JPH0341243A - 動力伝達装置 - 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】 （技術分野） 本発明は、一対のホイールと、これらホイールの外周に
巻掛けられた無端ベルトとを具える動力伝達装置に関す
るものである。さらに、本発明は、上記構成の動力伝達
装置を含むモータ駆動装置、並びに、かかる動力伝達装
置またはモータ駆動装置に使用するに適したホイールお
よびベルトに関するものでもある。

〔従来技術］ 上述した構成を有する動力伝達装置は、例えば次のハン
ドブック、すなわちドゥッヘル（Ｄｕｂｂｅｌ）著、「
タッシェンブーフ・フェア・マシーネンハウ（Ｔａｓｃ
ｈｅｎｂｕｃｈ　ｆ’ｉｊｒ　ｄｅｎ　Ｍａｓｃｈｉｎ
ｅｎｂａｕ）　Ｊ、１９８６年発行、第４３７〜４３８
頁にかけて各種の実施例が記載されている。このような
動力伝達装置は、平行な回転軸線を有する２以上のホイ
ールの間で、該ホイールに巻掛けられた無端ベルトによ
り機械的な動力を伝達する機能を発揮するものである。

その各種実施例は、次の二種類の範晴に大別することが
できる。

第１の範晴に属するものとしては、形状結合に基づく動
力伝達装置が挙げられる。この種の動力伝達装置は、ベ
ルトの動力伝達素子とホイールとを相互に係合させて動
力を伝達するものである。

関連する文献によっては、「形状結合に基づく動力伝達
装置」との表現に代えて、　　「確動型動力伝達装置」
との表現も使用されている。その典型的な例は、歯付き
ベルトの歯をスプロケット（歯付きホイール）の歯と噛
合わせて動力を伝達する装置である。かかる動力伝達装
置の欠点は、クリアランスが生じること、剛性の向上が
比較的制約されていること、並びに、いわゆる多角形効
果により走行特性が円滑でないこと等である。この種の
動力伝達装置の多くはクリアランスが生じない構成とす
ることが可能であるが、そのためには製造コストの増加
が不可避的である。その場合でも、残りの二種類の欠点
を解消することはできない。

第２の範晴に属するものとしては、摩擦結合に基づく動
力伝達装置が挙げられる。この種の動力伝達装置は、作
動時にヘルドの一部とホイールとの間に作用する摩擦に
よって動力を伝達するものである。その典型的な例は、
ブリストレス状態でホイールの外周に巻掛けられた無端
スチールベルトを含むスチールヘルド動力伝達装置であ
る。この場合、動力はベルトとホイールとの間の摩擦に
より伝達される。かかる動力伝達装置は、比較的高い剛
性が得られるものであり、しかも多角形効果とは無関係
である。その反面、ホイール上でのベルトのスリップに
より、駆動および被動ホイール間の回転速度比は確定的
とは言えない。すなわち、摩擦結合に基づく動力伝達装
置における伝達比は、確定的に予知することが不可能で
ある。

〔発明の開示〕

したがって、本発明の課題は、冒頭に記載した形式の動
力伝達装置として、確定的な伝達比を得ることができ、
しかも十分な機械的剛性を有する装置を提案することに
ある。そして、かかる課題を解決するために本発明は、
一対のホイールと、これらホイールの外周に巻掛けられ
た無端へルトとを具える動力伝達装置において、各ホイ
ールをばね力に抗してホイールの接線方向に変位し得る
複数のセグメン１〜に区分すると共にセグメントに半径
方向に向けて延在する突部を有する走行面を設け、前記
ヘルドには動力伝達装置の作動時に前記突部をヘルドと
係合させるための凹部を形式し、主としてヘルドと走行
面との摩擦により一方のホイールから他方のホイールま
で動力を伝達可能としたことを特徴とするものである。

上述した本発明の構成によれば、ホイールの突部または
ヘルドの凹部の相互間のピッチ距離の製造公差、並びに
ベルトおよびホイール間における変形量の差異が、ホイ
ールセグメントの接線方向への変位に基づくホイールの
付加的な変形によって補償される。動力伝達比はホイー
ルにおけるセグメントおよび突部の数により決定され、
したがって一義的に規定されるものである。本発明によ
る動力伝達装置の剛性は、形状結合に基づく動力伝達装
置における剛性とほぼ同レベルであり、摩擦結合による
動力伝達装置における剛性よりも僅かに低いに過ぎない
。

