JP4891046B2 - 調心機能付きプーリ - Google Patents

Description

この発明は、平ベルト伝動装置の平ベルトの蛇行や片寄り走行を自動的に修正することができるようにした調心機能付きプーリに関するものである。

一般に、平ベルトを用いたベルト伝動装置においては、負荷の変動によるベルトの振動等に起因して平ベルト（以下、単にベルトという）が蛇行し、あるいは、ベルト案内用プーリの片側に片寄って走行することがよくある。

特許文献１においては、ベルトの蛇行や片寄り走行を自動的に修正することができるようにした伝動ベルト用プーリを提案している。この伝動ベルト用プーリにおいては、ベルトが蛇行し、あるいは、片寄り走行した場合に、そのベルトからプーリ本体に負荷されるラジアル荷重により、そのプーリ本体をラジアル荷重の方向に高低差が生じるように傾斜させると共に、ベルトの走行方向に対しても傾斜させ、そのプーリ本体の傾斜によりベルトに戻し力を付与して、プーリ本体の幅方向の中央位置にベルトを戻すようにしている。

特開２００５−２９９８４７号公報

ところで、上記特許文献１に記載された伝動ベルト用プーリにおいては、静止部材に固定される支持軸の先端部に半円形の先端軸部を設け、その先端軸部に半円形の中心孔を有する軸部材を嵌合し、その軸部材と先端軸部の双方を半径方向に貫通する支持ピンによって軸部材を揺動自在に支持し、上記軸部材によってプーリ本体を回転自在に支持し、上記先端軸部と軸部材の中心孔の平坦な対向面間にニードルベアリングを組込んだ部品点数の多い複雑な構成であるため、組立てに手間がかかるという問題がある。

また、ベルトからプーリ本体に負荷されるラジアル荷重を支持ピンで支持する構成であるため、支持ピンおよびその支持ピンを回転自在に支持する軸受の耐久性に問題がある。

この発明の課題は、ベルト伝動装置のベルトの蛇行や片寄り走行を自動的に修正することができるようにした耐久性に優れた部品点数の少ない簡単な構成の組立ての容易な調心機能付きプーリを提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明においては、静止部材に固定され、外周に球面を有する固定軸と、その固定軸の外側に嵌合され、内周に形成された球面が前記球面で接触案内されて、負荷されるラジアル荷重がその球面接触部で支持される調心輪と、その調心輪および固定軸に形成された半径方向に延びるピン孔に挿入されて調心輪を揺動自在に支持する支点ピンと、前記調心輪の外周に回転自在に支持されたベルト案内輪とからなり、前記ベルト案内輪によって案内されるベルトからそのベルト案内輪に負荷されるラジアル荷重の方向を基準線にして前記支点ピンがベルトの移動方向後方に所定角度倒れる傾斜状態で使用されるようにした構成を採用したものである。

上記の構成からなる調心機能付きプーリにおいては、調心輪を揺動自在に支持する支点ピンがベルト案内輪に負荷されるラジアル荷重の方向を基準線にしてベルトの移動方向後方に所定角度倒れる傾斜状態での使用であるため、ベルトが片寄り走行すると、そのベルトからベルト案内輪に負荷されるラジアル荷重の作用位置がベルト案内輪の幅方向にずれ、上記ベルト案内輪およびそのベルト案内輪を支持する調心輪に回転モーメントが負荷されて、ベルト案内輪がラジアル荷重の方向に高低差を生じる。このとき、ベルト案内輪はベルトが片寄った側が低くなるように傾斜すると共に、ベルトの走行方向に対しても斜交するように傾斜する。そのベルト案内輪の２方向の傾斜によってベルトにベルト案内輪の幅方向中央に向けての戻し力が負荷され、ベルトはベルト案内輪の幅方向中央に向けて自動的に戻されると共に、そのベルトからベルト案内輪に負荷されるラジアル荷重の負荷位置もベルト案内輪の幅方向の中央位置に変位し、ベルト案内輪も傾きのない状態に戻される。

なお、ベルトが蛇行した場合も上記と同様の作動が行われて、その蛇行が修正される。

ここで、ベルトが正常に走行する状態および片寄り走行する状態並びに蛇行する状態のいずれの状態も、そのベルトからベルト案内輪に負荷されるラジアル荷重は、固定軸と調心輪の球面接触部によって支持される。このため、調心輪を揺動自在に支持する支点ピンに負荷される荷重は小さく、上記支点ピンが破損するようなことはない。

この発明に係る調心機能付きプーリにおいて、過大な振動や衝撃などの外力がベルト案内輪に負荷されると、調心のバランスが崩れてベルト案内輪が傾きを修正できないほど傾く可能性がある。このとき、他の構造体との接触によりベルト側面の擦れやベルトの脱落などの不具合が発生するおそれがある。

そこで、固定軸の中心軸上に調心輪の端面もしくは内径面に対する衝合によって支点ピンを中心とするベルト案内輪の揺動角度を制限する干渉リングを設けることにより、ベルト案内輪が必要以上に傾くのを防止することができるので、上記のようなベルト側面の擦れやベルトの脱落などの不都合の発生を未然に防止することができる。

