KR20200085344A

KR20200085344A - 양면 톱니 벨트

Info

Publication number: KR20200085344A
Application number: KR1020207018159A
Authority: KR
Inventors: 에이키 타무라
Original assignee: 미쓰보 시베루토 가부시키 가이샤
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2020-07-14
Also published as: CN111556935B; CN111556935A; WO2019131407A1; KR102373377B1

Abstract

본 발명은 벨트의 내주 측에 벨트 길이 방향을 따라 소정의 피치로 나열한 복수의 내톱니부와, 벨트의 외주 측에 상기 벨트 길이 방향을 따라 소정의 피치로 나열한 복수의 외톱니부를 가지는 양면 톱니 벨트에 있어서, 상기 복수의 내톱니부의 상기 피치와 상기 복수의 외톱니부의 상기 피치가 같고, 또한, 상기 내톱니부와 상기 외톱니부에서 상기 벨트 길이 방향에 있어서의 위치가 일치하고, 상기 내톱니부와 상기 외톱니부의 톱니 형상이 비상사인 것을 특징으로 하는 양면 톱니 벨트에 관한 것이다.

Description

양면 톱니 벨트

본 발명은, 양면 톱니 벨트(兩面齒付 belt)의 개량에 관한 것이다.

양면에 톱니부를 가지는 양면 톱니 벨트는, 벨트 길이 방향을 따라 소정 피치의 내톱니부(內齒部)와 외톱니부(外齒部)를 가지고, 내톱니부와 외톱니부의 사이에 심선을 개재(介在)하고, 내외 양톱니부의 톱니부 및 내외주(內外周)의 톱니저부(齒底部)에 톱니포(齒布)를 피복한 구성으로 이루어진다. 양면 톱니 벨트의 내톱니부와 외톱니부에는 각각 별도의 풀리(pulley)가 맞물리고, 구동 풀리로부터 구동력을 복수의 풀리에 전달한다.

예를 들면, 특허문헌1의 도1에는, 종래부터 시장에서 체계화되어 있는 일반적인 양면 톱니벨트가 개시되어 있다. 이 양면 톱니 벨트에서는, 거의 같은 형상의 내톱니부와 외톱니부가 각각 벨트 길이 방향에 있어서 소정의 피치로 배치되어 있다. 또, 내톱니부와 외톱니부에서 배열 피치는 같고, 더욱이, 내톱니부와 외톱니부는 벨트 길이 방향에 있어서 같은 위치에 있다. 즉, 내톱니부와 외톱니부는 심선을 끼우고 대향한 위치 관계에 있다.

상기와 같은, 벨트의 내외주의 면에 각각 배열되어 있는, 내톱니부와 외톱니부가 같은 동형상으로 크기가 같은 일반적인 양면 톱니 벨트에서는, 내외주에서 1본의 톱니부에 의해 전달되는 동력의 크기(전동 용량(傳動容量)이라 부른다)가 같게 된다. 그러나, 이와 같은 벨트는, 사용 목적에 따라 내외주의 전동계(傳動系)에서 각각 부하나 기능이 서로 다른 동기 전동 벨트 시스템에는 적용하기 어렵다는 우려가 있었다. 이에 대응하기 위해, 내외주에서 톱니부의 피치 및 톱니부의 크기가 다른 벨트가 제안되어 있다.

예를 들면, 특허문헌1의 도2에는, 내톱니부의 피치가 외톱니부의 피치보다도 크고, 또한, 내톱니부가 외톱니부보다도 큰 양면 톱니 벨트가 개시되어 있다. 내톱니부와 외톱니부의 피치가 다른 것에 의해, 내톱니부와 외톱니부의 벨트 길이 방향에서의 위치는 반드시 일치하지는 않는다. 또, 특허문헌2에는, 외톱니부의 피치가 내톱니부의 피치보다도 크고, 또한 외톱니부가 내톱니부보다도 큰 양면 톱니 벨트가 개시되어 있다. 이 특허문헌2의 벨트에 있어서도, 벨트 길이 방향에 있어서의 내톱니부와 외톱니부의 위치는 반드시 일치하지는 않는다.

특허문헌1: 일본국실개소58-40642호 공보 특허문헌2: 일본국특개평10-132032호 공보

그러나, 상기 특허문헌1의 도2나 특허문헌2에 개시되어 있는 바와 같은 벨트에서는, 벨트 길이 방향에 있어서의 내톱니부와 외톱니부의 위치가 반드시 일치하고 있지는 않기 때문에, 벨트의 구부림 강성이 전체적으로 크게 된다. 그 때문에, 벨트를 풀리에 감아 걸었을 때의 맞물림이 나쁘게 되기 때문에, 벨트와 풀리의 맞물림에 수반하는 벨트의 진동이 크게 되고, 벨트가 조기에 열화할 우려가 있다.

또한, 특허문헌2에서는, 벨트의 내외주에서 톱니부의 고무 경도에 차를 두는 것으로 상기의 문제 발생을 억제하고 있지만, 문제 해결책으로서는 충분하지 않은 우려가 있다. 또, 내외주에서 고무 경도를 다르게 하는 것이 필수이기 때문에, 제조 단계에서 공정이 증가하고, 제조 비용이 증대한다고 하는 단점도 있다.

본 발명은, 내톱니부와 외톱니부의 벨트 길이 방향에 있어서의 위치를 일치시키면서, 벨트의 내외주에서의 전동 용량을 다르게 하는 것이 가능한 양면 톱니 벨트를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 양면 톱니 벨트는, 벨트의 내주 측에 벨트 길이 방향을 따라 소정의 피치로 나열한 복수의 내톱니부와, 벨트의 외주 측에 상기 벨트 길이 방향을 따라 소정의 피치로 나열한 복수의 외톱니부를 가지는 양면 톱니 벨트에 있어서, 상기 복수의 내톱니부의 상기 피치와 상기 복수의 외톱니부의 상기 피치가 같고, 또한, 상기 내톱니부와 상기 외톱니부에서 상기 벨트 길이 방향에 있어서의 위치가 일치하고, 상기 내톱니부와 상기 외톱니부의 톱니 형상이 비상사(非相似)이다.

