JPH01203749A - 自動張力調整機構を有するベルト伝導装置 - 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（シンクロベ
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
プ現象の発生は確実に阻止し得ない。

そこで、上記の不具合を解消すべ（、従来、特公昭５ｇ
−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５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：　６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ａ１
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ｆＪ、：噛合するギヤｈを内周に有するとともに、
外周に上記タイミングベルトｅｌ：ｌｌｌ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ａ
、　ｂの軸心ａ１．ｂ１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Ｑｓ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１７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。

また、両プーリ部材ｇ、ｉは剛体同士の噛合いとなるた
め、その駆動伝達の際の摩擦トルクロスや騒音が大きく
、さらには磨耗による耐久性の点でも問題がある。しか
も、ギヤｆ、ｈ部分に異物が混入したときには、プーリ
の損傷が生じる虞れもあった。

本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その
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、かつ摩擦トルクロスや騒音を低減し
て第２プーリ部材に伝達でき、しかも異物の混入の悪影
響を排除できるようにし、駆動側のプーリの回転を増速
して従動側のプーリに伝達する駆動系であっても該駆動
側の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、基本
的に、駆動側のプーリにおける第１および第２プーリ部
材をリンク機構によって連結する。

すなわち、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。

上記駆動プーリの具体構造として、回転軸に回転一体に
支持された第１プーリ部材と、該第１１−り部材の外周
に第１プーリ部材の軸心に対して偏心可能に配置され、
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し、その両プーリ部材をリンク機
構で連結する。

このリンク機構は、一端が上記第１プーリ部材の外周に
所定角度間隔をあけてかつ回転軸と直交する面内で揺動
可能に支持された複数の第１リンクと、一端が該多筒１
リンクの他端に揺動可能に連結され、他端が上記第２プ
ーリ部材の円周に所定角度間隔をあけてかつ回転軸と直
交する面内で揺動可能に支持された複数の第２リンクと
で構成する。

具体的には、上記リンク機構における第１および第２の
各リンクは、第１プーリ部材の駆動力の増大に伴い、両
リンク間の連結角度が変化して、第１および第２プーリ
部材の軸心を通る平面において両回転軸の軸心同士を結
ぶ直線に対しほぼタイミングベルトの緊張側を横切ると
きに重なるように、あるいは同様に両プーリ部材の軸心
を通る平面において両回転軸の軸心同士を結ぶ直線に対
しほぼタイミングベルトの緩み側を横切るときに同一直
線に沿って延びるように設定する。

（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位する。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
力に応じて上記各プーリとリンクとの位置関係が連続的
に変化し、第１および第２のリンクが第１および第２プ
ーリ部材の軸心を通る平面を横切るときに、両リンクが
重なりまたは同一直線上に延びて、第１プーリ部材から
該両リンクを介して第２プーリ部材に駆動力が伝達され
る。このとき、両リンクに伝わる力の分力として、駆動
力と共に第２プーリ部材を第１および第２プーリ部材の
軸心を通る平面に沿ってタイミングベルトの緊張側に移
動させようとすル力が働き、この力により両プーリ部材
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比率で張力が分
配され、よってベルトのスキップ現象を有効に抑制でき
ることとなる。そして、ベルトの回行状態では、両プー
リ部材の軸心が略一致し、このことにより駆動プーリは
スムーズに回転する。

上記第１および第２リンクが、第１および第２プーリ部
材の軸心を通る平面を横切るときに、第１プーリ部材か
ら両リンクを介して第２プーリ部材に駆動力が伝達され
るが、その場合、両リンクを、第１および第２プーリ部
材の軸心を通る平面において両回転軸の軸心同士を結ぶ
直線に対しほぼベルト緊張側を横切る際に重なるように
設定すると、第２プーリ部材は両リンクにより押される
ことによってベルト緊張側に移動する特性を有する。一
方、上記直線に対しほぼベルト緩み側を横切る際に同一
直線に沿って延びるように設定すると、第２プーリ部材
は両リンクに引っ張られることによってベルト緊張側に
移動する特性を有する。

したがって、これらの特性を考慮し、必要に応じて適宜
選択することが可能である。

そして、この発明の場合、上記第１および第２プーリ部
材が第１および第２リンクからなるリンク機構により連
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
。

また、こうしてリンク機構による連結により両プーリ部
材間で駆動力を伝達するため、ギヤの噛合等により駆動
力を伝達する場合と比べ、摩擦トルクロスや騒音が小さ
く、しかもプーリ部材間に異物が混入したとしてもプー
リ部材は損傷を受は難い。

