JPH01224556A - 自動張力調整機構を有するベルト伝動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ベルトの張力を駆動力に応じて自動的に調整
して、そのスキップ現象を抑制するベルト伝動装置の改
良に関するものである。

（従来の技術） 従来より、歯付プーリにタイミングベルト（シンクロベ
ルト）を巻き掛けてベルト伝動を行うベルト伝動装置に
おいては、ベルトの張力が低下すると、ベルトの歯部と
プーリの歯部との噛合がなくなっていわゆるスキップ現
象が生じるという問題がある。

斯かるスキップ現象を抑制する装置としては、ベルトの
緩み側背面をばね等に付勢されたテンションローラによ
り押圧して、べ】レトにその駆動力に応じた張力を与え
るテンション機構が知られている。しかし、このもので
は、ベルトがテンションローラによって通常の屈曲方向
とは逆の背面方向に屈曲されるため、ベルト心体の疲労
が促進され、ベルトの耐久性が低下するという不具合が
あった。また、大きい′トルクが加わった場合や、経時
変化に伴ってベルトに伸びが生じた場合には、テンショ
ンローラのばね等の戻りによりその押圧力が低下し、ス
キップ現象の発生は確実に阻止し得ない。

そこで、上記の不具合を解消すべく、従来、特公昭５　
ｇ−４７５９２号公報に開示される自動張力調整機構を
備えたベルト伝動装置が提案されている。

すなわち、この提案のものは、例えば第５図に示すよう
に、互いに平行な１対の回転軸ａ、　　ｂと、該回転軸
ａ、ｂにそれぞれ支持された歯付プーリからなる駆動お
よび従動プーリｃ、ｄと、該両プーリｃ、ｄ間に巻き掛
けられて両回転軸間ａ、　　ｂで動力を伝達するタイミ
ングベルトｅとを設け、上記駆動または従動プーリｃ、
ｄのいずれか一方を、回転軸ａ、ｂに回転一体に支持さ
れかつ外周にギヤｆを有する第１プーリ部材ｇと、該第
１プーリ部材ｇの外周に第１プーリ部材ｇの軸心ａ１に
対して偏心可能に配置され、上記第１プーリ部材ｇのギ
ヤｆに噛合するギヤｈを内周に有し、外周に上記タイミ
ングベルトｅに噛み合う歯部ｉを有する第２プーリ部材
ｊとで構成し、上記両回転軸ａ、　　ｂの軸心ａ＋＋ｂ
ｌ同士を結ぶ直線９Ａと、該直線９Ａに直交しかつ上記
第１プーリ部材ｇの軸心ａ１を通る直線９Ｂとにより区
画された緩み側偏心ゾーンＺに、上記第２プーリ部材ｉ
の軸心１１が所定量偏心して位置するよう、上記ベルト
ｅの長さを設定したものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、この提案のものでは、図示の如く、駆動
プーリＣ側を第１および第２プーリ部材ｇ、ｉで構成し
た場合、該両プーリ部材ｇｅ１の径の違いにより必然的
に第２プーリ部材ｉ側のギヤｈの数が第１プーリ部材ｇ
のギヤｆの数よりも多くなり、回転軸ａの回転が減速さ
れて第２プーリ部材ｉつまりベルトｅに伝達されること
となる。

このため、駆動プーリＣから従動プーリｄに回転を増速
しで伝達する必要のある自転車の駆動系に適用すると、
その増速伝達の確保のために、上記減速性を見越して駆
動プーリＣの直径を必要以上に大きくせねばならず、そ
の配置スペースが大きくなったり、重量が増加したりす
る等の難がある。

また、両プーリ部材ｇ、　　ｉは剛体同士の噛合いであ
るので、噛合い時の摩擦によるトルクロスや騒音が増大
し、磨耗による耐久性の低下等の問題もある。しかも、
両プーリ部材ｇ、ｉのギヤｆ。

