JPH09126278A - 歯付ベルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一般のゴムベルトに使用されているガラス心
体をポリウレタン製歯付ベルトに使用する際に、ガラス
心体により付与される耐屈曲疲労性を大幅に低下させる
ことなく、歯付ベルトの耐折曲げ性の向上を図り、もっ
て、ベルトの折曲げを伴う製造過程におけるポリウレタ
ンベルトの取扱いを容易化してガラス心体入りポリウレ
タン製歯付ベルトの実用化をさらに進める。 【解決手段】 ベルト本体１の背ゴム部２にベルト長さ
方向に延びかつベルト幅方向に所定ピッチ間隔をあけて
平行にかつ交互に並ぶように埋設され、互いに異なる方
向に加撚されてなるガラス繊維製の２種類のガラス心体
４ｓ，４ｚのうち、一方のガラス心体４ｓの撚り係数を
２０〜１０回／１０ｃｍの範囲に、また他方のガラス心
体４ｚの撚り係数を８〜２回／１０ｃｍの範囲にそれぞ
れ設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、駆動伝達機構に
用いられる歯付ベルトに関し、特にベルト抗張体として
のガラス心体の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年では、ＯＡ機器や精密機械の駆動伝
達機構における歯付ベルトとして、耐摩耗性等に優れて
いるとされるポリウレタン製のものが多く用いられてい
る。その際に、ベルト抗張体として一般的に使用されて
いる従来の心体には、金属ワイヤ、ポリエステル繊維及
びアラミド繊維の３種類があって、それぞれ次のような
長所及び短所を持っている。

【０００３】 ワイヤ心体は、強度及びヤング率が共
に高くて高負荷伝動に適しているが、短所としては、ベ
ルト製造過程において、多数のベルトの集合体である円
筒成形体から１本ずつ幅カットして各々のベルトを得る
際に、刃物で容易にカットできないことや、ベルト側面
にワイヤが露出していると、プーリフランジに擦れ合う
ために使用できないことがある。さらには、温度に対す
る寸法（長さ）安定性のわるいことや、錆が発生する等
の短所もある。

【０００４】 ポリエステル心体は、廉価でありかつ
湿度に対する寸法安定性がよく、軽負荷伝動には適して
いるが、強度的に劣るために高負荷伝動には適さず、し
かも温度に対する寸法安定性がわるい等の短所がある。

【０００５】 アラミド心体は、ワイヤ心体の場合と
同様に強度的に優れており、しかも、ワイヤ心体の場合
のようなカット時の困難さや、側面に露出したときの不
具合がないために、高負荷伝動用として広く採用されて
いる。ところが、湿度に対する寸法変化の大きいことが
最大の欠点であり、さらに、高価であることも難点とさ
れている。

【０００６】つまり、上記ポリウレタン製ベルト用の心
体としては、廉価であってしかも強度的に優れ、かつ温
度及び湿度に対する寸法安定性に優れたものが要求され
ている。特に、家電製品やＯＡ機器の分野においては、
軸間固定で使用されるケースが増えてきていることか
ら、長さ変化の少ないものが強く要求されている。

【０００７】そこで、上記の要求に応えるべく、ポリエ
ステル繊維糸及びポリアミド繊維糸が撚り合わされてな
るコード（実開昭５８−３５０３５号公報参照）や、ポ
リブチレンテレフタレートの撚糸コード（実開昭５９−
１０５４０号公報参照）や、全芳香族ポリエステル繊維
コード（特開昭６３−５７９４１号公報参照）等、種々
の提案がなされているが、これらは何れも特種品である
ことと、やはり強度的に劣ること等の理由から、実用化
には至っていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の要求を満たすこ
のとできる心体として、容易に考えられるものに、ゴム
製ベルトの抗張体として一般的に使用されているガラス
心体が挙げられる。

【０００９】詳しく説明すると、上記ガラス心体は、ガ
ラス繊維からなる加撚糸である。その加撚の際に、優れ
た耐屈曲疲労性をベルト本体に付与することを目的とし
て、撚り係数は、一般に、２０〜１０回／１０ｃｍとさ
れることが多い。そして、ベルト抗張体として使用する
際には、一般に、Ｓ撚り及びＺ撚りの２種類のガラス心
体を用い、これらガラス心体をベルト幅方向に交互に配
置することで、撚り方向に起因するベルト走行時の片寄
りをガラス心体間で互いに打ち消すようになされてい
る。

