JP7732097B2 - ベルトテンションローラセット、およびベルトテンションローラを生産する方法 - Google Patents

Description

本発明は、ベルトテンションローラを生産する方法に関し、本方法は、ベルトテンションローラの少なくとも一部の生成的（ｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ）生産を含む。本発明はさらに、トラクションドライブのための、少なくとも部分的には生成的に製造したベルトテンションローラのセットに関する。

独国特許出願公開第１０２０１９１３２２６３号明細書は、トラクションドライブのための、ベルトテンションローラの付加的（ａｄｄｉｔｉｖｅ）生産のための方法について記載している。ベルトテンションローラのリング要素は、ベルト、すなわち牽引手段と接触させるための外周表面と、ベアリングを受容するための内周表面と、を有する。リング要素の少なくとも一部は、付加的に、すなわち生成的に生産され、ナノ粒子を有する。ナノ粒子は、リング要素の付加的に生産された部分に、不均一に分布していてよく、セラミック部分を有してよい。独国特許出願公開第１０２０１９１３２２６３号明細書では、粉体ベースの付加的製造法が、製造技術として提案されている。

西独国特許出願公開第３８３１７６９号明細書は、ベルトドライブのためのローラについて記載しており、ベルトドライブは、電気を通さないポリマー材料で作製されたキャリアと、環状の金属体と、を含む。ローラ上を走行するベルトのための接触表面は、導電性材料によってもたらされ、この導電性材料は、環状の金属体と電気的に導通している。

独国特許出願公開第１０２００６０３９３６３号明細書は、ＰＶＤコーティングを有するベルトテンションローラを開示している。ＰＶＤコーティングは、ベルトと接触させるためのベルトテンションローラの走行面上に配置されており、ベルトテンションローラのベアリング系など他の構成要素もＰＶＤコーティングされていてよい。

独国特許出願公開第１０２０１１００３０２０号明細書は、ナノ結晶性コーティングを有するプラスチック製のテンションローラ、および／または偏向ローラを開示している。コーティングは、トラクションドライブでの使用を意図したテンションローラ、および／または偏向ローラの、プラスチック製の本体の外周表面上に、少なくとも部分的に配置されている。

独国特許出願公開第１０２００９０３８２２０号明細書は、オイルトラップユニットが統合されたベルトテンションローラに関する。独国特許出願公開第１０２００９０３８ ２２０号明細書では、ベルトテンションローラの構成要素の生産のために使用可能な製造技術として、プラスチック射出成形、および非切削式の金属板成形について記載している。

本発明は、生産における極めて高度な柔軟性を達成するために、上述の従来技術に関連するベルトテンションローラの生産を発展させる目的に基づいている。

この目的は、請求項１に記載のベルトテンションローラの生産方法によって達成される。この目的はさらに、ベルトテンションローラにより形成される、請求項５に記載のセットによっても達成される。デバイス、すなわちベルトテンションローラセットに関連して以下に説明される本発明の構成および利点は、必要な変更を加えて生産方法、すなわち生成的製造法にも適用され、また、生産方法に関連して以下に説明される本発明の構成および利点は、必要な変更を加えてデバイスにも適用される。

本生産方法は、ベルトテンションローラの同じ基本ローラ形状に基づいている。これに基づき、それぞれ少なくとも１つの補強部を有する、ベルトテンションローラの異なる本体が、様々な変形により生成的に生産されてよい。

ベルトテンションローラセットは、複数の異なる本体を含み、それぞれは、請求項１に記載の方法により付加的に生産されており、本体の内壁に保持された転がり軸受け、特にボールベアリングを受容するように設けられており、本体はそれぞれ、トロイダル形の基本形状を有する２つのキャビティを有し、２つのキャビティは、ベルト支持壁を境界とする外側キャビティ、および内壁を境界とする内側キャビティである。

