JPH01182662A - 自動張力調整機構を有するベルト伝動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ベルトの張力を駆動力に応じて自動的に調整
して、そのスキップ現象を抑制するベルト伝動装置の改
良に関するものである。

（従来の技術） 従来より、歯付プーリにタイミングベルトを巻き掛けて
ベルト伝動を行うベルト伝動装置においては、ベルトの
張力が低下すると、ベルトの歯部とプーリの歯部との噛
合がなくなっていわゆるスキップ現象が生じるという問
題がある。

斯かるスキップ現象を抑制する装置としては、ベルトの
緩み側背面をばね等に付勢されたテンションローラによ
り押圧して、ベルトにその駆動力に応じた張力を与える
テンション機構が知られているが、このものでは、ベル
トがテンションローラによって通常の屈曲方向とは逆の
背面方向に屈曲されるため、ベルト心体の疲労が促進さ
れ、ベルトの耐久性が低下するという不具合があった。

また、大きいトルクが加わった場合や、経時変化に伴っ
てベルトに伸びが生じた場合には、テンションローラの
ばね等の戻りによりその押圧力が低下し、やはりスキッ
プ現象の発生は免れ得ない。

そこで、上記の不具合を解消すべく、従来、特公昭５８
−４７５９２号公報に開示される自動張力調整機構を備
えたベルト伝動装置が提案されている。

すなわち、この提案のものは、例えば第６図に示すよう
に、互いに平行な１対の回転軸ａ、ｂと、該回転軸ａ、
ｂにそれぞれ支持された歯付プーリからなる駆動および
従動プーリｃ、ｄと、該両プーリｃ、ｄ間に巻き掛けら
れて両回転軸間ａ、　　ｂで動力を伝達するタイミング
ベルトｅとを設け、上記駆動または従動プーリｃ、　　
ｄのいずれか一方を、回転軸ａ、　　ｂに回転一体に支
持されかつ外周にギヤｆを有する第１プーリ部材ｇと、
該第１プーリ部材ｇの外周に第１プーリ部材ｇの軸心ａ
１に対して偏心可能に配置され、上記第１プーリ部材ｇ
のギヤｆに噛合するギヤｈを内周にを有するとともに、
外周に上記タイミングベルトｅに噛み合う歯部ｉを有す
る第２プーリ部材ｊとで構成し、上記両回転軸の軸心ａ
ｌｌｂ＋同士を結ぶ直線９Ａと、該直線９Ａに直交しか
つ上記第１プーリ部材ｇの軸心ａ１を通る直線Ｕｓとに
より区画された緩み側偏心ゾーンＺに、上記第２プーリ
部材ｉの軸心１１が所定量偏心して位置するよう、上記
ベルトｅの長さを設定したものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、この提案のものでは、図示の如く、駆動
プーリＣ側を第１および第２プーリ部材ｇ、ｉで構成し
た場合、該両プーリ部材ｇ、ｉの径の違いにより必然的
に第２プーリ部材ｉ側のギヤｈの数が第１プーリ部材ｇ
のギヤｆの数よりも多くなり、回転軸ａの回転が減速さ
れて第２プーリ部材ｉつまりベルトｅに伝達されること
となる。

このため、駆動プーリＣから従動プーリｄに回転を増速
しで伝達する必要のある自転車の駆動系に適用すると、
その増速伝達の確保のために、上記減速分を見越して駆
動プーリＣの直径を必要以上に大きくせねばならず、そ
の配置スペースが大きくなったり、重量が増加したりす
る等の難がある。

本発明の目的は、上記のベルト伝動装置において、回転
軸に結合支持される第１プーリ部材とベルトに噛合連結
される第２プーリ部材とをギヤ機構以外の手段により連
結するようにすることにより、第１プーリ部材の回転を
減速することなくそのまま第２プーリ部材に伝達できる
ようにし、よって駆動プーリの回転を増速して従動プー
リに伝達する駆動系であっても駆動プーリの直径を小さ
く保って、その配置スペースの縮小化および軽量化を図
ることにある。

（課題を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明の解決手段は、駆動
プーリにおける第１および第２プーリ部材をカム機構に
よって連結するものである。

具体的には、本発明は、互いに平行な１対の回転軸と、
該回転軸にそれぞれ支持された歯付プーリからなる駆動
および従動プーリと、該両プーリ間に巻き掛けられて両
回転軸間で動力を伝達するタイミングベルトとを備えた
ベルト伝動装置が前提である。

