JPH0222253B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、主として高温高負荷用の歯付ベルト
に関する。 （従来の技術） 従来、高負荷伝動装置においては、歯付ベルト
が使用されている。しかし、非常な高負荷条件
下、例えば負荷がベルト１本当り6^t〜10^tという
条件での使用であるため、歯付ベルト、特に歯部
の摩耗が著しいという問題があつた。 そこで、前述したような高負荷に対処するため
に、歯部の強度を高めて摩耗を少なくし、それに
よつて寿命を向上することが行われている。すな
わち、具体的には、 (i) 伝動負荷の単位当たりの受圧面積が大きくす
るために歯部を大きくする、つまり歯高さを高
く、歯幅を長く、かつベルト幅を広くする。 (ii) 歯部に圧力が均一に分散して加わるように、
インボリユート歯、直線歯、円弧歯などを用い
て噛合をスムーズにする。 (iii) 歯部の変形量を少なくするために歯部の剛性
を高める。例えば、(a)歯ゴムに単繊維を練り込
んで硬度を向上させること、(b)歯部の帆布の組
織を耐摩耗性としたり帆布を多数重積するこ
と、(c)プーリ溝よりもベルト歯を大きくし、そ
れによつてプーリ溝内でベルト歯部が圧縮され
剛性が高まるようにすること。 (iv) 歯部の摩耗係数を小さくする。例えば、プー
リとの接触界面に、減摩剤、滑材などを混入す
ること。 などの手法がある。 したがつて、歯付ベルトを使用条件に応じて、
歯部の大きさを決めるとともに、前記(i)〜(iv)の手
法を単独あるいは組合せて、ベルト寿命の向上を
図つていた。 （発明が解決しようとする課題） 上記の手法によつて、常温での高負荷伝動の場
合は、ある程度の効果は認められたが、雰囲気温
度の高い高負荷伝動の場合は、短時間でゴムが硬
化して割れたり、歯部帆布の摩耗が激しかつたり
して充分に満足した効果を得ていないのが現状で
あつた。 本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、高
温高負荷条件下においても、十分なベルト寿命を
示す歯付ベルト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） 上記の目的を達成するため、本発明の解決手段
は、背ゴム層と抗張体層とが積層されてなる平ベ
ルト状のベルト基帯の該抗張体層側の面にほぼ一
定の厚さの緩衝ゴムシートが接合され、該緩衝ゴ
ムシートの表面に歯部を構成する複数の歯ゴムが
ベルト全周に亘つて等ピツチ間隔で接合され、更
に該歯ゴムの表面及び歯ゴム間の緩衝ゴムシート
の表面に沿つて帆布が貼付されてなるものとす
る。さらに、上記歯ゴムよりなる歯部はそのゴム
硬度が65゜〜80゜の範囲になるように設定され、前
記緩衝ゴムシートよりなる緩衝ゴム層はそのゴム
硬度が上記歯部のゴム硬度と同等もしくはそれ以
下に、かつその厚さが上記歯部の高さの13〜37％
の範囲になるように設定され、上記歯部は、その
歯高さｈと歯幅ｌとの関係が ｈ／ｌ＝0.20〜0.30 の範囲になるように形成されているものとする。 （作用） これにより、本発明では、歯部を構成する歯ゴ
ムはゴム硬度が65゜〜80゜と比較的軟らかいが、歯
部の歯幅に対して歯高さが0.2〜0.3と低いので、
抗張体層より歯部に動力を受けたりあるいは逆に
歯部より抗張体層に動力を与えたりするとき、歯
ゴムが軟らかい割に歯部の変形量は比較的少なく
てすみ、高負荷伝動が可能となる。また、上記歯
部は抗張体層に対して緩衝ゴム層を介して支持さ
れているので、高負荷使用時に該歯部に作用する
衝撃力（特に剪断力）を上記緩衝ゴム層によつて
も緩衝して歯部の摩耗を低減させることができ
る。 一方、歯部を構成する歯ゴムがゴム硬度65゜〜
80゜で比較的軟らかいことにより、使用時に圧縮
