JPH039335B2 - - Google Patents
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- JPH039335B2 JPH039335B2 JP58066849A JP6684983A JPH039335B2 JP H039335 B2 JPH039335 B2 JP H039335B2 JP 58066849 A JP58066849 A JP 58066849A JP 6684983 A JP6684983 A JP 6684983A JP H039335 B2 JPH039335 B2 JP H039335B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
- B29D29/00—Producing belts or bands
- B29D29/08—Toothed driving belts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Cosmetics (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
本発明は運動同期伝達用歯付きベルトに関し、
特に所要特性を有する材料を組合せて既知のベル
トより優れた特性を有する歯付ベルトを提供す
る。 歯付きベルトの性能を向上させるための現在の
方法はベルト歯型、歯のピツチ、歯補強材料、エ
ラストマーの組成、スプロケツトの形状等を変化
させる。この変更に応答して、ベルトの負荷支持
寿命は僅に改善される。各種のベルト歯型が提案
されているが、概略として、長手方向断面が米国
特許第2507852号に記された梯形、米国特許
3756091号、4037485号に記された円又は曲線形米
国特許3977265号に記された切頭円形がある。小
馬力伝達用以外に使用される歯付きベルトの90％
以上は、ゴム、合成ゴム又はその混合物のエラス
トマーのマトリツクスによつて外層と歯付きの内
層を形成し、内外層間に引張部材を形成するため
にらせん状に巻いたケーブル又はコードを介挿す
る。外層には布補強材を埋めこむものがあり、ベ
ルト歯を形成する内層外面に沿つて布補強材を埋
込み、耐摩耗面を形成すると共に歯の剪断強度を
大にする。内面表面に沿つて布被覆したベルトの
例として、米国特許2507852号、4037485号、
3937094号、3964328号がある。 米国特許3937094号の記載によれば、ベルト性
能と寿命の向上のため及び歯の剪断強度を高める
ために歯表面に２層の布を装着する。ベルト性能
を向上する他の技法はベルトのエラストマーを変
える。例えばウレタン製のベルトはゴム製のベル
トに比較して寿命と馬力伝達の点で向上し、ウレ
タンはゴムより強靭である。このベルトの例は米
国特許3964328号に示されている。 ほゞ非伸長性の引張部材がこの種ベルトには必
要であり、歯間ピツチを保つてベルトがスプロケ
ツトにかみ合うようにする。しかし米国特許
4047444号に記された通り、ある種の張力部材は
非伸長性ではなく、ベルト性能を向上するために
駆動被動スプロケツトのピツチを変えてベルト長
の変化、出力負荷の変化に適合させる。現在のゴ
ム型歯付ベルトに使用されるフアイバーガラスは
グレーグのヤング率10×106ポンド／平方インチ
（約７×105Kg／cm2）である。時にはヤング率20×
106ポンド／平方インチ（約1.4×106Kg／cm2）の
金属ケーブルを引張部材として使用する。ケブラ
−29である型アラミド繊維はグレーグのヤング
率9.0×106ポンド／平方インチ（約6.3×105Kg／
cm2）であり、ゴム又はウレタンエラストマー製の
歯付ベルトに使用されている。 エラストマー材料はどれであつても、ベルトの
引張部材はらせん状に巻いたコード又はケーブル
とし、ベルト巾の単位寸法当りのコードを所要数
として並列させ、ベルトは単位巾当りの引張弾性
率を所要値としてベルト歪みを制御し、所要の歯
のピツチを保つ。歯付ベルトの負荷支持寿命はコ
ードの引張材料の種類にはほゞ無関係であり、最
小引張弾性率を保たれれば十分である。コードか
ら引張部材を形成する間にコードの引張強度は低
下する。しかし、引張部材は何れもほゞ同様の手
順で形成し、曲げ、捩りを受けるため、比較のた
めに次の実施例ではコードのみの特性を記した。 実施例 １ 各種高強度引張部材材料が負荷支持寿命に対し
て効果のないことを示すために、ほゞ同じ構造の
ゴムベルトを製造し、ベルト巾１インチ（約25
mm）当り９本の引張部材を３種使用して試験し
た。 Ａ １本当りの引張部材特性
特に所要特性を有する材料を組合せて既知のベル
トより優れた特性を有する歯付ベルトを提供す
る。 歯付きベルトの性能を向上させるための現在の
方法はベルト歯型、歯のピツチ、歯補強材料、エ
