JPS63297838A - 歯付ベルトの駆動装置 - 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） 本発明は歯付ベルトの駆動装置に係り、詳しくはベルト
歯先部とプーリ溝底部との当接時におけるベルト歯先部
の干渉方法を改善してベルト歯部がプーリに噛み合う時
の騒音を低減し、またベルト歯先部の動的疲労を小さく
した歯付ベルトの駆動装置に関する。　　　゛ （従来技術） 従来、歯付ベルトの歯形状は台形歯形が主流を占めてい
たが、高負荷分野への使用が拡大されるに従い歯のピッ
チに対して大きい円弧形状の山部を有する歯付ベルトが
増加しつつある。しかし、負荷の増大につれベルトに加
わる有効張力（Ｐｅ＝１０２ＫＷ／Ｖ、ＫＷ：負荷、ｖ
：ベルト速度）が大きくなることは当然であり、この有
効張力の増加によってプーリ歯に噛み合うときに加わる
ベルト歯部の応力も増加し、ベルト歯部がプーリと干渉
し大きな騒音が発生していた。このため騒音の低減が各
分野のユーザーより要望されている。

また一方、ベルト歯のピッチに対してベルト歯部が大き
くなると、逆にベルト歯底部分が小さくなる。このベル
ト歯底部分はプーリ歯先部より大きな単位面積当りの力
を受け、プーリ歯先部との間で大きなたたき音が発生し
ていた。

このため、ベルト騒音時にまずベルト歯先部をプーリ溝
部底面に当接させてベルト溝部底面とプーリ歯先部との
間で発生するたたき音を阻止しようとする考え方が生ま
れた。例えば、米国特許第８゜７５６．０７１号明細書
において、２つの円弧をベルト歯先部で交差されたベル
ト歯部と１つの円弧からなるプーリ溝部を組合せ、ベル
ト歯部の干渉を出来るだけなくするようにした騒音装置
が開示され、またベルト歯部の高さをプーリ溝部の深さ
より大きくし、ベルト歯部をプーリ溝部に圧縮係合され
る駆動装置も開発されている。（米国特許第４，０３７
，４８５号明細書参照）（発明が解決しようとする問題
点） 上記のベルト駆動装置ではいずれの場合もベルト歯先部
をプーリ溝部の底面と面で強く当接させた後、徐々に圧
縮変形させベルト歯部の高さを減少させていた。これに
よってベルト溝部とプーリ歯部とが噛み合っても強いた
たき音は減少し、またベルト溝部の摩耗も起こっていな
かった。

しかし、ベルト歯部のゴム弾性部材は一般にポリアソン
比が０．５に近くて体積変化が小さく、圧縮変形に要す
る応力はかなり大きいためにベルト歯先部をプーリ溝部
底面で圧縮変形させて騒音を低減することは多少困難な
点もあった。

また、こればかりでなくベルト歯部とプーリ溝部の形状
は相似形に近く、ベルト歯先部がプーリ溝部で全面接触
、即ちプーリ溝部の側面と接触するベルト歯部の表面積
を可能な限り大きくして接触圧力を低く保って歯部の変
形を小さくするように設計されているため、プーリ溝部
内におけるベルト歯部の圧縮変形の自由度が小さくてベ
ルト歯部のクッション性能を十分発揮できず、ベルト歯
部とプーリ溝部との衝突音を小さくすることは避けられ
なかった。

