プーリ

【課題】プーリ１の回転に伴って伝動ベルト２のリブ２ａがプーリ１のＶ溝１２１に咬み込まれて行く際の異音の発生を抑制する。
【解決手段】外周面に、伝動ベルト２に形成されたリブ２ａが咬み込まれるＶ溝１２１が形成されたプーリ１において、Ｖ溝１２１の内側面１２２が、軸心と直交する平面に対する傾斜角度が溝深さ方向へ連続して変化する曲面をなす。このため、リブ２ａがＶ溝１２１に咬み込まれて行く過程で、Ｖ溝１２１の内側面１２２に対するリブ２ａの接触角度が連続的に変化し、リブ２ａがＶ溝１２１の内側面１２２に連続的に擦れ合うことによって生じるスティック−スリップの周期も連続的に変化するので、共振による異音の発生には至らない。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば内燃機関等による回転駆動力を伝達するベルト伝動機構に用いられるプーリに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の内燃機関のクランクシャフトの回転駆動力を、内燃機関の補機、例えばオルタネータやウォーターポンプ等に伝達するためのベルト伝動機構を構成するプーリとして、例えば図９に示すようなものが知られている。
【０００３】
このプーリ（ダンパプーリ）１００は、内燃機関のクランクシャフト（不図示）の軸端に取り付けられる金属製の円盤状のハブ１０１と、その外周側に同心的に配置され、外周面に円周方向へ連続した複数のＶ溝（ポリＶ溝）１０２ａが形成された金属製の環状のプーリ本体１０２と、これらハブ１０１とプーリ本体１０２を弾性的に連結するゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなる弾性体１０３を備える。そして図１０に示すように、プーリ本体１０２の外周面に形成された複数のＶ溝１０２ａと対応する断面形状の複数のリブ２０１が形成されたエンドレスの伝動ベルト２００が、補機のプーリを経由してプーリ本体１０２に巻き掛けられることによって、ベルト伝動機構を構成するものであり、すなわち前記伝動ベルト２００を介して、内燃機関の回転駆動力を補機に伝達するものである。
【０００４】
また、このプーリ１００は、プーリ本体１０２及び弾性体１０３からなるばね−質量系（副振動系）の捩り方向固有振動数が、クランクシャフトの捩れ角が最大となる振動数域に設定されており、このためクランクシャフトの捩れ角が最大となる所定の回転数域において、プーリ本体１０２及び弾性体１０３からなるばね−質量系（副振動系）が共振し、その捩り方向の振動変位が入力振動と逆位相で生じることによって、動的吸振効果を発揮するようになっている（例えば下記の特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら従来のプーリ１００は、図１０に示すように、Ｖ溝１０２ａ，１０２ａ，・・・が、円錐面状の斜面が対向した単純なＶ字形をなしているため、プーリ１００と補機のプーリの相対的な軸方向のずれや、プーリ１００と補機のプーリの軸心の相対的な傾斜などによるプーリ１００と伝動ベルト２００のミスアライメントに起因して、異音の発生が顕著になるという問題がある。
【０００６】
詳しくは、上述のようなミスアライメントがあると、プーリ１００の回転とそれに伴う伝動ベルトの走行において、図１１に示すように、伝動ベルト２００のリブ２０１がプーリ１００（プーリ本体１０２）のＶ溝１０２ａに咬み込まれる際に、（Ａ）又は（Ｂ）のようなミスアライメント状態での初期咬み込み位置から深く咬み込まれて行く過程で、リブ２０１がＶ溝１０２ａの内側面に連続的に擦れ合ってスティック−スリップを生じ、このスティック−スリップの周期がプーリ本体１０２と接触している伝動ベルト２００の端部の固有振動の周期、あるいはプーリ本体１０２の固有振動の周期と一致することにより共振して異音を生じるものである。
【０００７】
