JPH08502333A - 歯付おもりの付いた可変速度ベルト動力伝達装置の駆動プーリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明では可変速度べルト（１１）に使用するエンジンの駆動軸の出口部分の駆動プーリを対象としており、この駆動プーリの内部には、ラック（３７と３９）に寄りかかった円筒形の歯車付はずみおもり（３５）があり、変化する遠心力を受け、駆動プーリ（１と３）の巻き直径を変化させている。又、この駆動プーリにはＶべルトが巻かれている。この駆動プーリを使用すると、直径を正確に調整し、過酷な過負荷のもとでエンジン馬力を最大限に上げ、過負荷状態が急激に変化する際の直径の変換システムの反応時間を短かくすることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】 歯付おもりの付いた可変速度べルト動力伝達装置の駆動プーリ 本発明は、可変速度べルトに使用するエンジンの駆動軸の出口部分の駆動プー リに係り、この駆動軸の内部にはラックに寄りかかった円筒形のおもりセットが あり、このおもりは遠心力の変化を受けて、Ｖべルトが通る駆動プーリの巻き直 径を変化させていく。ここで駆動軸と呼ぶ駆動プーリは、可変速度べルト式動力 伝達装置の一部をなしている。本明細書に記載する駆動軸以外にも、動力伝達装 置には、Ｖべルトのもう一方の先端を巻く被駆動プーリと呼ばれるプーリが１つ 装備されている。この被駆動プーリは、定められたべルトの長さに対して巻き直 径が駆動プーリとは逆の方向に変化するように設計されている。このタイプの動 力伝達装置は、スノーモービル、オートバイ、四輪駆動車の一定の小型自動車に 使用されている。 自動車が加速した時大きなトルクを獲得し更に高速で妥当なエンジン回転数を 得るような直径比を得ることが、駆動プーリの直径を変化させる目的である。エ ンジン回転数が低く荷重トルクが高く駆動プーリのべルト巻き直径が小さい時、 エンジン回転数が上がったり必要なトルクが下がっていくと、べルト巻き直径は 大きくなっていく。反対に、エンジン回転数が小さくなったり必要なトルクが増 加する場合駆動プーリの巻き直径は小さくなる。 従来の可変速度溝プーリの伝達動力装置では、なめらかな壁に沿って滑る遠心 力装置を使用して、駆動プーリの直径を変化させていく方法をとっている。通常 駆動プーリには、固定フランジと輪心のまわりに付いた可動フランジの２つのフ ランジが付いている。可動フランジの軸移動は、２つの勾配にもたれかかった遠 心分離装置の隙間が作り出していく。この２つの勾配の内、１つは可動フランジ に連動し、もう１つは固定フランジの付いた先端の反対側の先端 にある輪心にある反作用フードと呼ばれるフードに連動している。 駆動プーリの輪心が回転すると、固定フランジと反作用フードも回転していく 。この反作用フードは、自らに伝わった回転運動をフードと可動フランジの間に あるガイドの側面壁を通じて遠心力装置へ伝達していく。又、遠心力装置も回転 するので、同時に可動フランジも回転していく。又、遠心力装置が回転するので 遠心力装置には遠心力がかかり、放射状に移動しながら可動フランジと反作用フ ードの２つの勾配にもたれかかっていく。更に、台形状の形をしているため、遠 心力装置は可動フランジに軸状圧力をかけ、この可動フランジは固定フランジの 方向へ滑って行く。この時反作用フードは輪心へしっかりと固定している。駆動 プーリの一定の回転速度に対して、この軸状圧力が固定フランジと駆動プーリの 軸の支承面の間の戻しバネが作り出す軸状の最初の戻し力とべルトが作り出す圧 力の一部である軸圧力により相殺されると、一定のバランスが保たれる。このバ ランスに従い、べルトの台形断面の直径は駆動プーリの回転速度に沿って若干大 きくなる。 上述したタイプの駆動プーリの例については特許ＣＡ−Ａ−１２１２ ５５９ に記載されている。 回転速度が大きくなると、遠心力装置の遠心力はそれに比例して大きくなる。 