JPS5913402Y2 - 可変径ｖ形プ−リ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、主として自動車エンジンルームにおける■ベ
ルト伝動機構に使用される■形プーリに係り、エンジン
駆動中に発生するエンジンの発熱時と、エンジン冷却時
における駆動プーリと従動プーリ間に巻掛けられたベル
トの各軸間距離の変動によるベルト張力の変動に対し、
ベルト張力を自動的に調節し得る可変径Ｖ形プーリを提
供することを目的としたもので゛ある。

従来、自動車のエンジンルームにおけるベルトの駆動装
置ではエンジン駆動中に発生するエンジンの発熱時（９
０〜１２０°Ｃ）に通常線膨張係数の大きいアルミ合金
（線膨張係数α＝２２Ｘ１０−６）や鉄鋳物（α＝ １
１ Ｘ １Ｏ−６）でエンジン本体が形成されているた
め、エンジン本体の膨張によりプーリ間の軸間距離が拡
がると共にプーリの有効径も大きくなるが、一方、これ
に反しベルトの方はエンジンの熱によって、ベルトの芯
体であるテトロンロープの熱収縮によりベルトの張力が
アップし、従って逆にエンジンが常温まで冷却時、エン
ジン、プーリが暑いとき、即ち軸間距離、プーリ径が大
きいとき、熱量の少ないベルトが先に温度が低下するの
で、熱量に熱延伸したのと同じ効果となるので、常温時
張力が低下するという現象を起し、即ちエンジン始動時
と発熱時において大きな張力差を生じることになる。

このような現象はエンジン停止時の冷却時より、新たに
駆動開始する際、軸受部に始動時に生ずる軸受荷重がか
かり、又、冷却時における軸受部のオイルの粘度が高く
、そのため大きな回転トルクを必要とする。

このような状態で始動し、エンジンの回転が定常状態に
なると冷却時に比較して駆動中におけるベルトに生ずる
負荷は小さくなるが、実際のエンジン等伝動機構におい
ては、前述の如く逆に発熱時にはエンジンルーム各部の
熱膨張によってベルトテンションがアップし、逆に冷却
時にはダウンするという好ましくない現象を生じている
。

一般には、ベルトに与える初張力はこの冷却時（ベルト
に生ずる負荷が最大のとき）に必要な張力を与えること
が必要であり、逆に発熱時には各部の熱膨張、又、特に
芯体としてポリエステル繊維などの如き熱収縮性芯体を
使用したときにはベルト自身の熱収縮応力を生じ、その
結果、ベルトに異常な張力を生じ、ベルト自身はもとよ
り伝動機構に必要な各軸部にも大きな影響を及ぼすこと
になる。

一方、エンジンが高温に上昇し、ベルトの張力が大きい
状態で逆に冷却して温度が低下したときには、エンジン
とベルトの熱容量の差によりベルト温度が先に低下する
が、ベルトは芯体が熱延伸された状態で冷却された状態
となって元の長さに戻らなくなり、その後エンジン本体
が冷却されたとしても各軸の軸間距離、プーリ径は元の
状態に戻るが、ベルト長さは発熱時に伸張されたときの
影響により元の長さより長くなっており、エンジンの駆
動、停止による温度の上、下の繰り返しにより小さくな
る現象を呈する。

従って、発熱時にはベルト張力が著しく増大するため、
エンジン駆動装置に巻掛けたベルト自体の寿命を低下さ
せるばかりでなく、各プーリにも過大の荷重がかかり、
軸受部の寿命にも悪影響となる。

