JPH02221735A - 歯付ベルト及び歯付ベルトの駆動装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は歯付ベルト及びこれを用いた駆動装置、より詳
しくは歯付ベルトがプーリとの円滑な噛合を達成すると
共に高負荷伝動の時における歯付ベルトとプーリとの噛
合時における異音あるいは騒音を減少せしめた歯付ベル
ト及び歯付ベルトの駆動装置に関する。

（従来技術） 歯付ベルトは滑りの無い確実伝動が可能であり、他の確
実伝動の一つである歯車とチェンとの駆動装置に比べ、
給油が不要となり、低騒音などの利点があるため、近年
その需要は増大の一途を辿っている。一般に広く利用さ
れている歯付ベルトとプーリの組合せからなる駆動装置
としてＲＭＡＩｐ−２４（１９７８年）に規定されてい
るように、断面逆台形のベルト歯部とこの歯部と相似形
の溝群を周面に設けたプーリとの噛合による伝動システ
ムが在る。

その他、米国特許第３，７５６，０９１号明細書、同第
４，５１５，５７７号明細書に開示されているこの種の
伝動システムを構成する歯付ベルトの歯部は、先端部分
にて互いに交差するそれぞれ等しい曲率半径を有する一
対の円弧から成る丸歯によって構成され、またこれに対
応して、プーリもその周面に一つの円弧から形成された
プーリ溝部が形成され、この歯付ベルトがプーリと噛み
合った折、ベルト歯部はプーリの溝部底部に接触若しく
は圧縮係合し、ベルト溝部表面の摩耗を減少せしめるこ
とを意図した構成から成っている。

又米国特許第４，１０８，０１１号明細書（特公昭５７
−５１５８９号公報に相当）には、ベルトのピッチライ
ン上に中心点を有する一対の円弧から成る丸歯を有する
歯付ベルトと、このベルト歯部と相似形の溝部をプーリ
の周面に設けたプーリの組合せからなり、歯付ベルトを
プーリに圧縮係合させて騒音防止を改良した歯付ベルト
の駆動装置が開示されている。

更に、歯付ベルトをプーリに圧縮係合させてベルト駆動
時の騒音を軽減させる駆動装置としては、特公昭５９−
１８９６号公報、特開昭５８−１６０６４９号、特開昭
５８−１６０６５９号また実公昭６１−３２１８６号公
報にも開示されている。

このように今日の歯付ベルトは断面逆台形の歯部を有す
るもの、あるいは一対の円弧面の一定から成る丸歯を有
する歯付ベルトがその主流を占めている。

（発明が解決しようとする課題） このように今日の丸歯ベルト及びその駆動装置における
騒音防止対策としては、ベルト歯部の高さをプーリ溝部
の深さより大きくしてベルト歯部をまずプーリ溝部底面
に圧縮変形させて、ベルト溝部表面とプーリ歯部表面と
のたたき音を防止するものであった。しかし、ベルト歯
部がプーリ溝部へ嵌入するとき、ベルト歯部の先端部が
一時にプーリ溝部に当接するためにここにおいて圧縮変
形を起こしにくく充分な衝突エネルギーを吸収出来ない
問題があり、やはり衝突音による騒音が発生していた。

更には、ベルトがプーリから離れる時にプーリ歯先部が
ベルト歯部をこすりながら回転する場合があり、この時
に騒音が発生していた。

とりわけ、高負荷伝動時においては、ベルト歯部はプー
リ溝部側壁に強く圧接されており、ベルトがプーリから
離れる時にプーリ歯先部がベルトの歯元部よりも歯先部
領域で干渉しながら回転するため、騒音だけでなくベル
ト歯元部が大きな応力集中を受け、クラックを発生しや
すい原因になっていた。そのため、ベルト歯部をプーリ
溝部に圧縮係合させるだけでは十分な騒音防止対策には
ならず、高負荷伝動用には更に改善する必要があった。

