JP2002243023A - 動力伝達用プーリおよびその製造方法 - Google Patents
動力伝達用プーリおよびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アルミニウム合金製の動力伝達用プーリの耐
摩耗性を向上し、アルミニウム製プーリの製造コストを
低減する。 【解決手段】 Ｓｉを13.0〜18.0重量％含有するアルミ
ニウム合金組成の溶湯を鋳型内に低速で注入して外周部
に歯付きベルトが接触する軸方向の歯部が複数設けられ
たプーリのプリフォームを鋳造し、このプリフォームの
歯部を鍛造金型により塑性加工することにより、鋳造時
にプーリの表面に晶出する初晶Ｓｉ粒子によりプーリの
表面には耐摩耗面が形成される。アルミニウム合金はＣ
ｕを3.0〜5.0重量％含有し、Ｍｇ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｔｉ，
Ｐのうち１種または２種以上含有し、残部がＡｌと不可
避的不純物からなる。鋳造により形成されたプリフォー
ムは、Ｔ５またはＴ６などの熱処理が施される。
摩耗性を向上し、アルミニウム製プーリの製造コストを
低減する。 【解決手段】 Ｓｉを13.0〜18.0重量％含有するアルミ
ニウム合金組成の溶湯を鋳型内に低速で注入して外周部
に歯付きベルトが接触する軸方向の歯部が複数設けられ
たプーリのプリフォームを鋳造し、このプリフォームの
歯部を鍛造金型により塑性加工することにより、鋳造時
にプーリの表面に晶出する初晶Ｓｉ粒子によりプーリの
表面には耐摩耗面が形成される。アルミニウム合金はＣ
ｕを3.0〜5.0重量％含有し、Ｍｇ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｔｉ，
Ｐのうち１種または２種以上含有し、残部がＡｌと不可
避的不純物からなる。鋳造により形成されたプリフォー
ムは、Ｔ５またはＴ６などの熱処理が施される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はチェーンベルトが掛
け渡される動力伝達用プーリおよびその製造方法に関
し、特に、自動車の動弁機構におけるクランクシャフト
の回転をカムシャフトに伝達するための動力伝達用プー
リに適用して好適なものである。
け渡される動力伝達用プーリおよびその製造方法に関
し、特に、自動車の動弁機構におけるクランクシャフト
の回転をカムシャフトに伝達するための動力伝達用プー
リに適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車用のエンジンは吸気通路と燃焼室
とを開閉するための吸気弁と、燃焼室と排気通路とを開
閉するための排気弁とを有しており、これらの吸気弁と
排気弁はカムシャフトの回転によって直接あるいはロッ
カアームやスイングアームを介して開閉駆動されてい
る。カムシャフトを回転駆動するために、クランクシャ
フトに取り付けられたチェーンプーリとカムシャフトに
取り付けられたチェーンプーリとの間にはチェーンベル
トが掛け渡されており、クランクシャフトの回転はチェ
ーンプーリおよびチェーンベルトを介してクランクシャ
フトに伝達される。
とを開閉するための吸気弁と、燃焼室と排気通路とを開
閉するための排気弁とを有しており、これらの吸気弁と
排気弁はカムシャフトの回転によって直接あるいはロッ
カアームやスイングアームを介して開閉駆動されてい
る。カムシャフトを回転駆動するために、クランクシャ
フトに取り付けられたチェーンプーリとカムシャフトに
取り付けられたチェーンプーリとの間にはチェーンベル
トが掛け渡されており、クランクシャフトの回転はチェ
ーンプーリおよびチェーンベルトを介してクランクシャ
フトに伝達される。
【０００３】チェーンプーリは従来、鋳鉄製のものや鋼
の焼結合金製のものが使用されており、重量が重いため
に回転慣性が大きくなり、回転応答性の向上には限度が
ある。そこで、チェーンプーリの軽量化のために、アル
ミニウム合金によりチェーンプーリを製造する試みがな
されている。
の焼結合金製のものが使用されており、重量が重いため
に回転慣性が大きくなり、回転応答性の向上には限度が
ある。そこで、チェーンプーリの軽量化のために、アル
ミニウム合金によりチェーンプーリを製造する試みがな
されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】たとえば、特開平11-1
