JP4299603B2

JP4299603B2 - 伝動平ベルト用のアイドラ装置

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Publication number: JP4299603B2
Application number: JP2003272923A
Authority: JP
Inventors: 博文宮田; 真一郎西川
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 2003-07-10
Filing date: 2003-07-10
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2023-07-10
Also published as: DE102004030538B4; CN1576653A; DE102004030538A1; JP2005030546A; CN100487282C; US20050009657A1; US7364522B2

Description

本発明は、伝動平ベルト用のアイドラ装置に関するものである。

平ベルトを用いた伝動装置においては、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、他の伝動ベルトに比べて、プーリ軸の正規位置からのずれや、軸加重の変化によるプーリ軸のたわみ、プーリの揺れなど、伝動装置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、平ベルトが平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、平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。しかし、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、ベルト幅の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。

これに対して、平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１参照）。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。
特開平６−３０７５２１号公報

しかし、平プーリに上述の如き溝加工をするときは、該平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。そのために、平ベルト伝動装置は、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。

そこで、本発明は、平ベルトの蛇行や片寄りを確実に防止することができるようにして、平ベルト伝動装置を各種の産業機械、その他の機器に有効利用できるようにせんとするものである。

本発明は、このような課題に対して、平ベルトの長さ、接触角の調節、張力の付与、ベルト走行方向の変更等のために用いられているアイドラに蛇行・片寄り防止機能を与えるようにした。

すなわち、本発明は、平ベルトを用いた伝動装置用のアイドラ装置であって、
伝動用の平ベルトが巻き掛けられるアイドラと、
上記アイドラを回転自在に支持する軸部材と、
上記軸部材を、上記アイドラが上記平ベルトに対して左右に斜交い状態になるように、当該アイドラの回転軸に対し直交する揺動軸を中心として揺動自在に支持する支持手段と、
上記アイドラの両側に配置されると共に、上記軸部材に対して固定された一対の伝動部材とを備え、
上記揺動軸は、上記一対の伝動部材の間に配置され、
上記平ベルトが一方の側に片寄って上記アイドラから逸れた上記平ベルトが一方の伝動部材に接触したときに、該平ベルトの動力が上記軸部材に伝わることによって当該軸部材に上記揺動軸回りのモーメントが発生し、上記平ベルトの片寄ってきた側がベルト走行方向の先側になるように上記アイドラが斜交いになることを特徴とする。

このアイドラ装置によれば、平ベルトがアイドラの幅中央から逸れて伝動部材に接触すると、該伝動部材に平ベルトの動力（走行力）が加わり、この伝動部材を介して軸部材に揺動力が与えられる。それによって軸部材が傾いて、アイドラは平ベルトに対して当該伝動部材の存する側とは反対側へ斜交いになって回転するようになり、平ベルトにアイドラの幅中央へ戻す力が与えられる。

好ましいのは、
上記アイドラ両側の伝動部材は、該アイドラのベルト巻き掛け面と面一になったベルト接触面を備えていることである。

従って、平ベルトはアイドラから逸れたときにその内面（伝動面）又は外面（背面）が伝達部材のベルト接触面に接触することになり、平ベルト側面の摩耗、毛羽立ち、あるいは心線のほつれが避けられる。

また、好ましいのは、
上記軸部材は筒状に形成されていて、
上記支持手段は、上記筒状軸部材に挿入された支持ロッドと、該支持ロッドに上記筒状軸部材を揺動自在に支持するピンとによって構成され、
上記ピンが上記アイドラの幅の中央付近に配置され、且つ該アイドラの軸心に対して直交するように設けられていることである。

従って、アイドラの揺動中心が該アイドラの幅の中央付近に設けられているから、揺動角を大きくして平ベルトの蛇行・片寄りを速やかに解消する上で有利になるとともに、アイドラ装置のコンパクト化に有利になる。

さらに、好ましいのは、
上記筒状軸部材の筒内面と上記支持ロッドとには、上記アイドラに巻き掛けられる上記平ベルトの張力を受けて互いに摺動自在に接触する平坦面が形成され、
上記ピンは上記平坦面に垂直に設けられていることである。

従って、筒状軸部材と支持ロッドとが平ベルトの張力によって互いに摺動自在に接触しているから、その接触によって筒状軸部材に揺動抵抗が働き、アイドラが平ベルトの走行振動等によって不用意に揺動すること、あるいはアイドラ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。

