JP2002243002A - 動力伝達駆動装置 - Google Patents

動力伝達駆動装置

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JP2002243002A JP2001382717A JP2001382717A JP2002243002A JP 2002243002 A JP2002243002 A JP 2002243002A JP 2001382717 A JP2001382717 A JP 2001382717A JP 2001382717 A JP2001382717 A JP 2001382717A JP 2002243002 A JP2002243002 A JP 2002243002A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 騒音を低減させるとともに占有空間を小さく
した、駆動プーリと従動プーリとベルトとを有する駆動
装置を提供する。 【解決手段】 ベルト（１０）は、横方向に延びる複数
のセルフトラッキング機能のある歯（１８）を備えてい
るプーリ係合面（１６）を有する。従動プーリ（２２）
は、溝もクラウンも無いベルト係合面（２４）を有す
る。ベルト（１０）のプーリ係合面（１６）を形成して
いる材料（２０）は比較的低い摩擦係数を有し、従動プ
ーリ（２２）のベルト係合面（２４）を形成している材
料（２８）は比較的高い摩擦係数を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プーリとベルトを
組み合わせたものと、プーリとベルトを組み込んだ駆動
装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】プーリとベルトを組み合わせたものはよ
く知られており、数多くのさまざまなタイプのベルトな
らびにベルトとプーリとの数多くのさまざまな組合せが
存在している。ベルトの構造はプーリの構造を決める要
因であるが、ベルトの構造は一般にベルトの用途によっ
て決まる。ベルトの内面に歯が付いている場合、ベルト
の内面と接する駆動プーリの外面には、ベルトの歯の外
形に対応する溝が一般的に形成されている。歯がベルト
の幅いっぱいに横方向に延びている同期駆動ベルトの場
合、対応するプーリには、ベルトがプーリから外れない
ようにするフランジが形成されている。セルフトラッキ
ング機能のある歯の外形、すなわちベルトを、対応する
溝を備えたプーリ上のある位置に自動的に進ませる外形
を備えた駆動ベルトの場合、プーリはベルトの軸方向の
動きを制限するフランジを必要としない。ベルトの内面
が歯無しの場合、プーリの外面もそれに対応して溝無し
である。
【０００３】タイミングベルト装置をごく簡単に説明す
ると、この装置は、歯付きタイミングベルトと、タイミ
ングベルトを駆動させるために動力が供給される駆動プ
ーリと、周囲をタイミングベルトが移動する従動プーリ
から構成されている。ベルトの歯の磨耗を減少させ、ベ
ルトの耐久性およびベルトの寿命を向上させるには、ベ
ルトとプーリの間の摩擦係数をできる限り減らす。ベル
トは摩擦によってではなく、タイミングベルトとプーリ
の歯との能動的な係合によって駆動されるので、摩擦係
数が低いことによって駆動装置の性能が変わることはな
い。また、従動プーリ、すなわち無動力のプーリの表面
材料は、ベルトとプーリの間の摩擦係数が低くなるよう
に従来から選択されており、繰り返すが、ベルトはベル
トとプーリの歯との係合によって駆動される。このよう
なタイミングベルト装置では、装置全体がベルトとプー
リの合せ面を能動的に係合させることによって主として
駆動させられるので、タイミングベルトと両プーリとの
間に要望される摩擦係数を達成することは容易である。
【０００４】しかしながら、駆動装置の空間を縮小して
騒音を最小限にするという目標を達成するために、本発
明は、歯付きの駆動プーリと歯無しの平坦な従動プーリ
の両方をタイミングベルトと一緒に使用する。同期駆動
ベルトを、対応する溝を有しない従動プーリ上で動かす
ことは公知である。しかしながら、ベルトをプーリ上に
保持するために、プーリはベルトの横縁端を拘束するす
るフランジを備えているか、または、プーリはベルトが
プーリの中心部に沿って動くようにするクラウン（中
高）付きの表面を備えている（米国特許第４，９７９，
９２８号および同第４，５８９，８６１号参照）。ベル
