CN103080608B - 皮带轮结构 - Google Patents

Abstract

提供一种皮带轮结构，其能抑制对卷簧施加过度力由此防止卷簧自身的破损，能在限制摩擦扭矩变化的同时通过自由改变摩擦扭矩而增加设计自由度。驱动皮带轮结构具有：筒形皮带轮部件，传动皮带绕其放置延伸；毂结构，设置于皮带轮部件的内侧从而相对于皮带轮部件旋转；卷簧，在一端处固定到毂结构；锥形部，卷簧的另一端固定于锥形部，锥形部具有如同圆锥体的圆锥形表面那样的圆锥形表面，圆锥体的轴线由毂结构的旋转轴线构成；和介插于锥形部的圆锥形表面和皮带轮部件之间的摩擦部件，并且卷簧在被沿着毂结构的旋转轴线的方向压缩的同时被介插到位，借助于卷簧的恢复力，锥形部、摩擦部件和皮带轮部件形成相互挤压接触。

Description

皮带轮结构

技术领域

本发明涉及一种皮带轮结构，该皮带轮结构具有皮带轮部件和能够相对于皮带轮部件旋转的毂结构。

背景技术

通常，作为用于传递机动车辆的发动机的动力的传动机构，存在皮带传动机构，在皮带传动机构中，皮带在皮带轮之间循环。另外地，作为在这种皮带传动机构中使用的皮带轮结构，已知一种具有如下构造的皮带轮结构，该构造用于当在两个旋转部件中的一个旋转部件中产生旋转变化时衰减旋转变化(例如，专利文献1)。

作为这种技术，专利文献1公开了一种皮带轮，该皮带轮包括环形皮带轮部件、毂结构(交流发电机的轴被固定于该毂结构从而不相对于该毂结构旋转)和被安装在环形皮带轮部件和毂结构之间的卷簧。根据这种构造，当在毂结构中产生旋转变化时，在毂结构和环形皮带轮部件之间的卷簧弹性地变形以由此衰减旋转变化。

然而，当在以上专利文献1中描述的皮带轮的自然频率被设为等于或者小于根据经验考虑的当发动机怠速时将由发动机旋转速度产生的频率时，可能存在如此情况，其中当发动机开始旋转或者停止旋转时皮带轮共振。结果，在环形皮带轮部件和毂结构之间的相对扭曲位移突然地增加，并且过度力被施加到卷簧，从而导致引起卷簧自身的故障的问题。

为了应对这种问题，已经提出一种采用弹簧离合器构造的皮带轮结构。如例如在专利文献2中提出地，在该皮带轮结构中，卷簧的端部不被直接固定到皮带轮部件或者毂结构。卷簧的端部沿着径向方向弹性地变形并且然后利用卷簧的恢复力而被联接到皮带轮部件或者毂结构。然后，当超过在卷簧的端部和皮带轮部件或者毂结构之间产生的摩擦扭矩的输入扭矩被施加到皮带轮部件或者毂结构时，导致在卷簧的端部和皮带轮部件或者毂结构之间发生滑移从而抑制将过度力施加到卷簧，由此能够防止卷簧自身的破坏。

相关技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特许3268007

专利文献2：JP-A-2003-322174

发明内容

本发明所要解决的问题

当采用类似上述构造的弹簧离合器构造时，因为通过使用塑性变形技术生产卷簧，所以难以在尺寸和轮廓方面具有均匀的准确度，从而引起在卷簧的端部和皮带轮部件或者毂结构之间产生的摩擦扭矩趋向于容易地改变的问题。另外地，在卷簧的端部和皮带轮部件或者毂结构之间产生的摩擦扭矩是由卷簧和皮带轮部件或者毂结构的材料和性能确定的。然而，从确保卷簧的弹性力和确保皮带轮部件/毂结构的强度的观点来看，用于所要使用的卷簧的材料和性能的选择受到限制(设计自由度降低)，从而引起不能实现使用者需要的摩擦扭矩的情形。

于是，已经实现了本发明从而解决上述问题，并且其目的在于提供一种皮带轮结构，该皮带轮结构能够抑制向卷簧施加过度力以由此防止卷簧自身破坏，并且能够通过在限制摩擦扭矩改变的同时自由地改变摩擦扭矩而增加设计自由度。

解决问题的手段

根据本发明的第一方面，提供一种皮带轮结构，包括：筒形皮带轮部件，皮带绕所述皮带轮部件放置延伸；毂结构，所述毂结构被设置在所述皮带轮部件的内侧，从而相对于所述皮带轮部件旋转；卷簧，所述卷簧在所述卷簧的一端处被固定到所述毂结构或所述皮带轮部件；锥形部，所述卷簧的另一端被固定于所述锥形部，并且所述锥形部具有如同圆锥体的圆锥形表面那样的圆锥形表面，所述圆锥体的轴线由所述毂结构的旋转轴线构成；和摩擦部件，所述摩擦部件介插于所述锥形部的所述圆锥形表面和所述皮带轮部件之间或者所述锥形部的所述圆锥形表面和所述毂结构之间，其中在所述毂结构的所述旋转轴线的方向上压缩所述卷簧的同时，将所述卷簧介插到位；并且借助于所述卷簧的恢复力，所述锥形部、所述摩擦部件和所述皮带轮部件形成相互挤压接触，或者所述锥形部、所述摩擦部件和所述毂结构形成相互挤压接触。

