JP3694156B2 - 可変径プーリ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術の分野】
ベルトに対する有効径を変化させることのできる可変径プーリに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ベルトに対する有効径を変化させることのできる可変径プーリを用いたベルト伝動装置が提供されている。このベルト伝動装置では、油圧アクチュエータや電動モー夕等の駆動手段にて駆動される変速比調整用のテンショナによって、ベルトの張力を増大させつつベルトをたぐり寄せ、これにより、可変径プーリの有効径を変更して変速するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このベルト伝動装置では、変速比調整用のテンショナ、このテンショナを駆動させる駆動機構、およびこの駆動機構の動作を制御するためのコントローラ等の機構を用いることが必要であり、このため、部品点数が多くて構造が複雑であると共に製造コストが高く、また、配置スペースを広くとるという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、変速するための構造を簡素化でき、ベルト伝動装置に適用された場合に、ベルト伝動装置の構造を簡素化できると共に、製造コストや配置スペースを削減することができる可変径プーリを提供することである。
【０００５】
【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記載の発明の可変径プーリは、ベルトに対する有効径を変化させることのできる可変径プーリにおいて、回転軸の軸方向に移動自在に設けられた環状の第１および第２のプーリ主体と、これらプーリ主体の互いの対向面にそれぞれ形成されたテーパ状の第１および第２の動力伝達面と、これら動力伝達面によって両プーリ主体の軸心に対して偏心可能に挟持され、且つ外周面にベルトが巻き掛けられた動力伝達リングと、第１のプーリ主体と軸方向に一体移動可能に連結されると共に第２のプーリ主体の動力伝達面の背面に対向する対向面を含む対向部材と、この対向部材と第２のプーリ主体の背面との間に介在し両プーリ主体が互いに近づく方向に付勢する弾性部材と、上記対向部材の対向面と第２のプーリ主体の背面との間に区画される収容空間に収容され、該収容空間内を遠心方向に変位することにより、両プーリ主体を介して動力伝達リングを上記軸心と同心位置に付勢する慣性部材と、両プーリ主体を一体回転可能に連結する第１の連結手段と、この第１の連結手段を介して両プーリ主体を回転軸に動力伝達可能に連結する第２の連結手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
この構成では、ベルト張力によって動力伝達リングを偏心側へ変位させようとする力と、弾性部材および慣性部材が両プーリ主体を介して動力伝達リングを同心側へ変位させようとする力がバランスする位置へ動力伝達リングが変位することになる。
したがって、両プーリ主体の回転速度の増大に伴って慣性部材の遠心力が増大し、弾性部材および慣性部材が動力伝達リングを同心側へ変位させようとする力が、ベルト張力が動力伝達リングを偏心側へ変位させようとする力よりも大きくなると、動力伝達リングが同心位置に変位することになる。逆に、両プーリ主体の回転速度の減少に伴って慣性部材の遠心力が減少し、弾性部材および慣性部材が動力伝達リングを同心側へ変位させようとする力が、ベルト張力が動力伝達リングを偏心側へ変位させようとする力よりも小さくなると、動力伝達リングが偏心することになる。
【０００７】
ここで、慣性部材を収容する収容空間は、径方向外方へいくほど軸方向の幅が狭くなるくさび形形状をしていることが必要である。そのためには、第２のプーリ主体の背面および対向部材の対向面の少なくとも一方がテーパ状に形成されていれば良い。
さらに、第２の連結手段が、両プーリ主体を一体回転可能に連結する第１の連結手段を介して、両プーリ主体を一括して回転軸に連結するので、各プーリ主体を個別に回転軸に連結する場合と比較して、構造を簡素化することができる。
請求項２記載の発明の可変径プーリは、請求項１において、上記慣性部材は、上記対向部材の対向面および第２のプーリ主体の背面に転動する転動部材を含むことを特徴とするものである。
【０００８】
この構成では、転動部材を転動させることによって慣性部材をスムーズに変位させることができる。慣性部材が対向部材の対向面と第２のプーリ主体の背面との間に挟持されて動かなくなるといった事態の発生を未然に防止することができる。
上記の転動部材としては、ボール、ころ等を例示することができる。ころの場合、溝を設けて遠心、求心方向の移動を案内することが好ましく、また、ころが転動する面がテーパ面である場合には、ころの外周面にクラウニングを施すことが好ましい。
【０００９】
また、ころを貫く軸部材を設け、この軸部材によって、例えばメタルブッシュ等の軸受を介してころを回転自在に支持することもできる。この場合、対向部材の対向面および第２のプーリ主体の背面の一方によってころを案内し、他方によって軸部材を案内するようにしてもよい。
【００１０】
請求項３記載の発明の可変径プーリは、請求項１において、上記第１の連結手段は、内径部および外径部がそれぞれ対応するプーリ主体に一体回転可能に係合されたダイヤフラムスプリングを含み、このダイヤフラムスプリングは上記弾性部材を兼用していることを特徴とするものである。
