JP2016029287A - ベルト伝動システム - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトの初張力を小さくしつつ、振動等によって軸間距離が変動する機器においても安定した伝動を実現するベルト伝動システムを提供する。
【解決手段】ベルト伝動システム１は、駆動プーリ３と、従動プーリ５と、無端状のベルト１１と、第１のアイドラ７及び第２のアイドラ９とを備える。第１のアイドラ７は、駆動プーリ３の張り側においてベルト１１を駆動プーリ３に押し付けた状態で固定され、第２のアイドラ９は、駆動プーリ３の緩み側においてベルト１１を駆動プーリに押し付け可能となっている。第２のアイドラ９をベルト１１に接触させるか否かにより従動プーリ５への動力の伝達がオン又はオフになる。
【選択図】図１

Description

本明細書に開示された技術は、種々の機器に用いられるベルト伝動システムに関する。

ベルト伝動システムは、一般に、エンジン等の動力源により生じた回転力を、ベルトとプーリとの摩擦力を介して駆動プーリから従動プーリへと伝達する構成をとっている。ベルトと駆動プーリとの間の摩擦力は、駆動プーリへのベルトの巻き掛け角度、摩擦係数、ベルトの初張力等によって決定される。伝動効率やベルト強度の点等から、ベルト初張力は小さい方が好ましい。

特許文献１には、駆動プーリ及び従動プーリのいずれか一方に巻き掛けたベルトの背面を、転動ローラによって押圧することで、ベルトの初張力を小さくする技術が開示されている。

特開昭５７−１２７１５０号公報

しかしながら、振動が大きい機器に上記従来のベルト伝動技術を適用する場合、軸間距離が変動するので、安定した伝動を得ることが難しい。

本発明の目的は、ベルトの初張力を小さくしつつ、振動等によって軸間距離が変動する機器においても安定した伝動を実現するベルト伝動システムを提供することにある。

本発明の一実施形態に係るベルト伝動システムは、動力源により生じた動力を伝える駆動プーリと、従動プーリと、前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に巻き掛けられた無端状のベルトと、第１のアイドラ及び第２のアイドラとを備えたベルト伝動システムである。前記第１のアイドラは、前記駆動プーリの張り側において前記ベルトを前記駆動プーリに押し付けた状態で固定され、前記第２のアイドラは、前記駆動プーリの緩み側において前記ベルトを前記駆動プーリに押し付け可能となっており、前記第２のアイドラを前記ベルトに接触させることにより前記従動プーリに動力が伝わり、前記第２のアイドラを前記ベルトから離すことにより前記従動プーリへの動力の伝達を停止する。

本発明の一実施形態に係るベルト伝動システムによれば、ベルトの初張力を小さくしつつ、振動等によって軸間距離が変動する機器においても安定した伝動を実現しうる。

図１（ａ）、（ｂ）は、本開示の一実施形態に係るベルト伝動システムを模式的に示す図である。 図２は、ベルト伝動システムにおける第１のアイドラの構成を示す平面図である。 図３は、ベルト伝動システムにおける第２のアイドラの構成を示す平面図である。 図４は、ベルト伝動システムを備えたプレートコンパクタの一例を示す側面図である。 図５は、比較例に係るベルト伝動システムを示す図である。 図６（ａ）、（ｂ）は、ベルト伝動システムにおいて、振動機側とエンジン側のそれぞれで振動の大きさを測定した結果を示す図である。

（実施形態）
−ベルト伝動システム−
図１（ａ）、（ｂ）は、本開示の一実施形態に係るベルト伝動システムを模式的に示す図である。図１（ａ）はベルトによる伝動がオフになった状態を示し、（ｂ）はベルトによる伝動がオンになった状態を示している。

本実施形態に係るベルト伝動システム１は、回転軸４に取り付けられた駆動プーリ３と、回転軸６に取り付けられた従動プーリ５と、駆動プーリ３と、従動プーリ５との間に巻き掛けられた無端状のベルト１１と、回転軸８に取り付けられた第１のアイドラ７と、回転軸１０に取り付けられた第２のアイドラ９とを備えている。

ベルト１１は、背面から押すことができる構造を有しているベルトであればよく、平ベルト、歯付ベルト、Ｖベルト、Ｖリブドベルト等のいずれであってもよい。

回転軸８はエンジン等の動力源の出力軸である。動力源により生じた動力は、後述するクラッチを介して駆動プーリ３から従動プーリ５へと伝えられる。図１（ａ）、（ｂ）の例では駆動プーリ３及び従動プーリ５は、共に図中の右回り方向に回転する。

