JP2001124185A - 歯付プーリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車エンジン等の回転数がアップダウンす
る歯付ベルト伝動装置に用いられる歯付プーリであっ
て、歯付ベルトと歯付プーリの噛合による加振周波数を
１／２に低下させることによって、歯付ベルトのスパン
部の共振点を高速回転側にシフトし、発音を実質的に解
消する歯付プーリを提供する。 【解決手段】 歯付ベルト伝動装置１において、歯付プ
ーリ２の歯溝幅が、一方は歯付ベルト３と噛合う噛合歯
溝部２ａであり、もう一方は他方より広い歯溝幅を有す
る拡張歯溝部２ｂからなり、この噛合歯溝部２ａと拡張
歯溝部２ｂをプーリ外周に交互に配してなる歯付プーリ
２で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、歯付ベルト伝動装
置に用いられる歯付プーリに係り、詳しくは、歯付ベル
トに共振を惹起する噛合周波数を、ローシフトする歯付
プーリに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、図５で示す自動車エンジンに使
用されるカムシャフト駆動用の歯付ベルト伝動装置１’
において、クランクプーリに使用される歯付プーリ２’
には、エンジン特有の加減速運転に付随する回転数のア
ップダウンがあり、このアップダウンに同期して歯付ベ
ルト３はその周速度を変化させる。

【０００３】一方、歯付ベルト３は、図５に示したよう
に歯付プーリ２’とオイルポンププーリ６の2個のプー
リに巻き掛けられて、スパン長さ（Ｌ）のスパン部を形
成し、このスパン部において外力により弦振動を発生す
る。

【０００４】この弦振動の振動数が、スパン長さ（Ｌ）
と弦張力、および弦質量で特性付けられる系固有の振動
数に一致すると共振状態となり、発音等の問題を惹起す
る。このときの固有振動数（Ｆ）Ｈｚは、次式で算出さ
れる。

【０００５】式（１）、Ｆ＝ｎ／（２×Ｌ）×（Ｔ／
Ｍ）^1/2、ｎ＝１，２，３〜 ここで、ｎは、振動モードを表し、Ｌは、スパン長さ
（ｍ）、Ｔは、ベルト張力（Ｎｅｗｔｏｎ）、Ｍは、歯
付ベルト３の質量（ｋｇ／ｍ）を示す。

【０００６】また、歯付プーリ２’と歯付ベルト３は、
互いの歯部と歯部を噛合わせて動力を伝達する噛合伝動
であることから、歯付プーリ２’の回転数（Ｎ）ｒｐｍ
に歯付プーリ２’の歯数（Ｚ）を乗じた噛合衝撃回数に
見合う加振周波数（Ｎ×Ｚ／６０）Ｈｚで、歯付ベルト
３を加振することになる。

【０００７】この加振周波数は回転数の変化と共に変化
し、この加振周波数が歯付ベルト３のスパン部の固有振
動数に一致するようになると、歯付ベルト３はスパン部
で激しく共振する。

【０００８】歯付ベルト３が共振状態に入ると、歯付ベ
ルト３自体による直接的な発音は勿論、歯付ベルト３の
振動を間接的な加振源として、周辺部材に新たな共振現
象を引き起こし、結果として想定外の騒音問題をもたら
すことがあった。

【０００９】これに対し、従来の方法は、この歯付ベル
ト３と歯付プーリ２’の噛合衝撃に起因する加振周波数
を、歯付ベルト３の固有振動数との関係で論じたことは
なく、専ら、現実的な方法として、スパン長さ又はベル
ト張力を再調整する、あるいは、ベルトの質量を再調整
すると言った方法が採られてきた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者は、こ
の歯付ベルトと歯付プーリの噛合衝撃による加振周波数
に注目し、この歯付プーリを従来の概念とは異なる新規
な構成とすることにより、加振周波数を容易に変更でき
る歯付プーリを開発した。

