JP2003214509A - ベルト式動力伝達機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】構造を単純にし、蛇行性能のばらつきを小さく
することにより、組立時間を短縮、組立熟練を必要とし
ない量産向きベルト式動力伝達装置 【解決手段】環状ベルト（２７）と該ベルトに内接し回
転する駆動側プウリィ（２８）と、転走輪（３９）と軸
心との間に弾性体（４０）を有する被駆動側プウリィ
（２９）と、これらを支持する筐体とからなり、該環状
ベルト（２７）に内接した該２本のプウリィ（２８）
（２９）の軸間距離が自由寸法時の最大軸間距離以上で
組み込むことにより、ベルトに必要とする張力を自動的
に生じするようにしたベルト式動力伝達機構

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は主として電子写真式
プリンター、複写機、パソコンのプリンターなどの、モ
ーターの駆動力を回転速度変化のなるべく少ない状態で
減速、増速をするベルトを使用した動力伝達機構に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真式プリンターや複写機などの動
力伝達部に利用されているスチールベルトは滑りを防止
するため、必ずベルトに張力を与えて使用されている。
このベルトに張力を与える手法は大別すると３つの手法
に分けられる。

【０００３】第１の手法は、ベルトの内側に組み込まれ
た駆動プウリィと非駆動プウリィの軸間距離を、ベルト
の長手方向に張力を与えられるように、ほんの僅か広げ
て固定する方法である。具体的にはベアリングなどによ
り、被駆動プウリィを回転自由に支持している被駆動軸
の両端支持部が、筐体に孔設された長孔に勘合してお
り、この勘合した軸の支持部に孔設されたネジにより、
筐体との間でベルトに張力を与えてから固定できるよう
な機構を有している。

【０００４】第２の手法としては、被駆動プウリィ軸の
両端支持部が被駆動プウリィ軸の軸心以外別の軸心から
出たアームにより支持され、このアームをベルトに張力
の加えられる方向に力を掛けて固定したり、あるいは、
ばね力により常時ベルトを張架している。

【０００５】第３の手法としては、駆動プウリィ、被駆
動プウリィとは別に第３のテンションプウリィを設けこ
れをベルトの内面又は外面に押し当てて、ベルトに張力
を生じさせる方法である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述した第１の手法で
は、プウリィ軸の支持部のネジを調整することにより、
ベルトに張力を与えるが、このネジによる調整はユニッ
トを使用状態で回転しベルトの蛇行を見ながら、ベルト
がプウリイ幅の中央になるようにする必要があり、張力
については、組立て者の感による面が多かった。スチー
ルベルトは剛性が高いため調整は微妙で熟練が必要であ
る。

【０００７】ベルトの張力は音波により測定をすること
ができるが、この測定はバラツキが生ずるため、繰り返
し行いバラツキを補正する必要があり時間がかかる。

【０００８】第２の手法ではテンションプウリィ軸を支
えるアームを左右均等に押し付ける必要があり、この方
式もベルトが蛇行しないようにベルトを転動状態にしな
がら調整後位置固定する。また、ばねにより常時ベルト
に張力が生じる方式のものでも、ばねが必ず左右等価に
できているとは言えないため、ばねの調整機構を設け、
ベルトの蛇行を調整する必要があり、組立てに工数がか
かり量産には向かない機構である。

【０００９】また、第３の手法については、テンション
プウリィおよび、これを支持するアームおよびばねなど
の部品が必要なため重量が重くなる上に製造コストも高
価なものとなり量産向きとはなりにくい。また、組立性
についても前述した第１の手法、第２の手法と同じよう
な課題を持っている。

【００１０】本発明は以上のような従来方式に対し、部
品点数の減少と組立性に鑑みてなされたもので、単純で
部品点数は少なくなり、量産向きのベルト駆動機構を提
供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明が提供するベルト
式動力伝達機構の第１の手段は、図１，図２に示す、環
状ベルト（１）と該ベルト（１）に内接し回転する駆動
プウリィ（２）と、転走輪（３）と軸心（４）との間に
弾性体（５）を有する被駆動プウリィ（６）と、これら
を支持する図示されていない筐体とからなり、該環状ベ
ルト（１）に内接した該２本のプウリィ（２）と（６）
の軸間距離が力を加えずに張った、自由寸法時の最大軸
間距離以上で組み込むことにより、該環状ベルト（１）
に張力を保有させる構造としたものである。