상기 구성에 의하면, 양면 톱니 벨트에 있어서, 내톱니부와 외톱니부의 톱니 형상이 비상사이기 때문에, 벨트의 내외주에서 톱니부와 풀리와의 맞물림 상태가 서로 다른 것으로 되고, 내외주에서, 톱니부의 내구성뿐만 아니라, 전동 용량도 다르게 된다.

또, 내톱니부와 외톱니부의 톱니 피치가 같고, 내톱니부와 외톱니부에서 벨트 길이 방향에 있어서의 위치가 일치하고 있다. 또한, 「톱니부의 피치」라는 것은, 벨트의 피치선(심선의 중심선)을 따른, 톱니부의 배치 간격(서로 이웃하는 톱니부의 벨트 길이 방향의 중심선끼리의 간격)의 것을 말한다. 또, 「내톱니부와 외톱니부에서 벨트 길이 방향에 있어서의 위치가 일치하고 있다」라는 것은, 내톱니부와 외톱니부에서 벨트 길이 방향에 있어서의 중심선이 일치하고 있다는 것을 말한다. 내톱니부와 외톱니부에서 벨트 길이 방향에 있어서의 중심선의 위 어긋남 양이 톱니 피치의 5% 미만의 범위 내에 있으면, 내톱니부와 외톱니부에서 벨트 길이 방향에 있어서의 위치가 일치하고 있는 것으로 간주하여 좋다. 이 구성에서는, 필연적으로 내외주에서, 톱니부의 사이의 부분인 톱니저부의 벨트 길이 방향에 있어서의 위치도 일치하는 것으로 되고, 벨트의 구부림 강성이 전체적으로 작게 된다. 따라서, 벨트의 굴곡성이 향상하고, 풀리에 부드럽게 감아 걸리기 때문에, 동력 전달 시의 벨트와 풀리의 맞물림이 원활하게 된다. 이것에 의해, 벨트와 풀리의 맞물림에 수반하는 벨트의 진동이 작게 되어 벨트가 열화하기 어렵기 때문에, 벨트의 내구성이 향상한다.

즉, 상기 구성인 양면 톱니 벨트를 채용하면, 동력 전달 시의 벨트와 풀리의 맞물림성, 및 벨트의 내구성을 확보하면서, 벨트의 내외주에서의 전동 용량이 다른 동기 전동 벨트 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

본 발명의 양면 톱니 벨트는, 상기 내톱니부와 상기 외톱니부에서 측면의 형상이 서로 다른 것이 바람직하다.

상기 구성에 의하면, 벨트의 톱니부의 측면에 풀리의 톱니부의 측면이 접촉하여 동력이 전달된다. 그 때문에, 벨트의 내외주에서 톱니부의 측면 형상을 다르게 하는 것으로, 내톱니부와 외톱니부에서 풀리와의 맞물림 상태, 나아가서는, 전동 용량을 다르게 하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에 있어서, 「톱니부의 측면」이란, 톱니부의 벨트 길이 방향에 있어서의 측면을 가리킨다.

본 발명의 양면 톱니 벨트는, 상기 내톱니부와 상기 외톱니부 중의 한쪽의 톱니부의 측면이 평면이고, 그 중 다른 쪽의 톱니부의 측면이 곡면이어도 좋다.

상기 구성에 의하면, 한쪽의 톱니부의 측면 형상을 평면, 다른 쪽의 톱니부의 측면 형상을 곡면으로 하는 것으로, 내톱니부와 외톱니부에서 풀리와의 맞물림 상태를 다르게 하는 것이 가능하다.

본 발명의 양면 톱니 벨트는, 상기 다른 쪽의 톱니부의 측면이 외측으로 부푼 철상(凸狀) 곡면인 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 다른 쪽의 톱니부는, 측면이 외측으로 부푼 철상 곡면이기 때문에 풀리의 톱니부와의 맞물림이 원활하다. 그만큼, 벨트의 주행에 있어서, 심선의 내굴곡피로성이 향상한다. 또, 다른 쪽의 톱니부에서는, 다른 쪽의 톱니부와 맞물리는 풀리로부터의 응력이 치원부(齒元部)에 집중하기 어렵기 때문에, 톱니의 전단(剪斷) 응력이 작고, 톱니부의 내구성이 향상한다.

또, 다른 쪽의 톱니부와 풀리와의 맞물림이 원활한 것으로부터, 다른 쪽의 톱니부의 날기 현상이 일어나기 어렵다.

또, 다른 쪽의 톱니부와 풀리와의 맞물림이 원활한 것으로부터, 벨트의 다른 쪽의 톱니부 측의 진동이 작기 때문에, 벨트의 다른 쪽의 톱니부 측에 있어서, 정숙성(靜肅性)이 크고, 속도 고르지 못함이 작고, 고정도(高精度)의 위치 결정이 가능하다. 이상으로부터, 벨트의 다른 쪽의 톱니부의 전달 능력이 높게 된다.

또, 다른 쪽의 톱니부는, 풀리와의 맞물림이 원활하기 때문에, 다른 쪽의 톱니부의 전동 용량은 크다. 이것에 의해, 벨트의 다른 쪽의 톱니부와 풀리와의 맞물림 톱니 수가 작아도 동력을 전달하는 것이 가능하다. 이것에 의해, 벨트의 다른 쪽의 톱니부와 맞물리는 풀리가 소경(小徑)으로 되고, 생스페이스(省space), 코스트 다운(cost down)을 도모하는 것이 가능하다.

본 발명의 양면 톱니 벨트는, 상기 다른 쪽의 톱니부의 측면이 원호면(圓弧面)을 포함하고 있어도 좋다.

