JPS6222023B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はベルトを用いた動力伝達装置に関する
もので、例えば自動車に於て、エンジンの回転を
エアポンプ、ウオータポンプ、フアン、コンプレ
ツサ、オルタネータ等の補機に伝えるのに用いる
と有効である。

そして本発明は駆動軸の回転数が所定領域内で
は従動軸の回転数を常に略一定に設定することが
でき、しかも負荷トルクの変動を極めて良好に吸
収することができる動力伝達装置を提供すること
を目的とする。

以下添付図面に従つて本発明の実施例を説明す
る。

図中１は駆動軸で本例では自動車用エンジンの
クランク軸である（回転方向をＰで表わす）。そ
して、この駆動軸１にはボルト１５及び図示しな
いキー等で主軸１１が一体固着されている。

１２はドライベアリングで可動プーリー１４に
打込まれており、主軸１１上を軸方向に可動プー
リー１４の移動に伴なつて滑る。１３は固定プー
リーで主軸１１にボルト１５及び図示しないキー
で一体固着されている。そして、この固定プーリ
ー１３と可動プーリー１４より駆動側プーリー１
０が形成される。従つて駆動側プーリー１３はそ
の幅径が可変となるようになつており、スプリン
グ１６によつて初期セツテイング荷重を与え、可
動プーリー１４を固定プーリー１３へ近づく方向
換言すれば駆動側プーリー１０が幅狭となる方向
に作用している。

また１７は主軸１１に一体固着された固定側カ
ムで、第２図に示すように作用面１７ａを有して
いる。尚、作用面１７ａの角度は計算された適当
な一定角度になつており、第３図の展開図にみら
れる如く作用面１７ａは直線に成形されている。
１８は可動側カムで、可動プーリー１４に一体固
着されており、固定側カム１７の作用面１７ａと
同角度の作用面１８ａを有している。（第２、第
３図図示）そして、この固定側カム１７と可動側
カム１８とによつて駆動側カム機構１９が形成さ
れる。このカム機構１９は両カム１７，１８の作
用面１７ａ，１７ｂが常時当接しているため、両
カム１７，１８間に相対的な移動が生じた時に
は、その負荷トルクに応じ上記作用面１７ａ，１
８ａの角度によつて定められた力が作用面１７
ａ，１８ａに加わるようになつている。そのた
め、両カム１７，１８にはかなりの耐久性、耐摩
耗性が要求されることになり、本例では炭素鋼を
浸炭焼入れしてカム１７，１８を形成たり、球状
黒鉛鋳鉄や含油焼結金属でカム１７，１８を成形
したり、あるいはカム１７，１８をアルミニウム
製とし、陽極酸化させて表面を多孔質体とし、そ
こにテフロンを含浸させて表面硬度、耐摩耗性を
向上させたり、更にはカム１７，１８を鋼で形成
し、作用面１７ａ，１７ｂのみに炭素繊維を接着
したりするようにしている。

２１は従動軸で図示しないベアリング等で支持
されて、エンジンブロツク等に装着されている。
２２はドライベアリングで駆動側ユニツト１０と
同様、可動プーリー２４に打込まれており、従動
軸２１上を軸方向に滑動可能となつている。２３
は固定プーリーで、図示しないキーで従動軸２１
に一体固着されている。そして、この固定プーリ
ー２３にはＶ溝部２３ａが刻設され、エアポン
プ、ウオータポンプ、フアン、コンプレツサ、オ
ルタネータ等の自動車用補機類にＶベルト４１を
介して動力を伝達するようになつている。なお、
第１図ではＶ溝部２３ａは一条しか示していない
が、実際には複数条刻設されている。そしてこの
固定プーリー２３と可動プーリー２４とによつて
従動側プーリー２０が形成され、この従動側プー
リー２０も駆動側プーリー１０と同様幅径が可変
となるようになつている。２７はスプリングで初
期セツテイング用として可動プーリー２４を固定
プーリー２３から遠ざかる方向、即ち、従動側プ
ーリー２０を幅広とする方向に作用している。

