JP2005155716A - 振動抑制型背面リブ付きベルト - Google Patents

Abstract

【課題】 ベルトの材質を変更することなく、しかも、テンショナーを用いることなくベルトの弦振動を抑制できる振動抑制型の背面リブ付きベルトを提供する。
【解決手段】 ２以上のプーリ２１、２２・・・に巻き掛けてベルト伝動機構を構成する無端のベルトにおいて、ベルト本体１１の背面１４側にベルトの長手方向に沿って背面リブ１５が設けられていると共に、前記背面リブ１５がベルトの幅方向に沿って設けられた間隙１６によって複数の背面リブ片１５ａに区分けされており、前記間隙は、ベルトが所定の振幅以上で弦振動したときに隣接する前記背面リブ片同士が前記間隙を縮めて互いに当接し干渉するように設定されている。
【効果】 ベルトの材質の変更やテンショナーを用いることなく、ベルトの弦振動を抑制し、弦振動に起因する騒音を低減することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、２以上のプーリに巻き掛けてベルト伝動機構を構成するベルトに係り、プーリ間におけるベルトの弦振動を抑制できるようにした振動抑制型背面リブ付きベルトに関する。

従来、例えば自動車のエンジンの補機類等を駆動するような場合に、２以上のプーリに無端のベルトを巻き掛けてベルト伝動機構が構成されている。ところで、プーリに巻き掛けたベルトにかかる張力が変動すると、プーリ間においてベルトが弓なりに振動する弦振動が発生することが知られており、特にベルトの剛性が不足した場合には、弦振動の振幅が大きくなって騒音が発生する問題がある。このような振動を防止する方法として、ベルトの内部にアラミド繊維などの強化繊維を織り込んでベルトの剛性を高めたり（例えば特許文献１、２）、ベルトの材質、構造を一部的に変更したり（例えば特許文献３〜６）、ベルトの厚さを増す方法などが採用されている。

特開２０００−３０４１０３号公報 特開２０００−１３０５１４号公報 特開平１０−２４６２９２号公報 実用新案登録第２５８８７５８号公報 特開平７−２２４９０５号公報 特開昭６２−１３８４２号公報

しかし、上記方法において、ベルトの材質、構造を一部的に変更するのはコスト的に不利であり、また、ベルトの厚さを増すと柔軟性がなくなるので小さい曲率で曲げられなくなり、ベルトのレイアウトが制限されるなど不具合があり、しかもいずれの方法においても振動の防止効果は十分とは言えない。また、前記プーリ間に別のテンションプーリを設置する如くのテンショナーを用いて張力の変動を吸収する手段もあるが、テンショナーの設置がエンジンなどの設計の自由度を阻害する問題がある。

本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、ベルト材質の変更やテンショナーの使用を必要としないでもベルトの弦振動を抑制できる振動抑制型背面リブ付きベルトを提供することを目的としている。

本発明の振動抑制型背面リブ付きベルトのうち、第１の発明は、２以上のプーリに巻き掛けてベルト伝動機構を構成するベルトのベルト本体の背面側に、ベルトの長手方向に沿って背面リブが形成されているとともに、該背面リブがベルトの幅方向に沿って設けられた間隙によって複数の背面リブ片に区分けされており、前記間隙は、ベルトが所定の振幅以上で弦振動したときに隣接する前記背面リブ片同士が前記間隙を縮めて互いに当接し干渉するように設定されていることを特徴とす。

前記背面リブは、ベルト本体と一体で設けることもできるし、別体で設けることもできる。また、隣接する背面リブ片同士の対向面は、互いに角度を成して設けてもよく、また、平行となるように設けても良い。すなわち隣接する背面リブ片同士の間隙は、Ｖ溝、Ｕ溝、凹溝、蟻溝などによって構成することができる。上記間隙をＶ溝で構成する場合、この角度θは、前記所定振幅時に隣接Ｖ溝間がなす角度と同角度とすることができる。また、Ｖ溝は、背面側縁部の対向面間隔をｘ、溝深さをＨ２として、ｘ＝２・Ｈ２・ｔａｎθで示すことができる。また、溝がＶ溝でない場合においても、ベルトの所定振幅時に当接する最も背面縁側の対向面の間隔をｘ、溝深さをＨ２、溝の底部中央を中心として上記背面縁側の対向面同士がなす角度をθとして、上記式によってｘを求めることができる。
なお、背面リブ片同士が当接干渉をし始めるベルト振動の振幅量は、適宜定めることができ、ベルト伝動機構の適用箇所や許容振動音などを考慮して設定する。