そして、上記駆動プーリを、回転軸に回転一体に支持さ
れかつ複数の接触子またはカムを有する第１プーリ部材
と、該第１プーリ部材の外周に第１プーリ部材の軸心に
対して偏心可能に配置され、上記第１プーリ部材の接触
子またはカムにそれぞれ係合する複数のカムまたは接触
子を有するとともに、外周に上記タイミングベルトに噛
み合う歯部を有する第２プーリ部材とで構成する。

さらに、上記第１または第２プーリ部材の各カムを、第
１プーリ部材の駆動力の増大に伴い、該カムに係合する
接触子との係合位置が移動変化して、第２プーリ部材の
第１プーリ部材に対する偏心量が連続的に減少変化する
ように設定する。

（作用） 上記の構成により、本発明では、無負荷状態ではタイミ
ングベルトの張力が零になり、駆動プーリの第１および
第２プーリ部材の軸心が最大量偏心した状態で、その各
接触子とカムとが係合している。この状態から回転軸に
駆動力が加わって負荷状態になると、その駆動力に応じ
て上記各接触子とカムとの係合位置が連続的に移動変化
し、両プーリ部材の偏心量が減少方向に変化して、第２
プーリ部材がベルトピッチ周長を増大させる方向に移動
し、これに伴ってベルトの張り側と緩み側とに常に一定
の張力が分配され、よってベルトのスキップ現象を抑制
できることとなる。尚、ベルトの回行状態では、両プー
リ部材の軸心が略一致して各接触子とカムとが接触し、
このことにより駆動プーリはスムーズに回転する。

その場合、上記第１および第２プーリ部材が接触子およ
びカムからなるカム機構により連結されているので、駆
動プーリに対しその回転軸の回転を１：１の伝達比で伝
達でき、駆動プーリの回転を増速して従動プーリに伝動
する場合であっても駆動プーリを必要以上に大きくせず
とも済み、よって駆動プーリの配置スペースを縮小しか
つその重量を軽減できるのである。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図は本発明の第１実施例を示し、１は
自転車のクランクペダル（図示せず）に連結された駆動
軸、２は該駆動軸１に平行に配置されて自転車の後車輪
（図示せず）を支持する従動輪であって、上記駆動軸ｌ
には歯付きの駆動プーリ３が、従動軸２には駆動プーリ
３よりも小径で外−周に歯部９ａを有する従動プーリ９
がそれぞれ回転一体に支持されている。そして、この駆
動および従動プーリ３，９間には底面（内周面）に歯部
１０ａを有するタイミングベルト１０が巻き掛けられて
おり、このベルト１０によって駆動および従動軸１，２
間で動力を伝達するようになされている。

上記駆動プーリ３は、駆動軸１に回転一体に支持された
第１プーリ部材４と、該第１プーリ部材４の外周に配置
され、第１プーリ部材４の軸心０１すなわち駆動軸１の
回転中心に対して偏心可能な軸心０２を有するリング状
の第２プーリ部材５とで構成されている。上記第１プー
リ部材４の外周には半径方向外側に突出する８つの接触
子６゜６、・・・が形成されている。また、第２プーリ
部材５の内周には上記第１プーリ部材４の接触子６゜６
、・・・に係合するカム面７ａ、７ａ、・・・を有する
８つのカム７．７．・・・が形成され、また外周には上
記タイミングベルト１０に噛み合う歯部８が設けられて
いる。そして、上記第２プーリ部材５の各カム７は、第
１プーリ部材４の駆動力の増大に伴い、該カム７に係合
する第１プーリ部材４の接触子６との係合位置が回転方
向前側に移動変化して、第２プーリ部材５の第１プーリ
部材４に対する偏心量を連続的に減少変化させるように
設定されている。

また、上記駆動および従動軸１，２間士を結ぶ直線９Ａ
と、該直ｖＡＱＡに直交しかつ上記第１プーリ部材４の
軸心０１を通る直線９Ｂとにより区画された緩み側偏心
ゾーン２に、上記第２プーリ部材５の軸心０２が所定量
偏心して位置するよう、上記タイミングベルト１０の長
さが設定されている。

したがって、上記実施例においては、駆動および従動プ
ーリ３，９間で動力伝達が行われない無負荷状態では、
タイミングベルト１０の張力が零になり、駆動プーリ３
における第２プーリ部材５の軸心０２が第１プーリ４の
軸心０１に対し最大量偏心しており、その状態で第１プ
ーリ部材４外周の一部の接触子６，６．・・・と第２プ
ーリ部材５内周のカム７．７．・・・とが係合している
。

