(57)【要約】【課題】  平ベルト８の蛇行や片寄り走行を防止しつつ、そのことに起因するダメージをできるだけ軽減して、平ベルト伝動システムの有用性を高める。【解決手段】  エンジンＥの補機駆動システムＡの伝動ベルトとして平ベルト８を採用する場合に、その最緩み側に配置されていてベルト８の背面が巻き付けられるオートテンショナ７のテンションプーリ５にのみ、フランジ５ａを設ける。走行中に幅方向に片寄ってきたベルト８の側部を前記フランジ５ａに接触させて、それ以上の片寄りを阻止することにより、当該平ベルト８の走行位置を規制する。平ベルト８の背面を耐摩耗性の高い帆布で被覆するとともに、テンションプーリ５の摩擦面との間の摩擦係数が略０．４以下になるようにする。テンションプーリ５とベルト８との接触角は略２０度以上に設定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のプーリに伝動用の平ベルトを巻き掛けてなるベルト伝動システムであって、
前記複数のプーリのうち、前記平ベルトの緩み側スパンにその背面が巻き付けられるように配置された１つのプーリにのみ、走行中に幅方向に片寄った平ベルトの側部に接触して、それ以上の片寄りを阻止することにより当該平ベルトの走行位置を規制する走行位置規制部が設けられていることを特徴とするベルト伝動システム。
【請求項２】
請求項１に記載のベルト伝動システムにおいて、
走行位置規制部は、プーリの幅方向両端側にそれぞれ設けられたフランジであり、
前記フランジの設けられた走行位置規制プーリ以外の他のプーリは、それぞれ、フランジが設けられていないか、或いは、前記走行位置規制プーリによって走行位置を規制されている平ベルトの側部が接触しないように、該平ベルトの走行方向に沿って見て幅方向の相対的に外側にフランジが設けられているか、のいずれかであることを特徴とするベルト伝動システム。
【請求項３】
請求項２に記載のベルト伝動システムにおいて、
走行位置規制プーリの摩擦面と平ベルト背面との間の摩擦係数が略０．７以下とされていることを特徴とするベルト伝動システム。
【請求項４】
請求項２又は３のいずれかに記載のベルト伝動システムにおいて、
走行位置規制プーリの平ベルトとの接触角が略２０度以上且つ略２６０度以下の範囲に設定されていることを特徴とするベルト伝動システム。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１つに記載のベルト伝動システムにおいて、
走行位置規制プーリの直径が他のいずれのプーリよりも小さいことを特徴とするベルト伝動システム。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか１つに記載のベルト伝動システムにおいて、
走行位置規制プーリは、平ベルトの走行方向について駆動プーリとそのベルト進出側に隣り合う別のプーリとの間に配置されていることを特徴とするベルト伝動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝動用の平ベルトにより動力を伝達するベルト伝動システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、平ベルトを用いたベルト伝動システムにおいては、ベルトが走行中に蛇行したり、プーリの片側に寄る片寄り走行をすることがある。これは、平ベルトが、他のベルトに比べて、プーリ軸の正規位置からのずれや、軸荷重の変化によるプーリ軸のたわみ、プーリの揺れ等、装置構成要素の変化に敏感なためである。
【０００３】
そのようにベルトが蛇行・片寄り走行をした場合には、ベルトの側部がプーリの幅方向両端部に設けられている脱落防止用のフランジに接触して、その側部の損傷や心線のほつれなどのダメージを受けて、ベルト寿命の著しい低下を招くことになる。
【０００４】