【００１１】
この構成では、両プーリ主体を一体回転可能に連結するダイヤフラムスプリングが弾性部材を兼用しているので、構造を簡素化することができる。また、ダイヤフラムスプリングは両プーリ主体を直接付勢できるので、両プーリ主体をスムーズに変位させることができる結果、スムーズな変速が可能となる。
請求項４記載の発明の可変径プーリは、請求項３において、上記ダイヤフラムスプリングは径方向中間部に複数が周方向に間隔を隔てて配置された連結孔を含み、上記第２の連結手段はダイヤフラムスプリングの周方向変位のみを規制するように連結孔の内面に係合された連結軸を含むことを特徴とするものである。
【００１２】
この構成では、ダイヤフラムスプリングの連結孔の径方向位置を所定に設定することにより、ダイヤフラムスプリングの内径部と外径部を（上記連結孔の軸方向位置に関して）互いに逆向きで相等しい変位量で軸方向変位させることができる。これにより、両プーリ主体を相等しい変位量で互いに逆向きに軸方向変位させることができる結果、ベルトのセンタを一定に維持することができる。
【００１３】
請求項５記載の発明の可変径プーリは、請求項１において、上記第１の連結手段は、第１のプーリ主体および上記対向部材にそれぞれ形成された互いに逆向きの傾斜を有する一対のカム面に係合する連結軸を含み、上記一対のカム面は、それぞれ対応するプーリ主体の回転軸に対する相対回転を対応するプーリ主体の軸方向変位に変換することにより、両プーリ主体を互いに逆向きで相等しい変位量で軸方向に変位させることを特徴とするものである。
【００１４】
この構成では、例えば変動的な負荷トルクが作用したときに、この負荷トルクが上記一対のカム面によって両プーリ主体を互いに近づける力に変換されるので、両プーリ主体によって動力伝達リングを挟持するクランプ力を増大させることができる。これにより、動力伝達リングと両プーリ主体の動力伝達面との間に滑りが発生することを防止することができる。
【００１５】
請求項６記載の発明の可変径プーリは、請求項５において、上記第１のプーリ主体および上記対向部材には、それぞれ連結軸を案内する一対の案内溝が形成され、上記一対のカム面は上記一対の案内溝の内面によりそれぞれ形成されていることを特徴とするものである。
この構成では、連結軸を案内する案内溝の内面にカム面を設けたので、両プーリ主体の回転変位を軸方向変位にスムーズに変換させることができる。なお、上記連結軸が案内溝の内面を転動する転動部材を設けていれば、よりスムーズな変換が可能となり好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、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は本発明の一実施の形態に係る可変径プーリＡの断面図である。図２（ａ），（ｂ）は本可変径プーリＡを用いたベルト式無段変速システムＢの要部を示す模式的構成図である。
【００１７】
本可変径プーリＡは、軸心Ｋに対して図２（ａ）に示すように偏心した状態から図２（ｂ）に示すように同心となる状態まで変位可能な動力伝達リング６を有しており、この動力伝達リング６に巻き掛けられたベルト７の有効径を変化させることのできるものである。 この動力伝達リング６は第１および第２のプーリ主体２，３間に挟持されている。
【００１８】
本可変径プーリＡは駆動プーリおよび従動プーリの少なくとも一方に適用することができるが、本実施の形態では、従動プーリに適用された例に則して説明する。本システムＢでは、無端状のベルト７がテンショナ５５の変位自在なテンショナプーリ５６および固定式のアイドラプーリ５８を介して可変径プーリＡの動力伝達リング６に巻き回されている。テンショナ５５は、テンショナプーリ５６がベルト７をたぐり寄せる方向へ付勢する弾性部材５７を備えており、この弾性部材５７はベルト７を介して動力伝達リング６を偏心させようとする。
【００１９】
一方、可変径プーリＡは、後に詳述するが、動力伝達リング６をプーリ主体２，３を介して同心位置側へ付勢する付勢部材が備えられている。この付勢部材としては、両プーリ主体２，３同士の軸方向相対変位に応じて動力伝達リング６を介してベルト７に緩み側張力Ｇを発生させる弾性部材（図１ではダイヤフラムスプリング１１に相当）と、可変径プーリＡの回転速度に応じて動力伝達リング６を介してベルト７に緩み側張力Ｈを発生させる慣性部材（図１では慣性部材４７に相当）が含まれている。
【００２０】
そして、これら可変径プーリＡの弾性部材および慣性部材がそれぞれ発生させる張力Ｇ，Ｈの合力（Ｇ＋Ｈ）と、テンショナ５５の弾性部材５７により発生されるベルト７の張力Ｆとが釣り合う位置に、動力伝達リング６およびテンショナ５５の弾性部材５７が変位する。
上記慣性部材は回転速度に応じて遠心方向に変位し、プーリ主体２，３を介して動力伝達リング６を同心位置側へ付勢するものであり、回転速度に応じて変速比を調整する遠心式の変速比自動調整機構として機能する。
【００２１】
すなわち、ベルト７の走行速度が比較的遅い状態では、慣性部材による張力Ｈが小さい。このため、図２（ａ）に示すように、テンショナ５５の弾性部材５７が縮み側に変位し、且つ動力伝達リング６が偏心側に変位した状態で、上記張力Ｆと張力Ｇ＋Ｈとが釣り合うことになる。したがって、可変径プーリＡに関してベルト７の有効径が小さくなり、可変径プーリＡが設けられた回転軸の回転速度は駆動プーリの回転速度に比して相対的に早くなる。