ここで、転がり軸受の外輪をベルト案内輪とすることにより、その転がり軸受の組み込みによってベルト案内輪を回転自在に支持することができるため、調心機能付きプーリの組み込みの容易化を図ることができると共に、転がり軸受は入手が容易であるため、コストの安い調心機能付きプーリを得ることができる。

上記のように、この発明においては、ベルトが片寄り走行し、あるいは、蛇行すると、ベルト案内輪はベルトが片寄った側が低くなるように傾斜すると共に、ベルトの走行方向に対しても斜交するように傾斜し、その２方向の傾斜によってベルトに戻し力が負荷されるため、ベルトの片寄り走行や蛇行を自動的に修正することができる。

また、固定軸の外周に形成された球面によってベルト案内輪を回転自在に支持する調心輪の内周の球面を接触案内するようにしたので、ベルトからベルト案内輪に負荷されるラジアル荷重は固定軸と調心輪の球面接触部によって支持されることになり、その結果、調心輪を揺動自在に支持する支点ピンに負荷される荷重は軽減されて上記支点ピンが破損するようなことはなく、耐久性に優れた調心機能付きプーリを得ることができる。

さらに、固定軸と、その固定軸に球面案内される調心輪と、その調心輪を揺動自在に支持する支点ピンと、上記調心輪によって回転自在に支持されたベルト案内輪とからなる部品点数の少ない構成であるため、組立ても容易である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、駆動プーリ１と従動プーリ２との間に掛け渡したベルト３の一部にこの発明にかかる調心機能付きプーリ１０を接触させたベルト伝動装置を示している。

図２乃至図４は上記調心機能付きプーリ１０の詳細を示す。この調心機能付きプーリ１０は、固定軸１１を有し、その固定軸１１は静止部材４にねじ込まれるボルト５の締め付けによって固定の配置とされている。

固定軸１１の外周は球面１２とされ、その外側に嵌合された調心輪１３の内周には固定軸１１の外周球面１２に接触案内される球面１４が形成されている。

固定軸１１と調心輪１３には半径方向に延びる一対のピン孔１５が同一軸線上に形成され、各ピン孔１５に一対の支点ピン１６が挿入され、その一対の支点ピン１６を中心として調心輪１３が揺動自在に支持されている。

調心輪１３の外側には転がり軸受１７が嵌合されている。転がり軸受１７は、内輪１８、外輪１９およびその両輪を相対的に回転自在に支持する転動体２０とからなり、上記内輪１８は調心輪１３の外周円筒面に圧入されて調心輪１３と一体に回転するようになっている。

外輪１９はベルト案内輪とされ、そのベルト案内輪１９の外周円筒面２１が図１に示すベルト３と接触して、ベルト３の移動を案内するようになっている。

図２に示すように、固定軸１１の両側には一対の干渉リング２２が設けられている。干渉リング２２はボルト５に嵌合され、そのボルト５の締め付けによって固定軸１１と同時に固定される。この干渉リング２２の外周部は内輪１８の側面と対向し、上記内輪１８が支点ピン１６を中心に所定角度揺動すると干渉リング２２の外周部に当接するようになっており、その当接によって内輪１８およびベルト案内輪１９の揺動角度が制限されるようになっている。

実施の形態で示す調心機能付きプーリ１０は上記の構造からなり、その調心機能付きプーリ１０は、図３に示すように、ベルト３からベルト案内輪１９に負荷されるラジアル荷重Ｆ_０の方向を基準線ａとして支点ピン１６がベルト３の移動方向（図３の矢印で示す方向）の後方に所定角度倒れる傾斜状態で使用される。

上記のような使用状態において、ラジアル荷重Ｆ_０は支点ピン１６に平行する方向と支点ピン１６と直交する方向に分力される。Ｆ_１は支点ピン１６に平行する方向の分力を示し、Ｆ_２は支点ピン１６に直交する方向の分力を示す。

ここで、ベルト３がベルト案内輪１９の幅方向の中央位置において案内されている場合、ラジアル荷重Ｆ_０は固定軸１１の中心軸線と支点ピン１６の中心軸線との交点（中心Ｏ_０）に作用するため、調心輪１３には回転モーメントが作用せず、ベルト案内輪１９は調心輪１３の中心軸線を中心に回転してベルト３の移動を案内する。

ベルト３が片寄り走行すると、ベルト３からベルト案内輪１９に負荷されるラジアル荷重Ｆ_０が調心輪１３の中心軸線上で変位する。ここで、図２に示すベルト３が図７（II）および（III）に示すように、右方向に片寄り走行すると、ベルト３からベルト案内輪１９に負荷されるラジアル荷重Ｆ_０が上記中心Ｏ_０から右方向に変位する。Ｏ_１はラジアル荷重Ｆ_０の中心のずれ位置を示し、ｂはそのずれ量を示す。

