JP2000136856A - 歯付プーリの歯溝幅決定方法 - Google Patents
歯付プーリの歯溝幅決定方法Info
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- JP2000136856A JP2000136856A JP31145198A JP31145198A JP2000136856A JP 2000136856 A JP2000136856 A JP 2000136856A JP 31145198 A JP31145198 A JP 31145198A JP 31145198 A JP31145198 A JP 31145198A JP 2000136856 A JP2000136856 A JP 2000136856A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ベルトとプーリのかみ合いを滑らかにしベル
トの発音を抑制し、更にベルトの寿命を延長する歯付プ
ーリの歯溝幅決定方法を提供する。 【解決手段】 自動車エンジンのクランク軸に装着する
歯付プーリ１の歯溝幅を決定する方法であって、クラン
クが１回転する間に歯付プーリ１の各歯の位置ｎに掛か
る張力ｆn（ｋｇｆ）を前もって測定した後、該張力が
使用する歯付ベルトの検尺張力ｆ0（ｋｇｆ）よりも大
きい場合に、歯付ベルトのバネ定数Ｋ（ｋｇｆ／ｍｍ）
を用いて、プーリの歯の位置ｎでの歯溝幅Ｗn（ｍｍ）
を Ｗn＝Ｗ0＋（ｆn−ｆ0）・α／ＫＴ ここで、Ｗ0：基準位置でのプーリの歯幅（ｍｍ） α ：プーリの歯溝幅と歯先幅の比 Ｔ ：使用するベルトの歯数 の式で決定する歯付プーリの歯溝幅決定方法である。
トの発音を抑制し、更にベルトの寿命を延長する歯付プ
ーリの歯溝幅決定方法を提供する。 【解決手段】 自動車エンジンのクランク軸に装着する
歯付プーリ１の歯溝幅を決定する方法であって、クラン
クが１回転する間に歯付プーリ１の各歯の位置ｎに掛か
る張力ｆn（ｋｇｆ）を前もって測定した後、該張力が
使用する歯付ベルトの検尺張力ｆ0（ｋｇｆ）よりも大
きい場合に、歯付ベルトのバネ定数Ｋ（ｋｇｆ／ｍｍ）
を用いて、プーリの歯の位置ｎでの歯溝幅Ｗn（ｍｍ）
を Ｗn＝Ｗ0＋（ｆn−ｆ0）・α／ＫＴ ここで、Ｗ0：基準位置でのプーリの歯幅（ｍｍ） α ：プーリの歯溝幅と歯先幅の比 Ｔ ：使用するベルトの歯数 の式で決定する歯付プーリの歯溝幅決定方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車エンジンのク
ランク軸に装着する歯付プーリとそれを用いた伝動装置
に係り、詳しくは直列配置ＳＯＨＣ（ＳＩＮＧＬＥ Ｏ
ＶＥＲ ＨＥＡＤＣＡＭＳＨＡＦＴ）エンジン、直列配
置ＤＯＨＣエンジン、Ｖ型配置エンジン等の自動車エン
ジンのクランク軸に装着する歯付プーリの歯溝幅決定方
法に関するものである。
ランク軸に装着する歯付プーリとそれを用いた伝動装置
に係り、詳しくは直列配置ＳＯＨＣ（ＳＩＮＧＬＥ Ｏ
ＶＥＲ ＨＥＡＤＣＡＭＳＨＡＦＴ）エンジン、直列配
置ＤＯＨＣエンジン、Ｖ型配置エンジン等の自動車エン
ジンのクランク軸に装着する歯付プーリの歯溝幅決定方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動車エンジンのカム軸を駆動す
る伝動装置に歯付ベルトを使用した場合、歯付ベルトの
歯のピッチ及び歯溝幅とクランク軸に装着された歯付プ
ーリの歯のピッチ及び歯溝幅の相対的大小関係はチェー
ン、歯車等による伝動装置と同様に同一ピッチ及び同一
歯溝幅であることが好ましいとされていた。しかしなが
ら、歯付ベルトはその抗張体がガラスコード、アラミド
コード等の撚糸からなるもので、上記の金属製チェー
ン、歯車とは応力による変形伸びが明らかに異なるもの
であった。
る伝動装置に歯付ベルトを使用した場合、歯付ベルトの
歯のピッチ及び歯溝幅とクランク軸に装着された歯付プ
ーリの歯のピッチ及び歯溝幅の相対的大小関係はチェー
ン、歯車等による伝動装置と同様に同一ピッチ及び同一
歯溝幅であることが好ましいとされていた。しかしなが
ら、歯付ベルトはその抗張体がガラスコード、アラミド
コード等の撚糸からなるもので、上記の金属製チェー
ン、歯車とは応力による変形伸びが明らかに異なるもの
であった。
【０００３】本発明に係る歯付プーリはクランク軸に装
着されて、カム軸駆動歯付プーリとして実用に供せられ
るものである。そのため、歯付ベルトは走行時の張り側
張力Ｔ１、緩み側張力Ｔ２により、或いは静止時の初張
力Ｒ０により、そのピッチを変える。即ち張り側のかみ
