伝動ベルト用プーリ及びベルト伝動装置
【課題】伝動ベルト３の蛇行を防止すると共に、ベルトの走行位置を切り換え可能にする。
【解決手段】プーリ本体５をプーリ軸Ｃ１周りに回転自在にかつ、プーリ本体５の回転方向前側に傾倒角αで傾倒した枢軸Ｃ２周りに揺動自在に支持する。軸荷重が枢軸Ｃ２の位置に対してずれたときに、プーリ本体５を少なくとも軸荷重の方向において高低差を生ずるように傾斜させ、軸荷重が枢軸Ｃ２の位置となるように伝動ベルト３を戻す力を発生させる。移動機構６によって、枢軸Ｃ２を構成するピン１７をプーリ軸Ｃ１方向に往復動させ、それによって伝動ベルト３に作用する力によって、伝動ベルト３の走行位置を移動させる。
【解決手段】プーリ本体５をプーリ軸Ｃ１周りに回転自在にかつ、プーリ本体５の回転方向前側に傾倒角αで傾倒した枢軸Ｃ２周りに揺動自在に支持する。軸荷重が枢軸Ｃ２の位置に対してずれたときに、プーリ本体５を少なくとも軸荷重の方向において高低差を生ずるように傾斜させ、軸荷重が枢軸Ｃ２の位置となるように伝動ベルト３を戻す力を発生させる。移動機構６によって、枢軸Ｃ２を構成するピン１７をプーリ軸Ｃ１方向に往復動させ、それによって伝動ベルト３に作用する力によって、伝動ベルト３の走行位置を移動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝動ベルト用プーリ及びベルト伝動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
平ベルトを用いた伝動装置においては、平ベルトが走行中に蛇行したり、プーリの片側に寄る片寄り走行をすることがある。これは、平ベルトが、他の伝動ベルトに比べて、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、プーリの揺れなど、伝動装置構成要素の変化に敏感なためである。このような蛇行・片寄り走行を生じた場合、平ベルトが平プーリのフランジに接触して、該平ベルト側面の毛羽立ちや心線のほつれを生ずる。
【０００３】
この問題に対して、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）ことが知られている。また、プーリ外周面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ある（特許文献１参照）。これは、平ベルトの左側部と右側部とに張力差を生じてプーリ軸が傾き、それに伴って平ベルトがプーリ上で片寄ったときに、平ベルトの張力によってプーリに回転モーメントが働くことを利用して、プーリ軸の傾き及び平ベルトの蛇行を解消せんとするものである。
【０００４】
また、平プーリの外周面に多数の溝を周方向に間隔をおいて形成したものが知られている（特許文献２参照）。すなわち、その溝は、プーリの幅中央から両側へ「く」の字状になるように対称に延びたものであり、平ベルトとプーリとの間に平ベルトを中央に寄せるような摩擦力を発生させることにより、該ベルトの蛇行を防止するようにしている。
【０００５】
さらに、平ベルトの両側にガイドローラを配置し、この平ベルトの走行位置を規制することも知られている（特許文献３参照）。
【特許文献１】実開昭５９−４５３５１号公報
【特許文献２】特開平６−３０７５２１号公報
【特許文献３】実公昭６３−６５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、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。
【０００７】
また、プーリ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した場合、仮に伝動ベルトの蛇行防止の効果が高まるとしても、プーリのクラウンによってベルトの幅中央に応力が集中するという問題は依然として残る。
【０００８】
また、平プーリに上述の如き溝加工をすると、該平プーリの製造コストが高くなり、しかも、溝加工だけでは平ベルトの蛇行を確実に防止することは難しい。
【０００９】
さらに、平ベルトの両側にガイドローラ等を配置してその走行位置を規制する方式を採用すると、平ベルトの両側がそのような規制部材に常時接触することになるため、その側面のほころび、心線のほつれを生じ易くなる。従って、それらを防止するための平ベルトに特殊な加工を施すことが必要になり、平ベルトの製造コスト低減に不利になる。
【００１０】
以上のような理由から、平ベルト伝動装置は、Ｖベルトなど他のベルトに比べて、ベルトの曲げによるロスが少なく伝動効率が非常に高いにも拘わらず、十分に活用されていないのが実情である。
【００１１】
そこで、本発明は、平ベルト、その他の伝動ベルトの蛇行を確実に防止することができるようにして、ベルト伝動装置を各種の産業機械、その他の機器に有効利用できるようにせんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、伝動ベルトの片寄りを生じたときに、この伝動ベルトの張力によってプーリ軸にかかる軸荷重の位置が変化することを利用してプーリを変位させ、伝動ベルトの蛇行を防止するようにした。
【００１３】
さらに本発明は、その伝動ベルトの蛇行が防止される機構を利用して、伝動ベルトをプーリ上でプーリ軸方向に移動させ、それによってベルトの走行位置を変更可能にした。
【００１４】
すなわち、本発明の伝動ベルト用プーリは、伝動ベルトが巻き掛けられるプーリ本体と、上記プーリ本体を、プーリ軸周りに回転自在にかつ、所定の枢軸周りに揺動自在に支持する支持手段と、を備え、上記枢軸は、上記プーリ軸方向に沿って見て軸荷重の方向に対して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、上記支持手段は、上記枢軸を、上記プーリ本体のプーリ幅内において上記プーリ軸方向に往復動可能に構成される。
【００１５】
この伝動ベルト用プーリによれば、枢軸をプーリ軸方向に対して静止させた状態において、伝動ベルトが上記枢軸に対してプーリ軸方向にずれることによって、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と、その軸荷重によって、このプーリ本体に枢軸を中心とする回転モーメントが働き、プーリ本体が枢軸回りに回転変位する。
【００１６】
このときに、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て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いるため、その傾倒角が９０度であるときは、上記プーリ本体は、上記軸荷重が枢軸に対してずれた側とは反対側が高くなるように傾斜し、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、上記軸荷重が枢軸に対してずれた側がベルト走行方向の先側になった斜交い状態になる。
【００１７】
このプーリ本体の傾斜及び／又は斜交いによって、プーリ本体から伝動ベルトに枢軸側への力が働き、伝動ベルトは枢軸の位置に移動する。
【００１８】
つまり、軸荷重が枢軸の位置に作用しているときには、プーリ本体に回転モーメントが働かずにつり合った状態となる。このため、上記伝動ベルト用プーリでは、伝動ベルトは上記枢軸の位置において走行し、その結果、伝動ベルトの蛇行が防止される。
【００１９】
上記は枢軸を静止させた状態で伝動ベルトがプーリ軸方向に移動した場合であるが、上記枢軸をプーリ軸方向に移動させたときにも、軸荷重が枢軸の位置からずれて作用することになる。その軸荷重によって、上述したように、プーリ本体は枢軸回りに回転変位し、プーリ本体から伝動ベルトに枢軸側への力が働く。その結果、伝動ベルトは移動後の枢軸の位置において走行する。つまり、上記枢軸のプーリ軸方向の位置を、上記プーリ本体のプーリ幅内において変えることによって、伝動ベルトの走行位置が変更される。このように、上記伝動ベルト用プーリは、伝動ベルトをプーリ本体から働く力によって移動をさせるものであり、例えばフランジに当てることによって伝動ベルトの走行位置を強制的に移動させるものではないため、上記プーリ本体にフランジは必要ない。つまり、フランジ接触によるベルト寿命の低下はない。
【００２０】
従って、上記伝動ベルト用プーリは、枢軸を静止させた状態では伝動ベルトの蛇行を防止しつつ、枢軸を移動させることによって伝動ベルトの走行位置を変更することが可能であり、例えばクラッチ機構、変速機構等を含む、種々のベルト伝動装置に利用可能である。
【００２１】
上記枢軸の傾倒角は、０度を超え９０度を超えない角度範囲に設定されていることが好ましい。
