JP2009041617A - Resin pulley - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車のエンジン部品等に用いられる樹脂製プーリに関する。 The present invention relates to a resin pulley used for engine parts and the like of automobiles.
近年、自動車用エンジンの補機等の回転駆動に用いられるプーリ類としては、小型軽量化や低コスト化等の要請から、金属製プーリに代わって樹脂製プーリが用いられている。このような樹脂製プーリは、軸心方向に所定の幅を有してVリブドベルトが巻掛される周方向溝が形成された巻掛部と、この巻掛部の幅方向中心から径方向内方に延びる狭幅の支持部とを備えている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, resin pulleys are used in place of metal pulleys as pulleys used for rotational drive of automobile engine accessories, etc., because of demands for reduction in size and weight and cost. Such a resin pulley has a winding portion having a predetermined width in the axial direction and formed with a circumferential groove around which a V-ribbed belt is wound, and a radially inner portion from the center in the width direction of the winding portion. And a narrow support portion extending in the direction (see, for example, Patent Document 1).
上述した樹脂製プーリによると、巻掛部にVリブドベルトを掛けて使用するとき、支持部で支持されていない巻掛部の両側部が、支持部を中心に径方向内方に向けて撓むことになる。このように、巻掛部の両側部が支持部を中心に径方向内方に向けて撓むと、支持部に支持されている幅方向中央にある巻掛部部分の周方向溝の底部に応力集中が生じ、耐疲労性が低下するおそれがある。 According to the above-described resin pulley, when the V-ribbed belt is hung on the winding portion, both side portions of the winding portion that are not supported by the support portion bend toward the inside in the radial direction around the support portion. It will be. As described above, when both side portions of the winding portion bend inward in the radial direction around the support portion, stress is applied to the bottom portion of the circumferential groove of the winding portion portion at the center in the width direction supported by the support portion. Concentration may occur and fatigue resistance may be reduced.
従って、本発明の目的は、前記巻掛部と支持部とを備えた樹脂製プーリにおいて、耐疲労性を向上することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to improve fatigue resistance in a resin pulley provided with the winding portion and the support portion.
この目的を達成するための本発明の樹脂製プーリの第1特徴構成は、動力を伝達するためのVリブドベルトを巻掛る巻掛部と、この巻掛部の幅方向中心から径方向内方に延びるとともに、巻掛部よりも小さい幅の支持部とを備え、前記巻掛部の外周部に、Vリブドベルトに形成された突起が噛合する複数条の周方向溝が、幅方向に並設された樹脂製プーリにおいて、前記Vリブドベルトと前記周方向溝における前記底部とが干渉しない範囲で、幅方向中心側に位置する前記周方向溝の底部における軸方向断面の曲率半径を、この周方向溝から幅方向に離間する周方向溝の底部における軸方向断面の曲率半径に比べて大きく設定している点にある。 In order to achieve this object, the first characteristic configuration of the resin pulley according to the present invention includes a winding portion around which a V-ribbed belt for transmitting power is wound, and a radially inward direction from the center in the width direction of the winding portion. A plurality of circumferential grooves that extend along the width direction and engage with projections formed on the V-ribbed belt. In the pulley made of resin, the radius of curvature of the axial cross section at the bottom of the circumferential groove located on the center side in the width direction is within a range in which the V-ribbed belt and the bottom of the circumferential groove do not interfere with each other. The radius of curvature is set to be larger than the radius of curvature of the axial cross section at the bottom of the circumferential groove spaced in the width direction.
上記構成によれば、前記Vリブドベルトと前記周方向溝の前記底部とが干渉しない範囲で、幅方向中心側に位置する前記周方向溝の底部における軸方向断面の曲率半径を、この周方向溝から幅方向に離間する周方向溝の底部における軸方向断面の曲率半径に比べて大きく設定しているので、中心側の周方向溝の底部に対する応力集中が緩和される。このため、中心側の周方向溝の底部におけるクラック発生が抑制され、樹脂製プーリの耐疲労性が向上する。 According to the above configuration, the radius of curvature of the axial cross section at the bottom of the circumferential groove located on the center side in the width direction is within the range in which the V-ribbed belt and the bottom of the circumferential groove do not interfere with each other. Is set larger than the radius of curvature of the axial cross section at the bottom of the circumferential groove spaced apart in the width direction, the stress concentration on the bottom of the circumferential groove on the center side is alleviated. For this reason, generation | occurrence | production of the crack in the bottom part of the circumferential direction groove | channel on a center side is suppressed, and the fatigue resistance of a resin pulley improves.
