JP3609754B2

JP3609754B2 - ベルト伝動装置

Info

Publication number: JP3609754B2
Application number: JP2001176668A
Authority: JP
Inventors: 栄二郎中嶋; 宏行坂中; 弘幸佐藤
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 2000-06-13
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2021-06-12
Also published as: JP2002070992A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高負荷伝動用Ｖベルトを用いて成るベルト伝動装置に関し、特に、その騒音を防止する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の高負荷伝動用Ｖベルトとして、表裏面に凹凸部が形成された一対の張力帯と、左右側面に上記各張力帯の凹凸部が嵌合される嵌合部を有する多数のブロックとを備え、これら多数のブロックを張力帯に対し各ブロックの嵌合部に張力帯を圧入した状態でベルト長さ方向に並べて係止固定したものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような多数のブロックを有する高負荷伝動用ＶベルトをＶプーリと組み合わせてなるベルト伝動装置においては、ベルト走行時の走行ノイズが通常のＶベルトと比べて大きいという問題がある。このベルト走行ノイズは、ベルトのブロックがＶプーリの溝面に接触するときに発生する衝突音と、ブロックがＶプーリの溝面から離れることで発生する引っ掛かり音との２種類が存在するが、これらを低減させるにはいずれもブロックとＶプーリとの干渉時のエネルギーを下げることが必要とされる。
【０００４】
そこで、このベルトのブロックとＶプーリとの間の摩擦係数を下げることで、両者の干渉時のエネルギーを低減させることが考えられ、そのために、ベルトのブロックの摩擦係数を変更しても良いが、このブロックの摩擦係数については、伝動特性の観点から所定範囲を保つ必要があり、有効な解決策とはなり得ない。
【０００５】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ベルト伝動装置において、プーリの溝面に工夫を加えることで、プーリと高負荷伝動用Ｖベルトとの干渉時のエネルギーを低下させて低騒音化を図ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明では、高負荷伝動用Ｖベルトのブロックの摩擦係数が相手材の表面粗さに応じて変わる特性に着目し、この相手材たるＶプーリの溝面での表面粗さの範囲を特定範囲に設定することで、ブロックとプーリ溝面との間の摩擦係数を適正に保ち、ベルト走行ノイズを低減させるようにした。
【０００７】
具体的には、請求項１の発明では、一対の張力帯に多数のブロックが噛合状態により係合固定された高負荷伝動用Ｖベルトと、該ベルトが巻き掛けられるＶプーリとが組み合わされてなり、上記Ｖベルトの側面とＶプーリの溝面との接触により動力の授受を行うようにしたベルト伝動装置において、上記Ｖベルトにおけるブロック側面の、上記Ｖプーリの溝面と接触する部分は樹脂部であり、上記Ｖプーリの溝面での表面粗さをＲａ０．５〜３．０μｍとする。
【０００８】