【００２２】
上記傾倒角が９０度である場合、すなわち、枢軸が軸荷重の方向と直交している場合、プーリ本体は、伝動ベルトが枢軸に対してずれた側が軸荷重の方向に移動するように回転変位することになる。つまり、軸荷重の方向で高低をみれば、枢軸を挟んで伝動ベルトがずれた側が低く反対側が高くなるように傾斜する。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、伝動ベルトには上記枢軸に対してずれた方向とは反対の方向への力が働く。
【００２３】
上記傾倒角が９０度未満である場合、伝動ベルトが枢軸に対してずれ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（上記伝動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、伝動ベルトに対して斜交いになって接触した状態になる。
【００２４】
そうして、上記枢軸は上記軸荷重方向を基準として上記プーリ本体の回転方向前側に傾倒しているから、伝動ベルトが枢軸に対してずれたときには、プーリ本体は伝動ベルトがずれた側がベルト走行方向の先側になった斜交い状態になる。このプーリ本体が斜交い状態で回転することにより、伝動ベルトにはプーリ本体から上記ずれをなくす方向の力が与えられる。
【００２５】
結局、上記傾倒角が０度を超え且つ９０度未満である場合は、伝動ベルトが枢軸に対してずれたときに、この伝動ベルト用プーリには、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力と、プーリ本体が伝動ベルトに対して斜交いになることによる力との双方が働くことになる。
【００２６】
上記傾斜による力と上記斜交いによる力とでは、後者の方がベルトを移動させる効果が高い。
【００２７】
従って、好ましいのは、上記傾倒角を０度を超え９０度未満とすることである。さらに好ましいのは、上記斜交いによる力を有効に利用するために、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にくくなる。従って、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。
【００２８】
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、伝動ベルトの移動を効果的に行い得ることは、伝動ベルトの走行位置の切り替えも効果的に行い得ることと等価である。
【００２９】
上記プーリ本体は、上記プーリ軸方向に並んだ２以上のベルト走行位置にわたる幅を有し、上記支持手段は、上記枢軸を上記各ベルト走行位置に位置付けるように構成することが好ましい。
【００３０】
この構成によれば、上記枢軸が２以上のベルト走行位置それぞれに位置付けられことによって、伝動ベルトは２以上の走行位置それぞれにおいて走行することになる。そのため、例えばクラッチ機構、変速機構等を含む、種々のベルト伝動装置に利用する上で有利になる。
【００３１】
上記支持手段は、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、上記支持ロッドに対してその軸方向に往復動可能に支持されかつ、上記軸部材を上記プーリ本体と共に上記支持ロッドに対して揺動可能に支持するピンと、上記ピンを往復動させるための動力を発生する動力源と、を含む、としてもよい。
【００３２】
この構成によると、動力源が発生させた動力によってピンを支持ロッドの軸方向に移動させると、それに伴い軸荷重が枢軸に対してずれることになり、プーリ本体は上記ピン回りに回転変位して、当該ずれがなくなる方向に伝動ベルトに力が働く。そうして、伝動ベルトはピンの移動に追従してプーリ軸方向に移動をする。
【００３３】
上記動力源としては、バキュームシリンダ、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。
【００３４】
本発明のベルト伝動装置は、上記の伝動ベルト用プーリと、原動側プーリと、従動側プーリと、上記伝動ベルト用プーリ、原動側プーリ及び従動側プーリ間に巻き掛けられた伝動ベルトと、を備えている装置である。
【００３５】
従って、伝動ベルト用プーリの枢軸をプーリ軸方向に対し静止させた状態では、伝動ベルトに対して安定した張力を与えながら、該伝動ベルトの蛇行を防止することができ、伝動ベルトの伝動能力を十分に発揮させる上で有利になる。
【００３６】
一方、上記伝動ベルト用プーリの枢軸をプーリ軸方向に移動させることによって、伝動ベルトの走行位置を切り換えることができるため、上記ベルト伝動装置は、変速機構、及びクラッチ機構を備えた装置とすることができる。
【００３７】
ここで、上記原動側プーリ及び従動側プーリの内のいずれか一方は、その回転軸方向に並設されかつ、互いに略面一の外周面を有する複数のプーリを有する、としてもよい。
【００３８】
すなわち、複数のプーリのいずれか一つをクラッチプーリと、他のプーリを動力伝達プーリとすれば、上記ベルト伝動装置はクラッチ機構を備えた装置となる。また、複数のプーリを互いに速比の異なるプーリとすれば、上記ベルト伝動装置は変速機構を備えた装置となる。
【００３９】
そうして、上記ベルト伝動装置は、複数のプーリ間で伝動ベルトを変位させることによって、動力伝達の断続や変速を行うため、電磁クラッチが不要になると共に、動力伝達の断続又は変速をスムースに行って、伝動ベルトの負荷変動を小さくする上で有利になる。
【００４０】
上記伝動ベルトとしては、平ベルト、歯付ベルト（タイミングベルト）などその種類は問わない。平ベルトの場合は、その内面（伝動面）及び外面（背面）のいずれをプーリ本体に接触させるようにしてもよいが、歯付ベルトでは外面（背面）をプーリ本体に接触させることが好ましい。
【発明の効果】
【００４１】
以上のように、本発明によれば、プーリ本体を支持手段によってプーリ軸周りに回転自在にかつ枢軸周りに揺動自在に支持し、上記枢軸を上記プーリ軸方向に沿って見て軸荷重の方向に対して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たから、伝動ベルトがプーリ軸方向に移動して軸荷重が枢軸に対してずれたときに、プーリ本体を少なくとも傾斜した状態にすることができ、上記枢軸をプーリ軸方向に対して静止させた状態では、伝動ベルトの蛇行を速やかに且つ確実に解消することができる。
【００４２】
そして、上記枢軸を上記プーリ軸方向に往復動可能にしたから、プーリ本体から伝動ベルトに働く力によって、伝動ベルトを枢軸の移動に追従して移動させることができ、簡単な構造で伝動ベルトの走行位置を変えることができる。
【００４３】
また、伝動ベルト用プーリを備えたベルト伝動装置によれば、伝動ベルトに対して安定した張力を与えながら、該伝動ベルトの蛇行を防止することができ、伝動ベルトの伝動能力を十分に発揮させる上で有利になる一方で、伝動ベルトの走行位置を変えることができるから、例えばクラッチ機構、変速機構等を含む、種々のベルト伝動装置を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
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。
【００４５】
図１に示すベルト伝動装置において、１は原動側プーリ（平プーリ）、２は従動側プーリ（平プーリ）であり、この両プーリ１，２に伝動ベルト（平ベルト）３が巻き掛けられ、この伝動ベルト３に張力を付与すべくテンションプーリ４が伝動ベルト３に押し当てられている。このベルト伝動装置は、後述するように、クラッチ機構を含む伝動装置である。
【００４６】
上記原動側プーリ１は、図示省略の原動軸に嵌め込まれて、この原動軸と回転一体にされている。この原動側プーリ１は、上記伝動ベルト３の幅の２倍以上の幅を有するプーリであって、後述するように、伝動ベルト３の走行位置が変更されても、常にベルト３が巻き掛けられた状態を保つ。
【００４７】
上記従動側プーリ２は、互いに同軸とされた動力伝達プーリ２２と、クラッチプーリ２３との２つのプーリからなり、動力伝達プーリ２２にはギヤ２４が回転一体に取り付けられている。上記動力伝達プーリ２２及びクラッチプーリ２３は、その２つのプーリ面の間に僅かな隙間が形成されるように配設されていると共に、２つのプーリ面は略面一の状態にされている。そうして、図１に仮想線で示すように伝動ベルト３が動力伝達プーリ２２に巻き掛けられた状態では、その伝動ベルト３によって原動軸の動力がギヤ２４に伝達される動力伝達状態となり、図１に実線で示すように伝動ベルト３がクラッチプーリ２３に巻き掛けられた状態では、原動軸の動力がギヤ２４に伝達されない動力遮断状態となる。