２８はフライウエイトでローラー状をしてお
り、傾斜面２９ａを有したホルダー２９と固定板
２５で形成される空間に複数個（本例では６個）
おさめられている。尚２６は固定板２５を従動軸
２１に固着するナツト、３０はホルダー２９を可
動プーリー２４に固着するピンである。そしてフ
ライウエイト２８は可動プーリー２４と共に回転
して回転に伴なう遠心力でホルダー２９を押すよ
うになつており、従つて、フライウエイト２８に
は所定量の重量が必要とされ、またフライウエイ
ト２８とホルダー２９との間の摩擦係数は小さく
する必要がある。そのため本例ではフライウエイ
ト２８を鋼製とし、フライウエイト２８の外周に
は炭素繊維を接着するようにしている。

具体的には表面にエポキシ樹脂をコーテイング
した肉厚0.1〜0.2mm程度の布状の炭素繊維を、繊
維の方向がフライウエイト２８の中心軸方向と45
゜に傾斜するように、かつ、繊維の方向が互に直
交するようにしてフライウエイト２８外周に４層
程度巻きつけ、その状態で加熱圧縮してエポキシ
樹脂を溶かし、炭素繊維をフライウエイト２８外
周に接着するようにしている。

ただ、このフライウエイト２８は自己潤滑性に
優れ、かつ所定量の重量を有する材料でできてい
ればよいのであり、上記材料の他に球状黒鉛鋳鉄
や含油焼結金属を用いてもよいことは勿論であ
る。

３１は固定側カムで、固定プーリー２３に一体
固着されており、前記駆動側ユニツト１０の固定
側カム１７と同様、計算された適当な直線に成形
された一定角度の作用面３１ａを有している。
（第４図図示）但し、この作用面３１ａは駆動側
の固定側カム１７とは逆方向となつている。３２
は可動側カムで可動プーリー２４に一体固着され
ており、作用面３１ａと同角度の作用面３２ａを
有している。そしてこの両カム３１，３２によつ
て従動側カム機構３３が形成され、この従動側の
カム３１，３２も駆動側のカム１７，１８同様、
耐久性、耐摩耗性に優れた材料で形成されてい
る。

４０は駆動側プーリー１０と従動側プーリー２
０との間に懸け渡され、駆動側プーリー１０の回
転を従動側プーリー２０に伝える変速Ｖベルト
で、強力な心体入りのゴムよりなる。

次に上記構成よりなる動力伝達装置の作動を説
明する。

エンジンがアイドリング状態から回転数が増加
するにつれて、駆動側プーリー１０および従動側
プーリー２０も高回転となり、その結果フライウ
エイト２８の遠心力が増大し、ホルダー２９の傾
斜面２９ａに作用してホルダー２９を介し可動プ
ーリー２４を固定プーリー２３側へ押圧する力の
成分が増大するわけであるが、このフライウエイ
ト２８の遠心力により可動プーリー２４を移動さ
せるべく働く力がスプリング１６及び２７の荷重
合計に比例した力よりも小さい範囲では可動プー
リー２４は軸方向へ移動せず、定められた一定の
変速比で伝動が行われる。すなわち第５図の０−
ａで示されるように従動側ユニツト２０は回転す
る。

そしてこの場合はスプリング１６，２７の初期
セツテイング荷重により駆動側プーリー１０は最
も幅狭となり、従動側プーリー２０では最も幅広
となるようになつており、そのため、Ｖベルト４
０が当接する部位が駆動側プーリー１０では駆動
軸１より離れた位置になり、従動側プーリー２０
では従動軸２１に近づいた位置となつている。そ
の結果、駆動側プーリー１０の回転より従動側プ
ーリー２０の回転の方が早まることになり、エン
ジンの回転数上昇より従動側プーリー２０の回転
数上昇の方が急になる。

次に、フライウエイト２８の遠心力により可動
プーリー２４を移動させるように働く力が、スプ
リング１６，２７の合計荷重に比例した力以上に
なると可動プーリー２４は固定プーリー２３側へ
動き、その結果従動側プーリー２０が幅狭とな
り、Ｖベルト４０の当接する部位が従動軸２１よ
り遠ざかり、それを補う分だけ駆動側プーリー１
０におけるＶベルト４０の当接位置が駆動軸１に
近づき、そのため、駆動側プーリー１０では幅広
とすべく可動プーリー１４が固定プーリー１３よ
り離れることになる。