合い開始位置では、歯付ベルトには相対的に大きな張力
が掛かり、応力伸びは大きくなる。結果、かみ合い時に
は歯付ベルトの歯のピッチは公称ピッチ（検尺荷重条件
により求めたピッチ）に比して大きくなる。
着されて、カム軸駆動歯付プーリとして実用に供せられ
るものである。そのため、歯付ベルトは走行時の張り側
張力Ｔ１、緩み側張力Ｔ２により、或いは静止時の初張
力Ｒ０により、そのピッチを変える。即ち張り側のかみ
合い開始位置では、歯付ベルトには相対的に大きな張力
が掛かり、応力伸びは大きくなる。結果、かみ合い時に
は歯付ベルトの歯のピッチは公称ピッチ（検尺荷重条件
により求めたピッチ）に比して大きくなる。
【０００４】この伸びによるピッチ差に起因して、歯付
ベルトの歯と歯付プーリの歯がかみ合い干渉を起こして
いた。このため歯付ベルトと歯付プーリの歯面が強く圧
縮された状態で、互いに滑ることになり、歯付ベルトは
歯元クラック、歯部摩耗により耐久性を損なっていた。
ベルトの歯と歯付プーリの歯がかみ合い干渉を起こして
いた。このため歯付ベルトと歯付プーリの歯面が強く圧
縮された状態で、互いに滑ることになり、歯付ベルトは
歯元クラック、歯部摩耗により耐久性を損なっていた。
【０００５】これに対し歯付ベルトの歯のピッチを歯付
プーリの歯のピッチより伸びに見合う分だけ予め小さく
設定して製造する方法が一般に用いられていた。ところ
で歯付ベルトの歯のピッチｔｂと歯付プーリの歯のピッ
チｔｐとの関係をｔｂ−ｔｐ＞０とすると、かみ合い開
始位置で干渉を引き起こし、歯荷重は開始位置で最大と
なる。逆にｔｂ−ｔｐ＜０とするとかみ合い終了位置で
干渉を引き起こし、歯荷重は終了位置で最大となること
が一般に知られている。
プーリの歯のピッチより伸びに見合う分だけ予め小さく
設定して製造する方法が一般に用いられていた。ところ
で歯付ベルトの歯のピッチｔｂと歯付プーリの歯のピッ
チｔｐとの関係をｔｂ−ｔｐ＞０とすると、かみ合い開
始位置で干渉を引き起こし、歯荷重は開始位置で最大と
なる。逆にｔｂ−ｔｐ＜０とするとかみ合い終了位置で
干渉を引き起こし、歯荷重は終了位置で最大となること
が一般に知られている。
【０００６】以上のことを図２（ｂ）を用いて、図３
（ａ）、（ｂ）の実験データにより詳細に説明する。図
２（ｂ）はクランク軸に装着された歯付プーリ３と歯付
ベルト２のかみ合い状態を示し、Ｔ１は張り側張力、Ｔ
２は緩み側張力を示す。従って歯付プーリ３は時計回り
に回転する。ここで符号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は歯付プーリ
の歯３ａと歯付ベルト２の歯２ａのかみ合い開始位置、
かみ合い中央位置、かみ合い終了位置を夫々示す。また
符号０’、〜、９’（’マーク付き番号）はかみ合いの
位置を各歯毎に詳細に示したものである。尚、図２
（ｂ）の符号０”、〜、９”（”マーク付き番号）は歯
付プーリ３の歯３ａに個別に付けた固有の歯番号を示し
ている。
（ａ）、（ｂ）の実験データにより詳細に説明する。図
２（ｂ）はクランク軸に装着された歯付プーリ３と歯付
ベルト２のかみ合い状態を示し、Ｔ１は張り側張力、Ｔ
２は緩み側張力を示す。従って歯付プーリ３は時計回り
に回転する。ここで符号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は歯付プーリ
の歯３ａと歯付ベルト２の歯２ａのかみ合い開始位置、
かみ合い中央位置、かみ合い終了位置を夫々示す。また
符号０’、〜、９’（’マーク付き番号）はかみ合いの
位置を各歯毎に詳細に示したものである。尚、図２
（ｂ）の符号０”、〜、９”（”マーク付き番号）は歯
付プーリ３の歯３ａに個別に付けた固有の歯番号を示し
ている。
【０００７】図３（ａ）、（ｂ）の横軸に示した符号
０’、〜、９’は上記のかみ合いの位置を示しており、
縦軸は各かみ合い位置の歯に加わる歯荷重を示してい
る。図３（ａ）から判るようにピッチ差（ｔｂ−ｔｐ）
をプラス側（ｔｂ−ｔｐ＞０）に設定すると、かみ合い
開始位置Ｐ１で歯荷重は最大となる。またこのピッチ差
をマイナス側（ｔｂ−ｔｐ＜０）に設定すると図３
（ｂ）の通り、逆にかみ合い終了位置Ｐ３での歯荷重が
最大となる。従っていずれの場合にもかみ合い開始位置
Ｐ１、かみ合い終了位置Ｐ３のいずれかの位置で歯荷重
は最大となる。
０’、〜、９’は上記のかみ合いの位置を示しており、
縦軸は各かみ合い位置の歯に加わる歯荷重を示してい
る。図３（ａ）から判るようにピッチ差（ｔｂ−ｔｐ）
をプラス側（ｔｂ−ｔｐ＞０）に設定すると、かみ合い
開始位置Ｐ１で歯荷重は最大となる。またこのピッチ差
