JP2015124825A - Sheet metal pulley for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、内燃機関においてベルトによる動力伝達に使用される板金製(金属板製)プーリに関するものである。 The present invention relates to a sheet metal (metal plate) pulley used for power transmission by a belt in an internal combustion engine.
内燃機関では動力伝達手段としてベルトが使用されており、ベルトは回転軸に固定されたプーリに巻き掛けられている。ベルトの代表例としてクランクプーリに巻き掛けられた補機駆動ベルトがあり、この補機駆動ベルトにより、オルタネータやウォータポンプ、エアコン用コンプレッサ等が駆動されている(例えば特許文献1)。 In an internal combustion engine, a belt is used as power transmission means, and the belt is wound around a pulley fixed to a rotating shaft. A representative example of the belt is an accessory driving belt wound around a crank pulley, and an alternator, a water pump, an air conditioner compressor, and the like are driven by the accessory driving belt (for example, Patent Document 1).
プーリは鋳物やダイキャスト品を使用することも行われているが、加工の容易性や軽量化、強度アップ等の面から板金製とすることも広く行われている。この場合、プーリはベルトが巻き掛けられる筒部とその一端に連続した底板とを有しており、底板が、回転軸に設けた回転板にボルトで(或いはボルトとナットで)締結されている。底板には中心穴が空いていることが多い。 Cast pulleys and die cast products are also used for the pulleys, but sheet metal is also widely used from the standpoint of ease of processing, weight reduction, and strength enhancement. In this case, the pulley has a cylindrical portion around which the belt is wound and a bottom plate continuous to one end thereof, and the bottom plate is fastened with a bolt (or a bolt and a nut) to a rotary plate provided on the rotary shaft. . The bottom plate often has a central hole.
板金製のプーリは、プレス機を使用して平な素材板を絞り加工することで、筒部と底板を有する形態に製造されている。この場合、金属板は弾性を有することから、板金加工に際してスプリングバックが発生することは不可避であるため、スプリングバックを見越して設計しているが、バラツキが発生することは不可避であり、そこで従来は、スプリングバックによって底板が筒の外側に凸の状態になるように設計して、ボルトによる締結で回転板に密着させている。 The pulley made of sheet metal is manufactured in a form having a cylindrical portion and a bottom plate by drawing a flat material plate using a press machine. In this case, since the metal plate has elasticity, it is unavoidable that the spring back is generated when processing the metal plate, so the design is made in anticipation of the spring back, but it is unavoidable that the variation occurs. Is designed so that the bottom plate protrudes to the outside of the cylinder by the spring back, and is brought into close contact with the rotating plate by fastening with bolts.
しかし、底板が外側に向けて凸の状態になっていると、ボルトの締結に対して底板の弾性力が強い抵抗として作用するため、ボルトを設定されたトルクで締め付けても、実際の締結トルクは必要な値よりも小さくなっており、このため、ボルトが緩み易くなるという問題があった。 However, if the bottom plate is convex toward the outside, the elastic force of the bottom plate acts as a strong resistance against the fastening of the bolt, so even if the bolt is tightened with the set torque, the actual fastening torque Is smaller than the required value, and there is a problem that the bolt is easily loosened.
本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。 The present invention has been made to improve the current situation.
本願発明の板金製プーリは、ベルトが巻掛けられる筒部と、この筒部の一端に連続した円板状の底板とを有しており、前記底板の複数の箇所には、当該底板を前記筒部内に配置された回転板にボルトで締結するためのボルト挿通穴が空いている構成において、前記底板は、前記筒部の軸心と直交した基準姿勢よりも筒部の内部に向けて凸の状態に曲げられており、かつ、前記底板には、前記ボルトによる締結に際して前記回転板への密着性を高める変形容易化手段を設けている。 The pulley made of sheet metal of the present invention has a cylindrical portion around which a belt is wound, and a disc-shaped bottom plate continuous to one end of the cylindrical portion. In a configuration in which a bolt insertion hole for fastening with a bolt to a rotating plate arranged in the cylinder part is provided, the bottom plate protrudes toward the inside of the cylinder part from a reference posture orthogonal to the axis of the cylinder part. The bottom plate is provided with a deformation facilitating means for improving the adhesion to the rotating plate when fastened by the bolt.
変形容易化手段としては、ボルト挿通穴よりも半径方向外側の部位に抜き穴スリット、切り込みを形成することや、周方向に隣り合ったボルト挿通穴の間に抜き穴やスリット、切り込みを形成すること、或いは、ボルト挿通穴よりも半径方向外側の部位に薄肉部を形成することなどを採用できる。これは一つの形態のみを採してもよいし、複数を採用してもよい。 As a means for facilitating deformation, a through hole slit or notch is formed in a portion radially outward from the bolt insertion hole, or a through hole, slit or incision is formed between bolt insertion holes adjacent in the circumferential direction. Alternatively, it is possible to employ a thin-walled portion formed at a portion radially outward from the bolt insertion hole. This may take only one form or a plurality of forms.
