JPH0243060B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は歯付確動の伝導ベルに関し、特に高馬
力容量用前記ベルトの歯の補強に関するものであ
る。確動ベルトの使用は、少なくとも片面に歯を
持つ確動ベルトを最低２個の歯付プーリにかみ合
わせて確動の伝導装置を形成するのが一般的であ
る。 前記ベルトの馬力容量を改良する種々の試みが
行われてきた。これらの試みにはベルト歯の輪郭
の変更及び種々のベルト構成と材料の使用が含ま
れていた。1973年９月４日発行の米国特許第
3756091号の教示に従つて構成される曲線歯の使
用によりきわめて高い馬力容量が得られた。しか
し、この構成でさえも油田ポンプ等の厳しい製品
への適用に要求される馬力容量を具備しない。 本発明の目的は同サイズのベルトで以前に得ら
れるよりも高馬力容量を有する改良エンドレス伝
動ベルトを供給することにある。 本発明の教示は織布及び向きをつけたナイロン
シート等の高モジユラス（MODULUS）プラス
チツクシート或いはタイヤコード布に用いられて
いる様なコードの不織布を含むベルト歯の本体内
に突出した伸縮性或いは非伸縮性の補強布層にあ
る。前記層はナイロンの布或いはコードで構成さ
れるのが好適である。他のレーヨン、ポリエステ
ル、アラミツド（ARAMID）等の合成繊維或い
は綿、ガラス、金属等の天然繊維も使用可能であ
る。前記布はスクエア（SQUARE）織、ニツト
織、斜子織、あや織或いは朱子織等のどの適当な
織かたであつてもよい。前記補強層は軟弾性材の
緩衝層によりベルト歯の外面と隔てられている。
前記ベルト歯の外面は一層又は多層の布或いは他
の適当な材料で覆われてもよい。前記緩衝材層
は、前記ベルトとプーリとのかみ合いの際に前記
ベルト歯の外面の可僥を自由にしベルト歯が損傷
することなくプーリの輪郭に順応するのを可能な
らしめる。 米国特許の1976年９月10日発行の第3937094号
及び1978年７月11日発行の第4099422号は台形歯
を有しベルト歯が極めて剛い外層を持つ確動歯付
ベルトを開示している。この剛い層は、特に歯の
本体を形成する材料と比較した場合事実上変形不
能である。 前記剛い層はスクエア織布２枚１重ねの少なく
とも２層で形成される。前記布はラバー覆いされ
更に接着剤が用いられるので、布層間に弾性材の
薄い層が出来る。前記構成は結果として極めて剛
い外層となり、その結果になるベルトは外面に僅
かな弾性力を持つか或いは弾力性を持たない。前
述した台形歯付ベルトはプーリ歯の側壁の傾斜面
上でベルト歯をすべり作用によりプーリの溝に入
れプーリ歯とかみ合う。前記すべり作用が徐々に
前記ベルト歯を適所内に移動させる。前記すべり
作用動作を促進する剛い層を外面に持つ前記ベル
ト歯によりこの様に台形歯付ベルトの性能改良が
行われた。前記２つの特許の前記剛い層はベルト
歯の内部補強としては働かず明らかに本発明と類
似したものではない。 米国特許第3756091号に開示されるがごとき曲
線形状のベトル歯はすべり作用というよりはプー
リ歯の縁を越えて半ばころがり作用で相応するプ
ーリとかみ合うので剛い外層は望ましくない。前
記曲線歯の外面は柔軟でなければならずこれによ
り、歯面は歯がプーリ溝を出入りする時に縮んで
歯の側面の磨耗を避ける、すなわち前記ベルト歯
は損傷することなく曲がつてプーリ溝に順応出来
るものでなければならない。同時に高荷重のもと
での前記ベルト歯の剪断を防ぐために、すなわち
高馬力容量のためにベルト歯が高い内部剛性を持
つことが重要である。本発明は前記ベルト歯の外
面を柔軟にすると同時にベルト歯の中央部を補強
することでこの望ましいが矛盾する特性の結合を
与えるものである。 本発明は更に台形歯を持つ歯付ベルトを含む他
の種々の輪郭を持つ歯付ベルトの馬力容量と寿命
を増大する方法を提供する。後段でより詳しく説
明されるが本発明構成が台形歯を持つベルトに使
用される場合馬力容量においての増加はほんのわ
ずかなものであるがベルト寿命においては目立つ
た増加がある。多くの試みが多年に渡つてＶベル
トを補強しプーリと接触する時に前記ベルトに発
生する横断曲げ割れを防ぐため行われてきた。例
