プーリ構造体
【課題】コイルスプリングの疲労破壊が起こりにくいプーリ構造体を提供する。
【解決手段】ベルトを巻回可能にするプーリ１０２と、プーリ１０２の内側でプーリ１０２に対し相対回転可能なハブ構造体１０３と、プーリ１０２とハブ構造体１０３との間に形成されるバネ収容室１０６と、バネ収容室１０６に収容されるとともに、一端がプーリ１０２に当接し、他端がハブ構造体１０３に当接したコイルスプリング１０７と、を備える。コイルスプリング１０７を介して所定の大きさ以上の回転トルクがプーリ１０２とハブ構造体１０３との間で伝達された場合は、コイルスプリング１０７における、プーリ１０２との当接部である第１当接部１０７ａ及びハブ構造体１０３との当接部である第２当接部１０７ｂの少なくともいずれか一方は、プーリ１０２またはハブ構造体１０３に対して当接した状態で滑る。
【解決手段】ベルトを巻回可能にするプーリ１０２と、プーリ１０２の内側でプーリ１０２に対し相対回転可能なハブ構造体１０３と、プーリ１０２とハブ構造体１０３との間に形成されるバネ収容室１０６と、バネ収容室１０６に収容されるとともに、一端がプーリ１０２に当接し、他端がハブ構造体１０３に当接したコイルスプリング１０７と、を備える。コイルスプリング１０７を介して所定の大きさ以上の回転トルクがプーリ１０２とハブ構造体１０３との間で伝達された場合は、コイルスプリング１０７における、プーリ１０２との当接部である第１当接部１０７ａ及びハブ構造体１０３との当接部である第２当接部１０７ｂの少なくともいずれか一方は、プーリ１０２またはハブ構造体１０３に対して当接した状態で滑る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対回転可能な２つの回転体間におけるプーリ構造体に係り、より詳しく言えば、弾性部材が前記２つの回転体を連結し、回転変動を吸収できるプーリ構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電を目的として自動車内に設けられたオルタネータは、エンジンに設けられたクランクシャフトに接続されて駆動する。しかし内燃機関の特性上、これに接続されているクランクシャフトには、回転方向に増速・減速が頻繁に繰り返されるといった回転変動が生じる。
【０００３】
ここで、オルタネータの発電軸が大きな慣性モーメントを有する。従って、発電軸とクランクシャフトとがプーリとベルトを用いて連結され動力を伝達するという構成では、ベルトの速度（クランクシャフトの回転速度）が変化するたびにプーリとベルトとの間で滑りが生じ、ベルト鳴き・損耗が誘発される。
【０００４】
さらに、クランクシャフトの回転変動が発電軸に伝えられると、オルタネータの発電機構が劣化し、発電効率が低下するという問題がある。
【０００５】
そこで、前記回転伝達系に好適なプーリ、すなわちクランクシャフトの回転変動を吸収するようなプーリとして、例えば、相対回転可能な２つの回転体の間に弾性部材と粘性流体とを備えたプーリが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
特許文献１には、弾性部材と特殊な粘性流体とを用いてクランクシャフトの回転変動を吸収するようなプーリ構造体の一例が示されている。このプーリ構造体は、互いに相対回転可能な第１回転体と第２回転体との間に、ゴム製の弾性部材と、回転変動が生じる際に発生する剪断力の増大に伴い粘性が増大する性質を有する粘性流体と、から構成されている。この構成により、例え弾性部材にその弾性限界以上の剪断応力が発生し得るトルクがプーリ構造体に作用しても、粘性流体の高粘度化によって第１回転体と第２回転体との相対角変位が抑制され、弾性部材が降伏あるいは破断により損傷することを防止しようとするものである。
【０００７】
また、相対回転可能な２つの回転体（第１、２回転体）の間に弾性部材のみを設けたプーリ構造体も一例として挙げられる（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の弾性部材はコイルスプリングであって、一方の端部のうず巻き部と、他方の端部の半径方向外側に延出する端部分と、それらの間の中間うず巻き部とからなっている。
【０００８】
一方の端部は第２回転体の円筒状表面と把持作用を伴って係合することができる内径を有している。また他方の端部は、第１回転体に設けた円弧状の収容溝に収容され、その半径方向外側に延出した端部分が係止されることにより嵌合固定される。
【０００９】
ベルトの運動によってプーリ構造体に正のトルクが存在している限りは、第１回転体と第２回転体は係合して回転する。この運動の間、中間うず巻き部が、第２回転体を第１回転体に対し反対方向の瞬間的な相対弾性回転運動ができるようにする。さらに、クランクシャフトの回転変動が両回転体間に所定の負のトルクを発生するのに十分な程度に低下したとき、一方の端部のうず巻き部が、第２回転体を第１回転体の回転速度を超える速度で回転させる滑り作用を伴って、第２回転体表面と係合するようになる。
【００１０】
以上のような弾性部材のみを用いて回転変動を吸収しようとする構成においては、特許文献１に比べて、第１回転体と第２回転体間の大きな相対角変位を確保することができるので、プーリに巻架されたベルトの張力変動を減少させることができる。これにより、ベルト鳴きによる騒音が減少し、ベルトの耐久性が改善されるという効果を有する。また、結合離脱機構を一方向クラッチ機能に組み合わせることにより、コスト優位性が高められている。
【００１１】
また、自動車のためのサーペンタイン駆動機構にあってオルタネータに使用されるプーリも知られている（例えば、特許文献３参照）。この特許文献３に記載のプーリは、電機子組立体とともに回転するハブ構造体と当該ハブ構造体の上に取り付けられる交流発電機プーリとを備え、当該ハブ構造体と交流発電機プーリとの間にコイルばねが各端部を固定して介在されており、蛇行ベルトによる交流発電機プーリの従動回転運動をハブ構造体に伝達し、また交流発電機プーリに対しても反対方向の相対弾性回転運動ができる構造となっている。前記コイルばねの端部は半径方向の外側に曲げられており、当該端部は、ハブ構造体と交流発電機プーリに設けられた切込みに収容されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平０８−２４０２４６号公報
【特許文献２】特許第３３５７３９１号公報
【特許文献３】特許第３２６８００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１の構成では、第１回転体と第２回転体との間に設けられる弾性部材として環状のゴムが採用されているため、一般的にその弾性限界内における弾性変形量、すなわち２つの回転体間で許容される相対角変位が十分に確保されていない。さらに、特許文献１で示されているような弾性部材と特殊な粘性流体とを備えたプーリを用いて回転変動を伴うクランクシャフトとオルタネータとを結合することにより、オルタネータに対する回転変動に伴うトルク変動の影響を低減させることが可能であるが、一方でベルトが張力変動により共振し易くなるので、新たな騒音が発生したり、ベルトの耐久性に悪影響を及ぼしたりする。
【００１４】
他方、特許文献２に示されるような、弾性部材としてコイルスプリングを用いるプーリ構造体においては、特許文献１で示されるようなベルトの共振・それに伴う騒音およびベルトの耐久性悪化などの問題は発生しないものの、プーリとオルタネータの発電軸との相対角変位が大きくなり、以下の理由によりコイルスプリングが破損する場合がある。即ち、コイルスプリングの一方の端部は、回転体に設けた円弧状の収容溝に収容され、その半径方向外側又は内側に延出した端部分が係止されることにより嵌合固定されるが、回転変動に伴うプーリとオルタネータの発電軸との相対回転運動により、延出部分の湾曲部に応力集中が発生する。従って、クランクシャフトの回転変動毎に発生する局所的な繰り返し応力によって、コイルスプリングの係止された端部分が疲労破壊するおそれをこのプーリ構造体は有している。
【００１５】
また、特許文献３に記載されたプーリ構造体でも同様に、ハブ構造体または交流発電機プーリに固定されたコイルスプリングの端部に応力集中が発生しやすくなっており、比較的短期間のうちにコイルばねが破損してしまうという問題がある。
【００１６】
本発明は係る諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、ベルトの共振・騒音・耐久性およびプーリとオルタネータの発電軸との相対角変位の確保という側面から、プーリ構造体の相対角変位を緩やかに吸収する部材としてコイルスプリングを採用することとし、このコイルスプリングの疲労破壊が起こりにくいプーリ構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１７】
本発明に係るプーリ構造体は、ベルトの共振・騒音・耐久性およびプーリとオルタネータの発電軸との相対角変位の確保という側面から、プーリ構造体の相対角変位を穏やかに吸収する部材としてコイルスプリングを採用したプーリ構造体に関する。そして、本発明に係るプーリ構造体は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明のプーリ構造体は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。
【００１８】
本発明に係るプーリ構造体における第１の特徴は、ベルトを巻回可能にする第１回転体と、前記第１回転体の内側で当該第１回転体に対し相対回転可能な第２回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体との間に形成されるバネ収容室と、前記バネ収容室に収容されるとともに、一端が前記第１回転体に当接し、他端が前記第２回転体に当接したコイルスプリングと、を備え、前記コイルスプリングの両端は、径の大きさが変化するように弾性変形した状態で配設されているとともに、前記第１回転体及び前記第２回転体によって当該コイルスプリングの径が弾性回復することを抑制された状態で前記第１回転体及び前記第２回転体に当接しており、前記コイルスプリングの端部以外の部分が、前記第１回転体及び前記第２回転体の相対回転時において径の大きさが変化する方向に変形しても、前記第１回転体及び前記第２回転体のいずれにも接触せず、前記コイルスプリングを介して所定の大きさ以上の回転トルクが前記第１回転体と前記第２回転体との間で伝達された場合は、前記コイルスプリングにおける、前記第１回転体との当接部である第１当接部及び前記第２回転体との当接部である第２当接部の少なくともいずれか一方は、前記第１回転体または前記第２回転体に対して当接した状態で滑ることである。
【００１９】
この構成によると、コイルスプリングは弾性回復による力を第１回転体に作用しながら第１回転体に当接するため、当該当接部分の摩擦により第１回転体の回転トルクをコイルスプリングに伝達することができ、逆にコイルスプリングの回転トルクを第１回転体に伝達することも可能である。また、同様に、第２回転体とコイルスプリングとの間でも回転トルクの伝達が可能である。これより、第１回転体と第２回転体との間で回転トルクを伝達することが可能である。当該回転トルクの伝達の際、コイルスプリングに作用する摩擦力はコイルスプリングの当接部分に分散して働くためコイルスプリングの一部への応力集中を抑制することが可能であり、コイルスプリングの疲労破壊を抑制することが可能である。
【００２０】
また、コイルスプリングと第１回転体または第２回転体との当接部に作用する静的な摩擦力を超える力を当該当接部に作用させるような回転トルクが第１回転体と第２回転体との間で伝達されたとき、コイルスプリングと第１回転体との当接部分もしくはコイルスプリングと第２回転体との当接部分において滑りが生じる。したがって、過剰に大きい回転トルクの伝達の際、第２回転体は第１回転体に対して相対回転することができ、第２回転体の急激な回転速度の変動を抑制することが可能となる。また、コイルスプリングを介して過剰に大きい回転トルクが伝達されるのを抑制することができるため、コイルスプリングの劣化は抑制される。
【００２１】
また、本発明に係るプーリ構造体における第２の特徴は、前記第１回転体の単位時間当たりの回転速度の増加量が所定の大きさ以上の場合は、前記コイルスプリングにおける、前記第１回転体との当接部である第１当接部及び前記第２回転体との当接部である第２当接部の少なくともいずれか一方は、前記第１回転体または前記第２回転体に対して当接した状態で滑ることである。
【００２２】
この構成によると、第１回転体の単位時間当たりの回転速度の増加量が所定の大きさ以上になった場合に、第２回転体は第１回転体に対して、回転方向と反対方向に相対回転する。したがって、第１回転体の回転速度が急激に増加したときに起こる第２回転体の急激な回転速度の増加を抑制することが可能である。
【００２３】
また、本発明に係るプーリ構造体における第３の特徴は、前記第１回転体の単位時間当たりの回転速度の減少量が所定の大きさ以上の場合は、前記コイルスプリングにおける前記第１回転体との当接部である第１当接部及び前記第２回転体との当接部である第２当接部の少なくともいずれか一方は、前記第１回転体または前記第２回転体に対して当接した状態で滑ることである。
【００２４】
この構成によると、第１回転体の単位時間当たりの回転速度の減少量が所定の大きさ以上になった場合に、第２回転体は第１回転体に対して、回転方向と同じ方向に相対回転する。したがって、第１回転体の回転速度が急激に減少したときに起こる第２回転体の急激な回転速度の減少を抑制することが可能である。
【００２５】
また、本発明に係るプーリ構造体における第４の特徴は、前記コイルスプリングが当接する前記第１回転体及び前記第２回転体の当接面の少なくともいずれか一方は、表面硬化処理が施されていることである。
【００２６】
この構成によると、コイルスプリングが第１回転体または第２回転体と当接した状態で滑る際の摩擦により、第１回転体または第２回転体の当該当接部分が磨耗するのを抑制することができ、第１回転体と第２回転体との間で、安定して回転トルクを伝達することが可能となる。
【００２７】
また、本発明に係るプーリ構造体における第５の特徴は、前記コイルスプリングが当接する前記第１回転体及び前記第２回転体の当接面の少なくともいずれか一方は、前記コイルスプリングにおける前記第１回転体との当接部である第１当接部または前記第２回転体との当接部である第２当接部との間で生じる摩擦係数を低下させた表面状態になるように加工されていることである。
【００２８】
この構成によると、コイルスプリングと第１回転体または第２回転体との間に作用する摩擦力が低下するため、コイルスプリングの滑りが発生しやすくなる。したがって、第１回転体の回転速度変動によって第２回転体が受ける影響をより小さくすることができる。また、コイルスプリングに作用する回転トルクは小さくなり、コイルスプリングの劣化を抑制できる。
【００２９】
また、本発明に係るプーリ構造体における第６の特徴は、前記コイルスプリングは、当該コイルスプリングの材料断面が四角形状である角スプリングであって、当該角スプリングにおける前記第１回転体または前記第２回転体と当接する面と、当該角スプリングの材料端面とが互いに滑らかに連続する面として形成されていることである。
【００３０】
この構成によると、コイルスプリングにおける第１回転体及び第２回転体との当接部は平面状であり、安定して当接状態を維持することが可能であるとともに、コイルスプリングの先端によって第１回転体または第２回転体の表面に傷をつけることを防止することが可能である。また、プーリ構造体の組立て時にコイルスプリングを第１回転体または第２回転体に挿入しやすくなる。
【００３１】
また、本発明に係るプーリ構造体における第７の特徴は、前記コイルスプリングは、当該コイルスプリングの材料断面が四角形状である角スプリングであって、当該角スプリングの材料端部が、前記第１回転体及び前記第２回転体に対して隙間を介して配設されていることである。
【００３２】
この構成によると、コイルスプリングにおける第１回転体及び第２回転体との当接部は平面状であるため、安定して当接状態を維持することが可能である。また、当該角スプリングの材料端部に位置する角部のうち前記第１回転体及び前記第２回転体との当接面側の角部と、第１回転体または第２回転体との間には間隙が形成されるため、直接当該角部が当接して傷をつけることを防止することが可能である。
【００３３】
また、本発明に係るプーリ構造体における第８の特徴は、前記コイルスプリングは、当該コイルスプリングの材料断面が四角形状である角スプリングであって、当該角スプリングの前記第１回転体または前記第２回転体と当接する面にはクラウニングが施されていることである。
【００３４】
この構成によると、コイルスプリングにおける第１回転体及び第２回転体との当接部は丸みを帯びた形状であり、安定して当接状態を維持しながら潤滑することが可能である。また、コイルスプリングのエッジにより第１回転体または第２回転体の表面に傷をつけることを防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプーリ構造体の断面図。
【図２】実施形態の第１の変形例であって、図１に類似する図。
【図３】実施形態の第２の変形例であって、図１に類似する図。
【図４】図３に示す変形例についての一部断面を含む図。
【図５】実施形態の第３の変形例であって、図２に類似する図。
【図６】本発明の第２実施形態に係るプーリ構造体の断面図。
【図７】図６のＡ−Ａ断面図。
【図８】図６のＢ−Ｂ断面図。
【図９】本発明の第３実施形態に係るプーリ構造体の断面図。
【図１０】(ａ)はコイルスプリングを収容溝から取り出した状態での図９に示すプーリ構造体のＤ−Ｄ断面図。(ｂ)は図９の収容溝から取り出したコイルスプリングのＤ−Ｄ断面図。
【図１１】図９のＤ−Ｄ断面図。
【図１２】図９のＣ−Ｃ断面図。
【図１３】コイルスプリングが巻き緩められた状態における図９に示すプーリ構造体の断面図。
【図１４】コイルスプリングが巻き締められた状態における図９に示すプーリ構造体の断面図。
【図１５】コイルスプリングの縦断面図。
【図１６】（ａ）は本発明の第４実施形態に係るプーリ構造体の断面図の要部を示した図。（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図。
【図１７】本発明の第５実施形態に係るプーリ構造体の縦断面図。
【図１８】（ａ）は本発明の第５実施形態に係るプーリ構造体の断面図（図１７のＦ−Ｆ断面位置に相当）の要部を示した図。（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ断面図の要部を示した図。
【図１９】図１７のＨ−Ｈ断面図。
【図２０】図１７のＩ−Ｉ断面図。
【図２１】本発明の第６実施形態に係るプーリ構造体の縦断面図。
【図２２】（ａ）は本発明の第６実施形態に係るプーリ構造体の断面図（図２１のＫ−Ｋ断面位置に相当）の要部を示した図。（ｂ）は（ａ）のＬ−Ｌ断面図の要部を示した図。
【図２３】図２１のＪ−Ｊ断面図。
【図２４】プーリ構造体の一例の縦断面図及びその一部の拡大図。
【図２５】本発明の第７実施形態に係るプーリ構造体の断面図。
【図２６】図２５に示すプーリ構造体のＮ−Ｎ断面図。
【図２７】コイルスプリングの第１変形例を示す図。
【図２８】図２６に示すコイルスプリングのＰ−Ｐ断面図。
【図２９】コイルスプリングの第２変形例を示す図。
【図３０】本発明の第８実施形態に係るプーリ構造体の断面図。
【図３１】図３０に示すハブ構造体のスプリングガイド面の形状を示す図。
【図３２】図３０に示すハブ構造体のスプリングガイド面の形状の第１変形例を示す図。
【図３３】図３０に示すハブ構造体のスプリングガイド面の形状の第２変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。ここでは、本発明に係るプーリ構造体が自動車のオルタネータの発電軸に設置されている実施形態に関して説明する。
【００３７】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係るプーリ構造体の断面図である。図１に示すプーリ構造体１は、自動車のオルタネータの発電軸（図示せず）に設置されるものであって、エンジンの動力がベルト（図示せず）を介して伝達されることにより回転される。このプーリ構造体１は、その外周に第１回転体２を備え、当該第１回転体２の外周面には、前記ベルトを巻き掛けることが可能なプーリ体２ａが設けられている。こ第１回転体２は略円筒状に形成されている。
【００３８】
前記第１回転体２の軸方向一端側の内周には軸受４が、軸方向他端側の内周には軸受５が配置されている。これら軸受４及び軸受５により、第２回転体３が第１回転体２に対して相対回転自在に支持されており、この第２回転体３は第１回転体２の内部に収納されている。
【００３９】
上記第２回転体３の外周には、軸受４及び軸受５が外れないように固定するための止め部材（図示せず）がそれぞれ嵌装されている。また、この第２回転体３の軸孔３ａは、オルタネータの発電軸（図示せず）が固定可能に形成されている。
【００４０】
前記の第１回転体２と第２回転体３、及び軸受４，５により、バネ収容室６が形成されている。また、前記バネ収容室６内であって、第１収容溝２ｂと第２収容溝３ｂとの間には、その断面が矩形状のコイルスプリング７（角コイルスプリング）が収納されている。
【００４１】
この実施形態では、第１回転体２に一体形成した第１フランジ４１’から、平坦面をもつスプリング保持部８１を第２フランジ４２’に向けて突出させている。一方、第２回転体３に一体形成した第２フランジ４２’からも、スプリング保持部８２を第１フランジ４１’に向けて突出させている。
【００４２】
そして、一側のスプリング保持部８１に対し前記コイルスプリング７の軸方向一端が挿入され、他側のスプリング保持部８２に対しコイルスプリング７の軸方向他端が挿入される。このとき、コイルスプリング７の端部は、この端部の弾性力である縮径方向の縮径力によって、第１回転体２及び第２回転体３に圧接して装着されている。
【００４３】
この端部（装着部）８５，８６において、コイルスプリング７の端部の内径は、弾性変形のない状態で、前記スプリング保持部８１，８２の外径より小さく設定されている。従って、コイルスプリング７をスプリング保持部８１，８２の外周面８３，８４にそれぞれ挿入したときに、拡径方向に弾性変形されるコイルスプリング７の端部には縮径方向の復元力が作用するので、スプリング保持部８１，８２を締め付けることになる。こうして、スプリング保持部８１，８２の外周面が圧接される形となって、コイルスプリング７はスプリング保持部８１，８２に装着される。
【００４４】
本実施形態では以上に示すように、第１回転体２及び第２回転体３から、スプリング保持部８１，８２を突出させ、このスプリング保持部８１，８２の外周面８３，８４に対しコイルスプリング７の端部が挿入され、その挿入されたコイルスプリング７の端部としての装着部８５，８６の縮径力によって前記スプリング保持部８１，８２の外周面が圧接されるように構成されている。これにより、回転体２，３に対しコイルスプリング７の端部を簡素な構成で固定できる。
【００４５】
また、前記コイルスプリング７の端部の内径が、弾性変形なしの状態で前記スプリング保持部８１，８２の外径より小さく設定されており、このコイルスプリング７の端部が前記スプリング保持部８１，８２を締め付ける状態で装着されている。これにより、コイルスプリング７の縮径方向の復元力を利用して、その端部を回転体２，３に強固に固定できる。
【００４６】
第１の変形例としては、図２に示すプーリ構造体１ａのように、第１フランジ４１’に凹部であるスプリング保持部８１’を形成し、第２フランジ４２’にも同様に凹部であるスプリング保持部８２’を形成するように変更することができる。なお、図２においては、本実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付している。
【００４７】
そして、一側のスプリング保持部８１’に対し前記コイルスプリング７の軸方向一端が挿入され、他側のスプリング保持部８２’に対しコイルスプリング７の軸方向他端が挿入される。そして、コイルスプリング７の端部は、この端部の弾性力である拡径方向の拡径力によって、第１回転体２及び第２回転体３に圧接して装着されている。このとき、この端部（装着部）８５’，８６’において、コイルスプリング７の端部の外径は、弾性変形のない状態で、前記スプリング保持部８１’，８２’の内径より小さく設定されている。従って、コイルスプリング７をスプリング保持部８１’，８２’の内周面８３’，８４’にそれぞれ挿入したときに、縮径方向に弾性変形されるコイルスプリング７の端部には拡径方向の復元力が作用するので、スプリング保持部８１’，８２’の内底部側を押し広げるように密着することになる。こうして、スプリング保持部８１’，８２’の内周面８３’，８４’が圧接される形となって、コイルスプリング７はスプリング保持部８１’，８２’に装着される。
【００４８】
この第１の変形例においても、回転体２，３に対しコイルスプリング７の端部を簡素な構成で固定できる。また、コイルスプリング７の拡径方向の復元力を利用することで、その端部を回転体２，３に強固に固定できる。
【００４９】
第２の変形例としては、図３に示すプーリ構造体１ｂのように、スプリング保持部の形状を変更することもできる。このプーリ構造体１ｂは、本実施形態のプーリ構造１に対応しており、スプリング保持部８１が第１回転体２から突出し、スプリング保持部８２が第２回転体３から突出し、コイルスプリング７の縮径力によってスプリング保持部８１，８２の外周面８３，８４が圧接されるように構成されているものである。なお、図３においては、本実施形態と同様の構成要素は同一の符合を付している。
【００５０】
第２の変形例に係るプーリ構造体１ｂでは、スプリング保持部８１は、コイルスプリング７の端部８５と圧接される外周面８３が第１回転体２及び第２回転体３の回転中心方向と平行な周面として形成されている。また同様に、スプリング保持部８２は、コイルスプリング７の端部８６と圧接される外周面８４が第１回転体２及び第２回転体３の回転中心方向と平行な周面として形成されている。そして、スプリング保持部８１においては、その外周面８３の終端から内側に向かって傾斜するとともに圧接されたコイルスプリング７と離間するように形成されたテーパ面９１が設けられている。同様に、スプリング保持部８２においては、その外周面８４の終端から内側に向かって傾斜するとともに圧接されたコイルスプリング７と離間するように形成されたテーパ面９２が設けられている。
【００５１】
なお、図４は、プーリ構造体１ｂについて第１回転体２を断面で示した図である。この図４に示すように、コイルスプリング７の端部８５，８６は、スプリング保持部の外周面８３，８４とのみ接するように配設されている。
【００５２】
