特許 7160766 プーリ構造体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-17

(45)【発行日】2022-10-25

(54)【発明の名称】プーリ構造体

(51)【国際特許分類】

   F16H 55/36 20060101AFI20221018BHJP

   F16D 41/20 20060101ALI20221018BHJP

【ＦＩ】

F16H55/36 Z

F16D41/20 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019129361

(22)【出願日】2019-07-11

(65)【公開番号】P2020024038

(43)【公開日】2020-02-13

【審査請求日】2021-10-18

(31)【優先権主張番号】P 2018140852

(32)【優先日】2018-07-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006068

【氏名又は名称】三ツ星ベルト株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】弁理士法人ＡＴＥＮ

(72)【発明者】

【氏名】森本 隆史

【審査官】鷲巣 直哉

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１２０１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１００７３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２２７９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１２２６１０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ ５５／３６

Ｆ１６Ｄ ４１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベルトが巻き掛けられる筒状の外回転体と、
前記外回転体の径方向の内側に設けられ、前記外回転体と同じ回転軸を中心として前記外回転体に対して相対回転可能な内回転体と、
前記外回転体と前記内回転体との間に設けられ、前記回転軸に沿った軸方向に圧縮されたねじりコイルばねと、を備えたプーリ構造体であって、
前記外回転体及び前記内回転体のうち一方の回転体は、前記軸方向の一端側に位置する部分であって、前記プーリ構造体に外力が付与されていない状態において前記ねじりコイルばねにおける前記一端側の領域が、前記ねじりコイルばねの拡径又は縮径に対する自己弾性復元力によって接触しているクラッチ係合部を有し、
前記ねじりコイルばねが、
拡径又は縮径方向にねじり変形することによって、前記外回転体及び前記内回転体と係合する係合状態となって、前記外回転体と前記内回転体との間でトルクを伝達し、
トルクの伝達時と反対方向にねじり変形することによって、前記一方の回転体の前記クラッチ係合部と摺動する係合解除状態となって、前記外回転体と前記内回転体との間でトルクの伝達を遮断する、ように構成され、
前記一方の回転体の前記クラッチ係合部を形成する周面に溝部が形成され、
前記溝部は、
前記軸方向に対して傾斜して延びた部分であって、前記プーリ構造体に外力が付与されていないときに前記一端側の領域と前記径方向に離間して対向し、前記外回転体と前記内回転体との間でトルクが伝達されるときに拡径又は縮径方向にねじり変形した前記ねじりコイルばねの前記一端側領域の周面と接触する底部と、
前記底部のうち前記プーリ構造体に外力が付与されていないときに前記一端側の領域と前記径方向に最も離間する部分と、前記クラッチ係合部とを繋ぐ部分であって、前記外回転体と前記内回転体との間でトルクが伝達されるときに、拡径又は縮径方向にねじり変形した前記ねじりコイルばねの、前記一端側領域のばね線の断面における角部と接触する隅部と、を備えていることを特徴とするプーリ構造体。

【請求項2】

前記底部は、前記軸方向の前記他端側に向かうほど、前記プーリ構造体に外力が付与されていない状態において前記一端側の領域と前記径方向に離間するように、前記軸方向に対して傾斜して延びており、
前記溝部が、前記回転軸と直交する面と平行に延びてい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】

前記溝部は、前記軸方向のピッチが前記ばね線の前記軸方向のピッチと等しい螺旋状に形成されてい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】

前記隅部の輪郭形状が、前記角部の輪郭形状と同じ形状であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のプーリ構造体。

【請求項5】

前記係合解除状態における前記ねじりコイルばねのねじりトルクが１Ｎ・ｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のプーリ構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ねじりコイルばねを備えたプーリ構造体に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車等のエンジンの動力によってオルタネータ等の補機を駆動する補機駆動ユニットでは、オルタネータ等の補機の駆動軸に連結されるプーリと、エンジンのクランク軸に連結されるプーリにわたってベルトが掛け渡され、このベルトを介してエンジンのトルクが補機に伝達される。特に、他の補機に比べて大きい慣性を有するオルタネータの駆動軸に連結されるプーリには、例えば特許文献１に記載されているような、クランク軸の回転変動を吸収可能なプーリ構造体が用いられる。

【0003】

特許文献１に記載のプーリ構造体は、外回転体と、外回転体の内側に設けられ且つ外回転体に対して相対回転可能な内回転体と、ねじりコイルばね（以下、単に「ばね」という）とを有し、ばねの拡径又は縮径変形により外回転体と内回転体との間でトルクが伝達又は遮断されるようになっている。このプーリ構造体のばねは、外回転体に巻回されるベルトのスリップを防止するため、外回転体と内回転体との間でトルクを一方向に伝達又は遮断する一方向クラッチ（コイルばね式クラッチ）として機能する。

【0004】

特許文献１に記載のようなコイルばね式クラッチを備えるプーリ構造体において、外回転体が内回転体に対して正方向に相対回転するときに、ばねが、外回転体及び内回転体のそれぞれと係合して係合状態となり、外回転体と内回転体との間でトルクを伝達する。一方、外回転体が内回転体に対して逆方向に相対回転するときには、ばねが、外回転体又は内回転体に対して周方向に摺動（スリップ）して係合解除状態となり、外回転体と内回転体との間でトルクを伝達しない。

【0005】

特許文献１に記載のプーリ構造体では、プーリ構造体に外力が付与されていない状態において、外回転体又は内回転体の回転軸に沿った軸方向の一端側で、ばねにおける一端側の領域の外周面がばねの拡径方向の自己弾性復元力によって接触している圧接面が、外回転体又は内回転体のばねと周方向に摺動するクラッチ係合部となっている。そのため、予め、ばねの一端側の領域を適当量縮径させて、ばねを外回転体と内回転体との間に収容する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１４－１１４９４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ここで、特許文献１に記載のようなプーリ構造体において、ばねを外回転体と内回転体との間に収容する際に、ばねの一端側の領域を縮径させる量（クラッチ係合面への圧接力）を比較的小さくなるようにして、外回転体が内回転体に対して逆方向に相対回転し、縮径方向にねじれ変形したばね（クラッチ）が係合解除状態（摺動状態）となるときのばねのねじりトルク（以下、「スリップトルク」ともいう）を極力小さく（例えば１Ｎ・ｍ程度）設定することを考える。スリップトルクを小さくすれば、圧接面（クラッチ係合部）とばねとが摺動（スリップ）する頻度が高くなり、その分、ベルトの張力変動の吸収機能が向上し、外回転体に巻回されるベルトのスリップが抑制され、ベルトの寿命が長くなる。

【0008】

しかしながら、スリップトルクを小さくするために、ばねを外回転体と内回転体との間に収容する際に、ばねの一端側の領域を縮径させる量を小さくすると、圧接面（クラッチ係合部）に対するばねの圧接力も小さくなってしまう。

【0009】

圧接面（クラッチ係合部）に対するばねの圧接力も小さくなると、外回転体が内回転体に対して正方向に相対回転し、ばねが、拡径方向にねじり変形することによって、外回転体及び内回転体のそれぞれと係合して、外回転体と内回転体との間でトルクを伝達する際に、ばねと圧接面との間の係合力（グリップ力）が不足し、ばねと圧接面との間に滑り（空転）が生じてしまう。その結果、外回転体と内回転体との間でトルク伝達が不安定となり、エンジンのトルクが補機にスムーズに伝達されない虞がある。

