JP6543060B2

JP6543060B2 - ベルト伝動機構及びベルト組み付け方法

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Publication number: JP6543060B2
Application number: JP2015057468A
Authority: JP
Inventors: 篤志岸本
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2019-07-10
Anticipated expiration: 2035-03-20
Also published as: JP2016176541A

Description

本発明は、ベルト伝動機構及びベルト組み付け方法に関し、特に周方向に伸長可能なＶリブドベルトを複数のプーリ間に巻き掛けて装着するベルト伝動機構及びベルトの組み付け方法に関する。

一般に、外周面にプーリ溝を有するプーリにＶリブドベルトを巻き掛けてなるベルト伝動機構には、Ｖリブドベルトをプーリ間に巻き掛けて装着してから所定のベルト張力を付与するテンションプーリ等の張力調整手段が設けられる。

一方、張力調整手段を不要として構成の簡素化及びコスト低減を図るために、プーリ間に装着する際に周方向に伸長させて巻き掛けるＶリブドベルトの組み付け方法が知られている。

この種のＶリブドベルト（ストレッチベルト）は、高伸縮性の繊維からなる心線を埋設した平ベルト状の内周面にベルト周方向に延びる複数のＶリブが一体に形成されている。

一方、プーリのプーリ溝にはＶリブドベルトの内周面に形成された各Ｖリブが嵌合する複数のＶ溝が周方向に延在して形成される。

このＶリブドベルトを使用する場合、Ｖリブドベルトを周方向に伸長させながら各プーリのプーリ溝に嵌め込む際に高い引張り応力が発生することから、Ｖリブドベルトを組み付ける際の作業負荷を軽減する一例として特許文献１がある。

特許文献１に記載される技術にあっては、Ｖリブベルトが巻き掛けられるプーリの一つに、その側面に小径円筒状の突起を同心状に配置し、Ｖリブドベルトの組み付け作業の際、この突起にＶリブドベルトを引っ掛けることで、作業負荷を軽減するようにしている。

特許第５３８７４９６号公報

上記特許文献１によると、Ｖリブドベルトを引っ掛けるための突起を設けることで、組み付け作業の負荷を軽減することができる。

しかし、この突起に引っ掛けたＶリブドベルトが該突起から外れるのを防止するためには、突起の突出量を大きくしなければならず、プーリの大型化および重量増加を招くことが懸念される。

従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、プーリの大型化および重量増加を抑制しつつ、Ｖリブドベルトの組み付け作業性に優れたベルト伝動機構及びベルト組み付け方法を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に記載のベルト伝動機構は、複数のプーリと、これらプーリ間に巻き掛けられるベルトであって、内周面に周方向に延びる複数のＶリブ及び溝部が交互に形成されたＶリブドベルトと、を備えた伝動機構において、前記複数のプーリに含まれる第１プーリの軸方向の側面には、前記第１プーリの軸方向に前記第１プーリと同軸で且つ円筒状に突出する突出部であって、前記第１プーリの軸方向の側面から前記Ｖリブドベルトの一部と同じ幅だけ突出する突出部と、前記突出部の外周面軸方向端部に形成され、前記Ｖリブドベルトに形成されたＶリブのうち前記Ｖリブドベルトのベルト幅方向最端部に形成された第１Ｖリブと前記外周面とが係合するように前記第１Ｖリブと隣接する溝部に嵌入する係止部と、を有する取付ガイド部を備えたことを特徴とする。

これによると、Ｖリブドベルトを組み付ける際に、Ｖリブドベルトの溝部が取付ガイド部に形成された係止部に巻き掛けて係止することで取付ガイド部から外れることがなく、Ｖリブドベルトの溝部を取付ガイド部の係止部および各プーリに巻き掛け、いずれかのプーリを回転させることで簡単にＶリブドベルトが組み付けられ、優れた作業性が得られる。