本発明はこのような点に着目し、更にその改善を図るも
ので、特にベルト歯先部の形状及びベルトとプーリとの
静的噛み合い時の寸法関係を改良し、ベルト歯先部を効
率よく圧縮変形させることによってベルトとプーリとの
噛み合い時の騒音を減少させてなる歯付ベルトの駆動装
置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 即ち、本発明の特徴とするところは、両端部の円弧とこ
れに連結する曲線もしくは直線部分の表面部からなるプ
ーリ歯部と、ベルト歯部の間に形成される円弧状の側壁
をもつプーリ溝部から形状されるプーリと、ベルト長手
方向に一定ピッチで歯部と溝部を交互に有し、ベルト歯
部として円弧状の側壁をもつ歯付ベルトからなる歯付ベ
ルトの駆動装置において、上記歯付ベルトのベルト歯先
部に設けた突出部をプーリ中心線に対して少なくとも一
方の側を傾斜させたプーリ溝部底面に当接可能な状態に
し、該歯付ベルトがプーリと噛み合う時に該ベルト歯先
部が傾斜したプーリ溝部底面で剪断変形を受け、且つ圧
縮変形してなる歯付ベルトの駆動装置にある。

（作用） 本発明における歯付ベルトの駆動装置によれば、歯付ベ
ルトとプーリとの噛み合い時におけるベルト歯先部の干
渉方法を改善したもので、ベルト歯部はベルト歯先部が
傾斜したプーリ溝部底面で剪断変形を受け、次いでプー
リ溝部底面から圧縮変形を受けてプーリ溝部と噛み合う
。即ち、ベルト歯先部は剪断応力と圧縮応力を受けるた
めベルト歯先部に加わる応力は分散され、有効張力によ
ってもたらされるベルト歯先部に加わる大きな圧縮応力
は緩和される。このため、ベルト歯先部とプーリ溝部底
面との衝突時の噛合騒音は減少し、またベルト歯先部の
動的疲労も緩和される。

（実施例） 以下、本発明に係る歯付ベルトの駆動装置の具体的特徴
を添付図面に示す実施例を参照しつつ説明する。

第１図は本発明の歯付ベルトの駆動装置に使用するプー
リの溝部断面図であり、同図においてプーリ歯部（１）
は曲率半径（ｒｌ）の円弧で形成されるプーリ歯先両端
（２）、（２）と曲線もしくは直線で形成される歯先表
面部（３）から構成され、またこのプーリ歯部間のプー
リ溝部（４）はプーリのピッチライン（５）上に中心点
（Ｐ）　ｅもつ半径（６）の円弧の一部を有するプーリ
溝側壁（７）を有している。尚、本発明で使用するプー
リの溝部側壁（７）の形状はこれに限定されるものでは
なくプーリ中心線（８）上に中心をもつ円弧の一部分で
あってもよい。いずれにせよ、プーリの溝部側壁（７）
はベルト歯部側壁の形状に応じて設計されるものであり
、円弧状であればよい。

本発明で使用するプーリ（Ａ）においてはプーリ溝部底
面（９）がプーリ中心線（８）に対して傾斜している点
が重要である。この場合、プーリ溝部底面（９）の傾斜
各（θ）は１〜３０°であり、より好ましくは２〜１０
″である。

一方、上記のようなプーリ（Ａ）に適用される歯付ベル
ト（Ｂ）は、第２図に示されるようにベルト長手方向に
一部ピッチで歯部（１０）と溝部（１１）を交互に有し
、ベルトピッチライン（１２）上にガラス繊維、アラミ
ド繊維等からなるローブ状の抗張体を埋設し、更に上記
歯部（１０）及び溝部（１１）の表面を織物で被覆した
構成になっており、歯付ベルトのベルト歯部（１０）は
第１図に示されるプーリ溝部側壁（７）の形状に準じて
形成されている。即ち、ベルト歯部（１０）は曲率半径
（Ｒ１）の円弧（１２）（ただし、Ｒ１＜　ｒ　１　）
からなるベルト歯元（１３）（１３）と中心点（Ｑ）を
ベルトピッチライン（１２）上におく半径（１４）から
なる円弧の一部（１５）と連結している。そして、ベル
ト歯先部（１６）はベルト歯部中心線（１７）上に凸状
の突出部（１８）を有し、またプーリ溝部底面（９）と
の間に空間部を形成するように三角形の歯先形状になっ
ている。しかも、歯付ベルト（Ｂ）とプーリ（Ａ）との
静的噛み合い状態において、ベルト歯先部（１６）は傾
斜したプーリ溝部底面（９）と常に圧縮係合するように
ベルト歯部の高さくＨ）は設定されている。

