JPWO2014024377A1 - 歯付ベルト及びこれを備えたベルト減速装置 - Google Patents

Abstract

歯付ベルト１６は、背部と、背部の内周側に設けられ、ベルト長さ方向に一定のピッチで複数配置されたハス歯２０とを備える。ハス歯２０の歯筋が延びる方向とベルト幅方向とが成す角度θは７度以上且つ１０度以下であり、背部の厚みをｔｂとし、ハス歯２０の歯高さをｈｂとし、ｔｂのｈｂに対する比率ＡをＡ＝１００×ｔｂ／ｈｂとするとき、Ａは１２０％以上且つ２４０％以下である。

Description

本明細書に開示された技術は、パワーステアリング装置に用いられる歯付ベルトに関する。

車両用の電動パワーステアリングにおいて、ベルト付きの減速装置を用いる技術が知られている。例えば、特許文献１では、摩擦式のいわゆるＶベルトを用いたベルト減速装置が開示されている。このベルト減速装置では、動力が摩擦によって伝動されるため、大きな張力をベルトに与えて十分な摩擦力を得る必要がある。このため、特許文献１に記載されたベルト減速装置を用いた場合、無負荷時のトルクが大きくなり、ステアリングホイールの戻りが遅くなる傾向にある。

これに対し、特許文献２には、平歯式ベルト（歯付ベルト）を用いたベルト減速装置が開示されている。この方式のベルト減速装置では、プーリの歯とベルトの歯とが噛み合うことで力が伝達されるため、Ｖベルトを用いる場合に比べて大きな張力をベルトに加える必要がなく、無負荷時のトルクを小さくすることができる。

しかしながら、歯付ベルトを用いたベルト減速装置では、回転する際にプーリ側の歯とベルト側の歯との係合の開始時及び終了時に特有の動作音が発生する。ベルトの歯のサイズを小さくすることでこの不具合はある程度解消できるが、他方では歯のサイズが小さくなることによって歯の強度が低下するという新たな不具合を生じうる。歯の強度が低下すると、歯に大きな力が加わった場合に歯の剪断から始まり、剪断した歯の噛み込み、減速機構のロック、ひいてはステアリング不能な状態へと進むおそれが生じる。このため、作動音を低減する目的でベルトの歯のサイズを小さくすると、ベルトの幅を広くして歯の強度を確保せざる得ず、減速装置が大型化し、車体内への当該減速装置のレイアウトが困難になってしまう。また、ベルト幅が広くなると騒音が大きくなるという不具合も生じる。

このため、ハス歯が形成されたプーリと、プーリのハス歯に噛合するハス歯が形成された歯付ベルトとが使用される（特許文献３、４参照）。ここで、ハス歯とは、その歯筋が、ベルトの場合にはベルトの走行方向に直交するベルト幅方向、プーリの場合にはプーリの回転方向に直交するプーリの幅方向に対して所定の角度を持って傾いている歯のことを言う。ハス歯が形成された歯付ベルトを用いた場合、減速装置の動作時にプーリの歯とベルトの歯との噛み合わせが歯の一方の端部から他方の端部へと順次進むので、歯同士が係合する際に生じる騒音を低減することができる。

特開昭６２−００４６７３号公報 実公平０６−０４９４８９号公報 特開２００５−２９１４５号公報 特開２００４−３１４７７０号公報

しかしながら、近年自動車の静粛化が進むに従って、ベルト減速装置から生じる音のさらなる低減が強く求められるようになってきている。

本発明の目的は、騒音及び振動が十分に低減されたパワーステアリング装置用の歯付ベルトを提供することにある。

本開示の一実施形態に係る歯付ベルトは、弾性体からなる背部と、前記背部の内周側に設けられ、ベルト長さ方向に一定のピッチで複数配置されたハス歯とを備えたパワーステアリング装置用の歯付ベルトであって、前記ハス歯の歯筋が延びる方向とベルト幅方向とが成す角度θは７度以上且つ１０度以下であり、前記背部の厚みをｔｂとし、前記ハス歯の歯高さをｈｂとし、ｔｂのｈｂに対する比率ＡをＡ＝１００×ｔｂ／ｈｂとするとき、Ａは１２０％以上且つ２４０％以下である。

この構成によれば、ハス歯のねじれ角θが７度以上且つ１０度以下になっていることにより、ねじれ角θをこの範囲外に設定した場合に比べて騒音を大幅に低減することができる。

また、上述の歯付ベルトによれば、背部の厚みｔｂのハス歯の歯高さｈｂに対する比率Ａが１２０％以上且つ２４０％以下となっているので、信頼性を確保しつつ、ハス歯と背部の圧縮弾性率が高くし、振動の減衰効果を大きくすることができる。

