ホーム > 特許ランキング > 三ツ星ベルト株式会社
(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】2023-09-26
(45)【発行日】2023-10-04
(54)【発明の名称】プーリ構造体
(51)【国際特許分類】
F16H 55/36 20060101AFI20230927BHJP
F16D 41/20 20060101ALI20230927BHJP
F16D 13/08 20060101ALI20230927BHJP
F16F 15/12 20060101ALI20230927BHJP
F16F 15/123 20060101ALI20230927BHJP
F16F 1/06 20060101ALI20230927BHJP
F16F 1/12 20060101ALI20230927BHJP
【ＦＩ】
F16H55/36 H
F16D41/20 A
F16D13/08 A
F16F15/12 S
F16F15/123 Z
F16F1/06 C
F16F1/12 A
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2020073800
(22)【出願日】2020-04-17
(65)【公開番号】P2020183807
(43)【公開日】2020-11-12
【審査請求日】2022-05-23
(31)【優先権主張番号】P 2019085285
(32)【優先日】2019-04-26
(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】今村 利夫
【審査官】増岡 亘
(56)【参考文献】
【文献】中国実用新案第２０７３７８１０９（ＣＮ，Ｕ）
【文献】特開２０１８－１７９２９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／００６３５０７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１６－５１６９５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００８－５２８９０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１８－５１０２９９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｈ ５５／３６
Ｆ１６Ｄ ４１／２０
Ｆ１６Ｄ １３／０８
Ｆ１６Ｆ １５／１２
Ｆ１６Ｆ １５／１２３
Ｆ１６Ｆ １／０６
Ｆ１６Ｆ １／１２
(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内側に設けられ、前記外回転体と同一の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ている、第１のコイルばねと、
前記第１のコイルばねに対して径方向に並設され、前記回転軸に沿った軸方向に圧縮されている、第２のコイルばねと、を備えており、
前記第１のコイルばねは、拡径又は縮径方向にねじり変形した際に、前記外回転体及び前記内回転体に係合して、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した際に、前記外回転体又は前記内回転体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のトルクの伝達を遮断し、
前記第２のコイルばねは、前記軸方向の一端側及び他端側の一方の部分が、該部分に径方向に対向し、前記外回転体に係合する前記第１のコイルばねの前記軸方向の一端側及び他端側の一方の部分に一箇所で接続可能に形成されており、トルクの伝達時において、前記第１のコイルばねと同じ方向にねじり変形することによって、前記第１のコイルばねを介し、前記外回転体及び前記内回転体に係合する、ことを特徴とするプーリ構造体。
【請求項2】
前記第１のコイルばねは、前記一端側で、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外周面が拡径方向の自己弾性復元力によって前記外回転体及び前記内回転体の一方に接触する第１一端側領域と、
前記他端側で、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内周面が前記
外回転体及び前記内回転体の他方に接触する第１他端側領域と、
前記第１一端側領域及び前記第１他端側領域の間であって、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外回転体及び前記内回転体のいずれにも接触しない第１中領域と、を有し、
前記第１のコイルばねは、前記外回転体と前記内回転体との相対回転によって拡径方向にねじれた場合に、前記第１他端側領域の少なくとも一部分の内周面が前記外回転体及び前記内回転体の他方から離れるように構成されており、
前記第２のコイルばねは、
前記第１のコイルばねと前記内回転体との間に設けられており、前記一端側及び前記他端側の一方の部分が、該部分と径方向に対向し、前記外回転体に係合する前記第１のコイルばねの前記一端側及び前記他端側の一方の部分に接続可能に形成されており、
前記一端側で前記外回転体及び前記内回転体の一方に接触する第２一端側領域と、
前記他端側で、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内周面が前記外回転体及び前記内回転体の他方に接触する第２他端側領域と、
前記第２のコイルばねの前記第２一端側領域及び前記第２他端側領域の間であって、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外回転体及び前記内回転体のいずれにも接触しない第２中領域と、を有し、
前記第２のコイルばねは、前記外回転体と前記内回転体との相対回転によって拡径方向にねじれた場合に、前記第２のコイルばねの前記第２他端側領域の少なくとも一部分の内周面が前記外回転体及び前記内回転体の他方から離れているように構成されている、請求項１に記載のプーリ構造体。
【請求項3】
前記第１のコイルばねは、前記一端側で、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外周面が拡径方向の自己弾性復元力によって前記外回転体及び前記内回転体の一方に接触する第１一端側領域と、
前記他端側で、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内周面が前記外回転体及び前記内回転体の他方に接触する第１他端側領域と、
前記第１一端側領域及び前記第１他端側領域の間であって、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外回転体及び前記内回転体のいずれにも接触しない第１中領域と、を有し、
前記第１のコイルばねは、前記外回転体と前記内回転体との相対回転によって拡径方向にねじれた場合に、前記第１他端側領域の少なくとも一部分の内周面が前記外回転体及び前記内回転体の他方から離れるように構成されており、
前記第２のコイルばねは、
前記第１のコイルばねと前記内回転体との間に設けられており、前記一端側及び前記他端側の一方の部分が、該部分と径方向に対向し、前記外回転体に係合している前記第１のコイルばねの前記一端側及び前記他端側の一方の部分に接続可能に形成されており、
前記一端側で前記外回転体及び前記内回転体の一方に接触する第２一端側領域と、
前記他端側で、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内周面が前記外回転体及び前記内回転体の他方から離れている第２他端側領域と、
前記第２のコイルばねの前記第２一端側領域及び前記第２他端側領域の間であって、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外回転体及び前記内回転体のいずれにも接触しない第２中領域と、を有している、請求項１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、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、２つの回転体の間に配置されたコイルばねとを有している。
【0004】