59598号公報は、Vプーリをアルミニウム合金により製造
するために、Vプーリのうちベルト接触部分の形状に対
応させたシェルをジルコンサンドにより造形し、その表
面に耐摩耗性層を塗布して置き中子を製造し、その置き
中子を金型キャビティの中に設置してダイカスト鋳造に
よりVプーリを製造するようにした技術を開示してい
る。この製造技術にあっては、置き中子を製造する工程
と、その表面に耐摩耗性層を形成する工程と、置き中子
を用いてダイカスト鋳造する工程とを有し、Vプーリの
製造コストが高くなるという問題点がある。
59598号公報は、Vプーリをアルミニウム合金により製造
するために、Vプーリのうちベルト接触部分の形状に対
応させたシェルをジルコンサンドにより造形し、その表
面に耐摩耗性層を塗布して置き中子を製造し、その置き
中子を金型キャビティの中に設置してダイカスト鋳造に
よりVプーリを製造するようにした技術を開示してい
る。この製造技術にあっては、置き中子を製造する工程
と、その表面に耐摩耗性層を形成する工程と、置き中子
を用いてダイカスト鋳造する工程とを有し、Vプーリの
製造コストが高くなるという問題点がある。
【０００５】また、特開平10-78114号公報は、ベルトが
掛け渡されるプーリ溝の表面に耐摩耗性のメッキ層を形
成するようにしたアルミニウム製のプーリを開示してお
り、特開平6-145924号公報は、アルミニウム合金製のプ
ーリのうち動力伝達面を部分的に溶融し、高合金化する
ようにした技術を開示している。これらの技術にあって
は、プーリを所定の形状に鋳造する工程とプーリの表面
にメッキ層を施したり、高合金化するための工程とを有
し、プーリの製造コストが高くなるという問題点があ
る。
掛け渡されるプーリ溝の表面に耐摩耗性のメッキ層を形
成するようにしたアルミニウム製のプーリを開示してお
り、特開平6-145924号公報は、アルミニウム合金製のプ
ーリのうち動力伝達面を部分的に溶融し、高合金化する
ようにした技術を開示している。これらの技術にあって
は、プーリを所定の形状に鋳造する工程とプーリの表面
にメッキ層を施したり、高合金化するための工程とを有
し、プーリの製造コストが高くなるという問題点があ
る。
【０００６】本発明の目的は、アルミニウム合金製の動
力伝達用プーリの耐摩耗性を向上することにある。
力伝達用プーリの耐摩耗性を向上することにある。
【０００７】本発明の他の目的は、アルミニウム製プー
リの製造コストを低減することにある。
リの製造コストを低減することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の動力伝達用プー
リは、外周部に歯付きベルトが接触する歯部が複数設け
られたプーリのプリフォームを鋳造により成形し、前記
プリフォームの歯部を塑性加工により仕上げ加工して製
造される動力伝達用プーリであって、プーリの合金組成
をＳｉが13.0〜18.0重量％含有されたアルミニウム合金
により形成し、前記プーリの表面に鋳造時に晶出する初
晶Ｓｉ粒子により耐摩耗面を形成するようにしたことを
特徴とする。
リは、外周部に歯付きベルトが接触する歯部が複数設け
られたプーリのプリフォームを鋳造により成形し、前記
プリフォームの歯部を塑性加工により仕上げ加工して製
造される動力伝達用プーリであって、プーリの合金組成
をＳｉが13.0〜18.0重量％含有されたアルミニウム合金
により形成し、前記プーリの表面に鋳造時に晶出する初
晶Ｓｉ粒子により耐摩耗面を形成するようにしたことを
特徴とする。
【０００９】本発明の動力伝達用プーリの製造方法は、
Ｓｉを13.0〜18.0重量％含有するアルミニウム合金組成
の溶湯を鋳型内に低速注入して外周部に歯付きベルトが
接触する歯部が複数設けられたプーリのプリフォームを
鋳造する鋳造工程と、前記プリフォームの前記歯部を鍛
造金型により塑性加工する塑性加工工程とを有し、前記
鋳造工程において前記プーリの表面に晶出する初晶Ｓｉ
粒子により耐摩耗面を形成するようにしたことを特徴と
する。また、本発明の動力伝達用プーリの製造方法は、
前記アルミニウム合金はＣｕを3.0〜5.0重量％含有し、
Ｍｇ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｐのうち１種または２種以上
含有し、残部がＡｌと不可避的不純物からなることを特
徴とし、Ｔ５またはＴ６などの熱処理を行うことを特徴
とする。
