JPH0122991Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は歯付ベルトとプーリとの組合せからな
る歯付ベルトの駆動装置の改良に関するものであ
る。

今日、一般に使用されている歯付ベルトとプー
リとの組合せ体からなる駆動装置としては、
RMA（Rubber Manufactures Association）IP
−24（1978年）に定められているように、断面台
形のベルト歯部とその歯部と相似形のプーリとの
噛み合いによる伝動システムがある。ところがこ
の種のベルトはプーリと噛み合う場合、歪がベル
ト歯部の歯元に集中し、ベルト歯部の歯先はプー
リと完全に係合した時でも歪むことが無く、ベル
ト歯部は大部分不必要で本質的にほとんど荷重を
受けていない。また、荷重はベルト歯部から抗張
体へ不均等に伝達され、かつベルト歯部の歯先が
プーリ歯側面と係合中に干渉が起る欠点が見られ
た。

かくして台形状のベルト歯部はこのような歪み
集中、荷重のベルト歯部から抗張体への不均等な
伝達及び歯の干渉を生じるため、改善が望まれて
いた。

そこで、これに対応し叙上の点を改善した装置
としてベルト歯部が互いに交差すると共にそれぞ
れ等しい半径を有する２つの円弧からなり、所定
荷重下で1/2次の等色しまの輪郭とほゞ等しい輪
郭をもつ歯付ベルトと、このベルト歯部とコンジ
ユゲートである円弧状の溝を有するプーリとを組
合せたものが提供された。（米国特許第3756091号
明細書参照） しかしながらこの装置の大きな欠点の１つはベ
ルト歯部の歯元とプーリとのバツクラツシユが大
きく設計されているところから、ベルトの駆動開
示時、ベルトあるいはプーリの移動代が大きくな
つてベルト溝部表面はプーリにこすられて摩耗し
やすくなり、かつこのため、抗張体は痛められ、
ベルト寿命が短かくなることである。この現象は
歯付ベルトを小プーリに掛張した場合とが、逆運
転した場合には特に顕著であるが、ベルト溝部表
面がプーリ歯先に接するように設計したこともそ
の原因の１つである。

そのため、更にこれを改善すべく、例えば米国
特許第4233852号明細書に開示されているように、
ベルト歯部の高さをプーリ溝部の深さより大きく
して、ごく限られたベルト歯の先端部をプーリ溝
部の底面で干渉させることによつて、ベルト溝部
をプーリの歯部表面によつてこすられるのを防止
すると共にベルト溝部とプーリ歯部とのたたき音
を防止している。

しかし、上記の装置の大きな欠点はベルト歯部
の歯元クラツクが短期間に生じることである、即
ち、歯付ベルトとプーリ間のバツクラツシユはベ
ルト歯元部あるいはベルト歯部の中央部で最も大
きく、ベルトの歯先で小さくなるように設計さ
れ、そのためベルト駆動中、ベルト歯は中央部分
から歯先に至つて徐々に大きな圧縮応力を受け、
ベルトがプーリから抜ける時、プーリ歯先はベル
ト歯側面に対して徐々に大きな力を与えながら回
転する。その結果、ベルト歯元にかかる剪断力
（抗張体と歯部を離そうとする力）は大きくなり、
歯元クラツクが生じやすくなる。

本考案は上述の如き状況に対処して更にそのよ
うな点を改善することを課題とし、ベルトとプー
リとの噛み合い中にベルト歯部の側圧をベルト歯
元から歯先付近に至つて徐々に小さくしてベルト
がプーリから抜ける時にプーリ歯先をベルト歯部
側面に対して徐々に小さな力を与えつつ回転さ
せ、これによつて早期のベルト歯元クラツクを防
止し、また噛み合い時においてベルト歯の先端部
をプーリ溝部底面に接触させることを目的とする
ものである。

即ち、上記目的に適合する本考案の特徴はプー
リと歯付ベルトからなり、前記プーリは断面形状
において両端部の円弧とこれを連結する直線部分
の表面部からなるプーリ歯部、この歯部間に形成
される１つの中心をもつ円弧のプーリ溝部そして
プーリ歯部とプーリ溝部を連結する直線状の接合
部から構成され、一方歯付ベルトはベルト長手方
向に一定ピツチで歯部と溝部を交互に有しベルト
歯部のうちベルト溝部表面からベルト歯部高さの
60〜90％までの第１領域がベルト歯元を円弧の一
部とし、残りの領域を互いに交差する２つの楕円
弧領域とこの領域と前記ベルト歯元を連結する直
線状の接合部から構成され、またベルト歯頂部に
至る残りの第２領域が円弧からなる歯付ベルトの
駆動装置であり、歯付ベルトとプーリの静的噛み
合い状態においてベルト歯部とプーリ溝部間のバ
ツクラツシユがベルト歯部の第１領域でベルト歯
元から直線的に増大し、また第２領域ではベルト
歯頂部付近に至つて徐々に小さくなる関係にある
歯付ベルトの駆動装置である。

