JP4871146B2 - ベルト車及びベルト駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ベルト車及びベルト駆動装置に関する。

平ベルトを用いたベルト駆動装置においては、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、駆動装置の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。

この問題に対して、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片寄りを解消せんとするものである。

また、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、該ベルトの蛇行ないしは片寄りを防止するようにしている。

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）。

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。

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、仮にベルトの片寄り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。

また、プーリに上述の如き溝加工をすると、該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や片寄りを確実に防止することは難しい。

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。

以上のような理由から、平ベルトの駆動装置は、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。

これらを解消するベルト車として、例えば特許文献４には、ベルトが巻き掛けられる円筒状の回転体と、該回転体を回転中心軸周りに回転自在に支持すると共に、回転中心軸に直交する枢軸周りに揺動自在に支持する支持部材と、を備えたベルト車が開示されている。このベルト車は、その枢軸が回転中心軸に沿って見て、軸荷重の方向に対し、回転体の回転方向前側に所定の傾倒角で傾倒させた状態で使用されるものであり、それによって、ベルトの片寄りに伴い軸荷重の位置が回転体の幅方向にずれたときには、その軸荷重によって回転体が枢軸周りに回動変位するようになる。そうして回転体は、軸荷重の方向に高低差を生ずるように傾斜してベルトに片寄り方向とは反対の方向への戻し力が働くと共に、ベルトに対し斜交いに接触した状態になり、これによりベルトをねじってその走行方向を回転体の幅の中央寄りに変えるようにしている。
実開昭５９−４５３５１号公報 特開平６−３０７５２１号公報 実公昭６３−６５２０号公報 特許第３６８００８３号公報

前記特許文献４に開示されたベルト車は、軸荷重の方向に対して枢軸の傾倒方向を回転体の回転方向の前側に設定することによって、ベルトの片寄ったときに、その片寄りが無くなる方向に回転体を回動変位させるようにしている。このため、このベルト車をベルトの走行方向が一方向に限定されたベルト駆動装置に適用した場合には、ベルトの蛇行や片寄りを防止することができ、有用である。

しかしながら、このベルト車を、例えばベルトの走行方向が切り替わるベルト駆動装置に適用した場合には、ベルトの走行方向の切り替わりに伴い枢軸の傾倒方向が、回転体の回転方向の前側ではなく回転方向の後側になってしまうため、ベルトが片寄ったときにそのベルトに当該片寄りを助長する方向に、回転体が回動変位することになる。その結果、ベルトの片寄りを防止することができなくなる。

本発明は、ベルトの走行方向の切り替わりに対応して、そのベルトの蛇行や片寄りを常に防止することができるようにせんとするものである。

本発明は、ベルトの走行方向の切り替わりに伴い、軸荷重の方向に対する枢軸の傾倒方向が切り替わるようにして、ベルトの片寄り走行・蛇行を常に防止することができるようにした。

すなわち、本発明の一側面によると、ベルト車は、ベルトが巻き掛けられる円筒状の回転体と、前記回転体を回転中心軸周りに回転自在に支持すると共に、該回転中心軸に直交する枢軸周りに揺動自在に支持する支持手段と、少なくとも前記ベルトの走行時には、前記枢軸を、前記回転中心軸に沿って見て、軸荷重の方向に対し、前記回転体の回転方向前側に所定の傾倒角で傾倒させると共に、前記ベルトの走行方向の切り替わりに応じて、前記枢軸の前記軸荷重の方向に対する傾倒方向を切り替える切替手段と、を備える。