【0010】

本発明の目的は、ベルトの寿命を長くするために、スリップトルクが小さくなるようにしつつも、クラッチ係合状態において、ねじりコイルばねと外回転体又は内回転体のねじりコイルばねが圧接する面との間に滑りが生じ、外回転体と内回転体との間でトルクの伝達が不安定となるのを抑制できるプーリ構造体を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の第１の態様に係るプーリ構造体は、ベルトが巻き掛けられる筒状の外回転体と、前記外回転体の径方向の内側に設けられ、前記外回転体と同じ回転軸を中心として前記外回転体に対して相対回転可能な内回転体と、前記外回転体と前記内回転体との間に設けられ、前記回転軸に沿った軸方向に圧縮されたねじりコイルばねと、を備えたプーリ構造体であって、前記外回転体及び前記内回転体のうち一方の回転体は、前記軸方向の一端側に位置する部分であって、前記プーリ構造体に外力が付与されていない状態において前記ねじりコイルばねにおける前記一端側の領域が、前記ねじりコイルばねの拡径又は縮径に対する自己弾性復元力によって接触しているクラッチ係合部を有し、前記ねじりコイルばねが、拡径又は縮径方向にねじり変形することによって、前記外回転体及び前記内回転体と係合する係合状態となって、前記外回転体と前記内回転体との間でトルクを伝達し、トルクの伝達時と反対方向にねじり変形することによって、前記一方の回転体の前記クラッチ係合部と摺動する係合解除状態となって、前記外回転体と前記内回転体との間でトルクの伝達を遮断する、ように構成され、前記一方の回転体の前記クラッチ係合部を形成する周面に溝部が形成され、前記溝部は、前記軸方向に対して傾斜して延びた部分であって、前記プーリ構造体に外力が付与されていないときに前記一端側の領域と前記径方向に離間して対向し、前記外回転体と前記内回転体との間でトルクが伝達されるときに拡径又は縮径方向にねじり変形した前記ねじりコイルばねの前記一端側領域の周面と接触する底部と、
前記底部のうち前記プーリ構造体に外力が付与されていないときに前記一端側の領域と前記径方向に最も離間する部分と、前記クラッチ係合部とを繋ぐ部分であって、前記外回転体と前記内回転体との間でトルクが伝達されるときに、拡径又は縮径方向にねじり変形した前記ねじりコイルばねの、前記一端側領域のばね線の断面における角部と接触する隅部と、を備えている。

【0012】

本発明では、外回転体と内回転体との間でトルクが伝達されるときに、拡径又は縮径方向にねじり変形したねじりコイルばねが、一端側の領域における周面の一部分において底部に接触するのに加えて、角部において隅部に接触する。したがって、ベルトの寿命を長くするために、クラッチ係合解除状態におけるばねのねじりトルク（スリップトルク）が小さくなるように設定しつつも、クラッチ係合状態において、ばねと上記一方の回転体との間のグリップ力を十分に確保することができる。これにより、ばねと上記一方の回転体のとの間に滑り（空転）が生じることを抑制できる。その結果、外回転体と内回転体との間でトルク伝達が安定して行われる。

【0013】

本発明の第２の態様に係るプーリ構造体は、第１の態様に係るプーリ構造体において、前記底部は、前記軸方向の前記他端側に向かうほど、前記プーリ構造体に外力が付与されていない状態において前記一端側の領域と前記径方向に離間するように、前記軸方向に対して傾斜して延びており、前記溝部が、前記回転軸と直交する面と平行に延びている。

【0014】

外回転体と内回転体との間でトルクが伝達されるクラッチ係合状態となったときには、まず、ばね線の外周面のうち、軸方向の一端部が、底部のばねに最も近い部分（以下、頂部とする）に接触し、その後、ばね線が、頂部を支点として底部に沿うように倒れる。本発明では、底部は、軸方向の他端側に向かうほど、プーリ構造体に外力が付与されていない状態において一端側の領域と径方向に離間するように、軸方向に対して傾いている。そのため、上述したようにばね線が倒れると、倒れたばね線が、これよりも軸方向他端側に位置するばね線に近づき、その結果、ばね線の螺旋方向の、回転軸と直交する平面に対する傾斜角度が小さくなる（この平面と平行な方向に近づく）。

【0015】

これに対して、本発明では、溝部が、一方の回転体の周方向に沿って、回転軸と直交する平面と平行に延びている。したがって、クラッチ係合状態において、拡径又は縮径方向にねじり変形したばねの一端側の領域は、周面が底部に接触し、角部が隅部に接触するように、溝部に嵌まり込みやすい。したがって、上述の効果をより確実に得ることができる。

【0016】

本発明の第３の態様に係るプーリ構造体は、第１の態様に係るプーリ構造体において、前記溝部は、前記軸方向のピッチが前記ばね線の前記軸方向のピッチと等しい螺旋状に形成されている。

【0017】

本発明では、溝部が軸方向のピッチがばね線の軸方向のピッチと等しい螺旋状に形成されているため、外回転体と内回転体との間でトルクが伝達されるクラッチ係合状態において、外回転体が内回転体に対して１周相対回転するまでに、拡径又は縮径方向にねじり変形したばねの一端側の領域が、周面が底部に接触し、角部が隅部に接触するように溝部に嵌まり込む。したがって、上述の効果をより確実なものとすることができる。

【0018】

本発明の第４の態様に係るプーリ構造体は、第１～第３の態様に係るプーリ構造体において、前記隅部の輪郭形状が、前記角部の輪郭形状と同じ形状である。

【0019】

本発明によると、ねじりコイルばねが、角部において隅部に接触するときの、角部と隅部との密着性が高くなり、ばねと一方の回転体との間のグリップ力を十分に確保することができる。

【0020】

本発明の第５の態様に係るプーリ構造体は、第１～第４の態様に係るプーリ構造体において、前記係合解除状態における前記ねじりコイルばねのねじりトルクが１Ｎ・ｍ以下である。

【0021】

係合解除状態における前記ねじりコイルばねのねじりトルクが１Ｎ・ｍ以下と小さい場合には、クラッチ係合状態において、ばねがクラッチ係合部を圧接する圧接力が小さく、ばねと上記一方の回転体のばねが圧接する面との間に滑り（空転）が生じる。したがって、このような場合において、クラッチ係合部に底部と隅部とを有する溝部を設け、クラッチ係合状態において、拡径又は縮径方向にねじり変形したばねの一端側の領域が、周面が底部に接触し、角部が隅部に接触するように溝部に嵌まり込むようにして、ばねとクラッチ係合部との間のグリップ力を確保する意義は大きい。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、クラッチ係合解除状態におけるばねのねじりトルク（スリップトルク）が小さくなるように設定しつつも、クラッチ係合状態において、ばねと上記一方の回転体との間に滑り（空転）が生じることを抑制できる。その結果、外回転体と内回転体との間でトルク伝達が安定して行われる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、第１実施形態のプーリ構造体の断面図である。

【図2】図２は、図１のII－II線に沿った断面図である。

【図3】図３は、図１のIII－III線に沿った断面図である。

【図4】図４（ａ）は、図１のIVＡ部の拡大図であり、図４（ｂ）は、クラッチが係合状態となっているときの図４（ａ）相当の図である。

【図5】図５は、第２実施形態の図１に対応する図である。

【図6】図６（ａ）は、図５のVIＡ部の拡大図であり、図６（ｂ）は、クラッチが係合状態となっているときの図６（ａ）相当の図である。

【図7】図７は、第３実施形態の図１に対応する図である。

【図8】図８（ａ）は、図７のVIIIＡ部の拡大図であり、図８（ｂ）は、クラッチが係合状態となっているときの図８（ａ）相当の図である。

【図9】図９は、第４実施形態の図１に対応する図である。

【図10】図１０（ａ）は、図９のＸＡ部の拡大図であり、図１０（ｂ）は、クラッチが係合状態となっているときの図１０（ａ）相当の図である。

【図11】図１１は、耐摩耗性試験装置の概略構成図である。

【図12】図１２（ａ）は、実施例１～４における、ばねのねじり角度とねじりトルクとの関係を示す図であり、図１２（ｂ）は、比較例における、ばねのねじり角度とねじりトルクとの関係を示す図であり、図１２（ｃ）は、参考例における、ばねのねじり角度とねじりトルクとの関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