遠心力装置から勾配にかかる軸状圧力も同様に大きくなり、２つのフランジが近 づくようにバランスが保たれる。従って、べルトの巻き直径は大きくなっていく 。反対に、速度が小さくなると、遠心力装置の軸状圧力は小さくなり、２つのフ ランジが遠ざかるようにバランスが保たれる。従って、ベルトの巻き直径は小さ くなる。 支承壁に沿って遠心力装置が滑ることで、可動フランジは移動するので、軸状 圧力はブロックと支承壁の間に起こる摩擦力により変化していく。自動車が加速 時にあると、摩擦力は軸状圧力を減少させ、軸状圧力は希望する値より小さくな る。瞬間的に起こる過負荷 により速度が減少すると、摩擦力が軸状圧力を増大させ、軸状圧力は希望する値 より大きくなる。結果としてエンジンと駆動プーリの間の速度比も希望する値と 異なる性能が低下する。 この問題を解決するため、本発明では支承壁に沿って滑る遠心力装置の代換え として支承壁に固定したラックに回転おもりセットを取付け、摩擦力を大幅に減 少させ速度比を変えることを提案する。 また、新しい本発明では２つの同軸フランジのついた可変べルトの動力伝達駆 動プーリを提案している。この２つの同軸フランジにはＶ形の溝を形成する円錐 台状の側面が向き合って付いており、この溝の中には台形断面のＶべルトが通っ ている。２つのフランジの内１つは固定フランジと呼ばれ輪心の先端にしっかり と固定し、もう一方の可動フランジは輪心の長さに沿って自由に移動できるよう に滑り棒を使用して据付けられている。この輪心のまわりにある螺旋状バネが戻 し力を加え、可動フランジと固定フランジが接近しない役目を果たしている。反 作用フードと呼ばれるフードは可動フランジに接触するような方法で輪心のもう 一方の先端に据付けられている。 少なくとも２セットのはずみおもりが放射状に反作用フードと可動フランジの 間にある輪心のまわりに対称に配置されている。はずみおもりセットには円箇形 のはずみおもり２個が付いており、輪心に対して放射状に配置されている。また 、はずみおもりには歯が付いてお互いに噛み合っている。更に、放射状に２個の はずみおもりを支えるガイド１個が付いていて、はずみおもりの放射状の移動が 可能となる。また、はずみおもりと全く同じ歯の付いた傾いたラック２個が放射 状に向かい合って付いている。２つのラックの内１つは反作用フードに固定し、 もう一方のラックは、輪心より遠のけば遠のくほどラックとラックの間の距離が 縮まるように可動フランジに固定されている。駆動プーリが回転する時生まれる 遠心力により、はずみおもりがお互いに回転する輪心やラックから放射状に離れ て いく時、ラックの歯ははずみおもりの歯と噛み合っていく。このようなはずみお もりの移動により、強制的に可動フランジは輪心に沿って移動し固定フランジに 近づいていく。しかしながら、この２つのフランジの接近は、螺旋状バネの戻り 力とべルトの圧力の一部である軸状圧力の生み出す戻り力が調整している。これ らの２つの戻り力により、駆動プーリの回転速度が減少すると直ちに、固定フラ ンジ上のおもり圧力のバランスが保たれ、この２つのフランジを遠ざける。 はずみおもりとラックのタイプを様々に組み合わせて回転速度に合った可動フ ランジの複雑な移動を行うことも可能である。はずみおもりとは純粋に円筒形で あっても卵形のカムの形であってもかまわない。はずみおもりは偏心していても 、重心からずれていてもよい。ラックはまっすぐでも曲がっていてもかまわない が、曲がっているという表現とは１つ以上の半径曲線がることを意味する。又、 同じセットに含まれるはずみおもりが左右対称である必要はない。ラックも同様 にそれぞれ形が異なっていてもかまわない。 この新規な駆動プーリには次の利点がある： −今まで以上に正確な変速機の調整を得ることができ、 −過酷な過負荷条件でエンジンの馬力を最大限に保つことができ、 −ラックに沿って滑る歯付きはずみおもりの摩擦力が小さいという特性を、遠心 力装置の単純性と耐久性に組み合わせることができ、 −最適な回転低速時にエンジンが減速し反応時間が減少し過負荷状態が急激に変 化する時、 変速機の反応時間を減少することができる。 