Ｓｉを13.0〜18.0重量％含有するアルミニウム合金組成
の溶湯を鋳型内に低速注入して外周部に歯付きベルトが
接触する歯部が複数設けられたプーリのプリフォームを
鋳造する鋳造工程と、前記プリフォームの前記歯部を鍛
造金型により塑性加工する塑性加工工程とを有し、前記
鋳造工程において前記プーリの表面に晶出する初晶Ｓｉ
粒子により耐摩耗面を形成するようにしたことを特徴と
する。また、本発明の動力伝達用プーリの製造方法は、
前記アルミニウム合金はＣｕを3.0〜5.0重量％含有し、
Ｍｇ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｐのうち１種または２種以上
含有し、残部がＡｌと不可避的不純物からなることを特
徴とし、Ｔ５またはＴ６などの熱処理を行うことを特徴
とする。
【００１０】本発明にあっては、Ｓｉを所定の重量％含
有するアルミニウム合金を使用して鋳造によりプーリの
プリフォームを成形するようにしたので、鋳造に際して
の溶湯の冷却によってプリフォームの内部に初晶Ｓｉ粒
子が晶出するとともに、表面にも晶出する。特に、低速
で溶湯を鋳造金型の中に注入すると、表面に所定の密度
となって分散して初晶Ｓｉ粒子が露出する。これによ
り、プリフォームの外周部に形成される歯部の表面は耐
摩耗面となり、鋼製のプーリと同様の耐摩耗性を有し、
重量が大幅に低減されてプーリの軽量化が達成される。
鋳造後のプリフォームを熱処理することによって、強度
を高めることができる。
有するアルミニウム合金を使用して鋳造によりプーリの
プリフォームを成形するようにしたので、鋳造に際して
の溶湯の冷却によってプリフォームの内部に初晶Ｓｉ粒
子が晶出するとともに、表面にも晶出する。特に、低速
で溶湯を鋳造金型の中に注入すると、表面に所定の密度
となって分散して初晶Ｓｉ粒子が露出する。これによ
り、プリフォームの外周部に形成される歯部の表面は耐
摩耗面となり、鋼製のプーリと同様の耐摩耗性を有し、
重量が大幅に低減されてプーリの軽量化が達成される。
鋳造後のプリフォームを熱処理することによって、強度
を高めることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
動力伝達用プーリおよびその製造方法について説明す
る。
動力伝達用プーリおよびその製造方法について説明す
る。
【００１２】図１は自動車用の動弁機構の一例を示す断
面図であり、シリンダヘッド１には吸気通路２と排気通
路３とが形成されており、吸気通路２と燃焼室４とを開
閉するためにシリンダヘッド１には吸気弁５が開閉自在
に装着され、排気通路３と燃焼室４とを開閉するために
シリンダヘッド１には排気弁６が開閉自在に装着されて
いる。図示する動弁機構はロッカアーム式のオーバヘッ
ドカムにより形成されており、カムシャフト７がシリン
ダヘッド１には回転自在に装着され、カムシャフト７に
設けられたカム８によってロッカアーム９を介して吸気
弁５と排気弁６とが開閉動作するようになっている。図
１に示す動弁機構はロッカアーム式のオーバヘッドカム
式であるが、この方式にはスイングアーム式や直接駆動
式のものがあり、吸気弁開閉用と排気弁開閉用の２本の
カムシャフトを有するものもある。
面図であり、シリンダヘッド１には吸気通路２と排気通
路３とが形成されており、吸気通路２と燃焼室４とを開
閉するためにシリンダヘッド１には吸気弁５が開閉自在
に装着され、排気通路３と燃焼室４とを開閉するために
シリンダヘッド１には排気弁６が開閉自在に装着されて
いる。図示する動弁機構はロッカアーム式のオーバヘッ
ドカムにより形成されており、カムシャフト７がシリン
ダヘッド１には回転自在に装着され、カムシャフト７に
設けられたカム８によってロッカアーム９を介して吸気
弁５と排気弁６とが開閉動作するようになっている。図
１に示す動弁機構はロッカアーム式のオーバヘッドカム
式であるが、この方式にはスイングアーム式や直接駆動
式のものがあり、吸気弁開閉用と排気弁開閉用の２本の
カムシャフトを有するものもある。
【００１３】図２はクランクシャフトの回転をカムシャ
フトに伝達するための動力伝達機構を示す断面図であ
り、図３は図２におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
この動力伝達機構は、クランクシャフト１０に取り付け
られるチェーンプーリ１１とカムシャフト７に取り付け
られるチェーンプーリ１２とを有し、これらのチェーン