【００４８】
上記テンションプーリ４は、付勢アーム１６の先端に取り付けられてこのアーム１６によって伝動ベルト３に押し付けられている。このテンションプーリ４は、図１〜３に示すように、伝動ベルト３が巻き掛けられるプーリ本体５と、プーリ本体５をプーリ軸Ｃ１周りに回転自在にかつ枢軸Ｃ２周りに揺動自在に支持する支持手段１０と、を備えている。
【００４９】
上記支持手段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、上記ピン１７を上記プーリ軸Ｃ１方向に往復動させる移動機構６と、備えて構成される。上記移動機構６は、本実施形態では、後述するようにエアシリンダ７１とピストン７２とを含むピストン・シリンダ機構が採用されているが、これに限るものではない。
【００５０】
上記支持ロッド１３は、上記付勢アーム１６の先端にナットによって固定される取付部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。
【００５１】
この支持部１３ｂは、円形断面における直径方向に対応する部位をＤ字状にカットされており、このＤカットによって、図２，４に示すように、互いに平行になった平坦な摺動面８ｃ，８ｃがその外周面に形成されている。また、この摺動面８ｃ，８ｃの両側縁を結ぶ両サイドの円弧面が、上記支持部１３ｂの外周面によって形成されている。
【００５２】
また、上記支持部１３ｂは、その内部に軸方向に延びて形成された挿入孔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、を備えている。この支持部１３ｂにおいて、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）にはエアシリンダ７１が取り付けられており、上記挿入孔９１はエアシリンダ７１の内部に連通している。この挿入孔９１には、上記エアシリンダ７１内に配設されたピストン７２のピストンロッド７３が内挿される。また、上記各長穴９２は、プーリ本体５のプーリ幅よりも短い長さに設定されている。
【００５３】
２つの摺動面８ｃ，８ｃの内の、図１に示す状態で下側に位置する摺動面８ｃには、ピン状の規制部材９が、プーリ軸Ｃ１方向に所定の間隔を空けて２つ嵌め込まれており、この規制部材９によって後述するように、プーリ本体５（軸部材１１）がピン１７周りに揺動することを許容しつつ、上記プーリ本体５（軸部材１１）がプーリ軸Ｃ１方向に移動することを規制している。
【００５４】
上記軸部材１１は、上記支持部１３ｂに外挿されており、その内周面には、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、上記支持部１３ｂの摺動面８ｃ，８ｃ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。そうして、上記軸部材１１が支持部１３ｂに外挿された状態では、上記支持部１３ｂの両サイドの円弧面と、軸部材１１の両サイドの円弧面との間に、隙間１５，１５が形成される。
【００５５】
また、この２つの摺動部材１９，１９の内の、図１に示す状態で下側に位置する摺動部材１９は、図３に示すように、その両端面が円弧状に形成されており、この円弧状端面３３が、上記支持部１３ｂに嵌め込まれた規制部材９に当接している。
【００５６】
さらに、上記摺動部材１９及び軸部材１１には、上記摺動面１１ａ，１１ａに直交する方向に開口する長穴３１，３２が、軸部材１１の軸方向に延びて形成されており、この長穴３１，３２は、上記軸部材１１を支持部１３ｂに外挿した状態において、上記支持部１３ｂに形成された長穴９２と一体となって、その支持部１３ｂから軸部材１１までの間を径方向に延びる穴を形成する。尚、上記の摺動部材１９は樹脂製としてもよい。
【００５７】
上記ピン１７は、上記ピストンロッド７３に形成された孔に嵌め込まれてこのピストンロッド７３を径方向に貫通しており、その両端部はそれぞれ、上記支持部１３ｂに形成された長穴９２，９２を通って、上記軸部材１１及び摺動部材１９に形成された長穴３１，３２内に配設されている。このピン１７は、図２に示すように、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。
【００５８】
そうして、支持部１３ｂの両サイドの円弧面と軸部材１１の両サイドの円弧面との間の隙間１５，１５と、規制部材９に当接する摺動部材１９の円弧状端面３３とによって、軸部材１１がプーリ本体５と共に、ピン１７によって構成される枢軸Ｃ２周りに、支持部１３ｂに対して揺動することが可能とされている。また、上記ピン１７は、上記長穴９２，３１，３２内をプーリ軸Ｃ１方向に往復動可能であり、上記ピン１７プーリ軸Ｃ１方向に対する位置を変更することによって、上記軸部材１１及びプーリ本体５の揺動中心が変更されることになる。
【００５９】
上記エアシリンダ７１は、その内部がピストン７２によって２室に仕切られ、その各室には接続口が設けられている。この各接続口を介してピストン７２内の各室にエアを供給又は排出することによって上記２室の間に圧力差を設け、それによって上記ピストン７２は上記エアシリンダ７１内を往移動する。
【００６０】
上記ピストン７２にはピストンロッド７３が取り付けられており、このピストンロッド７３は上述したように、ピン１７が嵌め込まれた状態で上記支持部１３ｂの挿入孔９１内に配設されている。そうして、上記ピストン・シリンダを駆動することによって、上記ピストンロッド７３が挿入孔９１内をプーリ軸Ｃ１方向に往復動するに伴い、上記ピン１７は、上記長穴９２，３１，３２内を軸方向に往復動し、それによって、枢軸Ｃ２が上記プーリ本体５のプーリ幅内において上記プーリ軸Ｃ１方向に往復動するようになっている。上記ピン１７は、上記長穴９２，３１，３２によって上記従動側プーリ２の動力伝達プーリ２２位置に対応した動力伝達位置（図１の仮想線参照）と、クラッチプーリ２３位置に対応した動力遮断位置（図１の実線参照）との２つの位置に、その位置が変更される。
【００６１】
次に上記テンションプーリ４の動作について、図２，４〜６を参照しながら説明する。ここでは、理解容易のために、上記ピン１７がプーリ本体５の幅方向中央に位置付けられていると仮定して、テンションプーリ４の動作を説明する。
【００６２】
図５に示すように、プーリ本体５の幅の中央付近、つまりピン１７の位置に掛かっていた伝動ベルト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の回りに回転変位する。
【００６３】
すなわち、図４に支持部１３ｂ、ピン１７及び軸部材１１を示すように、軸荷重の方向がピン１７と平行であるとき（Ｌ０のとき）は、伝動ベルト３がピン１７の位置からその片側へずれたとしても、このピン１７周りの回転モーメントは発生しない。これに対して、軸荷重の方向がピン１７の方向に対して角度αだけ傾いたＬになると、伝動ベルト３がピン１７の位置からその片側へ寄ったときに、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は回転変位することになる。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。
【００６４】
そうして、図２の場合は、軸荷重Ｌによって、プーリ本体５が傾倒したピン１７周りに回転変位することにより、プーリ本体５は、図５（平面図）に示すように、伝動ベルト３ピン１７に対してずれた側がベルト走行方向の先側になるようにこの伝動ベルト３に対して斜交い状態になり、また、図６（図２のVI矢視図）に示すように、伝動ベルト３がずれた側が低く、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。図２，５，６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。
【００６５】
従って、伝動ベルト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、これによって、伝動ベルト３はそのピン１７の位置で走行することになる。すなわち、ピン１７をプーリ軸Ｃ１方向に対し静止させた状態では、伝動ベルト３の蛇行が防止される。
【００６６】
上記実施形態の如く、上記プーリ４をテンションプーリとして使用すると、伝動ベルト３に対して安定した張力を与えることができ、伝動ベルト３の伝動能力を十分に発揮させる上で有利になる。
【００６７】
