JP2006132559A - Belt pulley - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、歯付きベルトが巻き掛けられるベルトプーリに関する。 The present invention relates to a belt pulley around which a toothed belt is wound.
一方の回転軸から他方の回転軸に動力を伝達する伝動機構として、それぞれの回転軸に取り付けられたプーリ間にベルトを巻き掛けるようにしたベルト伝動機構がある。ベルト伝動機構の伝動方式としては、簡易な摩擦方式と高精度な噛合方式とがあり、摩擦方式にあっては平ベルトやVベルトが用いられ、噛合方式にあっては歯付ベルトが用いられる。 As a transmission mechanism for transmitting power from one rotary shaft to the other rotary shaft, there is a belt transmission mechanism in which a belt is wound between pulleys attached to each rotary shaft. As a transmission system of the belt transmission mechanism, there are a simple friction system and a high-precision meshing system, a flat belt or a V belt is used for the friction system, and a toothed belt is used for the meshing system. .
歯付ベルトを用いた噛合方式のベルト伝動機構は、たとえば、4サイクルエンジンの動弁機構に採用されることが多い。エンジンの動弁機構は、吸気バルブや排気バルブを開閉させるカム軸を備えており、エンジン回転に伴いクランク角度に同期して所定のタイミングで吸排気バルブを開閉すべくクランク軸からカム軸に回転を伝達するため、クランク軸に固定されるクランクプーリとカム軸に固定されるカムプーリとに、歯付ベルトであるタイミングベルトが掛け渡されるようになっている。 A meshing type belt transmission mechanism using a toothed belt is often employed, for example, in a valve operating mechanism of a four-cycle engine. The engine valve mechanism has a camshaft that opens and closes the intake and exhaust valves, and rotates from the crankshaft to the camshaft to open and close the intake and exhaust valves at a predetermined timing in synchronization with the crank angle as the engine rotates. Therefore, a timing belt, which is a toothed belt, is stretched between a crank pulley fixed to the crankshaft and a cam pulley fixed to the camshaft.
クランク軸の回転はピストンの往復運動に連動する一方、カム軸の回転は吸気バルブや排気バルブの往復運動に連動しており、ピストンとバルブとの干渉を避けてエンジンの運転状態を正常に保つためには、タイミングベルトの噛み合いを良好に保ってカム軸とクランク軸とを正確に同期させることが必要となっている。このため、エンジンにはタイミングベルトのベルト張力を適切に保持するテンションプーリが組み付けられており、更には、タイミングベルトの歯飛びを確実に防止するため、クランクプーリやカムプーリの両端部にフランジ板が設けられている(たとえば、特許文献1参照)。 While the rotation of the crankshaft is linked to the reciprocating movement of the piston, the rotation of the camshaft is linked to the reciprocating movement of the intake valve and the exhaust valve, and keeps the engine operating normally by avoiding interference between the piston and the valve. For this purpose, it is necessary to accurately synchronize the camshaft and the crankshaft while maintaining good timing belt engagement. For this reason, the engine is equipped with a tension pulley that properly holds the belt tension of the timing belt.Furthermore, in order to reliably prevent the timing belt from skipping, flange plates are provided at both ends of the crank pulley and cam pulley. (For example, refer to Patent Document 1).
ところで、クランクプーリやカムプーリの製造過程においては、製造コストを削減するために金型を使用することが多い。このように、金型を用いた成形方法としては、加熱溶融させた樹脂材料を金型内に射出することにより樹脂製プーリを成形する射出成形(たとえば、特許文献1参照)や、金属材料を金型によって打ち抜くことにより金属製プーリを成形するプレス成形(たとえば、特許文献2参照)や、金属粉末を金型内に封入して加圧成形した後に、成形された金属を加熱して粉末粒子を拡散結合(焼結)させることによって焼結製プーリを製造する方法等がある。
しかしながら、金型を用いてクランクプーリやカムプーリを成形する際には、成形後に金型を引き抜く必要があることから製品形状が制約されることになり、クランクプーリやカムプーリの両端部にフランジ板を成形することは不可能であった。このため、特許文献1に示されるように、クランクプーリやカムプーリの両端部にフランジ板を設ける際には、一方のフランジ板を別個に成形するとともにフランジ板をプーリ本体に組み付ける必要があるが、このような製造方法では部品点数や加工工数の増加を招くことから製造コストの削減が困難となっていた。 However, when forming a crank pulley or cam pulley using a mold, the shape of the product is restricted because it is necessary to pull out the mold after molding, and flange plates are attached to both ends of the crank pulley and cam pulley. It was impossible to mold. For this reason, as shown in Patent Document 1, when providing flange plates at both ends of the crank pulley and cam pulley, it is necessary to form one flange plate separately and assemble the flange plate to the pulley body. In such a manufacturing method, it is difficult to reduce the manufacturing cost because the number of parts and the number of processing steps are increased.
