(57)【要約】  本開示は、アンギュラードライブのためのベルトを用いる方法および装置に関する。ねじれた幾何学形状が、ベルトの第１のフリースパンに施される。シーブは、ベルトの第１のフリースパンを、第１のフリースパンの第１の先端において支持し、シーブは、ベルトの第１のフリースパンの幾何学形状中心線を第１のフリースパンの第２の先端に対して所与のフリートアングルでずらすように、回転シーブまたは被駆動シーブの位置決めと方向付けとのうち少なくとも１つを行う。
2020533544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンギュラードライブのためのベルトを用いる方法であって、
ねじれた幾何学形状を前記ベルトの第１のフリースパンに施すことと、
前記ベルトの前記第１のフリースパンを、前記第１のフリースパンの第１の先端において自由回転シーブまたは被駆動シーブを介して支持することと、
前記ベルトの前記第１のフリースパンの幾何学形状中心線を、前記第１のフリースパンの第２の先端に対して所与のフリートアングルでずらすように、前記回転シーブまたは前記被駆動シーブの位置決めと方向付けとのうち少なくとも１つを行うこととを備える、方法。
【請求項２】
前記ベルトの前記第１のフリースパンの前記所与のフリートアングルのずれの方向および大きさが、支持シーブを有する前記ベルトのねじれておらず位置ずれした第２のフリースパンの方向および大きさと同等であり、前記支持シーブの、前記ベルトのねじれておらず位置ずれした前記第２のフリースパンの係合境界面における一方の縁部から反対側の縁部までの前記ベルトのねじれておらず位置ずれした前記第２のフリースパンにわたる全張力差が、前記ねじれた幾何学形状を有する前記第１のフリースパンの係合境界面における前記第１のフリースパンの一方の縁部から反対側の縁部までの全張力差と実質的に逆である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ベルトの前記第１のフリースパンは、２０：１以下のねじれ率を有し０．２５〜１．５°の範囲の前記所与のフリートアングルを有するねじれた幾何学形状を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記自由回転シーブまたは前記被駆動シーブは１つ以上のシーブを含み、前記１つ以上のシーブは、前記シーブのある係合境界面上のねじれた入口と前記シーブの他の係合境界面における直線状の出口とを有する前記ベルトの前記第１のフリースパンについて、導入されたフリートアングルのずれの１つの寸法を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記自由回転シーブまたは前記被駆動シーブは１つ以上のシーブを含み、前記１つ以上のシーブは、前記シーブのある係合境界面上のねじれた入口と前記シーブの他の係合境界面における直線状の出口とを有する前記ベルトの前記第１のフリースパンについて、導入されたフリートアングルのずれの２つの寸法を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記自由回転シーブまたは前記被駆動シーブは、１つ以上のフランジ付きシーブを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ベルトの前記第１のフリースパンの第１の先端に位置する前記自由回転シーブまたは前記被駆動シーブは、前記ベルトの前記第１のフリースパンの第２の先端に位置する他のシーブに対して直交して位置する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
アンギュラードライブのためのベルトを用いる装置であって、
ねじれた幾何学形状に構成されたフリースパンを有するベルトと、
前記ベルトの前記フリースパンの第１の先端部を支持する自由回転シーブと被駆動シーブとのうち少なくとも１つと、
前記自由回転シーブおよび／または前記被駆動シーブを収容し、前記ねじれた幾何学形状に構成された前記ベルトの前記フリースパンの幾何学形状中心線をずらすために、前記自由回転シーブおよび／または前記被駆動シーブの位置決めおよび／または方向付けを行うように構成されたシーブ支持アセンブリとを備え、前記ベルトの前記フリースパンは、前記ベルトの前記フリースパンの第２の端部に位置決めされた静止したシーブに対して所与のフリートアングルでずれており、前記シーブ支持アセンブリは、前記ずれを維持するために前記所与のフリートアングルで前記自由回転シーブおよび／または前記被駆動シーブを保持するように構成されている、装置。
【請求項９】
前記シーブ支持アセンブリは摺動するように構成されている、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記シーブ支持アセンブリは旋回するように構成されている、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記静止したシーブは、前記自由回転シーブおよび／または前記被駆動シーブに直交する、請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記自由回転シーブまたは前記被駆動シーブは、１つ以上のフランジ付きシーブを含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
前記ベルトは平ベルトである、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記平ベルトは少なくとも部分的に、鋼鉄、アラミド、ポリエステル、ポリウレタン、および強化合成繊維のうち少なくとも１つで構成されている、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記フランジ付きシーブは、前記平ベルトよりも少なくとも１ｍｍ幅が広い前記シーブのフランジ間の幅を含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記ベルトの前記第１のフリースパンは、２０：１または１５：１のねじれ率を有するねじれた幾何学形状を含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
前記ベルトの前記第１のフリースパンは、１５：１以下のねじれ率を有するねじれた幾何学形状を含む、請求項１３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、「Normalizing Tension Distribution and Minimizing Sidewall Abrasion Within Angular Drive Belt Systems（アンギュラードライブベルトシステム内における張力分布の正規化および側壁の摩耗の最小化）」と題された、２０１７年７月１０日に出願された米国仮特許出願第６２／５３０，４２０号の利益を主張し、参照によりその内容全体がここに組み込まれる。
【０００２】
技術分野
本開示は、ベルトを利用した動力伝達方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