本発明はこのような問題点を改善するものであり、特に
高負荷伝動の条件下においてベルト歯部をプーリ溝部に
スムーズに噛み合わせ、ベルト歯部とプーリとの接触点
を準じ変化させることによってベルト歯部とプーリ溝部
との衝突音を緩和させ、またベルトがプーリから抜ける
ときにベルト歯部がプーリ歯先部によって干渉を受けず
に走行して騒音を軽減し、しかも効率よく動力を伝達す
ることが出来る歯付ベルト及び歯付ベルトの駆動装置を
提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 即ち、本発明に係る歯付ベルトはベルト本体のピッチラ
イン上に抗張体を埋設し、ベルト本体に一定ピッチで歯
部を有し、該ベルト歯部がベルト歯部中心線に対して左
右対称であってベルト歯元部、動力伝達領域そしてベル
ト歯先部からなり、前記ベルト歯先部に少なくとも２つ
以上の突起部を設けると共に動力伝達領域とベルト歯先
部の境界部分にコーナー部を設けたものである。

ここに、前記ベルト歯部は種々の態様が可能であり、そ
の１つは請求項２に記載するように動力伝達領域は曲率
半径ＲＡの円弧で形成され、一方ベルト歯先部も曲率半
径ＲＢの円弧で形成され、ＲＡがＲＢより大きくなって
いる。

また、他の態様としては請求項３記載の如く、前記動力
伝達領域とベルト歯先部を形成する円弧の中心点はいず
れもベルト本体内にある。

また、請求項４に記載するようにベルト歯部の動力伝達
領域がベルトランドラインからベルト歯部高さの１０〜
２５％離れた点を始点とし、また該ラインからベルト歯
部高さの５０〜８０％離れた点を終点とする領域であり
、前記始点Ｓと終点Ｆを結ぶ直線とベルト歯部中心線と
の角度が９〜２０°である。

また、請求項５に記載するように動力伝達領域とベルト
歯先部の境界部に位置するコーナー部はベルトランドラ
インからベルト歯部高さの５０〜８０％離れた終点Ｆに
一致する。

更に、歯付ベルトの駆動装置に関する請求項６において
は、ベルト本体のピッチライン上に抗張体を埋設し、ベ
ルト本体に一定ピッチで歯部を設け、該ベルト歯部の側
壁がベルト歯先部、動力伝達領域およびベルト歯先部か
らなり、ベルト歯先部に少なくとも２つ以上の突起部と
動力伝達領域とベルト歯先部の境界部分にコーナー部を
有する歯付ベルトと、これに噛み合う歯付プーリがらな
り、前記歯付ベルトとプーリとの噛み合い時にベルト歯
先部に設けた突起部と前記コーナー部を順次連続的にプ
ーリ溝壁面に当接させるようになっている。

また、請求項７においてはベルト歯部の少なくとも一方
の側面をプーリ溝壁面に接触させた状態において、前記
ベル歯元部とプーリ溝壁間及びベルト歯先部とプーリ溝
壁間にそれぞれバックラッシュを設け、さらにベルト歯
部の動力伝達領域をその領域内でプーリ溝壁に接触させ
てもよい。

（作用） 上記構成を有する本発明の歯付ベルトは、ベル歯先部に
少なくとも２つ以上の突起部そしてベルト歯先部と動力
伝達領域との境界部分にコーナー部を有しており、この
ベルトがプーリに噛み合うとき、前記突起部とコーナー
部がプーリ溝側壁に順次連続的に当接してベルト歯部と
プーリとの接触点が順次変化し、これによってベルト歯
部とプーリとの衝突エネルギーが吸収され衝突音が緩和
される。

また、ベルト歯部の動力伝達領域の立上り角度（圧力角
）を大きくし、またその領域を特定することにより、ベ
ルト歯部に効率よく大きな動力を伝達することが可能で
、またベルト歯部のグリップ力を高めてベルトのジャン
ピングを阻止できる。

更に、駆動装置においても同様にベルト歯部とプーリ溝
部との衝突音及び騒音を緩和することができ、またベル
トとプーリとが噛み合った際にベルト歯元部とプーリ溝
壁間そしてベルト歯先部とプーリ溝壁間にバックラッシ
ュがそれぞれ存在する状態にすると、ベルトはプーリ溝
壁に干渉せずに噛み合い、またベルトがプーリから抜け
る時にもプーリ歯先部はベルト歯部の表面を大きくこす
らずにスムーズに回転する。

（実施例） 以下、更に本発明の実施例を添付図面に従って説明する
。第１図は本発明の係る歯付ベルトの歯部正面図、第２
図は他の歯付ベルトの歯部正面図、そして第３図は第１
図に示す歯付ベルトに噛み合うプーリの溝部正面図であ
る。

