JP2007092894A - ハス歯歯付ベルト及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハス歯歯付ベルトにおいて、駆動時に発生するスラスト力を良好に低減できるとともに屈曲疲労性が良好な構成を提供する。
【解決手段】複数の心線４ｓ，４ｚ，・・・を埋設した弾性体からなる背部２と、ハス歯状の歯部３と、を少なくとも備える。前記背部２内には、Ｓ撚りの前記心線４ｓとＺ撚りの前記心線４ｚとが隣り合うように交互に並べて配置される。撚り方向が前記歯部３の歯すじのねじれ方向と一致する心線（選択図では、Ｚ撚りの心線４Ｚ）の撚り数と、撚り方向が前記歯すじのねじれ方向と逆である心線（Ｓ撚りの心線４Ｓ）の撚り数とを異ならせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハス歯を形成した歯付ベルトの構成、及びその製造方法に関する。

特許文献１は、ベルト主体に芯線を埋設した構成のはす歯タイミングベルトにおいて、ベルト走行方向を基準として芯線の傾きをベルトの歯すじの傾きと逆方向に設定するとともに、ベルト走行基準を縦基準としてベルト歯の傾きが右上がり左下がりの場合はＳ撚りの芯線を、ベルト歯の傾きが左上がり右下がりの場合はＺ撚りの芯線をそれぞれ使用する、はす歯タイミングベルトを開示する。特許文献１は、上記の構成によれば、ベルト歯のねじれによるスラスト力を相殺し、ベルトの側面と鍔付きプーリの鍔内面との擦れによる振動を防止できるとする。
特許第３５１３７８８号公報（図２等）

特許文献２は、細線をより合わせた複数本の芯材を並列配置し、これらの芯材の外周に高分子材料を被覆して無端環状に形成するとともにその内面側にはすばを形成した歯付ベルトにおいて、各芯材のより方向を同一にするとともに、前記芯材のより方向と前記はすばの歯すじのねじれ方向とを同一方向となるように形成した歯付ベルトを開示する。特許文献２は、上記の構成によれば、各芯材のよりを解消しようとする力により、前記歯付ベルトをスラスト方向へ移動させようとする推力を打ち消すことができるとする。
特開平１０−１５３２４０号公報（図３等）

特許文献３は、合成樹脂製の背部と歯部及び芯線とから構成されるハス歯ベルトにおいて、芯線の撚り角度とハス歯角度とを相反する角度とし、ハス歯角を５〜１５°とし、芯線の撚り角度を１５〜２°とした構成を開示する。特許文献３は、上記の構成によれば、ベルトの片寄りを防止し、フランジに接触摩耗して耐久性が低下することを回避できるとする。
特開２００５−１６１６６５号公報（図７）

以上のように、スラスト力を相殺するために心線の撚り方向をベルト歯の傾きとの関係でどのように設定すべきかについては、特許文献１及び３と特許文献２とで全く正反対の思想が開示されている。

また、特許文献２あるいは特許文献１・３の何れかが理論的に正しかったとしても、芯線の撚りをほどこうとする力に基づくスラスト力は、ハス歯の傾きに起因するスラスト力よりも相当に大きいため、ハス歯に起因するスラスト力に見合うスラスト力を発生させるように芯線の撚り数を定めようとすると、芯線の撚り数を小さくせざるを得なくなり、芯線の撚りが不十分となってベルトの屈曲疲労性が悪化してしまう。従って、当該ベルトを小径のプーリに使用することが困難になってしまう。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の第１の観点によれば、以下のように構成する、ハス歯歯付ベルトが提供される。複数の心線を埋設した弾性体からなる背部と、ハス歯状の歯部と、を少なくとも備える。前記背部内には、Ｓ撚りの前記心線とＺ撚りの前記心線とが隣り合うように交互に並べて配置される。撚り方向が前記歯部の歯すじのねじれ方向と一致する心線の撚り数と、撚り方向が前記歯すじのねじれ方向と逆である心線の撚り数とが異なっている。

この構成により、スラスト力を心線の撚りによって適度に相殺できるとともに、心線自体の撚り数も確保でき、屈曲疲労性を良好にできる。

前記のハス歯歯付ベルトは、具体的には、以下のように構成することができる。前記歯部の傾きがベルト走行方向を縦基準としたときに右上がり左下がりに構成されているときは、Ｚ撚りの前記心線の撚り数をＳ撚りの前記心線の撚り数よりも多くする。あるいは、前記歯部の傾きがベルト走行方向を縦基準としたときに左上がり右下がりに構成されているときは、Ｓ撚りの前記心線の撚り数がＺ撚りの前記心線の撚り数よりも多いように構成する。

