JP2772386B2 - 歯付きベルト - Google Patents

歯付きベルト

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JP2772386B2
JP2772386B2 JP62069977A JP6997787A JP2772386B2 JP 2772386 B2 JP2772386 B2 JP 2772386B2 JP 62069977 A JP62069977 A JP 62069977A JP 6997787 A JP6997787 A JP 6997787A JP 2772386 B2 JP2772386 B2 JP 2772386B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は,例えば,自動車の内燃機関のオーバーヘッ
ドカムシャフトの駆動に用いられる歯付きベルトに関
し,特に高寿命化および細幅化を可能とした歯付きベル
トに関する。 (従来の技術) 歯付きベルトは,平ベルト・Vベルト等とは異なり,
滑りがないために伝動効率が高く,さらには,ギヤおよ
びチェーンを用いた伝動装置に比べて騒音がきわめて小
さいという利点を有している。このため,歯付きベルト
は,例えば,自動車における内燃機関のオーバーヘッド
カムシャフトの同期駆動のために用いられる等,その利
用範囲が拡大されつつある。 通常,歯付きベルトは第1図に示すように,ゴム等の
弾性体を用いた本体部1と,該本体部1の一面に,長手
方向に所定の間隙をあけて配設された幅方向に延びる歯
部2とを有する。本体部1における歯部2配設側側面に
は,幅方向に所定の間隙をあけて,長手方向に延びる複
数の心線4,4,…が配設されており,各心線4は,本体部
1と歯部2との間を挿通している。各歯部2表面,相隣
するベルト歯部2同士間の本体部1表面および各心線4
表面は歯布3にて覆われている。 各心線4は,ベルトにおける伝達負荷を支持してい
る。また,各歯部2は,相隣する心線4間の間隙にて本
体部1に接合されている。従来,相隣する心線4の間隙
は心線のベルト幅方向直径の20%程度とされている。こ
のため,相隣する心線4間の間隙が比較的小さく,両者
の接合面積が小さいため,本体部1と歯部2との結合力
が比較的弱かった。 しかし,相隣する心線4の間隙を大きくすれば,心線
4の配設密度が低下し,所定のベルト幅であれば,心線
本数が減少する。心線本数の減少は,歯付きベルト自体
の引張り強度を低下させる。また,相隣する心線の間隙
が大きくなり,本体部1と歯部2との接合面積が増加す
るため,両者の結合力は増加するものの,心線4とゴム
等の歯部2との結合力が低下し,歯部2の剛性が低下す
る。その結果,歯部2は変形あるいは破損し,さらに
は,歯付きプーリとの噛合時にジャンピングを招来する
等,動力伝達が充分に行われないおそれがある。 また,従来の歯付きベルトでは,心線としてE硝子繊
維が用いられていた。該E硝子繊維は引張り強度が充分
ではないために,ベルト歯部2の本体部1に対する接合
強度を向上させるべく心線4の配設間隙を広げると,1本
の心線4に加わる負荷が増大し,破断してしまうおそれ
がある。心線4の配設間隙を広げて本体部1と歯部2と
の接合面積を増加させれば心線4の配設密度が低下する
ことによりベルトの引張り強度が低下するというおそれ
もある。 (発明が解決しようとする問題点) 本発明は上記従来の問題点を解決するものであり,そ
の目的は,本体部と歯部とが強固に接合されており,し
かも,引張り強度に優れているために,高寿命化および
細幅化が可能である歯付きベルトを提供することにあ
る。 (問題点を解決するための手段) 本願発明者等は,実験の結果,心線として,従来のE
硝子繊維に替えて高強度硝子繊維を用い,しかも心線の
配設間隙を,心線のベルト幅方向直径に対して所定の範
囲内とすれば,引張り強度およびベルト歯部の強度が著
しく向上し,耐久性に優れた歯付きベルトが得られるこ
とを見出した。 本発明はこのような知見に基づいてなされたものであ
る。本発明は,平板状の本体部と,該本体部の一面に,