をマイナス側（ｔｂ−ｔｐ＜０）に設定すると図３
（ｂ）の通り、逆にかみ合い終了位置Ｐ３での歯荷重が
最大となる。従っていずれの場合にもかみ合い開始位置
Ｐ１、かみ合い終了位置Ｐ３のいずれかの位置で歯荷重
は最大となる。
【０００８】このように従来の一定ピッチの歯付プーリ
では、不完全かみ合い位置で歯荷重が最大となるため、
歯元クラック、歯面摩耗、歯欠けによる歯付ベルトの損
傷を引き起こし、歯付ベルトの耐久性に悪影響を与えて
いた。ところで図３（ａ）、（ｂ）の実験データは２軸
走行試験機を用いて、Ｓ８Ｍ歯形ベルト１９１Ｓ８Ｍ７
９２、及び歯数２４のＳ８Ｍ歯形プーリ２個を駆動、従
動プーリに使用して張り側張力Ｔ１＝４３ｋｇｆ、緩み
側張力Ｔ２＝１０ｋｇｆ、負荷有効張力３３ｋｇｆの条
件で測定したものである。
では、不完全かみ合い位置で歯荷重が最大となるため、
歯元クラック、歯面摩耗、歯欠けによる歯付ベルトの損
傷を引き起こし、歯付ベルトの耐久性に悪影響を与えて
いた。ところで図３（ａ）、（ｂ）の実験データは２軸
走行試験機を用いて、Ｓ８Ｍ歯形ベルト１９１Ｓ８Ｍ７
９２、及び歯数２４のＳ８Ｍ歯形プーリ２個を駆動、従
動プーリに使用して張り側張力Ｔ１＝４３ｋｇｆ、緩み
側張力Ｔ２＝１０ｋｇｆ、負荷有効張力３３ｋｇｆの条
件で測定したものである。
【０００９】従ってｔｂ−ｔｐ＜０とする従来技術によ
っても、この歯荷重分担の問題を解決することはできな
かった。尚、このピッチ差（ｔｂ−ｔｐ）を詳細に限定
する方法として、歯付ベルトの張り側張力Ｔ１による伸
び分をピッチ差の最小値とする方法が提案されている。
（特開平５−１０６６９６号参照）
っても、この歯荷重分担の問題を解決することはできな
かった。尚、このピッチ差（ｔｂ−ｔｐ）を詳細に限定
する方法として、歯付ベルトの張り側張力Ｔ１による伸
び分をピッチ差の最小値とする方法が提案されている。
（特開平５−１０６６９６号参照）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら本発明に
係るカム軸を駆動する歯付ベルトからなる伝動装置にお
いては、エンジン形式によって決まる周期的な負荷有効
張力がクランク軸に装着される歯付プーリに加えられる
ことになる。このように時々刻々、周期的に変化する負
荷条件下において、高負荷（ピーク負荷）条件時に、不
完全かみ合い位置での歯荷重を完全かみ合い位置に対し
低減させることは従来の一定ピッチ及び一定歯溝幅の歯
付プーリで実現することは不可能であった。この不完全
かみ合い位置での歯荷重の大きさを低減することによっ
て、歯元クラック、歯面摩耗、歯欠けによる歯付ベルト
損傷を大幅に抑止し、歯付ベルトの耐久性を向上させる
必要があった。
係るカム軸を駆動する歯付ベルトからなる伝動装置にお
いては、エンジン形式によって決まる周期的な負荷有効
張力がクランク軸に装着される歯付プーリに加えられる
ことになる。このように時々刻々、周期的に変化する負
荷条件下において、高負荷（ピーク負荷）条件時に、不
完全かみ合い位置での歯荷重を完全かみ合い位置に対し
低減させることは従来の一定ピッチ及び一定歯溝幅の歯
付プーリで実現することは不可能であった。この不完全
かみ合い位置での歯荷重の大きさを低減することによっ
て、歯元クラック、歯面摩耗、歯欠けによる歯付ベルト
損傷を大幅に抑止し、歯付ベルトの耐久性を向上させる
必要があった。
【００１１】上記問題を解決する為に本発明者はプーリ
歯溝幅を広くするとベルトが大きな有効張力で伸ばされ
た場合もプーリとのかみ合い始めにおいて滑らかなかみ
合いとなる為に発音が小さくなることを発見した。しか
し単に全てのプーリの歯溝幅を広くするだけでは、ベル
ト歯がバックラッシュ分プーリ歯溝内において走行方向
と反対側に移動する為にかみ合いは改善されない。
歯溝幅を広くするとベルトが大きな有効張力で伸ばされ
た場合もプーリとのかみ合い始めにおいて滑らかなかみ
合いとなる為に発音が小さくなることを発見した。しか
し単に全てのプーリの歯溝幅を広くするだけでは、ベル
ト歯がバックラッシュ分プーリ歯溝内において走行方向
と反対側に移動する為にかみ合いは改善されない。
【００１２】本発明はこのような問題点を改善し、これ
に対処するものでベルトとプーリとのかみ合いを滑らか
にしベルトの発音を抑制し、更にベルトの寿命を延長す
る歯付プーリの歯溝幅決定方法を提供することを目的と
している。
に対処するものでベルトとプーリとのかみ合いを滑らか
にしベルトの発音を抑制し、更にベルトの寿命を延長す
る歯付プーリの歯溝幅決定方法を提供することを目的と
している。
【００１３】
