JP3818609B2 - 駆動力伝達装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動源によって回転駆動される駆動プーリと従動プーリとにタイミングベルトを巻き掛け、該タイミングベルトを介して、駆動プーリから従動プーリに動力を伝達する駆動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記形式の駆動力伝達装置は、複写機などの画像形成装置を初め、多くの機械装置に採用されている。この種の駆動力伝達装置は、タイミングベルトを用い、その内周面に形成された歯を駆動プーリと従動プーリの外周面に形成された歯溝に噛み合せて動力を伝達するので、その伝動効率を高めることができる。
【０００３】
ところが、この形式の駆動力伝達装置においては、そのタイミングベルトの各歯が、駆動プーリ又は従動プーリの歯溝に噛み合い始めるとき、大きな衝撃を生じ、その衝撃による噛み合い音が発生する点に問題があった。特にタイミングベルトの歯が駆動プーリの歯溝に噛み合い始めるときに大きな噛み合い音が発生し、駆動力伝達装置の作動時の騒音が大きくなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、簡単な構成によって上記従来の欠点を除去した駆動力伝達装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、全周に亘って一定のピッチの歯が形成された１つの駆動プーリと、同じく全周に亘って一定のピッチの歯が形成された１つの従動プーリと、内周面に一定のピッチの歯が形成されたｎ本（ｎは２以上の整数）のタイミングベルトとを有し、該ｎ本のタイミングベルトは、その内周面に形成された歯が前記１つの駆動プーリの歯と、前記１つの従動プーリの歯に噛み合って、該駆動プーリと従動プーリに巻き掛けられていて、各々のタイミングベルトの各歯が前記１つの駆動プーリの歯溝に噛み合い始める位置が、該駆動プーリの周方向に、当該駆動プーリの歯のピッチの１／ｎずつずれるように、各タイミングベルトの歯が駆動プーリの歯溝に噛み合う位置を設定する駆動プーリ噛み合い位置設定手段を設け、該駆動プーリ噛み合い位置設定手段が、少なくとも１本のタイミングベルトの駆動プーリに対する巻掛け角が減少するように、駆動プーリに巻き付く前の当該タイミングベルト部分の内周面を加圧してこれを案内する内周面加圧部材を有していることを特徴とする駆動力伝達装置を提案する（請求項１）。
【０００６】
その際、各々のタイミングベルトの各歯が前記１つの従動プーリの歯溝に噛み合い始める位置が、該従動プーリの周方向に、当該従動プーリの歯のピッチの１／ｎずつずれるように、各タイミングベルトの歯が従動プーリの歯溝に噛み合う位置を設定する従動プーリ噛み合い位置設定手段を設け、該従動プーリ噛み合い位置設定手段が、少なくとも１本のタイミングベルトの従動プーリに対する巻掛け角が減少するように、従動プーリに巻き付く前の当該タイミングベルト部分の内周面を加圧してこれを案内する内周面加圧部材を有していると有利である（請求項２）。
【０００７】
また、上記請求項１又は２に記載の駆動力伝達装置において、前記内周面加圧部材が、タイミングベルトの内周面に形成された歯に噛み合うと共に、回転自在に支持されたアイドラプーリであると有利である（請求項３）。
【０００８】
さらに、本発明は、上記目的を達成するため、全周に亘って一定のピッチの歯が形成された１つの駆動プーリと、同じく全周に亘って一定のピッチの歯が形成された１つの従動プーリと、内周面に一定のピッチの歯が形成されたｎ本（ｎは２以上の整数）のタイミングベルトとを有し、該ｎ本のタイミングベルトは、その内周面に形成された歯が前記１つの駆動プーリの歯と、前記１つの従動プーリの歯に噛み合って、該駆動プーリと従動プーリに巻き掛けられていて、各々のタイミングベルトの各歯が前記１つの駆動プーリの歯溝に噛み合い始める位置が、該駆動プーリの周方向に、当該駆動プーリの歯のピッチの１／ｎずつずれるように、各タイミングベルトの歯が駆動プーリの歯溝に噛み合う位置を設定する駆動プーリ噛み合い位置設定手段を設け、該駆動プーリ噛み合い位置設定手段が、少なくとも１本のタイミングベルトの駆動プーリに対する巻掛け角が増加するように、駆動プーリに巻き付く前の当該タイミングベルト部分の外周面を加圧してこれを案内する外周面加圧部材を有していることを特徴とする駆動力伝達装置を提案する（請求項４）。
【０００９】
また、上記請求項４に記載の駆動力伝達装置において、各々のタイミングベルトの各歯が前記１つの従動プーリの歯溝に噛み合い始める位置が、該従動プーリの周方向に、当該従動プーリの歯のピッチの１／ｎずつずれるように、各タイミングベルトの歯が従動プーリの歯溝に噛み合う位置を設定する従動プーリ噛み合い位置設定手段を設け、該従動プーリ噛み合い位置設定手段が、少なくとも１本のタイミングベルトの従動プーリに対する巻掛け角が増加するように、従動プーリに巻き付く前の当該タイミングベルト部分の外周面を加圧してこれを案内する外周面加圧部材を有していると有利である（請求項５）。
【００１０】
さらに、上記請求項４又は５に記載の駆動力伝達装置において、前記外周面加圧部材が、タイミングベルトの外周面に当接し、かつ回転自在に支持されたローラであると有利である（請求項６）。
【００１１】
また、上記請求項２、３、５又は６に記載の駆動力伝達装置において、ｎ本のタイミングベルトの周長が全て等しくなるように、駆動プーリ噛み合い位置設定手段と従動プーリ噛み合い位置設定手段を配置すると有利である（請求項７）。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
【００１５】
