JP2011252592A - タイミングプーリ - Google Patents

Abstract

【課題】低騒音かつ軽量で、プーリ構造が簡単で作業性に優れたタイミングプーリを提供する。
【解決手段】動力伝達軸が装着される円筒状のタイミングハブ１１０と、タイミングハブ１１０の両端部にそれぞれ離間して設けた左右一対のフランジ部材１２０と、左右一対のフランジ部材１２０の周縁部に周方向に沿って跨設状態で配置して歯付ベルトの係合歯に噛み合う複数の噛合ピン１３０とを備えるタイミングプーリ１００。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイミングベルトを使用して回転運動を伝達する運動伝達機構に関するものであり、詳しくは、タイミングベルトとともに使用されるタイミングプーリに関するものである。

従来、タイミングベルトのような歯付ベルトとタイミングプーリとで構成されるような回転運動伝達機構は、手軽で確実な運動伝達手段であり、例えばエンジンの補機を駆動する回転伝達機構等において種々の構造のものが実用化されている。

また、さらに騒音を軽減したものとして、内周面に係合歯が形成された歯付ベルトと、この歯付ベルトに形成された係合歯と噛み合う形状の係合部を有するタイミングプーリとより構成される運動伝達機構において、該係合部に軸線方向と平行な溝状の凹凸部を設けるようにして歯付ベルトの係合歯とタイミングプーリの係合部との接触面積を小さくして、歯付ベルトとタイミングプーリとの粘着音を減少したり、係合部に残存する空気を凹凸部を経由して外に排出するようにして、係合部において空気圧縮が発生することを解消して騒音の発生を防止したりしたものが提案されていた（特許文献１）。
特開平１０−１４１４７９号公報 特開平 ６−３００１１６号公報

ところが、従来技術のようなタイミングプーリにおいては、歯付ベルトとタイミングプーリとが長期にわたって円滑に作動するようにするため、歯付ベルトの係合歯及びタイミングプーリの係合部の形状を例えばインボリュート曲線とするというように特殊な形状にすることが多く、特別な工作機械を使用する必要があったり、また、加工に熟練が必要であったりして、作業性が悪いという問題があった。

より具体的には、図８に示されるように、従前のタイミングベルトシステムにおいて歯付ベルトＴＢの係合歯ＴＢ１と係合するのは、タイミングプーリ５００（若しくはスプロケット）に形成された係合部５０１の内側面のほぼ全体であった。この係合部５０１は、例えばインボリュート曲線のように歯付ベルトＴＢの係合歯ＴＢ１の表面との相互運動を極力生じないようにした巧緻な構造となっていたため、製造する際もホブ盤等の工作機械を必要として多大な製造負担を強いられるという問題があった。
また、歯付ベルトＴＢとタイミングプーリ５００とが噛み合う際に、係合部５０１の底付近に残存した空気が圧縮され、しばしば騒音の原因になるという問題があった。

さらに、このような歯付ベルトＴＢとタイミングプーリ５００との間で生ずる空気圧縮に起因する騒音を防止するような機構としては、歯付ベルトＴＢと噛み合うときにタイミングプーリ５００に形成した係合部５０１の空気が速やかに外部に抜け、タイミングプーリ５００の係合部５０１の底付近において空気圧縮が生じない構造とすることが考えられる(特許文献１参照)。この場合、歯付ベルトＴＢの係合歯ＴＢ１又はタイミングプーリ５００の係合部のいずれかに、溝若しくは凹凸部というような空気を外部に逃がすための構造を設けることとなるが、そうすると成形加工にさらに手間を要することとなるという問題があった。

本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するものであって、本発明の技術的課題、すなわち、本発明の目的は、低騒音かつ軽量でプーリ構造が簡単で作業性に優れたタイミングプーリを提供することにある。

請求項１に係る発明のタイミングプーリは、動力伝達軸に挿着される円筒状のタイミングハブと、該タイミングハブの両端部にそれぞれ離間して設けた左右一対のフランジ部材と、該左右一対のフランジ部材の周縁部に周方向に沿って跨設状態で配置して歯付ベルトの係合歯に噛み合う複数の噛合ピンとを備えていることにより、前述した課題を解決したものである。

請求項２に係る発明のタイミングプーリは、請求項１に係る発明の構成に加えて、前記噛合ピンが、前記フランジ部材の周方向に沿って配置されたピン挿通孔を介して着脱自在に設けられていることにより、前述した課題をさらに解決したものである。