なお、上述の歯付ベルトは、パワーステアリングのベルト減速装置に好ましく用いられる。

本開示の一実施形態に係る歯付ベルト及びベルト減速装置によれば、騒音及び振動が効果的に低減されており、パワーステアリングの舵取りフィーリングを向上させることができる。

図１は、本開示の一実施形態に係るベルト減速装置を示す側面図である。 図２は、従動プーリを示す斜視図である。 図３（ａ）は、本開示の一実施形態に係る歯付ベルトの一部を拡大して示す側面図であり、（ｂ）は、当該歯付ベルトの一部をハス歯側から見た場合の平面図である。 図４（ａ）は、本開示の一実施形態に係る歯付ベルトの図３（ａ）に示すIVa-IVa線における断面を示す図であり、（ｂ）は、ベルト長さ方向における歯付ベルトの断面を拡大して示す図である。 図５は、本開示の一実施形態に係るベルト減速装置において、ハス歯とプーリの溝とが噛合した状態を模式的に示す図である。 図６は、歯ピッチが２ｍｍの歯付ベルトにおいて、ハス歯ねじれ角と騒音レベルの関係を示す図である。 図７は、歯ピッチが２ｍｍの歯付ベルトにおいて、背厚み／歯高さの値Ａ（％）と騒音レベルとの関係を示す図である。 図８は、歯ピッチが３ｍｍの歯付ベルトにおいて、ハス歯ねじれ角と騒音レベルの関係を示す図である。 図９は、歯ピッチが３ｍｍの歯付ベルトにおいて、背厚み／歯高さの値Ａ（％）と騒音レベルとの関係を示す図である。

−ベルト減速装置及び歯付ベルトの構成−
以下、図を用いて本開示の一実施形態に係る歯付ベルトと、これを用いたベルト減速装置について説明する。

図１は、本開示の一実施形態に係るベルト減速装置を示す側面図である。同図に示すように、ベルト減速装置１０は、所定のピッチで複数のハス歯１３が形成された駆動プーリ１２と、所定のピッチで複数のハス歯１９が形成された従動プーリ１４と、ハス歯１３及びハス歯１９と噛合するハス歯２０を有し、駆動プーリ１２及び従動プーリ１４に掛け渡された歯付ベルト１６とを備えている。

当該ベルト減速装置は自動車用のパワーステアリング装置に用いられる。例えば、例示的な電動パワーステアリング装置（図示せず）の場合、ハンドルが操作されると、入力軸にその回転が伝達され、その回転はトーションバーをねじりながらこれを介してピニオンに伝達される。ピニオンの回転がラック軸に伝達されると、ラック軸は軸方向に移動する。トーションバーのねじり量がトルク検出装置によって検出されると、トルク検出装置の出力信号は、制御装置に入力され、当該制御装置がアシストモータを回転させる。このアシストモータの回転力は、駆動プーリ１２から、歯付ベルト１６、従動プーリ１４へと伝達される。この動作により、ハンドル動作がアシストモータによって補助されることになる。

なお、駆動プーリ１２及び従動プーリ１４は、運転者がハンドルを切る方向に応じて回転し、歯付ベルト１６は長手方向（ベルト長さ方向）に沿って前方又は後方に進行する。このように、歯付ベルト１６は、運転者がハンドルを切っている間のみ回転することになる。駆動プーリ１２の回転数は最大で例えば５０００ｒｐｍ程度になる。本実施形態の歯付ベルト１６は、電動パワーステアリング装置に好ましく用いられる。

図２は、従動プーリ１４を示す斜視図である。同図に示すように、従動プーリ１４の外周面には上述のハス歯１９が形成され、外周縁部には、例えばベルト脱落防止用のフランジ２１が形成される。また、従動プーリ１４は、図示しないパワーステアリング装置のラック軸を通すための貫通穴１７を有している。駆動プーリ１２の外周縁部には通常フランジが形成されない。

駆動プーリ１２の直径及び歯数、従動プーリ１４の直径及び歯数は必要とされる減速比に応じて適宜設定される。駆動プーリ１２の直径は例えば１７ｍｍ〜３２ｍｍ程度であり、歯数は例えば２８歯〜５０歯程度である。従動プーリ１４の直径は例えば６４ｍｍ〜１０２ｍｍ程度であり、歯数は例えば１００歯〜１６０歯程度である。従動プーリ１４と駆動プーリ１２の歯数比（＝（従動プーリの歯数）／（駆動プーリの歯数））は２．２〜４．０程度であり、従動プーリ１４と駆動プーリ１２の外径比（＝（従動プーリの直径）／（駆動プーリの直径））は２．２〜４．０程度である。