また、プーリの側面に配置される取付ガイド部が円筒状で外周にＶリブドベルトの溝部に嵌入する係止部を備える簡単な形状であり、プーリ側面からＶリブドベルトの溝部に嵌入する係止部までの距離は極めて小さく、プーリが大型化および重量増加が抑制されて構成され、ベルト伝動機構の小型化および軽量化得られる。更にプーリ側面からの取付ガイド部の突出量が少なく、他の部品等との干渉が回避されてプーリの配置が容易になり、かつ、Ｖリブドベルトの組み付け作業性が向上する。

請求項２に記載の発明は、請求項１のベルト伝動機構において、前記溝部は、底部幅が開口端幅より小さい断面台形であって、前記係止部は、プーリ径方向外側端部の頂面幅が前記開口端幅より小さく、前記底部幅より大きい断面形状であることを特徴とする。

これによりと、係止部の頂面幅が溝部の底部幅より大きく設定されることでＶリブドベルトを取付ガイド部の係止部に巻き掛けた際に、係止部と溝部との摩擦力が確保されて組付ガイド部とＶリブドベルトとの滑り、すなわち相対移動が規制されてプーリ回転によるＶリブドベルトの組み付けが作業性が確保される。

請求項３に記載のベルト組付方法は、複数のプーリ間に、内周面に周方向に延びる複数のＶリブ及び溝部が交互に形成されたＶリブドベルトを巻き掛けるベルト組み付け方法であって、前記複数のプーリのうち少なくとも一つのプーリの軸方向の側面に該プーリの軸方向に突出するとともに外周に前記Ｖリブドベルトの前記溝部の少なくとも一つに嵌入する係止部を有する取付ガイド部を備え、該取付ガイド部を備えるプーリ、前記取付ガイド部の係止部および他のプーリに前記Ｖリブドベルトを巻き掛けてセットし、前記いずれかのプーリを回転して前記プーリ間に前記Ｖリブドベルト巻き掛けることを特徴とする

これによれば、複数のプーリのうち１つのプーリに設けられた取付ガイドの係止部およびプーリにＶリブドベルトを巻き掛けるセットし、いずれかのプーリを回転する簡単な作業でＶリブドベルトを組み付けることができる。

本発明によると、Ｖリブドベルトを組み付ける際に、Ｖリブドベルトの溝部が係止部に係止されて取付ガイド部から外れることがなく、Ｖリブドベルトのプーリ側面側の溝部を取付ガイド部の係止部および各プーリに巻き掛け、いずれかのプーリを回転することで簡単にＶリブドベルトが組み付けられ優れた組み付け作業性が得られる。

また、プーリの側面に配置される取付ガイド部が円筒状で外周に係止部を備える簡単な形状であり、プーリ側面からＶリブドベルトのプーリ側の溝部に嵌入する係止部までの距離は極めて小さく、取付ガイド部を備えたプールの大形化および重量増加が抑制される。

さらに、取付ガイド部の突出量が少なく、他の部品等の接触等の干渉が回避されてプーリの配置が容易になり、かつＶリブドベルトの組み付け作業性が向上する。

実施の形態におけるベルト伝動機構およびベルト組み付け方法を説明するエンジンの概要を示す斜視図である。図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。組付ガイド部およびＶリブドベルトの相関を示すＶリブベルトおよびオイルポンププーリの要部断面図である。Ｖリブドベルトの組み付け作業の手順を模式的に示す正面図である。図４のＶ−Ｖ線断面図である。Ｖリブドベルトの組み付け作業の手順を模式的に示す正面図である。Ｖリブドベルトの組み付け作業の手順を模式的に示す正面図である。Ｖリブドベルトの組み付け作業の手順を模式的に示す正面図である。

本発明におけるベルト伝動機構及びベルト組み付け方法の実施の形態を車両用エンジンのクランクプーリとオイルポンププーリの間にＶリブドベルトを装着する場合を例に説明する。