前記切替手段は、前記回転体を前記枢軸と共に、前記回転中心軸に平行な所定の回動軸を中心として、前記枢軸が軸荷重の方向に一致する中立位置を挟んだ両側それぞれに回動可能に支持する回動手段と、前記回転体に所定の回転抵抗を付与する抵抗付与手段と、を有していて、前記ベルトの走行方向の切り替わりに伴い、前記回転抵抗が付与された回転体とベルトとの間の摩擦によって前記回転体に作用する該ベルトの走行方向の力により、前記回転体に対して前記回動軸周りのモーメントを発生させ、それによって前記回動手段に支持された回転体を前記枢軸と共に、前記切り替わり後のベルトの走行方向に向かって回動させて該枢軸の前記軸荷重の方向に対する傾倒方向を切り替える。

この構成によると先ず、ベルトが回転体上で片寄って、軸荷重が枢軸の位置から回転体の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、回転体に枢軸を中心とする回転モーメントが働き、この回転体が枢軸周りに回転変位する。

前記枢軸は、ベルトの走行方向の手前側に所定の傾倒角で傾倒しているため、回転体は、少なくとも前記ベルトが片寄った側とは反対側が高くなるように傾斜し（ベルトの内面側を下（低）、ベルトの外面（背面）側を上（高）とする）、それによって回転体からベルトに当該片寄りを戻す力が働く。よって、ベルトは、前記戻し力と片寄り力とがつり合う位置で走行することになる。

前記ベルト車はさらに、切替手段によって、ベルトの走行方向の切り替わりに応じて、前記枢軸の、軸荷重の方向を基準とした傾倒方向が切り替わる。

つまり、ベルトの走行方向が切り替わったときには、前記回転体とベルトとの間の摩擦によって回転体にベルトの走行方向の力が作用するが、前記回転体には回転抵抗が付与されていると共に、回動軸周りに回動可能に支持されているため、回転体に作用するベルトの走行方向の力は、回転体を回転中心軸周りに回転させるように作用するのではなく、回転体に対する回動軸周りのモーメントとして作用する。その結果、回転体は前記枢軸と共に、前記切り替わり後のベルトの走行方向に向かって回動する。それによって、枢軸は、ベルトの走行方向が切り替わった後の、回転体の回転方向の前側に傾倒する。そうして、ベルトの走行方向の如何に関わらず、そのベルトは前記戻し力と片寄り力とがつり合う位置で走行する。

ここで、前記回転体の回転抵抗力は、回転体とベルトとの間の摩擦力よりも小さく（回転体とベルトとの間の滑りを防止する条件）かつ、回転体が回動軸周りに回動する際の抵抗よりも大きい（回転体に作用する走行方向の力によって回転体を回動軸周りに回動可能にする条件）ことが必要である。

前記回動手段によって支持される前記回転体の、前記中立位置に対する回動角度は、０度を超え４５度を超えない角度範囲に設定され、前記枢軸の、前記ベルトの走行時における前記軸荷重の方向に対する傾倒角は、０度を超え９０度を超えない角度範囲に設定される、ことが好ましい。

前記回転体の回動角度が４５度を超える場合には、ベルトの張力による負荷の方が回転体を回動させる力に勝るようになり、回転体をベルトの走行方向に向かって回動させることが困難になる。特に軸荷重が比較的高いときには、その傾向が顕著である。そのため、回転体の、前記中立位置に対する回動角度は、０度を超え４５度を超えない角度範囲に設定することが好ましい。

一方、前記傾倒角が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、回転体は、ベルトが片寄っ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、ベルトが片寄ってきた側が低く、反対側が高くなるように傾斜する。言わば、回転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、ベルトには前記片寄り方向とは反対の方向の戻し力が働く。従って、ベルトは、前記回転体の傾斜による戻し力と、ベルトに作用する片寄り力とがつり合う位置で走行することになる。仮にベルトが大きく片寄ることがあっても、そのベルトは前記戻し力と片寄り力とがつり合う位置に戻される。

前記傾倒角が９０度未満である場合、ベルトに片寄りを生じたときの回転体の回転変位には、前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（前記ベルトが回転体に接触して走行している方向）の成分が加わる。つまり、回転体は軸荷重方向に傾斜するだけでなく、ベルトに対して斜交いになって接触した状態になる。