【００２２】
逆に、ベルト７の走行速度が速い状態では、慣性部材による張力Ｈが大きい。このため、図２（ｂ）に示すように、テンショナ５５の弾性部材５７が伸び側に変位し、且つ動力伝達リング６が同心側に変位した状態で、上記張力Ｆと張力Ｇ＋Ｈとが釣り合うことになる。したがって、可変径プーリＡに関してベルト７の有効径が大きく、可変径プーリＡが設けられた回転軸の回転速度は駆動プーリの回転速度に比して相対的に遅くなる。
【００２３】
図３は駆動プーリの回転速度と、可変径プーリの回転速度との関係を示すグラフ図であり、同図において、駆動プーリの回転速度が回転速度Ｖ１に達するまでの領域▲１▼では動力伝達リング６が最大の偏心量で偏心しており、可変径プーリＡの回転速度は一定の増加割合で増大していく。回転速度Ｖ１から回転速度Ｖ２までの領域▲２▼では、次第に動力伝達リング６の偏心量を減少させて可変径プーリＡの有効径が増大していくので、可変径プーリＡの回転速度は領域▲１▼より増加の割合が低下する。そして、回転速度Ｖ３に達すると動力伝達リング６が同心状態となり、可変径プーリＡが最大有効径となり、回転速度Ｖ３以上の領域▲３▼では、領域▲１▼より少し少ない増加割合で可変径プーリＡの回転速度が増大する。
【００２４】
図１および図４を参照して、本可変径プーリＡは、例えば自動車の補機の回転軸に一体回転可能に連結される回転軸１を備えており、上記した第１および第２のプーリ主体２，３は、この回転軸１の軸方向に移動自在であり環状をしている。これらプーリ主体２，３の互いの対向面にはそれぞれ円錐テーパ状の動力伝達面４，５が形成されている。これら一対の動力伝達面４，５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４，５によって、上記した動力伝達リング６が、両プーリ主体２，３の軸心Ｋに対して偏心可能に挟持されている。動力伝達リング６は断面略台形形状をしている。図１は動力伝達リング６が最大の偏心量で偏心した状態を示しており、図４は動力伝達リング６が同心位置にある状態を示している。動力伝達リング６の変位に応じてベルト７の有効径Ｄが変化される。Ｌはベルト７の幅中心の位置（以下、ベルトセンタＬという）である。
【００２５】
上記動力伝達リング６の外周面にはベルト７への伝動面８が形成され、この伝動面８にベルト７が巻き掛けられている。伝動面８にはベルト７のリブ７ａと噛み合う周溝８ａが形成されている。動力伝達リング６の両側面はそれぞれ対応する動力伝達面４，５と接触してトルクを伝達する動力伝達面９，１０を構成している。
【００２６】
ベルト７はゴム製のものが好ましく、また、動力伝達リング６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。
【００２７】
また、可変径プーリは、第１および第２のプーリ主体２，３を互いに近づく方向に付勢する付勢手段としての、また両プーリ主体２，３を一体回転可能に連結する第１の連結手段としてのダイヤフラムスプリング１１を備えており、このダイヤフラムスプリング１１は、回転軸１と連動回転する円錐状の環状板からなる連結部１２に複数の連結軸１３を介して一体回転可能に連結されている。連結部１２および複数の連結軸１３により第２の連結手段が構成されている。連結部１２の内周部は、回転軸１に一体に形成されたフランジ部ｌａの外周部に、スプライン結合により一体回転可能に連結されており、また、図示していないスナップリングによって軸方向の移動を止められている。
【００２８】
上記のダイヤフラムスプリング１１の内径部１４および外径部１５は、第１および第２のプーリ主体３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２，３とダイヤフラムスプリング１１が回転軸１と一体に回転するようになっている。例えば本実施の形態のように本可変径プーリを従動プーリに適用した場合には、ベルト７から、動力伝達リング６、両プーリ主体２，３、ダイヤフラムスプリング１１および回転軸１を介して補機の回転軸へトルクが伝達される。
【００２９】
図１および図５を参照して、ダイヤフラムスプリング１１の内径部１４および外径部１５には、それぞれ円周等配に配置された放射状の連結溝１６，１７が形成されている。また、ダイヤフラムスプリング１１の径方向の中間部において、上述した連結軸１３を貫通させてダイヤフラムスプリング１１と連結部１２とをトルク伝達可能に連結する連結孔３１が円周等配に形成されている。
【００３０】
図１を参照して、第１のプーリ主体２は、上記動力伝達面４を形成した円板部１８と、この円板部１８の内周に一体回転可能に固定され且つ回転軸１と同心に配置された軸部１９とを備えている。この軸部１９の一端にはテーパ部２０が形成され、このテーパ部２０に上記円板部１８が嵌め込まれナット２１により固定されている。
【００３１】
また、軸部１９の他端には、回転軸１と同心であって軸部１９よりも径の大きい円筒伏のボス部２２が一体に形成されている。このボス部２２は、回転軸１の周面に滑り軸受としてのブッシュ２３を介して軸方向にスライド自在に支持されている。
第２のプーリ主体３は、上記動力伝達面５を形成した円錐状の円板部２４と、この円板部２４の内周に形成された円筒状のボス部２５とを備えている。第２のプーリ主体３のボス部２５は、第１のプーリ主体２の軸部１９およびボス部２２の一部を取り囲み、これら第１のプーリ主体２の軸部１９およびボス部２２によってそれぞれ滑り軸受としてのブッシュ２６，２７を介して軸方向にスライド自在に支持されている。