また、本発明は、上述の如きアイドラ装置が平ベルトに張力を付与するように押し当てられていることを特徴とする平ベルト伝動装置である。

従って、平ベルトに対して安定した張力を与えながら、該平ベルトの蛇行や片寄り走行を防止することができ、平ベルトの伝動能力を十分に発揮させる上で有利になる。

以上のように、本発明によれば、伝動用の平ベルトが巻き掛けられるアイドラの軸部材を揺動自在に設けるとともに、該アイドラの両側に、平ベルトが接触したときに該平ベルトの動力を上記軸部材に伝えて、アイドラを平ベルトに対して反対側へ斜交い状態にする伝動部材を配置したから、平ベルトがアイドラの幅中央から片側に逸れても、伝動部材に接触すると、該アイドラが平ベルトに対して斜交い状態になって、平ベルトにアイドラの幅中央へ戻す力が与えられることになり、該平ベルトの蛇行ないしは片寄りを速やかに且つ確実に解消することができる。

よって、平プーリのクラウンを緩やかにすることができ、さらにはクラウンのないフラットプーリを使用することも可能になり、プーリの設計が容易になるとともに、平ベルトの心線の張力分布も均等に安定したものになり、平ベルトの耐久性の向上、伝動能力の向上に有利になる。

また、平ベルトがアイドラから逸れたときにその内面（伝動面）又は外面（背面）が伝達部材のベルト接触面に接触するようにすれば、平ベルト側面の摩耗、毛羽立ち、あるいは心線のほつれを避けることができ、平ベルトの耐久性の向上に有利になる。

また、上記軸部材を筒状に形成し、該筒状軸部材に支持ロッドを挿入し、該支持ロッドに筒状軸部材をアイドラの幅の中央付近においてピンによって揺動自在に支持するようにすれば、揺動角を大きくして平ベルトの蛇行・片寄りを速やかに解消する上で有利になるとともに、アイドラ装置のコンパクト化に有利になる。

また、上記筒状軸部材の筒内面と上記支持ロッドとには、上記アイドラに巻き掛けられる平ベルトの張力を受けて互いに摺動自在に接触する平坦面を形成し、該平坦面に対して上記ピンを垂直に設けるようにすれば、平ベルトの張力によって筒状軸部材に揺動抵抗を与えることができ、アイドラが不用意に揺動することや左右に小刻みに揺動するハンチングを生ずることを防止する上で有利になる。

また、上述の如きアイドラ装置が平ベルトに張力を付与するように押し当てられている平ベルト伝動装置によれば、平ベルトに対して安定した張力を与えながら、該平ベルトの蛇行や片寄り走行を防止することができ、平ベルトの伝動能力を十分に発揮させる上で有利になる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示す平ベルト伝動装置において、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に平ベルト３が巻き掛けられ、この平ベルト３にはアイドラ装置４が押し当てられている。

アイドラ装置４は、図２に示すように、平ベルト３が巻き掛けられるアイドラ５と、アイドラ５の両側に配置された伝動部材６，６と、アイドラ５及び伝動部材６，６を揺動自在に支持する支持手段７とを備えている。支持手段７は、支持ロッド８とピン９とによって構成されている。

図３に示すように、アイドラ５は、筒状の軸部材１１にベアリング１２によって回転自在に支持されている。一方の伝動部材６は、軸部材１１と一体に成形されていて、該軸部材１１の一端より遠心方向に鍔状に張り出している。他方の伝動部材６は、軸部材１１の他端に結合されていて、該他端より延伸方向に鍔状に張り出している。

伝動部材６，６の周縁部にはベルト受け部１３，１３が円筒状に形成され、該ベルト受け部１３，１３の外側縁には遠心方向に張り出した鍔１４，１４が形成されている。ベルト受け部１３は、アイドラ５のベルト巻き掛け面と面一になったベルト接触面１３ａを備えている。このベルト接触面１３ａは、アイドラ５から離れるに従ってアイドラ５のベルト巻き掛け面よりも遠心方向に高くなるように傾斜している。

