JPH11173389A

JPH11173389A - ベルト駆動

Info

Publication number: JPH11173389A
Application number: JP10252063A
Authority: JP
Inventors: Rudi Koelling; コリングルディ
Original assignee: BRECO ANTRIEBSTECHNIK BREHER GmbH
Current assignee: BRECO ANTRIEBSTECHNIK BREHER GmbH
Priority date: 1997-09-08
Filing date: 1998-09-07
Publication date: 1999-06-29
Anticipated expiration: 2018-09-07
Also published as: ES2179406T3; EP0900952B1; EP0900952A2; ATE219559T1; EP0900952A3; JP3040380B2; US6142901A; CA2246823C; CA2246823A1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】ベルト駆動の動作特性を改良し、その改良方法
は製造面から見て簡単なものとする。【解決手段】ベルト駆動は、歯形ベルト１と歯形ホイー
ルを含むもので、それらは連動する歯形リブ２と歯形グ
ルーブ３をもつ。歯形リブ２と歯形グルーブ３は、歯形
ベルト１の幅を弧形状に延びている。歯形ホイールは相
補的構造をもつ。これにより、高負荷に耐性な能力をも
ちかつ歯形ベルトを自動的に自己案内することができ
る。ベルト駆動は極めて静かに動き振動も小さい。これ
はベルトが支持ローラの上を接線方向に動いたり支持ロ
ーラの周りを動いたりする場合にも当てはまる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、歯形ベルトおよび
歯形ホイールを含むベルト駆動に関するもので、前記歯
形ベルトと歯形ホイールは歯形リブと歯形グルーブを噛
み合わせる歯形システムをもつものである。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】前記ベルト駆動の動作
特性を決定するものを、様々な要素のなかから重要なパ
ラメータを２つ挙げると、１つは歯形ベルトの側面ガイ
ド，もう１つは動作ノイズの発生することである。

【０００３】歯形ベルトが歯形ホイールから横方向にず
れないようにするために、これまで歯形ホイールに側面
ウェブを設けてきた。これにより歯形ホイールの製造コ
ストはさらに高くなる。さらに、側面方向に表面が接触
すると磨耗度が高くなり動作ノイズも大きくなる。ま
た、これまで歯形も互いにオフセットするように多数の
行に分けられており、１つの行にある歯形リブの側面が
側面方向に隣接する行の歯形グルーブの前に位置するよ
うに配置され、側面が接触するようにされてきた。しか
しながら、磨耗や動作ノイズの問題は依然として残って
いる。また、多数の部品からなるホイールを製造して互
いにオフセットするように噛み合わせなければならない
ので、歯形ホイールの製造コストも依然として高いもの
であった。

【０００４】また、動作ノイズを減らすために、ノイズ
消音部材を連動する歯形リブと歯形グルーブの間に配置
したことで、ベルト駆動の耐磨耗性は弱くなり、製造コ
ストも上がってしまった。

【０００５】本発明の目的は、ベルト駆動の動作特性を
改良することであり、その改良方法は製造面から見て簡
単なものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を解決するため
に、本発明による上述したタイプのベルト駆動は、歯形
リブと歯形グルーブの少なくとも１区間の長さの歯形
が、歯形ベルトや歯形ホイールを弧形状に延びていると
いう特徴をもつ。

【０００７】歯形リブと歯形グルーブが弧形状である
と、側面方向の接触表面が必要なくなり、歯形ホイール
上に歯形ベルトを自動的に自己中心合わせできる。その
結果、製造を簡略化できる。また、わずかに横方向にず
れが生じた場合でも、歯形ベルトが歯形ホイールの歯形
リブよりも上方に移動する危険は全くない。