ラストマーの組成、スプロケツトの形状等を変化
させる。この変更に応答して、ベルトの負荷支持
寿命は僅に改善される。各種のベルト歯型が提案
されているが、概略として、長手方向断面が米国
特許第2507852号に記された梯形、米国特許
3756091号、4037485号に記された円又は曲線形米
国特許3977265号に記された切頭円形がある。小
馬力伝達用以外に使用される歯付きベルトの90％
以上は、ゴム、合成ゴム又はその混合物のエラス
トマーのマトリツクスによつて外層と歯付きの内
層を形成し、内外層間に引張部材を形成するため
にらせん状に巻いたケーブル又はコードを介挿す
る。外層には布補強材を埋めこむものがあり、ベ
ルト歯を形成する内層外面に沿つて布補強材を埋
込み、耐摩耗面を形成すると共に歯の剪断強度を
大にする。内面表面に沿つて布被覆したベルトの
例として、米国特許2507852号、4037485号、
3937094号、3964328号がある。 米国特許3937094号の記載によれば、ベルト性
能と寿命の向上のため及び歯の剪断強度を高める
ために歯表面に２層の布を装着する。ベルト性能
を向上する他の技法はベルトのエラストマーを変
える。例えばウレタン製のベルトはゴム製のベル
トに比較して寿命と馬力伝達の点で向上し、ウレ
タンはゴムより強靭である。このベルトの例は米
国特許3964328号に示されている。 ほゞ非伸長性の引張部材がこの種ベルトには必
要であり、歯間ピツチを保つてベルトがスプロケ
ツトにかみ合うようにする。しかし米国特許
4047444号に記された通り、ある種の張力部材は
非伸長性ではなく、ベルト性能を向上するために
駆動被動スプロケツトのピツチを変えてベルト長
の変化、出力負荷の変化に適合させる。現在のゴ
ム型歯付ベルトに使用されるフアイバーガラスは
グレーグのヤング率10×106ポンド／平方インチ
（約７×105Kg／cm2）である。時にはヤング率20×
106ポンド／平方インチ（約1.4×106Kg／cm2）の
金属ケーブルを引張部材として使用する。ケブラ
−29である型アラミド繊維はグレーグのヤング
率9.0×106ポンド／平方インチ（約6.3×105Kg／
cm2）であり、ゴム又はウレタンエラストマー製の
歯付ベルトに使用されている。 エラストマー材料はどれであつても、ベルトの
引張部材はらせん状に巻いたコード又はケーブル
とし、ベルト巾の単位寸法当りのコードを所要数
として並列させ、ベルトは単位巾当りの引張弾性
率を所要値としてベルト歪みを制御し、所要の歯
のピツチを保つ。歯付ベルトの負荷支持寿命はコ
ードの引張材料の種類にはほゞ無関係であり、最
小引張弾性率を保たれれば十分である。コードか
ら引張部材を形成する間にコードの引張強度は低
下する。しかし、引張部材は何れもほゞ同様の手
順で形成し、曲げ、捩りを受けるため、比較のた
めに次の実施例ではコードのみの特性を記した。 実施例 １ 各種高強度引張部材材料が負荷支持寿命に対し
て効果のないことを示すために、ほゞ同じ構造の
ゴムベルトを製造し、ベルト巾１インチ（約25
mm）当り９本の引張部材を３種使用して試験し
た。 Ａ １本当りの引張部材特性
【表】
Ｂ ベルト形状
エラストマー：ネオプレン（70〜80ジユロメ
ータ、少なくとも100％伸びの引張弾性率490ポ
ンド／平方インチ（34.5Kg／cm2）） 歯型：梯型（RMA・セクシヨンXH） 歯ピツチ：0.875 歯面補強：0.045インチ（1.14mm）縮みナイ
ロン布 ベルト長：56インチ（142.2cm） ベルト巾：１インチ（2.54cm） Ｃ 引張部材材料による比較試験 ベルトをピツチ直径5.570インチ（約141mm）
の20歯のスプロケツトで1750rpm連続馬力値で
破損するまで試験し、ベルトの負荷支持寿命に
及ぼす引張部材の効果を試験した。第４図に示
す通り、引張部材の強度はベルトの負荷支持寿
命にほとんど影響しない。概略は、頂部巾１イ
ンチ（約25mm）のゴムベルトは10で1300時間
運転し、30では20時間の運転を行つた。すべ
てのベルトはベルト歯の損傷又は摩耗で破損し
た。既知の引張部材材料のヤング率はベルトの
負荷支持寿命に著しい影響はないことは第４図
から明らかである。この理由は110での理論
的なコード当りの張力は17.8ポンド（約８Kg）
であり30では３倍即ち53.4ポンド（約24Kg）
になる。この負荷は１インチ（2.54cm）巾のベ
ルトの９本のコードの理論的グレーグ引張強度
が4770ポンド（約2100Kg）に比較して著しく小
さい。 実施例 ２ 歯型がベルトの負荷支持寿命に対する影響を試
験するために丸型歯のゴムベルトを製造し、１イ
ンチ当り９本のフアイバーガラスの引張部材を巻
いたもので試験した。（ベルト４型） Ａ １本当りの引張部材特性 フイラメントヤング率、（グレーグ106ポン