請求項３に係る発明のタイミングプーリは、請求項１又は請求項２に係る発明の構成に加えて、前記フランジ部材が、前記タイミングハブにボルト締結手段を用いて着脱自在に固定されていることにより、前述した課題をさらに解決したものである。

請求項４に係る発明のタイミングプーリは、請求項１乃至請求項３のいずれかに係る発明の構成に加えて、前記噛合ピンが、前記フランジ部材にナットにより螺合されるネジ部を該噛合ピンの両端部にそれぞれ備えていることにより、前述した課題をさらに解決したものである。

請求項５に係る発明のタイミングプーリは、請求項１乃至請求項４のいずれかに係る発明の構成に加えて、前記噛合ピンが、前記フランジ部材に止輪により係止されるピン係止用小径部をピン両端部にそれぞれ備えていることにより、前述した課題をさらに解決したものである。

請求項６に係る発明のタイミングプーリは、請求項１乃至請求項５のいずれかに係る発明の構成に加えて、前記噛合ピンが、前記フランジ部材の周方向に所定の順序で該噛合ピンの間隔を異ならせて配置した単位ピッチの連続となるように周方向に配列されていることにより、前述した課題を解決したものである。

請求項１に係る本発明のタイミングプーリは、動力伝達軸に挿着される円筒状のタイミングハブと、このタイミングハブの両端部にそれぞれ離間して設けた左右一対のフランジ部材と、これら左右一対のフランジ部材の周縁部に周方向に沿って跨設状態で配置して歯付ベルトの係合歯に噛み合う複数の噛合ピンとを備えていることにより、かつ軽量でプーリ構造が簡単で作業性に優れているとともに、以下のような本発明に特有の効果を奏するものである。

すなわち、請求項１に係る発明のタイミングプーリによれば、左右一対のフランジ部材の周縁部に周方向に沿って跨設状態で配置して歯付ベルトの係合歯に噛み合う複数の噛合ピンを備えていることにより、歯付ベルトの係合歯と係合する係合部を噛合ピンのみとして噛合ピンより内側の部分を外部につながる空間としたため、従前の中実のタイミングプーリと比べ大幅に軽量化することができるとともに、タイミングプーリの係合部と歯付ベルトの係合歯との間の閉空間が解消されるため、このような閉空間で発生する空気圧縮に起因する騒音を生じないものとできる。

また、噛合ピンを採用したことにより、簡単な加工で制作できる噛合ピンを用いてタイミングプーリの係合部を製造できるようになるため、製造においてホブ盤等の工作機械を使用するような加工を行う必要がなくなり生産性を大幅に向上させることができる。

次に、請求項２に係る発明のタイミングプーリによれば、請求項１に係る発明が奏する効果に加えて、噛合ピンがフランジ部材の周方向に沿って配置されたピン挿通孔を介して着脱自在に設けられていることにより、噛合ピンの取り付け作業がより簡易となるため、タイミングプーリの製造工程をより簡便化することができる。

また、タイミングプーリの一部が損壊したような場合には、タイミングプーリ全体を交換する必要がなく、損壊した箇所の噛合ピンを交換するのみで再生して使用可能となるため、メンテナンスが簡便となりしかも材料等の無駄を低減することができる。

さらに、請求項３に係る発明のタイミングプーリによれば、請求項１又は請求項２に係る発明の奏する効果に加えて、フランジ部材がタイミングハブにボルト締結手段を用いて着脱自在に固定されていることにより、タイミングハブとフランジ部材とをボルト締結手段により簡便に組み立てられるため、タイミングプーリの製造工程においてホブ盤を使用するような煩雑な作業を不要とすることができる。

加えて、請求項４に係る発明のタイミングプーリによれば、請求項１乃至請求項３に係る発明の奏する効果に加えて、噛合ピンがフランジ部材にナットにより螺合されるネジ部を噛合ピンの両端部にそれぞれ備えていることにより、噛合ピンの装脱作業をナットの螺合、取り外しにより遂行されるため、噛合ピンをフランジ部材に緩みなく固定できるとともに損壊時における噛合ピンの交換等のメンテナンス作業を簡便化することができる。