ｈ部分に異物が混入したときには、プーリの損傷が生じ
る虞れもあった。

本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもので、その目的
は、上記のベルト伝動装置において、回転軸に結合支持
される第１プーリ部材とベルトに噛合連結される第２プ
ーリ部材とをギヤ機構以外の所定の手段により連結する
ようにすることにより、第１プーリ部材の回転を減速す
ることなくそのままかつトルクロス、騒音、磨耗等を低
下させつつ伝達でき、しかも異物の混入の悪影響を排除
できるようにし、駆動側のプーリの回転を増速して従動
側のプーリに伝達する駆動系であっても該駆動側のプー
リの直径を小さく保って、その配置スペースの縮小化お
よび軽量化を図ることにある。

（課題を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明の解決手段は、基本
的に、駆動側のプーリにおける第１および第２プーリ部
材を高張力可撓性部材によって連結する。

具体的には、本発明は、互いに平行な１対の回転軸と、
該回転軸にそれぞれ支持された歯付プーリからなる駆動
および従動プーリと、該両プーリ間に巻き掛けられて両
回転軸間で動力を伝達するタイミングベルトとを備えた
ベルト伝動装置が前提である。

さらに、上記駆動プーリを、回転軸に回転一体に支持さ
れた第１プーリ部材と、該第１プーリ部材の外周に第１
プーリ部材の軸心に対して偏心可能に配置され、外周に
上記タイミングベルトに噛み合う歯部を有する略リング
状の第２プーリ部材と、内端が上記第１プーリ部材の外
周に所定角度間隔をあけて連繋され、外端が上記第２プ
ーリ部材の内周に所定角度間隔をあけて連繋された同一
長さしの複数本の高張力可撓性部材とを備えた構成とす
る。

そして、上記両プーリ部材を連繋する高張力可撓性部材
に緩みを付与するために、該各可撓性部材の長さＬは、
第１プーリ部材の外径ＤＯおよび第２プーリ部材の内径
ＤＩに対し、 Ｌ＞　（Ｄｒ−ＤＯ）／２　　　　−■に設定する。

また、上記高張力可撓性部材は、具体的構造としてロー
プ状またはフィルム状であるのが好ましい。

また、ｆｊＳｉおよび第２プーリ部材が可撓性部材によ
って連繋されているので、両プーリ部材の配置位置を適
正に保つために、両プーリ部材の一方に他方を受容して
両者の軸方向の相対移動を規制するフランジを設ける。

（作用） 上記の構成により、本発明では、両プーリ部材を連繋す
る高張力可撓性部材の長さしが式■の関係に設定されて
、その可撓性部材には緩みが生じている。そして、無負
荷状態ではタイミングベルトの張力が零になり、駆動プ
ーリにおける両プーリ部材の軸心が最大量偏位する。こ
の状態がら回転軸に駆動力が加わって負荷状態になると
、その駆動力に応じて上記各プーリと各高張力可撓性部
材との位置関係が連続的に変化し、各可撓性部材が、両
プーリ部材の軸心を通る平面において両回転軸の軸心同
士を結ぶ直線に対しほぼベルト緩み側を横切るときに、
可撓性部材が緊張状態となり、該可撓性部材を介して第
１プーリ部材がら第２ブ一り部材に駆動力が伝達される
。このとき、可撓性部材に伝わる力の分力として、駆動
力と共に、第２プーリ部材を両プーリ部材の軸心を通る
平面に沿ってタイミングベルトの緊張側に移動させよう
とする力が働き、−この力により両プーリ部材の偏心量
が減少方向に変化して、第２プーリ部材がベルトピッチ
周長を増大させる方向に移動し、これに伴ってベルトの
張り側と緩み側とに常に一定の比率で張力が分配され、
よってベルトのスキップ現象を有効に抑制できることと
なる。そして、ベルトの回行状態では、両プーリ部材の
軸心が略一致し、このことにより駆動プーリはスムーズ
に回転する。

そして、上記両プーリ部材が複数本の高張力可撓性部材
により連結されているので、駆動プーリに対しその回転
軸の回転を１＝１の伝達比で伝達でき、駆動プーリの回
転を増速して従動プーリに伝動する場合であっても駆動
プーリを必要以上に大きくせずとも済み、よって駆動プ
ーリの配置スペースを縮小しかつその重量を軽減できる
のである。

