JP2693668B2 - 歯付ベルト及びそれを用いた歯付ベルト伝動装置 - Google Patents

歯付ベルト及びそれを用いた歯付ベルト伝動装置

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JP2693668B2 JP3264854A JP26485491A JP2693668B2 JP 2693668 B2 JP2693668 B2 JP 2693668B2 JP 3264854 A JP3264854 A JP 3264854A JP 26485491 A JP26485491 A JP 26485491A JP 2693668 B2 JP2693668 B2 JP 2693668B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、歯付ベルト及びその
ベルトを歯付プーリと組み合わせてなる歯付ベルト伝動
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の歯付ベルトは、噛合伝動要素の
1つであるので、一般には歯車の噛合と同様に、噛合対
象つまり歯付プーリとのピッチ誤差をできる限り小さく
するのが望ましい。しかし、現実には、このピッチ誤差
を零にすることは極めて困難であることから、この目標
値を中心とする所定の許容範囲を規格公差として製造さ
れているのが現状である。
【0003】上記ベルトピッチがプーリピッチよりも大
きいプラス側の規格公差と、逆に小さいマイナス側の規
格公差とを比較した場合、ベルト歯部の耐久性や摩耗寿
命等に違いがあることは経験的に知られているが、どち
らがより有利であるかやその理由については部分的にし
か解明されていないので、上記ピッチ誤差零を中心とす
る範囲の規格公差が有効となっている。
【0004】上記の一例として、従来、ベルトピッチを
プーリピッチに対し小さくすることで、ベルトの伸び変
形やプーリの多角形効果等の影響があっても、ピッチ誤
差を零に保つようにする考え方がある(「歯付ベルトの
強度に関する研究」日本機械学会論文集/第3部44巻
387号第3913〜3922頁/昭和53年11月2
5日発行参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来例
では、ベルトが伸びてプーリに噛合した状態でプーリと
のピッチ誤差が零になるようにしているに止まり、ベル
ト歯部の耐久性や摩耗寿命の向上、或いはプーリとの噛
合騒音の低減等の点で不満が残る。
【0006】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、ベルトピッチとプーリピ
ッチとのピッチ誤差を積極的に利用することで、ベルト
歯部の耐久性や摩耗寿命を有効に向上させ、騒音の低減
を図ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべ
く、請求項1の発明では、ベルトがプーリと単に噛合し
ている状態で、プーリとのピッチ誤差を積極的にベルト
ピッチがプーリピッチよりも小さいマイナス側とし、そ
の範囲を以下のように限定する。
【0008】すなわち、この発明では、ベルト伝動装置
の駆動又は従動プーリとして使用される歯付プーリに噛
合される歯付ベルトが上記歯付プーリと噛合して該歯付
プーリの駆動によるベルトの伸びが発生していない状態
で、ベルトピッチをプーリピッチよりも小さくし、かつ
その差であるピッチ誤差ΔPを、 P・(T0 −T2 )/EA≧ΔP≧P・(T0 −T1 )/EA … 但し、P:ベルト公称ピッチ T0 :ピッチを定義する基準張力 T1 :張り側張力 T2 :緩み側張力 EA:ベルト引張剛性 ΔP:ピッチ誤差(=ベルトピッチ−プーリピッチ) の範囲とする。尚、上記ベルト公称ピッチPは、ベルト
のカタログや仕様書等に記載されている公称値である。
【0009】請求項2の発明では、歯付プーリと、該歯
付プーリに噛合され、駆動又は従動プーリとなる歯付ベ
ルトとを組み合わせてなる歯付ベルト伝動装置を対象と
し、その歯付ベルトのベルトピッチを歯付プーリのプー
リピッチよりも小さくして、その差であるピッチ誤差Δ
Pを上記式の範囲とする。
【0010】
【作用】今、駆動側プーリにベルトが噛み合っている状
態において、プーリ及びベルトが1ピッチ分だけ移動し
たときを考えると、ベルトとプーリとの間には摩擦が作
用するので、滑りが生じない限りベルトとプーリとの相
対的な噛合位置は最初に噛み合った位置を保とうとし、
このため、プーリと新たに噛み合う歯部はプーリと干渉
する。この干渉量の大きさはピッチ誤差の正負に応じて
差が生じる。つまり、新たに噛み合う歯部はベルトの緊
