JPWO2014017012A1 - ノッチ付き伝動ベルト - Google Patents

Abstract

ノッチ付き伝動ベルトＢのベルト幅方向に直交する平面でもって切断したときの断面における各ノッチ２０の底部の形状は、中央の直線部２０ａと、その両側のそれぞれに連続した凹状の円弧部２０ｂとを有する。

Description

本発明は、ベルト本体のベルト内面側に複数のノッチが設けられたノッチ付き伝動ベルトに関する。

近年では、Ｖベルトのベルト内面側にベルト幅方向に延びるように形成された複数のノッチをベルト長さ方向に等ピッチでもって配設したノッチ付き伝動ベルトが知られている（例えば特許文献１）。

これは、ノッチによりベルト長さ方向の曲げ剛性を低くするようにしたものであり、その結果、ベルト長さ方向における曲げ応カに起因するエネルギーの損失を抑え、省エネルギーに貢献することができるとされている。

特開２００４−１８３７６４号公報

本発明は、横断面Ｖ字状をなすエンドレスのベルト本体と、各々、上記ベルト本体のベルト内面側にベルト幅方向に延びるように形成され、ベルト長さ方向に並ぶように配置された複数のノッチとを備え、ベルト幅方向に直交する平面でもって切断したときの断面における上記各ノッチの底部の形状は、中央の直線部と、該直線部の両側のそれぞれに連続した凹状の円弧部と、を有するノッチ付き伝動ベルトである。

実施形態に係るノッチ付きラップドＶベルトの構成を示す断面図である。 実施形態に係るノッチ付きラップドＶベルトの一部分の側面図である。 ノッチの底部が円弧状に形成されている場合における（ａ）プーリ巻付前のノッチの側面視形状及び（ｂ）プーリ巻付時のノッチの側面視形状を示す図である。 ノッチの底部が直線部を有する場合における（ａ）プーリ巻付前のノッチの側面視形状及び（ｂ）プーリ巻付時のノッチの側面視形状を示す図である。 直線部の長さとプーリ摩耗量との関係を示すグラフである。 円弧部の曲率半径と耐クラック性との関係を示すグラフである。

以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係るノッチ付きラップドＶベルトＢ（ノッチ付き伝動ベルト）の構成を示す。本実施形態に係るノッチ付きラップドＶベルトＢは、例えば、大型空調ファン等の用途で用いられるものである。本実施形態に係るノッチ付きラップドＶベルトＢは、ベルト長が例えば５０．８〜７６２ｍｍであり、ＪＩＳ Ａ形（ＪＩＳ Ｋ６３２３準拠 以下同様）では、ベルト幅が１２．５ｍｍ及びベルト厚さが９．０ｍｍ、ＪＩＳ Ｂ形では、ベルト幅が１６．５ｍｍ及びベルト厚さが１１．０ｍｍ、ＪＩＳ Ｃ形では、ベルト幅が２２．０ｍｍ及びベルト厚さが１４．０ｍｍ、並びにＪＩＳ Ｄ形では、ベルト幅が３１．５ｍｍ及びベルト厚さが１９．０ｍｍである。

本実施形態に係るノッチ付きラップドＶベルトＢは、断面略矩形状の接着ゴム層１１と、この接着ゴム層１１のベルト内面側（図１の下側）に積層された底ゴム層１２と、接着ゴム層１１のベルト背面側（同図の上側）に積層された上ゴム層１３と、これら接着ゴム層１１、底ゴム層１２、上ゴム層１３の外周面を被覆する外被帆布１４とを備えている。また、接着ゴム層１１内には、ベルト幅方向（同図の左右方向）に等ピッチでもってヘリカルに並ぶように配置された心線１５が埋設されており、これらにより、横断面Ｖ字状をなすエンドレスのベルト本体１０が構成されている。つまり、このベルト本体１０の構成は、ノッチ無しのラップドＶベルトの場合と同じである。

その上で、本実施形態に係るノッチ付きラップドＶベルトＢは、図２に示すように、ベルト本体１０のベルト内面側に、各々、ベルト幅方向に延びるように形成された、ベルト幅方向に直交する平面でもって切断したときの断面における形状がＵ溝状をなす複数のノッチ２０がベルト長さ方向（同図の左右方向）に等ピッチでもって並ぶように配設されている。ノッチ２０の配設ピッチは、ＪＩＳ Ａ形では、好ましくは９．０〜１１．０ｍｍ、より好ましくは９．５〜１０．５ｍｍ、ＪＩＳ Ｂ形では、好ましくは１１．７〜１３．７ｍｍ、より好ましくは１２．２〜１３．２ｍｍ、ＪＩＳ Ｃ形では、好ましくは１３．５〜１５．５ｍｍ、より好ましくは１４．０〜１５．０ｍｍ、並びにＪＩＳ Ｄ形では、好ましくは１９．０〜２１．０ｍｍ、より好ましくは１９．５〜２０．５ｍｍである。ノッチ２０の最大幅（開口幅）は、ＪＩＳ Ａ形では３．５±０．５ｍｍ、ＪＩＳ Ｂ形では４．５±０．５ｍｍ、ＪＩＳ Ｃ形では６．０±０．５ｍｍ、及びＪＩＳ Ｄ形では１０．０±１．０ｍｍである。そして、ベルト幅方向に直交する平面でもって切断したときの断面における各ノッチ２０の底部の形状は、中央のベルト長さ方向に延びる直線部２０ａと、その直線部２０ａの両側のそれぞれに連続した凹状の円弧部２０ｂとを有する。

