方向に延びている。可動ボス５の中心軸は、回転軸Ｏと実質的に同軸上に配置されている。可動ボス５は、固定ボス４を覆うように配置されている。可動ボス５の内周面は、可動ボス５の摺動時において、固定ボス４の外周面４０のうち第１領域４１と接触し得る。

可動ボス５は、軸方向において、固定ボス４上を摺動可能である。図５に示すように、可動ボス５は、第５端部５ａと、第６端部５ｂとを有する。第５端部５ａは軸方向の第１側の端部であり、第６端部５ｂは軸方向の第２側の端部である。

第６端部５ｂには、可動シーブ２が固定されている。詳細には、第６端部５ｂは、可動シーブ２の貫通孔２ａに挿入されて例えば溶接などによって固定されている。このため、可動シーブ２と可動ボス５とは、一体的に回転する。

可動ボス５は、ボス本体部５ｃと、カバー部５ｄとを有している。ボス本体部５ｃは、円筒状である。図５及び図６に示すように、ボス本体部５ｃは、複数のカム溝５ｅを有している。各カム溝５ｅは、軸方向に延びている。各カム溝５ｅは、周方向に互いに間隔をあけて配置されている。

カバー部５ｄは、円筒状である。カバー部５ｄは、ボス本体部５ｃの外周面を覆うように配置されている。詳細には、ボス本体部５ｃにはＯリング５ｆが設けられ、このＯリング５ｆを介してカバー部５ｄの内周面は、ボス本体部５ｃの外周面と接触している。ボス本体部５ｃとカバー部５ｄとは、少なくとも軸方向において互いに固定されている。このようにカバー部５ｄがボス本体部５ｃの外周面を覆っているため、カム溝５ｅは、密閉されている。

可動ボス５は、内周面において第２凹部５１を有している。第２凹部５１は、環状であって、可動ボス５の内周面の全周に亘って延びている。この第２凹部５１は、可動ボス５の摺動時において、固定ボス４の第２領域４２と対向するように配置されている。この第２凹部５１によって、固定ボス４の第２領域４２と可動ボス５の内周面との間隔が形成されている。この第２凹部５１及びカム溝５ｅには、グリスなどが充填されている。

第１凹部４４の深さと第２凹部５１の深さとを合わせた隙間高さは、焼入れ部４３のふくらみ高さを考慮して決定することができる。例えば、焼入れ部４３のふくらみ高さが０．０２～０．３０ｍｍ程度である場合、第１凹部４４の深さと第２凹部５１の深さとを合わせた隙間高さも０．０２～０．３０ｍｍ程度とすることができる。例えば、第１凹部４４の深さを０．０２～０．３０ｍｍ程度とすることができる。また、第２凹部５１の深さも、０．０２～０．３０ｍｍ程度とすることができる。

［カム機構］
図１に示すように、カム機構８は、複数のトルクピン８１と、複数のカム溝５ｅ（図５参照）と、によって構成されている。カム機構８は、固定ボス４に対する可動ボス５の相対回転を可動ボス５の軸方向推力に変換するように構成されている。

各トルクピン８１は、固定ボス４の外周面から径方向の外側に突出するように構成されている。詳細には、各トルクピン８１は、固定ボス４の第１孔部４ｃに挿入されて固定されている。また、各トルクピン８１の突出部は、各カム溝５ｅ内に配置されている。各トルクピン８１は、各カム溝５ｅ内において、摺動可能である。

各トルクピン８１は、ピン本体８１ａと、リング８１ｂとを有している。ピン本体８１ａは、円柱状であって、固定ボス４の外周面から径方向の外側に突出している。ピン本体８１ａは、固定ボス４の第１孔部４ｃに挿入されて保持されている。

リング８１ｂは、ピン本体８１ａの外周面を覆うように配置されている。詳細には、リング８１ｂは、ピン本体８１ａのうち、固定ボス４から突出した部分を覆っている。

図５及び図６に示すように、各カム溝５ｅは、可動ボス５のボス本体部５ｃに形成されている。各カム溝５ｅは、軸方向に延びるとともに、円周方向に傾斜している。各トルクピン８１は、各カム溝５ｅ内を摺動することができる。

［コイルスプリング］
図１に示すように、コイルスプリング３は、可動シーブ２を固定シーブ１に向かって付勢する。すなわち、コイルスプリング３は、可動シーブ２を軸方向の第２側に向かって付勢している。これによって、固定シーブ１と可動シーブ２とが、ベルト１０１を挟持する。

詳細には、図１に示すようにベルト１０１が内周側位置にあるとき、コイルスプリング３は圧縮されている。また、図４に示すように、ベルト１０１が外周側位置にあるとき、コイルスプリング３は、可動シーブ２を軸方向の第２側に向かって移動させる。

［遠心クラッチ］
図１に示すように、遠心クラッチ６は、ドライブプレート６１、複数のウェイト６２、及びクラッチハウジング６３を有している。遠心クラッチ６は、固定シーブ１及び可動シーブ２の回転を、出力軸に伝達したり遮断したりするように構成されている。詳細には、遠心クラッチ６は、固定ボス４の回転を、出力軸に伝達したり遮断したりするように構成されている。

ドライブプレート６１は、固定ボス４の第３端部４ａに取り付けられている。ドライブプレート６１は、固定ボス４と一体的に回転する。詳細には、ドライブプレート６１は、中心部に貫通孔６１ａを有する円板状のプレートである。貫通孔６１ａは、固定ボス４の第３端部４ａと係合するような形状である。具体的には、貫通孔６１ａの周縁は、固定ボス４の外周縁とほぼ同じ形状である。