請求項５に係る発明のタイミングプーリによれば、請求項１乃至請求項４のいずれかに係る発明の奏する効果に加えて、噛合ピンがフランジ部材に止輪により係止されるピン係止用小径部を噛合ピンの両端部にそれぞれ備えていることにより、噛合ピンのピン係止用小径部に止輪を嵌着するのみで噛合ピンを装着することとなるため、左右のフランジ部材への噛合ピンの取付け作業を簡便化することができる。

また、請求項６に係る発明のタイミングプーリによれば、請求項１乃至請求項５のいずれかに係る発明が奏する効果に加えて、噛合ピンがフランジ部材の周方向に所定の順序で該噛合ピンの間隔を異ならせて配置した単位ピッチの連続となるように周方向に配列されていることにより、歯付ベルトとの噛み合いにおいて周期の異なる相互運動が生ずることとなるため、周期的な相互運動の結果発生する共振振動を軽減させてこれに起因する騒音を大幅に低減させることができる。

本発明の第１の実施例であるタイミングプーリの概略図。 図１に示すタイミングプーリの前面図。 図２に示すタイミングプーリのＡ-Ａ断面図。 噛合ピン装着部の部分拡大図。 噛合ピン装着部の異なる態様を示す部分拡大図。 図２に示すタイミングプーリの作動説明図。 本発明の第２の実施例であるタイミングプーリの作動説明図。 従来技術のタイミングプーリの前面図。 従来技術のタイミングプーリのＢ-Ｂ断面図。 従来技術のタイミングプーリの作動説明図。

本発明は、動力伝達軸に挿着される円筒状のタイミングハブと、該タイミングハブの両端部にそれぞれ離間して設けた左右一対のフランジ部材と、該左右一対のフランジ部材の周縁部に周方向に沿って跨設状態で配置して歯付ベルトの係合歯に噛み合う複数の噛合ピンと、を備えているタイミングプーリとしたことにより、低騒音かつ軽量でプーリ構造が簡単で作業性に優れたものであれば、その具体的な態様はいかなるものであって構わない。

すなわち、タイミングプーリを構成するタイミングハブ、フランジ部材又は噛合ピン等の素材自体は、従前知られているように金属製であってもよいが、適用される運動伝達機構に必要とされる強度に応じて、ＦＲＰ、エンジニアリングプラスチックなどの合成樹脂素材により形成しても構わないし、金属製部品と合成樹脂部品とを組み合わせたものであってもよい。

また、タイミングプーリとともに使用される歯付ベルトは、従前使用されているものと同様の素材で形成でき、スチールワイヤ、ケブラー等の線材により補強された合成樹脂性のもので構わない。

さらに、ボルト締結手段としては、ボルト、ネジのように、緩みなく確実に締結できる手段であれば、いかなる手段を採用しても構わない。

本発明の第１の実施例（以下「実施例１」と称する）であるタイミングプーリを図1乃至図６に基づいて説明する。
ここで、図１は、実施例１のタイミングプーリの概略図、図２は、図１に示すタイミングプーリの前面図、図３は、図２に示すタイミングプーリの断面図であり、図４は、図３における噛合ピン装着部の部分拡大図、図５は、図３における噛合ピン装着部の異なる態様を示す部分拡大図であり、図６は、図１に示すタイミングプーリの作動説明図である。

本発明の実施例１であるタイミングプーリ１００は、例えば、エンジンの補機の駆動に使用されるタイミングベルトシステムに使用されるものである。
タイミングプーリ１００は、動力伝達軸が挿着される円筒状で金属製のタイミングハブ１１０を備え、タイミングハブ１１０の軸方向両端部に、円形のフランジ部材１２０が、それぞれ４本のボルト１４０により着脱自在に設けられている。

タイミングハブ１１０の左右に設けた一対のフランジ部材１２０の間に跨設状態で、噛合ピン１３０が配置されている。
噛合ピン１３０は、図２及び図３に示されるように、一対のフランジ部材１２０の周縁部に周方向に沿って配置された複数のピン挿通孔１４０に、着脱自在に設けられている。
噛合ピン１３０は、全体として円筒状の形状で、本実施例の場合は一対のフランジ部材１２０の幅に対応して両端部付近にスリット状のピン係止用小径部１３１が設けられている。
噛合ピン１３０を装着する際には、一対のフランジ部材１２０のうち一方の側から挿通孔１４０に噛合ピン１３０を挿通し、両端が一対のフランジ部材１２０の両側に突出したところで噛合ピン１３０の両端に設けたピン係止用小径部１３１に止輪１５０を嵌め込んで噛合ピン１３０が係止されている。