尚、支持部１３ｂ及び軸部材１１の摺動面８ｃ，１１ａが軸荷重によって接触し、この両摺動面８ｃ，１１ａ間に適度の摺動抵抗が働く。よって、伝動ベルト３がピン１７の位置付近を走行しているときに、プーリ本体５が伝動ベルト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、伝動ベルト３の位置がピン１７に対してずれたときに、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。
【００６８】
このように、上記プーリ４は伝動ベルト３をピン１７の位置で走行させることができるため、上記ピン１７のプーリ軸Ｃ１方向に対する位置を変えることによって、ベルト３の走行位置を変更することができる。
【００６９】
すなわち、図１に実線で示すように、上記ピストン・シリンダの駆動によって上記ピン１７を動力遮断位置に位置付けた状態では、伝動ベルト３は、そのピン１７の位置で走行することから、ベルト３はクラッチプーリ２３に巻きかけられることになる。
【００７０】
この状態で、上記ピストン・シリンダの駆動によって上記ピン１７を支持ロッド１３の先端側（図１の右側）に移動させると、伝動ベルト３がピン１７に対して支持ロッド１３の基端側に相対的にずれることになり、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から伝動ベルト３に、支持ロッド１３の先端側（図１の右側）に向かう力が働く。上記ピン１７を支持ロッド１３の先端側へ移動させ続けると、上記伝動ベルト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、上記伝動ベルト３は、上記ピン１７の移動に追従して支持ロッド１３の先端側に移動をする。そうして、図１に仮想線で示すように、上記ピン１７が動力伝達位置に位置することによって、上記伝動ベルト３は、動力伝達プーリ２２に巻き掛けられることになり、ギヤ２４への動力伝達が開始されることになる。
【００７１】
逆に、ピン１７が動力伝達位置に位置付けられて、伝動ベルト３が動力伝達プーリ２２に巻き掛けられた状態から、上記ピストン・シリンダを駆動することによって上記ピン１７を支持ロッド１３の基端側（図１の左側）に移動させると、伝動ベルト３がピン１７に対して支持ロッド１３の先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から伝動ベルト３に、支持ロッド１３の基端側（図１の左側）に向かう力が働く。そのため、上記ピン１７を支持ロッド１３の基端側へ移動させ続けると、上記伝動ベルト３には支持ロッド１３の基端側に向かう力が働き続けることになり、上記伝動ベルト３は、上記ピン１７の移動に追従して支持ロッド１３の基端側に移動をする。そうして、図１に実線で示すように、上記ピン１７が動力遮断位置に位置することによって、上記伝動ベルト３は、クラッチプーリ２３に巻き掛けられることになり、ギヤ２４への動力伝達が遮断されることになる。
【００７２】
このように、上記ベルト伝動装置は、伝動ベルト３を、例えばプーリ本体５に設けたフランジに当てることによって強制的にその走行位置を変えるものではなく、プーリ本体５から伝動ベルト３に働く戻し力によって、その伝動ベルト３の走行位置を変更するものであるため、上記プーリ本体５にフランジは必要ない。つまり、フランジ接触によるベルト寿命の低下はない。尚、プーリ本体５には、フランジを設けてもよい。
【００７３】
ここで、上記ピン１７のプーリ軸Ｃ１方向への移動速度は、伝動ベルト３の走行速度が低速であるときは特に、伝動ベルト３がピン１７の移動に追従可能な程度の速度に設定することが必要である。伝動ベルト３の移動速度は、ベルトの走行速度、ベルト長さ、スパン長さ、負荷、ベルトの特性（癖）、伝動レイアウト、傾倒角αの大きさ、プーリ本体５の回転変位の大きさ、その他の因子によって決まるため、ピン１７の移動速度も、それらの因子を踏まえて適宜設定すればよい。
【００７４】
また、ベルト伝動装置は、電磁クラッチが無くても動力伝達の断続を実現するものであり、動力伝達の断続又は変速をスムースに行って、伝動ベルトの負荷変動を小さくする上で有利になる。
【００７５】
さらに、上記プーリ４は、ピン１７を往復動させるだけで、ベルト３の走行位置を変更することが可能である。軸荷重は、支持ロッド１３及び軸部材１１に作用し、ピン１７には作用しないことから、ピン１７を往復動させる動力を小さくすることができる。その結果、移動機構６の大きさを小さくしたり、その構造を簡易にしたりすることができる。
【００７６】
尚、プーリ本体５の外周面には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、伝動ベルト３に大きな負荷がかかることは避けられる。
【００７７】
また、上記ベルト伝動装置は、従動側プーリ２を、動力伝達プーリ２２とクラッチプーリ２３とから構成してクラッチ機構を有する装置としたが、これに限らず、従動側プーリ２を、高速比用プーリと低速比用プーリとから構成して変速機構を有する装置に構成することも可能である。
【００７８】
さらに、上記ベルト伝動装置は、ピン１７を往復動させるための駆動源をシリンダ７１によって構成したが、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。加えて、上記ベルト伝動装置は、伝動ベルト３が、互いに異なる２つの走行位置を走行するようにしているが、ピン１７の駆動源をステッピングモータ等によって構成することで、伝動ベルト３を２以上の走行位置で走行させるようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】ベルト伝動装置の断面図である。
【図２】プーリの縦断面図である。
【図３】一部の部材を省略した図２のIII−III断面図である。
【図４】同プーリの使用状態において軸荷重によって軸部材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５】同プーリの使用状態を示す平面図である。
【図６】図２のVI矢視図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ 原動側プーリ
２ 従動側プーリ
３ 伝動ベルト
４ テンションプーリ（伝動ベルト用プーリ）
５ プーリ本体
６ 移動機構
１０ 支持手段
１１ 軸部材
１３ 支持ロッド
１７ ピン
２２ 動力伝達プーリ
２３ クラッチプーリ
７１ エアシリンダ
７２ ピストン
７３ ピストンロッド
Ｃ１ プーリ軸
Ｃ２ 枢軸
α 傾倒角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝動ベルト用プーリ及びベルト伝動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
平ベルトを用いた伝動装置においては、平ベルトが走行中に蛇行したり、プーリの片側に寄る片寄り走行をすることがある。これは、平ベルトが、他の伝動ベルトに比べて、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、プーリの揺れなど、伝動装置構成要素の変化に敏感なためである。このような蛇行・片寄り走行を生じた場合、平ベルトが平プーリのフランジに接触して、該平ベルト側面の毛羽立ちや心線のほつれを生ずる。
【０００３】
この問題に対して、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）ことが知られている。また、プーリ外周面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ある（特許文献１参照）。これは、平ベルトの左側部と右側部とに張力差を生じてプーリ軸が傾き、それに伴って平ベルトがプーリ上で片寄ったときに、平ベルトの張力によってプーリに回転モーメントが働くことを利用して、プーリ軸の傾き及び平ベルトの蛇行を解消せんとするものである。
【０００４】
また、平プーリの外周面に多数の溝を周方向に間隔をおいて形成したものが知られている（特許文献２参照）。すなわち、その溝は、プーリの幅中央から両側へ「く」の字状になるように対称に延びたものであり、平ベルトとプーリとの間に平ベルトを中央に寄せるような摩擦力を発生させることにより、該ベルトの蛇行を防止するようにしている。
【０００５】
さらに、平ベルトの両側にガイドローラを配置し、この平ベルトの走行位置を規制することも知られている（特許文献３参照）。
【特許文献１】実開昭５９−４５３５１号公報
