WO2007043650A1

WO2007043650A1 - プーリ装置、及びオートテンショナ

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Publication number: WO2007043650A1
Application number: PCT/JP2006/320464
Authority: WO
Inventors: Masahiro Harada; Hiroshi Ueno
Original assignee: Jtekt Corporation
Priority date: 2005-10-14
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2007-04-19
Also published as: US20090291790A1; EP1947370A1

Description

明細書

プーリ装置、及びオートテンショナ

技術分野

[0001] 本発明は、プーリ装置、及びオートテンショナに関する。

背景技術

[0002] 自動車等のエンジンの補機類は、ベルトを用いた駆動機構によって取り出される、クランクシャフトの回転力によって駆動されて、る。この駆動機構にぉ、てベルトが卷き掛けられるプーリ装置には、クランクシャフトに取り付けられるクランクシャフト用のプーリ装置や、オルタネータに取り付けられるオルタネータ用のプーリ装置や、前記べルトの張力を一定に維持するためのプーリを有するオートテンショナがある。

[0003] 上記クランクシャフト用のプーリ装置が取り付けられるエンジンのクランクシャフトは、シリンダの爆発力によって回転力が付与されるので、その回転速度に変動が生じる。そして、このようなクランクシャフトの回転速度の変動がベルトを介して補機類に伝達されると、回転によって慣性力が生じている補機類は、その回転速度の変動に追従できない。このため、ベルトの張力が過大に変動したり、プーリ装置とベルトの間でスリップが生じたりすることがあった。このようなベルトのスリップや張力の過大な変動は、ベルトの異音の発生や寿命低下等の原因となる。また、ベルトのスリップを防止するために、当該ベルトの初期張力を比較的高く設定することがあり、この場合には、クランクシャフトの回転抵抗が増大し、エンジンの燃費性能を低下させることもあった。また、クランクシャフト自体が軸方向に軸対称に形成されていないため、上記クランクシャフトの回転速度の変動は、クランクシャフト自体のねじり振動やうねり振動の原因にもなつていた。

[0004] このため、例えば、特開 2003— 172403号公報に記載されているように、クランクシャフトの回転速度変動による他の部分への影響を緩和すべく、クランクシャフトに取り付けられるプーリボスと、外周にベルトが巻き掛けられる筒状のプーリ部材と、前記プーリボスと前記プーリ部材との間に介在するダンバゴムとを備えたクランクシャフト用のプーリ装置が提案されている。このようなプーリ装置は、弾性体力もなるダンパゴムを、プーリ部材とクランクシャフトとの間に介在させ、両者を周方向に弹性的に相対回転可能とすることで、プーリ部材をクランクシャフトに対するダンバマスとして機能させて、ダンバ作用を得ることができる。このダンバ作用によって、クランクシャフトの振動を吸収するとともに、クランクシャフトの回転速度変動を緩和していた。

上記従来のクランクシャフト用のプーリ装置より得られる、クランクシャフトの回転速度変動を緩和するためのダンバ作用は、ダンバゴムの弾性特性に大きく依存してヽる。ダンバゴムの弾性特性は、当該ダンバゴムを構成する弾性体の材質や、その厚み寸法を変更することで変更することができるが、このような方法による弾性特性の変更可能な範囲はそれほど広いものではなぐその自由度は低いものであった。従って、上記従来のプーリ装置では、ダンバゴムの弾性特性を適切に設定できず、クランクシャフトの振動や回転速度変動を効果的に緩和できない場合があった。

[0005] また、オルタネータ用のプーリ装置が取り付けられるオルタネータは、内部に比較的重量の重いァーマチュア等が当該オルタネータ用のプーリ装置の入力軸と一体に回転しており、上記のように、クランクシャフトの回転速度の変動が急激であると、ァーマチュアは、自身の回転によって生じる慣性力によって、クランクシャフトの回転速度の変動に追従できない場合があった。オルタネータが上記回転速度の変動に追従できないと、クランクシャフトの回転速度とオルタネータとの間で一時的に回転速度に差が生じてしまい、プーリ装置とベルトの間でスリップが生じたり、ベノレトの張力が過大に変動することがあった。このようなベルトのスリップや張力の過大な変動は、ベルトの異音の発生や寿命低下等の原因となる。また、ベルトのスリップを防止するために

、当該ベルトの初期張力を比較的高く設定することがあり、この場合には、クランクシャフトの回転抵抗が増大し、エンジンの燃費性能を低下させることもあった。

[0006] このため、例えば、特開平 6— 207525号公報に記載されているように、オルタネータ用のプーリ装置には、クランクシャフトから伝達される回転速度の変動を許容するために、外周面にベルトが巻き掛けられるプーリ溝が設けられたプーリ部材と、このブーリ部材に対して相対回転自在に配設されるとともにオルタネータの入力軸に一体回転可能に取り付けられるプーリボスと、前記プーリ部材と前記プーリボスとの間を連結するねじりコイルばねとを有するものが提案されていた。上記従来のオルタネータ用のプーリ装置において、ねじりコイルばねは、その一端がプーリ部材に、他端がプーリボスに固定されており、プーリ部材とプーリボスとが相対回転したときにこのねじりコィルばねが捻られるように構成されて、る。そしてねじりコイルばねが捻られることによつて生じる弾性力によって、一時的にプーリ部材とプーリボスとを周方向に弹性的に相対回転させることで、回転速度の変動を緩和して、た。

上記従来例のオルタネータ用のプーリ装置によれば、プーリ部材のプーリボスに対する回転変動の緩和特性は、上記ねじりコイルばねに依存している力このねじりコィルばねは、当該プーリ装置に組み込むことができる程度の大きさに制限されるため、その線径ゃ自由長、巻き数等が制限され、ねじりコイルばねの特性を自由に設定することができな力つた。このため、オルタネータ用のプーリ装置としての回転変動の緩和特性を設定する際の自由度が制限されてしまい、クランクシャフトの回転速度変動を十分に緩和できな、恐れがあった。

[0007] 上述のように、従来のクランクシャフト用のプーリ装置、及びオルタネータ用のプーリ装置では、クランクシャフトの回転速度変動を十分に緩和できない場合があった。

[0008] また、上記駆動機構に用いられるオートテンショナは、例えば、特開平 7— 4481号公報に記載されているように、エンジンなどに固定された支持部を中心に揺動可能とされた揺動アームの先端に、上記ベルトが巻き掛けられたプーリを有しており、揺動アームは、当該揺動アームと支持部との間に取り付けられたねじりコイルばねによつて生じる弾性力によって弹性的に揺動可能とされている。このようなオートテンショナは、プーリを所定の揺動方向に付勢することでベルトに一定の張力を付与する。また同時に、エンジンの回転速度の変動等により生じるベルトの張力変動を、揺動アームの弹性的な揺動によって吸収し、ベルトの振動や異音の発生を防止して、ベルト本来の寿命を確保することができる。また、補機の取付誤差、温度変化による寸法変化、又は、ベルトの長さのばらつき等を吸収することができる。

上記従来例のオートテンショナによれば、揺動アームのベルト張力の変動吸収特性は、上記ねじりコイルばねに依存している力このねじりコイルばねは、当該オートテンショナに組み込むことができる程度の大きさに制限されるため、その線径ゃ自由長、巻き数等が制限され、ねじりコイルばねの弾性力の特性を自由に設定することができなかった。このため、オートテンショナとしてのベルト張力の変動吸収特性を設定する際の自由度が制限されてしまい、ベルト張力の変動を十分に吸収できない場合かあつた。

[0009] 本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、クラックシャフトの回転速度変動や、ベルト張力の変動を効果的に緩和、吸収することができる、プーリ装置、及びオートテンショナを提供することを目的とする。

発明の開示

[0010] 本発明は、エンジンの補機類をベルトによって駆動するためのプーリ装置であって

、外周にベルトが巻き掛けられるとともに内周側に外側軌道面を有する円筒状のプ一リ部材と、外周側に前記外側軌道面と対向する内側軌道面を有し、前記プーリ部材に対して相対回転可能に配設された内側部材と、前記外側軌道面と前記内側軌道面との間に転動可能に介在した転動体とを備え、前記内側軌道面及び外側軌道面の少なくとも一方力前記プーリ部材と前記内側部材との相対回転に伴!、転動体を転動させつつ当該転動体の挟持間隔を漸次狭くして、前記相対回転により生じた前記プーリ部材と前記内側部材との間の位相差を解消する方向の回動付勢力を前記プーリ部材と前記内側部材との間に付与する異形軌道面を少なくとも一部に有していることを特徴としている。

[0011] 上記のように構成されたプーリ装置によれば、ねじりコイルばね等を用いることなく簡素な構成で回動付勢機能 (以下、ねじりばね性ともいう）を、プーリ部材と内側部材との間に付与することができる。すなわち、このねじりばね性によって、両部材を弾性的に相対回動させることができ、プーリ部に作用するベルトの張力変動や、回転速度変動等を効果的に緩和することができる。また、上記構成により得られるねじりばね性の特性は、異形軌道面の形状や転動体の外径等を変更することで、多様に変化させることができ、その設定の自由度が極めて高くなる。

[0012] 上記プーリ装置は、前記内側部材が、オルタネータの入力軸に一体回転可能に取り付けられることでオルタネータ用のプーリ装置として用いられるものであってもよい。この場合、上記のねじりばね性によって、プーリ部材と入力軸とを周方向に弹性的に相対回転させることができ、クランクシャフトによる回転速度の変動を緩和して、ォルタネータの入力軸に回転力を伝達することができる。また、上記構成により得られるねじりばね性の特性は、異形軌道面の形状や転動体の外径等を変更することで、多様に変化させることができ、その設定の自由度が極めて高くなる。従って、当該オルタネータ用のプーリ装置が取り付けられるオルタネータの仕様やエンジンの特性等に応じて、好適な弾性力特性をプーリ装置に付与することができる。

[0013] また、上記プーリ装置は、前記内側部材が、クランクシャフトに一体回転可能に取り付けられることでクランクシャフト用のプーリ装置として用いられるものであってもよい。この場合、上記のねじりばね性によって、プーリ部材とクランクシャフトとを周方向に弹性的に相対回転させることができ、これによつて、プーリ部材をクランクシャフトに対するダンバマスとして機能させてクランクシャフトの振動を緩和するとともに、クランクシャフトの回転速度変動を緩和することができる。

また、上記構成により得られるねじりばね性の特性は、異形軌道面の形状や転動体の外径等を変更することで、多様に変化させることができ、その設定の自由度が極めて高くなる。従って、当該プーリ装置が取り付けられるエンジンの仕様や特性等に応じて、好適な弾性力特性をプーリ装置に付与することができる。

[0014] 上記プーリ装置において、前記プーリ部材と、前記内側部材との間には、これらを互いに同心に支持する転がり軸受が介装されて、ることが好まし、。

この場合、前記プーリ部材に作用するラジアル方向の負荷荷重を前記転がり軸受によって支持することができるので、異形軌道面及び転動体に作用する外部からの負荷荷重を低減できる。従って、上記ねじりばね牲をより安定して得ることができる。