そうして、前記枢軸は、前記軸荷重方向に対して回転体の回転方向の前側に傾倒しているから、ベルトに片寄りを生じたときには、回転体はベルトが片寄ってき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。この回転体が斜交い状態で回転することにより、ベルトには回転体から前記片寄りを戻す方向の力が与えられる。

結局、前記傾倒角が０度を超え且つ９０度未満である場合は、ベルトに片寄りを生じたとき、このベルト車には、回転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戻し力と、回転体がベルトに対して斜交いになることによる戻し力との双方が働くことになる。そうして、この両戻し力の合力と、ベルトに作用する片寄り力とがつり合う位置でベルトが走行することになる。

前記傾斜による戻し力と前記斜交いによる戻し力とでは、後者の方が片寄り防止効果が高い。

従って、好ましいのは、前記傾倒角を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、前記斜交いによる戻し力を有効に利用するために、前記傾倒角を０度を超え４５度以下とすることである。一方、前記傾倒角が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、前記傾倒角を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。

前記抵抗付与手段は、前記回転体の、前記回転中心軸方向の一側面に当接する摺動部材を有している、としてもよい。

この構成によると、回転体の一側面に対して摺動部材が当接していることで、回転体と摺動部材との間の摩擦によって、回転体には回転抵抗が付与されることになる。この場合、摺動部材としては、その静止摩擦係数と動摩擦係数との差が大きいもの、換言すれば、静止摩擦係数が極めて高い一方、動摩擦係数が極めて低いものが望ましい。こうすることで、ベルトの走行方向が切り替わったときには、回転体に対して比較的大きい回転抵抗を付与して、その回転体を回動軸周りに確実に回動させることができる一方で、ベルト走行中には、回転体に対して回転抵抗をほとんど付与することなく、損失を低減することができる。

前記抵抗付与手段は、前記回転体を前記回転中心軸方向の一側に向かって付勢することにより、前記回転体の一側面を前記摺動部材に押し付ける付勢部材をさらに有している、としてもよい。

こうすることで、付勢部材による付勢力を調整することによって、回転体の回転抵抗力が調整され、それによって前述した回転抵抗力の条件を満たすことが容易に可能になる。

前記支持手段は、前記回転体に内挿されて当該回転体を前記回転中心軸周りに回転自在に支持する第１の軸部材と、前記第１の軸部材を支持する第１のフレームと、支持体に対して支持される第２のフレームと、前記１のフレームと第２のフレームとを互いに結合し、それによって、前記第１のフレームを前記回転体と共に、前記第２のフレームに対して相対的に、前記回転中心軸に対して直交する枢軸周りに揺動可能にするピンと、を有し、前記回動手段は、前記第２のフレームを、前記支持体に対して相対的に、前記回転中心軸に平行な前記回動軸周りに回動可能に支持する第２の軸部材を有している、としてもよい。

こうすることで、回転体は、第１の軸部材によって回転中心軸周りに回転自在に支持されると共に、その第１の軸部材を支持する第１のフレームと、第２とフレームとがピンによって互いに結合されることで、回転体はそのピン周り、換言すれば回転中心軸に対して直交する枢軸周りに揺動可能に支持される。

そして、前記第２のフレームが第２の軸部材によって回転中心軸に平行な前記回動軸周りに回動可能に支持されることで、前記回転体は前記枢軸（ピン）と共に、回動軸周りに、中立位置を挟んだ両側それぞれに回動可能にされ、その結果、前述したように、ベルトの走行方向の切り替わりに対応して、ベルトの蛇行及び片寄り等を防止可能なベルト車が構成されることになる。

本発明の他の側面によると、ベルト駆動装置は、上述の如きベルト車と、駆動ベルト車と、従動ベルト車と、前記駆動ベルト車及び従動ベルト車間に巻き掛けられたベルトと、を備え、前記ベルト車が、前記ベルトに押し当てられている。