第１のアイドラ７は、駆動プーリ３の張り側においてベルト１１をその背面側から駆動プーリ３に押し付けた状態で固定されている。第２のアイドラ９は、駆動プーリ３の緩み側においてベルト１１をその背面側から駆動プーリ３に押し付け可能となっている。

ここで、第２のアイドラ９には位置変更手段（図示せず）が接続されている。位置変更手段は、必要に応じて第２のアイドラ９の位置を変更することで、図１（ａ）に示すように第２のアイドラ９をベルト１１から離したり、図１（ｂ）に示すように第２のアイドラ９をベルト１１に接触させたりすることが可能となっている。位置変更手段としては公知の手段を用いることができ、例えば第２のアイドラ９にワイヤーを介して接続されたレバー等であってもよい。

第１のアイドラ７がベルト１１の背面を押す力、及び図１（ｂ）に示す状態で第２のアイドラ９がベルト１１の背面を押す力は、それぞれ負荷によって変わる。第１のアイドラ７と第２のアイドラ９とが設けられる位置は、駆動プーリ３におけるベルト１１との接触弧の範囲内であればよい。

図２は、第１のアイドラ７の具体的構成例を示す平面図であり、図３は、第２のアイドラ９の具体的構成例を示す平面図である。

図２に示すように、第１のアイドラ７の外周部は、弾性変形可能な弾性体層１５により形成されていてもよい。具体的には、第１のアイドラ７は、円板状のプーリ本体１３と、プーリ本体１３の外周面を覆い、ベルト１１と接触する弾性体層１５とで構成されていてもよい。

図３に示すように、第２のアイドラ９の外周部は、弾性変形可能な弾性体層１９により形成されていてもよい。具体的には、第２のアイドラ９は、円板状のプーリ本体１７と、プーリ本体１７の外周面を覆い、ベルト１１と接触する弾性体層１９とで構成されていてもよい。プーリ本体１３、１７は例えばアルミニウム合金等の金属で構成されている。

弾性体層１５、１９は弾性変形可能な材料で構成されていればよく、例えばウレタン樹脂、ゴム、シリコーンゴム、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）等のいずれかで構成されていてもよい。この構成により、ベルト１１が摩耗した場合であっても安定した伝動が可能となっている。

本実施形態のベルト伝動システム１は、下記のような動作により実現されるクラッチ機構を有している。

まず、初張力がゼロの状態で第１のアイドラ７の位置を固定し、第２のアイドラ９をベルト１１に接触させた状態で右回り方向に駆動プーリ３を回転させる。すると、第２のアイドラ９が抵抗となって、第１のアイドラ７と第２のアイドラ９との間の領域Ａでベルト１１のうち駆動プーリ３に巻き掛けられた部分の一部（すなわち、ベルト１１の余剰部分）が駆動プーリ３から浮く（図１（ｂ）参照）。これにより、駆動プーリ３の張り側に張力が発生し、伝動が開始される。

この状態で、振動により駆動プーリ３と従動プーリ５との軸間距離が変化したとしても、第１のアイドラ７と第２のアイドラ９との間でベルト１１の余剰分を吸収できるので、良好な伝動が可能となる。

次に、第２のアイドラ９を位置変更手段によってベルト１１から離すと、ベルト１１の余剰長さを吸収することができなくなり、動力（回転力）は駆動プーリ３からベルト１１へと伝わらなくなる。そのため、従動プーリ５への動力の伝達が停止する。

以上のように、本実施形態のベルト伝動システム１は、第２のアイドラ９の位置を変えることで接続／非接続を切り換えることができるクラッチ機能を有する。クラッチが接続された状態では、初張力が小さい場合であっても伝動が可能となっている。

また、本実施形態のベルト伝動システム１では、ベルト１１を押し付け可能な第２のアイドラ９が駆動プーリ３側に設けられているので、当該アイドラを従動プーリ５側に設ける場合に比べて振動による影響を受けにくくなっている。例えばプレートコンパクタでは、従動プーリ５側が振動発生源となるため、アイドラが駆動プーリ３側に配置されていることにより、駆動プーリ３側に振動の影響が及びにくくなっている（図６参照）。つまり、第２のアイドラ９は振動発生源側に設けられる場合に比べて破損等が生じにくくなっている。