このプーリ構造体では、クランク軸の回転変動がベルトを介して外回転体に伝達され、２つの回転体が相対回転すると、２つの回転体の間でコイルばねを介してトルクが伝達されるとともに、コイルばねが周方向にねじれることにより、回転変動が吸収される（ダンピング機能）。これにより、外回転体に巻回されるベルトのスリップや張力変動を抑えることができる。また、コイル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（クラッチ機能）。これにより、ベルトのスリップを確実に防止することができる。
【0005】
このように、このプーリ構造体に備わるコイルばねは、外回転体と内回転体との間でトルクを伝達する際に、クランク軸の回転変動を吸収するダンピング機能と、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クラッチ機能とを有している。
【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】
最近は、自動車等の運転支援技術や自動運転技術の進化と普及が進み、従来よりも車載されるセンサやカメラ類、電動モータ、及びそれらの制御装置等が増えた分、従来よりも大きな電力が消費される。このため、オルタネータに対する発電要求量が従来よりも増加することになり、オルタネータが従来よりも大型化するとともに、駆動軸を介してプーリ構造体に連結されるオルタネータの回転部分の質量が従来よりも増加することになった。このため、エンジンの回転変動（最大値）とオルタネータの回転慣性質量（慣性マス）に基づく、プーリ構造体の外回転体（プーリ）に入力されるトルク（以下、入力トルク）が増加することになった。これに伴い、ベルトの負荷も従来よりも増加した。
【0008】
プーリ構造体の設計上、常用的に許容し得る入力トルクの最大値（以下、「許容トルク」と呼ぶ。）は、コイルばねの拡径変形時に引張力が働くコイルばねの面（特に内周面）に発生する曲げ応力（最大値）を極力低く抑え、コイルばねのねじりに対する耐久性を十分に確保し得る水準に設定されるのが好ましい。このため、許容トルクは、安全を見て、コイルばねの拡径変形の最大化を回避し得るねじりトルクの水準（ロック機構が作動しない領域内）に設定されるのが好ましい。
【0009】
そこで、従来（特許文献１等）のプーリ構造体の構成（図８参照）で、従来よりも大きい入力トルク（例えば、従来比で約２５％増加した入力トルク）に耐用するには、コイルばねのばね線（素線）を太くする必要がある。
【0010】
しかしながら、コイルばねのばね線（素線）を太くするだけでは、ばね定数（コイルばねのねじり角度に対するねじりトルクの割合、即ち、トルクカーブの傾き）が増加してしまうため、コイルばねのばね線（素線）を太くしても、ばね定数を増加させることなく、所定の水準（従来同等水準）に維持しつつ、許容トルクを増加させるためには、コイルばねの巻き数（有効巻数）を増やさなければならない（例えば、従来７巻きであれば９巻きにしなければならない）。
【0011】
この場合、プーリ構造体はおのずと回転軸方向（及び、エンジンのクランク軸と平行な軸線方向）に大型化してしまい、オルタネータのオーバーハング（軸受からの張り出し量）が長くなる分、軸受強度を補うため軸受サイズを拡大する結果、オルタネータがさらに大型化することになる。つまり、従来（特許文献１等）のプーリ構造体の基本構成のままでは、過大な入力トルクに対応する場合、回転軸方向に大型化を招くため、エンジンルーム内の当該プーリ構造体及びオルタネータの搭載スペースを確保し、且つ、所定の水準（従来同等水準）にばね定数を維持しつつ、許容トルクを底上げできるようにするには限界がある、と考えられた。
【0012】
そこで、本発明の目的は、回転軸方向に大型化を招くことなく、ばね定数及び許容トルクの設計自由度を高めることが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】
【0013】
本発明のプーリ構造体は、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内側に設けられ、前記外回転体と同一の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ている、第１のコイルばねと、
前記第１のコイルばねに対して径方向に並設され、前記回転軸に沿った軸方向に圧縮されている、第２のコイルばねと、を備えており、
前記第１のコイルばねは、拡径又は縮径方向にねじり変形した際に、前記外回転体及び前記内回転体に係合して、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した際に、前記外回転体又は前記内回転体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のトルクの伝達を遮断し、
前記第２のコイルばねは、少なくとも、前記軸方向の一端側及び他端側の一方の部分が、該部分に径方向に対向し、前記外回転体に係合する前記第１のコイルばねの前記軸方向の一端側及び他端側の一方の部分に接続可能に形成されており、トルクの伝達時において、前記第１のコイルばねと同じ方向にねじり変形することによって、前記第１のコイルばねを介し、前記外回転体及び前記内回転体に係合する。
前記外回転体の径方向内側に設けられ、前記外回転体と同一の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ている、第１のコイルばねと、
前記第１のコイルばねに対して径方向に並設され、前記回転軸に沿った軸方向に圧縮されている、第２のコイルばねと、を備えており、
前記第１のコイルばねは、拡径又は縮径方向にねじり変形した際に、前記外回転体及び前記内回転体に係合して、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した際に、前記外回転体又は前記内回転体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のトルクの伝達を遮断し、
前記第２のコイルばねは、少なくとも、前記軸方向の一端側及び他端側の一方の部分が、該部分に径方向に対向し、前記外回転体に係合する前記第１のコイルばねの前記軸方向の一端側及び他端側の一方の部分に接続可能に形成されており、トルクの伝達時において、前記第１のコイルばねと同じ方向にねじり変形することによって、前記第１のコイルばねを介し、前記外回転体及び前記内回転体に係合する。
【0014】
上記構成によれば、第２のコイルばねを第１のコイルばねと径方向に並設させ、且つ、両者を接続可能に形成させることで、外回転体側からの過大な入力トルクを第１のコイルばねとともに第２のコイルばねに受け持たせ、ダンピング機能を第１のコイルばねのみならず、第２のコイルばねにも担わせることができる。これにより、プーリ構造体を回転軸方向に大型化することなく、従来のプーリ構造体（１つのコイルばねしか備えない場合）と比べて、コイルばねの有効巻数を増やした場合と同程度にばね定数の設計自由度を高めることができ、その分、所定の水準（従来同等水準）にばね定数を維持しつつ、許容トルク（入力トルクの最大値）を底上げすることができる。
このように、外回転体側からの過大な入力トルクに対しても、トルク伝達時のダンピング機能を有効に維持することができる。ひいては、クランク軸の回転変動をプーリ構造体により十分に吸収することができる。
このように、外回転体側からの過大な入力トルクに対しても、トルク伝達時のダンピング機能を有効に維持することができる。ひいては、クランク軸の回転変動をプーリ構造体により十分に吸収することができる。
【0015】
また、本発明の一側面は、上記プーリ構造体において、
前記第１のコイルばねは、
前記一端側で、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外周面が拡径方向の自己弾性復元力によって前記外回転体及び前記内回転体の一方に接触する第１一端側領域と、
前記他端側で、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内周面が前記外回転体及び前記内回転体の他方に接触する第１他端側領域と、
前記第１一端側領域及び前記第１他端側領域の間であって、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外回転体及び前記内回転体のいずれにも接触しない第１中領域と、を有し、
前記第１のコイルばねは、前記外回転体と前記内回転体との相対回転によって拡径方向にねじれた場合に、前記第１他端側領域の少なくとも一部分の内周面が前記外回転体及び前記内回転体の他方から離れるように構成されており、
前記第２のコイルばねは、
前記第１のコイルばねと前記内回転体との間に設けられており、前記一端側及び前記他端側の一方の部分が、該部分と径方向に対向し、前記外回転体に係合する前記第１のコイルばねの前記一端側及び前記他端側の一方の部分に接続可能に形成されており、