【００１２】本発明が提供するベルト式動力伝達機構の
第２の手段は、図３に示す、環状ベルト（７）と該ベル
ト（７）に内接し回転する駆動プウリィ（８）と被駆動
プウリィ（９）と、転走輪（１０）と軸心（１１）との
間に弾性体（１２）を有するアイドラープウリィ（１
３）と、これらを支持する図にはない筐体とからなり、
該環状ベルト（７）に内接する状態で該駆動プウリィ
（８）と被駆動プウリィ（９）とこれらを支持する該筐
体に該転走輪（１０）と軸心（１１）との間に弾性体
（１２）を有するアイドラープウリィ（１３）の該弾性
体（１２）が力を受けて圧縮されるような関係寸法で組
み込むことにより、該環状ベルト（７）に所定の初期張
力を与える構造としたものである。

【００１３】ここで、駆動側プウリィ（８）、被駆動側
プウリィ（９）は、いずれも夫々の軸（１４）（１５）
に駆動力が伝達できる圧入勘合がされ図示にはないがそ
れぞれ筐体に支持されている。

【００１４】同様に、アイドラープウリィ（１３）の軸
心（１１）は、これを支持する軸（１６）に勘合してお
り、この中心は転走輪（１０）のセンターＱ１よりもベ
ルトに近いＱ２の位置に設けられた図にない軸受により
筐体で支持されている。このため転走輪（１０）と軸心
（１１）との間にある弾性体（１２）は押圧され、また
環状ベルト（７）はこれにより初期張力が与えられる。

【００１５】図４は本発明が提供するベルト式動力伝達
機構の第２の手段の別案で、環状ベルト（１７）と該ベ
ルト（１７）に内接し回転する駆動プウリィ（１８）と
被駆動プウリィ（１９）と、転走輪（２０）と軸心（２
１）との間に弾性体（２２）を有するアイドラープウリ
ィ（２３）と、これらを支持する図にはない筐体とから
なり、該環状ベルト（１７）に外接する状態で該駆動プ
ウリィ（１８）と被駆動プウリィ（１９）とこれらを支
持する該筐体に該転走輪（２０）と軸心（２１）との間
に弾性を有するアイドラープウリィ（２３）の弾性体
（２２）が力を受けて圧縮されるような関係寸法で組み
込むことにより、該環状を有するベルト（１７）に所定
の初期張力を与える構造としたものである。

【００１６】ここで、駆動側プウリィ（１８）、被駆動
側プウリィ（１９）は、いずれも夫々の軸（２４）（２
５）に駆動力が伝達できる圧入勘合がされており図示に
はないがそれぞれ筐体に支持されている。

【００１７】同様に、アイドラープウリィ（２３）の軸
心（２１）は、これを支持する軸（２６）に勘合してお
り、この中心は転走輪（２０）のセンターＱ３よりもベ
ルトに近いＱ４の位置に設けられた図にない筐体の軸受
で支持されている。このため転走輪（２０）と軸心（２
１）との間にある弾性体（２２）は押圧され、環状ベル
ト（１７）はこれにより初期張力が与えられる。

【００１８】本発明が提供する第３の手段は環状ベルト
の材質を金属とした請求項１または、請求項２のベルト
式動力伝達機構である。

【００１９】本発明が提供する第４の手段は転走輪と軸
心との間の材質をゴムとした請求項１または、請求項２
のベルト式動力伝達機構である。

【００２０】本発明が提供する第５の手段は転走輪と軸
心との間の材質を金属とした請求項１または、請求項２
のベルト式動力伝達機構である。

【００２１】

【作用】本発明が提供するベルト式動力伝達機構の第１
の手段に関する作用について、図１，図２により説明す
る。ベルトを利用した動力伝達機構により動力を伝達す
るためには、環状を有するベルトと該ベルトに内接する
駆動プウリィと被駆動プウリィとの間に、初期張力が必
要である。