이 때, 상기 다른 쪽의 톱니부의 측면이 복수의 원호면이 서로 이어진 면형상이어도 좋다.

본 발명의 양면 톱니 벨트는, 상기 다른 쪽의 톱니부는, 상기 외톱니부이어도 좋다.

상기 구성에 의하면, 외톱니부가, 전동 용량이 높은 톱니 형상이기 때문에, 외톱니부와 맞물리는 풀리와 외톱니부와의 맞물림 톱니 수가 작아도 동력을 전달하는 것이 가능하다.

본 발명의 양면 톱니 벨트는, 상기 내톱니부와 상기 외톱니부에서, 톱니부를 구성하는 고무의 경도가 같은 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 벨트의 내톱니부와 외톱니부에서, 톱니부를 구성하는 고무의 경도가 같은 것으로부터, 벨트를 제조하기 위해 1 종류의 고무를 준비하면 좋기 때문에, 벨트의 제조 단계의 공정 수를 억제하는 것이 가능하고, 벨트의 제조 비용을 억제하는 것이 가능하다.

이상과 같이, 본원의 발명에서는, 내톱니부와 외톱니부의 벨트 길이 방향에 있어서의 위치를 일치시키면서, 벨트의 내외주에서의 전동 용량을 다르게 하는 것이 가능한 양면 톱니 벨트를 얻는 것이 가능하다.

[도1] 도1은, 본 발명의 벨트 시스템의 개략 구성도이다.
[도2] 도2는, 본 발명의 실시 형태의 양면 톱니 벨트의, 벨트 길이 방향을 포함하는 단면에서의 일부 확대 단면도이다.
[도3] 도3은, 도2의 일부 확대도이다.
[도4] 도4는, 벨트 시스템의 구성 예에 있어서, 도4의 (a)에 대하여, 본 발명 적용에 의해 도4의 (b), (c)의 구성 변경이 가능한 것을 나타내는 도이다.
[도5] 도5는, 벨트 시스템의 다른 구성 예에 있어서, 도5의 (a)에 대하여, 본 발명의 적용에 의해 도5의 (b)의 구성 변경이 가능한 것을 나타내는 도이다.
[도6] 도6은, 본 실시 형태의 변형 예의 양면 톱니 벨트의, 벨트 길이 방향을 포함하는 단면에서의 일부 확대 단면도이다.
[도7] 도7은, 벨트 시스템의 구성 예에 있어서, 도7의 (a)에 대하여, 본 발명 적용에 의해 도7의 (b)의 구성 변경이 가능한 것을 나타내는 도이다.
[도8] 도8은, 비교 예 1의 양면 톱니 벨트의, 벨트 길이 방향을 포함하는 단면에서의 일부 확대 단면도이다.
[도9] 도9는, 비교 예 2의 양면 톱니 벨트의, 벨트 길이 방향을 포함하는 단면에서의 일부 확대 단면도이다.

이하에, 본 발명의 실시 형태의 일 예의 벨트 시스템(1) 및 양면 톱니 벨트(6)에 대하여 설명한다.

(벨트 시스템(1))

본 실시 형태의 벨트 시스템(1)은, 일반 산업용 기계에 갖추어지는 벨트 시스템에 적용된다. 도1에 나타낸 바와 같이, 벨트 시스템(1)은, 복수의 풀리(2~5)와 양면 톱니 벨트(6)로 구성되어 있고, 1본의 양면 톱니 벨트(6)가 복수의 풀리(2~5)에 감겨 걸려있다. 벨트 시스템(1)의 내주 측에 구동 타이밍 풀리(2), 아이들 타이밍 풀리(3), 종동 타이밍 풀리(4)가 배치되고, 벨트 시스템(1)의 외주 측에 종동 타이밍 풀리(5)가 배치되어 있다. 도1~3에 나타낸 바와 같이, 양면 톱니 벨트(6)는, 벨트(6)의 내주 측에 벨트 길이 방향을 따라 나열한 복수의 내톱니부(8)와, 벨트의 외주 측에 상기 벨트 길이 방향을 따라 나열한 복수의 외톱니부(9)를 가지고 있다.

도1에 나타낸 바와 같이, 동력 전달 시의 벨트 시스템(1)에 있어서, 풀리(2~5)의 톱니홈(齒溝)(11)과 양면 톱니 벨트(6)의 톱니부(8, 9)가 맞물리고, 벨트(6)의 톱니부(8,9)의 측면(82, 92)에 풀리(2~5)의 톱니부의 측면(12)이 접촉하여 동력을 풀리(2)로부터 풀리(4, 5)에 전달하고 있다. 즉, 본 실시 형태의 벨트 시스템(1)은, 동기 전동 시스템(同期傳動 system)이다. 풀리(2~4)의 톱니 홈(11)과 양면 톱니 벨트(6)의 내톱니부(8)가 맞물리고, 풀리(5)의 톱니 홈(11)과 양면 톱니 벨트(6)의 외톱니부(9)가 맞물린다.

(양면 톱니 벨트(6))

도2, 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 양면 톱니 벨트(6)는, 무단상(無端狀)의 벨트이고, 벨트(6)의 본체 부분에 매설되어 있는 심선(心線)(7)과, 벨트(6)의 내주측에 벨트 길이 방향을 따라 피치 P1으로 나열한 복수의 내톱니부(8)와, 벨트(6)의 외주측에 벨트 길이 방향을 따라 피치 P2으로 나열한 복수의 외톱니부(9)와, 내톱니부(8) 및 외톱니부(9)를 덮는 톱니포(齒布)(10)를 가지고 있다. 내톱니부(8)의 피치 P1과 외톱니부(9)의 피치 P2는 같고, 또한, 내톱니부(8)와 외톱니부(9)에서 벨트 길이 방향에 있어서의 위치가 일치하고 있다. 요컨대, 내톱니부(8)와 외톱니부(9)는, 심선(7)을 끼고 대향하는 위치 관계에 있다. 또, 톱니부(8, 9)의 사이의 부분에 있는 톱니 저부(84, 94)의 위치도, 벨트 길이 방향에 있어서 일치하고 있다.