【００１１】すなわち、歯付ベルトのスパン部での共振
音は、より高周波側で耳障りな発音として認識されるこ
とから、この共振を引き起こす加振周波数をより低周波
側にシフトすることによってこの発音問題を実質的に解
決する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１の発
明は、歯付ベルト伝動装置に用いられる歯付プーリにお
いて、歯溝部の一方を噛合歯溝部とし、もう一方の歯溝
部を噛合歯溝部より広い歯溝幅を有する拡張歯溝部と
し、該噛合歯溝部と拡張歯溝部をプーリ外周に交互に配
することによって、噛合に起因する加振周波数を１／２
に低下させる歯付プーリで構成する。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１記載の歯付プ
ーリの歯溝部個数を偶数とした歯付プーリで構成する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて詳細に説明
する。図１は本発明に係る歯付プーリと歯付ベルトの噛
合を示す概略図であり、図2は、図（ａ）が従来例の歯
付プーリを示し、図（ｂ）が従来例の歯付プーリと本発
明の歯付プーリの差異を示し、図（ｃ）が本発明のプー
リを示す図面である。

【００１５】図３は、図（ａ）が従来例の歯付プーリを
使用した時の騒音のトラッキング分析を示すデータ図で
あり、図（ｂ）が本発明の歯付プーリを使用した時の騒
音のトラッキング分析を示すデータ図である。

【００１６】又、図４は、図（ａ）が歯付ベルトを示す
長手方向断面図であり、図（ｂ）はＡ−Ａ断面矢視図で
ある。図５は歯付ベルト伝動装置を示す概略図であり、
図６は従来例に係る歯付プーリと歯付ベルトの噛合を示
す概略図である。

【００１７】始めに、本発明に係る歯付ベルト伝動装置
に使用される歯付ベルトの構成を、図４を用いて説明す
る。図４の図（ａ）および図（ｂ）において、歯付ベル
ト３は抗張体となる心線３ｂと、噛合伝動に与かる歯部
３ｃと、歯部３ｃの背面に位置する背部３ａで構成され
る。

【００１８】次に、歯付ベルト３と噛合う本発明に係る
歯付プーリ、および従来例に係る歯付プーリの構成の差
異を、図２を用いて詳細に説明する。

【００１９】図２の図（ａ）において、従来の歯付プー
リ２’は、例として歯数２４または歯溝部の個数２４を
有し、歯溝部２ｃ’の歯溝幅は歯溝部個数２４の全て
が、噛合歯溝幅Ｗｓｔｄとなる噛合歯溝部２ａ’で構成
されている。

【００２０】しかし、本発明に係る歯付プーリ２は、図
２の図（ｃ）で示したように、例として歯数２４または
歯溝部の個数２４を有する歯付プーリ２であり、この歯
付プーリ２の歯溝部２ｃは、一方の歯溝部２ｃは噛合歯
溝幅Ｗｓｔｄを有する噛合歯溝部２ａであり、もう一方
の歯溝部２ｃは他方より広い拡張歯溝幅Ｗｅｌｇを有す
る拡張歯溝部２ｂであり、該噛合歯溝部２ａと拡張歯溝
部２ｂが交互にプーリ外周に配されている。

【００２１】又、図２の図（ｂ）において、矢視部Ｓ
は、図（ａ）で示した噛合歯溝幅Ｗｓｔｄのみを有する
歯付プーリ２’の噛合歯溝部２ａ’と、その両側を均等
に拡幅した拡張歯溝幅Ｗｅｌｇを有する拡張歯溝部２
ｂ’との差異を模式的に示したものであり、具体的には
歯付プーリ２’（図（ａ）で示す。）の噛合歯溝部２
ａ’を１歯おきにその歯溝幅を拡張することによって、
本発明に係る歯付プーリ２（図（ｂ）で示す。）を構成
する。

【００２２】尚、噛合歯溝幅Ｗｓｔｄは、歯付ベルト３
と噛合う歯溝幅であるのに対し、拡張歯溝幅Ｗｅｌｇ
は、噛合入り口、出口の両方において歯付ベルト３と噛
合うことのない歯溝幅である。