オープンエンド平ベルトが、エレベータ、フォークリフト、およびシザーリフトなどの振動リニアの応用において、動力を伝達するために使用されている。平ベルトの材料構造の革新によって、ベルト性能が改良されてきた。これらのベルトには、ワイヤロープと比べて、耐用年数を伸ばすためのメンテナンスフリーの操作、安価な製造費、および使用荷重の集合を考慮した小さな設計エンベロープなどの多くの利点がある。
【０００４】
シーブの配置または配列が不正確だとベルトの早期（および破局的な場合もある）故障につながる場合があるため、一般に、平ベルトの応用において細心の注意が払われている。ワイヤロープと比較して、平ベルトはシーブのずれの影響をより受けやすい。一般に、平ベルト（すなわち、歯のないベルト）は、ねじれた幾何学形状を意図したものではない。特定例を挙げると、０．２５°のフリートアングルは、目立つ断片によって、ワイヤロープの耐用年数を縮めることになり、おそらく耐用年数を１５％縮めてしまう。ワイヤロープは、フランジにわたって横方向に曲がって必要とされる出口角に対応しなければならないが、この方向に曲がることは十分可能である。
【０００５】
他方で、平ベルトは、曲げ主軸に直交する方向において極めて頑強であるため、同じ０．２５°のフリートアングルでは、鋼線ロープ強化ポリウレタン平ベルトの寿命が９５％以上も短くなってしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
平ベルトと比べてワイヤロープが有する他の明らかな利点は、どの方向にも曲がることができることである。これにより、設計者は、互いに面外のシーブを配置することができ、機能性が強化されたシーブのさらにいっそう複雑な配置の作成が可能になる。シーブにはワイヤロープと比較してそれらの配置および配列により制約があるが、ベルトも面外のシーブを用いて同様に実現可能である。ベルトが２つのシーブ間のフリースパンにおいてねじれる場合、スパンは、一般的な技術的手法におけるある所定の最小長さを満たさなければならない。９０°のねじれの場合、このスパンは、一般にベルト幅の少なくとも２０倍であることが推奨される。この測定基準は、通常「ねじれ率」と呼ばれ、たとえば、９０°のねじれの場合、フリースパンの長さがベルト幅で割られたものである。一例として、２０ｍｍの幅、３００ｍｍのフリースパン、および４５°のねじれを有するベルトを考える。そうすると、このスパンの場合、ねじれ率は３０：１となる。よりきついねじれが伝達し得る付加的な圧縮の利点には耐用年数の著しい短縮が伴うため、技術的手法において、２０：１よりも大きいねじれは一般に推奨されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
概要
本明細書で開示されるのは、ねじれていない幾何学形状と比較して、耐用年数がごくわずかしか減少しない、大きなねじれた幾何学形状を含む角平ベルトドライブシステムの設計のための方法、システム、および構成要素である。これらの方法を用いて、特定の実現例では、耐用年数をほとんど犠牲にすることなく、たとえば７：１という大きなねじれ率を達成可能であり、よりコンパクトな設計エンベロープになる。
【０００８】
そのようなねじれ率を実現するための適切な設計技術は、シーブ境界面においてフリートアングルとねじれた幾何学形状との双方にさらされる平ベルトの故障モードの基礎的理解から導かれる。かなり大きなフリートアングルにさらされる直線（ねじれていない）平ベルトの場合、主に次の３つの故障モードが中心である。すなわち、シーブに沿ったベルトの中立位置までの走行を妨げる、フランジに沿ったベルト被覆の側壁の摩耗と、側壁の接触端と反対側のワイヤの、張力に基づくカッピング破壊または疲労破壊と、より高い張力にさらされるワイヤロープの真下での被覆の早期劣化である。これらの３つの状況が同時に発生することは、注目に値する。たとえば、ずれたシーブがベルト内の張力分布をシフトさせて、より高いベルト張力が発生し、その結果シーブの「ハイコーナー（high corner）」にシーブの圧力がかかる。不均一な圧力分布は、フランジを有さない円筒形ドラム上の中立位置までベルトを走行させる際の駆動力である。しかしながら、フランジが存在すると、フランジは、高い張力と反対側のベルトの側壁に沿った接触で、ベルト上の正味の圧力分布に対抗する。したがって、フリートアングルの状態は三重に損傷を受けて、ベルトの被覆の側壁、強化ストランド、およびシーブの表面とベルトの高張力側のストランドとの間の被覆材料に過度の圧力を生じる。
【０００９】
また、２つのシーブ間のベルトのフリースパンをアンギュラードライブのねじれた幾何学形状にさらすと、複数の機構を介してベルトに過度の圧力が生じる。第１に、任意の強化平ベルトの幾何学形状のねじれによって、張力が、一定の分布に加えて実質的に放物線状の最も外側のストランドまでシフトする。これは、ベルトの中央付近のストランドと比較して、外側のストランドがより長い螺旋経路を横断しなければならないことが原因である。しかしながら、材料および幾何学形状によっては、この張力の不均衡はわずかな場合がある。
【００１０】
実際は、鋼鉄補強ポリウレタン構造のねじれた平ベルトは、曲げられる、張力を受ける、またはベルトそのもののねじれと関連するねじれ応力疲労に達するよりも大分前に、シーブの相互作用によって故障する。これを理解するために、ねじれた平ベルトが、その引張荷重に加えて全体的なねじりモーメントを保持することを考慮しなければならない。これは、ねじれたベルトスパンの任意の自由物体部分の切り口で容易に分かる。つまり、外側のストランドの張力ベクトルは、それぞれのワイヤロープの螺旋経路をたどるため、中心軸と平行ではない。ひとたびストランドにわたって一体化されてベルトの合荷重が得られると、個々の張力ベクトルが平行でないために、前述のねじりモーメントは、フリースパンにおける全ての地点でねじれたベルトを通じて伝えられる。
【００１１】
ベルトのフリースパンを伝わるこのねじりモーメントは、シーブであろうと終端であろうと、フリースパンの両側の支持体によって与えられなければならない。ベルトの両側で押圧している２つの円筒ころで構成されるシーブの対を想像する場合、対向するころの表面の圧力は、良好に対称的な態様でベルトにねじりモーメントを付与するのに必要な接触をもたらす。その後、主シーブは、標準的な態様で自由に平ベルトに転送圧力を与える。この状況では、わずかな、ねじれた幾何学形状そのものによって発生する応力のみと関連する耐用年数の減少を予想するべきである。
【００１２】
しかしながら、ほとんどのシーブ設計は、スパンを通過するねじりモーメントの付与に役立つことがその唯一の目的である、反対側のころを有していない。主シーブはベルトの底面に圧力を加えることしかできないため、他の方法によってねじりモーメントを実現しなければならない。すなわち、ベルトをシーブの表面と接した状態に保つ主シーブの圧力と連動したシーブの片側への圧力分布における横方向シフトである。このシフトは、視覚的に識別可能である（図５を参照）。つまり、ベルトとシーブとの間の係合線は、シーブの回転軸に平行な状態から斜角まで回転する。その結果、ベルトはシーブから非対称に支持され、ベルトがシーブに係合すると、ベルトの一方の縁部上の接触が、他方の縁部上の接触に先立って発生する。これにより、フリースパン状態から強化ストランドを延ばすベルトに対して幾何学形状が押し付けられることによって、影響を受けたストランド内が高張力状態になると、ベルトの強化ストランド内の張力分布が、シーブが最初に接触するベルトの縁部に向けてシフトする。ストランドにおける不均衡な張力分布によって、高張力状態と反対のベルトの側に側壁の圧力反応が生じる。