図１は、１個の駆動プーリ１と、１個の従動プーリ２と、これらのプーリ１，２に巻き掛けられたタイミングベルト３，４とを有する駆動力伝達装置の一例を示す説明図である。駆動プーリ１と従動プーリ２は、互いに所定距離隔てて、図示していない機枠に回転自在ではあるが、位置不動に支持されている。駆動プーリ１は、図示していないモータなどから成る駆動源によって、その中心軸線のまわりに矢印Ａ方向に回転駆動される。
【００１６】
駆動プーリ１と従動プーリ２の外周面には、その全周にわたってそれぞれ一定のピッチの歯（図示せず）が形成されている。また駆動プーリ１と従動プーリ２とに巻き掛けられた可撓性材料より成る無端状のタイミングベルト３，４にも、その内周面５，６に全長に亘って、歯（図示せず）が一定のピッチで形成され、その歯が駆動プーリ１と従動プーリ２の外周面に形成された歯に噛み合っている。駆動プーリ１が上述のように駆動源によって回転駆動されることにより、その回転がタイミングベルト３，４を介して従動プーリ２に伝えられ、当該従動プーリ２がその中心軸線のまわりに矢印Ｂで示す向きに回転する。
【００１７】
このように、図示した駆動力伝達装置は、駆動源によって回転駆動される駆動プーリ１と、従動プーリ２とにタイミングベルト３，４を巻き掛け、該タイミングベルト３，４を介して、駆動プーリ１から従動プーリ２に動力を伝達する。この点は、図２及び図３に示した後述する各実施形態例においても変りはない。
【００１８】
ここで、先にも説明したように、従来のこの種の駆動力伝達装置においては、タイミングベルトの各歯が駆動プーリと従動プーリの各歯の間の歯溝に噛み合い始めるときに、大きな噛み合い音が発生し、これが駆動伝達装置の作動時の騒音発生源となっている。
【００１９】
そこで、本例の駆動力伝達装置においては、図１に示したように２本のタイミングベルト３，４が設けられ、これらが駆動プーリ１と従動プーリ２に上述したように巻き掛けられている。しかも、一方のタイミングベルト３の内周面５、すなわち歯が形成された側の面には、アイドラプーリ７として構成された内周面加圧部材が設けられている。このアイドラプーリ７も、装置の機枠に回転自在ではあるが位置不動に支持され、駆動プーリ１に巻き付く直前のタイミングベルト３の部分において、その歯に噛み合っている。
【００２０】
かかるアイドラプーリ７を設けることによって、駆動プーリ１に巻き付く直前の両タイミングベルト３，４の部分は互いに角度θ（θ＞０）をなし、その各々のタイミングベルト３，４の各歯が駆動プーリ１の歯溝に噛み合い始める位置が、図４に符号Ｗを付して示すように、駆動プーリ１の周方向においてずれる。そして、このずれ量Ｗは、駆動プーリ１の１つの歯とその隣りの歯との間隔、すなわち歯のピッチの１／２に設定されている。
【００２１】
上記構成により、一方のタイミングベルト３の各歯が駆動プーリ１の歯溝に噛み合い始める時は、他方のタイミングベルト４の歯は、駆動プーリ１の歯溝に噛み合い始める状態になく、逆に他方のタイミングベルト４の各歯が駆動プーリ１の歯溝に噛み合い始める時は、一方のタイミングベルト３の歯が駆動プーリ１の歯溝に噛み合い始める状態にはない。すなわち、各タイミングベルト３，４の各歯は、駆動プーリ１の歯のピッチの１／２に相当する時間だけ互いにずれたタイミングで駆動プーリ１の歯溝に噛み合い始め、その各噛み合い開始時に噛み合い音が発生することになる。
【００２２】
ところで、一般にプーリの歯数をＮ枚とし、このプーリの１秒間当りの回転数（r.p.s.）をＲとしたとき、タイミングベルトの各歯がこのプーリの歯溝に噛み合い始める時に発生する音の周波数はＮ×Ｒ（Ｈz）となる。そして、同じ周波数の２つの音が互いに１／２波長ずつずれて発生した場合、逆位相の関係となるため、その和がゼロとなり、音が互いにキャンセルすることになるため、理論上、音は消されることになる。図５は、縦軸に音波の振幅をとり、横軸に時間をとって、互いに逆位相の２つの音波Ｃ，Ｄを示した説明図である。この図から両音波Ｃ，Ｄによって、理論上、消音されることを理解することができる。この原理は、同じ周波数の３つの音が１／３波長ずつ位相がずれて発生した場合も、同様である。
【００２３】
従って、図１に示した駆動力伝達装置のように、各タイミングベルト３，４の各歯が駆動プーリ１の歯溝に噛み合い始める位置を、その駆動プーリ１の周方向に、当該駆動プーリ１の歯のピッチの１／２ずつずらすことによって、各歯の噛み合い時に発生する音を効果的に低減できる。
【００２４】
このように、駆動プーリ１として、その歯のピッチをずらして形成したような特殊なプーリではなく、通常のプーリを用いても、その駆動プーリ１への各タイミングベルト３，４の各歯の噛み合い開始タイミングをずらし、その各タイミングベルト３，４から発生する噛み合い音の位相をずらすことにより、個々の噛み合い音を逆位相にしてこれをキャンセルし、各タイミングベルト３，４の歯とタイミングベルト３，４の歯との係合時に発生する噛み合い音を大幅に低減できる。しかも複数のタイミングベルトを用いることによっても、騒音の発生を抑えることができる。
【００２５】
図１に示した例では、２本のタイミングベルト３，４を用いたが、前述の説明からも理解できるように、そのタイミングベルトの数を３本以上とし、その各々のタイミングベルトの各歯が駆動プーリ１の歯溝に噛み合い始める位置を、当該駆動プーリ１の周方向に、前述した原理に従ってずらすことにより、騒音の発生をより効果的に低減できる。
【００２６】
より一般的に示すと、ｎを２以上の整数としたとき、ｎ本のタイミングベルトを駆動プーリと従動プーリとに巻き掛け、各々のタイミングベルトの各歯が駆動プーリの歯溝に噛み合い始める位置が、駆動プーリの周方向に、当該駆動プーリの歯のピッチの１／ｎずつずれるように、各タイミングベルトの歯が駆動プーリの歯溝に噛み合う位置を設定する駆動プーリ噛み合い位置設定手段を駆動力伝達装置に設けるのである。図１に示した例では、先の説明からも明らかなように、アイドラプーリ７が、上記駆動プーリ噛み合い位置設定手段を構成している。