【００２３】次に、本発明の歯付プーリ２を用いること
によって、噛合衝撃による加振周波数を低周波側にシフ
トする方法を具体的に説明する。図６において従来の歯
付プーリ２’は、回転軸からの駆動トルクを受けて、矢
印方向反時計回りに回転する。この回転に伴ない歯付ベ
ルト３は、噛合伝動により、同じく反時計回りに回転す
る。

【００２４】ここで、歯付プーリ２’の歯溝部２ｃ’
は、全て歯付ベルト３と好適に噛合う噛合歯溝幅Ｗｓｔ
ｄを有する噛合歯溝部２ａ’で構成されているから、歯
付プーリ２’は、全ての歯溝部２ｃ’で歯付ベルト３の
歯部３ｃと噛合う。

【００２５】すなわち、従来の歯付プーリ２’を使用し
た場合には、歯付プーリ２’の歯数全てにおいて噛合衝
撃を発生させるから、このときの加振周波数は、前述し
たように、（Ｎ×Ｚ／６０）Ｈｚとなる。

【００２６】一方、図１において、本発明に係る歯付プ
ーリ２は、同じく反時計回りに回転し、同じく歯付ベル
ト３を反時計回りに回転させる。歯付プーリ２は、１歯
おきにその歯溝幅が拡張された拡張歯溝幅Ｗｅｌｇを有
する拡張歯溝部２ｂとなることから、その噛合の様子は
以下の通りとなる。

【００２７】すなわち、噛合歯溝幅Ｗｓｔｄを有する噛
合歯溝部２ａは、全て歯付ベルト３の歯部３ｃと噛合う
が、残り１／２の拡張歯溝幅Ｗｅｌｇを有する拡張歯溝
部２ｂは、歯付ベルト３の歯部３ｃと噛合うことはな
い。

【００２８】結果、本発明に係る歯付プーリ２を使用し
た場合には、歯付プーリ２は１歯おきに間引きされた１
／２の噛合歯溝部２ａによってのみ噛合衝撃を発生させ
るから、このときの加振周波数は、（Ｎ×（Ｚ×１／
２）／６０）Ｈｚとなり、従来の歯付プーリ２’の加振
周波数を１／２に低減することができる。

【００２９】以上のことから、噛合による加振周波数を
１／２とすることが可能になり、従来、例えば、エンジ
ン回転数が１２５０ｒｐｍのときに、この加振周波数が
スパン部の歯付ベルト３の固有振動数に一致し、これに
よって共振していた歯付ベルト伝動装置１’にあって
は、本発明に係る歯付プーリ２を用いることによって、
この共振を発生させるエンジン回転数を２５００ｒｐｍ
までシフトすることが可能になる。

【００３０】これによって、共振点と一致する加振周波
数、すなわちエンジン回転数を高速回転側にシフトする
ことが可能になる。又、この時にはエンジンの回転数は
２５００ｒｐｍの高速回転となるため、エンジン音自体
が大きくなり、噛合衝撃による共振音は無視できる程に
小さいものとなる。

【００３１】

【実施例】以下、実施例について詳細に説明する。試験
用エンジンには直列４気筒ＳＯＨＣエンジンを用い、カ
ムシャフト駆動用歯付ベルト３には、１４７ＭＹ２２の
三ツ星ベルト製ＭＹ歯形の歯付ベルト３を用いた。

【００３２】また、図５に示したように、従来例の歯付
プーリ２’には歯数２４歯のＭＹ歯形のクランクプーリ
を用い、同じくカムプーリ５、オイルポンププーリ６に
は、夫々歯数４８歯、２６歯のＭＹ歯形の歯付プーリを
用い、歯付ベルト３の背面にはテンションプーリ４を配
した。

【００３３】同様に、本発明に係る歯付プーリ２には、
歯数２４歯のＭＹ歯形クランクプーリの歯溝部２ｃを１
歯おきに拡張加工したものを用い、噛合歯溝部２ａと拡
張歯溝部２ｂが交互に現われるようにした。このときの
拡張代は左右両方向に、各０．２５ｍｍ、トータル０．
５ｍｍであった。

