JPH0749113Y2 - 自動張力調整機構を有するベルト伝動装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、タイミング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で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
ようにしたテンション機構が知られている。しかし、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、スキップ現象の発生は確実に阻止し得ない。

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、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
る駆動及び従動プーリと、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設
け、上記駆動又は従動プーリのいずれか一方を、回転軸
に回転一体に支持されかつ外周にギヤを有する第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
のギヤに噛合するギヤを内周に有し、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、上記両回転軸の軸心同士を結ぶ直線と、該直線
に直交しかつ上記第１プーリ部材の軸心を通る直線とに
より区画された緩み側偏心ゾーンに、上記第２プーリ部
材の軸心が所定量偏心して位置するよう、上記ベルトの
長さを設定したものである。

（考案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、駆動プーリ側を第
１及び第２プーリ部材で構成した場合、該量プーリ部材
の径の違いにより必然的に第２プーリ部材側のギヤの数
が第１プーリ部材のギヤの数よりも多くなり、回転軸の
回転が減速されて第２プーリ部材つまりベルトに伝達さ
れることとなる。このため、駆動プーリから従動プーリ
に回転を増速して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、両プーリ部材は鋼体同士の噛合いであるので、噛
合い時の摩擦によるトルクロスや騒音が増大し、磨耗に
よる耐久性の低下等の問題もある。しかも、両プーリ部
材のギヤ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。

そこで、本出願人は、前に、上記の問題を解消し得るベ
ルト伝動装置を提案した（特願昭63-50849号明細書及び
図面参照）。すなわち、この提案のものは、第３図に示
す如く、互いに平行な一対の回転軸1,2と、該回転軸1,2
にそれぞれ支持された歯付プーリからなる駆動及び従動
プーリ３′,12と、該両プーリ３′,12間に巻き掛けられ
て両回転軸1,2間で動力を伝達するタイミングベルトＢ
とを備えたベルト伝動装置において、上記駆動プーリ
３′を、回転軸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′の外周に第１プーリ部
材４′の軸心O₁に対して偏心可能な軸心O₂を有し、外周
に上記タイミングベルトＢに噛み合う歯部5b′を有する
略リング状の第２プーリ部材５′と、内端が上記第１プ
ーリ部材４′の外周に所定角度間隔をあけて連繋され、
外端が上記第２プーリ部材５′の内周に所定角度間隔を
あけて連繋された同一長さＬの複数本の高張力可撓性部
材６′,6′，…とを備えた構成とする。そして、上記両
プーリ部材４′,5′を連繋する高張力可撓性部材６′,
6′，…に緩みを付与するために、該各可撓性部材６′
の長さＬを、第１プーリ部材４′の外径D_O及び第２プー
リ部材５′の内径D_Iに対し、Ｌ＞（D_I−D_O）/2に設定し
たものである。

ところで、一般に、高張力体と剛体とを連結する場合、
連結部の高張力体の強度及び耐久性が問題となるが、上
記提案のものにおいても同様の問題を有する。すなわ
ち、高張力可撓性部材６′,6′，…の各々をプーリ部材
４′,5′に連繋する場合の構造として、例えば各可撓性
部材６′をチャッキング部で挟み込むようにして両プー
リ部材４′,5′に連結する構造が考えられるが、その場
合、チャッキング部での可撓性部材６′の強度及び耐久
性の低下が著しくなり、実用上の問題が生じる。しか
も、チャッキング部をプーリ部材４′,5′の円周方向に
複数箇所配設する必要があり、駆動プーリ３′の構造が
複雑になるのは避けられ得ず、さらに改良の余地があっ
た。

本考案の目的は、上記のベルト伝動装置において、高張
力可撓性部材の構成並びにその第１及び第２プーリ部材
に対する連結構造を改良することにより、可撓性部材の
連結部での強度及び耐久性を高め、同時に駆動プーリの
構造を簡単にしようとすることにある。

（課題を解決するための手段） この目的を達成するために、本考案の解決手段は、高張
力可撓性部材を無端状（エンドレス）のものとし、その
途中に係合部を等間隔で形成して、それらをそれぞれ第
１及び第２プーリ部材に交互に係合固定するものとす
る。

