JPH06249292A

JPH06249292A - 歯付ベルト

Info

Publication number: JPH06249292A
Application number: JP32032493A
Authority: JP
Inventors: Koji Kubo; 孝治久保; Reiji Sato; 玲司佐藤; Takeshi Oba; 丈司大場; Yoshihide Fukahori; 美英深堀
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1992-12-29
Filing date: 1993-12-20
Publication date: 1994-09-06

Abstract

(57)【要約】【目的】歯元部にかかる応力集中を低減し、ベルト
芯線の局部的折れ曲がりを防止することにより、高負荷
で、耐久性の高い歯付ベルトを得る。さらに、高負荷時
においても歯飛びのない歯付ベルトを得る。【構成】複数の歯付プーリーに巻き付けられ、該プー
リーの歯に噛み合う複数の弾性歯を有する歯付ベルトで
あって、背ゴム部１２と、芯線１４とを有し、該弾性歯
の歯たけが、巻き付けられるプーリーの溝の深さ以下で
あり、該弾性歯の歯元部断面２０が略曲線であることを
特徴とする。好ましくは、前記弾性歯の歯元部断面２０
の略曲線が、弾性歯１ピッチの断面の全周長をｍ₀、歯
元部２０の直線部分の長さをｍ₁としたとき、ｍ₁／ｍ
₀が０．１以下である。さらに、前記弾性歯の歯たけを
ｈ₀、背ゴム部１２の厚さをｈ₂としたとき、ｈ₂／ｈ
₀が０．５以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、歯付ベルトに関し、詳
しくは、複数の歯付プーリーに巻き付けられ、該プーリ
ーの歯に噛み合って運動を伝達する、複数の弾性歯を有
する歯付ベルトにおいて、局部的な応力集中が少なく、
耐久性に優れた歯付ベルトに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般的に使用されている歯付ベル
トは、台形状の弾性歯の高さが、プーリーの溝に等しい
か、小さいものであった。この様な歯付ベルトは、(1)
歯部に剪断変形を受けると歯元領域に応力集中が起こ
る、(2) 歯先とプーリーの噛み合う時、噛み合いが離れ
る時に、干渉を引き起こしやすい、(3) 噛み合い中にベ
ルトに接着された芯線に局部的な折れ曲がりが発生する
等の問題点があり、この結果、ベルト寿命が短く、伝動
しうる負荷も小さい範囲に限定されていた。

【０００３】これらの問題点を解決するために、種々の
改良歯型を有する歯付ベルトが提案され、さらに、市販
品として実施されている。例えば、特公昭５６−２９１
４１号、同５７−５１５８９号公報には、弾性歯の高さ
をプーリーの溝の深さより大きくすることにより、噛み
合い時に歯先がプーリー溝の底部により圧縮され、この
圧縮効果により、弾性歯の底部に接着された芯線の局部
的変形（極大曲率）を減少させる歯付ベルトが記載され
ている。該歯付ベルトはプーリーに噛み合う際の芯線部
の滑らかな円弧形成を可能にし、このため、歯付ベルト
がプーリーに噛み合う際の芯線の局部的折れ曲がりが防
止され、ベルトの寿命を増加をさせるものである。さら
に、特公昭５２−２０６２９号、同５７−１７１４号、
同５６−３７４５７号には、弾性歯を円弧状に形成する
ことにより、台形歯における如き歯元の応力集中及び歪
みを防止し、高負荷、低騒音、長寿命のベルトを得る技
術が記載されている。（さらに、実施例及び関連市販品
においては、弾性歯の高さが、噛み合わせられるプーリ
ーの溝より大きくなされており、前記先行技術と同様の
歯先が、プーリー溝の底部により圧縮される効果も有し
ている。）

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記各技術は、それぞ
れ、台形歯の欠点を改良している。しかしながら、前者
においては、ベルト芯線における局部的な折れ曲がりの
一部は緩和されるものの、なお、強い折れ曲がりを残し
ているとともに、歯元部にかかる応力集中を効果的に防
止できず、後者は、弾性歯は円弧状であるが、歯元部は
従来のままであるため、ベルトが噛み合った状態での歯
元部の応力集中はある程度緩和されるもののその効果は
なお、不充分であり、いずれの弾性歯も、長時間の使用
によって、歯元部にクラックを生じ、ベルトの耐久性が
充分ではなかった。