長手方向に所定の間隙を有して配設された歯部と,該歯
部の本体部とは反対側を覆い,かつ,該本体部の一面側
において該歯部の配設されていない部分と接触して設け
られた歯布と,該本体部と歯部または歯布との間に,幅
方向に所定の間隙を有して並設された心線とを有し,心
線の周りが本体部,歯部および歯布にてほぼすき間のな
い状態で囲まれた,自動車の内燃機関のオーバーヘッド
カムシャフトの駆動に用いられる歯付きベルトにおい
て,該心線が450kg・f/mm2〜480kg・f/mm2の引張り強さ
を有するS硝子繊維,R硝子繊維またはT硝子繊維からな
る高強度硝子繊維製であって,相隣する心線同士の間隙
が,平均で,心線のベルト幅方向直径の25〜40%程度と
なるように各心線が配設されてなり,そのことにより上
記目的が達成される。 本発明の歯付きベルトについてさらに詳述する。該歯
付きベルトは従来の歯付きベルトと同様,第1図に示す
ように本体部1,歯部2,歯布3,および心線4を有する。本
体部1は,ゴム等の弾性体を用いた平板状をしており,
その一面に,幅方向に所定の間隙をあけて,複数本の心
線4,4,…が長手方向に沿って配設されている。また,本
体部1の心線4配設側側面には,幅方向に延びる歯部2,
2,…が,長手方向に所定の間隙をあけて配設されてい
る。従って,各歯部2は,各心線4の間隙を通じて本体
部1に接合されている。歯部2の表面,相隣する各歯部
2間の本体部1表面および各心線4表面は歯布3にて覆
われている。また,心線4の周りは,ほぼすき間のない
状態で本体部1,歯部2および歯布3にて囲まれている。 相隣する心線4同士の間隙Lは,各心線4のベルト幅
方向直径Rに対して,平均で25〜40%程度とされる。こ
のような間隙とすることにより,本体部1とベルト歯部
2とがこの間隙において強固に接合され,しかも歯部2
の剛性も低下するおそれがない。この間隙が,平均で,
心線のベルト幅方向直径の25%より小さい場合には,心
線4の配設密度が増加することにより,本体部1と歯部
2との結合力が弱く,歯部2にせん断破壊が生じる。反
対に,心線4の配設間隙が,平均で,心線のベルト幅方
向直径の40%より大きくなると,心線4とゴム等の本体
部1および歯部2との結合力が低下することにより,歯
の剛性が低下し,歯部2が変形したりせん断破壊するお
それがある。 従来の歯付きベルトでは,心線の配設間隙は,平均
で,心線のベルト幅方向直径に対して20%程度であるの
に対し,本発明の歯付きベルトでは,心線の配設間隙
は,平均で,心線のベルト幅方向直径の25〜40%程度
と,若干大きくなる。その結果,心線の密度が低下し,
ベルト自体の引張り強度が若干低下する。このため,本
発明の歯付きベルトは,心線として,従来使用されてい
たE硝子繊維に替えて,高強度硝子繊維が使用される。 該高強度硝子繊維は,従来,歯付きベルトの心線に用
いられていたE硝子繊維に比べ,SiO2成分,Al2O3成分,
MgO成分の含有割合が増加している。これに対し,CaO成
分,B2O3成分の含有割合は減少している。このような高
強度硝子繊維としては,S硝子繊維,R硝子繊維,T硝子繊維
等が挙げられる。本発明の歯付きベルトにおける心線に
用いられる高強度硝子と,従来の歯付きベルトの心線に
用いられるE硝子との含有成分の割合を第1表に示す。
また高強度硝子繊維とE硝子繊維との物性について,第
2表に示す。 このように,心線4として高強度硝子繊維を用いるこ
とにより,心線4自体の引張り強さが向上するため,心
線の配設密度が低下することによる歯付きベルトの引張
り強度の低下を防止することができ,ベルト歯のせん断
寿命の向上と相俟って,歯付きベルトの耐久性は著しく
向上する。またベルトの引張り強度が向上するために,
ベルトを細幅化することも可能である。 (実施例) 以下に本発明を実施例について説明する。 実施例1 周方向に127個のベルト歯溝を有する円筒形金型に,
無端状のナイロン製歯布を該金型の外周面に密着させて
巻回した。しかる後に,ワインディング装置上で円筒形
金型を回転させつつ,高強度硝子繊維として,直径が0.
