(57)【要約】【課題】  ベルト伝動装置において、耐久性と動力伝達効率とを共に向上させる。【解決手段】  転がり軸受５，６に回動自在に支持された入力プーリ１と出力プーリ２とをベルト３により連結し、入力プーリ１から出力プーリ２へ動力を伝達するベルト伝動装置において、入力プーリ１の軸部１ａを回動自在に支持する転がり軸受５の外輪５ｂに当接し、入力プーリ１に作用する伝達トルクの方向に対し角度を有するカム斜面７ａを設け、このカム斜面７ａを、伝達トルクの反力によりカム斜面７ａから入力プーリ側回転支持部７に作用する法線力の垂直方向成分が、ベルト３に張力を与える方向に発生するように設定した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転支持部に回動自在に支持された入力プーリと出力プーリとをベルトにより連結し、上記２個のプーリのうち、一方のプーリから他方のプーリへ動力を伝達するベルト伝動装置において、
前記入力プーリと出力プーリの少なくとも一方の回転支持部と当接し、プーリに作用する伝達トルクの方向に対し角度を有するカム斜面を設け、
このカム斜面を、前記伝達トルクの反力によりカム斜面から回転支持部に作用する法線力の垂直方向成分が、前記ベルトに張力を与える方向に発生するように設定したことを特徴とするベルト伝動装置。
【請求項２】
請求項１に記載のベルト伝動装置において、
前記プーリの軸線に対し、相対する２つのカム斜面を設けたことを特徴とするベルト伝動装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のベルト伝動装置において、
前記カム斜面を、プーリ軸直角断面でプーリに対し凸曲面形状としたことを特徴とするベルト伝動装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のベルト伝動装置において、
前記入力プーリおよび出力プーリのベルト摩擦面を、Ｖ溝形状としたことを特徴とするベルト伝動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルトを用いて入力プーリから出力プーリへと動力を伝達するベルト伝動装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来のベルト伝動装置では、入出力プーリの軸間距離を、ベルトの長さから決まる値よりも大きく設定することで、ベルトに張力を与えている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２２０９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来技術では、伝達するトルクによらずベルトの張力は一定となる。ところが、ベルトとプーリの接触部における摩擦係数は、装置の駆動条件によって大きく変化するものではないため、最大伝達トルクに合わせて張力を設定した場合、低トルク域では過剰な張力を与えることになり、ベルトおよび支持軸受の耐久性低下や動力伝達効率の悪化を招くという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、耐久性と動力伝達効率とを共に向上させることができるベルト伝動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明では、
回転支持部に回動自在に支持された入力プーリと出力プーリとをベルトにより連結し、上記２個のプーリのうち、一方のプーリから他方のプーリへ動力を伝達するベルト伝動装置において、
前記入力プーリと出力プーリの少なくとも一方の回転支持部と当接し、プーリに作用する伝達トルクの方向に対し角度を有するカム斜面を設け、
このカム斜面を、前記伝達トルクの反力によりカム斜面から回転支持部に作用する法線力の垂直方向成分が、前記ベルトに張力を与える方向に発生するように設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明にあっては、カム斜面によって外部アクチュエータを用いることなく伝達トルクに比例した法線力の垂直方向成分によってベルトに張力を与えることが可能となり、耐久性と動力伝達効率とを共に向上させることができる。
【発明を実施する最良の形態】
【０００７】
以下に、本発明のベルト伝動装置を実施する最良の形態を、実施例１〜４に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１のベルト伝動装置の構成を示す側面図である。
実施例１のベルト伝動装置は、入力プーリ１と、出力プーリ２と、ベルト３と、フレーム４と、を備えている。
【０００９】