【特許文献２】特開平６−３０７５２１号公報
【特許文献３】実公昭６３−６５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、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。
【０００７】
また、プーリ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した場合、仮に伝動ベルトの蛇行防止の効果が高まるとしても、プーリのクラウンによってベルトの幅中央に応力が集中するという問題は依然として残る。
【０００８】
また、平プーリに上述の如き溝加工をすると、該平プーリの製造コストが高くなり、しかも、溝加工だけでは平ベルトの蛇行を確実に防止することは難しい。
【０００９】
さらに、平ベルトの両側にガイドローラ等を配置してその走行位置を規制する方式を採用すると、平ベルトの両側がそのような規制部材に常時接触することになるため、その側面のほころび、心線のほつれを生じ易くなる。従って、それらを防止するための平ベルトに特殊な加工を施すことが必要になり、平ベルトの製造コスト低減に不利になる。
【００１０】
以上のような理由から、平ベルト伝動装置は、Ｖベルトなど他のベルトに比べて、ベルトの曲げによるロスが少なく伝動効率が非常に高いにも拘わらず、十分に活用されていないのが実情である。
【００１１】
そこで、本発明は、平ベルト、その他の伝動ベルトの蛇行を確実に防止することができるようにして、ベルト伝動装置を各種の産業機械、その他の機器に有効利用できるようにせんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、伝動ベルトの片寄りを生じたときに、この伝動ベルトの張力によってプーリ軸にかかる軸荷重の位置が変化することを利用してプーリを変位させ、伝動ベルトの蛇行を防止するようにした。
【００１３】
さらに本発明は、その伝動ベルトの蛇行が防止される機構を利用して、伝動ベルトをプーリ上でプーリ軸方向に移動させ、それによってベルトの走行位置を変更可能にした。
【００１４】
すなわち、本発明の伝動ベルト用プーリは、伝動ベルトが巻き掛けられるプーリ本体と、上記プーリ本体を、プーリ軸周りに回転自在にかつ、所定の枢軸周りに揺動自在に支持する支持手段と、を備え、上記枢軸は、上記プーリ軸方向に沿って見て軸荷重の方向に対して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、上記支持手段は、上記枢軸を、上記プーリ本体のプーリ幅内において上記プーリ軸方向に往復動可能に構成される。
【００１５】
この伝動ベルト用プーリによれば、枢軸をプーリ軸方向に対して静止させた状態において、伝動ベルトが上記枢軸に対してプーリ軸方向にずれることによって、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と、その軸荷重によって、このプーリ本体に枢軸を中心とする回転モーメントが働き、プーリ本体が枢軸回りに回転変位する。
【００１６】
このときに、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て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いるため、その傾倒角が９０度であるときは、上記プーリ本体は、上記軸荷重が枢軸に対してずれた側とは反対側が高くなるように傾斜し、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、上記軸荷重が枢軸に対してずれた側がベルト走行方向の先側になった斜交い状態になる。
【００１７】
このプーリ本体の傾斜及び／又は斜交いによって、プーリ本体から伝動ベルトに枢軸側への力が働き、伝動ベルトは枢軸の位置に移動する。
【００１８】
つまり、軸荷重が枢軸の位置に作用しているときには、プーリ本体に回転モーメントが働かずにつり合った状態となる。このため、上記伝動ベルト用プーリでは、伝動ベルトは上記枢軸の位置において走行し、その結果、伝動ベルトの蛇行が防止される。
【００１９】
上記は枢軸を静止させた状態で伝動ベルトがプーリ軸方向に移動した場合であるが、上記枢軸をプーリ軸方向に移動させたときにも、軸荷重が枢軸の位置からずれて作用することになる。その軸荷重によって、上述したように、プーリ本体は枢軸回りに回転変位し、プーリ本体から伝動ベルトに枢軸側への力が働く。その結果、伝動ベルトは移動後の枢軸の位置において走行する。つまり、上記枢軸のプーリ軸方向の位置を、上記プーリ本体のプーリ幅内において変えることによって、伝動ベルトの走行位置が変更される。このように、上記伝動ベルト用プーリは、伝動ベルトをプーリ本体から働く力によって移動をさせるものであり、例えばフランジに当てることによって伝動ベルトの走行位置を強制的に移動させるものではないため、上記プーリ本体にフランジは必要ない。つまり、フランジ接触によるベルト寿命の低下はない。
【００２０】
従って、上記伝動ベルト用プーリは、枢軸を静止させた状態では伝動ベルトの蛇行を防止しつつ、枢軸を移動させることによって伝動ベルトの走行位置を変更することが可能であり、例えばクラッチ機構、変速機構等を含む、種々のベルト伝動装置に利用可能である。
【００２１】
上記枢軸の傾倒角は、０度を超え９０度を超えない角度範囲に設定されていることが好ましい。
【００２２】
上記傾倒角が９０度である場合、すなわち、枢軸が軸荷重の方向と直交している場合、プーリ本体は、伝動ベルトが枢軸に対してずれた側が軸荷重の方向に移動するように回転変位することになる。つまり、軸荷重の方向で高低をみれば、枢軸を挟んで伝動ベルトがずれた側が低く反対側が高くなるように傾斜する。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、伝動ベルトには上記枢軸に対してずれた方向とは反対の方向への力が働く。
【００２３】
上記傾倒角が９０度未満である場合、伝動ベルトが枢軸に対してずれ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（上記伝動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、伝動ベルトに対して斜交いになって接触した状態になる。
【００２４】
そうして、上記枢軸は上記軸荷重方向を基準として上記プーリ本体の回転方向前側に傾倒しているから、伝動ベルトが枢軸に対してずれたときには、プーリ本体は伝動ベルトがずれた側がベルト走行方向の先側になった斜交い状態になる。このプーリ本体が斜交い状態で回転することにより、伝動ベルトにはプーリ本体から上記ずれをなくす方向の力が与えられる。
【００２５】
結局、上記傾倒角が０度を超え且つ９０度未満である場合は、伝動ベルトが枢軸に対してずれたときに、この伝動ベルト用プーリには、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力と、プーリ本体が伝動ベルトに対して斜交いになることによる力との双方が働くことになる。
【００２６】
上記傾斜による力と上記斜交いによる力とでは、後者の方がベルトを移動させる効果が高い。
【００２７】
従って、好ましいのは、上記傾倒角を０度を超え９０度未満とすることである。さらに好ましいのは、上記斜交いによる力を有効に利用するために、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にくくなる。従って、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。
【００２８】
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、伝動ベルトの移動を効果的に行い得ることは、伝動ベルトの走行位置の切り替えも効果的に行い得ることと等価である。
【００２９】
上記プーリ本体は、上記プーリ軸方向に並んだ２以上のベルト走行位置にわたる幅を有し、上記支持手段は、上記枢軸を上記各ベルト走行位置に位置付けるように構成することが好ましい。
【００３０】
この構成によれば、上記枢軸が２以上のベルト走行位置それぞれに位置付けられことによって、伝動ベルトは２以上の走行位置それぞれにおいて走行することになる。そのため、例えばクラッチ機構、変速機構等を含む、種々のベルト伝動装置に利用する上で有利になる。
【００３１】