この構成により、ハス歯の歯すじの傾き（ねじれ）に起因するスラスト力と、撚り数の差に基づくスラスト力とを相殺させて、ベルト使用時のスラスト力を低減することができる。

本発明の第２の観点によれば、以下のように構成する、ハス歯歯付ベルトが提供される。複数の心線を埋設した弾性体からなる背部と、ハス歯状の歯部と、を少なくとも備える。前記心線はＳ撚りの糸とＺ撚りの糸とを諸撚りしたものとする。撚り方向が前記歯部の歯すじのねじれ方向と一致する前記糸の撚り数と、撚り方向が前記歯すじのねじれ方向と逆である前記糸の撚り数とが異なっている。

この構成により、スラスト力を心線の糸の撚りによって適度に相殺できるとともに、糸自体の撚り数も確保でき、屈曲疲労性を良好にできる。

前記のハス歯歯付ベルトは、具体的には、以下のように構成することができる。即ち、前記歯部の傾きがベルト走行方向を縦基準としたときに右上がり左下がりに構成されているときは、前記Ｚ撚り糸の撚り数を前記Ｓ撚り糸の撚り数よりも多くする。あるいは、前記歯部の傾きがベルト走行方向を縦基準としたときに左上がり右下がりに構成されているときは、前記Ｓ撚り糸の撚り数が前記Ｚ撚り糸の撚り数よりも多いように構成する。

この構成により、ハス歯の歯すじの傾き（ねじれ）に起因するスラスト力と、撚り数の差に基づくスラスト力とを相殺させて、ベルト使用時のスラスト力を低減することができる。

本発明の第３の観点によれば、以下のような、ハス歯歯付ベルトの製造方法が提供される。心線を埋設した弾性体からなる背部と、ハス歯状の歯部と、を少なくとも備える。前記背部内に、Ｓ撚りの心線とＺ撚りの心線とが隣り合うように複数の前記心線を交互に並べて埋設する。撚り方向が前記歯部の歯すじのねじれ方向と一致する心線の撚り数と、撚り方向が前記歯すじのねじれ方向と逆である心線の撚り数とを異ならせる。

この方法により、歯すじの傾きに基づくスラスト力を心線の撚りによって適度に相殺できるとともに、心線自体の撚り数も確保でき、屈曲疲労性を良好にできる。

前記のハス歯歯付ベルトの製造方法においては、以下のようにすることが好ましい。ハス歯状の歯部の傾きが異なる複数種類の前記ハス歯歯付ベルトを製造可能とするとともに、当該歯部の傾きに応じて、撚り方向が前記歯部の歯すじのねじれ方向と一致する前記心線の撚り数と、撚り方向が前記歯すじのねじれ方向と逆である前記心線の撚り数との差を変化させる。

この方法により、各種の傾きの歯部を有するベルトを製造できるとともに、その傾きの如何にかかわらず駆動時のスラスト力を適度に相殺して小さくすることができる。

本発明の第４の観点によれば、以下のような、ハス歯歯付ベルトの製造方法が提供される。心線を埋設した弾性体からなる背部と、ハス歯状の歯部と、を少なくとも備える。前記背部内に、Ｓ撚り糸とＺ撚り糸とを諸撚りした心線を埋設する。撚り方向が前記歯部の歯すじのねじれ方向と一致する前記糸の撚り数と、撚り方向が前記歯すじのねじれ方向と逆である前記糸の撚り数とが異なっている。

この方法により、歯すじの傾きに基づくスラスト力を心線の糸の撚りによって適度に相殺できるとともに、糸自体の撚り数も確保でき、屈曲疲労性を良好にできる。

前記のハス歯歯付ベルトの製造方法においては、以下のようにすることが好ましい。ハス歯状の歯部の傾きが異なる複数種類の前記ハス歯歯付ベルトを製造可能とするとともに、当該歯部の傾きに応じて、撚り方向が前記歯部の歯すじのねじれ方向と一致する前記糸の撚り数と、撚り方向が前記歯すじのねじれ方向と逆である前記糸の撚り数との差を変化させる。

この方法により、各種の傾きの歯部を有するベルトを製造できるとともに、その傾きの如何にかかわらず駆動時のスラスト力を適度に相殺して小さくすることができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係るハス歯歯付ベルトの模式図である。