トがプーリのまわりを移動する際にベルトを拘束するた
めに、フランジとクラウン付きのプーリ表面とを組み合
わせたものが使用されることもある。また、歯付きのベ
ルトの表面と溝無しのプーリの表面の接触が減少するた
め、ベルトとプーリを組み合わせたものは、駆動プーリ
がベルトを適切に駆動できるように十分に巻き着けられ
ている。駆動装置で適切なトルクを達成する別の方法
は、ベルト表面を摩擦係数が増加するように変更するこ
とである。しかしながら、本発明では、ベルト表面を、
駆動プーリの表面との摩擦係数が低い材料で形成しなく
てはならないため、ベルトの構造に関して矛盾した要件
が生じる。
【０００５】イギリス特許第２１５８１８０号には、複
数のプーリが歯付きベルトの表面と裏面と駆動されるベ
ルト駆動構成が開示されている。背面で駆動されるプー
リのベルト接触面には、プーリの表面とベルトの歯無し
の背面の材料との間に高い摩擦係数を生じさせるため
に、ゴム材料が設けられている。しかしながら、ベルト
の内面は、対応する溝付きの駆動プーリと能動的に係合
させるための歯を備えている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、駆動ベルト
と、従動プーリと、駆動プーリと、を有し、駆動ベルト
と従動プーリと駆動プーリとを組み合わせたものを運転
時の騒音が最小になるように変更する駆動装置を目指す
ものである。
【０００７】ベルトは、駆動プーリの表面および従動プ
ーリのベルト係合面の両方に接するプーリ係合面を有す
る。従動プーリは、溝もクラウンも無いベルト係合面を
有する。
【０００８】本発明の一態様において、ベルトのプーリ
係合面を形成する材料は比較的低い摩擦係数を有し、従
動プーリのベルト係合面を形成する材料は比較的高い摩
擦係数を有する。
【０００９】本発明の別の態様において、ベルトのプー
リ係合面を形成する材料の摩擦係数は０．４５以下であ
る。
【００１０】本発明のさらに別の態様において、従動プ
ーリのベルト係合面を形成する材料の摩擦係数は０．４
５以上である。
【００１１】本発明を、一例として添付図面を参照しな
がら説明する。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１に、弾性のあるエラストマか
ら作られ、高弾性率の心線を含む長手方向の抗張部材１
２で補強されている同期駆動ベルト１０を示す。心線１
２は、ガラスファイバ、カーボンファイバ、スチール、
ポリエステル、強力レーヨン、または好ましくは、ポリ
アラミドから作ることができる。ベルト１０の本体１４
を形成するために使用されるエラストマは、例えば、ポ
リクロロプレン、ポリウレタン、ＮＢＲ、ＩＩＲ、Ｉ
Ｒ、ＳＢＲ、ＣＳＭ、ＥＰＤＭ、他の熱硬化性樹脂、熱
可塑性エラストマ、および他のポリマーアロイなど、こ
のようなベルトに用いるのに適していることが当業者に
知られているものであれば、どれであってもよい。
【００１３】ベルト１０の内面１６は、ベルト１０の最
終用途に応じて摩耗抵抗ファブリック（不図示）で補強
してもよい。ベルト１０の内面１６はセルフトラッキン
グ機能のある一連の歯１８を有する。歯１８は、Ｖ字
形、又は、ある角度をなし、ずらした形態に形成するこ
ともできる。内面１６は、ベルト１０の長手方向Ｌにつ
いて互いに向き合って釣り合っている斜角を形成する、
横に隣接する少なくとも２列の歯を備え、隣接する列の
歯１８の中心腺が、その歯のピッチの１０％〜９０％の
距離ずつ互いにずれていることが好ましい。すなわち、
ベルト１０の内面の歯１８は米国特許第５，２０９，７
０５号に開示されているものと同様の形状を有してい
る。ベルト１０の歯１８と駆動プーリに形成された溝と
の対応した形状により、このようなベルトとプーリとを
組み合わせたものの運転時の騒音は、他の公知のベルト
構造と比較して最小となる。
【００１４】ベルトの内面１６は、ベルト１０のプーリ
係合面としても知られている。本発明では、ベルト１０
のプーリ係合面１６の最も外側の表面を構成している材
料２０が低い摩擦係数を有する。材料２０の摩擦係数は
０．４５以下である。そのような材料として、限定的で
はないが、高密度ポリエチレン、ハロゲン化ゴム、ポリ
ふっ化ビニリデン、またはテフロン（登録商標）、グラ
ファイト、２硫化モリブデンといった摩擦改良剤と混合
されたこれらの材料のうちのいずれか、などがある。
【００１５】前述したように、ベルトの表面２０は、駆
