ベルト伝動装置
【課題】 ベルト伝動装置において平ベルト３の蛇行や片寄りを防止するとともに、減速用のギヤや潤滑オイルを不要とし、重量、コスト及び駆動ロスのさらなる低減を図る。
【解決手段】 従動側プーリ２に小径摩擦面２ｂ及び大径摩擦面２ｃを設ける。テンションプーリ４として、プーリ本体５上で平ベルト３の片寄りが生じたときに軸荷重位置のずれを利用してプーリ本体５を変位させ、これにより平ベルト３の走行位置を中心寄りに修正する自動調心プーリを用いる。移動機構６によって、プーリ本体５をピン１７とともにプーリ軸Ｃ１方向に往復動させ、これにより発生する戻し力によって平ベルト３を幅方向（プーリ軸Ｃ１方向）に移動させて、上記小径摩擦面２ｂ及び大径摩擦面２ｃのいずれかに巻き掛ける。
【解決手段】 従動側プーリ２に小径摩擦面２ｂ及び大径摩擦面２ｃを設ける。テンションプーリ４として、プーリ本体５上で平ベルト３の片寄りが生じたときに軸荷重位置のずれを利用してプーリ本体５を変位させ、これにより平ベルト３の走行位置を中心寄りに修正する自動調心プーリを用いる。移動機構６によって、プーリ本体５をピン１７とともにプーリ軸Ｃ１方向に往復動させ、これにより発生する戻し力によって平ベルト３を幅方向（プーリ軸Ｃ１方向）に移動させて、上記小径摩擦面２ｂ及び大径摩擦面２ｃのいずれかに巻き掛ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦伝動ベルトにより動力を伝達するベルト伝動装置に関し、特に、原動側から従動側に伝達する回転数を変更可能な変速機の構造の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種のベルト伝動装置として、例えば、特許文献１に開示されるように、自動車用エンジンのクランク軸側に原動側プーリを設ける一方、補機の従動軸側には通常回転用の平プーリと低速回転用の平プーリとを同軸に設け、これら原動側及び従動側平プーリの間に掛け渡した平ベルトをベルト幅方向に変位させて、該平ベルトにより回転される従動側の平プーリを上記通常回転用と低速回転用とに切り替えるようにした自動車の補機駆動装置が知られている。
【０００３】
上記のものでは従動側の低速回転用平プーリと補機の駆動軸との間に減速用のギヤが設けられており、その従動側の平プーリを通常回転用と低速回転用とに切り替えることで、補機の回転数をエンジン回転数に対し所定の速比とそれよりも低い速比とに切り替えることができるので、重量やコスト及び電力消費量の増大を招く電磁クラッチのような部品を用いることなく、高回転域での補機の駆動ロスを少なくして、エンジンの燃費を低減することができる。
【０００４】
しかしながら、一般的に平ベルトを用いた伝動装置においては、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という難がある。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が、そのような蛇行・片寄り走行を生じた場合、平ベルトはプーリのフランジに接触して側面の毛羽立ちや心線のほつれを生ずることになる。
【０００５】
このような信頼性の問題に対して従来より、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、そのクラウンを該プーリの回転中心を中心とする球状に形成するという提案もなされている（特許文献２参照）。
【０００６】
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することで、蛇行や片寄りを防止するという提案もある（特許文献３参照）。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。
【特許文献１】特開２００５−２３９０９号公報
【特許文献２】実開昭５９−４５３５１号公報
【特許文献３】特開平６−３０７５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上記のような提案は、何れも平ベルト伝動装置の内包する問題を解決できるものではない。すなわち、上記第１の提案例のようにプーリにクラウンを形成する場合、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。
【０００８】
また、平プーリに上記第２の提案例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ることは避けられず、しかも、そうして溝加工をしただけでは、平ベルトの蛇行や片寄りを確実に防止することはできない。
【０００９】
そのような平ベルト伝動に付随する問題に加えて、上記従来例の補機駆動装置（特許文献１のもの）では、従動側の低速回転用プーリと補機駆動軸との間に減速用ギヤなどが設けられており、このギヤの潤滑のためのオイルも必要になることから、重量及びコストが増大するという問題があり、さらに、ギヤの噛み合いによる駆動ロスの問題も残されている。
【００１０】
本発明は斯かる諸点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、平ベルトを用いた可変速伝動装置において、その平ベルトの蛇行や片寄りを確実に防止することができるようにするとともに、減速用のギヤなどを廃して潤滑のためのオイルを不要とし、重量、コスト及び駆動ロスのさらなる低減を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明では、まず、平ベルトに張力を付与するためのテンションプーリとして、詳細は以下に述べるが、プーリの本体上で平ベルトの片寄りが生じたときに、そのベルトの張力によってプーリ本体にかかる軸荷重位置のずれを利用してプーリ本体を変位させ、これによりベルトの走行位置を中心寄りに修正することのできる自動調心プーリを採用した。
【００１２】
その上で、本発明では、原動側及び従動側の少なくとも１つのプーリを、互いに直径の異なる複数の摩擦面を有するものとし、上記のように平ベルトの蛇行・片寄り走行を防止する自動調心プーリの機能を利用して、この自動調心プーリをプーリ軸方向に移動させることにより、これに追従させて平ベルトを幅方向に移動させて、上記直径の異なる摩擦面のいずれかに巻き掛けるようにした。
【００１３】
具体的に、請求項１の発明は、複数のプーリに摩擦伝動ベルトを巻き掛けてなるベルト伝動装置であって、
上記摩擦伝動ベルトが平ベルトであり、該平ベルトの巻き掛けられる原動側及び従動側の少なくとも１つのプーリには、互いに直径の異なる複数の摩擦面が形成され、
さらに、上記平ベルトの巻き掛けられるプーリ本体と、該プーリ本体をプーリ軸回りに回転自在に且つ所定の枢軸回りに揺動自在に支持する支持機構と、を備えたテンションプーリが配設されており、
上記テンションプーリの枢軸が、プーリ軸方向に沿って見て、軸荷重の方向に対しプーリ本体の回転方向前側に所定の傾倒角で傾倒し、
上記テンションプーリの支持機構は、プーリ本体を上記枢軸とともに、プーリ軸方向に上記原動側乃至従動側プーリの複数の摩擦面に対応する範囲に亘って往復移動可能に構成されていることを特徴とする。
【００１４】
上記の構成により、まず、平ベルトが原動側及び従動側プーリに巻き掛けられていて、テンションプーリのプーリ本体がプーリ軸方向について停止した状態にあるときには、平ベルトがプーリ本体上で片寄って、軸荷重が枢軸の位置からプーリ本体の幅方向にずれて作用するようになると、その軸荷重によってプーリ本体に枢軸を中心とする回転モーメントが作用し、プーリ本体が枢軸回りに回転変位（揺動）する。
【００１５】
ここで、詳しくは後述するが、上記枢軸は、プーリ軸方向に沿って見て軸荷重の方向に対し上記プーリ本体の回転方向前側に所定の傾倒角で傾倒しており、その傾倒角が９０度であるときは、上記プーリ本体は上記平ベルトの片寄ってきた側とは反対側が高くなるように傾斜する一方、上記傾倒角が０度を超え９０度未満であるときは、上記プーリ本体は傾斜するだけでなく、平ベルトの片寄ってきた側がベルト走行方向の前側になった斜交い状態になる。
【００１６】
そのようにプーリ本体が傾斜乃至斜交い状態になることによって、プーリ本体から平ベルトにはその片寄りを戻すように力が働き、この戻し力と、伝動装置の特性によってベルトに作用する片寄り力とがつり合う位置で、平ベルトが走行するようになる。このように、上記テンションプーリは、平ベルトの走行位置を自動的に中心寄りに調整する自動調心機能を有するもの（以下、自動調心プーリともいう）であり、これを使用することで、従来の提案例（特許文献２、３）のように心線の早期疲労、伝動能力の低下や製造コストの上昇を招くことなく、平ベルトの蛇行や片寄りを確実に防止することができる。
【００１７】
そのような自動調心プーリは、上述の如くプーリ本体がプーリ軸方向（ベルト幅方向）に停止した状態では、平ベルトをその幅方向に略一定の位置で走行させることになるが、上記プーリ本体及び枢軸をプーリ軸方向に移動させれば、平ベルトがプーリ本体上でその幅方向に相対的に片寄ることになるので、軸荷重が枢軸の位置からプーリ本体幅方向の片側にずれて作用するようになる。この軸荷重によって、上述したように、プーリ本体は枢軸回りに回転変位し、プーリ本体から平ベルトに当該片寄りを戻す力が働く。
【００１８】
このことから、上記自動調心プーリのプーリ本体を、その支持機構によって上記枢軸とともにプーリ軸方向に移動させると、このプーリ本体上で平ベルトに戻し力が働き続けることになり、これにより当該平ベルトがプーリ本体の移動に追従してプーリ軸方向に移動するようになる。このようにして平ベルトの走行位置をベルト幅方向に変更して、上記原動側乃至従動側プーリのいずれかの摩擦面に巻き掛けることによって、原動側プーリに対する従動側プーリの回転数比を変更することができる。
【００１９】
したがって、上述のベルト伝動装置によれば、原動側及び従動側プーリ間にテンションプーリとして上記自動調心プーリを設けたことで、その停止状態では平ベルトに対し安定した張力を与えながら、該平ベルトの蛇行や片寄り走行を確実に防止することができ、その伝動能力を十分に発揮させる上で有利になる。また、上記自動調心プーリのプーリ本体をプーリ軸方向に移動させ、これに追従して平ベルトを幅方向に移動させることにより、当該平ベルトの巻き掛けられる原動側乃至従動側プーリの摩擦面を変更して、変速比を変えることができる。
【００２０】
そのように原動側乃至従動側プーリに直径の異なる複数の摩擦面を設けて、平ベルトを巻き掛ける摩擦面を変更することで、原動側から従動側へ伝達される回転数を可変とすることができるので、減速用のギヤやその潤滑のためのオイルなどが不要になり、重量及びコストを低減できるとともに、ギヤの噛み合いによる駆動ロスもなくすことができる。
【００２１】
ここで、上記自動調心プーリの作用について詳しく説明すると、プーリ本体の揺動中心である枢軸の傾倒角が９０度である場合、即ち枢軸が軸荷重の方向と直交している場合、プーリ本体は、平ベルトの片寄ってきた側が軸荷重の方向に移動するように回転変位（揺動）する。すなわち、軸荷重の方向で高低をみれば、平ベルトが片寄ってきた側が低く、反対側が高くなるように傾斜して、言わば、プーリ本体の外周面がクラウンと同様に傾斜した状態となる。これにより、平ベルトには上記片寄り方向とは反対の方向の戻し力が働くようになる。
【００２２】
一方、上記傾倒角が９０度未満である場合、平ベルトに片寄りが生じたときのプーリ本体の回転変位には、上記軸荷重の方向の成分だけでなく、軸荷重方向に直交する前後方向（上記平ベルトが上記プーリ本体に接触して走行している方向）の成分が加わる。つまり、プーリ本体は軸荷重方向に傾斜するだけでなく、ベルトの片寄ってきた側がベルト走行方向の前側に移動して、当該ベルトに対し斜交いになって接触した状態になり、このことによってもベルトにはプーリ本体から上記片寄りを戻す方向の力が与えられる。
【００２３】
結局、上記プーリ本体が軸部材を介して上記枢軸の周りに揺動自在に支持されていることにより、その枢軸の傾倒角が０度を越え且つ９０度未満である場合は、プーリ本体の幅方向にベルトが片寄ったときに、このプーリ本体が軸荷重の方向に高低差を生ずるように傾斜することによる戻し力と、プーリ本体がベルトに対して斜交いになることによる戻し力との双方が働き、この両戻し力の合力と、ベルト伝動装置の特性によってベルトに作用する片寄り力とがつり合う位置でベルトが走行することになる。
【００２４】
上記傾斜による戻し力と上記斜交いによる戻し力とでは、後者の方が片寄り防止効果が高いので、その斜交いによる戻し力を有効に利用するために好ましいのは、上記傾倒角を０度を超え４５度以下とすることである。一方、上記傾倒角が０度近くになると、上述の枢軸を中心とする回転モーメントが発生し難くなるので、さらに好ましいのは、上記傾倒角を５度以上４５度以下、或いは１０度以上３０度以下とすることである。
【００２５】
そうして傾倒角を、０度を超え９０度未満とすることによって、平ベルトの蛇行や片寄り走行を効果的に防止し得るということは、平ベルトの移動も効果的に行い得るということである。
【００２６】
上記支持機構についてより具体的には、例えば、上記プーリ本体に一体に設けられて、該プーリ本体を上記プーリ軸周りに回転自在に支持する筒状の軸部材と、上記筒状の軸部材に内挿されかつ、上記プーリ軸と同軸に延びる支持ロッドと、上記プーリ本体の幅の中央付近に配置されて上記枢軸を構成するピンと、上記軸部材と支持ロッドとの間に介設されて該軸部材を上記ピン周りに揺動自在に支持しかつ、上記ピンとともに上記支持ロッドに沿って往復動する中間部材と、上記中間部材を往復動させるための動力を発生する動力源と、を含む構成とすることができる。