［第１実施形態］
以下、本発明の好適な第１実施形態について説明する。

【0025】

第１実施形態のプーリ構造体１は、例えば、自動車の補機駆動システム（図示省略）において、オルタネータの駆動軸に設置される。なお、本発明のプーリ構造体は、オルタネータ以外の補機の駆動軸に設置してもよい。

【0026】

図１～図３に示すように、プーリ構造体１は、外回転体２、内回転体３、コイルばね４（以下、単に「ばね４」ということもある）及びエンドキャップ５を含む。以下、図１における左右方向を前後方向とし、図１における左方を前方、右方を後方として説明する。エンドキャップ５は、外回転体２及び内回転体３の前端に配置されている。

【0027】

外回転体２及び内回転体３は、共に略円筒状であり、前後方向と平行な同一の回転軸を有する。外回転体２及び内回転体３の回転軸は、プーリ構造体１の回転軸である（以下、単に「回転軸」という）。また、回転軸方向を、単に「軸方向」という。内回転体３は、外回転体２の内側に設けられ、外回転体２に対して相対回転可能である。外回転体２の外周面に、ベルトＢが巻回される。

【0028】

内回転体３は、筒本体３ａ、及び、筒本体３ａの前端の外側に配置された外筒部３ｂを有する。筒本体３ａに、オルタネータ等の駆動軸Ｓが嵌合される。外筒部３ｂと筒本体３ａとの間に、支持溝部３ｃが形成されている。外筒部３ｂの内周面と筒本体３ａの外周面は、支持溝部３ｃの溝底面３ｄを介して連結されている。

【0029】

外回転体２の後端の内周面と、筒本体３ａの外周面との間に、転がり軸受６が介設されている。外回転体２の前端の内周面と、外筒部３ｂの外周面との間に、滑り軸受７が介設されている。軸受６、７によって、外回転体２及び内回転体３が相対回転可能に連結されている。

【0030】

外回転体２と内回転体３との間であって、転がり軸受６よりも前方には、空間９が形成されている。より詳細には、空間９は、外回転体２の内周面及び外筒部３ｂの内周面と、筒本体３ａの外周面との間に形成されている。空間９にはばね４が収容されている。また、外回転体２の転がり軸受６と空間９との間に位置する部分には、径方向の内側に突出した突出部２ｃが設けられている。

【0031】

外回転体２の内径は、後方に向かって２段階で小さくなっている。最も小さい内径部分における外回転体２の内周面を圧接面２ａ、２番目に小さい内径部分における外回転体２の内周面を環状面２ｂという。圧接面２ａにおける外回転体２の内径は、外筒部３ｂの内径よりも小さい。環状面２ｂにおける外回転体２の内径は、外筒部３ｂの内径と同じかそれよりも大きい。また、環状面２ｂは、軸方向の他端側に外筒部３ｂ近傍まで延びており、外回転体２の環状面２ｂを形成している部分と、外筒部３ｂとの間の隙間の長さが、軸方向におけるばね４のばね線の長さに対して十分に短くなっている。

【0032】

筒本体３ａは、前端において外径が大きくなっている。この部分における内回転体３の外周面を接触面３ｅという。

【0033】

ばね４は、ばね線（ばね線材）を螺旋状に巻回（コイリング）して形成されたねじりコイルばねである。ばね４は、左巻き（前端から後端に向かって反時計回り）である。ばね４の巻き数は、例えば５～９巻きである。以下の説明において、ばね線の断面又は断面形状とは、回転軸を通り且つ回転軸と平行な平面における断面又は断面形状のことである。ばね４のばね線は、断面形状が台形状の台形線である。ばね線の断面における４つの角部４ｇは、面取り形状（例えば、曲率半径０．３ｍｍ程度のＲ面）となっている。内径側軸方向長さは、外径側軸方向長さよりも長い。

【0034】

ばね４は、外力を受けていない状態において、全長に亘って径が一定である。外力を受けていない状態でのばね４の外径は、圧接面２ａにおける外回転体２の内径よりも大きい。ばね４は、後端側領域４ｃ（本発明の「一端側の領域」）が縮径された状態で、空間９に収容されている。ばね４における後端側領域４ｃの外周面は、ばね４の拡径方向の自己弾性復元力によって、圧接面２ａに押し付けられている。後端側領域４ｃは、ばね４の後端から１周以上（回転軸回りに３６０°以上）の領域である。例えば、ばね４の巻き数が７巻きである場合、後端側領域４ｃは、ばね４の後端から２周程度を上限とする領域である。

【0035】

また、プーリ構造体１が停止しており、ばね４における後端側領域４ｃの外周面がばね４の拡径方向の自己弾性復元力によって圧接面２ａに押し付けられた状態において、ばね４の前端側領域４ｂは、若干拡径された状態で、接触面３ｅと接触している。つまり、プーリ構造体１が停止している状態において、ばね４における前端側領域４ｂの内周面は、接触面３ｅに押し付けられている。前端側領域４ｂは、ばね４の前端４ａから１周以上（回転軸回りに３６０°以上）の領域である。例えば、ばね４の巻き数が７巻きである場合、前端側領域４ｂは、ばね４の前端４ａから２周程度を上限とする領域である。

【0036】

このように、ばね４の後端側領域４ｃの外周面が、圧接面２ａに押し付けられ、ばね４の前端側領域４ｂの内周面が、接触面３ｅに押し付けられる構成とすることにより、軸方向に圧縮された状態でのばね４の姿勢を安定化させることができる。

【0037】

ばね４は、プーリ構造体１に外力が付与されていない状態（即ち、プーリ構造体１が停止した状態）において、軸方向に圧縮されており、ばね４の前端側領域４ｂの軸方向端面（以下、「前端面４ｅ」という）の周方向一部分（前端４ａから半周以上１周未満の範囲）が、内回転体３の溝底面３ｄに接触し、ばね４の後端側領域４ｃの軸方向端面（以下、「後端面４ｆ」という）の周方向一部分（後端から１／４周程度の範囲）が、外回転体２の突出部２ｃの前面２ｃ１に接触している。ばね４の軸方向の圧縮率は、例えば、２０％程度である。なお、ばね４の軸方向の圧縮率とは、ばね４の自然長とプーリ構造体１に外力が作用していない状態でのばね４の軸方向長さとの差と、ばね４の自然長との比率である。

【0038】

また、ばね４の前端面４ｅ及び後端面４ｆには、座研面が形成されている。座研面とは、研削加工が施されることによって形成された、ばね４の軸方向と直交する平面である。前端面４ｅ及び後端面４ｆの座研面は、それぞれ、ばね４の端から周方向に約１／４周（９０°）の範囲に形成されている。このように、ばね４の前端面４ｅ及び後端面４ｆに座研面を形成することにより、軸方向に圧縮されているばね４の姿勢を安定させることができる。

【0039】

溝底面３ｄは、ばね４の前端面４ｅと接触できるように螺旋状に形成されている。支持溝部３ｃの溝底面３ｄと、ばね４の前端面４ｅとは、見かけ上、周方向全域が接触しているが、実際には、部品の加工公差によって、周方向の一部に隙間が生じることがある。部品の加工公差内での仕上り実績寸法の組み合わせによって当該隙間がゼロとなることを狙い、当該隙間は、部品の加工公差を考慮した寸法（ノミナル寸法）となっている（例えば軸方向隙間の狙い値０．３５ｍｍ）。隙間をゼロにできるだけ近づけることで、ばね４が安定してねじり変形できる。そして、溝底面３ｄを螺旋面に形成することにより、外回転体２と内回転体と３の間で軸方向に圧縮されているばね４の姿勢を安定化させることができる。さらに、溝底面３ｄを螺旋面に形成することにより、振動等の外的要因によって、ばね４の中心軸が両回転体の回転軸に対して偏心や傾斜して、ばね４の姿勢が不安定になってしまうのを抑制することができる。