具体的には、請求項（１）記載の考案は、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
ーリからなる駆動及び従動プーリと、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。

さらに、上記駆動プーリを、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プーリ部材を遊嵌合可能
とする中心孔を有し、かつ該中心孔により第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
有する略リング状の第２プーリ部材と、上記両プーリ部
材を回転一体に連繋する無端高張力可撓性部材とを備え
てなるものとする。

また、上記無端高張力可撓性部材には複数の係合突起を
長さ方向に等間隔をあけて設ける。

一方、上記第１プーリ部材の外周及び第２プーリ部材の
内周に、上記無端高張力可撓性部材の係合突起に係合し
て可撓性部材をプーリ部材に連繋する複数の係合凹部
と、上記係合突起側方の可撓性部材を案内する複数のガ
イド溝部とを円周方向に所定角度間隔をあけてそれぞれ
設ける。

そして、上記第１及び第２プーリ部材の係合凹部に、そ
れぞれ可撓性部材の係合突起を交互にかつ全周に亘って
係合させる構成とする。

（作用） 上記の構成により、本考案では、無負荷状態ではタイミ
ングベルトの張力が零になり、駆動プーリにおける両プ
ーリ部材の軸心が最大量偏位する。また、高張力可撓性
部材のスパンには緩みが生じている。そして、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部材と高張力可撓性部材の
スパンとの位置関係が連続的に変化し、可撓性部材のス
パンが、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ベルト緩み側を横切
るときに、可撓性部材のスパンが緊張状態となり、該可
撓性部材を介して第１プーリ部材から第２プーリ部材に
駆動力が伝達される。このとき、可撓性部材に伝わる力
の分力として、駆動力と共に、第２プーリ部材を両プー
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る力が働き、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。

その場合、駆動プーリに加えられた駆動力により、可撓
性部材に大きな張力がかかったときには、該可撓性部材
のプーリ部材のガイド溝内での摩擦力と、係合突起の係
合凹部への係合とにより、第１プーリ部材から第２プー
リ部材に駆動力が伝達される。このため、可撓性部材を
チャッキング部によって挟持する場合のように必要以上
の応力集中がなくなり、よって高張力可撓性部材の連結
部での強度及び耐久性を高めることができる。

しかも、大きな駆動力が作用したときには、可撓性部材
の係合突起がプーリ部材の係合凹部内で弾性変形する。
この弾性変形に伴い、駆動力は可撓性部材の複数本のス
パンで分担されることとなり、大きな駆動力に対する耐
久性を良好に維持することができる。

さらに、可撓性部材をプーリ部材に交互に係合した構造
であるので、駆動プーリの構造が複雑にならず、その簡
単化を図ることができる。

また、上記両プーリ部材が高張力可撓性部材のスパンに
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。

また、こうして可撓性部材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低
く、磨耗を抑制して耐久性を向上できるとともに、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
受け難い。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。尚、
この実施例に係るベルト伝動装置の基本構成は第３図に
示すものと同様であり、第３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、第２図は本考案を自転車の駆動系に適用した
実施例の全体構成を示し、自転車のクランクペダル（図
示せず）に連結された駆動軸１と、自転車の後車輪（図
示せず）を支持する従動軸２とは互いに平行に配置さ
れ、上記駆動軸１には歯付きの駆動プーリ３が回転一体
に取り付けられている。一方、従動軸２には駆動プーリ
３よりも小径で外周に歯部12aを有する従動プーリ12が
図示しないワンウェイクラッチ機構を介して駆動回転方
向（図で反時計回り方向）にのみ回転一体となるように
支持されている。そして、この両プーリ3,12間には底面
（内周面）に歯部B₁を有するタイミングベルトＢが巻き
掛けられており、このベルトＢ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
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を遊嵌合可能な中心孔5aを有
し、かつ第１プーリ部材４の軸心O₁すなわち駆動軸１の
回転中心に対して偏心可能に軸心O₂を有する略リング状
の第２プーリ部材５と、両プーリ部材4,5を連繋する１
本の無端高張力可撓性部材としての無端ベルト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Ｂに噛み合う歯部5bが形成されている。尚、上
記第１及び第２プーリ部材4,5は、樹脂の射出成形品や
アルミニウムのダイキャスト成形等、成形型による成形
品を利用することが好ましい。