図１は、エンジン１の要部斜視図であて、エンジン本体２から突出するクランク軸３の端部にクランクプーリ１１がクランクプーリボルト１５によって取り付けられる。一方、エンジン本体２に取り付けられた補機類、例えばオイルポンプ５の回転軸６に補機用プーリであるオイルポンププーリ２１が取り付けられる。このクランクプーリ１１とオイルポンププーリ２１と間にＶリブドベルト３１が掛巻されてベルト伝動機構１０が構成される。なお、図中１１ａはクランクプーリ１１のプーリ軸方向を示し、２１ａはオイルポンププーリ２１のプーリ軸方向を示す。

クランクプーリ１１は、図１に示すとともに、図２に図１のＩＩ−ＩＩ線断面図を示すように、クランクプーリ１１の外周面におけるプーリ軸方向外方に外側プーリフランジ１２が形成され、内方に内側プーリフランジ１３が形成される。これら外側プーリフランジ１２と内側プーリフランジ１３との間に周方向に連続するプーリ溝１４が形成され、プーリ溝１４の底部に複数、本実施の形態では４本のＶ溝１４ａが周方向に連続して形成される。

オイルポンププーリ２１は、図１および図２に示すように、オイルポンププーリ２１の外周面におけるプーリ軸方向外方に外側プーリフランジ２２が形成され、内方に内側プーリフランジ２３が形成される。これら外側プーリフランジ２２と内側プーリフランジ２３との間に周方向に連続するプーリ溝２４が形成され、プーリ溝２４の底部に周方向に連続する４本のＶ溝２４ａが形成される。

オイルポンププーリ２１の軸方向外側のプーリ側面２１ｂに、Ｖリブドベルト３１の組み付け作業の際に、Ｖリブドベルト３１を引っ掛ける円筒状で外周に環状の係止部２７が形成された取付ガイド部２５がオイルポンププーリ２１と同心状に突設される。

ここで、図３を参照しＶリブドベルト３１と取付ガイド部２５の相関形状の一例を説明する。図３はＶリブベルト３１おとびオイルポンププーリ２１の断面図である。

Ｖリブドベルト３１は、高伸縮製の繊維からなる心線を埋設した平ベルト状のベルト本体の内周面に周方向に延びる４本の第１Ｖリブ３２Ａ，第１Ｖリブ３２Ｂ、第３リブ３３Ｃ、第４リブ３３Ｄがプーリ軸方向内方側から外方側に順に形成され、各リブ３２Ａ〜３２Ｄは、頂面３２ａ、一対のリブ傾斜面３２ｂを有する断面台形であって、各Ｖリブ３２Ａ〜３２Ｄの頂面３２ａの幅Ｗａが２．３ｍｍ、隣接する各リブの頂面３ａの間、即ち開口端部幅Ｗｂが１．７ｍｍ、リブ高さｈが１ｍｍ、各リブ２２間の溝底３３ｃの幅Ｗｃが０．８ｍであって、第１リブ３２Ａと第２リブ３２Ｂ、第２リブ３２Ｂと第３リブ３２Ｃ、第３リブ３２Ｃと第４リブ３２Ｄと間にそれぞれ断面台形の第１溝部３３Ａ、第２溝部３３Ｂ、第３溝部ｂ３３Ｃが形成される。

一方、オイルポンププーリ２１の外側面２１ｂに突設される取付ガイド部２５は、オイルポンププーリ２１と同心状でプーリ溝２４より小径の外周面２６ａを有する筒状の本体部２６と、本体部２６の先端外周に突出する環状フランジ状の係止部２７が形成される。

係止部２７は頂面２７ａ、内側面２７ｂ、外側面２７ｃを有する断面矩形であって、頂面２７ａの幅ＷｄがＶリブドベル３０の第１溝部３３Ａに嵌入可能でかつ溝底３３ｃの幅Ｗｃより大きな１ｍｍであって高さＨがリブ高さｈと同様の１ｍｍ設定される。さらにプーリ側面２１ｂと内側面２７ｂとの離間距離Ｗｅが第１Ｖリブ３２の挿入を可能にする３ｍｍに設定される。すなわちプーリ側面２１ｂと係止部２７の内側面２７ｂとの間に第１Ｖリブ３２の嵌入を許容する環状溝２８が形成される。この取付ガイド部２５はオイルポンププーリ２１のプーリ側面２１ｂに一体形成され、機械加工等によって容易に形成できる。なお、係止部２７の上辺（頂面２７ａと内側面２７ｂの境界、および、頂面２７ａと外側面２７ｂの境界）は、Ｒ形状あるいはテーパ形状としてもよい。