【００２７】
上述した構成は、従動プーリ２の側にも採用でき、その一例を図２に示す。ここに示した駆動力伝達装置と図１に示した駆動力伝達装置との異なるところは、図２に示した駆動力伝達装置は、図１に示した各構成のほかに、従動プーリ２に巻き付く直前のタイミングベルト４の部分にも、その歯に噛み合うアイドラプーリ８が設けられている点である。このアイドラプーリ８も装置の機枠に回転自在であるが、位置不動に支持されている。かかるアイドラプーリ８によって各々のタイミングベルト３，４の各歯が従動プーリ２の歯溝に噛み合う位置が、その従動プーリ２の周方向に、当該従動プーリ２の歯のピッチの１／２だけずれることになる。これによって、各タイミングベルト３，４の歯が従動プーリ２の歯溝に噛み合い始める時の噛み合い音も効果的に低減することができる。この構成も、タイミングベルトが３本以上であるときも適用できる。
【００２８】
図２に示した構成を、より一般的に示すと、前述の構成の駆動力伝達装置において、各々のタイミングベルトの各歯が従動プーリの歯溝に噛み合い始める位置が、従動プーリの周方向に、当該従動プーリの歯のピッチの１／ｎずつずれるように、各タイミングベルトの歯が従動プーリの歯溝に噛み合う位置を設定する従動プーリ噛み合い位置設定手段が設けられている。この構成は、後述する図３に示す駆動力伝達装置においても採用されている。図２に示した例ではアイドラプーリ８が従動プーリ噛み合い位置設定手段を構成している。
【００２９】
この構成によれば、各々のタイミングベルト３，４の各歯が駆動プーリ１の歯溝に噛み合い始めるときに発生する音と、従動プーリ２の歯溝に噛み合い始めるときに発生する音の両者を低減でき、駆動力伝達装置全体の騒音発生を効果的に低減することができる。
【００３０】
また図２に示したように、各タイミングベルト３，４にそれぞれ係合するアイドラプーリ７，８を駆動プーリ１の側と従動プーリ２の側にそれぞれ設け、駆動プーリ１と従動プーリ２に対する各アイドラプーリ７，８の相対位置を互いに同じく設定することによって、両タイミングベルト３，４の長さを等しくすることができる。すなわち、両タイミングベルト３，４として同じ長さのタイミングベルトを用いることができ、これによって駆動力伝達装置のコストを低減でき、その生産性を高めることができる。
【００３１】
上記構成をより一般的に示せば、ｎ本のタイミングベルトの周長が全て等しくなるように、駆動プーリ噛み合い位置設定手段と従動プーリ噛み合い位置設定手段を配置するのである。この構成は、図３に示す駆動力伝達装置においても採用されている。
【００３２】
図１及び図２に示した駆動力伝達装置においては、駆動プーリ噛み合い位置設定手段と従動プーリ噛み合い位置設定手段をそれぞれ構成するアイドラプーリ７，８が、タイミングベルト３，４の駆動プーリ１又は従動プーリ２に対する巻掛け角θ1，θ2が減少するように、各タイミングベルト３，４の内周面、すなわち歯の形成された側の面を加圧して案内している。
【００３３】
かかる構成によると、各アイドラプーリ７，８によって、タイミングベルト３，４が、その内周面側の角度が小さくなるように曲げ変形する。これによって、各タイミングベルト３，４の寿命が短かくなる不具合を防止できる。一般に、タイミングベルトはその歯の形成された側の内周面と反対側の外周面の角度が小さくなる向きに曲げ変形されると、その寿命が短かくなるが、図１及び図２に示した例では、このような不具合の発生を防止することができる。また、このようなアイドラプーリ７，８をタイミングベルトに係合させる構成は、全てのタイミングベルト３，４ではなく、その一部のタイミングベルトに対してだけ採用することもできる。
【００３４】
より一般的に示せば、駆動プーリ噛み合い位置設定手段が、少なくとも１本のタイミングベルトの駆動プーリに対する巻掛け角が減少するように、駆動プーリに巻き付く前の当該タイミングベルト部分の内周面を加圧してこれを案内する内周面加圧部材を有しているのである。
【００３５】
同じく、従動プーリ噛み合い位置設定手段が、少なくとも１本のタイミングベルトの従動プーリに対する巻掛け角が減少するように、従動プーリに巻き付く前の当該タイミングベルト部分の内周面を加圧してこれを案内する内周面加圧部材を有している。
【００３６】
さらに、図１及び図２に示した駆動力伝達装置においては、内周面加圧部材がアイドラプーリ７，８により構成されている。すなわち、内周面加圧部材が、タイミングベルトの内周面に形成された歯に噛み合うと共に、回転自在に支持されたアイドラプーリによって構成されているのである。
【００３７】
この構成によれば、内周面加圧部材が回転しながらタイミングベルト３，４に噛み合うアイドラプーリ７，８より成るので、タイミングベルト３，４に大きな負荷をかけることはなく、駆動力伝達装置を円滑に作動させることができる。
【００３８】
一方、図３に示した例では、駆動プーリ噛み合い位置設定手段と従動プーリ噛み合い位置設定手段が、装置の機枠に回転自在ではあるが位置不動に支持されたローラ９，１０より成り、かつ各タイミングベルト３，４の外周面１１，１２を加圧する外周面加圧部材によって構成されている。各ローラ９，１０は、駆動プーリ１と従動プーリ２にそれぞれ巻き付く直前のタイミングベルト３，４の部分の外周面１１，１２、すなわち歯の形成された側と反対側の面にそれぞれ圧接し、その各タイミングベルト３，４が駆動プーリ１と従動プーリ２に巻き付く巻掛け角θ3，θ4を増加させている。
【００３９】
また、これらのローラ９，１０によって、図１及び図２に示した実施形態例と全く同じく、各々のタイミングベルト３，４の各歯が駆動プーリ１の歯溝に噛み合うタイミングが、その駆動プーリ１の歯のピッチの１／２に相当するだけずらされ、また各々のタイミングベルト３，４の各歯が従動プーリ２の歯溝に噛み合うタイミングが、その従動プーリ２の歯のピッチの１／２に相当する分だけずらされる。これによって駆動力伝達装置の騒音発生が抑えられる。この構成も複数のタイミングベルトのうちの少なくとも１つに適用できるものである。