以下、更に本考案の具体的特徴を添付図面に示
す実施例を参照しつつ説明する。

第１図は本考案の歯付ベルトの駆動装置に使用
するプーリの歯部を直線状に展開した断面図であ
り、プーリＡのプーリ歯部１は曲率半径r₁の円弧
２で形成されるプーリ歯先両端３，３′と直線で
形成される歯先表面部４から構成され、またこの
プーリ歯部間のプーリ溝部５は溝部の中心線６上
に中心点７を有する曲率半径r₂の円弧８から形成
され、この溝部の中心点７はプーリ歯先両端３，
３′の円弧の中心点９，９′と同一ライン１０上に
ある。従つて、プーリ溝部の高さH_Pはr₁とr₂を加
えたものであり、又r₂はr₁の約３倍である。

そして、上記プーリ歯部１とプーリ溝部５を連
結する両接合部１１，１１′は直線からなつてお
り、この両接合部１１，１１′のなす角度θ_Pは約
15〜20゜である。

尚、この直線状の接合部１１，１１′の領域は
上記曲率半径r₁とr₂の組合せにより決定される。

一方、上記のようなプーリに適用できる歯付ベ
ルトＢは第２図に示されるが、ゴム又はその他の
弾性体よりなり、ベルト長手方向に一定ピツチで
歯部１６と溝部１５を交互に有し、ベルトピツチ
ライン１４上にガラス繊維、ポリエステル繊維、
アラミド繊維等からなるロープの抗張体を埋設
し、更に上記歯部１６及び溝部１５の表面を織物
で被覆することによつて構成されそのベルト歯部
１６が第２図に示されるようにプーリ溝部の側壁
の形状に準じて形成されるものである。かかるベ
ルト歯部１６の構成はベルト溝部表面２４からベ
ルト歯部高さH_Bの60〜90％までの第１領域H₁と
その末端からベルト歯の最先端即ち、歯頂部１７
に至る第２領域H₂から構成され、このうち上記
第１領域H₁はプーリ溝部側壁から側圧を受ける
ところであり、中心点２９をもつ曲率半径R₁の
円弧（ただし、R₁＜r₁）からなるベルト歯元２
２，２２と、このベルト歯元の円弧に連結した角
度θ_Bの直線状の接合部２１，２１及び第２領域
H₂内で交差するような２つの楕円弧２８，２８
からなり、また第２領域H₂はプーリ溝部底面２
０から圧力を受けるところであり、ベルト歯の中
心線２６上に中心点１８をもつ半径R₂の円弧１
３で形成されている。なお第１領域H₁と第２領
域H₂の結合部は直線１２，１２で結んでも差支
えない。

しかして、以上のようなプーリと歯付ベルトの
静的噛み合いにおいて、ベルト歯部１６とプーリ
溝部側壁８間のバツクラツシユａは、第３図に図
示される如く、第１領域H₁においてベルト歯元
２２の分離点ｂから第２領域の境界点Ｃに至るま
で直線的に増大し、また第２領域H₂では上記境
界点Ｃからベルト歯先に向つて徐々に小さくなつ
ている。

そして、上記第１領域H₁内のバツクラツシユ
ａの勾配θは一般に15″〜20゜好ましくは１〜4゜の
範囲に設定され、また、ベルト歯部の高さH_Bは
プーリ溝部の深さH_Pより２〜15％程度大きくし
てベルト歯部をプーリ溝部底面と圧接せしめるこ
とも可能である。

更に、ベルト歯元の曲率半径R₁についてはプ
ーリ歯先の曲率半径r₁より約０〜20％小さくす
る。

叙上のようにして予め設計されたプーリにベル
ト歯部の第１領域H₁及び第２領域H₂において上
記バツクラツシユの関係を満足する歯付ベルトを
組合せると、第４図に示されるように、噛み合い
中にベルト歯部１６における第１領域H₁はプー
リ溝部側壁８によつてベルト歯元２２から第２領
域の境界点Ｃに至つて徐々に小さくなるような側
圧を受け、また第２領域H₂はプーリ溝部側壁８
よりもむしろプーリ溝部底面２０から圧力Ｆを受
ける。そして、その後、ベルトが従動軸に取付け
たプーリから抜ける時、プーリ歯部の第１領域
H₁はプーリ歯先３から徐々に小さな剪断力を受
けるため、モーメントの関係からベルト歯元２２
にかかる剪断力（抗張体とベルト歯部を離そうと
する力）が増大せず、歯元クラツクが生じにくく
なり、しかもベルトがプーリからスムーズに抜け
る効果がある。（第５図イ，ロ，ハ，ニ参照）し
かし、従来の如くベルト歯部がベルト歯先で小さ
く中央部付近から歯先方面にかけて大きな圧縮応
力を受けると、ベルト歯元にかかる剪断力は徐々
に大きくなつて設計予測値以上になり、そしてこ
れの繰り返しによつてベルト歯元が大きく疲労し
歯元クラツクが短期に生じやすくなるが、これは
従来の駆動装置で見られたところである。