この目的を達成するための本発明の樹脂製プーリの第2特徴構成は、前記周方向溝の底部における軸方向断面の曲率半径を、前記巻掛部の両端から中央に向けて漸次拡大している点にある。
前記巻掛部に巻掛けられたVリブドベルトから巻掛部が受ける応力は、巻掛部両端から中央にかけて大きくなるので、これに合わせて、前記周方向溝の底部における軸方向断面の曲率半径を、前記巻掛部の両端から中央に向けて漸次拡大することによって、応力集中をより効果的に緩和することができる。
In order to achieve this object, the second characteristic configuration of the resin pulley of the present invention is that the radius of curvature of the axial cross section at the bottom of the circumferential groove is gradually expanded from both ends of the winding portion toward the center. There is in point.
Since the stress applied to the winding portion from the V-ribbed belt wound around the winding portion increases from both ends of the winding portion to the center, the radius of curvature of the axial cross section at the bottom of the circumferential groove is accordingly adjusted. The stress concentration can be more effectively reduced by gradually expanding from both ends of the winding portion toward the center.
本発明によれば、前記巻掛部と支持部とを備えた樹脂製プーリにおいて、耐疲労性を向上することができる。 According to the present invention, fatigue resistance can be improved in the resin pulley provided with the winding portion and the support portion.
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の第1実施形態を示す樹脂製プーリの断面図である。
この実施形態における樹脂製プーリ1は、軸受2と、樹脂製のプーリ本体3とを備える。この軸受2は、環状の内輪21と、環状の外輪22と、内輪21と外輪22との間に転動自在に配置される複数個の鋼製の玉23と、これら玉23を円周方向等配位置に保持する保持器24と、外輪22と内輪21との間の環状空間を軸心方向両側で密封するシール部材25a、25bとを有するラジアル玉軸受である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view of a resin pulley showing a first embodiment of the present invention.
The resin pulley 1 in this embodiment includes a bearing 2 and a resin pulley body 3. The
プーリ本体3は、動力を伝達するためのVリブドベルト4を巻掛る巻掛部32と、この巻掛部32の幅方向中心から径方向内方に延び、巻掛部32よりも小さい幅の支持部33と、この支持部33の内周側に連続して形成され前記軸受2の外周面に一体化された円筒状のボス部31とを有する。
The pulley body 3 has a winding
図2に示すように、前記巻掛部32の外周部幅方向両側には立上げ壁34が形成され、これら立上げ壁34間に、周方向溝としての円周方向に沿う奇数個(この図では5個)のV形溝35a〜35cが設けられている。これらV形溝35a〜35cの夫々は、径方向外方に突出し周方向に周回する凸条36a、36bが介在することによって、巻掛部32の幅方向に離間している。
図1に示すように、これら凸条36a、36bに、Vリブドベルト4の内周面に形成された突起としてのV形凸条41a〜41cが、それぞれ噛合する。プーリ本体3の巻掛部32にVリブドベルト4を巻掛し、Vリブドベルト4が回転すると、この動作に伴ってプーリ本体3が、軸受2によって中心軸線P回りに回転する。
As shown in FIG. 2, rising
As shown in FIG. 1, V-
プーリ本体3の樹脂材料として、絶縁性の高いフェノール系樹脂にガラス繊維等の繊維状強化材を含有させた樹脂組成物や、ポリアミド系樹脂からなる樹脂母材に繊維状強化材を含有させた樹脂組成物、ポリフェニレンサルファイド(PPS)に繊維状強化材を含有させた樹脂組成物等が使用される。 As the resin material of the pulley body 3, a resin composition in which a fibrous reinforcing material such as glass fiber is contained in a highly insulating phenolic resin, or a fibrous reinforcing material is contained in a resin base material made of a polyamide resin. A resin composition, a resin composition obtained by adding a fibrous reinforcing material to polyphenylene sulfide (PPS), or the like is used.