(심선(7))

도2, 3에 나타낸 바와 같이, 심선(7)은, 양면 톱니 벨트(6)의 본체 부분에 매설되어 있고, 벨트(6)의 벨트 두께 방향의 중심 부근에 존재하고 있다. 심선(7)은, E 유리 또는 고강도 유리의 5~9㎛의 필라멘트를 서로 꼰 것을, 고무 컴파운드로 이루어지는 보호제 혹은 접착제인 RFL액 등으로 처리된 것이다. 또한, 심선(7)은, 상기 이외이어도 좋고, 유기 섬유로서는 응력에 대하여 늘어남이 작고, 신장 강도가 큰 파라계 아라미드 섬유(상품명: 케브라, 테크노라)의 0.5~2.5 데니어의 필라멘트를 서로 꼬아, RFL액, 에폭시 용액, 이소시아네이트 용액과 고무 컴파운드와의 접착제로 처리된 꼰 코드(撚cord)를 사용하여도 좋다. 또, 예를 들면, 심선(7)의 선경(線徑)은 약 0.8㎜이다.

(내톱니부(8)와 외톱니부(9))

내톱니부(8)와 외톱니부(9)는, 함께, 클로로프렌 고무 등을 주성분으로 하는 고무 재료로 형성되어 있다. 또, 본 실시 형태에서는, 내톱니부(8)와 외톱니부(9)를 구성하는 고무는, 성분이 같고, 경도도 같다. 예를 들면, 고무 경도는, JIS K6253:2012에 준거한 듀로미터 A(durometer A) 경도로 약 75이다. 내톱니부(8) 및 외톱니부(9)의 형상의 상세에 대하여는 후에 서술한다.

(톱니포(10))

도2, 3에 나타낸 바와 같이, 톱니포(10)는 양면 톱니 벨트(6)의 형상을 따라, 내톱니부(8) 및 외톱니부(9)의 표면 전체를 덮고 있다. 본 실시 태양에서는, 톱니포(10)로서, 경사(經絲)(벨트 폭 방향)를 6나일론으로 하고, 위사(緯絲)(벨트 길이 방향)를 울리 6나일론으로 한 직 구성(織構成)이 능직물(綾織物)인 범포(帆布)가 이용되고 있다. 또한, 위사에는, 신축성을 가지는 우레탄 탄성사가 일부 사용될 수 있다. 상기 범포를 RFL액에 의해 침지 처리한 것을 톱니포(10)로서 이용하였다. 예를 들면, 톱니포(10)의 두께는 약 0.2m이다. 또한, 톱니포(10)는 상기의 것에 한하지 않는다. 톱니포(10)로서 이용되는 범포는, 폴리에스테르, 아라미드 섬유 등이고, 단독 혹은 혼합시킨 것이어도 좋다.

(내톱니부(8)와 외톱니부(9)의 톱니 형상(齒形狀))

그런데, 도2, 3에 나타낸 바와 같이, 내톱니부(8)와 외톱니부(9)에서 톱니 형상이 사로 다르게 되어 있다. 구체적으로는, 이 실시 형태에서는, 풀리(2~5)의 톱니 홈(11)의 측면(12)과 접촉하는 벨트(6)의 톱니부(8, 9)의 측면 형상을, 내톱니부(8)와 외톱니부(9)에서 서로 다르게 하고 있다. 내톱니부(8)에 있어서는 측면(82)이 평면으로 형성되고, 외톱니부(9)에 대하여는 측면(92)이 곡면으로 형성되어 있다. 이하, 내톱니부(8)와 외톱니부(9)의 톱니 형상의 상세에 대하여 설명한다.

(내톱니부(8)의 톱니 형상)

도2, 3에 나타낸 바와 같이, 내톱니부(8)의 톱니 형상은, T치형(齒形)으로 불리는 형상으로, 당면에서는 대형(台形)의 형상이고, 각각 평면으로 이루어지는 2개의 측면을 평탄면으로 연결한 형상을 가진다. 내톱니부(8)의 선단(先端)인 치선부(齒先部)(81)는, 평탄한 면이고, 2개의 측면(82)은 함께 평면이다. 내톱니부(8)의 치원부(齒元部)(83)는 일정의 곡률을 가지는 곡면으로 톱니 저부(84)와 이어지고 있다. 또한, 내톱니부(8)의 치선부(81)와 측면(82)과의 사이의 능선은 모따기되어 있다.

내톱니부(8)의 치수 예를 열거하면, 예를 들면, 피치 P1=5㎜(2.0~20㎜), 톱니 높이 H1=1.2㎜(0.7~5㎜), 치원폭 W1=2.65㎜(1.5~10.15㎜), 내톱니부(8)의 벨트 길이 방향에 있어서의 양측면(82)이 이루는 각도인 톱니 각도 β1=40˚이다.

(외톱니부(9)의 톱니 형상)

도2, 3에 나타낸 바와 같이, 외톱니부(9)의 톱니 형상은, STPD 치형이라 불리는 형상이고, 각각 곡면(원호면)으로 이루어지는 2개의 측면을 평탄면으로 연결한 형상을 가진다. 외톱니부(9)의 치선부(91)는 평탄한 면이고, 양 측면(92)은 모두 외측으로 부푼 철상 곡면이다. 보다 상세하게는, 측면(92)은, 벨트 길이 방향을 포함하는 단면에 있어서, 2개의 원호를 매끄럽게 연결한 형상을 하고 있다. 또한, 외톱니부(9)의 치원부(93)은 일정한 곡률을 가지는 곡면으로 톱니 저부(94)와 연결되어 있다.