（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）を支持する従動軸であって、上記駆動軸１
には歯付きの駆動プーリ３が回転一体に取り付けられ、
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が駆動回転方向（図で反時計回り
方向）にのみ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によって駆動軸１から従動軸２
に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
小径の第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、両プーリ部材４，５を連
結するリンク機構６とで構成され、上記第２プーリ部材
５の外周には上記タイミングベルト１０に噛み合う歯部
５ａが′形成されている。

また、上記リンク機構６は、８本の等長の第１リンク７
．７．・・・と、該各第１リンク７よりも短い８本の等
長の第２リンク８，８．・・・とを備えてなり、上記各
第１リンク７の一端は、上記内側の第１プーリ部材４の
外周において４５°の角度間隔をあけた８等分位置にピ
ン等の連結手段により上記駆動軸１と直交する面内で揺
動可能に支持されている。この第１リンク７．７．・・
・の各々の他端にはそれぞれ第２リンク８，８．・・・
の一端がピン１１，１１．・・・により揺動可能に連結
され、該８第２リンク８の他端は、上記外側の第２プー
リ部材５の同一円周上（その位置を破線にて示す）にお
いて４５″の角度間隔をあけた８等分位置にピン等の連
結手段により駆動軸１と直交する面内で揺動可能に支持
されている。

そして、上記第１および第２の各リンク７．８は、第１
プーリ部材４の駆動力の増大に伴い、両リンク７．８間
の連結角度が変化し、第１および第２プーリ部材４，５
の軸心０１，０２を通る平面ｐにおいて駆動および従動
軸１，２の軸心０３同士を結ぶ直線」Ａに対し、はぼタ
イミングベルト１０の緊張側範囲（図で左上側）を横切
るときに重な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の軸心０１゜０３同
士を結ぶ直線ＱＡと、該直線ｐＡ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Ｚ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、
第１図に示すように、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、第２図に示すように、その駆動力に応じて上記第
２プーリ部材５と第１および第２リンク７．８との位置
が連続的に変化し、両リンク７．８が第１および第２プ
ーリ部材５の軸心０１．０２を通る平面ｐにおいて駆動
および従動軸１．２の軸心０１．０３同士を結ぶ直線９
Ａに対しほぼタイミングベルト１０の緊張側範囲（図で
左上側）を横切るときに、両リンク７．８が重なって、
第１プーリ部材４から該両リンク７．８を介して第２プ
ーリ部材５に駆動力が伝達される。

このとき、両リンク７．８に伝わる力の分力として、駆
動力の他に第２プーリ部材５を第１および第２プーリ部
材４，５の軸心０１＋　　０２を通る平面ｐに沿ってタ
イミングベルト１０の緊張側に移動させようとする力と
が働き、第２プーリ部材５が上記型なった両リンク７．
８により押されて第１プーリ部材４との偏心量が減少す
るようにベルト緊張側（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。

その結果、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４，５の軸心０１，０２同士が略一致し、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。

その場合、上記第１および第２プーリ部材４゜５が第１
および第２リンク７．８からなるリンク機構６により連
結されているので、駆動プーリ３に対しその回転軸１の
回転を１：１の伝達比で伝達でき、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、駆動プーリ３における両プーリ部材４゜５がリン
ク機構６により連結されて駆動力の伝達が行われること
から、ギヤの噛合等による動力伝達構造に比べ摩擦トル
クロスや騒音を小さくすることができる。しかも、両プ
ーリ部材４．５間に異物が混入したとしてもプーリ部材
４．５が損傷を受けるのを防止することができる。

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１および第２リンク７．８間の角度変化によっ
て両プーリ部材４，５の偏心量が減少するので、上記両
リンク７．８が平面ｐ上で完全に重なる状態の長さを最
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。

第３図および第４図は第２実施例を示す。尚、第１図お
よび第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。

この実施例では、駆動プーリ３′におけるリンク機構６
′の第１リンク７′と第２リンク８′との長さが略等し
くされ、該両リンク７’；８’　は、第１および第２プ
ーリ部材４，５′の軸心０１゜ｏ２を通る平面ｐにおい
て、駆動および従動軸１゜２間の軸心０１，０３同士を
結ぶ直線９Ａに対しほぼタイミングベルト１０の緩み側
（図で右下側）を横切るときに同一直線に沿って延びる
ように設定されている。

