JP2007016839A - プーリ及び車両用エンジンの補機駆動装置 - Google Patents

プーリ及び車両用エンジンの補機駆動装置 Download PDF

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功 都築
Makoto Toda
誠 戸田
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Abstract

【課題】 プーリと無端ベルトとの間の摩擦抵抗を増大して、動力伝達効率を向上する。
【解決手段】 プーリ30は、Vリブ24を有する無端ベルト20が掛装されるV溝36を有する。V溝36の溝壁面37に多数の凹み40を分散状に設ける。凹み40が、無端ベルト20のVリブ24の側面部25をその膨出変形量の一部により全面的に詰まる深さをもって形成される。凹み40がディンプル状に形成される。凹み40が、V溝36の溝壁面37に滑らかに連続する。凹み40の配列が不規則である。
【選択図】 図1

Description

本発明は、例えば、プーリ及び車両用エンジンの補機駆動装置に関する。
一般的なベルト伝動装置は、駆動プーリと、従動プーリと、駆動プーリ及び従動プーリに掛装いわゆる掛け渡された無端ベルトとを備えて構成されており、駆動プーリの回転を無端ベルトを介して従動プーリに伝達する(特許文献1等参照。)。
特許文献1におけるベルト伝動装置では、Vリブを有するVリブドベルトが無端ベルトとして用いられ、そのVリブに対応するV溝を外周面に有するVリブドプーリが駆動プーリ及び従動プーリとして用いられている。
また、プーリのV溝の溝壁面に多数の突起を分散状に設けものがある(特許文献2等参照。)。
特開平10−184822 特開2004−239381
ベルト伝動装置において、無端ベルトにかけるテンションいわゆる張力が低いと、プーリと無端ベルトとの間にスリップいわゆる滑りが発生し、「鳴き音」が発生しやすくなる。また、無端ベルトにかける張力を高くすれば、プーリと無端ベルトとの間に発生する滑りを防止できるものの、無端ベルトにかかる負荷が増大することにより、無端ベルトの寿命が低下するという問題があった。
本発明が解決しようとする課題は、プーリと無端ベルトとの間の摩擦抵抗を増大して、動力伝達効率を向上することのできるプーリ及び車両用エンジンの補機駆動装置を提供することにある。
前記課題は、特許請求の範囲の欄に記載された構成を要旨とするプーリ及び車両用エンジンの補機駆動装置により解決することができる。
すなわち、特許請求の範囲の請求項1にかかるプーリによると、Vリブを有する無端ベルトが掛装されるV溝の溝壁面に多数の凹みを分散状に設けたものである。したがって、V溝の溝壁面に無端ベルトのVリブの側面部が接触する際、その溝壁面の凹みにVリブの側面部が膨出変形して嵌まる。これにより、プーリと無端ベルトとの間の摩擦抵抗を増大して、動力伝達効率を向上することができる。
したがって、無端ベルトの張力をあまり高くしなくても、プーリと無端ベルトとの間に発生する滑りを防止あるいは低減するとともに、無端ベルトにかかる負荷を低減して無端ベルトの寿命を向上することができる。さらに、無端ベルトの張力をあまり高くしなくてもよいことは、プーリを固定するシャフト部材を回転可能に支持するベアリング、あるいは、プーリをシャフト部材に回転可能に支持するベアリングの寿命向上に有益である。
また、仮にV溝の溝壁面に多数の突起を設けた場合(例えば、特許文献2参照。)には、その突起が無端ベルトのVリブの側面部にくい込むために、そのVリブの側面部が損傷されやすい。これに対し、本請求項は、V溝の溝壁面に多数の凹みを設けており、無端ベルトのVリブの側面部にくい込むことがないので、無端ベルトのVリブの側面部の損傷を防止あるいは低減して無端ベルトの寿命を向上することができる。
また、特許請求の範囲の請求項2にかかるプーリによると、凹みが、無端ベルトのVリブの側面部がその膨出変形量の一部により全面的に詰まる深さをもって形成されている。これにより、無端ベルトのVリブの側面部の余計な膨出変形を抑制することができる。このことは、無端ベルトの寿命向上に有益である。