次に、ベルト伝動機構１０において、クランクプーリ１１とオイルポンププーリ２１との間にＶリブドベルト３１を組み付ける組み付け作業の手順を図４乃至図８を参照して説明する。

まず、作業者は、図４に示すように、Ｖリブドベルト３１をクランクプーリ１１に巻き掛けるともに、Ｖリブドベルト３１をオイルポンププーリ２１に巻き掛けながらオイルポンププーリ２１のプーリ溝２４上にあるＶリブドベルト３１を曲げてその向きを変えて、図５に図４のＶ−Ｖ線断面図を示すように取付ガイド部２５の環状の係合部２７にプーリ側面２１ｂに最近する第１溝部３３Ａを巻き掛ける。

このとき、Ｖリブドベルト３１は弛みがなく、かつ張力が付与されていない状態でクランクプーリ１１には巻き掛け可能な全領域に巻き掛けられる一方、オイルポンププーリ２１には巻き掛け可能な領域のうち一部の領域だけに巻き掛けられ、さらに、オイルポンププーリ２１に巻き掛けられたＶリブドベルト３１が折り曲げられて外側プーリフランジ２２を乗り越えて取付ガイド部２５の係止部２７に第１溝部３３Ａが巻き掛けられる。

作業者は、取付ガイド部２１の係止部２７に係止されたＶリブドベルト３１がオイルポンププーリ２１から外れないようにＶリブドベルト３１の曲げられた位置、すなわちＶリブドベルト３１の外側プーリフランジ２２に乗り上げられて引っ掛かっている部分３１Ａをオイルポンププーリ２１側に押圧して保持する。次に、作業者は、図６に示すように、Ｖリブドベルト３１の外側プーリフランジ３２に乗り上げた部分３１Ａを押さえながら、工具、例えばラチェットレンチＴをクランクプーリボルト１５に係合し、クランクプーリ１１をＶリブドベルト３１の取付ガイド部２５に巻き掛けられた側を牽引する方向に回転する。これにより、Ｖリブドベルト３１が牽引されて取付ガイド部２１の係止部２７に第１溝部３３Ａが押し込められて取付ガイド部２１とＶリブドベルト３１との間の摩擦力が増大するとともにＶリブドベルト３１が取付ガイド２１に確実に係止されて、Ｖリブドベルト３１が軸方向に外れることがなく、Ｖリブドベルト３１が取付ガイド３１に保持される。

このクランクプーリ１１の回転によって、Ｖリブドベルト３１とオイルポンププーリ２１に設けられた取付ガイド部２５との摩擦により、オイルポンププーリ２１も同じ方向に回転し、オイルポンププーリ２１の回転に伴って外側プーリフランジ３２に乗り上げたＶリブドベルト３１の部分３１Ａが移動する。このとき、オイルポンププーリ２１の回転に伴って、Ｖリブドベルト３１が徐々に伸ばされ、オイルポンププーリ２１への巻き掛け長さＬが徐々に大きくなる。

詳細には、Ｖリブドベルト３１の外側プーリフランジ２２に乗り上げた部分３１Ａがクランクプーリ１１の軸心から最も離れた位置Ａに近づくことで、クランクポンププーリ２１へのＶリブドベルト３１の巻き掛け長さＬが徐々に大きくなる。一方、取付ガイド部２５の係止部２７へのＶリブドベルト３１の巻き掛け長さＬａが徐々に小さくなる。このように大径のオイルポンププーリ２１へのＶリブドベルト３１の巻き掛け長さＬが増加し、小径の係止部２７への巻き掛け長さＬａが減少するため、Ｖリブドベルと３１はオイルポンププーリ２１への回転にともなって徐々に伸ばされる。