プーリ１１，１２にはチェーンベルト１３が掛け渡され
るようになっている。チェーンベルト１３はサイレント
チェーンとも言われる歯付きベルトであり、それぞれ鋼
製の板片を積層するとともに積層された鋼製板片を両端
部でピン結合することにより形成されている。それぞれ
のチェーンプーリ１１，１２は、チェーンベルト１３の
歯が噛み合う軸方向に伸びた複数の歯部１４を有し、そ
れぞれの歯部１４の歯面形状としては直線のタイプとイ
ンボリュート曲線となつたタイプのものがある。
フトに伝達するための動力伝達機構を示す断面図であ
り、図３は図２におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
この動力伝達機構は、クランクシャフト１０に取り付け
られるチェーンプーリ１１とカムシャフト７に取り付け
られるチェーンプーリ１２とを有し、これらのチェーン
プーリ１１，１２にはチェーンベルト１３が掛け渡され
るようになっている。チェーンベルト１３はサイレント
チェーンとも言われる歯付きベルトであり、それぞれ鋼
製の板片を積層するとともに積層された鋼製板片を両端
部でピン結合することにより形成されている。それぞれ
のチェーンプーリ１１，１２は、チェーンベルト１３の
歯が噛み合う軸方向に伸びた複数の歯部１４を有し、そ
れぞれの歯部１４の歯面形状としては直線のタイプとイ
ンボリュート曲線となつたタイプのものがある。
【００１４】それぞれのチェーンプーリ１１，１２はア
ルミニウム合金により製造されており、その製造工程を
示すと図４の通りである。
ルミニウム合金により製造されており、その製造工程を
示すと図４の通りである。
【００１５】チェーンプーリ１１，１２の素材として
は、過共晶Ｓｉ系のアルミニウム合金が使用される。そ
の組成としてはＳｉが13.0〜18.0重量％、Ｃｕが3.0〜
5.0重量％、その他、Ｍｇ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｐのう
ち１種または２種以上含有し、残部がＡｌと不可避的不
純物とからなるアルミニウム合金が使用される。Ｓｉ含
有量が12.0重量％を越えると、過共晶Ｓｉ含有材料とな
り、鋳造により溶湯が凝固する過程で初晶Ｓｉが晶出す
る。初晶Ｓｉは硬度が高く、所定の粒径の初晶Ｓｉ粒子
を歯部１４の表面に所定の密度で分散して露出させる
と、歯部１４の表面が耐摩耗面となる。
は、過共晶Ｓｉ系のアルミニウム合金が使用される。そ
の組成としてはＳｉが13.0〜18.0重量％、Ｃｕが3.0〜
5.0重量％、その他、Ｍｇ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｐのう
ち１種または２種以上含有し、残部がＡｌと不可避的不
純物とからなるアルミニウム合金が使用される。Ｓｉ含
有量が12.0重量％を越えると、過共晶Ｓｉ含有材料とな
り、鋳造により溶湯が凝固する過程で初晶Ｓｉが晶出す
る。初晶Ｓｉは硬度が高く、所定の粒径の初晶Ｓｉ粒子
を歯部１４の表面に所定の密度で分散して露出させる
と、歯部１４の表面が耐摩耗面となる。
【００１６】耐摩耗性を確保するためのＳｉ含有量とし
ては、13.0〜18.0重量％の範囲が好ましいことが判明し
た。12.0重量％では、初晶Ｓｉ粒子の粒径が小さくかつ
その発生密度が少なくなり、耐摩耗面を形成することが
できないが、13.0重量％以上とすることにより、所望の
粒径の初晶Ｓｉが露出された耐摩耗面を形成することが
できた。一方、Ｓｉ含有率が18.0重量％を越えると、初
晶Ｓｉ粒子の粒径が大きくなり、後の塑性加工つまりサ
イジング加工用の金型の耐摩耗性や機械加工時の歯部の
寿命を確保することができなくなる。
ては、13.0〜18.0重量％の範囲が好ましいことが判明し
た。12.0重量％では、初晶Ｓｉ粒子の粒径が小さくかつ
その発生密度が少なくなり、耐摩耗面を形成することが
できないが、13.0重量％以上とすることにより、所望の
粒径の初晶Ｓｉが露出された耐摩耗面を形成することが
できた。一方、Ｓｉ含有率が18.0重量％を越えると、初
晶Ｓｉ粒子の粒径が大きくなり、後の塑性加工つまりサ
イジング加工用の金型の耐摩耗性や機械加工時の歯部の
寿命を確保することができなくなる。
【００１７】図４に示すように、前述した合金組成のア
ルミニウム合金の溶湯を鋳造金型に注入してプーリのプ
リフォームつまり予成形品を成形する。プリフォームは
鋳造金型からの予成形品取り出しのための抜き勾配を有