【００２７】
この構成によると、動力源が発生させた動力によって中間部材を支持ロッドに沿って移動させると、その中間部材とともにピン及び軸部材が、上記プーリ軸方向に移動をする。これに伴いプーリ本体上で平ベルトがその幅方向に相対的に片寄り、プーリ本体は上記ピン回りに回転変位して、プーリ本体から平ベルトに当該片寄りを戻す力が働くようになる。そうして、平ベルトはプーリ本体の移動に追従してプーリ軸方向に移動をする。
【００２８】
尚、上記動力源としては、バキュームアクチュエータ、モータ、リニアモータ、ソレノイド、油圧シリンダ等、種々の動力源を採用可能である。
【００２９】
上記の如き構成のベルト伝動装置において、原動側及び従動側プーリのうち、互いに直径の異なる複数の摩擦面を有するものは例えば従動側プーリのみとすることができるが、こうすると、平ベルトの巻き掛けられる摩擦面を変更したときに、その摩擦面に対する平ベルトの巻き付き長さ（周方向の長さ）が変化して、その分、ベルトの弛み量が変化することになる。そこで、好ましいのは、上記テンションプーリ（自動調心プーリ）のプーリ本体をその支持機構とともに平ベルトに対し接離方向に移動可能に保持するアームと、該アームをテンションプーリが平ベルトを押圧するように移動付勢する付勢手段と、を設けて、上記ベルトの弛み量の変化をアームの移動によって自動的に吸収するようにすることである（請求項２の発明）。
【００３０】
或いは、上記ベルトの弛み量の変化が小さくなるように、上記原動側及び従動側プーリの両方に、それぞれ、互いに直径の異なる２つの摩擦面を形成し、上記原動側プーリの相対的に大径の摩擦面と上記従動側プーリの相対的に小径の摩擦面とを互いに対応するプーリ軸方向位置に位置づけ、また、原動側プーリの相対的に小径の摩擦面と従動側プーリの相対的に大径の摩擦面とを互いに対応するプーリ軸方向位置に位置づけるようにしてもよい（請求項３の発明）。
【００３１】
その場合に、特に好ましいのは、上記原動側及び従動側プーリの大径の摩擦面同士を略同径とし、且つ、両プーリの小径の摩擦面同士も略同径とすることである（請求項４の発明）。
【００３２】
次に、本発明では、原動側乃至従動側プーリの互いに直径の異なる複数の摩擦面にそれぞれ平ベルトを巻き掛けるとともに、これらの各平ベルトにそれぞれ張力を付与するテンションプーリとして上述の自動調心プーリを採用する。そして、それら各自動調心プーリのプーリ本体を各平ベルトに対し接離方向に移動させて、いずれか１つの平ベルトにのみ選択的に張力を付与することによって、原動側から従動側へのプーリ回転数比を変更するようにした。
【００３３】
すなわち、請求項５の発明は、複数のプーリに摩擦伝動ベルトを巻き掛けてなるベルト伝動装置であって、
上記摩擦伝動ベルトが複数の平ベルトからなり、それら複数の平ベルトが巻き掛けられる原動側及び従動側の少なくとも１つのプーリには、該各平ベルトがそれぞれ巻き掛けられる互いに直径の異なる複数の摩擦面が形成され、
さらに、上記各平ベルトがそれぞれ巻き掛けられるプーリ本体と、該各プーリ本体をプーリ軸回りに回転自在に且つ所定の枢軸回りに揺動自在に支持する支持機構と、を備えた複数のテンションプーリが配設されており、
上記各テンションプーリの枢軸が、プーリ軸方向に沿って見て、軸荷重の方向に対しプーリ本体の回転方向前側に所定の傾倒角で傾倒し、
上記各テンションプーリの支持機構は、プーリ本体が平ベルトを押圧する状態と押圧しない状態とに切り替わるように、当該プーリ本体を平ベルトに対し接離方向に移動可能に構成されていることを特徴とする。
【００３４】
上記の構成により、まず、原動側及び従動側プーリに巻き掛けられた複数の平ベルトに対しそれぞれ張力を付与するように、テンションプーリとして上述した自動調心プーリが配設されているので、上記請求項１の発明と同じく、平ベルトの心線の早期疲労、伝動能力の低下や製造コストの上昇を招くことなく、その蛇行や片寄りを確実に防止することができる。
【００３５】
また、上記各自動調心プーリのプーリ本体は、それぞれ平ベルトに対し接離方向に移動して、該平ベルトを押圧する状態と押圧しない状態とに切り替えられるようになっており、そのうちのいずれか１つのみにより平ベルトを押圧して、張力を付与するようにすれば、この平ベルトの巻き掛けられている摩擦面の直径に応じて原動側から従動側へのプーリ回転数比が決まることになる。
【００３６】
したがって、この請求項５に係るベルト伝動装置も上記請求項１のものと同様に、自動調心プーリにより平ベルトに対して安定した張力を与えながら、該平ベルトの蛇行や片寄り走行を確実に防止することができ、さらに、張力を付与する平ベルトを変更することで変速比を変更できるので、減速用のギヤや潤滑オイルなどが不要になり、重量及びコストを低減できるとともに、ギヤの噛み合いによる駆動ロスもなくすことができる。
【発明の効果】
【００３７】
以上のように、本発明に係るベルト伝動装置によると、テンションプーリのプーリ本体をプーリ軸回りに回転自在に支持するとともに、軸荷重の方向に対して所定方向に傾倒した枢軸の周りに揺動自在に支持するようにしたから、平ベルトがプーリ本体上で幅方向に片寄ったときに、このプーリ本体を少なくとも軸荷重の方向において傾斜させて、平ベルトの蛇行や片寄り走行を速やかに且つ確実に解消することができる。
【００３８】
特に請求項１〜４の発明では、上記テンションプーリのプーリ本体を上記枢軸とともに上記プーリ軸方向に往復移動可能にしたから、平ベルトに働く戻し力によって該平ベルトをプーリ本体の移動に追従してベルト幅方向に移動させることができ、この平ベルトを原動側乃至従動側プーリの複数の摩擦面間で掛け替えることによって、変速比を変えることができる。
【００３９】
また、請求項５の発明では、上記原動側乃至従動側プーリの複数の摩擦面にそれぞれ平ベルトを巻き掛けておいて、この各平ベルト毎のテンションプーリのプーリ本体を当該平ベルトに対し接離方向に移動可能にしたから、いずれか１つの平ベルトのみに選択的に張力を付与することができ、これにより変速比を変えることができる。
【００４０】
そして、上記各発明では、そのように平ベルトの巻き掛けられるプーリの複数の摩擦面を互いに直径の異なるものとすることで、減速用のギヤや潤滑オイルなどが不要になり、重量及びコストを低減できるとともに、ギヤの噛み合いによる駆動ロスもなくすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
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。
【００４２】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るベルト伝動装置の基本構成を示し、同図において１は原動側プーリ、２は従動側プーリであり、この両プーリ１，２間に平ベルト３からなる摩擦伝動ベルトが巻き掛けられるとともに、この平ベルト３に背面から張力を付与するようにして、テンションプーリ４が配設されている。そして、上記原動側プーリ１が図の反時計回りに回転することにより、平ベルト３も図の反時計回りに走行して、従動側プーリ２を回転させる。
【００４３】
尚、図示のベルト伝動装置の構成は、説明の便宜のために簡略化した最も基本的なものであって、あくまで一例に過ぎず、如何なる意味においても本発明の構成を限定するものではない。本発明に係るベルト伝動装置は、これを自動車や農機、或いは各種の産業機械、家電製品、その他の機器に利用することが可能であり、その場合に必要に応じて種々のレイアウトを採用することができる。
【００４４】
上記原動側プーリ１は、図２，３に示すように、外周に上記平ベルト３の幅のおおよそ３倍の幅の摩擦面が形成された平プーリであって、図示省略の原動機の出力軸である原動軸１ａに嵌め込まれて、この原動軸１ａと一体に回転するようになっている。その原動側プーリ１よりも先端側の原動軸１ａには、上記テンションプーリ４を回動可能に保持するアーム１６のピボット端部がベアリングを介して取り付けられており、このアーム１６が上記テンションプーリ４を平ベルト３に対し接離方向に移動可能に保持している。
【００４５】
また、図示は省略するが、上記テンションプーリ４が平ベルト３を押圧するように、上記アーム１６の先端側を図の下方に向かって回動付勢する付勢手段が設けられている。この付勢手段としては、例えばバネ部材や液圧乃至空気圧シリンダなどを用いることができるが、この実施形態のようなレイアウトであればテンションプーリ４やアーム１６の自重によってそれらが下方に付勢されるようにすることもできる。さらに、アーム１６の回動に減衰を付与するようにするのが好ましい。以下、上記アーム１６を付勢アーム１６と呼ぶ。
【００４６】
一方、上記従動側プーリ２は、上記原動軸１ａに対し平行に配置された従動軸２ａの先端に嵌め込まれて、この従動軸２ａと一体に回転するようになっている。この従動側プーリ２は、全体としては上記原動側プーリ１と略同じ幅を有するものであるが、その外周面には従動軸２ａの軸方向両端側に分かれて、互いに直径の異なる断面円形状の２つの摩擦面２ｂ，２ｃが形成されている。
【００４７】
上記２つの摩擦面２ｂ，２ｃのうち、相対的に小さな方の摩擦面２ｂ（以下、小径摩擦面という）の直径は、この実施形態では上記原動側プーリ１の摩擦面よりも小さくされ、一方、相対的に大きな方の摩擦面２ｃ（以下、大径摩擦面という）の直径は、この実施形態では上記原動側プーリ１の摩擦面と同じとされている。また、それら２つの摩擦面２ｂ，２ｃの中間には、両者間を滑らかに繋ぐように直径が小径摩擦面２ｂから大径摩擦面２ｃに向かって徐々に増大するテーパ面２ｄが形成されている。
【００４８】
そして、図２に示すように平ベルト３が従動側プーリ２の小径摩擦面２ｂに巻き掛けられた状態では、その平ベルト３によって原動軸１ａの回転が増速されて従動軸２ａに伝達される相対的に高速比の状態になり、一方、図３に示すように平ベルト３が従動側プーリ２の大径摩擦面２ｃに巻き掛けられた状態では、原動軸１ａの回転はそのままの回転数で従動軸２ａに伝達される相対的に低速比の状態になる。
【００４９】
そうして平ベルト３の巻き掛けられる従動側プーリ２の摩擦面２ｂ，２ｃを互いに直径の異なるものとして、その２つの摩擦面２ｂ，２ｃの間で平ベルト３を掛け替えるだけで、原動側から従動側への伝達回転数を変更できるので、減速用のギヤやその潤滑のためのオイルなどは不要であり、重量及びコストを低減できるとともに、ギヤの噛み合いによる駆動ロスもなくなる。
【００５０】
−テンションプーリの構造−
この実施形態では、本発明の特徴部分として、上記テンションプーリ４を、平ベルト３の片寄りに伴い揺動して、該平ベルト３の走行位置を中心寄りに自動調整する自動調心プーリとしている。すなわち、図４，５に詳細を示すように、テンションプーリ４は、平ベルト３の巻き掛けられるプーリ本体５と、このプーリ本体５をプーリ軸Ｃ１周りに回転自在に且つ枢軸Ｃ２周りに揺動自在に支持する支持機構１０と、を備えている（Ｃ１，Ｃ２は図４にのみ示す）。
【００５１】
上記支持機構１０は、プーリ本体５をベアリング１２によって支持する筒状の軸部材１１と、支持ロッド１３と、枢軸Ｃ２を構成するピン１７と、上記プーリ本体５をピン１７とともに上記プーリ軸Ｃ１方向に往復移動させる移動機構６と、備えて構成されている。その移動機構６は、中間部材１４と、ベローズ型のバキュームアクチュエータ７とを備えており、上記プーリ本体５を、上記従動側プーリ２の２つの摩擦面２ｂ，２ｃに対応するプーリ軸Ｃ１方向の範囲に亘って往復移動させるようになっている。
【００５２】
上記支持ロッド１３は、上記付勢アーム１６に取り付けられる取付部１３ａと、該取付部１３ａの一端に続いて設けられた支持部１３ｂとからなる。上記取付部１３ａは、付勢アーム１６の先端に形成された貫通孔に挿通されて、ナットにより締結されている。また、上記支持部１３ｂは、上記中間部材１４に内挿されている。
【００５３】
上記支持部１３ｂには、上記取付部１３ａとは逆側の端（以下、取付部１３ａとは逆側の端を支持部１３ｂの先端と呼び、取付部１３ａ側の端を支持部１３ｂの基端と呼ぶ）の面に開口する挿入孔９１と、径方向に相対向して、それぞれ軸方向に延びる２つの長穴９２と、が形成されている。上記挿入孔９１の開口近傍にはねじ溝が形成されており、後述する植込みボルト９３がねじ込まれることによって、上記開口が閉塞されるようになっている。
【００５４】
上記中間部材１４は、半割状の２つの部材からなり、その横断面中心に中心孔を有する、全体として断面円形状の筒状の部材である。この中間部材１４は、上記筒状の軸部材１１に内挿されているとともに、その基端側と先端側とにそれぞれ嵌め込まれた摺動リング２１，２１を介して上記支持ロッド１３の支持部１３ｂに外挿されている。そして、この中間部材１４は、上記支持部１３ｂによってその軸方向に往復動可能に支持されている。
【００５５】
また、上記中間部材１４の先端には拡径部が形成されていて、この拡径部がバキュームアクチュエータ７の可動プレート７２に固定されている。このため、詳しくは後述するが、上記中間部材１４は、上記バキュームアクチュエータ７を駆動源として上記支持部１３ｂの軸方向に往復移動するようになっている。
【００５６】
さらに、上記中間部材１４における直径方向に対応する部位はＤ字状にカットされており、このＤカットによって、図４，６に示すように、互いに平行になった平坦な摺動面１４ｃ，１４ｃが形成されている。そうして、この各摺動面１４ｃから中間部材１４の中心孔に向かって径方向に延びる貫通孔が形成されていて、この貫通孔内には摺動筒１８が嵌め込まれている。
