JP2005023947A

JP2005023947A - ベルト伝動装置

Info

Publication number: JP2005023947A
Application number: JP2003186879A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Nakamura; 晴彦中村
Original assignee: Gates Unitta Asia Co
Current assignee: Gates Unitta Asia Co
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】低騒音要求の高い用途で使用されるベルト伝動装置において、より効果的に騒音および振動を低減する。
【解決手段】ベルト伝動装置は、原動ハス歯プーリ２０の駆動力をハス歯ベルト１０との噛合せにより従動ハス歯プーリ３０に伝達する。原動ハス歯プーリ２０および従動ハス歯プーリ３０のいずれか一方の歯筋角度θまたはθ’は、ハス歯ベルト１０の歯筋角度θ”（図２参照）より大きい。その角度差（θ−θ”またはθ’−θ”）は、０°より大きく１°以下である。そして、他方の歯筋角度θ’またはθは、一方の歯筋角度θまたはθ’より小さい。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルト伝動装置に関し、特に低騒音要求の高い用途で使用されるベルト伝動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
歯付ベルトを使用したベルト伝動装置において、ベルト歯とプーリの噛み合い時に、特有の騒音や振動が発生して問題となる場合がある。従来、ベルト伝動装置において騒音や振動を低減する方法として、例えばハス歯を用いることが産業分野を問わず広く知られている（例えば特許文献１）。また、歯付プーリの歯筋線を歯付ベルトの歯筋線から所定の角度ずらす構成についても知られている（例えば特許文献２）。しかし、低騒音化の要求レベルが高い場合においては、これらのベルトシステムの騒音低減効果では充分ではなく、さらに効果的に騒音を低減させる必要がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−３３０８５３号公報
【特許文献２】
実開昭５６−１２０４５５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、低騒音要求の高い用途で使用されるベルト伝動装置において、騒音および振動を低減することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るベルト伝動装置は、原動ハス歯プーリの駆動力をハス歯ベルトとの噛合せにより従動ハス歯プーリに伝達するベルト伝動装置であって、原動ハス歯プーリおよび従動ハス歯プーリのいずれか一方のプーリの歯筋角度が、ハス歯ベルトの歯筋角度より大きく、その角度の差が０°より大きく約１°以下であり、他方のプーリの歯筋角度が、一方のプーリの歯筋角度より小さいことを特徴とする。これにより、ベルト伝動装置で発生する騒音を効果的に低減させることができる。
【０００６】
この場合、先述の一方のプーリは原動ハス歯プーリであり、他方のプーリが従動ハス歯プーリであることが好ましく、さらに、従動ハス歯プーリの歯筋角度はハス歯ベルトの歯筋角度と同一であるほうが良い。また、従動ハス歯プーリの歯筋角度がハス歯ベルトの歯筋角度より小さく、その角度の差が０°より大きく約１°以下としても良い。なお、ハス歯ベルトの歯形は、円弧歯形であることが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【０００８】
図１は、本発明の実施形態において、ハス歯プーリに装着された無端状のハス歯ベルトの配置をベルト背面側から模式的に示した図である。ハス歯ベルト１０はそれぞれ軸Ｌ１、Ｌ２の周りに回転可能な１組の原動ハス歯プーリ２０、従動ハス歯プーリ３０に掛け回される。原動ハス歯プーリ２０の回転力は、ハス歯ベルト１０との噛合せにより従動ハス歯プーリ３０に伝達される。ハス歯プーリ２０、３０は、回転軸Ｌ１、Ｌ２に対して斜め方向に傾く歯筋２１、３１を有する。原動ハス歯プーリ２０の歯筋２１と回転軸Ｌ１とのなす角度（歯筋角度）はθであり、また、従動ハス歯プーリ３０の歯筋３１と回転軸Ｌ２とのなす角度（歯筋角度）はθ’である。ハス歯プーリ２０、３０の歯形はそれぞれ円弧歯形である。