本発明において使用される歯付ベルト（１）は第１図に
示すように、そのベルト本体（２）をゴム、合成樹脂な
どのゴム状弾性体によって構成し、ベルト本体（２）の
裏面長手方向には一定のピッチでベルト歯部（３）とベ
ルト溝部（４）が交互に形成され、ベルト本体（２）の
ピッチライン（５）上にはガラス繊維、アラミド繊維な
どの低伸度高強力のローブ状の抗張体が埋設されている
。そして、ベルト歯部（３）およびベルト溝部（４）に
よって構成されるベルト（１）の裏面側はカバー帆布に
よって全面連続的に被覆されている。

このベルト歯部（３）はベルト歯部の中心線（１）に対
して左右対称で、ベルト歯部の側壁はベルトランドライ
ン（６）からのびるベルト歯元部（７）、側壁の中間部
に位置する後述する始点Ｓから終点Ｆに至る動力伝達領
域（８）そしてベルト歯先部（９）との一連の領域から
構成されている。

ベルト歯元部（７）はベルト溝部（４）内に位置する中
心点（１０）を持つ半径Ｒｃの円弧の一定によって形成
され、また動力伝達領域（８）はピッチライン（５）上
にあってベルト溝部（４）の上方に位置する中心点（１
１）をもつ曲率半径ＲＡの円弧の一定から形成され、後
述するように該領域の立上り角度が大きくなっている。

また、ベルト歯先部（９）は曲率半径Ｒ０より小さい半
径ＲＢｔｒ：もち、中心点（１２）をピッチライン（５
）上でベルト歯部（３）の上方に位置する円弧より形成
され、そして動力伝達領域（８）との境界部（１３）は
コーナー部（１４）になっている。従って、ベルト歯先
部（９）は動力伝達領域（８）の円弧の延長線よりかな
り内側に位置しており、前記境界部（１３）にコーナー
部（１４）が出現する。

更に、ベルト歯先部（９）にはその表面から突出した円
弧状の突起部（１５）が少なくとも２つ以上設けられ、
プーリ溝部に当接し、圧縮変形しやすくなっている。

前記動力伝達領域（８）はベルト歯元部（７）との境界
になる始点Ｓとベルト歯先部（９）との境界部（１３）
、即ち終点Ｆに至る領域であるが、この境界部（１３）
はベルトランドライン（６）からベルト歯部高さＨＢの
５０〜８０％程度離れた所に位置している。

また一方、始点Ｓはベルトランドラインからベルト歯部
の高さＨＢの１０〜２５％程度離れた所に位置している
。この領域（８）はプーリ溝壁に当接して効率よく動力
伝達を担うところとなり、また大きな圧縮歪を受ける場
所にもなる。

尚、該境界部（１３）がベルト歯部高さの８０％を越え
てベルトランドラインから遠ざかると、ベルト歯元部は
モーメントの関係から大きな応力を受けることになり、
歯元クラックが生じやすくなる。

また、前記動力伝達領域（８）の始点Ｓと終点Ｆを結ぶ
直線（１６）とベルト歯部中心線（１）との角度ａ、即
ち圧力角は９〜２０°、好ましく１３〜１８°であり、
この圧力角が２０°を越えるとベルト歯部を押上る分力
が大きくなってベルト歯部のグリップ力が小さくなり、
ベルトのジャンピングが起こりやすくなる。また、一方
圧方角が９°未満になるとベルト歯部にかかる動力伝達
方向の分力が大きくなって、伝達効率が上昇する反面、
ベルト歯元部（７）には大きなモーメントの作用により
ベルト歯元部のクラックが発生しやすくなる。

また、第２図に示す歯付ベルト（１）はベルト歯部（３
）の動力伝達領域（８）とベルト歯先部（９）の形試が
第１図に示されるベルト歯部と異なっており、動力伝達
領域（８）はピッチライン（５）とベルト本体表面（１
７）との間にあって、かつベルト溝部（４）の上方に中
心点（１１）をもつ曲率半径ＲＡの円弧から形成されて
おり、またベルト歯先部（９）もベルト本体表面（１７
）とベルトピッチライン（５）との間にあってベルト歯
部（３）の上方に中心点をもつ曲率半径ＲＢの円弧から
形成されている。従って、この場合にもベルト歯先部（
９）の表面も動力伝達領域（８）の延長線から遠ざかっ
た位置にあり、この境界部には明確なコーナー部（１４
）が出現する。