していることを除き、最終製品にほぼ近い形状となって
おり、図２および図３に示すように、外周部に複数の歯
部１４を有するディスク形状となっている。
ルミニウム合金の溶湯を鋳造金型に注入してプーリのプ
リフォームつまり予成形品を成形する。プリフォームは
鋳造金型からの予成形品取り出しのための抜き勾配を有
していることを除き、最終製品にほぼ近い形状となって
おり、図２および図３に示すように、外周部に複数の歯
部１４を有するディスク形状となっている。
【００１８】鋳造時には溶湯に圧力を加える加圧鋳造、
あるいは重量で加圧する重力鋳造が行われる。その際に
は、溶湯は秒速４ｃｍ程度の低速で鋳造金型の中に注入
される。高速で注入すると、鋳造金型によって溶湯が急
冷されてしまい、プーリのプリフォームの表面には初晶
Ｓｉフリーゾーンつまりスキン層が形成され、初晶Ｓｉ
粒子は表面に露出しなくなる。しかしながら、鋳造時に
鋳造金型の中に溶湯を低速で注入すると、初晶Ｓｉフリ
ーゾーンの発生はなく、プーリの表面には、内部と同様
に、鋳造時に初晶Ｓｉ粒子が所定の密度となって表面に
晶出して露出し、表面は耐摩耗面となることが判明し
た。初晶Ｓｉ粒子はアルミニウム合金に含まれるＳｉの
重量％によって粒径が２５μｍ以下となって晶出する。
あるいは重量で加圧する重力鋳造が行われる。その際に
は、溶湯は秒速４ｃｍ程度の低速で鋳造金型の中に注入
される。高速で注入すると、鋳造金型によって溶湯が急
冷されてしまい、プーリのプリフォームの表面には初晶
Ｓｉフリーゾーンつまりスキン層が形成され、初晶Ｓｉ
粒子は表面に露出しなくなる。しかしながら、鋳造時に
鋳造金型の中に溶湯を低速で注入すると、初晶Ｓｉフリ
ーゾーンの発生はなく、プーリの表面には、内部と同様
に、鋳造時に初晶Ｓｉ粒子が所定の密度となって表面に
晶出して露出し、表面は耐摩耗面となることが判明し
た。初晶Ｓｉ粒子はアルミニウム合金に含まれるＳｉの
重量％によって粒径が２５μｍ以下となって晶出する。
【００１９】鋳造されたプーリのプリフォームは、Ｔ５
熱処理あるいはＴ６熱処理が行われた後に、鍛造金型を
用いて歯部の歯形形状を塑性加工によって成形して鋳造
時の歯部などの抜け勾配を除去する。塑性加工時に発生
した成形バリなどは切削加工により除去されてプーリ製
品が仕上げられる。また、寸法精度要求の厳しい歯形形
状、ボス孔、キー溝などは、冷間塑性加工金型によって
サイジング加工するようにしても良い。冷間塑性加工金
型によるサイジング加工に際しては、プーリ素材が過共
晶アルミニウム合金であるので、加工金型の加工性およ
び耐摩耗性を確保することが必要となるが、Ｓｉ含有量
が18.0重量％を越えないようにすると、加工金型の加工
性および耐摩耗性を確保することができる。
熱処理あるいはＴ６熱処理が行われた後に、鍛造金型を
用いて歯部の歯形形状を塑性加工によって成形して鋳造
時の歯部などの抜け勾配を除去する。塑性加工時に発生
した成形バリなどは切削加工により除去されてプーリ製
品が仕上げられる。また、寸法精度要求の厳しい歯形形
状、ボス孔、キー溝などは、冷間塑性加工金型によって
サイジング加工するようにしても良い。冷間塑性加工金
型によるサイジング加工に際しては、プーリ素材が過共
晶アルミニウム合金であるので、加工金型の加工性およ
び耐摩耗性を確保することが必要となるが、Ｓｉ含有量
が18.0重量％を越えないようにすると、加工金型の加工
性および耐摩耗性を確保することができる。
【００２０】
【実施例】Ｓｉ含有量を13.0〜18.0重量％とした合金組
成のアルミニウム合金を用いて前述した製造方法により
製造したプーリの重量を測定したところ、従来の焼結金
属からなる鋼製のプーリが337ｇであるのに対して、ア
ルミニウム合金製のプーリは162ｇになり、その重量は
鋼製のプーリの約48％であり、52％の重量が低減され
た。そのプーリをカムシャフトに取り付けて、プーリの
歯部の耐摩耗性試験を行った。
成のアルミニウム合金を用いて前述した製造方法により
製造したプーリの重量を測定したところ、従来の焼結金
属からなる鋼製のプーリが337ｇであるのに対して、ア
ルミニウム合金製のプーリは162ｇになり、その重量は
鋼製のプーリの約48％であり、52％の重量が低減され
た。そのプーリをカムシャフトに取り付けて、プーリの
歯部の耐摩耗性試験を行った。
【００２１】表１は、プーリのドライブ側歯面のうち複
数箇所について所定の時間毎に歯面の摩耗量を測定した
測定値であり、表２はプーリのコースト側歯面つまり反