[0015] また、本発明のオートテンショナは、内周側に外側軌道面が形成された筒状の基端部、及びこの基端部力延びるとともにベルトが巻き掛けられるプーリが回転自在に固定されたアームを有する揺動アームと、外周側に前記外側軌道面に対向する内側軌道面を有し前記基端部を相対回転可能に支持することで前記揺動アームを揺動自在に支持する支持部材と、前記外側軌道面と前記内側軌道面との間に転動可能に介在した転動体とを備え、前記内側軌道面及び外側軌道面の少なくとも一方が、前記基端部と前記支持部材との相対回転に伴い転動体を転動させつつ当該転動体の挟持間隔を漸次狭くして、前記相対回転により生じた前記基端部と前記支持部材との間の位相差を解消する方向の回動付勢力を前記基端部と前記支持部材との間に付与する異形軌道面を少なくとも一部に有しており、この回動付勢力によって、前記揺動アームを所定の揺動方向に付勢することを特徴として！/、る。

[0016] 上記のように構成されたオートテンショナによれば、ねじりコイルばね等を用いることなく簡素な構成で回動付勢機能を、基端部と支持部材との間に付与することができる。すなわち、このねじりばね性によって、揺動アームを弹性的に揺動させ、前記揺動アームを所定の揺動方向に付勢することができる。これによつて、プーリに巻き掛けられるベルトに張力を付与することができる。また、上記構成により得られるねじりばね性の特性は、異形軌道面の形状や転動体の外径等を変更することで、多様に変化させることができ、その設定の自由度が極めて高くなる。従って、エンジンの特性や仕様等に応じて、揺動アームが揺動する際の弾性力特性を好適に設定することができる。

[0017] また、上記オートテンショナにおいて、前記基端部と、前記支持部材との間には、これらを互いに相対回転可能に支持する転がり軸受が介装されて、ることが好ま、。この場合、前記基端部に作用するラジアル方向の負荷荷重を前記転がり軸受によつて支持することができるので、異形軌道面及び転動体に作用する外部からの負荷荷重を低減できる。従って、上記ねじりばね性をより安定して得ることができる。

図面の簡単な説明

[0018] [図 1]本発明の第 1の実施形態であるオルタネータ用のプーリ装置の要部構成を示す軸方向断面図である。

[図 2]図 1中、 Π— II線の断面図である。

[図 3]プーリボスとプーリ部材との相対回転により発生する回動付勢力について説明するための断面図である。

[図 4]本発明の第 2の実施形態であるプーリ装置の断面図である。

[図 5]第 2の実施形態によるプーリ装置においてプーリボスとプーリ部材との相対回転により発生する回動付勢力を説明するための断面図である。

[図 6]プーリ部材の回転速度の経時変化と、シャフトの回転速度と経時変化を測定した結果の一例を示すグラフ図である。 [図 7]図 6中の振幅 h及び振幅 iと、プーリ部材の回転速度の周期変動における周波数との関係を示したグラフ図である。

[図 8]本発明の第 3の実施形態であるクランクシャフト用のプーリ装置の要部構成を示す軸方向断面図である。

[図 9]図 8中、 IX— IX線の断面図である。

[図 10]内側軌道面、外側軌道面、及び円筒ころを径方向複列に配置したクランタシャフト用のプーリ装置の要部構成を示す軸方向断面図である。

[図 11]図 10中、 XI— XI線の断面図である。

[図 12]本発明の第 4の実施形態によるオートテンショナの断面図である。

[図 13]オートテンショナの側面図である。

[図 14]図 12中、 D— D線の断面の拡大図である。

[図 15]付勢装置の断面図 (軸を含む断面図)である。

[図 16]図 15の A— A線における付勢装置の断面図である。

[図 17]図 15の B— B線における付勢装置の断面図である。

[図 18]付勢装置においてばね性が発生する原理を説明するための図であり、図 15 に示す初期状態の付勢装置における円筒ころの近傍を拡大した断面図である。

[図 19]図 18に示す初期状態力軸方向に距離 Xだけ相対変位させた状態を示した付勢装置の断面図である。

[図 20]変形例の付勢装置の断面図である。

[図 21]図 20中の C— C線における付勢装置の断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0019] 次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

図 1は本発明の第 1の実施形態であるオルタネータ用のプーリ装置の要部構成を示す軸方向断面図である。オルタネータ用のプーリ装置 1 (以下、単にプーリ装置 1ともいう）は、自動車などの補機として用いられるオルタネータの入力軸に取り付けられ、エンジンのクランクシャフトからの回転力を伝えるためのベルトが巻き掛けられるものである。

[0020] このプーリ装置 1は、ほぼ円筒状に形成された内側部材としてのプーリボス 2と、このプーリボス 2の外周側に同軸に配置された円筒状の外側部材としてのプーリ部材 3 と、これらの間に転動可能に介在した転動体としての円筒ころ 4と、この円筒ころ 4の軸方向両側においてプーリボス 2とプーリ部材 3との間に介装された二つの転がり軸受 51, 52と、を備えている。

このうち、プーリ部材 3の外周面には、自動車エンジンのクランクシャフトからの回転力を伝達するためのベルト 50が巻き掛けられるための波状溝 3aが形成されている。また、このプーリ部材 3の内周面には、円筒ころ 4が転動する外側軌道面 31が形成されている。

プーリボス 2の外周面には、円筒ころ 4が転動する内側軌道面 21が、外側軌道面 3 1に対向して形成されている。また、このプーリボス 2の内周側には、図示しないオルタネ一タカも突設された入力軸 Sが挿入されている。プーリボス 2の内周面における軸方向中央部には、雌ねじ部 25がー体的に形成されており、入力軸 Sの端部に設けられた雄ねじ部 S1を雌ねじ部 25に螺合することにより、プーリボス 2は、入力軸 Sと一体回転可能に取り付けられている。また、プーリボス 2の内周側の端部には、プーリボス 2を入力軸 Sに螺合するための六角レンチを挿入するために内周面が正六角形とされたレンチ挿入部 26が形成されて、る。

転がり軸受 51、 52は、プーリボス 2とプーリ部材 3との間に介装されることで、これらを互いに相対回転可能とするとともに、プーリ部材 3に作用するラジアル方向の荷重を支持している。

次に、プーリボス 2及びプーリ部材 3にそれぞれ設けられた内側軌道面 21及び外側軌道面 31について説明する。図 2は、図 1中 Π— II線の断面図である。プーリボス 2 の内側軌道面 21は、プーリボス 2及びプーリ部材 3の回転軸 Xを中心とする円周面とは異なる 4個の異形軌道面としての内側異形軌道面 2kを連続的に形成することにより構成されている。外側軌道面 31は、 4個の異形軌道面としての外側異形軌道面 3k を連続的に形成することにより構成されている。

内側軌道面 21を構成する各内側異形軌道面 2kはすべて同一形状であり、外側軌道面 31を構成する各外側異形軌道面 3kもすベて同一形状である。内側軌道面 21 は周方向に均等に（90度ごとに) 4分割され、各分割部分がそれぞれ内側異形軌道面 2kとされている。同様に、外側軌道面 31も周方向に均等に（90度ごとに) 4分割され、各分割部分がそれぞれ外側異形軌道面 3kとされている。そして、各異形軌道面 2k、 3k間に 1個ずつ円筒ころ 4が配置されている。

また、プーリボス 2とプーリ部材 3との間には、内側異形軌道面 2k及び外側異形軌道面 3kにより、軌道面間隔が周方向に漸次狭くなる漸縮空間部 (くさび状空間部)が形成され、プーリボス 2とプーリ部材 3との相対回転に伴い所謂くさび効果によって円筒ころ 4が圧縮弾性変形する。上記の如ぐ内側軌道面 21及び外側軌道面 31をそれぞれ異形軌道面 2k、 3kの連続により形成することで、内側軌道面 21及び外側軌道面 31はそれぞれ異形軌道面 2k、 3kのみによって占められている。し力も、各異形軌道面 2k, 3kは周方向に等配されている。よって、各異形軌道面 2k, 3kの周方向範囲はそれぞれ最大限に拡げられており、回動付勢力を得られる周方向範囲の拡大に寄与している。

[0022] 次に、外側異形軌道面 3k及び内側異形軌道面 2kの輪郭形状につヽて詳述する。

外側軌道面 31を構成する 4個の外側異形軌道面 3kは、それぞれ凹曲面とされている。具体的には、外側異形軌道面 3kはプーリボス 2及びプーリ部材 3の回転軸 X( 以下、軸中心 Xともいう）よりも軌道面（当該外側異形軌道面 3k)に近い側に位置する外輪軌道曲率中心 Coを中心とする円周面とされている。この外側異形軌道面 3kの曲率半径 groは、外側軌道面 31と軸中心 Xとの距離の最大値であって外側軌道面 3 1の断面輪郭線に外接する円の半径である外側軌道基準半径 Roよりも小さい。また、断面視において、 3つの各外側異形軌道面 3kのそれぞれに関し、外側軌道曲率中心 Coは、軸中心 Xからの距離が最大値となる外側軌道最大径位置 3mと軸中心 X とを含む直線 p3上にある。

[0023] 内側軌道面 21を構成する 4個の内側異形軌道面 2kは、それぞれ凸曲面とされている。具体的には、内側異形軌道面 2kは軸中心 Xよりも軌道面（当該内側異形軌道面 2k)から遠、側に位置する内側軌道曲率中心 Ciを中心とする円周面とされて、る。この内側異形軌道面 2kの曲率半径 griは、内側軌道面 21と軸中心 Xとの距離の最小値であって内側軌道面 21の断面輪郭線に内接する円の半径である内側軌道基準半径 RUりも大きい。また、断面視において、 3つの各内側異形軌道面 2kのそれぞれに関し、内側軌道曲率中心 Ciは、軸中心 Xからの距離が最小値となる内側軌道最小径位置 2mと軸中心 Xとを含む直線 p 2上にある。

[0024] 以上のような形状の内側軌道面 21と外側軌道面 31とを有するプーリ装置 1は、回動付勢機能（ねじりばね機能)を有している。以下、この点について説明する。

内側軌道面 21及び外側軌道面 31は、上述したように、いずれも軸中心 Xを中心とする円周面ではないので、内側軌道面 21と外側軌道面 31との間の空間（転動空間）の形状はプーリボス 2とプーリ部材 3との相対位相関係により変化する力図 2の状態は、外側軌道面 31の外側軌道最大径位置 3mと内側軌道面 21の内側軌道最小径位置 2mとが同位相とされた状態である。以下、この状態を基準状態ということとする。この基準状態において、各円筒ころ 4は、内側軌道最小径位置 2m及び外側軌道最大径位置 3mと接する周方向位置に配置される。この基準状態は、外側異形軌道面 3kと内側異形軌道面 2kとによる円筒ころ 4の挟持間隔（円筒ころ 4の接触位置における軌道面間隔）が最も広い状態である。よって、この基準状態では、両軌道面 2k、 3kから円筒ころ 4に作用する圧縮力は最小値 (たとえば 0)となる。

なお、基準状態における内側軌道最小径位置 2mと外側軌道最大径位置 3mとの間の径方向距離は円筒ころ 4の直径と略一致させるが、若干のラジアル隙間（プラス隙間又はマイナス隙間）を与えても良、。

[0025] 次に、この基準状態力もプーリボス 2とプーリ部材 3とを相対回転させると、円筒ころ 4が転動するとともに、当該円筒ころ 4の挟持間隔は漸次狭くなる。よってこの相対回転に伴い円筒ころ 4は内側軌道面 21及び外側軌道面 31により圧縮されて弾性圧縮変形し、この相対回転により生じた位相差を解消する方向の回動付勢力（弾性力；ねじりばね力）をプーリボス 2とプーリ部材 3との間に付与する。

