(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される駆動プーリと、
テンションプーリと、
前記駆動プーリおよび前記テンションプーリに巻き掛けられ、背面に突起が１つだけ設けられた背面突起付ベルトと、
外周面に複数の歯部が周方向に所定の間隔で並んで設けられ、前記複数の歯部うちのいずれか１つの前記歯部が前記突起と衝突することで回転し、前記複数の歯部がいずれも前記突起と接触しないときに回転しない従動歯付プーリと、を備え、
前記背面突起付ベルトの前記突起と前記従動歯付プーリの前記複数の歯部とが衝突して、前記従動歯付プーリが回転するに際して、前記背面突起付ベルトの前記背面に最も近くなる前記歯部の隣に設けられた、歯部と前記背面との間の最短距離が、前記突起の突出高さ以上であることを特徴とするベルト式変速機構。
【請求項２】
前記背面突起付ベルトの前記突起が前記従動歯付プーリの前記歯部に接触しないときに、前記従動歯付プーリの回転を規制する回転規制部材を備えることを特徴とする請求項１に記載のベルト式変速機構。
【請求項３】
前記従動歯付プーリの前記歯部は、前記背面突起付ベルトのうち内周側から支持されている箇所において、前記突起と衝突することを特徴とする請求項１又は２に記載のベルト式変速機構。
【請求項４】
前記従動歯付プーリは、前記背面突起付ベルトの前記テンションプーリまたは前記駆動プーリと接触する箇所において、前記突起と前記歯部が衝突するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載のベルト式変速機構。
【請求項５】
前記背面突起付ベルトの内周面に接触する補助プーリをさらに備えており、
前記背面突起付ベルトは、前記背面突起付ベルトの前記補助プーリと接触する箇所において、前記突起と前記歯部が衝突するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載のベルト式変速機構。
【請求項６】
前記駆動プーリの径は、３〜１５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のベルト式変速機構。
【請求項７】
前記背面突起付ベルトの内周面には、前記駆動プーリの外周面に設けられた複数の歯部と係合する、複数の歯部が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のベルト式変速機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルト式変速機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動モータやエンジンで発生した回転力を、回転速度を変えて伝達する場合に、ベルト式の変速機構が用いられる。従来のベルト式変速機構は、駆動プーリと従動プーリにベルトが巻き掛けられた構成を有する。駆動プーリと従動プーリの径の比を変えることで、駆動プーリの回転速度に対する従動プーリの回転速度の比（以下、変速比という）を変えることができる。しかし、この従来のベルト式変速機構では、変速比を小さくしようとするほど、従動プーリの径を大きくする必要がある。そのため、変速機構が大型化して設置スペースの確保が困難となる。
【０００３】
この問題の対策として、従来、ベルトを２つ以上使用して段階的に減速させるベルト式変速機構が提案されている。この構成によると、従動プーリを大きくすることなく、変速比を小さくすることができる。しかし、部品点数が多くなり、構造が複雑化するという問題がある。
【０００４】
これに対して、特許文献１には、構造が簡易で、小さい変速比を実現可能なベルト式変速機構が提案されている。特許文献１のベルト式変速機構は、駆動プーリを小さくすることで従動プーリの大型化を抑制しつつ、一対のアイドラプーリでベルトを挟むことで小さい駆動プーリへの巻き付け角度を確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１５２０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のベルト式変速機構は、駆動プーリを小型化することで従動プーリの大型化を若干抑制しているものの、依然として従動プーリが大きい。また、特許文献１のベルト式変速機構は、１／２５までの変速比が可能となっているが、より小さい変速比が求められる場合がある。特許文献１のベルト式変速機構において、変速比をより小さくしようとすると、従動プーリがさらに大型化してしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、構成が簡易であって、従動プーリの大型化を抑制しながらより小さい変速比を実現可能なベルト式変速機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