図１にはハス歯歯付ベルト１をハス歯形成側から見た模式図が示され、この図１においてハス歯歯付ベルト１は背部２と歯部３とを有する無端状伝動ベルトに構成され、ベルト外周側に配置された前記背部２には、複数の心線４ｓ，４ｚ，・・・が埋設されている。背部２及び歯部３は、ゴムからなる弾性体から構成されており、この弾性体としては、例えばクロロプレンゴム（ネオプレン）、スチレンブタジエンゴム、エピクロロヒドリンゴム、ポリウレタンゴム等が考えられる。

そして、ベルト内周側に配置された歯部３にはハス歯５が形成されており、このハス歯５の歯すじは、図１のようにベルト走行方向（ベルト軸線Ｃに沿う方向）が縦となるように向け、上記の縦方向のベルト走行方向を基準としたときに、右上がり左下がりとなるように角度Ａだけ傾けられている。

本実施形態において、前記背部２内には４本の心線４ｓ，４ｚ，・・・が等間隔で並べて配置されている。具体的には、２本のＳ撚りの心線４ｓと２本のＺ撚りの心線４ｚとが交互に配置され、Ｓ撚りの心線４ｓとＺ撚りの心線４ｚとが互いに隣り合うように配置されている。そして図１に示すように、Ｚ撚りの心線４ｚの撚り数は、Ｓ撚りの心線４ｓの撚り数よりも多く設定されている。

なお、前記の歯部３のハス歯５を形成する方法としては、例えば、歯と溝とを交互に配した金型上に前記歯部に相当する弾性体を設置し、上から加圧して型付けることが考えられる。そして、上記の金型を適宜交換することで、歯部３（前記ハス歯５）の傾き角度Ａの大きさや、あるいはハス歯５の傾く方向を様々に変化させることができる。そして、上記の弾性体と前記背部２に相当する弾性体とを前記心線４ｓ，４ｚ，・・・を挟むようにして積層することで、ハス歯歯付ベルト１を製造することができる。

以上の構成による効果を説明する。即ち、本実施形態のハス歯歯付ベルト１ではＳ撚りとＺ撚りの心線４ｓ，４ｚ，・・・が交互に配設されているため、心線の撚りを戻そうとする力（の大部分）は、隣り合う心線４ｓ，４ｚ間で相殺される。従って、心線の撚り自体に基づくスラスト力を抑制することができる。

また、Ｓ撚りの心線４ｓとＺ撚りの心線４ｚの撚り数に差が設けられているため、この撚り数の差に基づくスラスト力をハス歯の傾きによるスラスト力と相殺させることで、プーリに巻き掛けて使用したときにハス歯歯付ベルト１に生じるスラスト力を効果的に小さくできる。

更には、ハス歯によるスラスト力を相殺するためのスラスト力を、両心線４ｓ，４ｚの撚り数の差によって生じさせる構成であるから、両心線４ｓ，４ｚの撚り数を小さくせずに済み、ベルト１の屈曲疲労性を向上させることができる。

具体的には、本実施形態では図１に示すように歯部３の傾きを右上がり左下がりに設定しており、歯すじのねじれ方向と撚り方向が一致する心線であるＺ撚りの心線４ｚの撚り数は、撚り方向が逆であるＳ撚りの心線４ｓの撚り数よりも大きくなっている。これにより、歯すじの傾き（ねじれ）に起因するスラスト力と、撚り数の差に基づくスラスト力とを相殺させて、ベルト使用時のスラスト力を低減することができる。

即ち、Ｚ撚りの心線４ｚの撚りをほどこうする力がＳ撚りの心線４ｓの撚りをほどこうとする力を上回る結果、ベルトはＺ撚りの心線４ｚの撚りを解く方向に若干捩れるように変形し、この結果、ベルトはプーリの軸線に対して垂直でなく若干傾斜した形で進入し、これによりベルトがプーリ軸線方向一端側（左側）へ片寄ろうとする。一方、歯部３の傾きは右上がり左下がりに設定しているので、外周歯が左上がり右下がりの駆動プーリに巻き掛けた場合、ベルトはプーリ歯に押されてプーリの軸線方向他端側（右側）へ片寄ろうとする。以上のように、スラスト力が互いに相殺し合う結果としてベルト１の軸方向への片寄り（移動）が防止され、ベルト側面の無用な接触やそれによる振動の発生などを効果的に防止することができる。