【００４０】
すなわち、駆動プーリ噛み合い位置設定手段が、少なくとも１本のタイミングベルトの駆動プーリに対する巻掛け角が増加するように、駆動プーリに巻き付く前の当該タイミングベルト部分の外周面を加圧してこれを案内する外周面加圧部材を有しているのである。
【００４１】
同じく、従動プーリ噛み合い位置設定手段が、少なくとも１本のタイミングベルトの従動プーリに対する巻掛け角が増加するように、従動プーリに巻き付く前の当該タイミングベルト部分の外周面を加圧してこれを案内する外周面加圧部材を有している。
【００４２】
上述した２つの構成においては、プーリへのタイミングベルトの巻掛け角が大きくなるので、タイミングベルトの歯飛び発生を防止できる利点も得られる。
【００４３】
また図３に示す例では、外周面加圧部材が、タイミングベルト３，４の外周面に当接し、かつ回転自在に支持されたローラ９，１０として構成されており、かかる構成により、各タイミングベルトに大きな負荷をかけずに、噛み合い音を低減することができる。
【００４４】
以上説明した各実施形態例では、従動プーリが１つ設けられているだけであるが、複数の従動プーリを設け、これらの従動プーリと駆動プーリに複数のタイミングベルトを巻き掛けた駆動力伝達装置にも本発明を適用できる。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、簡単な構成によって、タイミングベルトと駆動プーリとの噛み合い時に生じる音を低減でき、その駆動力伝達装置の騒音発生を効果的に抑えることができる。しかも、タイミングベルトの寿命低下を防止できる。
【００４６】
請求項２に係る発明によれば、簡単な構成によって、タイミングベルトと従動プーリとの噛み合い時に生じる音も低減でき、その駆動力伝達装置の騒音発生をより一層確実に低減することができる。しかも、タイミングベルトの寿命低下を防止できる。
【００４７】
請求項３に係る発明によれば、タイミングベルトにかかる負荷増大を防止でき、タイミングベルトを円滑に作動させることができる。
【００４８】
請求項４に係る発明によれば、簡単な構成によって、タイミングベルトと駆動プーリとの噛み合い時に生じる音を低減でき、その駆動力伝達装置の騒音発生を効果的に抑えることができる。しかもタイミングベルトの歯飛びの発生を防止することができる。
【００４９】
請求項５に係る発明によれば、簡単な構成によって、タイミングベルトと従動プーリとの噛み合い時に生じる音も低減でき、その駆動力伝達装置の騒音発生をより一層確実に低減することができる。しかもタイミングベルトの歯飛びの発生を防止することができる。
【００５０】
請求項６に係る発明によれば、タイミングベルトにかかる負荷増大を防止でき、タイミングベルトを円滑に作動させることができる。
【００５１】
請求項７に係る発明によれば、複数のタイミングベルトの長さを同一にできるので、駆動力伝達装置のコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】駆動力伝達装置の一例を示す説明図である。
【図２】駆動力伝達装置の他の例を示す説明図である。
【図３】駆動力伝達装置のさらに他の例を示す説明図である。
【図４】各々のタイミングベルトの各歯が駆動プーリの歯溝に噛み合い始める位置が、駆動プーリの周方向にずれていることを示す説明図である。
【図５】位相の異なる音によって消音効果が得られることを説明する図である。
【符号の説明】
１ 駆動プーリ
２ 従動プーリ
３ タイミングベルト
４ タイミングベルト
５ 内周面
６ 内周面
７ アイドラプーリ
８ アイドラプーリ
９ ローラ
１０ ローラ
１１ 外周面
１２ 外周面
θ1 巻掛け角
θ2 巻掛け角
θ3 巻掛け角
θ4 巻掛け角
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動源によって回転駆動される駆動プーリと従動プーリとにタイミングベルトを巻き掛け、該タイミングベルトを介して、駆動プーリから従動プーリに動力を伝達する駆動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記形式の駆動力伝達装置は、複写機などの画像形成装置を初め、多くの機械装置に採用されている。この種の駆動力伝達装置は、タイミングベルトを用い、その内周面に形成された歯を駆動プーリと従動プーリの外周面に形成された歯溝に噛み合せて動力を伝達するので、その伝動効率を高めることができる。
【０００３】
ところが、この形式の駆動力伝達装置においては、そのタイミングベルトの各歯が、駆動プーリ又は従動プーリの歯溝に噛み合い始めるとき、大きな衝撃を生じ、その衝撃による噛み合い音が発生する点に問題があった。特にタイミングベルトの歯が駆動プーリの歯溝に噛み合い始めるときに大きな噛み合い音が発生し、駆動力伝達装置の作動時の騒音が大きくなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、簡単な構成によって上記従来の欠点を除去した駆動力伝達装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、全周に亘って一定のピッチの歯が形成された１つの駆動プーリと、同じく全周に亘って一定のピッチの歯が形成された１つの従動プーリと、内周面に一定のピッチの歯が形成されたｎ本（ｎは２以上の整数）のタイミングベルトとを有し、該ｎ本のタイミングベルトは、その内周面に形成された歯が前記１つの駆動プーリの歯と、前記１つの従動プーリの歯に噛み合って、該駆動プーリと従動プーリに巻き掛けられていて、各々のタイミングベルトの各歯が前記１つの駆動プーリの歯溝に噛み合い始める位置が、該駆動プーリの周方向に、当該駆動プーリの歯のピッチの１／ｎずつずれるように、各タイミングベルトの歯が駆動プーリの歯溝に噛み合う位置を設定する駆動プーリ噛み合い位置設定手段を設け、該駆動プーリ噛み合い位置設定手段が、少なくとも１本のタイミングベルトの駆動プーリに対する巻掛け角が減少するように、駆動プーリに巻き付く前の当該タイミングベルト部分の内周面を加圧してこれを案内する内周面加圧部材を有していることを特徴とする駆動力伝達装置を提案する（請求項１）。