本発明のベルト式変速機構は、回転駆動される駆動プーリと、テンションプーリと、前記駆動プーリおよび前記テンションプーリに巻き掛けられ、背面に少なくとも１つの突起がベルト長手方向に並んで設けられた背面突起付ベルトと、外周面に複数の歯部が周方向に所定の間隔で並んで設けられ、前記複数の歯部うちのいずれか１つの前記歯部が前記突起と衝突することで回転し、前記複数の歯部がいずれも前記突起と接触しないときに回転しない従動歯付プーリと、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この構成によると、駆動プーリが回転することで背面突起付ベルトが回転して、背面突起付ベルトの背面に設けられた突起が、従動歯付プーリの歯部に衝突する。それにより、従動歯付プーリが回転する。背面突起付ベルトの走行中、突起と歯部が接触しないときは、従動歯付プーリは回転しない。駆動プーリの回転速度に対する従動歯付プーリの回転速度の比（変速比）は、背面突起付ベルトの突起の数、従動歯付プーリの歯数（歯部の数）、ベルト長さ、および駆動プーリの径に依存する。
従動歯付プーリの歯数、ベルト長さ、および駆動プーリの径が同じであれば、背面突起付ベルトの突起の数が少ないほど、ベルト１周当たりの歯部と突起の衝突回数は少なくなる。よって、ベルト１周当たりの従動プーリの回転角度が小さくなり、変速比は小さくなる。逆に、突起の数が多いほど、ベルト１周当たりの歯部と突起の衝突回数は多くなり、変速比は大きくなる。
背面突起付ベルトの突起の数、従動歯付プーリの歯数、および駆動プーリの径が同じであれば、ベルト長さが長いほど、歯部と突起との衝突の時間間隔が長くなる。よって、従動プーリの回転速度が遅くなり、変速比は小さくなる。逆に、ベルト長さが短いほど、歯部と突起との衝突の時間間隔が短くなり、変速比は大きくなる。
背面突起付ベルトの突起の数、ベルト長さ、および駆動プーリの径が同じであれば、従動歯付プーリの歯数が多いほど、歯部と突起との１回の衝突による従動歯付プーリの回転角度は小さくなる。よって、ベルト１周当たりの従動プーリの回転角度が小さくなり、変速比は小さくなる。逆に、歯数が少ないほど、歯部と突起との１回の衝突による従動歯付プーリの回転角度は大きくなり、変速比は大きくなる。
背面突起付ベルトの突起の数、従動歯付プーリの歯数、およびベルト長さが同じであれば、駆動プーリの径が小さいほど、背面突起付ベルトの走行速度が遅くなり、歯部と突起との衝突の時間間隔が長くなる。よって、従動プーリの回転速度が遅くなり、変速比は小さくなる。逆に、駆動プーリの径が大きいほど、背面突起付ベルトの走行速度は速くなり、歯部と突起との衝突の時間間隔が短くなるため、変速比は大きくなる。
【００１０】
このように、背面突起付ベルトの突起の数を少なくすることで、変速比を小さくできる。また、背面突起付ベルトの周長を長くすることで、変速比を小さくできる。よって、従動歯付プーリの径を大きくしなくても、変速比を小さくすることができる。したがって、従動歯付プーリの大型化を抑制しながら、より小さい変速比を実現できる。
また、本発明のベルト式変速機構は、１つの背面突起付ベルトで、駆動プーリの回転力を、従動歯付プーリに伝達することができるため、ベルトを２つ以上用いて段階的に変速する構成に比べて、構成が簡易である。
【００１１】
前記背面突起付ベルトが、複数の前記突起を有する場合、隣接する２つの前記突起のベルト長手方向の中間位置のベルト長手方向の距離の最大値が、前記複数の歯部の径方向外側の先端を通る円周上における前記複数の歯部のピッチよりも大きいことが好ましい。
【００１２】
この構成によると、隣接する２つの突起のベルト長手方向の中間位置のベルト長手方向の距離の最大値が、複数の歯部の径方向外側の先端を通る円周上における複数の歯部のピッチと同じかそれより小さい場合に比べて、より小さい変速比を実現できる。
【００１３】
前記背面突起付ベルトが、複数の前記突起を有する場合、隣接する２つの前記突起の間のベルト長手方向の最短距離の最大値が、前記複数の歯部の径方向外側の先端を通る円周上における前記複数の歯部のピッチよりも大きいことが好ましい。
【００１４】
この構成によると、隣接する２つの突起の間のベルト長手方向の最短距離の最大値が、複数の歯部の径方向外側の先端を通る円周上における複数の歯部のピッチと同じかそれより小さい場合に比べて、より小さい変速比を実現できる。
【００１５】
前記背面突起付ベルトに設けられた前記突起の数は、１つだけであることが好ましい。
【００１６】
この構成によると、背面突起付ベルトに設けられる突起の数を複数にした場合に比べて、変速比を最も小さくすることができる。
【００１７】
本発明の変速機構は、前記背面突起付ベルトの前記突起が前記従動歯付プーリの前記歯部に接触しないときに、前記従動歯付プーリの回転を規制する回転規制部材を備えることが好ましい。
【００１８】
この構成によると、突起と歯部との衝突によって従動プーリが受けた力により、突起が歯部から離れた後、従動プーリが回転するのを防止できる。つまり、突起と歯部との衝突によって、従動プーリが過剰に回転するのを防止できる。
また、突起が歯部に接触しないときに、従動歯付プーリに何かが接触した場合や、振動、自重によって従動歯付プーリが回転するのを防止できる。
【００１９】
本発明の変速機構において、前記従動歯付プーリの前記歯部は、前記背面突起付ベルトのうち内周側から支持されている箇所において、前記突起と衝突することが好ましい。
【００２０】
