JP2017150580A - 歯付プロファイル及び歯付ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】歯付ベルトの屈曲性を低下させることなく耐久性を向上させて、歯付ベルトの長寿命化を図ることのできる歯付プロファイル及びこれを装着した歯付ベルトの提供。【解決手段】ベルト本体２とは別体のプロファイル本体５を設ける。プロファイル本体５を金属や高硬度樹脂で形成する。プロファイル本体５にベルト歯７を形成する。ベルト歯７が高強度、高剛性となる。プロファイル本体５をベルト本体２に取り付ける取付部８を設ける。高強度、高剛性のベルト歯７を十分な屈曲性を有するベルト本体２と組み合わせる。【選択図】 図２

Description

本発明は、ベルト本体に装着可能な歯付プロファイル及びこれを装着した歯付ベルトに関するものである。

一般に、歯付ベルトは、そのベルト歯をプーリ歯と噛み合わせて歯付プーリの回転を伝達する構造とされ、ベルト歯などを構成するゴムの配合などを適宜調整することにより、歯付ベルトの屈曲性を低下させることなく、ゴム自体の耐久性を高めて、歯付ベルトの長寿命化を図るようにしている（例えば特許文献１）。

特開２００２−３１０２４０号公報

ところが、ゴムの配合などを調整して歯付ベルトの耐久性を高めようとすると、歯付ベルトの屈曲性が低下しやすく、ゴム自体の耐久性と歯付ベルトに求められる屈曲性とを両立させて長寿命化を図るのには限界がある。

しかも、歯付ベルトは、ゴムなどの軟質の素材を心線及び帆布で補強したものであり、金属などの硬質の素材で構成した歯付プーリと噛み合うことにより、ベルト歯の圧力面磨耗や歯底磨耗、歯欠けなどの損傷が生じやすい。特に、歯付ベルトをその張力管理不備などによって推奨張力のレンジ外で使用した場合、ゴムの配合などを調整したとしても、歯付プーリとの噛合に対する耐久性を向上させるのが難しくなりやすい。

本発明は、歯付ベルトの屈曲性を低下させることなく耐久性を向上させて、歯付ベルトの長寿命化を図ることのできる歯付プロファイル及びこれを装着した歯付ベルトの提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る歯付プロファイルは、ベルト本体に装着可能なものであり、ベルト歯が形成されたプロファイル本体と、このプロファイル本体をベルト本体に取り付け可能な取付部と、を備えたものである。

上記構成によれば、歯付プロファイルを別体に形成してベルト本体に取り付けることができるので、例えば、金属や高硬度樹脂で形成したり表面皮膜処理を施したりして、プロファイル本体のベルト歯を高強度なものや高剛性なものとしつつ、十分な屈曲性を有するベルト本体と組み合わせることができる。

これにより、ベルトを構成するゴムの限界によってベルト歯の耐久性が制限されることがなく、例えば、同じ歯面が原動側及び従動側の両方の歯付プーリから負荷を受ける片歯ベルトであっても、歯面磨耗や歯底磨耗、歯欠けに対するベルト歯の耐久性を飛躍的に向上させることができる。しかも、ベルト本体を歯付プロファイルとは別体に形成して屈曲性を高めることができるので、歯付ベルトの耐屈曲疲労性をも高めることができ、歯付ベルトの耐久性と屈曲性とを両立させて、歯付ベルトの長寿命化を図ることができる。

さらに、ベルト歯の耐久性、強度及び剛性を高めることができる分、歯付ベルトの取付張力を大きく設定することができると共に、歯飛びを抑えてジャンピングトルクを大きくすることができる。しかも、例えばベルト歯の剛性を高めて歯飛びを抑えつつ、プロファイル本体の厚さの分だけ歯付プーリを小径化することができ、歯付ベルト及び歯付プーリを備えたユニットを縮小化して、そのコンパクト設計と高負荷伝動の両立を図ることができる。

なお、ベルト本体に対する歯付プロファイルの取付位置のずれや、ベルト本体の伸びによって、プーリ歯に対してベルト歯がわずかに位置ずれするおそれがあるが、各ベルト歯がプーリ歯に噛み合うことによって正規の位置に調整されるので、各ベルト歯の位置ずれが累積することがなく、ベルト歯の位置ずれによる噛合異常を防止することができる。