根据上述构造，借助于卷簧的恢复力挤压锥形部以实现接触，并且被如此挤压以实现接触的锥形部的圆锥形表面然后经由摩擦部件与皮带轮部件或者毂结构形成挤压接触。通过采用这种构造，在锥形部的圆锥形表面和摩擦部件之间产生摩擦扭矩。然后，当从皮带轮部件或者毂结构输入比该摩擦扭矩大的输入扭矩时，使得在锥形部的圆锥形表面和摩擦部件之间在其间的挤压接触表面上产生相对滑移从而防止卷簧扭曲到一定水平或更大水平。通过以上述方式防止卷簧扭曲到所述一定水平或更大水平，能够增加卷簧的耐久性。另外地，通过切削或者使用模具模制，能够以良好准确度生产摩擦部件和具有圆锥形表面的锥形部，因此，能够限制摩擦扭矩变化。另外，通过自由地改变摩擦部件的材料/性能，能够设定所期摩擦扭矩，由此能够增加设计自由度。

另外地，根据本发明的第二方面，提供一种如在本发明的第一方面中阐述的皮带轮结构，其中所述摩擦部件被固定到所述皮带轮部件或所述毂结构，从而允许所述摩擦部件仅相对于所述锥形部滑移。

根据上述构造，通过将摩擦部件固定到皮带轮部件或者毂结构，允许摩擦部件仅相对于锥形部滑移。通过采用这种构造，能够仅通过考虑在摩擦部件和锥形部之间的静态摩擦系值来确定在锥形部的圆锥形表面和摩擦部件之间产生的摩擦扭矩的值。

另外，根据本发明的第三方面，提供一种如在本发明的第一或者第二方面中阐述的皮带轮结构，其中采用如下形式作为所述卷簧的固定形式，在所述形式中，借助于当所述卷簧在径向方向上弹性变形的同时所述卷簧的所述恢复力，所述卷簧的一端和另一端中的至少一端被锁定在所述毂结构、所述皮带轮部件和所述锥形部中的至少一个上；并且当输入比在所述卷簧的所述一端和所述另一端中的至少一端与所述毂结构、所述皮带轮部件和所述锥形部中的至少一个之间产生的摩擦扭矩大的旋转扭矩时，产生滑移。

根据上述构造，能够产生在锥形部的圆锥形表面和摩擦部件之间产生的摩擦扭矩和在卷簧的所述一端和所述另一端中的至少一端和毂结构、皮带轮部件和锥形部中的至少一个之间产生的摩擦扭矩。通过采用这种构造，能够自由地改变在毂结构、皮带轮部件和锥形部中的至少一个和卷簧之间产生的摩擦扭矩的值和在锥形部的圆锥形表面和摩擦部件之间产生的摩擦扭矩的值，从而增加设计自由度。

另外地，根据本发明的第四方面，提供一种如在本发明的第三方面中阐述的皮带轮结构，其中在所述锥形部的所述圆锥形表面和所述摩擦部件之间产生的摩擦扭矩与在所述毂结构、所述皮带轮部件和所述锥形部中的至少一个和所述卷簧之间产生的摩擦扭矩具有不同的值。

根据上述构造，通过使得在锥形部的圆锥形表面和摩擦部件之间产生的摩擦扭矩和在毂结构、皮带轮部件和锥形部中的至少一个和卷簧之间产生的摩擦扭矩具有不同的值，能够基于从皮带轮部件或者毂结构输入的旋转扭矩的幅度确定引起滑移发生的位置，即，要么在锥形部的圆锥形表面和摩擦部件之间，要么在毂结构、皮带轮部件和锥形部中的至少一个和卷簧之间。

本发明的有利效果

使得提供能够抑制向卷簧施加过度力以由此防止卷簧自身的破坏并且能够通过在限制摩擦扭矩改变的同时自由改变摩擦扭矩而增加设计自由度的皮带轮结构成为可能。

附图简要说明

图1是第一实施例的辅助件驱动皮带系统的概略框图；

图2是根据第一实施例的驱动皮带轮结构的平面视图；

图3是沿着包含图2所示驱动皮带轮结构的旋转轴线的线A-A截取的截面视图；

图4是详细地示出图3所示驱动皮带轮结构的图；

图5是根据第二实施例的驱动皮带轮结构的平面视图；

图6是沿着包含图5所示驱动皮带轮结构的旋转轴线的线B-B截取的截面视图；

图7是详细地示出图6所示驱动皮带轮结构的图；

图8是包含根据第三实施例的驱动皮带轮结构的旋转轴线的截面视图。

具体实施方式

(第一实施例)