【０００８】なかでも、ベルド駆動の動作ノイズがかな
り小さくなる。歯形リブと歯形グルーブは、これまでと
は違いそれぞれの全幅（側面）で同時に噛み合わなくな
るが、順次点々と噛み合うことになる。また、従来のベ
ルト駆動では避けられなかった多角形効果は、実際完全
に除去される。多角形効果が生じたのは、従来の歯形で
は歯形ベルトが歯形ホイールと噛み合う点が半径方向に
周期的に変化して、移動方向と垂直な直線方向に向かう
ためである。これにより、歯形ベルトはある半径方向速
度の要素をもつ歯形ホイールに突き当たるようになる。
テストの結果から、多角形効果により起こる衝突が動作
ノイズが生じる主な原因であることが分かった。本発明
による弧形状の歯形によりこの効果は除去されるので、
かなりのノイズを減らすことができる。

【０００９】したがって、歯形ベルトは非常に低い振動
で動作するため、振動を減衰するために必要であった歯
形のテンションローラを省くことができる。

【００１０】本発明によるベルト駆動の利点は、歯形ベ
ルトが水平の筒状支持ローラの上を接線方向にコンベヤ
ベルト方式で進む場合にさらに生じる。従来の歯形で
は、歯形ベルトの歯形グルーブはそれぞれ沈んだ状態で
あり、歯形リブはそれぞれ上がった状態である。したが
って、歯形ベルトは支持ローラ上を「チャタリング」す
る。また同じ効果が、あまり著しいものではないが、従
来の歯形をもつ歯形ベルトが筒状のたわみ取りローラの
周りに案内されるときに生じる。本発明による弧形状の
歯形では、この「チャタリング」が起こらない。

【００１１】本発明によるベルト駆動により、従来の歯
形と比較して歯形にかけられる負荷を少なくとも５％高
くすることができ、これは、歯形リブの長さが歯形ベル
トの幅よりも大きいためであり、他の点は同一条件下の
状況において可能である。したがって、噛み合わせが起
こる長さが長くなるため、歯形に負荷が増加しても許容
側面圧力を超えることはない。

【００１２】本発明では基本的にどのような弧形状でも
望ましい。しかしながら、製造面から考えると、歯形リ
ブと歯形グルーブの弧状部分を円形の弧形状にする方が
利点となる。

【００１３】また、本発明では歯形のピッチについて何
の制限も課していない。しかしながら、この点に関し
て、移動方向に対して前方の位置にある歯形リブが次の
歯形リブがすでに噛み合い運動を開始したときにその噛
み合い運動を終了させるような形状をもつ歯形が特に利
点となる。これによりベルト駆動の動作消音がさらに増
すためである。

【００１４】ある状況下で実質的に重なり合うものを製
造するために、楕円形の弧状の歯形を組み立てることは
利点であり、楕円の長径は歯形ベルトと歯形ディスクの
移動方向にそれぞれ向いているものである。

【００１５】さらなる好適な特徴は、それぞれの直線区
間が歯形リブと歯形グルーブの弧状区間に両側で接続さ
れていることである。したがって、歯形の直線の突き出
た部分が弧状に結合されるように作られる。ギャップは
歯形リブのそれぞれの区間に容易に設けることができ
る。

【００１６】本発明の重要な実施例に歯形が移動方向に
延びる少なくとも２つの行に分けられているものがあ
る。各行は歯形リブと歯形グルーブで占められており、
様々な形状をもつことができる。このように隣接する行
の歯形リブと歯形グルーブは互いに直接組み合わせるこ
とができる。また、ギャップを隣接する行の歯形リブの
間に設けて、噛み合い工程中の空気を逃がしやすくす
る。移動方向に歯形の行の１つにある歯形リブと歯形グ
ルーブをもう１つの隣接する行のものに対してオフセッ
トすることは特に利点となる。これによっても空気を逃
がしやすくなり、またベルト駆動の動作消音をさらに増
すことができる。