【００３２】
第２のプーリ主体３の動力伝達面５の背面２８は動力伝達面５に平行な母線を持つ円錐状のテーパ面からなる。第２のプーリ主体３の外周縁部には断面Ｌ字形形状の環状フランジ部３２が一体に延設されており、この環状フランジ部３２のダイヤフラムスプリング１１側の面には、ダイヤフラムスプリング１１の外径部１５の複数の連結溝１７にそれぞれ嵌め入れられる複数の板状の連結突起２９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３の環状フランジ部３２がダイヤフラムスプリング１１の外径部１５によって押圧されて、第２のプーリ主体３が第１のプーリ主体２へ近づく方向へ（図１において左方へ）付勢されている。
【００３３】
第１のプーリ主体２の軸部１９およびボス部２２は、第２のプーリ主体３のボス部２５を貫通して第２のプーリ主体３の動力伝達面５の背面２８側へ延びており、ボス部２２が第２のプーリ主体３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２２の端部には、当該端部とダイヤフラムスプリング１１の内径部１４とを一体回転可能に連結するための環状フランジからなる連結部３０が一体に形成されている。
【００３４】
この連結部３０の内周部はボス部２２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３０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、固定が緩むことがないようになっている。
この連結部３０はダイヤフラムスプリング１１の内径部１４を軸方向に押すための押圧面３３と、この押圧面３３に円周等配で放射状に形成された複数の連結突起３４とを形成している。上記の押圧面３３がダイヤフラムスプリング１１の内径部１４によって押圧され、連結部３０、ボス部２２および軸部１９を介して第１のプーリ主体２が第２のプーリ主体３へ近づく方向へ（図１において右方へ）付勢されている。また、複数の連結突起３４は、ダイヤフラムスプリング１１の内径部１４の複数の連結溝１６にそれぞれ嵌め入れられている。
【００３５】
上記の連結部１２は、軸方向に貫通する複数の貫通孔３５を円周等配に形成しており、各貫通孔３５にはワッシャ部材４０およびダイヤフラムスプリング１１の連結孔３１を貫通した上記連結軸１３が挿通されて固定されている。すなわちダイヤフラムスプリング１１は連結孔３１の周辺部において、ワッシャ部材４０と連結部１２とによって挟持された状態となっており、これらワッシャ部材４０および連結部１２がダイヤフラムスプリング１１と対向する部分は、ダイヤフラムスプリング１１の変位時の傾斜を許容するように、連結軸１３を中心とする円錐テーパ状の傾斜面４１，４２に形成されている。また、各連結軸１３は回転軸１の軸方向に平行に形成されており、ダイヤフラムスプリング１１の連結孔３１に嵌め入れられてダイヤフラムスプリング１１と連結部１２とをトルク伝達可能に連結する。連結軸１３としては、例えば頭付きリベットを用いることができ、リベットを用いた場合、先端をかしめて拡径させることにより、容易に固定が行える。
【００３６】
図６を参照して、連結孔３１は径方向に沿って長い長孔からなり、図６に示すように、その内面に径方向に沿って長い互いに平行な一対の係合面３６，３７を形成している。一方、上記連結軸１３はいわゆる二面幅をとった断面形状をしており、連結孔３１の一対の係合面３６，３７にそれぞれ係合する一対の係合面３８，３９を有している。
【００３７】
連結孔３１の一対の係合面３６，３７は、対応する連結軸１３の一対の係合面３８，３９よりも、ダイヤフラムスプリング１１の径方向に長くなるように設定されている。また、各係合面３６〜３９は、ダイヤフラムスプリング１１の軸方向（図６において紙面に垂直な方向）および径方向（図６において上下方向）に平行な面となっている。連結孔３１の両係合面３６，３７間の幅は、連結軸１３の両係合面３８，３９間の幅と略等しく設定されている。このようにして、上記連結軸１３はダイヤフラムスプリング１１の周方向Ｒの変位のみを規制するように連結孔３１の内面に係合されていることになる。
【００３８】
連結孔３１の径方向位置（図１および図４において軸心Ｋからの距離ｄで示す）は、仮に連結軸１３によって連結孔３１の位置におけるダイヤフラムスプリング１１の軸方向変位を規制した場合に、内径部１４と外径部１５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位置である。
再び図１および図４を参照して、第１のプーリ主体２のボス部２２の外周には、第２のプーリ主体３の背面２８と対向する対向面４３を有する対向部材４４が一体回転可能に固定されている。この対向部材４４は円板部４５とボス部４６を有しており、ボス部４６が第１のプーリ主体２のボス部２２の外周に嵌められている。
【００３９】
第２のプーリ主体３の背面２８と、これに対向する対向部材４４の対向面４３との間に、慣性部材４７を収容する環状の収容空間４８が区画されている。この収容空間４８の外方は、第２のプーリ主体３の断面Ｌ字形形状の環状フランジ部３２によって区画され、また、収容空間４８の内方は、第２のプーリ主体３のボス部２５によって区画されている。第２のプーリ主体３の背面２８がテーパ状に傾斜していることから、収容空間４８は径方向外方にいくにしたがって幅が狭くなる断面くさび形形状をしている。