前記プーリ本体3では、市販(規格品)のVリブドベルト4を利用することを想定して、前記巻掛部32の幅方向における各V形溝35a〜35cのピッチを変更せずに、プーリ本体3のV形溝35a〜35cを形成している。このようにすると従来品の金型に基づいて本発明品の金型を設計する場合、変更箇所が少なくてすむ。
又、Vリブドベルト4のV形凸条41a〜41cからV形溝35a〜35cが受ける応力が不均一となるのをできるだけ防ぐという観点から、図2に示すように、各凸条36a,36bの先端部(一点鎖線E1と交わる点)から基部(一点鎖線F1と交わる点)までの範囲dにおける、前記V形凸条41a〜41cと接触する夫々のV形溝35a〜35cの側面Sの斜度をすべて等しくしている。この斜度は特に限定されないが、好ましくは、自動車技術会規格(JASO E−111−93)で規定する40°±1°とする。
The pulley body 3 assumes that a commercially available (standard product) V-ribbed belt 4 is used, and without changing the pitch of the V-
Further, from the viewpoint of preventing the stress received by the V-
図3は、図2に示す巻掛部32のV形溝35a〜35cの拡大図である。当該実施形態に係る樹脂製プーリ1は、V形溝35a〜35cの各底部B1〜B3を、夫々、曲率半径R1〜R3の円弧によって形成している。V形溝35a〜35cの側面Sを形成する直線はこれらの円弧に対する接線となっており、V形溝35a〜35cの各底部B1〜B3を曲率半径R1〜R3の円弧と側面Sを形成する直線とが角部を有することなく滑らかに接続されている。
そして、前記樹脂製プーリ1は、V形溝35aからV形溝35b,35cの底部B1〜B3にかけて、V形溝の底部B1〜B3の直径を漸次長くすることによって(D1>D2>D3)、各V形溝35a〜35cのピッチ及び側面Sの斜度を変更せずに、プーリ本体3の軸方向の中心部に位置する1個のV形溝35aの底部B1における軸方向断面の曲率半径R1を最も大きく、プーリ本体3の中心に位置するV形溝35aから幅方向に離間する側のV形溝35b,35cの底部B2,B3における軸方向断面の曲率半径R2,R3を、R1に比べて漸次小さくしている(R1>R2>R3)。このようにすると、前記巻掛部32の前記立上げ壁34側から支持部33上に向かって大きくなるVリブドベルトからの負荷に対する応力に対応して、V形溝35aの底部B1における応力集中が緩和される。V形溝35aの次に大きな応力を受けるV形溝35bの底部B2における軸方向断面の曲率半径R2は、V形溝35aの底部B1における軸方向断面の曲率半径R1よりは小さいものの、V形溝35cの底部B3における軸方向断面の曲率半径R3よりは大きいので、V形溝35cの底部B3に比べると応力集中が緩和される。このようにすると、掛巻部32の厚みを増さずに掛巻部32の軸方向における応力分布の偏りを是正できるので、巻掛部32における応力集中を効果的に緩和し、耐疲労性を向上させることができる。
FIG. 3 is an enlarged view of the V-
The resin pulley 1 is formed by gradually increasing the diameters of the bottoms B1 to B3 of the V-shaped grooves from the V-
但し、V形溝35a〜35cの底部B1〜B3における軸方向断面の曲率半径R1〜R3が大きすぎると、前記V形溝35a〜35cとVリブドベルト4とが干渉するおそれがあるので、この干渉を回避可能な範囲でV形溝35a〜35cの底部B1〜B3における軸方向断面の曲率半径R1〜R3を設定する必要がある。従来、これらの間の干渉を回避するには、V形溝の軸方向断面の曲率半径を0.5mm以下とするのが好適であるとされている。従って、本発明に係る樹脂製プーリ1においては、V形溝35a〜35cの底部B1〜B3における軸方向断面の曲率半径を0.5mm以上に設定することを許容する。このV形溝35aの軸方向外側に隣接するV形溝35bの底部B2における軸方向断面の曲率半径R2は、前記曲率半径R1を超えない範囲で設定可能である。また、このV形溝35bの軸方向外側に隣接するV形溝35cの底部B3における軸方向断面の曲率半径R3は、前記曲率半径R2と等しいか又はこれを超えない範囲で設定可能である。
However, since the V-