【課題を解決する為の手段】即ち、本願の請求項１に記
載の発明は、自動車エンジンのクランク軸に装着する歯
付プーリの歯溝幅を決定する方法であって、クランクが
１回転する間に歯付プーリの各歯の位置ｎに掛かる張力
ｆn（ｋｇｆ）を前もって測定した後、該張力が使用す
る歯付ベルトの検尺張力ｆ0（ｋｇｆ）よりも大きい場
合に、歯付ベルトのバネ定数Ｋ（ｋｇｆ／ｍｍ）を用い
て、プーリの歯の位置ｎでの歯溝幅Ｗ n（ｍｍ）を Ｗn＝Ｗ0＋（ｆn−ｆ0）・α／ＫＴ ここで、 Ｗ0：基準位置でのプーリの歯幅（ｍｍ） α ：プーリの歯溝幅と歯先幅の比 Ｔ ：使用するベルトの歯数 の式で決定することを特徴とする歯付プーリの歯幅決定
方法にある。
載の発明は、自動車エンジンのクランク軸に装着する歯
付プーリの歯溝幅を決定する方法であって、クランクが
１回転する間に歯付プーリの各歯の位置ｎに掛かる張力
ｆn（ｋｇｆ）を前もって測定した後、該張力が使用す
る歯付ベルトの検尺張力ｆ0（ｋｇｆ）よりも大きい場
合に、歯付ベルトのバネ定数Ｋ（ｋｇｆ／ｍｍ）を用い
て、プーリの歯の位置ｎでの歯溝幅Ｗ n（ｍｍ）を Ｗn＝Ｗ0＋（ｆn−ｆ0）・α／ＫＴ ここで、 Ｗ0：基準位置でのプーリの歯幅（ｍｍ） α ：プーリの歯溝幅と歯先幅の比 Ｔ ：使用するベルトの歯数 の式で決定することを特徴とする歯付プーリの歯幅決定
方法にある。
【００１４】請求項１に記載の発明によれば、夫々の位
置のプーリの歯溝幅を該当位置にかかる張力に応じて決
定し有効張力が大きく掛かる位置になるほど歯溝幅を広
く設定することから、ベルト走行中にベルトの伸びに応
じて広がったプーリ歯溝とベルト歯とがかみ合うことが
でき、かみ合いが滑らかとなり発音を抑制することがで
きる。
置のプーリの歯溝幅を該当位置にかかる張力に応じて決
定し有効張力が大きく掛かる位置になるほど歯溝幅を広
く設定することから、ベルト走行中にベルトの伸びに応
じて広がったプーリ歯溝とベルト歯とがかみ合うことが
でき、かみ合いが滑らかとなり発音を抑制することがで
きる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照し、本発明
の実施例を説明する。図２（ａ）は本発明に係るカム軸
駆動装置であり、直列配置型４気筒ＳＯＨＣエンジンを
示している。図２（ａ）を詳述すると、クランク軸に装
着する歯付プーリ１はエンジンの出力クランク軸に取り
付けられ、歯付ベルト４はこの歯付プーリに係合して、
カム軸に取り付けられた歯付プーリ６を同期伝動させ
る。また緩み側にはテンションプーリ７、張り側にはウ
ォーターポンププーリ８、オイルポンププーリ９が取り
付けられている。
の実施例を説明する。図２（ａ）は本発明に係るカム軸
駆動装置であり、直列配置型４気筒ＳＯＨＣエンジンを
示している。図２（ａ）を詳述すると、クランク軸に装
着する歯付プーリ１はエンジンの出力クランク軸に取り
付けられ、歯付ベルト４はこの歯付プーリに係合して、
カム軸に取り付けられた歯付プーリ６を同期伝動させ
る。また緩み側にはテンションプーリ７、張り側にはウ
ォーターポンププーリ８、オイルポンププーリ９が取り
付けられている。
【００１６】本発明は周期的に負荷が変化する伝動装置
で、歯付ベルト２に加わる歯荷重が最適の歯荷重分担と
なるように、歯付プーリ１の歯溝幅をそれぞれの位置で
プーリに掛かる歯荷重に応じて歯付プーリ１の歯溝幅を
変化させたことを特徴とする歯付プーリの歯溝幅決定方
法に関するものである。
で、歯付ベルト２に加わる歯荷重が最適の歯荷重分担と
なるように、歯付プーリ１の歯溝幅をそれぞれの位置で
プーリに掛かる歯荷重に応じて歯付プーリ１の歯溝幅を
変化させたことを特徴とする歯付プーリの歯溝幅決定方
法に関するものである。
【００１７】図４は負荷有効張力の変化を示したもので
あり、横軸はクランク軸に装着したプーリ歯の位置を示
している。図４では歯付プーリ１に作用する負荷有効張
力がクランク軸、即ち歯付プーリ１回転３６０度に２周
期の周期的負荷変化を有することを示している。
あり、横軸はクランク軸に装着したプーリ歯の位置を示
している。図４では歯付プーリ１に作用する負荷有効張
力がクランク軸、即ち歯付プーリ１回転３６０度に２周
期の周期的負荷変化を有することを示している。
【００１８】ところで本実施の形態では４サイクル４気
筒ＳＯＨＣエンジンを対象にしたことにより、上記周期
はクランク軸１回転に２周期の周期関数となったが、上
記エンジンが６気筒であれば、この周期は軸１回転に３
周期の周期関数となる。
筒ＳＯＨＣエンジンを対象にしたことにより、上記周期
はクランク軸１回転に２周期の周期関数となったが、上
