(57)【要約】【課題】伝動ベルトに形成されたリブが咬みこまれるＶ溝が外周面に形成され、Ｖ溝の表面が金属によりめっきされたプーリにおいて、伝動ベルトの厚み方向の振れに伴う異音の発生を防止する。【解決手段】伝動ベルトに形成されたリブが咬みこまれるＶ溝１８外周面に金属で形成されためっき膜を有するプーリ１０において、めっき膜上のレーザー顕微鏡で測定されるISO25178に準拠した山部の実体体積（Ｖｍｐ）は、  ０．３３≦Ｖｍｐ≦０．５７  であり、伝動ベルトとめっき膜との静止摩擦係数（μs）と動摩擦係数（μk）は、  ０＜μｓ−μｋ≦０．８１  である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝動ベルトに形成されたリブが咬みこまれるＶ溝が外周面に形成された慣性リングと、該Ｖ溝の表面が金属により形成されためっき膜を有するプーリにおいて、
前記めっき膜上のレーザー顕微鏡で測定されるISO25178に準拠した山部の実体体積（Ｖｍｐ）は、  ０．３３≦Ｖｍｐ≦０．５７  であり、
前記伝動ベルトと前記めっき膜との静止摩擦係数（μs）と動摩擦係数（μk）は、
０＜μｓ−μｋ≦０．８１  
であるプーリ。
【請求項２】
伝動ベルトに形成されたリブが咬みこまれるＶ溝が外周面に形成された慣性リングと、該Ｖ溝の表面が金属により形成されためっき膜を有するプーリにおいて、
前記めっき膜上のレーザー顕微鏡で測定されるISO25178に準拠した山部の実体体積（Ｖｍｐ）は、  ０．４３≦Ｖｍｐ≦０．５７  であり、
前記伝動ベルトと前記めっき膜との静止摩擦係数（μs）と動摩擦係数（μk）は、
０＜μｓ−μｋ≦０．６５
であるプーリ。
【請求項３】
前記プーリの前記Ｖ溝表面はめっき膜で覆われ、かつ該めっき膜は表層がクロム、下層が亜鉛を主成分とする２層で構成され、前記Ｖ溝が形成されている慣性リングは、片状黒鉛鋳鉄からなる請求項１乃至請求項２いずれか一項に記載のプーリであるトーショナルダンパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プーリに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１、２に開示されたベルト伝動装置が知られている。
特許文献１には、伝動用Ｖベルトと、該伝動用Ｖベルトが巻き掛けられるＶプーリとを備えたベルト伝動装置において、Ｖプーリのベルト溝の表面粗さＲａを０．５〜３．０μｍの範囲に設定することで、ＶベルトとＶプーリとの干渉時のエネルギーを低減させてベルト走行ノイズの低減を図ることが開示されている。
【０００３】
特許文献２には、駆動プーリと従動プーリに伝動用ベルトが巻き掛けられてなるベルト伝動装置において、伝動用ベルトの外周に複数の突条を形成し、その伝動用ベルトに押し当てられる規制プーリの外周に複数の周溝を形成し、複数の突条と複数の周溝を互いに係合させることによって、伝動用ベルトの幅方向の移動を規制して擦れによる異音の発生を防止することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−７０９９２号公報
【特許文献２】特開２０１０−５３９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されたベルト伝動装置では、Ｖプーリのベルト溝の２次元表面粗さ（Ｒａ）を規定することで、走行ノイズの低減を図っているが、プーリＶ溝表面を金属めっきしたプーリＶ溝の表面粗さと走行ノイズ（異音）との関係については何ら検討されていない。また、走行時に発生するスティックスリップ現象と走行ノイズとの関係についても検討されていない。
【０００６】
さらに、特許文献２に開示されたベルト伝動装置では、伝動用ベルトのベルト幅方向の移動を規制することによって、伝動用ベルトの表面とプーリの表面との間の擦れによる異音の発生を防止している。しかし、伝動用ベルトの厚み方向の振れによって発生する異音については検討されていない。
【０００７】
本発明は、伝動ベルトに形成されたリブが咬みこまれるＶ溝が外周面に形成され、Ｖ溝の表面が金属によりめっきされたプーリにおいて、伝動ベルトの厚み方向の振れに伴う異音の発生を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
課題を解決するための手段は、以下の通りである。
（１）伝動ベルトに形成されたリブが咬みこまれるＶ溝が外周面に形成された慣性リングと、該Ｖ溝の表面が金属により形成されためっき膜を有するプーリにおいて、