これに対し、平プーリの外周面にクラウンをつける（中高曲面に形成する）ことが知られており、そのクラウンを球状に形成するという提案もなされている（特許文献１参照）。これは、平ベルトの左側部と右側部とに張力差を生じてプーリ軸が傾き、それに伴って平ベルトがプーリ上で片寄ったときに、平ベルトの張力によってプーリに回転モーメントが働くことを利用して、プーリ軸の傾き及び平ベルトの片寄りを解消せんとするものである。
【０００５】
また、平プーリの外周面に多数の溝を周方向に間隔をおいて形成したものも知られている（特許文献２参照）。すなわち、その溝は、プーリの幅中央から両側へ「く」の字状になるように対称に延びたものであり、平ベルトとプーリとの間に平ベルトを中央に寄せるような摩擦力を発生させることにより、該ベルトの蛇行ないしは片寄りを防止するようになっている。
【０００６】
さらに、平ベルトの両側にガイドプーリを配置し、これをベルト両側部に常時接触させて、当該平ベルトの走行位置を規制することも知られている（特許文献３参照）。
【特許文献１】実開昭５９−４５３５１号公報
【特許文献２】特開平６−３０７５２１号公報
【特許文献３】実公昭６３−６５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前記従来例のようにプーリにクラウンを形成した場合、平ベルトの走行安定
性（蛇行や片寄りの防止）を重要視してクラウンの曲率半径を小さくすれば、ベルトの幅中央に応力が集中し、ベルト幅全体を伝動に有効に利用することができず、心線の早期疲労及び伝動能力の低下を招く。これらの不具合はクラウンを球状に形成したとしても同様に発生する。
【０００８】
また、平プーリに上述の如き溝加工をすると、該平プーリの製造コストが高くなり、しかも、溝加工だけでは平ベルトの蛇行や片寄りを確実に防止することは難しい。
【０００９】
さらに、ガイドプーリ等によってベルトの走行位置を規制する方式を採用した場合には、平ベルトの両側がそのような規制部材に常時接触することによってフランジの場合と同様にダメージを受けることになるから、それらを防止するために平ベルトに特殊な加工を施すことが必要になり、ベルトの製造コスト低減に不利になる。
【００１０】
以上のような理由から、平ベルト伝動システムは、Ｖベルトなど他のベルトに比べて、ベルトの曲げによるロスが少なく伝動効率が非常に高いにも拘わらず、十分に活用されていないという実情があった。
【００１１】
これに対し、本発明は、平ベルトの蛇行や片寄り走行に起因するフランジなどとの接触によって生じるダメージを軽減して、ベルト伝動システムを各種の産業機械、その他の機器に有効に利用できるようにせんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の目的を達成するために、本発明では、フランジなどとの接触によって平ベルトに生じるダメージの大きさがベルト伝動システムの各プーリ毎に大きく異なることに着目し、接触によるダメージが最も小さな１つのプーリにのみ、平ベルトの走行位置を規制する走行位置規制部を設けるものとした。
【００１３】
すなわち、本発明のベルト伝動システムは、複数のプーリに伝動用の平ベルトを巻き掛けてなるものであって、
前記複数のプーリのうち、前記平ベルトの緩み側スパンにその背面が巻き付けられるように配置された１つのプーリにのみ、走行中に幅方向に片寄った平ベルトの側部に接触して、それ以上の片寄りを阻止することにより当該平ベルトの走行位置を規制する走行位置規制部が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
具体的には、前記走行位置規制部は、プーリの幅方向両端側にそれぞれ設けたフランジとすればよく、それ以外の他のプーリには、それぞれ、フランジを設けないか、或いは、前記走行位置規制プーリによって走行位置を規制されている平ベルトの側部が接触しないように、該平ベルトの走行方向に沿って見て幅方向の相対的に外側にフランジを設けるか、のいずれかとすればよい（請求項２の発明）。