ド／平方インチ）：10.0 直径（インチ）：0.099（2.51mm） 全繊維面積（平方インチ）：0.003259 コード引張強度（グレーグポンド／平方イン
チ）：162.627 Ｂ ベルト形状 エラストマー：ネオプレン（70〜80ジユロメ
ータ、490ポンド／平方インチ引張強度、100％
伸び） 歯型：円（米国特許3756091） 歯面補強：0.045インチ（1.14mm）縮みナイ
ロン布 ベルト長：63.4インチ（160cm） ベルト巾：１インチ（2.5cm） Ｃ 歯型の比較試験 ベルトを5.614インチ（約142mm）の32枚歯の
スプロケツトで連続馬力値で1750巾ｍで運転し
破損させて歯型がベルト負荷支持寿命に及ぼす
影響を試験した。第４図に示す通り、丸型歯の
ベルトは同じ寸法の梯型歯のベルトとほゞ同じ
寿命である。実施例１と同様に、丸歯のベルト
は10で1300時間運転し、30では20時間に減
少した。すべてのベルトは歯の破損又は摩耗に
よつて破損した。第４図に示す通り、ベルト歯
型はベルトの負荷支持寿命に著しい影響はない
ことは明らかである。 実施例 ３ エラストマーの負荷支持寿命に及ぼす影響を明
らかにするために、丸型歯のポリウレタンベルト
を実施例２と同様の形状とし、アラミド型の引
張部材を１インチ（約25mm）当り９本巻いた。
（ベルト５型） Ａ １本当りの引張部材特性 フイラメントヤング率（グレーグ106ポン
ド／平方インチ）：9.0 直径（インチ）：0.078（1.98mm） 全繊維面積（平方インチ）：0.002691（17.3
mm2） コード引張強度（グレーグポンド／平方イン
チ）：297.287（2.08Kg／mm2） Ｂ ベルト形状 エラストマー：ポリウレタン（アジプリー
ン、90〜95ジユロメータ、100％伸びで引張強
度1500ポンド／平方インチ（105Kg／cm2） 歯型：丸型（米国特許3756091） 歯ピツチ：14mm 歯面補強：0.040インチ（1.02mm）縮みナイ
ロン布 ベルト長さ：69.45インチ（176.3cm） ベルト巾：１インチ（2.50cm） Ｃ エラストマーの比較試験 ベルトをピツチ直径5.614インチ（約142mm）
の32枚歯スプロケツトで1750rpmで連続馬力値
で破損まで試験し、エラストマーがベルト支持
寿命に及ぼす影響を試験した。ゴム、ガラス及
びゴム、鋼のベルトはウレタン、アラミドの
ベルトの引張強度より僅に低い値であるが、負
荷作用下の引張部材の伸びの影響はすべてのベ
ルトについてほゞ同じである。コード当りの最
大ベルト負荷は53ポンド（約24Kg）であり、ベ
ルト強度の10％に達しないため予定ベルト伸び
は最小である。それでも第５図に明らかに示す
通り、ウレタン、アラミドのベルトはゴム、
ガラス又はゴム、アラミドのベルトに比較し
て高馬力負荷においてほゞ２倍の増加となる。
ウレタン、アラミドのベルトは55で20時間
の運転可能であり、ゴム、ガラスのベルトは
30で20時間運転ができるだけである。30で
の総計期待寿命は運転時間即ち負荷支持寿命で
15倍となる。ゴム、ガラスベルトもウレタン、
アラミドベルトも単位巾にほゞ同じ引張部材
強度であつて歯間ピツチを保つが、ポリウレタ
ン、アラミドベルトは同じ寿命の場合約1.8
倍の負荷支持能力がある。ウレタンベルトがゴ
ムベルトに対して性能が高いのは上述の構成の
ポリウレタンエラストマーの性能によるもので
ある。 米国特許4047444号の記載によれば、引張負
荷の下でのベルトピツチとスプロケツト歯のピ
ツチとの差がベルト寿命に影響する。ある場合
には、スプロケツト歯のピツチを変化させれば
ベルト寿命は向上する。同じ型式の性能向上
は、スプロケツト歯のピツチでなく、ベルト歯
のピツチを変えれば得られる。 実施例 ４ 歯のピツチ変更が負荷支持寿命に対する影響を
試験するために、実施例３のベルト、即ちベルト
５型丸歯ベルトを製造し、歯のピツチを14mmでな
く13.9mmとした。 ピツチ直径5.614インチ（約142mm）32枚歯のス
プロケツトで連続馬力値で1750rpmでベルトを駆
動して破損させ、歯のピツチのベルトの負荷支持
寿命に対する影響を試験した。第５図に示す通
り、高負荷におけるベルトの負荷支持寿命はウレ
タン、アラミドのベルトのピツチを14.0mmから
13.9mmに減少し、同じ14mmの標準32枚歯スプロケ
ツトで運転した時に著しく増加した。スプロケツ
ト歯のピツチ又はベルト歯のピツチを高馬力トル
ク負荷用に調整することはベルトの負荷支持寿命
を増加させるが、この処置は低負荷におけるベル
ト寿命を減少し、ベルトとスプロケツトとの広範
囲の工業的標準とはできない。標準ピツチベルト
の負荷支持寿命と、調整可能のベルト又はスプロ
ケツト歯のピツチによつて高性能を得るための各
種寸法の在庫の問題とは歯付ベルトをチエン駆動