本発明の一実施例による動力伝達装置は、セグメントを
ホイールにおける半径方向に向けて延在する表面と、ホ
イール内に形式された軸線方向孔の内壁とにより部分的
に限定し、各セグメントを、関連するセグメントに外力
を及ぼしたときにホイールにおける隣接する２個の軸線
方向孔の間の弾性変形可能な橋部によりホイールの接線
方向に変位可能としたことを特徴とする。このような構
成のセグメントを有するホイールは、高精度のものを比
較的簡単に製造することができる。個別的なセグメント
はホイールの接線方向における限定された剛性しか持た
ず、しかもセグメントに作用する外力による変形を生し
易いが、ホイール全体の接線方向の剛性は個別的なセグ
メントの接線方向の剛性の総和であるために比較的高い
。

本発明の他の実施例による動力伝達装置は、セグメント
をホイールにおける半径方向に向けて延在する表面によ
り部分的に限定し、これら表面の間で各セグメントに半
径方向の軸線を中心とする部分的な捩りを付与し、各セ
グメントを関連するセグメントに外力を及ぼしたときに
ホイールの接線方向に変位可能としたことを特徴とする
。セグメントに部分的な捩りを付与したことにより、捩
りを付与しないセグメントと対比すればホイールの接線
方向における剛性は低下する。この場合にも、ホイール
全体の接線方向の剛性は個別的なセグメントの接線方向
の剛性の総和であるために比較的高い。

本発明の他の実施例による動力伝達装置は、ホイールに
複数のセクターに区分された複数の円形ディスクを設け
ると共にセクターをディスクにおける半径方向の接合面
により部分的に限定し、異なるディスクのセクターを相
互に結合してセグメントを構成すると共に、関連するセ
グメントに外力を及ぼしたときにセクターをディスクに
関して接線方向に延在する面内で変位可能としたことを
特徴とする。このようなディスクは、例えばシート材料
に打ち抜き加工を施して容易に製造することができる。

本発明の他の実施例による動力伝達装置は、セグメント
にインボリュート形状を有する突部を設けたことを特徴
とする。突部をインボリュート形状としたことにより、
ホイールに対するヘルドの円滑な巻掛けおよび巻戻しが
可能となる。ヘルドの巻掛けおよび巻戻し特性をさらに
改善するため、本発明の他の実施例による動力伝達装置
は、突部の係合方向に見て相互に対向する打抜きベーン
により限定される凹部をベルトに形成したことを特徴と
する。ヘルドをホイールに巻掛ける場合、動力伝達の一
部は摩擦により行われるものではない。

実際に、ベルトは未だセグメントの表面とは係合しない
。動力伝達は、セグメントの突部とベルトにおける凹部
の壁との接触により行われる。この場合、ベルトにおけ
る凹部の壁とセグメントの突部とには表面圧力が生しる
。ベーンは、その弾性変形により接触面積を拡大させて
表面圧力を低減する機能を発揮するものである。

本発明は、前述した構成を有する動力伝達装置を含むモ
ータ駆動装置に関するものでもある。本発明によるモー
タ駆動装置は、電動モータと、モータの出力軸に結合さ
れた角度センサと、該出力軸により駆動される前述した
構成の動力伝達装置と、制御ユニットとを具え、該制御
ユニットにより、角度センサが検出したモータ出力軸の
位置をモータ出力軸の所望位置と比較し、かつ、検出位
置と所望位置との差を補償すべくモータを制御すること
を特徴とする。

このような構成のモータ駆動装置によれば、負荷に結合
される位置センサを使用する必要なしに負荷を正確に変
位させることができ、その理由は、動力伝達装置の出力
軸の位置がモータ出力軸の位置と確定的な対応関係を有
するからである。この確定的な動力伝達比は、スリップ
が生しないこと、並びに多角形効果を伴わないことに基
づく正確な変位特性に由来するものである。その結果、
角度センサをモータに組込み、その出力信号を制御ユニ
ットに供給する簡単な構成を採用することが可能となる
。