尚、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）のいずれをベルト車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）をベルト車に接触させることが好ましい。

以上のように、本発明によれば、回転体を回転中心軸周りに回転自在に支持すると共に、回転中心軸と直交する枢軸周りに揺動自在に支持し、その枢軸を、軸荷重の方向に対して回転体の回転方向の前側に傾倒したから、ベルトが回転体上で片寄ったときに、その回転体を少なくとも傾斜した状態にすることができ、簡単な構造でベルトの片寄り走行や蛇行を速やかに且つ確実に解消することができる。

また、ベルトの走行方向の切り替わりに応じて、切替手段によって前記軸荷重の方向に対する枢軸の傾倒方向を切り替えるから、ベルトの走行方向の如何に関わらず、常にベルトの片寄り走行や蛇行が速やかに且つ確実に解消することができ、ベルト車の用途範囲が広がる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１に示すベルト駆動装置において、１は駆動プーリ（平プーリ）、２は従動プーリ（平プーリ）であり、この両プーリ１，２にベルト（平ベルト）３が巻き掛けられ、このベルト３に張力を付与すべく、ベルト車としてのプーリ４がベルト３の背面に押し当てられている。

プーリ４は、図２〜４に示すように、ベルト３が巻き掛けられる円筒状のプーリ本体（回転体）５と、このプーリ本体５を、回転中心軸Ｃ１周りに回転自在に支持すると共に、後述する枢軸Ｃ２周りに揺動自在に支持する支持手段７と、ベルト３の走行方向の切り替わりに応じて、後述するように、前記枢軸Ｃ２の、軸荷重（ベルト３の張力によって、後述する軸部材１１にかかる荷重）の方向に対する傾倒方向を切り替える切替手段２０と、を備えている。

前記支持手段７は、プーリ本体５をベアリング１２によって回転中心軸Ｃ１周りに回転自在に支持する軸部材１１と、軸部材１１を支持するプーリ保持フレーム（第１のフレーム）１３と、当該ベルト駆動装置が設けられるハウジング等の支持体２９に対して、ブラケット２１を介して支持される揺動フレーム（第２のフレーム）１４と、プーリ保持フレーム１３及び揺動フレーム１４を互いに結合するピン１５と、を備えて構成される。

前記プーリ保持フレーム１３は、上面部１３ａと、この上面部１３ａの左右（図４の左右）の両側端から下方に延びて、前記プーリ本体５の両側面の側方に位置する左右の側面部１３ｂ，１３ｃと、からなり、断面略コ字状に形成されている。プーリ保持フレーム１３の両側面部１３ｂ，１３ｃにはそれぞれ、貫通孔が形成されており、この貫通孔内に軸部材１１の両端部が挿入された状態で、例えばＥリング１１ａ，１１ａが取り付けられることによって、前記軸部材１１は、水平方向に延びた姿勢で、前記プーリ保持フレーム１３に取り付け支持されている。それによって、軸部材１１に対して支持されたプーリ本体５が、水平方向に延びる回転中心軸Ｃ１周りに回転自在となるようにされている。

プーリ保持フレーム１３における左側の側面部１３ｂとプーリ本体５との間には、摺動部材としての、例えば樹脂製のワッシャー１７が、前記軸部材１１に外挿されて配設されている一方、前記プーリ保持フレーム１３における右側の側面部１３ｃとプーリ本体５との間には、付勢部材としての圧縮ばね１８が、前記軸部材１１に外挿されて配設されている。この圧縮ばね１８による付勢力によって、プーリ本体５は回転中心軸Ｃ１方向の左側に向かって付勢されており、それによってプーリ本体５は、ワッシャー１７に対して押し付けられた状態にされている。このプーリ本体５とワッシャー１７との間の摩擦により、プーリ本体５には回転抵抗が付与された状態となっている。