下記の添付した図面を参考にして、本発明の最適な方法を記述した説明分を読 むことにより本発明の理解を深めることができる： 図１は本発明に沿った駆動プーリの断面図であり、 図２は被駆動プーリの回転速度に従った駆動プーリの回転速度のグラフを示す 。 図１の本発明による駆動プーリは可変速度べルト動力伝達装置の駆動プーリを 図示したものである。この駆動プーリには同軸フランジ２個１と３があり、各々 の円錐台形状の側面５と７がお互いに向き合ってＶ形を形成する溝を作っており 、このＶ形の溝を通っているＶべルト１１が駆動プーリ（図示せず）へトルクを 伝達する。 固定フランジであるフランジ１は輪心１３の先端にボルト１７で軸穴１５の部 分で固定されている。可動フランジなるフランジ３には穴１９が付いておりこの 穴の中心の反対側にシリンダー２１が付いている。シリンダー２１の底２３には 滑り棒２５が固定され、この滑り捧により可動フランジ３は輪心１３に沿って滑 ることができる。可動フランジ３と固定フランジ１を遠ざける機能を持つ螺旋形 バネ２７が輪心１３のまわりに取付けられており、シリンダー２１の底２３に寄 りかかったり、反対に固定フランジ１とはスラスト２９の力で反対方向に行くよ うになっている。反作用と呼ばれるフード３１は固定フランジ１とは反対側の先 端の輪心に固定されている。反作用フード３１はボルト１７の頭３３が支えてい る。 ３組のはずみおもりセットを輪心１３のまわりに放射状に対称に配置すること が好ましい。しかしながら、はずみおもりセットの数は２組でも４組でもかまわ ない。はずみおもりセットは円筒形の１組のはずみおもり３５と対称に配置した ２個のまっすぐなラック３７と３９で構成されている。ラック３７は反作用フー ド３１に固定され、もう一方のラック３９は可動フランジ３に固定されている。 ラック３７と３９にはおもりに付いた歯４３と全く同じ歯４１が付いている。し かしながら、おもり３５が円筒形の形でラックが曲線形（曲がっている）である 場合もありえる。更に、おもり３５の形がそれぞれ同じ形でも異なっていてもか まわない。 駆動プーリが回転する時、はずみおもり３５には遠心力と呼ばれる放射状の力 がかかり、この力によりはずみおもり３５は輪心１３から離れていく。ラック３ ９は固定フランジ３に固定されているの で、ラック３７と３９の間の距離を大きくしてはずみおもり３５の放射状移動を 行うこともできる。ラック３７は反作用フードにしっかりと固定し更に反作用フ ードも輪心１３に固定されているため、ラック３７が動くことはない。遠心力と はずみおもり全体の中心に作用する質量の力である。はずみおもりは円箇形なの で、遠心力は円筒形の中心にかかる。はずみおもり３５の歯４３はラック３７と ３９の歯４１と噛み合い、歯４１と４３は全く同じもので歯４１と４３の間には 支承力があるので、はずみおもり３５が内壁に向かって滑りだすのが防がれる。 同様に、この支承力ははずみおもり３５の側面を通っていく。事実、はずみおも り３５にはなめらかな側面もあるので、平らな面（図示せず）も回転する。はず みおもり３５の中央部のみに歯形が付いている。 遠心力ははずみおもりの中心にかかり歯４１と４３には支承力があるので、ラ ック３７と３９の間の空間が増えると回転トルクが生まれ、はずみおもり３５が 回転し、結果として可動フランジ３が移動する。はずみおもり３５の遠心力と、 もう一方で螺旋バネ２７とべルト１１の戻り力が組み合わされた力の間にバラン スが保たれた時、はずみおもり３５の回転が終わる。新たに回転速度が大きくな ると、はずみおもり３５には更に大きな遠心力がかかり、バネ２７は前以上に圧 縮され、可動フランジ３は固定フランジ１に近づいていく。