に代えて使用することを制限している。 本発明によつて歯付ベルトの構造を提供し、予
想ベルト負荷寿命を予想外に著しく延長させる。
ベルト負荷寿命の著しい延長はポリウレタンエラ
ストマーを使用したベルト構造によつて得られ
た。 本発明によるベルトの引張部材はポリウレタン
エラストマー層間に介挿する。一層はベルト頂部
を形成し、他層はベルト歯を形成する。引張部材
はケブラ−49であるアラミド型繊維によつて形
成し、グレーグのフイラメントヤング率を少なく
とも約18×106ポンド／平方インチ（124000MPa）
とする。歯面に補強材を被覆して歯の剪断強度を
高くし、耐摩耗面を形成し、ベルト歯のフランク
とスプロケツト歯との間の低摩擦係数を保つ。 ベルト歯のフランクを低摩擦係数、0.4以下と
するにはフランクに沿つて布及び特別なポリマー
を被覆する。このベルトは同じ構造の、アラミド
繊維の引張部材のベルト以外の既知のベルトに
比較して同じ寿命で２〜４倍の負荷支持能力とな
る。本発明のベルトは十分な負荷支持寿命を有
し、チエン駆動方式に代えて十分使用できる。 本発明の他の特長と利点とを明らかにするため
の例示とした実施例並びに図面について説明す
る。 第１〜３図に示す本発明による歯付ベルト１０
はポリウレタンのエラストマー本体１２を有し、
外層１４と、複数の一体成形の互に離間したベル
ト歯１８付きの内層１６とを形成する。耐摩耗性
布補強材２０を歯のフランク２２を含む内層外面
に被覆する。繊つたコード２４としたアラミド
型繊維製引張部材はベルト巾Ｗ全部に離間して並
列したらせん状の巻きとして外層１４と内層１６
との間に配置し内外層に接着する。ベルトを構成
する要素の最低要求性能は、互に組合されて前述
した通り既知の負荷寿命性能の数倍の性能を有す
るベルトとなる。 ベルトは既知の技法で製造する。エラストマー
本体は液状ポリウレタンの鋳造とし、硬化すれば
引張弾性率は少くとも約1500ポンド／平方インチ
（約105Kg／cm2）伸び100％が標準ASTM試験法で
得られる。好適な例ではポリウレタンの性能は引
張弾性率を少なくとも約1700ポンド／平方インチ
（約120Kg／cm2）伸び100％とする。 複数の横向きの溝２６を外層に設けることもで
きる。溝２６は必要条件ではないがベルト重量を
減少し、ベルトの可撓性を増す。 本体の形成する歯１８は所要の断面形、例えば
梯型、曲線、曲線円錐形等とする。既知の歯の形
状の例として米国特許4037485号に記載された各
種形式があり、図示の形もこの特許の記載のもの
を使用した。 ポリウレタンエラストマーは大部分のスプロケ
ツト材料に対して高い摩擦係数、例えば約0.65を
有する。このため、摩擦係数を障害の生じない程
度、例えば約0.45以下としてベルト歯がスプロケ
ツトに出入する歯のフランク２２に沿つて処理す
る。ベルト歯フランク外面に施した布被覆２０は
耐摩耗性を良くすると共に歯の剪断強度を大に
し、ベルトのスプロケツト歯に入る時の歯のフラ
ンクの過大摩擦を防ぐ。好適な例で、米国特許
3964328号に記した通り、少なくとも歯のフラン
クに沿つて被覆した布は低摩擦係数となる。ベル
ト使用中の歯の変形に適合するために布は多少の
伸長性を有する必要がある。縮らせたナイロン布
がこの用途に好適である。 引張部材はアラミドの型織物のコードとし、
グレーグのフイラメント引張弾性率を少なくとも
約18×106ポンド／平方インチ（約1.3×106Kg／
cm2）である。グレーグの織物はコード形成及び処
理に際して捩れと曲げが作用するため、実用に際
してのベルト弾性率は多少低い値になる。ベルト
と組合せた後は引張部材の正確な弾性率を定める
ことはほとんど不可能である。 コードはベルトの全巾に亘つてらせん状に互に
離れて並列させて巻く。コードはベルト巾の約56
〜88％を占め、好適な例ではベルト巾の約64〜81
％、更に好適にはベルト巾の約74％を占める。コ
ードはポリウレタン本体内に埋込まれて囲まれ、
コードをポリウレタン本体に装着する。ベルト巾
を占めるコードが過大であれば、歯は高トルク負
荷に際して歯１６を形成する内層１６と外層１４
との間の不十分な接着のため歯が剪断される傾向
が生ずる。コードがベルト巾の所要の割合を占め
ない時は所要ベルト運転条件の下で所要負荷を支
持するには不十分のコードとなる。 コードとエラストマーとの間の不十分な接着を
試験するために、本発明のベルトを製造し、横方
向に無傷の１本のコードを残して切断する。残つ
たコードは切断部から１インチ（約25mm）突出さ
せて切断する。ベルトを横方向に引張り、突出し
たコードをエラストマー内に１インチ（約25mm）
埋込みから長手方向に引出すに必要とする力を測
定する。コードをエラストマーから引出すに必要
とする力をコードの太さの直径の１インチ（約25
mm）長さの円筒の外周で割つた値がコードとエラ
ストマーとの接着力を示す。高出力負荷で運転す
