JPS62440Y2

JPS62440Y2 -

Info

Publication number: JPS62440Y2
Application number: JP1983158780U
Authority: JP
Priority date: 1983-10-13
Filing date: 1983-10-13
Publication date: 1987-01-08
Also published as: JPS6065460U

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に改良、詳しくはプーリ
歯部の側面を楕円形の一部から形成されるプーリ
と２つの楕円形をベルト歯先で交差させた歯部を
有するベルトを組合せ、プーリとベルト間のバツ
クラツシユを一定の関係に保持してベルトとプー
リを噛み合せ、ベルト歯部にかかる応力をベルト
歯元から歯先に至つて徐々に小さくせしめる如く
分布せしめ、これにより特に噛み外れ時にベルト
歯元にかかる応力を小さくしてベルト歯元のクラ
ツクを防止し、スムーズな噛み外れを行なわせし
めると共に高トルクの駆動時においてベルトのプ
ーリからのジヤンピングを防止した歯付ベルトの
駆動装置に関する。

今日、一般に使用される歯付ベルトとプーリの
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か、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、これを改善する装置として例えば米
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。

本考案はかかる状況に対処して叙上のような点
を改善するもので、ベルトとプーリとの噛み合い
中にベルト歯部にかかる側圧をベルト歯元から歯
付付近に至つて徐々に小さくして、特にベルトが
従動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る状態で回
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、また高トルク時の駆動においてもベル
トのプーリからのジヤンピングを防止した歯付ベ
ルトとプーリとの組合せ体を提供することを目的
とするものである。

即ち、本考案の特徴とするところは、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
面部分からなるプーリ歯部そして２つの楕円の長
軸の交差角を70゜〜90゜とし、しかも長軸と短軸
の比を1/0.6〜0.9とする２つの楕円弧から形成さ
れるプーリ溝部から構成され、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、ベルト歯部としてベルト歯元を円弧と
し、残りの領域を２つの楕円形によつてベルト歯
先部で交差させた形状として構成される歯付ベル
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
のバツクラツシユをベルト歯元から歯先に至つて
増大させる歯付ベルトの駆動装置にある。

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順次、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
するプーリ歯部の断面図であり、プーリＡのプー
リ歯部１は中心点２６をもつ曲率半径Ｒ_Pの円弧
２で形成されるプーリ歯先３，３と直線で形成さ
れる歯先表面部分４から構成され、またプーリ歯
部間のプーリ溝部５は２つの楕円６，６′の長軸
７，７′を70゜〜90゜の範囲、例えば図示例では
90゜の範囲で交差させ、この交差点８が溝部中心
線９上に存在するように形成される。なお、上記
楕円６，６′の長軸７，７′と短軸１０，１０′の
比は１：0.6〜0.9、図示例では略0.8となる。

また、上記歯付プーリの溝部側壁２２の各点に
おける接線２３の勾配αはプーリ歯先３の円弧２
と楕円６との連結点Ｐにおいて約90゜近くなり、
プーリ溝底２４に至るに従つて徐々に小さくなつ
ている。そのため、この勾配αの大きい領域、即
ちαが80゜〜90゜である高勾配領域２５において
は、ベルト歯部１２に与える分力Fsinα（但し
Ｆはプーリがベルト歯部に与える力）が大きくか
つその方向も水平方向に近づくため、ベルト歯部
１２はグリツプ力を有してジヤンピングしなくな
り、この効果は高トルクの駆動ほど大きい。しか
し、従来においてはこれに該当する領域のαが60
゜〜80゜と比較的小さいためにベルト歯部１２に
与える分力Fsinαが小さく、しかもその向きも
上方になるためにベルト歯部１２は浮き上がる傾
向になりジヤンピングしやすくなる。

しかも、上記歯付プーリの溝部側壁２２が楕円
形であるためプーリ溝底２４に至るに従つて曲率
が徐々に小さくなり、そのため上記高勾配領域２
５の範囲が狭くなりベルト歯部１２が抜けやすく
なる。

上記このような効果は楕円形状をもつプーリに
帰因するものである。

一方、上記プーリに適用できる歯付ベルトＢは
ゴム又はその他の弾性体からなり、ベルト長手方
向に一定ピツチで歯部１２と溝部１１を交互に有
し、ベルトピツチライン１３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
状抗張体を埋設し、更に上記歯部１２及び溝部１
１の表面を織物によつて被覆された構成からな
る。かかるベルト歯部１２はプーリ溝部の側壁の
形状に準じて形成され、第２図に示されるように
中心点２７をもつ曲率半径Ｒ_Bの円弧１４（ただ
しＲ_B＞Ｒ_P）からなるベルト歯元１５，１５とベ
ルト歯先１６において交差する２つの楕円１７，
１７′の一部から構成されている。

かかる楕円１７，１７′の夫々の長軸１８，１
８′は互いに交わつており、交叉点１９はベルト
歯部中心線２０上に位置しており、また楕円の長
軸１８又は１８′と短軸２１又は２１′の比は１：
0.5〜0.85、図示本例では0.72であり、プーリより
必ず小さくなつている。