上記ラジアル荷重Ｆ_０のずれにより、そのラジアル荷重Ｆ_０の分力Ｆ_２によってベルト案内輪１９および調心輪１３に回転モーメントが作用し、その回転モーメントによってベルト案内輪１９および調心輪１３が図７（II）の鎖線で示すように、ベルト３が片寄った側が低くなるように傾斜すると共に、図７（III）の鎖線で示すように、ベルト３の走行方向に対して斜交するよう傾斜する。

ベルト案内輪１９の上記２方向の傾斜によって、そのベルト案内輪１９からベルト３に戻し力が負荷されて、ベルト３はベルト案内輪１９の幅方向の中央に戻され、ベルト３の片寄りが自動的に修正されると共に、そのベルト３からベルト案内輪１９に負荷されるラジアル荷重の負荷位置もベルト案内輪１９の幅方向の中央位置に移動するため、ベルト案内輪１９も傾きのない状態に戻される。

なお、ベルト３が図２の左方向に片寄り走行すると、ベルト案内輪１９はベルト３が片寄った左側が低くなるように傾斜すると共に、図７（III）の鎖線で示す方向と反対の方向に斜交するよう傾斜し、そのベルト案内輪１９の２方向の傾斜によってベルト３の片寄り走行が自動的に修正される。また、ベルト３が蛇行した場合も上記と同様の作動が行われて、その蛇行が修正される。

ここで、ベルト３が正常に走行する状態および片寄り走行する状態並びに蛇行する状態のいずれの状態においても、そのベルト３からベルト案内輪１９に負荷されるラジアル荷重Ｆ_０は、固定軸１１と調心輪１３の球面接触部によって支持される。このため、調心輪１３を揺動自在に支持する支点ピン１６に負荷される荷重は小さく、上記支点ピン１６が破損するようなことはない。

また、固定軸１１と、その固定軸１１に球面案内される調心輪１３と、その調心輪１３を揺動自在に支持する支点ピン１６と、上記調心輪１３によって回転自在に支持されたベルト案内輪１９とからなる部品点数の少ない構成であるため、組立ても容易である。

上記の調心機能付きプーリにおいて、過大な振動や衝撃などの外力がベルト案内輪１９に負荷されると、調心のバランスが崩れてベルト案内輪１９が傾きを修正できないほど傾く可能性がある。ここで、ベルト案内輪１９が大きく傾くと、図５に示すように、転がり軸受１７の内輪１８の側面が干渉リング２２の側面外周部に当接してそれ以上傾くのが防止される。

このように、ベルト案内輪１９は干渉リング２２に対する当接によって必要以上に傾くのが防止されるため、ベルト３が静止部材４に接触したり、ベルト案内輪１９から外れたりするという不都合の発生を皆無とすることができる。

ここで、図５では、干渉リング２２の側面外周部に対する内輪１８の側面の当接によってベルト案内輪１９が必要以上に傾くのを防止するようにしたが、調心輪１３の側面を干渉リング２２の側面に当接させるようにしてもよく、あるいは、
図６に示すように、干渉リング２２の外周部に対する調心輪１３の内周一部の当接により、ベルト案内輪１９が必要以上に傾くのを防止するようにしてもよい。

この発明に係る調心機能付きプーリの使用の一例を示す正面図 図１のII−II線に沿った断面図 図２のIII−III線に沿った断面図 図２のIV−IV線に沿った断面図 ベルト案内輪が大きく傾いた状態の断面図 ベルト案内輪の傾きを制限する干渉リングの他の例を示す断面図 （Ｉ）はベルトが片寄り走行した場合のベルト案内輪の傾き状態を模式的に示す説明図、（II）は（Ｉ）の右側面図、（III）は（Ｉ）の底面図

符号の説明

１１ 固定軸
１２ 球面
１３ 調心輪
１４ 球面
１５ ピン孔
１６ 支点ピン
１７ 転がり軸受
１９ ベルト案内輪（外輪）
２２ 干渉リング

Claims (3)

1. 静止部材に固定され、外周に球面を有する固定軸と、
   前記固定軸の外側に嵌合され、内周に形成された球面が前記球面で接触案内されて、負荷されるラジアル荷重がその球面接触部で支持される調心輪と、
   前記調心輪および固定軸に形成された半径方向に延びるピン孔に挿入されて調心輪を揺動自在に支持する支点ピンと、
   前記調心輪の外周に回転自在に支持されたベルト案内輪とからなり、
   前記ベルト案内輪によって案内されるベルトからそのベルト案内輪に負荷されるラジアル荷重の方向を基準線にして前記支点ピンがベルトの移動方向後方に所定角度倒れる傾斜状態で使用されるようにした調心機能付きプーリ。
2. 前記固定軸の中心軸上に調心輪の端面もしくは内径面に対する衝合によって支点ピンを中心とするベルト案内輪の揺動角度を制限する干渉リングを設けた請求項１に記載の調心機能付きプーリ。
3. 前記ベルト案内輪が、転がり軸受の外輪からなる請求項１又は２に記載の調心機能付きプーリ。

Images