【００１３】
したがって、本発明のある態様は、アンギュラードライブのためのベルトを用いる方法を提供する。この方法は、ねじれた幾何学形状をベルトの第１のフリースパンに施すことと、ベルトの第１のフリースパンを、第１のフリースパンの第１の先端において自由回転シーブまたは被駆動シーブを介して支持することと、ベルトの第１のフリースパンの幾何学形状中心線を第１のフリースパンの第２の先端に対して所与のフリートアングルでずらすように、回転シーブまたは被駆動シーブの位置決めと方向付けとのうち少なくとも１つを行うこととを備える。
【００１４】
ベルトは平ベルトである（すなわち、歯がない）。いくつかの実現例では、平ベルトは、鋼鉄ベルト、アラミドベルト、ポリエステルベルト、ポリウレタンベルト、および合成繊維強化ベルトのうち少なくとも１つである。いくつかの実現例では、自由回転シーブまたは被駆動シーブは、１つ以上のフランジ付きシーブを含む。
【００１５】
いくつかの実現例では、ベルトの第１のフリースパンの所与のフリートアングルのずれの方向および大きさが、支持シーブを有するベルトのねじれておらず位置ずれした第２のフリースパンの方向および大きさと同等であり、支持シーブの、ベルトのねじれておらず位置ずれした第２のフリースパンの係合境界面における一方の縁部から反対側の縁部までのベルトのねじれておらず位置ずれした第２のフリースパンにわたる全張力差が、ねじれた幾何学形状を有する第１のフリースパンの係合境界面における第１のフリースパンの一方の縁部から反対側の縁部までの全張力差と実質的に逆である。
【００１６】
いくつかの実現例では、ベルトの第１のフリースパンは、２０：１以下のねじれ率を有し０．２５〜１．５°の範囲の所与のフリートアングルを有するねじれた幾何学形状を含む。
【００１７】
いくつかの実現例では、自由回転シーブまたは被駆動シーブは１つ以上のシーブを含み、１つ以上のシーブは、シーブのある係合境界面上のねじれた入口と、シーブの他の係合境界面における直線状の出口とを有するベルトの第１のフリースパンについて、導入されたフリートアングルのずれの１つの寸法を有する。
【００１８】
いくつかの実現例では、自由回転シーブまたは被駆動シーブは１つ以上のシーブを含み、１つ以上のシーブは、シーブのある係合境界面上のねじれた入口と、シーブの他の係合境界面における直線状の出口とを有するベルトの第１のフリースパンについて、導入されたフリートアングルの２つの寸法を有する。
【００１９】
本発明の他の態様は、アンギュラードライブのためのベルトを用いるための装置を提供する。この装置は、ねじれた幾何学形状に構成されたフリースパンを有するベルトと、ベルトのフリースパンの第１の先端部を支持する自由回転シーブと被駆動シーブとのうち少なくとも１つと、自由回転シーブおよび／または被駆動シーブを収容するシーブ支持アセンブリとを備える。シーブ支持アセンブリは、ベルトのフリースパンの第２の端部に位置決めされた静止したシーブに対して所与のフリートアングルでベルトのフリースパンの幾何学形状中心線をずらすために自由回転シーブおよび／または被駆動シーブの位置決めおよび／または方向付けを行うように、かつ、このずれを維持するために所与のフリートアングルで自由回転シーブおよび／または被駆動シーブを保持するように構成されている。
【００２０】
いくつかの実現例では、シーブ支持アセンブリは、摺動するように構成されている。
いくつかの実現例では、静止したシーブは、自由回転シーブおよび／または被駆動シーブに直交する。
【００２１】
ベルトは平ベルトである（すなわち、歯がない）。いくつかの実現例では、平ベルトは、鋼鉄ベルト、アラミドベルト、ポリエステルベルト、または他の高性能合成繊維強化ベルトのうち少なくとも１つである。
【００２２】
いくつかの実現例では、自由回転シーブまたは被駆動シーブは、１つ以上のフランジ付きシーブを含む。いくつかの実現例では、ねじれた幾何学形状は、１５：１以下のねじれ率を有する大きなねじれを含む。いくつかの実現例では、フランジ付きシーブは、フランジ付き誘導装置を必要とするベルト（歯がない）よりも約１ｍｍ幅が広いベルトのための溝を含むように広くすることができる。
【００２３】
本発明のさまざまな実施形態は、アンギュラードライブ内のねじれたベルトスパンのストランドの張力分布の非対称性の大きさを減少するのに役立ち、それによって、ねじれていない平ベルトドライブと互角の性能および寿命を有する、よりコンパクトなアンギュラードライブ設計が可能になる。発明を可能にする１つの重要な洞察は、大きなねじれを有する、適切に配列されたアンギュラードライブと、フリートアングルとして大きなずれを有する直線状の（ねじれていない）ベルトドライブとの両方が、早期故障を引き起こすシーブの圧力、ベルトの張力、および側壁の摩耗の類似のパターンを示すということである。側壁の摩耗負荷と不均一の張力分布が既存のねじれたベルトアンギュラードライブのそれらを反映するフリートアングル状態を設計者が選択する場合、フリートアングルは、不均一の張力分布と激しい側壁の摩耗との望ましくない副作用を打ち消すように、他の態様で十分に配列されたアンギュラードライブに追加されてもよい。所与のねじれ率およびベルト断面について、さもなければ一方の縁部にシフトされたであろうねじれたベルトにおける張力分布を再び正規化することによって、ベルトの耐用年数の劇的な延長を可能にする有利な（complimentary）フリートアングルが存在する。発明者は、これらの有利なフリートアングルはきわめて大きいことが多く、時には１°を超える（フリートアングルはきわめて著しいものであるため、予想される故障までの数百万回のサイクルに到達することはなく、シーブの数百回の曲げサイクルの範囲のねじれていないベルトを急速に破壊する）ことを発見した。
【００２４】
直線状または相対的に低いねじれを有するフリースパンを有するベルトトポロジーにフリートアングルを意図的に導入することによって、ベルトの耐用年数が１００分の１以下に減少する場合があるが、この同じフリートアングルは、大きくねじれたベルトの幾何学形状の寿命を同様に１００倍以上に延ばすことができる。１５：１以下のねじれ率の場合、有利なフリートアングルについての耐用年数試験において、０．２５〜１．５°だと、ねじれたベルトの寿命を２桁以上延ばすことができる。
【００２５】
ベルトのねじれたフリースパンのための最も効果のある有利なフリートアングルは、高サイクル試験を用いなくても経験的に求めることができる。ねじれた断面が高速（たとえば、７Ｈｚ）でフランジ付きシーブにわたって延ばされる場合、シーブから摩耗を受ける側壁はかなり熱くなり、温度カメラで検知可能である。そのため、フリートアングルが変化し得る設定を設け、温度カメラがベルトの幅にわたって均一な熱の蓄積を記録するまでこの設定を変更することによって、効果のある有利なフリートアングルを得ることができる。また、感圧フィルムを用いて効果のある有利なフリートアングルを得ることもでき、感圧フィルムをシーブとベルト表面との間に配設し、感圧フィルムが取り除かれるとその色分布を読み取る。当然のことながら、張力分布がベルトの縁部間の最小差でほぼ均一になるまで、このプロセスを繰り返して、フリートアングルを増加させる。