また、隣接する背面リブ片間の対向面は、平面で構成することができ、また、ベルトの周速の変化を考慮して曲面で構成することができる。その場合、背面縁側に向かうに従って対向面間隔の増加割合が次第に増加するような曲面（曲率）で構成するのが望ましい。これによってベルト周速が低速から高速に至るまでベルトの振動をより効果的に抑えることができる。
なお、上記間隙は、背面リブに溝を形成することによって確保してもよく、またブロック状の背面リブ片を間隔をおいてベルト本体に設けることによって確保してもよい。

この発明の背面リブ付きベルトによれば、背面リブによってベルトの厚みを増して剛性を高めることができる。また、プーリ間におけるベルトが所定の振幅以上で振動した時には、隣接するリブ片同士が互いに当接して干渉することでベルトの弦振動を抑制することができる。したがって、ベルトの材質の変更やテンショナーの使用を必須とすることなく、ベルトの弦振動を抑制し、弦振動に起因する騒音を低減することができる。また、背面リブによってベルトの剛性を高めたにもかかわらず、背面リブ間の間隔によって、ベルトに柔軟性を確保でき、小さい曲率でベルトをプーリに巻き掛けることができる。

以下、この発明をタイミングベルト１０に実施した例を添付の図を参照して説明する。
図１は、タイミングベルト１０と、複数のタイミングプーリ２１、２２…を介して構成したベルト伝動機構の概略を示している。タイミングベルト１０は、無端としたベルト本体１１の内面１２側に、タイミングプーリ２１、２２…と噛み合う歯１３、１３…がベルト本体１１の長手方向に沿って一定の間隔で設けられていると共に、背面１４側に、ベルト本体１１の長手方向に沿って背面リブ１５が形成されている。

背面リブ１５は、図２に示したように、ベルト本体１１の背面１４側に、ベルト本体１１と一体となって設けることができる。そして、背面リブ１５には、図１、３に示したように、Ｖ字溝１６が背面リブ１５を複数の背面リブ片１５ａ…１５ａに区分けする間隙として所定の間隔で設けられている。
上記Ｖ字溝１６は、角度を成して互いに対向している対向面１７、１７を有しており、ベルト本体１１が図４のように所定の振幅Ｌで内側に変形した時に、背面リブ片１５ａ、１５ａ同士が間隙を縮めて上記対向面１７、１７が当接して干渉するように設定されている。

すなわち、タイミングベルト１０に上記のように背面リブ１５を形成し、この背面リブを所定の間隙で複数の背面リブ片１５ａに区分けするように構成することによって、２つのプーリ２１、２２間でタイミングベルト１０に弦振動が生じて、ベルト本体１１が変形した場合には、図４に示すように前記Ｖ字形溝１６の対向面１７、１７が互いに当接して曲げ剛性が急激に増加してそれ以上の弦振動を抑制し、減衰させることができる。

また、ベルト本体１１の背面１４側に背面リブ１５を設けたことで、タイミングベルト１０の剛性が強くなっているので、この点においても弦振動を抑制する効果がある。なお、タイミングベルト１０の剛性が強くなる結果、通常は小さい曲率で曲げることが困難になるが、Ｖ字形溝１６を設けて背面リブ１５を複数の背面リブ片１５ａに区分けしているために、小さい曲率でベルトを曲げることも可能となり、タイミングプーリ２１、２２…との噛み合いを確実にして、伝動ロスを生じないようにできる。

次に、上記Ｖ字溝の形状の決定方法の一例を図５、６に基づいて説明する。前記ベルト本体１１の背面１４に、高さＨ１の背面リブ１５を設け、そして背面リブ１５内に深さＨ２、角度θのＶ字形溝１６を設けた場合、幾何学的に次の関係が成り立つことになる。すなわち、図６に示すように、タイミングベルト１１が上記対向面１７、１７の当接によって振動抑制され始めた状態では、タイミングベルト１１は弧状に変形しており、その弧の中心に対し、隣接するＶ字溝１６、１６がなす角度は上記対向面１７、１７がなす角度θと同角度になる。したがって、振動抑制の作用が得たい状態を基にして上記Ｖ字溝の対向面角度θを設定することができる。また、Ｖ字溝の深さを用いて溝形状を表現すれば、対向面１７、１７における背面縁側の距離をｘとして、ｘ＝２・Ｈ２・ｔａｎ（θ／２）の式（１）で表すことができる。