【０００６】
その際、各々のタイミングベルトの各歯が前記１つの従動プーリの歯溝に噛み合い始める位置が、該従動プーリの周方向に、当該従動プーリの歯のピッチの１／ｎずつずれるように、各タイミングベルトの歯が従動プーリの歯溝に噛み合う位置を設定する従動プーリ噛み合い位置設定手段を設け、該従動プーリ噛み合い位置設定手段が、少なくとも１本のタイミングベルトの従動プーリに対する巻掛け角が減少するように、従動プーリに巻き付く前の当該タイミングベルト部分の内周面を加圧してこれを案内する内周面加圧部材を有していると有利である（請求項２）。
【０００７】
また、上記請求項１又は２に記載の駆動力伝達装置において、前記内周面加圧部材が、タイミングベルトの内周面に形成された歯に噛み合うと共に、回転自在に支持されたアイドラプーリであると有利である（請求項３）。
【０００８】
さらに、本発明は、上記目的を達成するため、全周に亘って一定のピッチの歯が形成された１つの駆動プーリと、同じく全周に亘って一定のピッチの歯が形成された１つの従動プーリと、内周面に一定のピッチの歯が形成されたｎ本（ｎは２以上の整数）のタイミングベルトとを有し、該ｎ本のタイミングベルトは、その内周面に形成された歯が前記１つの駆動プーリの歯と、前記１つの従動プーリの歯に噛み合って、該駆動プーリと従動プーリに巻き掛けられていて、各々のタイミングベルトの各歯が前記１つの駆動プーリの歯溝に噛み合い始める位置が、該駆動プーリの周方向に、当該駆動プーリの歯のピッチの１／ｎずつずれるように、各タイミングベルトの歯が駆動プーリの歯溝に噛み合う位置を設定する駆動プーリ噛み合い位置設定手段を設け、該駆動プーリ噛み合い位置設定手段が、少なくとも１本のタイミングベルトの駆動プーリに対する巻掛け角が増加するように、駆動プーリに巻き付く前の当該タイミングベルト部分の外周面を加圧してこれを案内する外周面加圧部材を有していることを特徴とする駆動力伝達装置を提案する（請求項４）。
【０００９】
また、上記請求項４に記載の駆動力伝達装置において、各々のタイミングベルトの各歯が前記１つの従動プーリの歯溝に噛み合い始める位置が、該従動プーリの周方向に、当該従動プーリの歯のピッチの１／ｎずつずれるように、各タイミングベルトの歯が従動プーリの歯溝に噛み合う位置を設定する従動プーリ噛み合い位置設定手段を設け、該従動プーリ噛み合い位置設定手段が、少なくとも１本のタイミングベルトの従動プーリに対する巻掛け角が増加するように、従動プーリに巻き付く前の当該タイミングベルト部分の外周面を加圧してこれを案内する外周面加圧部材を有していると有利である（請求項５）。
【００１０】
さらに、上記請求項４又は５に記載の駆動力伝達装置において、前記外周面加圧部材が、タイミングベルトの外周面に当接し、かつ回転自在に支持されたローラであると有利である（請求項６）。
【００１１】
また、上記請求項２、３、５又は６に記載の駆動力伝達装置において、ｎ本のタイミングベルトの周長が全て等しくなるように、駆動プーリ噛み合い位置設定手段と従動プーリ噛み合い位置設定手段を配置すると有利である（請求項７）。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
【００１５】
図１は、１個の駆動プーリ１と、１個の従動プーリ２と、これらのプーリ１，２に巻き掛けられたタイミングベルト３，４とを有する駆動力伝達装置の一例を示す説明図である。駆動プーリ１と従動プーリ２は、互いに所定距離隔てて、図示していない機枠に回転自在ではあるが、位置不動に支持されている。駆動プーリ１は、図示していないモータなどから成る駆動源によって、その中心軸線のまわりに矢印Ａ方向に回転駆動される。
【００１６】
駆動プーリ１と従動プーリ２の外周面には、その全周にわたってそれぞれ一定のピッチの歯（図示せず）が形成されている。また駆動プーリ１と従動プーリ２とに巻き掛けられた可撓性材料より成る無端状のタイミングベルト３，４にも、その内周面５，６に全長に亘って、歯（図示せず）が一定のピッチで形成され、その歯が駆動プーリ１と従動プーリ２の外周面に形成された歯に噛み合っている。駆動プーリ１が上述のように駆動源によって回転駆動されることにより、その回転がタイミングベルト３，４を介して従動プーリ２に伝えられ、当該従動プーリ２がその中心軸線のまわりに矢印Ｂで示す向きに回転する。
【００１７】
このように、図示した駆動力伝達装置は、駆動源によって回転駆動される駆動プーリ１と、従動プーリ２とにタイミングベルト３，４を巻き掛け、該タイミングベルト３，４を介して、駆動プーリ１から従動プーリ２に動力を伝達する。この点は、図２及び図３に示した後述する各実施形態例においても変りはない。
【００１８】
ここで、先にも説明したように、従来のこの種の駆動力伝達装置においては、タイミングベルトの各歯が駆動プーリと従動プーリの各歯の間の歯溝に噛み合い始めるときに、大きな噛み合い音が発生し、これが駆動伝達装置の作動時の騒音発生源となっている。
【００１９】
そこで、本例の駆動力伝達装置においては、図１に示したように２本のタイミングベルト３，４が設けられ、これらが駆動プーリ１と従動プーリ２に上述したように巻き掛けられている。しかも、一方のタイミングベルト３の内周面５、すなわち歯が形成された側の面には、アイドラプーリ７として構成された内周面加圧部材が設けられている。このアイドラプーリ７も、装置の機枠に回転自在ではあるが位置不動に支持され、駆動プーリ１に巻き付く直前のタイミングベルト３の部分において、その歯に噛み合っている。