手間をほとんどかけることなく、基本ローラ形状の様々な変形物を実装可能であることから、各々が要求を満たすように構成された、多数の異なるベルトテンションローラを提供することができる。特に、小規模なシリーズであっても、同じ基本コンセプトに基づき、効率的に生産できる。著しい利点としては、不要な大きい質量および慣性モーメントと関連する、過大寸法のローラが不要であることがある。逆に、例えばモータースポーツなど、特に高度な材料の要求がある小規模生産の場合に、補強部を適応させることにより、性能（ｃａｐａｃｉｔｙ）の点で十分な余裕（ｒｅｓｅｒｖｅ）を可能とすることができ、そうした場合においても、構成要素の過大寸法は、合理的に回避される。

ベルトテンションローラの本体の補強部は特に、補強ウェブの形態にあってよい。追加的に、または代替的に、補強部は、壁厚の増加の形態で実装されてよい。どちらの場合においても、本体は、粉体材料から生成的に構築されてよく、本体の中心軸の方向に開口する、デパウダリング用の本体の開口部は、除外される。デパウダリング用の開口部は、特に楕円形かつ漏斗状に構成されてよく、キャビティの隅に残る粉末を可能な限り減らすこと、および、拡張オプション（ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｐｔｉｏｎ）が補強ウェブにより最小限の影響しか受けないこと、を確保し得る。

原理的には、粉体材料の代わりにフィラメントを用いて本体を構築することもでき、フィラメント材料は、特に強化用繊維により、均一に、または不均一に構築されてよい。

ベルトテンションローラセットの個々のローラは、特に、本体の外側キャビティに補強ウェブを有していてよい。これらの補強ウェブの形状および配置に関しては、可能なバリエーションが膨大に存在する。特に、異なる補強ウェブが、外側キャビティの周方向に、互い違いに配置されていてもよい。

著しく大きな径方向の力を吸収するために、上記２つのキャビティの外側で、内壁へと延びる、さらなる補強部が、各ケースにおいて、外側キャビティの補強部の延長部に配置されていてもよい。このさらなる補強ウェブにより特に、不均一な負荷、例えば、ベルトテンションローラの一方の端面付近において、他方の端面付近と比べて著しく大きくなるような負荷を吸収しやすくなる。

実施可能な様々な発展形態によれば、ベルトテンションローラの本体は、ベルト支持壁の片側または両側にリムを有していてよい。生成的な製造法、すなわち３Ｄプリントの場合において、リムの取り付けは、ベルトテンションローラの本体を補強する上記の方法とは無関係である。片側リムは、張り出しが生じないようにして、生産に適した様式で取り付けられてよく、また、寸法精度の点で妥協する必要なく、生成的な、積層式の生産中の支持のための、追加的な支持構造を分配してもよい。３Ｄプリントされる部分の体積を最小限に留め、同時に仕上げ作業の必要をなくすか、または少なくとも限定することにより、製造時間の短縮にも寄与する。

以下では、本発明のいくつかの例示的な実施形態が、図面を用いてより詳細に説明される。

ベルトドライブ用のベルトテンションローラの本体の第１の例示的実施形態の断面図である。 図１に係るベルトテンションローラの本体における補強ウェブの配置を示す。 図１および図２と同様に示した、ベルトテンションローラの本体のさらなる実施形態を示す。 図１および図２と同様に示した、ベルトテンションローラの本体のさらなる実施形態を示す。 図１および図２と同様に示した、ベルトテンションローラの本体のさらなる実施形態を示す。 図１および図２と同様に示した、ベルトテンションローラの本体のさらなる実施形態を示す。 図１および図２と同様に示した、ベルトテンションローラの本体のさらなる実施形態を示す。 図１および図２と同様に示した、ベルトテンションローラの本体のさらなる実施形態を示す。 図１および図２と同様に示した、ベルトテンションローラの本体のさらなる実施形態を示す。 図１および図２と同様に示した、ベルトテンションローラの本体のさらなる実施形態を示す。 図１～図１０に係る変形例と比較して、追加的な外側補強ウェブを有する、ベルトテンションローラの本体を示す。 転がり軸受けと図１１に係る本体により構築されたベルトテンションローラを示す。 図１～図１２に係る実施形態と比較して壁厚を増加させたベルトテンションローラの本体を示す。 ベルトテンションローラの本体の補強していない基本形状を示す。 リムを１つ有するベルトテンションローラの本体を示す。 リムを２つ有するベルトテンションローラの本体を示す。 さらなるベルトテンションローラの本体の斜視断面図である。 図１７に係る本体の断面図である。