このような異音に対する対策としては、伝動ベルト２００の自己潤滑性を向上させるなどにより、伝動ベルト２００とプーリ１００との間の摩擦係数を低減する方法が一般的である。しかし、伝動ベルト２００の本来の機能は駆動トルクの伝達にあり、摩擦係数を低減させると、Ｖ溝１０２ａとリブ２０１間に滑りを生じやすくなってトルク伝達力が損なわれることになるので、摩擦係数はシビアに設定及び管理する必要があり、しかも摩擦係数の低減による異音の抑制効果は、経時変化によって徐々に損なわるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１６６５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、プーリの回転に伴って伝動ベルトのリブがプーリのＶ溝に咬み込まれて行く際の異音の発生を有効に抑制しうるプーリを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、本発明に係るプーリは、外周面に、伝動ベルトに形成されたリブが咬み込まれるＶ溝が形成されたプーリにおいて、前記Ｖ溝の内側面が、軸心と直交する平面に対する傾斜角度が溝深さ方向へ連続して変化する曲面をなすことを特徴とするものである。
【００１１】
プーリの回転に伴って伝動ベルトのリブがプーリのＶ溝に咬み込まれて行く際に、前記リブがＶ溝の内側面と擦れることにより生じるスティック−スリップによる加振力は著しく小さいものである。このため、スティック−スリップの加振力によって共振に達するには、伝動ベルトの固有振動数や、プーリの固有振動数と一致する周期のスティック−スリップが、ある一定以上の時間継続される必要があるが、本発明に係るプーリによれば、Ｖ溝の内側面が、軸心と直交する平面に対する傾斜角度が溝深さ方向へ連続して変化する曲面をなすため、このＶ溝内へ前記リブが咬み込まれて行く過程で、リブとＶ溝の内側面との接触角度が連続して変化し、これによって、前記スティック−スリップの周期も連続して変化する。このため、スティック−スリップの周波数が、一時的に伝動ベルトの端部の固有振動数やプーリ本体の固有振動数と一致することがあっても、共振が生じにくく、異音の発生には至らない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るプーリによれば、Ｖ溝の内側面が、軸心と直交する平面に対する傾斜角度が溝深さ方向へ連続して変化する曲面をなすことによって、伝動ベルトのリブがプーリのＶ溝の内側面と擦れることにより生じるスティック−スリップの周期が連続して変化するので、共振による異音の発生を有効に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るプーリの第一の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】本発明に係るプーリの第一の実施の形態をその軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図である。
【図３】本発明に係るプーリの第一の実施の形態によるＶ溝の形状を示す部分的な外観図である。
【図４】本発明に係るプーリの第一の実施の形態によるＶ溝の形状を示す要部拡大断面図である。
【図５】本発明に係るプーリの第一の実施の形態において、伝動ベルトのリブがプーリのＶ溝にミスアライメント状態で咬み込まれて行く過程を示す説明図である。
【図６】本発明に係るプーリの第二の実施の形態によるＶ溝の形状を示す部分的な外観図である。
【図７】本発明に係るプーリの第二の実施の形態によるＶ溝の形状を示す要部拡大断面図である。
【図８】本発明に係るプーリの第二の実施の形態において、伝動ベルトのリブがプーリのＶ溝にミスアライメント状態で咬み込まれて行く過程を示す説明図である。
【図９】従来の技術に係るプーリの一例をその軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図である。
【図１０】従来の技術に係るプーリのＶ溝の形状を示す部分的な外観図である。
【図１１】従来の技術に係るプーリにおいて、伝動ベルトのリブがプーリのＶ溝にミスアライメント状態で咬み込まれて行く過程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るプーリの好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１〜図５は、第一の実施の形態を示すものである。
