JPS6142136B2

JPS6142136B2 -

Info

Publication number: JPS6142136B2
Application number: JP57172033A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Terada
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1982-09-29
Filing date: 1982-09-29
Publication date: 1986-09-19
Also published as: JPS5962757A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は主として高負荷用歯付ベルト駆動装置
の改良に関するものである。従来、高負荷伝動装置において、歯付ベルトが
使用されているが、非常な高負荷条件下、例え
ば、負荷：ベルト１本当り6t〜10t での使用であるため、歯付ベルト、特に歯部の摩
耗が著しいという欠点があつた。そこで、前述したような高負荷に対抗するため
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を大きくす
るために歯部を大きくする、つまり歯部を高
く、歯幅を大きく、かつベルト幅を広くする、 (ii) 歯部に均一な圧力が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、(b)歯部の帆布の組織を
耐摩耗性とする、あるいは帆布を多数重積す
る、(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、 (iv) 歯部の摩擦係数を小さくする。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、などの手法がある。したがつて、歯付ベルトの使用条件に応じて、
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。それによつて、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、短時間で歯ゴムが硬化し
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
示す歯付ベルト駆動装置を提供することを主目的
とする。以下、本発明の構成を、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、抗張体層３および緩衝ゴム層４が順に積層さ
れてなるベルト基帯５の該緩衝ゴム層４側に、歯
部６がベルト全周に亘つて規則的に配設され、そ
の上に帆布層７が重積されてなる。したがつて、
歯部６においては勿論、谷部８においても帆布層
７と抗張体層３との間には緩衝ゴム層４が介在し
ていることになる。なお、ベルト寿命において有利になるように、
歯部６は、歯部高さｈと歯部長さｌとの比が0.15
〜0.35（好ましくは0.27〜0.29）で、歯ゴム硬度
（JISAによる）が65゜〜75゜（好ましくは68゜〜
72゜）となるように形成されている。また、緩衝
ゴム層４についても、ベルト寿命において有利と
なるように、そのゴム硬度が歯ゴム硬度と同一若
しくはそれ以下であつてそれらの相対硬度差が15
゜以内であるとともに、その厚さΔｔが歯部高さ
ｈの13％〜17％に相当するようになつている。前記歯付ベルト１が回転自在に懸回する歯付プ
ーリ９は、その外表面に摩擦係数の低い合成樹脂
（例えばテフロン）による表面薄層を有する。ま
た、歯付ベルト１の歯部６と噛合する凹溝１０の
深さＤが歯部深さｈによりも若干大きくなるよう
に、換言すれば歯部６の歯先と凹溝１０の底面と
の間に空間１１が存するように構成されている。
その空間１１は、深さ方向の長さΔｄが静止状態
で歯部高さｈの０〜５％の範囲となつており、そ
の値は歯付ベルト１の緩衝ゴム層４のゴム硬度を
考慮して設定される。それによつて、静止状態において存在する空間
１１が、負荷状態では歯付ベルト１の緩衝ゴム層
４が圧縮変形されるので、消滅して歯部６の歯先
と凹溝１０の底面と接触することになる。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

【表】上記実験の結果を次の表に示す。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
寿命が延びいていることが判る。（実験２）本発明に係る歯付ベルトについて、ｈ／ｌ
（ｈ：歯部高さ、ｌ：歯部長さ）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を同一であ
る。なお、ｈ／ｌの変化は、歯部の長さｌを一定
に固定させ歯部の高さ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、実験開始時における歯付ベル
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を噛合す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
は歯部平坦部の長さである。かくして得られた結果を、第２図に示す。これ
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、歯部の形量は増加する。
また、ベルト寿命は、ｈ／ｌのある範囲におい
て、十分に大きくなることが判る。したがつて、ｈ／ｌは、0.15〜0.35の範囲、望
ましくは0.27〜0.29の範囲にあることがよいと言
える。（実験３）本発明に係る歯付ベルトV₅もしくは従来の歯
付ベルトV₁と、使用時に歯部歯先と凹溝底面と
の間に空間が存する従来の歯付プーリP₁、使用時
に前記空間が存しない従来の歯付プーリP₂、使用
時に前記空間が存する本発明に係る歯付プーリP₃
もしくは使用時に前記空間が存しない本発明に係
る歯付プーリP₄との組合せによる、ベルト寿命へ
の影響を調べた。なお、実験に用いた歯付ベルト
および走行条件は（実験１）と同一とし、歯付ベ
ルトV₅と歯付プーリP₁とを組合せたときのベル
ト寿命を100として指数表示した。その実験結果が、表３である。