本発明の目的は、フランジ板を両端部に備えたベルトプーリの低コスト化を達成することにある。 An object of the present invention is to achieve cost reduction of a belt pulley having flange plates at both ends.
本発明のベルトプーリは、歯付ベルトが巻き掛けられるベルトプーリであって、前記歯付ベルトに噛み合う複数の歯が外周面に形成されるプーリ本体と、前記プーリ本体の一端部に径方向外方に突出して形成され、周方向に間隔を空けて並べられる複数の第1フランジ板と、前記プーリ本体の他端部に径方向外方に突出して形成され、周方向に間隔を空けて並べられる複数の第2フランジ板とを有し、前記第1フランジ板と前記第2フランジ板とは、相互に対面することなく周方向にずらして配置されることを特徴とする。 The belt pulley of the present invention is a belt pulley around which a toothed belt is wound, and a pulley main body in which a plurality of teeth meshing with the toothed belt are formed on an outer peripheral surface, and a radially outer side at one end of the pulley main body. A plurality of first flange plates that are formed to protrude in the circumferential direction and arranged at intervals in the circumferential direction, and are formed to project radially outward from the other end portion of the pulley body, and are arranged at intervals in the circumferential direction. The first flange plate and the second flange plate are arranged so as to be shifted in the circumferential direction without facing each other.
本発明のベルトプーリは、前記プーリ本体、前記第1フランジ板および前記第2フランジ板は一体成形されることを特徴とする。 The belt pulley according to the present invention is characterized in that the pulley body, the first flange plate, and the second flange plate are integrally formed.
本発明によれば、プーリ本体の一端部に形成される第1フランジ板と、プーリ本体の他端部に形成される第2フランジ板とを、相互に対面させることなく周方向にずらして形成するようにしたので、両端部にフランジ板を備えるベルトプーリを一体成形することが可能となる。これにより、部品点数や加工工数を削減することができ、ベルトプーリの低コスト化を達成することができる。 According to the present invention, the first flange plate formed at one end of the pulley body and the second flange plate formed at the other end of the pulley body are shifted in the circumferential direction without facing each other. Since it was made to do, it becomes possible to integrally mold a belt pulley provided with a flange plate at both ends. Thereby, the number of parts and the number of processing steps can be reduced, and the cost reduction of the belt pulley can be achieved.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は動弁機構10を備えた4サイクルエンジン11(以下、エンジンという)を示す側面図であり、このエンジン11には本発明の一実施の形態であるベルトプーリとしてのカムプーリ12やクランクプーリ13が装着されている。また、図示するエンジン11は、発電機や圧縮機の動力源として用いられる汎用エンジンとなっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view showing a four-cycle engine 11 (hereinafter referred to as an engine) provided with a
図1に示すように、エンジン11は、クランク軸14を回転自在に収容するクランクケース15と、図示しないピストンを往復動自在に収容するシリンダ16とを備えており、クランクケース15とシリンダ16とは一体になってシリンダブロック17を形成している。また、シリンダ16の上端面には動弁機構10を収容するシリンダヘッド18が組み付けられ、更にシリンダヘッド18の上端面にはヘッドカバー19が組み付けられている。