【０００５】本発明の目的は、歯付ベルトの弾性歯の形
状を改良することにより、歯元部にかかる応力集中及び
歪みを防止し、さらに、ベルト芯線の局部的折れ曲がり
を防止することにより、高負荷での使用が可能で、耐久
性が高く、低騒音の歯付ベルトを提供するものである。
本発明のさらなる目的は、前記耐久性が高く、低騒音の
歯付ベルトであって、かつ、高負荷時においても歯飛び
のない歯付ベルトを提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本出願に係わる請求項１
記載の発明は、複数の歯付プーリーに巻き付けられ、該
プーリーの歯に噛み合う複数の弾性歯を有する歯付ベル
トにおいて、背ゴム部とを有し、該弾性歯の歯たけが、
巻き付けられるプーリーの溝の深さ以下であり、かつ、
該弾性歯の歯元部断面が略曲線であることを特徴とする
ものである。

【０００７】本出願に係わる請求項２記載の発明は、請
求項１記載の歯付ベルトにおいて、前記弾性歯の歯元部
断面の曲線が、弾性歯１ピッチの断面の全周長をｍ₀、
歯元部の直線部分の長さをｍ₁としたとき、ｍ₁／ｍ₀
が０．１以下であることを特徴とするものである。

【０００８】本出願に係わる請求項３記載の発明は、請
求項１記載の歯付ベルトにおいて、前記弾性歯の歯たけ
をｈ₀、歯付ベルト背ゴム部の厚さをｈ₂としたとき、
ｈ₂／ｈ₀が０．５以下であることを特徴とするもので
ある。

【０００９】

【作用】本発明の歯付ベルトは、背ゴム部、芯線上に弾
性体からなる歯部を有する弾性歯で構成されており、該
弾性歯の歯たけが、巻き付けられるプーリーの溝の深さ
以下であって、該弾性歯の歯元部断面が略曲線であり、
好ましくは、前記弾性歯の歯元部断面の曲線が、弾性歯
１ピッチの断面の全周長をｍ₀、歯元部の直線部分の長
さをｍ₁としたとき、ｍ₁／ｍ₀が０．１以下としたた
め、弾性歯の歯元部断面の曲線部のＲが大きくなり、歯
元部にかかる応力集中を緩和することができ、プーリー
との噛み合わせ時においても、弾性歯の歯先部がプーリ
ー溝に押されて起こる歪みがなく、歯布と芯線の間に、
充分な厚みと長さを有する弾性体の層が入るため芯線に
局部的な応力がかからず、歯布と芯線の接着性も良好で
あるため、応力集中に起因するクラックの発生や芯線の
局部的折れ曲がりを防止でき、高負荷での使用が可能
で、耐久性の高い歯付ベルトを得ることができる。さら
に、前記構成とすると、歯付ベルト全体の曲げ剛性が高
くなり、高負荷時に歯飛びが起こりやすくなるため、背
ゴム部、弾性歯部が同一の剛性を有する素材で構成され
ている際には、前記弾性歯の歯たけをｈ₀、歯付ベルト
背ゴム部の厚さをｈ₂としたとき、ｈ₂／ｈ₀が０．５
以下とすることにより、歯付ベルト全体の剛性と歯部の
高さのバランスがとれ、歯飛びを防止することができ
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を更に詳しく説明する。

【００１１】図１は、本発明の歯付ベルトの拡大断面図
である。太い一点鎖線で区切られた部分が、１ピッチの
弾性歯１０である。弾性歯１０は、背ゴム部１２、芯線
１４、歯末部１６、歯元部２０及び該弾性歯１０の表面
を被覆する歯布１８により構成されている。以下、歯付
ベルトの断面について述べる。歯末部１６は、詳細に
は、変曲点Ｃから歯先Ｄを経て変曲点Ｅにいたる部分を
指し、その形状は、台形でも、円弧状であってもよい。
歯元部２０は、詳細には、ＡからＢを経て変曲点Ｃにい
たる部分及び変曲点ＥからＦを経てＡ₁にいたる部分を
指し、いずれも歯底部の直線部分をほとんど有さない略
曲線である。歯元部２０の歯底で芯線１４に密着する歯
布１８の表面を通る直線をランドライン２２と称する。
弾性歯１０の高さ、すなわち、ランドライン２２から歯
先Ｄ間の距離（歯たけ）をｈ₀とすると、歯たけｈ
₀は、歯付ベルトが巻き付けられるプーリー溝の深さ以
下であることが必要である。歯元部（断面）２０の略曲
線とは、ＡからＣにいたる部分及びＥからＡ₁にいたる
部分のほとんどが曲線状であればよく、歯底直線部ＡＢ
及びＦＡ₁の長さは短いほど好ましく、好ましくは歯元
部２０の断面においては、歯底Ａ及びＡ₁の点において
のみ、芯線１４と接していることが好ましい。また、弾
性歯１０の付け根に当たる歯元曲線部ＢＣ部及びＥＦ部
における曲線部のＲは大きいことが好ましい。