対側歯面の複数箇所について所定の時間毎に歯面の摩耗
量を測定した測定値である。その結果、ドライブ側の摩
耗量は、最大でも１４μｍであり、コースト側の摩耗量
は最大でも１８μｍであった。この耐摩耗性試験では、
潤滑油として劣化オイルを使用したが、新品の潤滑油を
用いて鋼製の従来のプーリについて行った耐摩耗性試験
では、ドライブ側が５〜１６μｍであり、コースト側が
７〜１３μｍであり、これらの試験結果からすると、本
発明のプーリは耐摩耗性において鋼製にも優れることが
判明した。このように、鋼製のプーリよりも優れた耐摩
耗性が得られるのは、前述した重量％の範囲のＳｉを含
むアルミニウム合金を使用して低速で鋳造すると、歯付
きベルトが接触するプーリの歯部を含めた表面に鋳造時
に初晶Ｓｉが所定の密度で晶出し、その初晶Ｓｉ粒子の
硬度が高いからであると考えられる。Ｓｉ含有量を13.0
重量％以上とすると、所定の粒径の初晶Ｓｉ粒子が接触
面に分散されて耐摩耗面が形成されることになり、18.0
重量％以下に設定することにより、サイジング加工など
の後処理加工用の金型の耐摩耗性を確保することができ
る。
数箇所について所定の時間毎に歯面の摩耗量を測定した
測定値であり、表２はプーリのコースト側歯面つまり反
対側歯面の複数箇所について所定の時間毎に歯面の摩耗
量を測定した測定値である。その結果、ドライブ側の摩
耗量は、最大でも１４μｍであり、コースト側の摩耗量
は最大でも１８μｍであった。この耐摩耗性試験では、
潤滑油として劣化オイルを使用したが、新品の潤滑油を
用いて鋼製の従来のプーリについて行った耐摩耗性試験
では、ドライブ側が５〜１６μｍであり、コースト側が
７〜１３μｍであり、これらの試験結果からすると、本
発明のプーリは耐摩耗性において鋼製にも優れることが
判明した。このように、鋼製のプーリよりも優れた耐摩
耗性が得られるのは、前述した重量％の範囲のＳｉを含
むアルミニウム合金を使用して低速で鋳造すると、歯付
きベルトが接触するプーリの歯部を含めた表面に鋳造時
に初晶Ｓｉが所定の密度で晶出し、その初晶Ｓｉ粒子の
硬度が高いからであると考えられる。Ｓｉ含有量を13.0
重量％以上とすると、所定の粒径の初晶Ｓｉ粒子が接触
面に分散されて耐摩耗面が形成されることになり、18.0
重量％以下に設定することにより、サイジング加工など
の後処理加工用の金型の耐摩耗性を確保することができ
る。
【００２２】プーリの重量変化は、試験開始前の重量が
161.66ｇであり、300時間後、および600時間後のプーリ
重量はそれぞれ161.64ｇであり、重量の減少量は0.02ｇ
にとどまった。
161.66ｇであり、300時間後、および600時間後のプーリ
重量はそれぞれ161.64ｇであり、重量の減少量は0.02ｇ
にとどまった。
【００２３】プーリをカムシャフトに取り付けるための
ナットの締め付けトルクを110（Ｎｍ）とし、所定の時
間毎にナットの取り外しトルクを測定したところ、50時
間後および100時間後にはそれぞれ120（Ｎｍ）、200時
間後には125（Ｎｍ）、300時間後および600時間後には
それぞれ130（Ｎｍ）であり、ナットの緩みは発生しな
かった。このように、締め付けナットの緩みが防止され
るのは、過共晶Ｓｉ組成のアルミニウム合金を使用する
ことによって、プーリは高温クリープ特性に優れたもの
となるからである。
ナットの締め付けトルクを110（Ｎｍ）とし、所定の時
間毎にナットの取り外しトルクを測定したところ、50時
間後および100時間後にはそれぞれ120（Ｎｍ）、200時
間後には125（Ｎｍ）、300時間後および600時間後には
それぞれ130（Ｎｍ）であり、ナットの緩みは発生しな
かった。このように、締め付けナットの緩みが防止され
るのは、過共晶Ｓｉ組成のアルミニウム合金を使用する
ことによって、プーリは高温クリープ特性に優れたもの
となるからである。
【００２４】使用したアルミニウム合金は、鋳造のみで
も0.2％耐力が247Ｎ／ｍｍ2程度の高強度を有している
が、Ｔ５あるいはＴ６熱処理を施すことによりその耐力
が320Ｎ／ｍｍ2以上となり、鋳造製品として期待できる
最高レベルの強度が得られ、歯部１４などの強度を充分
に確保することができた。
も0.2％耐力が247Ｎ／ｍｍ2程度の高強度を有している
が、Ｔ５あるいはＴ６熱処理を施すことによりその耐力
が320Ｎ／ｍｍ2以上となり、鋳造製品として期待できる
最高レベルの強度が得られ、歯部１４などの強度を充分