【００４０】
慣性部材４７は、上記収容空間４８内を遠心方向に（図１に示す状態から図４に示す状態へと）変位することにより、ダイヤフラムスプリング１１と協働して両プーリ主体２，３を介して動力伝達リング６を上記軸心Ｋと同心位置に付勢するものである。図１，図４および図７を参照して、慣性部材４７は、転動部材としての円筒からなるころ４９と、このころ４９を軸方向に貫通する支軸部材５０とを備えている。また、慣性部材４７は、支軸部材５０ところ４９との間に介在してころ４９と支軸部材５０との相対回転を許容する、例えばメタル製のブッシュからなる軸受５１を備えている。
【００４１】
対向部材４４の対向面４３には、その縁部５３，５４に支軸部材５０の両端部を支持した状態で、ころ４９の転がり移動を案内する案内溝５２が放射方向に形成されている。ころ４９の外周面には軸方向に沿ってクラウニングを施すようにしても良い。慣性部材４７は両プーリ主体２，３と連れ回りし、回転速度の増大に伴って増大する遠心力を発生する。この遠心力によって慣性部材４７が旋回径を増大させ、収容空間４８の狭い側（径方向外方）へ移動すると、両プーリ主体２，３が互いに近接され、動力伝達リング６が同心位置側へ変位することになる。
【００４２】
本実施の形態では、内蔵した慣性部材４７の遠心力を用いる簡単な構造にて、可変径プーリＡの有効径Ｄを自動的に変更して、自動的に変速することができる。ひいては、本可変径プーリＡを用いたベルト式無段変速システムにおいて、変速比調整用のテンショナ、このテンショナを駆動させる駆動機構およびこの駆動機構の動作を制御するためのコントローラ等の機構を用いることは必要なく、一般的な受動型のテンショナ５５（いわゆるオートテンショナ）を用いれば十分であるので、構造を格段に簡素化でき、製造コストや配置スペースを削減することができる。
【００４３】
また、慣性部材４７が収容空間４８を区画する第２のプーリ主体３の背面２８に転動するころ４９を有しているので、慣性部材４７をスムーズに変位させることができる結果、慣性部材４７が収容空間４８内に挟持されて動かなくなるといった事態の発生を未然に防止できる。
さらに、第２の連結手段としての連結部１２が、両プーリ主体２，３を第１の連結手段としてのダイヤフラムスプリング１１を介して一括して回転軸１に連結するので、各プーリ主体２，３を個別に回転軸１に連結する場合と比較して、構造を簡素化することができる。
【００４４】
また、両プーリ主体２，３を一体回転可能に連結するダイヤフラムスプリング１１が付勢部材を兼用するので、構造を簡素化できる。また、ダイヤフラムスプリング１１が両プーリ主体２，３を直接付勢できるので、両プーリ主体２，３をスムーズに変位させることができる結果、スムーズな変速が可能となる。
また、ダイヤフラムスプリング１１の内径部１４および外径部１５に連結された両プーリ主体２，３を、相等しい変位量で対称に軸方向変位させることができるので、簡単な構造にてスムーズな変速を図りつつ、ベルトセンタＬを一定に維持することができる。
【００４５】
両プーリ主体２，３の変位に伴ってダイヤフラムスプリング１１が撓むが、仮に内径部１４と外径部１５とで軸方向変位が異なっていても、連結軸１３がダイヤフラムスプリング１１の連結孔３１の部分の軸方向変位を許容するので、連結孔１３の周辺に過大な応力が生じることかない。その結果、ダイヤフラムスプリング１１の耐久性を向上することができる。また、動力伝達リングの中心は常にベルトセンタの位置と一致するため、動力伝達リングに振動や異常摩耗の発生はなくなる。
【００４６】
特に、本実施の形態では、連結軸１３が連結孔３１の径方向に沿って長い一対の係合面３６，３７に接触するので、接触面積を広く確保でき、ダイヤフラムスプリング１１に負荷される応力を一層軽減することができる。その結果、耐久性をより向上することができる。
また、両プーリ主体２，３はベルト７の幅方向変位に追随して、実際のベルトセンタＬに見合う位置に変位することになり、簡単な構造でスムーズな変速が可能となる。
【００４７】
上記の接触面積確保のために連結軸１３の二面幅を広く確保すると、副次的に連結軸１３の曲げ剛性を増大させることになり、これによりトルク負荷時の連結軸１３の倒れを防止することができる結果、この倒れがダイヤフラムスプリング１１やその連結孔３１に及ぼす悪影響を防止することができる。
なお、上記実施の形態において、ダイヤフラムスプリング１１の連結孔３１の周辺の軸方向変位を、連結軸１３によって規制するようにすることもできる。この場合、連結軸１３と連結孔３１との間にユニバーサルジョイントを介在させても良い。
【００４８】
次いで、図８は本発明の他の実施の形態の可変径プーリを示している。図８を参照して、本可変径プーリＡ１が図４の可変径プーリと主に異なるのは、下記の１）〜３）である。すなわち、
１）図４の実施の形態では両プーリ主体２，３を一体回転可能に連結する第１の連結手段を、ダイヤフラムスプリング１１により構成し、該ダイヤフラムスプリング１１によって両プーリ主体２，３が互いに近づく方向に付勢する弾性部材を兼用するようにしたが、本実施の形態では、第１の連結手段を、第１のプーリ主体６２に固定された対向部材６９と、第２のプーリ主体６２とを連結する複数の連結軸８９，９０により構成する一方、弾性部材を第２のプーリ主体６２と対向部材６９との間に介在する圧縮コイルばね８５により構成した。
【００４９】