るベルトが所要寿命を有するためには少なくとも
約600ポンド／平方インチ（約42Kg／cm2）が必要
である。 実施例 ５ 所要材料の組合せによつて本発明のベルトが著
しく良い性能を得ることを示すために、ポリウレ
タンベルトを製造、試験した。引張部材は１イン
チ（約25mm）当り９本とする。 Ａ １本当りの引張部材特性 材料：ベルト６型、アラミド型 フイラメントのヤング率（グレーグ106ポン
ド／平方インチ）：18 太さ（インチ）：0.08 総計フイラメント面積（平方インチ）：
0.003037 コードの引張強度（グレーグポンド）：
293052 Ｂ ベルトの形状 エラストマー：ポリウレタン（アジプリーン
90〜95ジユロメータ、引張弾性率1500ポンド／
平方インチ伸び100％） 歯型：円（米国特許3756091） 歯ピツチ：14mm 歯面被覆：0.041インチ（約１mm）縮みナイ
ロン布 ベルト長さ：69.45インチ（約1760mm） ベルト巾：１インチ（約25mm） Ｃ ベルトを32枚、ピツチ円5.614インチ（約142
mm）のスプロケツトで1750rpmで連続馬力値で
運転して破損させ、本発明の組合せが負荷支持
寿命の長いことを示した。ウレタンのアラミド
のベルトは実施例３とほゞ同じ形状とした各
ベルトのコード破断強度はほゞ同じであり、ウ
レタンアラミドのベルトはウレタンアラミド
のベルトとほゞ同じグレーグコード引張強度
とほゞ等しい値である。即ち、負荷下でのピツ
チ変化による予定有効引張部材伸びは両ベルト
に関してほゞ等しい。最大運転ベルト負荷はコ
ード１本当り106ポンド（約50）であり、ベ
ルトの引張強度に対して15％に達しないため予
定ベルト伸びは最小値である。それでも、第５
に示す通り、ウレタンアラミドのベルトは等
しいピツチのウレタンアラミドのベルトに比
較して高馬力負荷において100倍の寿命であつ
た。ウレタンアラミドのベルトは60で1600
時間運転可能であり、ウレタンアラミドのベ
ルトは60で180時間運転した。即ち、ウレタ
ンアラミドの本発明ベルトは既知の最良のベ
ルトに比較して９倍の寿命となつた。ベルト寿
命の著しい改良は上述の材料の組合せによるも
のである。 上述の実施例は例示であつて発明を限定するも
のではない。
ータ、少なくとも100％伸びの引張弾性率490ポ
ンド／平方インチ（34.5Kg／cm2）） 歯型：梯型（RMA・セクシヨンXH） 歯ピツチ：0.875 歯面補強：0.045インチ（1.14mm）縮みナイ
ロン布 ベルト長：56インチ（142.2cm） ベルト巾：１インチ（2.54cm） Ｃ 引張部材材料による比較試験 ベルトをピツチ直径5.570インチ（約141mm）
の20歯のスプロケツトで1750rpm連続馬力値で
破損するまで試験し、ベルトの負荷支持寿命に
及ぼす引張部材の効果を試験した。第４図に示
す通り、引張部材の強度はベルトの負荷支持寿
命にほとんど影響しない。概略は、頂部巾１イ
ンチ（約25mm）のゴムベルトは10で1300時間
運転し、30では20時間の運転を行つた。すべ
てのベルトはベルト歯の損傷又は摩耗で破損し
た。既知の引張部材材料のヤング率はベルトの
負荷支持寿命に著しい影響はないことは第４図
から明らかである。この理由は110での理論
的なコード当りの張力は17.8ポンド（約８Kg）
であり30では３倍即ち53.4ポンド（約24Kg）
になる。この負荷は１インチ（2.54cm）巾のベ
ルトの９本のコードの理論的グレーグ引張強度
が4770ポンド（約2100Kg）に比較して著しく小
さい。 実施例 ２ 歯型がベルトの負荷支持寿命に対する影響を試
験するために丸型歯のゴムベルトを製造し、１イ
ンチ当り９本のフアイバーガラスの引張部材を巻
いたもので試験した。（ベルト４型） Ａ １本当りの引張部材特性 フイラメントヤング率、（グレーグ106ポン
ド／平方インチ）：10.0 直径（インチ）：0.099（2.51mm） 全繊維面積（平方インチ）：0.003259 コード引張強度（グレーグポンド／平方イン
チ）：162.627 Ｂ ベルト形状 エラストマー：ネオプレン（70〜80ジユロメ
ータ、490ポンド／平方インチ引張強度、100％
伸び） 歯型：円（米国特許3756091） 歯面補強：0.045インチ（1.14mm）縮みナイ
ロン布 ベルト長：63.4インチ（160cm） ベルト巾：１インチ（2.5cm） Ｃ 歯型の比較試験 ベルトを5.614インチ（約142mm）の32枚歯の
スプロケツトで連続馬力値で1750巾ｍで運転し
破損させて歯型がベルト負荷支持寿命に及ぼす
影響を試験した。第４図に示す通り、丸型歯の
ベルトは同じ寸法の梯型歯のベルトとほゞ同じ
寿命である。実施例１と同様に、丸歯のベルト
は10で1300時間運転し、30では20時間に減
少した。すべてのベルトは歯の破損又は摩耗に