［発明の最良の実施形態］ 以下、本発明を図示の実施例について詳述する。

第１図に示す実施例による動力伝達装置２は、セグメン
ト５に区分された２個の金属製ホイール１．３と、これ
らホイールの外周に巻掛けられた金属製の無端ベルト７
とを具えている。各セグメント５に、インボリュート形
状をなす半径方向突部１１を有する走行面を設ける。セ
グメント５は、ホイール１．３の半径方向に向けて延在
する表面１３、１５により部分的に限定し、外力の作用
下でホイールの接線方向に向けて変位可能とする。ヘル
ド７には突部１１と係合する凹部１７を形成し、これら
の凹部１７は、打抜き加工により形成されたへ一ン１９
により限定する。ベーン１９は、突部１１との係合方向
に見て相互に対向させて配置する。作動時におけるホイ
ール１，３の軸間距離は、ホイールに巻掛けられたベル
ト７に適当な張力が作用するように定める。さらに、作
動時における隣接する２個の凹部１７の間のピッチ距離
は、ホイール１゜３における隣接する２個の突部１１の
間のピンチ距離と一致させる。

上述した構成の動力伝達装置において、動力は小径ホイ
ール１から大径ホイール３まで主としてベルト７とセグ
メント５の走行面９との間の摩擦により伝達される。ベ
ルト７と大径ホイール３におけるセグメント５の走行面
９との間の上記の摩擦により、ホイール３が回転軸２０
を中心として回動するのみならず、セグメント５が回転
軸２０と平行な傾動軸２１を中心として局所的に傾動す
る。この傾動軸２１は、隣接する２個のセグメント５の
間に配置された弾性変形可能な橋部３３（第２図参照）
により構成する。動力伝達に由来するセグメントの傾動
軸２１を中心とする傾動運動は、次の二通りの理由によ
り、傾動運動全体が後述する三成分から構成されるよう
変更することができる。第１の理由は、ヘルド７に作用
する引張り応力により、隣接する２個の四部１７の間の
作動時のピンチ距離は不作動時の所望の公称ピッチ距離
よりも局所的に大きいことである。この−時的な局所的
ピンチ差は、セグメントの傾動により吸収することがで
きる。これは、動力伝達による第１戒分に引張り応力に
よる第２戊分が傾動として付加されることを意味するも
のである。第２の理由は、不作動時でもホイール１．３
における隣接する２個の突部１１の間のピッチ距離、お
よび／またはヘルド７における隣接する２個の凹部１７
の間のピンチ距離は、製造誤差に基づく公称ピッチ距離
からの異なる偏差を伴う。このピッチ誤差も、傾動軸２
１を中心とするセグメント５の傾動により吸収すること
ができる。すなわち、傾動運動全体は製造誤差に基づく
第３の成分を含むものである。

ヘルドがホイールのセグメントに巻掛けられ又は巻戻さ
れる際、関連するホイールのセグメントにおける走行面
とヘルドとの間の摩擦により伝達される動力が最大値に
達する以前に、ヘルドのへ−ンとセグメントの凹部との
形状結合に基づいて当該セグメントにより動力の一部が
既に伝達されている。このことは、衝撃や振動を伴わな
い動力伝達にとって特に好都合である。２個の突部の間
のピッチ距離の変動、並びに２個の凹部の間のピッチ距
離の変１）＋に基づくホイールセグメント５の傾動によ
り、セグメントに不必要な荷重が負荷される危険を防止
することが可能である。さらに、セグメントの傾動によ
り、最適な設計張力から外れた張力がベルトに作用して
セグメントに不必要な荷重を及ぼす危険を防止すること
も可能である。

なお、動力伝達装置の最大剛性は、所望の張力および所
望のピンチ距離からの偏差が最小のときに達成されるこ
とは言うまでもない。比較的高い剛性は、駆動系におけ
る伝達装置が制御上の観点から比較的幅広のヘルドを使
用すべき場合に特に重要である。上述した動力伝達装置
における傾動軸２１を中心とするセグメントの傾動によ
り、常に動力伝達が主としてホイールセグメン］・にお
ける走行面とベルトとの間の静摩擦により行われるため
、特に駆動方向の反転に際してのベルトおよびホイール
の間のスリップによる損失を著しく低減することが可能
となる。

第２図および第３図に示す動力伝達装置の第１実施例に
おいて、セグメントはホイールにおける半径方向に向け
て延在する２個の表面２５．２７．並びにホイールにお
ける軸線方向孔３１の内壁２９により限定する。弾性変
形可能な橋部３３を隣接する２個の軸線方向孔３１の間
に配置して、セグメント５に外力が負荷されたときに当
該セグメントをホイールの接線方向に変位可能とする。

