JP2599859B2 - 鋼板製プーリ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ベルト伝動装置に使
用されるプーリに関し、特に鋼板製のプーリに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種のベルト伝動装置の一
種であるＶベルト式無段変速機におけるプーリとして、
プーリの半部を構成するシーブを軸又はスリーブと一体
成形した鋳物製のものが一般に使用されているが、コス
トの面で不利であり、このコストダウンを達成できるも
のとして鋼板製プーリが公知である。すなわち、この鋼
板製プーリは、プーリを構成するシーブを鋼板で製作し
て軸やスリーブに一体に溶接したものである。

【０００３】従来の鋼板製プーリのシーブは、通常、そ
の中心部に軸又はスリーブを嵌合させる中心孔が設けら
れ、この中心孔に軸又はスリーブを嵌合した後、全周溶
接又はスポット溶接等の溶接により一体に接合される。
そして、一般には、シーブ中心孔の内径及び軸又はスリ
ーブの外径は隙間嵌め、中間嵌め、しまり嵌め等、比較
的近似した嵌合い公差に仕上げられる。

【０００４】ところで、このような鋼板製プーリでは、
シーブの溶接時に部材の内部に歪みが生じるので、溶接
後のプーリの寸法精度に大きな影響が現れる。この歪み
の影響を少なくするためには、シーブの中心孔の周囲部
分を構成する内曲げ状ボス部の軸又はスリーブへの嵌合
長さを長くすればよいが、そのときにはプーリの軸方向
の幅寸法が大きくなる傾向があり、コンパクト化にはな
り難い。また、軸径の関係上、ボス部の嵌合長さを余り
大きくとることもできない。しかし、嵌合長さが短い
と、特に溶接部の軸径に対し外径が大きいプーリでは、
たとえ鋼板製プーリや軸、スリーブ等が高精度に仕上げ
られており、かつ溶接時に各部材が治具で高精度に保持
されていたとしても、溶接時の歪みの影響は免れ得ず、
この影響によってプーリ溝面での振れが大きくなる。従
って、このような溶接構造のプーリは、従来、比較的小
さな外径のものか、或いはさほど高い寸法精度を必要と
しない用途のものに使用されている。

【０００５】例えば、Ｖベルトを用いるベルト式無段変
速機に上記のような振れの大きいプーリを搭載すると、
伝動能力の低下やベルトの破損等の不具合が生じる。こ
のため、大きな外径の変速プーリを鋼板で製作すること
は困難とされていた。

【０００６】上記の問題を解決する方法としては、溶接
後に歪みを矯正する方法や、鋼板製シーブを軸又はスリ
ーブに対し摩擦溶接する方法等が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
溶接後に歪みを矯正する方法では、加工工数が増加する
という問題がある。一方、後者の摩擦溶接する方法で
は、プーリや軸又はスリーブを高精度で加工することが
要求され、多額の設備が必要である。つまり、いずれの
方法でも、品質の確保のためには費用の増加を伴い、鋼
板製プーリを安価に製造することは困難であった。

【０００８】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、上記のようなＶベルト式無段変速機用
のプーリに限らず、シーブを軸又はスリーブに対し溶接
する鋼板製プーリに対し、その溶接時の態様を改良する
ことで、比較的高精度の寸法を持つ鋼板製プーリを安価
に製造できるようにすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべ
く、請求項１の発明では、鋼板製プーリにおけるシーブ
の中心孔と軸又はスリーブの外周との間に間隙を設けて
おき、この間隙により溶接時の歪みを吸収する、つまり
溶接により発生する歪みをうまく利用してシーブのプー
リ側面（例えばＶプーリにあってはプーリ溝面）を適正
範囲に変位させるようにした。