２）また、図４の実施の形態では、両プーリ主体２，３が互いに対称に軸方向に変位させることを、ダイヤフラムスプリング１１の連結孔３１の径方向位置ｄを所要に設定することにより達成したが、本実施の形態では、第１の連結手段に含まれる連結軸９０の両端に設けたローラ９７，９７を、第１のプーリ主体６２および対向部材６９にそれぞれ形成されたカム面１００，１０１にそれぞれ係合させることにより達成した。各カム面１００，１０１と、対応するカム面１００，１０１にそれぞれ係合されるカムフォロワとしてのローラ９７，９７によって、各プーリ主体６２，６３の回転軸６１に対する回転角変位を互いに逆向きの軸方向変位にそれぞれ変換する一対の変換機構Ｔ，Ｔ（トルクカム機構とも呼ぶ）が構成されている。
【００５０】
３）本実施の形態では、慣性部材および転動部材をボール８２により構成した。
より具体的に説明すると、図８を参照して、可変径プーリＡ１は、回転軸６１の周囲に回転自在で且つ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６２，６３を備えており、これらプーリ主体６２，６３の互いの対向面にそれぞれ動力伝達面６４，６５を形成している。これら一対の動力伝達面６４，６５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６４，６５によって、断面略台形形状の動力伝達リング６が、両プーリ主体６２，６３の軸心Ｋに対して偏心可能に挟持されている。なお、図８は動力伝達リング６が軸心Ｋに対して同心となった状態を示している。
【００５１】
第１のプーリ主体６２は、円錐状の円板部６６と、この円板部６６の内周に形成された円筒状のボス部６７とを備えている。円板部６６は上記の動力伝達面６４を形成している。また、ボス部６７は回転軸６１の周面に滑り軸受としてのブッシュ６８，６８を介して軸方向にスライド自在に支持されている。ボス部６７の端部は後述する対向部材６９にねじ７０により一体に結合されている。７１は第１のプーリ主体６２が回転軸６１から抜脱することを防止するストッパであり、このストッパ７１は、回転軸６１の端部にねじ込まれるナット７２により回転軸６１に固定されている。
【００５２】
第２のプーリ主体６３は、孔付き円錐板の外周に円板を延設した形状の環状板部７３と、この環状板部７３の内周に延設された内筒部としてのボス部７４と、環状板部７３の外周に延設された外筒部７５と、環状板部７３の径方向中間部に形成された中間筒部７６とを備えている。ボス部７４、外筒部７５および中間筒部７６は何れも、第２のプーリ主体６３の動力伝達面６５の背面７７側へ延びるように形成されている。第２のプーリ主体６３のボス部７４は、第１のプーリ主体６２のボス部６７の外周面に滑り軸受としてのブッシュ７８を介して軸方向に移動自在に支持されている。
【００５３】
上記の対向部材６９は、環状の部材からなり、第２のプーリ主体６３の背面７７のテーパ状部分７９に対向するテーパ状の対向面８０を有している。そして、第２のプーリ主体６３のボス部７４と中間筒部７６との間に、上記背面７７のテーパ状部分７９および対向部材６９の対向面８０とによって、収容空間８１が形成されており、この収容空間８１に、慣性部材および転動部材としての複数のボール８２が収容されている。収容空間８１は径方向外方へいくほど幅が狭くなる断面くさび形形状をしており、遠心力の増大に伴ってボール８２が遠心方向へ変位することにより、両プーリ主体２，３を互いに近づけさせることができるようになっている。
【００５４】
また、対向部材６９は、上記対向面８０よりも径方向内方に、内筒部８３を有しており、この内筒部８３の環状の端面部８４は、ねじ７０によって、第１のプーリ主体２のボス部６７の端部に固定されている。これにより、対向部材６９は第１のプーリ主体６２と一体回転し且つ軸方向に一体移動するようになっている。
【００５５】
対向部材６９の内筒部８３内には、両プーリ主体６２，６３が互いに近づく方向に付勢する弾性部材として、圧縮コイルばね８５が収容されている。この圧縮コイルばね８５の一端（図においての左端）は、第２のプーリ主体６３のボス部７４の先端の小径部８６に嵌められた状態で、ボス部７４の段付部８７に係合しており、段付部８７を介して第２のプーリ主体６３を、第１のプーリ主体６２側へ押圧付勢する。一方、圧縮コイルばね８５の他端（図においての右端）は、対向部材６９の内筒部８３の端面部８４に係合しており、端面部８４を介して第１のプーリ主体６２を、第２のプーリ主体６３側へ押圧付勢する。また、圧縮コイルばね８５は、対向部材６９の内筒部８３、および第２のプーリ主体６３のボス部７４の小径部８６によって、伸縮を案内されるので、スムーズに変位できるようになっている。
【００５６】
対向部材６９の外周部８８と、第２のプーリ主体６３の外筒部７５とは、第１の連結手段としての、放射方向に沿って配置された複数の連結軸８９，９０を介して、一体回転可能に連結されている。連結軸８９は、一端が対向部材６９の外周部８８に固定されると共に、他端にブッシュ９１を介してローラ９２を回転自在に支持している（図９参照）。このローラ９２は、第２のプーリ主体６３の外筒部７５に形成された、回転軸６１と平行であって一端が開放した案内溝９３に転動可能に嵌め入れられ係合している。
【００５７】