として米国特許第2163347号及び1976年７月13日
発行の米国特許第3968703号を参照すると前記曲
げ割れ防止の種々の内部支持材が示されている。
同様にＶベルトにおける柔弾性材層の使用も知ら
れている。1976年10月25日発行の米国特許第
3348422号及び1969年10月21日発行の米国特許第
3473989号はＶベルトの割れを防ぐ前記構成を示
している。前記Ｖベルトは確動装置ではなく、か
み合い歯を持たず、従つて本発明によつて満たさ
れないかみ合いの問題に直面しない。前記Ｖベル
トは明らかに本発明と類似したものではない。 第１図では、本発明のエンドレスベルト１０が
駆動側及び被駆動側の歯付プーリ１１及び１２と
かみ合つている。ベルト１０は繊維状材の連続素
線の複数巻きからなる張力部材１３を備えてい
る。前記張力部材１３は前記ベルト１０にかかる
全使用荷重を実質上支える。前記ベルト１０が設
計されている最高荷重に至るまで前記張力部材１
３は実質上非伸張である。ベルト歯１４は前記張
力部材１３に取付けられている。前記ベルト歯１
４及びプーリ歯１５の外向き形状は米国特許第
3756091号の教示に従うもので良いし或いはベル
ト歯１４の外面が柔軟であることを必要とする他
のいかなる形状によるものであつても良い。非伸
張の前記張力部材１３はほぼ前記歯１４の歯元１
７間の平坦部１６の面すなわち歯元丈の線まで埋
込まれる。普通の保護被覆部材１８が前記ベルト
歯１４及び前記平坦部１６の外面に渡つて施され
ていても良い。この分野の技術で広く知られてい
るように前記保護被覆１８は前記ベルト１０の歯
付の側に摩耗抵抗を与えるもので、伸縮性或いは
非伸縮性布で構成されても良いし或いはきわめて
高い分子量のポリエチレン等の材料を前記ベルト
に接着した層であつても良い。 この種の曲線ベルト歯１４は前記プーリ歯１５
の縁を越えて半ばころがり作用により交わるプー
リ歯１５及びプーリ歯１５間の相当する溝１９と
かみ合う。前記ベルト歯１４の表面は柔軟で前記
プーリ溝１９とかみ合いそして離れる時に縮んで
歯の側面の磨耗を避ける。しかし増大した馬力容
量にとつては歯の剪断を防ぐため内部剛性を前記
ベルト歯に与えることが重要である。 本発明は過大な側面磨耗によりベルトの寿命を
減ずることなしに前記曲線歯を持つベルトの馬力
容量を増大するため設計された改良ベルト構成を
供給するものである。他の形状ベルト歯に適用さ
れた場合も場合であつても、馬力容量及びベルト
寿命双方を増大させることができるのは変わらな
い。台形歯付きベルトに適用される場合、馬力容
量はごく僅かしか改良されない。というのは、こ
の場合はベルト歯のプーリ溝からの飛び出しが馬
力容量に関する大きな制限となつているが、本発
明はこの点を著しく改良するというものではない
からである。柔軟な台形歯は対応するプーリ溝か
ら飛び上がる傾向がある。しかしながら前記ベル
ト歯の内部補強が歯の剪断抵抗を増大するように
作用するので前記ベルトの寿命は著しく延ばされ
る。本発明では補強部材２０は前記ベルト歯１４
の内部に突出している。前記補強部材２０は繊維
布及び向きをつけたナイロン等の高モジユラスプ
スチツクシート或いはタイヤコード布に用いられ
ている様なコードの不繊布でよい。前記補強部材
はナイロンで形成されるのが好適であるがレーヨ
ン、ポリエステル、アラミツド等の合成繊維或い
は綿、ガラス、金属等の天然繊維から製造するこ
とも出来る。前記補強部材は前記保護被覆部材１
８と同じ布であつても良いが同じである必要はな
い。 前記補強部材が布或いは一連のコードである場
合、補強コードは0.254mm−1.016mm（0.010インチ
〜0.040インチ）の直径を有して前記張力部材１
３に0゜〜45゜の角度で配置される必要がある。プ
ラスチツクシートが使用される場合、前記ベルト
歯への接着を促進するためシート本体に孔を持つ
ものであつても良い。前記補強部材２０と前記外
側被覆部材１８の間は弾性材の緩衝材層２１であ
る。前記緩衝材層２１はベルトの残り部分の弾性
材と同材料で良いし或いは前記残り部分の弾性材
よりは硬い或いは軟い材料で作られても良いが60
から90の間のシヨアーＡ硬度を持つのが好適であ
る。 前記補強部材２０は前記ベルト歯１４の先端部