[0026] 上記の回動付勢力（ねじりばね力）が生じる点について更に詳細に説明する。図 3 は、プーリボス 2とプーリ部材 3との相対回転により発生する回動付勢力について説明するための断面図であり、理解しやすいように内側異形軌道面 2k及び外側異形軌道面 3kと円筒ころ 4の断面線のみを示している。図 3では、プーリボス 2を固定し、プーリ部材 3を反時計回りに角度 Θだけ回転させて静止させた釣り合い状態を示している。基準状態では、外側軌道最大径位置 3mは図 3の X軸上の位置 3miに位置し、且つ内側軌道最小径位置 2mも x軸上にある。またこの基準状態では円筒ころ 4の中心 Prも X軸上にある。力かる基準状態力もプーリ部材 3を角度 Θだけ反時計回りに回転させると、円筒ころ 4が図 4に示す位置まで反時計回りに転動する。この転動による円筒ころ 4の公転角度は、内側軌道曲率中心 Ciに対して角度 φ iである。

[0027] このとき、内側異形軌道面 2kと円筒ころ 4との接触位置の中心を Pi、外側異形軌道面 3kと円筒ころ 4との接触位置の中心を Poとすると、 Piと Poとの間の間隔は、基準状態における内側軌道最小径位置 2mと外側軌道最大径位置 3mとの間の間隔よりも狭くなつており、且つ、円筒ころ 4の直径 2Rr (円筒ころ 4の半径 Rrの 2倍)よりも狭くなつている。よって、円筒ころ 4は、内側軌道面 21から垂直力 Qiを受けるとともに、外側軌道面 31から垂直力 Qoを受けて圧縮弾性変形する。釣り合って静止している状態では、円筒ころ 4に接線力は殆ど働かず、図 3に示すように点 Ci, Co, Pi, Pr, Poは直線 LI上に並ぶこととなる。そして、上記垂直力 Qi及び垂直力 Qoのベクトルの向きも直線 L1と同じ向きとなり、プーリボス 2が円筒ころ 4から受ける垂直力 Q 、及び、プーリ部材 3が円筒ころ 4から受ける垂直力 Qc も直線 L1と同じ向きとなる。そして、プーリ部材 3が円筒ころ 4から受ける垂直力 Qc は、プーリ装置 1の径方向（円筒ころ 4との接触位置の中心 Poと軸中心 Xとを結ぶ方向）と相違しており、当該径方向の成分とともに時計回りの成分を有することとなる。このようにして、プーリ部材 3は、回動付勢部材 (ねじりばね性)を発生させる時計回り方向のモーメント (以下、回動付勢モーメントともいう）を受ける。回動付勢モーメントの大きさは、〔（ベクトル Qo' の大きさ） X (軸中心 Xから直線 L1までの距離 Ul)〕となる。

[0028] 上述したように、内側異形軌道面 2kは凸曲面であり、且つ、外側異形軌道面 3kは凹曲面である。しかも、内側異形軌道面 2k及び外側異形軌道面 3kは滑らかに連続した曲面を構成している。内側軌道面 21において滑らかに連続した曲面となっていないのは、隣り合った内側異形軌道面 2k同士間の境界位置 21bのみであり（図 2参照）、外側軌道面 31において滑らかに連続した曲面となっていないのは、隣り合った外側異形軌道面 3k同士間の境界位置 31bのみである（図 2参照)。したがって、円筒ころ 4と軌道面との接触位置がこれら境界位置 21b, 31bに達しない限り、プーリボス 2とプーリ部材 3との相対回転に伴う円筒ころ 4接触位置における軌道面間隔は漸次 (徐々に)変化することとなる。そして、図 3を用いて説明した上記機構により、プーリボス 2とプーリ部材 3との相対回転により生じた位相差を解消する方向の回動付勢力がプーリボス 2とプーリ部材 3との間に付与される。

[0029] 上記のように構成されたプーリ装置 1によれば、ねじりコイルばね等を用いることのなヽ簡素な構成で回動付勢機能 (ねじりばね性)を付与することができる。すなわち、このねじりばね性によって、プーリ部材 3とプーリボス 2とを周方向に弹性的に相対回転させることができ、ベルト 50を介して伝達されるクランクシャフトによる回転速度の変動を緩和して、オルタネータの入力軸 Sに回転力を伝達することができる。また、上記構成により得られるねじりばね性の特性は、両異形軌道面 2k、 3kの形状や円筒ころ 4の外径等を変更することで、多様に変化させることができ、その設定の自由度が極めて高くなる。従って、オルタネータの仕様やエンジンの特性等に応じて、好適な弹性力特性を当該オルタネータ用のプーリ装置 1に付与することができ、クランクシャフトから伝達される回転速度の変動をより効果的に緩和できる。

[0030] また、このオルタネータ用のプーリ装置 1によれば、上記のようにクランクシャフトからの回転速度の変動を効果的に緩和できるので、従来のプーリ装置を用いた場合よりも、ベルト 50との間に生じるスリップを効果的に抑制することができる。従って、従来のプーリ装置の場合よりも、ベルト 50の初期張力を低く設定することが可能となり、これによって、クランクシャフトの負荷を低減し、エンジンの燃費性能を向上させることができる。

[0031] また、上記実施形態のプーリ装置 1は、円筒ころ 4と、内側軌道面 21及び外側軌道面 31との転動部位を、オイルやグリース等の潤滑剤で潤滑した場合、円筒ころ 4が転動する際の潤滑剤の転がり粘性抵抗や撹拌抵抗によって減衰機能を付与することができ、ねじりばね性を有するとともに、作用する外力及び前記外力の反力としての回動付勢力を減衰する減衰機能を兼ね備えたものとすることができる。これにより、本実施形態のプーリ装置 1は、ねじりばね性によって生じる共振等を減衰、緩和することができる。

[0032] また、このプーリ装置 1において、プーリボス 2とプーリ部材 3との間には、転がり軸受 51、 52が介装されており、これらによって、プーリ部材 3に作用するラジアル方向の荷重を支持している。これによつて、両異形軌道面 2k、 3k及び円筒ころ 4に作用する外部力の負荷荷重を低減できるので、回動付勢力を生じさせるために必要な負荷を、これら両異形軌道面 2k、 3k及び円筒ころ 4に安定的に作用させることができる。従って、当該プーリ装置 1により得られる回動付勢力をより安定したものにできる。

[0033] また、従来のねじりコイルばねを用いたプーリ装置と比較して、連続使用や経時変化による劣化を抑制することができ、長寿命化が可能となる。更に、周辺構造が簡素化でき、部品点数や組み立てコストの低減ィ匕や、信頼性の向上、当該装置の小型化等を図ることができる。

[0034] 図 4は、本発明の第 2の実施形態であるオルタネータ用のプーリ装置 1の断面図である。本実施形態と第 1の実施形態との主な相違点は、ねじりばね性が得られる相対回転方向が一方向に制限されるように内側軌道面 21及び外側軌道面 31を形成した点である。その他の点については、第 1の実施形態と同様なので説明を省略する。

[0035] 本実施形態のプーリ装置 1の各異形軌道面 2k、 3kは、それぞれ単一の曲率半径を有する曲面ではなぐ 2種類の曲率半径を有する曲面により形成されている。すなわち、内側異形軌道面 2kのそれぞれは、曲率半径 Griの内側転動面 2klと、円筒ころ 4の半径 Rrと同じ曲率半径を有する内側転動体保持面 2k2とから構成されている。内側転動面 2klの一方側の（小径側の）端部は内側軌道最小径位置 2mとなっており、この内側軌道最小径位置 2mが内側転動面 2klと内側転動体保持面 2k2との境界とされている。またこの内側軌道最小径位置 2mにおいて、内側転動面 2klと内側転動体保持面 2k2とは滑らかに連続している。

また、外側異形軌道面 3kのそれぞれは、曲率半径 Groの外側転動面 3klと、円筒ころ 4の半径 Rrと同じ曲率半径を有する外側転動体保持面 3k2とから構成されている。外側転動面 3kl—方側の（大径側の）端部は外側軌道最大径位置 3mとなっており、この外側軌道最大径位置 3mが外側転動面 3klと外側転動体保持面 3k2との境界とされている。またこの外側軌道最大径位置 3mにおいて、外側転動面 3klと外側転動体保持面 3k2とは滑らかに連続している。

[0036] 図 4に示す状態は、円筒ころ 4が外側軌道最大径位置 3mと内側軌道最小径位置 2 mとに接し且つ内側転動体保持面 2k2及び外側転動体保持面 3k2と面接触した状態であり、この状態が本実施形態のプーリ装置 1における基準状態である。この基準状態においては、軌道面 21, 31から円筒ころ 4に作用する圧縮力は最小値 (たとえば 0)となっている。この基準状態からは、プーリボス 2とプーリ部材 3とは一方向にのみ相対回転できるようにされている。すなわち、例えばプーリボス 2を固定してプーリ部材 3を回転させる場合を考えると、プーリ部材 3は、図 4の基準状態から反時計回りにのみ回転させることができ、時計回りに回転させることはできない。

[0037] 次に、外側異形軌道面 3k及び内側異形軌道面 2kの輪郭形状にっヽて詳述する。

本実施形態のプーリ装置 1における異形軌道面 2k、 3kの内、円筒ころ 4が転動しうる軌道面である内側転動面 2kl及び外側転動面 3klの曲率中心位置は、第 1の実施形態で示したものとは異なって、る。

図 4の基準状態の断面におヽて、外側軌道最大径位置 3mと内側軌道最小径位置 2mとを結ぶ直線 tlに平行でかつ軸中心 Xを通る直線を第 1直線 xl及び第 2直線 yl とする。図 4に示すように、第 1直線 xlと第 2直線 ylとは互いに直交することとなり、これら第 1直線 xl及び第 2直線 ylによって図 4の断面図は、等配数と同じ数 (つまり 4 つ）の領域（図 4の右上の領域から時計回りの順で領域 Al、右下の領域 A2、左下の領域 A3、左上の領域 A4)に区切られる。このとき、例えば領域 A1に主として属する内側転動面 2klの曲率中心 Cilは領域 A4に属している。また、例えば領域 A2に主として属する外側転動面 3klの曲率中心 Colは領域 A1に属している。つまり、上記直線 xl及び ylで区切られた 4領域のいずれかの領域に主として属する内側転動面 2klの曲率中心は、ねじりばね性が得られるプーリ部材回転方向（当該プーリ装置 1 においては反時計回り方向）に隣接する他の領域に配置されている。同様に、上記 4 領域のいずれかに主として属する外側転動面 3klの曲率中心は、ねじりばね性が得られるプーリ部材回転方向に隣接する他の領域に配置されて、る。

[0038] 図 5は、基準状態にある本実施形態のプーリ装置 1のプーリボス 2を固定した上で、プーリ部材 3を反時計回りに角度 Θだけ回転させて静止した釣り合い状態を示す図である。このプーリ部材 3の回転により、円筒ころ 4は転動して内側転動面 2klの曲率中心 Cilに対して角度 (Hだけ公転する。このとき、図 4で説明したのと同様に、プーリ部材 3が円筒ころ 4から受ける垂直力 Qc は、円筒ころ 4と外輪軌道面 31との接触位置の中心 Poと内側転動面 2klの曲率中心 Cilとを結ぶ直線 LIと同じ向きとなる。よって、垂直力 ςκ は、図 5において時計回りの成分を有することとなり、ねじりばね性を発生させる回動付勢モーメントが発生する。ここで、図 4の場合の内側軌道曲率中心 Ciと異なり、図 5における内側転動面 2kl (上述した領域 A1に主として属する内側転動面 2kl)の曲率中心 Cilは、軸中心 Xから第 2直線 yl方向に距離 hだけズレている。この距離 hのズレにより、垂直力 Qo' のベクトルの向きは、図 4の場合と比較してより水平に近くなる。換言すれば、軸中心 Xから直線 L1に下ろした垂線の長さは、上記垂直力 Qo^ の向きに対して直交するモーメントの腕の長さとなる力図 4の場合におけるモーメントの腕の長さ U1よりも、図 5の場合におけるモーメントの腕の長さ U 2のほうが長くなつている。

