(57)【要約】【課題】巻掛部と支持部とを備えた樹脂製プーリにおいて、耐疲労性の向上と軽量化とを同時に達成する。【解決手段】Ｖリブドベルト４と周方向溝３５ａ〜３５ｃにおける底部とが干渉しない範囲で、幅方向中心側に位置する周方向溝３５ａの底部における軸方向断面の曲率半径Ｒ１を、この周方向溝から幅方向に離間する周方向溝３５ｂ，３５ｃの底部における軸方向断面の曲率半径Ｒ２，Ｒ３に比べて大きく設定した。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力を伝達するためのＶリブドベルトを巻掛る巻掛部と、この巻掛部の幅方向中心から径方向内方に延びるとともに、巻掛部よりも小さい幅の支持部とを備え、
前記巻掛部の外周部に、Ｖリブドベルトに形成された突起が噛合する複数条の周方向溝が、幅方向に並設された樹脂製プーリにおいて、
前記Ｖリブドベルトと前記周方向溝の前記底部とが干渉しない範囲で、幅方向中心側に位置する前記周方向溝の底部における軸方向断面の曲率半径を、この周方向溝から幅方向に離間する周方向溝の底部における軸方向断面の曲率半径に比べて大きく設定していることを特徴とする樹脂製プーリ。
【請求項２】
前記周方向溝の底部における軸方向断面の曲率半径を、前記巻掛部の両端から中央に向けて漸次拡大している請求項１に記載の樹脂製プーリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のエンジン部品等に用いられる樹脂製プーリに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用エンジンの補機等の回転駆動に用いられるプーリ類としては、小型軽量化や低コスト化等の要請から、金属製プーリに代わって樹脂製プーリが用いられている。このような樹脂製プーリは、軸心方向に所定の幅を有してＶリブドベルトが巻掛される周方向溝が形成された巻掛部と、この巻掛部の幅方向中心から径方向内方に延びる狭幅の支持部とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−６０７２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した樹脂製プーリによると、巻掛部にＶリブドベルトを掛けて使用するとき、支持部で支持されていない巻掛部の両側部が、支持部を中心に径方向内方に向けて撓むことになる。このように、巻掛部の両側部が支持部を中心に径方向内方に向けて撓むと、支持部に支持されている幅方向中央にある巻掛部部分の周方向溝の底部に応力集中が生じ、耐疲労性が低下するおそれがある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、前記巻掛部と支持部とを備えた樹脂製プーリにおいて、耐疲労性を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するための本発明の樹脂製プーリの第１特徴構成は、動力を伝達するためのＶリブドベルトを巻掛る巻掛部と、この巻掛部の幅方向中心から径方向内方に延びるとともに、巻掛部よりも小さい幅の支持部とを備え、前記巻掛部の外周部に、Ｖリブドベルトに形成された突起が噛合する複数条の周方向溝が、幅方向に並設された樹脂製プーリにおいて、前記Ｖリブドベルトと前記周方向溝における前記底部とが干渉しない範囲で、幅方向中心側に位置する前記周方向溝の底部における軸方向断面の曲率半径を、この周方向溝から幅方向に離間する周方向溝の底部における軸方向断面の曲率半径に比べて大きく設定している点にある。
【０００７】
上記構成によれば、前記Ｖリブドベルトと前記周方向溝の前記底部とが干渉しない範囲で、幅方向中心側に位置する前記周方向溝の底部における軸方向断面の曲率半径を、この周方向溝から幅方向に離間する周方向溝の底部における軸方向断面の曲率半径に比べて大きく設定しているので、中心側の周方向溝の底部に対する応力集中が緩和される。このため、中心側の周方向溝の底部におけるクラック発生が抑制され、樹脂製プーリの耐疲労性が向上する。
【０００８】
この目的を達成するための本発明の樹脂製プーリの第２特徴構成は、前記周方向溝の底部における軸方向断面の曲率半径を、前記巻掛部の両端から中央に向けて漸次拡大している点にある。