支持ロッド８は、当該平ベルト伝動装置が設けられるハウジング等の支持体にネジ結合される、又は支持体より延びるブラケットにネジ結合される取付部（ネジ部）８ａと、該取付部８ａの一端に続いて設けられ筒状軸部材１１の筒孔に挿入された支持部８ｂとからなる。支持部８ｂは、取付部８ａよりも大径の断面円形ロッドの直径方向に対応する部位をＤ字状にカットして形成されたものであり、このＤカットによって、図４に示すように、互いに平行になった平坦な摺動面８ｃ，８ｃが形成されている。

従って、支持部８ｂは、相対応する平坦な摺動面８ｃ，８ｃと、この摺動面８ｃ，８ｃの側縁同士を結ぶ両サイドの円弧面とを備えて、断面形状が略長方形状になっている。

一方、筒状軸部材１１の筒孔は、支持ロッド８の支持部８ｂの断面形状に対応して断面略長方形状に形成されている。すなわち、筒状軸部材１１の内面には、支持ロッド８の摺動面８ｃ，８ｃが摺動自在に接触する平坦な摺動面１１ａ，１１ａが相対向するように形成され、また、この摺動面１１ａ，１１aの両側縁を結ぶ両サイドの円弧面が形成されている。

支持手段７のピン９は、支持ロッド８の支持部８ｂに形成された貫通孔に嵌められ、該ピン９の両端は筒状軸部材１１に形成された支持孔に嵌められている。支持ロッド８の貫通孔はアイドラ５の幅の中央付近において摺動面８ｃと直交する方向に形成されている。換言すれば、ピン９はアイドラ５の幅の中央付近に配置され、支持ロッド８の摺動面８ｃに直交している。

そうして、支持ロッド８の支持部８ｂの両サイドの円弧面と筒状軸部材１１の筒孔の両サイドの円弧面との間に、ピン９を軸として筒状軸部材１１が揺動することを許容する隙間１５，１５が形成されている。

次にアイドラ装置４の使用方法の一例及び働きについて説明する。図１に示すように、アイドラ装置４は当該実施形態ではテンションプーリとして用いるべく、平ベルト３の背面に当て、該平ベルト３に張力を付与している。図４に示すように、アイドラ装置４は、平ベルト３に張力を与えたときの反力、すなわち、ベルト張力Ａ，Ａの合力Ｂが支持ロッド８のＤカット面、すなわち、摺動面８ｃに対して略直交するように設ける。

上記使用状態において、図５に示すように、アイドラ５の幅の中央付近に掛かっていた平ベルト３が鎖線で示す如くアイドラ５の中央から逸れて片側の伝動部材６のベルト受け部１３に接触すると、当該伝動部材６はベルト走行方向の前側が平ベルト３によって内側に引かれる。これにより、アイドラ５は、軸部材１１と共にピン９を軸として直ちに揺動（回転変位）して、鎖線で示す如く平ベルト３に対して当該伝動部材６とは反対側に向かって斜交いになって回転するようになる。

従って、平ベルト３には、アイドラ５の上記斜交い状態での回転によってアイドラ５の中央側に戻す力が働く。平ベルト３が復帰すると、アイドラ５は平ベルト３からベルト走行方向に回転力を受けるから、ピン９を軸として先の揺動とは逆方向に回転変位し、元の状態、すなわち、支持ロッド８と直交する状態に戻る。平ベルト３がアイドラ５の幅の中央付近から反対側の伝動部材６の方へ逸れた場合も同様である。

このように、平ベルト３がアイドラ５から逸れると、直ちにアイドラ５が揺動して平ベルト３を元に戻すから、平ベルト３の蛇行や片寄り走行は実質的にはなくなる。

また、支持ロッド８及び筒状軸部材１１の摺動面８ｃ，１１ａに対して平ベルト３から反力が垂直に作用するから、この両摺動面８ｃ，１１ａに適度の摺動抵抗が働く。よって、平ベルト３がアイドラ５の中央付近を走行しているときに、アイドラ５が平ベルト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。

また、平ベルト３はアイドラ５から逸れたとき、その耐摩耗性の高い背面が伝動部材６のベルト接触面１３ａに接触するだけであるから、平ベルト３の側面がほころびることが避けられる。よって、平ベルトの側面のほころび、心線のほつれ等を防止するための特殊加工が不要になり、平ベルトの製造コスト低減に有利になる。

さらに、仮に平ベルト３にアイドラ５から大きく逸れるような異常な外力が働いても、平ベルト３は伝動部材６の鍔１４に当たり、アイドラ装置４から脱落することが防止される。