この状態から駆動軸１に駆動力が加わって負荷状態にな
ると、その駆動力に応じて上記各接触子６とカム７との
係合位置が連続的に駆動軸１の回転方向前側に移動変化
し、上記両プーリ部材３゜９の軸心０＋　、０２間の偏
心量が減少して、第２プーリ部材５がベルトピッチ周長
を増大させる方向に移動し、これに伴ってタイミングベ
ルト１０の張り側と緩み側とに常に一定の張力が分配さ
れる。このことにより、タイミングベルト１０のスキッ
プ現象を抑制することができる。

そして、タイミングベルト１０の回行状態では、上記両
プーリ部材３，９の軸心ｏ１，０２同士が略一致して一
部の接触子６，６．・・・とカム７．７゜・・・とが接
触し、このことにより駆動プーリ３をスムーズに回転さ
せることができる。

この場合、上記第１および第２プーリ部材４゜５が接触
子６およびカム７からなるカム機構により連結されてい
るので、駆動軸１の回転を駆動プーリ３に１：１の伝達
比で伝達でき、駆動および従動プーリ３，９の外径の差
により駆動プーリ３の回転を増速して従動プーリ９に伝
動する場合であっても駆動プーリ３の径を必要以上に大
きくせずとも済み、よって駆動プーリ３のみならずベル
ト伝動装置全体の配置スペースを縮小しかつその重量を
も軽減することができる。

また、第１図に示すように、無負荷状態ではタイミング
ベルト１０の張力が零であるので、該タイミングベルト
１０の装着の際に初張力を与える必要がなく、その装着
を容易に行うことができる。

なお、第２プーリ部材５のカム７と第１プーリ部材４の
接触子６との係合位置の変化によって両プーリ部材４，
５の偏心量を減少させるので、上記各カム７と接触子６
との係合が外れない長さを最大限とするようにタイミン
グベルト１０の長さを設定すれば済み、ベルト１０の装
着により一層有利である。

尚、上記実施例の構成において、駆動プーリ３の第１プ
ーリ部材４における各接触子６の先端にカム７のカム面
７ａに接触して転動するローラを取り付けてもよい。そ
の場合、ローラによって接触子６と第２プーリ部材５に
おけるカム７のカム面７ａとの接触時の摩擦抵抗が小さ
くなるので、カム接触の際のトルクロスを低減すること
ができる利点がある。

第３図は第２実施例を示す。尚、第２図と同じ部分につ
いては同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

すなわち、この実施例では、駆動プーリ３′における第
１プーリ部材４′外周の各接触子６を板ばね等の弾性部
材１１によって半径方向に移動可能に支持したものであ
る。この実施例の場合、各接触子６が第１プーリ部材４
′の半径方向に移動可能な構造となるので、第１プーリ
部材４′の駆動力をより多くの接触子６．６．・・・で
受は持って第２プーリ部材５に伝達でき、駆動プーリ３
′の回転をよりスムーズとでき、その耐久性を向上させ
ることができる。尚、この他、上記各接触子６をポリウ
レタン樹脂等の弾性体で構成した場合にも、上記と同様
の作用効果を奏することができる。

また、第４図および第５図は第３実施例を示し、接触子
６および該接触子６に接触するカム７を形成する部材を
変えたものである。

すなわち、駆動プーリ３′の第１プーリ部材４′は、駆
動１ｄｌｌに回転一体に支持されるボス部１２と、該ボ
ス部１２に同心状に配置されかつ円形プレート１３によ
って一体に結合されたリング部１４とからなり、該リン
グ部１４の内周にカム面７ａを有する８つのカム７．７
．・・・が形成されている。

一方、第２プーリ部材５′は、上記第１プーリ部材４″
のリング部１４内径よりも小さい外径を有しかつそのボ
ス部１２よりも大きい内径を有する内側リング部１５と
、該内側リング部１５に同心状に配置されかつ円形プレ
ート１６によって一体に結合され、上記第１プーリ部材
５′のリング部１４外径よりも大きい内径を有する外側
リング部１７とからなり、上記外側リング部１７の外周
にタイミングベルト１０の歯部１０ａに噛み合う歯部８
が、内側リング１５の外周に上記第１プーリ部材４′の
リング部１４外周のカム７．７．・・・に係合する８つ
の接触子６，６．・・・がそれぞれ形成されている。

そして、上記両プーリ部材４″、５′を向かい合わせに
配置して、第１プーリ部材４′のボス部１２を第２プー
リ部材５′の内側リング部１５内側に、リング部１４を
該内側リング部１５と外側リング部１７との間にそれぞ
れ嵌装し、第１プーリ部材４′のリング部１４内周のカ
ム７．７．・・・に第２プーリ部材５′の内側リング１
５外周の接触子６，６．・・・を係合させることにより
、駆動プーリ３′が組み立てられている。