前記めっき膜上のレーザー顕微鏡で測定されるISO25178に準拠した山部の実体体積（Ｖｍｐ）は、  ０．３３≦Ｖｍｐ≦０．５７  であり、
前記伝動ベルトと前記めっき膜との静止摩擦係数（μs）と動摩擦係数（μk）は、
０＜μｓ−μｋ≦０．８１  
であるプーリ。
【０００９】
（２）伝動ベルトに形成されたリブが咬みこまれるＶ溝が外周面に形成された慣性リングと、該Ｖ溝の表面が金属により形成されためっき膜を有するプーリにおいて、
前記めっき膜上のレーザー顕微鏡で測定されるISO25178に準拠した山部の実体体積（Ｖｍｐ）は、  ０．４３≦Ｖｍｐ≦０．５７  であり、
前記伝動ベルトと前記めっき膜との静止摩擦係数（μs）と動摩擦係数（μk）は、
０＜μｓ−μｋ≦０．６５  
であるプーリ。
【００１０】
（３）前記プーリの前記Ｖ溝表面はめっき膜で覆われ、かつ該めっき膜は表層がクロム、下層が亜鉛を主成分とする２層で構成され、前記Ｖ溝が形成されている慣性リングは、片状黒鉛鋳鉄からなる上記（１）乃至（２）のいずれかに記載のプーリであるトーショナルダンパ。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、伝動ベルトに形成されたリブが咬みこまれるＶ溝が外周面に形成され、Ｖ溝の表面が金属によりめっきされたプーリにおいて、伝動ベルトの厚み方向の振れに伴う異音の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】プーリの斜視図である。
【図２】プーリの縦断面図である。
【図３】ベルト振れ及びベルト鳴きの測定に使用した機器のレイアウト図である。
【図４】山部の実体体積Ｖｍｐと摩擦係数差μs−μkの測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態のプーリの斜視図である。図２は、本実施形態のプーリの縦断面図である。
本実施形態のプーリ１０は、エンジンのクランクシャフトなどの回転軸に装着され、回転軸のトルクを伝動ベルトを介してオルタネータやコンプレッサ等の各種の補機に伝達するためのプーリである。
【００１４】
図１、図２に示すように、プーリ１０は、外周に伝動ベルトが掛け回される環状の慣性リング１２と、クランクシャフトに取り付けられ、当該クランクシャフトとともに一体的に回転する円盤状のハブ１４と、慣性リング１２とハブ１４との間に配置され、回転中におけるクランクシャフトのねじり振動を低減するための弾性部材１６とを備えている。
【００１５】
慣性リング１２は、金属材料によって環状に形成されており、その外周面には伝動ベルトに形成されたリブが咬みこまれる複数本のＶ溝１８が形成されている。複数本のＶ溝１８は、慣性リング１２の外周に沿って周方向に連続的に形成されている。このようなＶ溝１８は、慣性リング１２の外周面に旋削加工等によって形成されている。伝動ベルトに形成されたリブがＶ溝１８に咬みこむことによって、走行時における伝動ベルトのベルト幅方向の移動を規制することができる。
【００１６】
なお、慣性リング１２を形成する金属材料としては、特に限定するものではないが、片状黒鉛鋳鉄を使用することが好ましい。片状黒鉛鋳鉄は振動を吸収する能力が優れており、耐摩耗性にも優れているためである。片状黒鉛鋳鉄の例としては、FC100、FC150、FC200、FC250、FC300、FC350等を挙げることができる。
【００１７】
ところで、図２に示すように、慣性リング１２の外周面に形成されたＶ溝１８の表面には、めっき層１８ａが形成されている。めっき層１８ａは、金属によるめっき処理によって形成された層であり、例えば、電気亜鉛めっき処理によって形成された層である。Ｖ溝１８の表面にめっき層１８ａを形成することによって、例えばエンジンルーム内の湿気による赤錆（Ｆｅ２Ｏ３）の発生を抑制することができる。赤錆が発生すると、慣性リング１２が腐食するために強度低下を招くおそれがある。なお、めっき層１８ａの厚さは、特に制限するものではないが、１〜５μｍであることが好ましい。この理由は、１μｍ未満では、めっき層の下地であるＶ溝加工時の凹凸（最大表面粗さ）を完全に被覆することができないため、耐食性を向上させることができないためである。また、５μｍより厚いめっき膜を形成すると、めっき膜が平滑になってしまい、後述するスティックスリップが生じやすいという問題が発生してしまうからである。
さらに、好ましくは、３〜４μｍのめっき膜厚であることが生産性の観点から望ましい。
なお、めっき層１８ａは、亜鉛以外にも、アルミニウム、ニッケル等の耐食性が良好な他の金属によるめっき処理によって形成することもできる。さらに、めっき層１８ａには、必要に応じてクロメート処理等が施されてもよい。さらに、めっき膜の形成方法は無電解めっきにより形成されていてもよい。
