JPS62500799A - 同期駆動装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 同期駆動装置およびその製造方法 本発明は、改良された同期ベルト・プーリ駆動装置に関し、そのような駆動装置 の製造方法に関する。

技術背景 歯付プーリと、プーリの隣接する歯と歯の間の１−リ溝と順次に噛合する６Ｍを 有する歯付ベルトの組合せは周知でおる。そのようなベルトの各歯の長手断面形 状は、１対の互いに離隔した側面を画定し、各側面は、それに隣接する歯元から 遠い側に自由端部分を有する。（例えば、米国特許第４７５へ０９１号および第 ３，４０４，５７６号を参照−また、ベルト歯とプーリ歯との接触応力全減少さ せるためにベルト歯とプーリ歯との相互作用を非共役作用とすることも周知であ る。（例えば、米国特許第２．９８ス９３２号、第３，０２６，７５７号、第５ ，９６８，７０１号、第４．００乙６４４号および第４，１４８，２２５号を参 照。）発明の開示 本発明の１つの特徴は、ベルト歯の歯元における高いせん断応力を軽減し、ラン ド部分におけるスラッピング現象全抑制する歯付プーリ・歯付ベルト組合せ体を 提供することである。

本発明の教示に従えば、同期駆動装置のベルト歯とプーリ歯とを、プーリ歯が、 ベルト歯の歯元から離隔した状態でベルト歯の両側のベルトランド部分に接触す る前に、ベルト歯の前記１対の自由端部分がそれぞれの隣接するプーリ歯によっ て半径方向外方へ、かつ、互いに向って内方へ圧縮されるように、構成すること が可能であることが判明した。

本発明の一側面においては、歯付プーリと歯付ベルトの組合せ体であって、ベル トの歯がプーリの隣り合う歯のＩＨｉのプーリ溝内に順次に噛合するようになさ れ、各ベルト歯の長手方向の断面形状は、それぞれ、ベルト歯の隣接する歯元か ら遠い側に自由端部分を有する１対の互いに離隔した側面全画定する形状である 組合せ体において、前記プーリの歯と、前記ベルトの歯は、各ベルト歯が隣り合 うプーリ歯の間の溝内に完全に受容されたとき、該ベルト歯の前記１対の自由端 部分がそれぞれの隣接するプーリ歯によって半径方向外方へ、かつ、互いに向っ て内方へ圧縮されるように、そして、ちょうどそのときにブーり歯がベルト歯の 両側のベルトのランド部分に係合し、ベルト歯のそれぞれの歯元からは離隔した 状態に保たれるように構成されていることを特徴とする組合せ体が提供される。

従って、本発明の目的は、歯付ブーりと、該プーリの隣９合う歯と歯の間のプー リ溝内に順次に噛合する歯を有する歯付ベルトの組合せ体であって、上述した、 または後述する本発明の特徴の１つまたはそれ以上を有する組合せ体を提供する ことである。

本発明の他の目的は、歯付プーリと、該プーリの隣り合う歯と歯の間のプーリ溝 内に順次に噛合する歯を有する歯付ベルトの組合せ体を製造する方法であって、 上述した、または後述する本発明の特徴の１つまたはそれ以上金有する製造方法 を提供することである。

第１図は、本発明の同期駆動装置を示す概略図である。

第２図は、第１図の駆動装置の改良ベルト’に示す拡大部分透視図である。

第３図は、第２図の線５−３に沿ってみた拡大部分断面図である。

第４図は、第１図に示された装置のプーリの１対の歯の間の溝内に本発明のベル トの歯の１つが最初に進入したところ金示す部分概略断面図である。

第５図は、第４図と同様の図であるが、第４図のベルト歯とプーリ歯との間の相 対的移動が更に進んだところを示す。

第６図は、第４図と同様の図であるが、第４図のベルト歯が２つのプーリ歯間の 溝内に完全に受容されたとした場合のベルト歯の理論的プレストレスを示す。こ の状態でｌ′ｌ：２つのプーリ歯は、ベルト歯の両側面のランド部分に接触して おり、ベルト歯の山元からは離隔している。

第７図は、第４図と同様の図であるが、本発明の他の実施例を示す。

第８図は、第７図と同様な図であるが、第６囚の実施例を示す。

実施例の説明 本発明の各特徴は、ここでは、各ベルト歯の長手断面形状が実質的に台形であり 、各プーリ歯の長手断面形状が実質的に曲線で画定されている同期駆動装置全提 供するものとして例示され説明されるが、本発明の各特徴は、ベルト歯およびプ ーリ歯の長手断面形状が上記のものとは異る同期駆動装置１を提供するために単 独で、あるいは組合せて利用することもでき、本発明の特徴の利点全発揮するこ とができること全理解されたい。