【００１２】略曲線については、例えば、弾性歯１０の
１ピッチの歯の断面に於ける全周長、すなわち、曲線
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ａ₁にいたる長さをｍ₀、歯
元部２０における歯底直線部ＡＢ及びＦＡ₁の長さの和
をｍ₁とした場合、ｍ₁／ｍ₀が０．１以下であること
が好ましく、０．０５以下であることがより好ましく、
更に０すなわち直線部分を有さず、歯元部がすべて曲線
であることが好ましい。ｍ₁／ｍ₀が０．１を越える
と、その結果歯元部の曲率のＲが小さくならざるをえ
ず、歯元部の応力集中が大きくなり、好ましくない。

【００１３】図２は、図１の歯付ベルトにおける歯元部
の拡大断面図である。ここで、曲率Ｒが大きいとは、歯
元部２０の歯底点Ａ₁を通りランドライン２２に垂直な
線と、変曲点Ｅを通りランドライン２２に平行な線との
交点をＱとし、変曲点Ｅを通りランドライン２２に垂直
な線とランドライン２２との交点をＰとすると、四辺形
ＰＥＱＡ₁の面積に対する三角形ＰＥＦの面積の比
〈Ｒ〉が、０．１５以上であることをいい、好ましくは
０．１７以上であり、更に好ましくは０．２０以上であ
る。

【００１４】図３は、本発明の歯付ベルトが巻き付けら
れるプーリーの概略断面図である。プーリーは、変曲点
Ｍをもち、２つの変曲点Ｍ₁、Ｍ₂間をプーリーの歯溝
２６といい、変曲点Ｍ₂、Ｍ₃間を歯末２８と称する。
プーリーの歯末２８の先端で、歯付ベルトの歯底と接す
るプーリー歯の先端部分をプーリーの歯先２９と称す
る。プーリー溝の深さは、歯先２９と歯溝２６の最深部
である歯底３０との回転軸からの距離の差ｈ₃である。
すなわち、歯付ベルトの歯たけｈ₀は、プーリーの歯先
２９と歯底３０間の距離ｈ₃以下であることが必要であ
る。

【００１５】本発明の歯付ベルトは断面形状として更
に、つぎのような特徴を持っていることが好ましい。す
なわち、１ピッチの弾性歯は、２以上、より好ましくは
３以上の異なった半径を持つ円弧の滑らかな繋ぎ合わせ
で構成される。

【００１６】歯たけ（ランドライン２２と歯先Ｄまでの
距離）をｈ₀、ランドライン２２と変曲点Ｃ間の距離ｈ
₁としたとき、ｈ₁／ｈ₀は、０．２以上、０．５以下
であることが好ましく、０．２５以上０．５以下がより
好ましく、更に、０．２８以上０．４以下が好ましい。

【００１７】図４は、本発明の歯付ベルトの断面図に補
助線を記載したものである。本発明の歯付ベルトにおい
ては、また、変曲点Ｅで引かれた接線と芯線１４の中心
線であるピッチライン２４に垂直な線とのなす角度をθ
としたときに、θの大きさが、５°以上３０°以下であ
ることが好ましく、５°以上２５°以下であることがよ
り好ましく、さらに８°以上２３°以下であることが好
ましい。また、変曲点Ｅで引かれた接線に対し垂直をな
し、変曲点Ｅを通る直線ＧＥＨを引いた場合、Ｅ点を通
って歯末部１６の１部又は全部を構成する曲線及び、Ｅ
点を通って歯元部２０の１部又は全部を構成する曲線
は、垂線ＧＥ及び垂線ＥＨ上の任意の点（Ｌ₁、Ｌ₂）
を中心とする円弧の一部で成り立っている。その際、歯
末部１６側に関して歯先Ｄからピッチライン２４に下し
た垂線、ピッチライン２４及び変曲点Ｃからピッチライ
ン２４に下した垂線の各々と垂線ＧＥの交点をＩ、Ｊ及
びＫとし、かつ垂線ＧＥ上にある円弧の中心をＬ₁とす
る時、円弧の半径Ｌ ₁Ｅの長さは、ＩＥの長さ以上であ
ることが必要であり、好ましくは、ＪＥの長さ以上、さ
らに好ましくはＫＥの長さ以上である。