記エンジンが６気筒であれば、この周期は軸１回転に３
周期の周期関数となる。
【００１９】この周期性はカム軸に特有のバルブリフト
負荷抵抗に起因するものであり、この負荷抵抗の周期は
クランク回転角度と同期している。本実施の形態は歯付
プーリ１と歯付ベルト４がかみ合いを開始する位置Ｐ１
において、歯付プーリ１の歯の歯溝幅が最大となる歯の
位置が通過する瞬間に上記負荷有効張力が、略最大の正
値となるように歯付プーリ１をカム軸と同期をとって配
置したものである。
負荷抵抗に起因するものであり、この負荷抵抗の周期は
クランク回転角度と同期している。本実施の形態は歯付
プーリ１と歯付ベルト４がかみ合いを開始する位置Ｐ１
において、歯付プーリ１の歯の歯溝幅が最大となる歯の
位置が通過する瞬間に上記負荷有効張力が、略最大の正
値となるように歯付プーリ１をカム軸と同期をとって配
置したものである。
【００２０】本発明の実施の形態としては、まず、クラ
ンクが１回転する間に歯付プーリの各歯の位置ｎに掛か
る張力ｆn（ｋｇｆ）を前もって測定する。そしてどの
歯の位置にどれだけの張力が掛かるのかを前もって把握
しておき、測定した張力が使用するベルトの検尺張力
（ベルト長さを測定するときの張力）より大きくなれば
その該当するプーリ歯溝の幅をそのプーリ歯溝に掛かる
張力に相当する分だけ大きくするものである。
ンクが１回転する間に歯付プーリの各歯の位置ｎに掛か
る張力ｆn（ｋｇｆ）を前もって測定する。そしてどの
歯の位置にどれだけの張力が掛かるのかを前もって把握
しておき、測定した張力が使用するベルトの検尺張力
（ベルト長さを測定するときの張力）より大きくなれば
その該当するプーリ歯溝の幅をそのプーリ歯溝に掛かる
張力に相当する分だけ大きくするものである。
【００２１】ここで、プーリ歯溝に掛かる張力が検尺張
力を越えた場合のみ、プーリ歯溝に掛かる張力に相当す
る分だけ大きくする。上記のようにプーリ歯溝に掛かる
張力が検尺張力よりも大きい場合に限り該当するプーリ
歯の歯溝幅を大きくするとしたのは、検尺張力と同等の
有効張力がベルトに掛かっている場合は、ベルト歯のピ
ッチとプーリ歯のピッチが等しくなる為、ベルトとプー
リのかみ合いとしては滑らかにかみ合うことから、ベル
ト１歯分の長さの伸びに比例してプーリの歯溝幅を広く
すると該当箇所のプーリ歯でベルトの張力が大きくな
り、ベルト歯の１ピッチが伸びた場合でも、プーリの歯
溝幅を広げることによってベルトの歯のピッチとプーリ
歯のピッチが略等しくなると考えられ、ベルトとプーリ
が滑らかにかみ合う。
力を越えた場合のみ、プーリ歯溝に掛かる張力に相当す
る分だけ大きくする。上記のようにプーリ歯溝に掛かる
張力が検尺張力よりも大きい場合に限り該当するプーリ
歯の歯溝幅を大きくするとしたのは、検尺張力と同等の
有効張力がベルトに掛かっている場合は、ベルト歯のピ
ッチとプーリ歯のピッチが等しくなる為、ベルトとプー
リのかみ合いとしては滑らかにかみ合うことから、ベル
ト１歯分の長さの伸びに比例してプーリの歯溝幅を広く
すると該当箇所のプーリ歯でベルトの張力が大きくな
り、ベルト歯の１ピッチが伸びた場合でも、プーリの歯
溝幅を広げることによってベルトの歯のピッチとプーリ
歯のピッチが略等しくなると考えられ、ベルトとプーリ
が滑らかにかみ合う。
【００２２】逆にプーリ歯溝に掛かる張力が検尺荷重よ
りも小さい場合にプーリの歯溝幅を狭くするとベルト歯
との干渉が大きくなる可能性もある為、プーリの歯溝幅
を狭くするのはあまり好ましくない。
りも小さい場合にプーリの歯溝幅を狭くするとベルト歯
との干渉が大きくなる可能性もある為、プーリの歯溝幅
を狭くするのはあまり好ましくない。
【００２３】そして、使用する歯付ベルトで与えた張力
とベルトの伸びとの関係を予め測定してグラフ化しバネ
定数Ｋ（ｋｇｆ／ｍｍ）を得る。
とベルトの伸びとの関係を予め測定してグラフ化しバネ
定数Ｋ（ｋｇｆ／ｍｍ）を得る。
【００２４】そしてこれらの数値から下記の式を用いて
プーリの歯溝幅を算出するのである。 式（１） Ｗn＝Ｗ0＋（ｆn−ｆ0）・α／ＫＴ 但し、 Ｗ0：基準のプーリの歯溝幅 α ：プーリの歯溝幅と歯先幅の比 Ｋ ：使用するベルトの歯数
プーリの歯溝幅を算出するのである。 式（１） Ｗn＝Ｗ0＋（ｆn−ｆ0）・α／ＫＴ 但し、 Ｗ0：基準のプーリの歯溝幅 α ：プーリの歯溝幅と歯先幅の比 Ｋ ：使用するベルトの歯数
【００２５】
【実施例】ベルトとして、１０５ＭＹ１９を用いた。こ
のベルトのベルト長さ（ベルトの軸間距離）とベルトに
掛かる張力（ベルトに掛かる軸荷重）との関係は、図５
のようなＳ−Ｓカーブ（Ｓｔｒａｉｎ−Ｓｔｒｅｓｓ