また、こうして可撓性部材による連結により両プーリ部
材間で駆動力を伝達するため、ギヤの噛合等により駆動
力を伝達する場合と比べ、摩擦トルクロスや騒音が低く
、磨耗を抑制して耐久性を向上できるとともに、プーリ
部材間に異物が混入したとしてもプーリ部材は損傷を受
は難い。

その場合、上記高張力可撓性部材は、ロープ状またはフ
ィルム状であるので、第１プーリ部材から第２プーリ部
材に駆動力を伝達する機能と、両プーリ部材の軸心を相
対変位させる機能とを良好に満足することが可能である
。

また、第１または第２プーリ部材の一方に他方を受容す
るフランジを設けると、両プーリ部材が軸心方向に相対
的に位置ずれするのを規制でき、両プーリ部材の配置位
置を確実に適正に保つことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図は本発明の第１実施例を示し、１は
自転車のクランクペダル（図示せず）に連結された駆動
軸、２は該駆動軸１に平行に配置されて自転車の後車輪
（図示せず）を支持する従動軸であって、上記駆動軸１
には歯付きの駆動プーリ３が回転一体に取り付けられ、
従動軸２には駆動プーリ３よりも小径で外周に歯部７ａ
を存する従動プーリ７が駆動回転方向（図で反時計回り
方向）にのみ回転一体に支持されている。そして、この
両プーリ３，７間には底面（内周面）に歯部８ａを有す
るタイミングベルト８が巻き掛けられており、このベル
ト８によって駆動軸１から従動軸２に動力を伝達するよ
うになされている。

上記駆動プーリ３は、駆動軸１に回転一体に支持された
外径ＤＯを有する第１プーリ部材４と、該第１プーリ部
材４の外周に配置され、第１プーリ部材４を遊嵌合可能
な内径ＤＩの中心孔５ａを有し、かつ第１プーリ部材４
の軸心０１すなわち駆動軸１の回転中心に対して偏心可
能な軸心０２を有する略リング状の第２プーリ部材５と
、両プーリ部材４．５を連繋する１６本の高張力可撓性
部材６，６．・・・とで構成され、上記第２プーリ部材
５の外周には上記タイミングベルト８に噛み合う歯部５
ｂが形成されている。

上記高張力可撓性部材６，６．・・・の内端は第１プー
リ部材４の外周に、外端は第２プーリ部材５の内周（中
心孔５ａの周囲）にそれぞれ円周方向に２２．５°の等
角度間隔をあけて連繋されている。そして、上記各可撓
性部材６の長さしは、Ｌ＞　（Ｄｒ−ＤＯ）／２に設定
されている。

また、上記各可撓性部材６はロープ状またはフィルム状
であり、ロープ状のものとしてはスチールケーブル、ア
ラミド繊維、ポリエルテル繊維、ポリアミド繊維等の高
張力可撓性コードが好ましい。また、フィルム状のもの
としては、金属または合成樹脂製のフィルムが使用され
る。また、可撓性部材６は１６本以外の複数本に適宜増
減変更することができる。

また、上記駆動および従動軸１，２の軸心０１＋０３同
士を結ぶ直線１１Ａと、該直線ρＡに直交しかつ上記第
１プーリ部材４の軸心０１を通る直線Ｕｓとにより区画
された緩み側偏心ゾーンＺに、上記第２プーリ部材５の
軸心０２が所定量偏心して位置するよう、上記タイミン
グベルト８の長さが設定されている。

したがって、上記実施例においては、両プーリ３．７間
で動力伝達が行われない無負荷状態では、第１図に示す
ように、タイミングベルト８の張力が零になり、駆動プ
ーリ３における第２プーリ部材５の軸心０２が第１プー
リ４の軸心０１に対し最大量偏心している。

この状態から駆動軸１に駆動力が加わって負荷状態にな
ると、第２図に示すように、その駆動力に応じて上記第
２プーリ部材５と各可撓性部材６との位置が連続的に変
化し、各可撓性部材６が、第１および第２プーリ部材４
，５の軸心０１，０２を通る平面ｐにおいて駆動および
従動軸１，２の軸心０１．０３同士を結ぶ直線９Ａに対
しほぼタイミングベルト８の緩み側範囲（図で右下側）
を横切るときに、該各可撓性部材６が緊張状態となって
、第１プーリ部材４から該可撓性部材６を介して第２プ
ーリ部材５に駆動力が伝達される。

