JPH09310739A

JPH09310739A - 歯付きベルト伝動機構

Info

Publication number: JPH09310739A
Application number: JP8126671A
Authority: JP
Inventors: Hiroji Tokoro; 博治所; Mayu Nakamura; 真夕中村
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1996-05-22
Filing date: 1996-05-22
Publication date: 1997-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】ベルトの張力が変動する歯付きベルト伝動機
構において、プーリとベルトの噛み込み騒音を低減す
る。【解決手段】ベルト１６の張力がプーリ１２，１５の
回転角と同期して周期的に変動する歯付きベルト伝動機
構において、プーリ１２，１５の歯ピッチは、ベルト１
６が大きい張力で噛み込む範囲内で長くし、ベルト１６
が小さい張力で噛み込む範囲内で短くした。プーリ１
２，１５の歯ピッチは、プーリ１２，１５に噛み込むベ
ルト１６の伸張量に応じて増減させた。また、ベルト１
６の張力がプーリ１２，１５の回転角と同期して概略正
弦波状に周期的に変動する歯付きベルト伝動機構におい
て、プーリ１２，１５の歯ピッチは、プーリ１２，１５
に噛み込むベルト１６の歯ピッチに合わせて概略正弦波
状に増減させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】ベルトの張力が変動する歯付
きベルト伝動機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】歯付きベルト伝動機構は、図１に示すよ
うに、プーリ１の均一な歯ピッチＰとベルト２の均一な
歯ピッチｐが一致させてあって、プーリ１にベルト２が
円滑に噛み込む。

【０００３】しかし、図２に示すように、ベルト２の張
力がプーリ１の回転角と同期して周期的に変動する歯付
きベルト伝動機構、例えば、エンジンにおいて吸排気弁
を駆動するカム軸をクランク軸で回転駆動する歯付きベ
ルト伝動機構においては、ベルト２の張力の変動に応じ
て、鋼材のような金属製のプーリ１は、ほとんど変形せ
ず、プーリ１の歯ピッチＰが変動しないが、ガラス繊維
などの心線を入れたゴム製のベルト２は、その伸張量が
変動して、ベルト２の歯ピッチｐが変動する。

【０００４】ベルト２の張力が大きいときには、ベルト
２の伸張量が大きくなって、ベルト２の歯ピッチｐがプ
ーリ１の歯ピッチＰより大きくなる。従って、張力が大
きいベルト２がプーリ１に噛み込む際、ベルト２の歯の
進行方向と反対向きの側面がプーリ１の歯の進行方向向
きの側面に強く衝突して大きく変形する。

【０００５】逆に、ベルト２の張力が小さいときには、
ベルト２の伸張量が小さくなって、ベルト２の歯ピッチ
ｐがプーリ１の歯ピッチＰより小さくなる。従って、張
力が小さいベルト２がプーリ１に噛み込む際、ベルト２
の歯の進行方向向きの側面がプーリ１の歯の進行方向と
反対向きの側面に強く衝突して大きく変形する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ベルトの張
力がプーリの回転角と同期して周期的に変動する歯付き
ベルト伝動機構において、ベルトの張力の変動に応じて
プーリとベルトの歯ピッチが一致しなくなり、ベルトが
プーリに噛み込む際、ベルトの歯がプーリの歯に強く衝
突して大きく変形すると、大きな騒音が発生する。

【０００７】

【課題を解決するための研究と着眼】例えば、エンジン
において吸排気弁を駆動するカム軸をクランク軸で回転
駆動する歯付きベルト伝動機構において、エンジンが直
列４気筒の場合、図２に示すように、ベルトの張力は、
クランク角即ち駆動プーリの回転角と同期して、概略正
弦波状に周期的に変動する。

【０００８】クランク軸に固定した駆動プーリは、ベル
トが大きい張力で噛み込む歯と、ベルトが小さい張力で
噛み込む歯が一定している。また、カム軸に固定した従
動プーリは、歯数が駆動プーリの２倍であり、ベルトが
大きい張力で噛み込む歯と、ベルトが小さい張力で噛み
込む歯が一定している。

【０００９】従って、プーリは、ベルトが大きい張力で
噛み込む範囲内において、歯ピッチを長くし、ベルトが
小さい張力で噛み込む範囲内において、歯ピッチを短く
すると、プーリにベルトが噛み込む際、プーリとベルト
の歯ピッチの差が減少し、ベルトの歯とプーリの歯の衝
突が緩和され、ベルトの歯の変形が減少する。プーリと
ベルトの噛み込み騒音が減少する。ベルトの寿命が長く
なる。