Ｃｕｒｖｅ）として表される。このグラフよりバネ定数
Ｋは、Ｋ＝３４．７ｋｇｆ／ｍｍであった。そして、基
準のプーリの歯溝幅としては図８に示すように歯溝幅Ｂ
はＢ＝６．０６ｍｍであり、プーリの歯溝幅Ｂと歯先幅
Ａの比αはＡ＝１．５７ｍｍよりα＝６．０６／１．５
７＝３．８６さらに実施例で使用したベルトの検尺張力
ｆ0は２５ｋｇｆであった。
のベルトのベルト長さ（ベルトの軸間距離）とベルトに
掛かる張力（ベルトに掛かる軸荷重）との関係は、図５
のようなＳ−Ｓカーブ（Ｓｔｒａｉｎ−Ｓｔｒｅｓｓ
Ｃｕｒｖｅ）として表される。このグラフよりバネ定数
Ｋは、Ｋ＝３４．７ｋｇｆ／ｍｍであった。そして、基
準のプーリの歯溝幅としては図８に示すように歯溝幅Ｂ
はＢ＝６．０６ｍｍであり、プーリの歯溝幅Ｂと歯先幅
Ａの比αはＡ＝１．５７ｍｍよりα＝６．０６／１．５
７＝３．８６さらに実施例で使用したベルトの検尺張力
ｆ0は２５ｋｇｆであった。
【００２６】歯付ベルト４は、図７に示すように、ベル
ト長さ方向に沿って配置した複数の歯部４ａと、心線１
１を埋設した背部１０とを有し、該歯部４ａの表面に歯
布１２を被覆した歯付ベルトである。
ト長さ方向に沿って配置した複数の歯部４ａと、心線１
１を埋設した背部１０とを有し、該歯部４ａの表面に歯
布１２を被覆した歯付ベルトである。
【００２７】次に、プーリの歯の位置とその位置の歯溝
に掛かる張力を測定した。そのグラフを図４に示す。こ
こで、プーリが１回転する間に最も張力の掛かる場所と
負の張力（走行方向と反対向きに加わる力）の最大値が
掛かる場所がそれぞれ２箇所出現する。そして、基準の
歯溝の位置として最も張力の掛かる歯の番号を１´と
し、負の張力の最大値が掛かる歯の番号を７´とし、順
次プーリの歯に番号を付した。
に掛かる張力を測定した。そのグラフを図４に示す。こ
こで、プーリが１回転する間に最も張力の掛かる場所と
負の張力（走行方向と反対向きに加わる力）の最大値が
掛かる場所がそれぞれ２箇所出現する。そして、基準の
歯溝の位置として最も張力の掛かる歯の番号を１´と
し、負の張力の最大値が掛かる歯の番号を７´とし、順
次プーリの歯に番号を付した。
【００２８】まず、位置１´のプーリ歯のプーリ歯溝幅
を求める。図３より位置１´のプーリ歯にはｆ1 ´＝７
５ｋｇｆの張力が掛かっており、式 Ｗn＝Ｗ0＋（ｆn
−ｆ0）・α／ＫＴに Ｗ0＝６．０３、ｆ1 ´＝７５、ｆ0＝２５、α＝３．８
６、Ｋ＝３４．７、Ｔ＝１０５を代入すると、 Ｗ1 ´＝６．０７１ｍｍ 同様にしてプーリ位置２での歯溝幅を算出すると、 Ｗ2 ´＝６．０６７ｍｍ 同様にして、Ｗ3 ´＝６．０６２ｍｍ また、プーリ位置４〜１０は、プーリ歯に加わる張力が
検尺張力より大きくならないか、あるいは負の張力が掛
かっているので、歯溝幅は基準値の６．０６０ｍｍとな
る。同様にしてＷ11 ´＝６．０６２ｍｍ、Ｗ12 ´＝６．
０６７ｍｍ、Ｗ13 ´＝６．０７１ｍｍとなった。これら
の計算結果を表１に示す。
を求める。図３より位置１´のプーリ歯にはｆ1 ´＝７
５ｋｇｆの張力が掛かっており、式 Ｗn＝Ｗ0＋（ｆn
−ｆ0）・α／ＫＴに Ｗ0＝６．０３、ｆ1 ´＝７５、ｆ0＝２５、α＝３．８
６、Ｋ＝３４．７、Ｔ＝１０５を代入すると、 Ｗ1 ´＝６．０７１ｍｍ 同様にしてプーリ位置２での歯溝幅を算出すると、 Ｗ2 ´＝６．０６７ｍｍ 同様にして、Ｗ3 ´＝６．０６２ｍｍ また、プーリ位置４〜１０は、プーリ歯に加わる張力が
検尺張力より大きくならないか、あるいは負の張力が掛
かっているので、歯溝幅は基準値の６．０６０ｍｍとな
る。同様にしてＷ11 ´＝６．０６２ｍｍ、Ｗ12 ´＝６．
０６７ｍｍ、Ｗ13 ´＝６．０７１ｍｍとなった。これら
の計算結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】そして、このプーリを使用して発音テスト
と耐久テストを行った。従来例のプーリとしては歯溝幅
がプーリ１周で一定で６．０６０ｍｍであるプーリを使
用した。その結果、従来例は３．８、実施例は４．２で
あった。試験条件としては、図２（ａ）のレイアウトで
試験を行なった。クランク軸に装着する歯付プーリの回
転数を６０００ｒｐｍで試験を行い実際にエンジンを稼
動させて音感の程度を聴感で測定した。その結果、実施
例は４．２、従来例は３．８であった。聴感の程度は一
般的には５段階で数値化し、数値が大きい程音が静かで
ある。
と耐久テストを行った。従来例のプーリとしては歯溝幅
がプーリ１周で一定で６．０６０ｍｍであるプーリを使
用した。その結果、従来例は３．８、実施例は４．２で