本願発明では、底板が筒部の内部側に凸の状態に曲げられているため、底板を回転板にボルトで締結するに際しては、底板はスプリングバックの方向に戻り変形する。このため、従来よりも軽い力で底板を変形させることができる。 In the present invention, since the bottom plate is bent in a convex state toward the inner side of the cylindrical portion, when the bottom plate is fastened to the rotating plate with a bolt, the bottom plate returns and deforms in the springback direction. For this reason, the bottom plate can be deformed with a lighter force than before.
また、本願発明では変形容易化手段を設けているため、ボルトの締めつけに対する底板の抵抗は著しく低下している。このことと、上記した戻り変形しやすいこととが相まって、本願発明ではプーリを回転板に対して緩みにくい状態に強く締結することができる。換言すると、ボルトの頭と底板との間の密着性と、底板と回転板との間の密着性を格段に向上して、締結強度を向上できるのである。 Further, in the present invention, since the deformation facilitating means is provided, the resistance of the bottom plate to the bolt tightening is remarkably lowered. In combination with this and the above-described ease of return deformation, in the present invention, the pulley can be strongly fastened in a state in which it is difficult to loosen with respect to the rotating plate. In other words, the adhesion between the bolt head and the bottom plate and the adhesion between the bottom plate and the rotating plate can be remarkably improved, and the fastening strength can be improved.
なお、回転板にスタッドボルトを固定して、これに底板の外側からナットをねじ込むという締結構造も採用できるのであり、この場合は、上記した「ボルトの頭」は「ナット」と読み替えたらよい。従って、本願発明のボルトにはスタッドボルトも含まれる。 A fastening structure in which a stud bolt is fixed to the rotating plate and a nut is screwed into the rotating plate from the outside of the bottom plate can also be adopted. In this case, the above-mentioned “bolt head” may be read as “nut”. Therefore, the bolt of the present invention includes a stud bolt.
(1).内燃機関の概要
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図1に基づいて内燃機関の概要を説明する。図1は内燃機関の概略正面図であり、内燃機関は、機関本体の主要部となるシリンダブロック1とその上面に固定されたシリンダヘッド2とを有しており、シリンダヘッド2の上面にはシリンダヘッドカバー3が固定されて、シリンダブロック1の下面にはオイルパン4が固定されている。シリンダブロック1とシリンダヘッド2との一側面はチェーンカバーで覆われているが、図では省略している。
(1). Outline of Internal Combustion Engine Next, an embodiment of the present invention will be described based on the drawings. First, the outline of the internal combustion engine will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic front view of an internal combustion engine. The internal combustion engine has a
クランク軸5の一端部はシリンダブロック1の一端面から突出しており、この突出端部にクランクプーリ6を固定し、クランクプーリ6に巻き掛けされた補機駆動ベルト7により、オルタネータ8とウォータポンプ9とエアコン用コンプレッサ10とが駆動されている。従って、オルタネータ8はオルタネータプーリ11を備えて、ウォータポンプ9はウォータポンププーリ12を備えて、エアコン用コンプレッサ10とはエアコンプーリ11,12,13を備えている。
One end portion of the
この場合、オルタネータ8とウォータポンプ9とエアコン用コンプレッサ10は機関本体の一側部の側に寄せて配置しており、ウォータポンプ9はオルタネータ8とエアコン用コンプレッサ10との間に配置されている。そこで、オルタネータプーリ11とエアコンプーリ13とには補機駆動ベルト7の内周面が巻き掛けられているが、ウォータポンププーリ11には補機駆動ベルト7の外周面が巻き掛けらている。すなわち、ウォータポンププーリ12には、補機駆動ベルト7が背面掛けされている。
In this case, the
そして、補機駆動ベルト7の内周面は横断面凹凸状になっており、これに伴って、オルタネータプーリ11とエアコンプーリ13との外周面も横断面凹凸形状になっているが、ウォータポンププーリ12の外周面は平滑面になっている。そこで、ウォータポンプ12は金属板の単なる絞り加工で製造されている。
And the inner peripheral surface of the auxiliary
(2).ウォータポンププーリ11の詳細
