JP4898380B2 - 平ベルト用アイドラプーリ装置 - Google Patents

Description

この発明は、平ベルト用アイドラプーリ装置に関するものである。

一般に、２個のプーリ間にかけ渡された平ベルトによって、一方のプーリから他方のプーリに駆動力が伝達される平ベルト伝動装置において、平ベルトが走行中に蛇行したり、あるいは、そのプーリに対して平ベルトが幅方向いずれかの側に偏って走行することがある。
平ベルトに蛇行や偏りが生じると、その平ベルトの幅方向端部がプーリのフランジ等に接触して、平ベルト側面の損傷を生ずる恐れがあるので好ましくない。

そこで、この蛇行や偏りを防止するため、調芯機能を備えた平ベルト用アイドラプーリ装置が用いられる。

調芯機能を備えた平ベルト用アイドラプーリ装置として、例えば、プーリの外周面をそのプーリの回転中心上に中心を置く球面状に形成した、所謂「クラウン」とよばれる技術が一般的である。
「クラウン」を設けたプーリを採用すれば、平ベルトがプーリのいずれかの側に偏った際に、その平ベルトを相対的にプーリ径の大きい中央部へ移動させようとする復元力が前記平ベルトに作用するので、その復元力により平ベルトを正規の位置に復帰させることができる。

また、調芯機能を備えた他の平ベルト用アイドラプーリ装置として、プーリを回転軸によって平ベルトの進行方向に回転自在に支持するとともに、そのプーリを前記回転軸に対して直交する回動軸周りに回動（揺動）自在とし、平ベルトが偏ってその幅方向一端部と他端部との間に張力差を生じた際に、プーリが前記回動軸周りに動いて前記進行方向に対して傾くようにした装置もある。

プーリが傾くことにより、平ベルトは、そのプーリとの摺動部において、その平ベルトの偏った側が回転軸に対して進行方向先側になるように傾いた状態となる。すなわち、平ベルトは、プーリとの摺動部において、平ベルトが偏った側が相対的に小径に、反対側が高く大径になるように傾斜する。
この傾斜により、平ベルトには前記「クラウン」を設けた場合と同様の復元力が働いてその平ベルトを正規の位置へ復帰させようとし、その復帰とともに、プーリには前記回動軸周りの回転モーメントが働いて、プーリの傾きが解消される（例えば、特許文献１及び２参照）。
特開２００５−２９９８４７号公報 特開２００５−１２１２０５号公報

上記「クラウン」を設けたプーリを採用すると、平ベルトには、その幅方向中央部に応力が集中するという問題がある。平ベルトの寿命を長くするためには、ベルトの一部分に応力集中が生じないことが望ましい。
また、上記特許文献１又は２の平ベルト用アイドラプーリ装置は、平ベルトからプーリに作用する荷重の大部分を回動軸で支持することとなるため、その回動軸を強固なものとしなければならない。このように、回動軸の耐久性を高めようすると、装置が大型化するという問題がある。
また、上記平ベルト用アイドラプーリ装置は、回動軸を強固に支えるためにその構造が複雑となっており、組み立てに時間がかかるという問題もある。

そこで、この発明は、調芯機能を備えた平ベルト用アイドラプーリ装置において、装置を大型化させることなく、その耐久性を高めることを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、外周に平ベルトへの当接面を有するプーリ本体と、そのプーリ本体を軸周り相対回転可能に支持するプーリ軸とを備えた平ベルト用アイドラプーリ装置において、前記プーリ軸は、環状の外軸とその外軸の内径部に嵌められて相互に軸周り不動に固定された内軸とで構成されて、その外軸の外周に前記プーリ本体が相対回転可能であり、前記外軸は前記内軸に対しその内軸の軸心に交差する軸心周りに回動可能に支持されているとともに、前記外軸の回動の際に、その外軸と内軸とは、内軸の外径面に形成した凸状の球面と外軸の内径面に形成した凹状の球面とが常時摺動する構成を採用した。

この構成によれば、外軸と内軸とは、その外軸のいずれの回動位置においても凹凸両球面同士が摺動可能な状態で密着する。このため、平ベルトからプーリ本体を経てプーリ軸に作用する荷重は、外軸と内軸との間の密着した球面同士で伝達される。密着面間で荷重が伝達されれば、プーリ軸をはじめとするプーリ装置全体の剛性が高くなり、部材間のがたつきを解消することができる。したがって、プーリの支持精度、部材の耐久性を向上させることができる。