【表】したがつて、本発明に係る歯付ベルト駆動装置
に対応する組合せである（V₅＋P₃）では、著しく
ベルト寿命が向上することが判る。上記構成によれば、歯付ベルト１の歯部６を構
成する歯ゴムは比較的軟かい歯部６の幅に対して
高さが低いので、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、歯ゴムが軟らかい割に歯
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。一方、歯部６を構成する歯ゴムが比較的軟らか
いと、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、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、抗張
体層３の接着を兼ねた緩衝ゴム層４が介設されて
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が歯付プーリの山部１２によ
つて突上げられても、緩衝ゴム層４の圧縮変形に
よつて突上げ力は効果的に低減される。また、こ
の緩衝ゴム層４による突上げ力の低減効果と、歯
付プーリ９の表面薄層（テフロン）による摩擦力
の低減効果との相乗作用によつて、帆布層７（帆
布）の摩耗も著しく低減されることとなり、ベル
ト寿命は著しく延びる。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とが直接に接触していたので、第５図に示
すように、その接触部分で集中的に荷重を受け、
それによつてコード長手方向にその部分だけ摩耗
が進展してベルト破損に至つていたのに対し、本
発明に係る歯付ベルト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４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とともに、歯付プーリ９の
表面薄層によつて摩擦力が低減されるので、帆布
層７の局所的な異常摩耗が惹起されず、したがつ
てベルト破損が防止される。なお、本発明に係る歯付ベルトは、上述したこ
とから明らかなように、従来のプーリと組合せて
用いても十分な効果を発揮するが、本発明に係る
歯付プーリと組合せることにより、より一層優れ
た効果を発揮することになるのは言うまでもな
い。本発明は上記のように構成したから、高負荷高
温条件下におけるベルト寿命が著しく向上すると
いう実用上優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る歯付ベルト駆動装置の基
本構成を示す断面図、第２図はｈ／ｌ（ｈ：歯部
高さ、ｌ：歯部長さ）と、ベルト寿命、歯部変形
量および帆布摩耗量との関係を示すグラフ、第３
図は歯部変形量の測定系の説明図、第４図および
第５図はそれぞれ本発明に係る歯付ベルトおよび
従来の歯付ベルトに対し歯付プーリより加重状態
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、９……歯付プーリ、
１０……凹溝、１１……空間。

Claims

【特許請求の範囲】

１歯付プーリに歯付ベルトが回転自在に懸回さ
れてなる駆動装置であつて、前記歯付ベルトは、
背ゴム層、抗張体層および緩衝ゴム層が順に積層
されてなるベルト基帯の該緩衝ゴム層側に歯部が
ベルト全周に亘つて規則的に配設され、さらにそ
の上に帆布層が重積され、前記歯部がその高さｈ
と長さｌとの関係がｈ／ｌ＝0.15〜0.35でゴム硬
度が65゜〜75゜になるように構成される一方、前
記歯付プーリは、外表面に摩擦係数の低い合成樹
脂による表面薄層を有するとともに、歯付ベルト
の歯部と噛合する凹溝の深さが歯付ベルトの歯部
の高さｈよりも若干大きくなるように構成され、
それによつて歯付ベルトに負荷が加わつたとき、
歯付ベルトの歯部歯先が歯付プーリの凹溝底面に
接触することを特徴とする歯付ベルト駆動装置。