【００１０】すなわち、この発明では、鋼板製シーブの
中心孔に軸又はスリーブの外周を嵌合して溶接により一
体に接合してなる鋼板製プーリとして、上記シーブの中
心孔の内径は軸又はスリーブの嵌合部の外径よりも大き
くされていて、シーブと軸又はスリーブとは、シーブの
中心孔と軸又はスリーブの嵌合部との間に、プーリ回転
時のシーブのプーリ側面の振れ量が所定範囲以下となる
ように溶接に伴う各部材の歪みを吸収する間隙が設けら
れた状態で溶接されており、シーブのプーリ側面の所定
位置で発生するであろう、溶接時の歪みによる最大振れ
量をａ、プーリ側面の所定位置から軸又はスリーブへの
嵌合部までのプーリ側面に沿った方向の距離をｌ、シー
ブのボス部の軸又はスリーブへの嵌合長さをｘとすると
き、上記シーブの中心孔と軸又はスリーブの嵌合部との
間の間隙δが δ＞（ａ／２ｌ）・ｘ … の式を満たすように 構成されていることを特徴とする。

【００１１】また、請求項２の発明では、シーブを断面
テーパ状として、鋼板製プーリを主にＶベルト式無段変
速機に用いられるものとする。

【００１２】請求項３の発明では、上記請求項１又は２
の鋼板製プーリにおいて、シーブの中心部に軸線方向に
内曲げされた円筒状のボス部が形成され、該ボス部の内
部に中心孔が形成されている構成とする。請求項４の発
明では、シーブの中心部に、該中心部を貫通状に切り欠
いてなる中心孔が形成されていることを特徴とする。

【００１３】

【作用】上記の構成により、請求項１の発明では、シー
ブ中心孔と軸又はスリーブの嵌合部との間に上記式を
満たす間隙が設けられているので、この間隙により、溶
接に伴う各部材の歪みが吸収されて、プーリ回転時のシ
ーブのプーリ側面の振れ量が所定範囲以下になる。この
ことで、溶接構造の鋼板製プーリの振れ量を小さくし
て、その寸法精度を向上させることができる。

【００１４】また、溶接時の歪みによりシーブのプーリ
側面を適正な位置に位置付けるので、溶接直後のままで
正しい寸法精度が得られ、溶接後に歪みを矯正する後加
工が不要となり、加工時間や加工工数を低減することが
できる。しかも、シーブの中心孔の内径を軸又はスリー
ブの嵌合部の外径よりも大きくして、シーブ中心孔と軸
又はスリーブの嵌合部との間に間隙を設けるため、シー
ブ中心孔や軸又はスリーブの加工の際に高度の加工精度
や表面粗さ精度が不要であり、また、溶接時に各部材の
位置決めを行えばよいので、プーリや軸等の振れに関す
る寸法誤差をある程度許容することができ、よって高い
寸法精度の鋼板製プーリが安価に得られる。

【００１５】請求項２の発明では、シーブが断面テーパ
状で、主にＶベルト式無段変速機に用いられる鋼板製プ
ーリであるので、Ｖベルト式無段変速機に好適な鋼板製
プーリが得られる。

【００１６】請求項３の発明では、上記シーブの中心部
に軸線方向に内曲げされた円筒状のボス部内に中心孔が
形成されており、また、請求項４の発明では、シーブの
中心部に、該中心部を貫通状に切り欠いてなる中心孔が
形成されているので、シーブの中心孔と軸又はスリーブ
の外周との間に間隙を設けるという溶接構造の鋼板製プ
ーリが容易に得られる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２及び図３は本発明の実施例に係る鋼板製プー
リＡの要部を示しており、このプーリＡは、ベルト式無
段変速機の駆動プーリ又は従動プーリを構成する変速プ
ーリとして使用される。図２及び図３において、１は中
心孔２を有する円筒状の軸で、その外面にはキー７を内
半部にて嵌合固定するキー取付部３が形成されており、
上記中心孔２に図外の回転軸を挿通して固定すること
で、該回転軸に回転一体に取付支持される。４は円筒状
のスリーブで、その内部には上記軸１を摺動可能にかつ
回転可能に嵌挿せしめる中心孔５が形成され、中心孔５
の内周面には、軸方向に延びていて上記キー７の外半部
を摺動案内するキー溝６が形成されており、スリーブ４
の中心孔５に軸１を挿通し、かつキー７をキー溝６に係
合することにより、スリーブ４を軸１に対し摺動可能に
かつ回転一体に連結している。