【００１５】
前記構成のベルト伝動システムによれば、走行中の平ベルトが走行位置規制プーリ上で幅方向に片寄ると、このベルトの側部が例えばフランジなどの走行位置規制部に接触して、それ以上の片寄りが阻止されることにより、当該ベルトのベルト伝動システムにおける走行位置が規制される。
【００１６】
ここで、前記走行位置規制プーリが緩み側スパンに配置されていて、平ベルトの張力が比較的低いことと、通常、伝動面に比べて摩擦係数の低い平ベルトの背面が巻き付けられていて、接触によるストレスが自ずと小さいこととから、当該プーリにおける走行位置規制部との接触によって平ベルトに生じるダメージ（側部の損傷や心線のほつれ）は相対的に小さなものとなる。
【００１７】
一方、前記走行位置規制プーリ以外の他のプーリにはそれぞれ走行位置規制部は設けられておらず、仮にベルトの脱落防止用のフランジが設けられているとしても、その位置は平ベルトの走行方向に沿って見て、前記走行位置規制プーリのフランジ（走行位置規制部）よりもプーリ幅方向の外側になっているので、該走行位置規制プーリのフランジによって走行位置が規制されているベルトの側部が他のプーリのフランジに接触することはなく、従って、該他のプーリにおいて接触による平ベルトのダメージが生じることはない。
【００１８】
従って、平ベルトの蛇行や片寄り走行を適切に規制しながら、そのことによって生じるベルトのダメージ（側部の損傷や心線のほつれ）は十分に軽減することができる。
【００１９】
その際、特に好ましいのは、前記走行位置規制プーリを、平ベルトの走行方向について駆動プーリとそのベルト進出側に隣り合う別のプーリとの間に配置することである（請求項６の発明）。こうすれば、走行位置規制プーリに作用するベルトの張力が最小になるからである。
【００２０】
また、前記の構成において好ましいのは、走行位置規制プーリの摩擦面と平ベルト背面との間の摩擦係数を略０．７以下とすることであり（請求項３の発明）、より好ましいのは摩擦係数を略０．４以下とすることである。
【００２１】
こうすることで、プーリの走行位置規制部と最初に接触するベルト側部の背面側が滑り易いことから、接触による損傷が比較的小さくなり、また、プーリに対しベルトが幅方向に滑り易くなることによって、ベルト内圧の上昇が抑制されて、当該ベルトのダメージが軽減される。
【００２２】
また、平ベルトのダメージを軽減するためにはプーリとの間の接触面圧を小さくすることが好ましく、そのためには、走行位置規制プーリの平ベルトとの接触角を少なくとも略２０度以上としなくてはならない（請求項４の発明）。こうすれば、両者の接触面積が比較的大きいことから接触面圧が小さくなり、このことによってもダメージの軽減が図られる。尚、前記接触角は、ベルト伝動システムのレイアウトの都合上、略２６０度以下とするのが好ましい。
【００２３】
さらに、好ましいのは、走行位置規制プーリの直径を他のいずれのプーリよりも小さくすることである（請求項５の発明）。すなわち、ベルトの片寄りに伴い該ベルトとプーリとの間にねじれが生じるときに、プーリの直径が相対的に小さいということは、ねじれの角度が同じであるとすれば幾何学的に片寄り量が小さいということであり、その分、ベルトの側部とプーリの走行位置規制部との間の圧力が相対的に小さくなるからである。
【００２４】