また、前述のように密着面間で荷重が伝達されれば、この回動軸には大きな荷重が作用しない。このため、外軸と内軸との支持部材を大型にする必要がなく、また、部品点数を減らし、その支持構造を簡素化することができる。したがって、プーリ装置の組み立てを簡単にすることができる。
なお、外軸を内軸に対しその内軸の軸心に交差する軸心周りに回動可能に支持する構成としては、その外軸の内軸に対する回動をガイドする溝及び突起の組合わせ、あるいは両者を回動可能に支持するピン及び孔の組合わせなど、周知の手段を採用することができる。また、例えば、外軸と内軸とが同軸心状に配置されている構成において、外軸の内軸に対する回動方向を内軸の軸心に直交させる場合には、その外軸と内軸の双方の軸心を通り、且つその内軸の軸心に直交するように両者を連結するピンなどの回動軸を採用してもよい。

上記の構成において、前記内軸の凸状の球面と前記外軸の凹状の球面の中心を一致させれば、外軸と内軸の両球面は常にその全面で面接触するので、さらに剛性が高くなり好ましい。

この発明は、調芯機能を備えた平ベルト用アイドラプーリ装置において、外軸の回動の際に、内軸の外径面に形成した凸状の球面と外軸の内径面に形成した凹状の球面とが常時摺動する構成を採用したので、装置を大型化させることなく、その耐久性を高めることができる。

この発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。図１は、プーリ本体８とプーリ軸１０とを玉軸受を介して軸周り回転可能に組込んだ平ベルト用アイドラプーリ装置Ｐである。この平ベルト用アイドラプーリ装置Ｐが、図６に示すように、２個のプーリＰ_１，Ｐ_２間にかけ渡された平ベルトＢによって、一方の駆動プーリＰ_１から他方の従動プーリＰ_２に駆動力が伝達される平ベルト伝動装置において、その２個のプーリＰ_１，Ｐ_２間の中ほどに配置される。

装置の構成は、外周に平ベルトＢへの当接面を有するプーリ本体８と、そのプーリ本体８を軸周り相対回転可能に支持するプーリ軸１０とを備えている。
プーリ軸１０は、環状の外軸２と、その外軸２の内径部に嵌められた内軸１とで構成されて、その内軸１の軸心Ｃ１と同軸心状に設けた挿通孔１４内に、図示しない固定軸を固定できるようになっている。

外軸２の外周には、軸受部を構成する軸受内輪６が圧入されて、軸受内輪６は外軸２に対して軸周り不動に固定されている。また、その軸受内輪６の外周全周に、複数の鋼球（転動体）３を転動可能に案内する断面円弧状の周方向溝が形成されている。また、プーリ本体８の内周全周には、軸受内輪６の周方向溝に対向する同じく断面円弧状の周方向溝が形成されている。

軸受内輪６の周方向溝とプーリ本体８の周方向溝間に多数の鋼球３，３・・・が収納されて、各鋼球３，３・・・を介して、軸受内輪６と軸受外輪としてのプーリ本体８とを軸周り回転可能に支持している。
なお、各鋼球３，３・・・は、リング状の保持器４によって周方向に所定の間隔を維持するよう保持されるとともに、その軸受内輪６とプーリ本体８との間の空間にはグリースが封入されて、その空間を閉じるシール５が軸方向外側に組付けされる。

また、その外軸２と内軸１とは、内軸１の外径面に形成した凸状の球面１ａと、外軸２の内径面に形成した凹状の球面２ａとが常時摺動可能な状態で嵌め込まれている。なお、図中の符号１５は内軸１を挿入するための切欠きである。
その内軸１は、いわば、いずれの方向への断面も真円となる球体の両端を並行に切り落とした外形を成しており、外軸２の凹状の球面２ａは、内軸１の凸状の球面１ａにその全面に亘って面接触する球面となっている。すなわち、その前記内軸１の凸状の球面１ａと、前記外軸２の凹状の球面２ａは、それぞれその全周に亘って同一の中心を有する球面である。

また、その外軸２は、前記内軸１に対しその内軸１の軸心Ｃ１に直交する軸心Ｃ２を有するピン１３，１３によって、その軸心Ｃ２周りに回動可能に支持されるとともに、その外軸２と内軸１とはピン１３により相互に軸心Ｃ１周り不動に固定されている。ピン１３は、図２に示すように、外軸２に形成したピン孔１２，１２を通して内軸１に形成したピン孔１１，１１にそれぞれ圧入されている。
なお、ピン１３は、外軸２のピン孔１２に対し圧入固定、内軸１のピン孔１１に対し挿入（抜き差し容易な状態での挿入）となるよう、各ピン孔１１，１２の内径及びピン１３の外径を設定してもよい。

また、外軸２の凹状の球面２ａ及び内軸１の凸状の球面１ａ、あるいはそのいずれかに、摺動時の摩擦抵抗を低減するコーティング等の処理を施しても良い。

この平ベルト用アイドラプーリ装置Ｐの作用を説明すると、図４に示す矢印Ａの方向へ走行する平ベルトＢに対し、プーリ本体８の当接面８ａが宛がわれる。このとき、回動軸としてのピン１３の軸心Ｃ２は、図中に示すように、そのプーリ本体８に近づいて来る側の平ベルトＢに対して鋭角を成すように設定する。

