JP2004160479A - タイミングベルトドライブプーリー及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】主として高圧洗浄機、除雪機、芝刈機等に用いる汎用エンジンの動弁系機械に装着する内蔵型の駆動部品としてのタイミングベルトドライブプーリーを提供する。
【解決手段】平板状始発部材Ｐから順次プレス加工方法、すなわち、ブランク抜き工程、バーリング工程、フランジ潰し工程、第一のヨロメキ加工工程、内径成型工程、第二のヨロメキ加工工程、内径Ｃ面押し工程、内径シゴキ工程、フランジ絞り工程及びトリミング工程を行うことにより、歯４付きプーリー部５と、その一側側面外周に歯車形状を有するフランジ部３を一体のものとして打ち抜き形成した。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、主として高圧洗浄機、除雪機、芝刈機等に用いる汎用エンジンの動弁系機械に装着するタイミングベルトドライブプーリーに係り、特に、エンジン内蔵型のタイミングベルト駆動部品として用いるタイミングベルトドライブプーリー及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、一般にエンジン内蔵型のタイミングベルトを駆動させるタイミングベルトドライブプーリーは、クランク軸に圧入固着され、タイミングベルト、カムスプロケットを介してカムシャフトを駆動させると同時に、カムやロッカアーム、エンジンバルブ等の潤滑を行うための潤滑油をタイミングベルトに供給するためのオイルスリンガを歯付きプーリーの側面外周フランジ部に形成した歯車によって駆動させる構造になっている。
【０００３】
従来のこの種のタイミングベルトドライブプーリーは、図１０乃至図１３に示すように、２個の部品、すなわち、タイミングベルトを駆動させるための歯５０付きプーリー部５１と、オイルスリンガを回転駆動させる歯形５２形状を有するフランジ部５３を一体化固定して形成するものである。プーリー部５１は、比較的肉厚に形成する必要があるため、金属粉末又は合金粉末を始発材料として使用し、これを所定の型に入れて加圧成型し、次いで溶融温度以下の温度で焼き固める所謂焼結成型によって作成し、フランジ部５３は、比較的肉厚を薄く形成することができるため、平板状始発材料からプレス加工により製作する。そして、これら２個の中間部品５１，５３は、フランジ部５３の内径にプーリー部５１を圧入固着させて一体化することにより完成品としてのタイミングベルトドライブプーリー５４を完成させていた。その後、タイミングベルトドライブプーリー５４をクランクシャフト５５に圧入固着して使用することができるものである。
【特許文献１】
特許第３２２２８０８号公報
【特許文献２】
特公平７−２９１７３号公報
【特許文献３】
特許第２９９９４４９号公報
【非特許文献１】
日経メカニカル１９９７年５月２６日第５０７号、第１８頁以下
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の構成によるタイミングベルトドライブプーリー５４は、クランクシャフト５５に圧入固着された状態で、タイミングベルト、カムスプロケットを介してカムシャフトを駆動させると同時に、潤滑油をタイミングベルトに供給するオイルスリンガを回転駆動させるものである。したがって、クランク軸との嵌合部となる歯付きプーリー部５１の内径精度が悪く、また、しめしろが少ない場合には、クランクシャフト５５との間に滑りが発生し、エンジンの損傷を招く恐れがあり、歯付きプーリー部５１の内径には高い精度が要求されるため、従来は焼結時の熱影響により歪みの発生した内径を研削加工することによって寸法精度の向上を図るという手間を掛けていた。
【０００５】
また、プレス加工によって製作された歯車形状を有するフランジ部５３も、焼結加工によって製作された歯付きプーリー部５１と圧入嵌合により一体化するものであり、前記フランジ部５３の肉厚が薄いため圧入後の固着面積が非常に少なく、寸法精度が悪かったり、圧入されるプレス打ち抜き面が平坦でない場合には、エンジンの運転時に２部品に分離する恐れがあった。そこで、両者の嵌合部には高い精度が要求され、一般的なプレス加工ではこれらの要求を満足することが困難であり、従来は、ファインブランキング手法により加工し、歯付きプーリー部５１に対する圧入面の精度向上を図っていた。