【００１０】上記ガラス心体の長所としては、廉価であ
り、強度的にも優れていることが挙げられる。その上、
温度及び湿度に対する寸法安定性もよく、したがって、
上記ポリウレタン製歯付ベルトの心体としては最適であ
る。ただ、これまでは、ポリウレタンとの接着技術が不
十分であったために実用化されていなかったのである
が、この点については、本出願人が先の出願（特願平６
−１４０４３５号参照）で提案した技術により既に解決
をみている。

【００１１】ところが、ベルト製造現場において、上記
ガラス心体を用いて実際にポリウレタン製の歯付ベルト
を作製しようとすると、次のような問題の生じることが
判明した。

【００１２】すなわち、ガラス心体は、上述のような要
求を満足させる優れた性質を持っているが、反面、折り
曲げられると強度が極端に低下する。このために、ベル
ト製造過程において取り扱い難いという難点があり、こ
の難点が、ガラス心体をポリウレタン製の歯付ベルトに
採用する上で重大な障害となっている。

【００１３】具体的に説明すると、上記ポリウレタン製
ベルトの場合では、それ以外のゴム製ベルトの場合に比
べて、円筒成形体を幅カットする際に、そのカット面が
平滑過ぎて摩擦係数が高くなる。このために、吸着現象
を起こしてベルトの完全な分離のなされないことが多
く、手作業にてベルトを引き剥がさなければならない。
その際に、ベルトを折り曲げなければ引剥がし作業が進
まず、その折曲げによりガラス心体の強力が低下するの
である。尚、ポリウレタン製以外のゴムベルトの場合で
は、それ程の極端な吸着現象は起きないとしても、やは
り折曲げによる強力の低下は上記ポリウレタンの場合と
同様に起きる。

【００１４】この発明は斯かる諸点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、ポリウレタン製等のゴム製歯付
ベルトにおいて、撚り方向の互いに異なる２種類のガラ
ス心体をベルト抗張体として使用する際に、それら２種
類のガラス心体を使い分けることで、従来の撚り係数の
ガラス心体によりベルト本体に付与される優れた耐屈曲
疲労性を大幅に低下させることなく、その耐折曲げ性の
向上が図れるようにすることにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明では、ガラス心体をベルト抗張体
として使用する際に、２種類のガラス心体が使用される
ことに着目し、優れた耐屈曲疲労性をベルト本体に付与
できる従来の撚り係数のガラス心体に、優れた耐折曲げ
性をベルト本体に付与できる撚り係数のガラス心体を組
み合わせて使用することで、歯付ベルトにおける耐屈曲
疲労性及び耐折曲げ性の両方の特性をバランスさせるよ
うにした。

【００１６】具体的には、ベルト長さ方向に延びる断面
矩形状の背ゴム部のベルト内面側に、ベルト長さ方向に
所定ピッチ間隔をおいて多数の歯ゴム部が配設されてな
るベルト本体と、各々、上記背ゴム部にベルト長さ方向
に延びかつベルト幅方向に所定ピッチ間隔をあけて互い
に平行にかつ交互に並ぶように埋設され、互いに異なる
方向に加撚されてなるガラス繊維製の２種類のガラス心
体とを備えた歯付ベルトが前提である。

【００１７】そして、上記２種類のガラス心体のうち、
一方のガラス心体の撚り係数（１）を、２０〜１０回／
１０ｃｍの範囲に設定する。また、他方のガラス心体の
撚り係数（２）を、８〜２回／１０ｃｍの範囲に設定す
る。尚、ここでは、撚り係数は、長さ１０ｃｍ当たりの
撚り回数で表される。

【００１８】上記の構成において、撚り係数（１）は、
耐屈曲疲労性に優れることから、ゴムベルトでは一般的
に用いられている撚り係数であるが、反面、折曲げに対
しては弱く、例えば１回の折曲げで強力は４０〜６０％
に低下する。したがって、撚り係数（１）のみで構成さ
れたベルトでは、折曲げを受けることさえなければ、耐
屈曲疲労性に優れていることから最適といえるが、ポリ
ウレタン製歯付ベルトの場合では、上述のとおり、製造
過程において折曲げは避けられないことから、最適では
ない。