【００５７】
上記軸部材１１の内周面には、それぞれ断面Ｄ字状を有する２つの摺動部材１９が、直径方向に相対向して取り付けられている。この摺動部材１９によって、上記軸部材１１の内面には、上記中間部材１４の摺動面１４ｃ，１４ｃが摺動自在に接触する平坦な摺動面１１ａ，１１ａが相対向するように形成されている。また、この摺動面１１ａ，１１ａの両側縁を結ぶ両サイドの円弧面が、上記軸部材１１の内周面によって形成されている。さらに、上記軸部材１１及び摺動部材１９には、上記プーリ本体５の幅の中央付近に上記ピン１７が嵌め入れられる支持孔が形成されている。
【００５８】
上記支持機構１０のピン１７は、上記支持ロッド１３の長穴９２を通って、上記支持部１３ｂを径方向に貫通して配設されており、その両端部はそれぞれ、上記中間部材１４の貫通孔に嵌め込まれた摺動筒１８を通って、上記軸部材１１及び摺動部材１９に設けられた支持孔内に嵌め入れられている。このピン１７は、プーリ本体５の回転方向については、軸荷重方向Ｌに対しプーリ本体５の回転方向前側に所定の傾倒角αで傾倒して配置されている（図４参照）とともに、プーリ本体５の幅方向については、その中央付近に配置されている（図５参照）。
【００５９】
そうして、中間部材１４の両サイドの円弧面と軸部材１１の筒孔の両サイドの円弧面との間に、ピン１７によって構成される枢軸Ｃ２周りに軸部材１１がプーリ本体５とともに揺動することを許容する隙間１５，１５が形成されている。
【００６０】
上記ピン１７は、上記中間部材１４が支持部１３ｂに沿って往復移動するに伴い、上記長穴９２内を軸方向に移動し、これにより、上記ピン１７に係合した上記軸部材１１及びプーリ本体５が、支持部１３ｂに沿って往復移動するようになっている。
【００６１】
上記支持部１３ｂの挿入孔９１内には圧縮ばね９４が配設されており、その状態で植込みボルト９３が上記挿入孔９１にねじ込まれている。上記植込みボルト９３とピン１７との間に配設された上記圧縮ばね９４は、上記ピン１７を支持部１３ｂの基端側に付勢している。
【００６２】
上記バキュームアクチュエータ７は、支持ロッド１３に外挿されて、その軸方向に相対する２つサイドプレート７１，７２と、この両サイドプレート７１，７２の外周縁間に全周に亘って掛け渡されて、両者間に作用室を区画形成するベローズ７３と、を備えて構成されている。
【００６３】
上記２つのサイドプレート７１，７２の内の一方は、上記支持部１３ｂの先端部に固定された固定プレート７１であり、他方は、固定プレート７１よりも基端側で上記支持部１３ｂに移動可能に支持された可動プレート７２である。これら２つのサイドプレート７１，７２の内周面と支持ロッド１３の外周面との間には、Ｏリングが介設されており、これによって、上記バキュームアクチュエータ７内の気密性を確保している。
【００６４】
上記固定プレート７１には、チューブ７４を介して図示省略の真空ポンプに接続される接続口７５が設けられていて、この接続口７５及びチューブ７４内の通路によりバキュームアクチュエータ７内の作用室が真空ポンプのポンプ室に連通されるようになっている。一方、上記可動プレート７２には、上記中間部材１４の拡径部が固定されている。
【００６５】
そして、図２に示すように上記バキュームアクチュエータ７内の作用室が常圧の状態から、この作用室を上記真空ポンプの運転により負圧にすると、上記可動プレート７２が、上記圧縮ばね９４の付勢力に抗して固定プレート７１側に移動し、それに伴い中間部材１４が支持ロッド１３の先端側に移動して、上記ピン１７、軸部材１１、及びプーリ本体５が一体となって支持ロッド１３の先端側（図の左側）に移動する（図３参照）。
【００６６】
その反対に、上記図３に示すようにバキュームアクチュエータ７内の作用室が負圧の状態から、この作用室を例えば大気開放して常圧にすると、上記圧縮ばね９４の付勢力により上記ピン１７、軸部材１１、及びプーリ本体５が一体となって支持ロッド１３の基端側に移動し、それに伴い、上記中間部材１４及び可動プレート７２が支持ロッド１３の基端側（図の右側）に移動する（図２参照）。
【００６７】
斯くして、上記プーリ本体５及びピン１７は、プーリ軸Ｃ１方向に往復移動されて、上記従動側プーリ２の小径摩擦面２ｂの位置に対応した高速比位置（図２）と、該従動側プーリ２の大径摩擦面２ｃの位置に対応した低速比位置（図３）との２つの位置のいずれかに、その位置が変更される。
【００６８】
−蛇行・片寄り走行の防止−
図１，２又は図３に示す使用形態、つまり、テンションプーリ４のプーリ本体５を高速比位置又は低速比位置のいずれかに位置付けた状態において、それぞれ、図７に示すように、プーリ本体５の幅の中央付近に掛かっていた平ベルト３が鎖線で示す如くプーリ本体５の中央からその片側へ寄ると、軸荷重はピン１７の位置からプーリ本体５の片側にずれて軸部材１１に作用するようになる。これにより、軸部材１１にはピン１７を中心とする回転モーメントが働き、この軸部材１１がプーリ本体５と共にピン１７の回りに回転変位（揺動）する。
【００６９】
すなわち、図６に中間部材１４、ピン１７及び軸部材１１のみを模式的に示すように、上記の如く平ベルト３が片寄って軸荷重Ｌの位置がずれたときでも、仮にその軸荷重の方向がピン１７と平行であれば（Ｌ０のとき）、このピン１７周りの回転モーメントは発生しないが、この実施形態のように軸荷重Ｌの方向がピン１７の方向に対して角度αだけ傾いていれば、その分力Ｌ１によってピン１７周りの回転モーメントが発生し、軸部材１１は回転変位するのである。上記角度αは、軸荷重Ｌの方向を基準とするピン１７の傾倒角αに相当する。
【００７０】
そして、この実施形態では、図４の如くプーリ軸Ｃ１の方向に沿って見て、プーリ本体５の揺動枢軸Ｃ２（ピン１７）が、軸荷重Ｌの方向に対しプーリ本体５の回転方向（ベルト走行方向Ａ）前側に傾倒しているから、当該プーリ本体５は、上記傾倒したピン１７周りに回転変位することにより、図８（図４のVIII矢視図）に示すように、平ベルト３が片寄ってきた側が低く、反対側が高くなるように軸荷重Ｌの方向において傾斜すると同時に、図７（平面図）に示すように、平ベルト３が片寄ってきた側がベルト走行方向Ａの前側になるようにこの平ベルト３に対して斜交い状態になる。尚、図４，７，８ではプーリ本体５が回転変位した状態を鎖線で示している。
【００７１】
そうして、平ベルト３には、プーリ本体５が斜交い状態になることによる戻し力（片寄りを戻す力）と、プーリ本体５が傾斜することによる戻し力とが働き、これにより平ベルト３の当該片寄りが防止される。すなわち、プーリ本体５をプーリ軸Ｃ１方向について停止させた状態では、平ベルト３は、プーリ本体５が斜交いになり且つ傾斜することによる戻し力と、当該ベルト伝動装置の特性によって平ベルト３に作用する片寄り力とがつり合う位置で走行することになり、仮に平ベルト３が大きく片寄ることがあっても、この平ベルト３は上記戻し力と片寄り力とがつり合う位置に戻される。
【００７２】
尚、この実施形態では、中間部材１４及び軸部材１１の摺動面１４ｃ，１１ａが軸荷重によって接触し、この両摺動面１４ｃ，１１ａ間に適度の摺動抵抗が働くため、平ベルト３がプーリ本体５の中央付近を走行しているときに、プーリ本体５が平ベルト３の走行振動等によって微小揺動することが避けられるとともに、平ベルト３に片寄りを生じたときに、プーリ本体５が過敏に反応して回転変位し、それによって、プーリ本体５が左右に小刻みに揺動するハンチングを生ずることが防止される。
【００７３】
上述したように、テンションプーリ４を自動調心プーリとしたことで、平ベルト３に対して安定した張力を与えることができるとともに、その蛇行や片寄り走行を確実に防止することができ、その伝動能力を十分に発揮させる上で有利になる。
【００７４】
−変速動作−
次に、例えば図２に示すようにプーリ本体５が高速比位置にあり、平ベルト３が従動側プーリ２の小径摩擦面２ｂに巻き掛けられた状態（高変速比状態）から、上記バキュームアクチュエータ７の作動によって上記プーリ本体５を支持ロッド１３の先端側（図２の左側）に移動させると、平ベルト３はプーリ本体５上で支持ロッド１３の基端側に相対的に片寄ることになり、軸荷重Ｌが枢軸Ｃ２の位置からプーリ本体５幅方向の片側にずれて軸部材１１に作用するようになる。その軸荷重Ｌによって、上述したように、プーリ本体５は枢軸Ｃ２回りに回転変位し、プーリ本体５から平ベルト３には当該片寄りを戻す力、つまり、支持ロッド１３の先端側（図２の左側）に向かう力が働く。
【００７５】
そのため、上記プーリ本体５を支持ロッド１３の先端側へ移動させると、上記平ベルト３には支持ロッド１３の先端側に向かう力が働き続けることになり、平ベルト３はプーリ本体５の移動に追従して支持ロッド１３の先端側に移動する。これにより平ベルト３は、原動側プーリ１外周の摩擦面上を原動軸１ａの基端側に向かって移動するとともに、従動側プーリ２においては小径摩擦面２ｂからこれに連続するテーパ面２ｄに移動し、図３に示すように上記プーリ本体５が低速比位置に到達すれば、大径摩擦面２ｃに巻き掛けられるようになる。そして、原動側プーリ１の回転がそのままの回転数で従動側プーリ２に伝達される低速比状態になる。
【００７６】
逆に、上記図３に示すようにプーリ本体５が低速比位置にあって、平ベルト３が大径摩擦面２ｃに巻き掛けられている低速比の状態から、上記のようにプーリ本体５を支持ロッド１３の基端側（同図の右側）に移動させると、そのプーリ本体５の移動に追従して平ベルト３も移動し、図２に示すように上記プーリ本体５が高速比位置に到達すれば、平ベルト３は、従動側プーリ２の小径摩擦面２ｂに巻き掛けられることになる。こうして、原動側プーリ１の回転が増速されて従動側プーリ２に伝達される高速比状態になる。
【００７７】
また、上記のように平ベルト３の巻き掛けられる従動側プーリ２の摩擦面が変化するときには、その２つの摩擦面２ｂ，２ｃに対する平ベルト３の巻き付き長さ（周方向の長さ）が変化するので、その分、該平ベルト３の弛み量が変化することになる。これに対し、この実施形態では、平ベルト３の緩み側スパン（図１の上側のベルトスパン）を押圧するテンションプーリ４のプーリ本体５がその支持機構１０とともに、付勢アーム１６により平ベルト３に対し接離方向に移動可能に保持されているので、この付勢アーム１６の回動によって上記平ベルト３の弛み量の変化が自動的に吸収されることになる。
【００７８】
したがって、上記した実施形態１に係るベルト伝動装置によると、平ベルト３に張力を付与するテンションプーリ４を自動調心プーリとしたことで、そのプーリ本体５をプーリ軸Ｃ１方向に停止させた状態では、平ベルト３に対し安定した張力を与えながら、該平ベルト３の蛇行や片寄り走行を確実に防止することができ、その伝動能力を十分に発揮させる上で有利になる。しかも、従来からのベルトの蛇行防止の提案（例えば特許文献２、３のもの）のように心線の早期疲労、伝動能力の低下や製造コストの上昇を招くことがない。
【００７９】
一方、上記テンションプーリ４のプーリ本体５をプーリ軸Ｃ１方向に移動させれば、これに追従して平ベルト３を幅方向に移動させて、従動側プーリ２の大小、２つの摩擦面２ｂ，２ｃの間で掛け替えることができ、これにより、原動側のプーリ回転をそのまま従動側に伝達する低速比状態と、プーリ回転を増速して伝達する高速比状態とに切り替えることが、つまり、原動側から従動側に伝達する回転数を変更することができる。
【００８０】
そのように従動側プーリ２に直径の異なる２つの摩擦面２ｂ，２ｃを設けて、平ベルト３を掛け替えることにより原動側から従動側への変速比を可変とすることができるので、減速用のギヤやその潤滑のためのオイルなどが不要になり、重量及びコストを低減できるとともに、ギヤの噛み合いによる駆動ロスもなくすことができる。
【００８１】
また、上記の如くテンションプーリ４の自動調心機能によって、平ベルト３の蛇行や片寄り走行を防止できるとともに、その平ベルト３の走行位置をベルト幅方向に変更して、異なる摩擦面２ｂ，２ｃに掛け替えることができるため、上記テンションプーリ４のプーリ本体５は勿論、原動側及び従動側プーリ１，２にもフランジを設ける必要はなく、従ってフランジ接触によるベルト寿命低下の虞れもない。
【００８２】
但し、上記原動側及び従動側のプーリ１，２には、通常、走行する平ベルト３が接触しない程度の間隔を空けてフランジを設けてもよい。これは、テンションプーリ４のの回転を停止した状態でそのプーリ本体５をプーリ軸方向に移動させた際に、平ベルト３が脱落することを防止するために有効である。
【００８３】
また、上述の実施形態においてはテンションプーリ４のプーリ本体５の外周面にクラウンを付けていないが、ここに緩やかなクラウンを付けるようにしてもよい。クラウンが緩やかであれば、平ベルト３に大きな負荷がかかることは避けられるからである。
【００８４】
また、上述の実施形態においては、平ベルト３の緩み側スパンにのみテンションプーリ４を配設しているが、これに限らず、例えば図９に示すように平ベルト３の張り側スパンにもテンションプーリ８を配設して、このテンションプーリ８を上記テンションプーリ４と連係して移動するようにバネ部材９などにより連結することができる。
【００８５】
こうすれば、変速時に上記の如く平ベルト３の従動側プーリ２に対する巻き付き長さが変化するとき、そのことによる張り側スパンの張力の変化をテンションプーリ８の移動によって緩和することができるので、上記実施形態１のように平ベルト３の弛みをその緩み側でのみ吸収するのに比べて、より効果的に張力変動を緩和することができる。
【００８６】
（実施形態２）