従って、垂直力 ςκ の大きさが同一の場合、図 3の場合における回動付勢モーメント〔(垂直力 ςκ の大きさ） X (長さ υι)〕よりも、図 5の場合における回動付勢モーメント〔（垂直力 Qo^ の大きさ） X (長さ U2)〕のほうが大きくなる。よって、図 3の場合よりも図 5の場合の方が、外力（トルク）に対して、効率よく回動付勢力を生じさせることができる。すなわち、垂直力 Qc の割合を減少させて回動付勢力を増加させることで、回動付勢力と減衰機能のバランスを適宜調整し、効率的に回動付勢力を生じさせることがでさる。

[0039] 上記のように構成された本実施形態のプーリ装置 1によれば、外力に対して効率よく回動付勢力を生じさせることができるので、より効果的に回転速度変動を緩和することができる。

また本実施形態のプーリ装置 1は、上述のように、プーリボス 2とプーリ部材 3との相対回転を一方向のみに規制される。さらに、プーリボス 2とプーリ部材 3との位相関係に関わらず、プーリボス 2とプーリ部材 3との相対回転により生じた位相差を解消する方向の回動付勢力は、図 4における時計回りの向きにのみ生じ、反時計回りには生じない。一方、当該プーリ装置 1が取り付けられるオルタネータは、一定方向のみに回転するエンジンのクランクシャフトの回転力が伝達されるため、一方方向のみに相対回転した場合に回動付勢力が生じるものであっても用いることができる。

[0040] 次に、本発明者らが行った、本発明のオルタネータ用のプーリ装置による回転速度変動の緩和性能を検証するための試験結果について説明する。

[0041] 本試験に供したプーリ装置としては、図 1及び図 2に示したオルタネータ用のプーリ装置を用意した。このプーリ装置のプーリボス、プーリ部材、及び円筒ころは、ヤング率 207900MPa、ポアソン比 0. 3の鋼材を用い、以下に示す仕様として作製した。

内輪軌道基準半径 Ri : 13. 5mm

外輪軌道基準半径 Ro : 20 mm

ころ半径 Rr (図 2) : 3. 25mm

ころ有効長さ： 10 mm

軌道平均径：33. 5mm

ラジアル隙間：0 mm

内輪異形軌道面 2kの曲率半径 gri : 15. 2mm

外輪異形軌道面 3kの曲率半径 gro : 18 mm

[0042] 上記プーリ装置の回転速度変動の緩和性能の評価方法としては、以下のような方法を採った。すなわち、オルタネータと同等のマスを有するとともに回転自在に支持されたシャフトに上記プーリ装置を取り付け、入力側であるプーリ部材にベルトを巻き掛けて、所定の振幅、周波数をもって回転速度が経時的に変動するようにプーリ部材を回転させる。そしてこの時プーリ部材の回転に伴って回転するシャフト (プーリボス）の回転速度の経時変化を測定し、当該シャフトの回転速度の振幅を把握することで、回転速度変動の緩和性能の評価を行った。尚、プーリ部材及びシャフトの回転速度は、同一径における周速として測定した。

試験条件としては、入力側であるプーリ部材の回転速度を、周速毎分 320〜370m の振幅をもって一定周期で変動するように設定した。

[0043] 図 6は、プーリ部材の回転速度の経時変化と、シャフトの回転速度と経時変化を測定した結果の一例を示すグラフ図である。図において、縦軸は回転速度を示しており、横軸は経過時間を示している。また、波形 HIは、プーリ部材の回転速度の経時変化を示しており、波形 11はシャフトの回転速度の経時変化を示して、る。

波形 HIを見ると、周速毎分 320〜370mの振幅をもって一定周期で変動していることが判る。また、波形 HIと波形 IIとを比較すると明らかなように、プーリ部材の回転速度を示す波形 Hの振幅 hに対して、シャフトの回転速度を示す波形 Iの振幅 iは非常に小さくなつており、プーリ部材が有する回転速度の変動が緩和されていることが判る。

[0044] 上記図 6のようにして得られる振幅 h及び振幅 iについて、プーリ部材の回転速度の周期変動における周波数を 30〜70Hzの範囲で設定し、各周波数に対するシャフトの回転速度の振幅を測定した。

図 7は、上記のようにして得られた、各周波数に対する振幅 h及び振幅 iをプロットしたグラフ図である。図中、縦軸は回転速度の有する振幅を示しており、横軸はプーリ部材の回転速度の周期変動における周波数を示している。線図 H2はプーリ部材、線図 12はシャフトにおける測定結果を示している。両線図 H2、 12を比較すると、測定した各周波数において、プーリ部材の振幅に対して、シャフトの振幅は非常に小さくなっていることが判る。

[0045] 以上の試験結果より、本発明によるオルタネータ用のプーリ装置は、種々の条件下において、プーリ部材に伝達される回転速度変動に伴う振幅を非常に小さくしてシャフト (プーリボス）に伝達でき、回転速度変動を効果的に緩和できることが確認できた。すなわち、上記のような特性を有する当該プーリ装置は、エンジンのオルタネータに用いることで、クランクシャフトの回転速度変動を効果的に緩和することができる。

[0046] 図 8は本発明の第 3の実施形態であるクランクシャフト用のプーリ装置の要部構成を示す断面図である。このクランクシャフト用のプーリ装置 101は、自動車のエンジンのクランクシャフトに取り付けられるものであり、クランクシャフトによる回転力をオルタネータ等の補機類に伝達し駆動するためのベルトが巻き掛けられるものである。

[0047] このクランクシャフト用のプーリ装置 101は、エンジンのクランクシャフト CSに一体回転可能に取り付けられる内側部材 102と、この内側部材 102の外周側に同軸に配置された円筒状の外側部材としてのプーリ部材 103と、これらの間に転動可能に介在した転動体としての円筒ころ 104と、この円筒ころ 104の軸方向両側において内側部材 102とプーリ部材 103との間に介装された二つの転がり軸受 151, 152と、を備えている。

このうち、プーリ部材 103の外周面には、エンジンのクランクシャフトによる回転力を補機類に伝達するためのベルト 50が巻き掛けられる波状溝 103aが形成されている。また、このプーリ部材 103の内周面には、円筒ころ 104が転動する外側軌道面 131 が形成されている。

内側部材 102は、クランクシャフト CSが挿入される貫通孔 126aが設けられたボス部 126と、この貫通孔 126aの軸心と一致する外周面を有する環状部 125と、ボス部 126から放射状に延ばされて環状部 125を支持して、る複数のスポーク部材 127とを備えている。この内側部材 102は、貫通孔 126aにクランクシャフト CSを挿入し、ボルト CS1によって固定されることで、クランクシャフト CSの端部に一体回転可能に取り付けられる。また、環状部 125の外周面には、円筒ころ 104が転動する内側軌道面 1 21が、外側軌道面 131に対向して形成されている。

転がり軸受 151、 152は、内側部材 102とプーリ部材 103との間に介装されることで、これらを互いに相対回転可能とするとともに、プーリ部材 103に作用するラジアル方向の荷重を支持している。

[0048] 次に、内側部材 102及びプーリ部材 103にそれぞれ設けられた内側軌道面 121及び外側軌道面 131について説明する。図 9は、図 8中 IX— IX線の断面図である。環状部 125 (内側部材 102)の内側軌道面 121は、内側部材 102及びプーリ部材 103 の回転軸 Xを中心とする円周面とは異なる複数の異形軌道面としての内側異形軌道面 102kを連続的に形成することにより構成されている。外側軌道面 131は、複数の異形軌道面としての外側異形軌道面 103kを連続的に形成することにより構成されている。

[0049] 内側軌道面 121を構成する各内側異形軌道面 102kはすべて同一形状であり、外側軌道面 131を構成する各外側異形軌道面 103kもすベて同一形状である。内側軌道面 121は周方向に均等に (45度ごとに) 8分割され、各分割部分がそれぞれ内側異形軌道面 102kとされている。同様に、外側軌道面 131も周方向に均等に (45度ごとに) 8分割され、各分割部分がそれぞれ外側異形軌道面 103kとされている。そして、各異形軌道面 102k、 103k間に 1個ずつ円筒ころ 104が配置されている。

また、内側部材 102とプーリ部材 103との間には、内側異形軌道面 102k及び外側異形軌道面 103kにより、軌道面間隔が周方向に漸次狭くなる漸縮空間部 (くさび状空間部）が形成され、内側部材 102とプーリ部材 103との相対回転に伴い所謂くさび効果によって円筒ころ 104が圧縮弾性変形する。上記の如ぐ内側軌道面 121及び外側軌道面 131をそれぞれ異形軌道面 102k、 103kの連続により形成することで、内側軌道面 121及び外側軌道面 131はそれぞれ異形軌道面 102k、 103kのみによつて占められている。しかも、各異形軌道面 102k, 103kは周方向に等配されている

[0050] 次に、外側異形軌道面 103k及び内側異形軌道面 102kの輪郭形状について詳述する。

外側軌道面 131を構成する複数の外側異形軌道面 103kは、それぞれ凹曲面とされている。具体的には、外側異形軌道面 103kは、内側部材 102及びプーリ部材 10 3の回転軸 X(以下、軸中心 Xともいう）よりも軌道面（当該外側異形軌道面 103k)に近、側に位置する外輪軌道曲率中心 Coを中心とする円周面とされて、る。この外側異形軌道面 103kの曲率半径 groは、外側軌道面 131と軸中心 Xとの距離の最大値であって外側軌道面 131の断面輪郭線に外接する円の半径である外側軌道基準半径 Roよりも小さい。また、断面視において、 3つの各外側異形軌道面 103kのそれぞれに関し、外側軌道曲率中心 Coは、軸中心 Xからの距離が最大値となる外側軌道最大径位置 103mと軸中心 Xとを含む直線 pl03上にある。

[0051] 内側軌道面 121を構成する複数の内側異形軌道面 102kは、それぞれ凸曲面とされている。具体的には、内側異形軌道面 102kは軸中心 Xよりも軌道面（当該内側異形軌道面 102k)から遠、側に位置する内側軌道曲率中心 Ciを中心とする円周面とされている。この内側異形軌道面 102kの曲率半径 griは、内側軌道面 121と軸中心 Xとの距離の最小値であつて内側軌道面 121の断面輪郭線に内接する円の半径である内側軌道基準半径 RUりも大きい。また、断面視において、 3つの各内側異形軌道面 102kのそれぞれに関し、内側軌道曲率中心 Ciは、軸中心 Xからの距離が最小値となる内側軌道最小径位置 102mと軸中心 Xとを含む直線 p 102上にある。