【００２０】
かかるアイドラプーリ７を設けることによって、駆動プーリ１に巻き付く直前の両タイミングベルト３，４の部分は互いに角度θ（θ＞０）をなし、その各々のタイミングベルト３，４の各歯が駆動プーリ１の歯溝に噛み合い始める位置が、図４に符号Ｗを付して示すように、駆動プーリ１の周方向においてずれる。そして、このずれ量Ｗは、駆動プーリ１の１つの歯とその隣りの歯との間隔、すなわち歯のピッチの１／２に設定されている。
【００２１】
上記構成により、一方のタイミングベルト３の各歯が駆動プーリ１の歯溝に噛み合い始める時は、他方のタイミングベルト４の歯は、駆動プーリ１の歯溝に噛み合い始める状態になく、逆に他方のタイミングベルト４の各歯が駆動プーリ１の歯溝に噛み合い始める時は、一方のタイミングベルト３の歯が駆動プーリ１の歯溝に噛み合い始める状態にはない。すなわち、各タイミングベルト３，４の各歯は、駆動プーリ１の歯のピッチの１／２に相当する時間だけ互いにずれたタイミングで駆動プーリ１の歯溝に噛み合い始め、その各噛み合い開始時に噛み合い音が発生することになる。
【００２２】
ところで、一般にプーリの歯数をＮ枚とし、このプーリの１秒間当りの回転数（r.p.s.）をＲとしたとき、タイミングベルトの各歯がこのプーリの歯溝に噛み合い始める時に発生する音の周波数はＮ×Ｒ（Ｈz）となる。そして、同じ周波数の２つの音が互いに１／２波長ずつずれて発生した場合、逆位相の関係となるため、その和がゼロとなり、音が互いにキャンセルすることになるため、理論上、音は消されることになる。図５は、縦軸に音波の振幅をとり、横軸に時間をとって、互いに逆位相の２つの音波Ｃ，Ｄを示した説明図である。この図から両音波Ｃ，Ｄによって、理論上、消音されることを理解することができる。この原理は、同じ周波数の３つの音が１／３波長ずつ位相がずれて発生した場合も、同様である。
【００２３】
従って、図１に示した駆動力伝達装置のように、各タイミングベルト３，４の各歯が駆動プーリ１の歯溝に噛み合い始める位置を、その駆動プーリ１の周方向に、当該駆動プーリ１の歯のピッチの１／２ずつずらすことによって、各歯の噛み合い時に発生する音を効果的に低減できる。
【００２４】
このように、駆動プーリ１として、その歯のピッチをずらして形成したような特殊なプーリではなく、通常のプーリを用いても、その駆動プーリ１への各タイミングベルト３，４の各歯の噛み合い開始タイミングをずらし、その各タイミングベルト３，４から発生する噛み合い音の位相をずらすことにより、個々の噛み合い音を逆位相にしてこれをキャンセルし、各タイミングベルト３，４の歯とタイミングベルト３，４の歯との係合時に発生する噛み合い音を大幅に低減できる。しかも複数のタイミングベルトを用いることによっても、騒音の発生を抑えることができる。
【００２５】
図１に示した例では、２本のタイミングベルト３，４を用いたが、前述の説明からも理解できるように、そのタイミングベルトの数を３本以上とし、その各々のタイミングベルトの各歯が駆動プーリ１の歯溝に噛み合い始める位置を、当該駆動プーリ１の周方向に、前述した原理に従ってずらすことにより、騒音の発生をより効果的に低減できる。
【００２６】
より一般的に示すと、ｎを２以上の整数としたとき、ｎ本のタイミングベルトを駆動プーリと従動プーリとに巻き掛け、各々のタイミングベルトの各歯が駆動プーリの歯溝に噛み合い始める位置が、駆動プーリの周方向に、当該駆動プーリの歯のピッチの１／ｎずつずれるように、各タイミングベルトの歯が駆動プーリの歯溝に噛み合う位置を設定する駆動プーリ噛み合い位置設定手段を駆動力伝達装置に設けるのである。図１に示した例では、先の説明からも明らかなように、アイドラプーリ７が、上記駆動プーリ噛み合い位置設定手段を構成している。
【００２７】
上述した構成は、従動プーリ２の側にも採用でき、その一例を図２に示す。ここに示した駆動力伝達装置と図１に示した駆動力伝達装置との異なるところは、図２に示した駆動力伝達装置は、図１に示した各構成のほかに、従動プーリ２に巻き付く直前のタイミングベルト４の部分にも、その歯に噛み合うアイドラプーリ８が設けられている点である。このアイドラプーリ８も装置の機枠に回転自在であるが、位置不動に支持されている。かかるアイドラプーリ８によって各々のタイミングベルト３，４の各歯が従動プーリ２の歯溝に噛み合う位置が、その従動プーリ２の周方向に、当該従動プーリ２の歯のピッチの１／２だけずれることになる。これによって、各タイミングベルト３，４の歯が従動プーリ２の歯溝に噛み合い始める時の噛み合い音も効果的に低減することができる。この構成も、タイミングベルトが３本以上であるときも適用できる。
【００２８】
図２に示した構成を、より一般的に示すと、前述の構成の駆動力伝達装置において、各々のタイミングベルトの各歯が従動プーリの歯溝に噛み合い始める位置が、従動プーリの周方向に、当該従動プーリの歯のピッチの１／ｎずつずれるように、各タイミングベルトの歯が従動プーリの歯溝に噛み合う位置を設定する従動プーリ噛み合い位置設定手段が設けられている。この構成は、後述する図３に示す駆動力伝達装置においても採用されている。図２に示した例ではアイドラプーリ８が従動プーリ噛み合い位置設定手段を構成している。
【００２９】
この構成によれば、各々のタイミングベルト３，４の各歯が駆動プーリ１の歯溝に噛み合い始めるときに発生する音と、従動プーリ２の歯溝に噛み合い始めるときに発生する音の両者を低減でき、駆動力伝達装置全体の騒音発生を効果的に低減することができる。
【００３０】