特に明記しない限り、以下の説明は、全ての例示的な実施形態に関する。全ての図において、相互に対応する部分または基本的に同じ効果を有する部分には同じ参照符号が付されている。

ベルトテンションローラ１は、プラスチック系または金属系のいずれであっても、粉末の出発材料から生成的に生産された本体２と、本体２に保持された転がり軸受け１０、すなわち、ボールベアリングと、を含む。転がり軸受け１０は、外側リング１１、転動体１２としての複数のボール、および内側リング１３を有する。ボール１２をガイドするケージと、転がり軸受け１０を封止するシールは図示されていない。転がり軸受け１０の外側リング１１は内壁６と接触しており、内壁６は、全体として４で示される本体２の壁に属している。内壁６は、本体２の内側キャビティ５の境界となっている。加えて、本体２には外側キャビティ７が形成され、この外側キャビティ７はとりわけ、ベルト支持壁８を境界とし、ベルト支持壁８上には、ベルトテンションローラ１の動作中にベルトが載る。図に示されているように、ベルト支持壁８は、球形状を有する。

本体２の生成的生産の際、本体２は、粉体材料から、支持表面３から開始して構築方向ＡＲに構築される。本体２のすべての変形例は、基本形状ＧＦに基づいており、変形の施されていない基本形状ＧＦが図１４に示されている。本体２の中心軸は、ＭＡで示されている。

ベルトテンションローラ１の動作中は支持力ＡＦが生じ、支持力ＡＦによってベルト支持壁８に負荷がかかる。推定される支持力ＡＦの大きさに応じ、本体２は好適な補強部９を有する。補強部９は、補強ウェブ１４、１５（図１～図１２）の形態にあるか、または壁補強部（図１３および図１４～図１８）の形態にある。補強した壁４と、追加的な補強ウェブ１４、１５とを組み合わせてもよい。ベルトテンションローラ１のセットは、様々な方法で補強された本体２を含んでおり、このセットの一部は、補強なしの基本形状ＧＦにある本体２を有するベルトテンションローラ１であってもよい。

図１～図１０に係る実施形態では、補強ウェブ１５は、外側キャビティ７にのみ存在してもよい。このケースでは、補強ウェブ１５がキャビティ７内に配置されていることから、内側補強ウェブ１５という用語が使用される。例示的実施形態のいずれかでは、内側キャビティ５内に補強ウェブは存在しない。

図２、図４、図６、図８、および図１０は、配置完了後の、対応する図１、図３、図５、図７、および図９（図面ページの左側に存在し得る）に係る本体２の補強ウェブ１５を示している。すべてのケースにおいて、周方向に測定される各補強ウェブ１４、１５の幅は、ＢＳで示されている。ＡＳは、同じ方向に測定される、２つの隣接する補強ウェブ１４、１５間の距離を示す。

図１および図２で示唆されるように、補強ウェブ１５は外側キャビティ７内の様々な位置に存在し、外側キャビティ７の、それ故、本体２全体の周方向において、軸方向における補強ウェブ１５の位置が互い違いになっているだけでなく、それらの傾きも互い違いになっている。図１および図２の場合において、本体２の両端面間にある、ベルトテンションローラ１の仮想的な中心面は、すべての補強ウェブ１５と交差し、個々の補強ウェブ１５は、本体２の一方の端面に近い側と、他方の端面に近い側とで、互い違いに配置されている。