【００１７】歯形の隣接する行の歯形リブと歯形グルー
ブは、互いにオフセット関係にある半弧状からなるもの
が好ましい。それによりパターンが特に単純になるため
である。また、歯形の弧状の頂点がそれぞれ歯形ベルト
と歯形ホイールの移動方向に向いている場合、特殊な利
点が達成される。詳しく言えば、万が一外部からの干渉
により一時的に中心合わせが乱された場合でも、自己中
心合わせ作用が生じて正しい噛み合わせ位置に歯形ベル
トを戻して自己案内することができる。

【００１８】この点に関して、本発明の実施例に歯形の
隣接する行にある歯形リブと歯形グルーブが互いに反対
向きである弧からなるものがある。したがって、自己中
心合わせ作用はベルト駆動の移動方向が逆の場合でも生
じる。

【００１９】本発明の重要な実施例において、歯形ベル
トの歯形リブと歯形ホイールの歯形グルーブはそれぞれ
一定の幅をもつが、歯形ベルトの歯形グルーブと歯形ホ
イールの歯形リブはそれらの縁に向かって先細りになっ
ているものがある。これにより達成される利点は製造に
関するものである。歯形ホイールを製造するさいに、弧
状通路上を案内されるならいフライス機を用いて、歯形
グルーブをフライス加工する。次の歯形グルーブで、シ
ステムは１歯形ピッチ分進む。したがって、歯形グルー
ブは第１の位置でフライス機の内側により凸面でフライ
ス加工されるが、凹状側面は第２の位置でフライス機の
外側の作用を受けることになる。かなり単純化するに
は、フライス機のピボット経路を一定に保ち、フライス
機のピボット半径の歯形を円形の弧形状の状態にすれば
よい。歯形ベルト用の歯形ホイールの形を作るさいも、
鏡に映した関係であるが、同じ条件である。

【００２０】さらなる利点は、一定幅の溝が歯形ベルト
の各歯形グルーブのベースに延びていることである。そ
の深さは、歯形ベルトの材料に埋め込まれている縦方向
に延びるワイヤ線で制限されている。この場合も利点は
製造工程に関するものである。

【００２１】上述したように、歯形ベルトを製造するた
めの型は歯形ホイールの形で組み立てられる。ワイヤ線
はこの歯形ホイールを用いてしっかりと締められる。ワ
イヤ線が、完成した歯形ベルトにある歯形グルーブのベ
ースにならないように、型にある各歯形リブは幅がかな
り狭いいわゆるワインディング突起をもつ。ワインディ
ング突起が型の歯形グルーブとともに成形されれば、ワ
インディング突起，そして型の歯形も縁の方へ向かって
狭くなる幅をもつようになる。これは、ワインディング
突起の幅がかなり狭いものになるため受け入れられな
い。したがって、ワインディング突起の前方側面と後方
側面を機械加工するとき、フライス機（別の機械も使用
される）のピボット経路，オプションとしてピボット半
径は、ワインディング突起の幅が一定のままになるよう
に変更される。その後、これにより歯形ベルトの歯形グ
ルーブにある溝幅が一定になる。幾何学的関係，すなわ
ち歯形ピッチ，歯形の弧形状およびその幅は、上述した
ように、ワインディング突起の幅を一定にするだけでな
く、型の歯形リブの幅（すなわち歯形ベルトの歯形グル
ーブ）がそれらの端部の最小幅よりも小さくならないよ
うに選択される。これは、ワインディング突起のベース
の幅で決定される。

【００２２】さらに、本発明の重要な実施例には歯形ベ
ルトの弧状が歯形ホイールの弧状とは異なる曲率をもつ
ものがある。これにより歯形を噛み合わす工程の制御が
最適な状態で可能となる。したがって、噛み合いが始ま
ると小さなすきまが生じるので、実際摩擦が全く起こら
ことになる。その後、すきまがない噛み合いが起こるま
で、すきまは次第に減少していく。