なお、前記ベルト伝動システムとしては、例えば、エンジンによりベルトを介して補機を駆動する補機駆動システムや、エンジンの吸排気弁をベルトを介して開閉駆動する動弁システムが好適であるが、それ以外にも例えばＯＡ機器等、種々の用途が考えられる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明に係るベルト伝動システムによると、伝動用平ベルトの側部にフランジなどを接触させて片寄りを規制する走行位置規制プーリを、その接触によるダメージが最も小さくなるような状態で１つだけ設けることによって、平ベルトの蛇行や片寄り走行を防止しながら、フランジなどとの接触によるベルトのダメージを十分に軽減することができ、ベルト寿命の低下を抑えることができる。これにより、例えば平ベルトを用いたベルト伝動システムを各種の産業機械、その他の機器に従来よりも有効に利用できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
図１には、本発明に係るベルト伝動システムをエンジンの補機駆動システムＡに適用した場合のベルト及びプーリのレイアウトを模式的に示し、同図において符号１は、エンジンＥのクランクシャフト（図示せず）に回転一体に取付固定された駆動プーリとしてのクランクプーリである。また、符号２〜６はそれぞれ従動プーリであり、例えば、２は、エンジン補機であるパワーステアリング用ポンプ（図示せず）の回転軸に回転一体に取付固定されたＰＳポンププーリ、３は、同様にオルタネータ（図示せず）の回転軸に固定されたオルタネータプーリであり、４は、同様に空調機用コンプレッサ（図示せず）の回転軸に固定されたコンプレッサプーリである。さらに、５は、伝動ベルト８の張力を調整するためのオートテンショナ７のテンションプーリであり、６はアイドラプリである。
【００２８】
前記クランクプーリ１、ＰＳポンププーリ２、オルタネータプーリ３、コンプレッサプーリ４、テンションプーリ５及びアイドラプーリ６はいずれも平プーリからなり、これらのプーリ１〜６間に平ベルトからなる伝動ベルト８が巻き掛けられている。このベルト８は、例えば、張力帯としてアラミド心線を用いたコード平ベルトなどが好ましく、ＥＰＤＭなどのゴム層によって伝動面が形成されている一方、背面は耐摩耗性の高い帆布（例えばアラミド繊維からなる帆布）によって被覆されていて、その背面の摩擦係数が伝動面と比べて低くなっている。
【００２９】
また、前記平ベルト８は、前記各補機の駆動プーリ１〜４にあってはそれぞれ伝動面である内周面をプーリ１〜４に接触させた正曲げ状態で、またテンションプーリ５及びアイドラプーリ６にあってはそれぞれ外周面（背面）をプーリ５，６に接触させた逆曲げ状態で巻き付けられて、いわゆるサーペンタインレイアウトで巻き掛けられている。そして、エンジンＥの運転に伴うクランク軸（クランクプーリ１）の回転により、ベルト８がクランクプーリ１→テンションプーリ５→ＰＳポンププーリ２→オルタネータプーリ３→アイドラプーリ６→コンプレッサプーリ４→クランクプーリ１の順に図において時計回り方向に走行して、各補機を駆動するようになっている。
【００３０】
前記オートテンショナ７は、図２に一例を示すように、エンジンＥ側に固定される固定ケース７０と、この固定ケース７０に回動可能に支持された回動ケース７１とを備え、この回動ケース７１の外周から突出して半径方向に延びるアーム部７１ａの先端側（図の下端側）に、その回動ケース７１の回動中心Ｘ１から偏心してテンションプーリ５が回動自在に支持されている。また、固定ケース７０及び回動ケース７１の内部には捩りコイルばね７２が収容されており、捩りトルクによって該回動ケース７１を、テンションプーリ５がベルト８を押圧する方向に回動付勢している。さらに、固定ケース７０及び回動ケース７１の間には、該回動ケース７１の回動に対して減衰力を付与する減衰機構（図示せず）が設けられている。
【００３１】
そして、本発明の特徴部分として、前記の補機駆動システムＡにおいては、前記オートテンショナ７のテンションプーリ５の幅方向両端にそれぞれフランジ５ａ，５ａが設けられており、この各フランジ５ａが走行中に幅方向に片寄ってきた平ベルト８の側部に接触して、それ以上の片寄りを阻止することにより、補機駆動システムＡにおける該平ベルト８の走行位置をその幅方向について所定の範囲内に規制するようになっている。
【００３２】