また、ベルト本体に装着した複数の歯付プロファイルを位置決めする位置決め面を形成し、この位置決め面を、プロファイル本体のベルト歯がプーリ歯に噛み合う際、隣接する歯付プロファイルの位置決め面と互いに当接するよう設定してもよい。

この構成によると、ベルト歯がプーリ歯に噛み合う際、隣接する歯付プロファイルの位置決め面を互いに当接させるので、複数の歯付プロファイルを連結状態として、そのベルト歯の位置関係を精度よく定めることができる。これにより、歯付プーリへの巻き付き部分におけるベルト本体の伸びを抑えて、ベルト歯のピッチずれを阻止することができ、ベルト歯とプーリ歯との噛合異常を防止すると共に、歯付ベルトのジャンピングトルクを高めることができる。

なお、異なる径の歯付プーリに共通の歯付ベルトを掛巻する場合、小径の歯付プーリと大径の歯付プーリとでは、位置決め面の設定すべき傾斜角度が相違するが、小径の歯付プーリに合わせて傾斜角度を設定することにより、ベルト歯を大径の歯付プーリにも噛み合せることができる。

また、歯付プロファイルの複数をベルト本体に装着した状態で、各歯付プロファイルの押圧面を介してベルト圧縮力を伝達可能とし、押圧面を、この歯付プロファイルが歯付プーリ間に掛け渡されたベルト本体のゆるみ側に位置する際、隣接する歯付プロファイルの押圧面と互いに当接するよう設定してもよい。

この構成によると、ベルト本体のゆるみ側で、隣接する歯付プロファイルの押圧面を互いに当接させるので、複数の歯付プロファイルを介してゆるみ側のベルト圧縮力を伝達させることができる。これにより、ゆるみ側の張力がゼロ又はマイナスとなる過負荷状態であっても、歯付ベルトの弛みを防止することができ、歯付ベルトの伝動動力を向上させると共に、歯付ベルトの弛みを防止するためのテンショナーを不要にすることができる。

また、取付部を、プロファイル本体との間にベルト本体の側部を両面側から挟持する爪部と、ベルト本体の幅方向外側を通って爪部とプロファイル本体とを連結する連結部と、を備えたものとしてもよい。

この構成によると、ベルト本体の幅方向外側を通る連結部で爪部とプロファイル本体とを連結するので、プロファイル本体と爪部との間にベルト本体の側部を挿入するだけで、歯付プロファイルをベルト本体に容易に装着することができる。

また、爪部を片側歯付ベルトのベルト歯に係止可能な係止爪とするようにしてもよい。

この構成によると、爪部を片側歯付ベルトのベルト歯に係止することができるので、片側歯付ベルトをベルト本体として、その正確な位置に歯付プロファイルを装着することができる。これにより、プロファイル本体のベルト歯ピッチの精度を高めることができ、しかも、片側歯付ベルトのベルト歯により、ベルト長さ方向への歯付プロファイルの位置ずれを阻止することができる。

また、歯付プーリの側面に接触してベルト幅方向に位置決め可能なよう、プロファイル本体のベルト歯側に突出する位置決めフランジを設けるようにしてもよい。

この構成によると、プロファイル本体のベルト歯側に突出する位置決めフランジを設けるので、ベルト本体に装着した歯付プロファイルの位置決めフランジを歯付プーリの側面に接触させることにより、歯付ベルトをベルト幅方向に位置決めすることができる。これにより、歯付ベルトをベルト幅方向に位置決めするための専用のプーリフランジを省略することができ、歯付プーリの細幅化を図って、ベルト伝動システムのコンパクト設計に寄与することができる。

また、本発明は、ベルト本体に上記の歯付プロファイルを装着した歯付ベルトを提供する。この構成によると、上記の歯付プロファイルを採用することによる効果と同じ効果を奏することができる。

また、ベルト本体を片側歯付ベルトとし、この片側歯付ベルトの背面側にプロファイル本体を配置して両面歯付ベルトとするようにしてもよい。

この構成によると、片側歯付ベルトに歯付プロファイルを装着するので、比較的に製造しやすい片側歯付ベルトを用いて、比較的に製造しにくい両面歯付ベルトを得ることができる。つまり、両面歯付ベルトをそのまま製造するには、例えば、仮の片側歯付ベルトを形成した後、その内外両側から歯型で加圧して加硫するなどの工程が必要であり、ベルト周長の制限や量産コストの問題がある。これに対して、片側歯付ベルトと歯付プロファイルとを用いることにより、両面歯付ベルトを容易に構成することができる。