【0040】

一方、突出部２ｃの前面２ｃ１は、後述するようにばね４の後端面４ｆと摺動するため、螺旋面とはなっておらず、平面となっている。

【0041】

また、ばね４の後端側領域４ｃの外周面と接触する圧接面２ａには、溝部２ｄが形成されている。溝部２ｄは、圧接面２ａの周方向の全周にわたって、前後方向と直交する平面と平行に延びている。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、溝部２ｄは、底部１１と隅部１２とを有する。

【0042】

底部１１は、前方に向かうほど径が大きくなるように、前後方向に対して傾斜しており、後端において圧接面２ａと接続されている。底部１１の前後方向に対する傾斜角度は例えば０．５°程度である。また、外回転体２の径方向において、底部１１の圧接面２ａから最も離れた部分（図４（ａ）の左端）は、圧接面２ａから４０μｍ程度離れている。すなわち、溝部２ｄの最大の深さが４０μｍ程度となっている。

【0043】

プーリ構造体１に外力が付与されていない状態では、図４（ａ）に示すように、ばね４の後端側領域４ｃの外周面は、底部１１の径が最も小さい部分（圧接面２ａとの接続部分、以下、この部分を頂部１３とする）に接触し、底部１１の頂部１３よりも前方に位置する部分とは離間している。また、このとき、底部１１の頂部１３から遠い部分（図４（ａ）の左側の部分）ほど、ばね４の後端側領域４ｃの外周面との離間距離が大きくなっている。

【0044】

隅部１２は、底部１１の最も径の大きい部分である前端と、圧接面２ａとを接続する部分である。隅部１２の輪郭形状は、ばね４のばね線の角部４ｇの輪郭と同じ形状（例えば、曲率半径０．３ｍｍ程度の曲面）となっている。

【0045】

図２に示すように、前端側領域４ｂのうち、ばね４の前端４ａから回転軸回りに９０°離れた位置付近を第２領域４ｂ２、第２領域４ｂ２よりも前端側の部分を第１領域４ｂ１、残りの部分を第３領域４ｂ３という。また、ばね４の前端側領域４ｂと後端側領域４ｃの間の領域、即ち、圧接面２ａと接触面３ｅのいずれにも接触しない領域を、自由部分４ｄとする。

【0046】

図２に示すように、内回転体３の前端部分には、内回転体３の周方向にばね４の前端４ａと対向する当接面３ｆが形成されている。また、外筒部３ｂの内周面には、外筒部３ｂの径方向内側に突出して前端側領域４ｂの外周面と対向する突起３ｇが設けられている。突起３ｇは、第２領域４ｂ２と対向している。

【0047】

次いで、プーリ構造体１の動作について説明する。

【0048】

先ず、外回転体２の回転速度が内回転体３の回転速度よりも大きくなった場合（即ち、外回転体２が加速する場合）について説明する。

【0049】

この場合、外回転体２は、内回転体３に対して正方向（図２及び図３の矢印方向）に相対回転する。外回転体２の相対回転に伴って、ばね４の後端側領域４ｃが、圧接面２ａと共に移動し、内回転体３に対して相対回転する。これにより、ばね４が拡径方向にねじり変形（以下、「拡径変形」という）する。ばね４の後端側領域４ｃの圧接面２ａに対する圧接力は、ばね４の拡径方向のねじり角度が大きくなるほど増大する。第２領域４ｂ２は、ねじり応力を最も受け易く、ばね４の拡径方向のねじり角度が大きくなると、接触面３ｅから離れる。このとき、第１領域４ｂ１及び第３領域４ｂ３は、接触面３ｅに圧接している。第２領域４ｂ２が接触面３ｅから離れると略同時に、又は、ばね４の拡径方向のねじり角度がさらに大きくなったときに、第２領域４ｂ２の外周面が突起３ｇに当接する。第２領域４ｂ２の外周面が突起３ｇに当接することで、前端側領域４ｂの拡径変形が規制され、ねじり応力がばね４における前端側領域４ｂ以外の部分に分散され、特にばね４の後端側領域４ｃに作用するねじり応力が増加する。これにより、ばね４の各部に作用するねじり応力の差が低減され、ばね４全体で歪エネルギーを吸収できるため、ばね４の局部的な疲労破壊を防止できる。

【0050】

また、第３領域４ｂ３の接触面３ｅに対する圧接力は、ばね４の拡径方向のねじり角度が大きくなるほど低下する。第２領域４ｂ２が突起３ｇに当接すると略同時に、又は、ばね４の拡径方向のねじり角度がさらに大きくなったときに、第３領域４ｂ３の接触面３ｅに対する圧接力が略ゼロとなる。このときのばね４の拡径方向のねじり角度をθ１（例えば、θ１＝３°）とする。ばね４の拡径方向のねじり角度がθ１を超えると、第３領域４ｂ３は、拡径変形することで、接触面３ｅから離れていく。しかし、第３領域４ｂ３と第２領域４ｂ２との境界付近において、ばね４が湾曲（屈曲）することはなく、前端側領域４ｂは円弧状に維持される。つまり、前端側領域４ｂは、突起３ｇに対して摺動し易い形状に維持されている。そのため、ばね４の拡径方向のねじり角度が大きくなって前端側領域４ｂに作用するねじり応力が増加すると、前端側領域４ｂは、第２領域４ｂ２の突起３ｇに対する圧接力及び第１領域４ｂ１の接触面３ｅに対する圧接力に抗して、突起３ｇ及び接触面３ｅに対して外回転体２の周方向に摺動する。そして、ばね４の前端４ａが当接面３ｆを押圧することにより、外回転体２と内回転体３との間で確実にトルクを伝達できる。

【0051】

なお、ばね４の拡径方向のねじり角度がθ１以上且つθ２（例えば、θ２＝４５°）未満の場合、第３領域４ｂ３は、接触面３ｅから離隔し且つ外筒部３ｂの内周面に接触しておらず、第２領域４ｂ２は、突起３ｇに圧接されている。そのため、この場合、ばね４の拡径方向のねじり角度がθ１未満の場合に比べて、ばね４の有効巻数が大きく、ばね定数が小さい。また、ばね４の拡径方向のねじり角度がθ２になると、ばね４の自由部分４ｄの外周面が環状面２ｂに当接することで、ばね４のそれ以上の拡径変形が規制されて、外回転体２及び内回転体３が一体的に回転するロック機構が働く。これにより、ばね４の拡径変形による破損を防止できる。

【0052】

また、このとき、本実施形態と異なり、軸方向において、外回転体２の環状面２ｂを形成している部分と、外筒部３ｂとの間の隙間の長さが、ばね４のばね線の長さに対して長いと、第２領域４ｂ２の外周面が突起３ｇに当接しつつ、第３領域４ｂ３の外周面が外筒部３ｂに当接して前端側領域４ｂの拡径変形が規制されるべきとき、或いは、自由部分４ｄの外周面が環状面２ｂに当接して自由部分４ｄの拡径変形が規制されるべきときに、ばね４のばね線が当該隙間に入り込むことで前端側領域４ｂや自由部分４ｄの拡径変形が規制されないことがある。そして、この場合には、ばね４が拡径変形によって破損してしまう虞がある。これに対して、本実施形態では、軸方向において、外回転体２の環状面２ｂを形成している部分と、外筒部３ｂとの間の隙間の長さが、ばね４のばね線の長さに対して十分に短い。したがって、ばね４のばね線が当該隙間に入り込むことがなく、ばね４の拡径変形による破損を確実に防止することができる。