【００２６】
本発明の実現例は、フリートアングルと非常にねじれた幾何学形状との両方がベルト張力分布およびベルト摩耗のトライボロジーに類似の効果を示すということ、および、これらの状態を適切に重ねることによって、実施形態において、大きなねじれ形状と、ベルト耐用年数を劇的に延長する意図的に設計された有利なフリートアングルとを有するアンギュラードライブを用いることが可能になる。
【００２７】
当業者であれば、図面は主に例示のためであり、本明細書で説明される発明の主題の範囲を制限するように意図されたものではないと理解するであろう。図面は必ずしも縮尺通りではなく、例によっては、本明細書で開示される発明の主題のさまざまな態様は、異なる特徴を理解しやすくするために図面において誇張または拡大されて示されている場合がある。図面では一般に、同様の参照符号は同様の特徴（たとえば、機能的に類似のおよび／または構造的に類似の要素）を表す。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】典型的な平ベルトドライブ（従来技術）の複数の要素を示す図である。
【図２】フランジ付きシーブ、平行軸、およびフリースパンにフリートアングルを生じるシーブの平行位置ずれを有する平ベルトドライブシステムを示す図である。
【図３】位置ずれした平ベルトドライブの実例の上面図である。
【図４】大きなフリートアングルを有するスパンのシーブ係合境界面において明らかな張力分布を例示的に示す図である。
【図５】図１において明らかなねじれたフリースパンの上面図である。
【図６】正確に配列されたねじれたフリースパンのシーブ係合境界面において明らかな張力分布を例示的に示す図である。
【図７】有利なフリートアングル設計要素を含むねじれたフリースパンを有する実例の上面図である。
【図８】ベルト断面の幾何学的中心をより明確に示すために、第２の支持シーブを含まないねじれたフリースパンを有する実例の同じ上面図である。
【図９】ねじれたフリースパンおよび有利なフリートアングル設計要素を有する実例の張力分布を例示的に示す図である。
【図１０】シーブに支持されたねじれたフリースパンを有するマシンを示す図である。
【図１１】支持構造を含まない図１０のねじれたフリースパンを示す図である。
【図１２】図１１に示す実現例の側面図である。
【図１３】図１０に例示するマシンの側面図である。
【図１４】ねじれたスパンにおいて有利なフリートアングルを利用する他のマシンを示す図である。
【図１５】支持シーブと共にベルトの残りの部分を有する図１４のフリースパンを示す図である。
【図１６】図１４のシーブが幾何学的に真の接線位置からずれた方向を示す図である。
【図１７】ねじれ率の分析に使用されるねじれたベルトのモデルを示す図である。
【図１８Ａ】ベルトの直交（非軸方向）張力成分のモデル化を示す図である。
【図１８Ｂ】ベルトの直交（非軸方向）張力成分のモデル化を示す図である。
【図１９Ａ】シーブ内への移行接触の分析を示す図である。
【図１９Ｂ】シーブ内への移行接触の分析を示す図である。
【図２０Ａ】適切なフリートアングルを探すために使用可能な正味長さの差を示す図である。
【図２０Ｂ】適切なフリートアングルを探すために使用可能な正味長さの差を示す図である。
【図２１】三角法およびマクローリン級数によって、相対的なたるみΔＬが遷移ゾーンの大きさに関連付けられる態様を示す図である。
【図２２】ねじれ率と幅の比率との関数としてプロットされた理論上の有利なフリートアングルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
詳細な説明
以下は、角ベルトドライブシステム内のベルトの張力分布を正規化する方法に関するさまざまな概念およびその例示的な実施形態のより詳細な説明である。
【００３０】
図１は、平ベルトを有するアンギュラードライブ設計の従来技術を示す図である。平ベルトドライブアセンブリ１０１は、ベルトを案内するためのフランジを含み得る複数のシーブ１０３からなる。平ベルト１０２が、複数のシーブ１０３の周囲に巻回されている。ただ１つのねじれたフリースパン１０２Ａが、シーブのうち２つの間に存在する。従来の技術的手法の通り、ベルトの中心線はシーブ表面の各々に接して、かつ、各シーブの回転軸に直交して延びる。ねじれたフリースパン１０２Ａは一般に、比較的低いねじれを有するように規定されており、ねじれ率（Ｌ／Ｗ）は２０：１よりも大きい。この実例に示すように、ねじれたフリースパン１０２Ａは、約８：１のねじれ率を有する。正確なシーブの配置では、このベルトのトポロジーは、シーブ境界面におけるストランド内の側壁の摩耗および不均一な張力分布によって、急速に悪化する。
【００３１】
図２は、ねじれがなく、２つの平行な位置ずれしたシーブ２０３Ａおよび２０３Ｂを有する平ベルトドライブ設計を示す図である。フリートアングル（図３でより明らか）は、ベルト被覆の急速な劣化、およびそれに続く強化ストランドの悪化を引き起こす。
【００３２】
図３は、図２に示す実例の上面図であり、シーブ２０３Ａおよび２０３Ｂには印が付けられている。フリースパン２０２は、シーブ係合境界面において、どちらの端部でも幾何学形状のキンクを有する。接触線は、ベルトのフリースパンがシーブと接触する線であり、左側のシーブでは端部３０１Ａおよび３０１Ｂによって印が付けられている。シーブ２０３Ａの接線中心線３０３Ａは、シーブ表面に接しており、シーブの回転軸３０４に垂直である。フリースパン２０２の幾何学形状中心線は、適切に配列されたベルトドライブにおいて接線中心線３０３Ａを通過することになる。しかしながら、この実例では、幾何学形状中心線３０３Ｂは、接線中心線３０３Ａと小さな角度３０４を形成する。シーブ２０３Ａとのフリースパン２０２のこのような角度上のずれは、フリートアングルと呼ばれる。設計者が見落とす予期せぬフリートアングルのずれは、ベルトの早期故障の原因となることがある。
【００３３】
図４は、図３の実例の接触線におけるベルト内の強化ストランドの例示的な張力分布プロット４０１を示す図である。縁部ＡおよびＢは、接触線の印を付けられた端部３０１Ａおよび３０１Ｂに対応する。図３で明示されているフリートアングルは、フリートアングルのシフト方向と反対側の端部３０１Ｂに向かう偏りを有する非対称な張力分布になる。非対称性の大きさ４０２は、ベルトのそれぞれの縁部に最も近い２つのストランド間のストランド張力の差を示す。不均一な張力分布は、３つの機構を介したベルトの早期故障を引き起こす。高張力の縁部は、強化ストランドにおいて明らかな張力および曲げ圧力のために早期に故障する。ストランドとシーブ表面との間の被覆材料（ポリウレタンのことが多い）は、高張力ストランドから受ける圧縮のレベルが高いために、急速に劣化する。最終的に、位置３０２Ａにおけるフランジ付きシーブを有する側壁の摩耗によって、被覆材料の側壁が劣化する。