【００１９】一方、撚り係数（２）は、撚り係数（１）
に比べて耐屈曲疲労性に劣るため、ゴムベルトの場合に
は通常では使用されていない。しかしながら、折曲げに
対しては優れていて、例えば１回の折曲げを受けた場合
でもその強力保持率は８０〜９５％と極めて高い。つま
り、撚り係数（２）による耐屈曲疲労性は、撚り係数
（１）に比べて劣るとはいうものの、それ自体が極端に
劣っているという訳ではない。しかも、折曲げに起因す
る強力低下に対しては、上述のとおりに優れている。

【００２０】以上のことから、歯付ベルトに使用するガ
ラス心体としては、この両方を組み合わせて使用するこ
とが最適といえる。そうすることにより、耐折曲げ性及
び耐屈曲疲労性の両方にバランスのとれたベルト仕様と
なる。

【００２１】請求項２の発明では、上記請求項１の発明
において、ベルト本体の材料を、ポリウレタンとする。

【００２２】上記の構成において、ポリウレタン製の歯
付ベルトでは、それ以外のゴム製の歯付ベルトの場合と
異なり、その製造過程においてベルトの折曲げを伴うの
で、上記請求項１の発明での作用は効果的に営まれる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
に基づいて説明する。図１は、この発明の実施例に係る
ポリウレタン製歯付ベルトを示し、この歯付ベルトは、
ベルト長さ方向に延びる断面矩形状の背ゴム部２のベル
ト内面側（同図の下面側）に、ベルト長さ方向に所定ピ
ッチ間隔をおいて多数の歯ゴム部３，３，…が一体に配
設されてなるベルト本体１を有する。上記各歯ゴム部３
は断面円弧状をなしていて、この歯付ベルトの巻き掛け
られる歯付プーリの歯部との間で円滑に噛合してベルト
走行音が低減されるようになっている。

【００２４】上記背ゴム部２には、各々、ベルト長さ方
向に延びかつベルト幅方向に所定ピッチ間隔をあけて互
いに平行にかつ交互に並ぶようにスパイラル状に２連巻
きされた２種類のガラス心体４ｓ，４ｚが埋設されてい
る。これらガラス心体４ｓ，４ｚは、例えば、各々、Ｒ
ＦＬ処理液に浸漬された後に熱処理されたガラスフィラ
メントからなる複数本のガラス繊維束が引き揃えられた
状態で加撚されることでなっていて、その加撚は、一方
のガラス心体４ｓの場合はＳ方向に、また他方のガラス
心体４ｚの場合はＺ方向りにそれぞれ施されている。

【００２５】そして、上記Ｓ撚りのガラス心体４ｓの撚
り係数は、２０〜１０回／１０ｃｍの範囲内である１５
回／１０ｃｍに設定されている。また、上記Ｚ撚りのガ
ラス心体４ｚの撚り係数は、８〜２回／１０ｃｍの範囲
内である４回／１０ｃｍに設定されている。

【００２６】ここで、これら各ガラス心体４ｓ，４ｚの
撚り係数による特性を簡単に説明すると、上記Ｓ撚りの
ガラス心体４ｓの撚り係数（２０〜１０回／１０ｃｍ）
は、耐屈曲疲労性に優れることから、ゴムベルトでは一
般的に用いられている撚り係数である。反面、折曲げに
対しては弱く、このために、ポリウレタン製歯付ベルト
の場合では、「発明が解決しようとする課題」の項で説
明したとおり、製造過程において折曲げは避けられない
ことから、最適ではない。

【００２７】一方、上記Ｚ撚りのガラス心体４ｚの撚り
係数（８〜２回／１０ｃｍ）は、折曲げに対しては優れ
ている。反面、Ｓ撚りのガラス心体４ｓの撚り係数の場
合に比べて耐屈曲疲労性に劣るために、ゴムベルトの場
合には通常では使用されていないが、極端に劣っている
訳ではない。

【００２８】したがって、この実施例によれば、ポリウ
レタン製歯付ベルトに使用するガラス心体として、優れ
た耐屈曲疲労性をベルト本体１に付与できる撚り係数に
設定されたガラス心体４ｓに、優れた耐折曲げ性をベル
ト本体１に付与できる撚り係数に設定されたガラス心体
４ｚを組み合わせて使用するようにしたので、これら耐
屈曲疲労性及び耐折曲げ性の両方の特性をバランスさせ
ることができ、上記歯付ベルトの耐屈曲疲労性を大幅に
低下させることなく、その耐折曲げ性を改善してベルト
製造過程でのベルト折曲げを伴う取扱いを容易化するこ
とができる。