【００２３】以下、本発明を添付図面とともに好適な例
示的実施例を参照してさらに詳細に説明する。図面の図
１〜８は、異なる歯形ベルトの形作られた側の平面図で
あり、それぞれに歯形ベルトの輪郭が左側に表示されて
いる。図９には、実施例において歯形ベルトの歯形リブ
の間に数個の歯形ホイールの歯形リブが表示されてい
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１に示されている歯形ベルト１
には歯形リブ２と歯形グルーブ３がある。この場合、歯
形リブ２には平行線を引いており、また分かり易いよう
に他の図にも同様に線を引いている。

【００２５】歯形リブ２と歯形グルーブ３は、縦方向の
中心線４に対して対称である歯形ベルト１の全幅を弧形
状に延びている。歯車システムは、この場合円形の弧形
状である。

【００２６】歯形ベルト１の縦方向に測定した寸法ｘは
それぞれ、縦中心線４から歯形ベルトの縁までのもの
で、さらに歯形リブの厚みは、歯形ピッチｙよりも大き
いものである。したがって、移動方向の前方に位置する
歯形リブが、次の歯形リブがすでに噛み合い運動を開始
したとき、その噛み合い運動を確実に終了させる。

【００２７】この場合、歯形ベルト１は逆方向への動作
ができない、すなわち図１では上方への移動に用いられ
る。したがって、弧状の頂部は移動方向に向いている。

【００２８】噛み合い用の歯形ホイールとともに歯形ベ
ルト１は、本発明によるベルト駆動を構成するものであ
る。歯形ホイールの歯形リブと歯形グルーブの構造は相
補的なものである。したがって、それを別々に示した図
は省略する。

【００２９】前記ベルト駆動により、歯形ホイール上の
歯形ベルトは確実に自己案内ができるようになること
で、横方向にずれるとすぐに歯形ベルトが歯形ホイール
の歯形リブを動くという危険がなくなる。その代わり、
歯形システムは移動方向に弧状のものであるため、横方
向にずれた歯形ベルトを再度自動的に中央に戻すことが
できる。歯形ベルトは、多角形効果が生じないので、極
めて高い動作消音および最小ノイズの状態で動作する。
したがって、振動を弱めるための歯形のテンションロー
ラは必要なくなる。また、ベルトは「チャタリング」す
ることなく接線の方向に筒状の支持ローラ上を動くこと
ができる。同じことが筒状のたわみ取りローラの周りを
通ることにも当てはまる。

【００３０】図面から、歯形リブ２は一定の幅をもつ
が、歯形グルーブ３は中心から縁の方に向けて細くなっ
ていることが分かる。これは、製造方法が容易なためで
ある。歯形ベルトを成形するための工作機械は歯形ホイ
ールに似たもので、歯形グルーブをフライス加工して製
造され、その後歯形ベルトの歯形リブをフライス機械で
成形し、フライス機械のピボット点はそれぞれ１歯形ピ
ッチずつ進められる。したがって、工作機械の歯形リブ
は、後に歯形ベルトに歯形グルーブを成形するもので、
第１の位置でフライス機械の内面から凸状の側面でフラ
イス加工され、また凹状の側面は第２の位置でフライス
機械の外面の作用を受けることになる。フライス機械の
ピボット半径を変更する必要がないことは非常に便利な
ことである。これは現在の歯形ホイールを製造するさい
にも特に効果的である。

【００３１】さらに図に示されているように、各歯形グ
ルーブ３のベースが一定幅の溝５をもち、その溝５は歯
形ベルト１の材料に埋め込まれたワイヤ線６に延びてい
る。溝５は、ワイヤ線６をしっかりと締めることで工作
機械の歯形リブにあるいわゆるワインディング突起で作
られる。ワインディング前端の側面を機械加工すると
き、連動するフライス機も１歯形ピッチ進み、それによ
りそのピボット半径もワインディング前端が一定の幅を
もつように変更される。それは極端に狭いものであるの
で、縁の方に向かって先を細くすると耐性がなくなって
しまう。