よつて破損した。第４図に示す通り、ベルト歯
型はベルトの負荷支持寿命に著しい影響はない
ことは明らかである。 実施例 ３ エラストマーの負荷支持寿命に及ぼす影響を明
らかにするために、丸型歯のポリウレタンベルト
を実施例２と同様の形状とし、アラミド型の引
張部材を１インチ（約25mm）当り９本巻いた。
（ベルト５型） Ａ １本当りの引張部材特性 フイラメントヤング率（グレーグ106ポン
ド／平方インチ）：9.0 直径（インチ）：0.078（1.98mm） 全繊維面積（平方インチ）：0.002691（17.3
mm2） コード引張強度（グレーグポンド／平方イン
チ）：297.287（2.08Kg／mm2） Ｂ ベルト形状 エラストマー：ポリウレタン（アジプリー
ン、90〜95ジユロメータ、100％伸びで引張強
度1500ポンド／平方インチ（105Kg／cm2） 歯型：丸型（米国特許3756091） 歯ピツチ：14mm 歯面補強：0.040インチ（1.02mm）縮みナイ
ロン布 ベルト長さ：69.45インチ（176.3cm） ベルト巾：１インチ（2.50cm） Ｃ エラストマーの比較試験 ベルトをピツチ直径5.614インチ（約142mm）
の32枚歯スプロケツトで1750rpmで連続馬力値
で破損まで試験し、エラストマーがベルト支持
寿命に及ぼす影響を試験した。ゴム、ガラス及
びゴム、鋼のベルトはウレタン、アラミドの
ベルトの引張強度より僅に低い値であるが、負
荷作用下の引張部材の伸びの影響はすべてのベ
ルトについてほゞ同じである。コード当りの最
大ベルト負荷は53ポンド（約24Kg）であり、ベ
ルト強度の10％に達しないため予定ベルト伸び
は最小である。それでも第５図に明らかに示す
通り、ウレタン、アラミドのベルトはゴム、
ガラス又はゴム、アラミドのベルトに比較し
て高馬力負荷においてほゞ２倍の増加となる。
ウレタン、アラミドのベルトは55で20時間
の運転可能であり、ゴム、ガラスのベルトは
30で20時間運転ができるだけである。30で
の総計期待寿命は運転時間即ち負荷支持寿命で
15倍となる。ゴム、ガラスベルトもウレタン、
アラミドベルトも単位巾にほゞ同じ引張部材
強度であつて歯間ピツチを保つが、ポリウレタ
ン、アラミドベルトは同じ寿命の場合約1.8
倍の負荷支持能力がある。ウレタンベルトがゴ
ムベルトに対して性能が高いのは上述の構成の
ポリウレタンエラストマーの性能によるもので
ある。 米国特許4047444号の記載によれば、引張負
荷の下でのベルトピツチとスプロケツト歯のピ
ツチとの差がベルト寿命に影響する。ある場合
には、スプロケツト歯のピツチを変化させれば
ベルト寿命は向上する。同じ型式の性能向上
は、スプロケツト歯のピツチでなく、ベルト歯
のピツチを変えれば得られる。 実施例 ４ 歯のピツチ変更が負荷支持寿命に対する影響を
試験するために、実施例３のベルト、即ちベルト
５型丸歯ベルトを製造し、歯のピツチを14mmでな
く13.9mmとした。 ピツチ直径5.614インチ（約142mm）32枚歯のス
プロケツトで連続馬力値で1750rpmでベルトを駆
動して破損させ、歯のピツチのベルトの負荷支持
寿命に対する影響を試験した。第５図に示す通
り、高負荷におけるベルトの負荷支持寿命はウレ
タン、アラミドのベルトのピツチを14.0mmから
13.9mmに減少し、同じ14mmの標準32枚歯スプロケ
ツトで運転した時に著しく増加した。スプロケツ
ト歯のピツチ又はベルト歯のピツチを高馬力トル
ク負荷用に調整することはベルトの負荷支持寿命
を増加させるが、この処置は低負荷におけるベル
ト寿命を減少し、ベルトとスプロケツトとの広範
囲の工業的標準とはできない。標準ピツチベルト
の負荷支持寿命と、調整可能のベルト又はスプロ
ケツト歯のピツチによつて高性能を得るための各
種寸法の在庫の問題とは歯付ベルトをチエン駆動
に代えて使用することを制限している。 本発明によつて歯付ベルトの構造を提供し、予
想ベルト負荷寿命を予想外に著しく延長させる。
ベルト負荷寿命の著しい延長はポリウレタンエラ
ストマーを使用したベルト構造によつて得られ
た。 本発明によるベルトの引張部材はポリウレタン
エラストマー層間に介挿する。一層はベルト頂部
を形成し、他層はベルト歯を形成する。引張部材
はケブラ−49であるアラミド型繊維によつて形
成し、グレーグのフイラメントヤング率を少なく
とも約18×106ポンド／平方インチ（124000MPa）
とする。歯面に補強材を被覆して歯の剪断強度を
高くし、耐摩耗面を形成し、ベルト歯のフランク
とスプロケツト歯との間の低摩擦係数を保つ。 ベルト歯のフランクを低摩擦係数、0.4以下と
するにはフランクに沿つて布及び特別なポリマー
を被覆する。このベルトは同じ構造の、アラミド
繊維の引張部材のベルト以外の既知のベルトに
比較して同じ寿命で２〜４倍の負荷支持能力とな