ハス歯１３のピッチ及びハス歯１９のピッチは、例えば２ｍｍ以上且つ３ｍｍ以下である。ハス歯１３の歯筋が延びる方向と駆動プーリ１２の厚み方向とが成す角度、及びハス歯１９の歯筋が延びる方向と従動プーリ１４の厚み方向とが成す角度は例えば７度以上且つ１０度以下である。

図３（ａ）は、本開示の一実施形態に係る歯付ベルト１６の一部を拡大して示す側面図であり、（ｂ）は、歯付ベルト１６の一部をハス歯２０側から見た場合の平面図である。なお、図３（ａ）ではベルト背面（上面）が平面であるように示されているが、実際の歯付ベルト１６は、プーリに掛け渡されていない状態では無端のリング状となっている。

また、図４（ａ）は、本開示の一実施形態に係る歯付ベルト１６の図３（ａ）に示すIVa-IVa線における断面を示す図であり、（ｂ）は、ベルト長さ方向における歯付ベルト１６の断面を拡大して示す図である。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、歯付ベルト１６の内周側には所定のピッチＰで上述のハス歯２０が設けられ、そのピッチＰはハス歯１３、１９のピッチと実質的に同一であり、例えば２ｍｍ以上且つ３ｍｍ以下である。ここで、ピッチＰは互いに隣接するハス歯２０のベルト長さ方向における中心間の距離のことを指すものとする。各ハス歯２０のベルト長さ方向の幅Ｗｔは例えば１．３０ｍｍ以上１．９５ｍｍ以下程度である。

また、歯付ベルト１６のベルト幅Ｗは例えば２０ｍｍ以上且つ４０ｍｍ以下である。歯付ベルト１６の周長は、プーリの径等に応じて適宜設定されるが、例えば３００ｍｍ〜４００ｍｍ程度である。

さらに、ハス歯２０の歯筋が延びる方向とベルト幅方向とが成す角度（ねじれ角とも言う）θは、７度以上且つ１０度以下である。ここで、角度θが７度以上且つ１０度以下であれば、ハス歯２０の歯筋はベルト幅方向を水平基準として右上がりであってもよいし、左上がりであってもよい。なお、ハス歯２０のねじれ角θは、駆動プーリ１２のハス歯１３のねじれ角、及び従動プーリ１４のハス歯１９のねじれ角と実質的に等しくなっている。また、１つのハス歯２０がプーリのハス歯１３、１９と噛み合う期間と、次のハス歯２０がプーリのハス歯１３、１９と噛み合う期間との重なっている期間の比率（噛み合い重なり率）ε＝Ｗ・tanθ／Ｐとするとき、−２．５３≦１−ε≦０．１８が成り立っている。

本実施形態に係る歯付ベルト１６は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、弾性体からなるリング状の背部２４と、ベルト長さ方向に沿うように背部２４の例えば内周側に埋設された心線２２と、背部２４の内周側に設けられ、上述のハス歯２０とを有している。

ハス歯２０は、歯ゴム２８と、歯ゴム２８の内周面を覆う歯布２６とを有している。互いに隣接するハス歯２０間の領域では、歯布２６が心線２２又は背部２４と直接接していてもよいし、歯布２６と心線２２又は背部２４とが歯ゴム２８の薄くなった部分を間に挟んで接していてもよい。

背部２４及び歯ゴム２８の構成材料としては、−４０℃程度の低温から１２０℃程度の高温までに耐えうるゴムが用いられ、例えば水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）が好ましく用いられる。この他に、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンープロピレンージエンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレンブタジエンゴム、エピクロロヒドリンゴム、ポリウレタンゴム等を背部２４及び歯ゴムの構成材料として用いてもよい。また、これらのゴムに公知の強化繊維等や添加剤が配合されていてもよい。

心線２２は、背部２４の内周側、歯ゴム２８又は歯布２６との境界付近に例えばらせん状に巻かれている。心線２２は複数本設けられていてもよい。歯付ベルト１６にはハス歯２０が設けられているため、ベルト減速装置１０の動作時にはプーリの縁方向にベルトが寄りやすくなっている。これに対し、例えばＳ撚りの糸とＺ撚りの糸とを適宜組み合わせて複数の心線２２を構成し、ハス歯２０に起因するスラスト力を弱めるように構成してもよい。心線２２には、高い弾性を有する材料が好ましく用いられ、例えばガラス繊維が好ましく用いられる。なお、心線２２としてアラミド繊維等を用いてもよい。

歯布２６の材料としては、例えばナイロン繊維やナイロン繊維にアラミド繊維を加えたもの等が好ましく用いられる。歯布２６の厚みは例えば０．３０ｍｍ以上且つ０．５０ｍｍ以下程度である。なお、歯布２６の材料として、６,６-ナイロン、４,６-ナイロン等のナイロン繊維、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維等を用いることもできる。