しかも、上記ベルト歯部１２はベルト歯元１５
から歯先１６に至つてプーリ溝部側壁２２との間
隔を直線的に増大する関係におかれている。言い
換えるならば、歯付ベルトとプーリとの静的噛み
合い状態においてベルト歯部１２とプーリ溝部側
壁２２間のバツクラツシユａが第３図右下に示さ
れる如くベルト歯元１５から歯先１６に至つて直
線的に増大する条件を満足している。

なお上記バツクラツシユａの勾配θは15″〜10
゜好ましくは１〜４゜の範囲である。

このようにして得られたベルト歯部１２は２つ
の楕円形１７，１７′がベルト歯先１６において
交差する形状となり、その交差角θ_Bはプーリに
おける交差角θ_Pより約２゜小さい。

しかもプーリ溝部側壁２２とのバツクラツシユ
９をベルト歯元１５から歯先１６に至つて直線的
に増大するようになつている。

更にベルト歯元の曲率半径Ｒ_Bはプーリ歯元の
曲率半径Ｒ_Pより約０〜20％大きくする。

このようにして予め設計されたプーリに上記バ
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１２が大きく変形し、しかもベルト歯
部１２にかかる応力はベルト歯先１５からベルト
歯元１６に至つて徐々に小さくなつていることか
ら、第５図〜第７図に示されるようにベルトＢは
従動軸に取付けたプーリＡから抜ける時、ベルト
歯部１２の側面がベルト歯先３から徐々に小さな
応力を受けながらプーリＡから離れるためモーメ
ントの関係からベルト歯元１５にかかる剪断力、
即ち抗張体とベルト歯部１２を分離する力が増大
せず、歯元クラツクが生じにくくなる効果があ
り、しかもベルトがプーリ歯先１６をスムーズに
滑りながら何の抵抗もなく抜けることになる。

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せすくなるがこれ
は従来の駆動装置で見られたところである。

しかも、本考案の駆動装置において使用するプ
ーリは、プーリ歯先３の円弧２と楕円６との連結
点Ｐを始点とする高勾配領域２５の勾配αが大き
く、かつ、プーリ溝底２４に至るに従つて曲率が
小さいために上記領域２５が狭くなつており、ベ
ルト歯部１２はグリツプ力を有してプーリからジ
ヤンピングしにくくあり、この効果は高トルクの
駆動ほど大きくなる。その上、ベルト歯部１１は
プーリから容易に抜ける。

以上詳述したように本考案の駆動装置は、２つ
の楕円弧の溝部側壁をもつプーリと２つの楕円弧
をベルト歯先で交差させた歯部を有する歯付ベル
トを組合せたもので、プーリとベルト間のバツク
ラツシユをベルト歯元から歯先に至つて直線的に
増大せしめてベルト駆動時にベルト歯部にかかる
応力をベルト歯元から歯先にかけて徐々に小さく
せしめ、かつこれによつてベルトがプーリから抜
ける時にベルト歯元にかかる応力を小さくしてベ
ルト歯元クラツクを生じ難くし、更にはプーリの
溝部側壁が範囲の狭い高勾配領域を有しているた
めに高トルクの駆動時にあつてはベルト歯部に高
グリツプ力をもたせてベルトのジヤンピングを防
止し、かつベルトをプーリから容易に抜けやすく
して、ベルト寿命を向上させることができるもの
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
歯部断面図、第２図は本考案の駆動装置に使用す
る歯付ベルトの歯部断面図、第３図は第１図に示
すプーリと第２図に示す歯付ベルトを組合せた状
態図で右下にベルト歯元から歯先に至るベルトと
プーリ間のバツクラツシユの関係を示す。第４図
は、歯付ベルトとプーリの駆動中の係合状態にお
いてベルト歯部にかかる側圧分布を示す模式図、
第５図乃至第７図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各状態を示す図である。Ａ……プーリ、Ｂ……ベルト、１……プーリ歯
部、２……円弧、３……プーリ歯先、４……歯先
表面部分、５……プーリ溝部、６，６′……楕
円、７，７′……長軸、１０，１０′……短軸、１
１……ベルト溝部、１２……ベルト歯部、１４…
…円弧、、１５……ベルト歯元、１６……ベルト
歯先、１７，１７′……楕円、ａ……バツクラツ
シユ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

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
線部分の表面部分からなるプーリ歯部と、２つの
楕円の長軸の交差角を70゜〜90゜とし、しかも長
軸と短軸の比を1/0.6〜0.9とする２つの楕円弧の
一部から形成されるプーリ溝部から構成され、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、ベルト歯部としてベル
ト歯元を円弧とし、残りの領域を２つの楕円形に
よつてベルト歯先部で交差させた形状として構成
される歯付ベルトの駆動装置であり、かつ歯付ベ
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をベルト歯
元から歯先に至つて増大させてなることを特徴と
する歯付ベルトの駆動装置。