ところで、従来のノッチ付き伝動ベルトの場合、金属粉などのダストの多い環境下では、各ノッチの底部に金属粉等を含んだダストが滞留しやすく、そのダストがプーリ表面で研磨材の役割を果たすことによりプーリ表面の摩耗が短期間のうちに進行し易いという難点がある。

しかしながら、本実施形態に係るノッチ付きラップドＶベルトＢによれば、ノッチ無しのラップドＶベルトの場合と同じ構成であるベルト本体１０のベルト内面側に、各々、ベルト幅方向に延びるように形成されていてベルト長さ方向に並ぶように配設された複数のノッチ２０を設けた構成において、ベルト幅方向に直交する平面でもって切断したときの断面における各ノッチ２０の底部の形状を、中央の直線部２０ａとその両側のそれぞれに連続した凹状の円弧部２０ｂとを有するようにしているので、各ノッチの底部に滞留した金属粉などのダストによりプーリ表面が短期間のうちに摩耗するのを抑制することができ、しかも、ノッチ無しのラップドＶベルトと比べて遜色のない程度の耐クラック性を得ることができる。

この作用効果のメカニズムについて考察すると、図３（ａ）に示すようにノッチ２０’の底部が円弧状に形成されている場合、ベルトがプーリに巻き付いてノッチ２０’が圧縮されると、図３（ｂ）に示すように、ノッチ２０’の底部は曲率が小さくなるように変形し、それによって底部に滞留したダストが圧縮されてベルト幅方向及びベルト厚さ方向に押し出されるものと考えられる。なお、この傾向はプーリ径が小さくなると顕著であり、小プーリ化による省エネ効果と相反することになる。

一方、図４（ａ）に示すようにノッチ２０の底部に直線部２０ａが形成されている場合、ベルトがプーリに巻き付いてノッチ２０が圧縮されても、図４（ｂ）に示すように、ノッチ２０の底部は曲率が図３（ｂ）に示すほど小さくなるようには変形せず、そのためダストの圧縮効果が緩和されてダストの押し出しが抑制されものと考えられる。但し、ノッチ２０の底部が直線部２０ａだけの形状では、直線部２０ａの両端部に応力が集中してクラックの発生が早まって耐久性の低下に繋がることが想定されるが、直線部２０ａの両側のそれぞれに円弧部２０ｂを設けることにより、直線部２０ａの両端部への応力集中を回避することができるものと考えられる。

以上のことから、ノッチ２０の底部の直線部２０ａの長さＬは、ノッチ２０の底部に金属粉などのダストを滞留させにくくする観点から、ＪＩＳ Ａ形では、好ましくは０．５ｍｍ以上、ＪＩＳ Ｂ形では、好ましくは１．０ｍｍ以上、ＪＩＳ Ｃ形では、好ましくは２．５ｍｍ以上、ＪＩＳ Ｄ形では、好ましくは３．０ｍｍ以上である。

一方、直線部２０ａの長さＬが長くなると、ベルト側面のプーリ接触面積、つまり、受圧面積が小さくなり、その結果、ベルト側面の単位面積当たりに作用する固定力が高くなる。そうすると、プーリによる固定力の高まったノッチ２０の両側部分によってノッチ２０に引き裂き力が作用してクラックが生じ易くなることが想定される。かかる観点からは、直線部２０ａの長さＬは、ＪＩＳ Ａ形では、好ましくは２．０ｍｍ以下、より好ましくは１．０ｍｍ以下、ＪＩＳ Ｂ形では、好ましくは４．０ｍｍ以下、より好ましくは２．０ｍｍ以下、ＪＩＳ Ｃ形では、好ましくは５．５ｍｍ以下、より好ましくは３．５ｍｍ以下、ＪＩＳ Ｄ形では、好ましくは８．０ｍｍ以下、より好ましくは７．５ｍｍ以下である。

ノッチ２０の底部の円弧部２０ｂの曲率半径Ｒは、直線部２０ａの両端でのクラックの発生を抑制する観点から、好ましくは１．３ｍｍ以上であり、より好ましくは１．４ｍｍ以上である。