【０００９】
図２は、本発明の実施形態におけるハス歯ベルト１０を正面側から見た模式的な展開図である。ハス歯ベルト１０は、ハス歯プーリ２０、３０に対応した円弧歯形を有する歯付ベルトであり、幅方向に沿って斜め方向に傾く歯筋１１を有する。歯筋１１は、ハス歯プーリ２０、３０に装着時には、歯筋２１、３１と同一方向に傾く。歯筋１１間の距離、すなわちハス歯ベルト１０の歯ピッチはＰｔであり、ベルト１０のベルト幅はＷである。歯筋１１とベルトの幅方向に沿った直線（ベルトの長手方向に垂直な直線）とのなす角度（歯筋角度）はθ”である。
【００１０】
ベルト伝動装置の作用を再び図１を用いて説明する。図１において、参照符号１０によって示される実線は、ベルト取り付け直後のハス歯ベルトの配置を示している。これに対し、参照符号１０’によって示される二点鎖線は、ベルト伝動装置が駆動された後のハス歯ベルトの位置を示している。
【００１１】
ハス歯ベルト１０は、その長手方向がハス歯プーリ２０、３０の回転軸Ｌ１、Ｌ２と垂直になるように取り付けられる。したがって、従来のベルト伝動装置のように、ハス歯プーリ２０、３０の歯筋角度θ、θ’が、ハス歯ベルトの歯筋角度θ”と同一に設定されていると、ハス歯ベルト１０をハス歯プーリ２０、３０に取り付けた直後（ベルト伝動装置駆動前）には、ハス歯ベルト１０の歯筋１１は、ハス歯プーリ２０、３０の歯筋２１、３１に一致している。
【００１２】
しかし、原動ハス歯プーリ２０が駆動され、負荷がハス歯ベルト１０に加わると、ハス歯ベルト１０は伸ばされるとともに、プーリの歯筋に沿って横滑りを起こしてスラスト力が発生する。これにより、ハス歯ベルトは、伝動装置駆動後、図１に示すように、２点鎖線で示される位置まで移動する。すなわち、ベルト伝動装置が駆動されると、原動ハス歯プーリ２０において回転軸Ｌ１に沿ってＡ方向に横滑りを起こし、従動ハス歯プーリ３０では回転軸Ｌ２に沿ってＡ方向とは逆方向のＢ方向に横滑りを起こす。したがって、ハス歯ベルト１０’の回転方向は、図１に示すように部分的にプーリ２０、３０の回転方向（回転軸Ｌ１、Ｌ２と垂直方向）からずれることになる。
【００１３】
このようにベルトの回転方向がずれると、従来のようにベルト伝動装置駆動前におけるプーリの歯筋角度θ、θ’が、ベルトの歯筋角度θ”と同一に設定されている場合、駆動後におけるベルトの歯筋角度はプーリの歯筋角度とずれたものとなる。歯筋角度がずれると、ベルト歯先とプーリの歯先による不適切な干渉が生じ、騒音や振動が発生する。
【００１４】
そして、このようなスラスト力の発生やベルトの伸びは、特に高負荷で駆動するベルト伝動装置において顕著であるため、高負荷で駆動される伝動ベルト装置は騒音や振動が顕著に発生する。
【００１５】
そこで、本実施形態においては、ベルト１０をプーリ２０、３０に取り付け後（ベルト伝動装置駆動前）における原動ハス歯プーリ２０の歯筋角度θを、歯筋ベルトの歯筋角度θ”に比べて大きくなるように設定する。これにより、ベルト伝動装置駆動後におけるベルト１０の歯筋１１の歯筋角度とプーリ２０の歯筋２１の歯筋角度のズレを防止できるため、歯筋角度のズレによって生じるプーリの歯先とベルトの歯先との不適切な干渉による騒音を防止することができる。
【００１６】
なお、ベルト伝動装置駆動前における原動ハス歯プーリ２０の歯筋角度とベルト１０の歯筋角度の差（θ−θ”）は、０°より大きく１°以下に設定する。一方、従動ハス歯プーリ３０の歯筋角度θ’は、歯筋ベルトの歯筋角度θ”と同一に設定する。
【００１７】
以上のように、本実施形態においては、原動ハス歯プーリの歯筋角度を従動ハス歯ベルトの歯筋角度に比べて大きくすることにより、騒音および振動を効果的に低減できるベルト伝動装置を得ることができる。
【００１８】
なお、本実施形態においては、原動ハス歯プーリ２０の歯筋角度θをハス歯ベルト１０の歯筋角度θ”に比べて大きくし、従動ハス歯プーリ３０の歯筋角度θ’を、歯筋ベルトの歯筋角度θ”と同一にする構成を示したが、従動ハス歯プーリの歯筋角度θ’をハス歯ベルトの歯筋角度θ”に比べて大きくし、原動ハス歯プーリの歯筋角度θを、歯筋ベルトの歯筋角度θ”と同一にする構成にしてもよい。
【００１９】
また、いずれか一方のプーリの歯筋角度が、他方のプーリの歯筋角度より小さい場合、従動ハス歯プーリの歯筋角度θ’および原動ハス歯プーリθの歯筋角度を共に、歯筋ベルトの歯筋角度θ”より大きくする構成にしてもよい。