従つて、この状態では駆動側、従動側の両プー
リー１０，２０においてＶベルト４０当接位置か
ら中心軸までの距離が順次代ることになり、第５
図のａ―ｂ間に示すように、駆動側プーリー１０
の回転数の変化に係わらず従動側プーリー２０で
は常に一定の回転数となる。

ただ、この領域では上述の如く駆動側、従動側
の両プーリー１０，２０の幅径はフライウエイト
２８の遠心力とスプリング１６，２７の合計荷重
とのバランスにより定められているため、Ｖベル
ト４１を介して動力を伝えられる自動車補機にか
かる負荷が急変したような場合、例えばコンプレ
ツサーが作動を開始したような場合には、従動側
のプーリー２０に加わる負荷が急変して、従動側
プーリー２０の幅径を変化させることになり、次
いでは駆動側プーリー１０の幅径をも変化させる
ことになる。そして、このことは、変速Ｖベルト
４０をたるませたり、必要以上に緊張させたりす
ることになり、適正な回転が従動側プーリー２０
へ伝達されなくなるばかりでなく、変速Ｖベルト
４０の耐久性を著しく劣化させることにもなつて
好しくない。

しかしながら、本発明の動力伝達装置では、こ
のような場合に駆動側、従動側のカム機構１９，
３３が作用して、常にプーリー１０，２０の幅径
を一定に保つようになつているので、このような
不具合が生じることはない。

即ち、Ｖベルト４１を介して受ける補機の負荷
が急大して従動側プーリー２０の固定プーリー２
３に回転を止めるべく作用する力が働き、固定プ
ーリー２３と可動プーリー２４との間にねじリモ
ーメントが生じた時には、従動側カム機構３３の
固定側、可動側の両カム３１，３２の作用面３１
ａ，３２ａにねじりモーメントに相当する荷重が
働くようになつており、この場合第４図に示すよ
うに作用面３１ａ，３２ａは従動軸２１の回転方
向に対して傾斜しているので、この荷重はスプリ
ング２７の設定荷重を助けるべく、従動側プーリ
ー２０を幅広方向に附勢する力となる。

同じく補機の負荷の急大が変速Ｖベルト４０を
介して駆動側プーリー１０に伝達されれば、駆動
側の固定プーリー１３と可動プーリー１４との間
にねじりモーメントが生じ、このねじりモーメン
トに相当する荷重が駆動側のカム機構１９に加わ
ることになる。そして駆動側のカム機構１９では
作用面１７ａ，１８ａが従動側とは逆方向に傾斜
しているため、この荷重はスプリング１６の設定
荷重を助けるべく駆動側プーリー１０を幅狭方向
に附勢する力となる。

そのため、補機の負荷が急大した時には駆動
側、従動側のいずれにおいてもカム機構１９，３
３がスプリング１６，２７を附勢する方向に働
き、負荷の急変に伴なう従動側プーリー２０の回
転数変化を減少させるようになつている。

また、このことは本発明の如きカム機構１９，
２７の初期セツテイング荷重を補機の無負荷状態
を想定した必要最少限に定めることができること
を示し、そのため本発明の動力伝達装置ではスプ
リング１６，２７の小型化に伴なつて装置全体も
小型化でき、しかも、取り付け取り外しも極めて
容易になつている。

第６図は本発明のカム機構１９，３３を備えた
装置（図中実線で示す）と、カム機構を備えず代
りにスプリング１６，２７の初期セツテイング荷
重を高めた装置（図中破線で示す）との負荷の変
動に伴なう従動側プーリー２０の回転数の変化を
示したもので、この第６図よりも負荷を大きくし
た場合（図中Ａで示す）、負荷を小さくした場合
（図中Ｂで示す）のいずれにおいても本発明のカ
ム機構１９，３３を備えたものの方が格段に改善
されていることが分る。

エンジンの回転数が更に上昇すると、やがては
駆動側プーリー１０は最も幅広となつてその状態
で止まり、従動側プーリー２０は最も幅狭となつ
てその状態で止まり、それ以降は第５図中ｂ―ｃ
で示す様にエンジン（駆動側プーリー１０）の回
転数に応じて従動側プーリー２０の回転数も上昇
することになる。ただこの場合中心軸から変速Ｖ
ベルト４０までの距離は駆動側プーリー１０で小
さく従動側プーリー２０で大きくなつているの
で、エンジンの回転数は一定の減速比でもつて従
動側プーリー２０へ伝えられることになる。

