JP3240147B2 - ベルト駆動差動装置 - Google Patents

ベルト駆動差動装置

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は遊星歯車変速装置と構成部品とに関し、詳細
には、本発明は遊星歯車が可撓性ベルトと係合するベル
ト駆動作動装置に関する。
ベルト駆動差動装置においては、プーリの形の遊星歯
車がキャリアに回転自在に取付けられ、キャリア軸のま
わりの円形経路を周回させられる。キャリア軸と実質的
に同軸配置された出力プーリが動力をシャフト系に伝え
る。
ベルト駆動差動装置においては、２つ以上の遊星プー
リがキャリアに回転自在に取付けられ、キャリア軸のま
わりの円形経路を周回させられる。２つの出力プーリは
キャリア軸と同軸配置され、周回経路の中で曲げられた
ベルトがまわりに張られ、異なる平面に位置する遊星プ
ーリと出力プーリとに係合する。多平面プーリを備えた
かかる駆動装置は一般にミュール掛け駆動装置として公
知である。
Meihakのアメリカ特許第3,543,608号に開示されたベ
ルト駆動差動装置においては、同軸遊星Ｖプーリが、キ
ャリア軸と同軸の別々のシャフトの端とその近くとにそ
れぞれ固定されたＶベルトプーリと出力プーリと組合わ
されて使用されている。この２つのシャフトの端は一般
にキャリアにジャーナリングされており、一般にジャー
ナリングされているシャフト端と固定出力Ｖプーリとの
軸方向分離を防止するために、スラスト能力との追加的
ジャーナリングが必要である。ねじ部品による「ベルト
巻取り」を行い、ベルト張力を調節し、ベルトの摩耗を
補償するために、遊星Ｖプーリの位置を定期的に調節す
る必要がある。要するに、Ｖベルト駆動装置は動力能力
が限られており、Ｖベルトのすべり量を最小限に抑える
ためのベルト駆動長さの変更という効果を有する間欠的
なベルト巻取り調節を必要とし、さらには、２つの出力
プーリのそれぞれに固定された２つのシャフトが必要で
ある。
Parkerのアメリカ特許第3,543,608号に開示されたベ
ルト駆動差動装置においては、非同軸円錐台形遊星プー
リと円筒形プーリとの両方が、キャリア軸と同軸で、中
央又は第３同軸シャフトの上方にジャーナリングされた
別々の管状歯車シャフトの端の近くにそれぞれ固定され
た歯付き同期ベルトと出力スプロケットと組合わされて
使用されている。この２つの管状シャフトは、管状シャ
フト端と固定出力スプロケットとの軸方向分離を防止す
るために、スラスト能力との追加的ジャーナリングが必
要である。ベルトを引張ることによりベルトが出力スプ
ロケットに引っかかるのを防止するために、遊星円錐台
形プーリと円筒形プーリとの位置はベルト駆動長さの調
節のためのベルト巻取り調節を必要とする。ベルトの案
内を助け、ベルトの引っかかりを防止するために、ベル
トと対向遊星プーリとに並置された２組目の円錐台形案
内プーリも必要である。要するに、同期ベルト駆動装置
は、出力スプロケットへのベルトの引っかかりを最小限
に抑えるためにベルト駆動長さの調節を必要とする。ベ
ルトの引っかかりの原因となる可能性のあるベルトの動
きを防止するために、円錐台形ローラが必要とされる。
さらには、管状歯車シャフトのそれぞれと中央シャフト
とに固定された３つのシャフトが必要である。
前記のベルト駆動装置にはいくつかの大きな問題があ
る。１つの大きな問題は、ベルト駆動長さが不変ではな
い、すなわち一定ではないことである。ベルトを巻取
り、Ｖベルトのすべり又は同期ベルトの引っかかりが防
止されるベルト駆動長さを確保するために、又はその長
さへの変更を行うために、遊星プーリの位置を再調節し
なければならない。
従来の技術のベルト駆動差動装置のもう１つの問題
は、複数の出力シャフトの使用に関するものである。出
力シャフト又はスプロケットはそれぞれが別々のシャフ
トに連結されている。ベルト駆動長さに影響を与えない
位置に出力スプロケットとプーリとを保つために、スラ