上記支持手段は、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、上記支持ロッドに対してその軸方向に往復動可能に支持されかつ、上記軸部材を上記プーリ本体と共に上記支持ロッドに対して揺動可能に支持するピンと、上記ピンを往復動させるための動力を発生する動力源と、を含む、としてもよい。
【００３２】
この構成によると、動力源が発生させた動力によってピンを支持ロッドの軸方向に移動させると、それに伴い軸荷重が枢軸に対してずれることになり、プーリ本体は上記ピン回りに回転変位して、当該ずれがなくなる方向に伝動ベルトに力が働く。そうして、伝動ベルトはピンの移動に追従してプーリ軸方向に移動をする。
【００３３】
上記動力源としては、バキュームシリンダ、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。
【００３４】
本発明のベルト伝動装置は、上記の伝動ベルト用プーリと、原動側プーリと、従動側プーリと、上記伝動ベルト用プーリ、原動側プーリ及び従動側プーリ間に巻き掛けられた伝動ベルトと、を備えている装置である。
【００３５】
従って、伝動ベルト用プーリの枢軸をプーリ軸方向に対し静止させた状態では、伝動ベルトに対して安定した張力を与えながら、該伝動ベルトの蛇行を防止することができ、伝動ベルトの伝動能力を十分に発揮させる上で有利になる。
【００３６】
一方、上記伝動ベルト用プーリの枢軸をプーリ軸方向に移動させることによって、伝動ベルトの走行位置を切り換えることができるため、上記ベルト伝動装置は、変速機構、及びクラッチ機構を備えた装置とすることができる。
【００３７】
ここで、上記原動側プーリ及び従動側プーリの内のいずれか一方は、その回転軸方向に並設されかつ、互いに略面一の外周面を有する複数のプーリを有する、としてもよい。
【００３８】
すなわち、複数のプーリのいずれか一つをクラッチプーリと、他のプーリを動力伝達プーリとすれば、上記ベルト伝動装置はクラッチ機構を備えた装置となる。また、複数のプーリを互いに速比の異なるプーリとすれば、上記ベルト伝動装置は変速機構を備えた装置となる。
【００３９】
そうして、上記ベルト伝動装置は、複数のプーリ間で伝動ベルトを変位させることによって、動力伝達の断続や変速を行うため、電磁クラッチが不要になると共に、動力伝達の断続又は変速をスムースに行って、伝動ベルトの負荷変動を小さくする上で有利になる。
【００４０】
上記伝動ベルトとしては、平ベルト、歯付ベルト（タイミングベルト）などその種類は問わない。平ベルトの場合は、その内面（伝動面）及び外面（背面）のいずれをプーリ本体に接触させるようにしてもよいが、歯付ベルトでは外面（背面）をプーリ本体に接触させることが好ましい。
【発明の効果】
【００４１】
以上のように、本発明によれば、プーリ本体を支持手段によってプーリ軸周りに回転自在にかつ枢軸周りに揺動自在に支持し、上記枢軸を上記プーリ軸方向に沿って見て軸荷重の方向に対して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たから、伝動ベルトがプーリ軸方向に移動して軸荷重が枢軸に対してずれたときに、プーリ本体を少なくとも傾斜した状態にすることができ、上記枢軸をプーリ軸方向に対して静止させた状態では、伝動ベルトの蛇行を速やかに且つ確実に解消することができる。
【００４２】
そして、上記枢軸を上記プーリ軸方向に往復動可能にしたから、プーリ本体から伝動ベルトに働く力によって、伝動ベルトを枢軸の移動に追従して移動させることができ、簡単な構造で伝動ベルトの走行位置を変えることができる。
【００４３】
また、伝動ベルト用プーリを備えたベルト伝動装置によれば、伝動ベルトに対して安定した張力を与えながら、該伝動ベルトの蛇行を防止することができ、伝動ベルトの伝動能力を十分に発揮させる上で有利になる一方で、伝動ベルトの走行位置を変えることができるから、例えばクラッチ機構、変速機構等を含む、種々のベルト伝動装置を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
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。
【００４５】
図１に示すベルト伝動装置において、１は原動側プーリ（平プーリ）、２は従動側プーリ（平プーリ）であり、この両プーリ１，２に伝動ベルト（平ベルト）３が巻き掛けられ、この伝動ベルト３に張力を付与すべくテンションプーリ４が伝動ベルト３に押し当てられている。このベルト伝動装置は、後述するように、クラッチ機構を含む伝動装置である。
【００４６】
上記原動側プーリ１は、図示省略の原動軸に嵌め込まれて、この原動軸と回転一体にされている。この原動側プーリ１は、上記伝動ベルト３の幅の２倍以上の幅を有するプーリであって、後述するように、伝動ベルト３の走行位置が変更されても、常にベルト３が巻き掛けられた状態を保つ。
【００４７】
上記従動側プーリ２は、互いに同軸とされた動力伝達プーリ２２と、クラッチプーリ２３との２つのプーリからなり、動力伝達プーリ２２にはギヤ２４が回転一体に取り付けられている。上記動力伝達プーリ２２及びクラッチプーリ２３は、その２つのプーリ面の間に僅かな隙間が形成されるように配設されていると共に、２つのプーリ面は略面一の状態にされている。そうして、図１に仮想線で示すように伝動ベルト３が動力伝達プーリ２２に巻き掛けられた状態では、その伝動ベルト３によって原動軸の動力がギヤ２４に伝達される動力伝達状態となり、図１に実線で示すように伝動ベルト３がクラッチプーリ２３に巻き掛けられた状態では、原動軸の動力がギヤ２４に伝達されない動力遮断状態となる。
【００４８】
上記テンションプーリ４は、付勢アーム１６の先端に取り付けられてこのアーム１６によって伝動ベルト３に押し付けられている。このテンションプーリ４は、図１〜３に示すように、伝動ベルト３が巻き掛けられるプーリ本体５と、プーリ本体５をプーリ軸Ｃ１周りに回転自在にかつ枢軸Ｃ２周りに揺動自在に支持する支持手段１０と、を備えている。
【００４９】
上記支持手段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、上記ピン１７を上記プーリ軸Ｃ１方向に往復動させる移動機構６と、備えて構成される。上記移動機構６は、本実施形態では、後述するようにエアシリンダ７１とピストン７２とを含むピストン・シリンダ機構が採用されているが、これに限るものではない。
【００５０】
上記支持ロッド１３は、上記付勢アーム１６の先端にナットによって固定される取付部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。
【００５１】
この支持部１３ｂは、円形断面における直径方向に対応する部位をＤ字状にカットされており、このＤカットによって、図２，４に示すように、互いに平行になった平坦な摺動面８ｃ，８ｃがその外周面に形成されている。また、この摺動面８ｃ，８ｃの両側縁を結ぶ両サイドの円弧面が、上記支持部１３ｂの外周面によって形成されている。
【００５２】
また、上記支持部１３ｂは、その内部に軸方向に延びて形成された挿入孔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、を備えている。この支持部１３ｂにおいて、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）にはエアシリンダ７１が取り付けられており、上記挿入孔９１はエアシリンダ７１の内部に連通している。この挿入孔９１には、上記エアシリンダ７１内に配設されたピストン７２のピストンロッド７３が内挿される。また、上記各長穴９２は、プーリ本体５のプーリ幅よりも短い長さに設定されている。
【００５３】
２つの摺動面８ｃ，８ｃの内の、図１に示す状態で下側に位置する摺動面８ｃには、ピン状の規制部材９が、プーリ軸Ｃ１方向に所定の間隔を空けて２つ嵌め込まれており、この規制部材９によって後述するように、プーリ本体５（軸部材１１）がピン１７周りに揺動することを許容しつつ、上記プーリ本体５（軸部材１１）がプーリ軸Ｃ１方向に移動することを規制している。
【００５４】
上記軸部材１１は、上記支持部１３ｂに外挿されており、その内周面には、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、上記支持部１３ｂの摺動面８ｃ，８ｃ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。そうして、上記軸部材１１が支持部１３ｂに外挿された状態では、上記支持部１３ｂの両サイドの円弧面と、軸部材１１の両サイドの円弧面との間に、隙間１５，１５が形成される。
【００５５】