又、冷却時におけるエンジンの始動時、張力低下が大き
いため、張力不足によるスリップにより騒音を生じるば
かりでなく、早期破損を生じることになる。

又、発熱時、張力が過大となるため、そのテンションに
よる軸受部のロスも大きくなり、エネルギー消費量にも
悪影響がある。

本考案は、上述の如き従来の諸欠点を解消すべく鋭意研
究の結果完成するに至ったもので、固定されたプーリと
軸方向に移動される可動プーリとの間に■ベルトを巻掛
ける可変径■形プーリにおいて、前記可動プーリ外側の
軸上にプーリ及び軸より線膨張係数の大きい少くとも線
膨張係数の大なる材料と線膨張係数の小なる材料との２
種の材料で構成せしめた円錐形状の張力調整部材を挿入
したことを特徴とし、発熱時におけるベルトの過大緊張
に対しては円錐形張力調整部材の内面を構成している線
膨張係数大なる部材の膨張変形により可動プーリを移動
せしめてプーリの有効径を小さくし、ベルト自体をベル
ト弛緩方向に後退せしめると共に、冷却時におけるベル
トの弛緩に対しては線膨張係数大なる部材の収縮により
可動プーリがもとの位置に移動復元して当初の大きいブ
ーツ有効径に戻って弛緩したベルトを緊張し、温度変化
によって生ずるベルトの張力変化を常に一定張力に自動
調整可能ならしめたものである。

以下、本考案の具体的内容を添付図面を参照しつつ更に
詳細に説明する。

第１図、第２図は本考案に係る可変径■形プーリの側断
面図で、図において１は固定プーリで、ねじ４により軸
３に固定、取り付けられている。

一方、２は前記固定プーリ１と相対向する位置の軸３に
取り付けられた可動プーリで、内部の軸線に介在したコ
イルバネ、板バネ、皿バネなどの如き反撥弾性を有する
スプリング６を介し、軸３に刻設されたキー溝９に沿っ
て軸線方向に移動し得るようになっている。

なお、スプリング６は本考案の目的を達成するために必
ずしも必要とせず省略することもできる。

５は本考案の特徴をなす円錐形状の張力調整部材で、そ
の内側５′は線膨張係数の大なる部材（以下、高線膨張
係数部材という）で構成され、一方外側５″は線膨張係
数小なる部材（以下、低線膨張係数部材という）で構成
されたもので、これら線膨張係数の異なった２種の材料
は積層１体に構成され、所謂、バイメタル式張力調整部
材となっている。

そして、叙上のように構成された円錐形張力調整部材５
は可動プーリ２の外側に長さｌの円錐形広幅の角度θで
当るように軸３に挿入され、かつ軸３の先端にはスプリ
ング６による円錐形張力調整部材５の押圧力を受は止め
るための止着部としてワッシャー７が挿入され、更にダ
ブルナツト８で゛固定されている。

ここで、固定プーリ１、可動プーリ２、ならびに軸３は
何れも通常の鉄製であるが、可動プーリ２とワッシャー
７の間に挾まれて挿入されている円錐形張力部材５の構
成部材は、それらの両プーリならびに軸３に比し共に線
膨張係数の大きい材料であり、前述の如く、その内側５
′は線膨張係数αの大きな金属、例えばアルミニウム（
α＝２２×１Ｏ−６）、亜鉛（α＝ ３０ Ｘ １０−
’ ）、或いは線膨張係数αの大きな合金、例えば亜鉛
−銅、ニッケルーマンガン−鉄、ニッケルークロウム−
鉄、ニッケルーモリフデンー鉄、銅−ニッケルーマンガ
ン、ニッケルー銅などの合金、更には線膨張係数αの大
きな合成樹脂、例えば６−ナイロン樹脂（α＝８．３Ｘ
１０−５）、６ローナイロン樹脂（α＝８Ｘ１０−５）
、モノマーキャストナイロン樹脂（α＝ ９ Ｘｌ０−
５）、ポリアセタール樹脂（ジュラコンα＝９×１０−
５、デルリンα＝８Ｘ１０−５）、ポリイミド樹脂（α
＝９×１Ｏ−５）、弗素樹脂（１０Ｘ １Ｏ−５）など
の素材で構成され、一方、調整部材４の外側５″は線膨
張係数の小さい金属、例えばニッケルー鉄、クロウム−
鉄、ニッケルーコバルト−鉄などの合金で構成され、前
記高線膨張係数部材５′を内側に、低線膨張係数部材５
“を外側に積層一体化しその円錐形張力調整部材を形成
している。