図１０〜１２は、本発明の実施形態２に係るベルト伝動装置の基本構成を示す。この実施形態２のものは、前記実施形態１のように従動側プーリ２にのみ直径の異なる２つの摩擦面２ｂ，２ｃを設けるのではなく、原動側プーリ１にも同様に直径の異なる２つの摩擦面１ｂ，１ｃとテーパ面１ｄとを設けたものである。この点を除いて、実施形態２のベルト伝動装置の構成は前記実施形態１のものと同じなので、同一部材には同一の符号を付してその説明は省略する。
【００８７】
そして、この実施形態２では、上記原動側プーリ１の大径摩擦面１ｂの直径を従動側プーリ２の大径摩擦面２ｂと略同じにし、且つ、上記原動側プーリ１の小径摩擦面１ｃの直径を従動側プーリ２の小径摩擦面２ｃと略同じにしている。また、図１１，１２に示すように、上記原動側プーリ１の大径摩擦面１ｂと上記従動側プーリ２の小径摩擦面２ｂとがプーリ軸方向について略同じ位置にあり、また、原動側プーリ１の小径摩擦面１ｃと従動側プーリ２の大径摩擦面２ｃともプーリ軸方向について略同じ位置にある。
【００８８】
したがって、この実施形態２のベルト伝動装置によると、自動調心プーリであるテンションプーリ４によって、そのプーリ本体５をプーリ軸Ｃ１方向に停止させた状態では、上記実施形態１と同様に、平ベルト３に対し安定的に張力を与えて、心線の早期疲労、伝動能力の低下や製造コストの上昇を招くことなく、平ベルト３の蛇行や片寄り走行を確実に防止することができる。しかも、上記テンションプーリ４や原動側及び従動側プーリ１，２にフランジを設ける必要がなく、フランジ接触によるベルト寿命低下の虞れもない。
【００８９】
また、上記テンションプーリ４のプーリ本体５をプーリ軸Ｃ１方向に移動させることにより、平ベルト３を幅方向に移動させて、原動側プーリ１の２つの摩擦面１ｂ，１ｃ間、及び従動側プーリ２の２つの摩擦面２ｂ，２ｃ間で掛け替えることができる。すなわち、図１１に示すようにテンションプーリ４のプーリ本体５を高速比位置として、平ベルト３が原動側プーリ１の大径摩擦面１ｂと従動側プーリ２の小径摩擦面２ｂとに巻き掛かって走行するようにすれば、プーリ回転が増速されて従動側に伝達される高速比状態になる。
【００９０】
一方、図１２に示すようにテンションプーリ４のプーリ本体５を低速比位置とすれば、平ベルト３は原動側プーリ１の小径摩擦面１ｃと従動側プーリ２の大径摩擦面２ｃとに巻き掛かって走行するようになり、このときには原動側プーリ１の回転が減速されて従動側プーリ２に伝達される低速比状態になる。
【００９１】
そのようにして変速比を変えることができるので、上記実施形態１と同様に減速用ギヤや潤滑オイルなどが不要になり、重量及びコストを低減できるとともに、ギヤの噛み合いによる駆動ロスもなくすことができる。
【００９２】
加えて、この実施形態２のベルト伝動装置では、上記原動側及び従動側プーリ１，２の大径摩擦面１ｂ，２ａ同士が略同径であり、且つ、両プーリ１，２の小径摩擦面１ｃ，２ｃ同士も略同径であるから、上記高速比状態と低速比状態とで平ベルト３の弛み量が殆ど変化せず、そのため、変速時の平ベルト３の張力変動が上記実施形態１に比べて格段に小さいという利点がある。
【００９３】
そのため、この実施形態２のベルト伝動装置は、原動側及び従動側プーリ１，２の直径が比較的大きくて、変速比の変化に対し相対的にベルト弛み量の変化が大きくなるものに適している。また、上記のように原動側プーリ１の大径及び小径摩擦面１ｂ，１ｃと従動側プーリ２の小径及び大径摩擦面２ｂ，２ｃとをそれぞれ対応させるようにすれば、上記実施形態１に比べて平ベルト３の弛み量の変化は小さくなるので、必ずしも上記のように互いの大小の摩擦面直径を同じにしなくてもよい。
【００９４】
尚、上述した実施形態１、２のベルト伝動装置においては、いずれも、テンションプーリ４のプーリ本体５を移動させるための駆動源としてバキュームアクチュエータ７を使用しているが、駆動源はこれに限らず、モータ、リニアモータ、ソレノイド、油圧シリンダ等、種々のデバイスを利用可能である。そして、駆動源をステッピングモータ等によって構成すれば、平ベルト３を２以上の走行位置で走行させるようにすることもでき、こうすれば３段階以上の変速が可能になる。
【００９５】
（実施形態３）
図１３，１４は、本発明の実施形態３に係るベルト伝動装置の基本構成を示す。この実施形態３のものは、前記実施形態１、２のように１本の平ベルト３を幅方向に移動させて、原動側乃至従動側プーリ１，２の複数の摩擦面間で掛け替えるようにしたものではなく、その複数の（図の例では３つの）摩擦面に予めそれぞれ平ベルト３，３，…を巻き掛けておき、そのうちのいずれか１本の平ベルト３に選択的に張力を付与することにより、原動側から従動側へ伝達されるプーリ回転数比を決めるようにしたものである。
【００９６】
その点を除けば、実施形態３のベルト伝動装置の基本構成は前記実施形態１、２のものと概ね同じなので、対応する部材には便宜上、同じ符号を付してその説明は省略する。
【００９７】
そして、図示のベルト伝動装置では、一例として、原動側及び従動側のプーリ１，２のそれぞれに互いに直径の異なる３つの摩擦面を形成している。すなわち、原動側プーリ１には、大径摩擦面１ｂ及び小径摩擦面１ｃに加えて、それらの中間の直径を有する中径摩擦面１ｅが形成され、また、従動側プーリ２にも小径及び大径の摩擦面２ｂ、２ｃに加えて、それらの中間の中径摩擦面２ｅが形成されている。そして、上記原動側及び従動側プーリ１，２の大、中、小の各摩擦面同士はそれぞれ略同径とされている。
【００９８】
また、図１４に示すように、原動側プーリ１の大径摩擦面１ｂ、小径摩擦面１ｃ及び中継摩擦面１ｅは、各々従動側プーリ２の小径摩擦面２ｂ、大径摩擦面２ｃ及び中径摩擦面２ｅとプーリ軸方向について略同じ位置にあり、それぞれに平ベルト３，３，…が巻き掛けられている。そして、その各平ベルト３の緩み側スパンに張力を付与するように、上記実施形態１，２と同じく自動調心プーリからなる複数の（図の例では３つの）テンションプーリ４，４，…が配設されている。
【００９９】
上記テンションプーリ４の構造は基本的には上記実施形態１、２のものと同じであり、プーリ本体５上で平ベルト３の片寄りが生じたときに、軸荷重位置のずれを利用して、プーリ本体５を傾斜乃至斜交い状態になるように変位させるようにしたものであるが、この実施形態３ではプーリ本体５をプーリ軸Ｃ１方向に往復移動させる必要はないので、支持機構１０からは上記移動機構６が省略されている。
【０１００】
すなわち、上記テンションプーリ４は、その一例を図１５に示すように、プーリ本体５をプーリ軸周りに回転自在に且つ枢軸周りに揺動自在に支持する支持機構として、当該プーリ本体５をベアリング１２によって支持する筒状の軸部材１１と、この軸部材１１に先端側１３ａが内挿された支持ロッド１３と、枢軸を構成するピン１７とを備えている。
【０１０１】
また、図示は省略するが、上記支持ロッド１３の他端側１３ｂは、可動部材を介して、ベルト伝動装置の固定部に取り付けられており、その可動部材の作動によって、上記プーリ本体５、軸部材１１、支持ロッド１３、ピン１７などが平ベルト３に対し接離方向（図１３の上下方向）に移動可能になっている。
【０１０２】
そうしてプーリ本体５などを平ベルト３に対し接離方向に移動させることで、上記テンションプーリ４，４，…は、それぞれ、プーリ本体５により平ベルト３を押圧して張力を付与する状態と、それを押圧しない状態とに切り替えることができ、いずれか１つの平ベルト３にのみ選択的に張力を付与することができる。尚、上記可動部材の移動には駆動源として、実施形態１、２のようなバキュームアクチュエータを利用することができるし、それ以外にもモータ、リニアモータ、ソレノイド、油圧シリンダ等、種々のデバイスを利用することができる。
【０１０３】
したがって、この実施形態３のベルト伝動装置によると、原動側及び従動側プーリ１，２に巻き掛けた複数の平ベルト３，３，…のうちのいずれか１つに選択的に張力を付与することによって、この選択された平ベルト３の巻き掛けられている原動側及び従動側プーリ１，２の摩擦面直径の比率でプーリ回転を伝達することができるから、上記平ベルト３の選択によって変速比を変更することができる。
【０１０４】
そのため、上記実施形態１、２のものと同様に、減速用のギヤや潤滑オイルなどが不要になり、ベルト伝動装置の重量及びコストを低減できるとともに、ギヤの噛み合いによる駆動ロスもなくすことができる。
【０１０５】
また、上記のように選択した平ベルト３に張力を付与するテンションプーリ４が自動調心プーリであるから、上記実施形態１、２のものと同様に、平ベルト３に対して安定した張力を与えながら、その心線の早期疲労、伝動能力の低下や製造コストの上昇を招くことなく、蛇行や片寄りを確実に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
以上、説明したように、本発明に係るベルト伝動装置は、テンションプーリに自動調心機能を持たせたことで、平ベルトの信頼性の低下を招くことなく、その蛇行や片寄り走行を確実に防止することができるとともに、原動側乃至従動側プーリに互いに直径の異なる複数の摩擦面を設けたことで、減速用のギヤや潤滑オイルなどが不要になり、完全に乾式駆動で低コスト且つ高効率の変速機を提供できるから、例えば自動車、農機、各種産業機械、家電製品、その他の機器に利用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】実施形態１のベルト伝動装置の正面図である。
【図２】平ベルトを高速比状態で走行させたときの同装置の側面図である。
【図３】平ベルトを低速比状態で走行させたときの同装置の側面図である。
【図４】テンションプーリの縦断面図（図５のIV−IV断面図）である。
【図５】図４のV−V断面図である。
【図６】テンションプーリの使用状態において軸荷重によって軸部材１１に回転モーメントが発生することを説明する図である。
【図７】テンションプーリの使用状態を示す平面図である。
【図８】図４のVIII矢視図である。
【図９】張り側ベルトスパンにもテンションプーリを配設した変形例に係る図１相当図である。
【図１０】実施形態２のベルト伝動装置に係る図１相当図である。
【図１１】同図２相当図である。
【図１２】同図３相当図である。
【図１３】実施形態３のベルト伝動装置に係る図１相当図である。
【図１４】同装置の側面図である。
【図１５】同装置におけるテンションプーリの概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１ 原動側プーリ
１ｂ 大径摩擦面
１ｃ 小径摩擦面
１ｅ 中径摩擦面
２ 従動側プーリ
２ｂ 小径摩擦面
２ｃ 大径摩擦面
２ｅ 中径摩擦面
３ 平ベルト
４ テンションプーリ（自動調心プーリ）
５ プーリ本体
６ 移動機構
７ バキュームアクチュエータ
１０ 支持機構
１１ 軸部材
１３ 支持ロッド
１４ 中間部材
１６ アーム
１７ ピン
Ｃ１ プーリ軸
Ｃ２ 枢軸
α 傾倒角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦伝動ベルトにより動力を伝達するベルト伝動装置に関し、特に、原動側から従動側に伝達する回転数を変更可能な変速機の構造の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種のベルト伝動装置として、例えば、特許文献１に開示されるように、自動車用エンジンのクランク軸側に原動側プーリを設ける一方、補機の従動軸側には通常回転用の平プーリと低速回転用の平プーリとを同軸に設け、これら原動側及び従動側平プーリの間に掛け渡した平ベルトをベルト幅方向に変位させて、該平ベルトにより回転される従動側の平プーリを上記通常回転用と低速回転用とに切り替えるようにした自動車の補機駆動装置が知られている。
【０００３】
上記のものでは従動側の低速回転用平プーリと補機の駆動軸との間に減速用のギヤが設けられており、その従動側の平プーリを通常回転用と低速回転用とに切り替えることで、補機の回転数をエンジン回転数に対し所定の速比とそれよりも低い速比とに切り替えることができるので、重量やコスト及び電力消費量の増大を招く電磁クラッチのような部品を用いることなく、高回転域での補機の駆動ロスを少なくして、エンジンの燃費を低減することができる。
【０００４】
しかしながら、一般的に平ベルトを用いた伝動装置においては、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という難がある。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が、そのような蛇行・片寄り走行を生じた場合、平ベルトはプーリのフランジに接触して側面の毛羽立ちや心線のほつれを生ずることになる。
【０００５】
このような信頼性の問題に対して従来より、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、そのクラウンを該プーリの回転中心を中心とする球状に形成するという提案もなされている（特許文献２参照）。
【０００６】
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することで、蛇行や片寄りを防止するという提案もある（特許文献３参照）。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。
【特許文献１】特開２００５−２３９０９号公報
【特許文献２】実開昭５９−４５３５１号公報