あった。試験条件としては、図２（ａ）のレイアウトで
試験を行なった。クランク軸に装着する歯付プーリの回
転数を６０００ｒｐｍで試験を行い実際にエンジンを稼
動させて音感の程度を聴感で測定した。その結果、実施
例は４．２、従来例は３．８であった。聴感の程度は一
般的には５段階で数値化し、数値が大きい程音が静かで
ある。
【００３１】このように張力が検尺張力よりも大きくな
る箇所のプーリ歯溝幅を大きくすると、張力が大きくな
った箇所でのベルト歯とプーリ歯のかみ合いが改良され
発音が抑制される。また、そのときのプーリ位置１での
かみ合い状態を高速度ビデオで撮影するとベルト歯とプ
ーリ歯のかみ合い状態は図６のようになり、図６（ａ）
が実施例のかみ合い状態、図６（ｂ）が従来例のかみ合
い状態となり、このかみ合い状態からもプーリ歯に掛か
る張力に応じてプーリ歯溝幅を広くすることによってベ
ルト歯とプーリ歯とのかみ合いが滑らかになることがわ
かる。
る箇所のプーリ歯溝幅を大きくすると、張力が大きくな
った箇所でのベルト歯とプーリ歯のかみ合いが改良され
発音が抑制される。また、そのときのプーリ位置１での
かみ合い状態を高速度ビデオで撮影するとベルト歯とプ
ーリ歯のかみ合い状態は図６のようになり、図６（ａ）
が実施例のかみ合い状態、図６（ｂ）が従来例のかみ合
い状態となり、このかみ合い状態からもプーリ歯に掛か
る張力に応じてプーリ歯溝幅を広くすることによってベ
ルト歯とプーリ歯とのかみ合いが滑らかになることがわ
かる。
【００３２】次に同じレイアウトで耐久テストを行っ
た。耐久試験は、雰囲気温度１００°Ｃで行い、ベルト
背部１０のゴムクラック、歯部４ａの歯元クラックなど
歯付ベルトとしての機能が果たせなくなった時点をもっ
て寿命とし、その時までの走行時間を表２に示す。歯付
ベルト（１９ｍｍ幅）の初期張力は１５ｋｇｆで通常張
力であった。
た。耐久試験は、雰囲気温度１００°Ｃで行い、ベルト
背部１０のゴムクラック、歯部４ａの歯元クラックなど
歯付ベルトとしての機能が果たせなくなった時点をもっ
て寿命とし、その時までの走行時間を表２に示す。歯付
ベルト（１９ｍｍ幅）の初期張力は１５ｋｇｆで通常張
力であった。
【００３３】
【表２】
【００３４】表２にみられるように、実施例のものは歯
欠けや異常摩耗が起こりにくく、寿命時間も１４００時
間以上であった。プーリ歯溝幅をプーリ１周内で全て同
じにした従来例は張力が大きいプーリ歯位置でのベルト
の伸びにプーリが追従しない為、ベルト歯とプーリ歯と
のかみ合いが悪くなり、異常摩耗が発生した。
欠けや異常摩耗が起こりにくく、寿命時間も１４００時
間以上であった。プーリ歯溝幅をプーリ１周内で全て同
じにした従来例は張力が大きいプーリ歯位置でのベルト
の伸びにプーリが追従しない為、ベルト歯とプーリ歯と
のかみ合いが悪くなり、異常摩耗が発生した。
【００３５】
【発明の効果】以上のように本発明の歯付プーリの歯溝
幅決定方法は、夫々の位置のプーリの歯溝幅を該当位置
に掛かる張力に応じて決定し張力が大きく掛かる位置に
なる程歯溝幅を広く設定することから、ベルト走行中に
ベルトの伸びに応じて広がったプーリ歯溝とベルト歯と
がかみ合うことができ、かみ合いが滑らかとなり発音を
抑制し、さらには寿命を向上させることもできる効果が
有る。
幅決定方法は、夫々の位置のプーリの歯溝幅を該当位置
に掛かる張力に応じて決定し張力が大きく掛かる位置に
なる程歯溝幅を広く設定することから、ベルト走行中に
ベルトの伸びに応じて広がったプーリ歯溝とベルト歯と
がかみ合うことができ、かみ合いが滑らかとなり発音を
抑制し、さらには寿命を向上させることもできる効果が
有る。
【図１】本発明に係る歯付プーリの概略図である。
【図２】図２（ａ）は本発明に係る装置全体を示す図で
あり、図２（ｂ）は本発明に係る歯付プーリを示す図で
ある。
あり、図２（ｂ）は本発明に係る歯付プーリを示す図で
ある。
【図３】従来の歯荷重分担を示す図であり、図３（ａ）
はピッチ差（＋０．００５）、図３（ｂ）はピッチ差
（−０．０１２）の場合を示している。
はピッチ差（＋０．００５）、図３（ｂ）はピッチ差
（−０．０１２）の場合を示している。
【図４】プーリの歯の位置とその位置の歯溝に掛かる張
力を示した図である。
力を示した図である。
【図５】実施例のベルトのＳ−Ｓカーブを示した図であ
る。
る。
【図６】歯付プーリの最大張力が掛かった位置でのかみ
合い始めのベルト歯とのかみ合い状態を示した図であ
り、図６（ａ）は実施例のかみ合い状態を、図６（ｂ）
は従来例のかみ合い状態を示した図である。
合い始めのベルト歯とのかみ合い状態を示した図であ