次に、ウォータポンププーリ11の詳細を図2に基づいて説明する。ウォータポンププーリ11は補機駆動ベルト7が巻き掛けられる筒部15と、筒部15の外端に段部16を介して一体に繋がった底板17とから成っている。
(2) Details of Water Pump Pulley 11 Next, details of the
図3(A)に示すように、ウォータポンプ9はハウジング18を有しており、ハウジング18に回転自在に嵌まったロータ19に回転板20を固定し、回転板20にウォータポンププーリ11の底板17を重ねて3本のボルト21で締結している。ウォータポンププーリ11の底板17にはロータ19が突出する中心穴22が空いている。また、3本のボルト21は周方向に等間隔で配置されており、底板17にはボルト挿通穴23が空いていて、回転板20には雌ねじ穴24が空いてる。
As shown in FIG. 3 (A), the water pump 9 has a
ボルト21は六角の頭25を有しており、頭25には円形のフランジ25aを設けている。また、座金26(平座金又はばね座金)も使用している。もとより、座金26を使用しなかったり、フランジ25aを備えていないボルトを使用したりすることも可能である。六角穴付きボルトを使用することも可能である。
The
そして、底板17に、請求項に記載した変形容易化手段の例として、ボルト挿通穴23の半径外側に位置した抜き穴27と、隣り合ったボルト挿通穴23の間において中心穴24に向けて開口した切り開き穴28とを形成している。
And, as an example of the deformation facilitating means described in the claims, the
抜き穴27は、底板17の中心を曲率半径の中心とした円弧線に沿って延びており、周方向の長さはボルト21における頭25のフランジ25aの外径よりやや大きい程度に設定しているが、フランジ25aの外径より小さい寸法であってもよい。本実施形態では、ボルト21における頭25のフランジ25a(及び座金26)の縁が抜き穴27とラップするように設定しており、また、回転板20の外周縁も抜き穴27とラップしている。
The
他方、切り開き穴28は中心側が巾狭の略台形状になっており、図3(B)から理解できるように、隣り合った切り開き穴28で挟まれた部分(図3(B)において平行点線で示す内端部分29)の内端部の巾寸法は、ボルト21における頭25のフランジ26aの外径と略同じ程度になっている。
On the other hand, the
上記のとおり、ウォータポンププーリ11は金属板を絞り加工して製造されるが、この絞り加工時に、図2(B)に誇張して示すように、底板17を、スプリングバックした後の状態で、中心線Oと直交した基準平面30よりも内側に凸の状態となるように、過度に絞り加工しておく(図面では判りやすさのための誇張して表示しているが、実際には、内向き凸の寸法は僅かである。)。
As described above, the
さて、従来は、図3(D)に示すように、スプリングバックによって底板17が外向きになっており、ボルト21の締結によって回転板20に密着するが、底板17はスプリングバックの方向と反対側に曲げられるため、締結後において、ボルト21の頭には底板17の弾性力が強い抵抗として作用する。このため、締結強度が不十分になって緩みが発生しやすくなっている。
Conventionally, as shown in FIG. 3D, the
これに対して本実施形態では、図3(C)に示すように、底板17はスプリングバックの方向に曲がることで回転板20に密着するため、締結後におけるボルト21の頭25に対する底板17の反力は従来よりも小さくなっており、その結果、締結強度は高くなっている。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 3C, the
さて、底板17が回転板20に密着するように変形すると、中心穴22の内径は小さくなろうとする。このため、底板17の内周部が抵抗として作用するが、ボルト21の頭25は中心穴22に近い端部が底板17に強く当たっており、中心穴22からボルト21の頭25の当接部までのスパンL1は僅かしかないため、底板17の内周部に強いモーメントをかけることができない。この点においても、従来はボルト21の頭25には底板17の弾性力が強い抵抗として作用していて、締結力が不十分になっていると云える。
When the
他方、本実施形態のように底板17を内向き凸状に形成しておくと、図3(C)から理解できるように、ボルト21の頭25は底板17の外周側の端部が底板17に強く当接しており、中心穴22の内周からボルト21の頭25が強く当たる部分までのスパンL2が大きいため、底板17に対して強いモーメントを効かせることができて、底板17を軽い力で変形させて、回転板20との密着性を高めることができる(つまり、締結強度を向上できる。)。
On the other hand, if the
そして、底板17の変形に対しては、底板17が段部16に連接している付け根部が大きな抵抗として作用しているが、本実施形態のように変形容易化手段としてボルト挿通穴23の外側に抜き穴27を設けると、底板17のうち座金26が重なっている部分は容易に変形しやすい状態になるため、ボルト21に掛けられたトルクの殆どを回転板20に対する密着力として使用できる。これにより、高い締結強度を確保することができる。
For the deformation of the
更に、底板17に切り開き穴28を設けると、締結に際して中心穴22が窄まろうとすることによる突っ張り作用がなくため、底板17のうちボルト挿通穴23の内側の抵抗は著しく減殺される。これにより、ボルト21の頭25に対する底板17の抵抗を著しく減少して締結強度を向上できる。この場合、実施形態のように底板17の内端部分29の横幅をボルト21における頭25の外径と同じ程度に設定すると、中心穴22がロータ19に嵌まることによる位置決め機能は確保しつつ、内端部分29の曲がり変形を容易化できる利点である。
Further, when the cut-
(3).他の実施形態
図4では、他の実施形態を示している。このうち(A)に示す実施形態では、筒部15と底板17とを直接に繋げて単純な有底円筒形と成している。これとは逆に、段部を複数設けること(複数段階に径を異ならせること)や、筒部15と底板17とをテーパ部にて繋ぐことも可能である。
(3). Other Embodiments FIG. 4 shows another embodiment. Among these, in the embodiment shown in (A), the
(B)に示す実施形態では、底板17の変形容易化手段として、ボルト挿通穴23の外側には外周側切り込み33を形成して、隣り合ったボルト挿通穴23の間の箇所には中心穴22に向けて開口した内周側切り込み34を形成している。