【０００６】
しかしながら、このような従来のタイミングベルトドライブプーリー５４の製造方法によっては、歯付きプーリー部５１を粉末冶金法による焼結により製作する工程と、その後更に内径を研削する工程が必要であり、また歯車形状を有するフランジ部５３を平板状始発材料からプレス加工におけるファインブランキング手法によって製作する工程と、その後に両者を一体化するための圧入嵌合工程とを必要とするものであるため、製造工程が複雑になり、品質的なバラツキを生じ、更には製造コストが高騰する等の不具合を有するものであった。
本発明は、上記問題に鑑みて創案されたものであり、一枚の平板状始発材料から順次、歯付きプーリー部と歯車形状を有するフランジ部とを一体のものとしてプレス加工によって製作し、複雑な製作工程を省略して価格的にも有利なタイミングベルトドライブプーリーを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るタイミングベルトドライブプーリーは、平板状始発材料から順送プレス加工方法により、歯付きプーリー部と、その一側側面外周に歯車形状を有するフランジ部を一体に打ち抜き形成したことを要旨とするものである。また、このタイミングベルトドライブプーリーは、プーリー部とフランジ部の肉厚が異なるように構成することができる。
【０００８】
更に、本発明に係るタイミングベルトドライブプーリーの製造方法は、熱間圧延鋼板上に製品として必要な形状をブランキングするブランク抜き工程と、ブランキングした内径形成孔部に立ち上げ部分のボリュームを確保するための内径バーリングを行うバーリング工程と、フランジ部となる底面の板厚を製品として必要な板厚まで潰すフランジ潰し工程と、内径の形状形成に必要な厚みを確保するために横方向からカットし、同時に切断面の凹凸を除去する第一のヨロメキ加工工程と、製品高さを抑えるために潰すと共に、内径の歯形形状を形成する内径成型工程と、成型加工によって発生したバリを横方向からカットし、製品高さを確保する第二のヨロメキ加工工程と、製品に要求される内径にＣ面打ちを行い、バリを除去する内径Ｃ面押し工程と、内径にシゴキ加工を行い、内径寸法を仕上げると共に、内径スプラインパンチ形状にシゴキ加工を施す内径シゴキ工程と、製品形状のフランジ部分の絞りを行うフランジ絞り工程と、外形歯車形状のトリミングを行うトリミング工程とを有することを要旨としている。また、上記タイミングベルトドライブプーリーを製造する方法において、前記プーリー部とフランジ部の肉厚が異なるように加工整形する工程を加えることも可能である。
【０００９】
【作用】
上記構成によれば、タイミングベルトドライブプーリーは、これをクランク軸に圧入する際に、高精度を必要とする歯付きプーリー部の内径が従来のような焼結時の熱影響による歪みを発生せず、かつ、再現性の良い順送プレス手法により高精度に成型されているため、切削加工を必要としない。
また、本発明によるタイミングベルトドライブプーリーでは、歯付きプーリー部の内径が、従来のような平面とするよりも、外径面の歯形成型に併せて内径側もそれに対応する同様な歯形形状とすることによって、クランク軸との滑りトルクが向上するという、いわゆる楔効果に着目し、従来の加工方法では困難であったプレス加工方法を可能にし、従来品と比較してクランク軸との滑りトルクを向上することができ、滑りトルクを必要とする出力の大きなエンジンにも対応できるという効果を奏する。
【００１０】
更に、本発明に係るタイミングベルトドライブプーリーは、ベルトを駆動させる歯付きプーリー部とオイルスリンガを駆動させるフランジ部が一枚の平板状始発材料で成型されているため、従来品と比較して遥かに高い機械的強度が得られ、エンジンの運転時に歯車形状を有するフランジ部が分離脱落する恐れが完全に解消され、きわめて高い信頼性が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るタイミングベルトドライブプーリー及びその製造方法についての実施形態を図面に従って説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）は、タイミングベルトドライブプーリーを使用する汎用エンジンの概略を示す要部断面図、図２はタイミングベルトドライブプーリーの斜視図、図３は側面図、図４は平面図、図５は図４におけるＶ−Ｖ線断面図である。