に確保することができた。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】 このように、Ｓｉを13.0〜18.0重量％含有するアルミニ
ウム合金を使用して鋳造によりプーリのプリフォームを
成形すると、プリフォームの歯部１４を含めた表面には
鋳造時に初晶Ｓｉが晶出して、初晶Ｓｉ粒子により耐摩
耗面が形成される。この耐摩耗面は鋳造時に低速で加圧
鋳造することによって鋳造品の表面に形成される。鋳造
金型内に充填された溶湯を急速冷却すると、鋳造製品の
表面にＳｉ粒子が生成されないスキン層が形成されて耐
摩耗面を形成することができないが、低速で鋳造金型内
に溶湯を注入すると鋳造製品の表面に初晶Ｓｉ粒子が露
出して形成されることになり、鋳造操作のみで表面を耐
摩耗面とすることができる。
ウム合金を使用して鋳造によりプーリのプリフォームを
成形すると、プリフォームの歯部１４を含めた表面には
鋳造時に初晶Ｓｉが晶出して、初晶Ｓｉ粒子により耐摩
耗面が形成される。この耐摩耗面は鋳造時に低速で加圧
鋳造することによって鋳造品の表面に形成される。鋳造
金型内に充填された溶湯を急速冷却すると、鋳造製品の
表面にＳｉ粒子が生成されないスキン層が形成されて耐
摩耗面を形成することができないが、低速で鋳造金型内
に溶湯を注入すると鋳造製品の表面に初晶Ｓｉ粒子が露
出して形成されることになり、鋳造操作のみで表面を耐
摩耗面とすることができる。
【００２７】これにより、アルミニウム合金を使用して
耐摩耗性に優れたプーリを製造することができる。ま
た、鋳造のみによって表面を耐摩耗面とすることができ
るので、低コストでプーリを製造することができる。ア
ルミニウム製のプーリは鋼製に比して重量が大幅に低減
されるので、カムシャフトの回転応答性を高めることが
でき、エンジンを高速回転させることが可能となるとと
もに、プーリに噛み合うチェーンベルトの耐久性を向上
させることができる。
耐摩耗性に優れたプーリを製造することができる。ま
た、鋳造のみによって表面を耐摩耗面とすることができ
るので、低コストでプーリを製造することができる。ア
ルミニウム製のプーリは鋼製に比して重量が大幅に低減
されるので、カムシャフトの回転応答性を高めることが
でき、エンジンを高速回転させることが可能となるとと
もに、プーリに噛み合うチェーンベルトの耐久性を向上
させることができる。
【００２８】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
あることはいうまでもない。たとえば、図示する動力伝
達用プーリは自動車の動弁機構に使用されているが、こ
れに限られることなく、チェーンベルトが掛け渡されて
動力を伝達するために使用されるチェーンプーリであれ
ば、どのようなものにでも本発明を適用することができ
る。
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
あることはいうまでもない。たとえば、図示する動力伝
達用プーリは自動車の動弁機構に使用されているが、こ
れに限られることなく、チェーンベルトが掛け渡されて
動力を伝達するために使用されるチェーンプーリであれ
ば、どのようなものにでも本発明を適用することができ
る。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、プーリの素材をアルミ
ニウム合金とすることができるので、動力伝達用のプー
リを軽量化することができる。プーリのうちチェーンベ
ルトが噛み合う面を耐摩耗面とすることができ、鋼製の
プーリと同様な耐摩耗性および耐久性を確保することが
できる。鋳造によってプーリの表面に耐摩耗面を形成す
ることができるので、少ない工程により低コストで所望
の性能のプーリを製造することができる。
ニウム合金とすることができるので、動力伝達用のプー
リを軽量化することができる。プーリのうちチェーンベ
ルトが噛み合う面を耐摩耗面とすることができ、鋼製の
プーリと同様な耐摩耗性および耐久性を確保することが
できる。鋳造によってプーリの表面に耐摩耗面を形成す
ることができるので、少ない工程により低コストで所望
の性能のプーリを製造することができる。
【図１】自動車用の動弁機構の一例を示す断面図であ
る。
る。
【図２】クランクシャフトの回転をカムシャフトに伝達
するための動力伝達機構を示す断面図である。