[0052] 以上のような形状の内側軌道面 121と外側軌道面 131とを有するクランクシャフト用のプーリ装置 101は、回動付勢機能（ねじりばね機能)を有している。以下、この点について説明する。内側軌道面 121及び外側軌道面 131は、上述したように、いずれも軸中心 Xを中心とする円周面ではないので、内側軌道面 121と外側軌道面 131との間の空間（転動空間）の形状は内側部材 102とプーリ部材 103との相対位相関係により変化する力図 9の状態は、外側軌道面 131の外側軌道最大径位置 103mと内側軌道面 121 の内側軌道最小径位置 102mとが同位相とされた状態である。以下、この状態を基準状態ということとする。この基準状態において、各円筒ころ 104は、内側軌道最小径位置 102m及び外側軌道最大径位置 103mと接する周方向位置に配置される。この基準状態は、外側異形軌道面 103kと内側異形軌道面 102kとによる円筒ころ 104 の挟持間隔（円筒ころ 104の接触位置における軌道面間隔)が最も広い状態である。よって、この基準状態では、両軌道面 102k、 103kから円筒ころ 104に作用する圧縮力は最小値 (たとえば 0)となる。

なお、基準状態における内側軌道最小径位置 102mと外側軌道最大径位置 103 mとの間の径方向距離は円筒ころ 104の直径と略一致させるが、若干のラジアル隙間 (プラス隙間又はマイナス隙間）を与えても良い。

[0053] 次に、この基準状態から内側部材 102とプーリ部材 103とを相対回転させると、円筒ころ 104が転動するとともに、当該円筒ころ 104の挟持間隔は漸次狭くなる。よってこの相対回転に伴い円筒ころ 104は内側軌道面 121及び外側軌道面 131により圧縮されて弾性圧縮変形し、この相対回転により生じた位相差を解消する方向の回動付勢力（弾性力；ねじりばね力）を内側部材 102とプーリ部材 103との間に付与する。なお、上記の内側軌道面 121、外側軌道面 131、及び円筒ころ 104の関係は、第 1 の実施形態における内側軌道面 21、外側軌道面 31、及び円筒ころ 4の関係と同様であり、内側部材 102とプーリ部材 103との間の回動付勢力の発生機構は、上記第 1 の実施形態における図 3の説明と同様なので、詳細な説明については省略する。

[0054] 上記のように構成されたクランクシャフト用のプーリ装置 101によれば、ねじりコイルばね等を用いることのな、簡素な構成で回動付勢機能 (ねじりばね性)を付与することができる。すなわち、このねじりばね性によって、プーリ部材 103と内側部材 102とを周方向に弹性的に相対回転させることができ、これによつて、プーリ部材 103をクランクシャフトに対するダンバマスとして機能させてクランクシャフトの振動を緩和するとともに、クランクシャフトの回転速度変動を緩和することができる。

また、上記構成により得られるねじりばね性の特性は、両異形軌道面 102k、 103k の形状や円筒ころ 104の外径等を変更することで、多様に変化させることができ、その設定の自由度が極めて高くなる。従って、エンジンの仕様や特性等に応じて、好適な弾性力特性を当該クランクシャフト用のプーリ装置 101に付与することができ、クランクシャフトの振動や回転速度変動をより効果的に緩和できる。

[0055] また、このクランクシャフト用のプーリ装置 101によれば、上記のようにクランクシャフトの振動や回転速度変動を効果的に緩和できるので、従来のクランクシャフト用のプーリ装置を用いた場合よりも、ベルト 50との間に生じるスリップを効果的に抑制することができる。従って、従来のクランクシャフト用のプーリ装置の場合よりも、ベルト 50の初期張力を低く設定することが可能となる。これによつて、クランクシャフトの負荷を低減し、エンジンの燃費性能を向上させることができる。

[0056] また、上記実施形態のクランクシャフト用のプーリ装置 101は、円筒ころ 104と、内側軌道面 121及び外側軌道面 131との間の転動部位を、オイルやグリース等の潤滑剤で潤滑した場合、円筒ころ 104が転動する際の潤滑剤の転がり粘性抵抗や撹拌抵抗によって減衰機能を付与することができ、ねじりばね性を有するとともに、作用する外力及び前記外力の反力としての回動付勢力を減衰する減衰機能を兼ね備えたものとすることができる。これにより、本実施形態のクランクシャフト用のプーリ装置 10 1は、ねじりばね性によって生じる共振等を減衰、緩和することができる。

[0057] また、このクランクシャフト用のプーリ装置 101において、内側部材 102とプーリ部材 103との間には、転がり軸受 151、 152が介装されており、これらによって、プーリ部材 103に作用するラジアル方向の荷重を支持している。これにより、両異形軌道面 1 02k、 103k及び円筒ころ 104に作用する外部からの負荷荷重を低減できるので、回動付勢力を生じさせるために必要な負荷を、これら両異形軌道面 102k、 103k及び円筒ころ 104に安定的に作用させることができる。従って、当該クランクシャフト用のプーリ装置 101により得られる回動付勢力をより安定したものにできる。

また、本実施形態のクランクシャフト用のプーリ装置 101によれば、従来の弾性体からなるダンバゴム等を用いたプーリ装置と比較して、連続使用や経時変化による劣化を抑制することができ、長寿命化、信頼性の向上を図ることができる。

[0058] また、図 10、図 11に示すように、内側異形軌道面 102kが形成された内側軌道面 1 21、外側異形軌道面 103kが形成された外側軌道面 131、及び円筒ころ 104を径方向複列に配置してもよい。この場合、ねじり剛性が低くなるとともに許容回転角度を大きくできるので、クランクシャフトの振動や回転速度変動の緩和効果をより高めることができる。

[0059] 図 12及び図 13はそれぞれ、本発明の第 4の実施形態によるオートテンショナの断面図及び側面図である。図 12において、揺動アーム 230は、ほぼ筒状の基端部 20 3と、この基端部 203から延びるとともにベルト 50が巻き掛けられるプーリ 206が固定されたアーム 207とが一体成形された成形部材である。プーリ 206は、その中心部に玉軸受 208が装着されている。この玉軸受 208の内輪は、アーム 207の先端部 207 aに外嵌され、ボルト 209及びナット 210によって先端部 207aに固定されている。このようにして、プーリ 206は、アーム 207の先端部 207aに回転自在に固定されている

[0060] 一方、揺動アーム 230を支持する支持部材 202は、中空軸状に形成された軸部 22 5と、当該オートテンショナ 201が取り付けられるエンジンに固定するための固定部 2 26とを有する成形部材である。軸部 225は、基端部 203の内周側に同軸に配置されており、この軸部 225と、基端部 203との間には、転動体としての円筒ころ 204が転動可能に介在している。また、基端部 203の内周面には、円筒ころ 204が転動する外側軌道面 231が形成されているとともに、軸部 225の外周面には、円筒ころ 204が転動する内側軌道面 221が、外側軌道面 231に対向して形成されている。

[0061] 基端部 203と軸部 225との間には、転がり軸受 251、 252が円筒ころ 204の軸方向両側に位置するように介装されており、基端部 203と軸部 225とを互いに相対回転可能とするとともに、基端部 203に作用するラジアル方向の荷重を支持している。また、軸部 225の端部には、円筒ころ 204及び転がり軸受 251、 252が軸部 225から抜けな、ように固定するための押さえ部材 253が圧入嵌合されて、る。

[0062] 次に、軸部 225及び基端部 203にそれぞれ設けられた内側軌道面 221及び外側軌道面 231について説明する。図 14は、図 12中、 D—D線の断面の拡大図である。軸部 225の内側軌道面 221は、軸部 225及び基端部 203の回転軸 Xを中心とする円周面とは異なる 4個の異形軌道面としての内側異形軌道面 202kを連続的に形成することにより構成されている。外側軌道面 231は、 4個の異形軌道面としての外側異形軌道面 203kを連続的に形成することにより構成されている。

内側軌道面 221を構成する各内側異形軌道面 202kはすべて同一形状であり、外側軌道面 231を構成する各外側異形軌道面 203kもすベて同一形状である。内側軌道面 221は周方向に均等に（90度ごとに) 4分割され、各分割部分がそれぞれ内側異形軌道面 202kとされている。同様に、外側軌道面 231も周方向に均等に（90度ごとに) 4分割され、各分割部分がそれぞれ外側異形軌道面 203kとされている。そして、各異形軌道面 202k、 203k間に 1個ずつ円筒ころ 204が配置されている。

また、軸部 225と基端部 203との間には、内側異形軌道面 202k及び外側異形軌道面 203kにより、軌道面間隔が周方向に漸次狭くなる漸縮空間部 (くさび状空間部 )が形成され、軸部 225と基端部 203との相対回転に伴い所謂くさび効果によって円筒ころ 204が圧縮弾性変形する。上記の如ぐ内側軌道面 221及び外側軌道面 231 をそれぞれ異形軌道面 202k、 203kの連続により形成することで、内側軌道面 221 及び外側軌道面 231はそれぞれ異形軌道面 202k、 203kのみによって占められている。しかも、各異形軌道面 202k, 203kは周方向に等配されている。

次に、外側異形軌道面 203k及び内側異形動道面 202kの輪郭形状について詳述する。

外側軌道面 231を構成する 4個の外側異形軌道面 203kは、それぞれ凹曲面とされている。具体的には、外側異形軌道面 203kは軸部 225及び基端部 203の回転軸 X(以下、軸中心 Xともいう）よりも軌道面（当該外側異形軌道面 203k)に近い側に位置する外輪軌道曲率中心 Coを中心とする円周面とされている。この外側異形軌道面 203kの曲率半径 groは、外側軌道面 231と軸中心 Xとの距離の最大値であって外側軌道面 231の断面輪郭線に外接する円の半径である外側軌道基準半径 Roよりも小さい。また、断面視において、 3つの各外側異形軌道面 203kのそれぞれに関し、外側軌道曲率中心 Coは、軸中心 Xからの距離が最大値となる外側軌道最大径位置 203mと軸中心 Xとを含む直線 p203上にある。 [0064] 内側軌道面 221を構成する 4個の内側異形軌道面 202kは、それぞれ凸曲面とされている。具体的には、内側異形軌道面 202kは軸中心 Xよりも軌道面（当該内側異形軌道面 202k)から遠、側に位置する内側軌道曲率中心 Ciを中心とする円周面とされている。この内側異形軌道面 202kの曲率半径 griは、内側軌道面 221と軸中心 Xとの距離の最小値であつて内側軌道面 221の断面輪郭線に内接する円の半径である内側軌道基準半径 RUりも大きい。また、断面視において、 3つの各内側異形軌道面 202kのそれぞれに関し、内側軌道曲率中心 Ciは、軸中心 Xからの距離が最小値となる内側軌道最小径位置 202mと軸中心 Xとを含む直線 p202上にある。

[0065] 以上のような形状の両軌道面 221、 231が設けられている軸部 225及び基端部 20 3は、これらが相対回転した時に、その相対回転に伴う位相差を解消する方向への回動付勢機能（ねじりばね機能)を有している。以下、この点について説明する。内側軌道面 221及び外側軌道面 231は、上述したように、いずれも軸中心 Xを中心とする円周面ではないので、内側軌道面 221と外側軌道面 231との間の空間（転動空間）の形状は軸部 225と基端部 203との相対位相関係により変化するが、図 14 の状態は、外側軌道面 231の外側軌道最大径位置 203mと内側軌道面 221の内側軌道最小径位置 202mとが同位相とされた状態である。以下、この状態を基準状態ということとする。この基準状態において、各円筒ころ 204は、内側軌道最小径位置 20 2m及び外側軌道最大径位置 203mと接する周方向位置に配置される。この基準状態は、外側異形軌道面 203kと内側異形軌道面 202kとによる円筒ころ 204の挟持間隔（円筒ころ 204の接触位置における軌道面間隔）が最も広い状態である。よって、この基準状態では、両軌道面 202k、 203kから円筒ころ 204に作用する圧縮カは最小値 (たとえば 0)となる。