また、第８図は本発明に係る歯付ベルトの駆動装置に使
用する他の歯付ベルトの断面図であり、この歯付ベルト
（Ｂ）は第１図に示されるプーリ（Ａ）と組合せて使用
され、第２図に示される歯付ベルトとはベルト歯先部の
形状が相違している。即ち、ベルト歯先部（１６）はベ
ルト歯部中心４５（１７）上に突出した断面三角形状の
突出部（１８）がプーリ溝部底面（９）に当接するよう
になっているが、該突出部（１８）の突条角度は約６０
″であって、ベルト歯先部（１８）が変形しやすいよう
設計されている。

このような形状を有する歯付ベルト（Ｂ）をプーリ（Ａ
）に噛み合わせると第４図に示されるようになり、該ベ
ルト（Ｂ）を図中矢印方向へ走行させると、ベルト歯部
（１０）がプーリ溝部（４）に噛み合う際、まず最初に
ベルト歯先部（１６）の突出部（１８）が傾斜したプー
リ溝部底面（９）を滑ることによって剪断変形を受け、
その後ベルト歯部（１０）がプーリ溝部（４）と完全に
噛み合うことによってベルト歯先部（１６）は圧縮変形
を受ける。そのため、まず最初のベルト歯先部（１６）
の剪断変形をスムーズに進行させるためにもプーリ溝部
底面（９）は傾斜していることが重要であり、同時にベ
ルトの回転方向もベルト歯先部（１６）が剪断変形しや
すい方向、即ちベルト歯先部（１６）が滑りやすい方向
（図中矢印方向）が好ましい。この場合、プーリ溝部底
面（９）の傾斜角（θ）を約３〜８０°に設定して、ベ
ルト歯先部（１８）を有効に変形させる。これによって
、ベルト歯先部（１６）は剪断応力と圧縮応力を受ける
ため、ベルト歯先部（１６）にかかる応力は分散される
。ベルト歯先部（１６）は騒音の最も大きな原因になっ
ていた圧縮応力を緩和し、ベルト歯先部（１６）とプー
リ溝部底面（９）との噛み合い時の衝突音に伴う騒音は
減少し、またベルト歯先部（１６）の疲労も小さくなる
。

尚、本発明の駆動装置においてはベルト歯部（１０）と
プーリ溝部（４）間に隙間、即ちバックラッシュを設け
ていもよい。

また、第５図は本発明の駆動装置の変形例であって、歯
付ベルトとプーリを噛み合わせた状態図であり、プーリ
歯部（１）は第１図で示されたプーリ歯部と同様に形成
され、またプーリ溝部（４）もプーリのピッチライン（
５）上に中心点（Ｐ）　ｅもつ半径（６）の円弧の一部
からなるプーリ溝部側壁（７）を有している。ただ、第
１図に示されるプーリ（Ａ）と異なるところはプーリ溝
部底面（９）がプーリ中心線（８）上に中心点（２０）
を有し、プーリ外周面へ向かって突出しプーリ中心線（
８）上に頂部（２）をもつ円弧（２１）の一部から形成
されおり、プーリ溝部底面（９）はプーリ中心線（８）
に対して少なくとも一方の側が傾斜した面になっている
。

無論、上記プーリ溝部底面（９）は上記のように円弧面
に限定されることなくプーリ外周面へ向かって突出しプ
ーリ中心線上に頂部（２２）をもつ三角面であってもよ
い。

一方、該プーリ（Ａ）に適用される歯付ベルト（Ｂ）も
ベルト歯部（１０）及び溝部（１１）の形状は第２図に
示される歯付ベルトと同じであるが、ベルト歯先部（１
６）が異なっている。即ち、該ベルト歯先部（１６）は
ベルト歯部中心線（１７）上に中心点（２３）をもつ円
弧形状になっている。