また、特許請求の範囲の請求項3にかかるプーリによると、凹みがV溝の溝壁面に滑らかに連続している。これにより、凹みとV溝の溝壁面とのなす稜線部による無端ベルトのVリブの側面部の損傷を防止あるいは低減することができる。詳しくは、凹みとV溝の溝壁面とのなす稜線部が角張っていると、その角張った稜線部により無端ベルトのVリブの側面部が損傷を受けやすくなる。しかし、凹みをV溝の溝壁面に滑らかに連続させることにより、凹みとV溝の溝壁面とのなす稜線部の角張りによる無端ベルトのVリブの側面部の損傷を防止あるいは低減することができる。
また、特許請求の範囲の請求項4にかかるプーリによると、凹みの配列が不規則である。これにより、凹みに対する無端ベルトのVリブの側面部の接触形態が多様に変化するため、無端ベルトのVリブの側面部の局部的な摩耗を防止あるいは低減することができる。
また、特許請求の範囲の請求項5にかかるプーリによると、凹みの配列が規則的である。これにより、無端ベルトのVリブの側面部に対するV溝の溝壁面の所定面積当たりの摩擦抵抗を均等化することができる。
また、特許請求の範囲の請求項6にかかるプーリによると、凹みがディンプル状に形成されている。これにより、ディンプル状の凹みにVリブの側面部が膨出変形して嵌まることにより、プーリと無端ベルトとの間の摩擦抵抗を増大して動力伝達効率を向上することができる。
また、特許請求の範囲の請求項7にかかるプーリによると、凹みが条線状に形成されている。これにより、条線状の凹みにVリブの側面部が膨出変形して嵌まることにより、プーリと無端ベルトとの間の摩擦抵抗を増大して動力伝達効率を向上することができる。
また、特許請求の範囲の請求項8にかかる車両用エンジンの補機駆動装置によると、Vリブを有する無端ベルトと、無端ベルトが掛装されるV溝を有するプーリとを備え、かつ、車両用エンジンのクランクシャフトの回転に基づいて補機を駆動するものである。そして、プーリが請求項1〜7のいずれか1つに記載のプーリである。これにより、プーリと無端ベルトとの間の摩擦抵抗を増大して、動力伝達効率を向上することのできるプーリを備えた車両用エンジンの補機駆動装置を提供することができる。これとともに、車両用エンジン、無端ベルト、補機にかかる負荷を低減することができるので、燃費を向上するとともに、車両用エンジン、無端ベルト、補機の寿命を向上することができる。なお、補機としては、オルタネータ、エアコンプレッサ(エアコンディショナーのエアコンプレッサ)、ウォータポンプ、オイルポンプ等が相当する。
本発明によれば、プーリと無端ベルトとの間の摩擦抵抗を増大して、動力伝達効率を向上することができるプーリ及び車両用エンジンの補機駆動装置を提供することができる。
次に、本発明を実施するための最良の形態について実施例を参照して説明する。
[実施例1]
本発明の実施例1を説明する。本実施例では、自動車用車両用エンジンのクランクシャフトの回転に基づいて補機を駆動するための車両用エンジンの補機駆動装置に用いるプーリを例示することにする。
まず、車両用エンジンの補機駆動装置の概要を説明する。なお、図6は車両用エンジンの補機駆動装置を示す概略図である。
図6に示すように、補機駆動装置12は、図示しない車両、例えば自動車のエンジンルーム内に設けられた車両用エンジン10のクランクシャフト11の回転に基づいて補機15を駆動するものである。補機15には、例えば、オルタネータ、エアコンプレッサ等が相当する。
前記補機駆動装置12は、駆動プーリ13と従動プーリ18と無端ベルト20とを備え、駆動プーリ13の回転を無端ベルト20を介して従動プーリ18に伝達するベルト伝動装置により構成されている。
駆動プーリ13は、前記車両用エンジン10のクランクシャフト11に嵌合されかつ固定されており、そのエンジン10の駆動すなわち運転によってクランクシャフト11とともに一体的に回転する。なお、クランクシャフト11は、本明細書でいう「プーリを固定するシャフト部材」に相当する。