95〜1.00mmのS硝子繊維を用いた心線を,相隣する心線
同士の間隙が,心線のベルト幅方向直径の25%となるよ
うに,巻き付け位置を連続的にずらしつつ巻回した。さ
らに,水素添加ニトリルゴム(HSN)製シートを心線上
に巻き付けて加圧加硫し,HSN製の本体部およびベルト歯
部を製作した。加硫終了後に,幅方向寸法が15mmとなる
ように切断して,本発明の歯付きベルトを得た。同様に
して,心線間隙が,心線のベルト幅方向直径の32%とな
った幅15mmの歯付きベルト,および40%となった幅15mm
の歯付きベルトを得た。 得られた歯付きベルトを,第2図に示す試験機に巻き
掛けて,ベルト歯のせん断寿命について測定した。該試
験機は,排気量が2lの4サイクル自動車エンジンにおけ
るダブルオーバーヘッドカムシャフトを駆動するもので
あり,2つのシリンダヘッドプーリ11および11と,駆動プ
ーリ12と,テンションプーリ13とを有する。シリンダヘ
ッドプーリ11および11と駆動プーリ12とは,周面に歯溝
が形成されており,これらに,上述のようにして得られ
た本発明の歯付きベルトを巻き掛け,平プーリを用いた
テンションプーリ13にて該歯付きベルト10にテンション
を付与する。各シリンダヘッドプーリ11および11は,歯
数が40,駆動プーリ12は歯数が20となっている。歯付き
ベルト10の取付張力は,5kg・fであり,2600r.p.m.の回
転数にて該歯付きベルト10を駆動した。各歯付きベルト
10がせん断破壊した時間(せん断寿命)を第3表に示
す。 なお,各歯付きベルトは,歯部2間において,厚さが
2mm程度となるように幅方向に切断し,この切断片を光
学顕微鏡にて観察して,心線のベルト幅方向直径に対す
る心線間隙を確認した。心線のベルト幅方向直径Rと心
線間隙Lは,顕微鏡取り付けスケールにて測定した。 比較例1 心線間隙が,それぞれ,心線のベルト幅方向直径の17
%,20%,23%,44%および48%である以外は実施例1と
同様の5本の歯付きベルトを得た。各歯付きベルトを実
施例1と同様の試験に供した。試験結果を第3表に併記
する。 比較例2 心線としてE硝子繊維を用い,心線の間隙が,心線の
ベルト幅方向直径の17%,20%,23%,25%,32%,40%,44
%,48%となるようにそれぞれ配設して8本の歯付きベ
ルトを得た。その他は実施例1と同様である。各歯付き
ベルトを実施例1と同様の試験に供した。試験結果を第
4表に示す。 このように,本発明の歯付きベルトは,せん断破壊す
るまでの寿命が著しく向上する。 実施例2 ベルト幅が19.1mmであること以外は実施例1と同様の
歯付きベルトを得た。該歯付きベルトを長さ30cmに切断
して,その引張り強さをアムスラー測定機にて測定し
た。測定結果を第5表に示す。 比較例3 ベルト幅が19.1mmであること以外は比較例1と同様の
歯付きベルトを5本得て,実施例2と同様にして引張り
強さを測定した。測定結果を第5表に併記する。 比較例4 ベルト幅が19.1mmであること以外は,比較例2と同様
である8本の歯付きベルトを,実施例2と同様にして引
張り強さを測定した。測定結果を第6表に示す。 本発明の歯付きベルトは,心線間隙が広がるが,従来
の歯付きベルトよりも優れた引張り強さを示す。自動車
のオーバーヘッドカムシャフト駆動に用いられる歯付き
ベルトは,最低1250kg・fの引張り強さを要求される
