JPH10122338A - 歯付きプーリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、歯付きプーリに関し、ベルトの耐
久性を低下させることなく動作時に生ずる騒音を抑制し
得る歯付きプーリを提供することを目的とする。 【解決手段】 プーリ歯１４の頂面には、回転軸１０ａ
に対して交互に逆向きに傾斜する傾斜面１４ａが設けら
れている。このため、歯溝１５に歯付きベルト１２のベ
ルト歯１８が進入する際、歯溝１５内の空気は、歯付き
ベルト１２の内周面と傾斜面１４ａとの間に形成された
空間３２を経由して外部に排出される。これにより、噛
合時に歯溝１５内の空気が圧縮されることが防止され
る。また、プーリ歯１４の頂面に生ずるエッジは緩やか
なエッジ状の接続部１４ｃのみであるため、歯付きベル
ト１２に損傷を与えることはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、歯付きプーリに係
わり、特に、運転時の騒音を抑制するのに好適な歯付き
プーリに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用バルブタイミング装置
等における伝動装置として、歯付きベルト伝動装置が用
いられている。歯付きベルト伝動装置は、駆動側の歯付
きプーリの回転運動を、ベルトを介して被駆動側の歯付
きプーリに伝達するものである。ベルトには歯付きプー
リの歯と噛合する歯が形成され、伝動時の歯付きプーリ
とベルトとの滑りが防止される。

【０００３】従来より、かかる歯付きベルト伝動装置に
おいて、歯付きプーリの歯とベルトの歯とが噛合する際
に、歯付きプーリの歯溝内の空気が圧縮されることに起
因して騒音が発生することが知られている。かかる騒音
の発生の防止を目的とした歯付きプーリとして、例え
ば、特開平５−１０６７０８号に開示される歯付きプー
リが公知である。上記従来の歯付きプーリは、歯に歯溝
間を連通する連通路を備えている。歯付きプーリの歯と
ベルトの歯とが噛み合う際に、歯溝内の空気が連通路を
経由して排出されることにより、空気の圧縮が防止され
る。従って、上記従来の歯付きプーリによれば、上述の
如き空気の圧縮に起因して生ずる騒音を抑制することが
できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の歯付きプーリにおいて、連通路は歯に切り欠きを設
けることにより形成されている。かかる切り欠きに伴っ
て、歯の頂面には鋭いエッジが生ずる。従って、上記従
来の歯付きプーリによれば、かかるエッジがベルトに接
触することによりベルトに損傷が生じ易くなることで、
ベルトの耐久性が低下してしまう。

【０００５】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、ベルトの耐久性を低下させることなく、騒音の
発生を抑制し得る歯付きプーリを提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、請求項に
記載する如く、外周面に外径側へ突出する複数の歯を有
する歯付きプーリにおいて、前記複数の歯に、その側面
から頂面に至る傾斜面を、回転軸に対して交互に逆向き
に傾斜するように設けた歯付きプーリにより達成され
る。

【０００７】本発明において、歯付きプーリの歯には、
その側面から頂面に至り、回転軸に対して傾斜する傾斜
面が設けられる。このため、歯にベルトが噛合された状
態で、歯の頂面とベルトとの間には、歯溝と歯付きプー
リの側面とを連通する空間が形成される。かかる空間に
より、歯にベルトが噛合される際に、歯溝内の空気を外
部へ排出する通路が十分に確保されることで、噛合時に
歯溝内の空気が圧縮されることが防止される。このよう
に、本発明においては、歯溝内の空気の排出通路となる
空間が傾斜面により形成されるため、歯の頂面にエッジ
状の部位は生じない。これにより、歯とベルトが接触す
る際にベルトが損傷され易くなることが防止される。ま
た、傾斜面は回転軸に対して交互に異なる向きに傾斜す
るように設けられる。このため、傾斜面よりベルトに作
用する回転軸方向の力が互いに相殺し合うことで、ベル
トが回転軸方向に偏ることが防止される。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例である歯
付きプーリ１０の正面図を示す。なお、図１には、歯付
きプーリ１０に歯付きベルト１２が噛合された状態を示
している。図１に示す如く、歯付きプーリ１０は、外周
面上にプーリ歯１４が形成された円盤状剛性部材であ
る。プーリ歯１４は等ピッチで形成されている。歯付き
プーリ１０は軸１６に固定されており、軸１６の中心を
回転軸１０ａとして回転する。歯付きプーリ１０のプー
リ歯１４間にはプーリ歯溝１５が形成されている。