将描述本发明的第一实施例。如在图1中所示，该实施例描述将本发明应用于在辅助件驱动皮带系统100中使用的驱动皮带轮结构1的实例，该辅助件驱动皮带系统100利用机动车辆发动机的输出轴101的扭矩驱动辅助件(水泵或者交流发电机)。注意驱动皮带轮结构1被用于抑制发动机的旋转变化引起的传动皮带106的张力变化。

(辅助件驱动皮带系统100)

图1是该实施例的辅助件驱动皮带系统100的概略框图。如在图1中示出地，辅助件驱动皮带系统100具有：被连接到发动机的输出轴101(往复式发动机的曲轴或者旋转发动机的偏心轴)的驱动皮带轮结构1(皮带轮结构)；被连接到辅助件诸如水泵和交流发电机的从动轴(辅助轴)102、103；被安装在从动轴102上的从动皮带轮结构104；被安装在从动轴103上的从动皮带轮结构107；和在驱动皮带轮结构1、从动皮带轮结构104和从动皮带轮结构107之上循环的传动皮带106。在该实施例中，具有沿着皮带纵向方向相互平行地延伸的多个V形肋的V肋皮带被用作传动皮带106。

在辅助件驱动皮带系统100中，当驱动皮带轮结构1被输出轴101的扭矩驱动以旋转时，借助于驱动皮带轮结构1的旋转，传动皮带106被驱动。然后，随着传动皮带106循环地运转，从动皮带轮结构104和从动皮带轮结构107被驱动以旋转，由此虽然未示出，但是被连接到从动轴102、103的辅助件诸如水泵和交流发电机被驱动。

(驱动皮带轮结构1的构造)

接着，将详细描述借助于输出轴101的扭矩被驱动以旋转的驱动皮带轮结构1。图2是驱动皮带轮结构1的平面视图。另外地，图3是沿着包含图2所示驱动皮带轮结构1的旋转轴线J的线A-A截取的截面视图。另外，图4是详细地示出图3所示驱动皮带轮结构1的图。

如在图2和3中所示，驱动皮带轮结构1具有：圆筒形皮带轮部件2，传动皮带106绕该皮带轮部件2放置延伸；毂结构3，该毂结构3被连接到输出轴101，且被设置在皮带轮部件2的内侧；卷簧4，该卷簧4在卷簧4的一端4a处被固定到毂结构3；锥形部5，卷簧4的另一端4b被固定于该锥形部5，并且锥形部5具有具有外周表面5a，该外周表面5a具有如同圆锥体的一部分的圆锥形表面那样的圆锥形表面，该圆锥体的轴线由毂结构3的旋转轴线J构成；和摩擦部件6，该摩擦部件6介插于锥体5的具有如同圆锥体的圆锥形表面那样的圆锥形表面的外周表面5a和皮带轮部件2之间。另外地，皮带轮部件2和毂结构3被连接从而经由滚动轴承9相对于彼此旋转。此外，滑动轴承8被设置成介于毂结构3和锥形部5之间。

皮带轮部件2具有圆筒形形状，并且多个皮带轮凹槽2a形成在皮带轮部件2的外周中从而沿其周向方向延伸。然后，传动皮带106被放置成绕皮带轮部件2的外周延伸，使得被设置在传动皮带106的内周上的所述多个V形肋与对应的皮带轮凹槽2a接合。

毂结构3也具有圆筒形形状。输出轴101被装配在毂结构3的圆筒形内部3a中从而延伸穿过该圆筒形内部3a。输出轴101和毂结构3被适当的连接装置诸如螺栓连接到一起从而不相对于彼此旋转。另外地，提出将非磁性材料(顺磁性材料、反磁性材料或者反铁磁性材料)作为制作皮带轮部件2和毂结构3的材料。具体地，例如提出将铝合金、钛合金或者合成树脂作为非磁性材料。注意皮带轮部件2和毂结构3被连接到一起从而经由滚动轴承9相对于彼此旋转。

如在图3中所示，锥形部5具有大致U形的截面。锥形部5的内周表面具有圆筒形形状，并且其外周表面5a具有如同轴线由毂结构3的旋转轴线J构成的圆锥体的一部分的圆锥形表面那样的圆锥形表面。这里，如在图4中所示，当在截面中看时，由被形成为圆锥形表面的外周表面5a的延长线5L和旋转轴线J形成的角度θ被设定在1°或者更大到小于90°的范围中。滑动轴承8介于毂结构3和锥形部5之间，并且允许毂结构3和锥形部5相对于彼此旋转。

摩擦部件6介插于具有圆锥形表面的外周表面5a和皮带轮部件2之间，并且摩擦部件6自身被固定到皮带轮部件2从而不旋转。优选的是摩擦部件6由在耐磨性和抗压缩变形方面优良的材料制成。例如，提出了金属诸如黄铜、电镀黄铜、青铜和电镀青铜和合成树脂诸如聚酰胺、聚醛树脂和多芳基化合物。另外地，在锥形部5和摩擦部件6之间的静摩擦系数被设为使得当接收所期输入扭矩时能够在锥形部5和摩擦部件6之间产生相对滑移的值。具体地，基于为摩擦部件6和锥形部5选择的材料、与锥形部5形成抵接的摩擦部件6的表面精整/构造模式(例如，其中布置凹部和凸起的构造)或者由外周表面5a的延长线5L和旋转轴线J形成的角度θ设定静摩擦系数。