本発明に係るタイミングベルトドライブプーリー１は、上記特許文献４に説明されているように、高圧洗浄機、除雪機、芝刈機等に用いる汎用エンジンの動弁系機械内に配設されるものである。すなわち、通常のエンジンでは、タイミングベルトは熱や油を嫌うため、エンジンの外部に配置するのが一般的である。しかし、本発明に係るタイミングベルトドライブプーリー１を使用する汎用エンジン（図１（ａ）及び（ｂ）参照）においては、シリンダ部Ｓのすぐ脇に形成される空間Ｃに配置する構造になるものであり、潤滑油Ｏ内に半漬浸されて回転するオイルスリンガＡでタイミングベルトＢに油をはねかけ、タイミングベルトＢに付着した潤滑油Ｏをカムやロッカアーム、バルブ位置まで搬送して潤滑を行うことができるようになっている。本発明に係るタイミングベルトドライブプーリー１は、上記エンジン側のオイルスリンガＡに対設し、該オイルスリンガＡを駆動させる歯形２，２…の形状を有するフランジ部３と、上記タイミングベルトを駆動させるため、外周にギヤ状の歯４，４…を形成した歯付きプーリー部５を有しており、両者を一枚の平板状始発材料Ｐから順送プレス加工によって一体に形成してある。また、プーリー部５の内壁には、該プーリー部５の外周に形成した歯４，４…の形成部位に対応し、その突出部の内側にスプライン溝６，６…が形成されている。このスプライン溝６，６…はプーリー部５の形成時に生じる内周歪みの発生を防止すると共に、クランクシャフト７に嵌合装着した場合に楔作用を奏し、かつ、クランクシャフト７との間に形成される隙間、すなわちスプライン溝６，６…によって嵌合面からの潤滑油Ｏの排除を促し、クランクシャフト７に対する固着性を向上させることができる。また、クランクシャフト７の外周側に対応するスプライン溝６，６…が形成されることにより両者の嵌合によりエンジンが高トルク化しても、完全なトルク伝達を可能にする効果を期待することができる。
【００１２】
次に、本発明に係るタイミングベルトドライブプーリー１の製造方法について説明する。
図６はタイミングベルトドライブプーリーの製造方法に係るシステム図、図７乃至図９は本製造方法の各工程を示す工程図であり、各図の（イ）〜（オ）は始発材料から製品がプレス加工されるまでの作業工程の状態を示すものである。
（１）各図において、始発材料として平板状の熱間圧延鋼板Ｐを用い、まず、該熱間圧延鋼板Ｐに製品として必要な形状８をブランキングするブランク抜き加工（図７（イ）〜（ハ）参照）を行う。
（２）次に、ブランキングした内径形成孔部に立ち上げ部分のボリュームを確保するための内径バーリングを行うバーリング加工（図７（ニ）参照）を行う。
（３）バーリング加工後、製品のフランジ部３となる底面の板厚を製品として必要な板厚にまで潰すフランジ潰し加工（図８（ホ）参照）を行う。
（４）次に、内径の形状形成に必要な厚みを確保するために横方向からカットし、同時に切断面の凹凸を除去するための第一のヨロメキ加工（図８（ヘ）参照）を行う。
（５）第一のヨロメキ加工後に製品としての必要高さに抑えるための潰し加工を行うと共に、内径の歯形形状を形成する内径成型加工（図８（ト）参照）を行う。
（６）内径成型加工によって発生したバリを横方向からカットし、製品高さを確保する第二のヨロメキ加工（図８（チ）参照）を行う。
（７）次に、製品に要求される内径にＣ面打ちを行い、バリを除去する内径Ｃ面押し加工（図９（リ）参照）を行う。
（８）更に、内径にシゴキ加工を行い、内径寸法を仕上げると共に、内径スプラインパンチ形状にシゴキ加工（図９（ヌ）参照）を施し、精度の良い内径スプライン形状を形成する。
（９）製品形状のフランジ部分の絞りを行うフランジ絞り加工（図９（ル）参照）を行う。