そして上記線膨張係数の各差にもとづき円錐形状張力調
整部材の温度変化による歪代は固定及び可動の両プーリ
ならびに軸の温度変化による両プーリ間の■溝巾の変化
量に対して相対的に大となり、前記歪代の変化により■
溝巾の走行時ベルトに対する側圧を可変ならしめ、■プ
ーリに対するベルトの巻掛径を可変可能となしている。

次に、上記の如き高線膨張係数部材５′と低線膨張係数
部材５″で構成された円錐形張力調整部材５の作用につ
いて説明すると、先ず第１図において固定プーリ１なら
びに長さく高さ）ｌの円錐形張力調整部材５が角度θで
スプリング６を介して又はスプリングがない状態で可動
プーリ２を押圧している状態の両プーリ間に■ベルｔ−
１０を巻掛けて駆動するとき、先ず駆動開始時、即ちエ
ンジンルームの冷却時には両プーリ１，２間に嵌合され
たＶベルト１０は一定長さｌの円錐形張力調整部材５の
スプリング６より強い押圧力により両ブー１川、２間の
間隔が最低限になっているため両プーリ１，２間の上部
に位置して一定張力で緊張されている。

次いで、ベルトの駆動によりエンジンルームか発熱して
くると、金属製エンジン本体の膨張によリプーリ間の軸
間距離が大きくなり、一方、■ベルト１０自体も熱収縮
し、その結果、ベル）１０は取付時の張力に比し著しく
緊張された状態となる。

しかし、両プーリ１，２間を押圧している円錐形張力調
整部材の内側５′は外側の低線膨張係数部材５“より遥
かに線膨張係数の大きい金属、合金、合成樹脂などで構
成されているため、発熱に伴いバイメタルの原理で第２
図に示す如く円錐形部材５が外側に彎曲し、その結果、
可動プーリ２の内部に介在しているスプリング６の反撥
弾性により可動プーリ２を円錐形部材５の方向に押圧し
て長さ△ｌだけ移動し、（スプリングが介在しない場合
も同じ）円錐形部材５の長さく高さ）ｌ′は最初の長さ
より△ｌだけ短かくなり、即ち、ｌ′＝１−△ｌとなる
。

可動プーリ２の移動により同時に固定プーリ１と可動プ
ーリ２の間隔は広くなり、両プーリ間に巻掛けられたＶ
ベルト１０は第１図の上方位置から第２図の下方位置に
落ち込み、即ち、プーリ１，２の有効径が小さくなって
異常に緊張されたベルト１０の張力を緩和する。

なお、この可動プーリ２の移動に際しては、可動プーリ
２の空転を防止すべく、第３図に示す如く軸３にキー溝
９を彫刻し、一方、可動プーリ２の内周面に突条２′を
設け、前記突条２′とキー溝９を嵌合せしめた状態で移
動する。

次に、ベルト１０の駆動を停止し、エンジンルームが冷
却されると、発熱により彎曲した円錐形張力調整部材５
が、温度が元の温度に戻ると、その形も元の形に復元す
るように周囲の雰囲気温度に追随して変化するようにし
て、ベルト張力を一定に保つ。