なお、Ｖ字溝１６における背面リブ１５の高さＨ１と、Ｖ字形溝１６の深さＨ２の比Ｈ２／Ｈ１が小さいほど減振動の振幅を小さく抑えることができる。また、Ｖ字形溝１６を設けるピッチＤは粗いほど弦振動の振幅を小さく抑えることができる。

また、隣接する背面リブ片間の間隙を、図７（ａ）のように、互いに平行をなす対向面２７ａ、２７ａで構成してもよく、図７（ｂ）のように蟻溝２７ｂ、２７ｂとすることもでき、また、図７（ｃ）のようにＵ溝２７ｃとしてもよい。いずれにしても背面リブ片間の間隙量ｘによってベルトの弦振動が所定の振幅量以内になすように設定する。
なお、上記形状の間隙においても、背面リブ片同士の間隙量ｘに対し、間隙の底部中心から上記間隙量を示す最背面側位置までの角度をθとすれば、間隙量ｘは、上記式（１）から導き出すことができる。

さらに、ベルトの弦振動は、ベルトの周速にも関係がある。したがって、低速〜高速の間で周速が変化するベルト伝動機構では、平面で構成された対向面に代えて、図８のような、曲面で構成される対向面２８、２８として周速の変化に対応するようにしても良い。曲面の曲率をベルトの周速と弾性率を考慮して決定すると良い。

また上記の各実施形態では、Ｖ字溝１６を背面リブ１５の一部に設けたが、図９のように、ベルト本体１１の背面１４に台形状のリブブロック（背面リブ片）３０、３０…を互いに間隙３１を設けて１列に並べて設けることもできる。

尚、以上ではタイミングベルト１０を例として説明したが、Ｖプーリに巻き掛けられるＶベルトにおいても同様に実施することができる。すなわち、本発明は、発明の範囲内においては、上記実施形態に限定されることなく適宜変更可能である。

この発明の一実施形態を示す一部概念図である。 同じく、タイミングベルトを示す断面図である。 同じく、タイミングベルトを示す一部拡大側面図である。 同じく、弦振動で変形したタイミングベルトを示す一部拡大側面図である。 弦振動におけるベルトの変形とＶ字形溝の関係を幾何学的に説明するタイミングベルトを示す一部側面図である。 同じく、弦振動におけるベルトの変形とＶ字形溝の関係を幾何学的に説明する変形したタイミングベルトの一部側面図である。 同じく、溝の形状の変更例を示す図であり、（ａ）は角溝で形成した図、（ｂ）は蟻溝で形成した図、（ｃ）はＵ字形溝で形成した図である。 同じく、溝の対向面を曲面で構成した実施形態のタイミングベルトを示す一部側面図である。 同じく、さらに他の実施形態のタイミングベルトを示す一部側面図である。

符号の説明

１０ タイミングベルト
１１ ベルト本体
１２ 内面
１４ 背面
１５ 背面リブ
１５ａ 背面リブ片
１６ Ｖ字溝
１７ 対向面
２１ タイミングプーリ
２２ タイミングプーリ
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ 対向面
３０ リブブロック
３１ 間隙

Claims (5)

1. ２以上のプーリに巻き掛けてベルト伝動機構を構成するベルトのベルト本体の背面側に、ベルトの長手方向に沿って背面リブが形成されているとともに、該背面リブがベルトの幅方向に沿って設けられた間隙によって複数の背面リブ片に区分けされており、前記間隙は、ベルトが所定の振幅以上で弦振動したときに隣接する前記背面リブ片同士が前記間隙を縮めて互いに当接し干渉するように設定されていることを特徴とする振動抑制型背面リブ付きベルト。
2. 前記間隙は、ベルトの幅方向に沿って形成された溝で構成されていることを特徴とする請求項１記載の振動抑制型背面リブ付きベルト。
3. 前記溝がＶ溝からなり、該Ｖ溝の対向面同士は、前記所定振幅時の隣接Ｖ溝間の角度差と同角度の角度差を有していることを特徴とする請求項１記載の振動抑制型背面リブ付きベルト。
4. 前記溝は、前記所定振幅時に当接する背面縁側の対向面の間隔をｘ、溝深さをＨ２、前記溝の底部中央を中心として上記背面縁側の対向面同士がなす角度をθとして、ｘ＝２・Ｈ２・ｔａｎθで示されることを特徴とする請求項３記載の振動抑制型背面リブ付きベルト。
5. 前記溝の対向面は、曲面で構成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の振動抑制型背面リブ付きベルト。

Images