JP2005351476A - プーリ用摺動リング - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトの側面の損傷や、異音の発生、ベルトのフランジへの乗り上げなどの不具合を確実に防止することができるプーリ用摺動リングを提供する。
【解決手段】プーリ用摺動リング１をプーリ本体５に回転自在に装着する。プーリ用摺動リング１をフランジ７ａとベルト４の側面との間に介在させて、両者が直接接触することを阻止する。プーリ用摺動リング１を自己潤滑性のある合成樹脂から形成する。スラストを受けたベルト４に押されたとき、フランジ７ａに対して回転方向に摺動する。プーリ用摺動リング１とベルト４との回転方向における速度差が打ち消される。ベルト４の側面とフランジ７ａとの摩擦が低減され、この摩擦に伴う不具合が解消される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プーリに掛巻されるベルトの側面とプーリのフランジとの摩擦を低減するためのプーリ用摺動リングに関するものである。

一般に、プーリに掛巻したベルトを走行させる際、プーリ軸の平行精度やベルトに埋設した心線の撚りの影響などにより、走行中のベルトをベルト幅方向に移動させようとするスラストが作用する。

スラストによるベルトのプーリからの逸脱を規制する手段としては、プーリの軸方向端部にフランジを設けることが多い。この場合、スラストによりベルトがフランジに押し付けられながら走行することになるため、ベルトがプーリに巻き付く際にベルトとフランジとが擦れて、ベルト側面の損傷や、異音の発生、ベルトのフランジへの乗り上げを生じさせるおそれがある。

このようなベルトとフランジとの摩擦による不具合を解消するため、特許文献１は、フランジに低摩擦材を装着することにより、歯付ベルトとの摩擦を低減するようにした歯付プーリを開示している。

図７に特許文献１の歯付プーリの断面図を示す。この歯付プーリは、歯付リング１０１とフランジ用リング１０２とを組み立ててなり、そのフランジ部１０３の内側面に形成された環状溝１０４に、低摩擦材からなるリング１０５が嵌装されている。リング１０５は、フランジ部１０３の内側面から突出されて、歯付ベルト１０６の側面とフランジ部１０３の内側面との接触を阻止し、歯付ベルト１０６とフランジ部１０３との摺動摩擦抵抗を減少させるようになっている。
実開平２−８６８９２号公報（第６頁第２行〜第１０行、第２図）

ところが、特許文献１のように、フランジの内側面に低摩擦材を装着した場合であっても、これに接触するベルトをゴムなどの滑りにくい素材から構成することにより、フランジとベルトとの摩擦の低減が不十分になるおそれがある。この場合、ベルトの側面の損傷や、異音の発生、ベルトのフランジへの乗り上げなどの不具合を十分に防止できなくなることが懸念される。

本発明は、ベルトの側面とプーリのフランジとの摩擦を十分に低減して、ベルトの側面の損傷や、異音の発生、ベルトのフランジへの乗り上げなどの不具合を確実に防止することができるプーリ用摺動リングを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ベルトを掛巻されるプーリ本体の軸方向端部にフランジを設けてなるプーリに装着するプーリ用摺動リングを提供するものである。このプーリ用摺動リングは、プーリ本体に回転自在に装着されると共に、フランジとベルトの側面との間に介在され、フランジに対して回転方向に摺動自在とされている。

この構成のプーリ用摺動リングは、フランジとベルトの側面との間に介在して、両者が直接接触することを阻止すると共に、スラストによってベルトを押し付けられた際には、フランジに対して摺動する。これにより、ベルトがプーリに巻き付く際に、プーリの回転方向におけるプーリ用摺動リングとベルトとの速度差が打ち消され、ゴムなどの滑りにくい素材でベルトを形成する場合であっても、ベルトの側面とフランジ側との摩擦を低減することができる。

プーリ用摺動リングは、プーリに装着したときにリング状であればよく、割りリング又はＣ形リングのいずれをも含む。フランジおよびプーリ用摺動リングは、プーリ本体の軸方向両端部に設けてもよく、一端側のみに設けてもよい。

プーリ用摺動リングのベルトの側面と対向する側には、ベルトの乗り上げを阻止する傾斜面を形成するのがよい。この傾斜面は、通常のフランジに設けるものと同じものであり、ベルトをプーリの外周面に導くガイドとして機能する。