【0053】

次に、外回転体２の回転速度が内回転体３の回転速度よりも小さくなった場合（即ち、外回転体２が減速する場合）について説明する。

【0054】

この場合、外回転体２は、内回転体３に対して逆方向（図２及び図３の矢印方向と逆の方向）に相対回転する。外回転体２の相対回転に伴って、ばね４の後端側領域４ｃが、圧接面２ａと共に移動し、内回転体３に対して相対回転する。これにより、ばね４が縮径方向にねじり変形する（以下、「縮径変形」という）。ばね４の縮径方向のねじり角度がθ３（例えば、θ３＝約４°）未満の場合、後端側領域４ｃの圧接面２ａに対する圧接力は、ねじり角度がゼロの場合に比べて若干低下するものの、後端側領域４ｃは圧接面２ａに圧接している。また、前端側領域４ｂの接触面３ｅに対する圧接力は、ねじり角度がゼロの場合に比べて若干増大する。ばね４の縮径方向のねじり角度がθ３以上の場合、後端側領域４ｃの圧接面２ａに対する圧接力は略ゼロとなり、後端側領域４ｃは圧接面２ａに対して外回転体２の周方向に摺動する。したがって、外回転体２と内回転体３との間でトルクは伝達されない（図１２（ａ）参照）。すなわち、クラッチ（ばね４）が係合解除状態となる。

【0055】

また、第１実施形態では、上記のように、ばね４が縮径方向にねじれ変形してクラッチ（ばね４）が係合解除状態（摺動状態）となるときのばね４のねじりトルク（以下、「スリップトルクＴｓ」とする）は、ゼロ近く（例えば１Ｎ・ｍ程度）に設定されている。

【0056】

＜効果＞
ここで、第１実施形態と異なり、スリップトルクＴｓが、ゼロ近くに設定されずに、ばね４にねじり角度θ３よりも大きい縮径変形を生じさせるようなトルクに設定される場合を考える。具体的には、スリップトルクＴｓが、１Ｎ・ｍ以上且つ１０Ｎ・ｍ以下（例えば３Ｎ・ｍ程度）となるように設定される場合を考える。この場合には、クラッチの係合解除が、ばね４が大きく縮径変形することのある特定の運転走行パターン（例えば、エンジン始動時）に限定して行われるため、圧接面２ａとばね４とが摺動する頻度が低くなり、圧接面２ａのばね４と摺動する部分の摩耗を抑制できる。

【0057】

これに対して、第１実施形態のように、スリップトルクＴｓをゼロ近くにした場合には、クラッチの係合解除が上記の特定の運転走行パターン（例えば、エンジン始動時）に限定されず行われる。そのため、圧接面２ａ（クラッチ係合部）とばね４とが摺動（スリップ）する頻度が高くなる。これにより、ベルトの張力変動の吸収機能が向上し、外回転体２とベルトＢとのスリップを抑制することができ、ベルトＢの寿命を長くすることができる。

【0058】

しかしながら、スリップトルクＴｓをゼロ近くにするためには、ばね４を外回転体２と内回転体３との間に収容する際に、ばね４の後端側領域４ｃを縮径させる量を比較的小さくする必要がある。この場合、圧接面２ａ（クラッチ係合部）に対するばね４の圧接力も小さくなってしまう（例えば、圧接力指数が３５程度となる）。ここで、圧接力指数とは、ばねの圧接力を、スリップトルクＴｓが３Ｎ・ｍに設定されたときの圧接力を１００として指数化したものである。

【0059】

そのため、第１実施形態と異なり、圧接面２ａに溝部２ｄが形成されていないとすると、上述したように、外回転体２が内回転体３に対して正方向に相対回転し、ばね４が、拡径方向にねじり変形することによって、外回転体２と内回転体３との間でトルクを伝達する際に、ばね４と外回転体２との間のグリップ力が不足し、ばね４と外回転体２との間に滑り（空転）が生じてしまう虞がある。その結果、外回転体２と内回転体３との間でトルク伝達が不安定となり、エンジンのトルクが補機にスムーズに伝達されない虞がある。

【0060】

そこで、第１実施形態では、圧接面２ａに底部１１と隅部１２とを有する溝部２ｄを形成している。この場合には、ばね４の後端側領域４ｃが拡径したときに、図４（ｂ）に示すように、後端側領域４ｃの溝部２ｄと対向する部分のばね線が、頂部１３を支点として倒れて、溝部２ｄ内に嵌まり込む。そして、後端側領域４ｃの溝部２ｄ内に嵌まり込んだ部分は、外周面において底部１１に接触するのに加えて、ばね線の角部４ｇにおいて隅部１２に接触する。これにより、外回転体２と内回転体３との間でトルクを伝達する際に、ばね４と外回転体２との間のグリップ力を確保することができ、ばね４と外回転体２との間に滑り（空転）が生じてしまうのを抑制することができる。その結果、外回転体２と内回転体３との間でのトルク伝達が安定する。

【0061】

また、第１実施形態では、隅部１２の輪郭形状が、ばね４のばね線の角部４ｇの輪郭形状と同じ形状である。したがって、ばね線の角部４ｇと隅部１２とが接触するときのばね線の角部４ｇと隅部１２との密着性が高くなり、ばね４と外回転体２との間のグリップ力を十分に確保することができる。

【0062】

また、第１実施形態の場合には、底部１１が、前方に向かうほど、外回転体２の径方向において圧接面２ａから離れるように、前後方向に対して傾いている。したがって、図４（ｂ）に示すように、ばね４の溝部２ｄと対向する部分のばね線は、ばね４のこの部分よりも前方に位置する部分のばね線に近づくように傾く。その結果、後端側領域４ｃにおけるばね線の螺旋方向の、前後方向と直交する平面に対する傾斜角度が小さくなる（当該平面と平行な方向に近づく）。

【0063】

これに対して、第１実施形態では、溝部２ｄが、圧接面２ａの周方向の全周にわたって、前後方向と直交する平面と平行に延びている。これにより、ばね線の螺旋方向が、当該平面と近くなった後端側領域４ｃが、溝部２ｄに嵌まり込みやすい。すなわち、後端側領域４ｃが、外周面において底部１１と接触し、ばね線の角部４ｇにおいて隅部１２と接触する状態になりやすい。これにより、ばね４と外回転体２との間のグリップ力をより確実に確保することができ、ばね４と外回転体２との間に滑り（空転）が生じてしまうのをより確実に抑制することができる。

【0064】

［第２実施形態］
次に、本発明の好適な第２実施形態について説明する。図５、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第２実施形態に係るプーリ構造体２０は、圧接面２ａに形成される溝部２ｅの形状が第１実施形態の溝部２ｄと異なる点がプーリ構造体１と異なるだけであるので、以下では、主に溝部２ｅについて説明する。

【0065】

図５に示すように、溝部２ｅは、圧接面２ａの周方向の全周にわたって、前後方向と直交する平面と平行に延びている。また、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、溝部２ｅは、底部２１と隅部２２とを有する。底部２１は、後方に向かうほど、径が大きくなるように、前後方向に対して傾斜しており、前端において圧接面２ａと接続されている。底部１１の前後方向に対する傾斜角度は例えば０．５°程度である。また、外回転体２の径方向において、底部２１の圧接面２ａから最も離れた部分（図６（ａ）の右端）は、圧接面２ａから４０μｍ程度離れている。すなわち、溝部２ｄの最大の深さが４０μｍ程度となっている。

【0066】

プーリ構造体２０に外力が付与されていない状態では、図６（ａ）に示すように、ばね４の後端側領域４ｃの外周面は、底部１１の径が最も小さい部分（圧接面２ａとの接続部分、以下、この部分を頂部２３とする）に接触し、底部２１の頂部２３よりも後方に位置する部分とは離間している。また、このとき、底部２１の頂部２３から遠い部分（図６（ａ）の右側の部分）ほど、ばね４の後端側領域４ｃの外周面との離間距離が大きくなっている。