この実施例の場合、無負荷状態から駆動軸１に駆動力が
加わって負荷状態になると、第４図に示すように、第１
および第２のリンク７’、８’が第１および第２プーリ
部材４，５′の軸心０１゜０２を通る平面ｐにおいて駆
動および従動軸１゜２の軸心０＋　、０３同士を結ぶ直
線ＱＡに対しほぼタイミングベルト１０の緩み側範囲（
図で右下側）を横切るときに、両リンク７’、８’が同
じ直線上に延びて、第１プーリ部材４から該両リンク７
’、８’　を介して第２プーリ部材５′に駆動力が伝達
される。すなわち、第２プーリ部材５′は、両プーリ部
材４，５′の軸心０１１０２を通る平面ｐに沿ってタイ
ミングベルト１０の緊張側に移動させようとする力によ
り、上記同じ直線上に位置した両リンク７’、８’　に
より引っ張られて第１プーリ部材４との偏心量が減少す
るようにベルト緊張側に移動し、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て、そ
のスキップ現象を抑制することができる。その他は、上
記第１実施例と同様の作用効果を奏することができる。

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プーリ部材の軸心に
対して偏心可能に配置され、かつ第１プーリ部材にリン
ク機構を介して連結され、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。また、両プーリ部材の
リンク機構による連結により、両プーリ部材間の駆動力
伝達状態での摩擦トルクロスおよび騒音を低下させ、そ
の耐久性の向上を図ることもできるものである。

【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図および第４図は第２実施例を示し、第３図は第１
図相当図、第４図は第２図相当図である。 第５図は従来例を示す第２図相当図である。 １・・・駆動軸、２・・・従動軸、３，３′・・・駆動
プーリ、４・・・第１プーリ部材、５，５′・・・第２
プーリ部材、５ａ、ｓ／　　ａ・・・歯部、６，６′・
・・リンク機構、７．　７’　・・・第１リンク、８．
８′・・・第２リンク、９・・・従動プーリ、９ａ・・
・歯部、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、
０３・・・従動軸の軸心、ｐ・・・軸心０１．０２を通
る平面、９Ａ・・・軸心０１゜０３を結ぶ直線。 代理人　弁理士前１）弘；Ｂ４１干− 第１図 第５図 第３図 第４図

Claims (3)

【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プーリ部材の軸心に対して
   偏心可能に配置され、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、一端が上記第１
   プーリ部材の外周に所定角度間隔をあけてかつ回転軸と
   直交する面内で揺動可能に支持された複数の第１リンク
   と、一端が該各第１リンクの他端に揺動可能に連結され
   、他端が上記第２プーリ部材の円周に所定角度間隔をあ
   けてかつ回転軸と直交する面内で揺動可能に支持された
   複数の第２リンクとからな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）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プーリ部材の軸心に対して
   偏心可能に配置され、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、一端が上記第１
   プーリ部材の外周に所定角度間隔をあけてかつ回転軸と
   直交する面内で揺動可能に支持された複数の第１リンク
   と、一端が該各第１リンクの他端に揺動可能に連結され
   、他端が上記第２プーリ部材の円周に所定角度間隔をあ
   けてかつ回転軸と直交する面内で揺動可能に支持された
   複数の第２リンクとからなり、上記第１および第２の各
   リンクは、第１プーリ部材の駆動力の増大に伴い、両リ
   ンク間の連結角度が変化して、第１および第２プーリ部
   材の軸心を通る平面において両回転軸の軸心同士を結ぶ
   直線に対しほぼタイミングベルトの緊張側を横切るとき
   に互いに重な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。
3. （３）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プーリ部材の軸心に対して
   偏心可能に配置され、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、一端が上記第１
   プーリ部材の外周に所定角度間隔をあけてかつ回転軸と
   直交する面内で揺動可能に支持された複数の第１リンク
   と、一端が該各第１リンクの他端に揺動可能に連結され
   、他端が上記第２プーリ部材の円周に所定角度間隔をあ
   けてかつ回転軸と直交する面内で揺動可能に支持された
   複数の第２リンクとからなり、上記第１および第２の各
   リンクは、第１プーリ部材の駆動力の増大に伴い、両リ
   ンク間の連結角度が変化して、第１および第２プーリ部
   材の軸心を通る平面において両回転軸の軸心同士を結ぶ
   直線に対しほぼタイミングベルトの緩み側を横切るとき
   に同一直線に沿って延び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。