により硬度が上昇してもその絶対値はあまり大き
くならないので、ゴム弾性を長時間に亘つて保持
することになり、高温高負荷条件下でも硬化によ
る割れが生じ難い。 また、抗張体層と帆布との間には歯ゴムと同等
もしくはそれ以下のゴム硬度を有する緩衝ゴム層
が介在されているので、高負荷条件下での使用時
に、歯部間における谷部がプーリの山部で突き上
げられても、その突上げ力は緩衝ゴム層により効
果的に低減され、それによつて帆布の摩損が低減
し、高負荷条件下での長寿命化に通ずる。 尚、歯部のゴム硬度は、65゜以下では軟らかす
ぎて歯部の変形が大きくなり、歯飛び現象が生じ
る一方、80゜以上では熱劣化による歯ゴムの早期
割れ現象が生じるので、65゜〜80゜の範囲が望まし
い。また、緩衝ゴム層の厚さは、高負荷使用時、
該緩衝ゴム層に荷重が加わつた状態においてプー
リのピツチ径と外径との差の1/2（PLD）の範囲
内に収めることが伝動効率の上で好ましいので、
歯部及び緩衝ゴム層のゴム硬度を考慮して、歯部
の歯高さの13〜37％の範囲にする必要がある。さ
らに、歯部の歯高さｈと歯幅ｌとの比ｈ／ｌは、
0.20以下では歯高さが低くなりすぎてベルト歯部
のプーリ歯部に対する接触面積が小さくなり、か
えつて歯部の摩耗の点で不利となる一方、0.30以
上では歯高さが高くなり過ぎて歯部の変形が大き
くなり、歯飛び現象が生じるので、0.20〜0.30の
範囲が望ましい。 （実施例） 以下、本発明の実施例について、図面に沿つて
説明する。 第１図において、１は歯付ベルトで、背ゴム層
２と抗張体層３とが積層されてなる平ベルト状の
ベルト基帯５の該抗張体層３側の面に、ほぼ一定
の厚さの緩衝ゴムシートが接合されて緩衝ゴム層
４を構成し、該緩衝ゴムシートの表面に複数の歯
ゴムがベルト全周に亘つて等ピツチ間隔で接合さ
れて歯部６を構成し、該歯ゴムの表面及び歯ゴム
間の緩衝ゴムシートの表面に帆布が貼付されて帆
布層７を構成してなる。 歯部６は、歯高さをｈ、歯幅をｌとすると、そ
の比ｈ／ｌが、後述の実験結果より明らかなよう
にベルト寿命の面で0.2〜0.3の範囲が望ましく、
できればその他の性能、特に騒音低減の面からは
0.27〜0.29の範囲にあることが望ましい。また、
歯ゴム硬度が、実験により、65゜〜80゜（JISAによ
る）の範囲、望ましくは68゜〜72゜の範囲であるこ
とが、ベルト寿命の向上に対し有利であると確認
されている。 また、緩衝ゴム層４についても、実験により、
ゴム硬度が歯ゴム硬度と同一もしくはそれ以下で
あつてその相対硬度差が15゜以内に形成されると
ともに、その厚さΔtが歯高さｈの13％〜37％に
形成されることが望ましいと確認されている。 上記歯付ベルト１の各部の材料の一例を示すと
次の通りである。 (i) 背ゴム層２…ネオプレンゴムをベースとした
公知の配合によるゴム。 (ii) 抗張体層３…公知の接着処理を施した硝子コ
ード、ケプラーコード、またはスチールワイヤ
コード。 (iii) 緩衝ゴム層４及び歯部６…ネオプレンゴムを
ベースとした公知の配合によるゴム。ただし、
ゴム硬度は70゜である（JISAによる）。 (iv) 帆布層７…公知の接着処理を施した６ナイロ
ンもしくは66ナイロンを用いた平織、綾織又は
朱子織の織布。 続いて、上記歯付ベルト１の製造方法について
簡単に説明する。 （工程１） 抗張体である例えばケプラーコードを中心にし
て上ゴム及び下ゴムを積層して、プレス加硫す
る。 （工程２） 前記下ゴムをバフ研摩して、ケプラーコードの
下側付近まで取除く。 （工程３） バフによる研摩面にネオプレンゴム糊を塗布
し、緩衝ゴム層４となる未加硫ゴムシートと、歯
部６（歯ゴム）となる別の未加硫ゴムシートと、
帆布層７となる帆布とを順に貼付してロール状に
巻き取る。 （工程４） ロール状に巻き取られた成形シートを引き出