これに対し、前記テンションプーリ５以外の他のプーリ１〜４，６にはいずれもフランジは設けられていない。すなわち、この実施形態の補機駆動システムＡでは、前記テンションプーリ５が平ベルト８の走行位置を規制する走行位置規制プーリであって、このテンションプーリ５にのみ、ベルトの走行位置を規制するためのフランジ５ａ，５ａが設けられているものである。
【００３３】
ここで、前記テンションプーリ５は、平ベルト８の走行方向についてクランクプーリ１とそのベルト進出側に隣り合うＰＳポンププーリ２との間に配置されていて、いわゆるベルトの最緩み側に位置し、プーリ５に作用するベルト張力が補機駆動システムＡ内で最小となっている。また、テンションプーリ５においては平ベルト８との接触角が１８０度くらいになっていて（接触角は略２０度以上且つ略２６０度以下の範囲にあればよい）、このように比較的接触角が大きいことと、前記のようにベルト張力が小さいこととが相俟って、平ベルト８の摩擦面ととテンションプーリ５の背面との間に作用する面圧は比較的小さなものとなっている。
【００３４】
さらに、前記テンションプーリ５においては、平ベルト８が逆曲げ状態とされていて、相対的に摩擦係数の低いベルト背面が巻き付けられている上に、そのテンションプーリ５自体もベルト８との接触面及びフランジ内面に摩擦係数が比較的低くなるような表面処理が施されていて、これにより平ベルト８の背面との間の摩擦係数が略０．４以下となっている（尚、摩擦係数は略０．７以下であればよい）。このように摩擦係数が比較的低いことと、前記の如く接触面圧が小さいこととの相乗効果で、テンションプーリ５の摩擦面と平ベルト８の背面との間の摩擦力は比較的小さくなっている。
【００３５】
加えて、この実施形態では、前記テンションプーリ５の直径が他のいずれのプーリ１〜４，６よりも小さくなっている。このことは、平ベルト８の片寄りに伴い該ベルト８とテンションプーリ５との間にねじれが生じるときに、ねじれ角度が同じであるとすれば、幾何学的に片寄り量が小さいということを意味し、その分、ベルト８の側部とテンションプーリ５のフランジ５ａとの間の圧力が小さくなることとなる。
【００３６】
なお、前記ベルト背面の摩擦係数に係る知見は、本願の発明者らが所定のベルト走行試験に基づいて得たものであり、詳しい説明は省略するが、この実施形態のようなベルトレイアウトにおいては摩擦係数を略０．７以下とすることで、ベルト寿命の確保が容易になるとともに、特に摩擦係数を略０．４以下とした場合にベルトの耐久性及びそのばらつきの両面で優れた試験結果が得られたものである。
【００３７】
したがって、この実施形態に係るエンジンの補機駆動システムＡによると、走行中の平ベルト８がオートテンショナ７のテンションプーリ５上で幅方向に片寄ったとき、このベルト８の側部がフランジ５ａ，５ａに接触して、それ以上の片寄りが阻止されることによって、当該平ベルト８の走行位置が規制されて、蛇行や片寄り走行が抑制される。
【００３８】
そのようにベルト８の側部がプーリのフランジなどに接触すると、通常は、そのベルト８の側部が損傷したり、ベルト８の内圧が局所的に急上昇して亀裂が発生したり、或いは心線のほつれを生じたりして、やがてベルト８の破壊に至るものであるが、この実施形態では、上述したように、プーリ５のフランジ５ａと最初に接触するベルト８の背面側が比較的滑り易く耐摩耗性も高い帆布によって覆われていることから、その部分の損傷は比較的少ない。
【００３９】
しかも、テンションプーリ５の摩擦面と平ベルト８の背面との間の接触面圧が比較的小さく、両者間の摩擦係数も比較的小さいことから、平ベルト８が該テンションプーリ５の幅方向に比較的滑り易くなっており、このことによって、前記のようなプーリフランジ５ａとの接触による平ベルト８の内圧上昇や心線のほつれが起き難くなる。つまり、テンションプーリ５のフランジ５ａとの接触による平ベルト８のダメージを十分に軽減することができる。