【００１５】
まず図１及び図２において、プーリ（ダンパプーリ）１は、中央の軸孔１１ａにおいて内燃機関のクランクシャフト（不図示）の軸端に取り付けられる金属製の円盤状のハブ１１と、そのリム部１１ｂの外周側に同心的に配置され、外周面に円周方向へ連続した複数のＶ溝（ポリＶ溝）１２１が形成された金属製の環状のプーリ本体１２と、ハブ１１のリム部１１ｂの外周面とプーリ本体１２の内周面の間に介装されて、これらハブ１１とプーリ本体１２を弾性的に連結するゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなる環状の弾性体１３を備える。
【００１６】
このプーリ１は、プーリ本体１２及び弾性体１３によってばね−質量系（副振動系）が構成されており、このばね−質量系の捩り方向固有振動数は、プーリ本体１２の慣性質量と弾性体１３のバネ定数によって、クランクシャフトの捩れ角が最大となる所定の振動数域、言い換えればクランクシャフトの捩り方向固有振動数域に同調されている。
【００１７】
プーリ本体１２の外周面には、補機のプーリを経由してこのプーリ本体１２に巻き掛けられる、図３に示すような伝動ベルト２の内面にその移動方向へ連続して形成された複数の山形のリブ２ａと互いに咬合可能な複数のＶ溝１２１が形成されている。
【００１８】
プーリ本体１２の外周面に形成された複数のＶ溝１２１は、それぞれ軸心を通る断面形状が伝動ベルト２のリブ２ａと対応しておおむねＶ字形をなすものであるが、その内側面１２２，１２２は、図３及び図４に示すように、緩やかな波状に起伏した曲面をなしている。詳しくは、各Ｖ溝１２１の一対の内側面１２２は、軸心と直交する平面に対する傾斜角度が、図４にθ_１〜θ_４で示すように溝深さ方向へ連続して変化（θ_１＜θ_２＞θ_３＜θ_４）しており、これによって緩やかな凹面１２２ａ，１２２ｃとその間の緩やかな隆起面１２２ｂを有する。
【００１９】
以上のように構成された第一の実施の形態のプーリ１は、伝動ベルト２が、プーリ本体１２の外周面に、不図示の補機のプーリを経由してプーリ本体１２に巻き掛けられることによって、ベルト伝動機構を構成するものであり、すなわち伝動ベルト２を介して、内燃機関の回転駆動力を補機に伝達するものである。
【００２０】
また、内燃機関の駆動は、吸気、圧縮、爆発（膨張）及び排気の各行程を繰り返しながら行われ、ピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換しているため、このクランクシャフトには、回転に伴って捩り振動（回転方向の振動）が生じる。そして、クランクシャフトからプーリ１のハブ１１へ入力される捩り振動が、クランクシャフトの振幅が極大となる振動数域（クランクシャフトの捩り方向固有振動数域）になると、プーリ本体１２及び弾性体１３によって構成されるばね−質量系が、入力振動と逆位相の振動波形で共振し、すなわちその共振によるトルクは入力振動のトルクと逆方向に生じるため、クランクシャフトの捩り振動のピークを有効に低減する動的吸振効果（ダイナミックダンパ効果）を発揮する。
【００２１】
ここでプーリ１と補機のプーリの相対的な軸方向のずれや、プーリ１と補機のプーリの軸心の相対的な傾斜などによって、プーリ１と伝動ベルト２間にミスアライメントがある場合は、プーリ１の回転とそれに伴う伝動ベルト２の走行において、図５に示すように、伝動ベルト２のリブ２ａがプーリ１（プーリ本体１２）のＶ溝１２１へ咬み込まれる際に、（Ａ）又は（Ｂ）のようなミスアライメント状態での初期咬み込み位置から深く咬み込まれて行く過程で、リブ２ａがＶ溝１２１の内側面１２２に連続的に擦れ合うことによってスティック−スリップを生じることになる。
【００２２】