【００１８】さらに、歯元部の急激なおれ曲がりを防止
するためには、歯末部１６の高さｈ ₀と歯幅の比を最適
にすることが好ましい。そこで、図４において弾性歯１
０の変曲点Ｃ、Ｅを端とする歯元部２０と歯底を構成す
る直線部との交点をＢ、Ｆとした場合、ＢとＦとの距離
ｗ₀が歯幅の目安となる。本発明においては、歯末部１
６の高さｈ₀と歯幅ｗ₀の比、ｈ₀／ｗ₀は、０．３５
以上０．７５以下であることが好ましく、０．３５以上
０．７０以下であることがより好ましく、更に、０．３
８以上０．６０以下であることが好ましい。

【００１９】本発明の歯形状を有する歯付ベルトは、前
記構成としたので、プーリーとの噛み合い中にベルト内
に発生する局部応力が大幅に低減されたものであり、高
負荷、耐久性に優れた歯付ベルトが得られる。

【００２０】さらに、本発明は、上記効果に加え、高負
荷時に歯飛びを起こさない高負荷用歯付ベルトを得る目
的を有する。歯付ベルトの歯飛びは、負荷が高くなるほ
ど、また、ベルト全体の曲げ剛性が高くなるほど起こり
やすいことが知られている。本発明の歯付ベルトは歯元
部（断面）２０が略曲線であるため、芯線１４上にある
弾性体部分が厚くなり、ベルト全体の曲げ剛性が高くな
る傾向にある。そこで、ベルト全体の曲げ剛性を低下さ
せるため、背ゴム部１２の厚さを低く調整する必要があ
る。ここで、背ゴム部１２と、歯元部１６が同じ弾性体
素材で構成されていた場合、背ゴム部１２の厚さをｈ₂
とした時、背ゴム部１２の厚さｈ₂は、歯末部１６の高
さｈ₀に対して、ｈ₂／ｈ₀は０．５以下であることが
必要であり、好ましくは０．４５以下であり、０．４０
以下がより好ましく、更に、０．３７以下であることが
好ましい。両者を構成する素材の剛性が異なる場合は、
例えば、背ゴム部１２の素材の剛性が、歯末部１６の素
材の剛性より低い場合は、背ゴム部１２の厚さｈ₂は前
記式より厚くする必要があり、逆に、剛性が高い場合
は、前記制限より薄くする必要があることは言うまでも
ない。

【００２１】歯付ベルトにおいて歯飛びが起こりにくい
ということは、歯飛びトルクが大きいことを表し、すな
わち、本発明の歯付ベルトは、動力伝達能力が高いとい
うことを示すものである。

【００２２】図５は、本発明の別の歯付ベルトの拡大断
面図である。本実施例においては、歯元部断面２０は、
全て曲線で構成されている。

【００２３】つぎに、本発明の歯付ベルトに適用される
材料について説明する。歯布材料の素材としては、ナイ
ロン繊維、ポリエステル繊維、ポリビニルアルコール系
合成繊維、ビスコース人造絹糸、芳香族ポリアミド繊
維、綿等のフィラメント糸、スパン糸、もしくは、これ
らの素材の繊維を２種以上混紡又は混撚した混紡糸、混
撚糸を組織糸として使用し、例えば、平織、綾織、繻子
織等の織布として構成された帆布が好適に用いられる。
また、ウーリー加工した捲縮ナイロン糸を緯糸とし、非
伸縮性糸を経糸として構成した帆布も用いることができ
る。

【００２４】弾性歯、背ゴム部の素材としては、ゴム材
料、熱可塑性エラストマー、熱硬化性エラストマー等が
挙げられる。

【００２５】ゴム材料としては、水素添加ニトリルゴム
（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、クロルス
ルフォン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、アクリルゴム（Ａ
ＣＭ、ＡＮＭ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム
（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、１，２−ポリブタ
ジエン（１，２−ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム
（ＳＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（Ｉ
ＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｘ−ＩＩＲ）、エチレ
ンプロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）、塩素化ポリエ
チレン（ＣＭ）、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ、ＥＣ
Ｏ）、シリコーンゴム（Ｑ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、
ウレタンゴム（Ｕ）、多硫化ゴム（Ｔ）、エチレン・ア
クリルゴム、フォスファゼンゴム、エチレン−酢酸ビニ
ル−アクリル酸エステルゴム、ポリノルボーネンゴム等
が挙げられ、これらは、単独で用いても、複数ブレンド
して用いてもよい。