図4及び図5は、本発明の第2実施形態である樹脂製プーリ1における巻掛部32の拡大断面図である。当該実施形態においても、第1実施形態と同様に、各V形溝35a〜35cのピッチや、各凸条36a〜36cの先端部から基部側までの範囲dにおける各V形溝35a〜35cの側面Sの斜度はすべて同じである。又、V形溝35a〜35cの夫々において、曲率半径R1〜R3を有する円弧が形成されている範囲を底部B1〜B3とする。しかし、この実施形態では、第1実施形態と異なり、V形溝35a〜35cの底部B1〜B3の直径D1〜D3を等しくしている(D1=D2=D3)。このため、軸方向中心側から外側に向かってこれらの曲率半径を漸次小さくすると(R1>R2>R3)、前記V形溝35a〜35cの側面Sを延長した線が曲率半径R1〜R3の円弧の接線とならない。このため、V形溝35a〜35cの底部B1〜B3における軸方向断面は、幅W1〜W3の範囲では曲率半径R1〜R3の円弧とするが、これらの円弧と前記V形溝35a〜35cの夫々の側面Sとの間に、側面Sの延長線でもなく曲率半径R1〜R3の円弧とも異なる曲線である接続部C1〜C3を設けて、これらを角部なく滑らかに接続している。尚、当該実施形態では、夫々のV形溝3a〜35cにおいて、曲率半径R1〜R3の円弧となる範囲を広くとれるように接続部C1〜C3の形状を設定しているため、底部の曲率半径が小さいほど幅が長くなっている(W3>W2>W1)。
上述した樹脂製プーリ1では、軸方向断面において、前記V形溝35a〜35cの底部B1〜B3を結ぶ仮想線はプーリ本体3の中心軸線P(図1を参照)に平行な直線になる。このようにすると、前記巻掛部32の前記支持部33の中心側に位置する部分の厚みが増さないので、その分軽量化できる。
FIG.4 and FIG.5 is an expanded sectional view of the
In the resin pulley 1 described above, the imaginary line connecting the bottom portions B1 to B3 of the V-shaped
又、図6に示す本発明の第3実施形態は、図1〜3に示す第1実施形態の樹脂製プーリ1のV形溝を偶数個(この図では6個)に変更した樹脂製プーリ1である。この実施形態は、第1実施形態と同様に、各V形溝35a〜35cのピッチや、各凸条36a〜36cの先端部から基部側までの範囲dにおける各V形溝35a〜35cの側面Sの斜度はすべて同じであり、曲率半径R1〜R3も第一実施形態のものと同じに設定されている。この場合、支持部33の延長上(巻掛部32の中央)であって巻掛部32中心側に位置する2つのV形溝35aに対する応力集中を緩和するため、2つのV形溝35aの底部B1における軸方向断面の曲率半径R1が最大となるように、V形溝35a〜35cの底部B1〜B3における軸方向断面の曲率半径R1〜R3を設定している(R1>R2>3)。このようにすると、樹脂製プーリ1の軸方向に線対称にV形溝35a〜35cの底部B1〜B3における軸方向断面の曲率半径R1〜R3が設定されるので、巻掛部32及び支持部33の応力分布の偏りが、それらの軸方向を中心として線対称に緩和され、軸方向における応力分布のアンバランスが抑制される。
Further, the third embodiment of the present invention shown in FIG. 6 is a resin pulley in which the number of V-shaped grooves of the resin pulley 1 of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3 is changed to an even number (six in this figure). 1. In this embodiment, as in the first embodiment, the pitch of each V-shaped
又、上記各実施形態では、V形溝35a〜35cは5個又は6個の場合で説明したが、本発明に係る樹脂製プーリ1のV形溝35a〜35cの個数はこれに限定されるものではなく、それ以上あるいはそれ以下の場合も考えられる。何れの場合も、中心側のV形溝35aの底部B1における軸方向断面の曲率半径R1に比べて、V形溝35aの幅方向外側に位置するV形溝35b、35cの底部B2,B3における軸方向断面の曲率半径R2,R3を小さくすることにより、上記各実施形態と同様に、巻掛部32の幅方向中央にあるV形溝35aの底部B1への応力集中を緩和するという作用効果を奏し得る。従って、例えば、中央のV形溝35aの底部B1における軸方向断面の曲率半径R1のみを、幅方向外側に位置する他のV形溝35b、35cの底部B2,B3における軸方向断面の曲率半径R2,R3より大きくすること(R1>R2=R3)もできる。このようにV形溝35a〜35cの底部B1〜B3における軸方向断面の曲率半径R1〜R3を設定するにあたって、V形溝35aの底部B1の直径D1をV形溝35b、35cの底部B2,B3の直径D2、D3に比べて長くして(D1>D2=D3)、V形溝35aの底部B1における軸方向断面の曲率半径R1のみを、V形溝35b、35cの底部B2,B3における軸方向断面の曲率半径R2、R3より大きくする。この他、V形溝35a〜35cの底部B1〜B3の直径D1〜D3を変えず(D1=D2=D3)、V形溝35aの底部B1に形成された円弧の曲率半径R1を、V形溝35b、35cの底部B2,B3に形成された円弧の曲率半径R2、R3より大きくしてもよい。
Moreover, in each said embodiment, although V-shaped groove |