【００３２】図２の実施例が図１の実施例と異なる点
は、歯形システムが移動方向に延びる２つの行７と８に
分けられており、１つの行の歯形リブと歯形グルーブが
もう１つの行のものに対してオフセットされていること
である。これにより、ベルト駆動の動作消音がさらに増
すことになる。行の歯形リブと歯形グルーブは相互にオ
フセットされる半弧状のものである。

【００３３】図３においても歯形システムは２つの行７
と８に分けられている。しかしながら、２つの行の歯形
リブと歯形グルーブは互いに直接隣接するものである。
しかしながら、この実施例の歯形ホイールは単ピースで
製造される。歯形ホイールの歯形グルーブを機械加工す
るとき、フライス機はその周辺中心線の逆戻り点を通過
する。これは、歯形ベルトの縦中心線４上で歯形リブ２
の弧状の下側の移行点で図３に示されている。歯形ホイ
ールが２つの分離結合されたホイールから製造されれ
ば、先端がここにできることになる。

【００３４】図４には対応する実施例が示されている。
この実施例が図３の実施例と異なる点は、２つの行７と
８にある歯形リブ２と歯形グルーブ３がそれぞれ半弧状
からなることである。

【００３５】図５の実施例も図３の実施例に似たもので
ある。２つの行７と８の歯形リブ２と歯形グルーブ３が
互いにオフセットされるように修正されたものである。

【００３６】上述したベルト駆動は、逆行できない移動
方向に設けることが好ましく、歯形の弧状の頂点は移動
方向を指している。一方で、図６の実施例によりベルト
駆動は移動の両方向で自己中心合わせができるという利
点がある。このため、２つの行７と８の歯形リブ２と歯
形グルーブ３は互いに反対方向に向いている弧状であ
る。また、同じことが図７の実施例にもあてはまり、そ
れにより、この場合２つの行７と８の歯形リブ２と歯形
グルーブ３は移動方向に互いにオフセットされる。

【００３７】図８の実施例は実質的に図１の実施例に対
応するものであるが、歯形の中心区間のみ，すなわち縦
区間線４の両側の領域が弧状の構造であるという条件を
もつものである。直線区間はこれらの両側で弧状に接続
されている。

【００３８】最後に、図９は歯形ベルトの歯形リブ２に
加えて、さらに他には示されていない歯形ホイールの歯
形リブ１７も示している。図から分かるように、歯形リ
ブ１７の曲率は歯形リブ２のものと一致しない。ベルト
駆動の噛み合い特性は、かなり簡潔な手段でこの方法に
影響される。噛み合いは歯形のすきまで始まり、これが
次第に減少してきて最終的には両側で点接続して結合す
ることになる。

【００３９】さらに、当然本発明の範囲内での修正は可
能である。したがって、円形の弧状歯形の代わりに、楕
円形の歯形を選択することも可能であり、楕円の長径は
縦中心線４と一致する。この構造は、重なり合いが実質
的に１歯形ピッチを超える場合選択される。図示した歯
形ピッチとは異なるものでも望ましいものであればどの
ような歯形ピッチでも選択できる。最後に、本発明はど
のような望ましいタイプのベルト駆動にも使用でき、そ
れにより移動方向に対して横の直線に延びる歯形をもつ
従来のベルト駆動で可能であったものよりも、あらゆる
状況で高出力および高速が達成される。なかでも、本発
明は熱可塑性のポリマー材料の歯形ベルトをもつベルト
駆動に適切である。