り、図６（ａ）は実施例のかみ合い状態を、図６（ｂ）
は従来例のかみ合い状態を示した図である。
【図７】本発明で使用した歯付ベルトの斜視図である。
【図８】本発明に係る歯付プーリの歯溝と歯先の寸法図
である。
である。
１ 歯付プーリ ２ 歯溝 ３ カム軸駆動装置 ４ 歯付ベルト ４ａ 歯付ベルトの歯部 ６ カム軸に装着する歯付プーリ ７ テンションプーリ ｔｂ 歯付ベルトの歯のピッチ ｔｐ 歯付プーリの歯のピッチ Ｐ１ かみ合い開始位置 Ｐ２ かみ合い中央位置 Ｐ３ かみ合い終了位置 ０´〜１３´ 歯のかみ合い位置 ０”〜９” プーリ歯の固有番号 １０ 歯部 １１ 心線 １２ 歯布 Ａ 歯先幅 Ｂ 歯溝幅
Claims (1)
- 【請求項１】 自動車エンジンのクランク軸に装着する
歯付プーリの歯溝幅を決定する方法であって、クランク
が１回転する間に歯付プーリの各歯の位置ｎに掛かる張
力ｆn（ｋｇｆ）を前もって測定した後、該張力が使用
する歯付ベルトの検尺張力ｆ0（ｋｇｆ）よりも大きい
場合に、歯付ベルトのバネ定数Ｋ（ｋｇｆ／ｍｍ）を用
いて、プーリの歯の位置ｎでの歯溝幅Ｗn（ｍｍ）を Ｗn＝Ｗ0＋（ｆn−ｆ0）・α／ＫＴ ここで、Ｗ0：基準位置でのプーリの歯幅（ｍｍ） α ：プーリの歯溝幅と歯先幅の比 Ｔ ：使用するベルトの歯数 の式で決定することを特徴とする歯付プーリの歯溝幅決
定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31145198A JP2000136856A (ja) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | 歯付プーリの歯溝幅決定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31145198A JP2000136856A (ja) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | 歯付プーリの歯溝幅決定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000136856A true JP2000136856A (ja) | 2000-05-16 |
Family
ID=18017386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31145198A Pending JP2000136856A (ja) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | 歯付プーリの歯溝幅決定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000136856A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1319868A2 (en) | 2001-12-14 | 2003-06-18 | BorgWarner Morse TEC Japan K.K. | Hydraulic tensioner |
| EP1431615A2 (en) | 2002-12-16 | 2004-06-23 | BorgWarner Morse TEC Japan K.K. | Hydraulic tensioner |
-
1998
- 1998-10-30 JP JP31145198A patent/JP2000136856A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1319868A2 (en) | 2001-12-14 | 2003-06-18 | BorgWarner Morse TEC Japan K.K. | Hydraulic tensioner |
| EP1431615A2 (en) | 2002-12-16 | 2004-06-23 | BorgWarner Morse TEC Japan K.K. | Hydraulic tensioner |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20050826 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20080425 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080527 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081021 |