入力プーリ１および出力プーリ２の軸部１ａ，２ａには、転がり軸受（回転支持部）５，６の内輪５ａ，６ａが嵌合され、それぞれの外輪５ｂ，６ｂは、フレーム４の入力プーリ側軸受支持部７，出力プーリ側軸受支持部８にそれぞれ支持されている。
【００１０】
出力プーリ側軸受支持部８は、転がり軸受６の外輪６ｂと同径の穴であり、外輪６ｂを固定支持して。一方、入力プーリ側軸受支持部７は台形穴となっており、転がり軸受５の外輪５ｂと当接する面は、入力プーリ１と出力プーリ２の中心を結んだ線に対し角度を有している。この斜面をカム斜面７ａとする。
【００１１】
このカム斜面７ａは、伝達トルクの反力によりカム斜面７ａから入力プーリ側回転支持部７に作用する法線力の垂直方向成分が、ベルト３に張力を与える方向に発生するように設定されている。
【００１２】
次に、作用を説明する。
［カム斜面による張力調整作用］
図２に示すように、入力プーリ１から出力プーリ２にトルクが伝達されると、入力プーリ１の軸部１ａには伝達力が作用する。この力は転がり軸受５の外輪５ｂとカム斜面７ａの外輪当接部とで支持されるが、外輪当接部においては接触面に垂直な力しか発生しないため、図２のように大きな法線力を生じ、水平方向成分が反力と釣り合う。この法線力の垂直方向成分が押し付け力となり、入力プーリ１とベルト３との接触部に作用する。
【００１３】
このとき、水平方向成分と垂直方向成分、すなわち伝達力と押し付け力の比は、カム斜面７ａの外輪当接部におけるカム斜面７ａの角度に等しい。角度は一定であるので、結果として伝達力に比例した押し付け力を入力プーリ１，出力プーリ２とベルト３との動力伝達部分に加えることができる。
【００１４】
なお、図３に示すように、カム斜面７ａの外輪当接部における摩擦力が大きいと、法線力が小さくても伝達力と釣り合うため（摩擦力およびカム斜面７ａからの力の合計が伝達力と釣り合っていれば良い）、十分な押し付け力が得られないが、実施例１では当部位を転がり接触させているため、摩擦力は極めて小さい。
【００１５】
［伝達トルクに比例した張力調整作用］
特開２００３−２２０９５９号公報に記載の技術では、伝達するトルクによらずベルトの張力は一定であるため、最大伝達トルクに合わせて張力を設定した場合、低トルク域では過剰な張力を与えることになり、ベルトおよび支持軸受の耐久性低下や動力伝達効率の悪化を招くという問題があった。
【００１６】
一方、特開２００２−２５４５９６号公報に記載の技術では、伝達トルクに合わせた最小限の張力に制御できるよう、外部アクチュエータを用いて張力を与えているが、外部アクチュエータを作動させるための動力損失が発生すると共に、コスト増を伴うという問題があった。なお、プーリを弾性ばね等によって支持することで、張力を一体に保つ機構、いわゆるオートテンションが知られているが、これは伝達トルクによらず一定の張力を与えるものであり、上記問題点の解決にはならない。
【００１７】
これに対し、実施例１のベルト伝動装置では、伝達力の反力からカム斜面７ａを用いて法線力を発生させ、この法線力の垂直方向成分によりベルト３に張力を与える構成としたため、外部アクチュエータを用いることなく、伝達トルクに比例した張力を与えることができる。
【００１８】
次に、効果を説明する。
実施例１のベルト伝動装置にあっては、以下の効果が得られる。
【００１９】
(1) 転がり軸受５，６に回動自在に支持された入力プーリ１と出力プーリ２とをベルト３により連結し、入力プーリ１から出力プーリ２へ動力を伝達するベルト伝動装置において、入力プーリ１の軸部１ａを回動自在に支持する転がり軸受５の外輪５ｂに当接し、入力プーリ１に作用する伝達トルクの方向に対し角度を有するカム斜面７ａを設け、このカム斜面７ａを、伝達トルクの反力によりカム斜面７ａから入力プーリ側回転支持部７に作用する法線力の垂直方向成分が、ベルト３に張力を与える方向に発生するように設定した。よって、外部アクチュエータを用いることなく、伝達トルクに比例した張力を与えることが可能となり、耐久性と動力伝達効率とを共に向上させることができる。
【実施例２】
【００２０】
実施例２は、プーリの軸線に対し、相対する２つのカム斜面を設けた例であり、図４を用いて構成を説明すると、実施例２では、フレーム４の入力プーリ側軸受支持部７を五角形に形成し、左右対称な２つのカム斜面７ａ，７ｂを設けている。
なお、図５に示すように、フレーム４の出力プーリ側軸受支持部８を五角形に形成し、左右対称な２つのカム斜面８ａ，８ｂを設けることで、入力プーリ１側の転がり軸受５と出力プーリ２側の転がり軸受６を左右対称な２つのカム斜面で支持する構成としても良い。
【００２１】