し、歯付金型を載置したプレス装置により送り焼
きする。 （工程５） 加硫後、必要に応じて幅切りをする。しかして
歯付ベルト１が形成される。 上記構成によれば、歯部６を構成する歯ゴムは
ゴム硬度が65゜〜80゜と比較的軟らかいが、歯部６
の歯幅に対して歯高さが0.2〜0.3と低いので、抗
張体層３より歯部６に動力を受けたりあるいは逆
に歯部６より抗張体層３に動力を伝えたりすると
き、歯ゴムが軟らかに割に歯部６の変形量は比較
的少なくてすむ。したがつて、高負荷伝動が可能
となる。また、上記歯部６は抗張体層３に対して
緩衝ゴム層４を介して支持されているので、高負
荷使用時に該歯部６に作用する衝撃力（特に剪断
力）を上記緩衝ゴム層４によつても緩衝して歯部
６の摩耗を低減させることができる。 一方、歯部６を構成する歯ゴムがゴム硬度65゜
〜80゜で比較的軟らかいことにより、使用時に圧
縮により硬度が上昇してもその絶対値はあまり大
きくならないので、ゴム弾性を長時間に亘つて保
持することになる。その結果、高温高負荷条件下
で、硬化による割れが生じ難く、長時間に亘つて
使用することができる。 また、抗張体層３と帆布層７との間には、歯ゴ
ムと同等もしくはそれ以下のゴム硬度を有し抗張
体層３の接着を兼ねた緩衝ゴム層４が介在されて
いるので、高負荷条件下での使用時に、歯部６，
６間における谷部８がプーリ９の山部１０で突き
上げられても、その突上げ力は緩衝ゴム層４によ
り効果的に低減され、それによつて帆布層７（帆
布）の摩損が低減し、高負荷条件下での長寿命化
に通ずる（第６図参照）。すなわち、歯付ベルト
の谷部においては、従来の歯付ベルトａでは、抗
張体層の硬いコードｂと帆布ｃとが直接接触して
いたので、第８図に示すように、その接触部分が
集中的に荷重を受け、コード長手方向にその部分
だけ摩耗が進みベルト破損に至つていたが、本発
明に係わる歯付ベルト１では、緩衝ゴム層４によ
つて帆布層７と抗張体層３とが直接接触すること
もなく、第７図に示すように、ベルト幅全体でほ
ぼ一様に荷重負担するので、局所的な帆布層７の
異常摩耗も生ぜず、したがつてベルト破損にも至
らない。 次いで、上記歯付ベルト１を用いて行つた実験
について説明する。 （実験１） 代表的な従来の歯付ベルト（表１参照）と本発

【表】

【表】 上記実験の結果を次の表２に示す。表２におい
て、V₅は本発明に係る歯付ベルトを示し、ベル
ト寿命は、本発明に係る歯付ベルトV₅を100とし
て基準とし、指数表示した。

【表】 上記結果より、本発明に係る歯付ベルトは、従
来の歯付ベルトに比して、ほぼ50％以上もベルト
寿命が延びていることが判る。 （実験２） 本発明に係る歯付ベルトについて、ｈ／ｌ
（ｈ：歯高さ、ｌ：歯幅）とベルト寿命との関係
を調べた。本実験に用いた歯付ベルトは、ｈ／ｌ
の値を除けば、基本的には（実験１）において用
いた本発明に係る歯付ベルトと同一である。な
お、ｈ／ｌの変化は、歯幅ｌを一定値に固定して
歯高さｈを変化させることにより行つている。 (i) ベルト寿命は歯部のゴム硬度が60゜、65゜、
70゜、75゜、80゜のものについて行い、そのベルト
寿命の評価は、（実験１）と同様に行つた。 (ii) 帆布摩耗量は、実験開始前における歯付ベル
トの歯部平坦部の帆布層の厚さを100とし、（実
験１）と同一の方法で一定時間走行後、前記歯
部平坦部の厚さを、顕微鏡を用いて計測し、そ
の減少量を摩耗量として指数で表示した。 (iii) 歯部の変形量は、第３図に示すように、アム
スラー型万能試験機の加重部材２１に歯付ベル
ト１を噛合させるとともに該歯付ベルト１の背
面側を添え板２２（金属片）に支持し、しかし
て所定の荷重Ｗを加重部材２１を介して歯付ベ
ルト１の歯部６に加えて、歯先部分の変位量
ΔAを測定した。それによつて、Ｐ＝（ΔA／