角卷簧被用作卷簧4，其中如在图3中所示具有大致矩形截面的伸长线性部件被形成为螺旋形形状。另外地，在旋转轴线J的方向上压缩卷簧4的状态下，卷簧4在其一端4a处被固定到毂结构3，并且在另一端4b处被固定到锥形部5。然后，借助于被如此压缩的卷簧4的恢复力P，锥形部5和摩擦部件6形成相互挤压接触。

具体地，如在图4中所示，借助于卷簧的恢复力P挤压锥形部5以实现接触。然后，被如此挤压以实现接触的锥形部5的具有圆锥形表面的外周表面5a与摩擦部件6形成挤压接触，从而以竖直阻力N挤压摩擦部件6，由与当在截面中看时由外周表面5a的延长线5L和旋转轴线J形成的角度θ相关的以下表达式(1)表达该竖直阻力N。

N=P×sinθ…(1)

另外，当锥形部5的外周表面5a与摩擦部件6形成挤压接触从而以由以上表达式(1)表达的竖直阻力N挤压摩擦部件6时，在锥形部5的外周表面5a和摩擦部件6之间产生的摩擦扭矩Tf由以下表达式(2)表达。

Tf=μ×N×r=μ×P×sinθ×r…(2)

其中，

μ：在锥形部5和摩擦部件6之间的静摩擦系数

r：具有圆锥形表面的外周表面5a的平均半径。

(驱动皮带轮结构1的功能)

接着，将描述该实施例的驱动皮带轮结构1的功能。这里，将基于当发动机开始旋转时输出轴101旋转由此扭矩经由输出轴101从其毂结构3侧被输入驱动皮带轮结构1中的假设描述驱动皮带轮结构1的功能。假设经由输出轴101从毂结构3侧输入的扭矩是输入扭矩T(变量)，当在T和Tf之间的关系有点类似由以下表达式(3)表达的关系时，在锥形部5的外周表面5a和摩擦部件6之间的抵接表面上不发生任何滑移，并且卷簧4在周向方向上扭曲以由此吸收输入扭矩T。

T<Tf…(3)

在另一方面，当在T和Tf之间的关系有点类似由以下表达式(4)表达的关系时，卷簧4不在周向方向上扭曲，并且在锥形部5的外周表面5a和摩擦部件6之间的抵接表面上发生滑移，由此通过滑移吸收输入扭矩T。

T>Tf…(4)

根据上述构造，通过卷簧4的恢复力P挤压锥形部5以实现接触，并且被如此挤压以实现接触的锥形部5的具有圆锥形表面的外周表面5a经由摩擦部件6与皮带轮部件2形成挤压接触以挤压皮带轮部件2。由此，在锥形部5的具有圆锥形表面的外周表面5a和摩擦部件6之间产生摩擦扭矩Tf。然后，当从毂结构3输入比摩擦扭矩Tf大的输入扭矩T时，在锥形部5的具有圆锥形表面的外周表面5a和摩擦部件6被挤压以相互接触的表面上引起发生相对滑移，从而能够防止卷簧4扭曲到一定水平或更大水平。通过以此方式防止卷簧4扭曲到所述一定水平或更大水平，能够增加卷簧4的耐久性。另外地，能够通过切削或者使用模具模制而以良好的准确度生产产生摩擦扭矩Tf的摩擦部件6和具有圆锥形表面的锥形部5，因此，能够限制摩擦扭矩Tf改变。另外，通过自由地改变摩擦部件6的材料/性能，能够设定所期摩擦扭矩Tf，由此使得增加设计自由度成为可能。

另外地，根据上述构造，通过将摩擦部件6固定到皮带轮部件2从而使其不旋转，允许摩擦部件6仅相对于锥形部5滑移。由此，能够仅通过考虑在摩擦部件6和锥形部5之间的静摩擦系值来确定在锥形部5的具有圆锥形表面的外周表面5a和摩擦部件6之间产生的摩擦扭矩Tf的值。

在该实施例中，虽然根据本发明的皮带轮结构被应用于被连接到发动机的输出轴101的驱动皮带轮结构1，但是根据本发明的皮带轮结构可以被应用于从动皮带轮结构104、107，所述从动皮带轮结构104、107分别被安装在被连接到辅助件诸如水泵和交流发电机的从动轴(辅助轴)102、103上。

当这发生时，在辅助件驱动皮带系统100中，当驱动皮带轮结构1利用输出轴101的扭矩驱动以旋转时，传动皮带106通过驱动皮带轮结构1的旋转而被驱动。然后，随着传动皮带106循环地运作，从从动皮带轮结构104的皮带轮部件2侧或者根据本发明的皮带轮结构被应用于的从动皮带轮结构107输入扭矩。假设输入的扭矩是输入扭矩T(变量)，当在T和Tf之间的关系有点类似由表达式(3)表达的关系时，在锥形部5的外周表面5a和摩擦部件6之间的抵接表面上不发生任何滑移，但是卷簧4在周向方向上扭曲以由此吸收输入扭矩T。在另一方面，当在T和Tf之间的关系有点类似由表达式(4)表达的关系时，卷簧4不在周向方向上扭曲，但是在锥形部5的外周表面5a和摩擦部件6之间的抵接表面上发生滑移以由此吸收输入扭矩T。