【００１８】上記軸１外周の図で左端部には他の部分よ
りも大径の大径部１ａが段差状に形成されており、この
大径部１ａ以外の部分に上記スリーブ４が嵌挿されてい
る。また、大径部１ａ以外で大径部１ａ近傍がシーブ嵌
合部１ｂとされ、この嵌合部１ｂには固定シーブ８が嵌
合されて溶接により一体に接合されている。上記固定シ
ーブ８は、半径方向外側に向かってスリーブ４から離れ
る方向に傾斜する断面テーパ状の鋼板製のもので、その
中心部には軸線方向に沿って内曲げされた円筒状のボス
部８ａが形成され、このボス部８ａ内には貫通状の中心
孔９が設けられている。そして、固定シーブ８の中心孔
９に軸１を図で左側から嵌合して、ボス部８ａ先端（左
端）を軸１の嵌合部１ｂ左端の大径部１ａに当接させ、
その状態でボス部８ａ先端と軸１の大径部１ａとを全周
溶接又はスポット溶接することで、固定シーブ８を軸１
に一体に固定している。

【００１９】一方、スリーブ４外周の図で左右中間部に
は他の部分よりも大径の大径部４ａが段差状に形成され
ており、この大径部４ａの固定シーブ８側部分がシーブ
嵌合部４ｂとされ、この嵌合部４ｂには可動シーブ１０
が嵌合されて溶接により一体に接合されている。この可
動シーブ１０は、上記固定シーブ８と同様に、半径方向
外側に向かって固定シーブ８から離れる方向に傾斜する
断面テーパ状の鋼板製のもので、その中心部には軸線方
向に沿って内曲げされた円筒状のボス部１０ａが形成さ
れ、このボス部１０ａ内には貫通状の中心孔１１が設け
られている。そして、可動シーブ１０の中心孔１１にス
リーブ４を図で右側から嵌合して、可動シーブ１０のボ
ス部１０ａ先端（右端）をスリーブ４の嵌合部４ｂ右端
の大径部４ａに当接させ、その状態でボス部１０ａの先
端とスリーブ４の大径部４ａとを全周溶接又はスポット
溶接することで、可動シーブ１０をスリーブ４に一体に
固定している。

【００２０】以上の構造で、スリーブ４に一体固定され
た可動シーブ１０は固定シーブ８に対し、ＶベルトＢが
掛けられる断面Ｖ字状のプーリ溝１２を形成するように
対向し、かつスリーブ４の軸方向の移動により固定シー
ブ８に対し接離してプーリ溝１２でのベルト半径を増減
させ、可動シーブ１０が固定シーブ８に接近したときに
はベルト半径を増大させる一方、固定シーブ８から離れ
たときにはベルト半径を減少させるようにしている。

【００２１】本発明の特徴は、上記固定シーブ８の軸１
への接合構造及び可動シーブ１０のスリーブ４への接合
構造にある。この両方の接合構造は基本的に同じである
ので、以下では可動シーブ１０の接合構造について説明
する。すなわち、図１（ｃ）に模式的に示すように、上
記可動シーブ１０の中心孔１１の内径Ｄはスリーブ４の
嵌合部４ｂでの外径ｄよりも大きくされており、このこ
とで、可動シーブ１０の中心孔１１とスリーブ４の嵌合
部４ｂとの間には内径Ｄから外径ｄを引いた大きさδを
有する間隙１４が設けられている。そして、この中心孔
１１とスリーブ４外周との間の間隙１４により、溶接に
伴う各部材の歪みが吸収されていて、プーリＡの回転時
の可動シーブ１０のプーリ溝面１２ａの振れ量が所定範
囲以下となるように構成されている。