するための動力伝達機構を示す断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】プーリの製造方法を示す工程図である。
７ カムシャフト １０ クランクシャフト １１，１２ チェーンプーリ １３ チェーンベルト １４ 歯部
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２２Ｄ 25/02 Ｂ２２Ｄ 25/02 Ｚ 27/04 27/04 Ｇ 27/09 27/09 Ａ 27/18 27/18 Ａ Ｆ１６Ｈ 55/38 Ｆ１６Ｈ 55/38 Ａ
Claims (4)
- 【請求項１】 外周部に歯付きベルトが接触する歯部が
複数設けられたプーリのプリフォームを鋳造により成形
し、前記プリフォームの歯部を塑性加工により仕上げ加
工して製造される動力伝達用プーリであって、プーリの
合金組成をＳｉが13.0〜18.0重量％含有されたアルミニ
ウム合金により形成し、前記プーリの表面に鋳造時に晶
出する初晶Ｓｉ粒子により耐摩耗面を形成するようにし
たことを特徴とする動力伝達用プーリ。 - 【請求項２】 Ｓｉを13.0〜18.0重量％含有するアルミ
ニウム合金組成の溶湯を鋳型内に低速注入して外周部に
歯付きベルトが接触する歯部が複数設けられたプーリの
プリフォームを鋳造する鋳造工程と、 前記プリフォームの前記歯部を鍛造金型により塑性加工
する塑性加工工程とを有し、 前記鋳造工程において前記プーリの表面に晶出する初晶
Ｓｉ粒子により耐摩耗面を形成するようにしたことを特
徴とする動力伝達用プーリの製造方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の動力伝達用プーリの製造
方法において、前記アルミニウム合金はＣｕを3.0〜5.0
重量％含有し、Ｍｇ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｐのうち１種
または２種以上含有し、残部がＡｌと不可避的不純物か
らなることを特徴とする動力伝達用プーリの製造方法。 - 【請求項４】 請求項２または３記載の動力伝達用プー
リの製造方法において、Ｔ５またはＴ６などの熱処理を
行うことを特徴とする動力伝達用プーリの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001041940A JP2002243023A (ja) | 2001-02-19 | 2001-02-19 | 動力伝達用プーリおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001041940A JP2002243023A (ja) | 2001-02-19 | 2001-02-19 | 動力伝達用プーリおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002243023A true JP2002243023A (ja) | 2002-08-28 |
Family
ID=18904310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001041940A Pending JP2002243023A (ja) | 2001-02-19 | 2001-02-19 | 動力伝達用プーリおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002243023A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010140793A3 (ko) * | 2009-06-02 | 2011-04-21 | An Byeong Chan | 자동텐션기가 장착된 연사기 |
-
2001
- 2001-02-19 JP JP2001041940A patent/JP2002243023A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010140793A3 (ko) * | 2009-06-02 | 2011-04-21 | An Byeong Chan | 자동텐션기가 장착된 연사기 |
| CN102449213A (zh) * | 2009-06-02 | 2012-05-09 | 安炳赞 | 安装有自动张紧器的捻线机 |
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