JPH05106696A - 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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JPH05106696A
JPH05106696A JP26485491A JP26485491A JPH05106696A JP H05106696 A JPH05106696 A JP H05106696A JP 26485491 A JP26485491 A JP 26485491A JP 26485491 A JP26485491 A JP 26485491A JP H05106696 A JPH05106696 A JP H05106696A
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Ryuichi Kido
隆一 城戸
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 歯付プーリ3に噛合されて歯付ベルト伝動装
置を構成する歯付ベルト1におけるベルト歯部2の耐久
性や摩耗寿命を向上させ、騒音の低減を図る。 【構成】 歯付プーリ3に噛合している状態での歯付ベ
ルト1のプーリピッチPp とのピッチ誤差ΔPを、ベル
トピッチPがプーリピッチPp よりも小さいマイナス側
とし、ベルトピッチPを定義する基準張力T0 、張り側
張力T1 、緩み側張力T2 、ベルト引張剛性EAとし
て、その範囲をP・(T0 −T2 )/EA≧ΔP≧P・
(T0 −T1 )/EAの範囲とする。

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、ベルトが伸びてプーリと噛合
している状態でも、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、歯付プーリに噛合される歯付ベ
ルトにおけるベルトピッチをプーリピッチよりも小さく
し、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。
【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ΔP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(ベル
ト公称ピッチ)はプーリ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T0 、張り側張力をT1 、緩み側張力を
2 、ベルト引張剛性をEAとするとき、ピッチ誤差Δ
P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〜2e
(=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、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EA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、歯付プーリに噛合している状態における
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 )/EA〜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)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 歯付プーリに噛合される歯付ベルトであ
    って、 ベルトピッチがプーリピッチよりも小さく、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
    ルトを噛合させる歯付プーリとを備えた歯付ベルト伝動
    装置。
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