(第二实施例)

接着，将通过省略与第一实施例的构造类似的构造的说明而主要就不同于第一实施例的构造来描述根据第二实施例的驱动皮带轮结构201。图5是皮带轮结构201的平面视图。另外地，图6是沿着包含图5所示驱动皮带轮结构201的旋转轴线J的线B-B截取的截面视图。另外，图7是详细地示出图6所示驱动皮带轮结构201的图。

(驱动皮带轮结构201的构造)

如在图5和6中所示，驱动皮带轮结构201具有：圆筒形皮带轮部件202，传动皮带106绕该皮带轮部件202放置延伸；毂结构203，该毂结构203被连接到输出轴101，且被设置在皮带轮部件202的内侧；卷簧204，该卷簧204在卷簧204的一端204b处被固定到皮带轮部件202；锥形部205，卷簧204的另一端204a被固定于该锥形部205，并且锥形部205具有内周表面205a，该内周表面205a具有如同圆锥体的一部分的圆锥形表面那样的圆锥形表面，该圆锥体的轴线由毂结构203的旋转轴线J构成；和摩擦部件206，该摩擦部件206介插于锥体205的具有如同圆锥体的圆锥形表面那样的圆锥形表面的内周表面205a和毂结构203之间。另外地，皮带轮部件202和毂结构203被连接从而经由滚动轴承209和滑动轴承208相对于彼此旋转。

如在图6中所示，锥形部205具有大致圆筒形形状。锥形部205的内周表面205a具有如同轴线由毂结构203的旋转轴线J构成的圆锥体的一部分的圆锥形表面那样的圆锥形表面。这里，如在图7中所示，当在截面中看时，由具有圆锥形表面的内周表面205a的延长线205L和旋转轴线J形成的角度θ被设为在1°或者更大到小于90°的范围中。

摩擦部件206介插于具有圆锥形表面的内周表面205a和毂结构203之间，并且摩擦部件206自身被固定到毂结构203从而不旋转。

在旋转轴线J的方向上压缩卷簧204的状态下，卷簧204在其一端204b处被固定到皮带轮部件202，并且在另一端204a处被固定到锥形部205。然后，借助于被如此压缩的卷簧204的恢复力P，锥形部205和摩擦部件206形成相互挤压接触。

具体地，如在图7中所示，借助于卷簧的恢复力P挤压锥形部205以实现接触。然后，被如此挤压以实现接触的锥形部205的具有圆锥形表面的内周表面205a与摩擦部件206形成挤压接触，从而以竖直阻力N挤压摩擦部件206，由与当在截面中看时由内周表面205a的延长线205L和旋转轴线J形成的角度θ相关的在第一实施例中描述的表达式(1)表达该竖直阻力N。

另外，当锥形部205的内周表面205a与摩擦部件206形成挤压接触从而以由表达式(1)表达的竖直阻力N挤压摩擦部件206时，在锥形部205的内周表面205a和摩擦部件206之间产生的摩擦扭矩Tf由在第一实施例中描述的表达式(2)表达。在第二实施例中，μ是在锥形部205和摩擦部件206之间的静摩擦系数，并且r是具有圆锥形表面的内周表面205a的平均半径。

(驱动皮带轮结构201的功能)

接着，将描述该实施例的驱动皮带轮结构201的功能。这里，将基于当发动机开始旋转时输出轴101旋转由此扭矩经由输出轴101从其毂结构203侧被输入驱动皮带轮结构201中的假设描述驱动皮带轮结构1的功能。假设经由输出轴101从毂结构203侧输入的扭矩是输入扭矩T(变量)，当在T和Tf之间的关系有点类似由上述表达式(3)表达的关系(T<Tf)时，在锥形部205的外周表面205a和摩擦部件206之间的抵接表面上不发生任何滑移，但是卷簧204在周向方向上扭曲以由此吸收输入扭矩T。在另一方面，在T和Tf之间的关系有点类似由上述表达式(4)表达的关系(T>Tf)，卷簧204不在周向方向上扭曲，但是在锥形部205的内周表面205a和摩擦部件206之间的抵接表面上发生滑移，由此通过滑移吸收输入扭矩T。