【００２９】尚、上記実施例では、Ｓ撚りのガラス心体
４ｓの撚り係数を、１５回／１０ｃｍに設定するように
しているが、２０〜１０回／１０ｃｍの範囲であればよ
い。一方、Ｚ撚りのガラス心体４ｚの撚り係数について
は、これを４回／１０ｃｍに設定するようにしている
が、８〜２回／１０ｃｍの範囲であればよい。

【００３０】また、上記実施例では、Ｓ撚りのガラス心
体４ｓの撚り係数を２０〜１０回／１０ｃｍの範囲に、
またＺ撚りのガラス心体４ｚの撚り係数を８〜２回／１
０ｃｍの範囲にそれぞれ設定するようにしているが、こ
れとは逆に、Ｚ撚りのガラス心体の撚り係数を２０〜１
０回／１０ｃｍの範囲に、またＳ撚りのガラス心体の撚
り係数を８〜２回／１０ｃｍの範囲にそれぞれ設定する
ようにしてもよい。

【００３１】さらに、上記実施例では、ベルト本体の材
料をポリウレタンとしているが、その他のゴム材料を用
いるようにしてもよい。

【００３２】−具体例− ここで、上記実施例のポリウレタン製歯付ベルトに対
し、耐折曲げ性及び耐屈曲疲労性を調べるために行った
試験について説明する。尚、上記ポリウレタン製歯付ベ
ルトのサイズは、ベルト長さを４８６ｍｍ、歯ゴム部の
ピッチを３ｍｍ、またベルト幅を６ｍｍとし、これを発
明例とした。

【００３３】また、比較のために、Ｓ撚り及びＺ撚りの
両ガラス心体の各撚り係数が共に、４回／１０ｃｍ、８
回／１０ｃｍ、１５回／１０ｃｍ及び２０回／ｃｍであ
る各ポリウレタン製歯付ベルトを作製し、これらを、そ
れぞれ比較例１〜４として上記試験の対象に加えた。つ
まり、比較例１及び２は、一般の歯付ベルトの場合より
も撚り係数の値の小さいガラス心体を使用したものであ
る。一方、比較例３及び４は、一般の歯付ベルトの場合
と同じ撚り係数のガラス心体を使用したものである。
尚、各ベルトサイズは発明例の場合と同じである。

【００３４】次表１に、発明例及び比較例１〜４のガラ
ス心体の各撚り係数を併せて示しておく。

【００３５】

【表１】

【００３６】先ず、耐折曲げ性の試験では、１回だけ折
り曲げたときの強力保持率〔単位：％〕をそれぞれ調べ
た。その測定結果を、図２の特性図に併せて示す。

【００３７】図２の特性図において、比較例１〜４から
判るのは、撚り係数が小さいほど耐折曲げ性に優れると
いうことである。また、比較例３及び４から判るのは、
一般の歯付ベルトに使用されているガラス心体では、耐
折曲げ性に劣っていることから、ポリウレタン製歯付ベ
ルトには適していないということである。一方、発明例
では、比較例１及び２の場合よりは劣るものの、約７５
％の強力維持率を示している。これを比較例３及び４の
場合と比較すると、比較例３の場合の１．２倍以上であ
り、また比較例４の場合の１．８倍以上である、これら
のことから、発明例では、従来の撚り係数のベルト心体
のみを用いた場合に比べて耐折曲げ性が大幅に改善され
ており、耐折曲げ性に関する不具合は殆ど解消されるも
のと考えられる。

【００３８】次に、耐屈曲疲労性の試験を行った。試験
要領としては、各々、上記各歯付ベルトが噛合可能な２
つの歯付プーリ（歯数は１２）を用い、これら両歯付プ
ーリ間に各歯付ベルトを巻き掛けた状態で一方の歯付プ
ーリを回転駆動することにより、各歯付ベルトを各歯付
プーリに巻き付く部分で屈曲させるようにした。そし
て、所定屈曲回数毎の強力保持率をそれぞれ調べた。こ
の試験には、比較例１〜４のうち、比較例１及び３のみ
を対象として加えた。尚、屈曲回数（一周毎の屈曲回数
は２回）は、１０００回、１万回、１０万回、１００万
回及び１０００万回の５つとした。その結果を、図３の
特性図に併せて示す。