この構成によると、突起と歯部とが衝突する箇所における背面突起付ベルトのたわみを防止できる。そのため、たとえ従動歯付プーリの負荷が大きくても、突起によって従動プーリを確実に回転させることができる。
【００２１】
本発明の変速機構において、前記従動歯付プーリは、前記背面突起付ベルトの前記テンションプーリまたは前記駆動プーリと接触する箇所において、前記突起と前記歯部が衝突するように配置されていることが好ましい。
【００２２】
この構成によると、背面突起付ベルトのうち内周側から支持されている箇所において歯部と突起とを衝突させるために、別途プーリ等を設けなくてよい。そのため、変速機構の構成をより簡易化できる。
【００２３】
本発明の変速機構は、前記背面突起付ベルトの内周面に接触する補助プーリをさらに備えており、前記背面突起付ベルトは、前記背面突起付ベルトの前記補助プーリと接触する箇所において、前記突起と前記歯部が衝突するように配置されていることが好ましい。
【００２４】
この構成によると、駆動プーリの位置を維持したまま、テンションプーリと補助プーリの位置を変更することで、従動歯付プーリを様々な位置に配置することができる。つまり、従動歯付プーリの配置レイアウトの自由度が高い。
【００２５】
本発明の変速機構の前記駆動プーリの径は、３〜１５ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００２６】
この構成によると、変速比を小さくすることができるとともに、変速機構自体のコンパクト化も図ることができる。
【００２７】
前記背面突起付ベルトの内周面には、前記駆動プーリの外周面に設けられた複数の歯部と係合する、複数の歯部が設けられていることが好ましい。
【００２８】
この構成によると、駆動プーリの外周面の歯部と背面突起付ベルトの内周面の歯部とが係合することで、駆動プーリと背面突起付ベルトとの間でスリップするのを防止して、動力を安定して伝達することができる。これにより、駆動プーリの回転速度に対する従動歯付プーリの回転速度の比（変速比）がより安定化する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態のベルト式変速機構の構成図である。
【図２】図１からベルトが走行した状態を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態のベルト式変速機構の構成図である。
【図４】本発明の第２実施形態の変更例のベルト式変速機構の構成図である。
【図５】本発明の第３実施形態のベルト式変速機構の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態のベルト式変速機構１について説明する。図１に示すように、ベルト式変速機構１は、駆動プーリ２と、アイドルプーリ３と、背面突起付ベルト４と、従動歯付プーリ５と、回転規制部材１０とを備える。
【００３１】
駆動プーリ２は、駆動軸２Ｓに固定されている。駆動軸２Ｓは、図示しないモータ（電動機）に連結されている。駆動プーリ２は、モータによって回転駆動される。なお、駆動プーリ２を回転させる駆動源は、モータに限らない。
【００３２】
アイドルプーリ３は、アイドル軸３Ｓに設けられている。アイドルプーリ３は、回転可能なアイドル軸３Ｓに固定されているか、もしくは、回転不能なアイドル軸３Ｓに回転可能に設けられている。アイドルプーリ３は、本発明のテンションプーリに相当する。
【００３３】
背面突起付ベルト４は、無端状のベルトであって、駆動プーリ２とアイドルプーリ３に巻き掛けられている。駆動プーリ２が回転することにより、背面突起付ベルト４およびアイドルプーリ３は回転する。背面突起付ベルト４の背面（外周面）には、突起６が１つだけ設けられている。突起６は、ベルト幅方向に延びている。背面突起付ベルト４の背面のうち、突起６のない部分を、平坦部７とする。なお、本明細書において、平坦部７の位置に関連する記載は、背面突起付ベルト４にたるみと振動が無い状態について述べている。後述する他の実施形態においてもこの定義は適用される。
【００３４】
背面突起付ベルト４は、突起６以外の構成が、公知の伝動ベルトと同じである。背面突起付ベルト４は、内周面に複数の歯部を有する歯付ベルトであってもよい。この場合、駆動プーリ２およびアイドルプーリ３は、外周面に複数の歯部を有する歯付プーリである。歯付プーリの歯部と背面突起付ベルト４の内周面の歯部とが係合することで、歯付プーリと背面突起付ベルト４との間で動力が伝達される。また、背面突起付ベルト４は、駆動プーリ２およびアイドルプーリ３との摩擦により動力を伝達する摩擦伝動ベルトであってもよい。但し、摩擦伝動ベルトはスリップする場合があるため、変速比を安定させる観点から、背面突起付ベルト４は歯付ベルトが好ましい。摩擦伝動ベルトとしては、例えば、平ベルト、Ｖベルト（ラップドベルト、ローエッジベルト等）、Ｖリブドベルトを用いることができる。Ｖベルトは、ベルト長手方向に直交する断面形状が、Ｖ字状（台形状）のベルトである。Ｖリブドベルトは、ベルト長手方向に延びる断面Ｖ字状のリブ部が、ベルト幅方向に複数並んだ構成のベルトである。
【００３５】