上記無端ベルト６は弾性体中に抗張体を埋設してなる伝
動ベルト状のものである。そして、その底面（内周面）
にはその内周方向に突出する８つの係合突起7,7,…が長
さ方向に等間隔をあけて形成されている。

一方、上記第１プーリ部材４の外周には、上記無端ベル
ト６の８つの係合突起7,7,…のうち１つ置きの４つに係
合して該ベルト６を第１プーリ部材４に連繋する４つの
係合凹部8,8,…と、上記各係合突起７側方の無端ベルト
６を案内する４つのガイド溝部9,9,…とが円周方向に90
°の等角度間隔をあけて設けられている。具体的には、
上記各ガイド溝部９はプーリ部材４の側面外周の４等分
位置に凹設され、その両端部はプーリ部材４の外周面に
開口面積が溝端部に向かって滑らかに拡大するように開
口している。そして、溝部９中央のプーリ軸心O₁側の側
面が切り欠かれて、その切欠きにより係合凹部８が構成
されている。

また、第２プーリ部材５の内周には、上記無端ベルト６
の残り４つの係合突起7,7,…に係合して該ベルト６を第
２プーリ部材５に連繋する４つの係合凹部10,10,…と、
上記各係合突起７側方の無端ベルト６を案内する４つの
ガイド溝部11,11,…とが円周方向に90°の等角度間隔を
あけて設けられている。上記各ガイド溝部11は、上記第
１プーリ部材４の各ガイド溝部９と同様にプーリ部材５
の側面外周の４等分位置に凹設されており、その両端部
はプーリ部材５の内周面に開口面積が溝端部に向かって
滑らかに拡大するように開口している。そして、溝部11
中央のプーリ半径方向外側の側面が切り欠かれて、その
切欠きにより係合凹部10が構成されている。

よって、上記第１及び第２プーリ部材4,5の係合凹部8,
8,…及び10,10,…にはそれぞれベルト６の係合突起7,7,
…が交互にかつ全周に亘って係合されており、この構造
によって両プーリ部材4,5が無端ベルト６によって連結
されている。

尚、上記駆動及び従動軸1,2の軸心O₁,O₃同士を結ぶ直線
l_Aと、該直線l_Aに直交しかつ上記第１プーリ部材４の軸
心O₁を通る直線l_B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O₂が所定量偏心して
位置するよう、上記タイミングベルトＢ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、両プーリ3,12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Ｂ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O₂が第１プーリ部材４の軸心O₁に対し最
大量偏心している。

この状態から駆動軸１の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第２プーリ部材５と無端
ベルト６の各スパンとの位置が連続的に変化し、各スパ
ンが、第１及び第２プーリ部材4,5の軸心O₁,O₂を通る平
面ｐにおいて駆動及び従動軸1,2の軸心O₁,O₃同士を結ぶ
直線l_Aに対しほぼタイミングベルトＢの緩み側範囲（図
で右下側）を横切るときに、該各スパンが緊張状態とな
って、第１プーリ部材４から該スパンを介して第２プー
リ部材５に駆動力が伝達される。このとき、無端ベルト
６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及び第２プーリ部材4,5の軸心O₁,O₂を通る
平面ｐに沿ってタイミングベルトＢの緊張側に移動させ
ようとする力が働き、第２プーリ部材５が上記緊張状態
となった無端ベルト６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（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Ｂ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Ｂ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Ｂの回行状態では、上記両プ
ーリ部材4,5の軸心O₁,O₂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、駆動プーリ３に加えられた駆動力により、無
端ベルト６に大きな張力がかかったときには、該無端ベ
ルト６の各プーリ部材4,5のガイド溝9,11内での摩擦力
と、各係合突起７の係合凹部8,11への係合とにより、第
１プーリ部材４から第２プーリ部材５に駆動力が伝達さ
れる。このため、無端ベルトをチャッキング部によって
挟持する場合のように必要以上の応力集中がなくなり、
無端ベルト６の連結部での強度低下が少なく、よってそ
の強度及び耐久性を高めることができる。