【図面の簡単な説明】

【図１】異なる歯形ベルトの形作られた側の平面図であ
り、歯形ベルトの輪郭が左側に表示されている。

【図２】異なる歯形ベルトの形作られた側の平面図であ
り、歯形ベルトの輪郭が左側に表示されている。

【図３】異なる歯形ベルトの形作られた側の平面図であ
り、歯形ベルトの輪郭が左側に表示されている。

【図４】異なる歯形ベルトの形作られた側の平面図であ
り、歯形ベルトの輪郭が左側に表示されている。

【図５】異なる歯形ベルトの形作られた側の平面図であ
り、歯形ベルトの輪郭が左側に表示されている。

【図６】異なる歯形ベルトの形作られた側の平面図であ
り、歯形ベルトの輪郭が左側に表示されている。

【図７】異なる歯形ベルトの形作られた側の平面図であ
り、歯形ベルトの輪郭が左側に表示されている。

【図８】異なる歯形ベルトの形作られた側の平面図であ
り、歯形ベルトの輪郭が左側に表示されている。

【図９】実施例において歯形ベルトの歯形リブの間に、
数個の歯形ホイールの歯形リブが表示されている。

【符号の説明】

１歯形ベルト２歯形リブ３歯形グルーブ４中心線５溝６ワイヤ線７，８行１７歯形リブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】歯形リブと歯形グルーブを噛み合わせる
歯形をもつ歯形ベルトおよび歯形ホイールを含むベルド
駆動において、前記歯形は歯形リブ（２）と歯形グルー
ブ（３）の少なくとも１つの区間の長さで、歯形ベルト
（１）と歯形ホイール上に弧形状に延びることを特徴と
するベルト駆動。
【請求項２】前記ベルト駆動において、歯形リブ
（２）と歯形グルーブ（３）の弧状区間は円形の弧形状
であることを特徴とする請求項１記載のベルト駆動。
【請求項３】前記ベルト駆動において、移動方向に対
して前方に位置する歯形リブ（２）が次の歯形リブ
（２）がすでに噛み合い運動を開始したときに噛み合い
運動を終了させるような歯形の形状をもつことを特徴と
する請求項１または２記載のベルト駆動。
【請求項４】前記ベルト駆動において、それぞれの直
線区間は歯形リブ（２）と歯形グルーブ（３）の弧状区
間に両側で接続されることを特徴とする請求項１乃至３
記載のベルト駆動。
【請求項５】前記ベルト駆動において、歯形は移動方
向に延びる少なくとも２つの行（７，８）に分けられる
ことを特徴とする請求項１乃至４記載のベルト駆動。
【請求項６】前記ベルト駆動において、歯形の行
（７，８）の１つにある歯形リブ（２）と歯形グルーブ
（３）は、それと隣接する行のものに対して移動方向に
オフセットされることを特徴とする請求項５記載のベル
ト駆動。
【請求項７】前記ベルト駆動において、歯形の隣接す
る行（７，８）にある歯形リブ（２）と歯形グルーブ
（３）は、相互にオフセットされる半弧状である請求項
５または６記載のベルト駆動。
【請求項８】前記ベルト駆動において、歯形の弧状の
頂点は、それぞれ歯形ベルト（１）と歯形ホイールの移
動方向に向いていることを特徴とする請求項１乃至７記
載のベルト駆動。
【請求項９】前記ベルト駆動において、歯形の隣接す
る行（７，８）にある歯形リブ（３）と歯形グルーブ
（３）は、互いに反対方向に向けられている弧状を構成
することを特徴とする請求項５または６記載のベルト駆
動。
【請求項１０】前記ベルト駆動において、歯形ベルト
（１）の歯形リブ（２）と歯形ホイールの歯形グルーブ
はそれぞれ一定の幅をもつが、歯形ベルト（１）の歯形
グルーブ（３）と歯形ホイールの歯形リブは縁に向けて
先が細くなることを特徴とする請求項１乃至９記載のベ
ルト駆動。
【請求項１１】前記ベルト駆動において、一定幅の溝
（５）は歯形ベルト（１）の各歯形グルーブ（３）のベ
ースに延びることを特徴とする請求項１０記載のベルト
駆動。
【請求項１２】前記ベルト駆動において、歯形ベルト
（１）の弧状は歯形ホイールの弧状とは異なる曲率をも
つことを特徴とする請求項１乃至１１記載のベルト駆
動。