したがって、この実施例においては、カム７および接触
子６の移動方向が、原動側である第１プーリ部材４′が
従動側である第２プーリ部材５′に対して回転方向側に
移動する方向となるので、接触子６とカム７とがスムー
ズに移動することとなり、より一層滑らかな回転動作を
得ることができる。

尚、上記各実施例は、自転車の駆動系に適用した場合で
あるが、本発明はこの他、高い耐久性の要求される各種
のベルト伝動装置に対しても適用することができるのは
勿論のことである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によると、タイミングベル
トにより従動プーリとの間で動力を伝達する駆動プーリ
を、その回転軸に回転一体に支持された第１プーリ部材
と、該第１プーリ部材の外周に第１プーリ部材の細心に
対して偏心可能に配置され、外周にて上記タイミングベ
ルトに噛み合う第２プーリ部材とで構成し、第１プーリ
部材の駆動力の増大に伴い、第１または第２プーリ部材
の各カムと該カムに係合する接触子との係合位置を移動
変化させて、第２プーリ部材の第１プーリ部材に対する
偏心量を連続的に減少変化させるようにしたことにより
、第１プーリ部材の回転を減速することなく１：１の回
転比で第２プーリ部材に伝達でき、駆動プーリの回転を
増速して従動プーリに伝達する駆動系であっても駆動プ
ーリの直径を小さく保ち得、よって駆動プーリひいては
ベルト伝動装置の配置スペースの縮小化および軽量化を
図ることができるものである。

そして、上記カム機構における接触子の先端部にカムに
接触するローラを設けると、接触子とカムとの滑り時の
摩擦抵抗が小さくなるので、駆動プーリにおけるトルク
ロスを低減することができる。

また、上記接触子を弾性部材を介して第１または第２プ
ーリ部材に結合支持し、または接触子自体をポリウレタ
ン樹脂等の弾性体で構成すると、駆動力が複数の接触子
で受は持たれることとなり、駆動プーリの回転をより一
層スムーズにできるとともに、その耐久性をも向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１実施例を示し、第１
図は無負荷状態のベルト伝動装置を示す正面図、第２図
は同負荷状態を示す正面図である。 第３図は第２実施例を示す第２図相当図である。 第４図および第５図は第３実施例を示し、第４図は第２
図相当図、第５図は駆動プーリの分解斜視図である。第
６図は従来例を示す第２図相当図である。 １・・・駆動軸、２・・・従動輪、３．３’、３″・・
・駆動プーリ、４．４’　、４’・・・第１プーリ部材
、５゜５′・・・第２プーリ部材、６・・・接触子、７
・・・カム、８・・・歯部、９・・・従動プーリ、１０
・・・タイミングベルト、０１・・・第１プーリ部材の
軸心、０２・・・第２プーリ部材の軸心。 第１図 １Ｂ 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに平行な１対の回転軸と、該回転軸にそれぞ
   れ支持された歯付プーリからなる駆動および従動プーリ
   と、該両プーリ間に巻き掛けられて両回転軸間で動力を
   伝達するタイミングベルトとを備え、上記駆動プーリは
   、回転軸に回転一体に支持されかつ複数の接触子または
   カムを有する第１プーリ部材と、該第１プーリ部材の外
   周に第１プーリ部材の軸心に対して偏心可能に配置され
   、上記第１プーリ部材の接触子またはカムにそれぞれ係
   合する複数のカムまたは接触子を有するとともに、外周
   に上記タイミングベルトに噛み合う歯部を有する第２プ
   ーリ部材とで構成され、上記第１または第２プーリ部材
   の各カムは、第１プーリ部材の駆動力の増大に伴い、該
   カムに係合する接触子との係合位置が移動変化して、第
   ２プーリ部材の第１プーリ部材に対する偏心量を連続的
   に減少変化させるように設定されていることを特徴とす
   る自動張力調整機構を有するベルト伝動装置。
2. （２）接触子の先端部にカムに接触して転動するローラ
   が設けられている請求項（１）記載の自動張力調整機構
   を有するベルト伝動装置。
3. （３）接触子がポリウレタン樹脂等の弾性体で構成され
   ている請求項（１）または（２）記載の自動張力調整機
   構を有するベルト伝動装置。
4. （４）接触子が弾性部材を介して第１または第２プーリ
   部材に結合支持されている請求項（１）または（２）記
   載の自動張力調整機構を有するベルト伝動装置。