第４図および第５図は本発明による動力伝達装置におけ
るホイールセグメントの第２実施例を示すものであり、
第１図〜第３図に示した構成要素に対応する構成要素は
、可能な限り同一の参照数字で表すものとする。本実施
例において、各セグメント５には、半径方向に向けて延
在する２個の表面２５．２７の間で半径方向軸線３５を
中心として捩りを付与したストリップ形状部分を設ける
。その結果、仮ばねとしての形態を有する捩り部分３７
が得られ、この捩り部分３７の弾性変形によりセグメン
ト５をホイールの接線方向に変位させることが可能とな
る。捩り部分３７は、走行面９および関連するホイール
のボス３８に対して溶接することができる。

第６図および第７図に示す本発明による動力伝達装置の
第３実施例において、各ホイールには複数のセクターに
区分された例えば金属製の２枚の円形ディスク３９．４
１を設ける。各セクターをホイールの半径方向に向けて
延在する２個の表面２５゜２７、並びにホイールにおけ
る軸線方向孔３１の内壁２９により部分的に限定する。

相互に対向するディスク３９．４１のセクター４３は、
走行面９および突部１１を有する金属製の橋部４５によ
り結合して共通の走行面を形成する。セグメント５にお
けるディスク３９．４１のセクター４３を、ホイールの
半径方向に向けて延在する同一の表面２５．２７．並び
に２個のセクターにおける同一の軸線方向に向けて延在
する孔３１の内壁２９により限定する。セグメントは、
２枚のディスク３９．４１の弾性変形可能な橋部３３に
よりディスクの接線方向に移動可能とする。ディスク３
９．４１は橋部４５および関連するホイールのポス３８
に対してン容接することができる。

第８図および第９図はヘルド７の一部を示すものである
。このヘルド７は、金属製ストリップにベーン１９の打
抜き加工および引続く曲げ力Ｈ工を施して凹部１７を形
式した構成とする。

第１０図に示す本発明によるモータ駆動装置は、電動モ
ータ４９と、モータ出力軸５１に結合された角度センサ
５３と、本発明による動力伝達装置と、制御ユニット５
５とを具えるものである。

制御ユニット５５において、角度センサ５３により計測
された位置および当該位置から算出されたモータ出力軸
５１の回転速度を、それぞれコンパレータ５７．５９に
より所望の位置および所望の回転速度と比較する。パス
ジェネレータ６１を設けて、負荷６２を移動させるべき
所望の経路（パス）に関連するディジクル信号をコンパ
レータ５７に供給する。

コンパレータ５７において、パスジェネレータ６１によ
り供給された信号を、信号処理回路６３により処理され
た角度センサ５３の位置信号と比較する。コンパレータ
５７の差分出力信号を制御装置６５、例えばＰＩ型また
はＰＩＤ型の制御装置に供給し、その出力信号を増幅器
６７により増幅してモータ４９に増幅形態で供給する。

信号処理回路６３により角度センサ５３の出力信号を回
転速度信号にも変換し、この信号は別のコンパレータ５
９に供給する。モータ出力軸と動力伝達装置の出力軸と
の間の確定的な動力伝達比により、角度センサ５３によ
る計測位置と負荷６２の位置との間には線形関係が存在
する。

角度センサ５３をモータ出力軸に結合したことにより、
制′４１■上の観点からは、角度センサ５３を動力伝達
装置の出力軸に結合する場合よりもモーフ駆動装置全体
の安定性を大幅に向上することができる。