スト能力との特別なジャーナリングが必要である。第３
又は中央シャフトの使用により、ジャーナリングされた
管状シャフトの潤滑とフレッチング腐食の問題も生じて
くる。
Psrkerの'572号ベルト駆動差動装置に固有の問題は、
ベルト駆動長さを調節し、周囲で曲げが強制される湾曲
表面を形成するために、ベルト歯の先端と係合するアイ
ドラとして遊星歯車を使用していることである。プーリ
はベルト歯の先端を圧迫し、ベルト引張部分（すなわ
ち、コード）をベルト歯の間の領域において非常に小さ
な曲げ半径で曲げ、これが、ベルトの寿命に有害なベル
トの引張部分の折曲がりを引き起こすことになる。プー
リの半径が小さければ小さいほど、ベルトの寿命は短く
なる。円錐台形プーリの使用がコード引張部分にとって
特に有害であるのは、ベルトが円錐台形プーリを圧迫す
るので、ベルトがその幅全体において様々な半径で曲が
らざるを得ないからである。
ベルトは引張部分が曲がるので、ベルト駆動長さはベ
ルトの引張部分長さと関連している。その結果として、
ベルト歯の先端を圧迫する小半径の遊星プーリでは、同
期ベルトの曲がりとそのベルト駆動長さとを精密に制御
することはできない。
発明の概要 本発明によれば、少なくとも２つの駆動輪が異なる回
転速度で動くことが望ましい又は必要な、ゴルフカー
ト、小型トラクタ、芝刈り機のような軽量用途に特に有
用なベルト駆動差動装置が提供される。１つの出力シャ
フトまわりに構成されるベルト駆動差動装置は、２つの
遊星プーリと、２つの出力スプロケットおよびベルトと
を備える。２つの遊星プーリは、１つの出力シャフトに
回転自在に取り付けられたキャリアであってキャリアの
回転中心であるキャリア軸と出力シャフトの軸とが同軸
であるキャリアに、回転自在に取り付けられる。そし
て、２つの遊星プーリは、キャリア軸のまわりでキャリ
アと共に円形経路を周回する。２つの出力プーリは、キ
ャリア軸と同軸配置された２つの出力プーリであって、
そのうちの一方が出力シャフトに一体的に回転するよう
取り付けられるとともに、他方が出力シャフトに回転自
在に取り付けられる。ベルトは、２つの遊星プーリと２
つの出力プーリとの周りに張られる。２つの遊星プーリ
は、各遊星プーリの回転中心となる遊星軸に関して相互
に間隔をあけられた２つの歯付き遊星スプロケットであ
り、各遊星軸は、キャリア軸と実質的に垂直である。２
つの出力プーリは、キャリア軸に関して、２つの遊星ス
プロケットとキャリアとを間に挟むように配置される２
つの歯付き出力スプロケットである。ベルトは、２つの
遊星スプロケットおよび２つの出力スプロケットに係合
するベルト歯を備えた同期ベルトであり、また、同期ベ
ルトの係合部分は、その幅全体に渡って２つの遊星スプ
ロケットおよび２つの出力スプロケットそれぞれの係合
部分に実質的に接している。そして、上記の２つの遊星
スプロケットと２つの出力スプロケットとの組み合わせ
が、不変のベルト駆動長さを有するミュール掛け駆動装
置を規定する。このようなベルト駆動差動装置によれ
ば、使用される出力シャフトが１つのみとなり、ベルト
駆動長さは不変、すなわち一定になる。本発明のこれら
の効果やその他の効果は、図面とそれに関する説明を検
討することにより明らかになるであろう。
第１図は、本発明のベルト駆動差動装置の等角図であ
り、さらにはオプションのベルト駆動装置の一部の概略
図も含んでいる。
第２図は、第１図の線２−２についての断面図であ
る。
好ましい実施の形態の説明 第１及び２図によれば、本発明のベルト駆動差動装置
は、出力シャフト12、キャリア14と、２つの遊星スプロ
ケット16、18と、２つの出力スプロケット20、22と、ス
プロケットのまわりに張られた歯付きベルト24とを有す
る。
ベルトの案内を助けるためにフランジ26、28を含むこ
ともできる遊星スプロケットは、遊星軸32を有する少な
くとも１つのシャフトが、キャリアに回転自在に取付け
られている。任意ではあるが、しかし好ましくは、遊星
スプロケット16、18は遊星軸沿いに相互に同軸である。