なお、以上説明したのは、本発明の望しい態様
ではあるが、本発明はこの一実施例に限定される
べく他に種々の態様が考えられる。

即ち、上述の実施例ではカム機構１９，３３お
よびフライウエイト２８に自己潤滑性に高んだ材
料を用いるようにしていたが、必要に応じてグリ
ース等の潤滑油を用いて強制潤滑するようにして
もよい。

また、上述の実施例では本発明装置を自動車の
エンジンと補機との間の動力伝達に用いたが本発
明装置が他の用途に適用可能であることは言うま
でもなく、また、従動側に連結される回転機械が
１つである場合はＶ溝２３ａを廃して、従動軸２
１によつて直接回転を伝えるようにしてよいこと
は勿論である。

以上説明したように、本発明装置は駆動側、従
動側の両プーリーとも固定プーリーと可動プーリ
ーとで形成するとともにスプリングを配設し、か
つ従動側プーリーにフライウエイトを配設したた
め、駆動側プーリーの所定の回転数域では駆動側
プーリーの回転数変化に係わらず常に従動側プー
リーの回転数を一定とすることができるという効
果を有し、特にフライウエイトが従動側プーリー
に配設されているため、従動側プーリーの回転数
制御が閉ループ制御となつて、フライウエイトの
遠心力とスプリングのセツテイング荷重との間に
さほどの精度を要することなく従動側プーリーの
回転数が良好に制御できるといつた優れた効果を
有する。

併せて、本発明装置では駆動側、従動側の両プ
ーリーに負荷変動が生じた時スプリングを附勢す
べく働くカム機構を設けるようにしているため、
負荷の変動にかかわらず従動側プーリーの回転数
を常に一定に維持することができるといつた極め
て優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の縦断面図、第２図は第１
図図示駆動側カム機構を示す正面図、第３図は第
１図図示駆動側カム機構の展開図、第４図は第１
図図示従動側カム機構を示す正面図、第５図は第
１図図示装置の特性を模式的に示す説明図、第６
図は本発明装置のカム機構の効果説明のための実
験例を示す説明図である。 １……駆動軸、１０……駆動側プーリー、１３
……固定プーリー、１４……可動プーリー、１６
……スプリング、１７……固定側カム、１７ａ…
…作用面、１８……可動側カム、１８ａ……作用
面、１９……駆動側カム機構、２０……従動側プ
ーリー、２１……従動軸、２３……固定プーリ
ー、２４……可動プーリー、２５……固定板、２
７……スプリング、２８……フライウエイト、２
９……ホルダー、３１……固定側カム、３２……
可動側カム、３３……従動側カム機構、４０……
変速Ｖベルト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 駆動側プーリーの回転をベルトを介して従動
   側プーリーへ伝達する動力伝達装置であつて、 前記駆動側プーリーを駆動軸と一体回転する固
   定プーリーとこの固定プーリーに対向配置され前
   記駆動軸軸方向に移動可能な可動プーリーとで形
   成するとともに、この駆動側プーリーを幅狭とな
   る方向に付勢するスプリングを配置し、 前記従動側プーリーを従動軸と一体回転する固
   定プーリーとこの固定プーリーに対向配置され前
   記従動軸軸方向に移動可能な可動プーリーで形成
   するとともに、この従動側プーリーを幅広となる
   方向に付勢するスプリングを配設し、かつ、この
   従動側プーリーの回転に伴う遠心力によつてこの
   従動側プーリーを幅狭となるとなる方向に付勢す
   るフライウエイトを配設し、 かつ、前記駆動側プーリーに負荷トルクの大き
   さに応じて駆動側プーリーを幅狭方向に付勢する
   駆動側カム機構を設け、 前記従動側プーリーに負荷トルクの大きさに応
   じて従動側プーリーを幅広方向に付勢する従動側
   カム機構を設けたことを特徴とする動力伝達装
   置。 ２ 前記駆動側カム機構の作用面、前記従動側カ
   ム機構の作用面、もしくは前記フライウエイトの
   外周面が炭素繊維で形成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の動力伝達装置。