【００２６】また、これらのゴム材料は、必要に応じ
て、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤等のゴム材料に用
いられる一般的な配合剤を含有していてもよい。これら
のゴム材料に配合することのできる充填剤、軟化剤、可
塑剤、粘着付与剤、オイル、オリゴマー、滑剤としては
次のようなものが挙げられる。

【００２７】（１）充填剤：クレー、珪藻土、カーボン
ブラック、シリカ、タルク、硫酸バリウム、炭酸カルシ
ウム、炭酸マグネシウム、金属酸化物、マイカ、グラフ
ァイト、水酸化アルミニウム等の鱗片状無機充填剤、各
種の金属粉、木片、ガラス粉、セラミック粉、粒状ない
し粉末状ポリマー等の粒状ないし粉体状固体充填剤、そ
の他各種の天然又は人工の単繊維、長繊維（例えば、ワ
ラ、毛、ガラスファイバー、金属ファイバー、その他各
種のポリマーファイバー等）等のゴム用あるいは樹脂用
充填剤。

【００２８】充填剤の配合割合は、一般的には、例え
ば、ゴム１００重量部に対して３０〜２００重量部であ
る。配合割合が２００重量部を超えると、通常の混練方
法では混合できない。

【００２９】（２）軟化剤：アロマチック系、ナフテン
系、パラフィン系等の各種ゴム用あるいは樹脂用軟化
剤。

【００３０】軟化剤の配合割合は、一般的には、例え
ば、ゴム１００重量部に対して１５０重量部以下であ
る。配合割合が１５０重量部を超えると、通常の混練方
法では混合できない。

【００３１】（３）可塑剤：フタル酸エステル、フタル
酸混基エステル、脂肪族二塩基酸エステル、グリコール
エステル、脂肪酸エステル、リン酸エステル、ステアリ
ン酸エステル等の各種エステル系可塑剤、エポキシ系可
塑剤、その他プラスチック用可塑剤又はフタレート系、
アジペート系、セバケート系、フォスフェート系、ポリ
エーテル系、ポリエステル系等のＮＢＲ用可塑剤。

【００３２】可塑剤の配合割合は、一般的には、例え
ば、ゴム１００重量部に対して１５０重量部以下であ
る。配合割合が１５０重量部を超えると、通常の混練方
法では混合できない。

【００３３】（４）粘着付与剤：クマロン樹脂、クマロ
ン−インデン樹脂、フェノール樹脂、テルペン樹脂、石
油系炭化水素、ロジン誘導体等の各種粘着付与剤（タッ
キファイヤー）。

【００３４】粘着付与剤の配合割合は、一般的には、例
えば、ゴム１００重量部に対して５０重量部以下であ
る。配合割合が５０重量部を超えると、粘着性が著しく
向上し、加工性の点で好ましくない。

【００３５】（５）オリゴマー：クラウンエーテル、含
フッ素オリゴマー、ポリブテン、キシレン樹脂、塩化ゴ
ム、ポリエチレンワックス、石油樹脂、ロジンエステル
ゴム、ポリアルキレングリコールジアクリレート、液状
ゴム（ポリブタジエン、スチレン−ブタジエンゴム、ブ
タジエン−アクリロニトリルゴム、ポリクロロプレン
等）、シリコーン系オリゴマー、ポリ−α−オレフィン
等の各種オリゴマー。

【００３６】オリゴマーの配合割合は、一般的には、例
えば、ゴム１００重量部に対して１００重量部以下であ
る。配合割合が１００重量部を超えると、通常の混練方
法では混合できない。

【００３７】（６）滑剤：パラフィン、ワックス等の炭
化水素系滑剤、高級脂肪酸、オキシ脂肪酸等の脂肪酸系
滑剤、脂肪酸アミド、アルキレンビス脂肪酸アミド等の
脂肪酸アミド系滑剤、脂肪酸低級アルコールエステル、
脂肪酸ポリグリコールエステル等のエステル系滑剤、脂
肪アルコール、多価アルコール、ポリグリコール、ポリ
グリセロール等のアルコール系滑剤、金属石鹸、混合系
滑剤等の各種滑剤。