また、従動プーリ18は、前記補機15の駆動シャフト16に嵌合されかつ固定されており、駆動シャフト16とともに一体的に回転する。なお、駆動シャフト16は、本明細書でいう「プーリを固定するシャフト部材」に相当する。
前記無端ベルト20は、無端状をなす環状のベルトであり、前記駆動プーリ13及び前記従動プーリ18に掛装されすなわち巻き掛けられており、駆動プーリ13の回転を従動プーリ18に伝達する。また、無端ベルト20は、ベルト本体22の内周面に相互に平行をなす複数条(例えば、4条)の断面V字状をなすVリブ24(「ブロック」とも呼ばれている。)を有するVリブドベルトからなる(図1参照。)。なお、Vリブドベルトについては、周知の構成のものと同じであるから、その説明を省略する。また、Vリブ24は、断面V字状(台形を含む。)で、ベルト本体22の内周面(又は、外周面)に沿って環状に形成されたリブのことをいう。
前記駆動プーリ13及び前記従動プーリ18には、プーリ径が同じ又は異なるものの、実質的に同一構成のプーリ30が用いられている。以下、従動プーリ18に用いられるプーリ30について説明し、駆動プーリ13に用いられるプーリ30についての説明を省略する。なお、図1はプーリを示す斜視図、図2はプーリの一部を示す斜視図、図3は同じく断面図、図4は同じく正面図、図5はプーリに対するベルトの嵌合状態を示す断面図である。
図1に示すように、前記従動プーリ18(図6参照。)に用いられるプーリ30は、例えば、板金製で、ほぼ円環状のプーリ本体32を主体として形成されている。プーリ本体32の軸孔33は、前記補機15の駆動シャフト16(図6参照。)に嵌合可能にかつ固定可能に形成されている。
また、プーリ本体32の外周部には、ほぼ円筒状をなしかつ軸孔33と同一軸線をなす外筒部35が形成されている。外筒部35の外周面には、前記無端ベルト20の各Vリブ24が巻き掛けられる環状をなす複数条(例えば、4本)のV溝36が相互に平行状に形成されている。なお、外筒部35は、例えば、転造加工により形成されている。また、V溝36とは、断面V字状(台形を含む。)で、プーリ本体32の外周面の周方向に沿って環状に形成された条溝のことをいう。
図3に示すように、前記外筒部35には、前記V溝36の両溝壁面37の内径側端部をつなぐ溝底面38、及び、隣り合う両溝壁面37の外径側端部をつなぐ周端面39が形成されている。なお、V溝36の両溝壁面37は、巻き掛ける無端ベルト20のVリブ24(図5参照。)のテーパ形状に適合するテーパ角度をもって形成されている。また、V溝36の両溝壁面37には、巻き掛けられた無端ベルト20のVリブ24の両側面部25が面接触する(図5参照。)。また、V溝36の溝底面38及び周端面39と無端ベルト20のVリブ24の対応する面との間には所定の隙間が存在するものとする。
しかして、前記プーリ30のV溝36の両溝壁面37には、ディンプル状をなす多数の凹み40が分散状に形成されている(図1〜図5参照。)。また、各溝壁面37の凹み40の配列は、溝壁面37の周方向及び径方向に関して不規則に配列されている(図1及び図4参照。)。
図3に示すように、各凹み40は、ほぼ円形の開口面をなす凹形の球冠状面41により形成されている。さらに、各凹み40の球冠状面41の周縁部は、溝壁面37に対して凸形曲面42を介して滑らかに連続している。また、V溝36の両溝壁面37の凹み40は、V溝36の溝中心36cを中心にして非対称状に形成されている。
また、各凹み40は、前記無端ベルト20のVリブ24の側面部25をその膨出変形量の一部により全面的に詰まる深さ40d(図3参照。)をもって形成されている(図5参照。)。その深さ40dは、具合的には、0.2〜0.5mm程度が好ましい。
なお、各凹み40は、例えば、転造加工により容易に形成することができる。また、各凹み40は、外筒部35の成形と同時に形成することも可能である。なお、各溝壁面37における凹み40は、その合計の面積が溝壁面37の面積の半分を超えないように形成するものとする。