従って、本発明は添付図に例示された実施例だけに限定されるものではなく、添 付図は、本発明の可能な実施例の幾つかを例示し、たにすぎない。

第１口金参照すると、本発明の同期駆動装置、即ち、歯付ベルトの歯が歯付プー リの歯と歯の間のプーリ溝に順次に噛合するようにした歯付プーリ・歯付ベルト 組合せ体が、参照番号２０によって総体的に示されている。

この駆動装置即ち組合せ体２０は、１対の歯付プーリ２１．２２と、以下に述べ る本発明の特徴を除いては実質的に従来慣用の態様でプーリ２１と２２の間で駆 動力を伝達するためにプーリと協同する無端歯付ベルト２５とから成っている。

このような構成は、上述した７つの米国特許第３．７５６，０９１号、３，４０ ４，５７６号、２，９８７，９３２号、３．０２へ７３７号、５，９６８，７０ １号、４，００７，６４４号および４．１４８，２２５号に記載されている。

プーリ２１と２２は、例えば金属などの任意の適当な材料で形成することができ 、有効直径が異り、従って歯の数が異るという点で互いに相違するが、歯の全体 的な形状は基本的には同じである。

ただし、プーリ２１と２２の歯の形状は、少くとも一方のプーリ２１または２２ の歯が後述するようにベルト２３と協同して本発明の特徴を実現する限り、異る 形状としてもよい。

第４〜６図を参照して説明すると、プーリ２１　（および／または２２）は、そ の周縁に延長し次複数の実質的に断面曲線状のプーリ歯２４ｔ−有しておシ、各 １対の隣り合う歯２４と２４の間に溝２５を画定している。プーリ歯２４の長手 断面形状は、間に溝２５を画定する互いに対面した曲線状側面２６．２６を画定 する。各プーリ歯の側面２６は、第４図に示されるように溝２５の底部２７にお いて隣接するプーリ歯の側面２６と結合し、また、頂部において同じプーリ歯の 他の側面２６と結合してプーリ歯２４の、やはシ曲線状の外側先端２８を画定す る。

先に述べたように、プーリ歯２４の長手断面形状は、後述するような本発明の作 用効果を発揮する形状でありさえすれば・任意の適当な形状であってよいが、第 ４〜６図に示された実施例においては、プーリ歯２４の、従って、プーリ２１の 形状は、上述した米国特許第５．７５６，０９１号の第３図に示されたプーリと 実質的に同じでろるから、ここではこれ以上詳しく説明する必要はない。

本発明のベルト２３は、第２，３図に明示されておシ、抗張体３０と、その内側 から突出した複数の歯５１と、抗張体の外側から延長した裏当部材３３とから成 っている。歯３１および裏当部材６３は、主として、適当な繊維入リポリマー材 または繊維入りでないポリマー材で、例えば米国特許第５，０７８，２０６号、 ４，３４３．６６６号、および１９８３年６月９日付で出願てれた本出願人の米 国特許項第５０２．７７７号、１９８４年１０月９日付で出願された本出願人の 米国特許項第６５８，８３２号および１９８４年１０月９日付で出願嘔れた本出 願人の米国特許願第６５９，１５９号に記載されているような慣用の態様で形成 される。

従って、本発明のベルト構造体２３の製造方法は、本発明を限定するものではな い。本発明は、後述するような独特の態様で互いに協同するようにベルト歯３１ とプーリ歯２４を形成することに向けられているからでおる。

所望ならば、ベルト２５の名山３１の外表面および隣り合う歯３１の間のランド 部分５６を覆う慣用の織物層ろ５を設けることができる。

各ベルト歯３１の長手方向の断面形状は、台形であり、それぞれ平坦な底面３８ および曲線状の歯元６９に連接する互いに対向した側面３７を画定する。各側面 ５７は、実質的に平坦な、即ち、直線状部分４０と円弧状部分４１を有する。円 弧状部分４１は、それぞれ対応する歯６１の両側側面３７の間に中心４３を有す る半径４２によって画定されている。各ベルト歯３１の各円弧状歯元３９ば、そ れぞれの側面３７の外部に中心４５を有する半径４４によって画定されている。