また、ベルト歯部の第２領域H₂は円弧形をな
し、かつわずかに突出した状態になつているが、
プーリの歯先と干渉せず、しかも上記第２領域
H₂はプーリ溝部底面２０と圧接してベルト歯部
１６をサポートするためベルト溝部表面２４がプ
ーリ歯部表面４と強くこすれ合うこともなく、ま
た圧接することにより上記第２領域H₂は弾性的
に変形してプーリ溝部底面２０と当接すると共に
ベルト溝部表面２４とプーリ歯部表面４とのたた
き音も防止できる。

従つて、本考案の駆動装置では歯付ベルトの歯
部１６を２つの領域に区分し、しかも２つの領域
に夫々別の機能を分担させており、これを満足す
るためには前記のとおり第１領域H₁はベルト歯
部高さH_Bの60〜90％であり、60％以下ではベル
ト歯部の中央部分から歯先方向にかけてベルト歯
部の受ける側圧が大きくなつて歯元クラツクが生
じやすくなり、また一方90％より大きくすると第
２領域H₂を明確に出現させることが困難である。

以上詳述したように本考案の駆動装置は一般に
知られた円弧形のプーリ溝部側壁をもつプーリと
第１領域と第２領域に機能的に区分された歯部を
有する歯付ベルトを組合せたものであるから上記
ベルト歯部の第１領域はプーリ歯先から徐々に小
さな応力を受けながらプーリから外れるために、
ベルトの歯元クラツクが起らずにスムーズに外
れ、またベルト歯部の第２領域の存在によつてベ
ルト歯部は噛み合い時においてプーリ溝部底面と
弾性的に圧縮変形し、これによつてベルト溝部表
面がプーリ歯部表面とこすれ合うことも少なくな
り、更にはこの間におけるたたき音も防止できる
等の特長を有し、きわめて効果的な駆動装置であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の駆動装置に使用するプーリの
歯部を直線的に展開した断面図、第２図は第１図
に示されたプーリと本考案に使用する歯付ベルト
とを組合せた状態図、第３図は第２図におけるプ
ーリとベルト間のバツクラツシユを示す図、第４
図は歯付ベルトとプーリの駆動時の係合状態にお
けるベルト歯部にかかる側圧分布状態を示し、第
５図イ，ロ，ハ，ニは歯付ベルトが従動軸に取付
けたプーリから外れる時の状態図である。 Ａ……プーリ、Ｂ……歯付ベルト、１……プー
リ歯部、２……円弧、３，３′……プーリ歯先両
端、４……歯先表面部、５……プーリ溝部、６…
…中心線、７，９，９′……中心点、８……円弧
（プーリ溝部側壁）、１１，１１′……接合部、１
５……ベルト溝部、１６……ベルト歯部、１７…
…ベルト歯頂部、２１……接合部、２２……ベル
ト歯元、２４……ベルト溝部表面、２８……楕円
弧、H_B……ベルト歯部高さ、H₁……第１領域、
H₂……第２領域、ａ……バツクラツシユ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. プーリと歯付ベルトからなり、前記プーリは断
   面形状において両端部の円弧と、これを連結する
   直線部分の表面部からなるプーリ歯部、この歯部
   間に形成される１つの中心をもつ円弧のプーリ溝
   部、そしてプーリ歯部とプーリ溝部を連結する直
   線状の接合部から構成され、一方、歯付ベルトは
   ベルト長手方向に一定ピツチで歯部と溝部を交互
   に有し、ベルト歯部のうちベルト溝部表面からベ
   ルト歯部高さの60〜90％までの第１領域がベルト
   歯元を円弧とし、他の部分を互いに交差する２つ
   の楕円弧領域そしてこの領域と前記ベルト歯元を
   連結する直線状の接合部からなり、またベルト歯
   頂部に至る残りの第２領域が円弧であり、しかも
   前記歯付ベルトとプーリの静的な噛み合い状態に
   おけるベルト歯部とプーリ溝部間のバツクラツシ
   ユがベルト歯部の第１領域でベルト歯元から第１
   領域と第２領域間の境界点に至るまで直線的に増
   大すると共に第２領域では上記境界点から徐々に
   小さくなる関係にあり、更にベルト歯部の高さが
   プーリ溝部の深さより大きく、ベルト駆動時ベル
   ト歯部がプーリ溝部底面に圧接してなることを特
   徴とする歯付ベルトの駆動装置。