외톱니부(9)의 치수 예를 열거하면, 예를 들면, 외톱니부(9)의 배열 피치 P2는 내톱니부(8)의 배열 피치 P1과 같고, 피치 P2=5㎜(2.0~20㎜), 톱니 높이 H2=1.91㎜(0.76~5.30㎜), 치원폭 W2=3.25㎜(1.30~9.10㎜)이다. 외톱니부(9)는, 내톱니부(8)보다도 톱니 높이도 크고, 치원폭도 크고, 톱니부의 크기가 크다.

(양면 톱니 벨트(6)의 제조 방법)

상기 양면 톱니 벨트(6)는, 예를 들면 다음과 같이 하여 제조할 수 있다.

1. 톱니포(10)를 홈을 가진 몰드(溝付mould)의 외주면을 따라 감아 붙이고, 그 위에 심선(7)을 나선형으로 감고, 다시 그 위에 미가류(未加硫) 고무 시트 및 톱니포(10)를 감고, 이와 같이 하여 얻어진 벨트 성형체를 가열 가압하여 미가류의 예비 성형체를 제조한다.

2. 상기 홈을 가진 몰드로부터 떼어낸 예비 성형체를 축간 거리 조절 가능한 2개의 풀리에 걸고, 내외 1쌍의 톱니를 가진 몰드로 이루어지는 프레스 금형에 의해 상기 예비 성형체를 가압하여 내톱니부(8)와 외톱니부(9)를 성형하고, 가류를 마친 부위를 이동하여, 다음의 내톱니부(8)와 외톱니부(9)의 성형 가류를 반복하여 행한다.

(작용 효과)

도2에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 양면 톱니 벨트(6)는, 내톱니부(8)와 외톱니부(9)의 배열 피치가 같고, 내톱니부(8)와 외톱니부(9)의 벨트 길이 방향에 있어서의 위치(중심선)가 일치하고 있지만, 내톱니부(8)와 외톱니부(9)에서 측면 형상이 서로 다르게 되어 있다. 구체적으로는, 도2, 3에 나타낸 바와 같이, 내톱니부(8)의 측면(82)이 평면, 외톱니부(9)의 측면(92)이 외측으로 부푼 철상 곡면이다. 외톱니부(9)의 측면(92)이 부푼 철상 곡면이면, 측면(92)이 평면인 경우에 비하여, 이 곡면상의 측면(92)에 풀리(5)의 톱니홈(11)의 측면(12)이 연속적으로 접촉하면서 풀리(5)가 회전하여 갈 때의, 맞물림이 스무스(smooth)하게 되고, 벨트(6)의 외주측에 있어서 원활한 동력 전달이 가능하게 된다. 따라서, 외톱니부(9)가 외측으로 부푼 곡면으로 되어 있기 때문에, 벨트(6)의 외주측의 전동 용량이 높다고 할 수 있다. 실제, 외톱니부(9)의 전동 용량은, 내톱니부(8)의 전동 용량의 약 2배이다. 요컨대, 벨트 외주측에 특별히 효율 좋게 동력 전달을 행하고 싶은 벨트 시스템에 있어서, 이 실시 형태의 양면 톱니 벨트(6)는 최적이다.

또, 도2에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 양면 톱니 벨트(6)는, 내톱니부(8)와 외톱니부(9)의 톱니 피치가 같고, 내톱니부(8)와 외톱니부(9)에서 벨트 길이 방향에 있어서의 위치(중심선)가 일치하고 있다. 이 구성에서는, 필연적으로 내외주에서 톱니부(8, 9)의 사이의 부분인 톱니 저부(84, 94)의 벨트 길이 방향에 있어서의 위치도 일치하고 있는 것으로 되고, 벨트의 구부림 강성이 전체적으로 작게 되어, 굴곡성이 향상하고, 벨트가 풀리(2~5)에 부드럽게 감겨 걸린다. 이 때문에, 동력 전달 시의 벨트(6)와 풀리(2~5)의 맞물림이 스무스하게 된다. 이것에 의해, 벨트(6)와 풀리(2~5)의 맞물림에 수반하는 벨트(6)의 진동이 작게 되어 벨트가 열화하기 어렵기 때문에, 벨트(6)의 내구성이 향상된다.

또, 도2, 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 양면 톱니 벨트(6)는, 외톱니부(9)의 측면(92)이 외측으로 부푼 철상 곡면인 것에 의해, 양면 톱니 벨트(6)의 외톱니부(9)와 풀리(5)의 톱니부와의 맞물림이 원활하다. 이것에 의해, 외톱니부(9)는, 풀리(5)로부터의 응력이 치원부(93)에 집중하기 어렵기 때문에, 외톱니부(9)의 전단 응력이 작고, 외톱니부(9)의 내구성이 향상한다.

또, 외톱니부(9)와 풀리(5)의 톱니부와의 맞물림이 원활한 것으로부터, 동력 전달 시에 외톱니부(9)의 날기 현상이 일어나기 어렵다.

또, 외톱니부(9)와 풀리(5)의 톱니부와의 맞물림이 원활한 것으로부터, 벨트(6)의 외주측의 진동이 작기 때문에, 벨트(6)의 외주측에 있어서, 정숙성이 크고, 속도 고르지 못함이 작고, 고정도의 위치 결정이 가능하다. 이상으로부터, 벨트(6)의 외톱니부(9)의 전달 능력이 높게 된다.

본 실시 형태의 양면 톱니 벨트(6)는, 내톱니부(8)와 외톱니부(9)에서, 톱니부를 구성하는 고무의 경도가 같기 때문에, 벨트(6)를 제조하기 위해 1 종류의 고무를 준비하면 좋고, 벨트(6)의 제조 비용을 억제하는 것이 가능하다.

상술한 본 실시 형태의 양면 톱니 벨트(6)는, 외톱니부(9)의 측면(92)이 외측으로 부푼 철상 곡면이고, 내톱니부(8)보다도 전동 용량이 높게 된다. 이 벨트(6)를 채용하는 것에 의해, 벨트 시스템(1)에 있어서, 레이아웃 등에 관한 다양한 변경을 행하는 것이 가능하게 된다.