【００３４】
図５は、ねじれたフリースパン５０１を有する、適切に配列されたアンギュラードライブを示す図である。ベルト５０５の幾何学形状中心線は、シーブ５０２の回転軸５０４に対して垂直である。ねじれ形状が比較的緩やかな高ねじれ率フリースパンの場合、この配列は適切であり、よく使用される。大きなねじれ形状（たとえばこの実例）を有する小さなねじれ率の設計の場合、ベルトの故障は急速に発生し、高ねじれ率フリースパンと比較して、耐用年数が９０〜９９％減少する。この大きなねじれによって、フリースパン５０１とシーブ５０２との間の接触線５０３において大きな角度上のシフトが生じるが、接触線５０３は、シーブの回転軸５０４に対して平行にならない。ベルト５０１Ａの縁部は、ベルト５０１Ｂの反対側の縁部より先にシーブに接触し、縁部５０１Ａがシーブから受ける付加的な支持が、ベルトのこの側でより高い張力を生じる。さらに、ねじれた幾何学形状そのものによって、ベルトの外側ストランドが、平ベルトの幾何学形状中心線により近接して存在する内側ストランドよりも長い螺旋経路をたどる。それゆえ、外側ストランドは、内側ストランドよりも高い張力を受けている。これら２つの状態は重なって、シーブ係合境界面においてベルト内できわめて不均一な張力分布を形成する。フリートアングルの状態と同様に、高ねじれ状態によって、強化ストランドの張力の増加、高張力ストランド下方の被覆材料における高圧縮、および位置５０２Ａにおけるベルト側壁とシーブフランジとの間の側壁の摩耗が生じ、これらは全て、ベルトの急速な劣化を引き起こす。
【００３５】
図６は、接触線５０３付近のベルト内の強化ストランド張力の例示的な形態を示す図である。ベルトの下側縁部５０１Ａは、その反対側の縁部５０１Ｂよりも実質的に高い張力を受けている。さらに、外側ストランドは、内側ストランドよりも高い張力を受けている。これら２つの状態は、一緒に図示した張力分布６０１を作り出す。非対称性の大きさ６０２は、縁部Ａに向かう偏りを有するマイナスである。
【００３６】
図７は、有利なフリートアングルを有するアンギュラードライブを示す図である。この実例は図５の実例と類似しているが、第２のシーブ７０３の位置が下方にシフトしている。これによって、適切に配列された状態７０４Ａから位置ずれした状態７０４Ｂへのフリースパン７０１の幾何学形状中心線が変化して、係合境界面７０１Ｃにおいてフリートアングル７０５を生じる。それゆえ、フリースパン７０１の幾何学形状中心線７０４Ｂは、シーブの回転軸７０６に対して垂直ではなくなる。フリートアングル７０５は、ベルトドライブの走行状態に関して注意深く選択され、大きなねじれを有するこのような実例の場合、係合境界面７０１Ｃにおいてベルト内で張力分布の非対称性を低下させる。ベルト７０１Ａおよび７０１Ｂの縁部付近の強化ストランドは、意図的に導入されたフリートアングル７０５のために、張力がより類似した状態になっている。
【００３７】
図８は、フリートアングルのずれをより分かりやすく示すように、第２のシーブ７０３が取り除かれた状態の同じ実例を示す図である。第２のシーブ７０３との係合境界面８０１が、適切に配列された状態から設計者によってシフトされており、係合境界面７０１Ｃにおいてフリースパン７０１にフリートアングル７０５を持たせている。
【００３８】
図９は、係合境界面７０１Ｃにおけるベルトの強化ストランド内の張力分布の例示的な形態を示す図である。縁部ＡおよびＢは、ベルトの縁部７０１Ａおよび７０１Ｂに対応する。張力分布９０１は実質的に一様であり、ベルトの縁部７０１Ａおよび７０１Ｂ付近に存在する外側ストランドにおいて低い標準偏差と同一の張力状態を有する。張力分布は、２つの独立した係合境界面状態の重ね合わせによって生じる。フリートアングル張力分布４０１（比較のためにここに示す）は、大きさ４０２の外側ストランド張力の差を有し、正符号である。ねじれた実例の張力分布６０１は、大きさ６０２の外側ストランド張力の差を有し、負符号である。これら２つの状態は重ねられると、それらの平均が４０１と６０１との双方の平均に実質的に類似するが非対称性の大きさが低下した張力分布９０１を形成する。係合境界面７０１Ｃにおける張力分布の正規化は、耐用年数の著しい延長をもたらす。
【００３９】
図１０〜図１６は、アンギュラードライブについて、有利なフリートアングルの設計を使用した場合を示す図である。
【００４０】
図１０は、シーブ１００３によって支持されているねじれたフリースパン１００１を有するマシンを示す図である。ベルトの中心線は、図示するように、シーブ１００３の幾何学的な接線１００２からずれている。支持構造１００４が、マシンの他の部分に対してシーブ１００３を位置決めする。
【００４１】
図１１は、構造１００４が隠れた状態の、図１０のねじれたフリースパンを示す図である。支持シーブ１００３は、方向１１０１にシフトされて、係合境界面において不均一の張力を正確に補償するフリートアングルを生じる。
【００４２】
図１２は、図１１に示す実現例の側面図である。シーブ１００３は、ページの内側を向くように示された方向ベクトル１１０１によってシフトされる。
【００４３】
図１３は、支持構造１００４を有する、図１０に示すマシンの側面図である。
図１４は、ねじれスパンにおける有利なフリートアングルを利用する他のマシンを示す図である。ねじれたフリースパン１４０１が、他の支持プーリおよび回転要素の全ての相対的な位置を維持する支持構造１４０４のうち、支持シーブ１４０２および１４０３によって両端部で支持されている。
【００４４】
図１５は、図１４のフリースパン１４０１を示す図であり、ベルトの他の部分はその支持シーブに沿った状態である。構造１４０４の他の部分は、見やすくするためにこの図では隠れている。
【００４５】
図１６は、シーブが幾何学的に真の接線位置からずれた方向を示す図である。シーブ１４０２は、方向ベクトル１６０２によってわずかにシフトされて、係合境界面において張力を正規化する。シーブ１４０３は、係合境界面において張力分布を正規化するために、方向ベクトル１６０１によってわずかにシフトされている。
【００４６】
なお、本明細書で具体化される技術は、次のような設計意図の技術である。すなわち、大きくねじれた、幅の狭い強化ベルトの走行中立位置は、設計者が有利なフリートアングルを意図的にもたらしてベルトの耐用年数を延ばす位置におけるシーブ表面、フランジ、または頂部などの案内幾何学形状を配設しなければならない、ねじれていない正しく走行するベルトのものとは実質的に異なるという知識を、設計者は有している。フランジは、開示された設計技術が依然として用いられる特定の状況においては不要な場合がある。
【００４７】
図１７は、ねじれ率の分析に用いられるねじれたベルトのモデルを示す図である。フリートアングルをねじれたスパン係合境界面に意図的に導入することによって、激しくねじれたベルトシステムの耐用年数を数桁延ばすことが可能である。アンギュラードライブは、シーブ係合境界面においてとりわけ著しい不均一なベルト張力分布を示す。以下の分析は、フリートアングル補償を求めるための理論的基礎および閉形式解を提供する。以下の分析では、次の表記を用いる。
【００４８】
ベルト全張力  ‐  Ｔ
シーブの直径  ‐  Ｄｓｈｅａｖｅ