また、本実施例１では、図４に示されるように、噛合ピン１３０をフランジ部材１２０に対し止輪１５０により係止するようにしているが、図５に別の装着態様として示されるように、噛合ピン１３０の両端にネジ部１３２を設けておき、噛合ピン１３０を装着する際は、噛合ピン１３０を一対のフランジ部材１２０のうち一方の側から挿通し、両端が一対のフランジ部材１２０の両側に突出したところで噛合ピン１３０両端のネジ部１３２にナット１６０を締結して固定するようにしてもよい。
このように、ナット１６０を使用して噛合ピン１３０を締結すると、噛合ピン１３０がフランジ部材１２０に対し緩みなく固定されて、噛合ピン１３０のピン挿通孔１２１におけるガタツキ等が解消されている。

タイミングプーリ１００に巻き掛けて使用される歯付ベルトＴＢは、従前公知のワイヤー芯線の周囲に合成樹脂を被覆したようなものが使用でき、内側面にタイミングプーリ１００の噛合ピン１３０と係合する係合歯ＴＢ１が設けられている。

タイミングプーリ１００は、図４に示されるように、その外周に歯付ベルトＴＢを巻き掛けて使用され、歯付ベルトＴＢの係合歯ＴＢ１は前後の噛合ピン１３０の間に噛み合い確実に動作を伝動している。

本実施例１において最も特徴とすることは、タイミングプーリ１００において歯付ベルトＴＢの係合歯ＴＢ１と係合する箇所が、タイミングプーリ１００に周設された円筒状の噛合ピン１３０の側面のみとなっている点である。
すなわち、歯付ベルトＴＢの係合歯ＴＢ１と係合するのは噛合ピン１３０の円筒面のみであって、タイミングプーリ１００における噛合ピン１３０の間及び噛合ピン１３０より内側の部分は、両側にフランジ部材１２０が存在するだけの外部と連通した解放空間となっており、ただ円筒形状の噛合ピン１３０を制作しこれをフランジ部材１２０に跨って装着するのみで、歯付ベルトＴＢと係合する部分を制作している。

また、従前のタイミングベルトシステムのように、歯付ベルトＴＢの係合歯ＴＢ１の表面とタイミングプーリ１００の係合部との間に閉空間が形成されることがないため、この部分において発生していた空気圧縮のような現象とは無縁となる。

このようにして得られた本発明の実施例１であるタイミングプーリ１００は、動力伝達軸に挿着される円筒状のタイミングハブ１１０と、タイミングハブ１１０の両端部にそれぞれ離間して設けた左右一対のフランジ部材１２０と、これら左右一対のフランジ部材１２０の周縁部に周方向に沿って跨設状態で配置して歯付ベルトＴＢの係合歯ＴＢ１に噛み合う複数の噛合ピン１３０とを備えていることにより、従来のタイミングプーリ５００で生じたような歯付ベルトとの係合部における空気圧縮に起因する騒音とは無縁で低騒音なものとなり、かつ、従来の重いタイミングプーリを使用したタイミングプーリと比べて軽量なプーリ構造とすることができる。

さらに、タイミングハブ１１０、フランジ部材１２０または噛合ピン１３０のような単純化した形状・構造の部品をアセンブリすることにより簡便にタイミングプーリ１００を製造できるので、従来の金属材料から鍛造、切削等の加工を施してタイミングプーリを製造していたことと比べ、製造工程を大幅に簡素化できるなど、その効果は甚大である。

次に、本発明の第２の実施例（（以下、「実施例２」と称する）であるタイミングプーリ２００について図７を参照して説明する。
実施例２は、実施例１において、噛合ピン１３０の装着態様を異にするのみで、その他の具体的な構成は同様であるから、実施例１のタイミングプーリ１００と同一の部材に対応して２００番台の符号を付し、重複する説明は省略する。

図７は、本発明の実施例２であるタイミングプーリ２００の作動説明図である。
実施例２のタイミングプーリ２００は、例えば噛合ピン２３０の３本で一つの単位ピッチＰを形成している。
より具体的には、噛合ピン２３１と噛合ピン２３２との間は間隔部Ａ、噛合ピン２３２と噛合ピン２３３との間は間隔部Ｂ、また噛合ピン２３３と次の噛合ピン２３１との間は間隔部Ｃとし、これら３本の噛合ピン２３０及びそれぞれ異なる３つの間隔部により単位ピッチＰを形成し、この単位ピッチＰを周方向に配列してタイミングプーリ２００を構成している。