【特許文献３】特開平６−３０７５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上記のような提案は、何れも平ベルト伝動装置の内包する問題を解決できるものではない。すなわち、上記第１の提案例のようにプーリにクラウンを形成する場合、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。
【０００８】
また、平プーリに上記第２の提案例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ることは避けられず、しかも、そうして溝加工をしただけでは、平ベルトの蛇行や片寄りを確実に防止することはできない。
【０００９】
そのような平ベルト伝動に付随する問題に加えて、上記従来例の補機駆動装置（特許文献１のもの）では、従動側の低速回転用プーリと補機駆動軸との間に減速用ギヤなどが設けられており、このギヤの潤滑のためのオイルも必要になることから、重量及びコストが増大するという問題があり、さらに、ギヤの噛み合いによる駆動ロスの問題も残されている。
【００１０】
本発明は斯かる諸点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、平ベルトを用いた可変速伝動装置において、その平ベルトの蛇行や片寄りを確実に防止することができるようにするとともに、減速用のギヤなどを廃して潤滑のためのオイルを不要とし、重量、コスト及び駆動ロスのさらなる低減を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明では、まず、平ベルトに張力を付与するためのテンションプーリとして、詳細は以下に述べるが、プーリの本体上で平ベルトの片寄りが生じたときに、そのベルトの張力によってプーリ本体にかかる軸荷重位置のずれを利用してプーリ本体を変位させ、これによりベルトの走行位置を中心寄りに修正することのできる自動調心プーリを採用した。
【００１２】
その上で、本発明では、原動側及び従動側の少なくとも１つのプーリを、互いに直径の異なる複数の摩擦面を有するものとし、上記のように平ベルトの蛇行・片寄り走行を防止する自動調心プーリの機能を利用して、この自動調心プーリをプーリ軸方向に移動させることにより、これに追従させて平ベルトを幅方向に移動させて、上記直径の異なる摩擦面のいずれかに巻き掛けるようにした。
【００１３】
具体的に、請求項１の発明は、複数のプーリに摩擦伝動ベルトを巻き掛けてなるベルト伝動装置であって、
上記摩擦伝動ベルトが平ベルトであり、該平ベルトの巻き掛けられる原動側及び従動側の少なくとも１つのプーリには、互いに直径の異なる複数の摩擦面が形成され、
さらに、上記平ベルトの巻き掛けられるプーリ本体と、該プーリ本体をプーリ軸回りに回転自在に且つ所定の枢軸回りに揺動自在に支持する支持機構と、を備えたテンションプーリが配設されており、
上記テンションプーリの枢軸が、プーリ軸方向に沿って見て、軸荷重の方向に対しプーリ本体の回転方向前側に所定の傾倒角で傾倒し、
上記テンションプーリの支持機構は、プーリ本体を上記枢軸とともに、プーリ軸方向に上記原動側乃至従動側プーリの複数の摩擦面に対応する範囲に亘って往復移動可能に構成されていることを特徴とする。
【００１４】
上記の構成により、まず、平ベルトが原動側及び従動側プーリに巻き掛けられていて、テンションプーリのプーリ本体がプーリ軸方向について停止した状態にあるときには、平ベルトがプーリ本体上で片寄って、軸荷重が枢軸の位置からプーリ本体の幅方向にずれて作用するようになると、その軸荷重によってプーリ本体に枢軸を中心とする回転モーメントが作用し、プーリ本体が枢軸回りに回転変位（揺動）する。
【００１５】
ここで、詳しくは後述するが、上記枢軸は、プーリ軸方向に沿って見て軸荷重の方向に対し上記プーリ本体の回転方向前側に所定の傾倒角で傾倒しており、その傾倒角が９０度であるときは、上記プーリ本体は上記平ベルトの片寄ってきた側とは反対側が高くなるように傾斜する一方、上記傾倒角が０度を超え９０度未満であるときは、上記プーリ本体は傾斜するだけでなく、平ベルトの片寄ってきた側がベルト走行方向の前側になった斜交い状態になる。
【００１６】
そのようにプーリ本体が傾斜乃至斜交い状態になることによって、プーリ本体から平ベルトにはその片寄りを戻すように力が働き、この戻し力と、伝動装置の特性によってベルトに作用する片寄り力とがつり合う位置で、平ベルトが走行するようになる。このように、上記テンションプーリは、平ベルトの走行位置を自動的に中心寄りに調整する自動調心機能を有するもの（以下、自動調心プーリともいう）であり、これを使用することで、従来の提案例（特許文献２、３）のように心線の早期疲労、伝動能力の低下や製造コストの上昇を招くことなく、平ベルトの蛇行や片寄りを確実に防止することができる。
【００１７】
そのような自動調心プーリは、上述の如くプーリ本体がプーリ軸方向（ベルト幅方向）に停止した状態では、平ベルトをその幅方向に略一定の位置で走行させることになるが、上記プーリ本体及び枢軸をプーリ軸方向に移動させれば、平ベルトがプーリ本体上でその幅方向に相対的に片寄ることになるので、軸荷重が枢軸の位置からプーリ本体幅方向の片側にずれて作用するようになる。この軸荷重によって、上述したように、プーリ本体は枢軸回りに回転変位し、プーリ本体から平ベルトに当該片寄りを戻す力が働く。
【００１８】
このことから、上記自動調心プーリのプーリ本体を、その支持機構によって上記枢軸とともにプーリ軸方向に移動させると、このプーリ本体上で平ベルトに戻し力が働き続けることになり、これにより当該平ベルトがプーリ本体の移動に追従してプーリ軸方向に移動するようになる。このようにして平ベルトの走行位置をベルト幅方向に変更して、上記原動側乃至従動側プーリのいずれかの摩擦面に巻き掛けることによって、原動側プーリに対する従動側プーリの回転数比を変更することができる。
【００１９】
したがって、上述のベルト伝動装置によれば、原動側及び従動側プーリ間にテンションプーリとして上記自動調心プーリを設けたことで、その停止状態では平ベルトに対し安定した張力を与えながら、該平ベルトの蛇行や片寄り走行を確実に防止することができ、その伝動能力を十分に発揮させる上で有利になる。また、上記自動調心プーリのプーリ本体をプーリ軸方向に移動させ、これに追従して平ベルトを幅方向に移動させることにより、当該平ベルトの巻き掛けられる原動側乃至従動側プーリの摩擦面を変更して、変速比を変えることができる。
【００２０】
そのように原動側乃至従動側プーリに直径の異なる複数の摩擦面を設けて、平ベルトを巻き掛ける摩擦面を変更することで、原動側から従動側へ伝達される回転数を可変とすることができるので、減速用のギヤやその潤滑のためのオイルなどが不要になり、重量及びコストを低減できるとともに、ギヤの噛み合いによる駆動ロスもなくすことができる。
【００２１】
ここで、上記自動調心プーリの作用について詳しく説明すると、プーリ本体の揺動中心である枢軸の傾倒角が９０度である場合、即ち枢軸が軸荷重の方向と直交している場合、プーリ本体は、平ベルトの片寄ってきた側が軸荷重の方向に移動するように回転変位（揺動）する。すなわち、軸荷重の方向で高低をみれば、平ベルトが片寄ってきた側が低く、反対側が高くなるように傾斜して、言わば、プーリ本体の外周面がクラウンと同様に傾斜した状態となる。これにより、平ベルトには上記片寄り方向とは反対の方向の戻し力が働くようになる。
【００２２】
一方、上記傾倒角が９０度未満である場合、平ベルトに片寄りが生じたときのプーリ本体の回転変位には、上記軸荷重の方向の成分だけでなく、軸荷重方向に直交する前後方向（上記平ベルトが上記プーリ本体に接触して走行している方向）の成分が加わる。つまり、プーリ本体は軸荷重方向に傾斜するだけでなく、ベルトの片寄ってきた側がベルト走行方向の前側に移動して、当該ベルトに対し斜交いになって接触した状態になり、このことによってもベルトにはプーリ本体から上記片寄りを戻す方向の力が与えられる。
【００２３】
結局、上記プーリ本体が軸部材を介して上記枢軸の周りに揺動自在に支持されていることにより、その枢軸の傾倒角が０度を越え且つ９０度未満である場合は、プーリ本体の幅方向にベルトが片寄ったときに、このプーリ本体が軸荷重の方向に高低差を生ずるように傾斜することによる戻し力と、プーリ本体がベルトに対して斜交いになることによる戻し力との双方が働き、この両戻し力の合力と、ベルト伝動装置の特性によってベルトに作用する片寄り力とがつり合う位置でベルトが走行することになる。
【００２４】
上記傾斜による戻し力と上記斜交いによる戻し力とでは、後者の方が片寄り防止効果が高いので、その斜交いによる戻し力を有効に利用するために好ましいのは、上記傾倒角を０度を超え４５度以下とすることである。一方、上記傾倒角が０度近くになると、上述の枢軸を中心とする回転モーメントが発生し難くなるので、さらに好ましいのは、上記傾倒角を５度以上４５度以下、或いは１０度以上３０度以下とすることである。
【００２５】
そうして傾倒角を、０度を超え９０度未満とすることによって、平ベルトの蛇行や片寄り走行を効果的に防止し得るということは、平ベルトの移動も効果的に行い得るということである。
【００２６】
上記支持機構についてより具体的には、例えば、上記プーリ本体に一体に設けられて、該プーリ本体を上記プーリ軸周りに回転自在に支持する筒状の軸部材と、上記筒状の軸部材に内挿されかつ、上記プーリ軸と同軸に延びる支持ロッドと、上記プーリ本体の幅の中央付近に配置されて上記枢軸を構成するピンと、上記軸部材と支持ロッドとの間に介設されて該軸部材を上記ピン周りに揺動自在に支持しかつ、上記ピンとともに上記支持ロッドに沿って往復動する中間部材と、上記中間部材を往復動させるための動力を発生する動力源と、を含む構成とすることができる。
【００２７】
この構成によると、動力源が発生させた動力によって中間部材を支持ロッドに沿って移動させると、その中間部材とともにピン及び軸部材が、上記プーリ軸方向に移動をする。これに伴いプーリ本体上で平ベルトがその幅方向に相対的に片寄り、プーリ本体は上記ピン回りに回転変位して、プーリ本体から平ベルトに当該片寄りを戻す力が働くようになる。そうして、平ベルトはプーリ本体の移動に追従してプーリ軸方向に移動をする。
【００２８】
尚、上記動力源としては、バキュームアクチュエータ、モータ、リニアモータ、ソレノイド、油圧シリンダ等、種々の動力源を採用可能である。
【００２９】
上記の如き構成のベルト伝動装置において、原動側及び従動側プーリのうち、互いに直径の異なる複数の摩擦面を有するものは例えば従動側プーリのみとすることができるが、こうすると、平ベルトの巻き掛けられる摩擦面を変更したときに、その摩擦面に対する平ベルトの巻き付き長さ（周方向の長さ）が変化して、その分、ベルトの弛み量が変化することになる。そこで、好ましいのは、上記テンションプーリ（自動調心プーリ）のプーリ本体をその支持機構とともに平ベルトに対し接離方向に移動可能に保持するアームと、該アームをテンションプーリが平ベルトを押圧するように移動付勢する付勢手段と、を設けて、上記ベルトの弛み量の変化をアームの移動によって自動的に吸収するようにすることである（請求項２の発明）。
【００３０】
或いは、上記ベルトの弛み量の変化が小さくなるように、上記原動側及び従動側プーリの両方に、それぞれ、互いに直径の異なる２つの摩擦面を形成し、上記原動側プーリの相対的に大径の摩擦面と上記従動側プーリの相対的に小径の摩擦面とを互いに対応するプーリ軸方向位置に位置づけ、また、原動側プーリの相対的に小径の摩擦面と従動側プーリの相対的に大径の摩擦面とを互いに対応するプーリ軸方向位置に位置づけるようにしてもよい（請求項３の発明）。
【００３１】
その場合に、特に好ましいのは、上記原動側及び従動側プーリの大径の摩擦面同士を略同径とし、且つ、両プーリの小径の摩擦面同士も略同径とすることである（請求項４の発明）。
【００３２】
次に、本発明では、原動側乃至従動側プーリの互いに直径の異なる複数の摩擦面にそれぞれ平ベルトを巻き掛けるとともに、これらの各平ベルトにそれぞれ張力を付与するテンションプーリとして上述の自動調心プーリを採用する。そして、それら各自動調心プーリのプーリ本体を各平ベルトに対し接離方向に移動させて、いずれか１つの平ベルトにのみ選択的に張力を付与することによって、原動側から従動側へのプーリ回転数比を変更するようにした。
【００３３】
すなわち、請求項５の発明は、複数のプーリに摩擦伝動ベルトを巻き掛けてなるベルト伝動装置であって、
上記摩擦伝動ベルトが複数の平ベルトからなり、それら複数の平ベルトが巻き掛けられる原動側及び従動側の少なくとも１つのプーリには、該各平ベルトがそれぞれ巻き掛けられる互いに直径の異なる複数の摩擦面が形成され、
さらに、上記各平ベルトがそれぞれ巻き掛けられるプーリ本体と、該各プーリ本体をプーリ軸回りに回転自在に且つ所定の枢軸回りに揺動自在に支持する支持機構と、を備えた複数のテンションプーリが配設されており、
上記各テンションプーリの枢軸が、プーリ軸方向に沿って見て、軸荷重の方向に対しプーリ本体の回転方向前側に所定の傾倒角で傾倒し、
上記各テンションプーリの支持機構は、プーリ本体が平ベルトを押圧する状態と押圧しない状態とに切り替わるように、当該プーリ本体を平ベルトに対し接離方向に移動可能に構成されていることを特徴とする。
【００３４】
上記の構成により、まず、原動側及び従動側プーリに巻き掛けられた複数の平ベルトに対しそれぞれ張力を付与するように、テンションプーリとして上述した自動調心プーリが配設されているので、上記請求項１の発明と同じく、平ベルトの心線の早期疲労、伝動能力の低下や製造コストの上昇を招くことなく、その蛇行や片寄りを確実に防止することができる。