【００３８】滑剤の配合割合は、一般的には、例えば、
ゴム１００重量部に対して５０重量部以下である。配合
割合が５０重量部を超えると、通常の混練方法では混合
できない。

【００３９】熱可塑性エラストマーとしては、スチレン
系エラストマー、塩化ビニル系エラストマー、オレフィ
ン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリ
アミド系エラストマー、熱可塑性ポリウレタンエラスト
マー等が挙げられる。

【００４０】熱硬化性エラストマーとしては、熱硬化性
ポリウレタンエラストマーが挙げられ、歯付ベルトに使
用される液状ポリウレタンエラストマー、すなわち、注
形型ポリウレタンエラストマーには、ワンショット法ポ
リウレタンエラストマーとプレポリマー法ポリウレタン
エラストマーがあり、このうちプレポリマー法ポリウレ
タンエラストマーがその優れた物性のため、広く使用さ
れている。プレポリマー法ポリウレタンエラストマー
は、真空成形法、遠心成形法等により成形することがで
きる。プレポリマー法ポリウレタンエラストマーの具体
例としては、ポリエステルポリオール又はポリエーテル
ポリオールとジイソシアネート末端（−ＮＣＯ）のプレ
ポリマーをジアミン化合物又はポリオール（多価アルコ
ール）化合物の１つ又は複数の硬化剤によって、鎖延
長、架橋させることにより硬化させる熱硬化性ウレタン
エラストマー等が挙げられる。また、必要に応じて、熱
硬化性ウレタンエラストマーに、クレー、珪藻土、カー
ボンブラック、シリカ、タルク、硫酸バリウム、炭酸カ
ルシウム、炭酸マグネシウム、金属酸化物、マイカ、グ
ラファイト、水酸化アルミニウム等の鱗片状無機充填
剤、各種の金属粉、木片、ガラス粉、セラミック粉、粒
状ないし粉末状ポリマー等の粒状ないし粉体状固体充填
剤、その他各種の天然又は人工の単繊維、長繊維（例え
ば、ワラ、毛、ガラスファイバー、金属ファイバー、そ
の他各種のポリマーファイバー等）等のゴム用あるいは
樹脂用充填剤を分散させて用いても良い。

【００４１】芯線材料としては、ガラス繊維、炭素繊
維、芳香族ポリアミド繊維、芳香族ポリエステル繊維、
スチールワイヤー等の如き低伸度高強力の抗張体ロープ
が好適に使用される。

【００４２】（実験例１）図６は台形の弾性歯を有する
従来の歯付ベルトのプーリーとの噛み合わせ状態を示す
概略図である。特公昭５６−２９１４１号、同５７−５
１５８９号公報には、該台形の弾性歯は、歯部に接する
芯線、背ゴム部は弦状態をなし、歯元部は円弧状態とな
るため、歯元部における芯線に局部的折れ曲がりが生じ
る問題点が記載されている。

【００４３】図７（Ａ）は弾性歯の高さをプーリー溝よ
り高くなした従来の歯付ベルトの拡大断面図である。
（Ｂ）は、プーリーとの噛み合わせ状態を表す概略図で
ある。特公昭５６−２９１４１号、同５７−５１５８９
号公報には、該歯付ベルトは、前記台形歯に比較して芯
線、背ゴム部は、円弧状をなし、局部的な折れ曲がり
は、見られないと記載されている。（図７（Ｂ）参
照。）図８は弾性歯の先端を円弧状になした従来の歯付
ベルトの拡大断面図である。特公昭５２−２０６２９
号、同５７−１７１４号、同５６−３７４５７号には、
該円弧状歯を有する歯付ベルトは前記台形歯に比較して
芯線、背ゴム部は、円弧状をなし、局部的な折れ曲がり
は、見られないと記載されている。

【００４４】図９は、歯付ベルトをプーリーに巻き付け
た状態を表す概略図である。ここで、従来品である図
６、図７、図８にしめされた歯付ベルトをそれぞれプー
リーに巻付け、写真撮影して、画像処理を行い、ベルト
歯の各部分の芯線の曲率を測定した。この結果、いずれ
のベルトにおいても、歯元部及び、歯元部に近い歯元部
において曲率が極大となることが見出された。すなわ
ち、歯たけｈ₀をプーリー溝深さｈ₃よりも高くなし
て、歯先Ｄをプーリー歯溝３０により加圧することは、
必ずしも歯付ベルトの滑らかな巻付けや応力集中には必
要でなく、弾性歯１０の歯たけｈ₀と歯幅ｗ₀との最適
比と歯元部の形状が重要であることが明らかである。