외톱니부(9)의 1톱니 당의 전동 용량이 높기 때문에, 외톱니부(9)와 풀리(5)의 맞물림 톱니수가 작아도 소망의 동력을 전달하는 것이 가능하다. 따라서, 예를 들면, 도4의 (a)와 같은 벨트 시스템(1)에 대하여, 본 실시 형태의 양면 톱니 벨트(6)를 채용하면, 도4의 (b)와 같이 풀리(5)의 지름을 작게 하고, 벨트 시스템 전체를 콤팩트(compact)하게 하고, 벨트 시스템(1)에 관계되는 코스트를 삭감하는 것이 가능하게 된다.

혹은, 도4의 (c)와 같이, 풀리(5)의 위치를 밖으로 비키어 놓는 것이 가능하게 된다. 이것에 의해, 벨트 시스템(1)의 내부의 공간을 넓히는 것이 가능하고, 벨트 시스템(1)의 시스템 구성 부재와는 별도의 시스템 구성 부재를, 벨트 시스템(1)의 내부에 배치하는 것이 가능하게 된다.

혹은, 도5의 (a)와 같은 벨트 시스템(1)에 대하여, 본 실시 형태의 양면 톱니 벨트(6)를 채용하면, 도5의 (b)와 같이 풀리(4)의 위치를 안으로 비키어 놓는 것이 가능하게 된다. 이것에 의해, 벨트 시스템 전체를 콤팩트하게 하고, 벨트 시스템(1)에 관계되는 코스트를 삭감하는 것이 가능하게 된다.

(변형 예)

내톱니부(8), 외톱니부(9)의 형상에 대하여는, 상기 실시 형태의 것에 한하지 않고, 이하와 같이 적의 변경 가능하다.

(1) 외톱니부(9)의 철상 곡면이란, 원호면에 한하지 않는다. 예를 들면, 포물선의 일부나 타원호면 등이어도 좋다.

톱니부(8, 9)의 측면 형상에 대하여는, 상기 실시 형태와 같이 평면(내톱니부(8))과 철상 곡면(외톱니부(9))의 조합에 한하지 않는다.

(2) 내톱니부의 측면과 외톱니부의 측면이 모두 곡면이고, 양자의 곡률이 다르게 되어 있어도 좋다. 곡면의 곡률이 다르게 되어 있는 것에 의해서도 전동 용량은 변화한다.

(3) 내톱니부의 측면과 외톱니부의 측면이 모두 평면이고, 톱니 저부(84, 94)(심선(7))에 대한 경사 각도가 다르게 되어 있어도 좋다.

(4) 상기 실시 형태에서는, 내톱니부(8) 및 외톱니부(9)의 치선부(81, 91)가 평탄면이었지만, 치선부는 원호면 등의 곡면이어도 좋다.

(5) 상기 실시 형태에서는, 내톱니부(8)와 외톱니부(9)를 구성하는 고무의 경도는 같았지만, 내톱니부와 외톱니부를 구성하는 고무의 경도가 다르게 되어 있어도 좋다.

(6) 상기 실시 형태에서는, 외톱니부(9)의 측면(92)이 전동 용량이 높고, 외측으로 부푼 철상 곡면으로 형성되어 있었지만, 도6에 나타낸 바와 같이, 내톱니부(8)와 외톱니부(9)의 측면 형상이 상기 실시 형태와는 역이어도 좋다. 구체적으로는, 내톱니부(28)의 측면(282)이 원호면이고, 외톱니부(29)의 측면(292)이 평면이어도 좋다. 이와 같이, 내외의 톱니부(28, 29)의 톱니 형상을 상기 실시 예와 역으로 하는 것으로, 내톱니부(28)의 전동 용량이 높게 된다.

도6에 나타낸 바와 같이, 본 변형 예의 양면 톱니 벨트(26)는, 내톱니부(28)와 외톱니부(29)의 배열 피치가 같고, 내톱니부(28)와 외톱니부(29)의 벨트 길이 방향에 있어서의 위치가 일치하고 있지만, 내톱니부(28)와 외톱니부(29)에서 측면 형상이 서로 다르게 되어 있다. 구체적으로는, 도6에 나타낸 바와 같이, 내톱니부(28)의 측면(282)이 외측으로 부푼 철상 곡면, 외톱니부(29)의 측면(292)이 평면이다. 내톱니부(28)의 측면(282)이 부푼 철상 곡면이면, 측면(282)이 평면인 경우에 비하여, 도6,7에 나타낸 바와 같이 이 곡면상의 측면(282)에 풀리(22~24)의 톱니홈의 측면이 연속적으로 접촉하면서 풀리(22~24)가 회전하여 갈 때의, 맞물림이 스무스(smooth)하게 되고, 벨트(26)의 내주측에 있어서 원활한 동력 전달이 가능하게 된다. 따라서, 내톱니부(28)가 외측으로 부푼 곡면으로 되어 있기 때문에, 벨트(26)의 내주측의 전동 용량이 높다고 할 수 있다. 실제, 내톱니부(28)의 전동 용량은, 외톱니부(29)의 전동 용량의 약 2배이다. 요컨대, 벨트 내주측에 특별히 효율 좋게 동력 전달을 행하고 싶은 벨트 시스템에 있어서, 이 변형 예의 양면 톱니 벨트(26)는 최적이다.

내톱니부(28)의 1톱니 당의 전동 용량이 높기 때문에, 내톱니부(28)와 풀리(22~24)의 맞물림 톱니수가 작아도 소망의 동력을 전달하는 것이 가능하다. 따라서, 예를 들면, 도7의 (a)와 같은 벨트 시스템(21)에 대하여, 본 실시 형태의 양면 톱니 벨트(26)를 채용하면, 도7의 (b)와 같이 풀리(22~24)의 지름을 작게 하고, 벨트 시스템 전체를 콤팩트하게 하고, 벨트 시스템(21)에 관계되는 코스트를 삭감하는 것이 가능하게 된다.