前記巻掛部に巻掛けられたＶリブドベルトから巻掛部が受ける応力は、巻掛部両端から中央にかけて大きくなるので、これに合わせて、前記周方向溝の底部における軸方向断面の曲率半径を、前記巻掛部の両端から中央に向けて漸次拡大することによって、応力集中をより効果的に緩和することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、前記巻掛部と支持部とを備えた樹脂製プーリにおいて、耐疲労性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１実施形態を示す樹脂製プーリの断面図である。
この実施形態における樹脂製プーリ１は、軸受２と、樹脂製のプーリ本体３とを備える。この軸受２は、環状の内輪２１と、環状の外輪２２と、内輪２１と外輪２２との間に転動自在に配置される複数個の鋼製の玉２３と、これら玉２３を円周方向等配位置に保持する保持器２４と、外輪２２と内輪２１との間の環状空間を軸心方向両側で密封するシール部材２５ａ、２５ｂとを有するラジアル玉軸受である。
【００１１】
プーリ本体３は、動力を伝達するためのＶリブドベルト４を巻掛る巻掛部３２と、この巻掛部３２の幅方向中心から径方向内方に延び、巻掛部３２よりも小さい幅の支持部３３と、この支持部３３の内周側に連続して形成され前記軸受２の外周面に一体化された円筒状のボス部３１とを有する。
【００１２】
図２に示すように、前記巻掛部３２の外周部幅方向両側には立上げ壁３４が形成され、これら立上げ壁３４間に、周方向溝としての円周方向に沿う奇数個（この図では５個）のＶ形溝３５ａ〜３５ｃが設けられている。これらＶ形溝３５ａ〜３５ｃの夫々は、径方向外方に突出し周方向に周回する凸条３６ａ、３６ｂが介在することによって、巻掛部３２の幅方向に離間している。
図１に示すように、これら凸条３６ａ、３６ｂに、Ｖリブドベルト４の内周面に形成された突起としてのＶ形凸条４１ａ〜４１ｃが、それぞれ噛合する。プーリ本体３の巻掛部３２にＶリブドベルト４を巻掛し、Ｖリブドベルト４が回転すると、この動作に伴ってプーリ本体３が、軸受２によって中心軸線Ｐ回りに回転する。
【００１３】
プーリ本体３の樹脂材料として、絶縁性の高いフェノール系樹脂にガラス繊維等の繊維状強化材を含有させた樹脂組成物や、ポリアミド系樹脂からなる樹脂母材に繊維状強化材を含有させた樹脂組成物、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）に繊維状強化材を含有させた樹脂組成物等が使用される。
【００１４】
前記プーリ本体３では、市販（規格品）のＶリブドベルト４を利用することを想定して、前記巻掛部３２の幅方向における各Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃのピッチを変更せずに、プーリ本体３のＶ形溝３５ａ〜３５ｃを形成している。このようにすると従来品の金型に基づいて本発明品の金型を設計する場合、変更箇所が少なくてすむ。
又、Ｖリブドベルト４のＶ形凸条４１ａ〜４１ｃからＶ形溝３５ａ〜３５ｃが受ける応力が不均一となるのをできるだけ防ぐという観点から、図２に示すように、各凸条３６ａ，３６ｂの先端部（一点鎖線Ｅ１と交わる点）から基部（一点鎖線Ｆ１と交わる点）までの範囲ｄにおける、前記Ｖ形凸条４１ａ〜４１ｃと接触する夫々のＶ形溝３５ａ〜３５ｃの側面Ｓの斜度をすべて等しくしている。この斜度は特に限定されないが、好ましくは、自動車技術会規格（ＪＡＳＯ  Ｅ−１１１−９３）で規定する４０°±１°とする。
【００１５】
図３は、図２に示す巻掛部３２のＶ形溝３５ａ〜３５ｃの拡大図である。当該実施形態に係る樹脂製プーリ１は、Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃの各底部Ｂ１〜Ｂ３を、夫々、曲率半径Ｒ１〜Ｒ３の円弧によって形成している。Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃの側面Ｓを形成する直線はこれらの円弧に対する接線となっており、Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃの各底部Ｂ１〜Ｂ３を曲率半径Ｒ１〜Ｒ３の円弧と側面Ｓを形成する直線とが角部を有することなく滑らかに接続されている。