上記したプーリ30によれば、Vリブ24を有する無端ベルト20が掛装されるV溝36の溝壁面37に多数の凹み40を分散状に設けたものである(図1、図2及び図4参照。)。したがって、V溝36の溝壁面37に無端ベルト20のVリブ24の側面部25が接触する際、その溝壁面37の凹み40にVリブ24の側面部25が膨出変形して嵌まる(図5参照。)。これにより、プーリ30と無端ベルト20との間の摩擦抵抗を増大して、動力伝達効率を向上することができる。
したがって、無端ベルト20の張力をあまり高くしなくても、プーリ30と無端ベルト20との間に発生する滑りを防止あるいは低減するとともに、無端ベルト20にかかる負荷を低減して無端ベルト20の寿命を向上することができる。さらに、無端ベルト20の張力をあまり高くしなくてもよいことは、プーリ30を固定するシャフト部材すなわち補機15(図6参照。)の駆動シャフト16を回転可能に支持するベアリング(図示省略)の寿命向上に有益である。なお、プーリ30を前記以外のシャフト部材にベアリングで回転可能に支持する場合にもそのベアリングの寿命向上に有益である。
また、仮にV溝36の溝壁面37に多数の突起を設けた場合(例えば、特許文献2参照。)には、その突起が無端ベルト20のVリブ24の側面部25にくい込むために、そのVリブ24の側面部25が損傷されやすい。これに対し、本実施例は、V溝36の溝壁面37に多数の凹み40を設けており、無端ベルト20のVリブ24の側面部25にくい込むことがないので、無端ベルト20のVリブ24の側面部25の損傷を防止あるいは低減して無端ベルト20の寿命を向上することができる。
また、各凹み40が、無端ベルト20のVリブ24の側面部25がその膨出変形量の一部により全面的に詰まる深さ40d(図3参照。)をもって形成されている。これにより、無端ベルト20のVリブ24の側面部25の余計な膨出変形を抑制することができる。このことは、無端ベルト20の寿命向上に有益である。
また、各凹み40がV溝36の溝壁面37に凸形曲面42を介して滑らかに連続している。これにより、凹み40とV溝36の溝壁面37とのなす稜線部による無端ベルト20のVリブ24の側面部25の損傷を防止あるいは低減することができる。詳しくは、凹み40とV溝36の溝壁面37とのなす稜線部が角張っていると、その角張った稜線部により無端ベルト20のVリブ24の側面部25が損傷を受けやすくなる。しかし、凹み40をV溝36の溝壁面37に滑らかに連続させることにより、凹み40とV溝36の溝壁面37とのなす稜線部の角張りによる無端ベルト20のVリブ24の側面部25の損傷を防止あるいは低減することができる。
また、各凹み40の配列が不規則である(図1、図2及び図4参照。)。これにより、凹み40に対する無端ベルト20のVリブ24の側面部25の接触形態が多様に変化するため、無端ベルト20のVリブ24の側面部25の局部的な摩耗を防止あるいは低減することができる。
また、各凹み40がディンプル状に形成されている(図1〜図5参照。)。これにより、ディンプル状の凹み40にVリブ24の側面部25が膨出変形して嵌まることにより、プーリ30と無端ベルト20との間の摩擦抵抗を増大して動力伝達効率を向上することができる。
また、上記した車両用エンジン10の補機駆動装置12(図6参照。)によると、Vリブ24を有する無端ベルト20と、無端ベルト20が掛装されるV溝を有する従動プーリ18とを備え、かつ、車両用エンジン10のクランクシャフト11の回転に基づいて補機15を駆動するものである。そして、従動プーリ18に前記したプーリ30(図1参照。)を用いている。これにより、プーリ30(従動プーリ18)と無端ベルト20との間の摩擦抵抗を増大して、動力伝達効率を向上することのできるプーリ30(従動プーリ18)を備えた車両用エンジン10の補機駆動装置12を提供することができる。これとともに、車両用エンジン10、無端ベルト20、補機15にかかる負荷を低減することができるので、燃費を向上するとともに、車両用エンジン10、無端ベルト20、補機15の寿命を向上することができる。
[実施例2]
本発明の実施例2について説明する。なお、本実施例は、前記実施例1の一部すなわち凹み40に変更を加えたものであるので、重複する説明は省略し、変更部分について説明する。なお、図7はプーリの一部を示す斜視図、図8は同じく正面図、図9はプーリに対するベルトの嵌合状態を示す断面図である。