【００３４】上記の実機エンジンに、図示しないスロッ
トル制御機、および騒音計とトラッキングアナライザー
とを用いて、歯付ベルト３の実スパン張力が２４０Ｎｅ
ｗｔｏｎとなるように設定し、所定のトラッキング分析
を実施した。

【００３５】このときの固有振動数は、振動モード、ｎ
＝２、ベルト張力、２４０Ｎｅｗｔｏｎ、スパン長さ、
０．０９６ｍ、歯付ベルト３の質量、０．１０２ｋｇ／
ｍ、とおいて、約５０５Ｈｚ（＝２／（２×０．０９
６）×（２４０／０．１０２） ^1/2と算出される。

【００３６】試験結果は、図３（ａ）の通り、従来の歯
付プーリ２’を用いた場合には、共振点のエンジン回転
数は、約１２５０ｒｐｍとなり、この時の噛合衝撃によ
る加振周波数は、約５００（＝１２５０×２４／６０）
であった。

【００３７】又、本発明に係る歯付プーリ２を用いた場
合には、図３（ｂ）の通り、共振点のエンジン回転数
は、約２５００ｒｐｍとなり、この時の噛合衝撃による
加振周波数は、約２５０（＝１２５０×１２／６０）で
あった。

【００３８】尚、本発明の実施例には、カムシャフト駆
動用クランクプーリを用いたが、本発明に係る歯付プー
リ２は、これに限られることはなく、歯付プーリ全般に
適用することができる。とりわけ、アイドラー歯付プー
リあるいは軽負荷の歯付プーリであって、共振点を高速
側にシフトする必要がある歯付プーリには、耐久性を損
なうことなく共振点をシフトする優れた効果がある。

【００３９】

【発明の効果】請求項１の発明は、これによって、自動
車エンジン等の回転数アップダウンに起因する歯付ベル
トの噛合による共振点を、高速回転側にシフトすること
ができることから、実質的にこの歯付ベルトの噛合共振
による発音問題を無くすことができる。

【００４０】請求項２の発明は、偶数個の歯溝部を有す
る歯付プーリの使用によって、噛合による加振周波数を
正確に１／２とすることができるため、その取扱および
効果が明瞭となる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る歯付プーリと歯付ベルトの噛合を
示す概略図である。

【図２】図（ａ）は従来例の歯付プーリを示し、図
（ｂ）は従来例の歯付プーリと本発明の歯付プーリの差
異を示し、図（ｃ）は本発明のプーリを示す図面であ
る。

【図３】図（ａ）は従来例の歯付プーリを使用した時の
騒音のトラッキング分析を示すデータ図であり、図
（ｂ）は本発明の歯付プーリを使用した時の騒音のトラ
ッキング分析を示すデータ図である。

【図４】図（ａ）は歯付ベルトの長手方向の断面図であ
り、図（ｂ）は、図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図５】歯付ベルト伝動装置を示す概略図である。

【図６】従来例に係る歯付プーリと歯付ベルトの噛合を
示す概略図である。

【符号の説明】

１、１’ 歯付ベルト伝動装置 ２、２’ 歯付プーリ ２ａ、２ａ’噛合歯溝部 ２ｂ、２ｂ’拡張歯溝部 ２ｃ、２ｃ’歯溝部 ３ 歯付ベルト ３ａ 背部 ３ｂ 心線ロープ ３ｃ 歯部 ４ テンションプーリ ５ カムプーリ ６ オイルポンププーリ Ｗｓｔｄ 噛合歯溝幅 Ｗｅｌｇ 拡張歯溝幅 Ｌ スパン長さ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 歯付ベルト伝動装置に用いられる歯付プ
   ーリにおいて、 歯溝部の一方が噛合歯溝部であり、もう一方が他方より
   広い歯溝幅を有する拡張歯溝部からなり、 該噛合歯溝部と拡張歯溝部がプーリ外周に交互に配され
   たことを特徴とする歯付プーリ。
2. 【請求項２】 プーリの外周に形成される歯溝部の個数
   が、偶数である請求項１記載の歯付プーリ。