この第２の変形例のプーリ構造体１ｂによると、第１及び第２回転体２，３の回転中心方向と平行な周面としてストレートな円筒状に形成されたスプリング保持部８１，８２の外周面８３，８４によって、これに圧接するコイルスプリング７の端部８５，８６との間で均一な把持力を発生させて安定した状態でコイルスプリング７の端部８５，８６を保持することができる。そして、この外周面８３，８４の終端から内側に向かって傾斜してコイルスプリング７と離間するテーパ面９１，９２がさらに設けられていることで、プーリ構造体１ｂを製造する際において、コイルスプリング７の端部８５，８６をスプリング保持部８１，８２に対して容易に嵌め込んで装着することができる。
【００５３】
第３の変形例としては、図５に示すプーリ構造体１ｃのように、スプリング保持部の形状を変更することもできる。このプーリ構造体１ｃは、第１の変形例のプーリ構造体１ａに対応しており、第２回転体３にスプリング保持部８１’を凹設し、第１回転体２にスプリング保持部８２’を凹設し、コイルスプリング７の拡径力によってスプリング保持部８１’，８２’の内周面８３’，８４’が圧接されるように構成されているものである。なお、図５においては、図２と同様の構成要素は同一の符合を付している。
【００５４】
第３の変形例に係るプーリ構造体１ｃでは、スプリング保持部８１’は、コイルスプリング７の端部８５’と圧接される内周面８３’が第１回転体２及び第２回転体３の回転中心方向と平行な周面として形成されている。また同様に、スプリング保持部８２’は、コイルスプリング７の端部８６’と圧接される内周面８４’が第１回転体２及び第２回転体３の回転中心方向と平行な周面として形成されている。そして、スプリング保持部８１’においては、その内周面８３’の終端から内側に向かって傾斜するとともに圧接されたコイルスプリング７と離間するように形成されたテーパ面９１’が設けられている。同様に、スプリング保持部８２’においては、その内周面８４’の終端から内側に向かって傾斜するとともに圧接されたコイルスプリング７と離間するように形成されたテーパ面９２’が設けられている。
【００５５】
この第３の変形例のプーリ構造体１ｃによると、第１及び第２回転体２，３の回転中心方向と平行な周面としてストレートな円筒状に形成されたスプリング保持部８１’，８２’の内周面８３’，８４によって、これに圧接するコイルスプリング７の端部８５’，８６’との間で均一な把持力を発生させて安定した状態でコイルスプリング７の端部８５’，８６’を保持することができる。そして、この内周面８３’，８４’の終端から外側に向かって傾斜してコイルスプリング７と離間するテーパ面９１’，９２’がさらに設けられていることで、プーリ構造体１ｃを製造する際において、コイルスプリング７の端部８５’，８６’をスプリング保持部８１’，８２’に対して容易に嵌め込んで装着することができる。
【００５６】
また、上記の実施形態は以下のように変更して実施することができる。
【００５７】
例えば、図１においてコイルスプリング７はスプリング保持部８１，８２に当接するコイルスプリング７の端部で中央領域に比べて内径をより小さくし、コイルスプリング７とスプリング保持部８１，８２との締付け力を大きく調節して、スリップの発生を阻止することができる。
【００５８】
また、図２においても、コイルスプリング７はスプリング保持部８１’，８２’に当接するコイルスプリング７の端部で中央領域に比べて外径を大きくし、コイルスプリング７とスプリング保持部８１，８２との締付け力を大きく調節することもできる。
【００５９】
（第２実施形態）
次に、図６は本発明の第２実施形態に係るプーリ構造体の縦断面図である。図７は図６におけるＡ−Ａ断面図であり、図８は図６におけるＢ−Ｂ断面図を表す。
【００６０】
自動車用内燃機関（図示せず）は、エンジンフレーム（図示せず）、クランクシャフト（図示せず）、及びオルタネータの発電軸（図示せず）を含んでいる。図６に示すプーリ構造体２１は、オルタネータの発電軸上に設置されるものであって、エンジンの動力が、クランクシャフト及びベルト（図示せず）を介して伝達されることにより回転する。このプーリ構造体２１は、筒状に形成されたプーリ２２を有し、当該プーリ２２の外周面には、前記ベルトを巻き掛けることによりエンジンからの駆動力を伝えることが可能な凹凸面２２ａが設けられている。
【００６１】
プーリ２２の軸方向一端側の内周には軸受２４が、軸方向他端側の内周には軸受２５が配置されている。これら軸受２４及び軸受２５により、ハブ構造体２３がプーリ２２に対して相対回転自在に支持されており、このハブ構造体２３はプーリ２２の内側空間に、プーリ２２と同心に配置されている。
【００６２】
ハブ構造体２３の外周には、軸受２４及び軸受２５が外れないように固定するための止め部材３１，３２がそれぞれ嵌装されている。また、このハブ構造体２３の軸孔２３ａは、オルタネータの発電軸（図示せず）を固定可能に形成されている。
【００６３】
なお、本実施形態において軸受２４及び軸受２５として、ボールベアリングを用いているが、これに限らず、例えばドライメタルなどを採用することで構成を簡素化しても良い。
【００６４】
前記のプーリ２２とハブ構造体２３、及び軸受２４・２５により、バネ収容室２６が形成されており、バネ収容室２６内には、コイルスプリング２７が収容されている。コイルスプリングは、主に金属からなる線状体が螺旋状に巻回されたものである。また、前記コイルスプリング２７の片側端部には、一端を含む第１巻添え領域２７ａが形成されている。第１巻添え領域２７ａは、前記一端を含み、且つ前記線状体が実質的に同じ曲率で湾曲しつつ他端に向かって延在した構成となっている。
【００６５】
本実施形態においては、バネ収容室２６に面したプーリ２２の内面に、図６に示すような第１収容溝２２ｂが設けられ、溝２２ｂにおいて半径方向に指向する中心軸側の周面をスプリングガイド面２２ｄとし、第１巻添え領域２７ａの内周面がスプリングガイド面２２ｄに当接するようにコイルスプリング２７が装着されている。またこの実施形態では、第１収容溝２２ｂに、回転軸半径方向の断面が円弧溝形状となる領域が設けられ、この円弧溝に、コイルスプリング２７の前記一端と周方向で対向できるスプリングストッパ面２２ｃが設けられている。図６のＡ−Ａ断面図、及びＢ−Ｂ断面図である図７、及び図８にその一例を示した。前記第１巻添え領域２７ａが第１収容溝に収容されて第1巻添え領域２７ａの内周面がスプリングガイド面２２ｄに当接した状態で、コイルスプリング２７の前記一端とスプリングストッパ面２２ｃが周方向で対向するような構造となっている（図８参照）。
【００６６】
また本実施形態においては、断面が円弧溝形状の領域について、円弧溝を含む円の、溝を除いた部分の中心角θを約９０度としているが、この範囲に限定するものではない。この溝を除いた部分と溝との二つの境界のうち、コイルスプリング２７の一端と対向する方にスプリングストッパ面２２ｃが形成されている。また、スプリングストッパ面２２ｃには、プーリ構造体が回転運動中にスプリングの前記一端を支持するだけの強度が必要であり、かつコイルスプリング２７が傾くことなく安定して収容溝２２ｂに収まるようにすることも必要である。よって、この中心角度θは、可能な範囲で小さいことが望ましい。また、スプリングストッパ面２２ｃは、周方向に対向するコイルスプリング２７の前記一端を支持できるだけの面積が必要となるので、前記の断面が円弧溝形状となっている領域については、回転軸方向長さが、少なくともコイルスプリング２７を構成する線状体の回転軸方向太さ分は必要である。
【００６７】
また第1収容溝２２ｂの回転軸の半径方向の幅について、コイルスプリング２７を構成する線状体を収容できるだけの幅は必要であるが、ここではその上限を特に制限しない。
【００６８】
また、本実施形態においては、該他端の半径方向外側又は内側に延出した端部の係止、及びコイルスプリング２７の他端部２７ｂ近傍の収容溝への圧入により、該他端部２７ｂがハブ構造体へ嵌合固定されている。
【００６９】
以上のように、上記コイルスプリング２７は、プーリ構造体２１と略同心にバネ収容室２６の内部に配置される。また、プーリ２２とハブ構造体２３とは、コイルスプリング２７を介して弾性的に連結される。
【００７０】
次に、コイルスプリング２７の第１巻添え領域２７ａとスプリングガイド面２２ｄとの間の当接状態について説明する。
【００７１】
図８の矢印Ｗで表される、コイルスプリング２７が巻き締められる方向へプーリ２２がハブ構造体２３以上の回転速度で回転しているときは、コイルスプリング２７の第１巻添え領域２７ａがスプリングガイド面２２ｄを把持することによってスプリングガイド面２２ｄが第１巻添え領域２７ａに対して静止するように、また一方、コイルスプリング２７が巻き締められる方向（矢印Ｗ）へプーリ２２がハブ構造体２３未満の回転速度で回転しているときは、コイルスプリング２７が巻き緩められる方向（矢印Ｙ）にコイルスプリング２７の前記一端がスプリングストッパ面２２ｃによって押圧されることによって、スプリングガイド面２２ｄが第１巻添え領域２７ａに対して実質的にフリーに周方向に移動するように、コイルスプリング２７がスプリングガイド面２２ｄに装着されている。このような当接状態にするため、バネ収容室２６から取り出したときのコイルスプリング２７の内径を適当に設定する、あるいは巻添え領域２７ａとスプリングガイド２２ｄとの間に適当な粘性を有する粘性流体を塗布する、などの方法を用いる。
【００７２】
次に、上記のように構成されたプーリ構造体２１の動作を説明する。
【００７３】
まずプーリ２２及びハブ構造体２３が回転していない状態から、ベルトにより駆動力が伝えられてプーリ２２が図８の矢印Ｗで示される方向へ回転を開始した状態では、プーリ２２の方がハブ構造体２３よりも矢印Ｗ方向への回転速度が大きい。この状態では、スプリングガイド面２２ｄに対して第１巻添え領域２７ａが静止しており、スプリングガイド面２２ｄと第1巻添え領域２７ａとは同じ回転速度で矢印Ｗ方向へ回転している。このまま回転を続けると、コイルスプリング２７の第１巻添え領域２７ａとスプリングガイド面２２ｄとの間の把持作用及び前記他端部２７ｂとハブ構造体２３との嵌合固定により、プーリ２２の回転がコイルスプリング２７を介してハブ構造体２３に弾性的に伝達され、回転が伝えられたハブ構造体２３も回転を始める。このとき、プーリ２２とハブ構造体２３は、コイルスプリング２７を巻き締めながら回転しており、コイルスプリング２７が限界まで巻き締まると、プーリ２２とハブ構造体２３は同じ回転速度で矢印Ｗ方向へ回転する。この状態でもスプリングガイド面２２ｄに対して第１巻添え領域２７ａが静止している。
【００７４】
上記の状態では、当初の第１巻添え領域２７ａの把持力に加えて、図８の矢印Ｘで示される方向へ、コイルスプリング２７によるスプリングガイド面２２ｄに対する締め付け力が発生し、コイルスプリング２７がスプリングガイド面２２ｄを保持するための摩擦力が強化されている。そのため、回転速度が高くなっても上記の第１巻添え部２７ａがスプリングガイド面２２ｄに対して滑ることが少なくなる。
【００７５】
また上記のような、プーリ２２の矢印Ｗ方向への回転速度が、ハブ構造体２３以上となっている状態での回転運動の間、コイルスプリングの一端と他端の間の中間部分が当初よりも巻き締められた状態になっていることで、コイルスプリング２７に巻き緩み方向への弾性的回転エネルギーが蓄えられ、プーリ２２とハブ構造体２３とが反対方向に瞬間的な相対弾性回転運動ができるようになっている。
【００７６】
ここで、前記クランクシャフトに回転変動が生じてベルト速度が急激に低下した場合、プーリには、ハブ構造体２３に対してコイルスプリング２７が巻き緩む矢印Ｙ方向の力がベルトにより加えられる。上記のようにコイルスプリング２７の弾性力によりプーリ２２とハブ構造体２３は、反対方向への瞬間的な相対弾性回転運動が可能であるので、ベルト速度の急激な低下時に、慣性で回転を続けるハブ構造体２３に対して、プーリ２２が矢印Ｙ方向へ独立して回転することができる。その際に、スプリングストッパ面２２ｃがスプリング２７の前記一端を押圧することによって（図８の矢印Ｚ方向）、コイルスプリング２７とプーリ２２との間に滑りを生じさせることなく、効率的にコイルスプリング２７を巻き緩ませる。またこの状態で、第１巻添え領域２７ａは、スプリングガイド面２２ｄに対して上記の静止状態から周方向に５度（角度）程度移動している。その結果、クランクシャフトの回転変動を緩やかに吸収することでベルト鳴きが抑制され、ベルトの磨耗を防止できる。
【００７７】
本実施形態では、プーリとハブ構造体との両方が同じ回転速度で回転する状態と、同方向へプーリがハブ構造体よりも小さな回転速度で回転する状態とを、コイルスプリングを用いて切換可能とすることができる。ここで、前述のように従来のプーリ構造体においては、コイルスプリングは、その端部が回転体に設けた円弧状の収容溝に収容され、その半径方向外側又は内側に延出した端部分が回転体に係止されることで嵌合固定されており、その結果、回転変動に伴うプーリとオルタネータのハブ構造体との相対回転運動により延出部分の湾曲部に応力集中が発生し、クランクシャフトの回転変動毎に発生する局所的な繰り返し応力によって、コイルスプリングの係止された端部分が疲労破壊するおそれがあった。それに対し本実施形態ではコイルスプリングの端部分を湾曲させず、巻添え領域２７ａを形成することによりコイルスプリングとプーリとを連結した。そのため、コイルスプリングの第１巻添え領域における疲労破壊やその付近でのプーリの破損が起こりにくくなる。
【００７８】
また、コイルスプリングを用いることにより、バネ線を螺旋状に巻くという構造上の理由で、その許容できる相対角変位を環状のゴムなどに比べて大とすることができる。従って、プーリ２２とハブ構造体２３との間で許容できる相対角変位を大きくでき、回転変動を効率よく吸収することができる。
【００７９】
また、例えば肉抜部を設けることなどにより、プーリ２２は積極的に軽量化されていることが好ましい。これにより、プーリ２２の回転慣性モーメントを低減することができるので、プーリ体２２ａのある点における速度をベルトの速度に維持するために必要とするベルトの張力を緩和することができる。したがって、プーリ体２２ａとベルトとの間の静止摩擦力を上回る力の発生を抑制できるので、ベルトが磨耗することがなく、寿命を延長することができる。
【００８０】
また、プーリ２２の素材として、例えばアルミニウムなどの軽合金を採用することが好ましい。これにより、プーリ２２の回転慣性モーメントをさらに低減することができるので、前述の肉抜きによる軽量化による効果と同様に、ベルトの寿命を延長することができる、という効果を奏する。
【００８１】
さらに、コイルスプリングの断面形状を変化させても良い。例えば、断面が円形であるコイルスプリングと断面が矩形である角コイルスプリングとを比較して以下のような効果が得られることが分かっている。すなわち、同じ相対角変位・同じ巻き数・同じばね定数では、後者のコイルスプリングに発生する最大引張（圧縮）応力を約７０％となるよう低減することができ、一方、同じ相対角変位において発生する最大引張（圧縮）応力が同じであり且つ同じばね定数であっては後者の必要巻き数が７０％となる効果を奏する。以上の理由から角コイルスプリングを採用しても良いが、これに限定されず、コイルスプリングの断面形状は例えば円形であっても良い。
【００８２】
また本実施形態では、第１収容溝２２ｂにコイルスプリング２７の端部が収容されている。このようにコイルスプリング２７の端部を第１収容溝２２ｂに収容することで、コイルスプリング２７を傾いたりすることなく確実にまっすぐ安定して設置できる。即ち、コイルスプリング２７が傾いて設置されていると、プーリ構造体２１に加わる回転変動によってコイルスプリング２７の一部分に過大な力が加わり易くなり、コイルスプリング２７が破損し易くなってしまう。この点、本実施形態ではコイルスプリング２７の取付け向きが斜めになることを第１収容溝２２ｂによって確実に回避できるから、プーリ構造体２１に加わる回転変動をバネ線全体で均等に受け止めることができ、コイルスプリング２７の寿命を延ばすことができる。
【００８３】
また本実施形態では、動力出力側、例えばエンジンのクランクシャフトからの回転駆動力をプーリ２２に与えて、プーリ２２がその回転駆動力をハブ構造体２３に伝達していたが、その逆の構造、即ちハブ構造体２３に動力出力側の回転駆動力を与えて、ハブ構造体２３がその回転駆動力をプーリ２２に伝える構造としてもよい。この場合、回転駆動力がハブ構造体２３からコイルスプリング２７を介してプーリ２２へ伝達され、プーリ２２からベルトを介して動力が出力されることになる。
【００８４】
その場合には、コイルスプリング２７が巻き締められる方向（図８の方向Ｙ）へハブ構造体２３がプーリ２２以上の回転速度で回転しているときは、コイルスプリング２７の第１巻添え領域２７ａがスプリングガイド面２２ｄを把持することによって、スプリングガイド面２２ｄが第１巻添え領域２７ａに対して静止するように、また一方、コイルスプリング２７が巻き締められる方向（方向Ｙ）へハブ構造体２３がプーリ２２未満の回転速度で回転しているときは、コイルスプリング２７が巻き緩められる方向（矢印Ｙ）にコイルスプリング２７の前記一端がスプリングストッパ面２２ｃによって押圧されることによって、スプリングガイド面２２ｄが第１巻添え領域２７ａに対して実質的にフリーに周方向に移動するように、コイルスプリング２７がスプリングガイド面２２ｄに装着される。
【００８５】
また本実施形態では、プーリ２２のスプリングガイド面２２ｄにコイルスプリング２７の一端を装着し、他端をハブ構造体２３に嵌合固定したが、それらが逆の構造、すなわちハブ構造体２３にスプリングガイド面を設け、該スプリングガイド面にコイルスプリング２７の一端を装着し、他端をプーリ２２に嵌合固定してもよい。
【００８６】
また、コイルスプリング２７が巻き締められる方向への第１回転体（プーリ２２）及び第２回転体（ハブ構造体２３）の一方の回転速度が他方のそれ未満であるとき、線状体の延在方向に関して、コイルスプリング２７には、第１回転体（プーリ２２）及び第２回転体（ハブ構造体２３）のいずれにも接触しない領域があることが好ましい。これによると、第１回転体（プーリ２２）と第２回転体（ハブ構造体２３）との両方が同じ回転速度で回転する状態と、駆動力の伝えられる一方が他方よりも小さな回転速度で回転する状態との間における状態遷移時に、コイルスプリング２７が各回転体の回転速度の急激な変化を抑制するので、各回転体の破損がさらに起こりにくくなる。
【００８７】
また本実施形態では、オルタネータのハブ構造体にプーリ構造体２１を設けた場合を説明したが、それに限らず、例えば自動車のエアコンディショナのコンプレッサ軸に本発明のプーリを設置することが考えられる。また、車両機器以外にも本発明のプーリ構造体の適用は妨げられず、種々の回転伝達系に本発明のプーリ構造体を設置して使用することができる。
【００８８】
（第３実施形態）
次に、図９〜図１４に基づいて、本発明の第３実施形態に係るプーリ構造体１１に関して説明する。なお図については、第３実施形態においては、上記の第２実施形態の構成部材と類似する部材には原則として同一の符号を付けてある。
【００８９】
第３実施形態に係るプーリ構造体について、第２実施形態に係るプーリ構造体と特徴が異なる点を中心に、以下に説明する。
【００９０】
図９は、本発明の第３実施形態に係るプーリ構造体１１の縦断面図である。第３実施形態に係るコイルスプリング１７の第１巻添え領域１７ａは、巻き数が１巻き以上の前記線状体から構成される。よって、回転体１２に設けられるスプリングガイド面１２ｄの、プーリ構造体回転軸方向の長さは、少なくとも該第１巻添え領域１７ａと当接する分だけ必要である。すなわち本実施形態においては、コイルスプリング収容溝１２ｂのプーリ構造体回転軸方向の長さ（溝深さ）が、第１巻添え領域１７ａと当接する分以上の長さとなっている。このように巻添え領域１７ａの巻き数を１巻き以上とすることで、第１巻添え領域１７ａがスプリングガイド面１２ｄに与える把持力が大きくなるので、コイルスプリングがスプリングガイド面１２ｄに対して滑ることが少なくなり、信頼性が向上する。
【００９１】
図１０の（ａ）及び（ｂ）は、それぞれコイルスプリング１７を収容溝１２ｂから取り出した状態での図９に示すプーリ構造体のＤ−Ｄ断面図、及び収容溝１２ｂから取り出したコイルスプリング１７の図９のＤ−Ｄ断面図であり、図１１は図９に示すプーリ構造体のＤ−Ｄ断面図である。コイルスプリング１７をバネ収容室１６から取り出したときに、コイルスプリング１７の第１巻添え領域１７ａの内径（図１０（ｂ）のｄｅｏ）がスプリングガイド面１２ｄの外径（図１０（ａ）のｄｅ）よりも小さい構造にしている。これにより、第１巻添え領域がスプリングガイド面１２ｄに与える把持力が大きくなる（図１１のＸ方向へ把持力が増加する）ので、コイルスプリングがスプリングガイド面に対して滑ることが少なくなり、信頼性が向上する。
【００９２】
また、コイルスプリング１７には、プーリ１２側の一端に対しての他端を含む第２巻添え領域１７ｂが形成されている。第２巻添え領域１７ｂは、前記他端を含み、且つ前記線的に同じ曲率で湾曲しつつ前記一端に向かって延在した構成となっている。
【００９３】
本実施形態においては、ハブ構造体１３に第２収容溝１３ｂが設けられ、この溝１３ｂにおいて半径方向に指向する中心軸側の周面をスプリングガイド面１３ｄとし、第２巻添え領域１７ｂがスプリングガイド面１３ｄに当接するようにコイルスプリング１７が装着されている。またこの実施形態でも第一実施形態のプーリ側同様に、第２収容溝１３ｂに断面形状が円弧溝となる部分が設けられ、この円弧溝にコイルスプリング１７の前記他端と周方向で対向できるスプリングストッパ面１３ｃが設けられている。より詳しくは、図９のＣ−Ｃ断面図である図１２に示すように、第２巻添え領域１７ｂが第２収容溝１３ｂに収容されてスプリングガイド面１３ｄに当接した状態で、コイルスプリング１７の一端とスプリングストッパ面１３ｃが対向するような構造となっている。
【００９４】
このことにより、プーリにおける第１巻添え領域１７ａだけでなく、コイルスプリングの第２巻添え領域１７ｂにおいても、疲労破壊やその付近での回転体の破損が起こりにくくなる。
【００９５】
第２巻添え領域１７ｂについても、第１巻添え領域１７ａと同様に、巻き数が一巻き以上の前記線状体から構成されており、コイルスプリング収容溝１３ｂのプーリ構造体回転軸方向の長さ（溝深さ）が、第２巻添え領域１７ｂと当接する分以上の長さとなっている。また、コイルスプリング１７を前記バネ収容室１６から取り出したときに、第２添え領域１７ｂの内径が前記スプリングガイド面１３ｄの外径よりも小さい構造となっている。
【００９６】
また、第３実施形態では、バネ収容室であって、巻添え領域を除いたコイルスプリング１７の外周面と、対向するプーリ１２の内周面との間の空間１６ａを確保している。コイルスプリング１７が巻き締められる方向（図１１の方向Ｗ）へのプーリ１２の回転速度が、ハブ構造体１３よりも小さい場合、すなわちプーリ１２が、ハブ構造体１３に対してコイルスプリング１７が巻き緩められる方向（図１１の方向Ｙ）へ回転しているときに、コイルスプリング１７が巻き緩められてその径が当初より大きくなったとしても、バネ収容室の空間１６ａを確保することにより、コイルスプリング１７が、プーリ１２及びハブ構造体１３のいずれにも接触しない領域ができる。これにより、プーリ１２とハブ構造体１３との両方が同じ回転速度で回転する状態と、駆動力の伝えられるプーリ１２がハブ構造体１３よりも小さな回転速度で回転する状態との間における状態遷移時に、コイルスプリングが各回転体の回転速度の急激な変化を抑制するので、各回転体の破損がさらに起こりにくくなる。図１３に、本発明の第３実施形態に係るコイルスプリングが巻き緩められた状態におけるプーリ構造体の断面図の一例を示した。
【００９７】
上記実施形態では、バネ収容室であって、巻添え領域以外のコイルスプリング１７の外周面と対向するプーリ１２の内周面との間の空間１６ａを確保していたが、バネ収容室であって、巻添え領域以外のコイルスプリング１７の内周面と対向するハブ構造体１３の外周面との間の空間１６ｂを確保しても良い。
【００９８】
本実施形態に係るプーリ構造体１１においては、コイルスプリング１７が巻き締められる方向（方向Ｗ）へのプーリ１２の回転速度がハブ構造体１３の回転速度以上であるときに、コイルスプリングの巻添え領域を除いた部分が当初よりも巻き締められた状態になっていることで、巻き緩み方向への回転エネルギーが蓄えられ、プーリ１２とハブ構造体１３が反対方向に瞬間的な相対弾性回転運動ができるようになっている。ここで、コイルスプリング１７が巻き締められたときに、バネ収容室１６ｂの空間を確保していることで、より小径に巻き締まることが可能であり、巻き緩み方向へのより強い回転エネルギーを蓄えることができる。また図１４に、本発明の第３実施形態に係るコイルスプリングが巻き締められた状態におけるプーリ構造体の断面図の一例を示した。
【００９９】
また本実施形態では、動力出力側、例えばエンジンのクランクシャフトからの回転駆動力をプーリ１２に与えて、プーリ１２がその回転駆動力をハブ構造体１３に伝達していたが、ハブ構造体１３に動力出力側の回転駆動力を与えて、ハブ構造体１３がその回転駆動力をプーリ１２に伝える構造としてもよい。この場合、回転駆動力がハブ構造体１３からコイルスプリング１７を介してプーリ１２へ伝達され、プーリ１２からベルトを介して動力が出力されることになる。
【０１００】
（第４実施形態）
次に、図１５及び図１６に基づいて、本発明の第４実施形態に係るプーリ構造体１１１に関して説明する。なお図については、第４実施形態において上記の第２及び第３実施形態の構成部材と類似する部材には原則として同一の符号を付けてある。
【０１０１】
第４実施形態に係るプーリ構造体について、第２及び第３実施形態に係るプーリ構造体と特徴が異なる点を中心に、以下に説明する。
【０１０２】
図１５は、第４実施形態に係るコイルスプリング１１７の縦断面図である。また、図１６（ａ）は本発明の第４実施形態に係るプーリ構造体１１１の縦断面図の要部を示したものであり、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。図１６は説明に必要な部分を表したもので、断面そのものではない。また、図１６には、プーリ構造体１１１のハブ１１３側（第２巻添え領域１１７ｂ側）のみを示したが、プーリ１１２側（第１巻添え領域１１７ａ側）についてもハブ１１３側についての説明で代表させることにより足りるため、省略してある。
【０１０３】
図１５に示すように、第４実施形態に係るコイルスプリング１１７は、プーリ構造体１１１のバネ収容室から取り出した状態での第１巻添え領域１１７ａ及び第２巻添え領域１１７ｂの内径ｄｅｏが、第１巻き添え領域１１７ａ及び第２巻添え領域１１７ｂから離れたコイルスプリング１１７の中間領域１１７ｃにおける内径ｄｍよりも小さい構造となっている。また、第３の実施形態と同様に、第１巻添え領域１１７ａ及び第２巻添え領域１１７ｂの内径ｄｅｏが、プーリ側のスプリングガイド面（図示せず）及びハブ１１３側のスプリングガイド面１１３ｄの外径ｄｅ（図１６参照）よりも小さい。また図１６（ａ）、（ｂ）にも示すように、ｄｅよりも中間領域１１７ｃでの内径ｄｍの方が大きい構造となっている。以上より、前記ｄｍ、ｄｅ及びｄｅｏについて、ｄｍ＞ｄｅ＞ｄｅｏの関係が成立している。