各ベルト歯５１−の各側面３７の平坦部分４０は、対応する円弧状歯元３９と円 弧状部分４１に連接し、円弧状部分４１は平坦な底面３８に連接している。各側 面３７の平坦部分４０は、当該ベルト歯３１の横断中心＋１１１１４８に平行な 線４７に対し角度４６をなしている。

各ベルト歯５１の各側面６７の円弧部分４１は、当該ベルト歯３１の歯元３９か ら遠い側にある、ベルト歯３１の自由端部分即ちかど部分４９の少くとも一部分 を画定する。

プーリ２１　（および／″または２４）の溝２５に対するベルト歯３１のサイズ は、プーリ２１およびベルト２３が第４図でみて反時計回り方向に回転しておシ 、第４図に示されるようなベルト２３の特定のベルト歯３１が隣り合う１対のプ ーリ歯２４の間の溝２５内に最初に受容されたとき、ベルト２３の左側ランド部 分３６が左側のプーリ歯２４の先端２８に接触し、それと同時に、当該ベルト歯 ３１のかど部分４９．４９が、最初に、それぞれ瞬接するベルト歯２４の両側側 面２６に接触するように選定される。

ここで分るように、ベルト歯３１の左側歯元３９と隣接する左側プーリ歯２４の 側面２６との間に比較的大きい間隙５０が生じるので、歯元３９に応力がかから ない。

プーリ２１とベルト２３が第４図に示される位置から第５図に示される位置へ更 に回転すると、ベルト歯５１の左側歯元３９が左側プーリ歯２４の側面２６に接 触する前にベルト歯の左側かど部分４９が第５図に鎖線５１で表されるように圧 縮される。線５１はベルト歯３１の常態での輪郭線である。このようにして、ベ ルト歯６１の左側かど部分４９は、線５１と左側プーリ歯２４の側面２６とによ って画定される厚み５２によって表わされる量だけ半径方向外方へ、かつ、右側 内方へ圧縮される。

この圧縮は、ベルト２５の左側歯元３９に力が及ぼされる前に、左側歯元５９か ら遠いベルト歯の部位においてベルト歯内に相当大きな力を吸収する。

ベルト歯５１の各歯元５９から遠い部位に圧縮部分５２を設けることは、ベルト 歯のプーリ２１との駆動操作中ベルト歯３１の歯元６９にかかる応力または歪み をできるだけ除去し、それによってベルト２３の寿命を延長する。

ベルト歯５１およびプーリ歯２４の形状および構成は、それぞれのベルト歯３１ が第６図に示されるように隣り合うプーリ歯２４の間の溝２５内圧理論的に完全 に、そして均一に受容された場合、ベルト歯３１の各かど部分４９が、隣接する プーリ歯２４の側面２６と、第６図に鎖線５４によって表わされるベルト歯３１ の常態での輪郭線とによって囲まれた区域５３で表わされる鼠だけ半径方向外方 へ、かつ、互いに向って内方へ圧縮されるように選定される。このとき、プーリ 歯２４の先端２８はベルト歯３１の各側の隣接するランド部分３６に係合し、隣 接するプーリ歯２４の側面２６は、それぞれ、第６図に示された大きな間＠５０ ′によってベルト歯３１の歯元３９から離隔されるので、この時点では歯元３９ ″またけランド部分６６に理論的に何等の力または応力も課せられない。

かくして、本発明のベルト２３の各ベルト歯５１は、その両側のかど部分４９を 隣接するプーリ歯２４の側面２６の捕捉作用により半径方向外方へ、かつ、互い に向い合う方向に内方へ圧縮されることによって隣シ合うプーリ歯２４の間の溝 ２５と協同する。この捕捉作用は、ベルト２３の歯元３９およびランド部分３６ がベルト歯３１とプーリ歯２４との以後の相互作用によって通常の仕事負荷が課 せられることにより応力を加えられる前に、ベルト歯３１に半径方向ならびに水 平方向に予備応力を与える。この予備応力付与作用は、各ベルト歯３１の歯元５ ９における高いせん断応力を軽減することによってベルトの寿命を延長するとと もに、騒音を減少させ、ランド部分６６が歯２４の先端２８に係合することによ ってランド部分におけるスラッピング現象（ランド部分が先端２８にばたばた打 ちつけること）を抑止する。