【０００９】歯付きベルト１２は、内周面上に歯付きプ
ーリ１０のプーリ歯１４と噛合するベルト歯１８が形成
された環状のゴム製部材である。ベルト歯１８の間には
ベルト歯溝１９が形成されている。歯付きベルト１２
は、ベルト歯１８が歯付きプーリ１０のプーリ歯１４と
噛合するように配設されている。

【００１０】かかる構成によれば、歯付きプーリ１０が
駆動側のプーリとして用いられる場合には、歯付きプー
リ１０の回転運動は、プーリ歯１４からベルト歯１８を
介して歯付きベルト１２に伝達される。また、歯付きプ
ーリが被駆動側のプーリとして用いられる場合には、歯
付きベルト１２の運動は、ベルト歯１８からプーリ歯１
４を介して歯付きプーリ１０に伝達される。このよう
に、プーリ歯１４とベルト歯１８とが噛合することで、
歯付きプーリ１０と歯付きベルト１２との間で、滑りを
生ずることなく運動伝達が行なわれる。

【００１１】図２は、本実施例に係わる歯付きプーリ１
０と同様の構成を有する歯付きプーリ１０ａ〜１０ｃが
使用された、自動車用内燃機関２０の視透視図を示す。
図２において、歯付きプーリ１０ａ〜１０ｃと歯付きベ
ルト１２とにより構成される歯付きベルト伝動装置が、
クランクシャフト２２の回転をカムシャフト２４に伝達
することによって、ピストン２６の運動とバルブ２８の
開閉動作との適正なタイミングが得られる。なお、歯付
きベルト１２にはアイドラプーリ３０により所要の張力
が付与されている。

【００１２】本実施例は、特に、歯付きプーリ１０のプ
ーリ歯１４の頂面に傾斜面を設けた点に特徴を有してい
る。以下、図１及び図２と共に図３及び図４を参照し
て、かかる特徴部について説明する。図３は図１に示す
直線III- IIIに沿って切断した際の断面図である。ま
た、図４は歯付きプーリ１０のプーリ歯１４の斜視図で
ある。

【００１３】図３及び図４に示す如く、プーリ歯１４の
それぞれの頂面には、歯付きプーリ１０の回転軸１０ａ
に対して傾斜された傾斜面１４ａが設けられている。傾
斜面１４ａは、隣合うプーリ歯１４において互いに逆向
きに傾斜するように、即ち、交互に逆向きに傾斜するよ
うに設けられている。プーリ歯１４の頂面の傾斜面１４
を除く部位は、回転軸１０ａに対して平行な一般面１４
ｂを構成している。傾斜面１４ａと一般面１４ｂとの間
には緩やかなエッジ形状である接続部１４ｃが形成され
ている。図３に示す如く、プーリ歯１４の頂面に傾斜面
１４ａが設けられていることで、プーリ歯１４とベルト
歯１８との噛合部には空間３２が形成されている。

【００１４】歯付きプーリ１０が回転すると、プーリ歯
１４とベルト歯１８とが新たに噛み合う部位において
は、プーリ歯溝１５にベルト歯１８が進入する。このた
め、プーリ歯溝１５内に存在していた空気は、プーリ歯
溝１５から排出されなければならない。この場合、プー
リ歯１４に傾斜面１４ａが設けられていなければ、即
ち、空間３２が形成されていなければ、プーリ歯溝１５
内の空気はプーリ歯溝１５の側面からのみ排出されるこ
とになるため、空気の排出流量を十分に確保することが
できない。従って、歯付きプーリ１０の回転速度の上昇
に伴ってベルト歯１８のプーリ歯溝１５への進入速度が
上昇した場合、プーリ歯溝１５からの空気の排出流量が
ベルト歯１８の進入速度に追い付かなくなって、プーリ
歯溝１５内の空気は圧縮されるようになる。このよう
に、プーリ歯溝１５からの空気の排出流量が十分に確保
されていないと、空気が圧縮されながら排出されること
によって、騒音が発生することになる。

【００１５】これに対して、本実施例の歯付きプーリ１
０においては、プーリ歯１４とベルト歯１８との噛合部
に空間３２が形成されているため、プーリ歯溝１５内の
空気は空間３２を介して速やかに外部へ排出され、これ
により、空気の排出流量は十分に確保される。従って、
歯付きプーリ１０の回転速度が上昇した場合にも、プー
リ歯溝１５内の空気が圧縮されることが防止される。こ
のように、本実施例の歯付きプーリ１０においては、プ
ーリ歯溝１５内の空気の圧縮に伴う騒音の発生が抑制さ
れている。