【０１０４】
またプーリ構造体１１１においては、巻添え領域１１７ｂとコイルスプリングの中間領域１１７ｃとの間の、一巻きからなる遷移領域１１７ｔにおいて、巻添え領域から中間領域へ向かうに連れて、コイルスプリング１１７の内径がｄｅからｄｍへ増大している（図１６（ａ）、（ｂ）参照）。そのため、コイルスプリング１１７の内周面が遷移領域１１７ｔにおいてスプリングガイド面１１３ｄから離隔しており、両者は接触していない。
【０１０５】
ここで、スプリングガイド面とコイルスプリングとが局所的に接触する部分、つまりコイルスプリング内周面がその幅方向の一部においてのみスプリングガイド面と接触する部分があると、クランクシャフトの回転変動の度にその部分に応力集中が発生し、コイルスプリングの有害な磨耗、破損などを引き起こす恐れがある。しかし、本実施形態のようにコイルスプリング１１７の内周面が、遷移領域１１７ｔにおいて、スプリングガイド面１１３ｄから離隔した構造とすることで、局所的な接触を回避することができるため、コイルスプリングの遷移領域における摩耗や破損を抑制できる。
【０１０６】
上記のように、第４実施形態のプーリ構造体１１１の構造を採用することで、コイルスプリングが遷移領域において磨耗、破損することを抑制することが出来る。また、コイルスプリング１１１のような異径コイルばねは、既に技術的に製造が容易なものであり、その製造自体にコストがかかるものではない。
【０１０７】
以上のように、第４実施形態が上記のように構成されることで、第１巻添え領域がスプリングガイド面に与える把持力が大きくなるので、コイルスプリングがスプリングガイド面に対して滑ることが少なくなり、信頼性が向上する。またさらに、コイルスプリングが遷移領域において摩耗や破損することを抑制することができる。
【０１０８】
また、例えば、上記の実施形態の中では、第１巻き添え領域と第２巻添え領域の内径が等しく、また、ハブ側とプーリ側のスプリングガイド面の外径も等しいものとして説明しているが、これらは前述した大小関係を満足する限り、それぞれが互いに異なっていてもよい。さらに、コイルスプリングの遷移領域の巻き数は、上記実施形態においては一巻きからなるとしているが、これに限定するものではない。
【０１０９】
（第５実施形態）
次に、図１７は本発明の第５実施形態に係るプーリ構造体の縦断面図である。自動車用内燃機関（図示せず）は、エンジンフレーム（図示せず）、クランクシャフト（図示せず）、及びオルタネータの発電軸（図示せず）を含んでいる。図１７に示すプーリ構造体６１は、オルタネータの発電軸上に設置されるものであって、エンジンの動力が、クランクシャフト及びベルト（図示せず）を介して伝達されることにより回転する。このプーリ構造体６１は、筒状に形成されたプーリ６２を有し、プーリ６２の外周面には、上記のベルトを巻き掛けることによりエンジンからの駆動力を伝えることが可能な凹凸面６２ａが設けられている。
【０１１０】
プーリ２の軸方向一端側の内周には軸受６４が、軸方向他端側の内周には軸受６５が配置されている。これら軸受６４及び軸受６５により、ハブ構造体６３がプーリ６２に対して相対回転自在に支持されており、このハブ構造体６３はプーリ６２の内側空間に、プーリ６２と同心に配置されている。また、このハブ構造体６３の軸孔６３ａは、オルタネータの発電軸（図示せず）を固定可能に形成されている。
【０１１１】
なお、本実施形態においては、軸受６４及び軸受６５としてそれぞれドライメタル及びボールベアリングを用いているが、このような構成には限定されない。
【０１１２】
また、プーリ６２、ハブ構造体６３、軸受６４及び軸受６５により、バネ収容室６６が形成されており、バネ収容室６６には、コイルスプリング６７が収容されている。コイルスプリングは、金属製の線状体が螺旋状に巻回されたものである。また、コイルスプリング６７の両端には、一端を含む第１巻添え領域６７ａ及び他端を含む第２巻添え領域６７ｂが形成されている。ここで、第１巻添え領域６７ａは、コイルスプリング６７の一端を含み、且つ線状体が実質的に同じ曲率で湾曲しつつ、他端に向かって延在した構成となっている。また、第２巻添え領域６７ｂは、コイルスプリング６７の他端を含み、且つ線状体が実質的に同じ曲率で湾曲しつつ、一端に向かって延在した構成となっている。また、それぞれの巻添え領域は、巻き数がそれぞれ約１巻きの線状体から構成される。また、コイルスプリング６７の内径は、バネ収容室６６から取り出した状態において、第１巻添え領域６７ａ、第２巻添え領域６７ｂを含め、全領域に亘って均一となっている。
【０１１３】
バネ収容室６６には、コイルスプリング６７をプーリ構造体６１に装着した状態におけるコイルスプリング６７の中間領域６７ｃの外周面とプーリ６２の内周面との間の空間、及び、コイルスプリング６７の中間領域６７ｃの内周面とハブ構造体６３の外周面との間の空間が含まれている。
【０１１４】
本実施形態に係るプーリ構造体６１においては、プーリ６２には、バネ収容室６６に面して、半径方向外側に指向する内周側スプリングガイド面６２ｄが設けられ、第１巻添え領域６７ａの内周面が内周側スプリングガイド面６２ｄに当接するようにコイルスプリング６７が装着されている。またハブ構造体６３には、収容室６６に面して、半径方向外側に指向する内周側スプリングガイド面６３ｄが設けられ、第２巻添え領域６７ｂの内周面が内周側スプリングガイド面６３ｄに当接するようにコイルスプリング６７が装着されている。
【０１１５】
以上のように、上記コイルスプリング６７は、プーリ構造体６１とほぼ同心にバネ収容室６６の内部に配置される。また、プーリ６２とハブ構造体６３とは、コイルスプリング６７を介して弾性的に連結される。
【０１１６】
次に、図１８を用いて、プーリ構造体６１の内周側スプリングガイド面６２ｄ、６３ｄの構造と、コイルスプリング６７の装着状態について説明する。図１８（ａ）は本発明の第５実施形態に係るプーリ構造体の断面図（図１７のＦ−Ｆ断面位置に相当）の要部を示した図である。また、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＧ−Ｇ断面図の要部を示した図である。図１８は説明に必要な要部のみを表したものであり、断面そのものではない。また、図１８には第１巻添え領域６７ａ側の構造のみを示したが、第２巻添え領域６７ｂ側についても第１巻添え領域６７ａ側についての説明で代表させることにより足りるため、省略してある。
【０１１７】
図１８（ａ）、図１８（ｂ）に示すように、内周側スプリングガイド面６２ｄには、プーリ６２及びハブ構造体６３の回転軸を中心軸とする、連続した第１螺旋路６２ｆが形成されており、前記第１螺旋路６２ｆの外径は、第１巻添え領域６７ａに対応する部分において一定であり、第１巻添え領域６７ａに連続した第１遷移領域６７ｔに対応する部分において、第１螺旋路６２ｆに沿って図１８（ｂ）の矢印Ｍの方向へ向かうに連れてその外径が減少する形状になっている。また、コイルスプリングの中間領域６７ｃと内周側スプリングガイド面６２ｄとは当接しない。また、コイルスプリング６７をバネ収容室６６から取り出した状態において、第１巻添え領域６７ａ及び第１遷移領域６７ｔの内径は、第１巻添え領域６７ａ及び第１遷移領域６７ｔのどこにおいても、第１螺旋路６２ｆの対応する部分の外径よりも小さい。そのため、コイルスプリング６７の第１巻添え領域６７ａ及び第１遷移領域６７ｔは、螺旋状にその外径が変化している内周側スプリングガイド面６２ｄの形状に合わせて、隙間がないように、その内径をＭの方向に向かうに連れて連続的に減少させつつ、内周側スプリングガイド面６２ｄに装着される。また、内周側スプリングガイド面６２ｄの第１螺旋路６２ｆのピッチとコイルスプリング６７のピッチとが等しくなっているために、コイルスプリング６７が、第１巻添え領域及６７ａ及び第１遷移領域６７ｔ内のどこにおいても、第１螺旋路６２ｆの幅内に収まっている。これは、第２巻添え領域６７ｂ、第２巻添え領域６７ｂに連続した第２遷移領域６７ｕ、内周側スプリングガイド面６３ｄ及び第２螺旋路６３ｆについても同様である。
【０１１８】
また本実施形態においては、プーリ６２には、コイルスプリング６７の第１巻添え領域６７ａ側の一端と周方向で対向するスプリングストッパ面６２ｃが、ハブ構造体６３には、第２巻添え領域６７ｂ側の他端と対向する図示しないスプリングストッパ面がそれぞれ設けられている。図１７のＨ−Ｈ断面図及びＩ−Ｉ断面図である図１９及び図２０にその一例を示した。図２０のように、第１巻添え領域６７ａの内周面が内周側スプリングガイド面６２ｄに当接した状態で、コイルスプリング６７の一端とスプリングストッパ面６２ｃとが周方向で対向する構造となっている。また、図示していないが、第２巻添え領域６７ｂ側についても同様であり、第２巻添え領域６７ｂの内周面が内周側スプリングガイド面６３ｄに当接した状態で、コイルスプリング６７の他端とスプリングストッパ面（図示せず）とが周方向で対向する構造となっている。
【０１１９】
図１９は、スプリングストッパ面６２ｃを含む位置での断面図であるが、スプリングストッパ面６２ｃを設けた場合には、図１９のように、内周側スプリングガイド面６２ｄが遮られて断面が円弧状になる領域が生じる。本実施形態では、この領域において、内周側スプリングガイド面６２ｄを遮っている部分の中心角θを約９０度としているが、この範囲に限定するものではない。また、スプリングストッパ面６２ｃは、プーリ構造体６１が回転運動中にコイルスプリング６７の一端を支持できるように、その面積が少なくともコイルスプリング６７の一端の面積以上であることが望ましい。また、コイルスプリング６７が、安定して上記の領域における内周側スプリングガイド面６２ｄと当接するようにするために、上記の中心角度θは、可能な範囲で小さいことが望ましい。
【０１２０】
次に、コイルスプリング６７の第１巻添え領域６７ａ及び第２巻添え領域６７ｂと、内周側スプリングガイド面６２ｄ及び６３ｄとの間の当接状態について、図２０を用いて説明する。
【０１２１】
コイルスプリング６７が巻き締められる方向（図２０の矢印Ｒ方向）へプーリ６２がハブ構造体６３以上の回転速度で回転しているときは、コイルスプリング６７の第１巻添え領域６７ａが内周側スプリングガイド面６２ｄを把持することによって内周側スプリングガイド面６２ｄが第１巻添え領域６７ａに対して静止するように、コイルスプリング６７が内周側スプリングガイド面６２ｄに装着されている。一方、コイルスプリング６７が巻き締められる方向へプーリ６２がハブ構造体６３未満の回転速度で回転しているときは、上記の静止状態から、内周側スプリングガイド面６２ｄが第１巻添え領域６７ａに対して矢印Ｔ方向に５度（角度）ほど回転し、その後はコイルスプリング６７が巻き緩められる方向（矢印Ｔ方向）にコイルスプリング６７の一端がスプリングストッパ面６２ｃによって押圧されつつ、内周側スプリングガイド面６２ｄが第１巻添え領域６７ａに対して静止するように、コイルスプリング６７が内周側スプリングガイド面６２ｄに装着されている。
【０１２２】
図示していないが、第２巻添え領域６７ｂ側についても第１巻添え領域６７ａ側と同様であり、コイルスプリング６７が巻き締められる方向へプーリ６２がハブ構造体６３以上の回転速度で回転しているときは、コイルスプリング６７の第２巻添え領域６７ｂが内周側スプリングガイド面６３ｄを把持することによって内周側スプリングガイド面６３ｄが第２巻添え領域６７ｂに対して静止するように、コイルスプリング６７が内周側スプリングガイド面６３ｄに装着されている。また一方、コイルスプリング６７が巻き締められる方向へプーリ６２がハブ構造体６３未満の回転速度で回転しているときは、上記の静止状態から、内周側スプリングガイド面６３ｄが第２巻添え領域６７ｂに対して矢印Ｒ方向に５度（角度）ほど回転し、その後はコイルスプリング６７が巻き緩められる方向にコイルスプリング６７の他端がスプリングストッパ面６２ｃによって押圧されつつ、内周側スプリングガイド面６３ｄが前記第２巻添え領域６７ｂに対して静止するように、コイルスプリング６７が内周側スプリングガイド面６２ｄに装着されている。
【０１２３】
上記のような当接状態にするため、コイルスプリング６７をバネ収容室６６から取り出した状態で、コイルスプリング６７の内径は内周側スプリングガイド面６２ｄ及び６３ｄの最小の内径よりも小さい。
【０１２４】
次に、上記のように構成されたプーリ構造体６１の動作を説明する。
【０１２５】
まずプーリ６２及びハブ構造体６３が回転していない状態から、ベルトにより駆動力が伝えられてプーリ６２が図２０の矢印Ｒで示される方向へ回転を開始した直後の状態では、プーリ６２の方がハブ構造体６３よりも矢印Ｒ方向への回転速度が大きい。この状態では、内周側スプリングガイド面６２ｄに対して第１巻添え領域６７ａが静止しており、内周側スプリングガイド面６２ｄと第1巻添え領域６７ａとは同じ回転速度で矢印Ｒ方向へ回転している。このまま回転を続けると、コイルスプリング６７の第１巻添え領域６７ａと内周側スプリングガイド面６２ｄとの間の把持作用、及び、他端側の第２巻添え領域６７ｂと内周側スプリングガイド面６３ｄとの間の把持作用により、プーリ６２の回転がコイルスプリング６７を介してハブ構造体６３に弾性的に伝達され、回転が伝えられたハブ構造体３も回転を始める。このとき、プーリ６２とハブ構造体６３は、コイルスプリング６７を巻き締めながら回転しており、コイルスプリング７が限界まで巻き締まると、プーリ６２とハブ構造体６３は同じ回転速度で矢印Ｒ方向へ回転する。この状態で、内周側スプリングガイド面６２ｄ、６３ｄに対して第１巻添え領域６７ａ、第２巻添え領域６７ｂがそれぞれ静止している。
【０１２６】
このような状態では、当初の第１巻添え領域６７ａの内周側スプリングガイド面６２ｄに対する把持力に加えて、図２０の矢印Ｓで示される方向へ、コイルスプリング６７による内周側スプリングガイド面６２ｄに対する締め付け力が発生し、コイルスプリング６７が内周側スプリングガイド面６２ｄを保持するための摩擦力が強化されている。これは、コイルスプリング６７の他端側の内周側スプリングガイド面６３ｄについても同様である。そのため、回転速度が高くなっても上記の第１巻添え領域６７ａ、第２巻添え領域６７ｂが内周側スプリングガイド面６２ｄ、６３ｄに対してほとんど滑ることがない。この状態で、内周側スプリングガイド面６２ｄ及び６３ｄは、それぞれ第１巻添え領域６７ａ、第２巻添え領域６７ｂに対して静止している。
【０１２７】
また上記のような、プーリ６２の矢印Ｒ方向への回転速度が、ハブ構造体６３以上となっている状態での回転運動の間、コイルスプリング６７の中間領域６７ｃが当初よりも巻き締められた状態になっていることで、コイルスプリング６７に巻き緩み方向への弾性的回転エネルギーが蓄えられ、プーリ６２とハブ構造体６３とが反対方向に瞬間的な相対弾性回転運動ができるようになっている。本実施形態においては、バネ収容室６６に、コイルスプリング６７の中間領域６７ｃとハブ構造体６３との間の空間を確保していることで、コイルスプリング６７はより小径に巻き締まることが可能であり、巻き緩み方向へのより強い弾性的回転エネルギーを蓄えることができる。
【０１２８】
ここで、クランクシャフトに回転変動が生じてベルト速度が急激に低下した場合、プーリ６２には、ハブ構造体６３に対してコイルスプリング６７が巻き緩む矢印Ｔ方向の力がベルトにより加えられる。上記のように、プーリ６２とハブ構造体６３は、コイルスプリング６７の弾性力により反対方向への瞬間的な相対弾性回転運動が可能であるので、ベルト速度の急激な低下時に、慣性で回転を続けるハブ構造体６３に対して、コイルスプリング６７が巻き緩むことにより、プーリ６２が矢印Ｔ方向へ独立して回転することができる。ここで、上記の静止状態から、内周側スプリングガイド面６２ｄが第１巻添え領域６７ａに対して（図２３の矢印Ｔ方向に）５度（角度）ほど回転し、その後はスプリングストッパ面６２ｃの効果により、コイルスプリング６７の一端が押圧されて（図２０の矢印Ｕ方向）、コイルスプリング６７とプーリ６２との間に滑りを生じさせることなく、効率的にコイルスプリング６７を巻き緩ませる。同様に、他端側のスプリングストッパ面の効果により、コイルスプリング６７の他端が押圧され、コイルスプリング６７とプーリ６３との間に滑りを生じさせることなく、効率的にコイルスプリング６７を巻き緩ませる。この状態で、内周側スプリングガイド面６２ｄ及び６３ｄは、それぞれ第１巻添え領域６７ａ、第２巻添え領域６７ｂに対して静止している。
【０１２９】
これらの結果、クランクシャフトの回転変動を効率的に吸収することでベルト鳴きが抑制され、ベルトの磨耗を防止できる。また、クランクシャフトの回転変動によるハブ構造体６３及び発電軸への影響を緩和できる。
【０１３０】
本実施形態においては、バネ収容室６６に、コイルスプリング６７の中間領域６７ｃと、プーリ６２との間の空間を確保していることで、コイルスプリング６７がプーリ６２及びハブ構造体６３のいずれにも接触しない領域ができる。これにより、コイルスプリング６７は当初の内径よりも大きく巻き緩むことが可能であり、このことにより、プーリ６２とハブ構造体６３との間の相対角変位を大きくすることができる。そのため、クランクシャフトの回転変動を効率的に吸収することでベルト鳴きが抑制され、ベルトの磨耗を防止できる。
【０１３１】
ここで、第１巻添え領域６７ａ及び第２巻添え領域６７ｂ、並びに、第１巻添え領域６７ａ及び第２巻添え領域６７ｂからコイルスプリングの中間領域６７ｃへの、それぞれの遷移領域６７ｔ、６７ｕにおいて、コイルスプリング６７の内周面が、それぞれ内周側スプリングガイド面６２ｄ、６３ｄと隙間なく当接しているので、図２４のｇのような、内周側スプリングガイド面とコイルスプリングとの間で局所的に接触する部分、すなわち、コイルスプリング７の内周面がその幅方向の一部においてのみ内周側スプリングガイド面６２ｄ、６３ｄと接触する部分がなくなり、クランクシャフトの回転変動の度に応力集中が発生することがないので、コイルスプリング６７の有害な磨耗、破損を防止できる。また、本実施の形態では内径が全領域で均一なコイルスプリング６７を用いることができ、内径が強制的に変化させられて応力集中が発生するような遷移領域がないため、コイルスプリング６７の磨耗、破損を防止できる。
【０１３２】
以上のように、本実施形態に係るプーリ構造体６１により、第１巻添え領域６７ａ及び第２巻き添え領域６７ｂ、並びに、コイルスプリングの中間領域６７ｃとの間の遷移領域６７ｔ及び６７ｕにおいて、内周側スプリングガイド面６２ｄ、６３ｄとコイルスプリング６７との間での局所的な接触による応力集中の発生が防止でき、コイルスプリングの有害な磨耗、破損を抑止できる。また、プーリ６２とハブ構造体６３との両方が同じ回転速度で回転する状態と、同方向へプーリ６２がハブ構造体６３よりも小さな回転速度で回転する状態とを、一端を含み且つ線状体が実質的に同じ曲率で湾曲しつつ他端に向かって延在した第１巻添え領域６７ａ、及び、他端を含み且つ線状体が実質的に同じ曲率で湾曲しつつ一端に向かって延在した第２巻添え領域６７ｂを有するコイルスプリング６７を用いて切換可能とすることができる。そのため、コイルスプリング６７の第１巻添え領域６７ａ及び第２巻添え領域６７ｂにおける疲労破壊やその付近での回転体の破損が起こりにくくなる。
【０１３３】
また、本実施形態において、第１巻添え領域６７ａ及び第２巻添え領域６７ｂは、巻き数が１巻き以上の線状体から構成される。このように巻添え領域６７ａ及び６７ｂの巻き数を１巻き以上とすることで、第１巻添え領域６７ａ及び第２巻添え領域６７ｂがそれぞれ内周側スプリングガイド面６２ｄ、６３ｄに与える把持力が大きくなるので、コイルスプリング６７が内周側スプリングガイド面６２ｄ、６３ｄに対して滑ることが少なくなり、その信頼性が向上する。
【０１３４】
また、本実施形態では、動力出力側、例えばエンジンのクランクシャフトからの回転駆動力をプーリ６２に与えて、プーリ６２がその回転駆動力をハブ構造体６３に伝達していたが、その逆の構造、即ちハブ構造体６３に動力出力側の回転駆動力を与えて、ハブ構造体６３がその回転駆動力をプーリ６２に伝える構造としてもよい。この場合、回転駆動力がハブ構造体６３からコイルスプリング６７を介してプーリ６２へ伝達され、プーリ６２からベルトを介して動力が出力されることになる。
【０１３５】
その場合には、コイルスプリング６７が巻き締められる方向（図２０の矢印Ｔ方向）へハブ構造体６３がプーリ６２以上の回転速度で回転しているときは、コイルスプリング６７の第１巻添え領域６７ａが内周側スプリングガイド面６２ｄを把持することによって、内周側スプリングガイド面６２ｄが第１巻添え領域６７ａに対して静止するように、コイルスプリング６７が内周側スプリングガイド面６２ｄに装着される。一方、コイルスプリング６７が巻き締められる方向（矢印Ｔ方向）へハブ構造体６３がプーリ６２未満の回転速度で回転しているときは、上記の静止状態から、内周側スプリングガイド面６２ｄが第１巻添え領域６７ａに対して矢印Ｔ方向に５度（角度）ほど回転し、その後はコイルスプリング６７が巻き緩められる方向（矢印Ｔ）にコイルスプリング６７の一端がスプリングストッパ面６２ｃによって押圧されつつ、内周側スプリングガイド面６２ｄが前記第１巻添え領域に対して静止するように、コイルスプリング６７が内周側スプリングガイド面６２ｄに装着されている。また、他端側の第２巻添え領域６７ｂについても同様に、内周側スプリングガイド面６３ｄへ装着される。
【０１３６】
（第６実施形態）
次に、図２１〜図２３に基づいて、本発明の第６実施形態に係るプーリ構造体７１に関して、第５実施形態に係るプーリ構造体と特徴が異なる点を中心に、以下説明する。なお、本実施形態においては、上記の第５実施形態の構成部材と同様の部分（７１、７２、７２ａ、７２ｄ、７２ｆ、７３、７３ａ、７３ｄ、７４、７５、７６、７７、７７ａ〜７７ｃ、７７ｔ、７７ｕ）については、第５実施形態の符号（６１、６２、６２ａ、６２ｄ、６２ｆ、６３、６３ａ、６３ｄ、６４、６５、６６、６７、６７ａ〜６７ｃ、６７ｔ、６７ｕ）の部分にそれぞれ順に合致させて示しており、かかる同様の部分の説明が省略されることがある。
【０１３７】
図２１は、本発明の第６実施形態に係るプーリ構造体７１の縦断面図である。図２２（ａ）は本発明の第６実施形態に係るプーリ構造体の断面図（図２１のＫ−Ｋ断面位置に相当）の要部を示した図である。また、図２２（ｂ）は図２２（ａ）のＬ−Ｌ断面図の要部を示した図である。図２２は説明に必要な要部のみを表したものであり、断面そのものではない。また、図２２にはハブ７３側の構造のみを示したが、プーリ７２側についてもハブ７３側についての説明で代表させることにより足りるため、省略してある。図２３は図２１のＪ−Ｊ断面図である。
【０１３８】
本実施形態においては、プーリ７２には、内周側スプリングガイド面７２ｄ、及び、バネ収容室７６に面して半径方向内側に指向する外周側スプリングガイド面７２ｅが、またハブ構造体７３には、内周側スプリングガイド面７３ｄ、及び、バネ収容室７６に面して半径方向内側に指向する外周側スプリングガイド面７３ｅがそれぞれ設けられている。そして、内周側スプリングガイド面７２ｄ、７３ｄ、と、外周側スプリングガイド面７２ｅ、７３ｅとの間の溝幅は、それぞれコイルスプリング７７の巻添え領域７７ａ、７７ｂを収めることが可能な範囲で最小の幅となっている。そして、コイルスプリング７７の第１巻添え領域７７ａは、内周側スプリングガイド面７２ｄと外周側スプリングガイド面７２ｅとの間に、第２巻添え領域７７ｂは、内周側スプリングガイド面７３ｄと外周側スプリングガイド面７３ｅとの間にそれぞれ装着されている。また本実施形態においては、コイルスプリング７７の一端及び他端と周方向で対向するスプリングストッパ面は設けられていない。
【０１３９】
次に、コイルスプリング７７の第１巻添え領域７７ａ及び第２巻添え領域７７ｂと、内周側スプリングガイド面７２ｄ及び７３ｄとの間の当接状態について、図２３を用いて説明する。
【０１４０】
コイルスプリング７７が巻き締められる方向（図２３の矢印Ｒ方向）へプーリ７２がハブ構造体７３以上の回転速度で回転しているときは、コイルスプリング７７の第１巻添え領域７７ａが内周側スプリングガイド面７２ｄを把持することによって、内周側スプリングガイド面７２ｄが第１巻添え領域７７ａに対して静止するように、コイルスプリング７７が内周側スプリングガイド面７２ｄに装着されている。一方、コイルスプリング７７が巻き締められる方向（矢印Ｒ）へプーリ７２がハブ構造体７３未満の回転速度で回転しているときは、上記の静止状態から、内周側スプリングガイド面７２ｄが第１巻添え領域７７ａに対して矢印Ｔ方向に５度ほど回転し、その後はコイルスプリング７７の第１巻添え領域７７ａが外周側スプリングガイド面７２ｅを押圧することによって、コイルスプリング７７の第１巻添え領域７７ａが外周側スプリングガイド面７２ｅに対して静止し、コイルスプリング７７が巻き緩められるように、コイルスプリング７７が内周側スプリングガイド面７２ｄに装着されている。また、図示していないが、第２巻添え領域７７ｂについても同様に、内周側スプリングガイド面７３ｄへ装着されている。このような当接状態にするため、コイルスプリング７７をバネ収容室７６から取り出した状態で、コイルスプリング７７の内径は内周側スプリングガイド面７２ｄ及び７３ｄの最小の内径よりも小さい。
【０１４１】
次に、上記のように構成されたプーリ構造体７１の動作を説明する。
【０１４２】
まずプーリ７２及びハブ構造体７３が回転していない状態から、ベルトにより駆動力が伝えられてプーリ７２が図２３の矢印Ｒで示される方向へ回転を開始した直後の状態では、プーリ７２の方がハブ構造体７３よりも矢印Ｒ方向への回転速度が大きい。この状態では、内周側スプリングガイド面７２ｄに対して第１巻添え領域７７ａが静止しており、内周側スプリングガイド面７２ｄと第1巻添え領域７７ａとは同じ回転速度で矢印Ｒ方向へ回転している。このまま回転を続けると、コイルスプリング７７の第１巻添え領域７７ａと内周側スプリングガイド面７２ｄとの間の把持作用、及び、他端の第２巻添え領域７７ｂと内周側スプリングガイド面７３ｄとの間の把持作用により、プーリ７２の回転がコイルスプリング７７を介してハブ構造体７３に弾性的に伝達され、回転が伝えられたハブ構造体７３も回転を始める。このとき、プーリ７２とハブ構造体７３は、コイルスプリング７７を巻き締めながら回転しており、コイルスプリング７が限界まで巻き締まると、プーリ７２とハブ構造体７３は同じ回転速度で矢印Ｒ方向へ回転する。この状態で、内周側スプリングガイド面７２ｄ、７３ｄに対して第１巻添え領域７７ａ、第２巻添え領域７７ｂがそれぞれ静止している。
【０１４３】
このような状態では、当初の第１巻添え領域７７ａの把持力に加えて、図２３の矢印Ｓで示される方向へ、コイルスプリング７７による内周側スプリングガイド面７２ｄに対する締め付け力が発生し、コイルスプリング７７が内周側スプリングガイド面７２ｄを保持するための摩擦力が強化されている。これは、コイルスプリング７７の他端側の内周側スプリングガイド面７３ｄについても同様である。そのため、回転速度が高くなっても上記の第１巻添え領域７７ａ、第２巻添え領域７７ｂが内周側スプリングガイド面７２ｄ、７３ｄに対して滑ることがほとんどない。この状態で、内周側スプリングガイド面７２ｄ及び７３ｄは、それぞれ第１巻添え領域７７ａ、第２巻添え領域７７ｂに対して静止している。