前記一端側で前記外回転体及び前記内回転体の一方に接触する第２一端側領域と、
前記他端側で、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内周面が前記外回転体及び前記内回転体の他方に接触する第２他端側領域と、
前記第２のコイルばねの前記第２一端側領域及び前記第２他端側領域の間であって、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外回転体及び前記内回転体のいずれにも接触しない第２中領域と、を有し、
前記第２のコイルばねは、前記外回転体と前記内回転体との相対回転によって拡径方向にねじれた場合に、前記第２のコイルばねの前記第２他端側領域の少なくとも一部分の内周面が前記外回転体及び前記内回転体の他方から離れているように構成されている。
前記第１のコイルばねは、
前記一端側で、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外周面が拡径方向の自己弾性復元力によって前記外回転体及び前記内回転体の一方に接触する第１一端側領域と、
前記他端側で、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内周面が前記外回転体及び前記内回転体の他方に接触する第１他端側領域と、
前記第１一端側領域及び前記第１他端側領域の間であって、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外回転体及び前記内回転体のいずれにも接触しない第１中領域と、を有し、
前記第１のコイルばねは、前記外回転体と前記内回転体との相対回転によって拡径方向にねじれた場合に、前記第１他端側領域の少なくとも一部分の内周面が前記外回転体及び前記内回転体の他方から離れるように構成されており、
前記第２のコイルばねは、
前記第１のコイルばねと前記内回転体との間に設けられており、前記一端側及び前記他端側の一方の部分が、該部分と径方向に対向し、前記外回転体に係合する前記第１のコイルばねの前記一端側及び前記他端側の一方の部分に接続可能に形成されており、
前記一端側で前記外回転体及び前記内回転体の一方に接触する第２一端側領域と、
前記他端側で、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内周面が前記外回転体及び前記内回転体の他方に接触する第２他端側領域と、
前記第２のコイルばねの前記第２一端側領域及び前記第２他端側領域の間であって、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外回転体及び前記内回転体のいずれにも接触しない第２中領域と、を有し、
前記第２のコイルばねは、前記外回転体と前記内回転体との相対回転によって拡径方向にねじれた場合に、前記第２のコイルばねの前記第２他端側領域の少なくとも一部分の内周面が前記外回転体及び前記内回転体の他方から離れているように構成されている。
【0016】
上記構成によれば、（i）２つのコイルばねは、第１のコイルばねの、外回転体に係合している軸方向の一端側及び他端側のどちらか一方の部分と、該部分と径方向に対向する第２のコイルばねの部分同士でしか接続可能に形成されていない。
また、（ii）２つのコイルばねは、いずれも、拡径方向にねじれた場合に、他端側領域（第１他端側領域、第２他端側領域）の内周面のうち少なくとも周方向一部分が他方の回転体から離れている。
また、（iii）２つのコイルばねがいずれも、拡径方向にねじれた場合に係合状態となるよう、第２のコイルばねは、第１のコイルばねと内回転体との間に設けられている。
上記（i）及び（ii）により、プーリ構造体は、トルク伝達時に外回転体と内回転体とが相対回転したときに、プーリ構造体の停止時よりも、有効巻数が増加する。したがって、本態様のプーリ構造体は、外回転体と内回転体とが相対回転したときに、第１のコイルばねの有効巻数及び第２のコイルばねの有効巻数がそれぞれさらに増加した構成となるので、ばね定数の設計自由度をさらに高めることができる。
上記（iii）により、２つのコイルばねがいずれも、縮径方向にねじれた場合に係合状態となるよう、第２のコイルばねが第１のコイルばねと外回転体との間に設けられる場合と比較し、プーリ構造体が径方向にむやみに大型化するのを抑制し、プーリ構造体の径方向の大型化を最小限に留めることができる。
また、（ii）２つのコイルばねは、いずれも、拡径方向にねじれた場合に、他端側領域（第１他端側領域、第２他端側領域）の内周面のうち少なくとも周方向一部分が他方の回転体から離れている。
また、（iii）２つのコイルばねがいずれも、拡径方向にねじれた場合に係合状態となるよう、第２のコイルばねは、第１のコイルばねと内回転体との間に設けられている。
上記（i）及び（ii）により、プーリ構造体は、トルク伝達時に外回転体と内回転体とが相対回転したときに、プーリ構造体の停止時よりも、有効巻数が増加する。したがって、本態様のプーリ構造体は、外回転体と内回転体とが相対回転したときに、第１のコイルばねの有効巻数及び第２のコイルばねの有効巻数がそれぞれさらに増加した構成となるので、ばね定数の設計自由度をさらに高めることができる。
上記（iii）により、２つのコイルばねがいずれも、縮径方向にねじれた場合に係合状態となるよう、第２のコイルばねが第１のコイルばねと外回転体との間に設けられる場合と比較し、プーリ構造体が径方向にむやみに大型化するのを抑制し、プーリ構造体の径方向の大型化を最小限に留めることができる。
【0017】
また、本発明の一側面は、上記プーリ構造体において、
前記第１のコイルばねは、
前記一端側で、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外周面が拡径方向の自己弾性復元力によって前記外回転体及び前記内回転体の一方に接触する第１一端側領域と、
前記他端側で、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内周面が前記外回転体及び前記内回転体の他方に接触する第１他端側領域と、
前記第１一端側領域及び前記第１他端側領域の間であって、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外回転体及び前記内回転体のいずれにも接触しない第１中領域と、を有し、
前記第１のコイルばねは、前記外回転体と前記内回転体との相対回転によって拡径方向にねじれた場合に、前記第１他端側領域の少なくとも一部分の内周面が前記外回転体及び前記内回転体の他方から離れるように構成されており、
前記第２のコイルばねは、
前記第１のコイルばねと前記内回転体との間に設けられており、前記一端側及び前記他端側の一方の部分が、該部分と径方向に対向し、前記外回転体に係合している前記第１のコイルばねの前記一端側及び前記他端側の一方の部分に接続可能に形成されており、
前記一端側で前記外回転体及び前記内回転体の一方に接触する第２一端側領域と、
前記他端側で、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内周面が前記外回転体及び前記内回転体の他方から離れている第２他端側領域と、
前記第２のコイルばねの前記第２一端側領域及び前記第２他端側領域の間であって、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外回転体及び前記内回転体のいずれにも接触しない第２中領域と、を有している。
前記第１のコイルばねは、
前記一端側で、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外周面が拡径方向の自己弾性復元力によって前記外回転体及び前記内回転体の一方に接触する第１一端側領域と、
前記他端側で、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内周面が前記外回転体及び前記内回転体の他方に接触する第１他端側領域と、
前記第１一端側領域及び前記第１他端側領域の間であって、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外回転体及び前記内回転体のいずれにも接触しない第１中領域と、を有し、
前記第１のコイルばねは、前記外回転体と前記内回転体との相対回転によって拡径方向にねじれた場合に、前記第１他端側領域の少なくとも一部分の内周面が前記外回転体及び前記内回転体の他方から離れるように構成されており、
前記第２のコイルばねは、