上記の構成によれば、プーリの溝面の表面粗さがＲａ０．５〜３．０μｍの範囲で比較的粗いので、高負荷伝動用Ｖベルトのブロック側面の樹脂部の摩擦係数が、接触するプーリ溝面の表面粗さに応じて変わる特性を利用し、ベルト走行ノイズが発生する原因となるＶプーリとＶベルトとの接触時において、ベルトのブロック側面の樹脂部と、このブロックの樹脂部が接触するＶプーリの溝面との間の摩擦係数が下がり、ベルトブロックとＶプーリとの干渉時のエネルギーを低下させてベルト走行ノイズを低減することができる。
【０００９】
尚、本発明において、変速プーリの溝面の表面粗さをＲａ０．５〜３．０μｍとした理由は、Ｒａ０．５μｍ未満ではＶプーリとＶベルトとの間の摩擦係数が急激に増大する一方、Ｒａ３．０μｍを越えるとベルトブロックの比摩耗量が急激に増大しＶベルトの耐久性に問題が生じることによる。
【００１０】
請求項２の発明では、請求項１のベルト伝動装置において、Ｖプーリは、ベルト巻き付け径を変化させる変速プーリとする。
【００１１】
上記の構成により、変速プーリを用いてベルト巻き付け径を変化させる変速用のベルト伝動装置に本発明を適用することができ、このことで変速用ベルト伝動装置のＶベルトとＶプーリとの干渉時のエネルギーを低下させて騒音の低減を図ることができる。
【００１２】
請求項３の発明では、請求項１のベルト伝動装置において、Ｖプーリは、ベルト巻き付け径が不変の定速プーリとする。こうすると、ベルト巻き付け径が不変で一定の速比となるベルト伝動装置に本発明を適用することができ、このことで定速用ベルト伝動装置のＶベルトとＶプーリとの干渉時のエネルギーを低下させて騒音の低減を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜３は本発明の実施形態に係るベルト伝動装置を示し、１は駆動回転軸、３は従動回転軸で、これら両回転軸１，３は互いに平行に配置されている。
【００１４】
上記駆動回転軸１上には変速プーリからなる駆動プーリ２が配設されている。この駆動プーリ２は、駆動回転軸１上に回転一体にかつ摺動不能に固定されたフランジ状の固定シーブ２ａと、駆動回転軸１上に固定シーブ２ａに対向するように摺動可能にかつ回転一体に支持されたフランジ状の可動シーブ２ｂとからなり、これら両シーブ２ａ，２ｂ間にベルト溝６が形成されている。
【００１５】
一方、従動回転軸３には上記駆動プーリ２と同径の変速プーリからなる従動プーリ４が設けられている。この従動プーリ４は、駆動プーリ２と同様の構成であり、従動回転軸３上に回転一体にかつ摺動不能に固定されたフランジ状の固定シーブ４ａと、従動回転軸３上に、固定シーブ４ａに対し上記駆動プーリ２における固定シーブ２ａに対する可動シーブ２ｂの対向方向と反対方向でもって対向するように摺動可能にかつ回転一体に支持されたフランジ状の可動シーブ４ｂとからなり、これら両シーブ４ａ，４ｂ間にベルト溝６が形成されている。
【００１６】
そして、上記駆動プーリ２と従動プーリ４とのベルト溝６，６間には高負荷伝動用Ｖベルト５が掛け渡されている。このＶベルト５は、図５に示すように、左右１対のエンドレスの張力帯８，８と、この張力帯８，８にベルト長手方向に連続的に係合固定された多数のブロック７，７，…とからなる。
【００１７】
上記各張力帯８は、硬質ゴムからなる保形ゴム層１３の内部に、例えばアラミド繊維（組紐）等の高強度高弾性率の心線（心体）がスパイラル状に配置されて埋設されたもので、この各張力帯８の上面にはベルト幅方向に延びる一定ピッチの溝状の上側凹部９，９，…が、また下面には上記上側凹部９，９，…に対応してベルト幅方向に延びる一定ピッチの下側凹部１０，１０，…がそれぞれ形成されている。また、張力帯８の上下表面には、そのクラックの発生を防止し或いは耐摩耗性を向上させる等の目的で帆布１１，１１が一体的に接着されている。