【０１４４】
また上記のような、プーリ７２の矢印Ｒ方向への回転速度が、ハブ構造体７３以上となっている状態での回転運動の間、コイルスプリング７７の中間領域７７ｃが当初よりも巻き締められた状態になっていることで、コイルスプリング７７に巻き緩み方向への弾性的回転エネルギーが蓄えられ、プーリ７２とハブ構造体７３とが反対方向に瞬間的な相対弾性回転運動ができるようになっている。本実施形態においては、バネ収容室７６に、コイルスプリング７７の中間領域７７ｃとハブ構造体７３との間の空間を確保していることで、コイルスプリング７７はより小径に巻き締まることが可能であり、巻き緩み方向へのより強い弾性的回転エネルギーを蓄えることができる。
【０１４５】
ここで、クランクシャフトに回転変動が生じてベルト速度が急激に低下した場合、プーリ７２には、ハブ構造体７３に対してコイルスプリング７７が巻き緩む矢印Ｔ方向の力がベルトにより加えられる。上記のようにコイルスプリング７７の弾性力により、プーリ７２とハブ構造体７３は、反対方向への瞬間的な相対弾性回転運動が可能であるので、ベルト速度の急激な低下時に、慣性で回転を続けるハブ構造体７３に対して、コイルスプリング７７が巻き緩むことにより、プーリ７２が矢印Ｔ方向へ独立して回転することができる。ここで、上記の静止状態から、内周側スプリングガイド面７２ｄが第１巻添え領域７７ａに対して（図２３の矢印Ｔ方向に）５度（角度）ほど回転し、その後はコイルスプリング７７が巻き緩むことにより、コイルスプリング７７の内径が増大し、図２３の矢印Ｑで示される方向へ、コイルスプリング７７による外周側スプリングガイド面７２ｅに対する押圧力が発生する。これは、コイルスプリング７７の他端側の外周側スプリングガイド面７３ｅについても同様である。このことにより、コイルスプリング７７とプーリ７２との間に滑りを生じさせることなく、効率的にコイルスプリング７７を巻き緩ませる。同様に、他端側でも発生するコイルスプリング７７による外周側スプリングガイド面７３ｅに対する押圧力により、コイルスプリング７７とプーリ７３との間に滑りを生じさせることなく、効率的にコイルスプリング７７を巻き緩ませる。この状態で、内周側スプリングガイド面７２ｄ及び７３ｄは、それぞれ第１巻添え領域７７ａ、第２巻添え領域７７ｂに対して静止している。
【０１４６】
これらの結果、クランクシャフトの回転変動を緩やかに吸収することでベルト鳴きが抑制され、ベルトの磨耗を防止できる。また、クランクシャフトの回転変動によるハブ構造体３及び発電軸への影響を緩和できる。
【０１４７】
以上のように、本実施形態に係るプーリ構造体７１により、第１巻添え領域７７ａ及び第１巻添え領域７７ａに連続した第１遷移領域７７ｔにおいて、並びに、第２巻添え領域７７ｂ及び第２巻添え領域７７ｂに連続した第１遷移領域７７ｕにおいて、内周側スプリングガイド面７２ｄ、７３ｄとコイルスプリング７７との間での局所的な接触による応力集中の発生が防止でき、コイルスプリングの有害な磨耗、破損を抑止できる。また、プーリ７２とハブ構造体７３との両方が同じ回転速度で回転する状態と、同方向へプーリ７２がハブ構造体７３よりも小さな回転速度で回転する状態とを、一端を含み且つ線状体が実質的に同じ曲率で湾曲しつつ他端に向かって延在した第１巻添え領域を有するコイルスプリング７７を用いて切換可能とすることができる。
【０１４８】
また本実施形態では、コイルスプリング７７の第１巻添え領域７７ａが、内周側スプリングガイド面７２ｄと外周側スプリングガイド面７２ｅとの間に、第２巻添え領域７７ｂが、内周側スプリングガイド面７３ｄと外周側スプリングガイド面７３ｅとの間にそれぞれ装着されている。このようにすることで、コイルスプリング７７を傾いたりすることなく確実にまっすぐ安定してプーリ構造体７１に装着できる。すなわち、コイルスプリング７７が傾いて設置されていると、プーリ構造体７１に加わる回転変動によってコイルスプリング７７の一部分に過大な力が加わりやすくなり、コイルスプリング７７が破損し易くなってしまう。この点、本実施形態ではコイルスプリング７７の取付け向きが斜めになることを回避できるから、プーリ構造体７１に加わる回転変動をバネ線全体で均等に受け止めることができ、コイルスプリング７７の寿命を延ばすことができる。
【０１４９】
また、例えば、上記の実施形態においては、コイルスプリング７７の巻添え領域を１巻き程度にしているが、この巻き数に限定するものではなく、１巻き以上であればよい。さらに、遷移領域の巻き数も上記の実施形態においては１巻き程度となっているが、この巻き数に限定するものではない。
【０１５０】
また、例えば、肉抜部を設けることなどにより、プーリ７２は積極的に軽量化されていることが好ましい。これにより、プーリ７２の回転慣性モーメントを低減することができるので、凹凸面７２ａのある点における速度をベルトの速度に維持するために必要とするベルトの張力を緩和することができる。したがって、凹凸面７２ａとベルトとの間の静止摩擦力を上回る力の発生を抑制できるので、ベルトが磨耗することがなく、寿命を延長することができる。
【０１５１】
また、プーリ７２の素材として、例えばアルミニウムなどの軽合金を採用することが好ましい。これにより、プーリ７２の回転慣性モーメントをさらに低減することができるので、前述の肉抜きによる軽量化による効果と同様に、ベルトの寿命を延長することができる、という効果を奏する。
【０１５２】
さらに、コイルスプリング７７の断面形状を変化させても良い。例えば、断面が円形であるコイルスプリングと断面が矩形である角コイルスプリングとを比較して以下のような効果が得られることが分かっている。すなわち、同じ相対角変位・同じ巻き数・同じばね定数では、後者のコイルスプリングに発生する最大引張（圧縮）応力を約７０％となるよう低減することができ、一方、同じ相対角変位において発生する最大引張（圧縮）応力が同じであり且つ同じばね定数であっては後者の必要巻き数が７０％となる効果を奏する。以上の理由から角コイルスプリングを採用しても良いが、これに限定されず、コイルスプリングの断面形状は例えば円形であっても良い。
【０１５３】
また本実施形態では、オルタネータのハブ構造体７３にプーリ構造体７１を設けた場合を説明したが、それに限らず、例えば自動車のエアコンディショナのコンプレッサ軸に本発明のプーリを設置することが考えられる。また、車両機器以外にも本発明のプーリ構造体の適用は妨げられず、種々の回転伝達系に本発明のプーリ構造体を設置して使用することができる。
【０１５４】
（第７実施形態）
次に、図２５は、本発明の第７実施形態に係るプーリ構造体１０１の縦断面図である。図２６は、図２５におけるＮ−Ｎ断面である。
【０１５５】
自動車用内燃機関（図示せず）は、エンジンフレーム（図示せず）、クランクシャフト（図示せず）、及びオルタネータの発電軸（図示せず）を含んでいる。図２５に示すプーリ構造体１０１は、オルタネータの発電軸上に設置されるものであって、エンジンの動力がクランクシャフト及びベルト（図示せず）を介して伝達されることにより回転する。このプーリ構造体１０１は、筒状に形成されたプーリ１０２を有し、当該プーリ１０２の外周面には、前記ベルトを巻き掛けることによりエンジンからの駆動力を伝えることが可能な凹凸面１０２ａが設けられている。
【０１５６】
プーリ１０２の軸方向一端側の内周には軸受１０４が、軸方向他端側の内周には軸受１０５が配置されている。これらの軸受１０４及び軸受１０５により、ハブ構造体１０３がプーリ１０２に対して相対回転自在に支持されており、このハブ構造体１０３はプーリ１０２の内側空間に、プーリ１０２と同心に配置されている。尚、本実施形態においては軸受１０４、軸受１０５として、それぞれドライメタル、ボールベアリングを用いているが、これらに限定されるものではなく、ハブ構造体１０３がプーリ１０２に対して相対回転自在になるように支持するものであればよい。
【０１５７】
プーリ１０２の内周には、軸受１０５が外れないように固定するための止め部材８１が嵌装されている。また、ハブ構造体１０３の軸孔１０３ａは、オルタネータの発電軸（図示せず）を固定可能に形成されている。
【０１５８】
前記のプーリ１０２とハブ構造体１０３、及び軸受１０４、１０５により、バネ収容室１０６が形成されており、バネ収容室１０６内には、コイルスプリング１０７が収容されている。コイルスプリング１０７は、断面四角形状の金属性線状体が螺旋状に巻回された角スプリングである。
【０１５９】
本実施形態においては、バネ収容室１０６に面したプーリ１０２の内面に、収容溝１０２ｂが設けられ、収容溝１０２ｂにおいて回転軸の半径方向に指向する外側の内周面を第１スプリングガイド面１０２ｄとし、コイルスプリング１０７の端部に位置する第１当接部１０７ａが第１スプリングガイド面１０２ｄに当接するようにコイルスプリング１０７が装着されている。また、第１スプリングガイド面１０２ｄには、硬質クロムめっきが施されている。尚、収容溝１０２ｂの回転軸の半径方向の幅については、コイルスプリング１０７を構成する線状体を収容できるだけの幅は必要であるが、ここではその上限を特に制限しない。
【０１６０】
コイルスプリング１０７の端部は、径が装着前の径よりも小さくなるように弾性変形した状態で装着されており、当該コイルスプリング１０７の弾性回復により図２６に示すＮ−Ｎ断面において矢印Ｖで示す方向にプーリ内面が付勢されている。また、コイルスプリング１０７の線状体先端部１０７ｃは、角部が除去されており、プーリ内周面と当接する面と、コイルスプリング１０７の線状体端面とが互いに滑らかに連続する面として形成されている。
【０１６１】
図２８に、図２６におけるコイルスプリング１０７のＰ−Ｐ断面の当接面側を示す。コイルスプリング１０７の当接面の断面形状は図中Ｎで示す中央部においては直線形状であり、Ｏで示す部分においては端部に近づくにつれ曲率が小さくなるようなクラウニング処理が施されており、端部の角部が除去されている。
【０１６２】
一方、バネ収容室１０６に面したハブ構造体１０３の外面にはリテーナ部１０３ｂが設けられ、リテーナ部１０３ｂにおいて回転軸の半径方向に指向する外側の内周面を第２スプリングガイド面１０３ｄとし、コイルスプリング１０７のリテーナ部１０３ｂ側端部に位置する第２当接部１０７ｂが第２スプリングガイド面１０３ｄに当接するようにコイルスプリング１０７が装着されている。
【０１６３】
コイルスプリング１０７における第２当接部１０７ｂは、第１当接部１０７ａと同様にして径が装着前の径よりも小さくなるように弾性変形した状態で装着されており、先端部において角部が除去されるとともに、第２当接部１０７ｂにはクラウニングが施されている。
【０１６４】
以上のように、上記コイルスプリング７はプーリ構造体１０１と略同心にバネ収容室１０６の内部に配置され、プーリ１０２とハブ構造体１０３とはコイルスプリング１０７を介して弾性的に連結される。
【０１６５】
次に、プーリ構造体１０１の動作を説明する。
【０１６６】
上述したように、プーリ構造体１０１は、コイルスプリング１０７が弾性回復する力によりプーリ１０２及びハブ構造体１０３との当接面で生じる一定の摩擦力を用いて、プーリ１０２とコイルスプリング１０７、及びハブ構造体１０３とコイルスプリング１０７との固定状態を維持する機構（スプリングクラッチ機構）を有する。このスプリングクラッチ機構により、ベルト（図示せず）が駆動してプーリ１０２が回転すると、プーリ１０２の回転運動がハブ構造体１０３に伝達する。
【０１６７】
この運動において、プーリ１０２からハブ構造体１０３に伝わる回転トルクが増加していく場合、スプリングクラッチ機構の摩擦力を超える回転トルクが伝達された時点で、コイルスプリング１０７がプーリ１０２またはハブ構造体１０３に対して滑り始め、プーリ１０２とハブ構造体１０３とは相対回転を行うことになる。このとき当該コイルスプリング１０７の当接面に作用する摩擦は静摩擦から動摩擦に変化し、コイルスプリング１０７とプーリ１０２またはコイルスプリング１０７とハブ構造体１０３との間で作用する摩擦力は低下する。これより、プーリ１０２とハブ構造体１０３との間で伝達される回転トルクは減少することになる。
【０１６８】
ここで、プーリ１０２からハブ構造体１０３に伝達される回転トルクが大きいほど、ハブ構造体１０３の回転速度の単位時間当たりの増加量が大きくなる。したがって、一般的な回転トルクを伝達する構造体においては、著しく大きい回転トルクの伝達により、急激な速度変化が生じることになる。
【０１６９】
しかしながら、本発明のプーリ構造体１０１においては、コイルスプリング１０７は当接部１０７ａ・１０７ｂの当接面において滑ることが可能であり、摩擦力により伝達可能な所定の大きさの回転トルク以上のトルクはスプリングクラッチ機構の滑りにより伝達されることはない。したがって、ハブ構造体１０３の回転速度の急激な変動を抑制することが可能である。また、当該回転トルクの伝達の際、コイルスプリング１０７はプーリ１０２及びハブ構造体１０３との当接部全体でプーリ１０２とハブ構造体１０３とを支持するため、コイルスプリング１０７に作用する摩擦力はコイルスプリング１０７の当接部分に分散して働くことになる。したがって、コイルスプリング１０７の一部への応力集中を抑制することが可能であり、コイルスプリング１０７の疲労破壊を抑制することが可能である。また、コイルスプリング１０７に作用する回転トルクが過剰に大きくなることはないため、コイルスプリング１０７の劣化を抑制することが可能である。
【０１７０】
プーリ１０２からハブ構造体１０３に伝わる回転トルクが増加してスプリングクラッチ機構の滑りが発生しうる場合とは、例えば、スプリングクラッチ機構が滑らずに固定されている状態（把持状態）において、プーリ１０２の単位時間当たりの回転速度の増加量が大きい場合、つまり、プーリ１０２の回転速度が急激に増加する場合が挙げられる。このとき、仮に把持状態であればハブ構造体１０３に伝達されるであろう回転トルクが、スプリングクラッチ機構の摩擦力により伝達可能な所定の大きさの回転トルクよりも大きい場合は、スプリングクラッチ機構は把持状態から滑り状態に変化する。したがって、プーリ１０２の回転にハブ構造体１０３の回転が追従して急激に回転速度が増加することはない。
【０１７１】
同様にして、プーリ１０２の単位時間当たりの回転速度の減少量が大きい場合、つまり、プーリ１０２の回転速度が急激に減少する場合においても、スプリングクラッチ機構の滑りを発生させることが可能である。この場合、慣性力により同じ回転速度で回転し続けようとするハブ構造体１０３の回転を止める方向に回転トルクが作用する。当該回転トルクが、スプリングクラッチ機構の摩擦力により伝達可能な所定の大きさの回転トルク以上であれば、スプリングクラッチ機構は把持状態から滑り状態に変化する。したがって、ハブ構造体１０３の急激な回転速度の減少を抑制することが可能である。
【０１７２】
このように、コイルスプリング１０７の当接部がプーリ１０２またはハブ構造体１０３のガイド面１０２ｄ、１０３ｄで滑ることにより、当該ガイド面１０２ｄ、１０３ｄの磨耗の恐れがある。磨耗により当該部分での接触の摩擦係数が変化すると、滑りが発生する所定の回転トルクが変化するため、滑りの発生が不安定になり問題となる。本実施形態では、前記コイルスプリングが当接するプーリ１０２とハブ構造体１０３とに、硬質クロムめっきが施されているため、当該磨耗を抑制することができる。尚、プーリ１０２及びハブ構造体１０３の当接部の表面硬化処理は硬質クロムめっきに限られず、ニッケルめっき、高周波焼入れ、セラミックスの溶射などによっても行うことが可能である。
【０１７３】
また、コイルスプリング１０７は角スプリングであり、その当接面の広さにより安定して当接状態を維持することが可能である。ここで、コイルスプリング１０７の線状体先端部１０７ｃは、鋭利な角部が除去されているため、プーリ１０２の表面に傷をつけることを防止することが可能である。さらに、このような形状にすることによりプーリ構造体１０１の組立て時にコイルスプリング１０７をプーリ１０２に挿入しやすくすることができる。また、コイルスプリング１０７にはクラウニングが施され（図２８参照）、断面の角部は滑らかにされているため、プーリ１０２の表面に傷をつけることを防止することができる。
【０１７４】
尚、図２７にコイルスプリングの変形例を示すように、コイルスプリング１０８の先端付近をコイル径が小さくなるように半径方向内側に曲げることにより、先端とプーリ１０２との間に隙間δを設け、プーリ１０２の表面に傷をつけることを防止することも可能である。
【０１７５】
また、コイルスプリング１０７は、図２８に示す断面形状を有するものに限らず、当接面全体が曲面になる断面形状、例えば、図２９に示すような中央部から角部に向かって曲率が小さくなる（Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３＞Ｒ４）ようにクラウニングを施した断面形状のコイルスプリング１０９とすることによってもプーリ１０２の傷つきを防止し、安定した当接状態を維持することが可能である。
【０１７６】
また、コイルスプリング１０７がプーリ１０２及びハブ構造体１０３を付勢する弾性回復力が大きいほど、滑りが発生する所定の回転トルクは大きくなるため、用いるコイルスプリングのコイル径や材料の弾性係数を調整することにより、当該所定の回転トルクを調整することが可能である。尚、コイル径は軸方向に一様である必要はなく、プーリ１０２またはハブ構造体１０３との当接部１０７ａ、１０７ｂのコイル径のみを部分的に大きくして弾性回復力を調整することも可能である。
【０１７７】
また、コイルスプリングの軸方向の長さに対してプーリ構造体１０１の挿入幅ｌ（図２５参照）を０．２ｍｍ〜５ｍｍ程度小さく設計することにより、プーリ構造体１０１に装着したコイルスプリングの両端は収容溝１０２ｂ及びリテーナ部１０３ｂに対して軸方向に当接し、軸方向に圧縮された状態となるため、エンドプレーによる異音の発生を抑制することが可能である。
【０１７８】
（第８実施形態）
次に、図３０は、本発明の第８実施形態に係るプーリ構造体１２１の縦断面図である。図３１は、図３０に示すハブ構造体の第２スプリングガイド面１２３ｄの形状を示す図である。第８実施形態に係るプーリ構造体１２１は、コイルスプリング１２７がプーリ１２２及びハブ構造体１２３を半径方向内側方向へ付勢してスプリングクラッチ機構を形成している点、及びハブ構造体１２３におけるコイルスプリング１２７との当接面である第２スプリングガイド面１２３ｄは一定間隔で傾斜溝５１を設けた面として形成されている（図３１参照）点で第７実施形態と異なる。尚、同一部材には同一の符号を付して説明を省略する。また、プーリ１２２は第７の実施形態と同様に凹凸面１２２ａに巻き掛けられたベルト（図示せず）の駆動により回転する。
【０１７９】
本実施形態においては、バネ収容室１２６に面したプーリ１２２の内面に、収容溝１２２ｂが設けられ、収容溝１２２ｂにおいて回転軸の半径方向に指向する内側の外周面を第１スプリングガイド面１２２ｄとし、コイルスプリング１２７の端部に位置する第１当接部１２７ａが第１スプリングガイド面１２２ｄに当接するようにコイルスプリング１２７が装着されている。
【０１８０】
コイルスプリング１２７の端部は、径が装着前の径よりも大きくなるように弾性変形した状態で装着されており、当該コイルスプリング１２７の弾性回復により径を小さくする方向にプーリ１２２のガイド面１２２ｄが付勢されている。
【０１８１】
一方、リテーナ部１２３ｂにおいて回転軸の半径方向に指向する内側の外周面を第２スプリングガイド面１２３ｄとし、コイルスプリング１２７の当該リテーナ部１２３ｂ側端部に位置する第２当接部１２７ｂが第２スプリングガイド面１２３ｄに当接するようにコイルスプリング１０７が装着されている。
【０１８２】
第２当接部１２７ｂは、第１当接部１２７ａと同様にして径が装着前の径よりも大きくなるように弾性変形した状態で装着されている。
【０１８３】
上記のように構成されたプーリ構造体１２１は、コイルスプリング１２７の当該径を小さくする方向への弾性回復によるスプリングクラッチ機構によって、滑りによるプーリ１２２に対するハブ構造体１２３の相対回転を可能とした状態で、プーリ１２２の回転運動をハブ構造体１２３に伝達する。
【０１８４】
第７実施形態と同様に、当該スプリングクラッチ機構の滑りが生じる所定の回転トルクの大きさは、コイルスプリング１２７とプーリ１２２またはコイルスプリング１２７とハブ構造体１２３との間の摩擦係数が大きいほど大きくなる。本実施形態においては、ハブ構造体１２３におけるガイド面１２３ｄに、回転方向に一定間隔で傾斜溝５１（図３１参照）を形成することにより、当該摩擦係数は低下し、コイルスプリング１２７が滑る際の潤滑性を向上させている。
【０１８５】
このように当接面を加工することで、滑りが発生する所定の回転トルクの大きさを低くすることができ、プーリ１２２の回転速度変動によってハブ構造体１２３が受ける影響をより小さくすることができる。尚、図３１に示す形状に限らず、図３２に示すように、当接面にエンボス５２を形成する加工を施したり、図３３に示すように、ドライメタル等の潤滑性のよい材料５３を圧入したりすることによっても摩擦係数を低下させることが可能である。また、ハブ構造体１２３を加工する場合に限らず、プーリ１２２におけるガイド面１２２ｄを加工することも可能である。
【０１８６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用効果を述べているが、これら作用効果は一例であり、本発明を限定するものではない。
【符号の説明】
【０１８７】
１、１１、２１、６１、７１、１０１、１１１、１２１ プーリ構造体
２ 第１回転体
２ｂ、１２ｂ、２２ｂ 第１収容溝
３ 第２回転体
３ｂ、１３ｂ、２３ｂ 第２収容溝
４、５ 軸受
６、１０６、１２６ バネ収容室
７、６７、７７ コイルスプリング
１２、２２、６２、７２、１０２、１２２ プーリ（第１回転体）
１２ｃ、２２ｃ、６２ｃ スプリングストッパ面
１２ｄ、２２ｄ、１３ｄ、２３ｄ、１１３ｄ スプリングガイド面
１３、２３、６３、７３、１０３、１１３、１２３ ハブ構造体（第２回転体）
１３ｃ、２３ｃ スプリングストッパ面
２４、２５ 軸受
１６、２６ａ、１６ｂ、６６、７６ バネ収容室
１７、２７、１１７ コイルスプリング
１７ａ、２７ａ、６７ａ、７７ａ、１１７ａ 第１巻添え領域
１７ｂ、６７ｂ、７７ｂ、１１７ｂ 第２巻添え領域
２７ｂ 他端部
６２ｄ、６３ｄ、７２ｄ、７３ｄ 内周側スプリングガイド面
６２ｆ、７２ｆ 第１螺旋路
６３ｆ、７３ｆ 第２螺旋路
６７ｔ、７７ｔ 第１遷移領域
６７ｕ、７７ｕ 第２遷移領域
７２ｅ、７３ｅ 外周側スプリングガイド面
６７ｃ、７７ｃ、１１７ｃ 中間領域
１０２ｂ、１２２ｂ 収容溝
１０２ｄ、１２２ｄ 第１スプリングガイド面
１０３ｂ、１２３ｂ リテーナ部
１０３ｄ、１２３ｄ 第２スプリングガイド面
１０７、１０８、１０９、１２７ 角スプリング（コイルスプリング）
１０７ａ、１２７ａ 第１当接部
１０７ｂ、１２７ｂ 第２当接部
１１７ｔ 遷移領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対回転可能な２つの回転体間におけるプーリ構造体に係り、より詳しく言えば、弾性部材が前記２つの回転体を連結し、回転変動を吸収できるプーリ構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電を目的として自動車内に設けられたオルタネータは、エンジンに設けられたクランクシャフトに接続されて駆動する。しかし内燃機関の特性上、これに接続されているクランクシャフトには、回転方向に増速・減速が頻繁に繰り返されるといった回転変動が生じる。
【０００３】
ここで、オルタネータの発電軸が大きな慣性モーメントを有する。従って、発電軸とクランクシャフトとがプーリとベルトを用いて連結され動力を伝達するという構成では、ベルトの速度（クランクシャフトの回転速度）が変化するたびにプーリとベルトとの間で滑りが生じ、ベルト鳴き・損耗が誘発される。
【０００４】
さらに、クランクシャフトの回転変動が発電軸に伝えられると、オルタネータの発電機構が劣化し、発電効率が低下するという問題がある。
【０００５】
そこで、前記回転伝達系に好適なプーリ、すなわちクランクシャフトの回転変動を吸収するようなプーリとして、例えば、相対回転可能な２つの回転体の間に弾性部材と粘性流体とを備えたプーリが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
特許文献１には、弾性部材と特殊な粘性流体とを用いてクランクシャフトの回転変動を吸収するようなプーリ構造体の一例が示されている。このプーリ構造体は、互いに相対回転可能な第１回転体と第２回転体との間に、ゴム製の弾性部材と、回転変動が生じる際に発生する剪断力の増大に伴い粘性が増大する性質を有する粘性流体と、から構成されている。この構成により、例え弾性部材にその弾性限界以上の剪断応力が発生し得るトルクがプーリ構造体に作用しても、粘性流体の高粘度化によって第１回転体と第２回転体との相対角変位が抑制され、弾性部材が降伏あるいは破断により損傷することを防止しようとするものである。
【０００７】
また、相対回転可能な２つの回転体（第１、２回転体）の間に弾性部材のみを設けたプーリ構造体も一例として挙げられる（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の弾性部材はコイルスプリングであって、一方の端部のうず巻き部と、他方の端部の半径方向外側に延出する端部分と、それらの間の中間うず巻き部とからなっている。
【０００８】
一方の端部は第２回転体の円筒状表面と把持作用を伴って係合することができる内径を有している。また他方の端部は、第１回転体に設けた円弧状の収容溝に収容され、その半径方向外側に延出した端部分が係止されることにより嵌合固定される。
【０００９】
ベルトの運動によってプーリ構造体に正のトルクが存在している限りは、第１回転体と第２回転体は係合して回転する。この運動の間、中間うず巻き部が、第２回転体を第１回転体に対し反対方向の瞬間的な相対弾性回転運動ができるようにする。さらに、クランクシャフトの回転変動が両回転体間に所定の負のトルクを発生するのに十分な程度に低下したとき、一方の端部のうず巻き部が、第２回転体を第１回転体の回転速度を超える速度で回転させる滑り作用を伴って、第２回転体表面と係合するようになる。
【００１０】
以上のような弾性部材のみを用いて回転変動を吸収しようとする構成においては、特許文献１に比べて、第１回転体と第２回転体間の大きな相対角変位を確保することができるので、プーリに巻架されたベルトの張力変動を減少させることができる。これにより、ベルト鳴きによる騒音が減少し、ベルトの耐久性が改善されるという効果を有する。また、結合離脱機構を一方向クラッチ機能に組み合わせることにより、コスト優位性が高められている。
【００１１】