As shown in FIG. 1, the
動弁機構10は、クランク軸14に平行となって組み込まれるカム軸20と、シリンダヘッド18に開閉自在に組み込まれる吸気バルブ21を備えており、カム軸20と吸気バルブ21との間には、カム軸20に設けられるカム20aの回転運動を往復運動に変換する吸気用のロッカーアーム22が組み込まれている。同様に、シリンダヘッド18には排気バルブ23が開閉自在に組み込まれており、カム軸20と排気バルブ23との間にはカム20bの回転運動を往復運動に変換する排気用のロッカーアーム24が組み込まれている。つまり、カム軸20を回転させてロッカーアーム22,24を揺動させることにより、吸気バルブ21や排気バルブ23は所定のタイミングで開閉されることになる。なお、吸気バルブ21や排気バルブ23はバルブスプリング25,26によって閉方向に付勢されている。
The
このようなカム軸20はクランク軸14から出力されるエンジン動力によって駆動される。このため、カム軸20の端部にはカムプーリ12が取り付けられ、クランク軸14の端部にはクランクプーリ13が取り付けられており、カムプーリ12とクランクプーリ13との間には歯付ベルトであるタイミングベルト30が掛け渡されている。そして、タイミングベルト30に形成される歯と、カムプーリ12やクランクプーリ13の外周面に形成される歯とを噛み合わせることにより、タイミングベルト30に滑りを生じさせることなくクランク軸14とカム軸20とを正確に同期させることができ、エンジン11の運転状態を正常に保つことが可能となっている。なお、図1に示すように、シリンダ16にはテンションプーリ31が取り付けられており、タイミングベルト30に所定のベルト張力を付与することによって、タイミングベルト30の歯飛びや弛みが防止されている。また、タイミングベルト30は、繊維や鋼などのコードからなる芯材とこれを被覆するゴム材料とを用いて形成されている。
Such a
図2(A)はカムプーリ12を示す側面図であり、図2(B)はカムプーリ12を矢印a方向から示す平面図である。また、図3(A)はカムプーリ12を単体で示す斜視図であり、図3(B)はタイミングベルト30が巻き掛けられた状態のカムプーリ12を示す斜視図である。続いて、図2および図3に基づいてカムプーリ12の形状について説明する。
2A is a side view showing the
図2および図3に示すように、カムプーリ12を構成するプーリ本体35はハブ部36とリム部37とを備えており、ハブ部36の中心部にはカム軸20が挿入される挿入孔38が形成され、リム部37の外周面にはタイミングベルト30の歯32に噛み合う歯39が複数形成されている。また、リム部37の一端部には径方向外方に突出する第1フランジ板40(以下、フランジ板という)が複数形成されており、リム部37の他端部には径方向外方に突出する第2フランジ板41(以下、フランジ板という)が複数形成されている。それぞれのフランジ板40,41は、周方向に間隔を空けて並ぶように形成されるとともに、相互に対面することなく周方向にずらして配置されている。なお、ハブ部36の挿入孔38にはキー溝42が形成されており、このキー溝42に図示しないキーを挿入することによって、カム軸20に対してカムプーリ12が周方向に固定されることになる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
このように、プーリ本体35の一端部と他端部とにフランジ板40,41を形成することにより、図3(B)に示すように、フランジ板40,41によってタイミングベルト30を幅方向に保持することができるため、タイミングベルト30の脱落を防止することができる。また、フランジ板40,41はカムプーリ12に形成される歯39の歯先面よりも径方向外方に突出して形成されるため、フランジ板40,41をタイミングベルト30の側面部に確実に接触させることができ、タイミングベルト30のずれを確実に抑制することができる。
Thus, by forming the
続いて、カムプーリ12の製造方法について説明する。まず、図示するカムプーリ12にあっては、金属粉末を金型内に封入して加圧成形した後に、成形された金属を加熱して粉末粒子を拡散結合(焼結)させることによって製造されている。ここで、図4(A)はカムプーリ12を加圧成形するプレス機45を示す概略図であり、図4(B)はプレス機45に組み込まれるパンチの一方によって成形される加工面をハッチングで示すカムプーリ12の斜視図である。なお、図4(B)にはリム部37に形成される加工面のみをハッチングで示している。
Then, the manufacturing method of the
図4(A)に示すように、カムプーリ12を加圧成形するプレス機45は、円形の摺動孔46aを備えたダイ46と、このダイ46の摺動孔46aに摺動自在に収容される上パンチ47および下パンチ48を備えている。加圧成形を行う際には、摺動孔46a内に金属粉末を封入した状態のもとで上パンチ47を下降移動させることにより、上パンチ47と下パンチ48との間に金属粉末を挟み込んでカムプーリ12に加工することになる。そして、加圧成形後には上パンチ47を上昇移動させた後に下パンチ48を上昇移動させることにより、加工されたカムプーリ12がダイ46から取り出されるようになっている。
As shown in FIG. 4A, a
ここで、図3(A)に示されるように、カムプーリ12の両端部に形成されるフランジ板40,41は、相互に対面することなく周方向にずらして形成されるため、金型によってプーリ本体35に各フランジ板40,41を備えたカムプーリ12を一体成形することが可能となる。つまり、図4(A)および(B)に示すように、軸方向にフランジ板40,41が重ならない形状であるため、成形後におけるパンチ47,48の引き抜き移動がフランジ板40,41によって阻害されることはなく、両端部にフランジ板40,41を備えるカムプーリ12を一体成形することが可能となっている。これにより、部品点数や加工工数を削減することができ、カムプーリ12の低コスト化を達成することができる。