一方、連結軸９０の中間部は、回転軸６１の周囲に一体に形成された二段筒状をした、第２の連結手段としての連結部９４の外筒部９５を径方向に貫通して固定されている。図８および図１０（ａ），（ｂ）を参照して、連結軸９０の両端には、それぞれブッシュ９６を介してローラ９７が回転自在に支持されている。各ローラ９７は、第２のプーリ主体６３の外筒部７５に形成された案内溝９８、および対向部材６９の外筒部９５に形成された案内溝９９にそれぞれ転動可能に嵌め入れられ係合されている。
【００５８】
これらの案内溝９８，９９は、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、互いに逆向きに傾斜しており、これら案内溝９８，９９の内面によってそれぞれカム面１００，１０１が構成されている。これらのカム面１００，１０１は、本可変径プーリＡ１への負荷トルクに応じて両プーリ主体６２，６３が回転軸６１に対して回転角変位を生ずると、この回転角変位を両プーリ主体６２，６３の軸方向変位に変換し、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、両プーリ主体６２，６３が互いに逆向きで相等しい変位量で軸方向変位するようにする（いわゆるトルクカム機構である。）。これにより、ベルトセンタＬの位置が変速にかかわらず一定に維持されることになる。なお、図１０（ａ）が、動力伝達リング６が同心位置となる図３の状態に対応して、図１０（ｂ）は動力伝達リング６が偏心した状態に対応している。
【００５９】
なお、本実施の形態において図１の実施の形態と同様の構成については、図に同一符号を付して、その説明を省略した。
本実施の形態によれば、図１の実施の形態と同様にして、弾性部材としての圧縮コイルばね８５および慣性部材としてのボール８２がベルト７に与える張力の合力（Ｇ＋Ｈ）と、テンショナ５５の弾性部材５７がベルト７に与える張力Ｆとが釣り合う位置に、動力伝達リング６が自動的に変位されることになり、内蔵のボール８２からなる慣性部材の遠心力を利用した簡単な構造にて、自動的に可変径プーリＡ１の有効径Ｄを変更して自動変速を達成することができる。
【００６０】
また、慣性部材として転動部材を兼用するボール８２を用いたので、より構造を簡素化することができると共に、慣性部材が収容空間８１内で挟持されて動かなくなるといった事態の発生を未然に防止できる。
また、負荷トルクが作用したときに、変換機構（トルクカム機構）Ｔに含まれるカム面１００，１０１の働きで両プーリ主体６２，６３が互いに近づけられ、動力伝達リング６をクランプする力を増大できるので、動力伝達リング６と両プーリ主体６２，６３の動力伝達面６４，６５との間に滑りが発生することを防止することができる。その結果、効率の高い動力伝達が可能となる。
【００６１】
さらに、上記のカム面１００，１０１を案内溝９８，９９の内面に設けて、連結軸９０の両端のローラ９７，９７を転動させるようにしたので、両プーリ主体６２，６３の回転軸６１に対する相対回転を軸方向変位にスムーズに変換させることができる。その結果、変速をスムーズに行うことができる。
また、上記のカム面１００，１０１の働きで、両プーリ主体６２，６３を軸方向に対称に変位させることができるので、変速にかかわらず、ベルトセンタＬを一定に維持することができる。
【００６２】
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、可変径プーリに含まれる上記の一対の変換機構Ｔとして、互いに逆ねじからなる一対のねじ結合機構を用いることもできる。
また、本発明をベルト伝動装置に適用する場合において、テンショナとして一般的な受動型のテンショナ（いわゆるオートテンショナ）を用いることに限定されるものではなく、テンショナプーリの動作位置を能動的に変更する変速比調整用のテンショナを用いることも無論可能である。
【００６３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、内蔵した慣性部材の遠心力を用いる簡単な構造にて、動力伝達リングを自動的に同心側又は偏心側に変位させ、自動的に変速することができる。ひいては、本可変径プーリを用いたベルト伝動装置において、変速比調整用のテンショナ、このテンショナを駆動させる駆動機構およびこの駆動機構の動作を制御するためのコントローラ等の機構を用いることは必要なく、一般的な受動型のテンショナ（いわゆるオートテンショナ）を用いれば十分であるので、構造を格段に簡素化でき、製造コストや配置スペースを削減することができる。また、第２の連結手段が両プーリ主体を一括して回転軸に連結するので、各プーリ主体を個別に回転軸に連結する場合と比較して、構造を簡素化することができる。
【００６４】
請求項２記載の発明では、転動部材を用いて慣性部材をスムーズに変位させることができるので、慣性部材が収容空間内に挟持されて動かなくなるといった事態の発生を未然に防止できる。
【００６５】
請求項３記載の発明では、両プーリ主体を一体回転可能に連結するダイヤフラムスプリングが付勢部材を兼用するので、構造を簡素化できる。また、ダイヤフラムスプリングが両プーリ主体を直接付勢できるので、両プーリ主体をスムーズに変位させることができる結果、スムーズな変速が可能となる。
請求項４記載の発明では、ダイヤフラムスプリングの内径部および外径部に連結された両プーリ主体を、相等しい変位量で対称に軸方向変位させることができるので、簡単な構造にてスムーズな変速を図りつつ、ベルトのセンタを一定に維持することができる。
【００６６】
