JP2003042232A - 歯付きベルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、平均可使時間が長くなるよう改善
される歯形を有する歯付きベルトを提供することを目的
とする。 【解決手段】 エラストマー材料から形成され、強化用
コード（３）を有する本体（２）と、所与のピッチ
（Ｐ）を有し、本体の１つの面から一体的に延在する多
数の歯（５）によって画成される歯列（４）と、歯の表
面に接着されるカバー布（９）とを含み、歯は、抵抗セ
クション（Ｓ）と圧力角（アルファ）を有する歯付きベ
ルト（１）であって、ピッチは、７ｍｍから１１ｍｍの
範囲に亘り、抵抗セクションとピッチとの比（Ｓ／Ｐ）
は、０．６２から０．７１の範囲に亘り、圧力角は、１
８°から２４°の範囲に亘ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、歯付きベルト、即
ち、１つの面に歯を有するベルトに関り、このベルトの
歯は少なくとも２つのプーリ上の歯とかみ合い、伝動装
置を形成する。

【０００２】

【従来の技術】歯付きベルトは、エラストマー材料から
形成され、１つの面に歯を有する本体と、歯の表面に接
着されるカバー布と、強化用インサートとを含む。強化
用インサートは、本願において、以下「コード」と称
し、これは、本体の中に長手方向に延在する。

【０００３】ベルトの各構成要素は、機械的強度という
点において性能を改善することに貢献し、故障又は磨耗
のおそれを少なくし、ベルトによって伝動される力を増
加する。

【０００４】近年、エンジンの歯付きベルトは、車両の
可使時間の間に必要な交換の回数を減らすようその耐用
年数が長くなるよう設計されてきているので、新しい混
合材の開発、歯に対する寸法的な改善、及び、布の磨耗
抵抗の改善によって歯の機械的強度を改善し、ベルトの
平均耐用年数を延ばすための様々な研究が行われてきて
いる。

【０００５】歯に対する寸法的な改善は通常、歯形を中
心とする。現在のタイプには直線状、インボリュート
状、又は、円弧状を含むが、最も一般的に使用される歯
形は、直線状、円弧状、及び、インボリュート状の部分
の組み合わせによって画成される曲線を含む。現在、様
々な歯形が市販されているにも関らず、歯付きベルトの
性能及び可使時間を更に改善する要求が依然としてあ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、平均可使時
間が長くなるよう改善される歯形を有する歯付きベルト
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では、エラストマ
ー材料から形成され、強化用コードを有する本体と、所
与のピッチを有し、本体の１つの面から一体的に延在す
る多数の歯によって画成される歯列と、歯の表面に接着
されるカバー布とを含み、歯は、抵抗セクションと圧力
角（アルファ）を有する歯付きベルトを提供し、この歯
付きベルトは、ピッチは７ｍｍから１１ｍｍの範囲に亘
り、抵抗セクションとピッチとの比（Ｓ／Ｐ）は０．６
２から０．７１の範囲に亘り、圧力角は、１８°から２
４°の範囲に亘ることを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の非制限的な実施例を、添
付図面を参照しながら例として説明する。

【０００９】添付図面中に示す符号１は、歯付きき駆動
ベルト全体を示す。

【００１０】ベルト１は、エラストマー材料、好適に
は、ＨＮＢＲ（水素添加ニトリルゴム）から形成される
本体２を含み、その中には、多数の糸状の長手方向に延
在する強化用コード３が埋め込まれる。強化用コード
は、ガラス繊維から形成されることが好適である。

【００１１】ベルト１は、ピッチＰを有し、本体２の１
つの面から一体的に延在し、空間８と交互にされる多数
の歯５によって画成される歯列４を含む。各歯５の形状
は、２つのフランク６とクレスト７によって画成され、
空間８は、アーク状のフィレットｒを介してフランクに
接続される歯底或いは歯底曲面１１を有し、歯５は、抵
抗セクション、即ち、本体２とつながり、フィレットｒ
を歯底曲面１１に接続する点Ｔの間のセクションを有す
る。このセクションは幅Ｓを有するので、従って、歯底
曲面１１の幅Ｆは、Ｐ−Ｓとなる。

【００１２】歯列４は、布９によって覆われるが、この
布９は、好適にはポリアミドの布から形成される第１の
層９ａ及び第２の層９ｂによって画成される。

【００１３】図２に示すように、歯付きベルト１は、ピ
ッチＰを有し、空間１５と交互にされる多数の歯１４に
よって画成される歯列１３を有するプーリ１２とかみ合
わされる。空間はそれぞれフランク１７及びクレスト１
８によって画成される。

【００１４】図２に示すように、歯付きベルト１の歯列
４と、プーリ１２の歯列１３との間の相互作用は主に、
ベルト１の歯５のフランク６に作用するスラスト力Ｆｑ
の交換と、プーリ１２の歯１４のクレスト１８と夫々の
歯底曲面１１との間に発生する摩擦力Ｆａを含む。