また、本開示の一例に係る歯付ベルト１６では、従来の歯付ベルトに比べて背部２４の厚みが厚くなっている。具体的には、背部２４の厚みｔｂハス歯２０の歯高さｈｂに対する比率ＡをＡ＝１００×ｔｂ／ｈｂとするとき、Ａは１２０％以上且つ２４０％以下となっている。このように設定することで、従来の歯付ベルトに比べてベルト減速装置１０に使用した時に発生する騒音レベルを大幅に低減することができる。また、上述の比率Ａを１７５％以上且つ２４０％以下とする場合にはさらに駆動時の騒音レベルを低減することができるのでより好ましい。なお、背部２４及び歯ゴム２８をＨＮＢＲで構成した場合、ハス歯２０の歯高さｈｂは例えば０．７６ｍｍ以上１．１４ｍｍ以下程度であり、歯付ベルト１６の総厚み（ベルト背面からハス歯の先端までの厚さ）ｔは例えば１．６７ｍｍ以上且つ３．８８ｍｍ以下程度とすることが好ましい。

また、この歯付ベルト１６を駆動プーリ１２及び従動プーリ１４に掛け渡し、ハス歯２０をハス歯１３、１９とそれぞれ噛合させた状態にすると、ハス歯２０は圧縮される。ここで、駆動プーリ１２の溝深さ及び従動プーリ１４の溝深さを共にｈｐとし、ハス歯２０の歯高さｈｂのｈｐに対する圧縮率ＢをＢ＝１００×（ｈｂ−ｈｐ）／ｈｂとするとき、Ｂ≦１．４％である。

図５は、ハス歯２０とプーリの溝とが噛合した状態を模式的に示す図である。同図では、例として従動プーリ１４を示しているが、駆動プーリ１２の溝もほぼ同様の形状をしている。ここで、図５においてＰ１は従動プーリ１４（又は駆動プーリ１２）の歯形を示す線であり、Ｐ２は歯付ベルト１６の歯形を示す線である。また、二点鎖線の直線Ｂは歯付ベルト１６の歯底面を通る基準線であり、一点鎖線で示される円弧Ｃは、基準線Ｂから歯付ベルト１６の歯高さｈｂの半分の距離（０．５ｈｂ）にある点を通る円弧であり、該円弧の中心は従動プーリ１４（駆動プーリ１２）の中心と一致する。

図５に示すように、歯付ベルト１６には、従動プーリ１４及び駆動プーリ１２と噛み合わせた状態で所定のバックラッシＢＬが生じるようになっている。ここで、バックラッシＢＬは、円弧Ｃに沿った位置におけるプーリのハス歯１９（又はハス歯１３）と歯付ベルト１６のハス歯２０との距離と定義する。このバックラッシＢＬは、ハス歯２０の歯ピッチＰとの比率ＣをＣ＝１００×ＢＬ／Ｐとするとき、１．７％≦Ｃ≦２．５％となるように設定されている。ここで、従動プーリ１４及び駆動プーリ１２の両方について、歯付ベルト１６との間で１．７％≦Ｃ≦２．５％が成り立っている。

なお、以上で説明した歯付ベルト１６及びベルト減速装置１０の構成は実施形態の一例であって、その形状、構成材料等は本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

−本開示の一例に係る歯付ベルトの作用・効果−
本実施形態の歯付ベルト１６によれば、ハス歯２０のねじれ角θが７度以上となっていることで、ベルト減速装置１０の動作時にプーリの歯とベルトの歯との噛み合わせが歯の一方の端部から他方の端部へとよりスムーズに進むので歯同士が係合する際に生じる騒音を効果的に低減することができる。一方、ベルトのハス歯のねじれ角θが１０度を越えると、プーリに巻き掛けられたベルトに働くスラスト力が大きくなる。この結果、プーリ上でのベルトの片寄りが大きくなり、ベルト側面とプーリのフランジとの間で擦れ音が発生し、騒音がかえって増大する場合がある。

従って、本実施形態の歯付ベルト１６においては、ハス歯２０のねじれ角θが７度以上且つ１０度以下になっていることにより、ねじれ角θをこの範囲外に設定した場合に比べて騒音を大幅に低減することができる。

また、本実施形態の歯付ベルト１６においては、噛み合い重なり率ε＝Ｗ・tanθ／Ｐとするとき、−２．５３≦１−ε≦０．１８となっているので、歯付ベルト１６と駆動プーリ１２、又は歯付ベルト１６と従動プーリ１４とが連続的に滑らかに噛み合って騒音の発生を低減することができる。