このＶリブドベルト３１が牽引されて取付ガイド部２５の係止部２７に第１溝部３３Ａに押し込められて、３３ｂが係止部２７に強く押圧されて係止部２７と第１溝部３３Ａとの摩擦力が確保されて組付ガイド部２５とＶリブドベルト３１との滑りが規制されて係止部２７との接合が強固になり、Ｖリブドベルト３１が取付イド２５から外れることなく、安定した状態で確実にＶリブドベルト３１がオイルポンププーリ２１に巻回される。

そして、作業者は、クランクプーリ１１を回転させ、図７に示すように、Ｖリブドベルト３１の外側プーリフランジ２２に乗り上げた位置３１Ａがクランクプーリ１１の軸心から最も離れた位置Ａに達した後、オイルポンププーリ２１からＶリブドベルト３１が手を離してもＶリブドベルト３１がオイルポンププーリ２１から外れる可能性がなくなり、作業者はＶリブドベルト３１の押圧を解除する。

図７に示す状態において、作業者は引き続きクランクプーリ１１を回転させて、オイルポンププーリ２１を回転させる。これにより、オイルポンププーリ２１へのＶリブドベルト３１の巻き掛け長さＬがさらに増大していき、かつ係止部２７への巻き掛け長さＬａが減少して、やがてＶリブドベルト３１がオイルポンププーリ２１に完全に巻き掛けられる。係止部２７から第１溝部３３Ａが抜け出すまでは、取付ガイド２５から外れることなく、安定した状態で確実にＶリブドベルト３１が２１に巻回される。

この際、Ｖリブドベルト３１のオイルポンププーリ２１に巻き掛けられていない部分がオイルポンププーリ２１の外側プーリフランジ２２に徐々に近づき、最終的に外側プーリフランジ２２を滑るように乗り越え、オイルポンププーリ２１に組み付けられる。
その後、図９に示すようにラチェットレンチをクランクプーリ１１から取り外し、ベルトの組付け作業を完了する。

このように構成される本実施の形態によると、Ｖリブドベルト３１を巻き掛ける組み付けの際に、Ｖリブドベルト３１のプーリ側面２１ｂ側の第１溝部３３Ａが取付ガイド部２５に形成され係止部２７に巻き掛けて係止することで取付ガイド部２５から外れることがなく、クランクプーリ１１を回転駆動することで簡単にＶリブドベルト３１が組み付けられ、優れた作業性が得られる。

また、オイルポンププーリ２１の側面２１ｂに配置される取付ガイド部２５が円筒状で外周にＶリブドベルト３１のプーリ側面側の第１溝部３３Ａに嵌入する係止部２７を備える簡単な形状であり、プーリ側面２１ｂからＶリブドベルト３０の第１溝部３３Ａに嵌入する係止部２７までの距離は極めて小さく、取付ガイド部２５が環状平板状で極め薄く取付ガイド部２５を備えたオイルポンププール２１は大型化および重量増加が抑制された小型軽量であり、ベルト伝動機構１０の小型化および軽量化得られる。更にプーリ側面２１ｂからの取付ガイド部２５の突出量が少なく、他の部品等との干渉が回避されてオイルポンププーリ２１の配置が容易になり、かつ、Ｖリブドベルト３１の組み付け作業性が向上する。