【００１８】
上記保形ゴム層１３をなす硬質ゴムは、例えばメタクリル酸亜鉛を強化された水素添加ＮＢＲゴムからなり、それに補強を目的として有機短繊維１２，１２，…を全体に混入して強化することで、耐熱性に優れかつ永久変形し難い硬質ゴムが用いられる。尚、上記硬質ゴムの硬さは、ＪＩＳ−Ｃ硬度計で測定したときに７５゜以上のゴム硬度が必要である。
【００１９】
一方、各ブロック７は、ベルト幅方向左右側部に上記各張力帯１を幅方向から着脱可能に嵌装せしめる切欠き溝状の嵌合部７ａ，７ａを有する。この各嵌合部７ａを除いた左右側面は駆動及び従動プーリ２，４のベルト溝６，６に接触する接触部７ｂ，７ｂに構成され、このブロック７の左右の接触部７ｂ，７ｂ同士がなすベルト角度は、各プーリ２，４のベルト溝６の角度と同じとされている。そして、各ブロック７の嵌合部７ａ，７ａにそれぞれ張力帯８，８を圧入して嵌合することで、ブロック７，７，…が張力帯８，８にベルト長手方向に連続的に固定されている。
【００２０】
すなわち、上記各ブロック７における各嵌合部７ａの上壁面には上記張力帯８上面の各上側凹部９に噛合する上側噛合部としての凸条からなる上側凸部７ｃが、また嵌合部７ａの下壁面には張力帯１下面の各下側凹部１０に噛合する下側噛合部としての凸条からなる下側凸部７ｄがそれぞれ互いに平行に配置されて形成されており、この各ブロック７の上下の凸部７ｃ，７ｄをそれぞれ張力帯１の上下の凹部９，１０に噛合せしめることで、ブロック７，７，…を張力帯８，８にベルト長手方向に圧入により係合固定し、この係合状態で各張力帯８の外側側面と各ブロック７の側面である接触部７ｂとの双方がプーリ２，４のベルト溝６に接触するとともに、ブロック７の上下の凸部７ｃ，７ｄと各張力帯１の上下の凹部９，１０との噛合によって動力授受が行われるようになされている。
【００２１】
上記各ブロック７は硬質樹脂材料からなり、その内部にはブロック７の略中央に位置するように軽量アルミニウム合金等からなる補強部材（図示せず）が埋設されている。この補強部材は、少なくとも上下の凸部７ｃ，７ｄ（張力帯８との噛合部分）や左右側面の接触部７ｂ，７ｂでは硬質樹脂中に埋め込まれてブロック７表面に顕れないが（つまり、これらの部分は硬質樹脂からなっている）、その他の部分ではブロック７表面に露出していてもよい。
【００２２】
そして、上記ベルト伝動装置は、両プーリ２，４の可動シーブ２ｂ，４ｂをそれぞれ固定シーブ２ａ，４ａに対して接離させて各プーリ２，４のベルト巻き付け径を変更し、図１に示す高速状態の場合は、駆動プーリ２の可動シーブ２ｂを固定シーブ２ａに接近させ、かつ従動プーリ４の可動シーブ４ｂを固定シーブ４ａから離隔させて、駆動プーリ２のベルト巻き付け径を従動プーリ４よりも大きくすることにより、駆動回転軸１の回転を従動回転軸３に増速して伝達する高速状態とする一方、逆に図３に示す低速状態の場合は、駆動プーリ２の可動シーブ２ｂを固定シーブ２ａから離隔させ、かつ従動プーリ４の可動シーブ４ｂを固定シーブ４ａに接近させて、駆動プーリ２のベルト巻き付け径を従動プーリ４よりも小さくして、駆動回転軸１の回転を減速して従動回転軸３に伝える低速状態とする。また、図２に示す中間状態では、上記高速状態及び低速状態の中間の状態で駆動及び従動プーリ２，４のベルト巻き付け径が略同じとなっている。
【００２３】
さらに、図４に示すように、本実施形態に係るベルト伝動装置では、ベルト５が接触する各変速プーリ２，４のベルト溝６の溝面での表面粗さは均一な表面粗さで、具体的にはＲａ０．５〜３．０μｍの範囲に設定されている。