【００２２】上記可動シーブ１０（又は固定シーブ８）
をスリーブ４（又は軸１）に接合してプーリＡを製造す
る方法について説明する。図１（ｃ）に仮想線にて示す
ように、予め、シーブ１０をスリーブ４への嵌合したと
きに、シーブ１０をスリーブ４に対し偏心させてシーブ
１０の中心孔１１とスリーブ４の嵌合部４ｂとの間に間
隙１４を設けて治具により保持しておき、溶接時に各部
材の歪みを上記間隙１４により吸収して、溶接後のプー
リＡの回転時のシーブ１０のプーリ溝面１２ａの振れ量
を所定範囲以下にすればよい。そのとき、シーブ１０の
スリーブ４への溶接は、全周溶接又はスポット溶接で行
うことが望ましい。

【００２３】ここで、上記可動シーブ１０の中心孔１１
とスリーブ４の嵌合部４ｂ外周との間の間隙１４の大き
さδの適正範囲を図１により考察する。今、図１（ａ）
に示すように、可動シーブ１０の中心孔１１の内径Ｄが
スリーブ４の外径ｄと略等しい従来構造の場合、可動シ
ーブ１０の中心孔１１とスリーブ４の嵌合部４ｂ外周と
の間の間隙１４の大きさδは略零であり、スリーブ４を
可動シーブ１０の中心孔１１に嵌合しただけの溶接前の
状態でシーブ１０のプーリ溝面１２ａの振れ量も零であ
る。しかし、図１（ｂ）に示す如く、シーブ１０のボス
部１０ａ先端をスリーブ４の大径部４ａに溶接して固定
すると、その溶接の際の熱により各部材に歪みが発生し
てシーブ１０が変形し、そのプーリ溝面１２ａの外縁位
置でプーリＡの回転時に振れ量ａの振れが発生したとす
る（１５は振れ量ａを図るゲージである）。この発明の
実施例では、上記振れを吸収するために、図１（ｃ）に
仮想線にて示すように、予め、可動シーブ１０の中心孔
１１の内径Ｄをスリーブ４の嵌合部での外径ｄよりも大
きくすることで、シーブ１０の中心孔１１とスリーブ４
の嵌合部４ｂとの間に積極的に間隙１４を設け、この間
隙１４により溶接時の歪みを吸収して、溶接の後に上記
振れ量ａをａ＝０としている。図１（ｂ）に示すよう
に、シーブ１０の外縁端（ゲージ１５による測定部分）
からスリーブ４までのプーリ溝面１２ａに沿った方向の
距離をｌ、シーブ１０のボス部１０ａのスリーブ４への
嵌合長さをｘ、プーリＡの回転時の振れ角をθとする
と、上記振れ角θは微小であるので、図１（ｂ）の状態
において、 ｓｉｎ２θ＝２θ＝ａ／ｌ であり、図１（ｃ）の状態において、 ｓｉｎθ＝θ＝δ／ｘ となる。上記２式により、シーブ１０の中心孔１１とス
リーブ４の嵌合部４ｂとの間の間隙１４の大きさδは、 δ＝（ａ／２ｌ）・ｘ である。従って、 δ＞（ａ／２ｌ）・ｘ の式を満たすように間隙１４の大きさδを設定すればよ
い。具体的には、例えばｘ＝１０ｍｍ、ｌ＝６０ｍｍの
とき、ａ＝２．０ｍｍの振れが発生したとすれば、間隙
１４の大きさδは、 δ＞（２／２×６０）×１０＝０．１７ｍｍ とする。