本実施例は、図7及び図8に示すように、前記プーリ30の外筒部35におけるV溝36の両溝壁面37に、プーリ30の半径方向に放射状に延びる条線状をなす多数の凹み45が分散状に形成されている。多数の凹み45は、断面凹形の円弧状曲面46をなすもので、溝壁面37の周方向に関して不規則に配列されている。また、各凹み45の円弧状曲面46の周縁部すなわち両側縁部は、溝壁面37に対して凸形曲面47を介して滑らかに連続している。また、両溝壁面37の凹み45は、V溝36の溝中心36cを中心にして非対称状に形成されている(図9参照。)。
また、各凹み45は、前記無端ベルト20のVリブ24の側面部25をその膨出変形量の一部により全面的に詰まる深さをもって形成されている。
なお、各凹み45は、例えば、転造加工により容易に形成することができる。また、各凹み40は、外筒部35の成形と同時に形成することができる。
本実施例のプーリ30によっても、前記実施例1のものと同様の作用・効果を得ることができる。
さらに、凹み45が条線状に形成されている。これにより、条線状の凹み45にVリブ24の側面部25が膨出変形して嵌まることにより、プーリ30と無端ベルト20との間の摩擦抵抗を増大して動力伝達効率を向上することができる。
[実施例3]
本発明の実施例3について説明する。なお、本実施例は、前記実施例1の一部に変更を加えたものであるので、重複する説明は省略し、変更部分について説明する。なお、図10はプーリの一部を示す正面図、図11はプーリに対するベルトの嵌合状態を示す断面図である。
本実施例は、図10及び図11に示すように、前記プーリ30の両溝壁面37に、前記実施例1におけるディンプル状の凹み40を規則的に形成している。また、両溝壁面37の凹み40は、溝中心36cを中心にして線対称状に形成されている(図11参照。)。
本実施例のプーリ30によっても、前記実施例1のものと同様の作用・効果を得ることができる。
さらに、凹み40の配列が規則的であることにより、無端ベルト20のVリブ24の側面部25に対するV溝36の溝壁面37の所定面積当たりの摩擦抵抗を均等化することができる。
[実施例4]
本発明の実施例4について説明する。なお、本実施例は、前記実施例2の一部に変更を加えたものであるので、重複する説明は省略し、変更部分について説明する。なお、図12はプーリの一部を示す正面図、図13はプーリに対するベルトの嵌合状態を示す断面図である。
本実施例は、図12及び図13に示すように、前記プーリ30の両溝壁面37に、前記実施例2における条溝状の凹み45を規則的に形成している。また、両溝壁面37の凹み45は、溝中心36cを中心にして線対称状に形成されている(図13参照。)。
本実施例のプーリ30によっても、前記実施例2のものと同様の作用・効果を得ることができる。
さらに、凹み45の配列が規則的であることにより、無端ベルト20のVリブ24の側面部25に対するV溝36の溝壁面37の所定面積当たりの摩擦抵抗を均等化することができる。
本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本発明のプーリは、駆動プーリ13、従動プーリ18の他のプーリ(例えば、アイドラプーリ、オートテンショナのテンショナプーリ等)にも適用することができる。また、本発明は、車両用エンジン10の補機駆動装置12のほか、その他の一般産業機械、電気機器等のベルト伝動装置に適用することもできる。また、補機駆動装置12は、1つの補機15に限らず、複数の補機を駆動するものとすることができる。
また、本発明は、前記実施例の板金製のプーリに限定されるものではなく、鋳鉄製、アルミニウム合金製、樹脂製のプーリのプーリにも適用することができる。また、本発明は、前記実施例の一体成形品のプーリに限定されるものではなく、同一材料による複合構造、異質の金属材料による複合構造、異質の樹脂材料による複合構造、金属材料と樹脂材料との組み合わせによる複合構造等のプーリにも適用することができる。また、鋳造製、樹脂製のプーリの場合には、プーリの成形と同時に凹み40,45を同時に形成することができて好都合である。