また、上記の撚り数の差をハス歯５の傾きに対応して異ならせるようにしてベルト１を製造することによって、ハス歯５の傾きの如何にかかわらず駆動時の歯すじの傾きに起因するスラスト力を適度に相殺することができる。

以上の効果は、本願の発明者が行った以下の実験によっても裏付けられる。この効果確認実験では先ず、その背部にＳ撚りの心線だけを等間隔で複数本配置したベルトを作成し、このＳ撚りの心線の撚り数は４．０ＴＰＩとした。すると、当該ベルトをプーリに巻き掛けて駆動した場合、大きなスラスト力が発生してしまった。ただし、屈曲疲労性の観点では当該ベルトは良好であった。

次に、上記と同様にＳ撚りの心線のみを配置し、当該心線の撚り数を２．０ＴＰＩとしたベルトについて同様の実験を行った。すると、駆動時に発生するスラスト力を小さくすることができたが、屈曲疲労性は上記の４．０ＴＰＩに比べて大きく悪化した。

次に、ベルトの背部にＳ撚りの心線とＺ撚りの心線を交互に配置し、Ｓ撚りの心線の撚り数を４．０ＴＰＩ、Ｚ撚りの心線の撚り数を３．７ＴＰＩとした場合（撚り数の差＝０．３ＴＰＩ）、駆動時のスラスト力を小さくすることができた。また、屈曲疲労性も良好であった。従って、当該スラスト力に見合う傾きのハス歯角度のベルトを作成すれば、駆動時のスラスト力を殆どゼロにできると考えられる。

次に、同様にＳ撚りの心線とＺ撚りの心線を交互に配置し、Ｓ撚りの心線の撚り数を４．０ＴＰＩ、Ｚ撚りの心線の撚り数を３．０ＴＰＩとした場合（撚り数の差＝１．０ＴＰＩ）、駆動時のスラスト力は、撚り数の差が０．３ＴＰＩである上記の場合よりも若干大きくなった。ただし、撚り数４．０ＴＰＩのＳ撚りの心線のみを配置した場合よりは、スラスト力は小さかった。また、屈曲疲労性の観点からみた場合、このベルトは良好であった。従って、当該スラスト力に見合う傾きのハス歯角度（撚り数の差が０．３ＴＰＩの場合よりも大きい傾きのハス歯角度）のベルトを作成すれば、駆動時のスラスト力を殆どゼロにできると考えられる。

以上の実施形態の構成は、例えば以下のように変更することができる。

図１のように歯部の傾きがベルト走行方向を縦基準としたときに右上がり左下がりとすることに代えて、逆の傾き、即ち、図２のように左上がり右下がりに構成することができる。この図２の場合、Ｓ撚りの心線４ｓの撚り数がＺ撚りの心線４ｚの撚り数よりも多くなるようにすると、ベルト駆動時における発生スラスト力を小さくすることができる。

背部２に埋め込まれる心線４ｓ，４ｚ，・・・の本数は、図１や図２のように４本とすることに限られず、それより多くしたり少なくしたりすることができる。また、Ｓ撚り及びＺ撚りの心線の撚り数（両心線の撚り数の差）や、ハス歯角度は、上記で開示したものに限られず、それより大きくしたり小さくしたりすることができる。

Ｓ撚りの心線とＺ撚りの心線とを交互に配置することに代えて、Ｓ撚りの糸とＺ撚りの糸とを諸撚りした心線を背部に埋設する構成とすることができる。この場合、Ｓ撚りの糸の撚り数とＺ撚りの糸の撚り数との間に差を付けると、上記と同様にハス歯の傾きに起因するスラスト力を相殺することができる。

上記の諸撚り心線の構成の場合、歯部３の傾きがベルト走行方向を縦基準としたときに右上がり左下がりになっている場合は、Ｚ撚りの糸の撚り数をＳ撚りの糸の撚り数よりも大きくすると、スラスト力を低減できる。歯部３の傾きが逆になっている場合は、Ｓ撚りの糸の撚り数をＺ撚りの糸の撚り数を大きくすれば良い。また、歯部３の傾きの大小に応じて、Ｓ撚りの糸とＺ撚りの糸とで撚り数の差を変化させるようにしてベルトを製造するのが好ましい。

本発明の一実施形態に係るハス歯歯付ベルトの模式図。 他の例のハス歯歯付ベルトの模式図。

符号の説明

１ ハス歯歯付ベルト
２ 背部
３ 歯部
４ｓ Ｓ撚りの心線
４ｚ Ｚ撚りの心線
５ ハス歯
Ｃ ベルト軸線（ベルト走行方向に沿う軸線）

Claims (10)