【００１６】また、プーリ歯１４とベルト歯１８とが離
脱する部位においては、ベルト歯１８の離脱に伴ってプ
ーリ歯溝１５が開放されることにより、プーリ歯溝１５
に外部から空気が供給される。この場合、空気の供給流
量がベルト歯１８の離脱速度に追いつかなければ、プー
リ歯溝１５内に負圧が生じ、かかる負圧に起因して騒音
が発生することになる。これに対して、本実施例におい
ては、ベルト歯１８がプーリ歯溝１５から脱出する際
に、外部の空気が空間３２を介してプーリ歯溝１５に速
やかに供給されることで、プーリ歯溝１５の開放に伴う
異音の発生が抑制されている。

【００１７】このように、本実施例によれば、プーリ歯
１４とベルト歯１８との噛合及び離脱に伴うプーリ歯溝
１５における空気の圧縮・開放に起因する騒音の発生が
抑制されることで、静粛性に優れた歯付きプーリ１０が
実現されている。ところで、プーリ歯溝１５内の空気の
速やかな排出及び供給を行なうための空間３２を形成す
る構成として、上記従来の技術の如く、プーリ歯の頂面
に矩形の溝を設けることも考えられる。しかしながら、
かかる構成をとった場合、プーリ歯の頂面に鋭いエッジ
部が生ずることで、歯付きベルト１２に損傷が生じ易く
なり、これに起因して歯付きベルト１２の寿命の低下を
招くことがある。

【００１８】これに対して、本実施例においては、上述
の如く、プーリ歯１４に傾斜面１４ａを設けることによ
り空間３２を形成している。このため、プーリ歯１４の
頂面には、緩やかなエッジである接続部１４ｃが形成さ
れているのみであり、鋭いエッジは形成されていない。
これにより、プーリ歯１４が歯付きベルト１２と接触し
た際に、エッジにより歯付きベルト１２に損傷が生ずる
ことが防止されている。

【００１９】このように、本実施例においては、歯付き
ベルト１２の耐久性の低下を招くことなく、上記した騒
音防止効果を得ることが可能な歯付きプーリ１０が実現
されている。なお、接続部１４ｃをＲ形状に形成するこ
とで、歯付きベルト１２に損傷が生じ易くなるのをより
効果的に防止し、これにより、歯付きベルト１２の耐久
性を更に向上させることもできる。

【００２０】なお、プーリ歯１４と歯付きベルト１２と
の噛合部においては、歯付きベルト１２のベルト歯溝１
９の底面はプーリ歯１４の一般面１４ｂとのみ接触し、
傾斜面１４ａとは空間３２を隔てて離間している。即
ち、ベルト歯溝１９の底面の傾斜面１４ａと対向する部
位はプーリ歯１４によって内径側から保持されていな
い。このため、かかる部位において歯付きベルト１２に
内径側への撓みが生じ、歯付きベルト１２は傾斜面１４
ａの接続部１４ｃ近傍の部位と僅かに接触することにな
る。かかる接触部位においてプーリ歯１４より歯付きベ
ルト１２に付与される力は、歯付きプーリ１０の回転軸
１０ａ方向の成分を有しているため、歯付きベルト１２
を回転軸１０ａ方向へ移動させるように作用する。しか
しながら、本実施例においては、上述の如く、傾斜面１
４ａは交互に逆向きに傾斜するように設けられているた
め、歯付きベルト１２に作用する上述の如き回転軸１０
ａ方向の力も交互に逆向きに作用し、これにより、歯付
きベルト１２に回転軸１０ａ方向の位置ずれが生ずるこ
とが防止されている。

【００２１】また、歯付きベルト１２のベルト歯１８
は、歯付きプーリ１０と噛合した状態では歯付きプーリ
１４と共に回転運動するのに対して、歯付きプーリ１０
から離脱した状態では直線運動する。一方、歯付きプー
リ１０のプーリ歯１４は常に回転運動している。従っ
て、歯付きベルト１２と歯付きプーリ１０とが噛合ある
いは離脱する際、ベルト歯１８とプーリ歯１４とが相対
運動することにより、両者間に干渉が生じ、円滑な噛合
・離脱が妨げられることになる。しかしながら、本実施
例においては、傾斜面１４ａが設けられることでプーリ
歯１４の体積が低減されているため、プーリ歯１４とベ
ルト歯１８との干渉の度合いが軽減されている。このよ
うに、本実施例によれば、プーリ歯１４に傾斜面１４ａ
を設けることで、ベルト歯１８とプーリ歯１４とのより
円滑な噛合及び離脱が実現されるという効果を得ること
もできる。