このため、本実施形態のベルト伝動システム１は、振動の激しい機器に適用した場合であっても長期間安定した伝動を可能にすることができる。

さらに、本実施形態のベルト伝動システム１において、駆動プーリ３及び従動プーリ５の少なくとも一方にフランジを設けてベルト１１が駆動プーリ３又は従動プーリ５から脱落するのを防いでもよい。

あるいは、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、ベルト１１の背面と接する蛇行制御用アイドラ１８（破線にて図示）を駆動プーリ３と従動プーリ５との間のいずれか一方に別途配置してもよい。蛇行制御用アイドラ１８としては公知のものが使用でき、例えばベルト張力とベルト１１との摩擦力とを利用して蛇行制御できるものであってもよい。この構成により、駆動プーリ３や従動プーリ５にフランジを設けなくてもベルト１１の蛇行及び脱落を効果的に抑えることができるので、フランジによる幅方向の摩耗の発生を防ぐことができる。

このように、本実施形態のベルト伝動システムは、振動の大きい機器に使用した場合であっても安定してベルト１１を走行させることができる。

以上で説明した本実施形態のベルト伝動システム１は、エンジン等の振動する動力源を備えた種々の機器に適用することができるが、例えばプレートコンパクタのように振動が大きく、オン／オフの操作が必要な機器には特に好ましく適用することができる。

−ベルト伝動システムを備えたプレートコンパクタ−
以下、本実施形態のベルト伝動システム１を備えた機器の例として、プレートコンパクタを説明する。図４は、本実施形態のベルト伝動システム１を備えたプレートコンパクタを示す側面図である。図４において、ベルト伝動システム１はカバーに覆われているが、構成が理解しやすいようにカバー内のベルト伝動システム１を破線で示す。

図４に示すように、本実施形態に係るプレートコンパクタは、転圧板２１と、転圧板２１上の前部に載置及び固定された起振体２２と、転圧板２１上の中央部から後部に防振ゴム２４を介して載置及び固定された動力源（エンジン２３）と、エンジン２３のベース２６の後部端に接続された操作ハンドル３５と、エンジン２３で生じた動力を起振体２２へと伝えるベルト伝動システム１とを備えている。

エンジン２３で発生した回転力は、クラッチを介してベルト１１により起振体２２の起振軸に伝達されてこれを回転させる。そして、起振軸の回転により生じる振動を転圧板２１に伝達させることで、転圧板２１を振動させる。図４では、ベルト１１の回転方向を反時計回りとしている。

本実施形態のプレートコンパクタでは、エンジン２３が動作中であっても、例えば切換スイッチ（図示せず）をオフにすることにより第２のアイドラ９が駆動プーリ３から離れ、伝動及び振動が停止する。また、切換スイッチ（図示せず）をオンにすることにより、第２のアイドラ９がベルト１１を駆動プーリ３に押し付けられ、伝動が再開し、振動が発生する。

本実施形態のプレートコンパクタでは、上述したベルト伝動システム１を備えているので、振動により軸間距離が変化しても安定して運転することができる。また、クラッチの切換えを容易に行うことができる。

なお、ここではベルト伝動システム１の適用例としてプレートコンパクタを挙げたが、それ以外にも動力源を有している機器であれば本実施形態に係るベルト伝動システム１を適用することができる。特に、ベルト伝動システム１は、振動が大きく、オン／オフの操作が必要な機器や、クラッチが必要な機器に好ましく用いられる。例えば、本実施形態のベルト伝動システム１は、モータージェネレータ（ＭＧ）を搭載した自動車のスタータシステムとして用いることも可能である。この場合、ベルト伝動システム１は、ＭＧによるスタート時にのみ使用される。

なお、以上で説明したベルト伝動システム及びプレートコンパクタの構成は、実施形態の一例であって、各部材の構成、形状等は本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

＜ベルト伝動システム＞
−実施例−
図１（ａ）、（ｂ）に示すベルト伝動システムを作製した。駆動プーリ３及び従動プーリ５のプーリ径はそれぞれ９．５ｃｍ、６．５ｃｍとし、軸間距離は２５ｃｍとした。駆動プーリ３の回転軸はエンジンに接続し、従動プーリ５の回転軸は振動機に接続した。第１のアイドラ７及び第２のアイドラ９のプーリ径はそれぞれ４．５ｃｍ、４．５ｃｍとした。