【００３５】
また、上記各自動調心プーリのプーリ本体は、それぞれ平ベルトに対し接離方向に移動して、該平ベルトを押圧する状態と押圧しない状態とに切り替えられるようになっており、そのうちのいずれか１つのみにより平ベルトを押圧して、張力を付与するようにすれば、この平ベルトの巻き掛けられている摩擦面の直径に応じて原動側から従動側へのプーリ回転数比が決まることになる。
【００３６】
したがって、この請求項５に係るベルト伝動装置も上記請求項１のものと同様に、自動調心プーリにより平ベルトに対して安定した張力を与えながら、該平ベルトの蛇行や片寄り走行を確実に防止することができ、さらに、張力を付与する平ベルトを変更することで変速比を変更できるので、減速用のギヤや潤滑オイルなどが不要になり、重量及びコストを低減できるとともに、ギヤの噛み合いによる駆動ロスもなくすことができる。
【発明の効果】
【００３７】
以上のように、本発明に係るベルト伝動装置によると、テンションプーリのプーリ本体をプーリ軸回りに回転自在に支持するとともに、軸荷重の方向に対して所定方向に傾倒した枢軸の周りに揺動自在に支持するようにしたから、平ベルトがプーリ本体上で幅方向に片寄ったときに、このプーリ本体を少なくとも軸荷重の方向において傾斜させて、平ベルトの蛇行や片寄り走行を速やかに且つ確実に解消することができる。
【００３８】
特に請求項１〜４の発明では、上記テンションプーリのプーリ本体を上記枢軸とともに上記プーリ軸方向に往復移動可能にしたから、平ベルトに働く戻し力によって該平ベルトをプーリ本体の移動に追従してベルト幅方向に移動させることができ、この平ベルトを原動側乃至従動側プーリの複数の摩擦面間で掛け替えることによって、変速比を変えることができる。
【００３９】
また、請求項５の発明では、上記原動側乃至従動側プーリの複数の摩擦面にそれぞれ平ベルトを巻き掛けておいて、この各平ベルト毎のテンションプーリのプーリ本体を当該平ベルトに対し接離方向に移動可能にしたから、いずれか１つの平ベルトのみに選択的に張力を付与することができ、これにより変速比を変えることができる。
【００４０】
そして、上記各発明では、そのように平ベルトの巻き掛けられるプーリの複数の摩擦面を互いに直径の異なるものとすることで、減速用のギヤや潤滑オイルなどが不要になり、重量及びコストを低減できるとともに、ギヤの噛み合いによる駆動ロスもなくすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
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。
【００４２】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るベルト伝動装置の基本構成を示し、同図において１は原動側プーリ、２は従動側プーリであり、この両プーリ１，２間に平ベルト３からなる摩擦伝動ベルトが巻き掛けられるとともに、この平ベルト３に背面から張力を付与するようにして、テンションプーリ４が配設されている。そして、上記原動側プーリ１が図の反時計回りに回転することにより、平ベルト３も図の反時計回りに走行して、従動側プーリ２を回転させる。
【００４３】
尚、図示のベルト伝動装置の構成は、説明の便宜のために簡略化した最も基本的なものであって、あくまで一例に過ぎず、如何なる意味においても本発明の構成を限定するものではない。本発明に係るベルト伝動装置は、これを自動車や農機、或いは各種の産業機械、家電製品、その他の機器に利用することが可能であり、その場合に必要に応じて種々のレイアウトを採用することができる。
【００４４】
上記原動側プーリ１は、図２，３に示すように、外周に上記平ベルト３の幅のおおよそ３倍の幅の摩擦面が形成された平プーリであって、図示省略の原動機の出力軸である原動軸１ａに嵌め込まれて、この原動軸１ａと一体に回転するようになっている。その原動側プーリ１よりも先端側の原動軸１ａには、上記テンションプーリ４を回動可能に保持するアーム１６のピボット端部がベアリングを介して取り付けられており、このアーム１６が上記テンションプーリ４を平ベルト３に対し接離方向に移動可能に保持している。
【００４５】
また、図示は省略するが、上記テンションプーリ４が平ベルト３を押圧するように、上記アーム１６の先端側を図の下方に向かって回動付勢する付勢手段が設けられている。この付勢手段としては、例えばバネ部材や液圧乃至空気圧シリンダなどを用いることができるが、この実施形態のようなレイアウトであればテンションプーリ４やアーム１６の自重によってそれらが下方に付勢されるようにすることもできる。さらに、アーム１６の回動に減衰を付与するようにするのが好ましい。以下、上記アーム１６を付勢アーム１６と呼ぶ。
【００４６】
一方、上記従動側プーリ２は、上記原動軸１ａに対し平行に配置された従動軸２ａの先端に嵌め込まれて、この従動軸２ａと一体に回転するようになっている。この従動側プーリ２は、全体としては上記原動側プーリ１と略同じ幅を有するものであるが、その外周面には従動軸２ａの軸方向両端側に分かれて、互いに直径の異なる断面円形状の２つの摩擦面２ｂ，２ｃが形成されている。
【００４７】
上記２つの摩擦面２ｂ，２ｃのうち、相対的に小さな方の摩擦面２ｂ（以下、小径摩擦面という）の直径は、この実施形態では上記原動側プーリ１の摩擦面よりも小さくされ、一方、相対的に大きな方の摩擦面２ｃ（以下、大径摩擦面という）の直径は、この実施形態では上記原動側プーリ１の摩擦面と同じとされている。また、それら２つの摩擦面２ｂ，２ｃの中間には、両者間を滑らかに繋ぐように直径が小径摩擦面２ｂから大径摩擦面２ｃに向かって徐々に増大するテーパ面２ｄが形成されている。
【００４８】
そして、図２に示すように平ベルト３が従動側プーリ２の小径摩擦面２ｂに巻き掛けられた状態では、その平ベルト３によって原動軸１ａの回転が増速されて従動軸２ａに伝達される相対的に高速比の状態になり、一方、図３に示すように平ベルト３が従動側プーリ２の大径摩擦面２ｃに巻き掛けられた状態では、原動軸１ａの回転はそのままの回転数で従動軸２ａに伝達される相対的に低速比の状態になる。
【００４９】
そうして平ベルト３の巻き掛けられる従動側プーリ２の摩擦面２ｂ，２ｃを互いに直径の異なるものとして、その２つの摩擦面２ｂ，２ｃの間で平ベルト３を掛け替えるだけで、原動側から従動側への伝達回転数を変更できるので、減速用のギヤやその潤滑のためのオイルなどは不要であり、重量及びコストを低減できるとともに、ギヤの噛み合いによる駆動ロスもなくなる。
【００５０】
−テンションプーリの構造−
この実施形態では、本発明の特徴部分として、上記テンションプーリ４を、平ベルト３の片寄りに伴い揺動して、該平ベルト３の走行位置を中心寄りに自動調整する自動調心プーリとしている。すなわち、図４，５に詳細を示すように、テンションプーリ４は、平ベルト３の巻き掛けられるプーリ本体５と、このプーリ本体５をプーリ軸Ｃ１周りに回転自在に且つ枢軸Ｃ２周りに揺動自在に支持する支持機構１０と、を備えている（Ｃ１，Ｃ２は図４にのみ示す）。
【００５１】
上記支持機構１０は、プーリ本体５をベアリング１２によって支持する筒状の軸部材１１と、支持ロッド１３と、枢軸Ｃ２を構成するピン１７と、上記プーリ本体５をピン１７とともに上記プーリ軸Ｃ１方向に往復移動させる移動機構６と、備えて構成されている。その移動機構６は、中間部材１４と、ベローズ型のバキュームアクチュエータ７とを備えており、上記プーリ本体５を、上記従動側プーリ２の２つの摩擦面２ｂ，２ｃに対応するプーリ軸Ｃ１方向の範囲に亘って往復移動させるようになっている。
【００５２】
上記支持ロッド１３は、上記付勢アーム１６に取り付けられる取付部１３ａと、該取付部１３ａの一端に続いて設けられた支持部１３ｂとからなる。上記取付部１３ａは、付勢アーム１６の先端に形成された貫通孔に挿通されて、ナットにより締結されている。また、上記支持部１３ｂは、上記中間部材１４に内挿されている。
【００５３】
上記支持部１３ｂには、上記取付部１３ａとは逆側の端（以下、取付部１３ａとは逆側の端を支持部１３ｂの先端と呼び、取付部１３ａ側の端を支持部１３ｂの基端と呼ぶ）の面に開口する挿入孔９１と、径方向に相対向して、それぞれ軸方向に延びる２つの長穴９２と、が形成されている。上記挿入孔９１の開口近傍にはねじ溝が形成されており、後述する植込みボルト９３がねじ込まれることによって、上記開口が閉塞されるようになっている。
【００５４】
上記中間部材１４は、半割状の２つの部材からなり、その横断面中心に中心孔を有する、全体として断面円形状の筒状の部材である。この中間部材１４は、上記筒状の軸部材１１に内挿されているとともに、その基端側と先端側とにそれぞれ嵌め込まれた摺動リング２１，２１を介して上記支持ロッド１３の支持部１３ｂに外挿されている。そして、この中間部材１４は、上記支持部１３ｂによってその軸方向に往復動可能に支持されている。
【００５５】
また、上記中間部材１４の先端には拡径部が形成されていて、この拡径部がバキュームアクチュエータ７の可動プレート７２に固定されている。このため、詳しくは後述するが、上記中間部材１４は、上記バキュームアクチュエータ７を駆動源として上記支持部１３ｂの軸方向に往復移動するようになっている。
【００５６】
さらに、上記中間部材１４における直径方向に対応する部位はＤ字状にカットされており、このＤカットによって、図４，６に示すように、互いに平行になった平坦な摺動面１４ｃ，１４ｃが形成されている。そうして、この各摺動面１４ｃから中間部材１４の中心孔に向かって径方向に延びる貫通孔が形成されていて、この貫通孔内には摺動筒１８が嵌め込まれている。
【００５７】
上記軸部材１１の内周面には、それぞれ断面Ｄ字状を有する２つの摺動部材１９が、直径方向に相対向して取り付けられている。この摺動部材１９によって、上記軸部材１１の内面には、上記中間部材１４の摺動面１４ｃ，１４ｃが摺動自在に接触する平坦な摺動面１１ａ，１１ａが相対向するように形成されている。また、この摺動面１１ａ，１１ａの両側縁を結ぶ両サイドの円弧面が、上記軸部材１１の内周面によって形成されている。さらに、上記軸部材１１及び摺動部材１９には、上記プーリ本体５の幅の中央付近に上記ピン１７が嵌め入れられる支持孔が形成されている。
【００５８】
上記支持機構１０のピン１７は、上記支持ロッド１３の長穴９２を通って、上記支持部１３ｂを径方向に貫通して配設されており、その両端部はそれぞれ、上記中間部材１４の貫通孔に嵌め込まれた摺動筒１８を通って、上記軸部材１１及び摺動部材１９に設けられた支持孔内に嵌め入れられている。このピン１７は、プーリ本体５の回転方向については、軸荷重方向Ｌに対しプーリ本体５の回転方向前側に所定の傾倒角αで傾倒して配置されている（図４参照）とともに、プーリ本体５の幅方向については、その中央付近に配置されている（図５参照）。
【００５９】
そうして、中間部材１４の両サイドの円弧面と軸部材１１の筒孔の両サイドの円弧面との間に、ピン１７によって構成される枢軸Ｃ２周りに軸部材１１がプーリ本体５とともに揺動することを許容する隙間１５，１５が形成されている。
【００６０】
上記ピン１７は、上記中間部材１４が支持部１３ｂに沿って往復移動するに伴い、上記長穴９２内を軸方向に移動し、これにより、上記ピン１７に係合した上記軸部材１１及びプーリ本体５が、支持部１３ｂに沿って往復移動するようになっている。
【００６１】
上記支持部１３ｂの挿入孔９１内には圧縮ばね９４が配設されており、その状態で植込みボルト９３が上記挿入孔９１にねじ込まれている。上記植込みボルト９３とピン１７との間に配設された上記圧縮ばね９４は、上記ピン１７を支持部１３ｂの基端側に付勢している。
【００６２】
上記バキュームアクチュエータ７は、支持ロッド１３に外挿されて、その軸方向に相対する２つサイドプレート７１，７２と、この両サイドプレート７１，７２の外周縁間に全周に亘って掛け渡されて、両者間に作用室を区画形成するベローズ７３と、を備えて構成されている。
【００６３】
上記２つのサイドプレート７１，７２の内の一方は、上記支持部１３ｂの先端部に固定された固定プレート７１であり、他方は、固定プレート７１よりも基端側で上記支持部１３ｂに移動可能に支持された可動プレート７２である。これら２つのサイドプレート７１，７２の内周面と支持ロッド１３の外周面との間には、Ｏリングが介設されており、これによって、上記バキュームアクチュエータ７内の気密性を確保している。
【００６４】
上記固定プレート７１には、チューブ７４を介して図示省略の真空ポンプに接続される接続口７５が設けられていて、この接続口７５及びチューブ７４内の通路によりバキュームアクチュエータ７内の作用室が真空ポンプのポンプ室に連通されるようになっている。一方、上記可動プレート７２には、上記中間部材１４の拡径部が固定されている。
【００６５】
そして、図２に示すように上記バキュームアクチュエータ７内の作用室が常圧の状態から、この作用室を上記真空ポンプの運転により負圧にすると、上記可動プレート７２が、上記圧縮ばね９４の付勢力に抗して固定プレート７１側に移動し、それに伴い中間部材１４が支持ロッド１３の先端側に移動して、上記ピン１７、軸部材１１、及びプーリ本体５が一体となって支持ロッド１３の先端側（図の左側）に移動する（図３参照）。
【００６６】
その反対に、上記図３に示すようにバキュームアクチュエータ７内の作用室が負圧の状態から、この作用室を例えば大気開放して常圧にすると、上記圧縮ばね９４の付勢力により上記ピン１７、軸部材１１、及びプーリ本体５が一体となって支持ロッド１３の基端側に移動し、それに伴い、上記中間部材１４及び可動プレート７２が支持ロッド１３の基端側（図の右側）に移動する（図２参照）。