シーブの半径  ‐  Ｒｓｈｅａｖｅ
最も外側のワイヤロープ間の中心線距離  ‐  □os
ねじれ率  ‐  （Ｔ．Ｒ．）
移行ゾーンの長さ  ‐  □
ベルトの半値幅  ‐  Ｒ
ベルトの全幅  ‐  Ｗ
螺旋角  ‐  Ψ
ねじれ率  ‐  θ  
下記の前提は、以下の分析の提示に関してなされる。
【００４９】
‐ベルト内のワイヤロープは、ベルトの中央からのずれと同等の平行な半径螺旋経路をたどる。
【００５０】
‐径方向の被覆のコンプライアンスがない状態で、ベルトは限りなく可撓性を有しており、限りなく薄い。
【００５１】
‐０．１ラジアン未満の大きさの複数の角度について、小角近似が行われる。
‐ベルトとシーブとの間の係合境界面における接触線が、縁部から縁部まで直線形状に斜めになっている。
【００５２】
‐移行ゾーン内の圧力分布が、ベルトのフリースパン内の内部ねじりモーメントを与える役割を果たす。
【００５３】
‐移行ゾーンは、ベルトの全張力ベクトルに対して垂直の半径について対称的に位置する。
【００５４】
‐生じるフリートアングルは、標準的な曲げ式によって長さに差をもたらし、ひずみは中立軸からの距離に比例する。
【００５５】
導出
補償フリートアングルを得るための全体的な方法については、以下のように説明可能である。第１のステップは、移行ゾーンの長さを求めることである。これは、荷重積分法および荷重静力学によって行われる。最初に、ベルトの内部ねじりモーメントが導出され、続いて、未知の移行ゾーンの長さＸによって移行ゾーン内でベルトに加えられるねじりモーメントが導出される。ねじれたフリースパンは移行ゾーンから排他的に内部モーメントを得るので、ゾーンの長さＸを得るために、これら２つのねじりモーメント間に等式を設定可能である。
【００５６】
それに沿ってベルトがシーブと相互作用する周辺長さＸを用いて、何らかの比較的シンプルな三角法によって、生じた相対的な幾何学的たるみを評価できる。移行領域では、ベルトの上側縁部が自由空間を通過する一方で、ベルトの下側縁部はシーブとの接触を保って、張力の非対称性をもたらす長さの非対称性を生じる。
【００５７】
その後、移行ゾーンにおける計算された長さの差は、ひずみが中心線からの距離に比例する曲げにおいて単純梁としてモデル化された、フリートアングルによって生じた正味の長さの差によって相殺される。未知の大きさのフリートアングルが、第２部において導出される正味の長さの差を打ち消すように設定されて、ベルトの外側縁部に沿って長さが均一化される。
【００５８】
第１部‐移行ゾーンの長さＸの取得
螺旋幾何学形状モデルを用いて、ｒ、ベルトの中心点からの距離の関数として、ベルト内の強化ワイヤロープの螺旋角度を得る。そうすると、螺旋角度はねじれ率Ｔ．Ｒ．と関連付けられる。
【００５９】
【数１】
2020533544.tif 000003
【００６０】
ベルトの内部ねじりモーメントは、ベルトの強化ワイヤロープ内の張力の非軸方向成分の積分によって導出される。内部ねじりモーメントは、ベルト幅（全幅＝２Ｒ）、全張力Ｔ、および螺旋角度Ψによって決まることが分かっている。
【００６１】
所与のＴ．Ｒ．のベルト内の内部ねじりモーメントの分析。全張力Ｔ、幅ｗ、および大きさの均一な分布Ｔ／ｗを有するベルトとすると、直交（非軸方向）張力成分は、図１８Ａおよび図１８Ｂに示すようにモデル化され、ここで、
【００６２】
【数２】
2020533544.tif 000004
【００６３】
接触の非対称性によってシーブが移行ゾーン内のベルトに加える回転モーメントを求めるために使用される２次元表面積分について、以下に提示する。
【００６４】
直線状の接触線、ＬＯＣを仮定すると、シーブ内への遷移接触は、図１９Ａおよび図１９Ｂに従って説明可能である。図１９Ａおよび図１９Ｂに基づくと、以下のようになる。
【００６５】
【数３】
2020533544.tif 000005
【００６６】
２次元積分を評価すると、移行ゾーンにおいて与えられる回転モーメントＭinterfaceについての公式の基礎となる。移行ゾーンにおいて与えられる回転モーメントは、移行ゾーンの長さＸ、Ｘ、シーブ平均圧力Ｐ、およびベルトの半値幅Ｒの関数であることが分かっており、ここで、
【００６７】
【数４】
2020533544.tif 000006
【００６８】
ベルトの内部ねじりモーメントは移行ゾーン境界面におけるモーメントによって与えられるため、この２つの間に等式を設定可能である。これにより、移行ゾーンの長さＸがシーブの直径Ｄdiameterとねじれ率Ｔ．Ｒ．との関数であると分かる。
【００６９】
【数５】
2020533544.tif 000007
【００７０】
第２部‐移行ゾーンの存在によってベルト縁部間に生じる相対的なたるみ量の評価
移行ゾーンの長さＸおよびシーブの半径Ｒｓｈｅａｖｅとすると、２次元幾何学形状モデルは、計算が必要な長さの一部を提示する。
【００７１】
このＸ、移行境界面の長さとして、図２０Ａおよび図２０Ｂに示すように、適切なフリートアングルを求めるために使用可能な正味長さの差を求める。
【００７２】
三角法およびマクローリン級数を用いることによって、相対的なたるみΔＬが、移行ゾーンのサイズおよび図２１に示すようなシーブの直径に関連付けられる。
【００７３】
第３部‐補償フリートアングルの検出
フリートアングルは、ベルトの外側縁部および内側縁部の各々が同じ中心点を有する円弧をたどる標準的な梁曲げ式によってモデル化される。外側縁部は、ωｏｓが最も外側の強化ロープの中心線間の距離の場合、内側縁部よりもθｆｌｅｅｔ＊ωｏｓ倍だけ大きな距離を走行する。これを移行ゾーンによって生じる正味のたるみΔＬに等しくなるように設定することによって、これらの２つの縁部間が正味の等しい長さ状態になる。これによって、必要とされるフリートアングルθｆｌｅｅｔを求めることができる。
【００７４】
そこで、理論上の補償フリートアングルは次のように示される。
【００７５】
【数６】
2020533544.tif 000008
【００７６】
結果および分析
図２１に示すように、理論上の補償フリートアングルは、ねじれ率と幅の比率ωｏｓ／Ｄｓｈｅａｖｅとの関数としてプロット可能である。幅の比率は、シーブのドラム直径によって除算される２つの最も外側のロープ間の距離に過ぎず、所与のドラムサイズについてベルト幅が増加すると増加する。これは、ベルト幅が増加するとベルト幅の比率Ｗ／Ｄｓｈｅａｖｅに近づくが、幅が狭い場合、最も外側のワイヤロープ間の中心線距離□ｏｓは、ベルト幅そのものの８０％と、無視できない場合がある。ねじれ率は、無次元であり、ベルト幅によって除算される、９０°のベルトねじれが発生する長さとして定量化される。
【００７７】
議論および結論
補償フリートアングルの依存性は、ねじれ率Ｔ．Ｒ．の逆３次関数および幅の比率□ｏｓ／Ｄｓｈｅａｖｅの逆関数である。両方とも上述のプロットで明らかである。すなわち、ベルト幅が所与のドラム直径に関して減少するにつれ、必要とされるフリートアングルが増加する。３次関数の影響は特に大きい。すなわち、１０未満のねじれ率と低い幅関数を有する、大きくねじれたベルトの場合、必要とされるフリートアングルの大きさは、約１°に近づく。
【００７８】