従動歯付プーリ５は、背面突起付ベルト４の外周側に配置される。アイドルプーリ３の回転に負荷がかかっている場合、従動歯付プーリ５は、背面突起付ベルト４のアイドルプーリ３から駆動プーリ２に向かう部分の外周側に配置されることが好ましい。つまり、従動歯付プーリ５は、背面突起付ベルト４の張り側部分の外周側に配置されることが好ましい。なお、従動歯付プーリ５は、背面突起付ベルト４の弛み側部分の外周側に配置されてもよい。また、アイドルプーリ３の回転に負荷がかかっていない場合、従動歯付プーリ５は、背面突起付ベルト４のアイドルプーリ３から駆動プーリ２に向かう部分の外周側に配置されても、駆動プーリ２からアイドルプーリ３に向かう部分の外周側に配置されてもよい。従動歯付プーリ５は、従動軸５Ｓに固定されている。従動軸５Ｓは、図示しない装置または機構に連結されている。従動歯付プーリ５の回転力は、この装置または機構に伝達される。
【００３６】
従動歯付プーリ５の外周面には、複数の歯部８が周方向に所定の間隔で並んで設けられている。複数の歯部８は、背面突起付ベルト４の突起６と噛み合い可能な形状となっている。図１では、歯部８の数が１０であるが、歯部８の数はこれに限定されない。
【００３７】
図１に示すように、背面突起付ベルト４の平坦部７に最も近い位置に配置された歯部８と、平坦部７との間の最短距離を、距離ｈ１とする。距離ｈ１は、ゼロ以上である。距離ｈ１は、ゼロでもよい。つまり、従動歯付プーリ５の歯部８が、背面突起付ベルト４の背面の平坦部７に接触してもよい。但し、その場合、従動歯付プーリ５の歯部８は、平坦部７に押し付けられないように、従動歯付プーリ５は配置されている。突起６の平坦部７からの突出高さを、突出高さｈ２とする。距離ｈ１は、突出高さｈ２よりも小さい。
【００３８】
図１は、背面突起付ベルト４の平坦部７に最も近い歯部８の両側の歯部８と、平坦部７との間の最短距離が、同じである状態を示している。この状態において、平坦部７に最も近い歯部８の両側の歯部８と平坦部７との間の最短距離を、距離ｈ３とする。距離ｈ３は、突起６の突出高さｈ２以上である。距離ｈ３は、突起６の突出高さｈ２よりも大きいことが好ましい。
【００３９】
背面突起付ベルト４が走行すると、背面突起付ベルト４の突起６は、従動歯付プーリ５の複数の歯部８のうち平坦部７に最も近い１つの歯部８に衝突する。この歯部８が突起６に押されることで、従動歯付プーリ５は回転する。突起６が歯部８から離れると、従動歯付プーリ５は回転しない。背面突起付ベルト４が１周すると、突起６は、前回衝突した歯部８の隣りの歯部８に衝突して、従動歯付プーリ５を回転させる。このように、駆動プーリ２の回転力は、従動歯付プーリ５に伝達される。
【００４０】
回転規制部材１０は、背面突起付ベルト４の突起６が従動歯付プーリ５の歯部８に接触しないときに、従動歯付プーリ５の回転を規制する。回転規制部材１０は、係合部材１１と、弾性部材１２とを有する。係合部材１１は、弾性部材１２に支持されている。係合部材１１は、隣接する２つの歯部８の間に係合可能な形状を有する。係合部材１１は、図１に示すように、隣接する２つの歯部８の間の形状に沿った形状を有することが好ましいが、係合部材１１の形状はこれに限らない。係合部材１１は、従動歯付プーリ５の１つの歯部８が背面突起付ベルト４の平坦部７に最も近い位置に配置されたときに、この歯部８とは異なる２つの歯部８の間に係合する。言い換えると、係合部材１１は、歯部８と平坦部７との距離が最短距離ｈ１であるときに、２つの歯部８の間に係合する。図１では、係合部材１１は、背面突起付ベルト４の平坦部７に最も近い歯部８と、９０度離れた位置に配置されているが、係合部材１１の位置はこれに限らない。
【００４１】
図１および図２に示すように、弾性部材１２は、係合部材１１に係合する２つの歯部８の中間を通る従動歯付プーリ５の径方向に、弾性変形可能である。そのため、係合部材１１は、係合部材１１に係合する２つの歯部８の中間を通る従動歯付プーリ５の径方向に移動可能である。弾性部材１２は、板バネである。なお、弾性部材１２は、コイルバネであってもよい。弾性部材１２は、係合部材１１が２つの歯部８の間に係合しているときに、係合部材１１を従動歯付プーリ５の回転中心に向かって付勢していることが好ましい。なお、弾性部材１２は、係合部材１１が２つの歯部８の間に係合しているとき、従動歯付プーリ５の径方向に弾性復元力が働いていなくてもよい。
【００４２】
背面突起付ベルト４の突起６が従動歯付プーリ５の歯部８に接触していないとき、図１に示すように、係合部材１１が２つの歯部８の間に係合する。それにより、従動歯付プーリ５に何かが接触した場合や、振動、自重によって従動歯付プーリ５が回転するのを防止できる。
また、突起６と歯部８との衝突により従動歯付プーリ５が回転するとき、係合部材１１は歯部８によって押圧される。それにより、図２に示すように、弾性部材１２は、従動歯付プーリ５の径方向に弾性変形して、係合部材１１が、従動歯付プーリ５の径方向に移動する。従動歯付プーリ５の回転に伴い、係合部材１１が歯部８を乗り越えると、係合部材１１は、乗り越えた歯部８とその隣りの歯部８との間に係合する。そのため、突起６と歯部８との衝突によって従動歯付プーリ５が受けた力によって、突起６が歯部８から離れた後、従動歯付プーリ５が回転するのを防止できる。つまり、突起６と歯部８との衝突によって、従動歯付プーリ５が過剰に回転するのを防止できる。
【００４３】