なお、基準状態における内側軌道最小径位置 202mと外側軌道最大径位置 203 mとの間の径方向距離は円筒ころ 204の直径と略一致させるが、若干のラジアル隙間 (プラス隙間又はマイナス隙間）を与えても良い。

[0066] 次に、この基準状態力も軸部 225と基端部 203とを相対回転させると、円筒ころ 20 4が転動するとともに、当該円筒ころ 204の挟持間隔は漸次狭くなる。よってこの相対回転に伴い円筒ころ 204は内側軌道面 221及び外側軌道面 231により圧縮されて弾性圧縮変形し、この相対回転により生じた位相差を解消する方向の回動付勢力（弾性力；ねじりばね力）を軸部 225と基端部 203との間に付与する。

なお、上記の内側軌道面 221、外側軌道面 231、及び円筒ころ 204の関係は、第 1 の実施形態における内側軌道面 21、外側軌道面 31、及び円筒ころ 4の関係と同様であり、内側部材 202と基端部 203との間の回動付勢力の発生機構は、上記第 1の実施形態における図 3の説明と同様なので、詳細な説明については省略する。

[0067] 上記のようにして、軸部 225は基端部 203を相対回転可能に支持し、揺動アーム 2 30は、支持部材 202に対して、揺動可能となる。オートテンショナ 201は、プーリ 206 にベルト 50が巻き掛けられた状態で揺動アーム 230を、上記の回動付勢力によって、図 13の時計回り方向に付勢し、ベルト 50に一定の張力を与える。

[0068] 上記のように構成されたオートテンショナ 201によれば、ねじりコイルばね等を用いることのな、簡素な構成で回動付勢機能 (ねじりばね性)を、軸部 225 (軸支持部材 2 02)と基端部 203との間に付与することができる。すなわち、このねじりばね性によつて、揺動アーム 230を軸部 225を中心として弾性的に揺動させることができ、ベルト 5 0に張力を付与することができる。また、上記構成により得られるねじりばね性の特性は、両異形軌道面 202k、 203kの形状や円筒ころ 204の外径等を変更することで、多様に変化させることができ、その設定の自由度が極めて高くなる。従って、エンジンの特性や仕様等に応じて、揺動アーム 230が揺動する際の弾性力特性を好適に設定することができ、ベルト 50の張力変動をより効果的に吸収することができる。

[0069] また、上記実施形態のオートテンショナ 201は、円筒ころ 204と、内側軌道面 221 及び外側軌道面 231との間の転動部位を、オイルやグリース等の潤滑剤で潤滑した場合、円筒ころ 204が転動する際の潤滑剤の転がり粘性抵抗や撹拌抵抗によって減衰機能を付与することができ、ねじりばね性を有するとともに、作用する外力及び前記外力の反力としての回動付勢力を減衰する減衰機能を兼ね備えたものとすることができる。これにより、本実施形態のオートテンショナ 201は、ねじりばね性によって生じる共振等を減衰、緩和することができる。

[0070] また、このオートテンショナ 201において、軸部 225と基端部 203との間には、転がり軸受 251、 252が介装されており、これらによって、軸部 225と基端部 203との間に作用するラジアル方向の荷重を支持している。これによつて、両異形軌道面 202k、 2 03k及び円筒ころ 204に作用する外部からの負荷荷重を低減できるので、回動付勢力を生じさせるために必要な負荷を、これら両異形軌道面 202k、 203k及び円筒ころ 204に安定的に作用させることができる。従って、当該オートテンショナ 201により得られる回動付勢力をより安定したものにできる。

[0071] また、従来のねじりコイルばねを用いたオートテンショナと比較して、連続使用や経時変化による劣化を抑制することができ、長寿命化が可能となる。更に、周辺構造が簡素化でき、部品点数や組み立てコストの低減ィ匕や、信頼性の向上、当該オートテンショナの小型化等を図ることができる。

[0072] 尚、本発明のプーリ装置及びオートテンショナは上記各実施形態のみに限定されるものではない。例えば、上記各実施形態で示したオルタネータ用のプーリ装置、クランクシャフト用のプーリ装置、及びオートテンショナでは、転動体として円筒ころを用いたが、例えば球や円すいころ等を用いてもよぐ両軌道面の相対回転に伴い転動するものであれば、転動体の形状等は特に限定されない。また、ねじり剛性の設定自由度を高めるため、弾性圧縮変形しやすい中空の転動体 (例えば中空の円筒ころや中空の球)等を用いることもできる。また、転動体の材質は、それぞれのプーリ装置に求められる性能に合わせて適宜選択される。

また、上記実施形態のオルタネータ用のプーリ装置、及びクランクシャフト用のブーリ装置では、円筒状のプーリ部材の内周面に直接外側軌道面を形成したが、例えば、内周面に外側軌道面が形成された外輪をプーリ部材の内周面に嵌合することで当該プーリ部材の内周面側に外側軌道面を設けることもできる。また、内側部材 (プーリボス)や、上記実施形態のオートテンショナにおける筒状の基端部や軸部においても同様に、各軌道面が形成された内 (外)輪を嵌合することで、軌道面を設けることができる。

[0073] また、本発明のクランクシャフト用のプーリ装置におけるプーリ部材は、その形状や肉厚を調整することで、全体の重量を適宜調整し、当該プーリ装置におけるダンバマスとしての効果を高めることで、クランクシャフトの振動や回転速度変動の緩和効果をより高めることちでさる。また、上記第 4の実施形態で示したオートテンショナでは、揺動アーム 230において、基端部 203とアーム 207とを一体に成形したものを例示した力例えば、基端部 203とアーム 207とを別部材として成型し、これらを一体に固定することで揺動アームを構成してもよい。

[0074] 以下に、直動方向（圧縮方向又は引張方向）にばね弾性を有する付勢装置に関する発明について説明する。

[0075] 圧縮方向又は引張方向にばね弾性を付与する付勢装置としては、コイルばね (圧縮コイルばねや引張コイルばね等)や弾性部材 (ゴム等)などを用いたものが広く用いられている。例えばコイルばねを用いた付勢装置は、当該コイルばねの軸方向への変位に対して弾性変形し、この変位を解消する方向の付勢力を外部に対して付与する。このような付勢装置は、ばね弾性を要する各種用途、例えば特開平 7— 2248 50号公報に記載されて、るスプリング式弾性軸継手等に組み込まれて利用されて!ヽる。

[0076] し力しながら、コイルばね等を用いた従来の付勢装置では種々の問題があった。

第一に、従来の付勢部材は、連続使用や経時変化により劣化しやすぐ寿命が短いという問題があった。

第二に、上記従来の付勢装置では、設計自由度が低いという問題があった。例えばばね剛性を変化させるためには、コイルばねの場合は巻き数や卷き径等を変化させ、ゴム等の弾性部材を用いた場合は弾性部材の材質や厚みを変化させるが、これらの変化により得られるばね剛性の設計範囲は限られている。したがって、従来の付勢部材では、同一のサイズ (体格)で得られるばね剛性の範囲は極めて限定的であつた。更に、従来の付勢部材では、変位とばね定数との関係は線形であり、変位に対してばね定数を非線形に変化させる等、変位に応じてばね定数を自在に変化させることはできな力た。

第三に、従来の付勢装置は、互いに相対移動する第 1部材及び第 2部材とコイルばね等の付勢部材とを接合する接合部が必要となり、周辺構造が複雑となるので、部品点数や組み立てコストが増加するとともに信頼性が低下するという問題があった第四に、従来の付勢装置では、上述したように設計自由度が低く且つ周辺構造が複雑となりやすいので、付勢装置のサイズ (体格)が大きくなりやすぐ小型化に限界かあつた。

[0077] 以上のように、コイルばね等を用いた付勢装置は種々の問題があった。これに対して本発明は、従来とは全く異なる技術思想に基づきなされた新構造の部材であり、上記各問題を解決できる付勢装置である。

すなわち本発明は、コイルばね等の従来の付勢部材が有する諸問題を解決した画期的な付勢装置を得ることを目的としている。

[0078] 本発明は、第 1軌道面を有する第 1部材と、前記第 1軌道面と対向する第 2軌道面を有するとともに前記第 1部材との間で相対直線移動可能な第 2部材と、前記第 1軌道面と第 2軌道面との間に転動可能に介在した転動体とを備え、前記第 1軌道面及び第 2軌道面の少なくとも一方が、前記第 1部材と第 2部材の相対直線移動に伴い転動体を転動させつつ当該転動体の挟持間隔を漸次狭くして、前記相対直線移動により生じた前記第 1部材と第 2部材との間の相対変位を解消する方向の付勢力を当該部材間に付与する異形軌道面を少なくとも一部に有していることを特徴とする付勢装置である。

[0079] 力かる構成によれば、コイルばね等を用いることなく付勢機能（以下、ばね性ともいう）を付与することができる。さらに、第 1部材と第 2部材との間に作用する荷重を転動体により支持することができる。また、異形軌道面の設計によりばね剛性等を自在に設計でき、設計自由度が極めて高くなる。

[0080] 上記の付勢装置にお!、て、前記異形軌道面は、前記相対直線移動の移動方向における断面が凹曲線となる曲面を構成している構成としてもよい。この場合、このようにすると、上記相対直線移動にともない転動体がより滑らかに転がり接触移動しやすくなる。また、前記第 1部材と第 2部材との間の相対直線移動に伴い漸次狭くなる転動体挟持間隔の変化率を小さくしゃくなる。よって、より広い相対変位範囲に亘つてばね性を確保しやすくなる。

[0081] この付勢装置において、管状の外側部を有するとともにこの外側部の内面が前記第 1軌道面とされた前記第 1部材と、前記外側部と同軸で当該外側部の内部に配置された内側部を有するとともにこの内側部の外面が前記第 2軌道面とされた前記第 2 部材と、前記外側部の内面及び前記内側部の外面の少なくともいずれかに設けられた前記異形軌道面とを有し、前記第 1軌道面、第 2軌道面及び前記転動体は軸周りに等配されており、前記外側部と前記内側部とは、同軸状態を維持しつつ軸方向に相対直線移動可能とされて、る構成としてもょ、。

このようにすると、管状の外側部と、その内側に配置された内側部との間に転動体を配置しているから、外側部の内面又は内側部の外面に異形軌道面を設けることにより、第 1部材と第 2部材との軸方向の相対直線移動により転動体の挟持間隔を漸次狭くする構成が容易に得られる。また、軌道面及び転動体を軸周りに等配しているから、転動体の圧縮に伴、各部材に作用する力のうち軸に垂直な方向の力は相殺される。よって、第 1部材と第 2部材との相対直線移動に伴い軸方向の付勢力が発生する構成が容易に得られる。

[0082] 以上のように、本発明の付勢装置によれば、異形軌道面により相対直線移動可能な部材間にばね性を付与するという従来とは全く異なる技術思想により、優れた特性を有する付勢装置とすることができる。

[0083] 以下に本発明に係る付勢装置の実施形態を図面を参照しつつ説明する。

図 15は、付勢装置 301の断面図（長手方向断面図）であり、図 16は図 15の A— A 線における断面図であり、図 17は図 15の B— B線における断面図である。