また、プーリ30のV溝36の本数は、適宜増減することができる。なお、1本のV溝36をもつVプーリであれば、無端ベルトとしてVベルトを掛装することができる。また、複数のV溝36を有するVリブドプーリの場合には、複数本の無端ベルトを掛装することが可能である。また、プーリ30のV溝36の両溝壁面37のなすテーパ角は、そのプーリ30に掛装する無端ベルト20のVリブ24の形状に応じて適宜変更することができる。
また、凹みの形状は、ディンプル状、条溝状の他、適宜の形状に変更することができる。また、凹みの大きさ、深さを、不規則にあるいは規則的に変更することができる。また、各凹み40,45は、転造加工のほか、切削加工、プレス加工等により形成することができる。また、凹みは、V溝36の両溝壁面37のうちの片側の溝壁面37にのみ設けることもできる。
本発明の実施例1にかかるプーリを示す斜視図である。 プーリの一部を示す斜視図である。 プーリの一部を示す断面図である。 プーリの一部を示す正面図である。 プーリに対するベルトの嵌合状態を示す断面図である。 車両用エンジンの補機駆動装置を示す概略図である。 本発明の実施例2にかかるプーリの一部を示す斜視図である。 プーリの一部を示す正面図である。 プーリに対するベルトの嵌合状態を示す断面図である。 本発明の実施例3にかかるプーリの一部を示す正面図である。 プーリに対するベルトの嵌合状態を示す断面図である。 本発明の実施例4にかかるプーリの一部を示す正面図である。 プーリに対するベルトの嵌合状態を示す断面図である。
符号の説明
10 車両用エンジン
11 クランクシャフト
12 補機駆動装置
13 駆動プーリ
15 補機
18 従動プーリ
20 無端ベルト
24 Vリブ
30 プーリ
36 V溝
37 溝壁面
40 ディンプル状の凹み
45 条線状の凹み

Claims (8)

  1. Vリブを有する無端ベルトが掛装されるV溝を有するプーリであって、
    前記V溝の溝壁面に多数の凹みを分散状に設けたことを特徴とするプーリ。
  2. 請求項1に記載のプーリであって、
    前記凹みが、前記無端ベルトのVリブの側面部をその膨出変形量の一部により全面的に詰まる深さをもって形成されていることを特徴とするプーリ。
  3. 請求項1又は2に記載のプーリであって、
    前記凹みが、前記V溝の溝壁面に滑らかに連続していることを特徴とするプーリ。
  4. 請求項1〜3のいずれか1つに記載のプーリであって、
    前記凹みの配列が不規則であることを特徴とするプーリ。
  5. 請求項1〜3のいずれか1つに記載のプーリであって、
    前記凹みの配列が規則的であることを特徴とするプーリ。
  6. 請求項1〜5のいずれか1つに記載のプーリであって、
    前記凹みがディンプル状に形成されていることを特徴とするプーリ。
  7. 請求項1〜5のいずれか1つに記載のプーリであって、
    前記凹みが条線状に形成されていることを特徴とするプーリ。
  8. Vリブを有する無端ベルトと、前記無端ベルトが掛装されるV溝を有するプーリとを備え、かつ、車両用エンジンのクランクシャフトの回転に基づいて補機を駆動する車両用エンジンの補機駆動装置であって、
    前記プーリが請求項1〜7のいずれか1つに記載のプーリであることを特徴とする車両用エンジンの補機駆動装置。

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Citations (4)

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JPS60126753U (ja) * 1984-02-01 1985-08-26 エヌ・オ−・ケ−・メグラステイツク株式会社 ベルトプ−リ
JPH01238767A (ja) * 1987-10-26 1989-09-22 Toyota Motor Corp ベルト式無段変速機用プーリ

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