また、Ｖリブドベルト３１の第１溝部３３の底部３３ｃの幅Ｗｃが開口端幅Ｗｂより小さい断面台形であって、係止部２７の頂面２７ａの幅Ｗｄが開口端幅Ｗｂより小さく、かつ底部幅Ｗｃより大きく設定されることでＶリブドベルト３１を取付ガイド部２５の環状係止部２７に巻き掛けた際に、係止部２７と第１溝部３３Ａとの摩擦力が確保されて組付ガイド部２５とＶリブドベルト３１との滑り、すなわち相対移動が規制されてクランクプーリ１１の回転駆動によるＶリブドベルト３１の組み付け作業性が確保される。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、実施の形態では、Ｖリブドベルトのプーリ側となる第１溝部に取付ガイド部の係止部が嵌入する例を説明したが、他の溝部に係止部が嵌入するように構成することも可能であり、複数の溝部の少なくとも一つに係止部が嵌入するように構成することができる。また、クランクプーリ１１とオイルポンププーリ２１との間にＶリブドベル３１を巻き掛けるにあたり、クランクプーリ１１を回転駆動したが、クランクプーリ１１に代えてオイルポンププーリ２１側を回転駆動することもできる。

さらに、エンジン１のクランクプーリ１１とオイルポンププーリ２１との間にＶリブドベル３１を取り付ける例について説明したが、クランクプーリ１１とオイルポンププーリ２１とに限らず、クランクプーリと他の補機類、例えばエアコンプーリやウォータポンププーリの他の補機用プーリ等の間にＶリブドベルトを取り付けることに適用することができる。

また、上記実施の形態では、クランクプーリとオイルポンププーリとの２つのプーリ間にＶリブドベルトを巻き掛ける例を説明したが、他の複数のプーリ間にＶリブドプーリを巻き掛ける場合に適用することもできる。この場合複数のプーリに取付ガイド部を備えることもできる。すなわち、複数のプーリのうち、少なくとも一つのプーリの側面に取付ガイド部を備えるように構成される。また、エンジンに限らず他のプーリ間にＶリブドベルトを取り付けるベルト伝動機構に広く適用することができる。

１エンジン
１０ベルト伝動機構
１１クランクプーリ
１４プーリ溝
１４ａＶ溝
５オイルポンプ（補機類）
２１オイルポンププーリ（補機用プーリ）
２１ｂ外側面
２４プーリ溝
２５取付ガイド部
２７係止部
３１Ｖリブドベルト
３２Ａ〜３２Ｄ第１〜第４Ｖリブ
３３Ａ〜３３Ｃ第１〜第３溝部
３２ｂ溝開口端
３３ｃ溝底

Claims

複数のプーリと、これらプーリ間に巻き掛けられるベルトであって、内周面に周方向に延びる複数のＶリブ及び溝部が交互に形成されたＶリブドベルトと、を備えた伝動機構において、
前記複数のプーリに含まれる第１プーリの軸方向の側面には、
前記第１プーリの軸方向に前記第１プーリと同軸で且つ円筒状に突出する突出部であって、前記第１プーリの軸方向の側面から前記Ｖリブドベルトの一部と同じ幅だけ突出する突出部と、
前記突出部の外周面軸方向端部に形成され、前記Ｖリブドベルトに形成されたＶリブのうち前記Ｖリブドベルトのベルト幅方向最端部に形成された第１Ｖリブと前記外周面とが係合するように前記第１Ｖリブと隣接する溝部に嵌入する係止部と、
を有する取付ガイド部を備えたことを特徴とする伝動機構。
前記溝部は、底部幅が開口端幅より小さい断面台形であって、
前記係止部は、プーリ径方向外側端部の頂面幅が前記開口端幅より小さく、前記底部幅より大きい断面形状であることを特徴とする請求項１の伝動機構。
複数のプーリ間に、内周面に周方向に延びる複数のＶリブ及び溝部が交互に形成されたＶリブドベルトを巻き掛けるベルト組み付け方法であって、
前記複数のプーリのうち少なくとも１つのプーリの軸方向の側面に該プーリの軸方向に突出するとともに外周に前記Ｖリブドベルトの前記溝部の少なくとも一つに嵌入する係止部を有する取付ガイド部を備え、
該取付ガイド部を備えるプーリ、前記取付ガイド部の係止部および他のプーリに前記Ｖリブドベルトを巻き掛けてセットし、
前記いずれかのプーリを回転して前記プーリ間に前記Ｖリブドベルトを巻き掛けることを特徴とするベルト組付方法。