また、自動車のためのサーペンタイン駆動機構にあってオルタネータに使用されるプーリも知られている（例えば、特許文献３参照）。この特許文献３に記載のプーリは、電機子組立体とともに回転するハブ構造体と当該ハブ構造体の上に取り付けられる交流発電機プーリとを備え、当該ハブ構造体と交流発電機プーリとの間にコイルばねが各端部を固定して介在されており、蛇行ベルトによる交流発電機プーリの従動回転運動をハブ構造体に伝達し、また交流発電機プーリに対しても反対方向の相対弾性回転運動ができる構造となっている。前記コイルばねの端部は半径方向の外側に曲げられており、当該端部は、ハブ構造体と交流発電機プーリに設けられた切込みに収容されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平０８−２４０２４６号公報
【特許文献２】特許第３３５７３９１号公報
【特許文献３】特許第３２６８００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１の構成では、第１回転体と第２回転体との間に設けられる弾性部材として環状のゴムが採用されているため、一般的にその弾性限界内における弾性変形量、すなわち２つの回転体間で許容される相対角変位が十分に確保されていない。さらに、特許文献１で示されているような弾性部材と特殊な粘性流体とを備えたプーリを用いて回転変動を伴うクランクシャフトとオルタネータとを結合することにより、オルタネータに対する回転変動に伴うトルク変動の影響を低減させることが可能であるが、一方でベルトが張力変動により共振し易くなるので、新たな騒音が発生したり、ベルトの耐久性に悪影響を及ぼしたりする。
【００１４】
他方、特許文献２に示されるような、弾性部材としてコイルスプリングを用いるプーリ構造体においては、特許文献１で示されるようなベルトの共振・それに伴う騒音およびベルトの耐久性悪化などの問題は発生しないものの、プーリとオルタネータの発電軸との相対角変位が大きくなり、以下の理由によりコイルスプリングが破損する場合がある。即ち、コイルスプリングの一方の端部は、回転体に設けた円弧状の収容溝に収容され、その半径方向外側又は内側に延出した端部分が係止されることにより嵌合固定されるが、回転変動に伴うプーリとオルタネータの発電軸との相対回転運動により、延出部分の湾曲部に応力集中が発生する。従って、クランクシャフトの回転変動毎に発生する局所的な繰り返し応力によって、コイルスプリングの係止された端部分が疲労破壊するおそれをこのプーリ構造体は有している。
【００１５】
また、特許文献３に記載されたプーリ構造体でも同様に、ハブ構造体または交流発電機プーリに固定されたコイルスプリングの端部に応力集中が発生しやすくなっており、比較的短期間のうちにコイルばねが破損してしまうという問題がある。
【００１６】
本発明は係る諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、ベルトの共振・騒音・耐久性およびプーリとオルタネータの発電軸との相対角変位の確保という側面から、プーリ構造体の相対角変位を緩やかに吸収する部材としてコイルスプリングを採用することとし、このコイルスプリングの疲労破壊が起こりにくいプーリ構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１７】
本発明に係るプーリ構造体は、ベルトの共振・騒音・耐久性およびプーリとオルタネータの発電軸との相対角変位の確保という側面から、プーリ構造体の相対角変位を穏やかに吸収する部材としてコイルスプリングを採用したプーリ構造体に関する。そして、本発明に係るプーリ構造体は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明のプーリ構造体は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。
【００１８】
本発明に係るプーリ構造体における第１の特徴は、ベルトを巻回可能にする第１回転体と、前記第１回転体の内側で当該第１回転体に対し相対回転可能な第２回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体との間に形成されるバネ収容室と、前記バネ収容室に収容されるとともに、一端が前記第１回転体に当接し、他端が前記第２回転体に当接したコイルスプリングと、を備え、前記コイルスプリングの両端は、径の大きさが変化するように弾性変形した状態で配設されているとともに、前記第１回転体及び前記第２回転体によって当該コイルスプリングの径が弾性回復することを抑制された状態で前記第１回転体及び前記第２回転体に当接しており、前記コイルスプリングの端部以外の部分が、前記第１回転体及び前記第２回転体の相対回転時において径の大きさが変化する方向に変形しても、前記第１回転体及び前記第２回転体のいずれにも接触せず、前記コイルスプリングを介して所定の大きさ以上の回転トルクが前記第１回転体と前記第２回転体との間で伝達された場合は、前記コイルスプリングにおける、前記第１回転体との当接部である第１当接部及び前記第２回転体との当接部である第２当接部の少なくともいずれか一方は、前記第１回転体または前記第２回転体に対して当接した状態で滑ることである。
【００１９】
この構成によると、コイルスプリングは弾性回復による力を第１回転体に作用しながら第１回転体に当接するため、当該当接部分の摩擦により第１回転体の回転トルクをコイルスプリングに伝達することができ、逆にコイルスプリングの回転トルクを第１回転体に伝達することも可能である。また、同様に、第２回転体とコイルスプリングとの間でも回転トルクの伝達が可能である。これより、第１回転体と第２回転体との間で回転トルクを伝達することが可能である。当該回転トルクの伝達の際、コイルスプリングに作用する摩擦力はコイルスプリングの当接部分に分散して働くためコイルスプリングの一部への応力集中を抑制することが可能であり、コイルスプリングの疲労破壊を抑制することが可能である。
【００２０】
また、コイルスプリングと第１回転体または第２回転体との当接部に作用する静的な摩擦力を超える力を当該当接部に作用させるような回転トルクが第１回転体と第２回転体との間で伝達されたとき、コイルスプリングと第１回転体との当接部分もしくはコイルスプリングと第２回転体との当接部分において滑りが生じる。したがって、過剰に大きい回転トルクの伝達の際、第２回転体は第１回転体に対して相対回転することができ、第２回転体の急激な回転速度の変動を抑制することが可能となる。また、コイルスプリングを介して過剰に大きい回転トルクが伝達されるのを抑制することができるため、コイルスプリングの劣化は抑制される。
【００２１】
また、本発明に係るプーリ構造体における第２の特徴は、前記第１回転体の単位時間当たりの回転速度の増加量が所定の大きさ以上の場合は、前記コイルスプリングにおける、前記第１回転体との当接部である第１当接部及び前記第２回転体との当接部である第２当接部の少なくともいずれか一方は、前記第１回転体または前記第２回転体に対して当接した状態で滑ることである。
【００２２】
この構成によると、第１回転体の単位時間当たりの回転速度の増加量が所定の大きさ以上になった場合に、第２回転体は第１回転体に対して、回転方向と反対方向に相対回転する。したがって、第１回転体の回転速度が急激に増加したときに起こる第２回転体の急激な回転速度の増加を抑制することが可能である。
【００２３】
また、本発明に係るプーリ構造体における第３の特徴は、前記第１回転体の単位時間当たりの回転速度の減少量が所定の大きさ以上の場合は、前記コイルスプリングにおける前記第１回転体との当接部である第１当接部及び前記第２回転体との当接部である第２当接部の少なくともいずれか一方は、前記第１回転体または前記第２回転体に対して当接した状態で滑ることである。
【００２４】
この構成によると、第１回転体の単位時間当たりの回転速度の減少量が所定の大きさ以上になった場合に、第２回転体は第１回転体に対して、回転方向と同じ方向に相対回転する。したがって、第１回転体の回転速度が急激に減少したときに起こる第２回転体の急激な回転速度の減少を抑制することが可能である。
【００２５】
また、本発明に係るプーリ構造体における第４の特徴は、前記コイルスプリングが当接する前記第１回転体及び前記第２回転体の当接面の少なくともいずれか一方は、表面硬化処理が施されていることである。
【００２６】
この構成によると、コイルスプリングが第１回転体または第２回転体と当接した状態で滑る際の摩擦により、第１回転体または第２回転体の当該当接部分が磨耗するのを抑制することができ、第１回転体と第２回転体との間で、安定して回転トルクを伝達することが可能となる。
【００２７】
また、本発明に係るプーリ構造体における第５の特徴は、前記コイルスプリングが当接する前記第１回転体及び前記第２回転体の当接面の少なくともいずれか一方は、前記コイルスプリングにおける前記第１回転体との当接部である第１当接部または前記第２回転体との当接部である第２当接部との間で生じる摩擦係数を低下させた表面状態になるように加工されていることである。
【００２８】
この構成によると、コイルスプリングと第１回転体または第２回転体との間に作用する摩擦力が低下するため、コイルスプリングの滑りが発生しやすくなる。したがって、第１回転体の回転速度変動によって第２回転体が受ける影響をより小さくすることができる。また、コイルスプリングに作用する回転トルクは小さくなり、コイルスプリングの劣化を抑制できる。
【００２９】
また、本発明に係るプーリ構造体における第６の特徴は、前記コイルスプリングは、当該コイルスプリングの材料断面が四角形状である角スプリングであって、当該角スプリングにおける前記第１回転体または前記第２回転体と当接する面と、当該角スプリングの材料端面とが互いに滑らかに連続する面として形成されていることである。
【００３０】
この構成によると、コイルスプリングにおける第１回転体及び第２回転体との当接部は平面状であり、安定して当接状態を維持することが可能であるとともに、コイルスプリングの先端によって第１回転体または第２回転体の表面に傷をつけることを防止することが可能である。また、プーリ構造体の組立て時にコイルスプリングを第１回転体または第２回転体に挿入しやすくなる。
【００３１】
また、本発明に係るプーリ構造体における第７の特徴は、前記コイルスプリングは、当該コイルスプリングの材料断面が四角形状である角スプリングであって、当該角スプリングの材料端部が、前記第１回転体及び前記第２回転体に対して隙間を介して配設されていることである。
【００３２】
この構成によると、コイルスプリングにおける第１回転体及び第２回転体との当接部は平面状であるため、安定して当接状態を維持することが可能である。また、当該角スプリングの材料端部に位置する角部のうち前記第１回転体及び前記第２回転体との当接面側の角部と、第１回転体または第２回転体との間には間隙が形成されるため、直接当該角部が当接して傷をつけることを防止することが可能である。
【００３３】
また、本発明に係るプーリ構造体における第８の特徴は、前記コイルスプリングは、当該コイルスプリングの材料断面が四角形状である角スプリングであって、当該角スプリングの前記第１回転体または前記第２回転体と当接する面にはクラウニングが施されていることである。
【００３４】
この構成によると、コイルスプリングにおける第１回転体及び第２回転体との当接部は丸みを帯びた形状であり、安定して当接状態を維持しながら潤滑することが可能である。また、コイルスプリングのエッジにより第１回転体または第２回転体の表面に傷をつけることを防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプーリ構造体の断面図。
【図２】実施形態の第１の変形例であって、図１に類似する図。
【図３】実施形態の第２の変形例であって、図１に類似する図。
【図４】図３に示す変形例についての一部断面を含む図。
【図５】実施形態の第３の変形例であって、図２に類似する図。
【図６】本発明の第２実施形態に係るプーリ構造体の断面図。
【図７】図６のＡ−Ａ断面図。
【図８】図６のＢ−Ｂ断面図。
【図９】本発明の第３実施形態に係るプーリ構造体の断面図。
【図１０】(ａ)はコイルスプリングを収容溝から取り出した状態での図９に示すプーリ構造体のＤ−Ｄ断面図。(ｂ)は図９の収容溝から取り出したコイルスプリングのＤ−Ｄ断面図。
【図１１】図９のＤ−Ｄ断面図。
【図１２】図９のＣ−Ｃ断面図。
【図１３】コイルスプリングが巻き緩められた状態における図９に示すプーリ構造体の断面図。
【図１４】コイルスプリングが巻き締められた状態における図９に示すプーリ構造体の断面図。
【図１５】コイルスプリングの縦断面図。
【図１６】（ａ）は本発明の第４実施形態に係るプーリ構造体の断面図の要部を示した図。（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図。
【図１７】本発明の第５実施形態に係るプーリ構造体の縦断面図。
【図１８】（ａ）は本発明の第５実施形態に係るプーリ構造体の断面図（図１７のＦ−Ｆ断面位置に相当）の要部を示した図。（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ断面図の要部を示した図。
【図１９】図１７のＨ−Ｈ断面図。
【図２０】図１７のＩ−Ｉ断面図。
【図２１】本発明の第６実施形態に係るプーリ構造体の縦断面図。
【図２２】（ａ）は本発明の第６実施形態に係るプーリ構造体の断面図（図２１のＫ−Ｋ断面位置に相当）の要部を示した図。（ｂ）は（ａ）のＬ−Ｌ断面図の要部を示した図。
【図２３】図２１のＪ−Ｊ断面図。
【図２４】プーリ構造体の一例の縦断面図及びその一部の拡大図。
【図２５】本発明の第７実施形態に係るプーリ構造体の断面図。
【図２６】図２５に示すプーリ構造体のＮ−Ｎ断面図。
【図２７】コイルスプリングの第１変形例を示す図。
【図２８】図２６に示すコイルスプリングのＰ−Ｐ断面図。
【図２９】コイルスプリングの第２変形例を示す図。
【図３０】本発明の第８実施形態に係るプーリ構造体の断面図。
【図３１】図３０に示すハブ構造体のスプリングガイド面の形状を示す図。
【図３２】図３０に示すハブ構造体のスプリングガイド面の形状の第１変形例を示す図。
【図３３】図３０に示すハブ構造体のスプリングガイド面の形状の第２変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。ここでは、本発明に係るプーリ構造体が自動車のオルタネータの発電軸に設置されている実施形態に関して説明する。
【００３７】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係るプーリ構造体の断面図である。図１に示すプーリ構造体１は、自動車のオルタネータの発電軸（図示せず）に設置されるものであって、エンジンの動力がベルト（図示せず）を介して伝達されることにより回転される。このプーリ構造体１は、その外周に第１回転体２を備え、当該第１回転体２の外周面には、前記ベルトを巻き掛けることが可能なプーリ体２ａが設けられている。こ第１回転体２は略円筒状に形成されている。
【００３８】
前記第１回転体２の軸方向一端側の内周には軸受４が、軸方向他端側の内周には軸受５が配置されている。これら軸受４及び軸受５により、第２回転体３が第１回転体２に対して相対回転自在に支持されており、この第２回転体３は第１回転体２の内部に収納されている。
【００３９】
上記第２回転体３の外周には、軸受４及び軸受５が外れないように固定するための止め部材（図示せず）がそれぞれ嵌装されている。また、この第２回転体３の軸孔３ａは、オルタネータの発電軸（図示せず）が固定可能に形成されている。
【００４０】
前記の第１回転体２と第２回転体３、及び軸受４，５により、バネ収容室６が形成されている。また、前記バネ収容室６内であって、第１収容溝２ｂと第２収容溝３ｂとの間には、その断面が矩形状のコイルスプリング７（角コイルスプリング）が収納されている。
【００４１】
この実施形態では、第１回転体２に一体形成した第１フランジ４１’から、平坦面をもつスプリング保持部８１を第２フランジ４２’に向けて突出させている。一方、第２回転体３に一体形成した第２フランジ４２’からも、スプリング保持部８２を第１フランジ４１’に向けて突出させている。
【００４２】
そして、一側のスプリング保持部８１に対し前記コイルスプリング７の軸方向一端が挿入され、他側のスプリング保持部８２に対しコイルスプリング７の軸方向他端が挿入される。このとき、コイルスプリング７の端部は、この端部の弾性力である縮径方向の縮径力によって、第１回転体２及び第２回転体３に圧接して装着されている。
【００４３】
この端部（装着部）８５，８６において、コイルスプリング７の端部の内径は、弾性変形のない状態で、前記スプリング保持部８１，８２の外径より小さく設定されている。従って、コイルスプリング７をスプリング保持部８１，８２の外周面８３，８４にそれぞれ挿入したときに、拡径方向に弾性変形されるコイルスプリング７の端部には縮径方向の復元力が作用するので、スプリング保持部８１，８２を締め付けることになる。こうして、スプリング保持部８１，８２の外周面が圧接される形となって、コイルスプリング７はスプリング保持部８１，８２に装着される。
【００４４】
本実施形態では以上に示すように、第１回転体２及び第２回転体３から、スプリング保持部８１，８２を突出させ、このスプリング保持部８１，８２の外周面８３，８４に対しコイルスプリング７の端部が挿入され、その挿入されたコイルスプリング７の端部としての装着部８５，８６の縮径力によって前記スプリング保持部８１，８２の外周面が圧接されるように構成されている。これにより、回転体２，３に対しコイルスプリング７の端部を簡素な構成で固定できる。
【００４５】
また、前記コイルスプリング７の端部の内径が、弾性変形なしの状態で前記スプリング保持部８１，８２の外径より小さく設定されており、このコイルスプリング７の端部が前記スプリング保持部８１，８２を締め付ける状態で装着されている。これにより、コイルスプリング７の縮径方向の復元力を利用して、その端部を回転体２，３に強固に固定できる。
【００４６】
第１の変形例としては、図２に示すプーリ構造体１ａのように、第１フランジ４１’に凹部であるスプリング保持部８１’を形成し、第２フランジ４２’にも同様に凹部であるスプリング保持部８２’を形成するように変更することができる。なお、図２においては、本実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付している。
【００４７】
そして、一側のスプリング保持部８１’に対し前記コイルスプリング７の軸方向一端が挿入され、他側のスプリング保持部８２’に対しコイルスプリング７の軸方向他端が挿入される。そして、コイルスプリング７の端部は、この端部の弾性力である拡径方向の拡径力によって、第１回転体２及び第２回転体３に圧接して装着されている。このとき、この端部（装着部）８５’，８６’において、コイルスプリング７の端部の外径は、弾性変形のない状態で、前記スプリング保持部８１’，８２’の内径より小さく設定されている。従って、コイルスプリング７をスプリング保持部８１’，８２’の内周面８３’，８４’にそれぞれ挿入したときに、縮径方向に弾性変形されるコイルスプリング７の端部には拡径方向の復元力が作用するので、スプリング保持部８１’，８２’の内底部側を押し広げるように密着することになる。こうして、スプリング保持部８１’，８２’の内周面８３’，８４’が圧接される形となって、コイルスプリング７はスプリング保持部８１’，８２’に装着される。
【００４８】
この第１の変形例においても、回転体２，３に対しコイルスプリング７の端部を簡素な構成で固定できる。また、コイルスプリング７の拡径方向の復元力を利用することで、その端部を回転体２，３に強固に固定できる。
【００４９】
第２の変形例としては、図３に示すプーリ構造体１ｂのように、スプリング保持部の形状を変更することもできる。このプーリ構造体１ｂは、本実施形態のプーリ構造１に対応しており、スプリング保持部８１が第１回転体２から突出し、スプリング保持部８２が第２回転体３から突出し、コイルスプリング７の縮径力によってスプリング保持部８１，８２の外周面８３，８４が圧接されるように構成されているものである。なお、図３においては、本実施形態と同様の構成要素は同一の符合を付している。
【００５０】
第２の変形例に係るプーリ構造体１ｂでは、スプリング保持部８１は、コイルスプリング７の端部８５と圧接される外周面８３が第１回転体２及び第２回転体３の回転中心方向と平行な周面として形成されている。また同様に、スプリング保持部８２は、コイルスプリング７の端部８６と圧接される外周面８４が第１回転体２及び第２回転体３の回転中心方向と平行な周面として形成されている。そして、スプリング保持部８１においては、その外周面８３の終端から内側に向かって傾斜するとともに圧接されたコイルスプリング７と離間するように形成されたテーパ面９１が設けられている。同様に、スプリング保持部８２においては、その外周面８４の終端から内側に向かって傾斜するとともに圧接されたコイルスプリング７と離間するように形成されたテーパ面９２が設けられている。
【００５１】
なお、図４は、プーリ構造体１ｂについて第１回転体２を断面で示した図である。この図４に示すように、コイルスプリング７の端部８５，８６は、スプリング保持部の外周面８３，８４とのみ接するように配設されている。
【００５２】
この第２の変形例のプーリ構造体１ｂによると、第１及び第２回転体２，３の回転中心方向と平行な周面としてストレートな円筒状に形成されたスプリング保持部８１，８２の外周面８３，８４によって、これに圧接するコイルスプリング７の端部８５，８６との間で均一な把持力を発生させて安定した状態でコイルスプリング７の端部８５，８６を保持することができる。そして、この外周面８３，８４の終端から内側に向かって傾斜してコイルスプリング７と離間するテーパ面９１，９２がさらに設けられていることで、プーリ構造体１ｂを製造する際において、コイルスプリング７の端部８５，８６をスプリング保持部８１，８２に対して容易に嵌め込んで装着することができる。
【００５３】
第３の変形例としては、図５に示すプーリ構造体１ｃのように、スプリング保持部の形状を変更することもできる。このプーリ構造体１ｃは、第１の変形例のプーリ構造体１ａに対応しており、第２回転体３にスプリング保持部８１’を凹設し、第１回転体２にスプリング保持部８２’を凹設し、コイルスプリング７の拡径力によってスプリング保持部８１’，８２’の内周面８３’，８４’が圧接されるように構成されているものである。なお、図５においては、図２と同様の構成要素は同一の符合を付している。
【００５４】
第３の変形例に係るプーリ構造体１ｃでは、スプリング保持部８１’は、コイルスプリング７の端部８５’と圧接される内周面８３’が第１回転体２及び第２回転体３の回転中心方向と平行な周面として形成されている。また同様に、スプリング保持部８２’は、コイルスプリング７の端部８６’と圧接される内周面８４’が第１回転体２及び第２回転体３の回転中心方向と平行な周面として形成されている。そして、スプリング保持部８１’においては、その内周面８３’の終端から内側に向かって傾斜するとともに圧接されたコイルスプリング７と離間するように形成されたテーパ面９１’が設けられている。同様に、スプリング保持部８２’においては、その内周面８４’の終端から内側に向かって傾斜するとともに圧接されたコイルスプリング７と離間するように形成されたテーパ面９２’が設けられている。
【００５５】
この第３の変形例のプーリ構造体１ｃによると、第１及び第２回転体２，３の回転中心方向と平行な周面としてストレートな円筒状に形成されたスプリング保持部８１’，８２’の内周面８３’，８４によって、これに圧接するコイルスプリング７の端部８５’，８６’との間で均一な把持力を発生させて安定した状態でコイルスプリング７の端部８５’，８６’を保持することができる。そして、この内周面８３’，８４’の終端から外側に向かって傾斜してコイルスプリング７と離間するテーパ面９１’，９２’がさらに設けられていることで、プーリ構造体１ｃを製造する際において、コイルスプリング７の端部８５’，８６’をスプリング保持部８１’，８２’に対して容易に嵌め込んで装着することができる。
【００５６】
また、上記の実施形態は以下のように変更して実施することができる。
【００５７】
例えば、図１においてコイルスプリング７はスプリング保持部８１，８２に当接するコイルスプリング７の端部で中央領域に比べて内径をより小さくし、コイルスプリング７とスプリング保持部８１，８２との締付け力を大きく調節して、スリップの発生を阻止することができる。
【００５８】
また、図２においても、コイルスプリング７はスプリング保持部８１’，８２’に当接するコイルスプリング７の端部で中央領域に比べて外径を大きくし、コイルスプリング７とスプリング保持部８１，８２との締付け力を大きく調節することもできる。
【００５９】
（第２実施形態）
次に、図６は本発明の第２実施形態に係るプーリ構造体の縦断面図である。図７は図６におけるＡ−Ａ断面図であり、図８は図６におけるＢ−Ｂ断面図を表す。
【００６０】
自動車用内燃機関（図示せず）は、エンジンフレーム（図示せず）、クランクシャフト（図示せず）、及びオルタネータの発電軸（図示せず）を含んでいる。図６に示すプーリ構造体２１は、オルタネータの発電軸上に設置されるものであって、エンジンの動力が、クランクシャフト及びベルト（図示せず）を介して伝達されることにより回転する。このプーリ構造体２１は、筒状に形成されたプーリ２２を有し、当該プーリ２２の外周面には、前記ベルトを巻き掛けることによりエンジンからの駆動力を伝えることが可能な凹凸面２２ａが設けられている。
【００６１】
プーリ２２の軸方向一端側の内周には軸受２４が、軸方向他端側の内周には軸受２５が配置されている。これら軸受２４及び軸受２５により、ハブ構造体２３がプーリ２２に対して相対回転自在に支持されており、このハブ構造体２３はプーリ２２の内側空間に、プーリ２２と同心に配置されている。
【００６２】
ハブ構造体２３の外周には、軸受２４及び軸受２５が外れないように固定するための止め部材３１，３２がそれぞれ嵌装されている。また、このハブ構造体２３の軸孔２３ａは、オルタネータの発電軸（図示せず）を固定可能に形成されている。
【００６３】
なお、本実施形態において軸受２４及び軸受２５として、ボールベアリングを用いているが、これに限らず、例えばドライメタルなどを採用することで構成を簡素化しても良い。
【００６４】
前記のプーリ２２とハブ構造体２３、及び軸受２４・２５により、バネ収容室２６が形成されており、バネ収容室２６内には、コイルスプリング２７が収容されている。コイルスプリングは、主に金属からなる線状体が螺旋状に巻回されたものである。また、前記コイルスプリング２７の片側端部には、一端を含む第１巻添え領域２７ａが形成されている。第１巻添え領域２７ａは、前記一端を含み、且つ前記線状体が実質的に同じ曲率で湾曲しつつ他端に向かって延在した構成となっている。
【００６５】