一方、円弧部２０ｂの曲率半径Ｒが大きくなると、ノッチ２０の全幅が大きくなって、ベルト側面のプーリ接触面積、つまり、受圧面積が小さくなり、その結果、ベルト側面の単位面積当たりに作用する固定力が高くなる。そうすると、プーリによる固定力の高まったノッチ２０の両側部分によってノッチ２０に引き裂き力が作用してクラックが生じ易くなることが想定される。かかる観点からは、円弧部２０ｂの曲率半径Ｒは、好ましくは１．６ｍｍ以下であり、より好ましくは１．５ｍｍ以下である。

ここで、本実施形態のように構成されたＪＩＳ Ａ形のノッチ付きラップドＶベルトＢについて、直線部２０ａの長さＬを変量したときのプーリ摩耗量を調べるために行ったベルト走行試験について説明する。

ベルト走行試験では、ノッチ付きラップドＶベルトＢについて、円弧部２０ｂの曲率半径Ｒを１．０ｍｍの一定とし、直線部２０ａの長さＬを０〜２．０ｍｍ（０ｍｍ≦Ｌ≦２．０ｍｍ）の範囲で０．２ｍｍずつ変量した。そして、それらのノッチ付きラップドＶベルトＢのそれぞれをベルト走行試験機で一定時間走行させた後の特定のプーリの摩耗減量を測定し、直線部２０ａの長さＬ＝０ｍｍのものの摩耗減量を基準としてプーリ摩耗量を相対評価した。

図５は直線部２０ａの長さＬとプーリ摩耗量との関係を示す。

図５によれば、プーリ摩耗量は、ノッチ２０の底部の直線部２０ａの長さＬが０ｍｍであるときに最も多く、０〜０．５ｍｍの範囲において著しく低下し、０．５ｍｍ以上ではなだらかに低下することが分かる。

このような現象の理由としては、ノッチ２０の底部の直線部２０ａの長さＬが短いときには、ノッチ２０の底部に滞留したダストの放出量は多いものの、ノッチ２０の底部の直線部２０ａの長さＬが長くなるに従ってダストの放出が規制され、ノッチ２０の底部の直線部２０ａの長さＬが０、５ｍｍ以上では、ダストの放出が規制されてほとんどなされなくなり、その結果、プーリ表面の摩耗が抑制されたものと考えられる。よって、ノッチ２０の底部に滞留したダストの放出規制によるプーリ表面の摩耗を抑制するという観点からは、ノッチ２０の底部の直線部２０ａの長さＬは０．５ｍｍ以上（Ｌ≧０．５ｍｍ）であることが望ましい。

次に、ＪＩＳ Ａ形のノッチ付きラップドＶベルトＢについて、円弧部２０ｂの曲率半怪Ｒを変量したときの耐クラック性を調べるために行ったベルト走行試験について説明する。

ベルト走行試験では、ノッチ付きラップドＶベルトＢについて、直線部２０ａの長さＬを０．５ｍｍの一定とし、円弧部２０ｂの曲率半径Ｒの変量を０〜３．０ｍｍ（０ｍｍ≦Ｒ≦３．０ｍｍ）の範囲で０．１ｍｍずつ変量した。なお、Ｒ＝０ｍｍは直線部２０ａの両端が角部に構成されたものである。そして、それらのノッチ付きラップドＶベルトＢのそれぞれをベルト走行試験機でノッチ２０にクラックが発生するまで走行させ、円弧部２０ｂの曲率半径Ｒ＝０ｍｍのものの走行開始からクラック発生までの時間を１００として耐クラック性を相対評価した。

図６は円弧部２０ｂの曲率半径Ｒと耐クラック性との関係を示す。

図６によれば、耐クラック性は、円弧部２０ｂの曲率半径Ｒが小さいと応力集中するため、曲率半径Ｒが０ｍｍのときが最も劣り、それが大きくなるに従って徐々に高くなり、特に１．３〜１．６ｍｍ（１．３ｍｍ≦Ｒ≦１．６ｍｍ）の範囲では突出して優れ、１．６ｍｍを超えると低下することが分かる。

このような現象の理由としては、直線部２０ａ両側の各円弧部２０ｂの曲率半径Ｒが小さいときには、ベルトの屈曲に伴って発生する応カが直線部２０ａ両端に集中してクラックの開始点となり易く、その一方、円弧部２０ｂの曲率半径Ｒが大きくなると、直線部２０ａ両端への応カの集中度合いは低下するものの、ノッチ２０の全幅が大きくなって、ベルト側面のプーリ接触面積、つまり、受圧面積が小さくなり、その結果、ベルト側面の単位面積当たりに作用する固定力が高くなり、プーリによる固定力の高まったノッチ２０の両側部分によってノッチ２０に引き裂き力が作用してクラックが生じ易くなるということが考えられる。よって、直線部２０ａ両端への応力集中によるクラックの発生抑制及びノッチ２０に作用する引き裂き力によるクラックの発生抑制のバランスの観点からは、円弧部２０ｂの曲率半径Ｒは１．３〜１．６ ｍｍ（１、３ｍｍ≦Ｒ≦１．６ｍｍ）であることが好ましい。