ベルト１１の全長は８０ｃｍとし、ベルト１１の初張力は０Ｎとし、駆動時における第１のアイドラ７及び第２のアイドラ９の押付け力はそれぞれ３５Ｎ、３５Ｎとした。なお、ベルトの蛇行制御用アイドラ１８は設けなかった。
−比較例−
図５は、比較例に係るベルト伝動システムを示す図である。同図に示すように、実施例に係るベルト伝動システムにおける第１のアイドラ７の位置を従動プーリ５に接するように変更し、アイドラ２８としたベルト伝動システムを比較例とした。比較例に係るベルト伝動システムにおいて、アイドラの位置以外の構成は、実施例に係るベルト伝動システムと同じとした。ベルトの蛇行制御用アイドラ１８は設けなかった。
＜測定方法＞
上記の構成を有する実施例に係るベルト伝動システムにおいて、駆動プーリ３を回転数３０００ｒｐｍで回転駆動させてベルト走行させ、ベルト伝動システムでの振動を測定した。振動の測定には圧電式の加速度センサを用いた。当該加速度センサは、実施例に係るベルト伝動システムではエンジン側（エンジンブロックの上方）に配置し、比較例に係るベルト伝動システムでは振動機側（（従動プーリ５上）に配置した。
＜測定結果＞
比較例に係るベルト伝動システムの振動機側での加速度の測定結果を図６（ａ）に示し、実施例に係るベルト伝動システムのエンジン側での加速度の測定結果を図６（ｂ）に示す。これらの図中の加速度Ｘ、加速度Ｙは、それぞれＸ軸方向での加速度及びＹ軸方向での加速度を表す。

図５に示すベルト伝動システムでは振動機側のプーリ上にアイドラが設置されるため、図６（ａ）に示すように、測定された加速度のピークは±５０Ｇに近く、絶対値が５０Ｇを超える場合もあったが、実施例に係るベルト伝動システムではエンジン側にアイドラが配置されるため、図６（ｂ）に示すように、測定された加速度のピークはほぼ±２５Ｇ以内に収めることができる。なお、振動機側で測定された振動の周波数は７５Ｈｚであり、エンジン側で測定された振動の周波数は７３Ｈｚと、振動機側の周波数と同等であった。

以上のように、実施例に係るベルト伝動システムでは、比較例に係るベルト伝動システムに比べて振動の影響を大きく抑えることができることが分かった。

以上説明したように、本開示の一例に係るベルト伝動システムは、エンジン等の振動する動力源を有する種々の機器に適用されうる。

１ ベルト伝動システム
３ 駆動プーリ
４、６、８、１０ 回転軸
５ 従動プーリ
７ 第１のアイドラ
９ 第２のアイドラ
１１ ベルト
１３、１７ プーリ本体
１５、１９ 弾性体層
１８ 蛇行制御用アイドラ
２１ 転圧板
２２ 起振体
２３ エンジン
２４ 防振ゴム
２６ エンジンのベース
３５ 操作ハンドル

Claims (4)

1. 動力源により生じた動力を伝える駆動プーリと、従動プーリと、前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に巻き掛けられた無端状のベルトと、第１のアイドラ及び第２のアイドラとを備えたベルト伝動システムであって、
   前記第１のアイドラは、前記駆動プーリの張り側において前記ベルトを前記駆動プーリに押し付けた状態で固定され、
   前記第２のアイドラは、前記駆動プーリの緩み側において前記ベルトを前記駆動プーリに押し付け可能となっており、
   前記第２のアイドラを前記ベルトに接触させることにより前記従動プーリに動力が伝わり、前記第２のアイドラを前記ベルトから離すことにより前記従動プーリへの動力の伝達を停止するベルト伝動システム。
2. 請求項１に記載のベルト伝動システムにおいて、
   前記第１のアイドラ及び前記第２のアイドラの各外周部は、弾性体層により形成されていることを特徴とするベルト伝動システム。
3. 請求項１又は２に記載のベルト伝動システムにおいて、
   前記第２のアイドラが前記ベルトに接触することにより、前記第１のアイドラと前記第２のアイドラとの間の領域で、前記ベルトのうち前記駆動プーリに巻き掛けられた部分の一部が前記駆動プーリから浮くことを特徴とするベルト伝動システム。
4. 請求項１〜３のうちいずれか１つに記載のベルト伝動システムにおいて、
   前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に配置された、ベルトの蛇行制御用アイドラをさらに備えることを特徴とするベルト伝動システム。