このとき、可撓性部材６に伝わる力の分力として、駆動
力の他に、第２プーリ部材５を第１および第２プーリ部
材４，５の軸心０＋、Ｏ：を通る平面ｐに沿ってタイミ
ングベルト８の緊張側に移動させようとする力が働き、
第２プーリ部材５が上記緊張状態となった可撓性部材６
により引っ張られて第１プーリ部材４との偏心量が減少
するようにベルト緊張側（ベルトピッチ周長を増大させ
る方向）に移動し、これに伴ってタイミングベルト８の
張り側と緩み側とに常に一定の張力が分配される。その
結果、タイミングベルト８のスキップ現象を抑制するこ
とができる。

そして、タイミングベルト８の回行状態では、上記両プ
ーリ部材４．５の軸心０＋、０２同士が略一致し、この
ことにより駆動プーリ３をスムーズに回転させ名ことが
できる。

その場合、上記両プーリ部材４，５が可撓性部材６，６
．・・・により連結されているので、駆動ブ−９３に対
しその駆動軸１の回転を１＝１の伝達比で伝達でき、駆
動プーリ３の回転を増速して従動プーリ７に伝動する場
合であっても駆動プーリ３を必要以上に大きくせずとも
済み、よって駆動プーリ３の配置スペースを縮小しかつ
その重量をも軽減することができる。

また、駆動プーリ３における両プーリ部材４゜５が可撓
性部材６，６．・・・により連結されて駆動力の伝達が
行われることから、摩擦トルクロスや騒音が低く抑えら
れ、磨耗も少ないとともに、両プーリ部材４，５間に異
物が混入したとしてもプーリ部材４，５が損傷を受ける
のを防止することができる。

また、第１図に示すように、無負荷状態ではタイミング
ベルト８の張力が零であるので、該タイミングベルト８
の装着の際に初張力を与える必要がなく、その装着を容
易に行うことができる。

第３図は本発明の第２実施例を示す。尚、第１図と同じ
部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略
する。

すなわち、この実施例では、駆動プーリ３′における第
２プーリ部材５′の前後側面には、第１プーリ部材４の
外径ＤＯと略同じ内径の中心孔９ａを有する１対のフラ
ンジ９，９（一方のみ図示する）が、第２プーリ部材５
′の軸心０２と同心に配置されて一体に接合されており
、両プーリ部材４，５′の軸心０１，０２が変位した状
態で、このフランジ間９．９に第１プーリ部材４を第２
プーリ部材５′に対し摺動可能に受容して、両プーリ部
材４，５′の軸方向の相対移動を規制するように構成さ
れている。

したがって、この実施例では、第２プーリ部材５′の前
後１対のフランジ９，９間に第１プーリ部材４が摺動可
能に受容されているので、該フランジ９，９により、両
プーリ部材４，５′が軸心方向に位置ずれするのを規制
でき、両プーリ部材４．５′を可撓性部材６，６．・・
・に連繋されているにも拘らず適正な配置位置に保つこ
とができる。

また、第４図は第３実施例を示し、この実施例では、駆
動プーリ３′における第１プーリ部材４′の前後側面に
１対のフランジ９’、９’（一方のみ図示する）が一体
に接合されており、両プーリ部材４′、５の軸心０＋　
、０２が変位した状態で、このフランジ９’、９’間に
第２プーリ部材５を第１プーリ部材４′に対し摺動可能
に受容するようになされている。したがって、この実施
例でも上記第２実施例と同様の作用効果を奏することが
できる。