る。本発明のベルトは十分な負荷支持寿命を有
し、チエン駆動方式に代えて十分使用できる。 本発明の他の特長と利点とを明らかにするため
の例示とした実施例並びに図面について説明す
る。 第１〜３図に示す本発明による歯付ベルト１０
はポリウレタンのエラストマー本体１２を有し、
外層１４と、複数の一体成形の互に離間したベル
ト歯１８付きの内層１６とを形成する。耐摩耗性
布補強材２０を歯のフランク２２を含む内層外面
に被覆する。繊つたコード２４としたアラミド
型繊維製引張部材はベルト巾Ｗ全部に離間して並
列したらせん状の巻きとして外層１４と内層１６
との間に配置し内外層に接着する。ベルトを構成
する要素の最低要求性能は、互に組合されて前述
した通り既知の負荷寿命性能の数倍の性能を有す
るベルトとなる。 ベルトは既知の技法で製造する。エラストマー
本体は液状ポリウレタンの鋳造とし、硬化すれば
引張弾性率は少くとも約1500ポンド／平方インチ
（約105Kg／cm2）伸び100％が標準ASTM試験法で
得られる。好適な例ではポリウレタンの性能は引
張弾性率を少なくとも約1700ポンド／平方インチ
（約120Kg／cm2）伸び100％とする。 複数の横向きの溝２６を外層に設けることもで
きる。溝２６は必要条件ではないがベルト重量を
減少し、ベルトの可撓性を増す。 本体の形成する歯１８は所要の断面形、例えば
梯型、曲線、曲線円錐形等とする。既知の歯の形
状の例として米国特許4037485号に記載された各
種形式があり、図示の形もこの特許の記載のもの
を使用した。 ポリウレタンエラストマーは大部分のスプロケ
ツト材料に対して高い摩擦係数、例えば約0.65を
有する。このため、摩擦係数を障害の生じない程
度、例えば約0.45以下としてベルト歯がスプロケ
ツトに出入する歯のフランク２２に沿つて処理す
る。ベルト歯フランク外面に施した布被覆２０は
耐摩耗性を良くすると共に歯の剪断強度を大に
し、ベルトのスプロケツト歯に入る時の歯のフラ
ンクの過大摩擦を防ぐ。好適な例で、米国特許
3964328号に記した通り、少なくとも歯のフラン
クに沿つて被覆した布は低摩擦係数となる。ベル
ト使用中の歯の変形に適合するために布は多少の
伸長性を有する必要がある。縮らせたナイロン布
がこの用途に好適である。 引張部材はアラミドの型織物のコードとし、
グレーグのフイラメント引張弾性率を少なくとも
約18×106ポンド／平方インチ（約1.3×106Kg／
cm2）である。グレーグの織物はコード形成及び処
理に際して捩れと曲げが作用するため、実用に際
してのベルト弾性率は多少低い値になる。ベルト
と組合せた後は引張部材の正確な弾性率を定める
ことはほとんど不可能である。 コードはベルトの全巾に亘つてらせん状に互に
離れて並列させて巻く。コードはベルト巾の約56
〜88％を占め、好適な例ではベルト巾の約64〜81
％、更に好適にはベルト巾の約74％を占める。コ
ードはポリウレタン本体内に埋込まれて囲まれ、
コードをポリウレタン本体に装着する。ベルト巾
を占めるコードが過大であれば、歯は高トルク負
荷に際して歯１６を形成する内層１６と外層１４
との間の不十分な接着のため歯が剪断される傾向
が生ずる。コードがベルト巾の所要の割合を占め
ない時は所要ベルト運転条件の下で所要負荷を支
持するには不十分のコードとなる。 コードとエラストマーとの間の不十分な接着を
試験するために、本発明のベルトを製造し、横方
向に無傷の１本のコードを残して切断する。残つ
たコードは切断部から１インチ（約25mm）突出さ
せて切断する。ベルトを横方向に引張り、突出し
たコードをエラストマー内に１インチ（約25mm）
埋込みから長手方向に引出すに必要とする力を測
定する。コードをエラストマーから引出すに必要
とする力をコードの太さの直径の１インチ（約25
mm）長さの円筒の外周で割つた値がコードとエラ
ストマーとの接着力を示す。高出力負荷で運転す
るベルトが所要寿命を有するためには少なくとも
約600ポンド／平方インチ（約42Kg／cm2）が必要
である。 実施例 ５ 所要材料の組合せによつて本発明のベルトが著
しく良い性能を得ることを示すために、ポリウレ
タンベルトを製造、試験した。引張部材は１イン
チ（約25mm）当り９本とする。 Ａ １本当りの引張部材特性 材料：ベルト６型、アラミド型 フイラメントのヤング率（グレーグ106ポン
ド／平方インチ）：18 太さ（インチ）：0.08 総計フイラメント面積（平方インチ）：
0.003037 コードの引張強度（グレーグポンド）：
293052 Ｂ ベルトの形状 エラストマー：ポリウレタン（アジプリーン
90〜95ジユロメータ、引張弾性率1500ポンド／
平方インチ伸び100％） 歯型：円（米国特許3756091） 歯ピツチ：14mm 歯面被覆：0.041インチ（約１mm）縮みナイ