【００２２】ベルトは張力により伸びる引張ばねの特性
で、被駆動プウリィの転走輪と軸心との関係は圧縮ばね
と引張ばねの合成された特性で、両者を合成したばねの
特性は１つのばねと等価の特性で示される。

【００２３】従って、ベルトの初期張力は、ベルト
（１）に内接した駆動プウリィ（２）と被駆動プウリィ
（６）との間に引張力をかけない図１の自由状態におけ
る最大軸間距離からさらに広げることにより、合成ばね
定数を適用し算出することができる。

【００２４】図２は組立時の寸法関係を示すもので、ベ
ルト（１）に必要なトルクを伝達できる初期張力を負荷
したときのベルトの伸びδ１と被駆動プウリィ（６）の
転走輪（３）と軸心（４）との圧縮量δ２の合計値δ３
だけ広げられて筐体に組込まれる。

【００２５】あらかじめ必要なトルクを伝達できる初期
張力を与え得る軸間寸法を算出し製造すれば、組立ただ
けで所期の張力を設定されたユニットとして完成するこ
とができる。

【００２６】特許請求項２に関しては、前述のものとや
ゝ異なり複雑となるが図３において、 転走輪（１
０）と軸心との間に弾性を有するアイドラープウリィ
（１３）の転走輪（１０）の中心Ｑ１よりも軸心（１
１）の中心Ｑ２を環状ベルト（７）に近づけて構成する
ことにより、弾性体（１２）がベルトを押すことにより
環状を有するベルト（７）に初期張力を付与できるの
で、駆動力はベルトをとうして動力を伝達することがで
きる。

【００２７】請求項２の発明は特許請求項１に対し、部
品点数が多く不利であるが、転走輪と軸心との間にある
弾性体（１２）に特許請求項１では付加される回転トル
クの力が伝達されない。このため駆動軸と被駆動軸との
つながり剛性が高く、駆動軸の回転特性を関連良く伝え
ることができる。

【００２８】また、 転走輪と軸心との間にある弾
性体（１２）に加える力も、ベルトとの接触角が小さい
ため小さな力でベルトには大きな張力を発生できるので
弾性体は軟らかいものでよく弾性体の耐久性上からは有
利である。

【００２９】特許請求項２の実施例の別案を図４で説明
する。本発明は図３におけるものと、 転走輪（２
０）と軸心（２１）との間に弾性を有するアイドラープ
ウリィ（２３）の位置が環状ベルトの外側に設置された
点が異なるが、特許請求項１に対する特性上の利点は同
等である。図３の手段に対し、図４の手段は駆動軸に対
するベルト接触角θが大きく取れることにより、環状ベ
ルトの初期張力を低く設定できる。しかし、図４の手段
は環状ベルトの曲げ方向が直線状態からプウリィ側へ１
方向であるのに対し図４の手段はアイドラープウリィ
（２３）が環状ベルト（１７）の外側にあるために環状
ベルト材は両振曲げ耐久を受けることになり、耐久性上
は不利となる。いずれにしても、これら全体構成の選択
は、駆動系以外の他の部分との関係でも決まることにな
るものであり、設計の自由度を広げるものである。

【００３０】本特許の請求項１及び請求項２は各種のベ
ルト材質に適用できるが、特に請求項３として、ベルト
の剛性が強い金属ベルトを規定した。中でもステンレス
スチールベルトは板厚２０〜６０μｍと薄いため屈曲耐
久に強く長手方向の剛性も強いので、ベルト円周長をば
らつきなく正確に作成すれば、ベルトの張力は、転走輪
と軸心との間の弾性体をそれほど大きくしないでも固体
間の特性がばらつかないため、量産向けの減速機として
製造できる。