従って、ベルト歯部（１０）がプーリ溝部（４）に噛み
合う際、ベルト歯先部（１６）はプーリ溝部底面（９）
の頂部（２２）と当接すると共に傾斜したプーリ溝部底
面（９）を接触して剪断変形を受け、その後ベルト歯先
部（１６）は圧縮変形する。特にこの場合、歯付ベルト
（Ｂ）が大きな有効張力を受けるとベルト歯部の中心線
（１７）とプーリ中心線（８）とは相違して、ベルト歯
先部（１６）の突出部（１８）が最初に傾斜したプーリ
溝部底面（９）に当接するため、ベルト歯先部（１６）
は剪断変形を受けやすい。

又、歯付ベルト（Ｂ）とプーリ（Ａ）間にパックラック
を設けた場合、前述の通りベルト歯先部（１６）の突出
部（１８）が傾斜したプーリ溝部底面（９）に当接しや
すくなる。

更に、ベルト歯部の中心線（１７）をプーリ中心線（８
）に一致させずにベルト歯部（１０）を設計することも
可能である。

（効果） 以上のように本発明の駆動装置は、一般に知られた円弧
形のプーリ溝部側壁をもつプーリとこれに類似する円弧
形のベルト歯部側壁をもった歯付ベルトを組合せたもの
であり、特にプーリ溝部底面をプーリ中心線に対して少
なくとも一方の側を傾斜面として、他方ベルト歯先部に
突起部を設け、歯付ベルトとプーリとの噛み合い時にお
いて、まずベルト歯先部を傾斜したプーリ溝部底面に接
触させて剪断変形させ、次いで圧縮変形させることによ
ってベルト歯先部にかかる応力を剪断応力と圧縮応力に
分散させ、ベルト歯先部とプーリ溝部底面との衝突音に
伴う騒音の最も大きな原因になっていた圧縮応力を緩和
して、ベルト駆動時の騒音を減少させ、またベルト歯先
部の圧縮変形疲労を減少させることが可能になってベル
トの耐久性を大きく向上させるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の駆動装置に使用するプーリ溝部の断面
図、第２図は本発明の駆動装置に使用する歯付ベルトの
断面図、第８図は本発明の駆動装置に使用する他の歯付
ベルト断面図、第４図は本発明の駆動装置であって歯付
ベルトとプーリを噛み合わせた状態図、第５図は本発明
の駆動装置の変形例であって歯付ベルトとプーリを噛み
合わせた状態図である。 （Ａ）・・・プーリ （Ｂ）・・・歯付ベルト （４）・・・プーリ溝部 （９）・・・プーリ溝部底面 （１０）・・・ベルト歯部 （１１）・・・突起部 （１８）・・・ベルト歯先部 特許出願人　　三ツ星ベルト株式会社 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、両端部の円弧とこれに連結する表面部からなるプー
   リ歯部と、ベルト歯部の間に形成される円弧状の側壁を
   もつプーリ溝部から形成されるプーリと、ベルト長手方
   向に一定ピッチで歯部と溝部を交互に有し、ベルト歯部
   として円弧状の側壁をもつ歯付ベルトからなる歯付ベル
   トの駆動装置において、上記歯付ベルトのベルト歯先部
   に突起部を設け、一方プーリ溝部底面をプーリ中心線に
   対して少なくとも一方の側を直角でない傾斜させた面と
   して、該ベルト歯先部をプーリ溝部底面に当接可能な状
   態にし、該歯付ベルトがプーリと噛み合う時にベルト歯
   先部が傾斜したプーリ溝部底面で剪断変形を受け、且つ
   圧縮変形してなることを特徴とする歯付ベルトの駆動装
   置。