さらに、本実施形態の歯付ベルト１６においては、背部２４の厚みｔｂのハス歯の歯高さｈｂに対する比率Ａ＝１００×ｔｂ／ｈｂとするとき、Ａは１２０％以上且つ２４０％以下となっている。ここで、比率Ａが１２０％以上であることで、歯ゴム２８と背部２４の圧縮弾性率が高くなるので、振動の減衰効果を大きくすることができる。

一方、比率Ａが２４０％を越えても、現状では歯付ベルト１６の厚みが厚い方が騒音レベルは低下する。しかし、ベルトの厚みを余りに大きくし過ぎると、ベルトの剛性が高くなり、ベルトの歯がプーリの歯と噛み合わなくなり、結果として騒音レベルが高くなってくる。これとは別に、比率Ａが２４０％を越えると、ベルトの剛性が背部側で高くなり、プーリ上での屈曲疲労が増大し、特に低温環境で亀裂が入りやすくなってくる。

従って、本実施形態の歯付ベルト１６によれば、比率Ａを１２０％以上且つ２４０％以下とすることで、ベルト減速装置の寿命を十分に確保した上で、動作時の振動及び騒音を効果的に低減することができる。なお、比率Ａが１７５％以上且つ２４０％以下の範囲あれば、動作時の振動及び騒音をさらに低減することが可能になる。また、背部２４の厚みを０．９１ｍｍ以上且つ２．７４ｍｍ以下としてもベルト減速装置の寿命を十分に確保した上で、動作時の振動及び騒音を効果的に低減することができる。

また、本実施形態のベルト減速装置１０においては、駆動プーリ１２の溝深さ及び従動プーリ１４の溝深さを共にｈｐとするとき、ハス歯２０の歯高さｈｂのｈｐに対する圧縮率ＢをＢ＝１００×（ｈｂ−ｈｐ）／ｈｂとするとき、Ｂ≦１．４％となっている。

このため、本実施形態のベルト減速装置１０では、Ｂが１．４％を越える場合に比べてハス歯２０がハス歯１３、１９と噛み合う際の歯面同士の打撃を緩和することができるので、騒音の発生を低減することができる。

また、ベルト減速装置１０では、歯付ベルト１６と駆動プーリ１２及び従動プーリ１４との間のバックラッシＢＬとハス歯２０の歯ピッチＰとの比率Ｃを、Ｃ＝１００×ＢＬ／Ｐとするとき、１．７％≦Ｃ≦２．５％となっている。

このため、ハス歯１３、１９の歯先部とハス歯２０の歯元部とを部分的に接触させるか、或いはこれに近い状態に保ち、歯付ベルト１６とプーリとの噛み合い及び離反の際に干渉を排し、歯付ベルト１６の回転時に生じる騒音をより低減することが可能となっている。

また、歯付ベルト１６の歯ピッチは特に限定されないが、歯ピッチが２ｍｍ以上３ｍｍ以下であると好ましい。歯ピッチが２ｍｍ以上とすることで、ベルトの歯を十分な大きさにすることができ、歯付ベルト１６を電動パワーステアリングに用いる際に十分なトルクを得ることが可能となる。一方、歯ピッチを３ｍｍ以下とすれば、プーリの歯数が少なくなり過ぎないので、歯付ベルト１６がプーリに多角形状に巻き付くといったことが生じず、歯付ベルト１６がプーリの形状に追従しないことによる騒音の発生を抑えることができる。

また、本実施形態の歯付ベルト１６及びこれを用いたベルト減速装置１０によれば、上述の構成の相乗効果を得ることができるので、動作時の振動及び騒音を大幅に低減することができ、特に電動パワーステアリングの舵取りフィーリングを著しく向上させることができる。また、動作時の振動及び騒音が小さいことから、本実施形態の歯付ベルト１６及びこれを用いたベルト減速装置１０は、近年の騒音が低減されたガソリン車だけでなく、ハイブリッド型自動車や電気自動車であっても好ましく使用することができる。

また、歯付ベルト１６によれば、上述の構成によりベルト幅Ｗを２０ｍｍ以上且つ４０ｍｍ以下にしても振動及び騒音を十分に低減できるので、ベルト減速装置１０のサイズをコンパクトに収めることができる。

−歯付ベルトの製造方法−
次に、上記歯付ベルト１６の製造方法の一例について説明する。この製造方法では、円筒金型と、それを内部に嵌めることが可能な加硫缶とが用いられる。なお、円筒金型の外周面には、複数のハス歯２０を成形するための溝が軸方向に対してねじれ角θだけ傾いて延びるように周方向に等ピッチで設けられている。

まず、歯布２６となるナイロン等の繊維材料を準備し、その片面に、ナイフコーターやロールコーターを用いてゴム糊を塗布する処理を行う。そして、ＨＮＢＲ等からなるゴム糊を塗布した面が外側となるように配置されるよう繊維材料を円筒状に成形する。