【００６７】
斯くして、上記プーリ本体５及びピン１７は、プーリ軸Ｃ１方向に往復移動されて、上記従動側プーリ２の小径摩擦面２ｂの位置に対応した高速比位置（図２）と、該従動側プーリ２の大径摩擦面２ｃの位置に対応した低速比位置（図３）との２つの位置のいずれかに、その位置が変更される。
【００６８】
−蛇行・片寄り走行の防止−
図１，２又は図３に示す使用形態、つまり、テンションプーリ４のプーリ本体５を高速比位置又は低速比位置のいずれかに位置付けた状態において、それぞれ、図７に示すように、プーリ本体５の幅の中央付近に掛かっていた平ベルト３が鎖線で示す如くプーリ本体５の中央からその片側へ寄ると、軸荷重はピン１７の位置からプーリ本体５の片側にずれて軸部材１１に作用するようになる。これにより、軸部材１１にはピン１７を中心とする回転モーメントが働き、この軸部材１１がプーリ本体５と共にピン１７の回りに回転変位（揺動）する。
【００６９】
すなわち、図６に中間部材１４、ピン１７及び軸部材１１のみを模式的に示すように、上記の如く平ベルト３が片寄って軸荷重Ｌの位置がずれたときでも、仮にその軸荷重の方向がピン１７と平行であれば（Ｌ０のとき）、このピン１７周りの回転モーメントは発生しないが、この実施形態のように軸荷重Ｌの方向がピン１７の方向に対して角度αだけ傾いていれば、その分力Ｌ１によってピン１７周りの回転モーメントが発生し、軸部材１１は回転変位するのである。上記角度αは、軸荷重Ｌの方向を基準とするピン１７の傾倒角αに相当する。
【００７０】
そして、この実施形態では、図４の如くプーリ軸Ｃ１の方向に沿って見て、プーリ本体５の揺動枢軸Ｃ２（ピン１７）が、軸荷重Ｌの方向に対しプーリ本体５の回転方向（ベルト走行方向Ａ）前側に傾倒しているから、当該プーリ本体５は、上記傾倒したピン１７周りに回転変位することにより、図８（図４のVIII矢視図）に示すように、平ベルト３が片寄ってきた側が低く、反対側が高くなるように軸荷重Ｌの方向において傾斜すると同時に、図７（平面図）に示すように、平ベルト３が片寄ってきた側がベルト走行方向Ａの前側になるようにこの平ベルト３に対して斜交い状態になる。尚、図４，７，８ではプーリ本体５が回転変位した状態を鎖線で示している。
【００７１】
そうして、平ベルト３には、プーリ本体５が斜交い状態になることによる戻し力（片寄りを戻す力）と、プーリ本体５が傾斜することによる戻し力とが働き、これにより平ベルト３の当該片寄りが防止される。すなわち、プーリ本体５をプーリ軸Ｃ１方向について停止させた状態では、平ベルト３は、プーリ本体５が斜交いになり且つ傾斜することによる戻し力と、当該ベルト伝動装置の特性によって平ベルト３に作用する片寄り力とがつり合う位置で走行することになり、仮に平ベルト３が大きく片寄ることがあっても、この平ベルト３は上記戻し力と片寄り力とがつり合う位置に戻される。
【００７２】
尚、この実施形態では、中間部材１４及び軸部材１１の摺動面１４ｃ，１１ａが軸荷重によって接触し、この両摺動面１４ｃ，１１ａ間に適度の摺動抵抗が働くため、平ベルト３がプーリ本体５の中央付近を走行しているときに、プーリ本体５が平ベルト３の走行振動等によって微小揺動することが避けられるとともに、平ベルト３に片寄りを生じたときに、プーリ本体５が過敏に反応して回転変位し、それによって、プーリ本体５が左右に小刻みに揺動するハンチングを生ずることが防止される。
【００７３】
上述したように、テンションプーリ４を自動調心プーリとしたことで、平ベルト３に対して安定した張力を与えることができるとともに、その蛇行や片寄り走行を確実に防止することができ、その伝動能力を十分に発揮させる上で有利になる。
【００７４】
−変速動作−
次に、例えば図２に示すようにプーリ本体５が高速比位置にあり、平ベルト３が従動側プーリ２の小径摩擦面２ｂに巻き掛けられた状態（高変速比状態）から、上記バキュームアクチュエータ７の作動によって上記プーリ本体５を支持ロッド１３の先端側（図２の左側）に移動させると、平ベルト３はプーリ本体５上で支持ロッド１３の基端側に相対的に片寄ることになり、軸荷重Ｌが枢軸Ｃ２の位置からプーリ本体５幅方向の片側にずれて軸部材１１に作用するようになる。その軸荷重Ｌによって、上述したように、プーリ本体５は枢軸Ｃ２回りに回転変位し、プーリ本体５から平ベルト３には当該片寄りを戻す力、つまり、支持ロッド１３の先端側（図２の左側）に向かう力が働く。
【００７５】
そのため、上記プーリ本体５を支持ロッド１３の先端側へ移動させると、上記平ベルト３には支持ロッド１３の先端側に向かう力が働き続けることになり、平ベルト３はプーリ本体５の移動に追従して支持ロッド１３の先端側に移動する。これにより平ベルト３は、原動側プーリ１外周の摩擦面上を原動軸１ａの基端側に向かって移動するとともに、従動側プーリ２においては小径摩擦面２ｂからこれに連続するテーパ面２ｄに移動し、図３に示すように上記プーリ本体５が低速比位置に到達すれば、大径摩擦面２ｃに巻き掛けられるようになる。そして、原動側プーリ１の回転がそのままの回転数で従動側プーリ２に伝達される低速比状態になる。
【００７６】
逆に、上記図３に示すようにプーリ本体５が低速比位置にあって、平ベルト３が大径摩擦面２ｃに巻き掛けられている低速比の状態から、上記のようにプーリ本体５を支持ロッド１３の基端側（同図の右側）に移動させると、そのプーリ本体５の移動に追従して平ベルト３も移動し、図２に示すように上記プーリ本体５が高速比位置に到達すれば、平ベルト３は、従動側プーリ２の小径摩擦面２ｂに巻き掛けられることになる。こうして、原動側プーリ１の回転が増速されて従動側プーリ２に伝達される高速比状態になる。
【００７７】
また、上記のように平ベルト３の巻き掛けられる従動側プーリ２の摩擦面が変化するときには、その２つの摩擦面２ｂ，２ｃに対する平ベルト３の巻き付き長さ（周方向の長さ）が変化するので、その分、該平ベルト３の弛み量が変化することになる。これに対し、この実施形態では、平ベルト３の緩み側スパン（図１の上側のベルトスパン）を押圧するテンションプーリ４のプーリ本体５がその支持機構１０とともに、付勢アーム１６により平ベルト３に対し接離方向に移動可能に保持されているので、この付勢アーム１６の回動によって上記平ベルト３の弛み量の変化が自動的に吸収されることになる。
【００７８】
したがって、上記した実施形態１に係るベルト伝動装置によると、平ベルト３に張力を付与するテンションプーリ４を自動調心プーリとしたことで、そのプーリ本体５をプーリ軸Ｃ１方向に停止させた状態では、平ベルト３に対し安定した張力を与えながら、該平ベルト３の蛇行や片寄り走行を確実に防止することができ、その伝動能力を十分に発揮させる上で有利になる。しかも、従来からのベルトの蛇行防止の提案（例えば特許文献２、３のもの）のように心線の早期疲労、伝動能力の低下や製造コストの上昇を招くことがない。
【００７９】
一方、上記テンションプーリ４のプーリ本体５をプーリ軸Ｃ１方向に移動させれば、これに追従して平ベルト３を幅方向に移動させて、従動側プーリ２の大小、２つの摩擦面２ｂ，２ｃの間で掛け替えることができ、これにより、原動側のプーリ回転をそのまま従動側に伝達する低速比状態と、プーリ回転を増速して伝達する高速比状態とに切り替えることが、つまり、原動側から従動側に伝達する回転数を変更することができる。
【００８０】
そのように従動側プーリ２に直径の異なる２つの摩擦面２ｂ，２ｃを設けて、平ベルト３を掛け替えることにより原動側から従動側への変速比を可変とすることができるので、減速用のギヤやその潤滑のためのオイルなどが不要になり、重量及びコストを低減できるとともに、ギヤの噛み合いによる駆動ロスもなくすことができる。
【００８１】
また、上記の如くテンションプーリ４の自動調心機能によって、平ベルト３の蛇行や片寄り走行を防止できるとともに、その平ベルト３の走行位置をベルト幅方向に変更して、異なる摩擦面２ｂ，２ｃに掛け替えることができるため、上記テンションプーリ４のプーリ本体５は勿論、原動側及び従動側プーリ１，２にもフランジを設ける必要はなく、従ってフランジ接触によるベルト寿命低下の虞れもない。
【００８２】
但し、上記原動側及び従動側のプーリ１，２には、通常、走行する平ベルト３が接触しない程度の間隔を空けてフランジを設けてもよい。これは、テンションプーリ４のの回転を停止した状態でそのプーリ本体５をプーリ軸方向に移動させた際に、平ベルト３が脱落することを防止するために有効である。
【００８３】
また、上述の実施形態においてはテンションプーリ４のプーリ本体５の外周面にクラウンを付けていないが、ここに緩やかなクラウンを付けるようにしてもよい。クラウンが緩やかであれば、平ベルト３に大きな負荷がかかることは避けられるからである。
【００８４】
また、上述の実施形態においては、平ベルト３の緩み側スパンにのみテンションプーリ４を配設しているが、これに限らず、例えば図９に示すように平ベルト３の張り側スパンにもテンションプーリ８を配設して、このテンションプーリ８を上記テンションプーリ４と連係して移動するようにバネ部材９などにより連結することができる。
【００８５】
こうすれば、変速時に上記の如く平ベルト３の従動側プーリ２に対する巻き付き長さが変化するとき、そのことによる張り側スパンの張力の変化をテンションプーリ８の移動によって緩和することができるので、上記実施形態１のように平ベルト３の弛みをその緩み側でのみ吸収するのに比べて、より効果的に張力変動を緩和することができる。
【００８６】
（実施形態２）
図１０〜１２は、本発明の実施形態２に係るベルト伝動装置の基本構成を示す。この実施形態２のものは、前記実施形態１のように従動側プーリ２にのみ直径の異なる２つの摩擦面２ｂ，２ｃを設けるのではなく、原動側プーリ１にも同様に直径の異なる２つの摩擦面１ｂ，１ｃとテーパ面１ｄとを設けたものである。この点を除いて、実施形態２のベルト伝動装置の構成は前記実施形態１のものと同じなので、同一部材には同一の符号を付してその説明は省略する。
【００８７】
そして、この実施形態２では、上記原動側プーリ１の大径摩擦面１ｂの直径を従動側プーリ２の大径摩擦面２ｂと略同じにし、且つ、上記原動側プーリ１の小径摩擦面１ｃの直径を従動側プーリ２の小径摩擦面２ｃと略同じにしている。また、図１１，１２に示すように、上記原動側プーリ１の大径摩擦面１ｂと上記従動側プーリ２の小径摩擦面２ｂとがプーリ軸方向について略同じ位置にあり、また、原動側プーリ１の小径摩擦面１ｃと従動側プーリ２の大径摩擦面２ｃともプーリ軸方向について略同じ位置にある。
【００８８】
したがって、この実施形態２のベルト伝動装置によると、自動調心プーリであるテンションプーリ４によって、そのプーリ本体５をプーリ軸Ｃ１方向に停止させた状態では、上記実施形態１と同様に、平ベルト３に対し安定的に張力を与えて、心線の早期疲労、伝動能力の低下や製造コストの上昇を招くことなく、平ベルト３の蛇行や片寄り走行を確実に防止することができる。しかも、上記テンションプーリ４や原動側及び従動側プーリ１，２にフランジを設ける必要がなく、フランジ接触によるベルト寿命低下の虞れもない。
【００８９】
また、上記テンションプーリ４のプーリ本体５をプーリ軸Ｃ１方向に移動させることにより、平ベルト３を幅方向に移動させて、原動側プーリ１の２つの摩擦面１ｂ，１ｃ間、及び従動側プーリ２の２つの摩擦面２ｂ，２ｃ間で掛け替えることができる。すなわち、図１１に示すようにテンションプーリ４のプーリ本体５を高速比位置として、平ベルト３が原動側プーリ１の大径摩擦面１ｂと従動側プーリ２の小径摩擦面２ｂとに巻き掛かって走行するようにすれば、プーリ回転が増速されて従動側に伝達される高速比状態になる。
【００９０】
一方、図１２に示すようにテンションプーリ４のプーリ本体５を低速比位置とすれば、平ベルト３は原動側プーリ１の小径摩擦面１ｃと従動側プーリ２の大径摩擦面２ｃとに巻き掛かって走行するようになり、このときには原動側プーリ１の回転が減速されて従動側プーリ２に伝達される低速比状態になる。
【００９１】
そのようにして変速比を変えることができるので、上記実施形態１と同様に減速用ギヤや潤滑オイルなどが不要になり、重量及びコストを低減できるとともに、ギヤの噛み合いによる駆動ロスもなくすことができる。
【００９２】
加えて、この実施形態２のベルト伝動装置では、上記原動側及び従動側プーリ１，２の大径摩擦面１ｂ，２ａ同士が略同径であり、且つ、両プーリ１，２の小径摩擦面１ｃ，２ｃ同士も略同径であるから、上記高速比状態と低速比状態とで平ベルト３の弛み量が殆ど変化せず、そのため、変速時の平ベルト３の張力変動が上記実施形態１に比べて格段に小さいという利点がある。
【００９３】
そのため、この実施形態２のベルト伝動装置は、原動側及び従動側プーリ１，２の直径が比較的大きくて、変速比の変化に対し相対的にベルト弛み量の変化が大きくなるものに適している。また、上記のように原動側プーリ１の大径及び小径摩擦面１ｂ，１ｃと従動側プーリ２の小径及び大径摩擦面２ｂ，２ｃとをそれぞれ対応させるようにすれば、上記実施形態１に比べて平ベルト３の弛み量の変化は小さくなるので、必ずしも上記のように互いの大小の摩擦面直径を同じにしなくてもよい。
【００９４】
尚、上述した実施形態１、２のベルト伝動装置においては、いずれも、テンションプーリ４のプーリ本体５を移動させるための駆動源としてバキュームアクチュエータ７を使用しているが、駆動源はこれに限らず、モータ、リニアモータ、ソレノイド、油圧シリンダ等、種々のデバイスを利用可能である。そして、駆動源をステッピングモータ等によって構成すれば、平ベルト３を２以上の走行位置で走行させるようにすることもでき、こうすれば３段階以上の変速が可能になる。