前記揺動フレーム１４は、プーリ保持フレーム１３の上面部１３ａに対して上下方向に相対して配置される下面部１４ａと、この下面部１４ａの左右の両側端から上方に延びる左右の側面部１４ｂ，１４ｃと、からなり、断面略コ字状に形成されている。揺動フレーム１４の下面部１４ａには、その略中央位置に貫通孔が形成されていると共に、プーリ保持フレーム１３の上面部１３ａにも、その略中央位置に貫通孔が形成されている。プーリ保持フレーム１３と揺動フレーム１４とは、揺動フレーム１４の下面部１４ａとプーリ保持フレーム１３の上面部１３ａとの間に、例えば樹脂製のカラー１９を介設した状態で、それらの貫通孔内にピン１５が貫通して固定されることによって、互いに結合されている。これによって、プーリ保持フレーム１３は、揺動フレーム１４に対して相対的に、そのピン１５周りに揺動可能にされており、それに伴い、プーリ本体５は、そのピン１５周りに揺動可能にとされている。つまり、前記ピン１５は、プーリ本体５の回転中心軸Ｃ１に直交すると共に、プーリ本体５の幅方向（左右方向）の略中央位置に位置する枢軸Ｃ２を構成することになる。

前記ブラケット２１は、支持体２９に対して取付固定される固定部２２と、この固定部２２に対して一体的に形成されかつ、前記揺動フレーム１４を支持するフレーム支持部２３と、を備えている。

前記フレーム支持部２３は、上面部２３ａと、この上面部２３ａの左右の両側部から下方に延びて、揺動フレーム１４の各側面部１４ｂ，１４ｃに対して左右方向に相対する左右の側面部２３ｂ、２３ｃとからなり、断面略コ字状に形成されている。フレーム支持部２３の両側面部２３ｂ、２３ｃと揺動フレーム１４の両側面部１４ｂ、１４ｃとにはそれぞれ、貫通孔が形成されており、これらの貫通孔内に第２の軸部材２４の両端部が挿入された状態で、例えばＥリング２４ａ，２４ａが取り付けられることにより、揺動フレーム１４は、フレーム支持部２３、ひいては支持体２９に対して、回転中心軸Ｃ１と平行な回動軸Ｃ３周りに回動可能にされている。そうして、プーリ本体５は、軸荷重Ｌの方向と枢軸Ｃ２の方向とが互いに一致する中立位置（図３参照。尚、図例では鉛直方向に互いに一致する）を挟んだ前後の両側それぞれに回動可能にされている。

前記フレーム支持部２３にはまた、上面部２３ａにおける前後の両端部から下方に延びる当接部２３ｄ，２３ｄが一体に形成されている。この各当接部２３ｄは、図５又は図１０に示すように、前記揺動フレーム１４が回動軸Ｃ３周りに回動したときに、それの下面部１４ａと当接して、揺動フレーム１４の、それ以上の回動を規制するものであり、これによってプーリ本体５の、中立位置に対する回動角度βが所定の角度に規制されるようになっている。尚、この回動角度βは、０度を超え４５度を超えない角度範囲に設定することが好ましく、こうすることで、後述するベルト３の走行方向の切り替わり時に、プーリ本体５を回動軸Ｃ３周りにスムースに回動させることが可能になる。

前記プーリ４は、図５又は図１０に示すように、軸荷重Ｌの方向を基準として枢軸Ｃ２をベルト走行方向Ａの手前側に所定の傾倒角αだけ傾倒させて使用される。このとき、揺動フレーム１４の下面部１４ａがフレーム支持部２３の当接部２３ｄに当接した状態にあり、これによって、前記傾倒角αを拡大する方向に、揺動フレーム１４（ピン１５）が回動することが規制されている。尚、傾倒角αは、０度を超え９０度を超えない角度範囲に設定されることが好ましいが、傾倒角αは９０度としてもよい。

