JP2008286301A - 伝動ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】システム全体が振動に曝される歯付ベルトを用いたベルト伝動システムにおいて、歯付ベルトの耐久性を向上させる。
【解決手段】背部１１と歯部１２とを接着層である防水層１３を介して接着する。背部１１において、防水層１３に接する位置に心線１４を埋設する。歯部１２と歯底部１５の表面に歯布１６を貼着する。歯ピッチＰが７ｍｍ〜１１ｍｍのときＰＬＤの値Ｈが０．０７×Ｐ（ｍｍ）＋（０．１５（ｍｍ）＋Ａ（ｍｍ））で示されるベルトにおいて、（０．１５（ｍｍ）＋Ａ（ｍｍ））が０．３０ｍｍ以下とし、防水層１３厚さを約０．０６ｍｍ〜０．１５ｍｍの範囲に設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、動力の伝達に用いられる伝動ベルトに関し、特に二輪車などの車両における車輪への動力伝達に用いられる歯付ベルトに関する。

歯付ベルトを用いたベルト伝動システムは、自動車エンジンにおけるクランクシャフトとカムシャフトとの間の同期伝動や、一般産業用機器などの同期伝動に幅広く用いられる。歯付ベルトは、ゴムからなるベルト歯部とベルト背部との間に心線を埋設して構成され、歯部および歯底部の表面は歯布によって被覆される。また、心線は例えば歯部と背部の間に設けられる接着ゴム層内に埋設され、心線は歯部や歯底部と極薄い接着ゴム層（例えば０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ）を隔てて配置される（特許文献１）。
特開２０００−１９３０３９号公報

しかし、例えば二輪車の駆動輪への動力伝達に歯付ベルトを使用する場合など、ベルト伝動システム全体が激しく振動される場合、歯付ベルトは自動車エンジン内や一般産業用機器で用いられる場合とは異なった挙動を示し、早期に破損に到る。特に二輪車において、歯付ベルトが後輪にエンジン動力を伝達する場合、ベルトスパンが長いために変動負荷による、スパン振動が大きくなる。これにより、ベルト歯底部がプーリ歯頂部に激しく叩き付けられ、歯底帆布は早期に摩耗する。また、負荷伝達の側面からもベルトスパン振動が加わるため、プーリ噛込部やプーリ噛出部においてベルト歯部をベルト本体から引き剥がそうとする力が働く。

本発明は、システム全体が振動に曝される歯付ベルトを用いたベルト伝動システムにおいて、歯付ベルトの耐久性を向上させることを目的としている。

本発明の歯付ベルトは、背部と歯部と前記背部に埋設された心線とを備える歯ピッチＰが７ｍｍ〜１１ｍｍの歯付ベルトであって、背部と歯部との間に接着ゴム層が設けられ、接着ゴム層の厚さＡが０．０６ｍｍ〜０．１５ｍｍの範囲にあることを特徴としている。

歯付ベルトにおいて、ピッチライン高さＨがＨ＝０．０７×Ｐ（ｍｍ）＋（０．１５（ｍｍ）＋Ａ（ｍｍ））で示され（０．１５（ｍｍ）＋Ａ（ｍｍ））が０．３０（ｍｍ）以下であることが好ましい。歯部および歯底部の表面に歯布が貼付され、歯布、歯部、接着ゴム層が予め一体的な歯付歯布として予成型されることが好ましい。

また、本発明の車両駆動装置は、上記歯付ベルトを車輪へ駆動力を伝達するベルト伝動システムに用いたことを特徴としている。

以上のように本発明によれば、システム全体が振動に曝される歯付ベルトを用いたベルト伝動システムにおいて、歯付ベルトの耐久性を向上させることができる。

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。
図１は、本発明の一実施形態である歯付無端ベルトの一部を切断した斜視図である。

本実施形態の歯付ベルト１０は、例えば二輪車の後輪へのエンジンの動力伝達に用いられる。図１に示されるように、歯付ベルト１０は、背部１１と歯部１２とから構成され、背部１１と歯部１２との間には接着ゴム層である厚み（Ａ）０．０６ｍｍ〜０．１５ｍｍの防水層１３が設けられる。また背部１１内において、防水層１３に接する位置には、ベルト長手方向に沿って複数の心線１４が埋設され、歯面、すなわち歯部１２と歯底部１５は、歯布１６によって被覆される。