また、別途、歯付ベルト１６の背部２４を形成するための未架橋ゴムシート、及び心線２２を形成するためのガラス繊維製の撚り糸を準備する。

次に、円筒金型に繊維材料を被せ、その上から撚り糸を等ピッチでらせん状に巻き付ける。さらに、その上から未加硫ゴム組成物シートを巻き付ける。このとき、円筒金型周面上には、金型側から順に繊維材料、撚り糸、そして未架橋ゴムシートが層を成してセットされた状態となっている。

次いで、材料をセットした円筒金型を加硫缶の中に入れ、所定の温度と圧力をかける。このとき、未加硫ゴム組成物が流動し、円筒金型に設けられた溝に帆布を押しつけるようにして圧入され、これによってハス歯２０が形成されることとなる。

最後に、加硫缶から取り出した円筒金型から、その周面上に形成された円筒状のベルト前駆体を脱型し、これを所定幅に輪切りにすることにより歯付ベルト１６を得る。

なお、歯付ベルト１６の製造方法は以上の方法に限定されるものではなく、他の方法で適宜置き換えられていてもよい。

以下、歯付ベルトについて行った騒音試験の結果について説明する。

（試験評価用ベルト１）
以下の実施例及び比較例の歯付ベルトを作製した。ここで、各実施例及び比較例に係る歯付ベルトにおいては、背部、歯ゴム、心線、及び歯布を構成する材料はそれぞれ同じとし、ハス歯の歯ピッチを２ｍｍとし、歯高さを０．７６ｍｍとした上で、以下のパラメータをそれぞれ変更した歯付ベルトを作製した。すなわち、表１に示すように、ベルトの総厚みをそれぞれ１．３１ｍｍ（Ａ＝７２）、１．４７ｍｍ（Ａ＝９３）、１．６７ｍｍ（Ａ＝１２０）、１．９０ｍｍ（Ａ＝１５０）、２．１０ｍｍ（Ａ＝１７６）、２．２２ｍｍ（Ａ＝１９２）、２．３４ｍｍ（Ａ＝２０８）、２．４６ｍｍ（Ａ＝２２４）、２．５８ｍｍ（Ａ＝２３９）、２．７０ｍｍ（Ａ＝２５５）、２．９０ｍｍ（Ａ＝２８２）とし、ハス歯のねじれ角をそれぞれ５度、７度、９度、１０度及び１２度と変更した歯付ベルトを作製した。なお、ベルトの総厚みは、背厚みと歯高さの和である。

各歯付ベルトは、上述の方法で作製した。歯付ベルトの背部及び歯ゴムの構成材料として、ＨＮＢＲを用い、心線としては、ガラス繊維を用いた。歯布としては、６６ナイロンを経糸及び緯糸とする布を用いた。また、圧縮率０％の状態でベルト幅を２８ｍｍ、ベルトの周長を３２２ｍｍとした。

（試験評価用ベルト２）
以下の実施例及び比較例の歯付ベルトを作製した。ここで、各実施例及び比較例に係る歯付ベルトにおいては、背部、歯ゴム、心線、及び歯布を構成する材料は上に示す「試験評価ベルト１」の項に記載された歯付ベルトとそれぞれ同じとし、ハス歯の歯ピッチを３ｍｍとし、歯高さを１．１４ｍｍとした上で、以下のパラメータをそれぞれ変更した歯付ベルトを作製した。すなわち、表２に示すように、ベルトの総厚みをそれぞれ２．１０ｍｍ（Ａ＝８４）、２．３０ｍｍ（Ａ＝１０２）、２．５０ｍｍ（Ａ＝１１９）、２．７０ｍｍ（Ａ＝１３７）、２．９０ｍｍ（Ａ＝１５４）、３．１０ｍｍ（Ａ＝１７２）、３．３０ｍｍ（Ａ＝１８９）、３．５０ｍｍ（Ａ＝２０７）、３．７０ｍｍ（Ａ＝２２５）、３．９０ｍｍ（Ａ＝２４２）、４．１５ｍｍ（Ａ＝２６４）とし、ハス歯のねじれ角をそれぞれ５度、７度、９度、１０度及び１２度と変更した歯付ベルトを作製した。