1. 複数の心線を埋設した弾性体からなる背部と、ハス歯状の歯部と、を少なくとも備えるハス歯歯付ベルトにおいて、
   前記背部内には、Ｓ撚りの前記心線とＺ撚りの前記心線とが隣り合うように交互に並べて配置され、
   撚り方向が前記歯部の歯すじのねじれ方向と一致する心線の撚り数と、撚り方向が前記歯すじのねじれ方向と逆である心線の撚り数とが異なっていることを特徴とする、ハス歯歯付ベルト。
2. 請求項１に記載のハス歯歯付ベルトであって、
   前記歯部の傾きがベルト走行方向を縦基準としたときに右上がり左下がりに構成されており、
   Ｚ撚りの前記心線の撚り数がＳ撚りの前記心線の撚り数よりも多いことを特徴とするハス歯歯付ベルト。
3. 請求項１に記載のハス歯歯付ベルトであって、
   前記歯部の傾きがベルト走行方向を縦基準としたときに左上がり右下がりに構成されており、
   Ｓ撚りの前記心線の撚り数がＺ撚りの前記心線の撚り数よりも多いことを特徴とするハス歯歯付ベルト。
4. 複数の心線を埋設した弾性体からなる背部と、ハス歯状の歯部と、を少なくとも備えるハス歯歯付ベルトにおいて、
   前記心線はＳ撚りの糸とＺ撚りの糸とを諸撚りしたものとし、
   撚り方向が前記歯部の歯すじのねじれ方向と一致する前記糸の撚り数と、撚り方向が前記歯すじのねじれ方向と逆である前記糸の撚り数とが異なっていることを特徴とする、ハス歯歯付ベルト。
5. 請求項４に記載のハス歯歯付ベルトであって、
   前記歯部の傾きがベルト走行方向を縦基準としたときに右上がり左下がりに構成されており、
   前記Ｚ撚り糸の撚り数が前記Ｓ撚り糸の撚り数よりも多いことを特徴とする、ハス歯歯付ベルト。
6. 請求項４に記載のハス歯歯付ベルトであって、
   前記歯部の傾きがベルト走行方向を縦基準としたときに左上がり右下がりに構成されており、
   前記Ｓ撚り糸の撚り数が前記Ｚ撚り糸の撚り数よりも多いことを特徴とする、ハス歯歯付ベルト。
7. 心線を埋設した弾性体からなる背部と、ハス歯状の歯部と、を少なくとも備えるハス歯歯付ベルトの製造方法において、
   前記背部内に、Ｓ撚りの心線とＺ撚りの心線とが隣り合うように複数の前記心線を交互に並べて埋設し、
   撚り方向が前記歯部の歯すじのねじれ方向と一致する心線の撚り数と、撚り方向が前記歯すじのねじれ方向と逆である心線の撚り数とを異ならせることを特徴とする、ハス歯歯付ベルトの製造方法。
8. 請求項７に記載のハス歯歯付ベルトの製造方法であって、
   ハス歯状の歯部の傾きが異なる複数種類の前記ハス歯歯付ベルトを製造可能であるとともに、
   当該歯部の傾きに応じて、撚り方向が前記歯部の歯すじのねじれ方向と一致する前記心線の撚り数と、撚り方向が前記歯すじのねじれ方向と逆である前記心線の撚り数との差を変化させることを特徴とする、ハス歯歯付ベルトの製造方法。
9. 心線を埋設した弾性体からなる背部と、ハス歯状の歯部と、を少なくとも備えるハス歯歯付ベルトの製造方法において、
   前記背部内に、Ｓ撚り糸とＺ撚り糸とを諸撚りした心線を埋設し、
   撚り方向が前記歯部の歯すじのねじれ方向と一致する前記糸の撚り数と、撚り方向が前記歯すじのねじれ方向と逆である前記糸の撚り数とが異なっていることを特徴とする、ハス歯歯付ベルトの製造方法。
10. 請求項９に記載のハス歯歯付ベルトの製造方法であって、
    ハス歯状の歯部の傾きが異なる複数種類の前記ハス歯歯付ベルトを製造可能であるとともに、
    当該歯部の傾きに応じて、撚り方向が前記歯部の歯すじのねじれ方向と一致する前記糸の撚り数と、撚り方向が前記歯すじのねじれ方向と逆である前記糸の撚り数との差を変化させることを特徴とする、ハス歯歯付ベルトの製造方法。

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