前記第１のコイルばねと前記内回転体との間に設けられており、前記一端側及び前記他端側の一方の部分が、該部分と径方向に対向し、前記外回転体に係合している前記第１のコイルばねの前記一端側及び前記他端側の一方の部分に接続可能に形成されており、
前記一端側で前記外回転体及び前記内回転体の一方に接触する第２一端側領域と、
前記他端側で、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内周面が前記外回転体及び前記内回転体の他方から離れている第２他端側領域と、
前記第２のコイルばねの前記第２一端側領域及び前記第２他端側領域の間であって、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外回転体及び前記内回転体のいずれにも接触しない第２中領域と、を有している。
【0018】
上記構成によれば、（i）２つのコイルばねは、第１のコイルばねの、外回転体に係合している軸方向の一端側及び他端側のどちらか一方の部分と、該部分と径方向に対向する第２のコイルばねの部分同士でしか接続可能に形成されていない。
また、（ii）第２のコイルばねの第２他端側領域は、プーリ構造体に外力が付与されていない状態においてすでに内周面が外回転体及び内回転体の他方から離れている。つまり、第２のコイルばねの第２他端側領域は、プーリ構造体に外力が付与されていない状態において軸方向の端面でしか外回転体及び内回転体の他方に接触していない。
このため、本態様のプーリ構造体は、トルク伝達時に２つの回転体が相対回転したときに、請求項２の構成よりも、第２のコイルばねの有効巻数がさらに増加した構成であるので、ばね定数の設計自由度を最大限に高めることができる。
また、（ii）第２のコイルばねの第２他端側領域は、プーリ構造体に外力が付与されていない状態においてすでに内周面が外回転体及び内回転体の他方から離れている。つまり、第２のコイルばねの第２他端側領域は、プーリ構造体に外力が付与されていない状態において軸方向の端面でしか外回転体及び内回転体の他方に接触していない。
このため、本態様のプーリ構造体は、トルク伝達時に２つの回転体が相対回転したときに、請求項２の構成よりも、第２のコイルばねの有効巻数がさらに増加した構成であるので、ばね定数の設計自由度を最大限に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本実施形態のプーリ構造体の断面図である。
【図5】（ａ）は、図１に示すプーリ構造体の、コイルばねのねじり角度とねじりトルクとの関係を示すグラフである。（ｂ）は、従来のプーリ構造体の、コイルばねのねじり角度とねじりトルクとの関係を示すグラフである。
【図7】本実施形態のプーリ構造体の分解図である。
【図8】従来のプーリ構造体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
＜実施形態＞
以下、本発明の実施形態のプーリ構造体１について説明する。
プーリ構造体１は、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。補機駆動システムは、エンジンのクランク軸に連結された駆動プーリと、オルタネータ等の補機を駆動する従動プーリとにわたってベルトが掛け渡された構成であって、クランク軸の回転がベルトを介して従動プーリに伝達されることで、オルタネータ等の補機が駆動される。クランク軸は、エンジン燃焼に起因して回転速度が変動し、それに伴いベルトの速度も変動する。
以下、本発明の実施形態のプーリ構造体１について説明する。
プーリ構造体１は、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。補機駆動システムは、エンジンのクランク軸に連結された駆動プーリと、オルタネータ等の補機を駆動する従動プーリとにわたってベルトが掛け渡された構成であって、クランク軸の回転がベルトを介して従動プーリに伝達されることで、オルタネータ等の補機が駆動される。クランク軸は、エンジン燃焼に起因して回転速度が変動し、それに伴いベルトの速度も変動する。
【0021】
（プーリ構造体１）
図１～図４に示すように、プーリ構造体１は、外回転体２、内回転体３、第１のコイルばね４（以下、単に「ばね４」という）、第２のコイルばね５（以下、単に「ばね５」という）、及び、エンドキャップ１０を含む。以下、図１における右方を一端（後）、左方を他端（前）として説明する。エンドキャップ１０は、外回転体２及び内回転体３の他端側に配置されている。
図１～図４に示すように、プーリ構造体１は、外回転体２、内回転体３、第１のコイルばね４（以下、単に「ばね４」という）、第２のコイルばね５（以下、単に「ばね５」という）、及び、エンドキャップ１０を含む。以下、図１における右方を一端（後）、左方を他端（前）として説明する。エンドキャップ１０は、外回転体２及び内回転体３の他端側に配置されている。
【0022】
（外回転体２、内回転体３）
外回転体２及び内回転体３は、共に略円筒状であり、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の回転軸であり、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、ベルトが巻回される。
外回転体２及び内回転体３は、共に略円筒状であり、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の回転軸であり、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、ベルトが巻回される。
【0023】
内回転体３は、筒本体３ａ、及び、筒本体３ａの他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。
【0024】
溝底面３ｄには、軸方向に圧縮されている、ばね４及びばね５の姿勢を安定させるために、図６に示すように、ばね４及びばね５のそれぞれの他端側（前側）に対向する部分に、螺旋面を有する、第１溝底面３ｄ１、及び、第２溝底面３ｄ２が形成されている。
【0025】
第２溝底面３ｄ２は、図６に示すように、筒本体３ａの周りを螺旋面で囲うように形成されており、その螺旋面が一周した境目に形成される段差に、第２当接面３ｄ４を有している。この第２当接面３ｄ４は、外回転体２と内回転体３との間で確実にトルクを伝達させるために、ばね５の他端側（前側）の周方向端面が正方向に押圧され得るように、該周方向端面と周方向に対向している（図３参照）。
【0026】
第１溝底面３ｄ１は、図６に示すように、第２溝底面３ｄ２の周りを一段下側で、螺旋面で囲うように形成されており、その螺旋面が一周した境目に形成される段差に、第１当接面３ｄ３を有している（図６参照）。この第１当接面３ｄ３は、外回転体２と内回転体３との間で確実にトルクを伝達させるために、ばね４の他端側（前側）の周方向端面４ａが正方向に押圧され得るように、周方向端面４ａと周方向に対向している（図２参照）。
【0027】
外回転体２の一端の内周面と、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。また、外回転体２の他端の内周面と、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。転がり軸受６及び滑り軸受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。
【0028】
外回転体２と内回転体３との間であって、転がり軸受６の前方（他端側）に、環状のスラストプレート８が配置されている。プーリ構造体１を組み立てる際、スラストプレート８、転がり軸受６の順に、筒本体３ａに外嵌される。
【0029】
外回転体２と内回転体３との間であって、スラストプレート８よりも前方に、空間９が形成されている。空間９に、ばね４、及び、ばね５が収容されている。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。
【0030】
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。
【0031】
【0032】
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、ばね４の他端側領域４ｂ（第１他端側領域に相当）の外周面と対向する突起３ｇが設けられている。突起３ｇは、ばね４の第２領域４ｂ２と対向している。
【0033】
（第１のコイルばね４、及び、第２のコイルばね５）
本実施形態では、許容トルクを、安全を見て、コイルばねの拡径変形の最大化（ロック機構の作動）を回避し得るねじりトルクの水準、つまり、上記ロック機構が働くねじりトルクよりも若干程度小のトルク水準（図５（ａ）の、Ｔｍ１の水準）に設定し、ばね構造を設計した。