図３および図４に係る例示的実施形態においては、すべての補強ウェブ１５が、本体２の中心面に対して対称な、同じ形状を有しており、補強ウェブ１５は、断面においてはＶ字形に見えている。補強ウェブ１５の形態で本体２に導入される、追加的な材料は、基本形状ＧＦと比較して、図３および図４のケースの方が、図１および図２のケースよりも大きい。

図５および図６のケースでは、材料の増加は、図１および図２のケースよりもさらに少ない。この場合、補強ウェブ１５は、本体２の両端面付近に位置しており、本体２を通って広がる中心面は、補強ウェブ１５のいずれとも交差していない。

図７および図８のケースでは、補強ウェブ１５は非対称に配置されるとともに、各個別の補強ウェブ１５はＶ字形となっている。それ故、図７および図８に係る変形例は、一方の図１および図２に係る変形例ならびに図５および図６に係る変形例と、他方の図３および図４に係る変形例との融合を表している。図７および図８のケースでは、各Ｖ字形の補強ウェブ１５は、長さの異なる２本のＶ脚部を有する。

非対称なＶ字形は、図９および図１０に係る変形例の補強ウェブ１５でも見ることができ、このケースでは、２つのＶ字形が融合してＷ字形の補強ウェブ１５を形成している。

図１１および図１２に係る変形例は、図９および図１０に係る構成を変形したものを示し、内側補強ウェブ１５に加えて、キャビティ５、７の外側に位置する外側補強ウェブ１４を見ることができる。図１１および図１２から、各外側補強ウェブ１４が、内側補強ウェブ１５の延長部を示すことが理解できる。

図１３および図１５～図１８に係る構成のそれぞれでは、補強部９は、もっぱら壁補強部の形態で構成されている。図１５に係る構成は、リム１７が片側に形成されている点で、図１３に係る構成とは異なる。図１６のケースではさらに、リム１７とは異なる断面形状の第２のリム１８が存在する。

図１７および図１８に係る変形例の外形は、図１３に係る本体２の形状に対応する。加えて、図１７および図１８では、本体２に開口部１６を見ることができ、この開口部１６により、生成的生産の一部としてのデパウダリングが可能となる。同じ目的で、既に説明した他の変形例の本体２にも、開口部が存在してよい。壁４の一部、特に内壁６に面する外側キャビティ７の壁部分を、閉曲面ではなく、格子として設計してもよい。内壁６とは反対側を向く、内側キャビティ５の壁部分についても同様である。

１ ベルトテンションローラ
２ 本体
３ 支持表面
４ 壁
５ 内側キャビティ
６ 内壁
７ 外側キャビティ
８ ベルト支持壁
９ 補強部
１０ 転がり軸受け
１１ 外側リング
１２ 転動体
１３ 内側リング
１４ 外側補強ウェブ
１５ 内側補強ウェブ
１６ 本体の開口部
１７ リム
１８ リム
ＡＦ 支持力
ＡＲ 構築方向
ＡＳ ２つのウェブ間の距離
ＢＳ ウェブの幅
ＧＦ 基本形状
ＭＡ 中心軸

Claims (3)

1. ベルトテンションローラ（１）を生産する方法であって、同じ基本ローラ形状（ＧＦ）に基づく少なくとも１つの補強部（９，１４，１５）を有するベルトテンションローラ（１）の異なる本体（２）が、前記基本ローラ形状（ＧＦ）に対する前記補強部（９，１４，１５）の配置の設定及び前記補強部（９，１４，１５）の形状の設定により生成的に生産される、方法。
2. 少なくとも１つの補強部（９）は、前記基本ローラ形状（ＧＦ）に対して壁厚が増加されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記本体（２）は、粉体材料から構築され、前記本体（２）の中心軸（ＭＡ）の方向に、デパウダリング用の前記本体（２）の開口部（１６）が形成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。