本実施形態においては、バネ収容室２６に面したプーリ２２の内面に、図６に示すような第１収容溝２２ｂが設けられ、溝２２ｂにおいて半径方向に指向する中心軸側の周面をスプリングガイド面２２ｄとし、第１巻添え領域２７ａの内周面がスプリングガイド面２２ｄに当接するようにコイルスプリング２７が装着されている。またこの実施形態では、第１収容溝２２ｂに、回転軸半径方向の断面が円弧溝形状となる領域が設けられ、この円弧溝に、コイルスプリング２７の前記一端と周方向で対向できるスプリングストッパ面２２ｃが設けられている。図６のＡ−Ａ断面図、及びＢ−Ｂ断面図である図７、及び図８にその一例を示した。前記第１巻添え領域２７ａが第１収容溝に収容されて第1巻添え領域２７ａの内周面がスプリングガイド面２２ｄに当接した状態で、コイルスプリング２７の前記一端とスプリングストッパ面２２ｃが周方向で対向するような構造となっている（図８参照）。
【００６６】
また本実施形態においては、断面が円弧溝形状の領域について、円弧溝を含む円の、溝を除いた部分の中心角θを約９０度としているが、この範囲に限定するものではない。この溝を除いた部分と溝との二つの境界のうち、コイルスプリング２７の一端と対向する方にスプリングストッパ面２２ｃが形成されている。また、スプリングストッパ面２２ｃには、プーリ構造体が回転運動中にスプリングの前記一端を支持するだけの強度が必要であり、かつコイルスプリング２７が傾くことなく安定して収容溝２２ｂに収まるようにすることも必要である。よって、この中心角度θは、可能な範囲で小さいことが望ましい。また、スプリングストッパ面２２ｃは、周方向に対向するコイルスプリング２７の前記一端を支持できるだけの面積が必要となるので、前記の断面が円弧溝形状となっている領域については、回転軸方向長さが、少なくともコイルスプリング２７を構成する線状体の回転軸方向太さ分は必要である。
【００６７】
また第1収容溝２２ｂの回転軸の半径方向の幅について、コイルスプリング２７を構成する線状体を収容できるだけの幅は必要であるが、ここではその上限を特に制限しない。
【００６８】
また、本実施形態においては、該他端の半径方向外側又は内側に延出した端部の係止、及びコイルスプリング２７の他端部２７ｂ近傍の収容溝への圧入により、該他端部２７ｂがハブ構造体へ嵌合固定されている。
【００６９】
以上のように、上記コイルスプリング２７は、プーリ構造体２１と略同心にバネ収容室２６の内部に配置される。また、プーリ２２とハブ構造体２３とは、コイルスプリング２７を介して弾性的に連結される。
【００７０】
次に、コイルスプリング２７の第１巻添え領域２７ａとスプリングガイド面２２ｄとの間の当接状態について説明する。
【００７１】
図８の矢印Ｗで表される、コイルスプリング２７が巻き締められる方向へプーリ２２がハブ構造体２３以上の回転速度で回転しているときは、コイルスプリング２７の第１巻添え領域２７ａがスプリングガイド面２２ｄを把持することによってスプリングガイド面２２ｄが第１巻添え領域２７ａに対して静止するように、また一方、コイルスプリング２７が巻き締められる方向（矢印Ｗ）へプーリ２２がハブ構造体２３未満の回転速度で回転しているときは、コイルスプリング２７が巻き緩められる方向（矢印Ｙ）にコイルスプリング２７の前記一端がスプリングストッパ面２２ｃによって押圧されることによって、スプリングガイド面２２ｄが第１巻添え領域２７ａに対して実質的にフリーに周方向に移動するように、コイルスプリング２７がスプリングガイド面２２ｄに装着されている。このような当接状態にするため、バネ収容室２６から取り出したときのコイルスプリング２７の内径を適当に設定する、あるいは巻添え領域２７ａとスプリングガイド２２ｄとの間に適当な粘性を有する粘性流体を塗布する、などの方法を用いる。
【００７２】
次に、上記のように構成されたプーリ構造体２１の動作を説明する。
【００７３】
まずプーリ２２及びハブ構造体２３が回転していない状態から、ベルトにより駆動力が伝えられてプーリ２２が図８の矢印Ｗで示される方向へ回転を開始した状態では、プーリ２２の方がハブ構造体２３よりも矢印Ｗ方向への回転速度が大きい。この状態では、スプリングガイド面２２ｄに対して第１巻添え領域２７ａが静止しており、スプリングガイド面２２ｄと第1巻添え領域２７ａとは同じ回転速度で矢印Ｗ方向へ回転している。このまま回転を続けると、コイルスプリング２７の第１巻添え領域２７ａとスプリングガイド面２２ｄとの間の把持作用及び前記他端部２７ｂとハブ構造体２３との嵌合固定により、プーリ２２の回転がコイルスプリング２７を介してハブ構造体２３に弾性的に伝達され、回転が伝えられたハブ構造体２３も回転を始める。このとき、プーリ２２とハブ構造体２３は、コイルスプリング２７を巻き締めながら回転しており、コイルスプリング２７が限界まで巻き締まると、プーリ２２とハブ構造体２３は同じ回転速度で矢印Ｗ方向へ回転する。この状態でもスプリングガイド面２２ｄに対して第１巻添え領域２７ａが静止している。
【００７４】
上記の状態では、当初の第１巻添え領域２７ａの把持力に加えて、図８の矢印Ｘで示される方向へ、コイルスプリング２７によるスプリングガイド面２２ｄに対する締め付け力が発生し、コイルスプリング２７がスプリングガイド面２２ｄを保持するための摩擦力が強化されている。そのため、回転速度が高くなっても上記の第１巻添え部２７ａがスプリングガイド面２２ｄに対して滑ることが少なくなる。
【００７５】
また上記のような、プーリ２２の矢印Ｗ方向への回転速度が、ハブ構造体２３以上となっている状態での回転運動の間、コイルスプリングの一端と他端の間の中間部分が当初よりも巻き締められた状態になっていることで、コイルスプリング２７に巻き緩み方向への弾性的回転エネルギーが蓄えられ、プーリ２２とハブ構造体２３とが反対方向に瞬間的な相対弾性回転運動ができるようになっている。
【００７６】
ここで、前記クランクシャフトに回転変動が生じてベルト速度が急激に低下した場合、プーリには、ハブ構造体２３に対してコイルスプリング２７が巻き緩む矢印Ｙ方向の力がベルトにより加えられる。上記のようにコイルスプリング２７の弾性力によりプーリ２２とハブ構造体２３は、反対方向への瞬間的な相対弾性回転運動が可能であるので、ベルト速度の急激な低下時に、慣性で回転を続けるハブ構造体２３に対して、プーリ２２が矢印Ｙ方向へ独立して回転することができる。その際に、スプリングストッパ面２２ｃがスプリング２７の前記一端を押圧することによって（図８の矢印Ｚ方向）、コイルスプリング２７とプーリ２２との間に滑りを生じさせることなく、効率的にコイルスプリング２７を巻き緩ませる。またこの状態で、第１巻添え領域２７ａは、スプリングガイド面２２ｄに対して上記の静止状態から周方向に５度（角度）程度移動している。その結果、クランクシャフトの回転変動を緩やかに吸収することでベルト鳴きが抑制され、ベルトの磨耗を防止できる。
【００７７】
本実施形態では、プーリとハブ構造体との両方が同じ回転速度で回転する状態と、同方向へプーリがハブ構造体よりも小さな回転速度で回転する状態とを、コイルスプリングを用いて切換可能とすることができる。ここで、前述のように従来のプーリ構造体においては、コイルスプリングは、その端部が回転体に設けた円弧状の収容溝に収容され、その半径方向外側又は内側に延出した端部分が回転体に係止されることで嵌合固定されており、その結果、回転変動に伴うプーリとオルタネータのハブ構造体との相対回転運動により延出部分の湾曲部に応力集中が発生し、クランクシャフトの回転変動毎に発生する局所的な繰り返し応力によって、コイルスプリングの係止された端部分が疲労破壊するおそれがあった。それに対し本実施形態ではコイルスプリングの端部分を湾曲させず、巻添え領域２７ａを形成することによりコイルスプリングとプーリとを連結した。そのため、コイルスプリングの第１巻添え領域における疲労破壊やその付近でのプーリの破損が起こりにくくなる。
【００７８】
また、コイルスプリングを用いることにより、バネ線を螺旋状に巻くという構造上の理由で、その許容できる相対角変位を環状のゴムなどに比べて大とすることができる。従って、プーリ２２とハブ構造体２３との間で許容できる相対角変位を大きくでき、回転変動を効率よく吸収することができる。
【００７９】
また、例えば肉抜部を設けることなどにより、プーリ２２は積極的に軽量化されていることが好ましい。これにより、プーリ２２の回転慣性モーメントを低減することができるので、プーリ体２２ａのある点における速度をベルトの速度に維持するために必要とするベルトの張力を緩和することができる。したがって、プーリ体２２ａとベルトとの間の静止摩擦力を上回る力の発生を抑制できるので、ベルトが磨耗することがなく、寿命を延長することができる。
【００８０】
また、プーリ２２の素材として、例えばアルミニウムなどの軽合金を採用することが好ましい。これにより、プーリ２２の回転慣性モーメントをさらに低減することができるので、前述の肉抜きによる軽量化による効果と同様に、ベルトの寿命を延長することができる、という効果を奏する。
【００８１】
さらに、コイルスプリングの断面形状を変化させても良い。例えば、断面が円形であるコイルスプリングと断面が矩形である角コイルスプリングとを比較して以下のような効果が得られることが分かっている。すなわち、同じ相対角変位・同じ巻き数・同じばね定数では、後者のコイルスプリングに発生する最大引張（圧縮）応力を約７０％となるよう低減することができ、一方、同じ相対角変位において発生する最大引張（圧縮）応力が同じであり且つ同じばね定数であっては後者の必要巻き数が７０％となる効果を奏する。以上の理由から角コイルスプリングを採用しても良いが、これに限定されず、コイルスプリングの断面形状は例えば円形であっても良い。
【００８２】
また本実施形態では、第１収容溝２２ｂにコイルスプリング２７の端部が収容されている。このようにコイルスプリング２７の端部を第１収容溝２２ｂに収容することで、コイルスプリング２７を傾いたりすることなく確実にまっすぐ安定して設置できる。即ち、コイルスプリング２７が傾いて設置されていると、プーリ構造体２１に加わる回転変動によってコイルスプリング２７の一部分に過大な力が加わり易くなり、コイルスプリング２７が破損し易くなってしまう。この点、本実施形態ではコイルスプリング２７の取付け向きが斜めになることを第１収容溝２２ｂによって確実に回避できるから、プーリ構造体２１に加わる回転変動をバネ線全体で均等に受け止めることができ、コイルスプリング２７の寿命を延ばすことができる。
【００８３】
また本実施形態では、動力出力側、例えばエンジンのクランクシャフトからの回転駆動力をプーリ２２に与えて、プーリ２２がその回転駆動力をハブ構造体２３に伝達していたが、その逆の構造、即ちハブ構造体２３に動力出力側の回転駆動力を与えて、ハブ構造体２３がその回転駆動力をプーリ２２に伝える構造としてもよい。この場合、回転駆動力がハブ構造体２３からコイルスプリング２７を介してプーリ２２へ伝達され、プーリ２２からベルトを介して動力が出力されることになる。
【００８４】
その場合には、コイルスプリング２７が巻き締められる方向（図８の方向Ｙ）へハブ構造体２３がプーリ２２以上の回転速度で回転しているときは、コイルスプリング２７の第１巻添え領域２７ａがスプリングガイド面２２ｄを把持することによって、スプリングガイド面２２ｄが第１巻添え領域２７ａに対して静止するように、また一方、コイルスプリング２７が巻き締められる方向（方向Ｙ）へハブ構造体２３がプーリ２２未満の回転速度で回転しているときは、コイルスプリング２７が巻き緩められる方向（矢印Ｙ）にコイルスプリング２７の前記一端がスプリングストッパ面２２ｃによって押圧されることによって、スプリングガイド面２２ｄが第１巻添え領域２７ａに対して実質的にフリーに周方向に移動するように、コイルスプリング２７がスプリングガイド面２２ｄに装着される。
【００８５】
また本実施形態では、プーリ２２のスプリングガイド面２２ｄにコイルスプリング２７の一端を装着し、他端をハブ構造体２３に嵌合固定したが、それらが逆の構造、すなわちハブ構造体２３にスプリングガイド面を設け、該スプリングガイド面にコイルスプリング２７の一端を装着し、他端をプーリ２２に嵌合固定してもよい。
【００８６】
また、コイルスプリング２７が巻き締められる方向への第１回転体（プーリ２２）及び第２回転体（ハブ構造体２３）の一方の回転速度が他方のそれ未満であるとき、線状体の延在方向に関して、コイルスプリング２７には、第１回転体（プーリ２２）及び第２回転体（ハブ構造体２３）のいずれにも接触しない領域があることが好ましい。これによると、第１回転体（プーリ２２）と第２回転体（ハブ構造体２３）との両方が同じ回転速度で回転する状態と、駆動力の伝えられる一方が他方よりも小さな回転速度で回転する状態との間における状態遷移時に、コイルスプリング２７が各回転体の回転速度の急激な変化を抑制するので、各回転体の破損がさらに起こりにくくなる。
【００８７】
また本実施形態では、オルタネータのハブ構造体にプーリ構造体２１を設けた場合を説明したが、それに限らず、例えば自動車のエアコンディショナのコンプレッサ軸に本発明のプーリを設置することが考えられる。また、車両機器以外にも本発明のプーリ構造体の適用は妨げられず、種々の回転伝達系に本発明のプーリ構造体を設置して使用することができる。
【００８８】
（第３実施形態）
次に、図９〜図１４に基づいて、本発明の第３実施形態に係るプーリ構造体１１に関して説明する。なお図については、第３実施形態においては、上記の第２実施形態の構成部材と類似する部材には原則として同一の符号を付けてある。
【００８９】
第３実施形態に係るプーリ構造体について、第２実施形態に係るプーリ構造体と特徴が異なる点を中心に、以下に説明する。
【００９０】
図９は、本発明の第３実施形態に係るプーリ構造体１１の縦断面図である。第３実施形態に係るコイルスプリング１７の第１巻添え領域１７ａは、巻き数が１巻き以上の前記線状体から構成される。よって、回転体１２に設けられるスプリングガイド面１２ｄの、プーリ構造体回転軸方向の長さは、少なくとも該第１巻添え領域１７ａと当接する分だけ必要である。すなわち本実施形態においては、コイルスプリング収容溝１２ｂのプーリ構造体回転軸方向の長さ（溝深さ）が、第１巻添え領域１７ａと当接する分以上の長さとなっている。このように巻添え領域１７ａの巻き数を１巻き以上とすることで、第１巻添え領域１７ａがスプリングガイド面１２ｄに与える把持力が大きくなるので、コイルスプリングがスプリングガイド面１２ｄに対して滑ることが少なくなり、信頼性が向上する。
【００９１】
図１０の（ａ）及び（ｂ）は、それぞれコイルスプリング１７を収容溝１２ｂから取り出した状態での図９に示すプーリ構造体のＤ−Ｄ断面図、及び収容溝１２ｂから取り出したコイルスプリング１７の図９のＤ−Ｄ断面図であり、図１１は図９に示すプーリ構造体のＤ−Ｄ断面図である。コイルスプリング１７をバネ収容室１６から取り出したときに、コイルスプリング１７の第１巻添え領域１７ａの内径（図１０（ｂ）のｄｅｏ）がスプリングガイド面１２ｄの外径（図１０（ａ）のｄｅ）よりも小さい構造にしている。これにより、第１巻添え領域がスプリングガイド面１２ｄに与える把持力が大きくなる（図１１のＸ方向へ把持力が増加する）ので、コイルスプリングがスプリングガイド面に対して滑ることが少なくなり、信頼性が向上する。
【００９２】
また、コイルスプリング１７には、プーリ１２側の一端に対しての他端を含む第２巻添え領域１７ｂが形成されている。第２巻添え領域１７ｂは、前記他端を含み、且つ前記線的に同じ曲率で湾曲しつつ前記一端に向かって延在した構成となっている。
【００９３】
本実施形態においては、ハブ構造体１３に第２収容溝１３ｂが設けられ、この溝１３ｂにおいて半径方向に指向する中心軸側の周面をスプリングガイド面１３ｄとし、第２巻添え領域１７ｂがスプリングガイド面１３ｄに当接するようにコイルスプリング１７が装着されている。またこの実施形態でも第一実施形態のプーリ側同様に、第２収容溝１３ｂに断面形状が円弧溝となる部分が設けられ、この円弧溝にコイルスプリング１７の前記他端と周方向で対向できるスプリングストッパ面１３ｃが設けられている。より詳しくは、図９のＣ−Ｃ断面図である図１２に示すように、第２巻添え領域１７ｂが第２収容溝１３ｂに収容されてスプリングガイド面１３ｄに当接した状態で、コイルスプリング１７の一端とスプリングストッパ面１３ｃが対向するような構造となっている。
【００９４】
このことにより、プーリにおける第１巻添え領域１７ａだけでなく、コイルスプリングの第２巻添え領域１７ｂにおいても、疲労破壊やその付近での回転体の破損が起こりにくくなる。
【００９５】
第２巻添え領域１７ｂについても、第１巻添え領域１７ａと同様に、巻き数が一巻き以上の前記線状体から構成されており、コイルスプリング収容溝１３ｂのプーリ構造体回転軸方向の長さ（溝深さ）が、第２巻添え領域１７ｂと当接する分以上の長さとなっている。また、コイルスプリング１７を前記バネ収容室１６から取り出したときに、第２添え領域１７ｂの内径が前記スプリングガイド面１３ｄの外径よりも小さい構造となっている。
【００９６】
また、第３実施形態では、バネ収容室であって、巻添え領域を除いたコイルスプリング１７の外周面と、対向するプーリ１２の内周面との間の空間１６ａを確保している。コイルスプリング１７が巻き締められる方向（図１１の方向Ｗ）へのプーリ１２の回転速度が、ハブ構造体１３よりも小さい場合、すなわちプーリ１２が、ハブ構造体１３に対してコイルスプリング１７が巻き緩められる方向（図１１の方向Ｙ）へ回転しているときに、コイルスプリング１７が巻き緩められてその径が当初より大きくなったとしても、バネ収容室の空間１６ａを確保することにより、コイルスプリング１７が、プーリ１２及びハブ構造体１３のいずれにも接触しない領域ができる。これにより、プーリ１２とハブ構造体１３との両方が同じ回転速度で回転する状態と、駆動力の伝えられるプーリ１２がハブ構造体１３よりも小さな回転速度で回転する状態との間における状態遷移時に、コイルスプリングが各回転体の回転速度の急激な変化を抑制するので、各回転体の破損がさらに起こりにくくなる。図１３に、本発明の第３実施形態に係るコイルスプリングが巻き緩められた状態におけるプーリ構造体の断面図の一例を示した。
【００９７】
上記実施形態では、バネ収容室であって、巻添え領域以外のコイルスプリング１７の外周面と対向するプーリ１２の内周面との間の空間１６ａを確保していたが、バネ収容室であって、巻添え領域以外のコイルスプリング１７の内周面と対向するハブ構造体１３の外周面との間の空間１６ｂを確保しても良い。
【００９８】
本実施形態に係るプーリ構造体１１においては、コイルスプリング１７が巻き締められる方向（方向Ｗ）へのプーリ１２の回転速度がハブ構造体１３の回転速度以上であるときに、コイルスプリングの巻添え領域を除いた部分が当初よりも巻き締められた状態になっていることで、巻き緩み方向への回転エネルギーが蓄えられ、プーリ１２とハブ構造体１３が反対方向に瞬間的な相対弾性回転運動ができるようになっている。ここで、コイルスプリング１７が巻き締められたときに、バネ収容室１６ｂの空間を確保していることで、より小径に巻き締まることが可能であり、巻き緩み方向へのより強い回転エネルギーを蓄えることができる。また図１４に、本発明の第３実施形態に係るコイルスプリングが巻き締められた状態におけるプーリ構造体の断面図の一例を示した。
【００９９】
また本実施形態では、動力出力側、例えばエンジンのクランクシャフトからの回転駆動力をプーリ１２に与えて、プーリ１２がその回転駆動力をハブ構造体１３に伝達していたが、ハブ構造体１３に動力出力側の回転駆動力を与えて、ハブ構造体１３がその回転駆動力をプーリ１２に伝える構造としてもよい。この場合、回転駆動力がハブ構造体１３からコイルスプリング１７を介してプーリ１２へ伝達され、プーリ１２からベルトを介して動力が出力されることになる。
【０１００】
（第４実施形態）
次に、図１５及び図１６に基づいて、本発明の第４実施形態に係るプーリ構造体１１１に関して説明する。なお図については、第４実施形態において上記の第２及び第３実施形態の構成部材と類似する部材には原則として同一の符号を付けてある。
【０１０１】
第４実施形態に係るプーリ構造体について、第２及び第３実施形態に係るプーリ構造体と特徴が異なる点を中心に、以下に説明する。
【０１０２】
図１５は、第４実施形態に係るコイルスプリング１１７の縦断面図である。また、図１６（ａ）は本発明の第４実施形態に係るプーリ構造体１１１の縦断面図の要部を示したものであり、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。図１６は説明に必要な部分を表したもので、断面そのものではない。また、図１６には、プーリ構造体１１１のハブ１１３側（第２巻添え領域１１７ｂ側）のみを示したが、プーリ１１２側（第１巻添え領域１１７ａ側）についてもハブ１１３側についての説明で代表させることにより足りるため、省略してある。
【０１０３】
図１５に示すように、第４実施形態に係るコイルスプリング１１７は、プーリ構造体１１１のバネ収容室から取り出した状態での第１巻添え領域１１７ａ及び第２巻添え領域１１７ｂの内径ｄｅｏが、第１巻き添え領域１１７ａ及び第２巻添え領域１１７ｂから離れたコイルスプリング１１７の中間領域１１７ｃにおける内径ｄｍよりも小さい構造となっている。また、第３の実施形態と同様に、第１巻添え領域１１７ａ及び第２巻添え領域１１７ｂの内径ｄｅｏが、プーリ側のスプリングガイド面（図示せず）及びハブ１１３側のスプリングガイド面１１３ｄの外径ｄｅ（図１６参照）よりも小さい。また図１６（ａ）、（ｂ）にも示すように、ｄｅよりも中間領域１１７ｃでの内径ｄｍの方が大きい構造となっている。以上より、前記ｄｍ、ｄｅ及びｄｅｏについて、ｄｍ＞ｄｅ＞ｄｅｏの関係が成立している。
【０１０４】
またプーリ構造体１１１においては、巻添え領域１１７ｂとコイルスプリングの中間領域１１７ｃとの間の、一巻きからなる遷移領域１１７ｔにおいて、巻添え領域から中間領域へ向かうに連れて、コイルスプリング１１７の内径がｄｅからｄｍへ増大している（図１６（ａ）、（ｂ）参照）。そのため、コイルスプリング１１７の内周面が遷移領域１１７ｔにおいてスプリングガイド面１１３ｄから離隔しており、両者は接触していない。
【０１０５】
ここで、スプリングガイド面とコイルスプリングとが局所的に接触する部分、つまりコイルスプリング内周面がその幅方向の一部においてのみスプリングガイド面と接触する部分があると、クランクシャフトの回転変動の度にその部分に応力集中が発生し、コイルスプリングの有害な磨耗、破損などを引き起こす恐れがある。しかし、本実施形態のようにコイルスプリング１１７の内周面が、遷移領域１１７ｔにおいて、スプリングガイド面１１３ｄから離隔した構造とすることで、局所的な接触を回避することができるため、コイルスプリングの遷移領域における摩耗や破損を抑制できる。
【０１０６】
上記のように、第４実施形態のプーリ構造体１１１の構造を採用することで、コイルスプリングが遷移領域において磨耗、破損することを抑制することが出来る。また、コイルスプリング１１１のような異径コイルばねは、既に技術的に製造が容易なものであり、その製造自体にコストがかかるものではない。
【０１０７】
以上のように、第４実施形態が上記のように構成されることで、第１巻添え領域がスプリングガイド面に与える把持力が大きくなるので、コイルスプリングがスプリングガイド面に対して滑ることが少なくなり、信頼性が向上する。またさらに、コイルスプリングが遷移領域において摩耗や破損することを抑制することができる。
【０１０８】
また、例えば、上記の実施形態の中では、第１巻き添え領域と第２巻添え領域の内径が等しく、また、ハブ側とプーリ側のスプリングガイド面の外径も等しいものとして説明しているが、これらは前述した大小関係を満足する限り、それぞれが互いに異なっていてもよい。さらに、コイルスプリングの遷移領域の巻き数は、上記実施形態においては一巻きからなるとしているが、これに限定するものではない。
【０１０９】
（第５実施形態）
次に、図１７は本発明の第５実施形態に係るプーリ構造体の縦断面図である。自動車用内燃機関（図示せず）は、エンジンフレーム（図示せず）、クランクシャフト（図示せず）、及びオルタネータの発電軸（図示せず）を含んでいる。図１７に示すプーリ構造体６１は、オルタネータの発電軸上に設置されるものであって、エンジンの動力が、クランクシャフト及びベルト（図示せず）を介して伝達されることにより回転する。このプーリ構造体６１は、筒状に形成されたプーリ６２を有し、プーリ６２の外周面には、上記のベルトを巻き掛けることによりエンジンからの駆動力を伝えることが可能な凹凸面６２ａが設けられている。
【０１１０】
プーリ２の軸方向一端側の内周には軸受６４が、軸方向他端側の内周には軸受６５が配置されている。これら軸受６４及び軸受６５により、ハブ構造体６３がプーリ６２に対して相対回転自在に支持されており、このハブ構造体６３はプーリ６２の内側空間に、プーリ６２と同心に配置されている。また、このハブ構造体６３の軸孔６３ａは、オルタネータの発電軸（図示せず）を固定可能に形成されている。
【０１１１】
なお、本実施形態においては、軸受６４及び軸受６５としてそれぞれドライメタル及びボールベアリングを用いているが、このような構成には限定されない。
【０１１２】
また、プーリ６２、ハブ構造体６３、軸受６４及び軸受６５により、バネ収容室６６が形成されており、バネ収容室６６には、コイルスプリング６７が収容されている。コイルスプリングは、金属製の線状体が螺旋状に巻回されたものである。また、コイルスプリング６７の両端には、一端を含む第１巻添え領域６７ａ及び他端を含む第２巻添え領域６７ｂが形成されている。ここで、第１巻添え領域６７ａは、コイルスプリング６７の一端を含み、且つ線状体が実質的に同じ曲率で湾曲しつつ、他端に向かって延在した構成となっている。また、第２巻添え領域６７ｂは、コイルスプリング６７の他端を含み、且つ線状体が実質的に同じ曲率で湾曲しつつ、一端に向かって延在した構成となっている。また、それぞれの巻添え領域は、巻き数がそれぞれ約１巻きの線状体から構成される。また、コイルスプリング６７の内径は、バネ収容室６６から取り出した状態において、第１巻添え領域６７ａ、第２巻添え領域６７ｂを含め、全領域に亘って均一となっている。
【０１１３】
バネ収容室６６には、コイルスプリング６７をプーリ構造体６１に装着した状態におけるコイルスプリング６７の中間領域６７ｃの外周面とプーリ６２の内周面との間の空間、及び、コイルスプリング６７の中間領域６７ｃの内周面とハブ構造体６３の外周面との間の空間が含まれている。
【０１１４】
本実施形態に係るプーリ構造体６１においては、プーリ６２には、バネ収容室６６に面して、半径方向外側に指向する内周側スプリングガイド面６２ｄが設けられ、第１巻添え領域６７ａの内周面が内周側スプリングガイド面６２ｄに当接するようにコイルスプリング６７が装着されている。またハブ構造体６３には、収容室６６に面して、半径方向外側に指向する内周側スプリングガイド面６３ｄが設けられ、第２巻添え領域６７ｂの内周面が内周側スプリングガイド面６３ｄに当接するようにコイルスプリング６７が装着されている。
【０１１５】