また、上記実施形態の如く、アイドラ装置４をテンションプーリとして使用すると、平ベルト３に対して安定した張力を与えることができ、平ベルト３の伝動能力を十分に発揮させる上で有利になる。

なお、上記実施形態では、伝動部材６のベルト受け部１３が円筒状に形成されているが、平ベルト３がアイドラ５に巻き掛けられている側にのみ、円弧状に形成して設けてもよい。

また、上記実施形態の如くベルト受け部１３を円筒状に形成する場合は、伝動部材６を軸部材１１に対して回転自在に設け、平ベルト３が伝動部材６に接触したときに伝動部材６が回転するようにすれば、平ベルト３の摩耗を極力抑える上で有利になる。その場合、平ベルト３が伝動部材６に接触したときに、ベルト走行力の一部がアイドラ５の揺動力に変換されるように、伝動部材６はアイドラ５よりも回転抵抗を大きくする。

伝動部材の回転抵抗を大きくする手段としては、例えば、伝動部材の回転を発電に利用する発電手段を設けて回転抵抗を発生させる、伝動部材に永久磁石を取り付けて磁力によって回転抵抗を発生させる、伝動部材にフィンを取り付け、当該回転力を風力に変換させて回転抵抗を発生させる、等がある。

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

また、軸部材１１を揺動自在に支持する支持手段７としては、上記実施形態のものに限らず、例えば、軸部材の両端にリンクを連結して、この両リンクを平行に変位させる平行リンク機構を形成して軸部材１１を揺動させる、軸部材の両端に、該軸部材が中立位置（ベルト走行方向と直交する位置）になるように、該走行方向前後から付勢する付勢手段を設け、それら付勢手段の付勢に抗して軸部材の一端を移動させることにより、揺動させるなど、種々の機構を採用することができる。

本発明に係る平ベルト伝動装置の側面図である。本発明に係るアイドラ装置の斜視図である。同アイドラ装置の断面図である。同アイドラ装置とベルト張力との関係を示す説明図である。同アイドラ装置の作動を示す平面図である。

符号の説明

１駆動プーリ
２従動プーリ
３平ベルト
４アイドラ装置
５アイドラ
６伝動部材
７支持手段
８支持ロッド
８ａ摺動面（平坦面）
９ピン
１１軸部材
１１ａ摺動面（平坦面）

Claims

伝動用の平ベルトが巻き掛けられるアイドラと、
上記アイドラを回転自在に支持する軸部材と、
上記軸部材を、上記アイドラが上記平ベルトに対して左右に斜交い状態になるように、当該アイドラの回転軸に対し直交する揺動軸を中心として揺動自在に支持する支持手段と、
上記アイドラの両側に配置されると共に、上記軸部材に対して固定された一対の伝動部材とを備え、
上記揺動軸は、上記一対の伝動部材の間に配置され、
上記平ベルトが一方の側に片寄って上記アイドラから逸れた上記平ベルトが一方の伝動部材に接触したときに、該平ベルトの動力が上記軸部材に伝わることによって当該軸部材に上記揺動軸回りのモーメントが発生し、上記平ベルトの片寄ってきた側がベルト走行方向の先側になるように上記アイドラが斜交いになる
ことを特徴とする伝動平ベルト用のアイドラ装置。
請求項１において、
上記アイドラ両側の伝動部材は、該アイドラのベルト巻き掛け面と面一になったベルト接触面を備えていることを特徴とする伝動平ベルト用のアイドラ装置。
請求項１又は請求項２において、
上記軸部材は筒状に形成され、上記支持手段は、上記筒状軸部材に挿入された支持ロッドと、該支持ロッドに上記筒状軸部材を揺動自在に支持するピンとによって構成され、
上記ピンが上記アイドラの幅の中央付近に配置され、且つ該アイドラの軸心に対して直交するように設けられていることを特徴とする伝動平ベルト用のアイドラ装置。
請求項３において、
上記筒状軸部材の筒内面と上記支持ロッドとには、上記アイドラに巻き掛けられる上記平ベルトの張力を受けて互いに摺動自在に接触する平坦面が形成され、
上記ピンは上記平坦面に垂直に設けられていることを特徴とする伝動平ベルト用のアイドラ装置。
請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載されたアイドラ装置が平ベルトに張力を付与するように押し当てられていることを特徴とする平ベルト伝動装置。