【００３１】

【実施例 １】本発明が提供するベルト式動力伝達機構
の実施例を図５及び図６に示す。図５において、（２
７）は環状ベルトで、駆動プウリィ（２８）と被駆動プ
ウリィ（２９）とにより初期張力を加えられた状況で張
られている。駆動プウリィ（２８）は駆動モーター（３
０）の軸（３１）と駆動トルクが伝達できるような締代
をもって圧入されている。

【００３２】モーター（３０）は図に示してないが、筐
体Ａ（３２）にボルトにより締結されている。また、こ
のこの筐体Ａは（３３）の筐体Ｂと図６に示すボルト
（３４）により、１つの箱状となるよう締結されて、各
々ブッシュ（３５ａ）と（３５ｂ）とにより被駆動軸
（３６）を回転自由となるよう支持している。

【００３３】被駆動軸（３６）は被駆動プウリィの内輪
ハブ部（３７）にトルクが伝達できるよう圧入されてお
り、外輪部（３８）の外径部と転走輪（３９）の内径部
との間にゴムやウレタンなど弾性体（４０）が接着或い
は圧入によりトルクが伝達できる状態に組立てられてい
る。

【００３４】図６において、環状ベルト（２７）と駆動
プウリィ（２８）と被駆動プウリィ（２９）とは、これ
らの間に力を加えられられていない自由寸法時の軸間よ
りも、軸間距離は広く設定される。

【００３５】したがって、組立時には環状ベルト（２
７）は若干伸びた状態で、被駆動プウリィ（２９）は弾
性体（４０）の部分が２軸間においてモーター側は広が
り、それと被駆動軸（３６）との反対側はつぶされた状
態に組み込まれる。

【００３６】これらの関係は前述の作用で説明した、あ
らかじめ求められた関係となっているため、組立てるこ
とにより自動的に環状ベルト（２７）には初期張力が設
定される。

【００３７】なお、特許請求項２の実施例は図３、図４
と図５、図６を組み合わせるとその構成は容易に想像で
きるものとなるため表示は割愛する。特許請求項３につ
いても同様に表示は割愛する。

【００３８】

【実施例２】特許請求項４の実施例を説明する。すでに
図５および、図６に示されている被駆動プウリイは本発
明の鍵となる部品で、弾性体（４０）としてはゴム、各
種発泡体などが考えられる。また、特性的に見ると防振
特性のゴムなども減速機の音振動特性向上用として利用
できる。

【００３９】図３及び図４における、特許請求項２のよ
うな構成の場合アイドラープウリイ（１３）（２３）は
ベルトに対して接触角φが小さいためわずかな押し付け
荷重でもベルトには大きな張力を発生する。そのため弾
性体のばね定数は小さな値が望ましくゴムなどの発泡材
を使うとまとまりのよい製品となる。

【００４０】

【実施例３】これに対し図１、図２における、特許請求
項２のような構成の場合被駆動プウリイの弾性体（５）
には、ベルトの初期張力が直接付加されるためその弾性
体のばね定数は大きな値が必要となる。また、常時大き
な負荷があるため、クリープの発生するような材質より
も特許請求項５のような金属を使用したばね特性のほう
が望ましい。

【００４１】図７および図８に特許請求項１における被
駆動プウリィ並びに特許請求項２におけるアイドラープ
ウリィの他の実施例をしめす。本発明は、被駆動プウリ
ィの軸心部分（４１）と外輪の転走部（４２）とを一体
的に薄板からプレス成形したもので、中間のスポーク部
（４３）に相当するところは円盤状でかつ断面を波状と
することにより弾性を持たせたものであり、形状が単純
であり、量産向にした方式である。

【００４２】

【実施例４】図９および図１０に特許請求項１における
被駆動プウリィ並びに特許請求項２におけるアイドラー
プウリィの他の実施例をしめす。本発明は、被駆動プウ
リィの軸心部分（４４）と外輪の転走部（４５）との間
に星型スポーク状の断面が波形をした変形ばね（４６）
を溶接或いは圧入で装着したもので実施例２よりも半径
方向のばね定数を柔らかくできるようにしたものであ
る。