Here, as shown in FIG. 3A, the
なお、これまでカムプーリ12を中心に説明してきたが、クランク軸14に取り付けられるクランクプーリ13にあっても、図1に示すように、相互に対面することなく周方向にずらされたフランジ板を両端部に備えており、金型を用いてクランクプーリ13を一体に形成することが可能となっている。
In the above description, the
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、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、ベルトプーリとしては、エンジン11に適用されるカムプーリ12やクランクプーリ13に限られることはなく、複写機やプリンタ等の事務機器に適用される歯付プーリに本発明を適用しても良い。
As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example, the belt pulley is not limited to the
また、図示する場合には、フランジ板40,41が歯先面に対してほぼ直角に形成されているが、この形状に限られることはなく、フランジ板40,41を歯先面に対して傾斜させるようにしても良い。また、カムプーリ12に形成されるフランジ板40,41の幅寸法は、3つの歯に重なるように設定されているが、この幅寸法に限られることはなく、カムプーリ12の歯数やプーリ直径などに応じて変更しても良い。
Further, in the illustrated case, the
さらに、カムプーリ12やクランクプーリ13を成形する際の材料としては、燒結金属に限られることはなく、負荷が小さい場合には樹脂材料を用いてカムプーリ12やクランクプーリ13を射出成形するようにしても良い。さらに、鍛造加工や鋳造加工によって金属材料をカムプーリ12やクランクプーリ13に成形しても良いことは言うまでもない。いずれの加工方法であっても、フランジ板40,41を相互に対面させることなく周方向にずらして設けることにより、両端部にフランジ板40,41を備えるカムプーリ12やクランクプーリ13を一体成形することが可能となる。これにより、部品点数や加工工数を削減することができ、カムプーリ12やクランクプーリ13の低コスト化を達成することができる。
Furthermore, the material for molding the
なお、カムプーリ12やクランクプーリ13を加圧成形する際には、上パンチ47だけを下降させて加圧する片押し法に限られることはなく、上パンチ47と下パンチ48とを移動させて加圧する両押し法や、ダイ46を上下動自在に保持するようにしたフローティングダイ法や、上パンチ47の下降移動に合わせてダイ46を下降させるようにした引下げ法であっても良い。
Note that when the
12 カムプーリ(ベルトプーリ)
13 クランクプーリ(ベルトプーリ)
30 タイミングベルト(歯付ベルト)
35 プーリ本体
40 フランジ板(第1フランジ板)
41 フランジ板(第2フランジ板)
12 Cam pulley (belt pulley)
13 Crank pulley (belt pulley)
30 Timing belt (toothed belt)
35
41 Flange plate (2nd flange plate)
Claims (2)
前記歯付ベルトに噛み合う複数の歯が外周面に形成されるプーリ本体と、
前記プーリ本体の一端部に径方向外方に突出して形成され、周方向に間隔を空けて並べられる複数の第1フランジ板と、
前記プーリ本体の他端部に径方向外方に突出して形成され、周方向に間隔を空けて並べられる複数の第2フランジ板とを有し、
前記第1フランジ板と前記第2フランジ板とは、相互に対面することなく周方向にずらして配置されることを特徴とするベルトプーリ。 A belt pulley around which a toothed belt is wound;
A pulley body in which a plurality of teeth meshing with the toothed belt are formed on the outer peripheral surface;
A plurality of first flange plates formed at one end of the pulley body so as to protrude radially outward and arranged at intervals in the circumferential direction;
A plurality of second flange plates formed on the other end portion of the pulley body so as to protrude radially outward and arranged at intervals in the circumferential direction;
The belt pulley, wherein the first flange plate and the second flange plate are arranged so as to be shifted in the circumferential direction without facing each other.
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