また、両面歯付ベルトを構成することにより、複数の歯付プーリから受ける負荷をプロファイル本体のベルト歯とベルト本体のベルト歯とに分けることができ、さらに、１歯当たりの負荷の大きい小径の歯付プーリに、適宜、耐久性の高いプロファイル本体のベルト歯を噛み合せることができる。しかも、プロファイル本体の厚さだけ、小径の歯付プーリに巻き付くベルト本体の曲率半径を大きくすることができ、歯付ベルトの耐屈曲疲労性を高めることができる。これにより、ベルト全体としての耐久性を高めることができ、両面歯付ベルトによるコンパクト設計と高負荷伝動の両立を図ることができる。

以上のとおり、本発明によると、ベルト本体とは別体に歯付プロファイルを形成するので、金属などの硬質の素材からなる歯付プーリに噛み合うベルト歯を高耐久性の素材で形成することができ、その圧力面磨耗や歯底磨耗、歯欠けなどの損傷を防止することができる。これにより、例えば、張力管理不備などによって推奨張力のレンジ外で歯付ベルトを使用することがあったとしても、歯付プーリとの噛合に対する歯付ベルトの耐久性を飛躍的に向上させることができる。

しかも、歯付プロファイルをベルト本体に装着するので、高耐久性の歯付プロファイルを十分な屈曲性を有するベルト本体と組み合わせることができ、歯付ベルトに求められる耐久性と屈曲性とを両立させて、歯付ベルトの長寿命化を図ることができる。

本発明に係る片歯用の歯付プロファイル（第１実施形態）を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はＡ−Ａ断面図 図１の歯付プロファイルを装着した歯付ベルトと歯付プーリの噛合を示す図 本発明に係る両歯用の歯付プロファイル（第２実施形態）を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面図 図３の歯付プロファイルを装着した歯付ベルトと歯付プーリの噛合を示す図 位置決めフランジを有する片歯用の歯付プロファイル（第３実施形態）を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はＣ−Ｃ断面図 位置決めフランジを有する両歯用の歯付プロファイル（第４実施形態）を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はＤ−Ｄ断面図

以下、本発明に係る歯付プロファイル及び歯付ベルトの第１実施形態〜第４実施形態について、図面を用いて説明する。

［第１実施形態］
図１及び図２に示すように、第１実施形態の歯付プロファイル１は、ベルト本体２に装着して、歯付プーリ３に掛巻する片歯用の歯付ベルト４を構成するものであり、ベルト本体２の背面側に配置されるプロファイル本体５と、プロファイル本体５に形成されてプーリ歯６と噛み合うベルト歯７と、プロファイル本体５をベルト本体２に取り付ける取付部８と、を備えている。この歯付プロファイル１は、例えば、金属や高硬度樹脂で形成され、又は表面皮膜処理を施されて、そのベルト歯７を高強度かつ高剛性に設定しつつ、十分な屈曲性を有するベルト本体２と組み合わせるようになっている。

ベルト本体２は、片面にベルト歯９が形成された例えばゴム製の片側歯付ベルトとされ、その歯底付近にベルト長さ方向の伸びを規制する心線１０が埋設されて、この心線１０の位置がベルト本体２のピッチ線１１とされる。このピッチ線１１とベルト本体２の背面側のプロファイル本体５の上面１２との間隔が歯付ベルト４のＰＬＤとなる。なお、図１において、１１ａはプーリ間の直線部分の歯付ベルト４のピッチ線を示し、１１ｂは歯付プーリ３に巻きついた歯付ベルト４のピッチ線を示す。また、図２において、１１ｃは歯付プーリ３のピッチ円を示す。

プロファイル本体５は、幅方向の長さがベルト本体２のベルト幅とほぼ同じ長さの厚板とされ、その上面１２の前後方向中央にベルト歯７が形成されている。プロファイル本体５の上面１２及び下面１３は、同一の曲率中心１４を有する円弧面とされ、上面１２の曲率半径を歯付プーリ３の歯先円１５と等しく設定されて、歯付プーリ３とスムーズに噛み合うと共に、歯付プーリ３の周囲に巻きつくベルト本体２の背面ライン１６を下面１３に沿わせるようになっている。