次に、駆動プーリ２の回転速度に対する従動歯付プーリ５の回転速度の比（変速比）Ｒａについて説明する。従動歯付プーリ５の歯部８の数を、歯数ＺPとすると、突起６と歯部８との１回の衝突による従動歯付プーリ５の回転角は、３６０／ＺP［ｄｅｇ］である。背面突起付ベルト４が１周する間に、突起６は歯部８に１回衝突する。よって、背面突起付ベルト４の１周当たりの従動歯付プーリ５の回転角Ａ1［ｄｅｇ］は、Ａ1＝３６０／ＺPである。
【００４４】
一方、駆動プーリ２の径をＤ［ｍｍ］とすると、駆動プーリ２が１回転したときの背面突起付ベルト４の走行距離は、Ｄπ［ｍｍ］である。背面突起付ベルト４の周長をＬ［ｍｍ］とすると、背面突起付ベルト４が１周するために必要な駆動プーリ２の回転の回数は、Ｌ／（Ｄπ）である。よって、背面突起付ベルト４の１周当たりの駆動プーリ２の回転角Ａ2［ｄｅｇ］は、Ａ2＝３６０・Ｌ／（Ｄπ）である。
【００４５】
駆動プーリ２の回転速度に対する従動歯付プーリ５の回転速度の比（変速比）Ｒａは、背面突起付ベルト４の１周当たりの駆動プーリ２の回転角と従動歯付プーリ５の回転角の比で表すことができる。したがって、変速比Ｒａは、下記式（１）で表すことができる。
Ｒａ＝Ａ1／Ａ2＝Ｄπ／（ＺP・Ｌ）    ・・・（１）
【００４６】
式（１）から明らかなように、変速比Ｒａは、従動歯付プーリ５の歯数ＺP、ベルト長さＬ、および駆動プーリ２の径Ｄに依存する。
従動歯付プーリ５の歯数ＺP、および駆動プーリ２の径Ｄが同じであれば、ベルト長さＬが長いほど、歯部８と突起６との衝突の時間間隔が長くなる。よって、従動歯付プーリ５の回転速度が遅くなり、変速比Ｒａは小さくなる。逆に、ベルト長さＬが短いほど、歯部８と突起６との衝突の時間間隔が短くなり、変速比Ｒａは大きくなる。
ベルト長さＬ、および駆動プーリ２の径Ｄが同じであれば、従動歯付プーリ５の歯数ＺPが多いほど、歯部８と突起６との１回の衝突による従動歯付プーリ５の回転角度は小さくなる。よって、ベルト１周当たりの従動歯付プーリ５の回転角度が小さくなり、変速比Ｒａは小さくなる。逆に、歯数ＺPが少ないほど、歯部８と突起６との１回の衝突による従動歯付プーリ５の回転角度は大きくなり、変速比Ｒａは大きくなる。
従動歯付プーリ５の歯数ＺP、およびベルト長さＬが同じであれば、駆動プーリ２の径Ｄが小さいほど、背面突起付ベルト４の走行速度が遅くなり、歯部８と突起６との衝突の時間間隔が長くなる。よって、従動歯付プーリ５の回転速度が遅くなり、変速比Ｒａは小さくなる。逆に、駆動プーリ２の径Ｄが大きいほど、背面突起付ベルト４の走行速度は速くなり、歯部８と突起６との衝突の時間間隔が短くなるため、変速比Ｒａは大きくなる。
【００４７】
従動歯付プーリ５の歯数ＺP、ベルト長さＬ、駆動プーリ２の径Ｄを変更することによって、変速比Ｒａを様々な値に変更できる。変速比Ｒａは、１以外であることが好ましい。つまり、背面突起付ベルト４が１周する期間における従動歯付プーリ５の回転速度が、駆動プーリ２の回転速度と異なることが好ましい。また、変速比Ｒａは、１未満がより好ましい。なお、変速比Ｒａは、１より大きくてもよい。
【００４８】
例えば、歯数ＺPが３０で、ベルト長さＬが１２５ｍｍ、駆動プーリ２の径Ｄが７．９６ｍｍの場合、Ｒａ＝１／１５０となる。これは、駆動プーリと従動プーリにベルトが巻き掛けられた構成の従来のベルト式変速機構で可能な変速比Ｒａよりも大幅に小さい。仮に、このような従来のベルト式変速機構において、同じ変速比Ｒａを得ようとすると、従動プーリの径は駆動プーリの径の１５０倍にする必要がある。一方、上述した本実施形態の一例では、歯数ＺPが３０でさえあれば、従動歯付プーリ５の径は特に限定されず、駆動プーリ２の径より小さくすることも可能である。
【００４９】
本実施形態のベルト式変速機構１は、ベルト長さＬを長くすることで、変速比Ｒａを小さくできる。よって、従動歯付プーリ５の径を大きくしなくても、変速比Ｒａを小さくすることができる。したがって、従動歯付プーリ５の大型化を抑制しながら、より小さい変速比Ｒａを実現できる。
また、本実施形態のベルト式変速機構１は、１つの背面突起付ベルト４で、駆動プーリ２の回転力を、従動歯付プーリ５に伝達することができるため、ベルトを２つ以上用いて段階的に変速する構成に比べて、構成が簡易である。
【００５０】
上述したように、背面突起付ベルト４の平坦部７に最も近い歯部８は、平坦部７に接触しないか、もしくは、接触していても押し付けられない。仮に、従動歯付プーリ５の歯部８が平坦部７に押し付けられていると、突起６が歯部８に接触しないときに、従動歯付プーリ５の歯部８と平坦部７との摩擦によって、従動歯付プーリ５が回転して、変速比Ｒａが狂う恐れがある。また、従動歯付プーリ５の歯部８が平坦部７に押し付けられていると、平坦部７が摩耗して、破断などの破損が生じる恐れがある。
従動歯付プーリ５の歯部８が、背面突起付ベルト４の平坦部７に接触しないか、もしくは、接触していても押し付けられないことで、変速比Ｒａを安定させることができると共に、背面突起付ベルト４の破損を防止できる。
【００５１】
また、距離ｈ１は、突起６の突出高さｈ２よりも小さい。そのため、突起６が従動歯付プーリ５に接触することなく通過してしまうのを防止できる。それにより、駆動プーリ２の回転力を確実に従動歯付プーリ５に伝達でき、変速比Ｒａを安定させることができる。