本実施形態では、許容トルクを、安全を見て、コイルばねの拡径変形の最大化（ロック機構の作動）を回避し得るねじりトルクの水準、つまり、上記ロック機構が働くねじりトルクよりも若干程度小のトルク水準（図５（ａ）の、Ｔｍ１の水準）に設定し、ばね構造を設計した。
【0034】
（１）ばね全体（ばね４及びばね５の２つのコイルばね）として、ばね定数ｋ１を所定の水準（本実施形態では、従来のばね定数ｋ０と同等水準：図５（ｂ）参照）に維持できることを狙い、ばね４及びばね５の２つのコイルばねのそれぞれ（単体）のばね構造を以下のように設計した。
【0035】
（２）また、許容トルク（Ｔｍ１）をオルタネータの慣性マスの増加分（例えば従来比で約２５％）に対応して底上げできるように、要件（１）に加え、従来よりもばね全体の巻き数（有効巻数）を有効に増加（つまり、ばね全体のねじり角度を有効に増加）させることができることを狙い、ばね４及びばね５の２つのコイルばねのそれぞれ（単体）のばね構造を以下のように設計した。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方向に沿った断面又は断面形状のことである。
【0036】
（第１のコイルばね４）
ばね４は、外回転体２と内回転体３との間（詳細には、ばね４は、外回転体２とばね５との間）に設けられている。ばね４は、ばね線（ばね線材：ばね用オイルテンパー線（ＪＩＳＧ３５６０：１９９４に準拠））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（他端から一端に向かって反時計回り）である（図７参照）。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、一端側領域４ｃ（第１一端側領域に相当）が縮径された状態で、空間９に収容されている。ばね４における一端側領域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。一端側領域４ｃは、ばね４の一端から１周以上（回転軸回りに３６０°以上）の領域である。
ばね４は、外回転体２と内回転体３との間（詳細には、ばね４は、外回転体２とばね５との間）に設けられている。ばね４は、ばね線（ばね線材：ばね用オイルテンパー線（ＪＩＳＧ３５６０：１９９４に準拠））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（他端から一端に向かって反時計回り）である（図７参照）。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、一端側領域４ｃ（第１一端側領域に相当）が縮径された状態で、空間９に収容されている。ばね４における一端側領域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。一端側領域４ｃは、ばね４の一端から１周以上（回転軸回りに３６０°以上）の領域である。
【0037】
また、プーリ構造体１が停止しており（外力を受けていない状態において）、ばね４における一端側領域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の他端側領域４ｂは、若干拡径された状態で、第１接触面３ｆ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における他端側領域４ｂの内周面は、第１接触面３ｆに押し付けられている。他端側領域４ｂは、ばね４の他端から１周以上（回転軸回りに３６０°以上）の領域である。プーリ構造体１に外力が作用していない状態において、ばね４は、全長に亘って径がほぼ一定である。
【0038】
ばね４は、プーリ構造体１に外力が作用していない状態（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いる。また、ばね４の他端側領域４ｂの軸方向端面の周方向一部分（他端から約１／４周（約９０°））には、軸方向に圧縮されているばね４の姿勢を安定させるために、第１座研面４ｅが形成されている（図７参照）。第１座研面４ｅ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。同様に、ばね４の一端側領域４ｃの軸方向端面の周方向一部分（一端から約１／４周（約９０°））にも、軸方向に圧縮されているばね４の姿勢を安定させるために、第１座研面４ｆが形成されている。
【0039】
そして、ばね４の第１座研面４ｅが、溝底面３ｄの第１溝底面３ｄ１に接触し、ばね４の第１座研面４ｆが、スラストプレート８の前面に接触している。ばね４の軸方向の圧縮率は、例えば、２０％程度であってもよい。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。
【0040】
ばね４の他端側の周方向端面４ａは、図２に示すように、第１当接面３ｄ３に当接可能に対向している。
【0041】
一方、ばね４の一端側の端部には、図４に示すように、径方向内側に折り曲げられた折り曲げ部４ｇが形成されている。折り曲げ部４ｇは、径方向に沿った直線状に形成されている。折り曲げ部４ｇの長さ（根元アール部の終点から端面までの径方向に沿った直線状部分）は、ばね５のばね線の断面における径方向長さと略同じに形成されている。これにより、この折り曲げ部４ｇは、後述するばね５の周方向端面５ｇと当接可能とされる（接続される）。
【0042】
また、ばね４は、従来のコイルばねよりも、ばね定数が低くなるように構成されている。具体的には、ばね４は、従来のコイルばねと比較し、巻き数（７巻き）及びばね線の断面寸法は同じであるが、ばね定数が低くなるよう（図５（ａ）の破線分の傾き）、外径が若干（約５％）大に形成されている。なお、この構成により、外回転体２における圧接面２ａ（クラッチ係合部）の内径も、従来のコイルばねと比較し、若干（約５％）大に形成されている。
【0043】
また、図２に示すように、ばね４の他端側領域４ｂのうち、ばね４の周方向端面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よりも周方向端面４ａ側の部分を第１領域４ｂ１、残りの部分を第３領域４ｂ３とする。また、ばね４の他端側領域４ｂと一端側領域４ｃとの間の領域、即ち、プーリ構造体１に外力が付与されていない状態において、圧接面２ａと第１接触面３ｆのいずれにも接触しない領域を、自由部分４ｄ（第１中領域に相当）とする。
【0044】
（第２のコイルばね５）
ばね５は、ばね４に対して径内方向に並設され、ばね４と筒本体３ａとの間に設けられている。ばね５は、ばね４同様に、ばね線（ばね線材：ばね用オイルテンパー線（ＪＩＳＧ３５６０：１９９４に準拠））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（図７参照）。ばね５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５の外径は、ばね４の内径よりも小さい。ばね５は、一端側領域５ｃ（第２一端側領域に相当）が拡径も縮径もされていない状態で、空間９に収容されている。従って、ばね５における一端側領域５ｃの外周面は、ばね４の内周面に干渉（接触）していない（ばね５における一端側領域５ｃは、ばね５が軸方向に圧縮されていることにより、スラストプレート８を介して、外回転体２に接触している）。一端側領域５ｃは、ばね５の一端から１周以上（回転軸回りに３６０°以上）の領域である。
ばね５は、ばね４に対して径内方向に並設され、ばね４と筒本体３ａとの間に設けられている。ばね５は、ばね４同様に、ばね線（ばね線材：ばね用オイルテンパー線（ＪＩＳＧ３５６０：１９９４に準拠））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（図７参照）。ばね５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５の外径は、ばね４の内径よりも小さい。ばね５は、一端側領域５ｃ（第２一端側領域に相当）が拡径も縮径もされていない状態で、空間９に収容されている。従って、ばね５における一端側領域５ｃの外周面は、ばね４の内周面に干渉（接触）していない（ばね５における一端側領域５ｃは、ばね５が軸方向に圧縮されていることにより、スラストプレート８を介して、外回転体２に接触している）。一端側領域５ｃは、ばね５の一端から１周以上（回転軸回りに３６０°以上）の領域である。
【0045】