【００２４】したがって、上記実施例においては、プー
リＡにおけるシーブ８，１０の中心孔９，１１と軸１又
はスリーブ４の嵌合部１ｂ，４ｂとの間に設けられた間
隙１４により、溶接に伴う各部材の歪みが吸収されて、
プーリＡの回転時のシーブ８，１０のプーリ溝面１２ａ
の振れ量δが所定範囲以下になるので、溶接構造の鋼板
製プーリＡの振れ量を小さくして、その寸法精度を向上
させることができる。

【００２５】また、そのとき、溶接時の歪みによりシー
ブ８，１０のプーリ溝面１２ａを適正な位置に位置付け
るので、溶接直後のままで正しい寸法精度が得られ、溶
接後に歪みを矯正する後加工が不要となり、加工時間や
加工工数を低減することができる。

【００２６】さらに、シーブ８，１０の中心孔９，１１
の内径Ｄを軸１又はスリーブ４の嵌合部１ｂ，４ｂの外
径ｄよりも大きくして、シーブ８，１０の中心孔９，１
１と軸１又はスリーブ４の嵌合部１ｂ，４ｂとの間に間
隙１４を設けるため、シーブ８，１０の中心孔９，１１
や軸１、スリーブ４の加工の際に高度の加工精度や表面
粗さ精度が不要である。しかも、溶接時に各部材の位置
決めを行えばよいので、プーリＡや軸１等の振れに関す
る寸法誤差をある程度許容することができる。よって高
い寸法精度の鋼板製プーリＡが安価に得られ、溶接構造
の鋼板製プーリＡの寸法精度の向上及びコストダウン化
を併せ図ることができる。

【００２７】本発明者によれば、上記実施例の構造の鋼
板製プーリＡにより駆動及び従動プーリを作製して、伝
動能力を測定したところ、図４に実線にて示す結果が得
られた。また、同様の大きさの変速プーリを鋳物で作製
して伝動能力を測定し、その結果を同じ図４に破線にて
示す。図４（ａ）は、駆動プーリの回転を減速して従動
プーリに伝達するＬｏ状態であり、例えば駆動プーリの
外径は９５ｍｍ、従動プーリの外径は１５０ｍｍであ
る。また、図４（ｂ）は、駆動プーリの回転を等速で従
動プーリに伝達する等速状態であり、例えば駆動及び従
動プーリの外径はいずれも１２０ｍｍである。さらに、
図４（ｃ）は、駆動プーリの回転を増速して従動プーリ
に伝達するＨｉ状態であり、例えば駆動プーリの外径は
１４５ｍｍ、従動プーリの外径は１００ｍｍである。図
４の結果を見ると、本発明の鋼板製プーリＡは、鋳物製
プーリと同等かそれ以上の伝動効率を示すことが判る。

【００２８】尚、上記実施例では、シーブ１０（又は
８）に軸線方向の円筒状ボス部１０ａ（又は８ａ）を設
け、その内部に中心孔１１（又は９）を形成している
が、このボス部１０ａ（又は８ａ）を設けずに、図５に
示すように、シーブ１０（又は８）の中心部を直接貫通
状に切り欠くことで、シーブ１０（又は８）の中心部に
中心孔１１（又は９）のみを形成するようにしてもよ
い。