根据上述构造，通过卷簧204的恢复力P挤压锥形部205以实现接触，并且被如此挤压以实现接触的锥形部205的具有圆锥形表面的外周表面205a经由摩擦部件206与毂结构203形成挤压接触以挤压毂结构203。由此，在锥形部205的具有圆锥形表面的内周表面205a和摩擦部件206之间产生摩擦扭矩Tf。然后，当从毂结构203输入比摩擦扭矩Tf大的输入扭矩T时，在锥形部205的具有圆锥形表面的外周表面205a和摩擦部件206被挤压以相互接触的表面上引起发生相对滑移，从而能够防止卷簧204扭曲到一定水平或更大水平。通过以此方式防止卷簧204扭曲到所述一定水平或者更大水平，能够增加卷簧204的耐久性。另外地，通过切削或者使用模具模制能够以良好的准确度生产产生摩擦扭矩Tf的摩擦部件206和具有圆锥形表面的锥形部205，因此，能够限制摩擦扭矩Tf改变。另外，通过自由地改变摩擦部件206的材料/性能，能够设定所期摩擦扭矩Tf，由此使得增加设计自由度成为可能。

另外地，根据上述构造，通过将摩擦部件206固定到毂结构203从而使其不旋转，允许摩擦部件206仅相对于锥形部205滑移。由此，能够仅通过考虑在摩擦部件206和锥形部205之间的静摩擦系值来确定在锥形部205的具有圆锥形表面的外周表面205a和摩擦部件206之间产生的摩擦扭矩Tf的值。

(第三实施例)

接着，将通过省略与第一实施例的构造类似的构造的说明而主要就不同于第一实施例的构造来描述根据第三实施例的从动皮带轮结构301(皮带轮结构)。如在图8中所示，根据第三实施例的从动皮带轮结构301采用如下构造，在该构造中，在第一实施例中设置驱动皮带轮结构1的卷簧4的部分中，结合弹簧离合器构造。另外地，第三实施例将被描述为根据本发明的从动皮带轮结构301被安装在图1所示辅助件驱动皮带系统100的从动轴102上以用作从动皮带轮结构。图8是包含从动皮带轮结构301的旋转轴线J的截面视图。

(从动皮带轮结构301的构造)

在根据第三实施例的从动皮带轮结构301中，不采用在第一实施例中采用的将驱动皮带轮结构1的卷簧4在其另一端4b处直接固定到锥形部5的构造，而是如在图8中所示，采用如下构造，在该构造中，卷簧304的另一端304b在径向向外方向O上弹性变形，从而卷簧304借助于其恢复力F(在径向向内方向上)被锁定安装在锥形部305中。在另一方面，卷簧304的一端304a被固定到毂结构303。

(从动皮带轮结构301的功能)

下面，将描述该实施例的从动皮带轮结构301的功能。首先，将基于当发动机开始旋转时输出轴101旋转并且扭矩经由驱动皮带轮结构1和传动皮带106从从动皮带轮结构301的皮带轮部件302侧被输入从动皮带轮结构301中的情形描述从动皮带轮结构301的功能。这种情形基于以下假设：当发动机开始旋转时，皮带轮部件302的旋转扭矩超过从动皮带轮结构301的毂结构303的旋转扭矩。

如在第一实施例的情形中，假设从皮带轮部件302侧输入从动皮带轮结构301中的扭矩是输入扭矩T(变量)并且在锥形部305的外周表面305a和摩擦部件306之间产生的摩擦扭矩是Tf，当在T和Tf之间的关系有点类似由表达式(3)表达的关系(T<Tf)时，在锥形部305的外周表面305a和摩擦部件306之间的抵接表面上不产生任何滑移。另外地，由于与锥形部305的离合器表面305c接触，卷簧304的直径收缩。然后，卷簧304在周向方向上扭曲并且依然在相对于离合器表面305c的挤压接触接合力增加时被保持到离合器表面305c，从而无任何滑移发生，由此皮带轮部件302的旋转被传递到毂结构303。然后，被连接到在毂结构303上安装的从动轴102的辅助件诸如水泵或者交流发电机被驱动。

在另一方面，当在T和Tf之间的关系有点类似由表达式(4)表达的关系(T>Tf)时，由于与锥形部305的离合器表面305c接触，卷簧304的直径收缩，并且依然在相对于离合器表面305c的挤压接触接合力增加时被保持到离合器表面305c，从而无任何滑移发生。然而，在锥形部305的外周表面305a和摩擦部件306之间的抵接表面上发生滑移以由此吸收输入扭矩T。通过以此方式吸收输入扭矩T，皮带轮部件302的旋转不被传递到毂结构303，并且皮带轮部件302自由地旋转。

接着，将基于以下情形描述从动皮带轮结构301的功能，其中虽然当输出轴101由于发动机停止旋转而停止旋转时皮带轮部件302的旋转扭矩经由传动皮带106降低，但是毂结构303的旋转扭矩由于当发动机旋转时产生的惯性而超过皮带轮部件302的旋转扭矩，即其中扭矩被从毂结构303侧输入从动皮带轮结构中的情形。

假设被从毂结构303侧输入从动皮带轮结构301中的扭矩是输入扭矩T(变量)，在锥形部305的外周表面305a和摩擦部件306之间产生的摩擦扭矩是Tf并且在卷簧304和离合器表面305c之间产生的摩擦扭矩是Ts，当在摩擦扭矩之间的关系使得T<Ts<Tf时，在锥形部305的外周表面305a和摩擦部件306之间的抵接表面上不发生任何滑移。另外地，卷簧304依然被保持到离合器表面305c并且无任何滑移发生，由此毂结构303的旋转被传递到皮带轮部件302。