図５に示す状態において、図６，７に示すように、プーリ本体５の幅の中央付近に掛かっていたベルト３がその左側へ寄ると、軸荷重Ｌは枢軸Ｃ２の位置からプーリ本体５の左側にずれて軸部材１１に作用するようになる。これにより、プーリ本体５に枢軸Ｃ２を中心とする回転モーメントが働き、プーリ本体５は、プーリ保持フレーム１３と共に枢軸Ｃ２の周りに回転変位する。

すなわち、軸荷重Ｌの方向が枢軸Ｃ２と平行であるときは（傾倒角αが０度であるときは）、ベルト３がプーリ本体５の中央からその左側へ寄ったとしても、枢軸Ｃ２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Ｌの方向に対して枢軸Ｃ２が角度αだけ傾いた状態になると、ベルト３がプーリ本体５の中央からその左側へ寄ったときに、枢軸Ｃ２に直交する方向の分力によって、枢軸Ｃ２周りの回転モーメントが発生し、プーリ本体５は回転変位することになる。

そうして、図６，７の場合は、軸荷重Ｌによって、プーリ本体５が枢軸Ｃ２周りに回転変位することになり、プーリ本体５は、図６（平面図）に示すように、ベルト３が片寄ってきた側（つまり、左側）がベルト走行方向の先側になるようにこのベルト３に対して斜交い状態になり、また、図７（図６のVII矢視図）に示すように、ベルト３が片寄ってきた側（つまり、左側）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６，７ではプーリ本体５が回転変位した状態を実線で示している。

従って、プーリ本体５が斜交い状態になることにより、図６に誇張して示すように、ベルト３は片寄りを戻す方向に捻られて、その走行方向が変えられることになると共に、図７に示すように、プーリ本体５が傾斜することによる戻し力を受け、これによって、ベルト３の当該片寄りが防止される。

また、前記とは逆に、図８，９に示すように、プーリ本体５の幅の中央付近に掛かっていたベルト３がその右側へ寄ったときには、軸荷重Ｌは枢軸Ｃ２の位置からプーリ本体５の右側にずれて軸部材１１に作用するようになる。これにより、プーリ本体５に枢軸Ｃ２を中心とする回転モーメントが働き、プーリ保持フレーム１３がプーリ本体５と共に枢軸Ｃ２の周りに、前記とは逆方向に回転変位する。つまり、プーリ本体５は、図８（平面図）に示すように、ベルト３が片寄ってきた側（つまり、右側）がベルト走行方向の先側になるようにこのベルト３に対して斜交い状態になり、また、図９（図８のIX矢視図）に示すように、ベルト３が片寄ってきた側（つまり、右側）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。

従ってベルト３は、プーリ本体５が斜交いになり且つ傾斜することによる戻し力と、当該ベルト駆動装置の特性によってベルト３に作用する片寄り力とがつり合う位置で走行することになる。仮にベルト３が大きく片寄ることがあっても、このベルト３は前記戻し力と片寄り力とがつり合う位置に戻される。

尚、プーリ保持フレーム１３及び樹脂カラー１９が軸荷重によって接触するため、それらの接触面間に適度の摺動抵抗が働く。よって、ベルト３がプーリ本体５の中央付近を走行しているときに、プーリ本体５がベルト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、ベルト３に片寄りを生じたときに、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。

そして、ベルト３の走行方向が、図５に示すＡ方向から、逆方向のＢ方向に切り替わったとする。このときには、プーリ本体５とベルト３との間の摩擦によって、プーリ本体５にベルト３の走行方向（図５における左から右への方向）の力が作用するが、プーリ本体５には、前述したように回転抵抗が付与された状態にあると共に、そのプーリ本体５はプーリ保持フレーム１３及び揺動フレーム１４によって回動軸Ｃ３周りに回動可能に支持されているため、プーリ本体５に作用するベルト３の走行方向の力は、プーリ本体５を回転中心軸Ｃ１周りに回転させるように作用するのではなく、プーリ本体５に対する回動軸Ｃ３周りのモーメントとして作用する。その結果、図１０に示すように、プーリ本体５、並びにプーリ保持フレーム１３及び揺動フレーム１４は、前記Ｂ方向に向かって回動し、揺動フレーム１４の下面部１４ａがフレーム支持部２３の当接部２３ｄに当接した状態で静止する。