【００４５】さらに、図５に示された本発明品の歯付ベ
ルトを本発明品１とし、図８に示された従来品の歯付ベ
ルトを比較品１として、本発明品１及び比較品１につい
て、大変形有限要素法（ＦＥＭ解析法）〔関、深堀ら、
ラバーケミストリーアンドテクノロジー（Rub. C
hem. Tech.）第６０巻、８５６頁、１９８７年刊行〕に
よる応力解析を行った。

【００４６】図１０は、応力解析における弾性歯とプー
リーの噛み合いの状態を示す解析図である。

【００４７】図１１は、図１０における各噛み合い状態
における本発明品１の歯先部、歯元部の３つの部分にか
かる最大主応力の変化を表すグラフである。

【００４８】すなわち、歯元Ｎ₁、歯先Ｄ、歯元Ｎ₂の
３つの部分における本発明品１にかかる最大主応力が、
図１０における噛み合い（ａ）〜（ｅ）間にどう変化し
たかを示している。本グラフにおいては、最大主応力が
負の値をとるときは、０として表示している。

【００４９】図１２は、図１０における各噛み合い状態
における比較品１の歯元Ｎ₁、歯先Ｄ、歯元Ｎ₂にかか
る最大主応力の変化を表すグラフである。最大主応力が
負の値をとるときは、０として表示している。

【００５０】図１３（Ａ）は、図１０において噛み合い
（ｃ）における本発明品１の最大主応力を示す解析図で
ある。（Ｂ）は、（Ａ）において〇印を付した歯元Ｎ₁
部の部分拡大解析図である。歯元Ｎ₁部には、応力集中
が見られない。

【００５１】図１４（Ａ）は、図１０において噛み合い
（ｄ）における比較品１の最大主応力を示す解析図であ
る。（Ｂ）は、（Ａ）において〇印を付した歯元Ｎ₁部
の部分拡大解析図である。歯元Ｎ₁部には、応力集中が
見られ、最大主応力の極大値を示している。

【００５２】これらの結果によれば、歯元部にかかる最
大主応力の極大値は、本発明品１においては２．４Ｋｇ
ｆ／ｃｍ²、比較品１においては５．０Ｋｇｆ／ｃｍ²
であった。

【００５３】この結果、本発明品の歯付ベルトでは、応
力集中が従来品に比較して著しく改良されていることが
明らかとなった。

【００５４】（実験例２）前記歯飛び特性について詳し
く述べる。例えば、同一の歯幅を有し、動力伝達能力
（歯飛びトルク）の異なる２種類のベルトで比較する。
(1) 同一の軸間張力でベルトをセットした場合、歯飛び
トルクが大きい方が、大きい動力伝達能力を有する。す
なわち、動力伝達能力の大きいベルトを用いて動力伝達
能力の小さいベルトと同じ動力伝達能力を出す場合に
は、歯幅を小さくすることが可能となり、本歯付ベルト
を自動車の動力伝達のために用いる場合、省スペースが
可能となり好ましい。

【００５５】(2) 同じ動力伝達能力を持つように、軸間
張力を変えて歯付ベルトをセットした場合、大きい歯飛
びトルクを有するベルトは、軸間張力を小さくすること
ができ、このため、ベルト芯線にかかる負荷、ベルト歯
元部での圧縮応力等が小さくなり、ベルトの耐久寿命が
大きくなる。このような歯付ベルトを自動車の動力伝達
のために用いる場合、クランクシャフトとカムシャフト
間に働く力が小さくなり、エンジン本体にかかる負担を
小さくすることができるため好ましい。

【００５６】ここで、前記実験例１における本発明品
１、比較品１及び、図７にしめされた従来の歯付ベルト
を比較品２として、２２歯のプーリー２つに取り付け、
５００ＲＰＭの回転数で、歯飛びトルク及び軸間張力を
測定した結果を図１５に示す。

【００５７】図１５は、本発明品及び比較品の歯付ベル
トの歯飛びトルク及び軸間張力の関係を示すグラフであ
る。図１５に明らかな如く、本発明の歯付ベルトは、何
れの軸間張力においても、高い歯飛びトルクを有し、動
力伝達能力に優れていた。

【００５８】（実験例３）前記本発明品１及び比較品２
の形状の歯付ベルトを下記表１に示す同一の配合素材を
用いて、同一の製造プロセスを採用して作製し、各歯付
ベルトによる騒音の測定を行った。