In the embodiment shown in (B), as means for facilitating the deformation of the
(B)に一点鎖線で示すように、ボルト挿通穴23よりも外周側の部位でかつ隣り合ったボルト挿通穴23の間の部分に、円弧状スリット35(或いは円弧状切り込み)を設けるといったとも可能である。図示による表示は省略するが、放射方向に長いスリット又は切り込みを、底板17の内周の近くから外周の近くまで形成することも可能である。
As shown by a one-dot chain line in (B), an arc-shaped slit 35 (or an arc-shaped cut) is provided at a portion on the outer peripheral side of the
(C)に示す実施形態では、ボルト挿通穴23の外側に、当該ボルト挿通穴23と同心のスリット36を形成している。また、(D)に示す実施形態では、変形容易化手段として、底板17の外周に外向き凸のカール部37を形成している。この(D)の場合、カール部37に、当該カール部37を横断する切り込み又はスリットを周方向に沿って複数箇所形成すると、カール部37の抵抗をより一層低減できる。
In the embodiment shown in (C), a
本願発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば、隣り合ったボルト挿通穴の間の箇所に、底板の外周方向に延びるスリット又は切り込みと放射方向に延びるスリット又は切り込みとが繋がったT形のスリット又は切り込みを設けることも可能である。 The present invention can be embodied in various ways other than the above-described embodiment. For example, it is also possible to provide a T-shaped slit or notch in which a slit or notch extending in the outer peripheral direction of the bottom plate and a slit or notch extending in the radial direction are connected to each other between adjacent bolt insertion holes.
また、本願発明はウォータポンププーリのみでなく、他のプーリにも適用できる。更に、本願発明は、ベルトの内周が巻き掛けられる順掛けプーリにも適用できる。順掛けプーリに適用する場合、ベルトが断面凹凸形状である場合は、プーリの外周に凹凸部を設けたらよい。 The present invention can be applied not only to the water pump pulley but also to other pulleys. Furthermore, the present invention can be applied to a forward pulley around which the inner circumference of the belt is wound. When applied to a forward pulley, if the belt has a concavo-convex shape, an uneven portion may be provided on the outer periphery of the pulley.
本願発明は、ウォータポンププーリ等のプーリに具体化できる。従って、産業上利用できる。 The present invention can be embodied in a pulley such as a water pump pulley. Therefore, it can be used industrially.
6クランクプーリ
7 補機駆動ベルト
9 ウォータポンプ
12 ウォータポンププーリ
15 筒部
16 段部
17 底板
19 ロータ
20 回転板
21 ボルト
22 中心穴
23 ボルト挿通穴
27 変形容易化手段の一例としての抜き穴
28 変形容易化手段の一例としての切り開き穴
6
Claims (1)
前記底板は、前記筒部の軸心と直交した基準姿勢よりも筒部の内部に向けて凸の状態に曲げられており、かつ、前記底板には、前記ボルトによる締結に際して前記回転板への密着性を高める変形容易化手段を設けている、
内燃機関用の板金製プーリ。 A rotating plate having a cylindrical portion around which a belt is wound and a disc-shaped bottom plate continuous to one end of the cylindrical portion, and the bottom plate being disposed in the cylindrical portion at a plurality of locations of the bottom plate A bolt insertion hole for fastening with a bolt,
The bottom plate is bent in a convex state toward the inside of the cylindrical portion from a reference posture orthogonal to the axis of the cylindrical portion, and the bottom plate is attached to the rotating plate when fastened by the bolt. Provided with a means for facilitating deformation to improve adhesion,
Sheet metal pulley for internal combustion engines.
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JP2013269589A JP2015124825A (en) | 2013-12-26 | 2013-12-26 | Sheet metal pulley for internal combustion engine |
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