另外，当在摩擦扭矩之间的关系使得Ts<T<Tf时，在锥形部305的外周表面305a和摩擦部件306之间的抵接表面上不发生任何滑移。在另一方面，卷簧304在直径扩大，并且相对于离合器表面305c的挤压接触接合力减弱，这引起在卷簧304和离合器表面305c之间的接触部分处发生滑移。因此，毂结构303的旋转不被传递到皮带轮部件302，由此毂结构303自由地旋转。

此外，当在摩擦扭矩之间的关系使得Ts<Tf<T时，卷簧304的直径扩大，并且相对于离合器表面305c的挤压接触接合力减弱，这引起在卷簧304和离合器表面305c之间的接触部分处发生滑移。因此，毂结构303的旋转不被传递到皮带轮部件302，由此毂结构303自由地旋转。

这里，在第三实施例中，在锥形部305的外周表面305a和摩擦部件306之间产生的摩擦扭矩Tf和在卷簧304和离合器表面305c之间产生的摩擦扭矩Ts之间的关系使得Ts<Tf。然而，通过自由地设定摩擦扭矩Ts、Tf的值(将Ts和Tf的值设定为不同的值)，能够基于输入扭矩T的幅度确定引起滑移发生的位置，即，要么在锥形部305的外周表面305a和摩擦部件306之间，要么在卷簧304和离合器表面305c之间。

例如，在摩擦扭矩Tf、Ts之间的关系使得Tf<Ts的情况下，在描述毂结构303的旋转扭矩由于当发动机旋转时产生的惯性而超过皮带轮部件302的旋转扭矩的情形，即，扭矩被从毂结构303侧输入从动皮带轮结构301中的情形时，当摩擦扭矩与输入扭矩T的关系使得Tf<T<Ts时，卷簧304依然被保持到离合器表面305c而不引起任何滑移发生，而在锥形部305的外周表面305a和摩擦部件306之间的抵接表面上引起滑移发生，由此毂结构303的旋转不被传递到皮带轮部件302，并且毂结构303自由地旋转。

另外，当摩擦扭矩与输入扭矩T的关系使得Tf<Ts<T时，引起在锥形部305的外周表面305a和摩擦部件306之间的抵接表面上发生滑移，由此毂结构303的旋转不被传递到皮带轮部件302，并且毂结构303自由地旋转。

注意当从动皮带轮结构301被安装在输出轴101上以用作驱动皮带轮结构时从动皮带轮结构301也以相同的方式发挥功能。在此情形中，当发动机开始旋转时，输出轴101旋转，并且扭矩经由输出轴101被从毂结构303侧输入从动皮带轮结构301中，由此毂结构303的旋转扭矩超过皮带轮部件302的旋转扭矩。在另一方面，当输出轴101由于发动机停止旋转而停止旋转时，由于传动皮带106被惯性驱动，皮带轮部件302的旋转扭矩超过毂结构303的旋转扭矩，由此扭矩被从皮带轮部件302侧输入从动皮带轮结构301中。

另外地，第三实施例采用如下构造，其中卷簧304的另一端304b在径向向外方向O上弹性变形，从而卷簧304被其恢复力F(在径向向内方向上)锁定以被安装在锥形部305中。然而，本发明不限于此。可以采用如下构造，其中卷簧304的另一端304b在径向向内方向上弹性变形，从而卷簧304被其恢复力(在径向向外方向上)锁定以被安装在锥形部305中。

另外，在第三实施例中，卷簧304的一端304a被固定到毂结构303。然而，如同卷簧304的所述另一端304b那样，卷簧304的所述一端304a可以在径向向外方向上弹性变形来替代被固定到毂结构303，从而卷簧304的一端304a被其恢复力(在径向向内方向上)锁定在毂结构303上。

另外地，在根据第三实施例的从动皮带轮结构301中，采用在第一实施例中设置驱动皮带轮结构1的卷簧4的部分处结合弹簧离合器构造的构造。然而，可以采用如下构造，其中在第二实施例中设置驱动皮带轮结构201的卷簧204的部分处结合弹簧离合器构造。当这发生时，卷簧204的另一端204a在径向向外方向上弹性变形，从而卷簧204被其恢复力(在径向向内方向上)锁定在锥形部205中。另外地，如同卷簧204的另一端204a那样，卷簧204的一端204b可以被固定到皮带轮部件202或者可以在径向向外(向内)方向上弹性变形，从而卷簧204的一端204b被其恢复力(在径向向内(向外)方向上)锁定在皮带轮部件202上。