【００４０】
また、前記テンションプーリ５以外の他のプーリ１〜４，６にはいずれもフランジなどの走行位置規制部が設けられていないので、これらの各プーリｌ〜４，６においては、平ベルト８が蛇行や片寄り走行をしたときにフランジなどとの接触によるダメージが生じることはない。
【００４１】
斯くして、エンジンの補機駆動システムＡに平ベルト８を用いた場合でも、テンションプーリ５に設けたフランジ５ａ，５ａによってベルト８の走行位置を適切に規制しながら、そのことに伴う平ベルト８のダメージ（側部の損傷や心線のほつれ）は十分に軽減することができ、このことで実用上、十分なベルト寿命が得られる。
【００４２】
なお、この実施形態の補機駆動システムＡでは、テンションプーリ５に走行位置規制部としてフランジ５ａ，５ａを設けているが、これに限らず、例えばガイドプーリのようなもので平ベルト８の片寄りを規制するようにしてもよい。また、テンションプーリ５以外の他のプーリ１〜４にはいずれもフランジを設けていないが、これら他のプーリ１〜４，６にもそれぞれ平ベルト８の脱落を防止するためのフランジを設けてもよい。
【００４３】
但し、その場合には、それら脱落防止用のフランジに走行中の平ベルト８の側部が接触しないように、いずれのプーリ１〜４においてもフランジを、平ベルト８の走行方向に沿って見てテンションプーリ５のフランジ５ａ，５ａよりも所定以上、幅方向に外側に設ける必要がある。このフランジの位置は、平ベルト８の寸法や特性以外にも補機駆動システムＡの全体的なレイアウトによって変化するので、予め実験等によって調べて設定すればよい。
【００４４】
また、前記の実施形態では、テンションプーリ５の本体は金属製とし、その摩擦面及びフランジ５ａ内面にそれぞれ所定の表面処理を施すことによって、平ベルト８背面との間の摩擦係数（摩擦力）を調整しているが、これに限らず、例えばテンションプーリ５の摩擦面やフランジ５ａ内面を低摩擦係数樹脂により形成したり、或いは、該テンションプーリ５をフランジ５ａとともに低摩擦係数樹脂によって形成することもできる。
【００４５】
また、前記の実施形態では、テンションプーリ５の直径を他のいずれのプーリ１〜４，６よりも小さなものとしているが、これに限るものではないし、テンションプーリ５をベルト伝動システムにおいていわゆる最緩み側に配置することも必ずしも必要ではなく、これをベルトの緩み側に配置するだけでよい。
【００４６】
さらに、前記の実施形態では平ベルト８としてコード平ベルトを用い、その背面を帆布によって被覆しているが、これに限らず、ベルト背面は短繊維を埋設したゴム層として、耐摩耗性を確保するようにしてもよい。
【００４７】
また、前記の実施形態では、走行位置規制プーリをオートテンショナ７のテンションプーリ５としているが、これに限らず、固定式テンショナのプーリ（アイドラプーリ）としてもよい。
【００４８】
さらにまた、本発明のベルト伝動システムは、前記のようなエンジン補機駆動システムＡに限らず、各種の産業機械、その他の機器（例えばＯＡ機器など）に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係るベルト伝動システムのレイアウトの一例を示す図である。
【図２】オートテンショナの概要を示す側面図である。
【符号の説明】
【００５０】
Ａ    補機駆動システム（ベルト伝動システム）
１    クランクプーリ（駆動プーリ）
２    ＰＳポンププーリ（駆動プーリのベルト進出側に隣り合う別のプーリ）
３    オルタネータプーリ（プーリ）
４    コンプレッサプーリ（プーリ）
５    テンションプーリ（走行位置規制プーリ）
５ａ  フランジ（走行位置規制部）
６    アイドラプーリ
７    オートテンショナ
８    平ベルト
【図１】
2006009857.tif 000003
【図２】
2006009857.tif 000004