しかしながら、第一の実施の形態のプーリ１によれば、プーリ本体１２のＶ溝１２１は、その内側面１２２が緩やかな波状に起伏した曲面をなし、凹面１２２ａ，１２２ｃとその間の緩やかな隆起面１２２ｂを有するため、伝動ベルト２のリブ２ａが図５の（Ａ）又は（Ｂ）に示す初期咬み込み位置からさらに深く咬み込まれて行く過程で、内側面１２２に対するリブ２ａの接触角度が連続的に変化する。このため、リブ２ａがＶ溝１２１の内側面１２２に連続的に擦れ合うことによって生じるスティック−スリップの周期も連続的に変化する。そして、前記スティック−スリップによる加振力は著しく小さいものであることから、スティック−スリップの周波数が、伝動ベルト２の端部の固有振動数やプーリ本体１２の固有振動数と一時的には一致することがあっても、すぐに固有振動数から外れるため、共振による異音の発生には至らない。
【００２３】
また、Ｖ溝１２１の内側面１２２の起伏は緩やかなものであり、軸心と直交する平面に対する前記内側面１２２の平均角度（図４に一点鎖線で示す基準円錐面の角度）に対して、凹面１２２ａ，１２２ｃ及び隆起面１２２ｂの接線がなす角度は、好ましくは±10度程度、最大でも±20度程度であり、このため、伝動ベルト２のリブ２ａの咬み込みが阻害されることはない。
【００２４】
リブ２ａがＶ溝１２１に深く咬み込まれた状態から、プーリ１の回転とそれに伴う伝動ベルト２の走行に伴って咬み込みが浅くなって、リブ２ａがＶ溝１２１から離れて行く過程でも同様である。
【００２５】
したがって、第一の実施の形態によれば、伝動ベルト２のリブ２ａがプーリ本体１２のＶ溝１２１の内側面１２２と擦れることによる異音の発生を、有効に抑制することができる。
【００２６】
次に図６〜図８は、本発明に係るプーリの第二の実施の形態を示すものである。
【００２７】
第二の実施の形態によるプーリ１において、先に説明した第一の実施の形態と異なるところは、プーリ本体１２の外周面に形成された複数のＶ溝１２１の断面形状がおおむね放物線状の凹面をなし、すなわち各Ｖ溝１２１の一対の内側面１２２は、軸心と直交する平面に対する傾斜角度が、図７にθ_１〜θ_４で示すように溝深さ方向へ連続して増大（θ_１＜θ_２＜θ_３＜θ_４）している点にある。その他の部分は、第一の実施の形態と同様に構成することができる。
【００２８】
そして、この形態においても、軸心と直交する平面に対するＶ溝１２１の内側面１２２の平均角度（図７に一点鎖線で示す基準円錐面の角度）に対して、前記内側面１２２の接線がなす角度は、好ましくは±10度程度、最大でも±20度程度とする。
【００２９】
したがって、第二の実施の形態のプーリ１においても、伝動ベルト２のリブ２ａが図８の（Ａ）又は（Ｂ）に示すミスアライメント状態での初期咬み込み位置からさらに深く咬み込まれて行く過程で、内側面１２２に対するリブ２ａの接触角度が連続的に変化する。このため、リブ２ａがＶ溝１２１の内側面１２２に連続的に擦れ合うことによって生じるスティック−スリップの周期も連続的に変化する。リブ２ａがＶ溝１２１に深く咬み込まれた状態から、プーリ１の回転とそれに伴う伝動ベルト２の走行に伴って咬み込みが浅くなって、リブ２ａがＶ溝１２１から離れて行く過程でも同様である。このため、第一の実施の形態と同様、共振による異音の発生が有効に抑制される。
【００３０】
なお、Ｖ溝１２１の内側面１２２の形状は、図示の形態に限定されるものではなく、軸心と直交する平面に対する傾斜角度が溝深さ方向へ連続して変化する曲面をなすものであれば良い。
【００３１】
また、上述した各形態では、本発明の構成を、ばね−質量系の構成を備えるダンパプーリ（トーショナルダンパ）に適用したものについて説明したが、本発明はばね−質量系を設けないプーリにも適用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１プーリ
１２プーリ本体
１２１Ｖ溝
１２２内側面
１２２ａ，１２２ｃ凹面
１２２ｂ隆起面
２伝動ベルト
２ａリブ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に、伝動ベルトに形成されたリブが咬み込まれるＶ溝が形成されたプーリにおいて、前記Ｖ溝の内側面が、軸心と直交する平面に対する傾斜角度が溝深さ方向へ連続して変化する曲面をなすことを特徴とするプーリ。

【図１】