실시 예

다음으로, 실시 예 1, 2 및 비교 예 1, 2에 관계되는, 양면 톱니 벨트를 제작하고, 전동 용량의 비교, 및 벨트 내구성 주행시험을 행하였다.

(벨트의 구성)

실시 예 1, 2, 및 비교 예 1, 2의 양면 톱니 벨트(공시체(供試體))에 대하여, 내톱니부 및 외톱니부의 피치, 및 내톱니부 및 외톱니부의 톱니 형상을 표1에 나타낸 구성으로 하였다. 또한 표1에, 각 벨트(공시체)에 있어서의, 내톱니부 및 외톱니부의, 톱니 높이와 치원폭에 대하여도 나타내었다.

그외 공통 사항으로서, 각 양면 톱니 벨트(공시체)는, 이하에 나타내는 구성으로 하였다.

(1) 벨트 폭: 10㎜

(2) 벨트 둘레 길이: 385㎜

(3) 심선: 심선의 제원을 표2에 나타낸다. 또, 심선의 접착 처리에 이용한 RFL액의 조성을 표3에 나타낸다.

(4) 톱니부를 구성하는 고무 재료(미가류 고무 시트)의 조성: 표4에 나타낸다. 톱니부를 구성하는 고무 재료는, 클로로프렌 고무를 주성분으로 하는 고무 조성물이다.

(5) 톱니부의 고무 경도(JIS K6253:2012 준거) : 듀로미터 A 경도로 약 75이다.

(6) 톱니포: 톱니포의 구성을 표5에 나타낸다. 실시 예 1, 2, 및, 비교 예 1에 대하여는, 벨트 내주 측, 벨트 외주 측 모두, 톱니포A를 이용하였다. 비교 예 2에 대하여는, 벨트 내주 측에 톱니포A를 이용하고, 벨트 외주 측에 톱니포B 를 이용하였다.

(벨트의 제조 방법)

(1) 상기 실시 형태에 기재한 수순으로, 상기 구성으로 이루어지는 실시 예 1, 2, 및 비교 예 1, 2의 양면 톱니 벨트(공시체)를 제조하였다. 가류는, 예비 성형체를 165˚C(프레스 금형의 표면 온도), 면압 5.0MPa로, 20분간 가열ㆍ가압하는 것에 의해 행하였다.

(2) 상기에 의해 제조된 양면 톱니 벨트(공시체)의, 벨트 길이 방향을 포함하는 단면에서의 일부 확대 단면도를, 실시 예 1은 도2, 실시 예 2는 도6, 비교 예 1은 도8, 및 비교 예 2는 도9에, 나타낸다.

(벨트 시스템)

실시 예의 평가에 관계되는 벨트 시스템은, 상기 실시 형태에 기재한 벨트 시스템(1)과 같은 것이고, 그의 개략 구성도에 대하여는, 도1의 것과 거의 동일하다.

여기에서, 각 풀리의 톱니 수 및 피치 지름을 표6에 나타낸다. 또한 각 풀리에 있어서의 벨트와의 맞물림 톱니수는, 모두 6 이상 확보되고 있다.

(평가 방법)

1. 벨트의 내외주에서의 전동 용량

내톱니부의 전동 용량 및 외톱니부의 전동 용량은, 각각, 일본 공업 규격 JIS SK6372 : 1995(일반용 톱니 벨트)에 있어서, 참고(일반용 톱니 벨트의 사용 방법)로서 기재된 별표(톱니형별 기준 전동 용량 표)로부터 판독되었다. 이 별표는, 「벨트의 전동 용량」을 산출하는 식(동규격 3.3.1항, 식7에 해당)에 기초하여 작성된 것이다. 여기에서, 판독해야할 소(小) 풀리의 회전수는 후술하는 내구성 주행시험에서의 주행 조건에 상당하는 1800rpm으로 하였다. 판독한 내톱니부의 전동 용량 및 외톱니부의 전동 용량의 결과를, 표6에 나타낸다. 또한, T5 톱니형을 가지는 톱니부의 전동 용량을 100으로 한 경우의 지수를 괄호 쓰기로 병기하였다.

2. 벨트 내구 주행 시험

실시 예 1, 2, 및 비교 예 1, 2의 양면 톱니 벨트(공시체)를 이용하여, 벨트 내구 주행 시험을 도1에 나타내는 레이아웃, 및 표6에 나타내는 주행 조건으로 행하였다. 또한, 시험에 앞서, 주행 전의 벨트 장력을 음파식 장력계(미쯔보시社製, 상품명 「닥터 텐션 타입 IV」)로 측정하였다. 그리고, 벨트 내구 주행 시험을 개시하고, 주행 후(표6에 나타내는 굴곡 회수에 달하고, 주행을 정지시킨 직후)의 벨트 장력을 재차 측정하였다. 표6에는, 주행 전후의 각 벨트의 장력으로부터 벨트 장력 유지율의 값을 산출한 결과를 나타내었다. 벨트 장력 유지율의 값이 높을수록, 동력 전동 시의 벨트와 풀리의 맞물림성, 및 심선의 내굴곡피로성이 양호하다는 것을 나타낸다. 또, 주행에 있어서의 벨트의 고장에 대하여 관찰하고, 톱니 이지러짐, 치원부의 균열, 점핑 등의 좋지 않은 상태가 생긴 경우에 대하여는, 그의 고장 현상을 기재하였다.

(평가 결과)

벨트의 내외주에서의 전동 용량, 및 벨트 내구 주행 시험의 평가 결과는, 표6에 나타낸다. 평가(판정)는, 하기 A 또는 B로 하였다.