また、この２つの摺動部材１９，１９の内の、図１に示す状態で下側に位置する摺動部材１９は、図３に示すように、その両端面が円弧状に形成されており、この円弧状端面３３が、上記支持部１３ｂに嵌め込まれた規制部材９に当接している。
【００５６】
さらに、上記摺動部材１９及び軸部材１１には、上記摺動面１１ａ，１１ａに直交する方向に開口する長穴３１，３２が、軸部材１１の軸方向に延びて形成されており、この長穴３１，３２は、上記軸部材１１を支持部１３ｂに外挿した状態において、上記支持部１３ｂに形成された長穴９２と一体となって、その支持部１３ｂから軸部材１１までの間を径方向に延びる穴を形成する。尚、上記の摺動部材１９は樹脂製としてもよい。
【００５７】
上記ピン１７は、上記ピストンロッド７３に形成された孔に嵌め込まれてこのピストンロッド７３を径方向に貫通しており、その両端部はそれぞれ、上記支持部１３ｂに形成された長穴９２，９２を通って、上記軸部材１１及び摺動部材１９に形成された長穴３１，３２内に配設されている。このピン１７は、図２に示すように、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。
【００５８】
そうして、支持部１３ｂの両サイドの円弧面と軸部材１１の両サイドの円弧面との間の隙間１５，１５と、規制部材９に当接する摺動部材１９の円弧状端面３３とによって、軸部材１１がプーリ本体５と共に、ピン１７によって構成される枢軸Ｃ２周りに、支持部１３ｂに対して揺動することが可能とされている。また、上記ピン１７は、上記長穴９２，３１，３２内をプーリ軸Ｃ１方向に往復動可能であり、上記ピン１７プーリ軸Ｃ１方向に対する位置を変更することによって、上記軸部材１１及びプーリ本体５の揺動中心が変更されることになる。
【００５９】
上記エアシリンダ７１は、その内部がピストン７２によって２室に仕切られ、その各室には接続口が設けられている。この各接続口を介してピストン７２内の各室にエアを供給又は排出することによって上記２室の間に圧力差を設け、それによって上記ピストン７２は上記エアシリンダ７１内を往移動する。
【００６０】
上記ピストン７２にはピストンロッド７３が取り付けられており、このピストンロッド７３は上述したように、ピン１７が嵌め込まれた状態で上記支持部１３ｂの挿入孔９１内に配設されている。そうして、上記ピストン・シリンダを駆動することによって、上記ピストンロッド７３が挿入孔９１内をプーリ軸Ｃ１方向に往復動するに伴い、上記ピン１７は、上記長穴９２，３１，３２内を軸方向に往復動し、それによって、枢軸Ｃ２が上記プーリ本体５のプーリ幅内において上記プーリ軸Ｃ１方向に往復動するようになっている。上記ピン１７は、上記長穴９２，３１，３２によって上記従動側プーリ２の動力伝達プーリ２２位置に対応した動力伝達位置（図１の仮想線参照）と、クラッチプーリ２３位置に対応した動力遮断位置（図１の実線参照）との２つの位置に、その位置が変更される。
【００６１】
次に上記テンションプーリ４の動作について、図２，４〜６を参照しながら説明する。ここでは、理解容易のために、上記ピン１７がプーリ本体５の幅方向中央に位置付けられていると仮定して、テンションプーリ４の動作を説明する。
【００６２】
図５に示すように、プーリ本体５の幅の中央付近、つまりピン１７の位置に掛かっていた伝動ベルト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の回りに回転変位する。
【００６３】
すなわち、図４に支持部１３ｂ、ピン１７及び軸部材１１を示すように、軸荷重の方向がピン１７と平行であるとき（Ｌ０のとき）は、伝動ベルト３がピン１７の位置からその片側へずれたとしても、このピン１７周りの回転モーメントは発生しない。これに対して、軸荷重の方向がピン１７の方向に対して角度αだけ傾いたＬになると、伝動ベルト３がピン１７の位置からその片側へ寄ったときに、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は回転変位することになる。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。
【００６４】
そうして、図２の場合は、軸荷重Ｌによって、プーリ本体５が傾倒したピン１７周りに回転変位することにより、プーリ本体５は、図５（平面図）に示すように、伝動ベルト３ピン１７に対してずれた側がベルト走行方向の先側になるようにこの伝動ベルト３に対して斜交い状態になり、また、図６（図２のVI矢視図）に示すように、伝動ベルト３がずれた側が低く、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。図２，５，６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。
【００６５】
従って、伝動ベルト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、これによって、伝動ベルト３はそのピン１７の位置で走行することになる。すなわち、ピン１７をプーリ軸Ｃ１方向に対し静止させた状態では、伝動ベルト３の蛇行が防止される。
【００６６】
上記実施形態の如く、上記プーリ４をテンションプーリとして使用すると、伝動ベルト３に対して安定した張力を与えることができ、伝動ベルト３の伝動能力を十分に発揮させる上で有利になる。
【００６７】
尚、支持部１３ｂ及び軸部材１１の摺動面８ｃ，１１ａが軸荷重によって接触し、この両摺動面８ｃ，１１ａ間に適度の摺動抵抗が働く。よって、伝動ベルト３がピン１７の位置付近を走行しているときに、プーリ本体５が伝動ベルト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、伝動ベルト３の位置がピン１７に対してずれたときに、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。
【００６８】
このように、上記プーリ４は伝動ベルト３をピン１７の位置で走行させることができるため、上記ピン１７のプーリ軸Ｃ１方向に対する位置を変えることによって、ベルト３の走行位置を変更することができる。
【００６９】
すなわち、図１に実線で示すように、上記ピストン・シリンダの駆動によって上記ピン１７を動力遮断位置に位置付けた状態では、伝動ベルト３は、そのピン１７の位置で走行することから、ベルト３はクラッチプーリ２３に巻きかけられることになる。
【００７０】
この状態で、上記ピストン・シリンダの駆動によって上記ピン１７を支持ロッド１３の先端側（図１の右側）に移動させると、伝動ベルト３がピン１７に対して支持ロッド１３の基端側に相対的にずれることになり、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から伝動ベルト３に、支持ロッド１３の先端側（図１の右側）に向かう力が働く。上記ピン１７を支持ロッド１３の先端側へ移動させ続けると、上記伝動ベルト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、上記伝動ベルト３は、上記ピン１７の移動に追従して支持ロッド１３の先端側に移動をする。そうして、図１に仮想線で示すように、上記ピン１７が動力伝達位置に位置することによって、上記伝動ベルト３は、動力伝達プーリ２２に巻き掛けられることになり、ギヤ２４への動力伝達が開始されることになる。
【００７１】
逆に、ピン１７が動力伝達位置に位置付けられて、伝動ベルト３が動力伝達プーリ２２に巻き掛けられた状態から、上記ピストン・シリンダを駆動することによって上記ピン１７を支持ロッド１３の基端側（図１の左側）に移動させると、伝動ベルト３がピン１７に対して支持ロッド１３の先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から伝動ベルト３に、支持ロッド１３の基端側（図１の左側）に向かう力が働く。そのため、上記ピン１７を支持ロッド１３の基端側へ移動させ続けると、上記伝動ベルト３には支持ロッド１３の基端側に向かう力が働き続けることになり、上記伝動ベルト３は、上記ピン１７の移動に追従して支持ロッド１３の基端側に移動をする。そうして、図１に実線で示すように、上記ピン１７が動力遮断位置に位置することによって、上記伝動ベルト３は、クラッチプーリ２３に巻き掛けられることになり、ギヤ２４への動力伝達が遮断されることになる。
【００７２】
このように、上記ベルト伝動装置は、伝動ベルト３を、例えばプーリ本体５に設けたフランジに当てることによって強制的にその走行位置を変えるものではなく、プーリ本体５から伝動ベルト３に働く戻し力によって、その伝動ベルト３の走行位置を変更するものであるため、上記プーリ本体５にフランジは必要ない。つまり、フランジ接触によるベルト寿命の低下はない。尚、プーリ本体５には、フランジを設けてもよい。