また、圧縮率０％の状態でベルト幅を２５ｍｍ、ベルトの周長を３２４ｍｍとした。

（評価方法）
歯ピッチが２ｍｍの歯付ベルト（「試験評価用ベルト１」の項に記載）の評価方法は、次の通りである。

駆動プーリと従動プーリの二軸のプーリに評価対象となるベルトを巻き掛け、駆動プーリの回転数を５００ｒｐｍから５０００ｒｐｍまで変化させた時の騒音レベルを測定した。駆動プーリの歯数は４１歯、従動プーリの歯数は１１１歯とし、各プーリの歯ピッチは２ｍｍとした。駆動プーリと従動プーリの直径はそれぞれ２６．１０ｍｍ、７０．６６ｍｍとした。各プーリの歯のねじれ角は評価対象となるベルトと同じとした。ベルト張力は１００Ｎとし、精密騒音計（小野測器社製、製品名ＬＡ−５５６０）を用いて騒音レベルの測定を行った。集音マイクは、ベルト端面から側方（ベルト幅方向）に３０ｍｍ、且つ駆動プーリの中心から従動プーリの中心へと向かって２０ｍｍ離れた位置に設置した。測定は各ベルトごとに５００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍで４００ポイントずつ行い、表１右側には当該４００ポイントでの測定結果の平均値を示した。

また、歯ピッチが３ｍｍの歯付ベルト（「試験評価用ベルト２」の項に記載）の評価方法は、歯ピッチが２ｍｍの歯付ベルトの評価方法と同様である。ただし、駆動プーリの歯数は２８歯、従動プーリの歯数は７４歯とし、各プーリの歯ピッチは３ｍｍとした。測定は各ベルトごとに５００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍで４００ポイントずつ行い、表２右側には当該４００ポイントでの測定結果の平均値を示した。

（試験評価結果）
ハス歯のピッチが２ｍｍの歯付ベルトについての試験評価の結果を表１の右側に示した（数値の単位はｄＢ）。表１の右側において、測定結果のうち、ハス歯のねじれ角が７度以上１０度以下で且つ比率Ａが１２０％以上２４０％以下の範囲のものを実施例（２１例）の結果として下線付きの太字で示した。また、図６は、表１に示す結果を、歯付ベルトのハス歯角度を横軸、騒音レベルを縦軸として示した図であり、図７は、表１に示す結果を、比率Ａを横軸、騒音レベルを縦軸として示した図である。

表１及び図６に示す結果から、ハス歯のねじれ角が７度未満、又は１０度を越える場合に比べてハス歯のねじれ角を７度以上且つ１０度以下とした場合に騒音レベルが効果的に低減できることが確認できた。さらに、ハス歯のねじれ角が同じであれば、背厚み／高さの値Ａが７２％〜２８２％の範囲においてＡの値が大きくなる程騒音レベルを下がることが確認できた。

また、表１及び図７に示す結果から、ハス歯のねじれ角が７度、９度、１０度のいずれの場合でも、背厚み／歯高さの値Ａ（％）を１２０％以上とすることによって騒音レベルを効果的に低減できること、及びＡを１７５％以上とすることによって騒音レベルをさらに低減できることが確認できた。なお、測定した範囲内では背厚み／歯高さの値Ａが大きくなるほど騒音レベルが小さくなったが、背厚み／歯高さの値Ａが２４０％を越えるとベルトの耐久性が低下してくるので実用上好ましくない。このように、Ａの範囲を１２０％以上且つ２４０％以上とすることが好ましく、１７５％以上且つ２４０％以下とすることがさらに好ましいことが確かめられた。

また、ハス歯のピッチが３ｍｍの歯付ベルトについての試験評価の結果を表２の右側に示した（数値の単位はｄＢ）。表２の右側において、測定結果のうち、ハス歯のねじれ角が７度以上１０度以下で且つ比率Ａが１２０％以上２４０％以下の範囲のものを実施例（１８例）の結果として下線付きの太字で示した。

また、図８は、表２に示す結果を、歯付ベルトのハス歯角度を横軸、騒音レベルを縦軸として示した図であり、図９は、表２に示す結果を、比率Ａを横軸、騒音レベルを縦軸として示した図である。

表２及び図８に示す結果から、ハス歯のピッチを３ｍｍにしても、ハス歯のねじれ角が７度未満、又は１０度を越える場合に比べてハス歯のねじれ角を７度以上且つ１０度以下とした場合に騒音レベルが効果的に低減できることが確認できた。また、背厚み／高さの値Ａが８４％〜２６４％の範囲においてＡの値が大きくなる程騒音レベルを下がることも確認できた。

また、表２及び図９に示す結果から、ハス歯のピッチが３ｍｍの場合でも、ハス歯のねじれ角を７度以上１０度以下とし、背厚み／歯高さの値Ａ（％）を１２０％以上とすることによって騒音レベルを効果的に低減できること、及びＡを１７５％以上とすることによって騒音レベルをさらに低減できることが確認できた。なお、耐久性の観点から背厚み／歯高さの値Ａを２４０％を越えると好ましくないのは上述の通りである。