ロン布 ベルト長さ：69.45インチ（約1760mm） ベルト巾：１インチ（約25mm） Ｃ ベルトを32枚、ピツチ円5.614インチ（約142
mm）のスプロケツトで1750rpmで連続馬力値で
運転して破損させ、本発明の組合せが負荷支持
寿命の長いことを示した。ウレタンのアラミド
のベルトは実施例３とほゞ同じ形状とした各
ベルトのコード破断強度はほゞ同じであり、ウ
レタンアラミドのベルトはウレタンアラミド
のベルトとほゞ同じグレーグコード引張強度
とほゞ等しい値である。即ち、負荷下でのピツ
チ変化による予定有効引張部材伸びは両ベルト
に関してほゞ等しい。最大運転ベルト負荷はコ
ード１本当り106ポンド（約50）であり、ベ
ルトの引張強度に対して15％に達しないため予
定ベルト伸びは最小値である。それでも、第５
に示す通り、ウレタンアラミドのベルトは等
しいピツチのウレタンアラミドのベルトに比
較して高馬力負荷において100倍の寿命であつ
た。ウレタンアラミドのベルトは60で1600
時間運転可能であり、ウレタンアラミドのベ
ルトは60で180時間運転した。即ち、ウレタ
ンアラミドの本発明ベルトは既知の最良のベ
ルトに比較して９倍の寿命となつた。ベルト寿
命の著しい改良は上述の材料の組合せによるも
のである。 上述の実施例は例示であつて発明を限定するも
のではない。
第１図は本発明による歯付ベルトの部分斜視
図、第２図は第１図の２−２線に沿う拡大部分断
面図、第３図は第２図の変型例の丸歯ベルトを示
す断面図、第４図は既知のゴムベルトの負荷寿命
チヤート、第５図は既知のゴム型及びポリウレタ
ン型ベルトと本発明ベルトを比較する負荷寿命チ
ヤートである。 １０：ベルト、１２：エラストマー本体、１
４：外層、１６：内層、１８：歯、２０：布補強
被覆、２２：フランク、２４：アラミド型コー
ド材料の引張部材。
図、第２図は第１図の２−２線に沿う拡大部分断
面図、第３図は第２図の変型例の丸歯ベルトを示
す断面図、第４図は既知のゴムベルトの負荷寿命
チヤート、第５図は既知のゴム型及びポリウレタ
ン型ベルトと本発明ベルトを比較する負荷寿命チ
ヤートである。 １０：ベルト、１２：エラストマー本体、１
４：外層、１６：内層、１８：歯、２０：布補強
被覆、２２：フランク、２４：アラミド型コー
ド材料の引張部材。
Claims (1)
- １ 100％引張弾性率が少なくとも約105Kg／cm2で
ある外層及びこの外層に一体成形され互いに離間
したフランク付きベルト歯をそなえた内層を規定
しているポリウレタン材料製の本体部と、前記フ
ランク付きベルト歯の内面側全面を被覆した耐摩
耗性補強布と、前記外層と内層とに挟まれ離間し
て並設されたグレーグフイラメント引張弾性率が
約1.3×106Kg／cm2のアラミド型コード材料から
なる引張部材と、によつて構成し、前記アラミド
型コード材料の引張部材の占有幅をベルトの全
幅のおよそ56ないし88％になすとともに、該コー
ド材料の引張部材を前記ポリウレタン材料製の本
体部の内部に約25mm埋め込んで接着した時の引出
力を前記コード材料の外表面積あたり少なくとも
およそ42Kg／cm2となしたこと、を特徴とする歯付
き動力伝達ベルト。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/368,946 US4838843A (en) | 1982-04-16 | 1982-04-16 | Toothed belt |
| US368946 | 1995-01-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58203249A JPS58203249A (ja) | 1983-11-26 |
| JPH039335B2 true JPH039335B2 (ja) | 1991-02-08 |
Family
ID=23453411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58066849A Granted JPS58203249A (ja) | 1982-04-16 | 1983-04-15 | 歯付きベルト |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4838843A (ja) |
| EP (1) | EP0092361B1 (ja) |
| JP (1) | JPS58203249A (ja) |
| CA (1) | CA1202199A (ja) |
| DE (1) | DE3368971D1 (ja) |
| MX (1) | MX161390A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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