かかる同軸配置により、ベルトはその幅全体が全てのス
プロケットに実質的に接している。しかしながら、もし
ベルトがその幅全体でスプロケットに実質的に接してい
るのであれば、遊星スプロケットはその軸が相互に角度
をなすように配置することもできる。
キャリア14と出力シャフト12とは実質的に同じ同心軸
34を有する。キャリア14は例えばプラスチックブッシュ
36により出力シャフトにジャーナリングされている。従
って、キャリアはシャフトのまわりを自由に回転し、遊
星スプロケットをキャリア軸34のまわりの円形経路で周
回させる。
キャリア14は、例えばねじ部品40によりキャリアに取
付けられた入力スプロケット38のような入力輪により、
その軸34のまわりを回転させられる。入力スプロケット
は例えばプラスチックブッシュ42により出力シャフトに
ジャーナリングされている。従って、キャリアと取付け
られた入力スプロケットとは出力シャフトのまわりで共
に自由に回転する。
出力スプロケットが出力シャフトと共に回転するよう
に、出力スプロケットの一方20は例えばキー43により出
力シャフト12に取付けられている。出力スプロケット20
はキャリアの軸方向を向いた側面44に並置されている。
他方の又は第２出力スプロケット22はキャリアの反対側
を向いた側面46に並置され、例えばプラスチックブッシ
ュ48により出力シャフト12にジャーナリングされてい
る。従って、出力スプロケット22は出力シャフト12のま
わりで自由に回転する。
ピボット軸32はキャリア軸とは間隔をあけられてお
り、半径方向平面50においてはキャリア軸に対して実質
的に垂直である。任意ではあるが、しかし好ましくは、
キャリアは、ベルトが適正に引張られた時にベルトの不
変の駆動長さを確立する目的で半径方向平面において遊
星軸32を半径方向に動かすための調節機構52を含む。
調節機構52は、シャフト30が取付けられた可動往復台
54を含む。この往復台は、往復台と共にピボット軸を半
径方向に内向き又は半径方向に外向きに移動させるねじ
部品56を回転させることにより調節される。往復台はね
じ部品58によりその調節済み位置に固定される。
新しい同期又は歯付きベルトは、ベルトが荷重下で最
初に操作された時に生じる張力減衰を補償するために、
予備引張りしておく必要がある。調節機構52は、ベルト
の引張りと、ベルトの使用寿命全体にわたって追加的調
節をほとんど又は全く必要としない又は要求しない不変
のベルト駆動長さの確立とを容易にする。
第１駆動スプロケット60が出力シャフトに取付けられ
ており、出力シャフトも共に回転する。第２駆動スプロ
ケット62が例えばプラスチックブッシュ64により出力シ
ャフトのジャーナリングされており、例えばねじ部品66
により出力スプロケット22の側面に取付けられている。
第２駆動スプロケット62は、出力スプロケット22と共
に、出力シャフトの上方に配置されたカラー又はワッシ
ャのようなストップ68とねじ部品70のようなフランジ付
きストップとの間を所定の量だけ出力シャフトに沿って
軸方向に自由に移動する。移動の自由が荷重下のベルト
とスプロケットとの自動的整列を容易にする。動釣合い
を半径方向オフセット遊星スプロケットに提供し、振動
を防止するために、キャリアの質量を遊星スプロケット
16、18とは反対の半径方向に増やすこともできる。
使用時には、ベルト駆動差動装置には、入力スプロケ
ットを通じて、動力駆動ベルト74と入力スプロケット38
とに係合し、それらのまわりに張られている同期ベルト
72により動力を供給することができる。駆動スプロケッ
ト74に動力を供給するためには、電動機又は内燃機関の
ようなどんな手段（図示せず）を使用してもよい。キャ
リア14は入力スプロケット38に取付けられ、入力スプロ
ケットと同じ回転数で回転する。出力スプロケット20、
22をキャリアと同じ回転方向に回転させるために、遊星
スプロケット16、18はベルト24を引張る。もし第１駆動
スプロケット60と第２駆動スプロケット62との速度要件