次に、作用を説明すると、実施例２では、入力プーリ１（出力プーリ２）の軸線に対し、相対する２つのカム斜面７ａ，７ｂ（８ａ，８ｂ）を設けたため、伝達トルクの方向が変わっても、同じように張力を発生することができる。
【００２２】
次に、効果を説明する。
実施例２のベルト伝動装置にあっては、実施例１の効果(1)に加え、以下の効果が得られる。
【００２３】
(2) 入力プーリ１（出力プーリ２）の軸線に対し、相対する２つのカム斜面７ａ，７ｂ（８ａ，８ｂ）を設けたため、回転方向および伝達トルクの方向にかかわらず、動力を伝達することができる。
【実施例３】
【００２４】
実施例３は、カム斜面を、プーリ軸直角断面でプーリに対し凸曲面形状とした例であり、図６を用いて構成を説明すると、実施例３では、カム斜面７ｃをプーリ軸直角断面において凸曲面形状とし、入力プーリ側軸受支持部５の移動に対し、入力プーリ１と出力プーリ２の中心を通る直線と成す角度が一定となるようにカム面形状を設定している。
【００２５】
次に、作用を説明すると、伝達トルクの増加によって入力プーリ側軸受支持部５がカム斜面７ｃ上を移動すると、伝達力の方向が変化するが、実施例３では、その変化に追随するようにカム斜面７ｃを凸曲面形状としているため、伝達力の方向とカム斜面７ｃとの成す角度を常に一定とすることが可能となり、伝達トルクに比例した張力を与えることができる。
【００２６】
次に、効果を説明する。
実施例３のベルト伝動装置にあっては、実施例１の効果(1)に加え、以下の効果が得られる。
【００２７】
(3) カム斜面７ｃを、プーリ軸直角断面でプーリに対し凸曲面形状としたため、伝達力の方向が変化した場合でも、伝達力の方向とカム斜面７ｃとの成す角度を常に一定とすることができ、伝達トルクにかかわらず、伝達トルクに比例した張力を与えることができる。
【実施例４】
【００２８】
実施例４は、入力プーリおよび出力プーリのベルト摩擦面を、Ｖ溝形状とした例であり、図７を用いて構成を説明すると、実施例４では、入力プーリ１（出力プーリ２）のベルト摩擦面１ｂ（２ｂ）をＶ溝形状とし、ベルト３をＶ断面とする、いわゆるＶベルトとした。
【００２９】
次に、作用を説明すると、ベルト摩擦面に角度をつけることにより、図７に示すように、張力に対する摩擦面の圧接力が大きくなる。したがって、伝達トルクに対する必要張力が小さくなり、耐久性と動力伝達効率とを共に向上させることができる。
【００３０】
次に、効果を説明する。
実施例４のベルト伝動装置にあっては、実施例１の効果(1)に加え、以下の効果が得られる。
【００３１】
(4) 入力プーリ１および出力プーリ２のベルト摩擦面１ｂ，２ｂを、Ｖ溝形状としたため、伝達トルクに対する張力を小さくすることが可能となり、耐久性と動力伝達効率とを共に向上させることができる。
【００３２】
（他の実施例）
以上、本発明を実施する最良の形態を、実施例１〜４に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【００３３】
例えば、実施例１，３では、入力プーリ側軸受支持部にのみカム斜面を設けた例を示したが、出力プーリ側軸受支持部のみ、または入力プーリ側軸受支持部および出力プーリ側軸受支持部の両方にカム斜面を設けた構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施例１のベルト伝動装置の構成を示す側面図である。
【図２】実施例１のベルト伝動装置におけるベルト張力調整作用を示す側面図である。
【図３】実施例１のベルト伝動装置におけるベルト張力調整作用を示す側面図である。
【図４】実施例２のベルト伝動装置の構成を示す側面図である。
【図５】実施例２のベルト伝動装置において他の構成例を示す側面図である。
【図６】実施例３のベルト伝動装置の構成を示す側面図である。
【図７】実施例４のベルト伝動装置の構成を示す正面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  入力プーリ
１ａ  軸部
２  出力プーリ
２ａ  軸部
３  ベルト
４  フレーム
５  転がり軸受
５ａ  内輪
５ｂ  外輪
６  転がり軸受
６ａ  内輪
６ｂ  
７  入力プーリ側軸受支持部
７ａ  カム斜面
８  出力プーリ側軸受支持部
【図１】
2006258179.tif 000003
【図２】
2006258179.tif 000004
【図３】
2006258179.tif 000005
【図４】
2006258179.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006258179.tif 000008
【図７】
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