動プーリの表面との間の摩擦係数が低くなくてはなら
ず、この摩擦係数は０．２０〜０．４５の範囲であるこ
とが好ましい。本発明では、タイミングベルト１０は駆
動プーリと従動プーリの両方に巻き付けられる。駆動プ
ーリは、ベルト１０との歯の形状と嵌まり合う歯の形状
を有する従来の構造を有するが、図示のベルト１０の場
合、駆動プーリは、米国特許第５，２０９，７０５号に
開示されているような構造を有する。従来の駆動装置と
異なり、本発明によれば、駆動装置の騒音と空間を減少
させるために、図２および３に示されているように従動
プーリは歯無しである。
【００１６】従動プーリ２２はベルト係合面２４を有し
ている。ベルト係合面２４は平坦、すなわちクラウン無
しである。駆動装置の所要空間を最小にするために、従
動プーリ２２にはフランジも無い。従動プーリ２２の本
体２６は、従来の金属、熱可塑性、または熱硬化性材料
から形成することもできる。クラウンもフランジも無い
従動プーリの場合、従動プーリ２２のベルト係合面２４
とベルト１０のプーリ係合面２０との間の摩擦係数が高
いこと、好ましくは０．４５以上であることが望まし
い。ベルト表面２０は、駆動プーリ（不図示）との間に
低い摩擦係数も達成しなくてはならないが、要望される
結果は、ベルト係合面２４を形成する材料２８を特別に
選択することによってのみ達成できる。
【００１７】プーリ２２の表面２４は、高い摩擦係数を
有する材料２８によってコーティングされている。材料
２８の摩擦係数は０．４５以上である。材料２８は、長
期使用後および高い使用温度下においても高摩擦係数を
維持しなくてはならない。０．４５を超える摩擦係数を
有する熱可塑性物質、エラストマ、または熱可塑性エラ
ストマが本発明に適するであろう。
【００１８】
【比較試験】セルフトラッキング機能のある２種類のベ
ルトを製造した。第１のベルトは、歯面材料として高密
度ポリエチレン（動摩擦係数０．４０の材料）を用いて
作製した。第２のベルトは、動摩擦係数０．２９の歯面
材料を用いて作製した。最初に両ベルトを、溝付きの駆
動プーリと溝付きの従動プーリを有し、プーリの歯の形
態がベルトの歯の形状とマッチしている駆動装置で作動
させた。摩擦係数を増加させるためにコーティング材を
従動プーリに全く使用しなかったので、表面の静止摩擦
係数はプーリ本体を形成している材料と一致している。
また、この試験ではプーリをアルミニウムから形成した
ので、一般的に要望されるように摩擦係数が低い。駆動
装置の騒音特性を測定した。
【００１９】クラウンもフランジも無い、溝無しの従動
プーリも作製した。プーリのベルト係合面を高摩擦係数
のコーティング材でコーティングした。違うようにコー
ティングした２種類のベルトを、コーティングしたプー
リ上で作動させた。先の装置試験のように同じ駆動プー
リを使用した。駆動装置の騒音特性を測定した。
【００２０】各試験の実行に際し、駆動装置は、歯の噛
み合い回数１３４２Ｈｚで７６０ｒｐｍで作動させた。
歯の噛み合い回数の騒音を、マイクロホンとベルトの中
央径間から２インチの距離に設置した音量計とで測定し
た。
【００２１】
【表１】
【００２２】1 Ｓｏｌｅｆ（登録商標）：ベルギー国ブ
リュッセルのソルベイ社（Ｓｏｌｖａｙ）から市販され
ているポリふっ化ビニリデン。
【００２３】2 Ｓａｎｔｏｐｒｅｎｅ（登録商標）：米
国オハイオ州アクロンのアドバンスド・エラストマ・シ
ステムズ社（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒ
Ｓｙｓｔｅｍｓ）から市販されているＥＰＤＭとポリプ
ロピレンとのブレンド。ショアＡ硬さ３５〜８０。
【００２４】装置１は、いずれもコーティングされてい
ない溝付きの駆動および従動プーリを有する従来の駆動
装置と考えられるものである。前述のように、駆動プー
リとベルトの間の摩擦係数は０．２０〜０．４５の範囲
内である。ベルトの表面材は、ベルトの摩擦減少をもた
らす摩擦係数を有する従来のＨＤＰＥである。歯の噛み
合い回数の騒音は７４．９ｄＢであり、３つの構成要素
から成る装置の全体の騒音は８６．９ｄＢであった。
【００２５】装置２は、溝付きの従動プーリを備え、ベ
ルトの表面をより低い摩擦係数の材料で形成することに
よって変更したが、駆動プーリとベルトの間の摩擦係数
は依然として０．２０〜０．４５の要望される範囲内で
ある。歯の噛み合い回数の騒音が８２．７ｄＢ、全体の