【００５９】

【表１】

【００６０】図１６は、騒音の測定方法を示す概略構成
図である。無響室に駆動モーターと吸収モーター（負荷
発生用モーター）を設置し、騒音計を最も騒音レベルの
高い従動プーリー前面に設置し、駆動プーリーの回転数
と騒音レベルを測定した。結果を図１７に示す。

【００６１】図１７は、本発明品１及び比較品２の歯付
ベルトのプーリー回転数と騒音レベルの関係を示すグラ
フである。図１７に明らかな如く、本発明の歯付ベルト
は、同一の素材で構成されているにも係わらず、従来品
である比較品２の歯付ベルトに比べて、いずれの回転数
においても１０ｄＢ以上の騒音の低減化が達成できた。

【００６２】

【発明の効果】本発明の歯付ベルトは、前記構成とした
ため、歯元部にかかる応力集中及び歪みを低減し、さら
に、ベルト芯線の局部的折れ曲がりを防止することによ
り、高負荷で、耐久性の高い優れた性能を示し、さらに
騒音の低減化も達成できた。本発明の請求項３記載の発
明においては、さらに、前記高負荷で、耐久性が高く、
低騒音の歯付ベルトであって、かつ、高張力時において
も歯飛びの少ない優れた性能を示した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の歯付ベルトの拡大断面図である。

【図２】図１の歯付ベルトにおける歯元部の拡大断面図
である。

【図３】本発明の歯付ベルトが巻き付けられるプーリー
の概略断面図である。

【図４】図１の拡大断面図に補助線を付した断面図であ
る。

【図５】本発明の別の態様を表す拡大断面図である。

【図６】台形の弾性歯を有する従来の歯付ベルトのプー
リーとの噛み合わせ状態を示す概略図である。

【図７】（Ａ）は弾性歯の高さをプーリー溝より高くな
した従来の歯付ベルトの拡大断面図である。（Ｂ）は、
プーリーとの噛み合わせ状態を表す概略図である。

【図８】弾性歯の先端を円弧状になした従来の歯付ベル
トの拡大断面図である。

【図９】歯付ベルトをプーリーに巻き付けた状態を表す
概略図である。

【図１０】応力解析における弾性歯とプーリーの噛み合
い状態を示す解析図である。

【図１１】図１０における各噛み合い状態における本発
明品１の歯元Ｎ₁、歯先Ｄ、歯元Ｎ₂の３つの部分にか
かる最大主応力の変化を表すグラフである。

【図１２】図１０における各噛み合い状態における比較
品１の歯元Ｎ₁、歯先Ｄ、歯元Ｎ ₂にかかる最大主応力
の変化を表すグラフである。

【図１３】（Ａ）は、図１０において噛み合い（ｃ）に
おける本発明品１の最大主応力を示す解析図である。
（Ｂ）は、（Ａ）において〇印を付した歯元Ｎ₁部の部
分拡大解析図である。

【図１４】（Ａ）は、図１０において噛み合い（ｄ）に
おける比較品１の最大主応力を示す解析図である。
（Ｂ）は、（Ａ）において〇印を付した歯元Ｎ₁部の部
分拡大解析図である。

【図１５】本発明品及び比較品の歯付ベルトの歯飛びト
ルク及び軸間張力の関係を示すグラフである。

【図１６】騒音の測定方法を示す概略構成図である。

【図１７】本発明品１及び比較品２の歯付ベルトのプー
リー回転数と騒音レベルの関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０弾性歯１２背ゴム部１４芯線１６歯末部１８歯布２０歯元部２２ランドライン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の歯付プーリーに巻き付けられ、該
プーリーの歯に噛み合う複数の弾性歯を有する歯付ベル
トであって、背ゴム部と、芯線とを有し、該弾性歯の歯高が、巻き付けられるプーリーの溝の深さ
以下であり、該弾性歯の歯元部断面が略曲線であることを特徴とする
歯付ベルト。
【請求項２】前記弾性歯の歯元部断面の略曲線が、弾
性歯１ピッチの断面の全周長をｍ₀、歯元部の直線部分
の長さをｍ₁としたとき、ｍ₁／ｍ₀が０．１以下であ
る請求項１記載の歯付ベルト。
【請求項３】前記弾性歯の歯たけをｈ₀、歯付ベルト
背ゴム部の厚さをｈ ₂としたとき、ｈ₂／ｈ₀が０．５
以下である請求項１記載の歯付ベルト。