そして、前記樹脂製プーリ１は、Ｖ形溝３５ａからＶ形溝３５ｂ，３５ｃの底部Ｂ１〜Ｂ３にかけて、Ｖ形溝の底部Ｂ１〜Ｂ３の直径を漸次長くすることによって（Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３）、各Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃのピッチ及び側面Ｓの斜度を変更せずに、プーリ本体３の軸方向の中心部に位置する１個のＶ形溝３５ａの底部Ｂ１における軸方向断面の曲率半径Ｒ１を最も大きく、プーリ本体３の中心に位置するＶ形溝３５ａから幅方向に離間する側のＶ形溝３５ｂ，３５ｃの底部Ｂ２，Ｂ３における軸方向断面の曲率半径Ｒ２，Ｒ３を、Ｒ１に比べて漸次小さくしている（Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３）。このようにすると、前記巻掛部３２の前記立上げ壁３４側から支持部３３上に向かって大きくなるＶリブドベルトからの負荷に対する応力に対応して、Ｖ形溝３５ａの底部Ｂ１における応力集中が緩和される。Ｖ形溝３５ａの次に大きな応力を受けるＶ形溝３５ｂの底部Ｂ２における軸方向断面の曲率半径Ｒ２は、Ｖ形溝３５ａの底部Ｂ１における軸方向断面の曲率半径Ｒ１よりは小さいものの、Ｖ形溝３５ｃの底部Ｂ３における軸方向断面の曲率半径Ｒ３よりは大きいので、Ｖ形溝３５ｃの底部Ｂ３に比べると応力集中が緩和される。このようにすると、掛巻部３２の厚みを増さずに掛巻部３２の軸方向における応力分布の偏りを是正できるので、巻掛部３２における応力集中を効果的に緩和し、耐疲労性を向上させることができる。
【００１６】
但し、Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃの底部Ｂ１〜Ｂ３における軸方向断面の曲率半径Ｒ１〜Ｒ３が大きすぎると、前記Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃとＶリブドベルト４とが干渉するおそれがあるので、この干渉を回避可能な範囲でＶ形溝３５ａ〜３５ｃの底部Ｂ１〜Ｂ３における軸方向断面の曲率半径Ｒ１〜Ｒ３を設定する必要がある。従来、これらの間の干渉を回避するには、Ｖ形溝の軸方向断面の曲率半径を０．５ｍｍ以下とするのが好適であるとされている。従って、本発明に係る樹脂製プーリ１においては、Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃの底部Ｂ１〜Ｂ３における軸方向断面の曲率半径を０．５ｍｍ以上に設定することを許容する。このＶ形溝３５ａの軸方向外側に隣接するＶ形溝３５ｂの底部Ｂ２における軸方向断面の曲率半径Ｒ２は、前記曲率半径Ｒ１を超えない範囲で設定可能である。また、このＶ形溝３５ｂの軸方向外側に隣接するＶ形溝３５ｃの底部Ｂ３における軸方向断面の曲率半径Ｒ３は、前記曲率半径Ｒ２と等しいか又はこれを超えない範囲で設定可能である。
【００１７】
図４及び図５は、本発明の第２実施形態である樹脂製プーリ１における巻掛部３２の拡大断面図である。当該実施形態においても、第１実施形態と同様に、各Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃのピッチや、各凸条３６ａ〜３６ｃの先端部から基部側までの範囲ｄにおける各Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃの側面Ｓの斜度はすべて同じである。又、Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃの夫々において、曲率半径Ｒ１〜Ｒ３を有する円弧が形成されている範囲を底部Ｂ１〜Ｂ３とする。しかし、この実施形態では、第１実施形態と異なり、Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃの底部Ｂ１〜Ｂ３の直径Ｄ１〜Ｄ３を等しくしている（Ｄ１＝Ｄ２＝Ｄ３）。