尚、以上の各実施例では、自転車の駆動系に適用した場
合であるが、本発明はこの他、高い耐久性の要求される
各種のベルト伝動装置に対しても適用することができる
。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によると、タイミングベル
トにより従動プーリとの間で動力を伝達する駆動プーリ
を、その回転軸に回転一体に支持された第１プーリ部材
と、該第１プーリ部材の外周に第１プーリ部材の軸心に
対して偏心可能に配置され、かつ第１プーリ部材に複数
本の高張力可撓性部材を介して連結され、外周にて上記
タイミングベルトに噛み合う第２プーリ部材とで構成し
、第１プーリ部材の駆動力の増大に伴い、第２プーリ部
材の第１プーリ部材に対する偏心量を連続的に減少変化
させるようにしたことにより、第１プーリ部材の回転を
減速することなく１：１の回転比で第２プーリ部材に伝
達でき、駆動プーリの回転を増速して従動プーリに伝達
する駆動系であっても駆動プーリの直径を小さく保ち得
、よって駆動プーリひいてはベルト伝動装置の配置スペ
ースの縮小化および軽量化を図ることができる。また、
両プーリ部材の高張力可撓性部材による連結により、摩
擦トルクロスや騒音、磨耗等を低減できるとともに、両
プーリ部材間の駆動力伝達状態での異物混入による損傷
を抑制してその耐久性の向上を図ることもできる。

また、上記高張力可撓性部材は、ロープ状またはフィル
ム状とするのが好ましく、第１プーリ部材から第２プー
リ部材に駆動力を伝達する機能と、両プーリ部材の軸心
を相対変位させる機能とを良好に満足させることができ
る。

さらに、第１または第２プーリ部材の一方に他方を受容
するフランジを設けることにより、両プーリ部材の軸心
方向の位置ずれを規制でき、両プーリ部材の配置位置を
適正に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１実施例を示し、第１
図は無負荷状態のベルト伝動装置を示す一部破断正面図
、第２図は同負荷状態を示す一部破断正面図である。第
３図は第２実施例における第１図相当図である。第４図
は第３実施例における第１図相当図である。第５図は従
来例を示す第２図相当図である。 １・・・駆動軸、２・・・従動軸、３．３’、３″・・
・駆動プーリ、４，４′・・・第１プーリ部材、５，５
′・・・第２プーリ部材、５ａ、５’　ａ・・・歯部、
６・・・高張力可撓性部材、７・・・従動プーリ、７ａ
・・・歯部、８・・・タイミングベルト、９．９’　・
・・フランジ、０１・・・第１プーリ部材の軸心、０２
・・・第２プーリ部材の軸心、０３・・・従動軸の軸心
、ｐ・・・軸心０１゜０２を通る平面、ＱＡ・・・軸心
０１．０３を結ぶ直線、Ｌ・・・可撓性部材の長さ、Ｄ
Ｏ・・・第１プーリ部材の外径、Ｄ、・・・第２プーリ
部材の内径。 特許出願人　　バンド−化学株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに平行な１対の回転軸と、該回転軸にそれぞ
   れ支持された歯付プーリからなる駆動および従動プーリ
   と、該両プーリ間に巻き掛けられて両回転軸間で動力を
   伝達するタイミングベルトとを備え、上記駆動プーリは
   、回転軸に回転一体に支持された第１プーリ部材と、該
   第１プーリ部材の外周に第１プーリ部材の軸心に対して
   偏心可能に配置され、外周に上記タイミングベルトに噛
   み合う歯部を有する略リング状の第２プーリ部材と、内
   端が上記第１プーリ部材の外周に所定角度間隔をあけて
   連繋され、外端が上記第２プーリ部材の内周に所定角度
   間隔をあけて連繋された同一長さＬの複数本の高張力可
   撓性部材とを備えてなり、上記各高張力可撓性部材の長
   さＬは、第１プーリ部材の外径Ｄ＿Ｏおよび第２プーリ
   部材の内径Ｄ＿Ｉに対し、Ｌ＞（Ｄ＿Ｉ−Ｄ＿Ｏ）／２ に設定されていることを特徴とする自動張力調整機構を
   有するベルト伝動装置。
2. （２）高張力可撓性部材は、ロープ状またはフィルム状
   である請求項（１）記載の自動張力調整機構を有するベ
   ルト伝動装置。
3. （３）第１または第２プーリ部材の一方に、他方を受容
   して両者の軸方向の相対移動を規制するフランジが設け
   られている請求項（１）または（２）記載の自動張力調
   整機構を有するベルト伝動装置。