回転速度が減少する と、バネ２７の力は遠心力の生み出す作用より大きくなり、可動フランジ３と固 定フランジ１を遠ざけ、同時にラック３９を移動させていく。ラック３９とラッ ク３７が近づくと、バネ２７が減圧しべルト１１がゆるみバランスが保たれるま で、はずみおもり３５は輪心１３の軸まで移動する。 被駆動プーリの回転数対駆動プーリの回転数（１分毎）を表わした図２のグラ フを見ると、歯形の付いたはずみおもりの曲線が遠心力装置で得た曲線より希望 する曲線に近いことが判る。従って、歯付きおもりの付いた駆動プーリの動力伝 達能力の方が高いことが判 る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．−２つの先端のある輪心（１３）と； −円錐台形の側面（５と７）を有し、そこには台形断面のＶべルト（１１）が通 っているＶ形の溝（９）を形成し、一方は固定フランジ（１）で、輪心（１３） の先端の一つにしっかりと固定され、他方は可動フランジ（３）で輪心に長さに 沿って自由に滑るように滑り捧と一緒に輪心に付いている、互いに向き合った２ つの同軸フランジ（１と３）と； −可動フランジ（３）と固定フランジ（１）を遠ざけるため戻し力がかかるよう な方法で輪心（１３）のまわりに取り付けられている螺旋バネ（２７）と； −輪心（１３）の２つの先端の１つの固定され、可動フード（３）に面している 反作用フードであるフード（３１）とよりなり、 反作用フード（３１）と可動フランジ（３）の間に輪心（１３）の回りに放射 状に対称に配置されている最低２組のはずみおもりセットがあることを特徴とし 、 このはずみおもりセットは： −輪心（１３）に対して放射状に拡がる形をした歯が付いて互いに噛み合った２ 個のはずみおもり（３５）と； −はずみおもりの移動を可能にし更に２個のはずみおもり（３５）を支える役目 を果たす一のガイドと； −はずみおもり（３５）の歯と全く同じ歯（４１，４５）がつきお互いに向かい 合って据え付けてある傾いた２つのラック（３７，３９）とよりなり、輪心に遠 ざかるほど２つのラックの間の距離が小さくなるように、この２つのラック（３ ７と３９）の内の一方は反作用フード（３１）に他の一方は可動フランジにしっ かりと固定されており、この２つのラック（３７と３９）は対称で上述した放射 状にはずみおもり（３５）に噛み合うように配置されており、駆動プーリが回転 する時、遠心力により、お互いに回転したり、固定フ ランジ（１）に近づきながら可動フランジ（３）を輪心（１３）に沿って移動さ せながら、この２つのラックはおたがい放射状に離れていき、駆動プーリの回転 速度が減少すると直ちに、可動フランジ（３）上にかかるおもり（３５）の圧力 にバランスを与え２つのフランジ（１と３）を遠ざける役目を持つ螺旋バネ（２ ７）が固定フランジと可動フランジの接近を調整する構成とされていることを特 徴とする可変速度べルト動力伝達装置の駆動プーリ。 ２．はずみおもりセット（３５）の数は３個であることを特徴とする請求項１ 記載の駆動プーリ。 ３．同じはずみおもりセット（３５）の中のはずみおもりが対称であることを 特徴とする請求項１記載の駆動プーリ。 ４．同じはずみおもりセット（３５）の中のはずみおもりが非対称であること を特徴とする請求項１記載の駆動プーリ。 ５．はずみおもり（３５）が純粋な円筒形であることを特徴とする請求項１乃 至４のうちいずれか一項記載の駆動プーリ。 ６．はずみおもり（３５）はカムの形をしていることを特徴とする請求項１乃 至４のうちいずれか一項記載の駆動プーリ。 ７．ラック（３７と３９）は対称であることを特徴とする請求項１記載の駆動 プーリ。 ８．ラック（３７と３９）は非対称であることを特徴とする請求項１記載の駆 動プーリ。 ９．ラック（３７と３９）はまっすぐな形をしていることを特徴とする請求項 １，７，及び８のうちいずれか一項記載の駆動プーリ。 １０．ラック（３７と３９）は曲線をなしていることを特徴とする請求項１， ７，及び８のうちいずれか一項記載の駆動プーリ。