根据上述构造，能够产生两个摩擦扭矩：在锥形部305的具有圆锥形表面的外周表面305a和摩擦部件306之间产生的摩擦扭矩Tf；和在卷簧304的另一端304b和锥形部305的离合器表面305c之间产生的摩擦扭矩Ts。例如，通过以上述方式产生两个摩擦力，当根据本发明的从动皮带轮结构301被安装在从动轴102上以用作从动皮带轮结构时，在从皮带轮部件302侧输入输入扭矩T时，在输入扭矩T大于在锥形部305的外周表面305a和摩擦部件306之间产生的摩擦扭矩Tf的情形中，能够通过使得在锥形部305的外周表面305a和摩擦部件306之间的抵接表面上发生滑移而吸收输入扭矩T。在另一方面，在从毂结构303侧输入输入扭矩T时，在各个摩擦扭矩与输入扭矩T的关系使得Ts<T<Tf的情形中，在锥形部305的外周表面305a和摩擦部件306之间的抵接表面上不引起任何滑移发生，但是在卷簧304和离合器表面305c之间的接触部分处在卷簧304中引起滑移发生。因此，毂结构303的旋转不被传递到皮带轮部件302，由此允许毂结构303自由地旋转。此外，在各个摩擦扭矩与输入扭矩T的关系使得Ts<Tf<T的情形中，在卷簧304和离合器表面305c之间的接触部分处在卷簧304中引起滑移发生，并且毂结构303的旋转不被传递到皮带轮部件302，由此允许毂结构303自由地旋转。通过采用这种构造，能够通过自由地改变在卷簧304的另一端304b和锥形部305的离合器表面305c之间产生的摩擦扭矩Ts和在锥形部305的具有圆锥形表面的外周表面305a和摩擦部件306之间产生的摩擦扭矩Tf的值而增加设计自由度。

另外，通过自由地设定摩擦扭矩Ts、Tf的值(将Ts和Tf的值设定为不同的值)，能够基于输入扭矩T的幅度确定引起滑移发生的位置，即，要么在锥形部305的外周表面305a和摩擦部件306之间，要么在卷簧304和离合器表面305c之间。

因此，虽然至此已经描述了本发明的实施例，但是本发明不限于上述实施例，而是能够通过在不偏离将在以后描述的权利要求的范围的情况下以各种形式更改来实现本发明。

虽然已经详细地并且通过参考具体实施例描述了专利申请，但是对于本发明所涉及领域的技术人员而言明显的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，能够对此作出各种更改和变型。

该专利申请基于在2010年8月31日提交的日本专利申请(特愿2010-193935)，其内容在此通过引用而被并入。

附图标记说明

1、201：驱动皮带轮结构；

2、202、302：皮带轮部件

3、203、303：毂结构

4、204、304：卷簧

5、205、305：锥形部

6、206、306：摩擦部件

100：辅助件驱动皮带系统

101、104、107、301：从动皮带轮结构

106：传动皮带

J：旋转轴线

Claims (4)

1.一种皮带轮结构，包括：

筒形皮带轮部件，皮带绕所述皮带轮部件放置延伸；

毂结构，所述毂结构被设置在所述皮带轮部件的内侧，从而相对于所述皮带轮部件旋转；

卷簧，所述卷簧在所述卷簧的一端处被固定到所述毂结构或所述皮带轮部件；

锥形部，所述卷簧的另一端被固定于所述锥形部，并且所述锥形部具有如同圆锥体的圆锥形表面那样的圆锥形表面，所述圆锥体的轴线由所述毂结构的旋转轴线构成，从而当在截面中看时由所述圆锥形表面的延长线和所述旋转轴线形成角度θ；和

摩擦部件，所述摩擦部件介插于所述锥形部的所述圆锥形表面和所述皮带轮部件之间或者所述锥形部的所述圆锥形表面和所述毂结构之间，其中：

在所述毂结构的所述旋转轴线的方向上压缩所述卷簧的同时，将所述卷簧介插到位；并且

借助于所述卷簧的恢复力P，所述锥形部、所述摩擦部件和所述皮带轮部件形成相互挤压接触，或者所述锥形部、所述摩擦部件和所述毂结构形成相互挤压接触，

其中所述锥形部的所述圆锥形表面以竖直阻力N挤压所述摩擦部件，其中N＝P×sinθ。

2.根据权利要求1所述的皮带轮结构，其中

所述摩擦部件被固定到所述皮带轮部件或所述毂结构，从而允许所述摩擦部件仅相对于所述锥形部滑移。

3.根据权利要求1所述的皮带轮结构，其中：

采用如下形式作为所述卷簧的固定形式，在所述形式中，借助于当所述卷簧在径向方向上弹性变形的同时所述卷簧的所述恢复力，所述卷簧的一端和另一端中的至少一端被锁定在所述毂结构、所述皮带轮部件和所述锥形部中的至少一个上；并且

当输入比在所述卷簧的所述一端和所述另一端中的至少一端与所述毂结构、所述皮带轮部件和所述锥形部中的至少一个之间产生的摩擦扭矩大的旋转扭矩时，产生滑移。

4.根据权利要求3所述的皮带轮结构，其中

在所述锥形部的所述圆锥形表面和所述摩擦部件之间产生的摩擦扭矩与在所述毂结构、所述皮带轮部件和所述锥形部中的至少一个和所述卷簧之间产生的摩擦扭矩具有不同的值。