【００７３】
ここで、上記ピン１７のプーリ軸Ｃ１方向への移動速度は、伝動ベルト３の走行速度が低速であるときは特に、伝動ベルト３がピン１７の移動に追従可能な程度の速度に設定することが必要である。伝動ベルト３の移動速度は、ベルトの走行速度、ベルト長さ、スパン長さ、負荷、ベルトの特性（癖）、伝動レイアウト、傾倒角αの大きさ、プーリ本体５の回転変位の大きさ、その他の因子によって決まるため、ピン１７の移動速度も、それらの因子を踏まえて適宜設定すればよい。
【００７４】
また、ベルト伝動装置は、電磁クラッチが無くても動力伝達の断続を実現するものであり、動力伝達の断続又は変速をスムースに行って、伝動ベルトの負荷変動を小さくする上で有利になる。
【００７５】
さらに、上記プーリ４は、ピン１７を往復動させるだけで、ベルト３の走行位置を変更することが可能である。軸荷重は、支持ロッド１３及び軸部材１１に作用し、ピン１７には作用しないことから、ピン１７を往復動させる動力を小さくすることができる。その結果、移動機構６の大きさを小さくしたり、その構造を簡易にしたりすることができる。
【００７６】
尚、プーリ本体５の外周面には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、伝動ベルト３に大きな負荷がかかることは避けられる。
【００７７】
また、上記ベルト伝動装置は、従動側プーリ２を、動力伝達プーリ２２とクラッチプーリ２３とから構成してクラッチ機構を有する装置としたが、これに限らず、従動側プーリ２を、高速比用プーリと低速比用プーリとから構成して変速機構を有する装置に構成することも可能である。
【００７８】
さらに、上記ベルト伝動装置は、ピン１７を往復動させるための駆動源をシリンダ７１によって構成したが、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。加えて、上記ベルト伝動装置は、伝動ベルト３が、互いに異なる２つの走行位置を走行するようにしているが、ピン１７の駆動源をステッピングモータ等によって構成することで、伝動ベルト３を２以上の走行位置で走行させるようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】ベルト伝動装置の断面図である。
【図２】プーリの縦断面図である。
【図３】一部の部材を省略した図２のIII−III断面図である。
【図４】同プーリの使用状態において軸荷重によって軸部材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５】同プーリの使用状態を示す平面図である。
【図６】図２のVI矢視図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ 原動側プーリ
２ 従動側プーリ
３ 伝動ベルト
４ テンションプーリ（伝動ベルト用プーリ）
５ プーリ本体
６ 移動機構
１０ 支持手段
１１ 軸部材
１３ 支持ロッド
１７ ピン
２２ 動力伝達プーリ
２３ クラッチプーリ
７１ エアシリンダ
７２ ピストン
７３ ピストンロッド
Ｃ１ プーリ軸
Ｃ２ 枢軸
α 傾倒角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝動ベルトが巻き掛けられるプーリ本体と、
上記プーリ本体を、プーリ軸周りに回転自在にかつ、所定の枢軸周りに揺動自在に支持する支持手段と、を備え、
上記枢軸は、上記プーリ軸方向に沿って見て軸荷重の方向に対して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、
上記支持手段は、上記枢軸を、上記プーリ本体のプーリ幅内において上記プーリ軸方向に往復動可能に構成されている伝動ベルト用プーリ。
【請求項２】
請求項１に記載のプーリにおいて、
上記枢軸の傾倒角は、０度を超え９０度を超えない角度範囲に設定されている伝動ベルト用プーリ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のプーリにおいて、
上記プーリ本体は、上記プーリ軸方向に並んだ２以上のベルト走行位置にわたる幅を有し、
上記支持手段は、上記枢軸を上記各ベルト走行位置に位置付けるように構成されている伝動ベルト用プーリ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のプーリにおいて、
上記支持手段は、
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、
上記支持ロッドに対してその軸方向に往復動可能に支持されかつ、上記軸部材を上記プーリ本体と共に上記支持ロッドに対して揺動可能に支持するピンと、
上記ピンを往復動させるための動力を発生する動力源と、を含んでいる伝動ベルト用プーリ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載された伝動ベルト用プーリと、
原動側プーリと、
従動側プーリと、
上記伝動ベルト用プーリ、原動側プーリ及び従動側プーリ間に巻き掛けられた伝動ベルトと、を備えているベルト伝動装置。
【請求項６】
請求項５に記載のベルト伝動装置において、
上記原動側プーリ及び従動側プーリの内のいずれか一方は、その回転軸方向に並設されかつ、互いに略面一の外周面を有する複数のプーリを有しているベルト伝動装置。
【請求項１】
伝動ベルトが巻き掛けられるプーリ本体と、
上記プーリ本体を、プーリ軸周りに回転自在にかつ、所定の枢軸周りに揺動自在に支持する支持手段と、を備え、
上記枢軸は、上記プーリ軸方向に沿って見て軸荷重の方向に対して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、
上記支持手段は、上記枢軸を、上記プーリ本体のプーリ幅内において上記プーリ軸方向に往復動可能に構成されている伝動ベルト用プーリ。
【請求項２】
請求項１に記載のプーリにおいて、
上記枢軸の傾倒角は、０度を超え９０度を超えない角度範囲に設定されている伝動ベルト用プーリ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のプーリにおいて、
上記プーリ本体は、上記プーリ軸方向に並んだ２以上のベルト走行位置にわたる幅を有し、
上記支持手段は、上記枢軸を上記各ベルト走行位置に位置付けるように構成されている伝動ベルト用プーリ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のプーリにおいて、
上記支持手段は、
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、
上記支持ロッドに対してその軸方向に往復動可能に支持されかつ、上記軸部材を上記プーリ本体と共に上記支持ロッドに対して揺動可能に支持するピンと、
上記ピンを往復動させるための動力を発生する動力源と、を含んでいる伝動ベルト用プーリ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載された伝動ベルト用プーリと、
原動側プーリと、
従動側プーリと、
上記伝動ベルト用プーリ、原動側プーリ及び従動側プーリ間に巻き掛けられた伝動ベルトと、を備えているベルト伝動装置。
【請求項６】
請求項５に記載のベルト伝動装置において、
上記原動側プーリ及び従動側プーリの内のいずれか一方は、その回転軸方向に並設されかつ、互いに略面一の外周面を有する複数のプーリを有しているベルト伝動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−９９８７（Ｐ２００６−９９８７Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８９４３６（Ｐ２００４−１８９４３６）
【出願日】平成１６年６月２８日（２００４．６．２８）
【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１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２８日（２００４．６．２８）
【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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