【0067】

隅部２２は、底部２１の最も径の大きい部分である後端と、圧接面２ａとを接続する部分である。隅部２２の輪郭形状は、ばね４のばね線の角部４ｇの輪郭形状と同じ形状（例えば、曲率半径０．３ｍｍ程度の曲面）となっている。

【0068】

そして、図６（ｂ）に示すように、外回転体２が内回転体３に対して正方向に相対回転し、ばね４が、拡径方向にねじり変形したとき（外回転体２と内回転体との間でトルクを伝達する際）に、後端側領域４ｃの溝部２ｅと対向する部分が、頂部２３を支点として倒れて、溝部２ｅ内に嵌まり込む。これにより、後端側領域４ｃの溝部２ｅ内に嵌まり込んだ部分は、外周面において底部２１に接触するのに加えて、ばね線の角部４ｇにおいて隅部２２に接触する。これにより、外回転体２と内回転体３との間でトルクを伝達する際に、ばね４と外回転体２との間のグリップ力を確保することができ、ばね４と外回転体２との間に滑り（空転）が生じてしまうのを抑制することができる。その結果、外回転体２と内回転体３との間でのトルク伝達が安定する。

【0069】

また、第２実施形態では、隅部２２の輪郭形状が、ばね４のばね線の角部４ｇの輪郭形状と同じ形状である。したがって、ばね線の角部４ｇと隅部２２が接触するときのばね線の角部４ｇと隅部２２との密着性が高くなり、ばね４と外回転体２との間のグリップ力を十分に確保することができる。

【0070】

［第３実施形態］
次に、本発明の好適な第３実施形態について説明する。図７、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、第３実施形態に係るプーリ構造体３０は、圧接面２ａに形成される溝部２ｆの形状が第１、第２実施形態の溝部２ｄ、２ｅと異なる点が、第１、第２実施形態のプーリ構造体１、２０と異なるだけであるので、以下では、主に溝部２ｆについて説明する。

【0071】

図７に示すように、溝部２ｆは、圧接面２ａの周方向に沿って、左巻きの螺旋状に延びている。また、溝部２ｆの前後方向のピッチは、ばね４のばね線の前後方向のピッチとほぼ等しくなっている。また、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、溝部２ｆは、底部３１と隅部３２とを有する。底部３１は、前方に向かうほど、径が大きくなるように、前後方向に対して傾斜しており、後端において圧接面２ａと接続されている。底部３１の前後方向に対する傾斜角度は例えば０．５°程度である。また、外回転体２の径方向において、底部３１の圧接面２ａから最も離れた部分（図８（ａ）の左端）は、圧接面２ａから４０μｍ程度離れている。すなわち、溝部２ｆの最大の深さが４０μｍ程度となっている。

【0072】

プーリ構造体３０に外力が付与されていない状態では、図８（ａ）に示すように、ばね４の後端側領域４ｃの外周面は、底部３１の径が最も小さい部分（圧接面２ａとの接続部分、以下、この部分を頂部３３とする）に接触しており、底部３１の頂部３３よりも前方に位置する部分とは離間している。また、このとき、底部３１の頂部３３から遠い部分（図８（ａ）の左側の部分）ほど、ばね４の後端側領域４ｃの外周面との離間距離が大きくなっている。

【0073】

隅部３２は、底部３１の最も径の大きい部分である前端と、圧接面２ａとを接続する部分である。隅部３２の輪郭形状は、ばね４のばね線の角部４ｇの輪郭形状と同じ形状（例えば、曲率半径０．３ｍｍ程度の曲面）となっている。

【0074】

そして、第３実施形態では、図８（ｂ）に示すように、外回転体２が内回転体３に対して正方向に相対回転し、ばね４が拡径方向にねじり変形したとき（外回転体２と内回転体との間でトルクを伝達する際）に、後端側領域４ｃの溝部２ｆと対向する部分が、頂部３３を支点として倒れて、溝部２ｆ内に嵌まり込む。これにより、後端側領域４ｃの溝部２ｆ内に嵌まり込んだ部分は、外周面において底部３１に接触するのに加えて、ばね線の角部４ｇにおいて隅部３２に接触する。これにより、外回転体２と内回転体３との間でトルクを伝達する際に、ばね４と外回転体２との間のグリップ力を確保することができ、ばね４と外回転体２との間に滑り（空転）が生じてしまうのを抑制することができる。その結果、外回転体２と内回転体３との間でのトルク伝達が安定する。

【0075】

また、第３実施形態では、隅部３２の輪郭形状が、ばね４のばね線の角部４ｇの輪郭形状と同じ形状である。したがって、ばね線の角部４ｇと隅部３２とが接触するときのばね線の角部４ｇと隅部３２との密着性が高くなり、ばね４と外回転体２との間のグリップ力を十分に確保することができる。

【0076】

また、第３実施形態の場合には、溝部２ｆが螺旋状に延びており、溝部２ｆの前後方向のピッチが、ばね４のばね線の前後方向のピッチとほぼ等しくなっている。これにより、外回転体２が内回転体３に対して正方向に相対回転し、ばね４が拡径方向にねじり変形したときに、ばね４は、少なくとも内回転体３に対して１周相対回転するまでに、上述したように、後端側領域４ｃの溝部２ｆと対向する部分が溝部２ｆに嵌まり込む。これにより、ばね４と外回転体２との間のグリップ力をより確実に確保することができ、ばね４と外回転体２との間に滑り（空転）が生じてしまうのをより確実に抑制することができる。

【0077】

［第４実施形態］
次に、本発明の好適な第４実施形態について説明する。図９、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、第４実施形態に係るプーリ構造体４０は、圧接面２ａに形成される溝部２ｇの形状が第１～第３実施形態の溝部２ｄ、２ｅ、２ｆと異なる点が、第１～第３実施形態のプーリ構造体１、２０，３０と異なるだけであるので、以下では、主に溝部２ｇについて説明する。

【0078】

図９に示すように、溝部２ｇは、圧接面２ａの周方向に沿って左巻きの螺旋状に延びている。また、溝部２ｇの前後方向のピッチは、ばね４のばね線の前後方向のピッチとほぼ等しくなっている。また、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、溝部２ｇは、底部４１と隅部４２とを有する。底部４１は、後方に向かうほど、径が大きくなるように、前後方向に対して傾斜しており、前端において圧接面２ａと接続されている。底部４１の前後方向に対する傾斜角度は例えば０．５°程度である。また、外回転体２の径方向において、底部３１の圧接面２ａから最も離れた部分（図１０（ａ）の右端）は、圧接面２ａから４０μｍ程度離れている。すなわち、溝部２ｇの最大の深さが４０μｍ程度となっている。

【0079】

プーリ構造体４０に外力が付与されていない状態では、図１０（ａ）に示すように、ばね４の後端側領域４ｃの外周面は、底部４１の径が最も小さい部分（圧接面２ａとの接続部分、以下、この部分を頂部４３とする）に接触しており、底部４１の頂部４３よりも後方に位置する部分とは離間している。また、このとき、底部４１の頂部４３から遠い部分（図１０（ａ）の右側の部分）ほど、ばね４の後端側領域４ｃの外周面との離間距離が大きくなっている。

【0080】

隅部４２は、底部４１の最も径の大きい部分である後端と、圧接面２ａとを接続する部分である。隅部４２の輪郭形状は、ばね線の角部４ｇの輪郭形状と同じ形状（例えば、曲率半径０．３ｍｍ程度の曲面）となっている。