【００２９】また、上記実施例は可変プーリの場合であ
るが、本発明は定速プーリに対しても適用することがで
き、上記実施例と同様の作用効果が得られる。また、本
発明は、Ｖプーリ以外の例えば平プーリ、シンクロプー
リ、Ｖリブドプーリ等の他の鋼板製プーリに対しても適
用することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１又は２の
発明によると、軸又はスリーブの外周に中心孔を有する
鋼板製シーブを嵌合して一体に溶接する溶接構造の鋼板
製プーリにおいて、シーブの中心孔と軸又はスリーブの
外周との間に、シーブ溶接時の歪みを吸収してプーリ回
転時のシーブのプーリ側面の振れ量を所定範囲以下とす
るための間隙を設け、シーブのプーリ側面の所定位置で
の溶接時の歪みによって発生する最大振れ量をａ、プー
リ側面の所定位置から軸又はスリーブへの嵌合部までの
プーリ側面に沿った方向の距離をｌ、シーブのボス部の
軸又はスリーブへの嵌合長さをｘとするとき、この間隙
δがδ＞（ａ／２ｌ）・ｘを満たすようにしたので、溶
接後に歪みを矯正する後加工が不要となり、加工時間や
加工工数を低減できるとともに、シーブ中心孔や軸又は
スリーブの加工の際に高度の加工精度や表面粗さが不要
で、しかもプーリや軸等の振れに関する寸法誤差をある
程度許容することができ、よって溶接構造の鋼板製プー
リの寸法精度の向上及びコストダウン化を併せ図ること
ができる。

【００３１】請求項３の発明では、上記シーブの中心部
に軸線方向に内曲げされた円筒状のボス部を設けて、そ
の内部に中心孔を形成した。また、請求項４の発明で
は、シーブの中心部に、該中心部を貫通状に切り欠いて
なる中心孔を直接形成した。従って、これら発明による
と、シーブの中心孔と軸又はスリーブの外周との間に間
隙を設けるという溶接構造の鋼板製プーリが容易に得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例において鋼板製プーリのシーブ
中心孔とスリーブの嵌合部外周との間の間隙の適正範囲
を設定するための原理図である。

【図２】本発明の実施例に係るプーリを示す断面図であ
る。

【図３】図２のIII 方向矢視図である。

【図４】鋼板製プーリの伝動効率特性を従来例たる鋳物
製プーリと比較して示す特性図である。

【図５】シーブの変形例を示す断面図である。

【符号の説明】

Ａ プーリ １ 軸 １ｂ シーブ嵌合部 ４ スリーブ ４ｂ シーブ嵌合部 ８ 固定シーブ ８ａ ボス部 ９ 中心孔 １０ 可動シーブ １０ａ ボス部 １１ 中心孔 １２ プーリ溝 １２ａ プーリ溝面 １４ 間隙

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼板製シーブの中心孔に軸又はスリーブ
   の外周を嵌合して溶接により一体に接合してなる鋼板製
   プーリであって、 上記シーブの中心孔の内径は軸又はスリーブの嵌合部の
   外径よりも大きくされていて、シーブと軸又はスリーブ
   とは、シーブの中心孔と軸又はスリーブの嵌合部との間
   に、プーリ回転時のシーブのプーリ側面の振れ量が所定
   範囲以下となるように溶接に伴う各部材の歪みを吸収す
   る間隙が設けられた状態で溶接されており、 シーブのプーリ側面の所定位置での溶接時の歪みによっ
   て発生する最大振れ量をａ、上記プーリ側面の所定位置
   から軸又はスリーブへの嵌合部までのプーリ側面に沿っ
   た方向の距離をｌ、シーブのボス部の軸又はスリーブへ
   の嵌合長さをｘとするとき、上記シーブ中心孔と軸又は
   スリーブの嵌合部との間の間隙δが δ＞（ａ／２ｌ）・ｘ の式を満たすように 構成されていることを特徴とする鋼
   板製プーリ。
2. 【請求項２】 請求項１の鋼板製プーリにおいて、 シーブが断面テーパ状であって、主にＶベルト式無段変
   速機に用いられることを特徴とする鋼板製プーリ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２の鋼板製プーリにおい
   て、 シーブの中心部に軸線方向に内曲げされた円筒状のボス
   部が形成され、該ボス部の内部に中心孔が形成されてい
   ることを特徴とする鋼板製プーリ。
4. 【請求項４】 請求項１又は２の鋼板製プーリにおい
   て、 シーブの中心部に、該中心部を貫通状に切り欠いてなる
   中心孔が形成されていることを特徴とする鋼板製プー
   リ。