また、プーリ構造体１が停止している状態（プーリ構造体に外力が付与されていない状態）において、ばね５の他端側領域５ｂ（第２他端側領域に相当）は、若干拡径された状態で、第２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５における他端側領域５ｂの内周面は、第２接触面３ｅに押し付けられている。他端側領域５ｂは、ばね５の他端から１周以上（回転軸回りに３６０°以上）の領域である。プーリ構造体１に外力が作用していない状態において、ばね５は、全長に亘って径がほぼ一定である。
【0046】
ばね５は、プーリ構造体１に外力が作用していない状態（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いる。また、ばね５の他端側領域５ｂの軸方向端面の周方向一部分（他端から約１／４周（約９０°））には、軸方向に圧縮されているばね５の姿勢を安定させるために、第２座研面５ｅが形成されている（図７参照）。第２座研面５ｅは、研削加工が施されることによって形成された、ばね５の軸方向と直交する平面である。同様に、ばね５の一端側領域５ｃの軸方向端面の周方向一部分（一端から約１／４周（約９０°））にも、軸方向に圧縮されているばね５の姿勢を安定させるために、第２座研面５ｆが形成されている。
【0047】
そして、ばね５の第２座研面５ｅが、溝底面３ｄの第２溝底面３ｄ２に接触し、ばね５の第２座研面５ｆが、スラストプレート８の前面に接触している。ばね５の軸方向の圧縮率は、例えば、２０％程度であってもよい。
【0048】
ばね５の他端側の周方向端面５ａは、図３に示すように、第２当接面３ｄ４に当接可能に対向している。
【0049】
一方、ばね５の一端側の周方向端面５ｇは、図４に示すように、ばね４の折り曲げ部４ｇと当接可能とされている（接続される）。
【0050】
また、ばね５は、ばね４よりも、ばね定数が低くなるように構成されている。具体的には、ばね５は、ばね４と比較し、巻き数が同じ７巻きで外径が小さく形成されているが、ばね定数が低くなるよう（図５（ａ）の１点鎖線部分の傾き）、ばね線の断面寸法を顕著に小さく形成させている。
【0051】
また、図１に示すように、ばね５の他端側領域５ｂと一端側領域５ｃとの間の領域、即ち、プーリ構造体１に外力が付与されていない状態において、外回転体２及と内回転体３のいずれにも接触しない領域を、自由部分５ｄ（第２中領域に相当）とする。
【0052】
上記第１のコイルばね４、第２のコイルばね５、及び、従来のコイルばね（特許文献１）についてまとめると、材質はいずれも、ばね用オイルテンパー線（ＪＩＳＧ３５６０：１９９４に準拠）を使用している、また、巻き数はいずれも７巻きであり、巻き方向はいずれも左巻きである。また、外径は、「第１のコイルばね４＞従来のコイルばね＞第２のコイルばね５」である。また、ばね線の断面寸法は、「第１のコイルばね４≒従来のコイルばね＞第２のコイルばね５」である。
【0053】
（第１のコイルばね４と第２のコイルばね５との接続関係）
上述したように、ばね４の折り曲げ部４ｇとばね５の周方向端面５ｇとが当接可能（接続可能）に構成されている（図４参照）。
上述したように、ばね４の折り曲げ部４ｇとばね５の周方向端面５ｇとが当接可能（接続可能）に構成されている（図４参照）。
【0054】
具体的には、外回転体２及びばね４が内回転体３に対して正方向（図４の矢印方向）に相対回転するとき（外回転体２が加速する場合）、ばね４の一端側に形成された折り曲げ部４ｇの内側部分（正方向側の部分、折り曲げ部４ｇの長さに相当する部分）と、ばね５の一端側の周方向端面５ｇとが当接する（接続する）。
【0055】
逆に、外回転体２及びばね４が内回転体３に対して逆方向（図４の矢印方向と逆の方向）に相対回転するとき（外回転体２が減速する場合）、ばね４の一端側に形成された折り曲げ部４ｇの内側部分（正方向側の部分、折り曲げ部４ｇの長さに相当する部分）と、ばね５の一端側の周方向端面５ｇとは離れた状態（接続が解除された状態）になり得る。
【0056】
（スラストプレート８）
スラストプレート８は、円環板状（平座金状）をしており、筒本体３ａに挿入され、外回転体２と内回転体３との間であって、転がり軸受６の前方（他端側）に配置されている。スラストプレート８は、外回転体２に固定され、外回転体２と一体的に回転する。スラストプレート８の前面は、ばね４の第１座研面４ｆ、及び、ばね５の第２座研面５ｆに接触している。スラストプレート８は、外回転体２の減速時（クラッチ係合解除状態）には、ばね４の第１座研面４ｆ及びばね５の第２座研面５ｆと周方向に摺動する構成となるので、スラストプレート８（前端面）には螺旋面を形成させず、軸方向に直交する平坦面を形成させている。
スラストプレート８は、円環板状（平座金状）をしており、筒本体３ａに挿入され、外回転体２と内回転体３との間であって、転がり軸受６の前方（他端側）に配置されている。スラストプレート８は、外回転体２に固定され、外回転体２と一体的に回転する。スラストプレート８の前面は、ばね４の第１座研面４ｆ、及び、ばね５の第２座研面５ｆに接触している。スラストプレート８は、外回転体２の減速時（クラッチ係合解除状態）には、ばね４の第１座研面４ｆ及びばね５の第２座研面５ｆと周方向に摺動する構成となるので、スラストプレート８（前端面）には螺旋面を形成させず、軸方向に直交する平坦面を形成させている。
【0057】
（プーリ構造体１の動作）
次に、プーリ構造体１の動作について説明する。
次に、プーリ構造体１の動作について説明する。
【0058】
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が加速する場合であって、外回転体２及びばね４が内回転体３に対して正方向に相対回転するとき）について説明する。
【0059】
（１）外回転体２は、内回転体３に対して正方向（図２～４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の一端側領域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。
【0060】
（２）ばね５は、ばね４と内回転体３との間に設けられており、ばね４とばね５とは、ばね４の折り曲げ部４ｇとばね５の周方向端面５ｇとが当接可能（接続可能）に形成されているため、上記（１）の場合に、ばね５も拡径方向にねじれる。
【0061】
（３）ばね４の一端側領域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。
【0062】
（４）ばね４の他端側領域４ｂにおける第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、内回転体３の第１接触面３ｆから離れる。このとき、第１領域４ｂ１及び第３領域４ｂ３は、第１接触面３ｆに圧接している。また、ばね５の他端側領域５ｂ（内周面）は、プーリ構造体１に外力が付与されていないときからすでに、筒本体３ａの外周面から離れている。
【0063】
（５）ばね４の第２領域４ｂ２が第１接触面３ｆ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、他端側領域４ｂの拡径変形が規制され、ねじり応力がばね４における他端側領域４ｂ以外の部分に分散され、特にばね４の一端側領域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。
【0064】
（６）また、第３領域４ｂ３の第１接触面３ｆ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の第１接触面３ｆ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、第１接触面３ｆから離れていく。
【0065】
（７）また、ばね５の他端側領域５ｂ（内周面）は、元々筒本体３ａ（内回転体３）の外周面から離れている。そのため、上記ねじり角度（例えば、θ１＝３°）に達するまでの間において、ばね５の他端側領域５ｂは、ばね４の他端側領域４ｂと比べて、有効巻数が増加した構成となる分、ばね定数の設計自由度を高めることができる。
【0066】
さらに、ばね５を付加することでばね定数の設計自由度を高めることができ、前述したように、ばね５は、ばね５のばね定数がばね４のばね定数よりも低くなるように構成されている（図５（ａ）の１点鎖線：０＜θ＜３°の間）。
【0067】
さらに、前述したように、ばね４は、ばね４のばね定数が従来のコイルばねのばね定数（ｋ０）（図５（ｂ）参照）よりも小さくなるように構成されている。その結果、ばね全体（ばね４及びばね５の２つのコイルばね）として、ばね定数（ｋ１）を所定の水準（本実施形態では、従来のばね定数ｋ０と同等水準）に維持できている（図５（ａ）の実線：０＜θ＜３°の間）。
【0068】