（１０）最後に、製品の外形歯車形状にトリミング加工（図９（オ）参照）を施して完成品を得ることができる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明に係るタイミングベルトドライブプーリー及びその製造方法は、以上のように構成したから、平板状の熱間圧延鋼板を始発材料としてプレス加工方法のみで精度が高く、品質的なバラツキを防止して製品としてのコストを低減することができると共に、クランク軸に装着して使用する場合にもトルク向上を図ることができる一体型のタイミングベルトドライブプーリーを提供することができるものであり、本発明の実施により得られる効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るタイミングベルトドライブプーリーを構成する汎用型エンジンの概略を示すものであり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正断面図である。
【図２】同タイミングベルトドライブプーリーの斜視図である。
【図３】同タイミングベルトドライブプーリーの側面図である。
【図４】同タイミングベルトドライブプーリーの平面図である。
【図５】同タイミングベルトドライブプーリーの縦断面図である。
【図６】タイミングベルトドライブプーリーの製造方法に係るシステム図である。
【図７】同じくタイミングベルトドライブプーリーの製造工程（（イ）〜（ニ））を示す工程図である。
【図８】同じくタイミングベルトドライブプーリーの製造工程（（ホ）〜（チ））を示す工程図である。
【図９】同じくタイミングベルトドライブプーリーの製造工程（（リ）〜（オ））を示す工程図である。
【図１０】従来のタイミングベルトドライブプーリーを示す斜視図である。
【図１１】同じく歯付きプーリーを示す斜視図である。
【図１２】同じくフランジ部を示す斜視図である。
【図１３】従来のタイミングベルトドライブプーリーの縦断面図である。
【符号の説明】
１ タイミングベルトドライブプーリー
２ 歯形
３ フランジ部
４ ギヤ状の歯
５ プーリー部
６ スプライン溝
７ クランクシャフト
８ 製品として必要な形状
Ａ オイルスリンガ
Ｂ タイミングベルト
Ｃ 空間
Ｏ 潤滑油
Ｐ 熱間圧延鋼板
Ｓ シリンダ部

Claims (4)

1. 平板状始発材料から順送プレス加工方法により、歯付きプーリー部と、その一側側面外周に歯車形状を有するフランジ部を一体に打ち抜き形成したことを特徴とするタイミングベルトドライブプーリー。
2. 前記プーリー部とフランジ部の肉厚が異なることを特徴とする請求項１のタイミングベルトドライブプーリー。
3. 次の各工程によりタイミングベルトドライブプーリーを製造する方法。
   （１）熱間圧延鋼板上に製品として必要な形状をブランキングするブランク抜き工程。
   （２）ブランキングした内径形成孔部に立ち上げ部分のボリュームを確保するための内径バーリングを行うバーリング工程。
   （３）フランジ部となる底面の板厚を製品として必要な板厚まで潰すフランジ潰し工程。
   （４）内径の形状形成に必要な厚みを確保するために横方向からカットし、同時に切断面の凹凸を除去する第一のヨロメキ加工工程。
   （５）製品高さを抑えるために潰すと共に、内径の歯形形状を形成する内径成型工程。
   （６）成型加工によって発生したバリを横方向からカットし、製品高さを確保する第二のヨロメキ加工工程。
   （７）製品に要求される内径にＣ面打ちを行い、バリを除去する内径Ｃ面押し工程。
   （８）内径にシゴキ加工を行い、内径寸法を仕上げると共に、内径スプラインパンチ形状にシゴキ加工を施す内径シゴキ工程。
   （９）製品形状のフランジ部分の絞りを行うフランジ絞り工程。
   （１０）外形歯車形状のトリミングを行うトリミング工程。
4. 請求項３のタイミングベルトドライブプーリーを製造する方法において、前記プーリー部とフランジ部の肉厚が異なるように加工整形することを特徴とするタイミングベルトドライブプーリーの製造方法。

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