このため、軸方向中心側から外側に向かってこれらの曲率半径を漸次小さくすると（Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３）、前記Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃの側面Ｓを延長した線が曲率半径Ｒ１〜Ｒ３の円弧の接線とならない。このため、Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃの底部Ｂ１〜Ｂ３における軸方向断面は、幅Ｗ１〜Ｗ３の範囲では曲率半径Ｒ１〜Ｒ３の円弧とするが、これらの円弧と前記Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃの夫々の側面Ｓとの間に、側面Ｓの延長線でもなく曲率半径Ｒ１〜Ｒ３の円弧とも異なる曲線である接続部Ｃ１〜Ｃ３を設けて、これらを角部なく滑らかに接続している。尚、当該実施形態では、夫々のＶ形溝３ａ〜３５ｃにおいて、曲率半径Ｒ１〜Ｒ３の円弧となる範囲を広くとれるように接続部Ｃ１〜Ｃ３の形状を設定しているため、底部の曲率半径が小さいほど幅が長くなっている（Ｗ３＞Ｗ２＞Ｗ１）。
上述した樹脂製プーリ１では、軸方向断面において、前記Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃの底部Ｂ１〜Ｂ３を結ぶ仮想線はプーリ本体３の中心軸線Ｐ（図１を参照）に平行な直線になる。このようにすると、前記巻掛部３２の前記支持部３３の中心側に位置する部分の厚みが増さないので、その分軽量化できる。
【００１８】
又、図６に示す本発明の第３実施形態は、図１〜３に示す第１実施形態の樹脂製プーリ１のＶ形溝を偶数個（この図では６個）に変更した樹脂製プーリ１である。この実施形態は、第１実施形態と同様に、各Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃのピッチや、各凸条３６ａ〜３６ｃの先端部から基部側までの範囲ｄにおける各Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃの側面Ｓの斜度はすべて同じであり、曲率半径Ｒ１〜Ｒ３も第一実施形態のものと同じに設定されている。この場合、支持部３３の延長上（巻掛部３２の中央）であって巻掛部３２中心側に位置する２つのＶ形溝３５ａに対する応力集中を緩和するため、２つのＶ形溝３５ａの底部Ｂ１における軸方向断面の曲率半径Ｒ１が最大となるように、Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃの底部Ｂ１〜Ｂ３における軸方向断面の曲率半径Ｒ１〜Ｒ３を設定している（Ｒ１＞Ｒ２＞３）。このようにすると、樹脂製プーリ１の軸方向に線対称にＶ形溝３５ａ〜３５ｃの底部Ｂ１〜Ｂ３における軸方向断面の曲率半径Ｒ１〜Ｒ３が設定されるので、巻掛部３２及び支持部３３の応力分布の偏りが、それらの軸方向を中心として線対称に緩和され、軸方向における応力分布のアンバランスが抑制される。
【００１９】
又、上記各実施形態では、Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃは５個又は６個の場合で説明したが、本発明に係る樹脂製プーリ１のＶ形溝３５ａ〜３５ｃの個数はこれに限定されるものではなく、それ以上あるいはそれ以下の場合も考えられる。何れの場合も、中心側のＶ形溝３５ａの底部Ｂ１における軸方向断面の曲率半径Ｒ１に比べて、Ｖ形溝３５ａの幅方向外側に位置するＶ形溝３５ｂ、３５ｃの底部Ｂ２，Ｂ３における軸方向断面の曲率半径Ｒ２，Ｒ３を小さくすることにより、上記各実施形態と同様に、巻掛部３２の幅方向中央にあるＶ形溝３５ａの底部Ｂ１への応力集中を緩和するという作用効果を奏し得る。従って、例えば、中央のＶ形溝３５ａの底部Ｂ１における軸方向断面の曲率半径Ｒ１のみを、幅方向外側に位置する他のＶ形溝３５ｂ、３５ｃの底部Ｂ２，Ｂ３における軸方向断面の曲率半径Ｒ２，Ｒ３より大きくすること（Ｒ１＞Ｒ２＝Ｒ３）もできる。このようにＶ形溝３５ａ〜３５ｃの底部Ｂ１〜Ｂ３における軸方向断面の曲率半径Ｒ１〜Ｒ３を設定するにあたって、Ｖ形溝３５ａの底部Ｂ１の直径Ｄ１をＶ形溝３５ｂ、３５ｃの底部Ｂ２，Ｂ３の直径Ｄ２、Ｄ３に比べて長くして（Ｄ１＞Ｄ２＝Ｄ３）、Ｖ形溝３５ａの底部Ｂ１における軸方向断面の曲率半径Ｒ１のみを、Ｖ形溝３５ｂ、３５ｃの底部Ｂ２，Ｂ３における軸方向断面の曲率半径Ｒ２、Ｒ３より大きくする。この他、Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃの底部Ｂ１〜Ｂ３の直径Ｄ１〜Ｄ３を変えず（Ｄ１＝Ｄ２＝Ｄ３）、Ｖ形溝３５ａの底部Ｂ１に形成された円弧の曲率半径Ｒ１を、Ｖ形溝３５ｂ、３５ｃの底部Ｂ２，Ｂ３に形成された円弧の曲率半径Ｒ２、Ｒ３より大きくしてもよい。