プーリ用摺動リングを形成する素材としては、フランジを構成する素材よりも摩擦係数の小さいものであれば、金属やセラミックスなどあらゆるものを採用可能であるが、自己潤滑性を有する合成樹脂を採用すれば、プーリ用摺動リングを介してフランジとベルトとの間に間接的に作用する摩擦力をより小さくすることができる。なお、自己潤滑性を有する合成樹脂としては、ポリアセタール（ＰＯＭ）やポリアミド（ＰＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などを例示することができる。

プーリ用摺動リングを断面Ｌ字形に形成してフランジの内側面および外周面を覆うようにすれば、プーリ用摺動リングとフランジとの間への異物の侵入を防いで、異物による摩擦力の増大を防止することができる。

また、本発明は、プーリ用摺動リングを装着したプーリを提供する。すなわち、本発明は、ベルトを掛巻されるプーリ本体と、このプーリ本体の軸方向端部に設けられたフランジと、プーリ本体に回転自在に装着されると共に、フランジとベルトの側面との間に介在されるプーリ用摺動リングとを備え、そのプーリ用摺動リングをフランジに対して回転方向に摺動自在としたプーリを提供する。

スラストによるベルトのプーリからの逸脱を規制するためのフランジは、特に歯付プーリに設けられることが多い。本発明のプーリとして、プーリ本体にプーリ歯を形成してなる歯付プーリを採用する場合には、プーリ用摺動リングの内径をプーリ歯の歯先円の直径よりも大きくすればよい。あるいは、プーリ歯の軸方向端部とフランジとの間に隙間を空けて、この隙間にプーリ用摺動リングの内縁部を位置させるようにしてもよい。

プーリ歯がハス歯である歯付プーリには、強いスラストが作用しやすいが、本発明のプーリ用摺動リングを装着することにより、ベルトの耐久性を向上させると共に、ベルト駆動時の騒音も防止することができる。

プーリに断面Ｌ字形のプーリ用摺動リングを装着して、このプーリ用摺動リングでフランジの内側面および外周面を覆うようにした構成も採用することができる。

以上のとおり、本発明によると、フランジとベルトの側面との間に、フランジに対して回転方向に摺動自在なプーリ用摺動リングを介在させるので、ベルトとフランジとの摩擦を低減することができる。これにより、ベルトの側面の損傷や、異音の発生、ベルトのフランジへの乗り上げなどの不具合を防止することができる。

以下、本発明に係るプーリ用摺動リングを実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明に係るプーリ用摺動リングを備えたベルト伝動機構を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。図２はプーリ用摺動リングを示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。

図１に示すベルト伝動機構は、プーリ用摺動リング１の有無による差異を比較するためのものであり、ハス歯を有する原動歯付プーリ２および従動歯付プーリ３に、ハス歯を有する歯付ベルト４を掛巻して構成される。ハス歯は、その歯部がベルト幅方向に対して傾斜したものであり、プーリ歯およびベルト歯にハス歯を採用することにより、走行中の歯付ベルト４をベルト幅方向に移動させようとするスラストが作用する。

プーリ用摺動リング１は、例えばポリアセタール（ＰＯＭ）などの自己潤滑性を有する合成樹脂から断面略長方形のリング状に形成され、原動歯付プーリ２のプーリ本体５に嵌装される。このプーリ用摺動リング１は、歯付ベルト４のベルト幅方向両側のうち、スラストを受けた歯付ベルト４が移動する側に配置され、その一側面を歯付ベルト４の側面に対向させるようになっている。

プーリ用摺動リング１の一側面の外周縁には、歯付ベルト４がプーリ本体５に巻き付く際のガイドとして機能する傾斜面６が形成され、この傾斜面６により、歯付ベルト４のプーリ用摺動リング１への乗り上げが阻止される。プーリ用摺動リング１の内径は、原動歯付プーリ２の歯先円の直径よりも０．１ｍｍ〜０．６ｍｍ程度大きく設定され、原動歯付プーリ２に対してプーリ用摺動リング１が回転自在とされる。

原動歯付プーリ２は、プーリ本体５の軸方向両端部に、歯付ベルト４のベルト幅方向へのずれを規制するフランジ７ａ、７ｂを設けてなり、その一方のフランジ７ａと歯付ベルト４の側面との間に、プーリ用摺動リング１が介在される。