２２及び側面２３の柔軟性を可能にしつつベルト
歯１４の構造に内部剛性を与える。これは前記ベ
ルト歯１４に曲げを許してベルト歯とプーリ歯が
互いにかみ合う時にベルト歯１４を損傷すること
なく交わる前記プーリ歯１５及び前記溝１９に順
応することを可能にする。 前記構成により、前記ベルト歯１４の外側部は
柔軟である。前記外側部は作動中繰返し応力のも
とで側面磨耗や割れを受けることはない。前記緩
衝材層２１は前記ベルト１０が前記プーリ１１及
び１２の回りを動く時に前記プーリ歯の緩衝を吸
収するように働く。緩衝効果は前記ベルト歯の柔
軟性寿命を保つように作用し、したがつて前記ベ
ルトの寿命を増大させる。前記補強部材２０によ
つて前記ベルト歯１４の内部構造に増大された剛
性はベルト歯の剪断抵抗を増大して前記ベルトの
馬力容量を増大させる。 前記補強部材２０の位置は前記緩衝材層２１の
輪郭を決定する。前記ラバー緩衝材層２１の厚み
は前記ベルト歯の長さ方向に沿つて変化し前記平
坦部１６で最も薄く前記歯先端２２で最も厚い。
第２図では前記歯先端２２における前記緩衝材層
２１の厚みがＸで示され前記平坦部１６において
Ｙで示される。後述の表から分かるように本発明
ではＹは完成した前記ベルト中の（すなわち構成
中で圧縮されている）前記補強部材２０の厚みの
11.8パーセントから64.7パーセントの間で変化し
そしてＸは29.4パーセントから447.1パーセント
の間で変化する。 前記補強部材２０の位置及びその結果として前
記緩衝材層２１の輪郭はプーリの直径、望まれる
馬力容量及びその他の適用条件によつて性能を最
大限活用するように変化されて良い。例えば、高
ねじり振動環境下のごとき適用では前記ベルト歯
は大きな干渉力を受け易い。それ故Ｘはより大き
なベルト歯のたわみを可能にするために振動のな
い環境下で用いられるよりもより厚くされるべき
である。 第１表は前記緩衝材層２１の厚さ変化に対する
ベルト寿命上の効果を示している。第１表は一連
の試験から引き出されたものである。前記試験で
は全ベルトは同一材料で構成され、緩衝材層２１
はベルトの残余部分と同一の弾性材料で構成され
た。前記ベルトの本体及び緩衝材層は1963年２月
19日発行の米国特許第3078207号の第３段に公示
されているような合成ラバーで構成された。前記
張力部材１３は引張強さ453.6Kg（1000ポンド）
で直径3.302mm（0.130インチ）のガラス繊維によ
るものであり、ベルト幅35.4mm（１インチ）当り
６本の素線の張力部材１３を持つていた。前記保
護被覆部材１８及び前記補強部材２０は、25.4mm
（１インチ）当り35本のタテ糸と25.4mm（１イン
チ）当りの25本のヨコ糸の、0.836m²（１平方ヤ
ード）当り重量340.19ｇ（12オンス）で100％以
下の伸びを持つ高密度型66ナイロン布で形成され
ている。前記保護被覆１８はラテツクス
（LATEX）に浸されその後乾燥されたものであ
る。前記ベルトは前記補強部材２０と前記布被覆
部材１８との間の前記緩衝材層２１の厚みを変化
させただけで全て同一の方向で構成された。各ベ
ルトは米国特許第3756091号に教示されるところ
に従つて構成された歯を有しており、20mmピツチ
で幅40mm長さ1800mmであつた。６本のベルトが次
の条件のもとで試験された、(1)各々が32の溝と20
mmピツチを有し、１対１の比の同一プーリ間上で
運転、(2)1700回転／分（RPM）で運転、(3)340.2
Kg（750ポンド）の張力で運転、(4)80馬力負荷で
運転された。 第１表には各試験ベルトの前記緩衝材層の厚み
がベルトのＸ及びＹ点に対して記載されている。
寿命時間は６本の試験ベルトの各々が上記験条件
のもとで破壊前まで運転された時間数を示してい
る。前記補強部材２０の厚み（下表では補強部材
厚み）は完成ベルト中に埋設されて圧縮を受けた
状態で、歯元領域の平坦部内で測定されたもので
あり、0.432mm（0.017インチ）であつた。また、
Ｙ／Ｘは平坦部での緩衝材層厚みの、歯先先端部
での緩衝材層厚みに対する比である。

【表】 同一条件で試験された補強部材２０なしの同種
のベルトの寿命は6.5時間である。試験ベルトＡ