【００４３】なお、請求項１のプウリィは駆動側、被駆
動側と説明してあるが、これは対応するユニットの減速
比により、機能として逆の利用をさせることができる。
また、これまでの図では１段減速の例でしか示してない
が、減速比の大きな場合は２段、３段など多段にできる
ことは容易に考えられる。さらに、本発明はベルトの上
に物を載せて搬送に使われるベルトコンベアーとしても
使用するこができる。

【００４４】

【本発明による効果】以上述べたように、環状ベルトに
内接した駆動プウリィと転走輪と軸心との間に弾性を有
する被駆動プウリィの軸間距離が自由寸法時の最大軸間
距離以上に組み込むことにより、環状ベルトに個体間バ
ラツキの少ない安定した初期張力を組立時で付加するこ
とができる。また、部品点数を少なくすることと組立時
の調整時間を短くすることができるため量産向きに対応
することができる。

【００４５】環状ベルトに内接し回転する状態の駆動プ
ウリィと被駆動プウリィと、該環状ベルトに内接又は外
接しベルト転走輪と軸心との間に弾性体を有するアイド
ラープウリィと、これらを支持する筐体とからなり、該
環状ベルトに内接する該駆動プウリィと被駆動プウリィ
とこれらを支持する該筐体に該環状ベルトに内接又は外
接する転走輪と軸心との間に弾性を有するアイドラープ
ウリィの弾性体が力を受けて圧縮される寸法で組み込ま
れることにより、該アイドラープウリィの弾性体に回転
トルクが伝達されることがなく、駆動軸からベルトをと
うして被駆動軸を直接駆動できることによりモーター回
転を関連良く被駆動軸に伝達することができる。また、
アイドラープウリはベルトとの接触角が小さいため、小
さい力でもベルトに大きな張力を発生でき、弾性体には
強い力がかからないので耐久性の良いものにすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の概念説明補助図

【図２】 本発明の概念説明図

【図３】 本発明の請求項２概念図

【図４】 本発明の請求項２の他の概念図

【図５】 本発明の実施例１、

【図６】のＡ−Ａ断面図

【図６】 本発明の実施例１、

【図５】のＢ矢視図

【図７】 本発明の実施例３の正面図

【図８】

【図７】のＡ−Ａ断面図

【図９】 本発明の実施例４の正面図

【図１０】

【図９】のＡ−Ａ断面図

【主な部品名】

１・・・・環状ベルト ２・・・・駆動プウリィ ５・・・・弾性体 ６・・・・ベルト転走面と軸心間に弾性を有する被駆動
プウリィ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】環状ベルトと該ベルトに内接し回転する駆
   動プウリィと、該ベルトに内接する転走輪と軸心との間
   に弾性を有する被駆動プウリィと、これらを支持する筐
   体とからなり、該環状ベルトに内接した該２本のプウリ
   ィの軸間距離が自由寸法時の最大軸間距離以上で組み込
   まれたベルト式動力伝達機構
2. 【請求項２】環状ベルトと該ベルトに内接し回転する駆
   動プウリィと被駆動プウリィと、転走輪と軸心との間に
   弾性を有するアイドラープウリィと、これらを支持する
   筐体とからなり、該環状ベルトに内接または外接する状
   態で該駆動プウリィと該被駆動プウリィとこれらを支持
   する該筐体に該転走輪と軸心との間に弾性を有するアイ
   ドラープウリィの弾性体が該ベルトとの間で力を受けて
   圧縮されるような寸法で組み込まれたベルト式動力伝達
   機構
3. 【請求項３】環状ベルトの材質を金属とした、請求項１
   または請求項２記載のベルト式動力伝達機構。
4. 【請求項４】転走輪と軸心との間の弾性体の材質をゴム
   とした、請求項１または請求項２記載のベルト式動力伝
   達機構。
5. 【請求項５】転走輪と軸心との間の弾性体の材質を金属
   とした、請求項１または請求項２記載のベルト式動力伝
   達機構