この高い安定性に基づき、負荷を新たな所望位置まで移
動させる場合の移動速度を顕著に高めることができる。

上述した構成のモータ駆動装置においては、モータに組
込まれた安価な角度センサを使用するのが有利である。

高い動力を伝達する場合、複数の動力伝達装置を相互に
並列に配置することができる。本発明によれば、平行軸
を有する複数のホイールを１個以上の動力伝達装置によ
り同時に駆動することも可能である。ホイールは、全部
または一部を金属材料および／または合成樹脂材料によ
り構成することができる。本発明による動力伝達装置の
用途は、角度センサをモータに組込んだ上述の実施例に
限定されるものではない。すなわち、角度センサを負荷
に結合する場合には、本発明による動力伝達装置は、比
較的高価なセンサを使用しても差支えない駆動装置に用
いることは勿論である。このようにして生産規模のスケ
ールアップを達威し、動力伝達装置の製造コストの大幅
な節減を達成することが可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による動力伝達装置の概要を示す線図的
な側面図、 第２図は第１図の形式の動力伝達装置に使用し得るホイ
ールにおける２個のセグメントを示す第１実施例の線図
的な側面図、 第３図は第２図のＴＩＩ−ＴＩＩ線に沿う断面図、第４
図は第１図の動力伝達装置に使用し得るホイールにおけ
る２個のセグメントの第２実施例を示す線図的な側面図
、 第５図は第４図のＶ−Ｖ線に沿う断面図、第６図は第１
図の動力伝達装置に使用し得るホイールにおける２個の
セグメントの第３実施例を示す線図的な側面図、 第７図は第６図のＶｌｌ−Ｖｌｌ線に沿う断面図、第８
図は第１図の動力伝達装置に使用し得るベルトの一実施
例を示す線図的な平面図、第９図は第８図のＩＸ　−Ｉ
Ｘ線に沿う断面図、第１０図は第１図の動力伝達装置を
含むモータ駆動装置の一実施例を示す路線図である。 １．３・・・ホイール ２・・・動力伝達装置 ５・・・セグメント ７・・・無端ベルト ９・・・走行面 １１・・・突部 １３、１５・・・半径方向の表面 １７・・・凹部 １９・・・ベーン ２０・・・回転軸 ２１・・・傾動軸 ２５、２７・・・半径方向の表面 ２９・・・内壁 ３１・・・軸線方向孔 ３３・・・橋部 ３５・・・半径方向軸線 ３７・・・捩り部分 ３８・・・ボス ３９、４１・・・円形ディスク ４３・・・セクター ４５・・・橋部 ４９・・・電動モータ ５１・・・モータ出力軸 ５３・・・角度センサ ５５・・・制御ユニット ５７、５９・・・コンパレータ ６１・・・バスジェネレータ ６２・・・負荷 ６３・・・信号処理回路 ６７・・・増幅器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一対のホィールと、これらホィールの外周に巻掛け
   られた無端ベルトとを具える動力伝達装置において、各
   ホィールをばね力に抗してホィールの接線方向に変位し
   得る複数のセグメントに区分すると共にセグメントに半
   径方向に向けて延在する突部を有する走行面を設け、前
   記ベルトには動力伝達装置の作動時に前記突部をベルト
   と係合させるための凹部を形成し、主としてベルトと走
   行面との摩擦により一方のホィールから他方のホィール
   まで動力を伝達可能としたことを特徴とする動力伝達装
   置。 ２、請求項１に記載の装置において、セグメントをホィ
   ールにおける半径方向に向けて延在する表面と、ホィー
   ル内に形成された軸線方向孔の内壁とにより部分的に限
   定し、各セグメントを、関連するセグメントに外力を及
   ぼしたときにホィールにおける隣接する２個の軸線方向
   孔の間の弾性変形可能な橋部によりホィールの接線方向
   に変位可能としたことを特徴とする動力伝達装置。 ３、請求項１または２に記載の装置において、セグメン
   トをホィールにおける半径方向に向けて延在する表面に
   より部分的に限定し、これら表面の間で各セグメントに
   半径方向の軸線を中心とする部分的な捩りを付与し、各
   セグメントを関連するセグメントに外力を及ぼしたとき
   にホィールの接線方向に変位可能としたことを特徴とす
   る動力伝達装置。 ４、請求項１、２または３に記載の装置において、ホィ
   ールに複数のセクターに区分された複数の円形ディスク
   を設けると共にセクターをディスクにおける半径方向の
   接合面により部分的に限定し、異なるディスクのセクタ
   ーを相互に結合してセグメントを構成すると共に、関連
   するセグメントに外力を及ぼしたときにセクターをディ
   スクに関して接線方向に延在する面内で変位可能とした
   ことを特徴とする動力伝達装置。 ５、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置において
   、セグメントにインボリュート形状を有する突部を設け
   たことを特徴とする動力伝達装置。 ６、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置において
   、ベルトには、相互に対向する打抜きベーンにより限定
   される凹部を形成したことを特徴とする動力伝達装置。 ７、電動モータと、モータの出力軸に結合された角度セ
   ンサと、該出力軸により駆動される動力伝達装置として
   の、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置と、制御
   ユニットとを具え、該制御ユニットにより、角度センサ
   が検出したモータ出力軸の位置をモータ出力軸の所望位
   置と比較し、かつ、検出位置と所望位置との差を補償す
   べくモータを制御することを特徴とするモータ駆動装置
   。 ８、請求項１〜５のいずれか一項に記載の動力伝達装置
   または該動力伝達装置を含むモータ駆動装置に使用する
   に適したホィール。 ９、請求項６に記載の動力伝達装置または該動力伝達装
   置を含むモータ駆動装置に使用するに適したベルト。