（８）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、他端側領域４ｂは円弧状に維持される。つまり、他端側領域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の他端側領域４ｂは、ばね４の拡径方向のねじり角度が大きくなって他端側領域４ｂに作用するねじり応力が増加すると、他端側領域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の第１接触面３ｆに対する圧接力に抗して、突起３ｇ及び第１接触面３ｆに対して外回転体２の周方向（正方向）に摺動する。これに伴い、ばね５の他端側領域５ｂも、外回転体２の周方向（正方向）に移動する。そして、ばね４の周方向端面４ａが第１当接面３ｄ３を押圧し、ばね５の周方向端面５ａが第２当接面３ｄ４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することができる。即ち、ばね５は、トルクの伝達時において、ばね４と同じ方向にねじり変形することによって、ばね４を介し、外回転体２及び内回転体３に係合する。
【0069】
（９）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＝約６０°：従来よりもダンピング機能を有するばね全体の巻き数が増加したことに伴い、ロック機構が働くねじり角度θ２は、従来の４５°よりも大の６０°に増加する）未満の場合、第３領域４ｂ３は、第１接触面３ｆ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（図５（ａ）に示す直線の傾き）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及びばね５の拡径変形による破損を防止できる。
【0070】
本実施形態では、許容トルクを、安全を見て、ばね４の拡径変形の最大化（上記ロック機構の作動）を回避し得るねじりトルクの水準、つまり、上記ロック機構が働くねじりトルクよりも若干程度小のトルク水準（図５（ａ）の、Ｔｍ１の水準）に設定し、ばね構造を設計したものであるが、上記ロック機構を備えることにより、万が一、さらに過大なトルクが入力されてもプーリ構造体１を保護し得る。
【0071】
θ１以上且つθ２未満において、ばね４及びばね５の２つのコイルばねを、上記構成にすることにより、ばね全体（ばね４及びばね５の２つのコイルばね）としてのばね定数（ｋ１）を所定の水準（本実施形態では、従来のばね定数ｋ０と同等水準）に維持できている。また、許容トルクを従来のＴｍ０からＴｍ１に約２５％底上げできている。底上げの程度は、オルタネータの慣性マスの増加分（例えば約２５％）に対応したトルク増加分に等しい（図５（ａ）の実線：３°≦θ＜６０°の間）。
【0072】
なお、本実施形態では、ばね５は、ばね４の拡径変形に伴い、プーリ構造体１に外力が付与されていない状態において設けられた両者の径方向のクリアランスを略保持したまま、拡径変形するため（慣性質量：第２のコイルばね５＜第１のコイルばね４）、ばね５（外周面）は、ばね４（内周面）に干渉（接触）しない状態を保持する。ただし、ばね４とばね５とが干渉する場合の不具合（異音や振動の発生）を確実に抑制するために、ばね４（内周面）とばね５（外周面）との間に、円筒状の弾性スリーブを装着した構成としてもよい。この場合、「円筒状の弾性スリーブ」は、例えば合成ゴム（例えば、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム成分を含むゴム組成物）であることが好ましい。
【0073】
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が減速する場合であって、外回転体２及びばね４が内回転体３に対して逆方向に相対回転するとき）について説明する。
【0074】
この場合、外回転体２は、内回転体３に対して逆方向（図２～図４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の一端側領域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が縮径方向に縮径変形する。ばね４の縮径方向のねじり角度がθ３（例えば、θ３＝３°）未満の場合、一端側領域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、一端側領域４ｃは圧接面２ａに圧接している。また、他端側領域４ｂの第１接触面３ｆ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、一端側領域４ｃの圧接面２ａに対する圧接力は略ゼロとなり、一端側領域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５（ａ）参照）。
【0075】
ここで、図５（ａ）に示すように、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、ゼロに設定されるよりも、ばね４に若干の縮径変形（ねじり角度θ３以上の縮径変形）を生じさせるようなトルクに設定されることが好ましい。具体的には、スリップトルクＴｓ（絶対値）は、１Ｎ・ｍ以上且つ１０Ｎ・ｍ以下（例えば１Ｎ・ｍ程度）となるように設定されることが好ましい。
【0076】
このようなトルク特性にすることによって、クラッチの係合解除は、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ることのある特定の運転走行パターンに限定して行われるようになる。例えば、エンジン始動時には、外回転体２の回転速度が一時的に大きく上昇した後に低下するような運転走行パターンとなる。そして、外回転体２の回転速度が大きく上昇するときに、外回転体２から内回転体３にトルクが伝達されて内回転体３の回転速度が上昇する。その後、外回転体２の回転速度が低下すると、外回転体２が内回転体３よりも回転速度が遅くなり、このとき、クラッチの係合解除が行われる（外回転体２と内回転体３との間でのトルクの伝達を遮断する）。
【0077】
ここで、上述したのと異なり、スリップトルクＴｓがゼロ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。これに対して、上述したように、スリップトルクＴｓを特定の運転走行パターンに限定して行われるように設定すれば、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。
【0078】
スリップトルクＴｓ（絶対値）が１Ｎ・ｍ未満では、クラッチの係合解除が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。スリップトルクＴｓ（絶対値）が１０Ｎ・ｍを超える場合には、エンジン始動時にクラッチを係合解除できない虞がある。エンジン始動時にクラッチが係合解除されない場合は、外回転体２に巻回されるベルトのスリップを防止することができず、最悪、ベルトが外回転体２から外れる虞がある。
【0079】
なお、本実施形態では、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の一端側領域４ｃを縮径させる量（クラッチ係合面への圧接力）、ばね４を軸方向に圧縮する量（軸方向相手面への圧接力）等の設計値を最適化して、ばね４と外回転体２との摺動抵抗を調整することにより、スリップトルクＴｓを、ばね４に若干の縮径変形を生じさせるようなねじりトルクに設定している。
【0080】
このように、ばね４は、コイルスプリング式クラッチであって、トルクを一方向に伝達又は遮断する一方向クラッチとして機能する。外回転体２が内回転体３に対して正方向に相対回転するときに、ばね４が、外回転体２及び内回転体３のそれぞれと係合して外回転体２と内回転体３との間でトルクを伝達する。一方、外回転体２が内回転体３に対して逆方向に相対回転するときには、ばね４は、圧接面２ａに対して摺動して外回転体２と内回転体３との間でトルクを伝達しない。
【0081】
なお、上記クラッチ機能に関して、ばね５は、ばね４の若干の縮径変形に伴い、単に若干の縮径変形を生じるだけで、クラッチ機能は有していない。
【0082】