【0081】

そして、第４実施形態では、図１０（ｂ）に示すように、外回転体２が内回転体３に対して正方向に相対回転し、ばね４が拡径方向にねじり変形したとき（外回転体２と内回転体との間でトルクを伝達する際）に、後端側領域４ｃの溝部２ｇと対向する部分が、頂部４３を支点として倒れて、溝部２ｇ内に嵌まり込む。これにより、後端側領域４ｃの溝部２ｇ内に嵌まり込んだ部分は、外周面において底部４１に接触するのに加えて、ばね線の角部４ｇにおいて隅部４２に接触する。これにより、外回転体２と内回転体との間でトルクを伝達する際に、ばね４と外回転体２との間のグリップ力を確保することができ、ばね４と外回転体２との間に滑り（空転）が生じてしまうのを抑制することができる。その結果、外回転体２と内回転体３との間でのトルク伝達が安定する。

【0082】

また、第４実施形態では、隅部４２の輪郭形状が、ばね４のばね線の角部４ｇの輪郭形状と同じ形状である。したがって、ばね線の角部４ｇと隅部４２とが接触するときのばね線の角部４ｇと隅部４２との密着性が高くなり、ばね４と外回転体２との間のグリップ力を十分に確保することができる。

【0083】

また、第４実施形態の場合には、溝部２ｇが螺旋状に延びており、溝部２ｇの前後方向のピッチが、ばね４のばね線の前後方向のピッチとほぼ等しくなっている。これにより、外回転体２が内回転体３に対して正方向に相対回転し、ばね４が拡径方向にねじり変形したときに、ばね４は、少なくとも内回転体３に対して１周相対回転するまでには、上述したように、後端側領域４ｃの溝部２ｇと対向する部分が溝部２ｇに嵌まり込む。これにより、ばね４と外回転体２との間のグリップ力をより確実に確保することができ、ばね４と外回転体２との間に滑り（空転）が生じてしまうのをより確実に抑制することができる。

【実施例】

【0084】

次に、本発明の具体的な実施例について説明する。

【0085】

＜実施例１～４＞
実施例１～４のプーリ構造体は、上記第１～第４実施形態のプーリ構造体１、２０，３０、４０と同様の構成である。これらのプーリ構造体では、コイルばね（４）のばね線を、ばね用オイルテンパー線（ＪＩＳＧ３５６０：１９９４に準拠）とした。また、ばね線を、台形線として、内径側軸方向長さを３．８ｍｍとし、外径側軸方向長さを３．６ｍｍとし、径方向長さを５．０ｍｍとした。コイルばね（４）の巻き数は７巻きとし、巻き方向は左巻きとした。また、ばね（４）の軸方向の圧縮率を、約２０％とした。

【0086】

また、外回転体（２）を、材質が炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）であり、軟窒化処理による表面硬化処理を施したものとした。具体的には、表面処理前の外回転体（２）の表面硬度がＨＶ２００程度であるのに対して、表面処理後の表面硬度はＨＶ６００程度であった。また、上記の通り、実施例１～４では、スリップトルク（Ｔｓ）が１Ｎ・ｍ程度に設定されるように、ばね（４）を外回転体（２）と内回転体（３）との間に収容する際に、ばね（４）の後端側領域（４ｃ）を縮径させる量を比較的小さくした。

【0087】

＜比較例＞
比較例のプーリ構造体は、圧接面（２ａ）に溝部が形成されていない点が、実施例１～４のプーリ構造体と異なる。それ以外の点については、比較例のプーリ構造体を、実施例１～４のプーリ構造体と同じ構成とした。

【0088】

＜参考例＞
参考例のプーリ構造体は、圧接面（２ａ）に溝部が形成されていない点が、実施例１～４のプーリ構造体と異なる。また、参考例のプーリ構造体は、スリップトルク（Ｔｓ）が３Ｎ・ｍ程度に設定されるように、ばね（４）を外回転体（２）と内回転体（３）との間に収容する際に、ばね（４）の後端側領域（４ｃ）を縮径させる量を大きくした点が、実施例１～４のプーリ構造体と異なる。それ以外の点については、参考例のプーリ構造体を、実施例１～４のプーリ構造体と同じ構成とした。

【0089】

そして、実施例１～４、比較例及び参考例について、図１１に示す耐摩耗試験装置１００を用いてばね（４）のねじり角度とねじりトルクとの関係の測定を行った。耐摩耗試験装置１００は、モータ１０１、トルク計１０２、エンコーダ１０３、軸受１０４、固定具１０５、データロガー１０６及びＰＣ（Personal Computer）１０７を含む。対象となるプーリ構造体は、モータ１０１の軸１０１ａの先端に取り付けられる。

【0090】

トルク計１０２は、軸１０１ａに取り付けられており、データロガー１０６及びＰＣ１０７と電気的に接続されている。トルク計１０２は、軸１０１ａのトルク値（後述する図１２（ａ）～図１２（ｃ）における、ねじりトルクに相当）を示すトルク信号をデータロガー１０６及びＰＣ１０７に送信する。

【0091】

エンコーダ１０３は、軸１０１ａに取り付けられており、データロガー１０６及びＰＣ１０７と電気的に接続されている。エンコーダ１０３は、軸１０１ａの回転角度（図１２（ａ）～図１２（ｃ）における、ねじり角度に相当）を示す回転角度信号をデータロガー１０６及びＰＣ１０７に送信する。

【0092】

固定具１０５は、一対のブロック１０５ａ，１０５ｂを含む。各ブロック１０５ａ，１０５ｂは、例えば金属からなり、Ｖ字状の凹面を有する。一対のブロック１０５ａ，１０５ｂは、凹面同士が対向するように配置され、軸１０１ａの先端に取り付けられたプーリ構造体を挟持した状態で、凹面同士の対向方向に互いに近づく方向に押圧されることにより、プーリ構造体の外回転体（２）を回転不能に固定する。

【0093】

そして、実施例１～４、比較例及び参考例のプーリ構造体について、それぞれ、上述したように、固定具１０５により、外回転体（２）を回転不能に固定する。そして、モータ１０１を駆動して、軸１０１ａとともに内回転体（３）を回転させる。このとき、軸１０１ａの回転数（外回転体と内回転体との相対回転速度）を２ｒｐｍとした。また、このときの雰囲気温度を２５±５℃とした。

【0094】

内回転体（３）の回転についてより詳細に説明すると、回転不能に固定された外回転体（２）に対して内回転体（３）を上記逆方向に相対回転させ、ばね（４）の縮径方向のねじり角度が３０°となるまでの内回転体（３）のトルク値の変化を、トルク計１０２を用いて検出する。検出されたトルク値の変化は、トルク計１０２から送信される信号により、データロガー１０６に記録される。なお、図１２（ａ）～（ｃ）の「－３０°」のような負の値で示すねじり角度は、縮径方向のねじり角度であることを示している。

【0095】

続いて、内回転体（３）を回転不能に固定された外回転体（２）に対して上記正方向に相対回転させ、ばね（４）のねじり角度がθ２（約７０°）となるまでの内回転体（３）のトルク値の変化を、トルク計１０２を用いて検出する。検出されたトルク値の変化は、トルク計１０２から送信される信号により、データロガー１０６に記録される。ここで、拡径方向のねじり角度θ２（約７０°）というのは、実施例１～４及び参考例における最大のねじり角度（上述のロック機構が働くときのねじり角度）のことである。

【0096】

そして、データロガー１０６に記録されたトルク値の変化をＰＣ１０７で処理することによって、図１２（ａ）～図１２（ｃ）のばね（４）のねじり角度とねじりトルクとの関係を示すグラフを得た。図１２（ａ）が実施例１～４のグラフであり、図１２（ｂ）が比較例のグラフ、図１２（ｃ）が参考例のグラフである。

【0097】

図１２（ａ）、図１２（ｂ）に示すように、実施例１～４及び比較例では、スリップトルク（Ｔｓ）が１Ｎ・ｍ程度に設定されることが確認できた。また、実施例１～４及び比較例では、スリップトルク（Ｔｓ）が１Ｎ・ｍ程度になったときの、縮径方向のねじり角度θ３は約４°であった。つまり、実施例１～４及び比較例では、縮径方向のねじり角度がθ３（約４°）から約３０°までの間、ねじりトルク１Ｎ・ｍ程度に維持され、ばね（４）が係合解除状態（摺動状態）となっていることが確認できた。