【００２４】
このように、本実施形態では、高負荷伝動用Ｖベルト５とＶプーリ２，４との接触の際のエネルギーを低下させる手段として、ベルト伝動装置の変速運転状態に関係なくＶプーリ２，４のベルト溝６の溝面での表面粗さがＲａ０．５〜３．０μｍの範囲に設定されているので、ベルト５におけるブロック７の摩擦係数を略一定に保った上で、そのブロック７とプーリ２，４のベルト溝６の溝面との間の摩擦係数を下げることができ、ベルト走行ノイズの発生原因となるベルト５とＶプーリ２，４との干渉の際に発生するエネルギーを低下させてベルト走行ノイズの低減を図ることができる。
【００２５】
尚、本実施形態では、ベルト伝動装置として固定シーブと可動シーブとから成る変速プーリを有するベルト伝動装置を用いたが、一対の固定シーブのみから成り、ベルト巻き付け径が不変の定速プーリで構成されるＶプーリを有するベルト伝動装置にも本発明を適応することができるのは言うまでもない。
【００２６】
【実施例】
（実施例１）
次に、Ｖプーリの溝面の表面粗さを変化させて騒音レベルの検討を行った。図６に本実施例に用いた騒音試験装置を概略的に示す。この図６に示す騒音試験装置には、駆動回転軸１５ａに設けたピッチ径（ベルト巻き付け径）６５．３２ｍｍの駆動プーリ１５と、従動回転軸１６ａに設けたピッチ径１３０．６４ｍｍの従動プーリ１６とがそれぞれ所定の軸間距離をあけて配置されている。これら両プーリ１５，１６間に、上記実施形態で説明したもの（図５参照）と同様の高負荷伝動用Ｖベルト１７を巻き掛け、駆動プーリ１５の設定荷重ＳＷ（＝３０００Ｎ）を図６の矢印方向に加えた状態で、両プーリ１５，１６を回転させる。さらに、上記駆動回転軸１５ａの中心から右側（従動回転軸１６ａ側）に１００ｍｍ離れた測音位置１４にマイクロフォンによる測音手段を設けた。
【００２７】
そして、各プーリ１５，１６の溝面の表面粗さをＲａ０．１μｍ，０．４μｍ，０．５μｍ，３．０μｍの４条件に設定して、この４条件で駆動プーリ１５の回転数を変化させたときに、上記測音位置１４にある測音手段でベルト伝動装置の作動中に発生する騒音レベル（単位ｄＢＡ）を測定した。以上の測定結果を図７及び図８によりそれぞれ示す。
【００２８】
図７は駆動プーリ１５の回転数を変化させたときの表面粗さと騒音レベルとの関係を示したものである。この結果を考察すると、駆動プーリ１５の回転数に影響されることなくＶプーリ１５，１６の溝面の表面粗さがＲａ０．１μｍ，０．４μｍ，０．５μｍ，３．０μｍの順に騒音レベルが低下していくことが判った。
【００２９】
また、図８はＶプーリ１５，１６の溝面の表面粗さと平均騒音レベル（単位ｄＢＡ）との関係を示した図である。この図８より、表面粗さが大きくなるに従って平均騒音レベルが下がることが判る。また、表面粗さがＲａ０．５μｍ未満では騒音レベルが９２．５ｄＢＡ以上と急激に大きくなる一方、Ｒａ０．５μｍ以上では平均騒音レベルは９０〜９１．５ｄＢＡの範囲であり、騒音発生量が低減することが判った。
【００３０】
以上より、Ｖプーリ１５，１６の溝面の表面粗さをＲａ０．５μｍ以上とすることで、ベルト走行ノイズを効果的に下げることができ、低騒音化の有効性を確認することができた。
（実施例２）
さらに、ベルト伝動装置におけるＶプーリの溝面の表面粗さを変化させた場合のＶプーリと高負荷伝動用Ｖベルトとの間の摩擦係数及び該Ｖベルトの比摩耗性の評価を行った。
【００３１】