また図２に示したように、各タイミングベルト３，４にそれぞれ係合するアイドラプーリ７，８を駆動プーリ１の側と従動プーリ２の側にそれぞれ設け、駆動プーリ１と従動プーリ２に対する各アイドラプーリ７，８の相対位置を互いに同じく設定することによって、両タイミングベルト３，４の長さを等しくすることができる。すなわち、両タイミングベルト３，４として同じ長さのタイミングベルトを用いることができ、これによって駆動力伝達装置のコストを低減でき、その生産性を高めることができる。
【００３１】
上記構成をより一般的に示せば、ｎ本のタイミングベルトの周長が全て等しくなるように、駆動プーリ噛み合い位置設定手段と従動プーリ噛み合い位置設定手段を配置するのである。この構成は、図３に示す駆動力伝達装置においても採用されている。
【００３２】
図１及び図２に示した駆動力伝達装置においては、駆動プーリ噛み合い位置設定手段と従動プーリ噛み合い位置設定手段をそれぞれ構成するアイドラプーリ７，８が、タイミングベルト３，４の駆動プーリ１又は従動プーリ２に対する巻掛け角θ1，θ2が減少するように、各タイミングベルト３，４の内周面、すなわち歯の形成された側の面を加圧して案内している。
【００３３】
かかる構成によると、各アイドラプーリ７，８によって、タイミングベルト３，４が、その内周面側の角度が小さくなるように曲げ変形する。これによって、各タイミングベルト３，４の寿命が短かくなる不具合を防止できる。一般に、タイミングベルトはその歯の形成された側の内周面と反対側の外周面の角度が小さくなる向きに曲げ変形されると、その寿命が短かくなるが、図１及び図２に示した例では、このような不具合の発生を防止することができる。また、このようなアイドラプーリ７，８をタイミングベルトに係合させる構成は、全てのタイミングベルト３，４ではなく、その一部のタイミングベルトに対してだけ採用することもできる。
【００３４】
より一般的に示せば、駆動プーリ噛み合い位置設定手段が、少なくとも１本のタイミングベルトの駆動プーリに対する巻掛け角が減少するように、駆動プーリに巻き付く前の当該タイミングベルト部分の内周面を加圧してこれを案内する内周面加圧部材を有しているのである。
【００３５】
同じく、従動プーリ噛み合い位置設定手段が、少なくとも１本のタイミングベルトの従動プーリに対する巻掛け角が減少するように、従動プーリに巻き付く前の当該タイミングベルト部分の内周面を加圧してこれを案内する内周面加圧部材を有している。
【００３６】
さらに、図１及び図２に示した駆動力伝達装置においては、内周面加圧部材がアイドラプーリ７，８により構成されている。すなわち、内周面加圧部材が、タイミングベルトの内周面に形成された歯に噛み合うと共に、回転自在に支持されたアイドラプーリによって構成されているのである。
【００３７】
この構成によれば、内周面加圧部材が回転しながらタイミングベルト３，４に噛み合うアイドラプーリ７，８より成るので、タイミングベルト３，４に大きな負荷をかけることはなく、駆動力伝達装置を円滑に作動させることができる。
【００３８】
一方、図３に示した例では、駆動プーリ噛み合い位置設定手段と従動プーリ噛み合い位置設定手段が、装置の機枠に回転自在ではあるが位置不動に支持されたローラ９，１０より成り、かつ各タイミングベルト３，４の外周面１１，１２を加圧する外周面加圧部材によって構成されている。各ローラ９，１０は、駆動プーリ１と従動プーリ２にそれぞれ巻き付く直前のタイミングベルト３，４の部分の外周面１１，１２、すなわち歯の形成された側と反対側の面にそれぞれ圧接し、その各タイミングベルト３，４が駆動プーリ１と従動プーリ２に巻き付く巻掛け角θ3，θ4を増加させている。
【００３９】
また、これらのローラ９，１０によって、図１及び図２に示した実施形態例と全く同じく、各々のタイミングベルト３，４の各歯が駆動プーリ１の歯溝に噛み合うタイミングが、その駆動プーリ１の歯のピッチの１／２に相当するだけずらされ、また各々のタイミングベルト３，４の各歯が従動プーリ２の歯溝に噛み合うタイミングが、その従動プーリ２の歯のピッチの１／２に相当する分だけずらされる。これによって駆動力伝達装置の騒音発生が抑えられる。この構成も複数のタイミングベルトのうちの少なくとも１つに適用できるものである。
【００４０】
すなわち、駆動プーリ噛み合い位置設定手段が、少なくとも１本のタイミングベルトの駆動プーリに対する巻掛け角が増加するように、駆動プーリに巻き付く前の当該タイミングベルト部分の外周面を加圧してこれを案内する外周面加圧部材を有しているのである。
【００４１】
同じく、従動プーリ噛み合い位置設定手段が、少なくとも１本のタイミングベルトの従動プーリに対する巻掛け角が増加するように、従動プーリに巻き付く前の当該タイミングベルト部分の外周面を加圧してこれを案内する外周面加圧部材を有している。
【００４２】
上述した２つの構成においては、プーリへのタイミングベルトの巻掛け角が大きくなるので、タイミングベルトの歯飛び発生を防止できる利点も得られる。
【００４３】
また図３に示す例では、外周面加圧部材が、タイミングベルト３，４の外周面に当接し、かつ回転自在に支持されたローラ９，１０として構成されており、かかる構成により、各タイミングベルトに大きな負荷をかけずに、噛み合い音を低減することができる。
【００４４】
以上説明した各実施形態例では、従動プーリが１つ設けられているだけであるが、複数の従動プーリを設け、これらの従動プーリと駆動プーリに複数のタイミングベルトを巻き掛けた駆動力伝達装置にも本発明を適用できる。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、簡単な構成によって、タイミングベルトと駆動プーリとの噛み合い時に生じる音を低減でき、その駆動力伝達装置の騒音発生を効果的に抑えることができる。しかも、タイミングベルトの寿命低下を防止できる。
【００４６】
請求項２に係る発明によれば、簡単な構成によって、タイミングベルトと従動プーリとの噛み合い時に生じる音も低減でき、その駆動力伝達装置の騒音発生をより一層確実に低減することができる。しかも、タイミングベルトの寿命低下を防止できる。