以上のように、第２のコイルばね５を第１のコイルばね４と径方向に並設させ、且つ、両者を上記態様に接続可能に形成させることで、外回転体２からの過大な入力トルクを第１のコイルばね４とともに第２のコイルばね５に受け持たせ、ダンピング機能を第１のコイルばね４のみならず、第２のコイルばね５にも担わせることができた。これにより、プーリ構造体１を回転軸方向に大型化することなく、従来のプーリ構造体（１つのコイルばねしか備えない場合）と比べて、コイルばねの巻き数（有効巻数）を増やした場合（例えば、７巻き→９巻き）と同程度にばね定数の設計自由度を高めることができ、その分、０＜θ＜６０°の間、所定の水準（従来のｋ０と同等水準）にばね定数Ｋ１を維持しつつ、許容トルクを底上げ（オルタネータの慣性マスの増加に対応し、従来のＴｍ０からＴｍ１に約２５％底上げ）できることがわかった。
このように、外回転体２側からの過大な入力トルクに対しても、トルク伝達時のダンピング機能を有効に維持することができる。ひいては、クランク軸の回転変動をプーリ構造体１により十分に吸収することができる。
このように、外回転体２側からの過大な入力トルクに対しても、トルク伝達時のダンピング機能を有効に維持することができる。ひいては、クランク軸の回転変動をプーリ構造体１により十分に吸収することができる。
【0083】
上記構成によれば、（i）ばね４及びばね５の２つのコイルばねは、ばね４の、外回転体２に係合している一端側領域４ｃと、一端側領域４ｃと径方向に対向する、ばね５の一端側領域５ｃ同士でしか接続可能に形成されていない。
また、（ii）ばね４及びばね５の２つのコイルばねは、いずれも、拡径方向にねじれた場合に、他端側領域４ｂ及び他端側領域５ｂの、内周面のうち少なくとも周方向一部分が他方の回転体から離れている。
また、（iii）ばね４及びばね５の２つのコイルばねがいずれも、拡径方向にねじれた場合に係合状態となるよう、ばね５は、ばね４と内回転体３との間に設けられている。
上記（i）及び（ii）により、プーリ構造体１は、トルク伝達時に外回転体２と内回転体３とが相対回転したときに、プーリ構造体１の停止時よりも、有効巻数が増加する。したがって、本実施態様のプーリ構造体１は、外回転体２と内回転体３とが相対回転したときに、ばね４の有効巻数及びばね５の有効巻数がそれぞれさらに増加した構成となるので、ばね定数の設計自由度をさらに高めることができる。
上記（iii）により、ばね４及びばね５の２つのコイルばねがいずれも、縮径方向にねじれた場合に係合状態となるよう、ばね５がばね４と外回転体２との間に設けられる場合と比較し、プーリ構造体１が径方向にむやみに大型化するのを抑制し、プーリ構造体１の径方向の大型化を最小限に留めることができる。
また、（ii）ばね４及びばね５の２つのコイルばねは、いずれも、拡径方向にねじれた場合に、他端側領域４ｂ及び他端側領域５ｂの、内周面のうち少なくとも周方向一部分が他方の回転体から離れている。
また、（iii）ばね４及びばね５の２つのコイルばねがいずれも、拡径方向にねじれた場合に係合状態となるよう、ばね５は、ばね４と内回転体３との間に設けられている。
上記（i）及び（ii）により、プーリ構造体１は、トルク伝達時に外回転体２と内回転体３とが相対回転したときに、プーリ構造体１の停止時よりも、有効巻数が増加する。したがって、本実施態様のプーリ構造体１は、外回転体２と内回転体３とが相対回転したときに、ばね４の有効巻数及びばね５の有効巻数がそれぞれさらに増加した構成となるので、ばね定数の設計自由度をさらに高めることができる。
上記（iii）により、ばね４及びばね５の２つのコイルばねがいずれも、縮径方向にねじれた場合に係合状態となるよう、ばね５がばね４と外回転体２との間に設けられる場合と比較し、プーリ構造体１が径方向にむやみに大型化するのを抑制し、プーリ構造体１の径方向の大型化を最小限に留めることができる。
【0084】
更に、ばね５の他端側領域５ｂは、プーリ構造体１に外力が付与されていない状態においてすでに内周面が内回転体３から離れている。つまり、ばね５の他端側領域５ｂは、プーリ構造体１に外力が付与されていない状態において軸方向の端面（周方向端面５ａ）でしか内回転体３に接触していない。
このため、本実施形態のプーリ構造体１は、トルク伝達時に、外回転体２と内回転体３とが相対回転したときに、ばね５の有効巻数をさらに増加することができる構成であるので、ばね定数の設計自由度を最大限に高めることができる。
このため、本実施形態のプーリ構造体１は、トルク伝達時に、外回転体２と内回転体３とが相対回転したときに、ばね５の有効巻数をさらに増加することができる構成であるので、ばね定数の設計自由度を最大限に高めることができる。
【0085】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、第２のコイルばね５を、第１のコイルばね４と筒本体３ａとの間に設けることにより、ばね４及びばね５の２つのコイルばね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（ばね４の外周面が、外回転体２における圧接面２ａ（クラッチ係合部）と係合解除状態となる構成）しているが、これには限られない。即ち、第２のコイルばね５は、第１のコイルばね４が有するクラッチ機能を妨げない側、換言すると、外回転体２又は内回転体３の第１のコイルばね４と摺動する部分（クラッチ係合部）に干渉しない側に、設けられればよい。例えば、第２のコイルばね５は、第１のコイルばね４と外回転体２との間に設けられてもよい。この場合、ばね４及びばね５の２つのコイルばねが共に拡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する（第１のコイルばね４の内周面が、筒本体３ａ（クラッチ係合部）と係合解除状態となる構成）。
上述の実施形態では、第２のコイルばね５を、第１のコイルばね４と筒本体３ａとの間に設けることにより、ばね４及びばね５の２つのコイルばね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（ばね４の外周面が、外回転体２における圧接面２ａ（クラッチ係合部）と係合解除状態となる構成）しているが、これには限られない。即ち、第２のコイルばね５は、第１のコイルばね４が有するクラッチ機能を妨げない側、換言すると、外回転体２又は内回転体３の第１のコイルばね４と摺動する部分（クラッチ係合部）に干渉しない側に、設けられればよい。例えば、第２のコイルばね５は、第１のコイルばね４と外回転体２との間に設けられてもよい。この場合、ばね４及びばね５の２つのコイルばねが共に拡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する（第１のコイルばね４の内周面が、筒本体３ａ（クラッチ係合部）と係合解除状態となる構成）。
【0086】
また、ばね４とばね５との間の接続箇所は、１箇所（ばね４の一端側領域４ｃ及びばね５の一端側領域５ｃの部分同士、又は、ばね４の他端側領域４ｂ及びばね５の他端側領域５ｂの部分同士）に限らない。即ち、少なくとも、ばね５における一端側領域５ｃ及び他端側領域５ｂの一方の部分と、該部分と径方向に対向し、外回転体２に係合している、ばね４の一端側領域４ｃ及び他端側領域４ｂの一方の部分とが接続可能に形成されている限りにおいて、ばね４とばね５の２つのコイルばねの互いの接続部分は、２箇所（ばね４の一端側領域４ｃ及びばね５の一端側領域５ｃの部分同士、並びに、ばね４の他端側領域４ｂ及びばね５の他端側領域５ｂの部分同士）でもよい。また、接続は端部同士に限らず、端部以外の部分同士でもよい。
【0087】
また、外回転体２と内回転体３との相対回転によって拡径方向にねじれた場合に、ばね４の他端側領域４ｂの内周面と、ばね５の他端側領域５ｂ内周面とは、周方向のいずれの部分も外回転体及び内回転体の他方から離れないように構成されていてもよい。
【0088】
また、ばね４とばね５の２つのコイルばねの互いの接続関係は、上記実施形態のように、ばね５の一端側の周方向端面５ｇが、ばね４の折り曲げ部４ｇと当接可能に構成する態様（図４参照）に限定されない。例えば、ばね４の一端側領域４ｃとばね５の一端側領域５ｃを除く部分同士を当接可能（接続可能）な構成にしてもよい（不図示）。また、例えば、ばね５の一端側領域５ｃにキー（径方向外側に突出するよう埋め込まれた円柱状のピン）を設け、ばね４の一端側領域４ｃにキー溝（径方向内側に設けられた孔）を設け、キーとキー溝との係合によって、ばね４の一端側領域４ｃとばね５の一端側領域５ｃとが互いに周方向に固定される形態としてもよい。
【符号の説明】
【0089】
１ プーリ構造体
２ 外回転体
３ 内回転体
４ 第１のコイルばね
５ 第２のコイルばね
６ 転がり軸受
７ 滑り軸受
８ スラストプレート
９ 空間１０ エンドキャップ
２ 外回転体
３ 内回転体
４ 第１のコイルばね
５ 第２のコイルばね
６ 転がり軸受
７ 滑り軸受
８ スラストプレート
９ 空間１０ エンドキャップ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】