平ベルトＢがプーリ本体８の当接面８ａに対し、その平ベルトＢの幅方向いずれかの側に偏った状態になると、図５に示すように、プーリ本体８は前記軸心Ｃ２周りに回動して傾き、平ベルトＢには、その位置を前記当接面８ａの幅方向中央に戻そうとする力が作用する。この「戻そうとする力」は、プーリ本体８の前記傾きが大きくなるにしたがって大きくなることから、偏った平ベルトＢは、最終的には前記プーリ本体８に対し幅方向中央へと戻っていく。図中の符号ａ点は、平ベルトＢと当接面８ａとの接触部の始点を示し、符号ｂ点は、同接触部の終点を示している。
また、図５に示す方向と逆方向に平ベルトＢが偏った場合も同様であり、平ベルトＢには、その位置を前記当接面８ａの幅方向中央に戻そうとする力が作用するので、平ベルトＢがプーリ本体８から外れることはない。

この外軸２の回動の際に、外軸２と内軸１とは、その外軸２のいずれの回動位置においても前記凹凸両球面２ａ，１ａ同士が摺動し、常にその凹凸両球面２ａ，１ａ同士が全面で密着状態が維持される。このため、平ベルトＢからプーリ本体８を経てプーリ軸１０に作用する荷重は、外軸２と内軸１との間の接触面１ａ，２ａ間で常に伝達される。
このため、平ベルト用アイドラプーリ装置Ｐ全体の剛性が高くなり、部材間のがたつきを解消することができる。したがって、プーリ本体８の支持精度、及び部材の耐久性を向上させることができる。

また、前述のように凹凸両球面２ａ，１ａの接触面間で荷重が伝達されれば、この回動軸であるピン１３，１３には大きな荷重が作用しない。このため、外軸２と内軸１との支持部材を大型にする必要がなく、また、部品点数を減らし、その支持構造を簡素化することができる。したがって、平ベルト用アイドラプーリ装置Ｐの組み立てが簡単である。

なお、この実施形態では、プーリ本体８をプーリ軸１０に回転可能支持するために玉軸受を採用しているが、他の軸受構造を採用してもよい。
また、内軸１の軸心Ｃ１と、ピン１３の軸心Ｃ２とを直交状態とした実施形態に限定されるものではなく、両軸心Ｃ１，Ｃ２の方向を、直角以外の角度で実際に交わるよう平面的に交差させた態様、あるいは、両軸心Ｃ１，Ｃ２の方向を、立体的に交差させていわゆる「ねじれの位置の関係」に配置した態様であっても、本発明を実施可能である。

一実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面断面図 図１の要部分解図 外軸と内軸との回動状態を示す作用図 平ベルトとの当接状態を示す作用図 図４の矢印Ｘ方向からの矢視図 平ベルト伝動装置の全体図

符号の説明

１ 内軸
２ 外軸
３ 鋼球（転動体）
４ 保持器
５ シール
６ 軸受内輪
８ プーリ本体
８ａ 当接面
１０ プーリ軸
１１，１２ ピン孔
１３ ピン（回動軸）
１４ 挿通孔
１５ 切欠き
Ｂ 平ベルト
Ｃ１，Ｃ２ 軸心
Ｐ 平ベルト用アイドラプーリ装置

Claims (2)

1. 外周に平ベルトＢへの当接面８ａを有するプーリ本体８と、そのプーリ本体８を軸周り相対回転可能に支持するプーリ軸１０とを備えた平ベルト用アイドラプーリ装置において、前記プーリ軸１０は、環状の外軸２とその外軸２の内径部に嵌められて相互に軸周り不動に固定された内軸１とで構成されて、その外軸２の外周に前記プーリ本体８が相対回転可能であり、前記外軸２は前記内軸１に対しその内軸１の軸心Ｃ１に直交する軸心Ｃ２を有するピン１３で支持されて、前記外軸２は前記内軸１に対し前記ピン１３の軸心Ｃ２周りに回動可能で、前記ピン１３によって前記外軸２は前記内軸１に対しその内軸１の軸心Ｃ１周りに不動に固定され、前記外軸２の回動の際に、その外軸２と内軸１とは、内軸１の外径面に形成した凸状の球面１ａと外軸２の内径面に形成した凹状の球面２ａとが常時摺動することを特徴とする平ベルト用アイドラプーリ装置。
2. 前記内軸１の凸状の球面１ａと前記外軸２の凹状の球面２ａの中心を一致させたことを特徴とする請求項１に記載の平ベルト用アイドラプーリ装置。

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