実施例２のタイミングプーリ２００において、噛合ピン２３０の間隔を上述したように構成したことにより、噛合ピン２３０と歯付ベルトＴＢとの間における相互運動の規則性を崩すため、歯付ベルトＴＢの共振振動が大幅に軽減される。

特に、フランジ部材２２０に装着する噛合ピン２３０の周方向の間隔を適宜に変更し、単位ピッチＰを周方向に配列するという簡便な手段を講ずるのみで、上述したような共振振動の問題が解消される。
なお、実施例２のタイミングプーリ２００においては、噛合ピン２３１乃至２３３の間隔を３種類としているが、特に３種類に限定するものではなく、４本以上の噛合ピン２３０により４種類以上の間隔を設けて単位ピッチＰを構成することもできる。

また、タイミンプーリ２００と歯付ベルトＴＢとの相互作用における周期性を解消するような構造であれば、噛合ピン２３０の配設間隔を変更するというのみではなく、噛合ピン２３０の径や形状をも周方向に適宜に変更するというように、噛合ピン２３０と係合歯ＴＢ１との噛み合い構造について不規則性をもたせる種々の構造を講ずることができる。

このようにして得られた実施例２のタイミングプーリ２００は、動力伝達軸に挿着される円筒状のタイミングハブ２１０と、タイミングハブ２１０の両端部にそれぞれ離間して設けた左右一対のフランジ部材２２０と、これら左右一対のフランジ部材２２０の周縁部に周方向沿って跨設状態で配置して歯付ベルトＴＢの係合歯ＴＢ１に噛み合う複数の噛合ピン２３０とを備えていることに加えて、噛合ピン２３０が、左右一対のフランジ部材２２０の周方向に所定の順序で間隔を異ならせて配置した単位ピッチＰの連続となるように周方向に配列されていることにより、前述した実施例１であるタイミングプーリ１００が奏する効果に加えて、歯付ベルトＴＢの共振振動に起因する騒音を大幅に低減することができる。

さらに、上記歯付ベルトＴＢの共振振動を解消するための機構が、径合ピン２３０の周方向の間隔を変更するだけの簡便な手法で達成できるため製造工程が簡略化されて作業性を大幅に向上できるなど、その効果は甚大である。

１００、２００ ・・・ タイミングプーリ
１１０、２１０ ・・・ タイミングハブ
１２０、２２０ ・・・ フランジ部材
１２１ ・・・ ピン挿通孔
１３０、２３０、２３１、２３２、２３３ ・・・ 噛合ピン
１３１ ・・・ ピン係止用小径部
１３２ ・・・ ネジ部
１４０ ・・・ ボルト
１５０ ・・・ 止輪
１６０ ・・・ ナット
Ｐ ・・・ 単位ピッチ
ＴＢ ・・・ 歯付ベルト
ＴＢ１ ・・・ 係合歯
５００ ・・・ タイミングプーリ
５０１ ・・・ 係合部

Claims (6)

1. 動力伝達軸に挿着される円筒状のタイミングハブと、
   該タイミングハブの両端部にそれぞれ離間して設けた左右一対のフランジ部材と、
   該左右一対のフランジ部材の周縁部に周方向に沿って跨設状態で配置して歯付ベルトの係合歯に噛み合う複数の噛合ピンとを備えていることを特徴とするタイミングプーリ。
2. 前記噛合ピンが、前記フランジ部材の周方向に沿って配置されたピン挿通孔を介して着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のタイミングプーリ。
3. 前記フランジ部材が、前記タイミングハブにボルト締結手段を用いて着脱自在に固定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタイミングプーリ。
4. 前記噛合ピンが、前記フランジ部材にナットにより螺合されるネジ部を該噛合ピンの両端部にそれぞれ備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のタイミングプーリ。
5. 前記噛合ピンが、前記フランジ部材に止輪により係止されるピン係止用小径部を該噛合ピンの両端部にそれぞれ備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のタイミングプーリ。
6. 前記噛合ピンが、前記フランジ部材の周方向に所定の順序で該噛合ピンの間隔を異ならせて配置した単位ピッチの連続となるように周方向に配列されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のタイミングプーリ。
   

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