【００５２】
また、背面突起付ベルト４の平坦部７に最も近い歯部８の両側の歯部８と平坦部７との間の最短距離ｈ３は、突起６の突出高さｈ２以上である。仮に、距離ｈ３が、突起６の突出高さｈ２よりも小さいと、突起６が、背面突起付ベルト４の平坦部７に最も近い歯部８ではなく、その隣りの歯部８に接触してしまう。その場合、突起６と歯部８との１回の衝突によって、従動歯付プーリ５が回転しすぎてしまい、変速比Ｒａが狂う。よって、距離ｈ３が突出高さｈ２以上であることにより、変速比Ｒａを安定させることができる。なお、距離ｈ３が、突起６の突出高さｈ２と同じ場合、突起６は、背面突起付ベルト４の平坦部７に最も近い歯部８の隣りの歯部８の先端に接触するものの、従動歯付プーリ５をほとんど回転させることなく、そのままその歯部８を通り過ぎて、背面突起付ベルト４の平坦部７に最も近い歯部８に接触できる。よって、距離ｈ３は、突起６の突出高さｈ２と同じであってもよい。変速比Ｒａをより安定させるには、距離ｈ３は、突出高さｈ２より大きいことが好ましい。
【００５３】
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態のベルト式変速機構１０１について説明する。但し、上記第１実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を用いて適宜その説明を省略する。
【００５４】
図３に示すように、本実施形態のベルト式変速機構１０１は、駆動プーリ２、従動歯付プーリ５、およびアイドルプーリ３に加えて、アイドルプーリ１０９を有する。それ以外の構成は、第１実施形態のベルト式変速機構１と同じである。
【００５５】
アイドルプーリ１０９の外周面は、背面突起付ベルト４の内周面に接触する。つまり、背面突起付ベルト４は、駆動プーリ２と、アイドルプーリ３と、アイドルプーリ１０９に巻き掛けられている。背面突起付ベルト４が歯付ベルトの場合、アイドルプーリ１０９は、歯付プーリである。アイドルプーリ１０９は、アイドル軸１０９Ｓに設けられている。アイドルプーリ１０９は、回転可能なアイドル軸１０９Ｓに固定されているか、もしくは、回転不能なアイドル軸３Ｓに回転可能に設けられている。アイドルプーリ１０９は、本発明の補助プーリに相当する。
【００５６】
従動歯付プーリ５は、背面突起付ベルト４のアイドルプーリ１０９と接触する箇所の背面側に配置されている。より詳細には、従動歯付プーリ５は、背面突起付ベルト４のアイドルプーリ１０９と接触する箇所において、突起６と歯部８が衝突するように配置されている。
【００５７】
第１実施形態と同様に、背面突起付ベルト４の平坦部７に最も近い歯部８と、平坦部７との間の最短距離ｈ１は、ゼロ以上である。従動歯付プーリ５の歯部８は、平坦部７に接触しないか、もしくは、接触していても押し付けられない。第１実施形態と同様に、距離ｈ１は、突起６の突出高さｈ２よりも小さい。第１実施形態と同様に、平坦部７に最も近い歯部８の両側の歯部８と平坦部７との間の最短距離ｈ３は、突起６の突出高さｈ２以上である。距離ｈ３は、突起６の突出高さｈ２よりも大きいことが好ましい。
【００５８】
背面突起付ベルト４の走行時、背面突起付ベルト４のうちアイドルプーリ１０９によって内周側から支持されている箇所において、歯部８と突起６とが衝突する。第１実施形態のベルト式変速機構１の場合、従動歯付プーリ５の負荷が大きいと、突起６が従動歯付プーリ５を回転させることができず、背面突起付ベルト４が撓んで突起６が歯部８を乗り越えてしまう場合がある。一方、本実施形態によると、突起６と歯部８とが衝突する箇所における背面突起付ベルト４のたわみを防止できる。そのため、たとえ従動歯付プーリ５の負荷が大きくても、突起６によって従動歯付プーリ５を確実に回転させることができる。
【００５９】
従動歯付プーリ５は、背面突起付ベルト４のアイドルプーリ１０９に巻き掛けられて湾曲した箇所と対向する。そのため、第１実施形態のように、従動歯付プーリ５が背面突起付ベルト４の直線状の部分に対向する場合に比べると、距離ｈ１が同じであっても、距離ｈ３がより大きくなる。従動歯付プーリ５の歯数（ＺP）が多いほど、距離ｈ３は小さくなる。しかし、上述したように、本実施形態は、第１実施形態よりも距離ｈ３が大きくなるため、ｈ１＜ｈ２≦ｈ３を満たすように設計しやすい。
【００６０】
また、駆動プーリ２の位置を維持したまま、アイドルプーリ３とアイドルプーリ１０９の位置を変更することで、従動歯付プーリ５を様々な位置に配置することができる。つまり、従動歯付プーリ５の配置レイアウトの自由度が高い。
【００６１】
（第２実施形態の変形例）
図４は、第２実施形態の変形例のベルト式変速機構１０１Ａの構成を示す図である。このベルト式変速機構１０１Ａは、アイドルプーリ１０９を備えない。背面突起付ベルト４のアイドルプーリ３と接触する箇所において、突起６と歯部８が衝突するように、従動歯付プーリ５が配置されている。また、図示は省略するが、背面突起付ベルト４の駆動プーリ２と接触する箇所において、突起６と歯部８が衝突するように、従動歯付プーリ５が配置されていてもよい。
この変形例によると、アイドルプーリ１０９を設けなくてよいため、ベルト式変速機構の構成をより簡易化できる。
【００６２】