【００１５】スラスト力Ｆｑによって歯の抵抗セクショ
ンに発生する曲げ応力に関し、以下の式が適用される。

【００１６】 Ｍｆ＝Ｆｑ＊Ｈ＝（σｆ）＊（Ｂ）＊（Ｓ^２）／６ ただし、Ｍｆは、抵抗セクションにおける曲げモーメン
トであり、Ｈは抵抗セクションに対するスラスト力Ｆｑ
のアーム長であり、Ｂはベルトの幅であり、σｆは抵抗
セクションにおける曲げ応力である。

【００１７】単位の歯厚（Ｂ＝１）が与えられたとする
と、上述の式により、 Ｆｑ＝（σｆ）（Ｓ^２／６Ｈ） が得られる。

【００１８】加えられる力（Ｆｑ）と加えられる点
（Ｈ）の値が固定されると、曲げ応力は、以下のパラメ
ータに依存して決められる。

【００１９】（Ｓ^２）／（６Ｈ） 本願では、このパラメータを以下ＴＳＩ（歯強度指数：
tooth strength index）と称する。即ち、 ＴＳＩ＝（Ｓ^２）／（６Ｈ） とし、これは、ベルトの歯にかかる曲げ応力に対するベ
ルトの歯の抵抗能力を表す。

【００２０】歯底曲面１１にかかる摩擦力Ｆａに関し、
以下の式が適用される。

【００２１】 σａ＝Ｆａ／（Ｆ＊Ｂ）＝μ（Ｎ）／（Ｆ＊Ｂ） ただし、σａは摩擦応力であり、Ｂはベルト幅であり、
μはベルト／プーリ摩擦係数であり、Ｎは歯底曲面１１
に対し垂直な力である。

【００２２】ベルトが単位幅（Ｂ＝１）を有し、Ｆ＝Ｐ
−Ｓが与えられると、 σａ＝（μＮ）／（Ｐ−Ｓ） となる。

【００２３】（Ｐ−Ｓ）が増加すると、歯底曲面１１に
かかる負荷は減少する。このパラメータは、ＲＳＳＩ
（歯底曲面強度指数：Root Surface Strength Index）
と称する。即ち、 ＲＳＳＩ＝（Ｐ−Ｓ） 上述の定義を考慮するに、歯の最高の曲げ抵抗及び歯底
曲面の最高の磨耗抵抗は、ＴＳＩ＊ＲＳＳＩの積を最大
にすることによって得られるとみなすことができる。こ
の積の物理的な意義は、装置の「効率」（物理的な意味
ではなく、一般的に「性能」の意味における）にあり、
この効率は、その装置の各構成要素の効率に比例するも
のとして知られ、従って、各構成要素の効率の積に比例
する。ＴＳＩ＊ＲＳＳＩの積を最大にすることは、従っ
て、装置を最大限にするものと解釈できる。

【００２４】図４は、ＴＳＩ及びＲＳＳＩの値と、これ
らの積をＳ／Ｐ比の関数として示すグラフである。関数
ＴＳＩ＊ＴＳＳＩ＝（Ｐ−Ｓ）＊Ｓ２／６Ｈは、Ｓ／Ｐ
＝２／３のときに最大となり、技術的に最適であると考
えられる１．５％以下の百分率減少を示し、約０．６２
乃至０．７１の最大値となる。

【００２５】７乃至１１ｍｍのピッチＰを有し、０．６
２乃至０．７１の抵抗セクション対ピッチ比を有する歯
付きベルトにおいて、ベルトの可使時間に関しての最高
の性能は、１８°乃至２４°の圧力角で得られると分か
った。

【００２６】ピッチは、８から１０ｍｍの範囲に亘るこ
とが好適であり、より好適には９．５２５ｍｍまで亘
る。圧力角は１９°から２１°の範囲に亘ることが好適
であり、より好適には２０°まで亘る。抵抗セクション
対ピッチ比は、０．６４から０．６８に亘ることが好適
であり、より好適には０．６６まで亘る。

【００２７】以下にベルトの非制限的な実施例を説明す
る。

【００２８】ベルト１は、１３７個の歯と、ＨＮＢＲ系
の混合材からなる本体２、ナイロンのカバー布９、及
び、ガラス繊維コード３から形成される。表１におい
て、ベルトＢは本発明の歯形を有し、一方、ベルトＡ
は、ベルトＢと同一の化合物から形成される本体、布、
及び、コードを有するが、その歯形は、従来技術のもの
である。