また、ベルト歯先部（９）にはその先端部に表面から突
出した円弧状の突起部（１５）が２つあり、この突起部
（１５）の突出量、即ちベルト歯先部表面から最先端ま
での高さｈはベルト歯部高さＨＢの５〜１０％程度であ
る。

従って、本発明に係るベルトでは動力伝達領域（８）と
ベルト歯先部（９）の円弧の中心点の位置は特に限定さ
れるものではなく、これらの境界部にコーナー部（１４
）が出現すればよい。コーナー部（１４）はベルト歯先
部（９）に設けた突起部（１５）と共にプーリ溝部に順
次連続的に接触する部分になるため、ある程度出現させ
る必要がある。そのため、動力伝達領域（８）を円弧で
なく直線状平面、楕円の一定等であってもよい。

一方、前記歯付ベルト（１）に噛み合うプーリの例とし
ては、例えば第３図に示すようにプーリ歯部（２１）は
中心点（２２）を有する半径ｒｐの円弧で形成されるプ
ーリ歯先部（２３）と曲線で形成される歯先表面部（２
４）及びプーリ溝部中心線（２５）上にあってプーリ溝
（２６）内に中心点（２７）を有する曲率半径ｒ、１の
円弧とこれに連結する直線部分（２８）を組合せた凹状
のプーリ溝壁（２９）によって構成されている。

このような第１図に示す歯付ベルト（１）が第８図に示
すプーリ（２０）に噛み合う場合の態様は第４図〜第６
図のモデルに示されるように、まずベルト歯部（３）が
プーリ溝部（２６）に嵌入するとベルト歯先部の２つの
突起部（１５）がプーリ溝壁（２９）に干渉せずに連続
的に又は同時に当接して圧接変形する。続いて、動力伝
達領域（８）とベルト歯先部（７）の境界部に位置する
コーナー部（１４）がプーリ溝壁（２９）に当接した後
、動力伝達領域（８）がプーリ溝壁（２９）に密接し、
ベルト歯元部（７）とプーリ歯先部（２３）との間及び
ベルト歯先部（９）とプーリ溝壁（２９）との間にバッ
クラッシュが存在する状態になり、ベルト歯部（３）の
プーリ溝部（２６）への噛み合いが完了する。

従って、ベルト歯部（３）がプーリ溝部（２６）に嵌入
する時に、ベルト歯部とプーリとの接触点、即ち突起部
（１５）とコーナー部（１４）が順次連続的に当接して
圧縮変形し、動力伝達領域（８）がプーリ溝壁（２９）
に密接するようになり、ベルト歯部（３）とプーリ溝部
（２６）との衝突エネルギーが吸収され衝突音が緩和さ
れる。更には、噛み合いが完了した後、ベルト歯元部（
７）とプーリ歯先部（２３）間及びベルト歯先部（９）
とプーリ溝壁（２９）との間にバックラッシュがあるた
め、プーリ歯先部（２３）がベルト歯部の側壁をこすら
ずにスムーズに回転するためにベルト歯部（３）はプー
リから容易に抜ける。

（効果） 以上のように請求項１に記載した歯付ベルトは、ベルト
歯先部に少なくとも２つ以上の突起部とベルト歯先部と
動力伝達領域の境界部にコーナー部があるため、該ベル
トがプーリに噛み合う時に、前記突起部そしてコーナー
部が順次連続してプーリ溝壁面に当接しかつ圧縮変形し
てベルト歯部とプーリとの接触点が変化し、これによっ
てベルト歯部とプーリとの衝突エネルギーを吸収して衝
突音を軽減する効果がある。

また、請求項２及び８に記載したベルト歯部においては
、動力伝達領域とベルト歯先部との境界部においてより
明確にコーナー部が出現するためにベルト歯部とプーリ
との接触点が明らかになりベルト歯部とプーリ溝部との
衝突音をより一層緩和させる効果がある。

また、請求項４に記載したベルト歯部の動力伝達領域は
限定された範囲内にあり、請求項５においては動力伝達
領域の立上り角度が制限されているため、これによりベ
ルト歯部が効率よく大きな動力を伝達することが出来、
またベルト歯部のグリップ力も高まってベルトのジャン
ピングも阻止できる効果がある。