즉, 벨트의 내외주에서의 전동 용량을 다르게 하는 것이 가능하고, 게다가, 벨트 내구 주행 시험의 결과, 벨트의 고장이 없고, 벨트 장력 유지율이 63% 이상의 것에 대하여는, 동력 전동 시의 벨트와 풀리의 맞물림성, 및 벨트의 내구성을 확보하면서, 벨트의 내외주에서의 전동 용량이 다른 동기 전동 벨트 시스템에 적용할 수 있다고 간주되는 것으로 하여 판정 A로 하였다.

벨트의 내외주에서의 전동 용량을 다르게 하는 것이 가능하지 않은 경우, 혹은, 벨트 내구 주행 시험의 결과, 벨트의 고장이 있었던 경우나, 벨트의 고장이 없어도, 벨트 장력 유지율이 63%에 미치지 않은 것에 대하여는, 동력 전동 시의 벨트와 풀리의 맞물림성, 및 벨트의 내구성을 확보하면서, 벨트의 내외주에서의 전동 용량이 다른 동기 전동 벨트 시스템에 적용할 수 있다고 간주되지 않는 것으로 하여 판정 B로 하였다.

표6의 평가 결과에 의하면, 실시 예 1, 2는, 내구 주행 후의 벨트 장력 유지율에 문제는 없고, 동력 전동 시의 벨트와 풀리의 맞물림성, 및, 심선의 내굴곡피로성이 양호하고, 벨트의 고장도 없고, 벨트의 내구성이 양호한 결과로 되었다.

이것은, 실시 예 1에 대하여는, 외톱니부(S5M 톱니형)의 전동 용량(367W)이 내톱니부(T5 톱니형)의 전동 용량(183W)의 약 2배인 만큼, 벨트 외주 측에서 특별히 효율 좋게 동력 전달이 행해졌기 때문이라고 상정된다. 실시 예 2에 대하여는, 내톱니부(S5M 톱니형)의 전동 용량(367W)이 외톱니부(T5 톱니형)의 전동 용량(183W)의 약 2배인 만큼, 벨트 내주 측에서 특별히 효율 좋게 동력 전달이 행해졌기 때문이라고 상정된다.

비교 예 1은, 종래의 일반적인 양면 톱니 벨트이고, 풀리와의 맞물림성이 그다지 스무스하지 않고, 전동 용량(183W)이 그다지 크지 않은 톱니형(T5 톱니형)으로 이루어지는 톱니부를 벨트의 내외주에 가지고, 벨트의 내외주에서의 전동 용량을 다르게 하는 것이 가능하지 않은 만큼, 실시 예 1, 2의 경우 정도만큼은, 벨트 내주 측 또는 벨트 외주 측에서 효율 좋게 동력 전달이 행해지지 않는 것이 상정되었다. 벨트의 내구성에 관하여는, 당 주행조건 하에서는 풀리와의 맞물림성에 지장은 없고, 실용상 문제 없는 결과였다.

비교 예 2는, 당 주행조건 하에서는 벨트의 내구성이 가장 뒤떨어지는 결과로 되었다. 이것은, 외톱니부가, 내톱니부(T5 톱니형)에 비하여, 전동 용량이 크고(지수 111), 풀리와의 맞물림이 스무스한 톱니형(S2M 톱니형)으로 형성되어 있다. 그러나, 내톱니부와 외톱니부의 피치가 다른 것에 의해, 벨트 길이 방향에 있어서의 내톱니부와 외톱니부의 위치가 반드시 일치하는 것은 아니다. 그 때문에, 벨트의 구부림 강성이 전체적으로 크게 된 만큼, 벨트와 풀리와의 맞물림성이 나쁘게 되고, 심선의 굴곡피로성이 악화했기 때문이라고 상정된다.

본 발명을 상세히, 또 특정의 실시 형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하는 것 없이, 다양한 수정이나 변경을 가하는 것이 가능하다는 것은, 당업자에게 명백하다.

본 출원은, 2017년12월26일 출원의 일본 특허출원 2017-249346호, 및 2018년12월11일 출원의 일본 특허출원 2018-231301호에 기초한 것이고, 그 내용은 여기에 참조로서 포함된다.

1 벨트 시스템
2~5 풀리
6 양면 톱니 벨트
7 심선
8 내톱니부
9 외톱니부
10 톱니포

Claims

벨트의 내주 측에 벨트 길이 방향을 따라 소정의 피치로 나열한 복수의 내톱니부와, 벨트의 외주 측에 상기 벨트 길이 방향을 따라 소정의 피치로 나열한 복수의 외톱니부를 가지는 양면 톱니 벨트에 있어서,
상기 복수의 내톱니부의 상기 피치와 상기 복수의 외톱니부의 상기 피치가 같고, 또한, 상기 내톱니부와 상기 외톱니부에서 상기 벨트 길이 방향에 있어서의 위치가 일치하고,
상기 내톱니부와 상기 외톱니부의 톱니 형상이 비상사인 것을 특징으로 하는 양면 톱니 벨트.
제1항에 있어서,
상기 내톱니부와 상기 외톱니부에서 측면의 형상이 서로 다른 것을 특징으로 하는 양면 톱니 벨트.
제2항에 있어서,
상기 내톱니부와 상기 외톱니부 중의 한쪽의 톱니부의 측면이 평면이고, 다른 쪽의 톱니부의 측면이 곡면인 것을 특징으로 하는 양면 톱니 벨트.
제3항에 있어서,
상기 다른 쪽의 톱니부의 측면이 외측으로 부푼 철상 곡면인 것을 특징으로 하는 양면 톱니 벨트.
제4항에 있어서,
상기 다른 쪽의 톱니부의 측면이 원호면을 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 톱니 벨트.
제5항에 있어서,
상기 다른 쪽의 톱니부의 측면이 복수의 원호면이 서로 이어진 면형상인 것을 특징으로 하는 양면 톱니 벨트.
제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다른 쪽의 톱니부는, 상기 외톱니부인 것을 특징으로 하는 양면 톱니 벨트.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내톱니부와 상기 외톱니부에서, 톱니부를 구성하는 고무의 경도가 같은 것을 특징으로 하는 양면 톱니 벨트.