プーリ本体５へのフランジ７ａ、７ｂの取付手順としては、リング状に形成したプーリ用摺動リング１をプーリ本体５に嵌装した後、カシメによってフランジ７ａ、７ｂを取り付けるようにする。なお、プーリ用摺動リング１を二つ割り構造とすることにより、あらかじめフランジ７ａ、７ｂを設けた原動歯付プーリ２にプーリ用摺動リング１を着脱するようにしてもよい。また、プーリ本体５への螺合やねじ止めによってフランジ７ａ、７ｂを着脱可能とし、プーリ用摺動リング１を容易に交換できるようにしてもよい。

従動歯付プーリ３は、フランジを有しないプーリ本体のみから構成される。歯付ベルト４は、ゴム製で環状のベルト本体に、周方向に連続する心線を埋設し、そのベルト歯を歯布で補強してなる。

次に、ベルト伝動機構を駆動したときの様子を説明する。ベルト伝動機構を駆動することにより、歯付ベルト４にスラストが作用する。スラストを受けた歯付ベルト４は、プーリ用摺動リング１をフランジ７ａに押し付けると共に、その反作用によってベルト幅方向へのずれを規制される。

プーリ用摺動リング１は、その自己潤滑性によってフランジ７ａに対して回転方向に摺動しながら歯付ベルト４と共に回転し、プーリ本体５に巻き付こうとする歯付ベルト４との回転方向における速度差を打ち消す。これにより、歯付ベルト４の側面とプーリ用摺動リング１との摩擦が低減され、歯付ベルト４の側面の損傷や、異音の発生、歯付ベルト４のプーリ用摺動リング１およびフランジ７ａへの乗り上げが防止される。

次に、プーリ用摺動リングによる騒音（発生音）の低減効果について説明する。表１は、プーリ用摺動リング有りおよびプーリ用摺動リング無しの２ケースについて図１のベルト伝動機構を運転したときの騒音差と両ケースの騒音とを示すものであり、プーリ用摺動リングを装着することによる騒音の低減を示している。

騒音差は、音響スペクトルにおける各次数の噛合周波数（単位：Ｈｚ）に対応する成分について、プーリ用摺動リング有りのケースの騒音（発生音の音圧レベル、単位：ｄＢ−Ａ）とプーリ用摺動リング無しのケースの騒音（発生音の音圧レベル、単位：ｄＢ−Ａ）との差を示すものである。

表１に示すように、各噛合周波数（１次、２次、３次）において、騒音差が０（ｄＢ−Ａ）以下である。これにより、プーリ用摺動リング１の有る場合の騒音が、プーリ用摺動リング１の無い場合の騒音よりも低減されることがわかる。

ここで、噛合周波数とは、Ｆｍ＝Ｎ・ｎ／６０およびその整数倍で表される周波数であり、Ｆｍは噛合周波数（１次）、Ｎはプーリ歯数、ｎは回転数（ｒｐｍ）である。この噛合周波数は、ベルト伝動機構を一定の回転数で運転した場合の音響スペクトルのうち、音圧レベルが卓越して人の耳に付きやすい周波数成分である。

この実施例では、１次の噛合周波数は、Ｆｍ＝１０００（Ｈｚ）である。２次の噛合周波数は、１次の噛合周波数の２倍であり、２・Ｆｍ＝２０００（Ｈｚ）である。３次の噛合周波数は、１次の噛合周波数の３倍であり、３・Ｆｍ＝３０００（Ｈｚ）である。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、適宜変更を加えることができる。例えば、プーリ用摺動リング１を歯付ベルト４の片側のみに配置するだけでなく、図３〜図５に示すように、歯付ベルト４の両側に配置するようにしてもよい。

図３に示す原動歯付プーリ８は、上記の形態と同様、その歯先円の直径よりも大きい内径のプーリ用摺動リング１を装着したものであり、プーリ用摺動リング１がプーリ歯９の歯先およびフランジ７ａ、７ｂの内側面に対して摺動するようになっている。

図４に示す原動歯付プーリ１０は、その歯先円の直径よりも小さい内径のプーリ用摺動リング１１を装着したものであり、プーリ歯９とフランジ７ａ、７ｂとの間に、プーリ用摺動リング１１の内縁部を位置させる隙間１２が形成されている。プーリ用摺動リング１１が隙間１２の底面（歯底）およびフランジ７ａ、７ｂの内側面に対して摺動するので、プーリ歯９の歯先に対して摺動する構造よりも接触圧を小さくして、その摺動性をより良好にすることができる。