張側にあるので、ピッチ誤差のマイナス側では、ベルト
張力は干渉量を減らす方向に働き、プラス側では増大さ
せる方向に働く。一方、従動プーリにおいても同様であ
るが、新たに噛み合う歯部は緩み側になるので、その傾
向は顕著とはならない。以上のことから、ピッチ誤差が
マイナスであるほど、干渉量が小さくなり、ベルト歯部
の耐久性や摩耗寿命を向上させることができる。そし
て、そのピッチ誤差ΔPの範囲は式の範囲が好まし
く、これを外れると有効な効果が得られない。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1〜図3は本発明の実施例に係る歯付ベルト伝
動装置の要部を示し、1は周知構造の歯付ベルトで、こ
のベルト1はクロロプレンゴム(ネオプレンゴム)、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、水素添加アクリロニトリルブタジエンゴ
ム等からなるゴム構造体の底部に多数の歯部2,2,…
を有し、この歯部2,2,…はベルト長さ方向に一定ピ
ッチP′(ベルトピッチ)で並んで形成されている。上
記歯部2,2,…の表面(歯面)には歯帆布(図示せ
ず)が被覆され、この歯帆布は例えば6ナイロン、66
ナイロン、46ナイロン、芳香族ポリエステル、テトロ
ン、綿、レーヨン、テフロン系等からなる糸又は混紡糸
を単独又は組み合わせて使用し、ベルト歯帆布として要
求される耐摩耗性、摩擦係数を満たすように織成され
る。また、ベルト1の内部には補強体としてのエンドレ
スの複数本の心体(図示せず)がベルト幅方向に一定ピ
ッチをあけて並列にかつ各々ベルト長さ方向に対し傾斜
して螺旋状に埋設されている。
【0012】一方、3は外周に複数の歯部4,4,…及
びその歯部4,4間に歯溝5を一定ピッチPP (プーリ
ピッチ)で有する周知構造の歯付プーリで、この歯付プ
ーリ3は、ベルト伝動装置の駆動又は従動プーリとして
使用される。そして、この歯付プーリ3の歯溝5,5,
…にそれぞれ上記ベルト1の歯部2,2,…を嵌合させ
て両者の歯部2,2,…,4,4,…同士を噛合させる
ことで、ベルト1とプーリ3との間で回転を同期して動
力を伝達する。
【0013】本発明の特徴として、図3に示すように、
上記ベルト1の歯部2,2,…のベルトピッチP′は
ーリ3の歯部4,4,…のプーリピッチPP よりも小さ
くて(P′<Pp )、そのベルトピッチP′とプーリピ
ッチPp との差であるピッチ誤差ΔP(=P′−Pp
はマイナスとされ、かつ、ピッチを定義する基準張力を
0 、張り側張力をT1 、緩み側張力をT2 、ベルト引
張剛性をEA、ベルト公称ピッチをPとするとき、ピッ
チ誤差ΔPの範囲は、 P・(T0 −T2 )/EA≧ΔP≧P・(T0 −T1 )/EA とされている。
【0014】したがって、上記実施例においては、歯付
ベルト1のベルトピッチP′が歯付プーリ3のプーリピ
ッチPp よりも小さくてピッチ誤差ΔPがマイナスであ
り、そのピッチ誤差ΔPの範囲が上記式の範囲であるの
で、ベルト1の歯部2,2,…においてプーリ3と噛合
いを開始する歯部2のプーリ歯部4,4,…との干渉を
抑制して、ベルト歯部2,2,…の耐久性や摩耗寿命の
向上及び噛合騒音の低減を図ることができる。
【0015】すなわち、仮に、駆動側プーリ3にベルト
1が噛み合っていて、そのベルトピッチP′とプーリピ
ッチPp との差であるピッチ誤差ΔPがマイナスの場合
(ベルトピッチP′がプーリピッチPp よりも小さい)
とプラスの場合(ベルトピッチP′がプーリピッチPp
よりも大きい)とを考える。マイナスの場合は本実施例
であって、その状態を図1に示す。プラスの場合は図4
に示す。今、プーリ3にベルト1の5つの歯部2a〜2
e(=2,2,…)が噛み合っているとし、プーリ3が
図で時計回り方向に1ピッチ分だけ回転するとすると、
ピッチ誤差ΔPがマイナスの場合には図1から図2の状
態に、またピッチ誤差ΔPがプラスの場合には図4から
図5の状態にそれぞれ変化する。ベルト1とプーリ3と
の間には摩擦が作用し、滑りが生じない限りベルト1と
プーリ3との相対的な噛合位置は最初に噛み合った位置
を保とうとするので、プーリ3と新たに噛み合う6番目
の歯部2f(=2)はプーリ3と干渉し(実際にはベル
ト歯部2fが変形して噛み合う)、この干渉量の大きさ
はピッチ誤差ΔPの正負に応じて差が生じる。つまり、
新たに噛み合う6番目の歯部2fはベルト張力の高い側
(緊張側)にあるので、図2と図5とを比較しても明ら
かなように、ピッチ誤差ΔPのマイナス側では、ベルト
張力は干渉量を減らす方向に働き、プラス側では増大さ
せる方向に働く。一方、従動プーリにおいても同様のこ