経験的に得られるデータは、ここで導出されるような理論値は、２〜３だけ低いことを示している。これは、材料のコンプライアンス、ベルトの曲げ剛性、または、移行ゾーンとフリースパンとの不正確な幾何学形状モデリングを含むさまざまな要素が原因の場合がある。大きさのエラーにもかかわらず、ねじれ率への逆３次依存と幅の比率への逆線形依存との基本的関係が幾何学形状および材料のかなりの範囲にわたって当てはまるかどうかを確かめるために、試験を行う価値がある。
【００７９】
ベルト動力伝達の設計者は、理想的なベルト経路を幾何学的に規定することによって、ＣＡＤを開始する。設計者はこれを、ねじれたスパンが発生する場合はいつでも、経験的にまたは理論的に導出可能な特定のフリートアングルが必要であるという理解のもとで行い、それに応じて、フリートアングルを理想的なベルト経路の幾何学形状に配設する。設計者はその後、（正確な配列（２ｍｍ大きく１ｍｍ広い）が期待される場合とは異なる位置または直径サイズの）プーリ、終端などを追加する。設計者は、プーリのために必要な支持構造を追加する。設計者は、本明細書で開示されるように、システムに関する許容誤差および配列に注意し、中心を外れた状態でずれるように配列を調整する。
【００８０】
本明細書で用いられているように、「approximately（ほぼ）」、「about（約）」、「substantially（実質的に）」といった用語および類似の用語は、本開示の主題が属する技術の当業者によって認められる共通の使用と一致する広い意味を有すると意図されている。これらの用語は、本開示を精査する当業者によって、説明された特定の特徴の記載がこれらの特徴の範囲を提供された厳密な数値範囲に限定することなくなされると意図されていることを理解されたい。それゆえ、これらの用語は、説明された主題の実質的でないまたは些細な修正または変更が開示の範囲内であるとみなされることを示すと、解釈されるべきである。
【００８１】
なお、さまざまな実施形態を説明するために本明細書で使用されたような「exemplary（例示的な）」という用語は、そのような実施形態が可能な実施形態の可能な例、表現、および／または図示を示すと意図されている（かつ、そのような用語は、そのような実施形態が必ずしも非凡な例または最高の例であると含意するように意図されたものではない）。
【００８２】
本開示の目的のために、「coupled（結合された）」という用語は、２つの部材を直接または間接的に互いに接合することを表す。そのような接合は、実際に静止していても移動可能でもよい。そのような接合は、２つの部材、もしくは、これら２つの部材および互いに１つの単一の本体として一体形成された任意のさらなる中間部材によって実現されてもよい、または、２つの部材、もしくは、２つの部材およびこれら２つの部材に互いに取付けられている任意のさらなる中間部材によって実現されてもよい。そのような接合は、実際に永続的なものでもよい、または、実際に取り外し可能もしくは解放可能なものでもよい。
【００８３】
なお、さまざまな要素の方向は、他の例示的な実施形態に従って異なっていてもよく、そのような変形は、本開示に包含されると意図されている。開示された実施形態の特徴は、他の開示された実施形態に組み込むことが可能であると認められる。
【００８４】
さまざまな例示的な実施形態に示されるようなねじシステムの構造および配置またはその構成要素は例示にすぎないと留意することが重要である。本開示ではいくつかの実施形態について詳細に説明されているだけだが、本開示を精査する当業者であれば、開示された主題の新規な教示および利点から実質的に逸脱することなく多くの変更（たとえば、さまざまな要素のサイズ、寸法、構造、形状およびバランス、パラメータの値、搭載配置、材料、色、方向などの使用の変形）が可能であると、容易に理解するであろう。たとえば、一体形成されると図示された要素は、複数の部分または要素からなるものでもよい、要素の位置は反対でも、または他の態様で変更されてもよい、かつ、個別の要素または位置の特色または数は、修正もしくは変更されてもよい。プロセスまたは方法ステップの順番または順序は、代替的な実施形態に従って変更されても再び順序づけられてもよい。他の代用、修正、変更および省略も、本開示の範囲から逸脱することなくさまざまな例示的な実施形態の設計、動作状態および配置において可能である。
【００８５】
特許、特許出願、記事、書籍、条約、およびウェブページを含むがこれらに限定されるわけではない、本出願において引用される全ての文献および類似の資料は、そのような文献および類似の資料の様式にかかわらず、参照によりその全体がここに明らかに組み込まれる。組み込まれた文献および類似の資料の１つ以上が、定義された用語、用語の使用、説明された技術などを含むがこれらに限定されるわけではない本開示のものと異なるまたは矛盾する場合、本開示が優先する。
【００８６】
さまざまな発明の実施形態について本明細書で説明および図示を行ったが、当業者であれば、本明細書で説明された機能を行うためおよび／または結果および／または利点の１つ以上を得るためのさまざまな他の手段および／または構造を容易に想像し、そのような変形および／または修正の各々は、本明細書で説明された発明の実施形態の範囲内であるとみなされる。より一般的に、当業者であれば、本明細書で説明されたすべてのパラメータ、寸法、材料、および構成は例示であると示されていること、ならびに、実際のパラメータ、寸法、材料、および／または構成は発明の教示が用いられる特定の１つまたは複数の応用によって決まることを容易に理解するであろう。当業者であれば、型通りの実験を使用して、本明細書で説明された特定の発明の実施形態の多くの等価物を認識するであろう、または確認できるであろう。したがって、前述の実施形態が例として提示されているに過ぎないこと、および、添付の特許請求の範囲およびその等価物の範囲内で、発明の実施形態が具体的に説明および請求された以外の態様で実施可能であると理解されたい。本開示の発明の実施形態は、本明細書で説明された個々の特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法に向けられている。さらに、２つまたはそれ以上のそのような特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法のいかなる組合せも、そのような特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法が相互に矛盾しない場合、本開示の発明の範囲内に含まれる。
【００８７】
また、本明細書で説明された技術は、少なくともその一例が提供された方法として具体化できる。方法の一部として行われる動作は、任意の好適な態様で並べられる。それゆえ、説明的な実施形態において連続した動作として示されているものの、動作が図示されたものとは異なる順番で行われ、複数の動作を同時に行うことを含む実施形態が構成されてもよい。
【００８８】
本明細書で定義および使用されるような全ての定義は、辞書の定義、参照により組み込まれる文献の定義、および／または定義された用語の通常の意味に対して優先すると理解べきである。
【００８９】