ドライブプレート６１は、固定ボス４の肩部４ｄと当接することによって、軸方向の第２側への移動が規制される。また、ドライブプレート６１の軸方向の第１側において、ナット６４が固定ボス４の第３端部４ａに螺合している。このナット６４によって、ドライブプレート６１は軸方向の第１側への移動も規制される。

各ウェイト６２は、円周方向の一端部がドライブプレート６１に揺動可能に取り付けられている。各ウェイト６２の外周面には、摩擦材６５が固定されている。各ウェイト６２の他端部には、各ウェイト６２を径方向の内側に付勢するようにリターンスプリング６６が取り付けられている。

クラッチハウジング６３は、各ウェイト６２を径方向の外側から覆うように配置されている。クラッチハウジング６３は、固定ボス４に相対回転可能に支持されている。詳細には、クラッチハウジング６３は、ボス部６３ａを有している。ボス部６３ａには、スプライン孔６３ｂが形成されている。このスプライン孔６３ｂに、出力軸がスプライン係合することができる。

遠心クラッチ６が伝達状態になると、各ウェイト６２の摩擦材６５は、クラッチハウジング６３の内周面と摩擦係合する。また、遠心クラッチ６が遮断状態になると、各ウェイト６２の摩擦材６５は、クラッチハウジング６３の内周面から離れる。なお、遠心クラッチ６の伝達状態とは、遠心クラッチ６が、固定シーブ１及び可動シーブ２の回転を出力軸に伝達する状態を意味する。また、遠心クラッチ６の遮断状態とは、遠心クラッチ６が、固定シーブ１及び可動シーブ２の回転を出力軸に伝達しない状態を意味する。

［プーリ装置の動作］
上述したように構成されたプーリ装置は、次のように動作する。

駆動側のプーリ装置において、固定シーブと可動シーブとによって構成される溝の幅が狭くなった場合、ベルト１０１の巻き付け径が大きくなる。すなわち、ベルト１０１は、駆動側のプーリ装置において、径方向の外側に移動する。

従動側のプーリ装置１００において、固定シーブ１と可動シーブ２とによって構成される溝の幅は、駆動側のプーリ装置における溝幅と逆に動作する。すなわち、駆動側のプーリ装置においてベルト１０１が径方向の外側に移動すると、従動側のプーリ装置１００においてベルト１０１が径方向の内側へ移動する。

ベルト１０１が径方向の内側へ移動すると、コイルスプリング３の付勢力に抗して、可動シーブ２が固定シーブ１から離れる方向に移動する。すなわち、可動シーブ２が、軸方向の第１側に移動する。この結果、固定シーブ１と可動シーブ２との間の溝の幅が広がる。

また、駆動側のプーリ装置において、固定シーブと可動シーブとによって構成される溝の幅が広がった場合、ベルト１０１の巻き付け径が小さくなる。すなわち、ベルト１０１は、駆動側のプーリ装置において、径方向の内側に移動する。

駆動側のプーリ装置においてベルト１０１が径方向の内側に移動すると、従動側のプーリ装置１００において、ベルト１０１が径方向の外側へ移動する。そして、コイルスプリング３の付勢力によって、可動シーブ２が固定シーブ１に近付く方向に移動する。この結果、固定シーブ１と可動シーブ２との間の溝の幅が狭くなる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

変形例１
図７に示すように、固定ボス４は、さらに被覆層４５を有していてもよい。被覆層４５は、第１領域４１及び第２領域４２を覆っている。被覆層４５は、例えばメッキ処理によって形成することができる。

変形例２
上記実施形態では、軸部材として固定ボス４を例示したが、軸部材は隣接する部材と摺動する部材であればよく、固定ボス４に限定されない。

１ 固定シーブ
２ 可動シーブ
４ 固定ボス
４０ 外周面
４１ 第１領域
４２ 第２領域
４３ 焼入れ部
４５ 被覆層
４ｃ 孔部
５ 可動ボス

Claims (5)

1. 固定シーブと、
   軸方向において前記固定シーブに対して接近及び離間するように移動可能な可動シーブと、
   前記固定シーブから軸方向に延びる軸部材と、
   前記可動シーブから軸方向に延びる、筒状の隣接部材と、
   を備え、
   前記軸部材は、前記隣接部材と相対的に摺動し、
   前記軸部材は、
   前記隣接部材と対向するように配置された対向面と、
   前記対向面上に形成された焼入れ部と、
   を有し、
   前記対向面は、
   前記隣接部材と接触する第１領域と、
   前記隣接部材と間隔をあけて配置される第２領域と、
   を有し、
   前記焼入れ部は、前記第２領域に形成され、前記第１領域には形成されない、
   プーリ装置。
   
2. 前記軸部材は、前記第２領域に形成された孔部をさらに有する、
   請求項１に記載のプーリ装置。
   
3. 前記軸部材は、前記第１領域及び前記第２領域を覆う被覆層をさらに有する、
   請求項１又は２に記載のプーリ装置。
   
4. 前記隣接部材は、筒状であって、
   前記軸部材は、前記隣接部材内を延び、
   前記対向面は、前記軸部材の外側面である、
   請求項１から３のいずれかに記載のプーリ装置。
   
5. 前記軸部材は、筒状である、
   請求項１から４のいずれかに記載のプーリ装置。
   
   

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