では布補強部材２０及び外側布２２は直接互いを
背にして置かれてベルト１０の外層を形成した。 第１表から判るように、最適な緩衝材層の厚み
がありそれからの変化が多過ぎるとベルト寿命を
小さくする。その例として非常に厚い緩衝材層２
１を有するベルトＦは補強部材２０なしのベルト
と同じ寿命である。前記表から判るように、前記
保護被覆部材１８と前記突出した補強部材２０の
間の前記緩衝材層の厚みが前記平坦部において
0.051mm（0.002インチ）と0.279mm（0.011インチ）
との間にあつて前記歯先端部において0.127mm
（0.005インチ）と1.930mm（0.076インチ）との間
にある場合に良い結果が出ている。最良結果は
各々0.051mm（0.002インチ）と0.178mm（0.007イ
ンチ）との範囲及び0.127mm（0.005インチ）と
0.203mm（0.008インチ）との範囲にある場合であ
る。また前記補強部材２０の厚みに対して前記平
坦部において11.8％から64.7％で前期歯先端部に
おいて29.4％から447.1％にあるのが良い結果と
なつている。そして、Ｙ／Ｘについては14.5％か
ら87.5％とすべきである。 前記試験ベルトは双方とも1963年２月19日発行
の米国特許第3078205号及び第3078206号に示され
る構成方法の一変形例として全て製造された。前
記ベルトはモールド型の周囲で構成され、最初に
外側布の層１８と緩衝材ラバーの層２１と補強布
２０が前記円形モールド型の周りに位置付けされ
る。その後前記張力部材１３が前記モールドの周
りにらせん状に巻きつけられてラバー層が注入さ
れる。それから前記ベルトは前記米国特許第
3078205号及び第3078206号の教示に従つて成形さ
れる。前記緩衝材層２１を形成する前記の緩衝材
ラバーの選択及びコートのらせん状巻きつけ中に
前記張力部材に加えられる張力の制御はＸ及びＹ
における緩衝材層２１の厚みを制御する。 本発明は米国特許第3756091号に記載されてい
るような曲線歯を持つベルトに関連して記述され
ているが、相応するプーリと交わる際にすべり作
用というよりは前記ころがり作用をする前記ベル
ト歯のいかなる弾性材ベルトにおいても本発明は
同様に有効である。本発明は前記ベルトにおいて
最も有効であるが、本構成は台形状歯を持つベル
ト或いは曲線及び直線外面の双方による歯を持つ
ベルトのごとき他のベルトにおいてベルト寿命を
延ばすための用いられることも出来る。 布或いはコードからなる一層の補強部材が示さ
れているが、２層又はそれ以上の補強部が用いら
れても良い。前記多重層ベルトにおける前記緩衝
材層厚みの総計は一層の補強部材のベルトの場合
と同一の制限を持つ。 本発明はラバー或いはラバー状合成物で作られ
るベルトに関連して記述されているが、前記ベル
トがウレタン等の柔軟な重合体材料或いはある種
のポリエステル樹脂等の柔軟なプラスチツク材料
で作られる場合にも同様に有効である。 この発明のＶベルトによれば、外側被覆部材と
１８と補強部材２０との間において歯先部分（厚
み＝Ｘ）に限らず、歯元間の平坦部にも緩衝層
（厚み＝Ｙ）を設けているため、プーリ歯の歯先
がベルトの歯溝に噛み合うとき、プーリ歯の歯先
が平坦部に充分なじむことができる、屈伸可能性
がベルトに付与され、この作用がこの発明のベル
トの有効寿命の延長に寄与している。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の好適な実施例を示してお
り、第１図は相応するプーリにかみ合い状態のベ
ルトを持つ本発明による確動の縦断面と横方向か
ら見た図であり、第２図は本発明の好適な実施例
になるベルトの縦断面図を拡大した側方部分図で
ある。 １０……歯付確動ベルト、１１，１２……歯付
プーリ、１３……張力部材、１４……ベルト歯、
１５……プーリ歯、１６……平坦部、１７……歯
元、１８……保護部材、１９……プーリ溝、２０
……補強部材、２１……緩衝材層、２２……歯先
端、２３……歯側面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弾性材料からなるベルト本体内に実質的に非
   伸長性の張力部材が埋設され、該ベルト本体の少