図９はＶプーリのベルト溝の表面粗さと摩擦係数との関係を示している。この摩擦係数は、駆動回転軸上の駆動プーリと、従動回転軸上の従動プーリとの間にＶベルトを巻き架け、従動回転軸（従動プーリ）を回転不能にロックさせた状態で駆動プーリを回転させた場合において、その駆動プーリでのＶベルトの接触角等を用いた所定式により算出される。
【００３２】
この図９より、プーリのベルト溝の表面粗さがＲａ０．５μｍ未満の場合には摩擦係数は０．２４以上と大きくなる。また、表面粗さがＲａ０．５μｍ以上の場合では摩擦係数は０．２２〜０．２４の範囲と低い値になることが判った。
【００３３】
また、図１０はＶプーリのベルト溝の表面粗さとベルトブロックの比摩耗量（単位ｍｍ³／（Ｎ・ｍ））との関係を示している。この図１０より、プーリのベルト溝の表面粗さがＲａ３．０μｍを超える範囲で比摩耗量が急激に上昇することが判った。一方、表面粗さがＲａ０．５〜３．０μｍの範囲においては比摩耗量は低く安定しており、また、表面粗さがＲａ０．５μｍ未満のときには比摩耗量は２〜３（ｍｍ³／（Ｎ・ｍ））の範囲とさらに低くなり、表面粗さがＲａ０．５〜３．０μｍの範囲と比較してもより減少していた。
【００３４】
よって、プーリのベルト溝の表面粗さがＲａ３．０μｍを越える範囲とすることで、比摩耗量が急激に増加してＶベルトの耐久性に問題が生じることが判った。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明では、高負荷伝動用ＶベルトとＶプーリとが組み合わされてなり、Ｖベルトにおけるブロックの、Ｖプーリの溝面と接触する部分が樹脂部とされたベルト伝動装置において、Ｖプーリの溝面での表面粗さをＲａ０．５〜３．０μｍとした。また、請求項２の発明では、Ｖプーリはベルト巻き付け径を変化させる変速プーリとした。さらに、請求項３の発明では、Ｖプーリは、ベルト巻き付け径が不変の定速プーリとした。従って、これら発明によると、ベルト伝動装置におけるＶプーリと高負荷伝動用Ｖベルトとの接触時のエネルギーを低下させて低騒音化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るベルト伝動装置の高速状態を示す説明図である。
【図２】ベルト伝動装置の中間状態を示す説明図である。
【図３】ベルト伝動装置の低速状態を示す説明図である。
【図４】変速プーリの溝面の表面粗さを示す説明図である。
【図５】高負荷伝動用Ｖベルトの斜視図である。
【図６】騒音試験装置を示す概略図である。
【図７】Ｖプーリの表面粗さを変化させたときの駆動回転軸の回転数及び騒音レベルの関係を示す図である。
【図８】平均騒音レベル及び表面粗さの関係を示す図である。
【図９】摩擦係数と表面粗さとの関係を示す図である。
【図１０】比摩耗量と表面粗さとの関係を示す図である。
【符号の説明】
１駆動回転軸
２駆動プーリ
３従動回転軸
４従動プーリ
５高負荷伝動用Ｖベルト
６ベルト溝
７ブロック
８張力帯
１４測音位置

Claims

一対の張力帯に多数のブロックが噛合状態により係合固定された高負荷伝動用Ｖベルトと、該ベルトが巻き掛けられるＶプーリとが組み合わされてなり、上記Ｖベルトの側面とＶプーリの溝面との接触により動力の授受を行うようにしたベルト伝動装置において、
上記Ｖベルトにおけるブロック側面の、上記Ｖプーリの溝面と接触する部分は樹脂部であり、
上記Ｖプーリの溝面での表面粗さをＲａ０．５〜３．０μｍとしたことを特徴とするベルト伝動装置。
請求項１のベルト伝動装置において、
Ｖプーリは、ベルト巻き付け径を変化させる変速プーリであることを特徴とするベルト伝動装置。
請求項１のベルト伝動装置において、
Ｖプーリは、ベルト巻き付け径が不変の定速プーリであることを特徴とするベルト伝動装置。