しかも、大きな駆動力が作用したときには、無端ベルト
６の各係合突起７が各プーリ部材4,5の係合凹部8,10内
で弾性変形する。この弾性変形に伴い、駆動力は無端ベ
ルト６の８本のスパンで分担されることとなり、大きな
駆動力に対する耐久性を良好に維持することができる。

さらに、無端ベルト６を第１及び第２プーリ部材4,5に
交互に係合した構造であるので、駆動プーリ３の構造が
複雑にならず、その簡単化を図ることができる。特に、
上記両プーリ部材4,5を、樹脂の射出成形品やアルミニ
ウムのダイキャスト成形等、成形型による成形品を利用
すると、構造が簡単で安価になり、より好ましい。

また、上記両プーリ部材4,5が無端ベルト６により連結
されているので、駆動プーリ３に対しその駆動軸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12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が無端ベ
ルト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低く抑えられ、磨耗も少ないと
ともに、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、無負荷状態ではタイミングベルトＢの張力が零で
あるので、該タイミングベルトＢ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。

尚、上記実施例では、無端ベルト６の係合突起７の数を
８つとし、両プーリ部材4,5の係合凹部8,10（ガイド溝
9,11）の数をそれぞれ４つとしたが、これらの数は他の
複数の数に変更してもよいのは勿論である。

また、上記実施例は、自転車の駆動系に適用した場合で
あるが、本考案はこの他、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。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案によると、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プーリ部材を遊嵌合可能とする中心孔を有し
ていて該中心孔により第１プーリ部材の外周に第１プー
リ部材に対し偏心可能に配置され、かつ第１プーリ部材
に無端の高張力可撓性部材を介して連結され、外周にて
タイミングベルトに噛み合う第２プーリ部材とで構成す
るとともに、可撓性部材の係合突起を各プーリ部材の係
合凹部にガイド溝を介して係合して可撓性部材とプーリ
部材とを連結し、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、
よって駆動プーリ延いてはベルト伝動装置の配置スペー
スの縮小化及び軽量化を図ることができる。また、両プ
ーリ部材の高張力可撓性部材による連結により、摩擦ト
ルクロスや騒音、磨耗等を低減できるとともに、両プー
リ部材間の駆動力伝達状態での異物混入による損傷を抑
制してその耐久性の向上を図ることもできる。さらに、
可撓性部材のプーリ部材との連結部の応力集中を抑え
て、その強度及び耐久性を高めることができ、延いては
ベルト伝動装置の耐久性を向上させることができる。加
えて、可撓性部材に係合固定により駆動プーリの構造を
簡単化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本考案の実施例を示し、第１図は駆
動プーリの拡大正面図、第２図はベルト伝動装置の一部
破断正面図である。第３図はベルト伝動装置の比較例を
示す第２図相当図である。 １……駆動軸（回転軸） ２……従動軸（回転軸） ３……駆動プーリ ４……第１プーリ部材 ５……第２プーリ部材 5a……中心孔 5b……歯部 ６……無端ベルト（無端高張力可撓性部材） ７……係合突起 8,10……係合凹部 9,11……ガイド溝部 12……従動プーリ 12a……歯部 Ｂ……タイミングベルト

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項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及び従動プ
   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プーリ部材を遊嵌合可能とする中
   心孔を有し、かつ該中心孔により第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略
   リング状の第２プーリ部材と、上記両プーリ部材を回転
   一体に連繋する無端高張力可撓性部材とを備えてなり、 上記無端高張力可撓性部材には複数の係合突起が長さ方
   向に等間隔をあけて設けられる一方、 上記第１プーリ部材の外周及び第２プーリ部材の内周に
   はそれぞれ上記無端高張力可撓性部材の係合突起に係合
   して可撓性部材をプーリ部材に連繋する複数の係合凹部
   と、上記係合突起側方の可撓性部材を案内する複数のガ
   イド溝部とが円周方向に所定角度間隔をあけて設けられ
   ており、 上記第１及び第２プーリ部材の係合凹部にそれぞれ可撓
   性部材の係合突起が交互にかつ全周に亘って係合されて
   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。