【0098】

図１２（ｃ）に示すように、参考例では、スリップトルク（Ｔｓ）が３Ｎ・ｍ程度に設定されていることが確認できた。また、参考例では、スリップトルク（Ｔｓ）が３Ｎ・ｍ程度になったときの、縮径方向のねじり角度θ４は約１０°であった。つまり、参考例については、縮径方向のねじり角度がθ４（約１０°）から約３０°までの間、ねじりトルク３Ｎ・ｍ程度に維持され、ばね（４）が係合解除状態（摺動状態）となっていることが確認できた。

【0099】

一方、図１２（ａ）に示す、実施例１～４のプーリ構造体における、ばねのねじり角度とねじりトルクとの関係から、スリップトルク（Ｔｓ）がゼロ近くの１Ｎ・ｍ程度に設定されていても、クラッチ係合状態において、ばね（４）と外回転体（２）との間に滑り（空転）は無く、外回転体（２）と内回転体（３）との間でトルクの伝達が不安定となるのを抑制できていることがわかった。

【0100】

これに対して、図１２（ｂ）に示す、比較例のプーリ構造体における、ばねのねじり角度とねじりトルクとの関係から、クラッチ係合状態において、ばね（４）と外回転体（３）との間に滑り（空転）が生じ（このときのねじりトルク１２Ｎ・ｍ程度）、外回転体（２）と内回転体（３）との間でトルクの伝達が不安定になることがわかった。

【0101】

また、比較例では、上述したように、クラッチ係合状態において、ばね（４）と外回転体（２）との間に滑り（空転）が生じることから、ばね（４）の拡径方向のねじり角度がθ２（約７０°）となった状態でも、上述のロック機構が働いた状態とはなっていない。なお、ばね（４）の拡径方向のねじり角度がθ２（約７０°）となったときのねじりトルクは、実施例１～４及び参考例では２０Ｎ・ｍ程度であったのに対して、比較例では１５Ｎ・ｍ程度であった。

【0102】

なお、図１２（ｂ）に示す関係では、上記滑り（空転）が１度だけ生じたあとは、上記滑り（空転）が生じることなく、ばねがねじり角度θ２（約７０°）まで拡径変形した。ただし、ばね（４）に入力されるねじりトルクの大きさと、ばね（４）の後端側領域（４ｃ）とクラッチ係合部との間のグリップ力の大きさとの兼ね合いや、２つの回転体の相対回転速度の水準等によって、クラッチ係合状態において、上記滑り（空転）が生じる際のねじり角度、滑り（空転）の程度、滑り（空転）の頻度等が変化し得る。

【0103】

そのため、例えば、ばね（４）に入力されるねじりトルクの大きさの方が、ばね（４）の後端側領域（４ｃ）とクラッチ係合部との間のグリップ力の大きさよりも過度に大となった場合や、２つの回転体の相対回転速度の水準が比較的大きくなった場合は、ばね（４）がねじり角度θ２（約７０°）まで拡径変形する間に、上記滑り（空転）が頻発し、外回転体（２）と内回転体（３）との間でトルクの伝達が更に不安定になり得る。

【0104】

そして、図１２（ａ）の実施例１～４の結果と、図１２（ｂ）の比較例の結果とを比較すれば、圧接面（クラッチ係合部）に溝部を形成することにより、スリップトルク（Ｔｓ）がゼロ近くに設定されていても、外回転体（２）と内回転体（３）との間でトルクが伝達されるクラッチ係合状態において、ばね（４）の後端側領域（４ｃ）と外回転体（２）との間の係合力（グリップ力）を確保できることが分かった。

【0105】

なお、図１２（ｃ）に示す参考例の結果から、スリップトルク（Ｔｓ）が比較的大きい３Ｎ・ｍ程度に設定されている場合には、圧接面（クラッチ係合部）に溝部が形成されていなくても、クラッチ係合状態において、ばね（４）と外回転体（２）との間に滑り（空転）は無く、外回転体（２）と内回転体（３）との間でトルクが安定して伝達されていることがわかった。このことから、外回転体（２）と内回転体（３）との間でトルクを伝達する際に、ばね（４）と外回転体（２）との間に滑り（空転）が生じて、外回転体（２）と内回転体（３）との間でトルクの伝達が不安定となるという問題は、スリップトルク（Ｔｓ）が小さくなるように設定された場合に起こりやすいものであることが分かった。

【0106】

以上、本発明の好適な第１～第４実施形態について説明したが、本発明は、第１～第４実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の限りにおいて様々な変更が可能である。

【0107】

第１～第４実施形態では、隅部の輪郭形状が、ばね４の後端側領域４ｃにおけるばね線の断面の角部の輪郭形状と同じ形状であったが、これには限られない。ばね４の後端側領域４ｃが溝部に嵌まり込んだときに、隅部の輪郭形状は、ばね４のばね線の角部４ｇが隅部に接触する形状であれば、角部４ｇの輪郭形状と異なる形状であってもよい。

【0108】

第１～第４実施形態では、スリップトルクＴｓが１Ｎ・ｍ程度となるように設定されていたが、これには限られない。スリップトルクＴｓは１Ｎ・ｍよりも小さくなるように設定されていてもよい。この場合には、第１～第４実施形態の場合よりもさらに、外回転体２と内回転体３との間でトルクを伝達する際に、ばねと圧接面２ａとの間のグリップ力が小さく、ばね４と外回転体２との間に滑り（空転）がより生じやすい。したがって、圧接面２ａに溝部を設けて上記グリップ力を確保する意義は大きい。

【0109】

あるいは、スリップトルクは１Ｎ・ｍよりも大きくてもよい。この場合でも、外回転体２と内回転体３との間でトルクを伝達する際に、ばね４と外回転体２との間のグリップ力を大きくできるため、外回転体２と内回転体３との間でトルクの伝達が不安定となるのを抑制する効果が得られる。

【0110】

また、第１～第４実施形態では、プーリ構造体に外力が付与されていない状態で、ばね４の後端側領域４ｃが圧接面２ａと底部との接続部分である頂部と接触していたが、これには限られない。プーリ構造体に外力が付与されていない状態で、ばね４の後端側領域４ｃが頂部と離間していてもよい。この場合には、外回転体２が内回転体３に対して正方向に相対回転し、ばね４が拡径方向にねじり変形したとき（外回転体２と内回転体との間でトルクを伝達する際）に、ばね４の後端側領域４ｃが頂部に接触した後、上述したのと同様に、後端側領域４ｃの溝部と対向する部分が、頂部を支点として倒れて、溝部内に嵌まり込む。

【0111】

また、第１～第４実施形態では、外回転体２がクラッチ係合部としての圧接面２ａを備えていたが、これには限られない。内回転体がばねと摺動するクラッチ係合部を備えていてもよい。

【0112】

また、第１～第４実施形態では、ばね４が拡径方向にねじり変形したときに係合状態となり、ばね４が縮径方向にねじり変形したときに係合解除状態となるように構成されていたが、これには限られない。ばね４が縮径方向にねじり変形したときに係合状態となり、ばね４が拡径方向にねじり変形したときに外回転体２又は内回転体３と摺動することにより係合解除状態となるように構成されていてもよい。

【符号の説明】

【0113】

１ プーリ構造体
２ 外回転体
２ｄ 溝部
３ 内回転体
４ ばね
１１ 底部
１２ 隅部
２０ プーリ構造体
２ｅ 溝部
２１ 底部
２２ 隅部
３０ プーリ構造体
２ｆ 溝部
３１ 底部
３２ 隅部
４０ プーリ構造体
２ｇ 溝部
４１ 底部
４２ 隅部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】