以上の結果から、ハス歯のピッチが２ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲において、背厚み／歯高さの値Ａの範囲を１２０％以上且つ２４０％以上とすることが好ましく、１７５％以上且つ２４０％以下とすることがさらに好ましいことが確かめられた。

以上説明したように、本開示の一実施形態に係る歯付ベルト及びベルト減速装置は、例えば自動車等のパワーステアリング装置に用いることができる。

１０ ベルト減速装置
１２ 駆動プーリ
１３、１９ ハス歯
１４ 従動プーリ
１６ 歯付ベルト
１７ 貫通穴
２０ ハス歯
２１ フランジ
２２ 心線
２４ 背部
２６ 歯布
２８ 歯ゴム

Claims (12)

1. 弾性体からなる背部と、
   前記背部の内周側に設けられ、ベルト長さ方向に一定のピッチで複数配置されたハス歯とを備えたパワーステアリング装置用の歯付ベルトであって、
   前記ハス歯の歯筋が延びる方向とベルト幅方向とが成す角度θは７度以上且つ１０度以下であり、
   前記背部の厚みをｔｂとし、前記ハス歯の歯高さをｈｂとし、ｔｂのｈｂに対する比率ＡをＡ＝１００×ｔｂ／ｈｂとするとき、Ａは１２０％以上且つ２４０％以下である歯付ベルト。
2. 請求項１に記載の歯付ベルトにおいて、
   Ａは、１７５％以上且つ２４０％以下である歯付ベルト。
3. 請求項１又は２に記載の歯付ベルトにおいて、
   ベルトの総厚みが３．８８ｍｍ以下である歯付ベルト。
4. 請求項１〜３のうちいずれか１つに記載の歯付ベルトにおいて、
   ベルト長さ方向に沿うように前記背部に埋設された心線をさらに備えている歯付ベルト。
5. 請求項４に記載の歯付ベルトにおいて、
   前記ハス歯は、前記背部の内周側に設けられた歯ゴムと、前記歯ゴムの内周面を覆う歯布とを有している歯付ベルト。
6. 請求項５に記載の歯付ベルトにおいて、
   前記背部の主材料及び前記歯ゴムの主材料は、ＨＮＢＲ、ＣＲ、ＥＰＤＭ、又はこれらのうちから選ばれた２つ以上を混合したものであり、
   前記心線はガラス繊維で構成されており、
   前記歯布はナイロンで構成されている歯付ベルト。
7. 請求項１〜６のうちいずれか１つに記載の歯付ベルトにおいて、
   前記ハス歯のピッチＰは２ｍｍ以上且つ３ｍｍ以下である歯付ベルト。
8. 請求項１〜７のうちいずれか１つに記載の歯付ベルトにおいて、
   ベルト幅Ｗは２０ｍｍ以上且つ４０ｍｍ以下である歯付ベルト。
9. 第１のハス歯が複数形成された駆動プーリと、
   第２のハス歯が複数形成された従動プーリと、
   弾性体からなる背部と、前記背部の内周側に前記第１のハス歯及び前記第２のハス歯に噛合するように設けられ、ベルト長さ方向に一定のピッチで複数配置された第３のハス歯とを有し、前記駆動プーリ及び前記従動プーリとに掛け渡されたパワーステアリング用の歯付ベルトとを備え、
   前記第３のハス歯の歯筋が延びる方向と前記歯付ベルトのベルト幅方向とが成す角度θは７度以上且つ１０度以下であり、
   前記背部の厚みをｔｂとし、前記第３のハス歯の歯高さをｈｂとし、ｔｂのｈｂに対する比率ＡをＡ＝１００×ｔｂ／ｈｂとするとき、Ａは１２０％以上且つ２４０％以下であるベルト減速装置。
10. 請求項９に記載のベルト減速装置において、
    Ａは、１７５％以上且つ２４０％以下であるベルト減速装置。
11. 請求項９又は１０に記載のベルト減速装置において、
    前記駆動プーリの溝深さ及び前記従動プーリの溝深さを共にｈｐとし、前記第３のハス歯の歯高さｈｂのｈｐに対する圧縮率ＢをＢ＝１００×（ｈｂ−ｈｐ）／ｈｂとするとき、Ｂ≦１．４％であり、
    前記歯付ベルトと前記駆動プーリ及び前記従動プーリとの間のバックラッシＢＬと前記第３のハス歯の歯ピッチＰとの比率Ｃを、Ｃ＝１００×ＢＬ／Ｐとするとき、１．７％≦Ｃ≦２．５％であるベルト減速装置。
12. 請求項９〜１１のうちいずれか１つに記載のベルト減速装置において、
    ベルト長さ方向に沿うように前記背部に埋設された心線をさらに備えているベルト減速装置。

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