尚、V形溝35a〜35c底部B1〜B3の直径D1〜D3を変えずに(D1=D2=D3)、V形溝35a、35bの側面Sを延長した線と、この線の外側に膨出した円弧とを接続することによっても、V形溝35a〜35cの底部B1〜B3における軸方向断面の曲率半径を漸次小さくすることもできる(R1>R2>R3)。しかし、このような形状にした場合、V形溝35a〜35cの側面Sと円弧との接続部に角部が生じるため、この角部に応力が集中し易く、又、成形し難い。従って、V形溝35a〜35cの底部B1〜B3は、上述した第1〜第3実施形態のように、角部を設けることなく、側面Sと底部B1〜B3とを滑らかに連続させるのが好ましい。
Incidentally, without changing the diameters D1 to D3 of the bottom portions B1 to B3 of the V-shaped
又、前記何れの実施形態においても、前記V形凸条41a〜41cと接触する夫々のV形溝35a〜35cの側面Sの長さについては、Vリブドベルト4のV形凸条41a〜41cやV形溝35a〜35cの形状によって変わるので、使用状況に合わせて適宜変更して実施する。
又、第2実施形態において、V形溝35a〜35cの底部B1〜B3の幅W1〜W3は、軸方向中心側のV形溝35a、35bの底部B1、B2における応力集中を効果的に緩和し、V形溝35a〜35cの底部B1〜B3における応力分布のアンバランスを解消できる範囲で適宜変更して実施する。この範囲については、応力解析や実験によって求めることができる。
In any of the above-described embodiments, the length of the side surface S of each V-shaped
In the second embodiment, the widths W1 to W3 of the bottom portions B1 to B3 of the V-shaped
1 樹脂製プーリ
2 軸受
3 プーリ本体
32 巻掛部
33 支持部
35a〜35c V形溝(周方向溝)
4 Vリブドベルト
41a〜41c V形凸条(突起)
B1〜B3 V形溝の底部
R1〜R3 曲率半径
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
4 V-ribbed
B1-B3 V-shaped groove bottom R1-R3 radius of curvature
Claims (2)
前記巻掛部の外周部に、Vリブドベルトに形成された突起が噛合する複数条の周方向溝が、幅方向に並設された樹脂製プーリにおいて、
前記Vリブドベルトと前記周方向溝の前記底部とが干渉しない範囲で、幅方向中心側に位置する前記周方向溝の底部における軸方向断面の曲率半径を、この周方向溝から幅方向に離間する周方向溝の底部における軸方向断面の曲率半径に比べて大きく設定していることを特徴とする樹脂製プーリ。 A winding part for winding a V-ribbed belt for transmitting power, and a support part extending inward in the radial direction from the center in the width direction of the winding part and having a smaller width than the winding part,
In the resin pulley in which a plurality of circumferential grooves in which the protrusions formed on the V-ribbed belt mesh with the outer peripheral portion of the winding portion are arranged in parallel in the width direction,
As long as the V-ribbed belt and the bottom of the circumferential groove do not interfere with each other, the radius of curvature of the axial cross section at the bottom of the circumferential groove located on the center side in the width direction is separated from the circumferential groove in the width direction. A resin pulley characterized in that it is set larger than the radius of curvature of the axial cross section at the bottom of the circumferential groove.
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