とが言えるが、新たに噛み合う歯部は緩み側になるの
で、その傾向は顕著とはならない。そして、上記干渉量
の大小はベルト1の歯部2,2,…の耐久性や摩耗寿命
に直接影響を及ぼすので、ピッチ誤差ΔPがマイナスで
あるほど、干渉量が小さくなり、ベルト歯部2,2,…
の耐久性や摩耗寿命を向上させることができる。
【0016】また、その際、上記ピッチ誤差ΔPの範囲
は上記式の範囲が好ましく、これを外れると有効な効果
が得られない。
【0017】本発明者によれば、ベルト型がS8M(ベ
ルト公称ピッチP=8mm)、幅が20mm、歯数が112
である歯付ベルトと歯溝数24−24の歯付プーリとか
らなる歯付ベルト伝動装置において、歯付ベルトの初張
力を588N、張り側張力T1 を1078N、緩み側張
力T2 を98N、基準張力T0 を0Nとし、引張剛性E
Aを343kNとすると、本発明のピッチ誤差ΔPの範
囲における限界値は、 P・(T0 −T1 )/EA=8×(0−1078)÷343000 =−0.025mm P・(T0 −T2 )/EA=8×(0−98)÷343000 =−0.002mm であり、ピッチ誤差ΔPは、 −0.025mm≦ΔP≦−0.002mm となる。そして、プーリとのピッチ誤差ΔPが上記範囲
に含まれる値の−0.010mmである歯付ベルト(本発
明例)と、同ピッチ誤差ΔPが+0.010mmの歯付ベ
ルト(比較例1)と、ピッチ誤差ΔPが−0.030mm
の歯付ベルト(比較例2)とをそれぞれ2本ずつ用意
し、これらベルトを歯付プーリに噛合させた状態で走行
させ、そのベルト歯部の破損までの耐久寿命を評価した
ところ、本発明例のベルトは13.5×105 サイクル
及び14.5×105 サイクルであったのに対し、比較
例1のベルトは7.5×105 サイクル及び9×105
サイクル、また比較例2のベルトは10.5×105
イクル及び8×105 サイクルであり、本発明例のベル
トが最も耐久寿命の良いことが確認できた。この結果、
本発明のように、ピッチ誤差ΔPをマイナス側として上
記式の範囲に限定することで、歯付ベルトの耐久寿命を
向上できることが判明した。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1又は2の
発明によると、ベルト伝動装置の駆動又は従動プーリと
なる歯付プーリに噛合して該プーリの駆動によるベルト
伸びが発生していない状態における歯付ベルトのピッチ
をプーリピッチよりも小さくしてピッチ誤差をマイナス
とし、そのピッチ誤差の範囲をP・(T0 −T2 )/E
A〜P・(T0 −T1 )/EAに設定したことにより、
ベルトの歯部においてプーリと噛合いを開始する部分の
プーリ歯部との干渉を抑制して、ベルト歯部の耐久性や
摩耗寿命の向上及び噛合騒音の低減を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における歯付ベルト伝動装置の
起動状態を示す正面図である。
【図2】本発明の実施例における歯付ベルト伝動装置の
1ピッチ回転状態を示す正面図である。
【図3】歯付ベルトと歯付プーリとの噛合状態を示す要
部拡大展開図である。
【図4】歯付ベルトと歯付プーリとのピッチ誤差がプラ
ス側とされた歯付ベルト伝動装置の図1相当図である。
【図5】歯付ベルトと歯付プーリとのピッチ誤差がプラ
ス側とされた歯付ベルト伝動装置の図2相当図である。
【符号の説明】
1 歯付ベルト 2,2a〜2f 歯部P′ ベルトピッチ 3 歯付プーリ 4 歯部 Pp プーリピッチ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ベルト伝動装置の駆動又は従動プーリと
    して使用される歯付プーリに噛合される歯付ベルトであ
    って、 歯付プーリと噛合して該歯付プーリの駆動によるベルト
    の伸びが発生していない状態で、ベルトピッチがプーリ
    ピッチよりも小さく、かつその差であるピッチ誤差ΔP
    が、 P・(T0 −T2 )/EA≧ΔP≧P・(T0 −T1 )/EA 但し、P:ベルト公称ピッチ T0 :ピッチを定義する基準張力 T1 :張り側張力 T2 :緩み側張力 EA:ベルト引張剛性 ΔP:ピッチ誤差(=ベルトピッチ−プーリピッチ) の範囲である歯付ベルト。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の歯付ベルトと、該歯付ベ
    ルトを噛合させ、駆動又は従動プーリとなる歯付プーリ
    とを備えた歯付ベルト伝動装置。
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