が,本発明の歯付きベルトはこの条件を満足する。 実施例3 心線間隙が心線のベルト幅方向直径の32%,ベルト幅
がそれぞれ,15mm,13mm,11mmであること以外は実施例1
と同様の3本の歯付きベルトを得た。これらを,実施例
1と同様にして,ベルト歯のせん断寿命を測定した。ま
た実施例2と同様にして,ベルトの初期引張り強さを測
定した。測定結果を第7表に示す。 比較例5 心線としてE硝子繊維を用いたこと以外は,実施例3
と同様の3本の歯付きベルトを用いて,実施例3と同様
にして,ベルト歯のせん断寿命およびベルトの初期引張
り強さを測定した。測定結果を第7表に併記する。 比較例6 心線間隙を20%,ベルト幅を15mmとしたこと以外は,
実施例3と同様の1本の歯付きベルトを,実施例3と同
様の試験にて,ベルト歯せん断寿命とベルトの初期引張
り強さを測定した。測定結果を第8表に示す。 比較例7 心線としてE硝子繊維を用いたこと以外は比較例6と
同様の1本の歯付きベルトを,比較例6と同様にして,
ベルト歯のせん断寿命およびベルトの初期引張り強さを
測定した。測定結果を第8表に併記する。 ベルト幅が小さくなれば,ベルト歯せん断寿命および
ベルトの初期引張り強さが低下する。従来,自動車用エ
ンジンのオーバーヘッドカムシャフト駆動に用いられた
歯付きベルト(比較例7に示す,心線間隔20%,ベルト
幅15mm,心線がE硝子繊維の場合)は,ベルト歯せん断
寿命が129hrs,ベルトの初期引張り強さが982kg・f(第
8表参照)であったが,本発明の歯付きベルトでは,ベ
ルト幅を13mmとしてもベルト歯のせん断寿命が142hrs,
ベルトの初期引張り強さが996kg・f(いずれも心線間
隙が心線のベルト幅方向直径の40%の場合,第7表参
照)と,従来の歯付きベルトよりも優れたものになる。 (発明の効果) 本発明の歯付きベルトは,このように,相隣する心線
同士の間隙を,心線直径に対して所定の範囲とし,また
心線として高強度硝子繊維を用いたものであるため,耐
久性,引張り強度は著しく向上し,高寿命化,細幅化が
実現される。
【図面の簡単な説明】 第1図は歯付きベルトの一部を示す斜視図,第2図は歯
付きベルトの試験装置の模式図である。 1……本体部,2……ベルト歯部,3……歯布,4……心線。

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.平板状の本体部と,該本体部の一面に,長手方向に
    所定の間隙を有して配設された歯部と,該歯部の本体部
    とは反対側を覆い,かつ,該本体部の一面側において該
    歯部の配設されていない部分と接触して設けられた歯布
    と,該本体部と歯部または歯布との間に,幅方向に所定
    の間隙を有して並設された心線とを有し,心線の周りが
    本体部,歯部および歯布にてほぼすき間のない状態で囲
    まれた,自動車の内燃機関のオーバーヘッドカムシャフ
    トの駆動に用いられる歯付きベルトにおいて,該心線が
    450kg・f/mm2〜480kg・f/mm2の引張り強さを有するS硝
    子繊維,R硝子繊維またはT硝子繊維からなる高強度硝子
    繊維製であって,相隣する心線同士の間隙が,平均で,
    心線のベルト幅方向直径の25〜40%程度となるように各
    心線が配設された歯付きベルト。
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