【００３９】図３の特性図において、比較例１及び３を
対比すると、従来の撚り係数のガラス心体のみが使用さ
れている比較例３では、１０００万回の時点での強力維
持率が約７０％であるのに対し、従来よりも撚り係数の
値の小さいガラス心体のみが使用されている比較例１で
は、同時点での強力維持率が約６０％であって、耐屈曲
疲労性ではやや劣っていることが判る。一方、発明例で
は、同時点での強力維持率が、比較例１の場合よりも比
較例３の場合に近い約６５％を示している。このことか
ら、発明例では、従来の歯付ベルトに近いレベルの耐屈
曲疲労性が確保されており、実用的には殆ど問題はない
ものと考えられる。

【００４０】以上の試験結果から、発明例では、一般の
ゴムベルトの場合と同じ撚り係数のガラス心体を使用し
たものに近い耐屈曲疲労性を具備しながら、耐折曲げ性
が大幅に改善されており、ポリウレタン性歯付ベルトの
耐屈曲疲労性を大幅に低下させることなく、その耐折曲
げ性を向上させることができるものと考えられる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、ベルト長さ方向に延びる断面矩形状の背ゴム部
のベルト内面側に、ベルト長さ方向に所定ピッチ間隔を
おいて多数の歯ゴム部が配設されてなるベルト本体と、
各々、上記背ゴム部にベルト長さ方向に延びかつベルト
幅方向に所定ピッチ間隔をあけて平行にかつ交互に並ぶ
ように埋設され、互いに異なる方向に加撚されてなるガ
ラス繊維製の２種類のガラス心体とを備えた歯付ベルト
において、上記２種類のガラス心体のうち、一方のガラ
ス心体の撚り係数を、一般のゴムベルトに使用されてい
て優れた耐屈曲疲労性をベルト本体に付与できるガラス
心体の場合と同じ２０〜１０回／１０ｃｍの範囲に設定
するようにし、その上で、他方のガラス心体の撚り係数
を、優れた耐折曲げ性をベルト本体に付与できる８〜２
回／１０ｃｍの範囲に設定するようにしたので、歯付ベ
ルトにおける耐屈曲疲労性及び耐折曲げ性の両方の特性
をバランスさせることができ、歯付ベルトの耐屈曲疲労
性を大幅に低下させることなく、その耐折曲げ性を向上
させることができる。

【００４２】請求項２の発明によれば、上記歯付ベルト
を、ポリウレタン製の歯付ベルトとしたので、ポリウレ
タン製歯付ベルトの耐折曲げ性を向上させることがで
き、よって、ベルトの折曲げを伴う製造過程におけるポ
リウレタンベルトの取扱いを容易化してガラス心体入り
ポリウレタン製歯付ベルトの実用化をさらに進めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例に係るポリウレタン製歯付ベ
ルトの一部を示す斜視図である。

【図２】発明例及び比較例１〜４における折曲げに対す
る各強力保持率を併せて示す特性図である。

【図３】発明例並びに比較例１及び３における屈曲回数
と強力保持率との各関係を併せて示す特性図である。

【符号の説明】

１ ベルト本体 ２ 背ゴム部 ３ 歯ゴム部 ４ｓ，４ｚ ガラス心体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベルト長さ方向に延びる断面矩形状の背
   ゴム部のベルト内面側に、ベルト長さ方向に所定ピッチ
   間隔をおいて多数の歯ゴム部が配設されてなるベルト本
   体と、各々、上記背ゴム部にベルト長さ方向に延びかつ
   ベルト幅方向に所定ピッチ間隔をあけて互いに平行にか
   つ交互に並ぶように埋設され、互いに異なる方向に加撚
   されてなるガラス繊維製の２種類のガラス心体とを備え
   た歯付ベルトにおいて、 上記２種類のガラス心体のうち、 一方のガラス心体の撚り係数は、２０〜１０回／１０ｃ
   ｍの範囲に設定され、 他方のガラス心体の撚り係数は、８〜２回／１０ｃｍの
   範囲に設定されていることを特徴とする歯付ベルト。
2. 【請求項２】 請求項１記載の歯付ベルトにおいて、 ベルト本体の材料はポリウレタンとされていることを特
   徴とする歯付ベルト。