【００２０】
尚、Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃ底部Ｂ１〜Ｂ３の直径Ｄ１〜Ｄ３を変えずに（Ｄ１＝Ｄ２＝Ｄ３）、Ｖ形溝３５ａ、３５ｂの側面Ｓを延長した線と、この線の外側に膨出した円弧とを接続することによっても、Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃの底部Ｂ１〜Ｂ３における軸方向断面の曲率半径を漸次小さくすることもできる（Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３）。しかし、このような形状にした場合、Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃの側面Ｓと円弧との接続部に角部が生じるため、この角部に応力が集中し易く、又、成形し難い。従って、Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃの底部Ｂ１〜Ｂ３は、上述した第１〜第３実施形態のように、角部を設けることなく、側面Ｓと底部Ｂ１〜Ｂ３とを滑らかに連続させるのが好ましい。
【００２１】
又、前記何れの実施形態においても、前記Ｖ形凸条４１ａ〜４１ｃと接触する夫々のＶ形溝３５ａ〜３５ｃの側面Ｓの長さについては、Ｖリブドベルト４のＶ形凸条４１ａ〜４１ｃやＶ形溝３５ａ〜３５ｃの形状によって変わるので、使用状況に合わせて適宜変更して実施する。
又、第２実施形態において、Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃの底部Ｂ１〜Ｂ３の幅Ｗ１〜Ｗ３は、軸方向中心側のＶ形溝３５ａ、３５ｂの底部Ｂ１、Ｂ２における応力集中を効果的に緩和し、Ｖ形溝３５ａ〜３５ｃの底部Ｂ１〜Ｂ３における応力分布のアンバランスを解消できる範囲で適宜変更して実施する。この範囲については、応力解析や実験によって求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る樹脂製プーリの断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る樹脂製プーリの巻掛部の拡大断面図である。
【図３】図２に示す樹脂製プーリの巻掛部の拡大断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る樹脂製プーリの巻掛部の拡大断面図である。
【図５】図４に示す樹脂製プーリの巻掛部の拡大断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る樹脂製プーリの巻掛部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１              樹脂製プーリ
２              軸受
３              プーリ本体
３２            巻掛部
３３            支持部
３５ａ〜３５ｃ  Ｖ形溝（周方向溝）
４              Ｖリブドベルト
４１ａ〜４１ｃ  Ｖ形凸条（突起）
Ｂ１〜Ｂ３      Ｖ形溝の底部
Ｒ１〜Ｒ３      曲率半径
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009041617.tif 000005
【図４】
2009041617.tif 000006
【図５】
2009041617.tif 000007
【図６】
2009041617.tif 000008