更に請求項６に記載されて駆動装置では、ベルト歯部と
プーリ溝部との衝突音及び騒音を緩和すると共に、大き
な動力を効率よく伝達できる効果がある。

また、請求項７においてはベルトとプーリとを静的に噛
合せた場合、ベルト歯元部とプーリ歯先部間及びベルト
歯先部とプーリ溝壁間にバックラッシュが存在する関係
にあると、まずベルト歯部がプーリ溝部に噛み合う際に
ベルト歯部は干渉を受けずに噛み合い、またベルト歯部
がプーリから抜ける時にも、プーリ歯先部がベルト歯部
の側壁をこすらずにスムーズに回転するためベルト駆動
時４゜ の騒音要因が除外される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る歯付ベルトの歯部正面図、第２図
は本発明に係る他の歯付ベルトの歯部正面図、第３図は
本発明の歯付ベルトに使用できるプーリの溝部正面図、
第４図、第５図そして第６図は夫々第１図に示す歯付ベ
ルトと第３図に示すプーリとの噛み合い状態を示す図で
ある。 （１）・・・歯付ベルト （２）　　・・ベルト本体 （３）　　・・ベルト歯部 （４）　　・・ベルト溝部 （５）　　・・ピッチライン （６）　　・・ベルトランドライン （７）　　・・ベルト歯元部 （８）　　・・動力伝達領域 （９）　　・・ベルト歯先部 （１３）・・・境界部 （１４）・・・コーナー部 （１５）・・・突起部 （２０）・ （２１）・ （２３）・ （２６）・ （２９）・ ・プーリ ・プーリ歯部 ・プーリ歯先部 ・プーリ溝部 ・プーリ溝壁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ベルト本体のピッチライン上に抗張体を埋設し、ベ
   ルト本体に一定ピッチで歯部を有し、該ベルト歯部がベ
   ルト歯元部、動力伝達領域そしてベルト歯先部からなり
   、前記ベルト歯先部に少なくとも２つ以上の突起部を具
   備し、前記動力伝達領域とベルト歯先部の境界部にコー
   ナー部を設けた歯付ベルト。 ２、ベルト歯部の動力伝達領域が曲率半径Ｒ＿Ａの円弧
   で形成されると共に、ベルト歯先部も曲率半径Ｒ＿Ｂの
   円弧で形成され、前記曲率半径Ｒ＿ＡがＲ＿Ｂより大き
   い請求項１記載の歯付ベルト。 ３、ベルト歯部の動力伝達領域及びベルト歯先部を形成
   する円弧の中心点がいずれもベルト本体内にある請求項
   ２記載の歯付ベルト。 ４、ベルト歯部の動力伝達領域がベルトランドラインか
   らベルト歯部高さの１０〜２５％離れた点を始点とし、
   また該ラインからベルト歯部高さの５０〜８０％離れた
   点を終点とする領域であり、前記始点Ｓと終点Ｆを結ぶ
   直線とベルト歯部中心線との角度が９〜２０°である請
   求項１記載の歯付ベルト。 ５、動力伝達領域とベルト歯先部の境界部に位置するコ
   ーナー部はベルトランドラインからベルト歯部高さの５
   ０〜８０％離れた終点Ｆに一致する請求項１、２、３又
   は４記載の歯付ベルト。 ６、ベルト本体のピッチライン上に抗張体を埋設し、ベ
   ルト本体に一定ピッチで歯部を有し、該ベルト歯部がベ
   ルト歯先部、動力伝達領域及びベルト歯先部からなり、
   該ベルト歯先部に少なくとも２つ以上の突起部を具備し
   、また前記動力伝達領域とベルト歯先部の境界部にコー
   ナー部を有する歯付ベルトと、これに噛み合うプーリか
   らなり、前記歯付ベルトとプーリとの噛み合い時にベル
   ト歯先部に設けた突起部そしてコーナー部をプーリ溝壁
   面に当接させてなる歯付ベルトの駆動装置。 ７、ベルト歯部の少なくとも一方の側面をプーリ溝壁面
   に接触させた状態において、前記ベルト歯元部とプーリ
   溝壁間及びベルト歯先部とプーリ溝壁間に夫々バックラ
   ッシュを設け、更にベルト歯部の動力伝達領域をその領
   域内でプーリ溝壁に接触させてなる請求項６記載の歯付
   ベルトの駆動装置。