こうして枢軸Ｃ２は、軸荷重Ｌの方向に対して、プーリ本体５の回転方向の前側に傾倒することになる。これによって、前述したように、ベルト３は、プーリ本体５が斜交いになり且つ傾斜することによる戻し力と、当該ベルト駆動装置の特性によってベルト３に作用する片寄り力とがつり合う位置で走行することになる。

このように前記プーリ４は、ベルト３の走行方向に拘らず、ベルト３の片寄り走行や蛇行を速やかに且つ確実に解消することができる。

ここで、プーリ本体５に付与される回転抵抗力は、プーリ本体５とベルト３との間の滑りを防止する条件として、プーリ本体５とベルト３との間の摩擦力よりも小さい必要がある。また、プーリ本体５に作用するベルト３の走行方向の力によってプーリ本体５を回動軸Ｃ３周りに回動可能にする条件として、プーリ本体５が回動軸Ｃ３周りに回動する際の抵抗よりも大きいことが必要であるが、前記の構成では、樹脂ワッシャー１７の材質を適宜変更したり、圧縮ばね１８による付勢力を適宜変更したりすることによって、前記回転抵抗力の調整を容易に実施し得る。

尚、プーリ本体５に回転抵抗を付与する構成は、樹脂ワッシャー１７と圧縮ばね１８とを用いた構成に限らず、その他の構成も採用し得る。

また、前記実施形態では、プーリ本体５の回転中心軸Ｃ１と、回動軸Ｃ３とを互いに離して配置していたが、例えば回転中心軸Ｃ１と回動軸Ｃ３とを一致させた構造を採用してもよい。但し、回転中心軸Ｃ１と回動軸Ｃ３とを互いに離して配置することによって、ベルト３の走行方向の切り替わり時に、プーリ本体５を回動させるモーメントは比較的大きくなるため、プーリ本体５に付与する回転抵抗を比較的小さくしても、プーリ本体５を回動させることができる。この場合、回転抵抗が小さくなる分、ベルト駆動装置の損失の低減を図ることができるという利点がある。

また、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、ベルト３に大きな負荷がかかることは避けられる。

さらに、前記実施形態では、プーリ４をテンションプーリとして用いたが、ベルトの長さ、接触角の調節、ベルト走行方向の変更など、ベルト駆動装置の他の用途に用いるようにしてもよい。

加えて、本プーリ４は、ベルトの走行方向の切り替わりがない場合においても利用可能であるのは勿論である。

以上説明したように、本発明は、ベルトの走行方向の切り替わりに対応して、ベルトの蛇行や片寄りを常に防止することができるから、各種のベルト駆動装置について有用であり、特に例えばＯＡ機器等に含まれる精密ベルト伝動機構等に有用である。

本発明に係るベルト駆動装置の正面図である。 本発明に係るプーリの斜視図である。 図４のIII−III断面図である。 同プーリの一部断面の側面図である。 同プーリの使用状態を示す正面図である。 同使用状態においてベルトが片寄ったときの様子を模式的に示す平面図である。 図６のVII矢視図である。 同使用状態において図６とは逆方向にベルトが片寄ったときの様子を模式的に示す平面図である。 図８のIX矢視図である。 図５に対してベルトの走行方向が切り替わったときの同プーリの使用状態を示す正面図である。