【００１０】また、プーリの歯ピッチは、プーリに噛み
込むベルトの張力ないし伸張量に応じて増減させると、
プーリにベルトが噛み込む際、更に、プーリとベルトの
歯ピッチの差が減少し、ベルトの歯とプーリの歯の衝突
が緩和され、ベルトの歯の変形が減少する。

【００１１】また、プーリの歯ピッチは、プーリに噛み
込むベルトの歯ピッチ、即ち、概略正弦波状に変動する
ベルトの歯ピッチに合わせて概略正弦波状に増減させる
と、プーリにベルトが噛み込む際、プーリとベルトの歯
ピッチが一致し、ベルトの張力が変動しない歯付きベル
ト伝動機構におけるのと同様に、ベルトがプーリに円滑
に噛み込む。

【００１２】

【課題を解決するための手段】ベルトの張力がプーリの
回転角と同期して周期的に変動する歯付きベルト伝動機
構において、プーリの歯ピッチは、ベルトが大きい張力
で噛み込む範囲内で長くし、ベルトが小さい張力で噛み
込む範囲内で短くした。

【００１３】また、プーリの歯ピッチは、プーリに噛み
込むベルトの伸張量に応じて増減させた。

【００１４】また、ベルトの張力がプーリの回転角と同
期して概略正弦波状に周期的に変動する歯付きベルト伝
動機構において、プーリの歯ピッチは、プーリに噛み込
むベルトの歯ピッチに合わせて概略正弦波状に増減させ
た。

【００１５】

【発明の効果】ベルトの張力がプーリの回転角と同期し
て周期的に変動する歯付きベルト伝動機構において、ベ
ルトがプーリに噛み込む際、プーリとベルトの歯ピッチ
の不一致が減少し、ベルトの歯とプーリの歯の衝突が緩
和され、ベルトの歯の変形が減少する。プーリとベルト
の噛み込み騒音が減少する。ベルトの寿命が長くなる。

【００１６】

【発明の実施の形態】歯付きベルト伝動機構は、自動車
用直列４気筒エンジンにおいて吸排気弁を駆動するカム
軸をクランク軸で回転駆動するものである。

【００１７】この歯付きベルト伝動機構は、図３に示す
ように、クランク軸１１に歯付きの駆動プーリ１２を固
定し、歯車伝動機構１３で連結した２本のカム軸１４の
一方に歯付きの従動プーリ１５を固定している。駆動プ
ーリ１２と従動プーリ１５の間には、歯付きのベルト１
６を掛け渡し、ベルト１６の内周面の歯を駆動プーリ１
２の歯と従動プーリ１５の歯にそれぞれ噛み合わせ、ベ
ルト１６の外周面に、取付位置調整可能なテンションロ
ーラ１７を当てて、ベルト１６に所望の張力を加えてい
る。

【００１８】駆動プーリ１２と従動プーリ１５は、鋼材
のような金属製である。ベルト１６は、ガラス繊維の心
線を入れたゴム製である。

【００１９】駆動プーリ１２は、歯数が２４枚である。
従動プーリ１５は、歯数が４８枚であり、駆動プーリ１
２の歯数の２倍である。

【００２０】駆動プーリ１２に噛み込むベルト１６の張
り側の張力は、図４に代表例を示すように、クランク角
即ち駆動プーリ１２の回転角と同期して概略正弦波状に
周期的に変動する。その変動幅は、駆動プーリ１２の回
転速度が１５００rpmのとき、３０kgfである。

【００２１】ベルト１６は、歯ピッチが均一に製作され
ているが、その張力に比例して、歯ピッチが増加する。
駆動プーリ１２に噛み込むベルト１６の歯ピッチは、ベ
ルト１６の張り側の張力と同様に、駆動プーリ１２の回
転角と同期して概略正弦波状に周期的に変動することに
なる。具体的には、ベルト１６の張り側の張力が平均値
であるときに、駆動プーリ１２に噛み込むベルト１６の
歯ピッチが８．００mmである場合、ベルト１６の歯ピッ
チは、張力が最大値（＝平均値＋１５kgf）になると、
８．００５mmになり、張力が最小値（＝平均値−１５kg
f）になると、７．９９５mmになる。

【００２２】駆動プーリ１２において、図５に示すよう
に、クランク角が０度のときにベルト１６の歯溝に噛み
込んだ歯と次に噛み込む歯のピッチをＰ₀とし、次の歯
ピッチをＰ₁とし、順次同様に、Ｐ₂、Ｐ₃、・・・とす
ると、歯ピッチＰ₀、・・、Ｐ₆、・・、Ｐ₁₂、・・、Ｐ
₁₈、・・、Ｐ₂₄（＝Ｐ₀）は、図６に示すように、駆動
プーリ１２に噛み込むベルト１６の歯ピッチに合わせ
て、８．００５mmと７．９９５mmの間を概略正弦波状に
増減させている。