本発明は特定の形状や寸法に限定されるものではないが、上述した米国特許第４ ７５６，０９ｊ号に記載されたのと同様のブーｌ７２１，２２に使用される本発 明のベルト２３の一例においては、６溝２５の曲率半径を約０．１０３ｉｎ（２ ，６１６２ｍ１）とし、溝の深さを約０．１４２　ｉｎ　（３，６０６８ｍ＋） とし、ベルト歯５１のピッチをα５１４９６　ｉｎ　（７，９９９９ｍ）、ベル ト歯の数ｉ＋２０、ベルトのピッチ長金約３７．７９５２７５ｉｎ　（９５９， ９９９９ｍ）、ベルトのピッチ直径を約１２．０３０６０９ｉｎ　（３０５，５ ７７４＋ｗ＋）とした。このベルト２３の各ベルト歯３１の底面３８から抗張体 ３０の内側面６２までの中心線４８に沿っての全高は約０．１３０　ｉｎ　（２ ，６１６２箇）とし、かど部分４９と４９の間の距離は０．１８２ｉｎとし、か ど部分の曲率半径４２は約０．０６０　ｊｎ　（１，５２４ｍ）、歯元の曲率半 径は約０．０３１　ｉｎ　（０７８７４ｍ）とし、平坦部分４０の傾斜角は約９ °とした。

このようなベルトは、先に述べたようにプーリとの係合中大きな干渉作用（保合 ）′（ｉ−発揮し、実際に、ベルトのが命を延長するとともに駆動装置の運転音 を静穏にする。例えば、この種の駆動装置のための従来のベルトの寿命は約１２ ２７時間であったのに対して本発明のベルト２３の寿命は１９３．６時間であっ た。

先に述べたように、プーリ歯２４、および本発明によって実現きれる独特の態様 でプーリ歯と協同するベルト歯２１の特定の形状は、添付図に示され、以上に説 明されたもの以外の形状とすることもできる。

例えば第７，８図を参照すると、本発明の別の実施例による同期駆動装置が参照 番号２０Ａによって総体的に示されている。この装置の、先に述べた駆動装置２ ００部品と同様の部品は、同じ参照番号にＵＡＪを付して示されている。

第７および８図に示されるように、グーＩＪ２１Ａのプーリ歯２４Ａは、それら の歯の間の溝２５Ａが実質的に平坦な両側側面２６Ａによって画定される断面台 形の溝２５八′！！−呈するように形成されている。ただし、１２４Ａの先端２ ８Ａは図示のように丸味を有している。６溝２５Ａの底面２７Ａは、図示のよう に実質的に平坦である。

これに対して、本発明のベル）２３Ａの各ベルト歯５１Ａの長手断面形状は、先 に述べた米国特許第６．７５へ０９１号の第２図に示された形状と実質的に同じ であり、第８図に示されるように歯３１Ａが溝２５Ａ内に完全に、かつ、均一に 受容され、プーリ歯２４Ａの先端２８Ａが歯３１Ａの両側のランド部分３６Ａに 係合したとき、理論的に、ベルト歯３１Ａの両側側面５７Ａ、３７Ａの自由端部 分４９Ａ、４９Ａが、プーリ歯２４Ａの側面２６Ａとベルト歯の常態での輪郭線 を表わす鎖線５４Ａとによって囲まれた区域として表わされる区域５３Ａ（第８ 図）分だけ半径方向外方へ、かつ、互いに向って内方へ圧縮されることになる。

ここで第８図から分るように、ベルト歯３ｉＡの歯元３９’Ａは、先に述べた溝 ２５内の歯３１の歯元６９の場合と同様に、隣接するプーリ歯２４Ａの側面２６ Ａから完全に離隔している。従って、ベルト２３ＡおよびブーＩＪ２１Ａは、先 の実施例に関連して説明したのと同じ態様で作動し、予備応力付与作用によりベ ルトのが命を延長するとともに、ランド部分のスラッピング現象の抑止により運 転音を静穏にする０以上の記載から理解されるように、本発明は、改良された同 期駆動装置、即ち、歯付ブーりと歯付ベルトの組合せ体を提供するのみならず、 そのような駆動装置即ち組合せ体を製造するだめの改良された方法をも提供する 。

ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、８ 国際調査報告

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．歯付プーリと歯付ベルトの組合せ体であつて、ベルトの歯がプーリの隣り合 う歯の間のプーリ溝内に順次に噛合するようになされ、各ベルト歯の長手方向の 断面形状は、それぞれ、ベルト歯の隣接する歯元から遠い側に自由端部分を有す る１対の互いに離隔した側面を画定する形状である組合せ体において、前記プー リ（２１，２１Ａ）の歯（２４，２４Ａ）と、前記ベルト（２３，２３Ａ）の歯 （３１，３１Ａ）は、各ベルト歯（３１，３１Ａ）が隣り合うプーリ歯（２４， ２４Ａ）の間の溝（２５，２５Ａ）内に完全に受容されたとき、該ベルト歯の前 記１対の自由端部分（４９，４９Ａ）がそれぞれの隣接するプーリ歯（２４，２ ４Ａ）によつて半径方向外方へ、かつ、互いに向つて内方へ圧縮されるように、 そして、ちようどそのときにプーリ歯がベルト歯の両側のベルトのランド部分（ ３６）に係合し、ベルト歯のそれぞれの歯元（３９，３９Ａ）からは離隔した状 態に保たれるように構成されていることを特徴とする組合せ体。
2. ２．各プーリ歯（２４）は実質的に曲線状であることを特徴とする請求の範囲第 １項記載の組合せ体。
3. ３．各ベルト歯（３１）は、前記自由端部分（４９）を隣接する歯元（３９）か ら遠い側の１対の互いに離隔した自由なかど部分として画定する実質的に台形の 長手方向断面形状を有することを特徴とする請求の範囲第１項または２項記載の 組合せ体。
4. ４．各ベルト歯（３１）は、その前記１対のかど部分（４９）の間に延長する実 質的に平坦な表面（３８）を有することを特徴とする請求の範囲第３項記載の組 合せ体。
5. ５．各ベルト歯（３１）の両側側面（３７）は、実質的に平坦な部分（４０）と 実質的に円弧状の部分（４１）とから成ることを特徴とする請求の範囲第３項記 載の組合せ体。
6. ６．各ベルト歯（３１）の各側面（３７）の前記平坦な部分（４０）は該ベルト 歯の歯元（３９）に近接しており、各側面（３７）の前記円弧状部分（４１）は 前記かど部分（４９）の少くとも一部分を画定することを特徴とする請求の範囲 第５項記載の組合せ体。
7. ７．各ベルト歯（３１）の各側面（３７）の前記円弧状部分（４１）は、該ベル ト歯の両側側面（３７）の間に中心（４３）を有する曲率半径（４２）によつて 画定されていることを特徴とする請求の範囲第６項記載の組合せ体。
8. ８．各ベルト歯（３１）の各側面（３７）の前記円弧状部分（４１）は該ベルト 歯の前記平坦部分（４０）に結合していることを特徴とする請求の範囲第６項記 載の組合せ体。
9. ９．各ベルト歯（３１）は、その前記１対のかど部分（４９）の間に延長した実 質的に平坦な端面（３８）を有することを特徴とする請求の範囲第８項記載の組 合せ体。
10. １０．各ベルト函の前記平坦な端面（３８）は、該ベルト歯の前記側面の円弧状 部分（４１）に結合していることを特徴とする請求の範囲第９項記載の組合せ体 。
11. １１．各ベルト歯の高さは約０．１３０ｉｎ（３３０２ｍｍ）であり、各ベルト 歯の前記曲率半径（４２）の長さは約０．０６０ｉｎ（１．５２４ｍｍ）であり 、ベルト歯のビツテは約０．３１４９６ｉｎ（７．９９９９ｍｍ）であることを 特徴とする請求の範囲第１０項記載の組合せ体。
12. １２．歯付プーリと歯付ベルトの組合せ体であつて、ベルトの歯がプーリの隣り 合う歯の間のプーリ溝内に順次に噛合するようになされ、各ベルト歯の長手方向 の断面形状は、それぞれ、ベルト歯の隣接する歯元から遠い側に自由端部分を有 する１対の互いに離隔した側面を画定する形状である組合せ体を製造する方法に おいて、前記各ベルト歯が隣り合うプーリ歯の間の溝内に完全に受容されたとき 、該ベルト歯の前記１対の自由端部分がそれぞれの隣接するプーリ歯によつて半 径方向外方へ、かつ、互いに向つて内方へ圧縮されるように、そしてちようどそ のときにプーリ歯がベルト歯の両側のベルトのランド部分に係合し、べルト歯の それぞれの歯元からは離隔した状態に保たれるように、前記プーリの歯および前 記ベルトの歯を形成することを特徴とする製造方法。