図５に示す原動歯付プーリ１３は、そのフランジ７ａ、７ｂの内側面および外周面を覆う断面略Ｌ字形のプーリ用摺動リング１４を装着したものであり、フランジ７ａ、７ｂとプーリ用摺動リング１４との間への異物の侵入を防ぎ、異物による摩擦力の増大を防止するようになっている。

プーリ用摺動リング１４の内径は、歯先円の直径よりも大きく設定され、プーリ用摺動リング１４がプーリ歯９の歯先およびフランジ７ａ、７ｂの内側面に対して摺動するようになっている。プーリ用摺動リング１４は、その内径をさらに大きく設定して、フランジ７ａ、７ｂの外周面および内側面に対して摺動するようにしてもよく、図４の形態と同様、プーリ歯９とフランジ７ａ、７ｂとの間に隙間１２を形成して、この隙間１２にプーリ用摺動リング１４の内縁部を位置させるようにしてもよい。

また、本願の特許請求の範囲および明細書において、フランジとは、ベルト４の幅方向への移動を規制するものを指し、例えば、図６に示すように、歯付プーリ１５を段付シャフト１６にプーリ本体１７を取り付けて構成する場合の段付シャフト１６の段差部１８を含む概念である。この場合、ベルト４と段差部１８との間にプーリ用摺動リング１を配置する。なお、図６において、１９はプーリ本体１７を固定するためのナットである。

原動歯付プーリ２、従動歯付プーリ３および歯付ベルト４は、ハス歯に代えて直歯を採用してもよく、歯付プーリの代わりに平プーリを採用してもよい。プーリ用摺動リング１を原動プーリの代わりに従動プーリに装着してもよく、両方に装着してもよい。

本発明に係るプーリ用摺動リングを備えたベルト伝動機構を示す図 プーリ用摺動リングを示す図 プーリ用摺動リングをプーリ歯の外周側に配置した歯付プーリの断面図（プーリ用摺動リングを歯付ベルトの両側に配置） プーリ用摺動リングをプーリ歯およびフランジ間の隙間に配置した歯付プーリの断面図 プーリ用摺動リングでフランジの外周面を覆われた歯付プーリの断面図 段付シャフトの段差面をフランジとしてプーリ用摺動リングを配置した歯付プーリの断面図 従来の歯付プーリの断面図

符号の説明

１、１１、１４
プーリ用摺動リング
２、８、１０、１３
原動歯付プーリ
３ 従動歯付プーリ
４ 歯付ベルト
５ プーリ本体
６ 傾斜面
７ａ、７ｂ フランジ
９ プーリ歯
１２ 隙間

Claims (9)

1. ベルトを掛巻されるプーリ本体の軸方向端部にフランジを設けてなるプーリに装着するプーリ用摺動リングであって、
   前記プーリ本体に回転自在に装着されると共に、前記フランジとベルトの側面との間に介在され、前記フランジに対して回転方向に摺動自在とされたことを特徴とするプーリ用摺動リング。
2. 前記ベルトの側面と対向する側に、ベルトの乗り上げを阻止する傾斜面が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のプーリ用摺動リング。
3. 自己潤滑性を有する合成樹脂から形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のプーリ用摺動リング。
4. 前記フランジの内側面および外周面を覆う断面Ｌ字形に形成されたことを特徴とする請求項１、２又は３に記載のプーリ用摺動リング。
5. ベルトを掛巻されるプーリ本体と、該プーリ本体の軸方向端部に設けられたフランジと、前記プーリ本体に回転自在に装着されると共に、前記フランジとベルトの側面との間に介在されるプーリ用摺動リングとを備え、前記プーリ用摺動リングは、前記フランジに対して回転方向に摺動自在とされたことを特徴とするプーリ。
6. 前記プーリ本体にプーリ歯が形成され、前記プーリ用摺動リングの内径がプーリ歯の歯先円の直径よりも大きくされたことを特徴とする請求項５に記載のプーリ。
7. 前記プーリ本体にプーリ歯が形成され、該プーリ歯の軸方向端部とフランジとの間に、前記プーリ用摺動リングの内縁部を位置させる隙間が空けられたことを特徴とする請求項５に記載のプーリ。
8. 前記プーリ歯がハス歯とされたことを特徴とする請求項６又は７に記載のプーリ。
9. 前記プーリ用摺動リングが断面Ｌ字形とされ、該プーリ用摺動リングによって前記フランジの内側面および外周面が覆われたことを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載のプーリ。

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