【００２２】ところで、図２に示す内燃機関１０が暖気
された場合、機関の熱膨張により歯付きプーリ１０ａ、
１０ｂ、及び１０ｃのそれぞれの間の距離が増加する。
このため、歯付きベルト１２の張力Ｔが上昇し、歯付き
ベルト１２には、張力Ｔと歯付きプーリ間のスパンによ
り定まる周波数の共振が生じ易くなる。一方、内燃機関
２０の出力トルクには機関回転に同期した変動が生じて
いる。従って、機関回転数の上昇に伴って、内燃機関２
０の出力トルクの変動周波数が上昇した場合、歯付きベ
ルト１２の共振周波数と出力トルクの変動周波数とが接
近すると、歯付きベルト１２に共振が生じて、大きな騒
音が生ずることになる。

【００２３】これに対して、本実施例においては、歯付
きベルト１２はプーリ歯１４の一般面１４ａとのみ接触
し、傾斜面１４ｂとは接触していない。従って、歯付き
ベルト１２の幅方向において、プーリ歯１４の一般面１
４ｂに対応する部位における張力は、傾斜面１４ａに対
応する部位における張力に比して大きくなっている。こ
のため、歯付きベルト１２に作用する張力は不均一なも
のとなり、歯付きベルト１２の共振は生じ難くなる。こ
のように、本実施例においては、プーリ歯１４に傾斜面
１４ａが設けられることで歯付きベルト１２に生ずる共
振が抑制され、これにより、かかる共振に伴う騒音の発
生が抑制されている。

【００２４】また、図２に示す装置において、アイドラ
プーリ３０が一定位置に固定される構成をとった場合に
は、歯付きベルト１２の張力調整が行なわれないため、
内燃機関２０の暖気に伴う熱膨張により歯付きプーリ１
０ａ〜１０ｃ間の距離が増加すると、プーリ歯１４の頂
面がベルト歯溝１９の底部を強く押圧することになる。
このため、かかる押圧力を抑制する措置が採られなけれ
ば、ベルト歯溝１９に摩耗が生じ易くなって、歯付きベ
ルト１２の耐久性が低下してしまう。

【００２５】これに対して、本実施例の歯付きプーリ１
０においては、プーリ歯１４に傾斜面１４ａが設けられ
ていることで、歯付きベルト１２のベルト歯溝１９は、
プーリ歯１４の一般面１４ｂによって歯幅方向に偏った
状態で押圧されると共に、上述の如く、歯付きベルト１
２の傾斜面１４ａに対向する部位が内径側に撓むことに
より、ベルト歯１８の頂面が歯付きプーリ１０のプーリ
歯溝により強く押圧される。即ち、プーリ歯１４からベ
ルト歯溝１９へ作用する押圧力の一部が、ベルト歯１８
からプーリ歯溝１５へ作用する押圧力に分配されること
になる。このように、本実施例においては、歯付きプー
リ１０と歯付きベルト１２との間の押圧力が分散して作
用することで、歯付きプーリ１０及び歯付きベルト１２
に摩耗が生じ難くされており、これにより、歯付きプー
リ１０及び歯付きベルト１２の全体としての耐久性の向
上が図られている。

【００２６】上述の如く、本実施例においては、歯付
きプーリ１０のプーリ歯溝１５における空気の圧縮・開
放に起因する騒音、及び、歯付きベルト１２の共振に
起因する騒音が抑制されることで、静寂性に優れた歯付
きプーリ１０が実現されている。上記及びの原因で
騒音が生ずることは従来より知られていた事実である
が、本願発明者が行なった実験によれば、プーリ歯１４
と歯付きベルト１２との衝突によっても騒音が生ずるこ
とが新たにわかっている。以下、本願発明者が行なった
実験の内容について説明する。