に違いがなければ、出力スプロケット20、22はキャリア
と同じ回転数で回転する。同期又は歯付き動力伝達ベル
ト78により最終駆動スプロケット76に動力を伝達するた
めに、第１駆動スプロケット60を使用することもでき
る。同様に、張られた同期ベルト82により第２最終駆動
スプロケット80に動力を供給するために、第２駆動スプ
ロケット62を使用することもできる。
ミュール掛け駆動装置は必要時に作動させされ、第１
駆動スプロケットと第２駆動スプロケットとを異なる回
転速度で操作することを可能にする。説明のために、入
力スプロケット38が静止状態に保たれ、出力シャフト12
が時計方向に１回転させられるとしよう。出力スプロケ
ット20は出力シャフトに取付けられているので、やはり
時計方向に１回転する。出力スプロケット20は出力シャ
フトにジャーナリングされているので、出力スプロケッ
トの回転が歯付きベルト24と他方の出力スプロケット22
とを反対方向に１回転又は反時計方向に循環させる。同
時に、第２駆動スプロケット62は、出力スプロケット22
に直接取付けられているので、反時計方向に１回転す
る。
実施例として、第１図に示したような他のベルト駆動
装置を備えたベルト駆動差動装置が製造され、運転結果
は満足できるものであった。コンフィギュレーションは
以下のとおりであった。
動力駆動スプロケット74 歯数25、ピッチ14mm ベルト72 歯数124、ピッチ14mm 入力スプロケット 歯数80、ピッチ14mm 遊星スプロケット16、18 歯数32、ピッチ5mm 出力スプロケット20、22 歯数61、ピッチ5mm ベルト24 歯数148、ピッチ5mm 駆動スプロケット60、62 歯数25、ピッチ14mm ベルト78、72 歯数148、ピッチ14mm 最終駆動スプロケット76、80 歯数80、ピッチ14mm スプロケットへの動力 ２馬力、０〜4200rpm 上記の詳細な説明は例証の目的で行ったものであり、
添付の請求の範囲を画定することを意図したものではな
い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16H 7/18

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】１つの出力シャフトに回転自在に取り付け
    られたキャリアであって前記キャリアの回転中心である
    キャリア軸と前記出力シャフトの軸とが同軸であるキャ
    リアに回転自在に取り付けられた２つの遊星プーリであ
    って、前記キャリア軸のまわりで前記キャリアと共に円
    形経路を周回する２つの遊星プーリと、 前記キャリア軸と同軸配置された２つの出力プーリであ
    って、そのうちの一方が出力シャフトに一体的に回転す
    るよう取り付けられるとともに、他方が前記出力シャフ
    トに回転自在に取り付けられる２つの出力プーリと、 前記２つの遊星プーリと前記２つの出力プーリとの周り
    に張られるベルトと を備え、 前記２つの遊星プーリが、各遊星プーリの回転中心とな
    る遊星軸に関して相互に間隔をあけられた２つの歯付き
    遊星スプロケットであり、各遊星軸が前記キャリア軸と
    実質的に垂直であって、 前記２つの出力プーリが、前記キャリア軸に関して、前
    記２つの遊星スプロケットと前記キャリアとを間に挟む
    ように配置される２つの歯付き出力スプロケットであ
    り、 前記ベルトが、前記２つの遊星スプロケットおよび２つ
    の出力スプロケットに係合するベルト歯を備えた同期ベ
    ルトであって、前記同期ベルトの係合部分がその幅全体
    に渡って前記２つの遊星スプロケットおよび２つの出力
    スプロケットそれぞれの係合部分に実質的に接してお
    り、 前記２つの遊星スプロケットと前記２つの出力スプロケ
    ットとの組み合わせが、不変のベルト駆動長さを有する
    ミュール掛け駆動装置を規定することを特徴とするベル