プロファイル本体５の正面及び背面は、上面１２及び下面１３の円弧面と直交する角度に形成され、ベルト本体２に装着された複数の歯付プロファイル１を位置決めする位置決め面１７とされる。位置決め面１７は、歯付プーリ３に掛巻した歯付ベルト４のプロファイル本体５のベルト歯７がプーリ歯６と噛み合う際、隣接する歯付プロファイル１の位置決め面１７と互いに当接して、複数の歯付プロファイル１を位置決めする。この位置決め面１７は、プロファイル本体５の前後方向の長さを調整することにより、正面側及び背面側の位置決め面１７のなす中心角（φ１）がプーリ歯６の１ピッチ分に対応するよう設定される。

取付部８は、プロファイル本体５の両側部に設けられ、プロファイル本体５の側部との間にベルト本体２の側部を表裏両面側から挟持する左右の爪部１８と、ベルト本体２の幅方向外側を通って爪部１８とプロファイル本体５の側部とを連結する左右の連結部１９と、からなり、その爪部１８が、ベルト本体２のベルト歯９に係止可能な係止爪とされる。

連結部１９は、その上部をプロファイル本体５の側部と一体かつ同一形状に設定され、上部から下方に延設された板部分の下端中央において、幅方向内向きに爪部１８が突設されている。連結部１９の正面及び背面には、複数の歯付プーリ３の間に掛け渡された歯付ベルト４のゆるみ側に歯付プロファイル１が位置する際、隣接する歯付プロファイル１と互いに当接する押圧面２０が設定されている。

押圧面２０は、連結部１９の中心線と平行な面とされ、この押圧面２０を介して、歯付ベルト４のゆるみ側におけるベルト圧縮力を伝達するようになっている。この押圧面２０は、連結部１９の正面及び背面のうちのピッチ線１１ａよりも下方に設定され、歯付プーリ３に巻きつく際の歯付ベルト４の変形が阻害されるのを防止している。

連結部１９のうち、押圧面２０と位置決め面１７との間は滑らかに連続するよう形成され、また、押圧面２０よりも下方にはＲ部が形成され、押圧面２０の位置が連結部１９の下方に過度に偏心するのを防止している。

［第２実施形態］
図３及び図４に示すように、第２実施形態の歯付プロファイル２１は、第１実施形態の歯付プロファイル１とほぼ同じ構成であるが、ベルト本体２に装着して両歯用の両面歯付ベルト２２を構成するものである。

両面歯付ベルト２２は、例えば、クランクシャフトプーリ２３を原動プーリとして、カムシャフトプーリ２４、ウォーターポンププーリ２５及びオイルポンププーリ２６を従動プーリとし、ゆるみ側にテンショナー２７を設けたベルト伝動システムに用いられる。図４において、小径の原動プーリで１歯当たりの負荷が比較的に大きいクランクシャフトプーリ２３に、耐久性の高いプロファイル本体５のベルト歯７を噛み合わせ、大径の従動プーリで１歯当たりの負荷が比較的に小さいカムシャフトプーリ２４に、耐久性の低いベルト本体２のベルト歯９を噛み合わせている。

プロファイル本体５は、第１実施形態と同様であり、例えば、上面１２の曲率半径をクランクシャフトプーリ２３、ウォーターポンププーリ２５及びオイルポンププーリ２６の歯先円２８と等しく設定される。なお、プロファイル本体５のベルト歯７を噛み合わせる複数の歯付プーリの径が異なる場合、最小径の歯付プーリに合わせて、上面１２の曲率半径及び位置決め面１７の中心角（φ１）を設定すればよい。

連結部２９は、第１実施形態における押圧面２０を設けることなく、位置決め面１７の下方にテーパー面３０を形成され、ベルト本体２のベルト歯９がカムシャフトプーリ２４に噛み合う際に、連結部２９によって両面歯付ベルト２２の逆向きの変形が阻害されるのを防止している。正面側及び背面側のテーパー面３０のなす中心角（φ２）は、ベルト本体２のベルト歯９が噛み合うカムシャフトプーリ２４のプーリ歯の１ピッチ分に対応する角度よりも大きく設定される。

図３において、１１ｄはカムシャフトプーリ２４に巻きついた両面歯付ベルト２２のピッチ線を示し、３１はカムシャフトプーリ２４の歯先円を示す。ピッチ線１１ｄと歯先円３１又はベルト本体２の歯底ラインとの間隔が両面歯付ベルト２２の反対側のＰＬＤとなる。他の構成は、第１実施形態と同じである。