   くとも一側表面にベルト歯列が形成され、該ベル
   ト歯列の歯部の歯元相互間の平坦部により隔てら
   れると共に前記張力部材から突出する歯形を以つ
   て形成された確動ベルトにおいて、前記ベルト歯
   部１４および歯元平坦部１６の外側表面は可僥性
   外側被覆部材１８により被覆されると共に前記ベ
   ルト歯部１４の内部および歯元間平坦部区域内に
   至るベルト長手方向断面において曲線状をなして
   埋入された補強部材２０が形成され、これによつ
   て前記外側被覆部材１８と内部の補強部材２０間
   に曲線状をなす弾性材料から成る緩衝材層２１が
   形成され、該緩衝材層２１の厚みは前記歯元間平
   坦部区域の最低の厚みから漸次その厚みを増して
   歯部歯先に至つて最大の厚みをもつように変化し
   て形成され、可撓性被覆部材１８と補強部材２０
   との間の前記緩衝材層２１のベルト歯元区域内平
   坦部での厚みはベルトの歯先部での前記緩衝材層
   ２１の厚みに対して14.5％から87.5％の間にあ
   り、これによりベルト表面の可撓性外側被覆部材
   １８は歯付ベルトとプーリの係合時に自在に屈伸
   すると共にベルト歯部内部は補強部材の埋入によ
   り歯面に作用する剪断力に抗して強化されること
   を特徴とする確動ベルト。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のベルトにおい
   て、可撓性外側被覆部材１８とその内部に埋入さ
   れた補強部材２０との間に形成される前記緩衝材
   層２１の厚みはベルト歯元区域内平坦部における
   最小値0.051mmから歯先領域の最大値1.930mmまで
   の範囲に存在することを特徴とする確動ベルト。 ３ 特許請求の範囲第１項記載のベルトにおい
   て、前記可僥性外側被覆部材１８と内部に埋入し
   た補強部材２０との間に形成された緩衝材層２１
   の厚みは前記歯部歯元間平坦部１６において
   0.051mmから0.279mmまでの範囲にあり、歯先部に
   おいて0.127mmから1.930mmまでの範囲にある確動
   ベルト。 ４ 特許請求の範囲第１項記載のベルトにおい
   て、ベルトの歯部および歯元間平坦部の内部に埋
   入された前記補強部材２０は布帛製である確動ベ
   ルト。 ５ 特許請求の範囲第１項記載のベルトにおい
   て、ベルトの歯部および歯元間平坦部の内部に埋
   入された前記補強部材２０は平行配列のコード層
   から構成されている確動ベルト。 ６ 特許請求の範囲第１項記載のベルトにおい
   て、ベルトの歯部および歯元間平坦部の内部に埋
   入された前記補強部材２０は伸縮性布帛により構
   成されている確動ベルト。 ７ 特許請求の範囲第１項記載のベルトにおい
   て、ベルトの歯部および歯元間平坦部の内部に埋
   入された前記補強部材２０は非伸縮性布帛により
   構成されている確動ベルト。 ８ 特許請求の範囲第１項記載のベルトにおい
   て、ベルトの歯部および歯元間平坦部の内部に埋
   入された前記補強部材２０はプラスチツク材又は
   エラストマーシートから構成されている確動ベル
   ト。 ９ 特許請求の範囲第１項記載のベルトにおい
   て、ベルト歯は曲線状外径輪郭の歯形に形成され
   ている確動ベルト。 １０ 特許請求の範囲第１項記載のベルトにおい
   て、ベルト歯は台形状外径輪郭の歯形に形成され
   ている確動ベルト。 １１ 特許請求の範囲第１項記載のベルトにおい
   て、ベルト歯は曲線と直線からなる外径輪郭をも
   つ歯形によつて形成されている確動ベルト。 １２ 特許請求の範囲第１項記載のベルトにおい
   て、ベルト歯はこれに噛み合う対応のプーリ歯形
   に対しころがり係合作用下に噛み合うように構成
   されている確動ベルト。 １３ 特許請求の範囲第１項記載のベルトにおい
   て、前記ベルトの可撓性外側被覆部材１８とその
   内部に埋入された補強部材２０との間に形成され
   た緩衝材層２１はベルト本体を形成する弾性材料
   より柔らかい材料によつて構成されている確動ベ
   ルト。