    ト駆動差動装置。
  2. 【請求項２】前記ベルトが少なくとも5mmピッチのベル
    ト歯を有し、前記２つの出力スプロケットがそれぞれ少
    なくとも61の歯を有し、前記２つの遊星スプロケットが
    それぞれ少なくとも32の歯を有することを特徴とする請
    求項１に記載のベルト駆動差動装置。
  3. 【請求項３】前記キャリアが、前記出力シャフトに回転
    自在に取り付けられた歯付き入力スプロケットの側面
    に、前記入力スプロケットと一体的に回転するよう取り
    付けられていることを特徴とする請求項１に記載のベル
    ト駆動差動装置。
  4. 【請求項４】前記出力シャフトに一体的に回転するよう
    取り付けられた第１駆動スプロケットと、 前記出力シャフトに回転自在に取り付けられる第２駆動
    スプロケットであって、前記２つの出力スプロケットの
    うち前記出力シャフトに回転自在に取り付けられた出力
    スプロケットに対し、一体的に回転するよう取り付けら
    れる第２駆動スプロケットと をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のベル
    ト駆動差動装置。
  5. 【請求項５】前記２つの出力スプロケットのうち前記出
    力シャフトに回転自在に取り付けられた出力スプロケッ
    トが、前記出力シャフトの軸方向に沿って所定の量だけ
    移動可能であることを特徴とする請求項４に記載のベル
    ト駆動差動装置。
  6. 【請求項６】前記２つの遊星スプロケットの遊星軸が互
    いに同軸であることを特徴とする請求項１に記載のベル
    ト駆動差動装置。
  7. 【請求項７】１つの出力シャフトと、 前記出力シャフトにジャーナリングされたキャリアと、 前記出力シャフトに一体的に回転するよう取り付けら
    れ、前記出力シャフトの一方の軸方向を向いた前記キャ
    リアの第１の側面に並置された第１出力スプロケット
    と、 前記出力シャフトにジャーナリングされ、該軸方向とは
    反対の軸方向を向いた前記キャリアの第２の側面に並置
    された第２出力スプロケットと、 前記キャリアに取り付けられた少なくとも１つのシャフ
    トにジャーナリングされ、該シャフトの軸と同軸である
    遊星軸周りに回転自在な第１および第２遊星スプロケッ
    トであって、前記遊星軸が前記出力シャフトとは間隔を
    空けられるとともに、前記出力シャフトに対して実質的
    に垂直である第１および第２遊星スプロケットと、 前記第１および第２出力スプロケットと前記第１および
    第２遊星スプロケットとの周りに張られる歯付きベルト
    と、 前記出力シャフトに一体的に回転するよう取り付けられ
    た第１駆動スプロケットと、 前記出力シャフトにジャーナリングされ、前記第２出力
    スプロケットに一体的に回転するよう取り付けられた第
    ２駆動スプロケットと を備えたことを特徴とするベルト駆動差動装置。
  8. 【請求項８】前記キャリアが、前記出力シャフトにジャ
    ーナリングされた入力スプロケットの側面に、前記入力
    スプロケットと一体的に回転するよう取り付けられてい
    ることを特徴とする請求項７に記載のベルト駆動差動装
    置。
  9. 【請求項９】前記キャリアにおいて、前記２つの遊星ス
    プロケットを共にする前記キャリアの回転運動に関する
    動的釣り合いを形成するため、前記２つの遊星スプロケ
    ットとは反対の半径方向に質量が増やされていることを
    特徴とする請求項８に記載のベルト駆動差動装置。
JP51111199A 1997-07-29 1998-07-28 ベルト駆動差動装置 Expired - Fee Related JP3240147B2 (ja)

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