【００２０】
さらに、原動ハス歯プーリの歯筋角度θをハス歯ベルトの歯筋角度θ”に比べて大きくし、従動ハス歯プーリの歯筋角度θ’を、歯筋ベルトの歯筋角度θ”に比べて小さくする構成にしてもよい。
【００２１】
なお、以上のように原動、従動ハス歯プーリの歯筋角度とハス歯ベルトの歯筋角度に差を設ける場合、その歯筋角度θ、θ’とハス歯ベルトの歯筋角度θ”との差は、０°より大きく１°以下であることが好ましい。
【００２２】
【実施例】
以下、比較例とともに実施例を挙げて本発明の本実施形態の効果について説明する。全ての実施例、比較例において、何れも歯ピッチＰｔが３ｍｍ、歯筋角度θ”が５°のハス歯ベルトを用いた。
【００２３】
実施例１〜４、比較例１〜４において、何れもベルト幅Ｗ３０ｍｍのハス歯ベルトを用いた。比較例１〜３、実施例１〜３は、従動ハス歯プーリおよびハス歯ベルトの歯筋角度θ’、θ”が、すべて５°のものを用いた例であり、原動ハス歯プーリθの角度のみを変更した。比較例１は、従来のハス歯伝動装置の例であり、原動ハス歯プーリの歯筋角度θについても５°に設定した。比較例２、３は、原動ハス歯プーリの歯筋角度θを４．７５°、４．５°にした例であり、その他の条件は、比較例１と同じであった。実施例１、２、３は、原動ハス歯プーリの歯筋角度θをそれぞれ５．２５°、５．５°、６．０°とし、歯筋角度θをハス歯ベルトの歯筋角度θ”より０．２５°、０．５°、１．０°大きくした例であり、その他の条件は比較例１と同じであった。
【００２４】
図３、４は、実施例１〜３、比較例１〜３についての騒音試験の結果を示す。騒音試験では、ベルトのプーリへの取り付け張力を１５０Ｎ、原動プーリの回転速度を１５００ｒｐｍとし、従動プーリ側に０〜９Ｎｍの負荷トルクを負荷した場合の発生騒音を測定した。図３は、負荷トルクとそのとき発生した騒音との関係を示す。図４は、実施例１〜３、比較例１〜３において、０〜９Ｎｍの負荷トルクを負荷した場合の発生した騒音の最大値と、原動プーリの歯筋角度θとの関係を示すグラフである。なお、図３においては比較例３の記載は省略した。
【００２５】
図３、４から明らかなように従動プーリの歯筋角度θ’とハス歯ベルトの歯筋角度θ”を同一にし、原動プーリの歯筋角度θをハス歯ベルトの歯筋角度θ”より大きくした例は、比較例１〜３に比べて、発生騒音を低減することができた。また、図４からも明らかなように原動プーリとハス歯ベルトの歯筋角度の差（θ−θ”）を１°、０．５°に設定した例は、θ−θ”を０．２５°に設定した例に比べて、高い騒音効果を発揮することができた。また、図３から明らかなように実施例２、３は、最大騒音が発生する負荷トルクの値が比較例に比べて低くなっており、高負荷時のベルト騒音をより効果的に低減できることが理解できる。
【００２６】
図５に従動プーリの歯筋角度θ’とハス歯ベルトの歯筋角度θ”を同一にし、原動プーリの歯筋角度θをハス歯ベルトの歯筋角度θ”より大きくしたときの耐久性試験の結果を示す。耐久性試験においては、比較のために、実施例１〜３に加えて、原動プーリとハス歯ベルトの歯筋角度の差（θ−θ”）が、０．７５°、１．５°すなわち原動プーリの歯筋角度θが５．７５°、６．５°の実施例、比較例１についても試験を行なった。なお、従動プーリおよびハス歯ベルトの歯筋角度θ’、θ”は、すべて５°で行なった。耐久試験では、ハス歯ベルトを従動、原動プーリに掛け回して回転させて、歯欠けに至るまでの時間を測定し評価した。ここでは、図５に示すように、歯筋角度の差（θ−θ”）が０°、すなわち比較例１の耐久性を１００％とし、各実施例について評価した。
【００２７】
図５から明らかなように、原動プーリとハス歯ベルトの歯筋角度の差（θ−θ”）が０．２５°〜０．７５°の実施例は、１°以上の差の実施例に比べて、耐久性において優れており、さらに従来の伝動装置（比較例１）と同等の耐久性を有していることが理解できる。
【００２８】
図６に比較例４、実施例４の騒音試験の結果を示す。試験方法は、上述の騒音試験と同様である。比較例４、実施例４は、原動プーリに加えて、従動プーリの歯筋角度θ’についても、ハス歯ベルトの歯筋角度θ”との差も設けた例である。比較例４は、ハス歯ベルトの歯筋角度θ”が５°であるのに対して、原動プーリθ、従動プーリθ’の歯筋角度をいずれも５．５°とした例である。すなわち、原動プーリ、従動プーリの歯筋角度θ、θ’を共にハス歯ベルトの歯筋角度θ”より０．５°大きくした例である。また、実施例４は、ハス歯ベルトの歯筋角度θ”が５°であるのに対して、原動プーリの歯筋角度θを５．５°とし、従動プーリの歯筋角度θ’を４．５°とした例である。すなわち、原動プーリの歯筋角度θをハス歯ベルトの歯筋角度θ”より０．５°大きくし、従動プーリの歯筋角度θ’をハス歯ベルトの歯筋角度θ”より０．５°小さくした例である。