本明細書および特許請求の範囲で用いられる「a（１つの）」および「an（１つの）」といった不定冠詞は、明らかに反対のことが示されていない限り、「at least one（少なくとも１つ）」を意味すると理解されるべきである。
【００９０】
本明細書および特許請求の範囲で用いられる「and/or（および／または）」という句は、連結された要素の「either or both（どちらかまたは両方）」、すなわち、結合して存在する場合もあれば分離して存在する場合もある要素を意味すると理解されるべきである。「and/or（および／または）」を用いて列挙された複数の要素は、同じ態様で、すなわち、連結された要素の「one or more（１つ以上）」と解釈されるべきである。具体的に特定されたそれらの要素に関係があろうとなかろうと、「and/or（および／または）」節で具体的に特定されたもの以外のの要素が任意に存在してもよい。そのため、非制限的な例として、たとえば、「A and/or B（Ａおよび／またはＢ）」という言及は、「comprising（含む）」などのオープンエンドの言葉と共に使用されると、ある実施形態ではＡのみを指し（任意にＢ以外の要素を含む）、他の実施形態ではＢのみを指し（任意にＡ以外の要素を含む）、さらに他の実施形態ではＡとＢとの両方を指す（任意に他の要素を含む）。
【００９１】
本明細書および特許請求の範囲で用いられるように、「or（または）」は先に定義されたような「and/or（および／または）」と同じ意味を有すると理解されるべきである。たとえば、リストの項目を分離する場合、「or（または）」または「and/or（および／または）」は、包括的であると解釈されるべきである、すなわち、要素の数またはリスト、及び任意に、さらに列挙されていない項目の数またはリストの少なくとも１つだけでなくそれらの２つ以上を含むと解釈されるべきである。「only one of（〜のうちただ１つ）」または「exactly one of（〜のうち厳密に１つ）」などの、明らかに反対のことが示された用語のみが、特許請求の範囲で用いられると、「consisting of（〜からなる）」のみが要素の数またはリストの厳密に１つの要素を含むことを指す。一般に、本明細書で使用される「or（または）」という用語は、「either（どちらか）」、「one of（〜のうち１つ）」、「only one of（〜のうちただ１つ）」、または「exactly one of（〜のうちまさに１つ）」などの排他的な用語が先行しているときは、排他的な選択肢（すなわち、「one or the other but not both（一方または他方だが両方ではない）」）を示すにすぎないと解釈されるべきである。「consisting essentially of（実質的に〜からなる）」は、特許請求の範囲で用いられると、特許法の分野で使用されるような通常の意味を有するものとする。
【００９２】
本明細書および特許請求の範囲で用いられるように、「at least one（少なくとも１つ）」という句は、１つ以上の要素のリストを参照して、要素のリストにおける要素の任意の１つ以上から選択された少なくとも１つの要素を意味すると理解されるべきであるが、必ずしも、要素のリスト内に具体的に列挙された一つ一つの要素の少なくとも１つを含むものではなく、要素のリストのいかなる要素の組合せも排除するものではない。この定義はまた、具体的に特定された要素に関係があろうとなかろうと、「at least one（少なくとも１つ）」という句が言及する要素のリスト内の具体的に特定された要素以外の要素が任意に存在することを認めるものである。それゆえ、非制限的な例として、「at least one of A and B（ＡとＢとの少なくとも１つ）」、(または同様な意味合いで、「at least one of A or B（ＡまたはＢの少なくとも１つ）」、または、同様な意味合いで、「at least one of A and/or B（Ａおよび／またはＢの少なくとも１つ）」）は、たとえば、ある実施形態では、少なくとも１つの、任意に２つ以上のＡを含むがＢが存在しない（および、任意にＢ以外の要素を含む）ことを表し、他の実施形態では、少なくとも１つの、任意に２つ以上のＢを含むがＡが存在しない（および、任意にＡ以外の要素を含む）ことを表し、さらに他の実施形態では、少なくとも１つの、任意に２つ以上のＡを含み、少なくとも１つの、任意に２つ以上のＢを含む（および任意に他の要素を含む）ことを表す。
【００９３】
特許請求の範囲および上述の明細書では、「comprising（備える）」、「including（含む）」、「carrying（保持する）」、「having（有する）」、「containing（含有する）」、「involving（伴う）」、「holding（支持する）」、「composed of（〜からなる）」などの全ての移行句は、オープンエンドであると理解される、すなわち、それらを含むがそれらに限定されないと理解されるべきである。「consisting of（〜からなる）」および「consisting essentially of（実質的に〜からなる）」という移行句のみが、米国特許庁特許審査便覧のセクション２１１１．０３で説明されているように、それぞれ、クローズまたはセミクローズな移行句であるものとする。
【００９４】
特許請求の範囲は、その趣旨で述べられていない限り、上述の順番または要素に制限されると解釈されるべきではない。なお、形状および内容のさまざまな変更は、添付の特許請求の範囲の精神および範囲から逸脱することなく、当業者によって行うことが可能である。以下の特許請求の範囲およびその同等物の精神および範囲内のすべての実施形態が請求される。
【図１】
2020533544.tif 000009
【図２】
2020533544.tif 000010
【図３】
2020533544.tif 000011
【図４】
2020533544.tif 000012
【図５】
2020533544.tif 000013
【図６】
2020533544.tif 000014
【図７】
2020533544.tif 000015
【図８】
2020533544.tif 000016
【図９】
2020533544.tif 000017
【図１０】
2020533544.tif 000018
【図１１】
2020533544.tif 000019
【図１２】
2020533544.tif 000020
【図１３】
2020533544.tif 000021
【図１４】
2020533544.tif 000022
【図１５】
2020533544.tif 000023
【図１６】
2020533544.tif 000024
【図１７】
2020533544.tif 000025
【図１８Ａ】
2020533544.tif 000026
【図１８Ｂ】
2020533544.tif 000027
【図１９Ａ】
2020533544.tif 000028
【図１９Ｂ】
2020533544.tif 000029
【図２０Ａ】
2020533544.tif 000030
【図２０Ｂ】
2020533544.tif 000031
【図２１】
2020533544.tif 000032
【図２２】
2020533544.tif 000033
【国際調査報告】
2020533544.tif 000034