＜第３実施形態＞
以下、本発明の第３実施形態のベルト式変速機構２０１について説明する。但し、上記第１実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を用いて適宜その説明を省略する。
【００６３】
図５に示すように、本実施形態のベルト式変速機構２０１は、背面突起付ベルト２０４の背面の構成が、第１実施形態の背面突起付ベルト４と異なっている。それ以外の構成は、第１実施形態のベルト式変速機構１と同じである。
本実施形態の背面突起付ベルト２０４の背面（外周面）には、ベルト長手方向に並んだ複数の突起６が設けられている。図５では、突起６の数は４つであるが、突起６の数はこれに限定されない。各突起６は、ベルト幅方向に延びている。複数の突起６は、ベルト長手方向に一定の間隔で設けられていてもよく、異なる間隔で設けられていてもよい。
【００６４】
隣接する２つの突起６のベルト長手方向の中間位置のベルト長手方向の距離の最大値を、距離ｄ１とする。より詳細には、距離ｄ１は、上記の２つの中間位置の平坦部７に沿ったベルト長手方向の距離とする。また、隣接する２つの突起６の間のベルト長手方向の最短距離の最大値を、距離ｄ２とする。突起６は、側面が平坦部７に対して垂直であるか、先端に向かって先細り状である。そのため、距離ｄ２は、隣接する２つの突起６の間の平坦部７上の距離である。また、従動歯付プーリ５の複数の歯部８の径方向外側の先端を通る円周上における複数の歯部８のピッチを、Ｐとする。距離ｄ１は、ピッチＰよりも大きいことが好ましい。距離ｄ２は、ピッチＰよりも大きいことが好ましい。
【００６５】
次に、本実施形態のベルト式変速機構２０１の変速比Ｒａについて説明する。
第１実施形態のベルト式変速機構１と同様に、突起６と歯部８とが衝突することにより、従動歯付プーリ５は回転する。第１実施形態で述べたように、突起６と歯部８との１回の衝突による従動歯付プーリ５の回転角は、３６０／ＺP［ｄｅｇ］である。背面突起付ベルト２０４の突起６の数を、ＺBとする。背面突起付ベルト２０４が１周する間に、突起６は歯部８にＺB回衝突する。よって、背面突起付ベルト２０４の１周当たりの従動歯付プーリ５の回転角Ａ1［ｄｅｇ］は、Ａ1＝３６０・ＺB／ＺPである。
【００６６】
一方、第１実施形態で述べたように、背面突起付ベルト２０４の１周当たりの駆動プーリ２の回転角Ａ2［ｄｅｇ］は、Ａ2＝３６０・Ｌ／（Ｄπ）である。よって、変速比Ｒａは、下記式（２）で表すことができる。
Ｒａ＝Ａ1／Ａ2＝ＺB・Ｄπ／（ＺP・Ｌ）    ・・・（２）
上記式（２）において、ＺB＝１とすることで、第１実施形態の式（１）と同じになる。よって、上記式（２）は、第１〜第３実施形態の変速比Ｒａを表す式である。
【００６７】
上記式（２）から明らかなように、変速比Ｒａは、背面突起付ベルト２０４の突起６の数ＺB、従動歯付プーリ５の歯数ＺP、ベルト長さＬ、および駆動プーリ２の径Ｄに依存する。
従動歯付プーリ５の歯数ＺP、ベルト長さＬ、および駆動プーリ２の径Ｄが同じであれば、突起６の数ＺBが少ないほど、ベルト１周当たりの歯部８と突起６の衝突回数は少なくなる。よって、ベルト１周当たりの従動歯付プーリ５の回転角度が小さくなり、変速比Ｒａは小さくなる。逆に、突起６の数ＺBが多いほど、ベルト１周当たりの歯部８と突起６の衝突回数は多くなり、変速比Ｒａは大きくなる。
突起６の数ＺB、従動歯付プーリ５の歯数ＺP、および駆動プーリ２の径Ｄが同じであれば、ベルト長さＬが長いほど、歯部８と突起６との衝突の時間間隔が長くなる。よって、従動歯付プーリ５の回転速度が遅くなり、変速比Ｒａは小さくなる。逆に、ベルト長さＬが短いほど、歯部８と突起６との衝突の時間間隔が短くなり、変速比Ｒａは大きくなる。
突起６の数ＺB、ベルト長さＬ、および駆動プーリ２の径Ｄが同じであれば、従動歯付プーリ５の歯数ＺPが多いほど、歯部８と突起６との１回の衝突による従動歯付プーリ５の回転角度は小さくなる。よって、ベルト１周当たりの従動歯付プーリ５の回転角度が小さくなり、変速比Ｒａは小さくなる。逆に、歯数ＺPが少ないほど、歯部８と突起６との１回の衝突による従動歯付プーリ５の回転角度は大きくなり、変速比Ｒａは大きくなる。
突起６の数ＺB、従動歯付プーリ５の歯数ＺP、およびベルト長さＬが同じであれば、駆動プーリ２の径Ｄが小さいほど、背面突起付ベルト２０４の走行速度が遅くなり、歯部８と突起６との衝突の時間間隔が長くなる。よって、従動歯付プーリ５の回転速度が遅くなり、変速比Ｒａは小さくなる。逆に、駆動プーリ２の径Ｄが大きいほど、背面突起付ベルト２０４の走行速度は速くなり、歯部８と突起６との衝突の時間間隔が短くなるため、変速比Ｒａは大きくなる。
【００６８】
本実施形態のベルト式変速機構２０１は、背面突起付ベルト２０４の突起６の数を少なくすることで、変速比Ｒａを小さくできる。また、ベルト長さＬを長くすることで、変速比Ｒａを小さくできる。よって、従動歯付プーリ５の径を大きくしなくても、変速比Ｒａを小さくすることができる。したがって、従動歯付プーリ５の大型化を抑制しながら、より小さい変速比Ｒａを実現できる。
また、本実施形態のベルト式変速機構１は、１つの背面突起付ベルト２０４で、駆動プーリ２の回転力を、従動歯付プーリ５に伝達することができるため、ベルトを２つ以上用いて段階的に変速する構成に比べて、構成が簡易である。