【００２９】

【表１】 より具体的には、ベルトＡは、０．７８のＳ／Ｐ比を有
する。

【００３０】ベルトＢ及びＡは、動的試験台２０（図５
参照）で耐久性試験が行われた。試験台は、ベルトドラ
イブ２２を有するエンジン２１を含み、ベルトドライブ
は、カムシャフト２３とインジェクションポンプ２４、
更には、オイルポンプ２５を同時に動作させる。インジ
ェクションポンプ２４のデリバリは、インジェクタ（図
示せず）によって外部回路に接続される。燃焼がない場
合、ピストンを有さないエンジン２１は、適切に動力が
与えられる電動機（図示せず）によって駆動され、カム
シャフト２３及びインジェクションポンプ２４を、最大
の流れ及び４０００ｒｐｍの一定のエンジン（駆動シャ
フト）速度で動作させる。ドライブは、自動テンショナ
２６と共にエンジン上にオリジナルと同様に組立てられ
る。試験温度は、回転部材の摩擦によって決められる温
度であり、閉じられたボックス（図示せず）内の測定温
度は約６０−７０℃であり、試験の間、一定に保たれ
た。

【００３１】上述のような試験条件において、統計的に
かなりの数の試験ランが行われた歯付きベルトの平均可
使時間は、周知のベルトＡでは約９５０時間であり、本
発明のベルトＢでは１３５０時間であった。

【００３２】本発明の趣旨による歯付きベルトの利点
は、上述の説明から明らかとなろう。

【００３３】特に、歯の曲げ抵抗とカバー布の磨耗抵抗
の両方を改善する改善される歯形は、ベルトの可使時間
をかなり増加する。

【００３４】本発明の特許請求の範囲から逸脱すること
なく、本願に記載される歯付きベルトを変更すること
は、明らかに可能である。例えば、歯付きベルトの様々
な構成要素の材料を変えてもよい。特に、本体はＥＰＤ
Ｍ系の混合材を含んでもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の趣旨に従う歯付きベルトを示す部分斜
視図である。

【図２】歯付きプーリとかみ合う図１のベルト１の一部
を示す側面図である。

【図３】歯形を示す図である。

【図４】抵抗セクション対ピッチ比の関数として、歯底
曲面及び歯の強度指数とこの指数の積を示すグラフであ
る。

【図５】本発明の歯付きベルトの可使時間を試験するた
めに使用されるエンジンを示す図である。

【符号の説明】

１ 歯付きベルト ２ 本体 ４ 歯列 ５ 歯 ６ フランク ７ クレスト ８ 空間 １１ 歯底曲面 １２ 歯付きプーリ １３ 歯列 １４ 歯 １５ 空間 １７ フランク １８ クレスト ２０ 動的試験台 ２１ エンジン ２２ ベルトドライブ ２３ カムシャフト ２４ インジェクションポンプ ２５ オイルポンプ ２６ テンショナ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エラストマー材料から形成され、強化用
   コード（３）を有する本体（２）と、 所与のピッチ（Ｐ）を有し、上記本体の１つの面から一
   体的に延在する多数の歯（５）によって画成される歯列
   （４）と、 上記歯の表面に接着されるカバー布（９）とを含み、 上記歯は、抵抗セクション（Ｓ）と圧力角（アルファ）
   を有する歯付きベルト （１）であって、上記ピッチは、７ｍｍから１１ｍｍの
   範囲に亘り、 上記抵抗セクションと上記ピッチとの比（Ｓ／Ｐ）は、
   ０．６２から０．７１の範囲に亘り、 上記圧力角は、１８°から２４°の範囲に亘ることを特
   徴とするベルト。
2. 【請求項２】 上記ピッチは、８ｍｍから１０ｍｍの範
   囲に亘ることを特徴とする請求項１記載の歯付きベル
   ト。
3. 【請求項３】 上記ピッチは、９．５２５ｍｍであるこ
   とを特徴とする請求項２記載の歯付きベルト。
4. 【請求項４】 上記圧力角は、１９°から２１°の範囲
   に亘ることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか
   一項記載の歯付きベルト。
5. 【請求項５】 上記圧力角は、２０°であることを特徴
   とする請求項４記載の歯付きベルト。
6. 【請求項６】 上記抵抗セクションと上記ピッチとの比
   は、０．６４から０．６８の範囲に亘ることを特徴とす
   る請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の歯付きベル
   ト。
7. 【請求項７】 上記抵抗セクションと上記ピッチとの比
   は、０．６６であることを特徴とする請求項６記載の歯
   付きベルト。
8. 【請求項８】 上記本体は、ＨＮＢＲ系の混合材を含む
   ことを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項記
   載の歯付きベルト。
9. 【請求項９】 上記強化用コードは、ガラス繊維から形
   成されることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれ
   か一項記載の歯付きベルト。
10. 【請求項１０】 上記布は、第１の層（９ａ）及び第２
    の層（９ｂ）を含むことを特徴とする請求項１乃至９の
    うちいずれか一項記載の歯付きベルト。
11. 【請求項１１】 上記布の上記第１の層及び上記第２の
    層は、ポリアミドから形成されることを特徴とする請求
    項１０記載の歯付きベルト。
12. 【請求項１２】 上記布は、１つの層を含むことを特徴
    とする請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の歯付き
    ベルト。