符号の説明

１ 駆動プーリ（駆動ベルト車）
２ 従動プーリ（従動ベルト車）
３ ベルト
４ プーリ（ベルト車）
５ プーリ本体（回転体）
７ 支持手段
１１ 軸部材（第１の軸部材）
１３ プーリ保持フレーム（第１のフレーム）
１４ 揺動フレーム（第２のフレーム）
１５ ピン
１７ 樹脂ワッシャー（摺動部材、抵抗付与手段）
１８ 圧縮ばね（付勢部材、抵抗付与手段）
２０ 切替手段
２１ ブラケット（回動手段）
２４ 第２の軸部材（回動手段）
２９ 支持体
Ｃ１ 回転中心軸
Ｃ２ 枢軸
Ｃ３ 回動軸Ｃ３

Claims (6)

1. ベルトが巻き掛けられる円筒状の回転体と、
   前記回転体を回転中心軸周りに回転自在に支持すると共に、該回転中心軸に直交する枢軸周りに揺動自在に支持する支持手段と、
   少なくとも前記ベルトの走行時には、前記枢軸を、前記回転中心軸に沿って見て、軸荷重の方向に対し、前記回転体の回転方向前側に所定の傾倒角で傾倒させると共に、前記ベルトの走行方向の切り替わりに応じて、前記枢軸の前記軸荷重の方向に対する傾倒方向を切り替える切替手段と、を備え、
   前記切替手段は、前記回転体を前記枢軸と共に、前記回転中心軸に平行な所定の回動軸を中心として、前記枢軸が軸荷重の方向に一致する中立位置を挟んだ両側それぞれに回動可能に支持する回動手段と、前記回転体に所定の回転抵抗を付与する抵抗付与手段と、を有していて、
   前記ベルトの走行方向の切り替わりに伴い、前記回転抵抗が付与された回転体とベルトとの間の摩擦によって前記回転体に作用する該ベルトの走行方向の力により、前記回転体に対して前記回動軸周りのモーメントを発生させ、それによって前記回動手段に支持された回転体を前記枢軸と共に、前記切り替わり後のベルトの走行方向に向かって回動させて該枢軸の前記軸荷重の方向に対する傾倒方向を切り替えるベルト車。
2. 請求項１に記載のベルト車において、
   前記回動手段によって支持される前記回転体の、前記中立位置に対する回動角度は、０度を超え４５度を超えない角度範囲に設定され、
   前記枢軸の、前記ベルトの走行時における前記軸荷重の方向に対する傾倒角は、０度を超え９０度を超えない角度範囲に設定されているベルト車。
3. 請求項１又は請求項２に記載のベルト車において、
   前記抵抗付与手段は、前記回転体の、前記回転中心軸方向の一側面に当接する摺動部材を有しているベルト車。
4. 請求項３に記載のベルト車において、
   前記抵抗付与手段は、前記回転体を前記回転中心軸方向の一側に向かって付勢することにより、前記回転体の一側面を前記摺動部材に押し付ける付勢部材をさらに有しているベルト車。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のベルト車において、
   前記支持手段は、
   前記回転体に内挿されて当該回転体を前記回転中心軸周りに回転自在に支持する第１の軸部材と、
   前記第１の軸部材を支持する第１のフレームと、
   支持体に対して支持される第２のフレームと、
   前記１のフレームと第２のフレームとを互いに結合し、それによって、前記第１のフレームを前記回転体と共に、前記第２のフレームに対して相対的に、前記回転中心軸に対して直交する枢軸周りに揺動可能にするピンと、を有し、
   前記回動手段は、前記第２のフレームを、前記支持体に対して相対的に、前記回転中心軸に平行な前記回動軸周りに回動可能に支持する第２の軸部材を有しているベルト車。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載されたベルト車と、
   駆動ベルト車と、
   従動ベルト車と、
   前記駆動ベルト車及び従動ベルト車間に巻き掛けられたベルトと、を備え、
   前記ベルト車は、前記ベルトに押し当てられているベルト駆動装置。

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