【００１８】
また、ハブ１４は、金属材料によって円盤状に形成されている。
ここで、ハブ１４を形成する金属材料としては、特に限定するものではないが、片状黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、自動車構造用熱間圧延鋼板等を使用することが好ましい。片状黒鉛鋳鉄の例としては、FC100、FC150、FC200、FC250、FC300、FC350等を挙げることができる。球状黒鉛鋳鉄の例としては、FCD350-22、FCD350-22L、FCD400-18、FCD400-18L、FCD400-15、FCD450-10、FCD500-7、FCD600-3、FCD700-2、FCD800-2、FCD400-18A、FCD400-18AL、FCD400-15A、FCD500-7A、FCD600-3A等を挙げることができる。自動車構造用圧延鋼板の例としては、SAPH310、SAPH370、SAPH410、SAPH440等を挙げることができる。
【００１９】
次に、弾性部材１６について説明する。弾性部材１６は、クランクシャフトのねじり振動を低減するための部材であり、環状に形成されている。弾性部材１６を形成する材料としては、特に限定するものではないが、エチレン・プロピレン・ジエン系ゴム(EPDM)等のゴム材料や、樹脂エラストマー等を使用することができる。このような弾性部材１６を備えた本実施形態のプーリ１０は、エンジンのクランクシャフトのねじり振動を低減するためのトーショナルダンパとして使用される。
【００２０】
また、伝動用ベルトは、プーリ溝１８の対向する傾斜溝面と傾斜が合致するテーパ面で形成され、変更されたプーリ溝１８幅に応じて、プーリ溝１８の任意の上下方向位置に嵌まり込む。（図示せず。）この伝動ベルトは、心線がスパイラル状に埋設されたゴム層と、ゴム層上下両面を被覆するカバー帆布とからなる。心線としては、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等からなるロープや、スチールワイヤ等が用いられる。心線の替わりに、上記の繊維からなる織布や編布、または金属薄板等を埋設してもよい。ゴム層は、エチレン・プロピレン・ジエン系ゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）等の単一材もしくはこれらを適宜ブレンドしたゴム、またはポリウレタンゴム（ＰＵ）で形成される。
【００２１】
ところで、従来のこの種のプーリでは、Ｖ溝の表面に比較的厚い金属めっき層が形成された場合、Ｖ溝の表面が平滑になってしまい、プーリと伝動ベルトとの間でスティックスリップ現象が発生する問題があった。スティックスリップ現象が発生すると、伝動ベルトが厚み方向に振動することで異音が発生する原因となる。そこで、本発明者らは、プーリの外周面に形成されたＶ溝の表面にめっき層を形成した場合でもスティックスリップ現象が発生しない条件について鋭意検討を行った。
【００２２】
また、従来のプーリでは、ベルト溝の表面の２次元表面粗さ（Ｒａ）について検討を行っているだけであり、Ｖ溝の表面の３次元的な表面粗さについては十分な検討を行っておらず、スティックスリップ現象が発生することを十分に防止できていなかった。
そこで、本発明者らは、スティックスリップ現象が発生しないようにするためのＶ溝の表面の３次元的な表面粗さについて鋭意検討を行った。
【００２３】
その結果、プーリ１０のＶ溝１８表面のＶｍｐ（Ｖｍｐ：レーザー顕微鏡で測定されるISO25178に準拠した山部の実体体積。）の値を所定範囲に設定すること、及びスティックスリップの値（摩擦係数差μｓ−μｋ）を所定範囲に設定することで、実際のプーリ１０の伝動ベルトの厚み方向の変動を抑制し異音の発生を抑えられることを見出した。
【実施例】
【００２４】
＜表１＞の実施例および比較例について、以下に詳述する。
【００２５】
（試験条件）
（山部の実体体積Ｖｍｐの測定）
まず、実施例１〜１２及び比較例１〜３プーリの外周面に形成されたＶ溝表面のＶｍｐを測定した。Ｖｍｐとは、レーザー顕微鏡で測定されるISO25178に準拠した山部の実体体積である。測定には、オリンパス株式会社製レーザー顕微鏡LEXT4000を使用した。なお、山部の実体体積Ｖｍｐの測定部位は、Ｖ溝の傾斜部であり、めっき層が含まれる。
【００２６】
（摩擦係数差μｓ−μｋの測定）
次に、実施例１〜１２及び比較例１〜３のプーリを用いて、摩擦係数差μｓ−μｋを測定した。具体的には、プーリの外周面に形成されたＶ溝の表面を、以下の測定方法により摩擦係数差μｓ−μｋを測定した。