【００２３】従動プーリ１５に噛み込むベルト１６の緩
み側の張力は、図７に代表例を示すように、カム角即ち
従動プーリ１５の回転角と同期して概略正弦波状に周期
的に変動する。従動プーリ１５に噛み込むベルト１６の
歯ピッチは、ベルト１６の緩み側の張力と同様に、従動
プーリ１５の回転角と同期して概略正弦波状に周期的に
変動することになる。

【００２４】従動プーリ１５において、カム角が０度の
ときにベルト１６の歯溝に噛み込んだ歯と次に噛み込む
歯のピッチをＰ₀とし、次の歯ピッチをＰ₁とし、順次同
様に、Ｐ₂、Ｐ₃、・・・とすると、歯ピッチＰ₀、・
・、Ｐ₁₂、・・、Ｐ₂₄、・・、Ｐ₃₆、・・、Ｐ₄₈（＝Ｐ
₀）は、図８に示すように、従動プーリ１５に噛み込む
ベルト１６の歯ピッチに合わせて、概略正弦波状に増減
させている。

【００２５】駆動プーリ１２、従動プーリ１５の歯ピッ
チは、それぞれ、駆動プーリ１２、従動プーリ１５に噛
み込むベルト１６の歯ピッチ、即ち、概略正弦波状に変
動するベルトの歯ピッチに合わせて、概略正弦波状に増
減させているので、駆動プーリ１２、従動プーリ１５に
ベルト１６が噛み込む際、駆動プーリ１２、従動プーリ
１５とベルト１６の歯ピッチが一致し、ベルトの張力が
変動しない歯付きベルト伝動機構におけるのと同様に、
ベルト１６が駆動プーリ１２、従動プーリ１５に円滑に
噛み込む。

【００２６】従って、駆動プーリ１２、従動プーリ１５
とベルト１６の噛み込み騒音が少ない。ベルト１６の寿
命が長い。

【００２７】上記は、直列４気筒エンジンのカム軸駆動
用歯付きベルト伝動機構の例であるが、直列６気筒エン
ジンや直列５気筒エンジンのカム軸駆動用歯付きベルト
伝動機構においても同様である。

【図面の簡単な説明】

【図１】歯付きベルト伝動機構においてベルトがプーリ
に噛み込む状態を略示する説明図。

【図２】歯付きベルト伝動機構において、ベルトの張力
がプーリの回転角と同期して周期的に変動する様子を略
示する線図。

【図３】本発明の実施形態の歯付きベルト伝動機構の正
面図。

【図４】同歯付きベルト伝動機構において、ベルトの張
り側の張力がクランク角と同期して周期的に変動する様
子を略示する線図。

【図５】同歯付きベルト伝動機構において、駆動プーリ
の歯ピッチを示す説明図。

【図６】同歯付きベルト伝動機構において、駆動プーリ
の歯ピッチが概略正弦波状に増減する様子を示す線図。

【図７】同歯付きベルト伝動機構において、ベルトの緩
み側の張力がカム角と同期して周期的に変動する様子を
略示する線図。

【図８】同歯付きベルト伝動機構において、従動プーリ
の歯ピッチが概略正弦波状に増減する様子を示す線図。

【符号の説明】

１１クランク軸１２歯付きの駆動プーリ１４カム軸１５歯付きの従動プーリ１６歯付きのベルト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベルトの張力がプーリの回転角と同期し
て周期的に変動する歯付きベルト伝動機構において、プーリの歯ピッチは、ベルトが大きい張力で噛み込む範
囲内で長くし、ベルトが小さい張力で噛み込む範囲内で
短くしたことを特徴とする歯付きベルト伝動機構。
【請求項２】ベルトの張力がプーリの回転角と同期し
て周期的に変動する歯付きベルト伝動機構において、プーリの歯ピッチは、プーリに噛み込むベルトの伸張量
に応じて増減させたことを特徴とする歯付きベルト伝動
機構。
【請求項３】ベルトの張力がプーリの回転角と同期し
て概略正弦波状に周期的に変動する歯付きベルト伝動機
構において、プーリの歯ピッチは、プーリに噛み込むベルトの歯ピッ
チに合わせて概略正弦波状に増減させたことを特徴とす
る歯付きベルト伝動機構。
【請求項４】歯付きベルト伝動機構は、エンジンにお
いて吸排気弁を駆動するカム軸をクランク軸で回転駆動
するものであることを特徴とする請求項１，２または３
に記載の歯付きベルト伝動機構。