また、本実施形態において、歯部１２、防水層１３、歯底部１５、歯布１６は、歯付ロール（図示せず）上で予め予成型され、所定ピッチＰ（約７ｍｍ〜１１ｍｍ）の未加硫の歯付歯布（図示せず）として一体化される。すなわち、歯付ロール上に歯布１６が載置され、その上に歯部１２、歯底部１５を形成するゴム材が、更にその上に防水層１３を形成する所定の厚さの接着ゴムが載置され、これらの材料は歯付ロールの型に圧入され一体成型される。

一体化された歯付歯布は、歯付ベルト１０の歯数分を含む長さに裁断された後、裁断された両端を突き合わせてスリーブ状にされ、ベルト成型用の金型（図示せず）に装着される。金型に装着された歯付歯布の上には、所定の張力で心線１４が巻き付けられ、心線１４の上には更に背部１１を形成するゴム材が巻き付けられる。金型に巻き付けられた各材料は、所定の圧力、温度の下で成型され加硫される。

なお、本実施形態において、歯部１２、歯底部１５に用いられるゴム材としては、例えば水素添加ニトリルブタジエンゴムが用いられ、背部１１のゴム材も同様に水素添加ニトリルブタジエンゴムが用いられる。また、防水層１３を形成する接着ゴム材としても同様に水素添加ニトリルブタジエンゴムが用いられる。また、歯部１２、歯底部１５、背部１１、防水層１３を形成するゴム材として、水素添加ニトリルブタジエンゴム以外に使用される原料ゴムは、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭ）、クロロプレンゴム、エチレン・プロピレンターポリマー（ＥＰＤＭ）等の機械強度および耐熱性が改善されたゴムが好ましい。

次に図２〜図５を参照して本実施形態の歯付ベルト１０において防水層１３の厚みを０．０６ｍｍ〜０．１５ｍｍに設定する意義について説明する。

図２は、歯底接着力（Ｎ／１９．１ｍｍ）と歯欠け耐久性（Ｎ・ｈｒ／ｍｍ）との間の関係を示すグラフであり、図３は、防水層１３の厚さ（ｍｍ）と歯底接着力（Ｎ／１９．１ｍｍ）との間の関係を示すグラフである。なお、歯底接着力は、所定幅（例えば１９．１ｍｍ）の歯底部をベルトから引き剥がすのに必要な力（Ｎ）で示され、歯欠け耐久性はベルト走行試験において歯欠けが発生するまでの時間（ｈｒ）をベルト単位幅（ｍｍ）およびベルトに掛かるベルト張力（Ｎ）で評価した値である。

図２に示されるように、歯欠け耐久性は歯底接着力が増大すると指数関数的に増大する。一方、図３に示されるように、歯底接着力は防水層１３の厚さが厚くなるにしたがって増大するものの、その増大は対数関数的であり、接着力の増大は徐々に減少する。

したがって、防水層厚さと歯欠け耐久性の関係は、図３の防水層厚さと歯底接着力の関係と、図２の歯底接着力と歯欠け耐久性との関係とから求められ、その関係は図４のグラフに示される。歯欠け耐久性は防水層厚さに対して、例えば１よりも小さい正の指数部を有する無理関数的に増大し、歯欠け耐久性は、防水層厚さが０．１２ｍｍ付近を越えると厚みの効果が少なくなってくると考えられる。

通常の接着層の厚さ（例えば０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ）を備えたベルトにおいて、ベルト歯ピッチ（ｍｍ）とピッチライン高さＰＬＤ（ピッチラインと歯底面の間の距離；図１参照）の関係は、図５に示されるように比例関係にあり、ＰＬＤの値Ｈ（ｍｍ）は歯ピッチＰ（ｍｍ）に対して、概ねＨ＝０．０７×Ｐ（ｍｍ）＋０．１５（ｍｍ）の関係で示される。本実施形態では、防水層厚さＡ（ｍｍ）が増加した分ＰＬＤが厚くなりＰＬＤの値Ｈは、概ねＨ＝０．０７×Ｐ（ｍｍ）＋（０．１５（ｍｍ）＋Ａ（ｍｍ））として示される。