付勢装置 301は、第 1軌道面 303fを有する第 1部材 303と、第 1軌道面 303fと対向する第 2軌道面 305fを有するとともに第 1部材 303との間で相対直線移動湘対並進移動）が可能な第 2部材 305と、第 1軌道面 303fと第 2軌道面 305fとの間に転動可能に介在した転動体としての円筒ころ 306とを備えて、る。

[0084] 第 1部材 303は、その外面が略直方体状であるとともに、内部に中空部 tを有し、且つ、その長手方向一端側において中空部 tと外部とが連通するように開放された形状とされている。つまり、第 1部材 303は、断面形状が略四角形の環状をなす管状の外側部 303aと、この外側部 303aの長手方向他端側を閉塞する底部 303bとを有している。

一方、第 2部材 305は、その第 1部材 303の開放端側力も第 1部材 303の外側部 3 03aの内部に挿入された内側部 305aを有している。そして、第 1部材 303の外側部 303aと第 2部材 305の内側部 305aとの間に円筒ころ 306が転動可能に介在している。

[0085] 第 1部材 303と第 2部材 305とは、ピストン運動のように軸方向（内側部 305a及び外側部 303aの長手方向）に互いに相対往復移動が可能とされている。第 1部材 303 と第 2部材 305とを相対直線移動させると、第 1部材 303と第 2部材 305との間に介在する各円筒ころ 306が転がり接触移動する。

ただし、図 15に示すように、第 1部材 303に設けられた第 1軌道面 303fは、第 1部材 303と第 2部材 305との相対直線移動方向（すなわち軸 z方向）における断面が、当該相対直線移動方向と平行ではない形状とされている。具体的には、第 1軌道面 303fは、前記相対直線移動の移動方向における断面 (すなわち図 15の軸方向断面 )が凹曲線となる曲面とされた異形軌道面 303kを有して、る。

同様に、第 2部材 305に設けられた第 2軌道面 305fは、前記相対直線移動方向（すなわち軸方向）における断面が、当該相対直線移動方向と平行ではない形状とされている。具体的には、第 2軌道面 305fは、前記相対直線移動の移動方向における断面 (すなわち図 15の軸方向断面）が凹曲線となる曲面とされた異形軌道面 305k を有している。したがって、第 1部材 303と第 2部材 305との相対直線移動に伴い、これら異形軌道面 303kと異形軌道面 305kの間に介在する円筒ころ 306の挟持間隔は、第 1部材 303と第 2部材 305との相対位置関係により変化する。

[0086] 第 1軌道面 303fの異形軌道面 303kは、軸方向断面において所定の曲率を有しているが、この曲率は一定とされている。一方異形軌道面 303kは、軸方向に垂直な断面（図 16)においては曲率を有さない面である。つまり異形軌道面 303kは円周面とされている。この点は異形軌道面 305kも同様である。すなわち、第 2軌道面 305fの異形軌道面 305kは、軸方向断面において所定の曲率を有しているが、この曲率は一定とされ、且つ異形軌道面 305kは、軸方向に垂直な断面（図 16)においては曲率を有さない円周面である。異形軌道面 303k、 305kを円周面とすることにより、自由曲面等の場合よりも異形軌道面の設計及び加工が容易とされている。

[0087] 第 1軌道面 303fでは、異形軌道面 303kが軸 z方向に連続して設けられてヽる。すなわち異形軌道面 303kは、軸方向一端側 (第 1部材 303の開口側）と軸方向他端側 (第 1部材 303の底部 303b側）とに連続して設けられている。よって、各異形軌道面 303kの軸方向範囲が最大限に確保されており、付勢力が得られる相対移動範囲の拡大に寄与している。

同様に、第 2軌道面 305fでは、異形軌道面 305kが軸 z方向に連続して設けられている。すなわち異形軌道面 305kは、軸方向一端側（第 1部材 303の開口側）と軸方向他端側（第 1部材 303の底部 303b側）とに連続して設けられている。よって、各異形軌道面 305kの軸方向範囲が最大限に確保されており、付勢力が得られる相対移動範囲の拡大に寄与して!/、る。

[0088] 異形軌道面 303kと異形軌道面 305kは、軸方向断面における曲率が同一とされている。また、図 15に示す初期状態において、異形軌道面 303kの軸方向範囲は、当該異形軌道面 303kと対向する異形軌道面 305kの軸方向範囲と同一である。この点も、付勢力が得られる相対移動範囲の拡大に寄与している。なお、初期状態とは、第 1部材 303と第 2部材 305との間に付勢力が働いていない状態を意味する。また、図 15の軸方向断面において、異形軌道面 303kの最深位置 303mにおける接線（図示しない）は軸 zと平行とされている。同様に、異形軌道面 305kの最深位置 305mにおける接線は軸 zと平行である。図 15の初期状態の断面図において、異形軌道面 3 03k及び異形軌道面 305kの曲率中心（図示しない）は、異形軌道面 303kにおける最深位置 303mと、異形軌道面 305kにおける最深位置 305mとを結ぶ直線 s (図 15 参照）上にある。

[0089] 図 15及び図 16から分力るように、本実施形態の付勢装置 301は、異形軌道面 303 k及び異形軌道面 305kをそれぞれ 8個ずつ有して、る。

すなわち図 16に示すように、異形軌道面 303kは、断面略正方形をなす外側部 30 3aの 4つの内面のそれぞれに設けられている。つまり、異形軌道面 303kは、軸 zの周りに等配されている。同様に異形軌道面 305kは、断面略正方形をなす内側部 30 5aの 4つの外面のそれぞれに設けられている。つまり、異形軌道面 305kは、軸 zの周りに等配されている。さらに上述したように異形軌道面 303k、異形軌道面 305kのそれぞれが軸方向一端側と他端側とに連続して設けられているから、異形軌道面 30 3k及び異形軌道面 305kはそれぞれ合計して 8個ずつ設けられており、上記初期状態において、異形軌道面 303kと異形軌道面 305kとの組が 8組形成されている。そして、一組の異形軌道面 303kと異形軌道面 305kに対して 1個の転動体（円筒ころ 3 06)が配置されている。よって付勢装置 301は、円筒ころ 306を合計 8個有している。したがって、軸方向一端側に配置され 4つの円筒ころ 306から構成される第 1列円筒ころ 361と、軸方向他端側に配置され 4つの円筒ころ 306から構成される第 2列円筒ころ 362は、それぞれ軸周りに（90度おきに)等配されている。

[0090] 以上のような構成の付勢装置 301において、異形軌道面 303k及び異形軌道面 30 5kは、第 1軌道面 303fと第 2軌道面 305fとの相対直線移動に伴い円筒ころ 306を転動させつつ当該円筒ころ 306の挟持間隔を漸次狭くして、前記相対直線移動により生じた第 1軌道面 303fと第 2軌道面 305fとの間の相対変位を解消する方向の付勢力を第 1部材 303と第 2部材 305との間に付与する。以下、この点について詳細に説明する。

[0091] 図 18は、図 15に示す初期状態の付勢装置 301において、一の円筒ころ 306の近傍を拡大した断面図である。この初期状態においては、異形軌道面 303kにおける最深位置 303mと、異形軌道面 305kにおける最深位置 305mとの軸方向位置が同一とされている。そして円筒ころ 306は、最深位置 303mと最深位置 305mとに接した状態となっている。上述したように、第 1部材 303と第 2部材 305との相対直線移動に伴い円筒ころ 306の挟持間隔は変化するが、この挟持間隔は上記初期状態において最も広くなつている。よってこの初期状態において、異形軌道面 303k, 305kから円筒ころ 306に作用する圧縮応力は最小 (たとえば 0)となっている。なお、この初期状態において、異形軌道面 303kにおける最深位置 303mと、異形軌道面 305k における最深位置 305mとの距離は、円筒ころ 306の直径と略同一とされ、各軌道面 303k, 305kと円筒ころ 306との間の隙間はほぼ零とされている力例えば 0. 03 mm〜0. 03mm程度の隙間（プラス隙間、マイナス隙間）を設けてもよい。

[0092] 初期状態力も第 1部材 303と第 2部材 305とを相対直線移動させると、この相対直線移動に伴い円筒ころ 306が転動しながら移動する。この転動により、円筒ころ 306 と両軌道面 303k、 305kとの接触位置は最深位置 303m, 305mから外れ、円筒ころ 306の挟持間隔は初期状態よりも漸次狭くなる。

ここで、第 1部材 303を固定した状態で第 2部材 305に軸方向の外力を加え、図 18 に示す初期状態力も部材 303, 305を軸方向に距離 Xだけ相対変位させた状態とし、前記外力と付勢装置 301の付勢力とが釣り合って静止した状態（図 19に示す）について説明する。上記距離 Xだけ相対変位した図 19の状態においては、円筒ころ 30 6の挟持間隔は円筒ころ 306の直径よりも狭くなつている。よって、円筒ころ 306は、両軌道面 303k, 305kとの接触位置の中心 Gl, G2から垂直力 Fl, F2を受けて弹性圧縮変形する。一方、第 1部材 303及び第 2部材 305は、上記垂直力 Fl, F2の反作用として垂直力 Fl 、F2' を受ける。ここで、垂直力 Fl は、軸方向に垂直な（図 19における上向きの)成分と、軸方向一端側に向かう（図 19における右向きの）軸方向成分とを有している。一方、垂直力 F2' は、軸方向に垂直な（図 19における下向きの）成分と、軸方向他端側に向かう（図 19における左向きの）軸方向成分とを有している。このように、円筒ころ 306から第 1部材 303に作用する垂直力 F は軸方向一端側に向かう軸方向成分を有しており、この軸方向成分が、第 1部材 303と第 2 部材 305との相対変位を解消する方向の付勢力となっている。

[0093] なお図 19では、第 2部材 305を第 1部材 303に対して軸方向一端側に移動させた例で説明したが、第 2部材 305を第 1部材 303に対して軸方向他端側に移動させた場合も、上記説明と同様に、第 1部材 303と第 2部材 305との相対変位を解消する方向（上記図 19の場合とは逆方向）の付勢力が得られる。よって付勢装置 301は、圧縮ばねとしても機能し、且つ伸長ばねとしても機能する付勢装置とされている。

[0094] なお、円筒ころ 306や異形軌道面 303k, 305kは軸周りに等配されているので、各部材（円筒ころ 306、第 1部材 303、及び第 2部材 305)に作用する軸に垂直な方向の力は、第 1部材 303と第 2部材 305との相対変位にかかわらず相殺される。よって、第 1部材 303と第 2部材 305とは、互いに軸方向に相対直線移動が可能となる。

[0095] 上述したように、異形軌道面 303k及び異形軌道面 305kは凹曲面であり、し力も各異形軌道面 303k, 305kは滑らかに連続した曲面を構成している。したがって、円筒ころ 306と軌道面 303f, 305fとの接触位置が、隣接する軌道面同士の境界位置 30 3b, 305bに達しない限り、第 1部材 303と第 2部材 305との相対変位に伴う円筒ころ 306の挟持間隔は漸次 (徐々に)変化することとなる。そして、上述したように、第 1部材 303と第 2部材 305との相対移動により生じた両部材 303, 305間の相対変位を解消する方向の付勢力が両部材 303, 305間に付与される。よって、この付勢装置 30 1は、従来の圧縮コイルばねや伸長コイルばね等に代わるものとなる。つまり、直線方向に相対移動する部材間にばね弾性を付与する用途に用いることができる。