【００２９】
図６から明らかなように、比較例４、実施例４ともに比較例１に比べて、騒音を低減する効果を発揮することができた。ただし、比較例４については、実施例２に比べると、騒音の低減効果は少なかった。すなわち、従動プーリおよび原動プーリの歯筋角度θ、θ’を同一にした比較例４は、原動プーリの歯筋角度θを従動プーリの歯筋角度θ’より大きくした各実施例より騒音低減効果は少なかった。また、実施例４については、実施例２と同等の騒音の低減効果を発揮したが、耐久性試験（図示せず）においては実施例２に比べて、耐久性が劣っていた。
【００３０】
図７にベルト幅を変更した場合の騒音試験の結果を示す。比較例５，６は、比較例１から、実施例５、６は実施例２からベルト幅Ｗのみ変更した例である。すなわち、各実施例、各比較例においては、ハス歯ベルトの歯筋角度θ”、従動プーリの歯筋角度θ’を５°に、比較例５，６の原動プーリの歯筋角度θを５°、実施例５，６の原動プーリの歯筋角度θを５．５°に設定した。比較例５，６は、それぞれベルト幅Ｗを２５ｍｍ、３５ｍｍにした。実施例５，６は、それぞれベルト幅Ｗを２５ｍｍ、３５ｍｍにした。図７から明らかなように、ハス歯プーリの歯筋角度θをハス歯ベルトの歯筋角度θ”に比べて大きくした場合は、ベルト幅Ｗが２５〜３５ｍｍいずれの場合においても、騒音低減効果があることが理解できる。すなわち本実施形態においては、ベルト幅Ｗの大きさにかかわらず、騒音低減効果があることが理解できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明においては、原動ハス歯プーリおよび従動ハス歯プーリのいずれか一方のプーリの歯筋角度をハス歯ベルトの歯筋角度に比べて大きくし、その角度の差を０°より大きく約１°以下とし、さらに他方のプーリの歯筋角度を、先述の一方のプーリの歯筋角度より小さくすることにより、ベルト伝動装置で発生する騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハス歯プーリに装着された無端ハス歯ベルトの配置をベルト背面側から模式的に示した図である。
【図２】ハス歯ベルトの模式的な展開図の一部である。
【図３】騒音試験において、負荷トルクと発生する騒音との関係を示すグラフである。
【図４】騒音試験において、発生した騒音の最大値と原動プーリの歯筋角度との関係を示すグラフである。
【図５】耐久試験において、歯筋角度の差（θ−θ”）と耐久性との関係を示すグラフである。
【図６】騒音試験において、負荷トルクと発生する騒音との関係を示すグラフである。
【図７】０〜９Ｎｍの負荷トルクを負荷した場合の発生する騒音の最大値とハス歯ベルトのベルト幅との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ハス歯ベルト
２０原動ハス歯プーリ
３０従動ハス歯プーリ
θ 歯筋角度（原動ハス歯プーリ）
θ’ 歯筋角度（従動ハス歯プーリ）
θ” 歯筋角度（ハス歯ベルト）

Claims

原動ハス歯プーリの駆動力をハス歯ベルトとの噛合せにより従動ハス歯プーリに伝達するベルト伝動装置であって、
前記原動ハス歯プーリおよび前記従動ハス歯プーリのいずれか一方のプーリの歯筋角度が、前記ハス歯ベルトの歯筋角度より大きく、その角度の差が０°より大きく約１°以下であり、
他方のプーリの歯筋角度が、前記一方のプーリの歯筋角度より小さいことを特徴とするベルト伝動装置。
前記一方のプーリが原動ハス歯プーリであり、前記他方のプーリが従動ハス歯プーリであることを特徴とする請求項１に記載のベルト伝動装置。
前記従動ハス歯プーリの歯筋角度が前記ハス歯ベルトの歯筋角度と同一であることを特徴とする請求項２に記載のベルト伝動装置。
前記従動ハス歯プーリの歯筋角度が前記ハス歯ベルトの歯筋角度より小さく、その角度の差が０°より大きく約１°以下であることを特徴とする請求項２に記載のベルト伝動装置。
前記ハス歯ベルトの歯形は、円弧歯形であることを特徴とする請求項１に記載のベルト伝動装置。