ＰＬＤの値は、歯付ベルトと歯付プーリの噛み合いに影響し、ＰＬＤの値Ｈが０．０７×Ｐ（ｍｍ）＋０．３０（ｍｍ）を越えると、噛み合いに問題が発生することが経験上分かっている。特に二輪車の後輪駆動にベルトが用いられる場合など、ベルトスパン長さが長く、噛み合いが悪い場合、走行中のベルトスパン振動が非常に大きくなるため、異常摩耗が発生し早期破損に至る。

本実施形態では、耐久性への厚み効果の減少、噛み合い不良の発生等を考慮して、ＰＬＤの値Ｈ＝０．０７×Ｐ（ｍｍ）＋（０．１５（ｍｍ）＋Ａ（ｍｍ））の（０．１５（ｍｍ）＋Ａ（ｍｍ））が０．３０ｍｍを越えないように防水層厚さの上限を０．１５ｍｍ以下に設定する。また、変動負荷によるベルトスパン振動の影響や、プーリの噛込、噛出部での耐久性を考慮して、クッション性、接着性を強化するために防水層厚さの下限を０．０６ｍｍに設定する。

以上により、本実施形態によれば、防水層の厚さを約０．０６ｍｍ〜０．１５ｍｍに設定することにより、歯底部の接着力を高め、歯欠け耐久性を向上することができるとともに、クッション効果を得ることにより、歯底部の耐摩耗性の向上も同時に図ることができ、システム全体が振動に曝される歯付ベルトを用いたベルト伝動システムにおいて、歯付ベルトの耐久性を、信頼性を飛躍的に高めることができる。

なお、本実施形態では、二輪車の後輪駆動のためのベルト伝動システムを例に説明を行ったが、本実施形態の歯付ベルトはシステム全体が振動する環境においてその効果を発揮するもので、例えばバギーなど、他の小型車両のベルト伝動システムにおいても使用可能である。

また、本実施形態では、ベルト成型に予成型を用いているため心線のピッチライン上での並びが安定し、長手方向に掛かるベルト張力を均一に心線に分散させることができ、歯欠け耐久性を更に向上することができる。

本発明の一実施形態である歯付ベルトの部分切断斜視図である。 歯底接着力と歯欠け耐久性との関係を示すグラフである。 防水層厚さと歯底接着力との関係を示すグラフである。 防水層厚さと歯欠け耐久性との関係を示すグラフである。 ベルト歯ピッチとＰＬＤとの関係を示すグラフである。

符号の説明

１０ 歯付ベルト
１１ 背部
１２ 歯部
１３ 防水層（接着ゴム層）
１４ 心線
１５ 歯底部
１６ 歯布

Claims (4)

1. 背部と歯部と前記背部に埋設された心線とを備える歯ピッチＰが７ｍｍ〜１１ｍｍの歯付ベルトであって、前記背部と前記歯部との間に接着ゴム層が設けられ、前記接着ゴム層の厚さＡが０．０６ｍｍ〜０．１５ｍｍの範囲にあることを特徴とする歯付ベルト。
2. ピッチライン高さＨがＨ＝０．０７×Ｐ（ｍｍ）＋（０．１５（ｍｍ）＋Ａ（ｍｍ））で示され（０．１５（ｍｍ）＋Ａ（ｍｍ））が０．３０（ｍｍ）以下であることを特徴とする請求項１に記載の歯付ベルト。
3. 前記歯部および歯底部の表面に歯布が貼付され、前記歯布、前記歯部、前記接着ゴム層が予め一体的な歯付歯布として予成型されることを特徴とする請求項１に記載の歯付ベルト。
4. 請求項１に記載の歯付ベルトを車輪へ駆動力を伝達するベルト伝動システムに用いた車両駆動装置。
   

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