以上のように、上記コイルスプリング６７は、プーリ構造体６１とほぼ同心にバネ収容室６６の内部に配置される。また、プーリ６２とハブ構造体６３とは、コイルスプリング６７を介して弾性的に連結される。
【０１１６】
次に、図１８を用いて、プーリ構造体６１の内周側スプリングガイド面６２ｄ、６３ｄの構造と、コイルスプリング６７の装着状態について説明する。図１８（ａ）は本発明の第５実施形態に係るプーリ構造体の断面図（図１７のＦ−Ｆ断面位置に相当）の要部を示した図である。また、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＧ−Ｇ断面図の要部を示した図である。図１８は説明に必要な要部のみを表したものであり、断面そのものではない。また、図１８には第１巻添え領域６７ａ側の構造のみを示したが、第２巻添え領域６７ｂ側についても第１巻添え領域６７ａ側についての説明で代表させることにより足りるため、省略してある。
【０１１７】
図１８（ａ）、図１８（ｂ）に示すように、内周側スプリングガイド面６２ｄには、プーリ６２及びハブ構造体６３の回転軸を中心軸とする、連続した第１螺旋路６２ｆが形成されており、前記第１螺旋路６２ｆの外径は、第１巻添え領域６７ａに対応する部分において一定であり、第１巻添え領域６７ａに連続した第１遷移領域６７ｔに対応する部分において、第１螺旋路６２ｆに沿って図１８（ｂ）の矢印Ｍの方向へ向かうに連れてその外径が減少する形状になっている。また、コイルスプリングの中間領域６７ｃと内周側スプリングガイド面６２ｄとは当接しない。また、コイルスプリング６７をバネ収容室６６から取り出した状態において、第１巻添え領域６７ａ及び第１遷移領域６７ｔの内径は、第１巻添え領域６７ａ及び第１遷移領域６７ｔのどこにおいても、第１螺旋路６２ｆの対応する部分の外径よりも小さい。そのため、コイルスプリング６７の第１巻添え領域６７ａ及び第１遷移領域６７ｔは、螺旋状にその外径が変化している内周側スプリングガイド面６２ｄの形状に合わせて、隙間がないように、その内径をＭの方向に向かうに連れて連続的に減少させつつ、内周側スプリングガイド面６２ｄに装着される。また、内周側スプリングガイド面６２ｄの第１螺旋路６２ｆのピッチとコイルスプリング６７のピッチとが等しくなっているために、コイルスプリング６７が、第１巻添え領域及６７ａ及び第１遷移領域６７ｔ内のどこにおいても、第１螺旋路６２ｆの幅内に収まっている。これは、第２巻添え領域６７ｂ、第２巻添え領域６７ｂに連続した第２遷移領域６７ｕ、内周側スプリングガイド面６３ｄ及び第２螺旋路６３ｆについても同様である。
【０１１８】
また本実施形態においては、プーリ６２には、コイルスプリング６７の第１巻添え領域６７ａ側の一端と周方向で対向するスプリングストッパ面６２ｃが、ハブ構造体６３には、第２巻添え領域６７ｂ側の他端と対向する図示しないスプリングストッパ面がそれぞれ設けられている。図１７のＨ−Ｈ断面図及びＩ−Ｉ断面図である図１９及び図２０にその一例を示した。図２０のように、第１巻添え領域６７ａの内周面が内周側スプリングガイド面６２ｄに当接した状態で、コイルスプリング６７の一端とスプリングストッパ面６２ｃとが周方向で対向する構造となっている。また、図示していないが、第２巻添え領域６７ｂ側についても同様であり、第２巻添え領域６７ｂの内周面が内周側スプリングガイド面６３ｄに当接した状態で、コイルスプリング６７の他端とスプリングストッパ面（図示せず）とが周方向で対向する構造となっている。
【０１１９】
図１９は、スプリングストッパ面６２ｃを含む位置での断面図であるが、スプリングストッパ面６２ｃを設けた場合には、図１９のように、内周側スプリングガイド面６２ｄが遮られて断面が円弧状になる領域が生じる。本実施形態では、この領域において、内周側スプリングガイド面６２ｄを遮っている部分の中心角θを約９０度としているが、この範囲に限定するものではない。また、スプリングストッパ面６２ｃは、プーリ構造体６１が回転運動中にコイルスプリング６７の一端を支持できるように、その面積が少なくともコイルスプリング６７の一端の面積以上であることが望ましい。また、コイルスプリング６７が、安定して上記の領域における内周側スプリングガイド面６２ｄと当接するようにするために、上記の中心角度θは、可能な範囲で小さいことが望ましい。
【０１２０】
次に、コイルスプリング６７の第１巻添え領域６７ａ及び第２巻添え領域６７ｂと、内周側スプリングガイド面６２ｄ及び６３ｄとの間の当接状態について、図２０を用いて説明する。
【０１２１】
コイルスプリング６７が巻き締められる方向（図２０の矢印Ｒ方向）へプーリ６２がハブ構造体６３以上の回転速度で回転しているときは、コイルスプリング６７の第１巻添え領域６７ａが内周側スプリングガイド面６２ｄを把持することによって内周側スプリングガイド面６２ｄが第１巻添え領域６７ａに対して静止するように、コイルスプリング６７が内周側スプリングガイド面６２ｄに装着されている。一方、コイルスプリング６７が巻き締められる方向へプーリ６２がハブ構造体６３未満の回転速度で回転しているときは、上記の静止状態から、内周側スプリングガイド面６２ｄが第１巻添え領域６７ａに対して矢印Ｔ方向に５度（角度）ほど回転し、その後はコイルスプリング６７が巻き緩められる方向（矢印Ｔ方向）にコイルスプリング６７の一端がスプリングストッパ面６２ｃによって押圧されつつ、内周側スプリングガイド面６２ｄが第１巻添え領域６７ａに対して静止するように、コイルスプリング６７が内周側スプリングガイド面６２ｄに装着されている。
【０１２２】
図示していないが、第２巻添え領域６７ｂ側についても第１巻添え領域６７ａ側と同様であり、コイルスプリング６７が巻き締められる方向へプーリ６２がハブ構造体６３以上の回転速度で回転しているときは、コイルスプリング６７の第２巻添え領域６７ｂが内周側スプリングガイド面６３ｄを把持することによって内周側スプリングガイド面６３ｄが第２巻添え領域６７ｂに対して静止するように、コイルスプリング６７が内周側スプリングガイド面６３ｄに装着されている。また一方、コイルスプリング６７が巻き締められる方向へプーリ６２がハブ構造体６３未満の回転速度で回転しているときは、上記の静止状態から、内周側スプリングガイド面６３ｄが第２巻添え領域６７ｂに対して矢印Ｒ方向に５度（角度）ほど回転し、その後はコイルスプリング６７が巻き緩められる方向にコイルスプリング６７の他端がスプリングストッパ面６２ｃによって押圧されつつ、内周側スプリングガイド面６３ｄが前記第２巻添え領域６７ｂに対して静止するように、コイルスプリング６７が内周側スプリングガイド面６２ｄに装着されている。
【０１２３】
上記のような当接状態にするため、コイルスプリング６７をバネ収容室６６から取り出した状態で、コイルスプリング６７の内径は内周側スプリングガイド面６２ｄ及び６３ｄの最小の内径よりも小さい。
【０１２４】
次に、上記のように構成されたプーリ構造体６１の動作を説明する。
【０１２５】
まずプーリ６２及びハブ構造体６３が回転していない状態から、ベルトにより駆動力が伝えられてプーリ６２が図２０の矢印Ｒで示される方向へ回転を開始した直後の状態では、プーリ６２の方がハブ構造体６３よりも矢印Ｒ方向への回転速度が大きい。この状態では、内周側スプリングガイド面６２ｄに対して第１巻添え領域６７ａが静止しており、内周側スプリングガイド面６２ｄと第1巻添え領域６７ａとは同じ回転速度で矢印Ｒ方向へ回転している。このまま回転を続けると、コイルスプリング６７の第１巻添え領域６７ａと内周側スプリングガイド面６２ｄとの間の把持作用、及び、他端側の第２巻添え領域６７ｂと内周側スプリングガイド面６３ｄとの間の把持作用により、プーリ６２の回転がコイルスプリング６７を介してハブ構造体６３に弾性的に伝達され、回転が伝えられたハブ構造体３も回転を始める。このとき、プーリ６２とハブ構造体６３は、コイルスプリング６７を巻き締めながら回転しており、コイルスプリング７が限界まで巻き締まると、プーリ６２とハブ構造体６３は同じ回転速度で矢印Ｒ方向へ回転する。この状態で、内周側スプリングガイド面６２ｄ、６３ｄに対して第１巻添え領域６７ａ、第２巻添え領域６７ｂがそれぞれ静止している。
【０１２６】
このような状態では、当初の第１巻添え領域６７ａの内周側スプリングガイド面６２ｄに対する把持力に加えて、図２０の矢印Ｓで示される方向へ、コイルスプリング６７による内周側スプリングガイド面６２ｄに対する締め付け力が発生し、コイルスプリング６７が内周側スプリングガイド面６２ｄを保持するための摩擦力が強化されている。これは、コイルスプリング６７の他端側の内周側スプリングガイド面６３ｄについても同様である。そのため、回転速度が高くなっても上記の第１巻添え領域６７ａ、第２巻添え領域６７ｂが内周側スプリングガイド面６２ｄ、６３ｄに対してほとんど滑ることがない。この状態で、内周側スプリングガイド面６２ｄ及び６３ｄは、それぞれ第１巻添え領域６７ａ、第２巻添え領域６７ｂに対して静止している。
【０１２７】
また上記のような、プーリ６２の矢印Ｒ方向への回転速度が、ハブ構造体６３以上となっている状態での回転運動の間、コイルスプリング６７の中間領域６７ｃが当初よりも巻き締められた状態になっていることで、コイルスプリング６７に巻き緩み方向への弾性的回転エネルギーが蓄えられ、プーリ６２とハブ構造体６３とが反対方向に瞬間的な相対弾性回転運動ができるようになっている。本実施形態においては、バネ収容室６６に、コイルスプリング６７の中間領域６７ｃとハブ構造体６３との間の空間を確保していることで、コイルスプリング６７はより小径に巻き締まることが可能であり、巻き緩み方向へのより強い弾性的回転エネルギーを蓄えることができる。
【０１２８】
ここで、クランクシャフトに回転変動が生じてベルト速度が急激に低下した場合、プーリ６２には、ハブ構造体６３に対してコイルスプリング６７が巻き緩む矢印Ｔ方向の力がベルトにより加えられる。上記のように、プーリ６２とハブ構造体６３は、コイルスプリング６７の弾性力により反対方向への瞬間的な相対弾性回転運動が可能であるので、ベルト速度の急激な低下時に、慣性で回転を続けるハブ構造体６３に対して、コイルスプリング６７が巻き緩むことにより、プーリ６２が矢印Ｔ方向へ独立して回転することができる。ここで、上記の静止状態から、内周側スプリングガイド面６２ｄが第１巻添え領域６７ａに対して（図２３の矢印Ｔ方向に）５度（角度）ほど回転し、その後はスプリングストッパ面６２ｃの効果により、コイルスプリング６７の一端が押圧されて（図２０の矢印Ｕ方向）、コイルスプリング６７とプーリ６２との間に滑りを生じさせることなく、効率的にコイルスプリング６７を巻き緩ませる。同様に、他端側のスプリングストッパ面の効果により、コイルスプリング６７の他端が押圧され、コイルスプリング６７とプーリ６３との間に滑りを生じさせることなく、効率的にコイルスプリング６７を巻き緩ませる。この状態で、内周側スプリングガイド面６２ｄ及び６３ｄは、それぞれ第１巻添え領域６７ａ、第２巻添え領域６７ｂに対して静止している。
【０１２９】
これらの結果、クランクシャフトの回転変動を効率的に吸収することでベルト鳴きが抑制され、ベルトの磨耗を防止できる。また、クランクシャフトの回転変動によるハブ構造体６３及び発電軸への影響を緩和できる。
【０１３０】
本実施形態においては、バネ収容室６６に、コイルスプリング６７の中間領域６７ｃと、プーリ６２との間の空間を確保していることで、コイルスプリング６７がプーリ６２及びハブ構造体６３のいずれにも接触しない領域ができる。これにより、コイルスプリング６７は当初の内径よりも大きく巻き緩むことが可能であり、このことにより、プーリ６２とハブ構造体６３との間の相対角変位を大きくすることができる。そのため、クランクシャフトの回転変動を効率的に吸収することでベルト鳴きが抑制され、ベルトの磨耗を防止できる。
【０１３１】
ここで、第１巻添え領域６７ａ及び第２巻添え領域６７ｂ、並びに、第１巻添え領域６７ａ及び第２巻添え領域６７ｂからコイルスプリングの中間領域６７ｃへの、それぞれの遷移領域６７ｔ、６７ｕにおいて、コイルスプリング６７の内周面が、それぞれ内周側スプリングガイド面６２ｄ、６３ｄと隙間なく当接しているので、図２４のｇのような、内周側スプリングガイド面とコイルスプリングとの間で局所的に接触する部分、すなわち、コイルスプリング７の内周面がその幅方向の一部においてのみ内周側スプリングガイド面６２ｄ、６３ｄと接触する部分がなくなり、クランクシャフトの回転変動の度に応力集中が発生することがないので、コイルスプリング６７の有害な磨耗、破損を防止できる。また、本実施の形態では内径が全領域で均一なコイルスプリング６７を用いることができ、内径が強制的に変化させられて応力集中が発生するような遷移領域がないため、コイルスプリング６７の磨耗、破損を防止できる。
【０１３２】
以上のように、本実施形態に係るプーリ構造体６１により、第１巻添え領域６７ａ及び第２巻き添え領域６７ｂ、並びに、コイルスプリングの中間領域６７ｃとの間の遷移領域６７ｔ及び６７ｕにおいて、内周側スプリングガイド面６２ｄ、６３ｄとコイルスプリング６７との間での局所的な接触による応力集中の発生が防止でき、コイルスプリングの有害な磨耗、破損を抑止できる。また、プーリ６２とハブ構造体６３との両方が同じ回転速度で回転する状態と、同方向へプーリ６２がハブ構造体６３よりも小さな回転速度で回転する状態とを、一端を含み且つ線状体が実質的に同じ曲率で湾曲しつつ他端に向かって延在した第１巻添え領域６７ａ、及び、他端を含み且つ線状体が実質的に同じ曲率で湾曲しつつ一端に向かって延在した第２巻添え領域６７ｂを有するコイルスプリング６７を用いて切換可能とすることができる。そのため、コイルスプリング６７の第１巻添え領域６７ａ及び第２巻添え領域６７ｂにおける疲労破壊やその付近での回転体の破損が起こりにくくなる。
【０１３３】
また、本実施形態において、第１巻添え領域６７ａ及び第２巻添え領域６７ｂは、巻き数が１巻き以上の線状体から構成される。このように巻添え領域６７ａ及び６７ｂの巻き数を１巻き以上とすることで、第１巻添え領域６７ａ及び第２巻添え領域６７ｂがそれぞれ内周側スプリングガイド面６２ｄ、６３ｄに与える把持力が大きくなるので、コイルスプリング６７が内周側スプリングガイド面６２ｄ、６３ｄに対して滑ることが少なくなり、その信頼性が向上する。
【０１３４】
また、本実施形態では、動力出力側、例えばエンジンのクランクシャフトからの回転駆動力をプーリ６２に与えて、プーリ６２がその回転駆動力をハブ構造体６３に伝達していたが、その逆の構造、即ちハブ構造体６３に動力出力側の回転駆動力を与えて、ハブ構造体６３がその回転駆動力をプーリ６２に伝える構造としてもよい。この場合、回転駆動力がハブ構造体６３からコイルスプリング６７を介してプーリ６２へ伝達され、プーリ６２からベルトを介して動力が出力されることになる。
【０１３５】
その場合には、コイルスプリング６７が巻き締められる方向（図２０の矢印Ｔ方向）へハブ構造体６３がプーリ６２以上の回転速度で回転しているときは、コイルスプリング６７の第１巻添え領域６７ａが内周側スプリングガイド面６２ｄを把持することによって、内周側スプリングガイド面６２ｄが第１巻添え領域６７ａに対して静止するように、コイルスプリング６７が内周側スプリングガイド面６２ｄに装着される。一方、コイルスプリング６７が巻き締められる方向（矢印Ｔ方向）へハブ構造体６３がプーリ６２未満の回転速度で回転しているときは、上記の静止状態から、内周側スプリングガイド面６２ｄが第１巻添え領域６７ａに対して矢印Ｔ方向に５度（角度）ほど回転し、その後はコイルスプリング６７が巻き緩められる方向（矢印Ｔ）にコイルスプリング６７の一端がスプリングストッパ面６２ｃによって押圧されつつ、内周側スプリングガイド面６２ｄが前記第１巻添え領域に対して静止するように、コイルスプリング６７が内周側スプリングガイド面６２ｄに装着されている。また、他端側の第２巻添え領域６７ｂについても同様に、内周側スプリングガイド面６３ｄへ装着される。
【０１３６】
（第６実施形態）
次に、図２１〜図２３に基づいて、本発明の第６実施形態に係るプーリ構造体７１に関して、第５実施形態に係るプーリ構造体と特徴が異なる点を中心に、以下説明する。なお、本実施形態においては、上記の第５実施形態の構成部材と同様の部分（７１、７２、７２ａ、７２ｄ、７２ｆ、７３、７３ａ、７３ｄ、７４、７５、７６、７７、７７ａ〜７７ｃ、７７ｔ、７７ｕ）については、第５実施形態の符号（６１、６２、６２ａ、６２ｄ、６２ｆ、６３、６３ａ、６３ｄ、６４、６５、６６、６７、６７ａ〜６７ｃ、６７ｔ、６７ｕ）の部分にそれぞれ順に合致させて示しており、かかる同様の部分の説明が省略されることがある。
【０１３７】
図２１は、本発明の第６実施形態に係るプーリ構造体７１の縦断面図である。図２２（ａ）は本発明の第６実施形態に係るプーリ構造体の断面図（図２１のＫ−Ｋ断面位置に相当）の要部を示した図である。また、図２２（ｂ）は図２２（ａ）のＬ−Ｌ断面図の要部を示した図である。図２２は説明に必要な要部のみを表したものであり、断面そのものではない。また、図２２にはハブ７３側の構造のみを示したが、プーリ７２側についてもハブ７３側についての説明で代表させることにより足りるため、省略してある。図２３は図２１のＪ−Ｊ断面図である。
【０１３８】
本実施形態においては、プーリ７２には、内周側スプリングガイド面７２ｄ、及び、バネ収容室７６に面して半径方向内側に指向する外周側スプリングガイド面７２ｅが、またハブ構造体７３には、内周側スプリングガイド面７３ｄ、及び、バネ収容室７６に面して半径方向内側に指向する外周側スプリングガイド面７３ｅがそれぞれ設けられている。そして、内周側スプリングガイド面７２ｄ、７３ｄ、と、外周側スプリングガイド面７２ｅ、７３ｅとの間の溝幅は、それぞれコイルスプリング７７の巻添え領域７７ａ、７７ｂを収めることが可能な範囲で最小の幅となっている。そして、コイルスプリング７７の第１巻添え領域７７ａは、内周側スプリングガイド面７２ｄと外周側スプリングガイド面７２ｅとの間に、第２巻添え領域７７ｂは、内周側スプリングガイド面７３ｄと外周側スプリングガイド面７３ｅとの間にそれぞれ装着されている。また本実施形態においては、コイルスプリング７７の一端及び他端と周方向で対向するスプリングストッパ面は設けられていない。
【０１３９】
次に、コイルスプリング７７の第１巻添え領域７７ａ及び第２巻添え領域７７ｂと、内周側スプリングガイド面７２ｄ及び７３ｄとの間の当接状態について、図２３を用いて説明する。
【０１４０】
コイルスプリング７７が巻き締められる方向（図２３の矢印Ｒ方向）へプーリ７２がハブ構造体７３以上の回転速度で回転しているときは、コイルスプリング７７の第１巻添え領域７７ａが内周側スプリングガイド面７２ｄを把持することによって、内周側スプリングガイド面７２ｄが第１巻添え領域７７ａに対して静止するように、コイルスプリング７７が内周側スプリングガイド面７２ｄに装着されている。一方、コイルスプリング７７が巻き締められる方向（矢印Ｒ）へプーリ７２がハブ構造体７３未満の回転速度で回転しているときは、上記の静止状態から、内周側スプリングガイド面７２ｄが第１巻添え領域７７ａに対して矢印Ｔ方向に５度ほど回転し、その後はコイルスプリング７７の第１巻添え領域７７ａが外周側スプリングガイド面７２ｅを押圧することによって、コイルスプリング７７の第１巻添え領域７７ａが外周側スプリングガイド面７２ｅに対して静止し、コイルスプリング７７が巻き緩められるように、コイルスプリング７７が内周側スプリングガイド面７２ｄに装着されている。また、図示していないが、第２巻添え領域７７ｂについても同様に、内周側スプリングガイド面７３ｄへ装着されている。このような当接状態にするため、コイルスプリング７７をバネ収容室７６から取り出した状態で、コイルスプリング７７の内径は内周側スプリングガイド面７２ｄ及び７３ｄの最小の内径よりも小さい。
【０１４１】
次に、上記のように構成されたプーリ構造体７１の動作を説明する。
【０１４２】
まずプーリ７２及びハブ構造体７３が回転していない状態から、ベルトにより駆動力が伝えられてプーリ７２が図２３の矢印Ｒで示される方向へ回転を開始した直後の状態では、プーリ７２の方がハブ構造体７３よりも矢印Ｒ方向への回転速度が大きい。この状態では、内周側スプリングガイド面７２ｄに対して第１巻添え領域７７ａが静止しており、内周側スプリングガイド面７２ｄと第1巻添え領域７７ａとは同じ回転速度で矢印Ｒ方向へ回転している。このまま回転を続けると、コイルスプリング７７の第１巻添え領域７７ａと内周側スプリングガイド面７２ｄとの間の把持作用、及び、他端の第２巻添え領域７７ｂと内周側スプリングガイド面７３ｄとの間の把持作用により、プーリ７２の回転がコイルスプリング７７を介してハブ構造体７３に弾性的に伝達され、回転が伝えられたハブ構造体７３も回転を始める。このとき、プーリ７２とハブ構造体７３は、コイルスプリング７７を巻き締めながら回転しており、コイルスプリング７が限界まで巻き締まると、プーリ７２とハブ構造体７３は同じ回転速度で矢印Ｒ方向へ回転する。この状態で、内周側スプリングガイド面７２ｄ、７３ｄに対して第１巻添え領域７７ａ、第２巻添え領域７７ｂがそれぞれ静止している。
【０１４３】
このような状態では、当初の第１巻添え領域７７ａの把持力に加えて、図２３の矢印Ｓで示される方向へ、コイルスプリング７７による内周側スプリングガイド面７２ｄに対する締め付け力が発生し、コイルスプリング７７が内周側スプリングガイド面７２ｄを保持するための摩擦力が強化されている。これは、コイルスプリング７７の他端側の内周側スプリングガイド面７３ｄについても同様である。そのため、回転速度が高くなっても上記の第１巻添え領域７７ａ、第２巻添え領域７７ｂが内周側スプリングガイド面７２ｄ、７３ｄに対して滑ることがほとんどない。この状態で、内周側スプリングガイド面７２ｄ及び７３ｄは、それぞれ第１巻添え領域７７ａ、第２巻添え領域７７ｂに対して静止している。
【０１４４】
また上記のような、プーリ７２の矢印Ｒ方向への回転速度が、ハブ構造体７３以上となっている状態での回転運動の間、コイルスプリング７７の中間領域７７ｃが当初よりも巻き締められた状態になっていることで、コイルスプリング７７に巻き緩み方向への弾性的回転エネルギーが蓄えられ、プーリ７２とハブ構造体７３とが反対方向に瞬間的な相対弾性回転運動ができるようになっている。本実施形態においては、バネ収容室７６に、コイルスプリング７７の中間領域７７ｃとハブ構造体７３との間の空間を確保していることで、コイルスプリング７７はより小径に巻き締まることが可能であり、巻き緩み方向へのより強い弾性的回転エネルギーを蓄えることができる。
【０１４５】
ここで、クランクシャフトに回転変動が生じてベルト速度が急激に低下した場合、プーリ７２には、ハブ構造体７３に対してコイルスプリング７７が巻き緩む矢印Ｔ方向の力がベルトにより加えられる。上記のようにコイルスプリング７７の弾性力により、プーリ７２とハブ構造体７３は、反対方向への瞬間的な相対弾性回転運動が可能であるので、ベルト速度の急激な低下時に、慣性で回転を続けるハブ構造体７３に対して、コイルスプリング７７が巻き緩むことにより、プーリ７２が矢印Ｔ方向へ独立して回転することができる。ここで、上記の静止状態から、内周側スプリングガイド面７２ｄが第１巻添え領域７７ａに対して（図２３の矢印Ｔ方向に）５度（角度）ほど回転し、その後はコイルスプリング７７が巻き緩むことにより、コイルスプリング７７の内径が増大し、図２３の矢印Ｑで示される方向へ、コイルスプリング７７による外周側スプリングガイド面７２ｅに対する押圧力が発生する。これは、コイルスプリング７７の他端側の外周側スプリングガイド面７３ｅについても同様である。このことにより、コイルスプリング７７とプーリ７２との間に滑りを生じさせることなく、効率的にコイルスプリング７７を巻き緩ませる。同様に、他端側でも発生するコイルスプリング７７による外周側スプリングガイド面７３ｅに対する押圧力により、コイルスプリング７７とプーリ７３との間に滑りを生じさせることなく、効率的にコイルスプリング７７を巻き緩ませる。この状態で、内周側スプリングガイド面７２ｄ及び７３ｄは、それぞれ第１巻添え領域７７ａ、第２巻添え領域７７ｂに対して静止している。
【０１４６】
これらの結果、クランクシャフトの回転変動を緩やかに吸収することでベルト鳴きが抑制され、ベルトの磨耗を防止できる。また、クランクシャフトの回転変動によるハブ構造体３及び発電軸への影響を緩和できる。
【０１４７】
以上のように、本実施形態に係るプーリ構造体７１により、第１巻添え領域７７ａ及び第１巻添え領域７７ａに連続した第１遷移領域７７ｔにおいて、並びに、第２巻添え領域７７ｂ及び第２巻添え領域７７ｂに連続した第１遷移領域７７ｕにおいて、内周側スプリングガイド面７２ｄ、７３ｄとコイルスプリング７７との間での局所的な接触による応力集中の発生が防止でき、コイルスプリングの有害な磨耗、破損を抑止できる。また、プーリ７２とハブ構造体７３との両方が同じ回転速度で回転する状態と、同方向へプーリ７２がハブ構造体７３よりも小さな回転速度で回転する状態とを、一端を含み且つ線状体が実質的に同じ曲率で湾曲しつつ他端に向かって延在した第１巻添え領域を有するコイルスプリング７７を用いて切換可能とすることができる。
【０１４８】
また本実施形態では、コイルスプリング７７の第１巻添え領域７７ａが、内周側スプリングガイド面７２ｄと外周側スプリングガイド面７２ｅとの間に、第２巻添え領域７７ｂが、内周側スプリングガイド面７３ｄと外周側スプリングガイド面７３ｅとの間にそれぞれ装着されている。このようにすることで、コイルスプリング７７を傾いたりすることなく確実にまっすぐ安定してプーリ構造体７１に装着できる。すなわち、コイルスプリング７７が傾いて設置されていると、プーリ構造体７１に加わる回転変動によってコイルスプリング７７の一部分に過大な力が加わりやすくなり、コイルスプリング７７が破損し易くなってしまう。この点、本実施形態ではコイルスプリング７７の取付け向きが斜めになることを回避できるから、プーリ構造体７１に加わる回転変動をバネ線全体で均等に受け止めることができ、コイルスプリング７７の寿命を延ばすことができる。
【０１４９】
また、例えば、上記の実施形態においては、コイルスプリング７７の巻添え領域を１巻き程度にしているが、この巻き数に限定するものではなく、１巻き以上であればよい。さらに、遷移領域の巻き数も上記の実施形態においては１巻き程度となっているが、この巻き数に限定するものではない。
【０１５０】
また、例えば、肉抜部を設けることなどにより、プーリ７２は積極的に軽量化されていることが好ましい。これにより、プーリ７２の回転慣性モーメントを低減することができるので、凹凸面７２ａのある点における速度をベルトの速度に維持するために必要とするベルトの張力を緩和することができる。したがって、凹凸面７２ａとベルトとの間の静止摩擦力を上回る力の発生を抑制できるので、ベルトが磨耗することがなく、寿命を延長することができる。
【０１５１】
また、プーリ７２の素材として、例えばアルミニウムなどの軽合金を採用することが好ましい。これにより、プーリ７２の回転慣性モーメントをさらに低減することができるので、前述の肉抜きによる軽量化による効果と同様に、ベルトの寿命を延長することができる、という効果を奏する。