【００６９】
突起６の数ＺB、従動歯付プーリ５の歯数ＺP、および駆動プーリ２の径Ｄが同じであれば、距離ｄ１および距離ｄ２が大きいほど、ベルト長さＬが長くなる。上述したように、ベルト長さＬが長いほど、変速比Ｒａは小さくなる。よって、距離ｄ１および距離ｄ２を大きくすることで、変速比をより小さくできる。
【００７０】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。
【００７１】
本発明における回転規制部材は、係合部材１１と弾性部材１２の組み合わせに限定されない。本発明における回転規制部材は、背面突起付ベルトの突起が従動歯付プーリの歯部に接触しないときに、従動歯付プーリの回転を規制できる構成であればよい。
【００７２】
本発明のベルト式変速機構は、回転規制部材を備えていなくてもよい。
【００７３】
本発明のテンションプーリは、アイドルプーリに限らない。本発明のテンションプーリは、装置等を駆動する従動プーリであってもよい。また、本発明の補助プーリは、アイドルプーリに限らない。本発明の補助プーリは、装置等を駆動する従動プーリであってもよい。
【００７４】
本発明のベルト式変速機構は、駆動プーリとテンションプーリ（と補助プーリ）以外に、背面突起付ベルトの内周面または背面に接触するプーリを備えていてもよい。例えば、ベルト式変速機構は、背面突起付ベルトの突起と接触する従動歯付プーリを２つ以上備えていてもよい。
【実施例】
【００７５】
次に、表１に示すように、背面突起付ベルト４の突起６の数（ＺB）、従動歯付プーリ５の歯部８の数（ＺP）、駆動プーリ２の径（Ｄ［ｍｍ］）、及び、背面突起付ベルト４の周長（Ｌ［ｍｍ］）を様々に変更した、実施例１〜６に係るベルト式変速機構１について、それぞれ変速比（Ｒａ＝ＺB・Ｄπ／（ＺP・Ｌ））を算出した。なお、参考例１は、先行文献１の構成において、占有スペースが最小となるように歯ピッチ１ｍｍを選択して、変速比（Ｒａ）が最小の１／２５になるプーリの組み合わせを選択したものである。
【００７６】
【表１】
0006793090.tif 000002
【００７７】
実施例１と実施例２を比較すると、従動歯付プーリ５の歯部８の数（ＺP）を大きくすると、変速比（Ｒａ）は小さくなることが分かる。同じように、実施例１と実施例３を比較すると、背面突起付ベルト４の周長（Ｌ）を大きくすると、変速比（Ｒａ）は小さくなることが分かる。しかしながら、従動歯付プーリ５の歯部８の数（ＺP）や背面突起付ベルト４の周長（Ｌ）を大きくすることは、ベルト式変速機構１のコンパクト化の観点からは好ましくない。そのため、従動歯付プーリ５の歯部８の数（ＺP）や背面突起付ベルト４の周長（Ｌ）は許容されるスペースと得られる変速比（Ｒａ）のバランスを取りながら選定されることとなる。
【００７８】
一方、実施例１、実施例４、実施例５を比較すると、駆動プーリ２の径（Ｄ）が小さくなる程、変速比（Ｒａ）も小さくなることが分かる。駆動プーリ２の径（Ｄ）は、ベルト式変速機構１のコンパクト化と変速比（Ｒａ）を小さくできることの両面から、動力伝達が行える範囲で小さい程好ましく、２〜３０ｍｍ、より好ましくは３〜１５ｍｍ（特に５〜１０ｍｍ）の範囲であることが好ましい。
【００７９】
実施例１と実施例６を比較すると、背面突起付ベルト４の突起６の数（ＺB）は小さい程、変速比（Ｒａ）も小さくなることが分かる。背面突起付ベルト４の突起６の数（ＺB）はベルト式変速機構１の大きさに影響を与えないことから、小さな変速比（Ｒａ）を得るためには小さい程よく、特に背面突起付ベルト４の突起６の数（ＺB）＝１であることが好ましい。
【００８０】
参考例１の構成では、従動プーリの歯数が２５０個となり、本願の構成（実施例１〜６）と比較して、格段に多く、更に、ベルト長さも２５０ｍｍ以上となり、本願の構成（実施例１〜６）よりも長く必要になり、システム自体が非常に大きくなることが分かる。例え占有スペースが最小となる歯ピッチ１ｍｍを選択したとしても、占有スペースは大きいわりに、変速比は余り小さくできないことが分かる。
【００８１】
ベルト式変速機構１の設計時には、例えば駆動プーリ２の径が変更できない場合があるが、本願の構成を採用することで、背面突起付ベルト４の突起６の数（ＺB）、従動歯付プーリ５の歯部８の数（ＺP）、背面突起付ベルト４の周長（Ｌ）といった他のパラメータを変更することにより、変速比（Ｒａ）を自由に変更することができ、既存の変速機構と比較して設計自由度が高いという特徴がある。
【符号の説明】
【００８２】
１、１０１、１０１Ａ、２０１  ベルト式変速機構
２  駆動プーリ
３  アイドルプーリ（テンションプーリ）
４、２０４  背面突起付ベルト
５  従動歯付プーリ
６  突起
８  歯部
１０  回転規制部材
１０９  アイドルプーリ（補助プーリ）
【図１】
0006793090.tif 000003
【図２】
0006793090.tif 000004
【図３】
0006793090.tif 000005
【図４】
0006793090.tif 000006
【図５】
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