＜測定方法＞
1)測定器：静・動摩擦測定機TL201Tt（株式会社トリニティーラボ）
2)測定条件：
・測定距離：５ｍｍ
・測定荷重：２０ｇ
・測定速度：５ｍｍ/s〜２０ｍｍ/s
・接触子：ゴム（ＥＰＤＭ）
【００２７】
（実施例１〜４）
摩擦係数差μｓ−μｋは、試験荷重20g、試験速度5mm/secの条件にて測定した。
【００２８】
（実施例５〜８）
摩擦係数差μｓ−μｋは、試験荷重20g、試験速度10mm/secの条件にて測定した。
【００２９】
（実施例９〜１２）
摩擦係数差μｓ−μｋは、試験荷重20g、試験速度20mm/secの条件にて測定した。
【００３０】
（比較例１〜３）
摩擦係数差μｓ−μｋは、試験荷重20g、試験速度5mm/sec(比較例１)、10mm/sec(比較例２)、20mm/sec(比較例３)の条件にて測定した。
【００３１】
（ベルト振れ及びベルト鳴きの測定）
次に、実施例１〜１２及び比較例１〜３のプーリを使用して、ベルト振れ（伝動ベルトの厚み方向の振れ）及びベルト鳴き（異音）の測定を行った。
図３は、ベルト振れ及びベルト鳴きの測定に使用した機器２０のレイアウト図である。
図３に示すように、機器２０は、プーリ２２、アイドラー２４、テンショナー２６、及び補機負荷プーリ２８を備えている。プーリ２２は、実施例１〜１２及び比較例１〜３のいずれかのプーリである。プーリ２２及び補機負荷プーリ２８には、伝動ベルト３０が掛け回されている。アイドラー２４は、伝動ベルト３０の遊びを調整するためのＶ溝付きプーリからなる。テンショナー２６は、伝動ベルト３０の張力を調整するための平プーリからなる。プーリ２８は図示しない駆動軸に取り付けられており、駆動軸にはエンジンの回転変動（回転ムラ）を再現できる機構が設けられている。駆動軸によってプーリ２２が時計回り（右回り）に回転すると、伝動ベルト３０を介して回転トルクが補機負荷プーリ２８に伝達される。
【００３２】
また、プーリ２２の外周面には、伝動ベルト３０に形成されたリブが咬みこまれる複数のＶ溝が形成されている。そのＶ溝の表面には電気亜鉛めっき処理及びクロメート処理が施されている。
【００３３】
上記のように構成された機器２０を運転したときのベルト振れ及びベルト鳴きを測定した。運転条件は、以下の通りである。
プーリの回転数：750rpm
伝動ベルトの張力：300N
回転変動：30%
補機負荷トルク：19Nm
【００３４】
ベルト振れは、以下の基準で測定した。
◎：まったく振れない(0〜1mm未満)
〇：ほとんど振れない(1mm以上〜2mm未満)
×：よく振れる(2mm以上)
【００３５】
ベルト鳴きは、以下の基準で測定した。
◎：まったく鳴かない
〇：ほとんど聞こえない
×：よく聞こえる
【００３６】
図４は、山部の実体体積Ｖｍｐと摩擦係数差μs−μkの測定結果を示すグラフである。
図４から分かる通り、山部の実体体積Ｖｍｐが小さいほど、粗さは小さくなり、摩擦係数差μs−μkが大きくなる結果となった。反対に、山部の実体体積Ｖｍｐが大きいほど、粗さは大きくなり、摩擦係数差μs−μkが小さくなる結果となった。
【００３７】
以下の表１に、山部の実体体積Ｖｍｐ、摩擦係数差μs−μk、ベルト振れ、及びベルト鳴きの測定結果を示す。
【００３８】
【表１】
2019157883.tif 000003
【００３９】
実施例１〜１２の結果から分かる通り、山部の実体体積Ｖｍｐが0.33μm3/μm2〜0.57μm3/μm2になると、摩擦係数差μs−μkが0〜0.81となり、ベルト振れ及びベルト異音が発生しなかった。
【００４０】
また、山部の実体体積Ｖｍｐが0.43μm3/μm2〜0.57μm3/μm2になると、摩擦係数差μs−μkが0〜0.65となり、ベルト振れ及びベルト異音がまったく発生しなかった。
【００４１】
これに対して、比較例１〜３の結果から分かる通り、山部の実体体積Ｖｍｐが0.17μm3/μm2以下になると、摩擦係数差μs−μkが大きくなり、ベルト振れ及びベルト異音が発生した。
【符号の説明】
【００４２】
１０    プーリ
１２    慣性リング
１４    ハブ
１６    弾性部材
１８    Ｖ溝
１８ａ  めっき層
２０    機器
２２    プーリ
２４    アイドラー
２６    テンショナー
２８    補機負荷プーリ
３０    伝動ベルト
【図１】
2019157883.tif 000004
【図２】
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【図３】
2019157883.tif 000006
【図４】
2019157883.tif 000007