【００４７】
請求項３に係る発明によれば、タイミングベルトにかかる負荷増大を防止でき、タイミングベルトを円滑に作動させることができる。
【００４８】
請求項４に係る発明によれば、簡単な構成によって、タイミングベルトと駆動プーリとの噛み合い時に生じる音を低減でき、その駆動力伝達装置の騒音発生を効果的に抑えることができる。しかもタイミングベルトの歯飛びの発生を防止することができる。
【００４９】
請求項５に係る発明によれば、簡単な構成によって、タイミングベルトと従動プーリとの噛み合い時に生じる音も低減でき、その駆動力伝達装置の騒音発生をより一層確実に低減することができる。しかもタイミングベルトの歯飛びの発生を防止することができる。
【００５０】
請求項６に係る発明によれば、タイミングベルトにかかる負荷増大を防止でき、タイミングベルトを円滑に作動させることができる。
【００５１】
請求項７に係る発明によれば、複数のタイミングベルトの長さを同一にできるので、駆動力伝達装置のコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】駆動力伝達装置の一例を示す説明図である。
【図２】駆動力伝達装置の他の例を示す説明図である。
【図３】駆動力伝達装置のさらに他の例を示す説明図である。
【図４】各々のタイミングベルトの各歯が駆動プーリの歯溝に噛み合い始める位置が、駆動プーリの周方向にずれていることを示す説明図である。
【図５】位相の異なる音によって消音効果が得られることを説明する図である。
【符号の説明】
１ 駆動プーリ
２ 従動プーリ
３ タイミングベルト
４ タイミングベルト
５ 内周面
６ 内周面
７ アイドラプーリ
８ アイドラプーリ
９ ローラ
１０ ローラ
１１ 外周面
１２ 外周面
θ1 巻掛け角
θ2 巻掛け角
θ3 巻掛け角
θ4 巻掛け角
Claims (7)
- 全周に亘って一定のピッチの歯が形成された１つの駆動プーリと、同じく全周に亘って一定のピッチの歯が形成された１つの従動プーリと、内周面に一定のピッチの歯が形成されたｎ本（ｎは２以上の整数）のタイミングベルトとを有し、該ｎ本のタイミングベルトは、その内周面に形成された歯が前記１つの駆動プーリの歯と、前記１つの従動プーリの歯に噛み合って、該駆動プーリと従動プーリに巻き掛けられていて、各々のタイミングベルトの各歯が前記１つの駆動プーリの歯溝に噛み合い始める位置が、該駆動プーリの周方向に、当該駆動プーリの歯のピッチの１／ｎずつずれるように、各タイミングベルトの歯が駆動プーリの歯溝に噛み合う位置を設定する駆動プーリ噛み合い位置設定手段を設け、該駆動プーリ噛み合い位置設定手段が、少なくとも１本のタイミングベルトの駆動プーリに対する巻掛け角が減少するように、駆動プーリに巻き付く前の当該タイミングベルト部分の内周面を加圧してこれを案内する内周面加圧部材を有していることを特徴とする駆動力伝達装置。
- 各々のタイミングベルトの各歯が前記１つの従動プーリの歯溝に噛み合い始める位置が、該従動プーリの周方向に、当該従動プーリの歯のピッチの１／ｎずつずれるように、各タイミングベルトの歯が従動プーリの歯溝に噛み合う位置を設定する従動プーリ噛み合い位置設定手段を設け、該従動プーリ噛み合い位置設定手段が、少なくとも１本のタイミングベルトの従動プーリに対する巻掛け角が減少するように、従動プーリに巻き付く前の当該タイミングベルト部分の内周面を加圧してこれを案内する内周面加圧部材を有している請求項１に記載の駆動力伝達装置。
- 前記内周面加圧部材が、タイミングベルトの内周面に形成された歯に噛み合うと共に、回転自在に支持されたアイドラプーリである請求項１又は２に記載の駆動力伝達装置。
- 全周に亘って一定のピッチの歯が形成された１つの駆動プーリと、同じく全周に亘って一定のピッチの歯が形成された１つの従動プーリと、内周面に一定のピッチの歯が形成されたｎ本（ｎは２以上の整数）のタイミングベルトとを有し、該ｎ本のタイミングベルトは、その内周面に形成された歯が前記１つの駆動プーリの歯と、前記１つの従動プーリの歯に噛み合って、該駆動プーリと従動プーリに巻き掛けられていて、各々のタイミングベルトの各歯が前記１つの駆動プーリの歯溝に噛み合い始める位置が、該駆動プーリの周方向に、当該駆動プーリの歯のピッチの１／ｎずつずれるように、各タイミングベルトの歯が駆動プーリの歯溝に噛み合う位置を設定する駆動プーリ噛み合い位置設定手段を設け、該駆動プーリ噛み合い位置設定手段が、少なくとも１本のタイミングベルトの駆動プーリに対する巻掛け角が増加するように、駆動プーリに巻き付く前の当該タイミングベルト部分の外周面を加圧してこれを案内する外周面加圧部材を有していることを特徴とする駆動力伝達装置。
- 各々のタイミングベルトの各歯が前記１つの従動プーリの歯溝に噛み合い始める位置が、該従動プーリの周方向に、当該従動プーリの歯のピッチの１／ｎずつずれるように、各タイミングベルトの歯が従動プーリの歯溝に噛み合う位置を設定する従動プーリ噛み合い位置設定手段を設け、該従動プーリ噛み合い位置設定手段が、少なくとも１本のタイミングベルトの従動プーリに対する巻掛け角が増加するように、従動プーリに巻き付く前の当該タイミングベルト部分の外周面を加圧してこれを案内する外周面加圧部材を有している請求項４に記載の伝動力伝達装置。
- 前記外周面加圧部材が、タイミングベルトの外周面に当接し、かつ回転自在に支持されたローラである請求項４又は５に記載の駆動力伝達装置。
- ｎ本のタイミングベルトの周長が全て等しくなるように、駆動プーリ噛み合い位置設定手段と従動プーリ噛み合い位置設定手段を配置した請求項２、３、５又は６に記載の駆動力伝達装置。
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