［第３実施形態］
図５に示すように、第３実施形態の歯付プロファイル３２は、第１実施形態の歯付プロファイル１とほぼ同じ構成であるが、歯付プーリ３の両側面に接触して歯付ベルト４をベルト幅方向に位置決め可能なよう、連結部３３を上方に延設して、プロファイル本体５のベルト歯７を設けた側に突出する位置決めフランジ３４を設けたものである。他の構成は、第１実施形態と同じである。

［第４実施形態］
図６に示すように、第４実施形態の歯付プロファイル３５は、第２実施形態の歯付プロファイル２１とほぼ同じ構成であるが、クランクシャフトプーリ２３、ウォーターポンププーリ２５及びオイルポンププーリ２６の両側面に接触して両面歯付ベルト２２をベルト幅方向に位置決め可能なよう、連結部３６を上方に延設して、プロファイル本体５のベルト歯７を設けた側に突出する位置決めフランジ３７を設けたものである。他の構成は、第２実施形態と同じである。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、適宜変更を加えることができる。例えば、ベルト本体２には、片側歯付ベルトを用いる代わりに他のベルトを用いることもでき、位置決め面１７や押圧面２０を省略することもできる。この場合、ベルト歯７に多少の位置ずれを生じる可能性もあるが、プーリ歯６と噛み合うことによって位置ずれが矯正され、位置ずれの累積による噛合異常を抑えることができる。

１ 歯付プロファイル（第１実施形態）
２ ベルト本体
３ 歯付プーリ
４ 歯付ベルト
５ プロファイル本体
６ プーリ歯
７ ベルト歯（プロファイル本体）
８ 取付部
９ ベルト歯（ベルト本体）
１０ 心線
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｄ ピッチ線
１１ｃ ピッチ円
１２ 上面
１３ 下面
１４ 曲率中心
１５ 歯先円
１６ 背面ライン
１７ 位置決め面
１８ 爪部
１９ 連結部
２０ 押圧面
２１ 歯付プロファイル（第２実施形態）
２２ 両面歯付ベルト
２３ クランクシャフトプーリ
２４ カムシャフトプーリ
２５ ウォーターポンププーリ
２６ オイルポンププーリ
２７ テンショナー
２８ 歯先円
２９ 連結部
３０ テーパー面
３１ 歯先円
３２ 歯付プロファイル（第３実施形態）
３３ 連結部
３４ 位置決めフランジ
３５ 歯付プロファイル（第４実施形態）
３６ 連結部
３７ 位置決めフランジ

Claims (8)

1. ベルト本体に装着可能な歯付プロファイルであって、ベルト歯が形成されたプロファイル本体と、該プロファイル本体をベルト本体に取り付け可能な取付部と、を備えたことを特徴とする歯付プロファイル。
2. 前記ベルト本体に装着された複数の当該歯付プロファイルを位置決めする位置決め面が形成され、該位置決め面は、プロファイル本体のベルト歯がプーリ歯に噛み合う際、隣接する歯付プロファイルの位置決め面と互いに当接するよう設定されたことを特徴とする請求項１に記載の歯付プロファイル。
3. 当該歯付プロファイルは、その複数を前記ベルト本体に装着された状態で、各歯付プロファイルの押圧面を介してベルト圧縮力を伝達可能とされ、前記押圧面は、当該歯付プロファイルが歯付プーリ間に掛け渡されたベルト本体のゆるみ側に位置する際、隣接する歯付プロファイルの押圧面と互いに当接するよう設定されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の歯付プロファイル。
4. 前記取付部は、プロファイル本体との間にベルト本体の側部を両面側から挟持する爪部と、ベルト本体の幅方向外側を通って前記爪部とプロファイル本体とを連結する連結部と、を備えたことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の歯付プロファイル。
5. 前記爪部は、片側歯付ベルトのベルト歯に係止可能な係止爪とされたことを特徴とする請求項４に記載の歯付プロファイル。
6. 歯付プーリの側面に接触してベルト幅方向に位置決め可能なよう、プロファイル本体のベルト歯側に突出する位置決めフランジが設けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の歯付プロファイル。
7. 前記ベルト本体に請求項１〜６のいずれかに記載の歯付プロファイルが装着されたことを特徴とする歯付ベルト。
8. 前記ベルト本体が片側歯付ベルトとされ、該片側歯付ベルトの背面側に前記プロファイル本体が配置されて両面歯付ベルトとされたことを特徴とする請求項７に記載の歯付ベルト。

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