【００９５】
（実施形態３）
図１３，１４は、本発明の実施形態３に係るベルト伝動装置の基本構成を示す。この実施形態３のものは、前記実施形態１、２のように１本の平ベルト３を幅方向に移動させて、原動側乃至従動側プーリ１，２の複数の摩擦面間で掛け替えるようにしたものではなく、その複数の（図の例では３つの）摩擦面に予めそれぞれ平ベルト３，３，…を巻き掛けておき、そのうちのいずれか１本の平ベルト３に選択的に張力を付与することにより、原動側から従動側へ伝達されるプーリ回転数比を決めるようにしたものである。
【００９６】
その点を除けば、実施形態３のベルト伝動装置の基本構成は前記実施形態１、２のものと概ね同じなので、対応する部材には便宜上、同じ符号を付してその説明は省略する。
【００９７】
そして、図示のベルト伝動装置では、一例として、原動側及び従動側のプーリ１，２のそれぞれに互いに直径の異なる３つの摩擦面を形成している。すなわち、原動側プーリ１には、大径摩擦面１ｂ及び小径摩擦面１ｃに加えて、それらの中間の直径を有する中径摩擦面１ｅが形成され、また、従動側プーリ２にも小径及び大径の摩擦面２ｂ、２ｃに加えて、それらの中間の中径摩擦面２ｅが形成されている。そして、上記原動側及び従動側プーリ１，２の大、中、小の各摩擦面同士はそれぞれ略同径とされている。
【００９８】
また、図１４に示すように、原動側プーリ１の大径摩擦面１ｂ、小径摩擦面１ｃ及び中継摩擦面１ｅは、各々従動側プーリ２の小径摩擦面２ｂ、大径摩擦面２ｃ及び中径摩擦面２ｅとプーリ軸方向について略同じ位置にあり、それぞれに平ベルト３，３，…が巻き掛けられている。そして、その各平ベルト３の緩み側スパンに張力を付与するように、上記実施形態１，２と同じく自動調心プーリからなる複数の（図の例では３つの）テンションプーリ４，４，…が配設されている。
【００９９】
上記テンションプーリ４の構造は基本的には上記実施形態１、２のものと同じであり、プーリ本体５上で平ベルト３の片寄りが生じたときに、軸荷重位置のずれを利用して、プーリ本体５を傾斜乃至斜交い状態になるように変位させるようにしたものであるが、この実施形態３ではプーリ本体５をプーリ軸Ｃ１方向に往復移動させる必要はないので、支持機構１０からは上記移動機構６が省略されている。
【０１００】
すなわち、上記テンションプーリ４は、その一例を図１５に示すように、プーリ本体５をプーリ軸周りに回転自在に且つ枢軸周りに揺動自在に支持する支持機構として、当該プーリ本体５をベアリング１２によって支持する筒状の軸部材１１と、この軸部材１１に先端側１３ａが内挿された支持ロッド１３と、枢軸を構成するピン１７とを備えている。
【０１０１】
また、図示は省略するが、上記支持ロッド１３の他端側１３ｂは、可動部材を介して、ベルト伝動装置の固定部に取り付けられており、その可動部材の作動によって、上記プーリ本体５、軸部材１１、支持ロッド１３、ピン１７などが平ベルト３に対し接離方向（図１３の上下方向）に移動可能になっている。
【０１０２】
そうしてプーリ本体５などを平ベルト３に対し接離方向に移動させることで、上記テンションプーリ４，４，…は、それぞれ、プーリ本体５により平ベルト３を押圧して張力を付与する状態と、それを押圧しない状態とに切り替えることができ、いずれか１つの平ベルト３にのみ選択的に張力を付与することができる。尚、上記可動部材の移動には駆動源として、実施形態１、２のようなバキュームアクチュエータを利用することができるし、それ以外にもモータ、リニアモータ、ソレノイド、油圧シリンダ等、種々のデバイスを利用することができる。
【０１０３】
したがって、この実施形態３のベルト伝動装置によると、原動側及び従動側プーリ１，２に巻き掛けた複数の平ベルト３，３，…のうちのいずれか１つに選択的に張力を付与することによって、この選択された平ベルト３の巻き掛けられている原動側及び従動側プーリ１，２の摩擦面直径の比率でプーリ回転を伝達することができるから、上記平ベルト３の選択によって変速比を変更することができる。
【０１０４】
そのため、上記実施形態１、２のものと同様に、減速用のギヤや潤滑オイルなどが不要になり、ベルト伝動装置の重量及びコストを低減できるとともに、ギヤの噛み合いによる駆動ロスもなくすことができる。
【０１０５】
また、上記のように選択した平ベルト３に張力を付与するテンションプーリ４が自動調心プーリであるから、上記実施形態１、２のものと同様に、平ベルト３に対して安定した張力を与えながら、その心線の早期疲労、伝動能力の低下や製造コストの上昇を招くことなく、蛇行や片寄りを確実に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
以上、説明したように、本発明に係るベルト伝動装置は、テンションプーリに自動調心機能を持たせたことで、平ベルトの信頼性の低下を招くことなく、その蛇行や片寄り走行を確実に防止することができるとともに、原動側乃至従動側プーリに互いに直径の異なる複数の摩擦面を設けたことで、減速用のギヤや潤滑オイルなどが不要になり、完全に乾式駆動で低コスト且つ高効率の変速機を提供できるから、例えば自動車、農機、各種産業機械、家電製品、その他の機器に利用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】実施形態１のベルト伝動装置の正面図である。
【図２】平ベルトを高速比状態で走行させたときの同装置の側面図である。
【図３】平ベルトを低速比状態で走行させたときの同装置の側面図である。
【図４】テンションプーリの縦断面図（図５のIV−IV断面図）である。
【図５】図４のV−V断面図である。
【図６】テンションプーリの使用状態において軸荷重によって軸部材１１に回転モーメントが発生することを説明する図である。
【図７】テンションプーリの使用状態を示す平面図である。
【図８】図４のVIII矢視図である。
【図９】張り側ベルトスパンにもテンションプーリを配設した変形例に係る図１相当図である。
【図１０】実施形態２のベルト伝動装置に係る図１相当図である。
【図１１】同図２相当図である。
【図１２】同図３相当図である。
【図１３】実施形態３のベルト伝動装置に係る図１相当図である。
【図１４】同装置の側面図である。
【図１５】同装置におけるテンションプーリの概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１ 原動側プーリ
１ｂ 大径摩擦面
１ｃ 小径摩擦面
１ｅ 中径摩擦面
２ 従動側プーリ
２ｂ 小径摩擦面
２ｃ 大径摩擦面
２ｅ 中径摩擦面
３ 平ベルト
４ テンションプーリ（自動調心プーリ）
５ プーリ本体
６ 移動機構
７ バキュームアクチュエータ
１０ 支持機構
１１ 軸部材
１３ 支持ロッド
１４ 中間部材
１６ アーム
１７ ピン
Ｃ１ プーリ軸
Ｃ２ 枢軸
α 傾倒角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のプーリに摩擦伝動ベルトを巻き掛けてなるベルト伝動装置であって、
上記摩擦伝動ベルトが平ベルトであり、該平ベルトの巻き掛けられる原動側及び従動側の少なくとも１つのプーリには、互いに直径の異なる複数の摩擦面が形成され、
さらに、上記平ベルトの巻き掛けられるプーリ本体と、該プーリ本体をプーリ軸回りに回転自在に且つ所定の枢軸回りに揺動自在に支持する支持機構と、を備えたテンションプーリが配設されており、
上記テンションプーリの枢軸が、プーリ軸方向に沿って見て、軸荷重の方向に対しプーリ本体の回転方向前側に所定の傾倒角で傾倒し、
上記テンションプーリの支持機構は、プーリ本体を上記枢軸とともに、プーリ軸方向に上記原動側乃至従動側プーリの複数の摩擦面に対応する範囲に亘って往復移動可能に構成されている
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、
上記従動側プーリが複数の摩擦面を有し、
上記テンションプーリのプーリ本体をその支持機構とともに平ベルトに対し接離方向に移動可能に保持するアームと、
上記プーリ本体が平ベルトを押圧するように上記アームを移動付勢する付勢手段と、
が設けられていることを特徴とするベルト伝動装置。
【請求項３】
請求項１に記載のベルト伝動装置において、
上記原動側及び従動側プーリが、それぞれ、互いに直径の異なる２つの摩擦面を有し、
上記原動側プーリの相対的に大径の摩擦面と上記従動側プーリの相対的に小径の摩擦面とが互いに対応するプーリ軸方向位置にあり、また、原動側プーリの相対的に小径の摩擦面と従動側プーリの相対的に大径の摩擦面とが互いに対応するプーリ軸方向位置にある
ことを特徴とするベルト伝動装置。
【請求項４】
請求項３に記載のベルト伝動装置において、
上記原動側及び従動側プーリの大径の摩擦面同士が略同径であり、且つ、両プーリの小径の摩擦面同士も略同径であることを特徴とするベルト伝動装置。
【請求項５】
複数のプーリに摩擦伝動ベルトを巻き掛けてなるベルト伝動装置であって、
上記摩擦伝動ベルトが複数の平ベルトからなり、それら複数の平ベルトが巻き掛けられる原動側及び従動側の少なくとも１つのプーリには、該各平ベルトがそれぞれ巻き掛けられる互いに直径の異なる複数の摩擦面が形成され、
さらに、上記各平ベルトがそれぞれ巻き掛けられるプーリ本体と、該各プーリ本体をプーリ軸回りに回転自在に且つ所定の枢軸回りに揺動自在に支持する支持機構と、を備えた複数のテンションプーリが配設されており、
上記各テンションプーリの枢軸が、プーリ軸方向に沿って見て、軸荷重の方向に対しプーリ本体の回転方向前側に所定の傾倒角で傾倒し、
上記各テンションプーリの支持機構は、プーリ本体が平ベルトを押圧する状態と押圧しない状態とに切り替わるように、当該プーリ本体を平ベルトに対し接離方向に移動可能に構成されている
ことを特徴とするベルト伝動装置。
【請求項１】
複数のプーリに摩擦伝動ベルトを巻き掛けてなるベルト伝動装置であって、
上記摩擦伝動ベルトが平ベルトであり、該平ベルトの巻き掛けられる原動側及び従動側の少なくとも１つのプーリには、互いに直径の異なる複数の摩擦面が形成され、
さらに、上記平ベルトの巻き掛けられるプーリ本体と、該プーリ本体をプーリ軸回りに回転自在に且つ所定の枢軸回りに揺動自在に支持する支持機構と、を備えたテンションプーリが配設されており、
上記テンションプーリの枢軸が、プーリ軸方向に沿って見て、軸荷重の方向に対しプーリ本体の回転方向前側に所定の傾倒角で傾倒し、
上記テンションプーリの支持機構は、プーリ本体を上記枢軸とともに、プーリ軸方向に上記原動側乃至従動側プーリの複数の摩擦面に対応する範囲に亘って往復移動可能に構成されている
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、
上記従動側プーリが複数の摩擦面を有し、
上記テンションプーリのプーリ本体をその支持機構とともに平ベルトに対し接離方向に移動可能に保持するアームと、
上記プーリ本体が平ベルトを押圧するように上記アームを移動付勢する付勢手段と、
が設けられていることを特徴とするベルト伝動装置。
【請求項３】
請求項１に記載のベルト伝動装置において、
上記原動側及び従動側プーリが、それぞれ、互いに直径の異なる２つの摩擦面を有し、
上記原動側プーリの相対的に大径の摩擦面と上記従動側プーリの相対的に小径の摩擦面とが互いに対応するプーリ軸方向位置にあり、また、原動側プーリの相対的に小径の摩擦面と従動側プーリの相対的に大径の摩擦面とが互いに対応するプーリ軸方向位置にある
ことを特徴とするベルト伝動装置。
【請求項４】
請求項３に記載のベルト伝動装置において、
上記原動側及び従動側プーリの大径の摩擦面同士が略同径であり、且つ、両プーリの小径の摩擦面同士も略同径であることを特徴とするベルト伝動装置。
【請求項５】
複数のプーリに摩擦伝動ベルトを巻き掛けてなるベルト伝動装置であって、
上記摩擦伝動ベルトが複数の平ベルトからなり、それら複数の平ベルトが巻き掛けられる原動側及び従動側の少なくとも１つのプーリには、該各平ベルトがそれぞれ巻き掛けられる互いに直径の異なる複数の摩擦面が形成され、
さらに、上記各平ベルトがそれぞれ巻き掛けられるプーリ本体と、該各プーリ本体をプーリ軸回りに回転自在に且つ所定の枢軸回りに揺動自在に支持する支持機構と、を備えた複数のテンションプーリが配設されており、
上記各テンションプーリの枢軸が、プーリ軸方向に沿って見て、軸荷重の方向に対しプーリ本体の回転方向前側に所定の傾倒角で傾倒し、
上記各テンションプーリの支持機構は、プーリ本体が平ベルトを押圧する状態と押圧しない状態とに切り替わるように、当該プーリ本体を平ベルトに対し接離方向に移動可能に構成されている
ことを特徴とするベルト伝動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−２４２３４５（Ｐ２００６−２４２３４５Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−６１３８６（Ｐ２００５−６１３８６）
【出願日】平成１７年３月４日（２００５．３．４）
【出願人】（０００００５０６１）バンドー化学株式会社 (429)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月４日（２００５．３．４）
【出願人】（０００００５０６１）バンドー化学株式会社 (429)
【Ｆターム（参考）】
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