以上のベルト走行試験結果を総合すると、特に、ノッチ２０の底部の直線部２０ａの長さＬを０．５ｍｍ以上とし、また、円弧部２０ｂの曲率半径Ｒを１．３〜１．６ｍｍとすることにより、プーリ表面が短期間のうちに摩耗するという事態を回遊することができ、しかも、ノッチ無しのラップドＶベルトと比べて遜色のない程度の耐クラック性を得ることができる。

尚、上記実施形態では、ノッチ付きラップドＶベルトＢの場合について説明したが、本発明は、外被帆布１４を備えていないノッチ付きＶベルトであるローエッジコグドＶベルト（この場合、相隣るコグ間の部分がノッチに相当する）などに適用することもできる。

本発明は、ベルト本体のベルト内面側に複数のノッチが形成されたノッチ付き伝動ベルトについて有用である。

Ｂ ノッチ付きラップドＶベルト（ノッチ付き伝動ベルト）
１０ ベルト本体
２０ ノッチ
２０ａ 直線部
２０ｂ 円弧部
Ｌ 直線部の長さ
Ｒ 円弧部の曲率半怪

Claims (15)

1. 横断面Ｖ字状をなすエンドレスのベルト本体と、
   各々、上記ベルト本体のベルト内面側にベルト幅方向に延びるように形成され、ベルト長さ方向に並ぶように配置された複数のノッチと、
   を備え、
   ベルト幅方向に直交する平面でもって切断したとき断面における上記各ノッチの底部の形状は、中央の直線部と、該直線部の両側のそれぞれに連続した凹状の円弧部と、を有するノッチ付き伝動ベルト。
2. 請求項１に記載されたノッチ付き伝動ベルトにおいて、
   ＪＩＳ Ａ形のノッチ付き伝動ベルトであるノッチ付き伝動ベルト。
3. 請求項２に記載されたノッチ付き伝動ベルトにおいて、
   上記直線部の長さが０．５〜２．０ｍｍであるノッチ付き伝動ベルト。
4. 請求項２又は３に記載されたノッチ付き伝動ベルトにおいて、
   上記ノッチの配設ピッチが９．０〜１１．０ｍｍであるノッチ付き伝動ベルト。
5. 請求項１に記載されたノッチ付き伝動ベルトにおいて、
   ＪＩＳ Ｂ形のノッチ付き伝動ベルトであるノッチ付き伝動ベルト。
6. 請求項５に記載されたノッチ付き伝動ベルトにおいて、
   上記直線部の長さが１．０〜４．０ｍｍであるノッチ付き伝動ベルト。
7. 請求項５又は６に記載のノッチ付き伝動ベルトにおいて、
   上記ノッチの配設ピッチが１１．７〜１３．７ｍｍであるノッチ付き伝動ベルト。
8. 請求項１に記載されたノッチ付き伝動ベルトにおいて、
   ＪＩＳ Ｃ形のノッチ付き伝動ベルトであるノッチ付き伝動ベルト。
9. 請求項８に記載されたノッチ付き伝動ベルトにおいて、
   上記直線部の長さが２．５〜５．５ｍｍであるノッチ付き伝動ベルト。
10. 請求項８又は９に記載のノッチ付き伝動ベルトにおいて、
    上記ノッチの配設ピッチが１３．５〜１５．５ｍｍであるノッチ付き伝動ベルト。
11. 請求項１に記載されたノッチ付き伝動ベルトにおいて、
    ＪＩＳ Ｄ形のノッチ付き伝動ベルトであるノッチ付き伝動ベルト。
12. 請求項１１に記載されたノッチ付き伝動ベルトにおいて、
    上記直線部の長さが３．０〜８．０ｍｍであるノッチ付き伝動ベルト。
13. 請求項１１又は１２に記載のノッチ付き伝動ベルトにおいて、
    上記ノッチの配設ピッチが１９．０〜２１．０ｍｍであるノッチ付き伝動ベルト。
14. 請求項１乃至１３のいずれかに記載のノッチ付き伝動ベルトにおいて、
    上記円弧部の曲率半径が１．３ｍｍ以上であるノッチ付き伝動ベルト。
15. 請求項１乃至１４のいずれかに記載のノッチ付き伝動ベルトにおいて、
    上記円弧部の曲率半径が１．６ｍｍ以下であるノッチ付き伝動ベルト。

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