なお、前記説明は主としてスプリング６を使用した場合
について述べたが、スプリングを使用しない場合も同様
であり、第３図、第４図にその態様を示す。

図中、第１図、第２図と同一符号は同一部分であり、こ
のときの円錐形張力調整部材５の作用も、又キー溝９に
沿って移動することも同様である。

以上の如く、本考案可変径■形プーリによれば、固定さ
れたプーリと相対向する軸方向に移動される可動プーリ
外側の軸上に両プーリ及び軸より線膨張係数が大で互い
に線膨張係数の異なる２種の材料で一体に構成した押圧
力の強い円錐形張力調整部材を挿入せしめ、各プーリ片
及び軸の温度変化による両プーリ間の■溝巾の変化量に
対して前記円錐形状張力調整部材の温度変化による歪代
を相対的に大ならしめ該歪代の変化により前記■溝巾の
走行時Ｖベルトに対する側圧を可変ならしめ、Ｖプーリ
に対するベルトの巻掛径を可変となしたため、発熱時に
おけるベルＩ・の過大緊張に対しては張力調整部材のバ
イメタル効果により可動プーリを移動せしめて両プーリ
幅を広くし、ベルト自体を弛緩方向に後退せしめ、一方
、冷却時におけるベルトの弛緩に対しては同様にバイメ
タル効果により可動プーリが元の位置に移動復元して弛
緩したベルトを緊張し、温度変化によるプーリ幅の変化
に追従して常にベルト張力を自動的に一定に保持し、同
様にむしろ熱に対して張力をアップすることができる顕
著な効果を有し、従来の如きベルトの張り直しを必要と
せず、又、ベルトの早期破損を防止し得ることは勿論、
プーリのシャフトに過大な荷重を及ぼすことがなく、そ
の構造の簡単さと相俟って自動車エンジンの駆動装置を
はじめ、各種駆動装置の可変径■形プーリとして極めて
有益かつ実用的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷却時における本考案の可変径■形プーリの側
断面図、第２図は発熱時における本考案の可変径■形プ
ーリの側断面図、第３図は第１図のＡ−Ａ’断面図、第
４図及び第５図は本考案可変径■形プーリの他の実施例
に係る冷却時及び発熱時における各側断面図である。 １・・・・・・固定プーリ、２・・・・・・可動プーリ
、３・・・・・・軸、４・・・・・・ねじ、５・・・・
・・張力調整部材、５′・・・・・・線膨張係数大なる
部材、５″・・・・・・線膨張係数小なる部材、６・・
・・・・スプリング、７・・・・・・ワッシャー ８・
・・・・・ナツト、９・・・・・・キー溝、１０・・・
・・・ベルト。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ■ 軸に固定された固定プーリと、該固定プーリに対し
   て軸線方向に移動可能な可動プーリとの間にＶベルトを
   巻掛けてなる可変径■形プーリにおいて、前記可動プー
   リ外側の軸上に可動プーリと、その側方に設けた軸の止
   着部との間に挾まれてプーリ及び軸に比し、共に線膨張
   係数が大きい２種の線膨張係数の異なる材料で構成せし
   めた円錐形状の張力調整部材を、線膨張係数の大なる材
   料を内面側に、線膨張係数の小なる材料を外面側に間層
   してその円錐形状小径部を軸の止着部に、一方、円錐形
   状大径部を可動プーリ片外側面に夫々当接せしめて取り
   付けてなることを特徴とする可変径Ｖ形プーリ。 ２ 線膨張係数の大なる材料がアルミニウム、亜鉛、亜
   鉛−銅合金、ニッケルーマンガン−鉄合金、ニッケルー
   クロウム−鉄合金、ニッケルーモリフテンー鉄合金、銅
   −ニッケルーマンガン合金、ニッケルー銅合金からなる
   群より選ばれた金属材であり、線膨張係数の小なる材料
   がニッケルー鉄合金、クロウム−鉄合金、ニッケルーコ
   バルト−鉄合金、鉄からなる群より選ばれた金属材であ
   る実用新案登録請求の範囲第１項記載の可変径■形プー
   リ。 ３ 線膨張係数の大なる材料がポリアミド樹脂、ポリア
   セタール樹脂、ポリイミド樹脂、弗素樹脂から選ばれた
   合成樹脂材であり、線膨張係数の小なる材料がニッケル
   ー鉄合金、クロウム鉄合金、ニッケルーコバルト−鉄合
   金、鉄からなる群から選ばれた金属材である実用新案登
   録請求の範囲第１項記載の可変径■形プーリ。