【０１５２】
さらに、コイルスプリング７７の断面形状を変化させても良い。例えば、断面が円形であるコイルスプリングと断面が矩形である角コイルスプリングとを比較して以下のような効果が得られることが分かっている。すなわち、同じ相対角変位・同じ巻き数・同じばね定数では、後者のコイルスプリングに発生する最大引張（圧縮）応力を約７０％となるよう低減することができ、一方、同じ相対角変位において発生する最大引張（圧縮）応力が同じであり且つ同じばね定数であっては後者の必要巻き数が７０％となる効果を奏する。以上の理由から角コイルスプリングを採用しても良いが、これに限定されず、コイルスプリングの断面形状は例えば円形であっても良い。
【０１５３】
また本実施形態では、オルタネータのハブ構造体７３にプーリ構造体７１を設けた場合を説明したが、それに限らず、例えば自動車のエアコンディショナのコンプレッサ軸に本発明のプーリを設置することが考えられる。また、車両機器以外にも本発明のプーリ構造体の適用は妨げられず、種々の回転伝達系に本発明のプーリ構造体を設置して使用することができる。
【０１５４】
（第７実施形態）
次に、図２５は、本発明の第７実施形態に係るプーリ構造体１０１の縦断面図である。図２６は、図２５におけるＮ−Ｎ断面である。
【０１５５】
自動車用内燃機関（図示せず）は、エンジンフレーム（図示せず）、クランクシャフト（図示せず）、及びオルタネータの発電軸（図示せず）を含んでいる。図２５に示すプーリ構造体１０１は、オルタネータの発電軸上に設置されるものであって、エンジンの動力がクランクシャフト及びベルト（図示せず）を介して伝達されることにより回転する。このプーリ構造体１０１は、筒状に形成されたプーリ１０２を有し、当該プーリ１０２の外周面には、前記ベルトを巻き掛けることによりエンジンからの駆動力を伝えることが可能な凹凸面１０２ａが設けられている。
【０１５６】
プーリ１０２の軸方向一端側の内周には軸受１０４が、軸方向他端側の内周には軸受１０５が配置されている。これらの軸受１０４及び軸受１０５により、ハブ構造体１０３がプーリ１０２に対して相対回転自在に支持されており、このハブ構造体１０３はプーリ１０２の内側空間に、プーリ１０２と同心に配置されている。尚、本実施形態においては軸受１０４、軸受１０５として、それぞれドライメタル、ボールベアリングを用いているが、これらに限定されるものではなく、ハブ構造体１０３がプーリ１０２に対して相対回転自在になるように支持するものであればよい。
【０１５７】
プーリ１０２の内周には、軸受１０５が外れないように固定するための止め部材８１が嵌装されている。また、ハブ構造体１０３の軸孔１０３ａは、オルタネータの発電軸（図示せず）を固定可能に形成されている。
【０１５８】
前記のプーリ１０２とハブ構造体１０３、及び軸受１０４、１０５により、バネ収容室１０６が形成されており、バネ収容室１０６内には、コイルスプリング１０７が収容されている。コイルスプリング１０７は、断面四角形状の金属性線状体が螺旋状に巻回された角スプリングである。
【０１５９】
本実施形態においては、バネ収容室１０６に面したプーリ１０２の内面に、収容溝１０２ｂが設けられ、収容溝１０２ｂにおいて回転軸の半径方向に指向する外側の内周面を第１スプリングガイド面１０２ｄとし、コイルスプリング１０７の端部に位置する第１当接部１０７ａが第１スプリングガイド面１０２ｄに当接するようにコイルスプリング１０７が装着されている。また、第１スプリングガイド面１０２ｄには、硬質クロムめっきが施されている。尚、収容溝１０２ｂの回転軸の半径方向の幅については、コイルスプリング１０７を構成する線状体を収容できるだけの幅は必要であるが、ここではその上限を特に制限しない。
【０１６０】
コイルスプリング１０７の端部は、径が装着前の径よりも小さくなるように弾性変形した状態で装着されており、当該コイルスプリング１０７の弾性回復により図２６に示すＮ−Ｎ断面において矢印Ｖで示す方向にプーリ内面が付勢されている。また、コイルスプリング１０７の線状体先端部１０７ｃは、角部が除去されており、プーリ内周面と当接する面と、コイルスプリング１０７の線状体端面とが互いに滑らかに連続する面として形成されている。
【０１６１】
図２８に、図２６におけるコイルスプリング１０７のＰ−Ｐ断面の当接面側を示す。コイルスプリング１０７の当接面の断面形状は図中Ｎで示す中央部においては直線形状であり、Ｏで示す部分においては端部に近づくにつれ曲率が小さくなるようなクラウニング処理が施されており、端部の角部が除去されている。
【０１６２】
一方、バネ収容室１０６に面したハブ構造体１０３の外面にはリテーナ部１０３ｂが設けられ、リテーナ部１０３ｂにおいて回転軸の半径方向に指向する外側の内周面を第２スプリングガイド面１０３ｄとし、コイルスプリング１０７のリテーナ部１０３ｂ側端部に位置する第２当接部１０７ｂが第２スプリングガイド面１０３ｄに当接するようにコイルスプリング１０７が装着されている。
【０１６３】
コイルスプリング１０７における第２当接部１０７ｂは、第１当接部１０７ａと同様にして径が装着前の径よりも小さくなるように弾性変形した状態で装着されており、先端部において角部が除去されるとともに、第２当接部１０７ｂにはクラウニングが施されている。
【０１６４】
以上のように、上記コイルスプリング７はプーリ構造体１０１と略同心にバネ収容室１０６の内部に配置され、プーリ１０２とハブ構造体１０３とはコイルスプリング１０７を介して弾性的に連結される。
【０１６５】
次に、プーリ構造体１０１の動作を説明する。
【０１６６】
上述したように、プーリ構造体１０１は、コイルスプリング１０７が弾性回復する力によりプーリ１０２及びハブ構造体１０３との当接面で生じる一定の摩擦力を用いて、プーリ１０２とコイルスプリング１０７、及びハブ構造体１０３とコイルスプリング１０７との固定状態を維持する機構（スプリングクラッチ機構）を有する。このスプリングクラッチ機構により、ベルト（図示せず）が駆動してプーリ１０２が回転すると、プーリ１０２の回転運動がハブ構造体１０３に伝達する。
【０１６７】
この運動において、プーリ１０２からハブ構造体１０３に伝わる回転トルクが増加していく場合、スプリングクラッチ機構の摩擦力を超える回転トルクが伝達された時点で、コイルスプリング１０７がプーリ１０２またはハブ構造体１０３に対して滑り始め、プーリ１０２とハブ構造体１０３とは相対回転を行うことになる。このとき当該コイルスプリング１０７の当接面に作用する摩擦は静摩擦から動摩擦に変化し、コイルスプリング１０７とプーリ１０２またはコイルスプリング１０７とハブ構造体１０３との間で作用する摩擦力は低下する。これより、プーリ１０２とハブ構造体１０３との間で伝達される回転トルクは減少することになる。
【０１６８】
ここで、プーリ１０２からハブ構造体１０３に伝達される回転トルクが大きいほど、ハブ構造体１０３の回転速度の単位時間当たりの増加量が大きくなる。したがって、一般的な回転トルクを伝達する構造体においては、著しく大きい回転トルクの伝達により、急激な速度変化が生じることになる。
【０１６９】
しかしながら、本発明のプーリ構造体１０１においては、コイルスプリング１０７は当接部１０７ａ・１０７ｂの当接面において滑ることが可能であり、摩擦力により伝達可能な所定の大きさの回転トルク以上のトルクはスプリングクラッチ機構の滑りにより伝達されることはない。したがって、ハブ構造体１０３の回転速度の急激な変動を抑制することが可能である。また、当該回転トルクの伝達の際、コイルスプリング１０７はプーリ１０２及びハブ構造体１０３との当接部全体でプーリ１０２とハブ構造体１０３とを支持するため、コイルスプリング１０７に作用する摩擦力はコイルスプリング１０７の当接部分に分散して働くことになる。したがって、コイルスプリング１０７の一部への応力集中を抑制することが可能であり、コイルスプリング１０７の疲労破壊を抑制することが可能である。また、コイルスプリング１０７に作用する回転トルクが過剰に大きくなることはないため、コイルスプリング１０７の劣化を抑制することが可能である。
【０１７０】
プーリ１０２からハブ構造体１０３に伝わる回転トルクが増加してスプリングクラッチ機構の滑りが発生しうる場合とは、例えば、スプリングクラッチ機構が滑らずに固定されている状態（把持状態）において、プーリ１０２の単位時間当たりの回転速度の増加量が大きい場合、つまり、プーリ１０２の回転速度が急激に増加する場合が挙げられる。このとき、仮に把持状態であればハブ構造体１０３に伝達されるであろう回転トルクが、スプリングクラッチ機構の摩擦力により伝達可能な所定の大きさの回転トルクよりも大きい場合は、スプリングクラッチ機構は把持状態から滑り状態に変化する。したがって、プーリ１０２の回転にハブ構造体１０３の回転が追従して急激に回転速度が増加することはない。
【０１７１】
同様にして、プーリ１０２の単位時間当たりの回転速度の減少量が大きい場合、つまり、プーリ１０２の回転速度が急激に減少する場合においても、スプリングクラッチ機構の滑りを発生させることが可能である。この場合、慣性力により同じ回転速度で回転し続けようとするハブ構造体１０３の回転を止める方向に回転トルクが作用する。当該回転トルクが、スプリングクラッチ機構の摩擦力により伝達可能な所定の大きさの回転トルク以上であれば、スプリングクラッチ機構は把持状態から滑り状態に変化する。したがって、ハブ構造体１０３の急激な回転速度の減少を抑制することが可能である。
【０１７２】
このように、コイルスプリング１０７の当接部がプーリ１０２またはハブ構造体１０３のガイド面１０２ｄ、１０３ｄで滑ることにより、当該ガイド面１０２ｄ、１０３ｄの磨耗の恐れがある。磨耗により当該部分での接触の摩擦係数が変化すると、滑りが発生する所定の回転トルクが変化するため、滑りの発生が不安定になり問題となる。本実施形態では、前記コイルスプリングが当接するプーリ１０２とハブ構造体１０３とに、硬質クロムめっきが施されているため、当該磨耗を抑制することができる。尚、プーリ１０２及びハブ構造体１０３の当接部の表面硬化処理は硬質クロムめっきに限られず、ニッケルめっき、高周波焼入れ、セラミックスの溶射などによっても行うことが可能である。
【０１７３】
また、コイルスプリング１０７は角スプリングであり、その当接面の広さにより安定して当接状態を維持することが可能である。ここで、コイルスプリング１０７の線状体先端部１０７ｃは、鋭利な角部が除去されているため、プーリ１０２の表面に傷をつけることを防止することが可能である。さらに、このような形状にすることによりプーリ構造体１０１の組立て時にコイルスプリング１０７をプーリ１０２に挿入しやすくすることができる。また、コイルスプリング１０７にはクラウニングが施され（図２８参照）、断面の角部は滑らかにされているため、プーリ１０２の表面に傷をつけることを防止することができる。
【０１７４】
尚、図２７にコイルスプリングの変形例を示すように、コイルスプリング１０８の先端付近をコイル径が小さくなるように半径方向内側に曲げることにより、先端とプーリ１０２との間に隙間δを設け、プーリ１０２の表面に傷をつけることを防止することも可能である。
【０１７５】
また、コイルスプリング１０７は、図２８に示す断面形状を有するものに限らず、当接面全体が曲面になる断面形状、例えば、図２９に示すような中央部から角部に向かって曲率が小さくなる（Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３＞Ｒ４）ようにクラウニングを施した断面形状のコイルスプリング１０９とすることによってもプーリ１０２の傷つきを防止し、安定した当接状態を維持することが可能である。
【０１７６】
また、コイルスプリング１０７がプーリ１０２及びハブ構造体１０３を付勢する弾性回復力が大きいほど、滑りが発生する所定の回転トルクは大きくなるため、用いるコイルスプリングのコイル径や材料の弾性係数を調整することにより、当該所定の回転トルクを調整することが可能である。尚、コイル径は軸方向に一様である必要はなく、プーリ１０２またはハブ構造体１０３との当接部１０７ａ、１０７ｂのコイル径のみを部分的に大きくして弾性回復力を調整することも可能である。
【０１７７】
また、コイルスプリングの軸方向の長さに対してプーリ構造体１０１の挿入幅ｌ（図２５参照）を０．２ｍｍ〜５ｍｍ程度小さく設計することにより、プーリ構造体１０１に装着したコイルスプリングの両端は収容溝１０２ｂ及びリテーナ部１０３ｂに対して軸方向に当接し、軸方向に圧縮された状態となるため、エンドプレーによる異音の発生を抑制することが可能である。
【０１７８】
（第８実施形態）
次に、図３０は、本発明の第８実施形態に係るプーリ構造体１２１の縦断面図である。図３１は、図３０に示すハブ構造体の第２スプリングガイド面１２３ｄの形状を示す図である。第８実施形態に係るプーリ構造体１２１は、コイルスプリング１２７がプーリ１２２及びハブ構造体１２３を半径方向内側方向へ付勢してスプリングクラッチ機構を形成している点、及びハブ構造体１２３におけるコイルスプリング１２７との当接面である第２スプリングガイド面１２３ｄは一定間隔で傾斜溝５１を設けた面として形成されている（図３１参照）点で第７実施形態と異なる。尚、同一部材には同一の符号を付して説明を省略する。また、プーリ１２２は第７の実施形態と同様に凹凸面１２２ａに巻き掛けられたベルト（図示せず）の駆動により回転する。
【０１７９】
本実施形態においては、バネ収容室１２６に面したプーリ１２２の内面に、収容溝１２２ｂが設けられ、収容溝１２２ｂにおいて回転軸の半径方向に指向する内側の外周面を第１スプリングガイド面１２２ｄとし、コイルスプリング１２７の端部に位置する第１当接部１２７ａが第１スプリングガイド面１２２ｄに当接するようにコイルスプリング１２７が装着されている。
【０１８０】
コイルスプリング１２７の端部は、径が装着前の径よりも大きくなるように弾性変形した状態で装着されており、当該コイルスプリング１２７の弾性回復により径を小さくする方向にプーリ１２２のガイド面１２２ｄが付勢されている。
【０１８１】
一方、リテーナ部１２３ｂにおいて回転軸の半径方向に指向する内側の外周面を第２スプリングガイド面１２３ｄとし、コイルスプリング１２７の当該リテーナ部１２３ｂ側端部に位置する第２当接部１２７ｂが第２スプリングガイド面１２３ｄに当接するようにコイルスプリング１０７が装着されている。
【０１８２】
第２当接部１２７ｂは、第１当接部１２７ａと同様にして径が装着前の径よりも大きくなるように弾性変形した状態で装着されている。
【０１８３】
上記のように構成されたプーリ構造体１２１は、コイルスプリング１２７の当該径を小さくする方向への弾性回復によるスプリングクラッチ機構によって、滑りによるプーリ１２２に対するハブ構造体１２３の相対回転を可能とした状態で、プーリ１２２の回転運動をハブ構造体１２３に伝達する。
【０１８４】
第７実施形態と同様に、当該スプリングクラッチ機構の滑りが生じる所定の回転トルクの大きさは、コイルスプリング１２７とプーリ１２２またはコイルスプリング１２７とハブ構造体１２３との間の摩擦係数が大きいほど大きくなる。本実施形態においては、ハブ構造体１２３におけるガイド面１２３ｄに、回転方向に一定間隔で傾斜溝５１（図３１参照）を形成することにより、当該摩擦係数は低下し、コイルスプリング１２７が滑る際の潤滑性を向上させている。
【０１８５】
このように当接面を加工することで、滑りが発生する所定の回転トルクの大きさを低くすることができ、プーリ１２２の回転速度変動によってハブ構造体１２３が受ける影響をより小さくすることができる。尚、図３１に示す形状に限らず、図３２に示すように、当接面にエンボス５２を形成する加工を施したり、図３３に示すように、ドライメタル等の潤滑性のよい材料５３を圧入したりすることによっても摩擦係数を低下させることが可能である。また、ハブ構造体１２３を加工する場合に限らず、プーリ１２２におけるガイド面１２２ｄを加工することも可能である。
【０１８６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用効果を述べているが、これら作用効果は一例であり、本発明を限定するものではない。
【符号の説明】
【０１８７】
１、１１、２１、６１、７１、１０１、１１１、１２１ プーリ構造体
２ 第１回転体
２ｂ、１２ｂ、２２ｂ 第１収容溝
３ 第２回転体
３ｂ、１３ｂ、２３ｂ 第２収容溝
４、５ 軸受
６、１０６、１２６ バネ収容室
７、６７、７７ コイルスプリング
１２、２２、６２、７２、１０２、１２２ プーリ（第１回転体）
１２ｃ、２２ｃ、６２ｃ スプリングストッパ面
１２ｄ、２２ｄ、１３ｄ、２３ｄ、１１３ｄ スプリングガイド面
１３、２３、６３、７３、１０３、１１３、１２３ ハブ構造体（第２回転体）
１３ｃ、２３ｃ スプリングストッパ面
２４、２５ 軸受
１６、２６ａ、１６ｂ、６６、７６ バネ収容室
１７、２７、１１７ コイルスプリング
１７ａ、２７ａ、６７ａ、７７ａ、１１７ａ 第１巻添え領域
１７ｂ、６７ｂ、７７ｂ、１１７ｂ 第２巻添え領域
２７ｂ 他端部
６２ｄ、６３ｄ、７２ｄ、７３ｄ 内周側スプリングガイド面
６２ｆ、７２ｆ 第１螺旋路
６３ｆ、７３ｆ 第２螺旋路
６７ｔ、７７ｔ 第１遷移領域
６７ｕ、７７ｕ 第２遷移領域
７２ｅ、７３ｅ 外周側スプリングガイド面
６７ｃ、７７ｃ、１１７ｃ 中間領域
１０２ｂ、１２２ｂ 収容溝
１０２ｄ、１２２ｄ 第１スプリングガイド面
１０３ｂ、１２３ｂ リテーナ部
１０３ｄ、１２３ｄ 第２スプリングガイド面
１０７、１０８、１０９、１２７ 角スプリング（コイルスプリング）
１０７ａ、１２７ａ 第１当接部
１０７ｂ、１２７ｂ 第２当接部
１１７ｔ 遷移領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルトを巻回可能にする第１回転体と、
前記第１回転体の内側で当該第１回転体に対し相対回転可能な第２回転体と、
前記第１回転体と前記第２回転体との間に形成されるバネ収容室と、
前記バネ収容室に収容されるとともに、一端が前記第１回転体に当接し、他端が前記第２回転体に当接したコイルスプリングと、を備え、
前記コイルスプリングの両端は、径の大きさが変化するように弾性変形した状態で配設されているとともに、前記第１回転体及び前記第２回転体によって当該コイルスプリングの径が弾性回復することを抑制された状態で前記第１回転体及び前記第２回転体に当接しており、
前記コイルスプリングの端部以外の部分が、前記第１回転体及び前記第２回転体の相対回転時において径の大きさが変化する方向に変形しても、前記第１回転体及び前記第２回転体のいずれにも接触せず、
前記コイルスプリングを介して所定の大きさ以上の回転トルクが前記第１回転体と前記第２回転体との間で伝達された場合は、前記コイルスプリングにおける、前記第１回転体との当接部である第１当接部及び前記第２回転体との当接部である第２当接部の少なくともいずれか一方は、前記第１回転体または前記第２回転体に対して当接した状態で滑ることを特徴とする、プーリ構造体。
【請求項２】
前記第１回転体の単位時間当たりの回転速度の増加量が所定の大きさ以上の場合は、前記コイルスプリングにおける、前記第１回転体との当接部である第１当接部及び前記第２回転体との当接部である第２当接部の少なくともいずれか一方は、前記第１回転体または前記第２回転体に対して当接した状態で滑ることを特徴とする、請求項１に記載のプーリ構造体。
【請求項３】
前記第１回転体の単位時間当たりの回転速度の減少量が所定の大きさ以上の場合は、前記コイルスプリングにおける前記第１回転体との当接部である第１当接部及び前記第２回転体との当接部である第２当接部の少なくともいずれか一方は、前記第１回転体または前記第２回転体に対して当接した状態で滑ることを特徴とする、請求項１に記載のプーリ構造体。
【請求項４】
前記コイルスプリングが当接する前記第１回転体及び前記第２回転体の当接面の少なくともいずれか一方は、表面硬化処理が施されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のプーリ構造体。
【請求項５】
前記コイルスプリングが当接する前記第１回転体及び前記第２回転体の当接面の少なくともいずれか一方は、前記コイルスプリングにおける前記第１回転体との当接部である第１当接部または前記第２回転体との当接部である第２当接部との間で生じる摩擦係数を低下させた表面状態になるように加工されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のプーリ構造体。
【請求項６】
前記コイルスプリングは、当該コイルスプリングの材料断面が四角形状である角スプリングであって、当該角スプリングにおける前記第１回転体または前記第２回転体と当接する面と、当該角スプリングの材料端面とが互いに滑らかに連続する面として形成されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のプーリ構造体。
【請求項７】
前記コイルスプリングは、当該コイルスプリングの材料断面が四角形状である角スプリングであって、当該角スプリングの材料端部が、前記第１回転体及び前記第２回転体に対して隙間を介して配設されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のプーリ構造体。
【請求項８】
前記コイルスプリングは、当該コイルスプリングの材料断面が四角形状である角スプリングであって、当該角スプリングの前記第１回転体または前記第２回転体と当接する面にはクラウニングが施されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のプーリ構造体。
【請求項１】
ベルトを巻回可能にする第１回転体と、
前記第１回転体の内側で当該第１回転体に対し相対回転可能な第２回転体と、
前記第１回転体と前記第２回転体との間に形成されるバネ収容室と、
前記バネ収容室に収容されるとともに、一端が前記第１回転体に当接し、他端が前記第２回転体に当接したコイルスプリングと、を備え、
前記コイルスプリングの両端は、径の大きさが変化するように弾性変形した状態で配設されているとともに、前記第１回転体及び前記第２回転体によって当該コイルスプリングの径が弾性回復することを抑制された状態で前記第１回転体及び前記第２回転体に当接しており、
前記コイルスプリングの端部以外の部分が、前記第１回転体及び前記第２回転体の相対回転時において径の大きさが変化する方向に変形しても、前記第１回転体及び前記第２回転体のいずれにも接触せず、
前記コイルスプリングを介して所定の大きさ以上の回転トルクが前記第１回転体と前記第２回転体との間で伝達された場合は、前記コイルスプリングにおける、前記第１回転体との当接部である第１当接部及び前記第２回転体との当接部である第２当接部の少なくともいずれか一方は、前記第１回転体または前記第２回転体に対して当接した状態で滑ることを特徴とする、プーリ構造体。
【請求項２】
前記第１回転体の単位時間当たりの回転速度の増加量が所定の大きさ以上の場合は、前記コイルスプリングにおける、前記第１回転体との当接部である第１当接部及び前記第２回転体との当接部である第２当接部の少なくともいずれか一方は、前記第１回転体または前記第２回転体に対して当接した状態で滑ることを特徴とする、請求項１に記載のプーリ構造体。
【請求項３】
前記第１回転体の単位時間当たりの回転速度の減少量が所定の大きさ以上の場合は、前記コイルスプリングにおける前記第１回転体との当接部である第１当接部及び前記第２回転体との当接部である第２当接部の少なくともいずれか一方は、前記第１回転体または前記第２回転体に対して当接した状態で滑ることを特徴とする、請求項１に記載のプーリ構造体。
【請求項４】
前記コイルスプリングが当接する前記第１回転体及び前記第２回転体の当接面の少なくともいずれか一方は、表面硬化処理が施されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のプーリ構造体。
【請求項５】
前記コイルスプリングが当接する前記第１回転体及び前記第２回転体の当接面の少なくともいずれか一方は、前記コイルスプリングにおける前記第１回転体との当接部である第１当接部または前記第２回転体との当接部である第２当接部との間で生じる摩擦係数を低下させた表面状態になるように加工されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のプーリ構造体。
【請求項６】
前記コイルスプリングは、当該コイルスプリングの材料断面が四角形状である角スプリングであって、当該角スプリングにおける前記第１回転体または前記第２回転体と当接する面と、当該角スプリングの材料端面とが互いに滑らかに連続する面として形成されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のプーリ構造体。
【請求項７】
前記コイルスプリングは、当該コイルスプリングの材料断面が四角形状である角スプリングであって、当該角スプリングの材料端部が、前記第１回転体及び前記第２回転体に対して隙間を介して配設されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のプーリ構造体。
【請求項８】
前記コイルスプリングは、当該コイルスプリングの材料断面が四角形状である角スプリングであって、当該角スプリングの前記第１回転体または前記第２回転体と当接する面にはクラウニングが施されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のプーリ構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
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【図９】
【図１０】
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【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【公開番号】特開２０１２−１３２５７１（Ｐ２０１２−１３２５７１Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９０３１１（Ｐ２０１２−９０３１１）
【出願日】平成２４年４月１１日（２０１２．４．１１）
【分割の表示】特願２００６−２４１２９６（Ｐ２００６−２４１２９６）の分割
【原出願日】平成１８年９月６日（２００６．９．６）
【出願人】（０００００６０６８）三ツ星ベルト株式会社 (730)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月１１日（２０１２．４．１１）
【分割の表示】特願２００６−２４１２９６（Ｐ２００６−２４１２９６）の分割
【原出願日】平成１８年９月６日（２００６．９．６）
【出願人】（０００００６０６８）三ツ星ベルト株式会社 (730)
【Ｆターム（参考）】
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