Ｓ）×100（％）でもつて変形量とした。ここで、
Ｓは歯部平坦部の幅である。 かくして得られた結果を、第２図に示す。これ
により、ｈ／ｌが大きくなるにしたがつて、帆布
の摩耗量は減少する一方、歯部の変形量は増加す
る。また、ベルト寿命は、歯ゴム硬度が65゜〜80゜
のものにおいてｈ／ｌが0.20〜0.30の範囲におい
て十分に大きくなることが判る。 （実験３） 本発明に係る歯付ベルトにおいて、歯部を構成
する歯ゴムの硬度とベルト寿命との関係とを調べ
た。本実験に用いた本発明に係る歯付ベルト（た
だし、ｈ／ｌ＝0.28）と、実験（走行）条件と
は、（実験１）と同一で行つた。 その実験結果を、第４図に示す。これにより、
歯ゴムの硬度が70゜付近でベルト寿命はピークと
なり、その硬度が65゜〜80゜（好ましくは、68゜〜
72゜）の範囲にあることが、ベルト寿命の点から
望ましいといえる。なお、前記歯ゴムの硬度が
65゜以下のときには、歯飛び現象が生ずる一方、
硬度が80゜以上のときには熱劣化による歯ゴムの
割れ現象が生ずる。 （実験４） 本発明に係る歯付ベルトにおいて、緩衝ゴム層
の厚さΔtとベルト寿命との関係について調べた。
本実験に用いた本発明に係る歯付ベルト（ただ
し、ｈ／ｌ＝0.28）と、実験（走行）条件とは、
（実験１）と同一にして行つた。 その実験結果を、第５図に示す。これにより、
緩衝ゴム層の厚さΔtはベルト寿命の点から、0.95
mm〜2.75mm、換言すれば歯高さｈの13％〜37％の
範囲にあることが望ましいことが判る。これは、
緩衝ゴム層が、それに荷重が加わつた状態で、プ
ーリのピツチ径と外径との差の1/2（PLD）の範
囲内の厚さで使用すると効果があると考えられ
る。 （発明の効果） 本発明は上記のように構成したから、高温高負
荷条件下においても、歯部の変形量及び摩耗量が
少なく、かつ帆布の摩耗量が少ないとともに、歯
ゴムの熱劣化による割れも生じ難いので、高温高
負荷条件下のベルト寿命が著しく向上した歯付ベ
ルトを提供できるという実用上優れた効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の歯付ベルトの断面
図、第２図はｈ／ｌと、ベルト寿命、歯部変形量
及び帆布摩耗量との関係を示すグラフ、第３図は
歯部変形量の側定系の説明図、第４図は歯ゴム硬
度とベルト寿命との関係を示すグラフ、第５図は
緩衝ゴム層とベルト寿命との関係を示すグラフ、
第６図は本発明に係る歯付ベルトと歯付プーリと
の噛合状態を示す説明図、第７図及び第８図はそ
れぞれ本発明に係る歯付ベルト及び従来の歯付ベ
ルトに対し歯付プーリより加わる荷重状態を示す
説明図である。 １……歯付ベルト、２……背ゴム層、３……抗
張体層、４……緩衝ゴム層、５……ベルト基帯、
６……歯部、７……帆布層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 背ゴム層と抗張体層とが積層されてなる平ベ
   ルト状のベルト基帯の該抗張体層側の面にほぼ一
   定の厚さの緩衝ゴムシートが接合され、該緩衝ゴ
   ムシートの表面に歯部を構成する複数の歯ゴムが
   ベルト全周に亘つて等ピツチ間隔で接合され、更
   に該歯ゴムの表面及び歯ゴム間の緩衝ゴムシート
   の表面に沿つて帆布が貼付されてなり、 上記歯ゴムよりなる歯部はそのゴム硬度が65゜
   〜80゜の範囲になるように設定され、 上記緩衝ゴムシートよりなる緩衝ゴム層はその
   ゴム硬度が上記歯部のゴム硬度と同等もしくはそ
   れ以下に、かつその厚さが上記歯部の高さの13〜
   37％の範囲になるように設定され、 上記歯部は、その歯高さｈと歯幅ｌとの関係が ｈ／ｌ＝0.20〜0.30 の範囲になるように形成されていることを特徴と
   する歯付ベルト。