【００２７】図５は本実験において用いた実験用プーリ
４０の軸方向断面図を示す。図５に示す如く、実験用プ
ーリ４０のプーリ歯４２は、通常の歯付きプーリ、即
ち、上記実施例の歯付きプーリ１０において傾斜面１４
を備えない形状のプーリ（以下、対比プーリと称する）
の歯に、歯幅方向中間部を歯の全高にわたって除去して
なる切り欠き部４２ａを設けることにより構成されてい
る。かかる構成の実験用プーリ４０を対にして設け、歯
付きベルトを装着した状態で、一方の実験用プーリ４０
を駆動して歯付きベルトを走行させた場合と、対比プー
リについて同一条件の下で歯付きベルトを走行させた場
合とについて、それぞれ、プーリの回転数Ｎを変化させ
ながら騒音を測定した。そして、この騒音を周波数分析
し、プーリの回転数Ｎと、回転数Ｎの２４倍及び４８倍
に相当する周波数成分との関係を求めた。

【００２８】なお、実験用プーリ４０及び対比プーリの
歯数は何れも２４である。従って、プーリの回転数の２
４倍に相当する騒音の周波数成分は、各プーリの歯と歯
付きベルトとの単位時間当たりの衝突回数に等しい周波
数成分（以下、一次成分と称する）であり、また、プー
リの回転数の４８倍に相当する成分は、上記衝突回数の
２倍に等しい周波数成分（以下、二次成分と称する）で
ある。従って、騒音の一次成分には二次成分に比して、
各プーリの歯と歯付きベルトとの衝突に起因して生ずる
騒音がより強く反映されているとみなすことができる。

【００２９】図６及び図７に本実験の実験結果を示す。
図６及び図７は、それぞれ、プーリ回転数Ｎに対する、
騒音の一次成分及び二次成分の関係を示している。な
お、図６及び図７において、横軸はプーリ回転数を、縦
軸は各成分の音圧レベルを、それぞれ示しており、ま
た、実線が対比プーリに対する測定結果を、破線が実験
用プーリ４０に対する測定結果を、それぞれ示してい
る。図６及び図７からわかるように、一次成分に関して
は、実験用プーリ４０の騒音レベルは対比プーリに比し
て小さいのに対して、二次成分に関しては両者間に有意
な差は認められない。上述の如く、騒音の一次成分には
二次成分に比して、歯付きプーリの歯と歯付きベルトと
の衝突に伴う騒音が強く反映されており、また、実験用
プーリと対比プーリとの相違点は切り欠き４２ａの有
無、即ち、プーリ歯の歯付きベルトとの接触面積の差の
みである。従って、上記実験結果より、プーリ歯と歯付
きベルトとの衝突によっても騒音が生じ、この騒音は、
プーリ歯の歯付きベルトとの接触面積が減少するほど小
さくなると結論することができる。

【００３０】上述の如く、上記実施例の歯付きプーリ１
０においては、傾斜面１４ａが設けられていることで、
プーリ歯１４と歯付きベルト１２との接触面積が減少さ
れている。従って、上記実験により得られた結論によれ
ば、本実施例の歯付きプーリ１０においては、プーリ歯
とベルト歯との衝突に起因する騒音も低減されているこ
とになる。

【００３１】このように、本実施例の歯付きプーリ１０
によれば、従来より知られていた、上記及びの騒音
を低減することが可能とされているだけではなく、上記
実験により明らかとなった、プーリ歯と歯付きベルトと
の衝突に起因する騒音を低減することも可能とされてい
る。

【００３２】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、歯付きベ
ルトの耐久性を低下させることなく、運転時に生ずる騒
音を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の歯付きプーリが歯付きベルトと噛合
された状態を示す図ある。

【図２】本実施例の歯付きプーリがバルブタイミング伝
動装置に適用された内燃機関の斜視透視図である。

【図３】図１に示す直線III-III に沿って切断した際の
断面図である。

【図４】本実施例の歯付きプーリのプーリ歯の斜視図で
ある。

【図５】実験用プーリの軸方向断面図である。

【図６】プーリの回転数に対する騒音の一次成分の関係
を示すグラフである。

【図７】プーリの回転数に対する騒音の二次成分の関係
を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ 歯付きプーリ １２ 歯付きベルト １４ プーリ歯 １４ａ 傾斜面 １５ 歯溝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面に外径側へ突出する複数の歯を有
   する歯付きプーリにおいて、 前記複数の歯に、その側面から頂面に至る傾斜面を、回
   転軸に対して交互に逆向きに傾斜するように設けたこと
   を特徴とする歯付きプーリ。