[0096] 付勢装置 301によれば、コイルばね等を用いることのな、簡素な構成で付勢機能（以下、ばね性ともいう）を付与することができる。従って、従来の付勢部材と比較して連続使用や経時変化による劣化を抑制することができ、長寿命化が可能となる。更に、従来の付勢部材と異なり、互いに相対直線移動する第 2部材及び第 1部材と付勢部材とを接合する接合部等の周辺部材を必要としない。よって、周辺構造が簡素化でき、部品点数や組み立てコストを抑制できるとともに信頼性を向上させることができるとともに、部材の小型化が容易となる。

[0097] また付勢装置 301は、第 1部材 303と第 2部材 305との間の荷重（円筒ころ 306を圧縮する方向の荷重)を支持する機能をも有する部材となっている。

更に、付勢装置 301は、円筒ころ 306により第 1部材 303と第 2部材 305との間に作用するモーメント荷重を支持することができる。すなわち付勢装置 301では、軸方向一端側に配置された 4つの第 1列円筒ころ 361と、軸方向他端側に配置された 4つの第 2列円筒ころ 362とを有する複列構造とされているので、前記モーメント荷重をも支持することができる。さらに付勢装置 301では、図 16に示すように、内側部 305aと外側部 303aとの間に介在する円筒ころ 306が内側部 305aの四方に設けられているから、あらゆる方向のモーメント荷重を支持しうる付勢装置 301とされている。なお、本発明は、上記のように円筒ころ 306が 2列の場合に限られず、 1列でもよぐ 3列以上でもよい。

[0098] 更に、付勢装置 301では、従来の付勢部材と比較して、ばね剛性等の設計自由度が極めて高くされている。すなわち、異形軌道面の設計（曲率、曲率中心の位置等）や、各構成部材（円筒ころ 306、第 1部材 303、第 2部材 305)の剛性等によりばね剛性等を自在に設計できるので、設計自由度が極めて高くなる。よって、部材のサイズ (体格)を変えなくてもばね剛性等の特性を広範囲に亘つて設定することができる。更に、従来のコイルばねでは、相対変位とばね剛性との関係は線形 (一定)であったが

、付勢装置 301では、相対変位に対してばね剛性を非線形に変化させる等、相対変位に応じてばね剛性を自在に変化させることもできる。

[0099] 付勢装置 301では、転動体である円筒ころ 306の挟持間隔は、部材 303, 305の相対直線移動に伴、全ての円筒ころ 306にお、て均等に変化する構成として！/、る。このようにすると、各転動体力も部材 303, 305に作用する付勢力が均等となり、効率よくばね性を得ることができる。また、各円筒ころ 306に対する負荷が均等となるので長寿命となる。

[0100] 本発明の付勢装置における相対直線移動可能範囲（可能ストローク）は、異形軌道面 303k、 305kの設計及び転動体 6及び各部材 303, 305の弾性変形範囲、異形軌道面 303k, 305kの設置範囲等により定まる。第 1部材 303と第 2部材 305とを相対変位させるための力（以下、相対変位力ともいう）に制約がないとすれば、本発明の付勢装置は通常、以下の (ィ)〜 (ハ）の、ずれかの状態となるまで相対直線移動可能が可能である。

(ィ)各部材 303, 305又は円筒ころ 306が弾性変形範囲の限界に達する。

(口）円筒ころ 306が軌道面 303f, 305fから外れて、付勢装置 301から脱落する。

(ハ）第 1部材 303と第 2部材 305とが互いに干渉する等により、相対変位が制約される。

よって、軌道面 303f, 305fや異形軌道面 303k、 305k等の設計次第では、第 1部材 303と第 2部材 305との相対直線移動により円筒ころ 306を隣接する異形軌道面に移動させることも可能である。上述した付勢装置 301 (図 15参照)では、第 1部材 3 03と第 2部材 305との相対変位を大きくすると、第 1部材 303と第 2部材 305とが干渉したり、円筒ころ 306が脱落したりするので、円筒ころ 306が境界位置 303b, 305bを乗り越えて隣接する異形軌道面 303k, 305kに移動することはないが、例えば付勢装置 301にお!/、て予備の（円筒ころ 306の配置されて!、な!/、）異形軌道面 303k, 30 5kを軸方向に連続して多数設けておくことで、円筒ころ 306が隣接する異形軌道面に移動できる構成も可能である。この場合、第 1部材 303と第 2部材 305との間に作用する相対変位力に一定の限界値を設定することができる。よって、本発明の付勢装置では、第 1部材 303と第 2部材 305との間に過大な相対変位力が作用することを防止する機能を付加することもできる。

[0101] 本発明では、転動体の形状等は特に限定されず、第 1部材と第 2部材との相対直線移動に伴い転動するものであればよい。よって、上述した実施形態のように円筒ころに限られず、例えば球や円すいころ等でもよぐ従来転がり軸受で用いていたものを適宜応用することができる。また、ばね剛性の設定自由度を高めるため、弾性圧縮変形しやすい中空の転動体 (例えば中空の円筒ころや中空の球)等を用いることもできる。また、転動体の材質は、付勢装置に求められる性能に合わせて適宜選択される。

[0102] 上述したように、本発明の付勢装置により得られる付勢力は、転動体相対移動時において第 1部材及び第 2部材と転動体との接触領域における局所的な弾性変形を主として考慮することにより説明することができる。しかし、第 1部材ゃ第 2部材の肉厚を薄くする等により、第 1部材及び Z又は第 2部材の巨視的な弾性変形を大きくしてもよい。さらには、転動体はほとんど弾性変形せず、主として第 1部材又は第 2部材を弾性変形させることによって付勢力を得る構成としてもよい。第 1部材ゃ第 2部材の剛性を設計要素として加えることにより、本発明の設計自由度が更に向上する。

第 1部材ゃ第 2部材の肉厚 (平均肉厚)、肉厚分布、あるいは材質を変えることにより、第 1部材ゃ第 2部材の剛性 (転動体による押圧力に対する剛性)を変化させることができる。例えば、上述した付勢装置 301の第 1部材 303の外面に凹凸を付与したり、第 2部材 305を中空としたりすることができる。

[0103] 本発明の変形例として、次のような付勢装置も可能である。

たとえば、付勢装置 301において、底部 303bを取り除いた構成 (すなわち、第 1部材 303が外側部 303aのみ力もなる構成)でもよい。また付勢装置 301では、管状の外側部 303aの内部に内側部 305aが配置されていた力このような構成でなくてもよい。たとえば、図 20に示す変形例の付勢装置 370のように、第 1部材 303が、互いに対向する 2つの外側板部 303cとこれらを一方側で連結する連結部 303dとを有する断面略 U字状の部材であり、これら 2つの外側板部 303c間に第 2部材 305の内側部 305aが配置された構成でもよい。なお図 20は付勢装置 370の軸方向断面図であり、図 21は、図 20の C— C線における付勢装置 370の断面図である。

[0104] また、付勢装置 301では、第 1軌道面 303f及び第 2軌道面 305fの断面形状は略正方形であつたが、たとえばこれら軌道面 303f, 305fの断面形状を略正三角形や正五角形等の正 n角形 (nは 3以上の整数）とし、これら断面多角形を形成する各辺に対応する構成面のそれぞれに異形軌道面を設ける構成としてもょヽ。このようにすると、第 1軌道面 303f、第 2軌道面 305f及び転動体を軸周りに等配することができる。

[0105] 付勢装置 301では、第 1軌道面 303fの全てが異形軌道面 303kで占められていた 1S 第 1軌道面 303fの一部を異形軌道面 303kとしてもよい。同様に、付勢装置 301 では、第 2軌道面 305fの全てが異形軌道面 305kで占められていた力第 2軌道面 3 05fの一部を異形軌道面 305kとしてもよ、。

[0106] また、付勢装置 301と異なる構成の例として、次のような付勢装置でもよい。第 1部材と第 2部材とが転動体を介して互いに対向する板状部材であり、両部材の対向面がそれぞれ第 1軌道面及び第 2軌道面とされるとともに、これら第 1軌道面及び第 2軌道面の少なくとも一方が上記異形軌道面を有する構成であってもよ!/、。なおこの場合は、第 1部材と第 2部材とを相対直線移動可能に支持する支持部が必要となる。

[0107] また、上記付勢装置 301では相対移動方向 (相対並進移動方向）にのみ付勢力が得られたが、更に第 1部材 303と第 2部材 305との相対回転 (ねじれ）に対して回動付勢力を付与することもできる。上記実施形態の異形軌道面 303k, 305kでは、第 1部材 303と第 2部材 305との相対直線移動方向（軸方向）に曲率が付与されており、この相対直線移動方向と直交する方向には曲率が付与されていな力つた。しかし、たとえば、異形軌道面 303k及び異形軌道面 305kにおいて、相対直線移動方向に加えて相対直線移動方向と直交する方向の曲率を付与することにより、第 1部材 303と第 2部材 305との相対回転により生じた前記第 1部材と第 2部材との間の位相差を解消する方向の回動付勢力を第 1部材 303と第 2部材 305との間に付与する異形軌道面としてもよい。この場合、転動体を球 (ボール)とする等により、第 1部材 303と第 2部材 305との間に回動付勢機能 (ねじりばね性)をも付与することが可能となる。

Claims

請求の範囲

[1] エンジンの補機類をベルトによって駆動するためのプーリ装置であって、

外周にベルトが巻き掛けられるとともに内周側に外側軌道面を有する円筒状のプ一リ部材と、

外周側に前記外側軌道面と対向する内側軌道面を有し、前記プーリ部材に対して相対回転可能に配設された内側部材と、

前記外側軌道面と前記内側軌道面との間に転動可能に介在した転動体とを備え、前記内側軌道面及び外側軌道面の少なくとも一方が、前記プーリ部材と前記内側部材との相対回転に伴い転動体を転動させつつ当該転動体の挟持間隔を漸次狭くして、前記相対回転により生じた前記プーリ部材と前記内側部材との間の位相差を解消する方向の回動付勢力を前記プーリ部材と前記内側部材との間に付与する異形軌道面を少なくとも一部に有しているプーリ装置。

[2] 前記内側部材が、オルタネータの入力軸に一体回転可能に取り付けられることでオルタネータ用のプーリ装置として用いられる請求項 1に記載のプーリ装置。

[3] 前記内側部材が、クランクシャフトに一体回転可能に取り付けられることでクランクシャフト用のプーリ装置として用いられる請求項 1に記載のプーリ装置。

[4] 前記プーリ部材と前記内側部材との間には、これらを互いに相対回転可能に支持する転がり軸受が介装されて、る請求項 1に記載のプーリ装置。

[5] 内周側に外側軌道面が形成された筒状の基端部、及びこの基端部カゝら延びるとともにベルトが巻き掛けられるプーリが回転自在に固定されたアームを有する揺動ァームと、

外周側に前記外側軌道面に対向する内側軌道面を有し前記基端部を相対回転可能に支持することで前記揺動アームを揺動自在に支持する支持部材と、

前記外側軌道面と前記内側軌道面との間に転動可能に介在した転動体とを備え、前記内側軌道面及び外側軌道面の少なくとも一方が、前記基端部と前記支持部材との相対回転に伴い転動体を転動させつつ当該転動体の挟持間隔を漸次狭くして、前記相対回転により生じた前記基端部と前記支持部材との間の位相差を解消する方向の回動付勢力を前記基端部と前記支持部材との間に付与する異形軌道面を少なくとも一部に有しており、この回動付勢力によって、前記揺動アームを所定の揺動方向に付勢するオートテンショナ。

前記基端部と、前記支持部材との間には、これらを互いに相対回転可能に支持する転がり軸受が介装されてレ、る請求項 6記載のオートテンショナ。