騒音が８８．３ｄＢであり、歯の騒音が約１０％増加
し、全体の騒音がほぼ２％増加した。
【００２６】装置３は従来のベルト表面材料で形成され
たベルトを備えているが、代わりに高摩擦係数の材料で
コーティングされた従動プーリ上で作動させた。歯の噛
み合い回数の騒音レベルが約５．５％増加し、全体の騒
音が１％を少し下回る増加をした。ベルトのコーティン
グ材とプーリのコーティング材との間の相互作用によっ
て歯の噛み合い回数の騒音レベルが増加した。これは、
２つの材料が類似していることによって生じると考えら
れる。ＥＰＤＭとポリプロピレンの混合物であるサント
プレン（Santoprene）と、ポリエチレンであるＨＤＰＥ
は、モノマーの全長で炭素原子が１個違うだけである。
両材料が接すると、ベルクロ社（Ｖｅｌｃｒｏ）のマジ
ックテープ（登録商標）のような作用が生じ、結果とし
て騒音が増加する。従来の装置１と比較して装置３の全
体の騒音は、フランジ無しの従動プーリにより駆動装置
の空間を減少するとという目標が達成されるので、本発
明にとって容認できるものであるが、従動プーリにおけ
る騒音の低減も要望される。
【００２７】装置４は、ベルトのコーティングに低摩擦
係数の材料を使用し、クラウン無しプーリの表面に高摩
擦係数の材料を使用した。この装置は、駆動ベルトの騒
音がほぼ５．５％減少し、全体騒音は１％をわずかに越
える減少をした。装置４は、要望される目標、すなわち
空間の減少と騒音の低減、の両方を達成するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】同期駆動ベルトの図である。
【図２】プーリのまわりに巻き付けられた駆動ベルトの
断面図である。
【図３】プーリのまわりに巻き付けられた駆動ベルトの
側面図である。
【符号の説明】
１０ ベルト １２ 心線 １４ ベルトの本体 １６ ベルトのプーリ係合面 １８ ベルトの歯 ２０ ベルトのプーリ係合面の材料 ２２ 従動プーリ ２４ 従動プーリのベルト係合面 ２６ 従動プーリの本体 ２８ 従動プーリのベルト係合面の材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 590002976 1144 Ｅａｓｔ Ｍａｒｋｅｔ Ｓｔｒｅ ｅｔ，Ａｋｒｏｎ，Ｏｈｉｏ 44316− 0001，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ジェフリー ドワイト ロフグレン アメリカ合衆国 68521 ネブラスカ州 リンカーン アイザック ドライヴ 1108 (72)発明者 ヴィノッド パイエス ラジュ アメリカ合衆国 68507 ネブラスカ州 リンカーン ローガン アヴェニュー 5607 (72)発明者 トラヴィス レイ トリネ アメリカ合衆国 68507 ネブラスカ州 リンカーン シーウェド アヴェニュー 7101 Ｆターム(参考） 3J031 AA01 BA03 BB03 BC06 BC07 BC08 CA04 3J049 AA03 BF01 BF02 BF05 BH04

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 駆動プーリと従動プーリ（２２）とベル
    ト（１０）とを有し、前記ベルト（１０）が、横方向に
    延びセルフトラッキング機能のある複数の歯（１８）を
    有するプーリ係合面（１６）を有し、前記従動プーリ
    （２２）が溝もクラウンも無いベルト係合面（２４）を
    有している駆動装置において、 前記ベルト（１０）の前記プーリ係合面（１６）を形成
    する材料（２０）が比較的低い摩擦係数を有し、前記従
    動プーリ（２２）の前記ベルト係合面（２４）を形成す
    る材料（２８）が比較的高い摩擦係数を有することを特
    徴とする、駆動装置。
  2. 【請求項２】 前記ベルト（１０）の前記プーリ係合面
    （１６）を形成する材料（２０）が、０．４５以下の摩
    擦係数を有していることをさらに特徴とする、請求項１
    に記載の駆動装置。
  3. 【請求項３】 前記従動プーリ（２２）の前記ベルト係
    合面（２４）を形成する材料（２８）が、０．４５以上
    の摩擦係数を有していることをさらに特徴とする、請求
    項１に記載の駆動装置。
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