請求項５記載の発明では、負荷トルクが作用したときに、両プーリ主体によって動力伝達リングをクランプする力を増大できるので、動力伝達リングと両プーリ主体の動力伝達面との間に滑りが発生することを防止することができる。
請求項６記載の発明では、連結軸を案内する案内溝の内面にカム面を設けたので、両プーリ主体の回転軸に対する相対回転を軸方向変位にスムーズに変換させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の可変径プーリの断面図であり、動力伝達リングが偏心した状態を示している。
【図２】図１の可変径プーリが従動プーリに適用されたベルト式無段変速システムの要部の概略図である。
【図３】駆動プーリと、図１の可変径プーリとの回転速度の関係を示すグラフ図である。
【図４】図１の可変径プーリにおいて、動力伝達リングが同心にある状態を示す断面図である。
【図５】図１の可変径プーリのダイヤフラムスプリングの正面図である。
【図６】図１の可変径プーリのダイヤフラムスプリングの連結孔と連結軸の組み合わせ状態を示す略図である。
【図７】図１の可変径プーリにおいて第２のプーリ主体に固定される対向部材の要部を示す一部破断斜視図である。
【図８】本発明の他の実施の形態の可変径プーリの断面図であり、動力伝達リングが同心位置にある状態を示している。
【図９】図８の可変径プーリにおいて、第２のプーリ主体の外周面の一部を示す側面図である。
【図１０】図８の可変径プーリにおいて、第２のプーリ主体、対向部材およびこれらを連結するローラ付の連結軸を示す概略図であり、（ａ）は動力伝達リングが同心位置にある状態に対応し、（ｂ）は動力伝達リングが偏心した状態に対応する。
【符号の説明】
Ａ 可変径プーリ
１ 回転軸
２ 第１のプーリ主体
３ 第２のプーリ主体
４，５ 動力伝達面
６ 動力伝達リング
７ ベルト
１１ ダイヤフラムスプリング（第１の連結手段、弾性部材）
１２ 連結部（第２の連結手段）
１３ 連結軸（第２の連結手段）
１４ 内径部
１５ 外径部
２８ 背面
３１ 連結孔
３６，３７，３８，３９ 係合面
４３ 対向面
４４ 対向部材
４７ 慣性部材
４８ 収容空間
４９ ころ（転動部材）
５０ 支軸部材
５１ 軸受
５２ 案内溝
５５ テンショナ
５６ テンショナプーリ
５７ 弾性部材
６１ 回転軸
６２ 第１のプーリ主体
６３ 第２のプーリ主体
６４，６５ 動力伝達面
６９ 対向部材
７７ 背面
８０ 対向面
８１ 収容空間
８２ ボール（慣性部材、転動部材）
８５ 圧縮コイルばね（弾性部材）
８９，９０ 連結軸（第１の連結手段）
９４ 連結部（第２の連結手段）
９６ ブッシュ
９７ ローラ
９８，９９ 案内溝
１００，１０１ カム面
Ｔ 変換機構（トルクカム機構）

Claims (6)

1. ベルトに対する有効径を変化させることのできる可変径プーリにおいて、
   回転軸の軸方向に移動自在に設けられた環状の第１および第２のプーリ主体と、
   これらプーリ主体の互いの対向面にそれぞれ形成されたテーパ状の第１および第２の動力伝達面と、
   これら動力伝達面によって両プーリ主体の軸心に対して偏心可能に挟持され、且つ外周面にベルトが巻き掛けられた動力伝達リングと、
   第１のプーリ主体と軸方向に一体移動可能に連結されると共に第２のプーリ主体の動力伝達面の背面に対向する対向面を含む対向部材と、
   この対向部材と第２のプーリ主体の背面との間に介在し両プーリ主体が互いに近づく方向に付勢する弾性部材と、
   上記対向部材の対向面と第２のプーリ主体の背面との間に区画される収容空間に収容され、該収容空間内を遠心方向に変位することにより、両プーリ主体を介して動力伝達リングを上記軸心と同心位置に付勢する慣性部材と、
   両プーリ主体を一体回転可能に連結する第１の連結手段と、
   この第１の連結手段を介して両プーリ主体を回転軸に動力伝達可能に連結する第２の連結手段とを備えたことを特徴とする可変径プーリ。
2. 上記慣性部材は、上記対向部材の対向面および第２のプーリ主体の背面に転動する転動部材を含むことを特徴とする請求項１記載の可変径プーリ。
3. 上記第１の連結手段は、内径部および外径部がそれぞれ対応するプーリ主体に一体回転可能に係合されたダイヤフラムスプリングを含み、
   このダイヤフラムスプリングは上記弾性部材を兼用していることを特徴とする請求項１記載の可変径プーリ。
4. 上記ダイヤフラムスプリングは径方向中間部に複数が周方向に間隔を隔てて配置された連結孔を含み、
   上記第２の連結手段はダイヤフラムスプリングの周方向変位のみを規制するように連結孔の内面に係合された連結軸を含むことを特徴とする請求項３記載の可変径プーリ。
5. 上記第１の連結手段は、第１のプーリ主体および上記対向部材にそれぞれ形成された互いに逆向きの傾斜を有する一対のカム面に係合する連結軸を含み、
   上記一対のカム面は、それぞれ対応するプーリ主体の回転軸に対する相対回転を対応するプーリ主体の軸方向変位に変換することにより、両プーリ主体を互いに逆向きで相等しい変位量で軸方向に変位させることを特徴とする請求項１記載の可変径プーリ。
6. 上記第１のプーリ主体および上記対向部材には、それぞれ連結軸を案内する一対の案内溝が形成され、
   上記一対のカム面は上記一対の案内溝の内面によりそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項５記載の可変径プーリ。

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