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技術 歯付ベルト

出願人 バンドー化学株式会社
発明者 中嶋栄二郎
出願日 2013年11月11日 (7年1ヶ月経過) 出願番号 2014-551844
公開日 2017年1月5日 (3年11ヶ月経過) 公開番号 WO2014-091672
状態 特許登録済
技術分野 ベルト・チェーン パワーステアリング機構
主要キーワード 無端リング状 ハンドル動作 精密騒音計 スパイラル方向 初張力 ベルト破損 巻きピッチ プーリフランジ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年1月5日)のものです。
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図面 (10)

課題・解決手段

歯付ベルト16は、背部24と、ベルト長さ方向に複数配置されたハス歯20と、ベルト長さ方向に沿ってスパイラル状に背部24に埋設され、繊維で構成された心線とを備える。ハス歯20は、内周側に設けられた歯布26を有しており、ハス歯20の歯筋が延びる方向とベルト幅方向とが成す角度は8度以上16度以下であり、心線22を構成する繊維は、単撚りの糸からなっており、糸の撚り方向は、ベルト幅方向を基準としてハス歯20の歯筋が延びる方向とは逆方向に傾いており、心線22の巻き方向は、ベルト幅方向を基準としてハス歯20の歯筋が延びる方向と同方向に傾いている。

概要

背景

一般産業用途電動パワーステアリングにおける動力伝動に、歯付ベルトが用いられている。この歯付ベルトでは、駆動時にプーリと噛み合う際に騒音が発生することが問題となっている。

この問題に対し、特許文献1に記載のタイミングベルトでは、歯筋をベルト幅方向に対して傾けた、いわゆるハス歯を設けることで、騒音の低減を図っている。

概要

歯付ベルト16は、背部24と、ベルト長さ方向に複数配置されたハス歯20と、ベルト長さ方向に沿ってスパイラル状に背部24に埋設され、繊維で構成された心線とを備える。ハス歯20は、内周側に設けられた歯布26を有しており、ハス歯20の歯筋が延びる方向とベルト幅方向とが成す角度は8度以上16度以下であり、心線22を構成する繊維は、単撚りの糸からなっており、糸の撚り方向は、ベルト幅方向を基準としてハス歯20の歯筋が延びる方向とは逆方向に傾いており、心線22の巻き方向は、ベルト幅方向を基準としてハス歯20の歯筋が延びる方向と同方向に傾いている。

目的

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、不具合を生じさせることなく騒音を低減することが可能な歯付ベルトを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

弾性体からなる背部と、前記背部の内周側に設けられ、ベルト長さ方向に所定のピッチで複数配置されたハス歯と、ベルト長さ方向に沿ってスパイラル状に前記背部に埋設され、繊維で構成された心線とを備えた歯付ベルトであって、前記ハス歯は、内周側に設けられた歯布を有しており、前記ハス歯の歯筋が延びる方向とベルト幅方向とが成す角度は8度以上16度以下であり、前記心線を構成する前記繊維は、単撚りの糸からなっており、前記糸の撚り方向は、ベルト幅方向を基準として前記ハス歯の歯筋が延びる方向とは逆方向に傾いており、前記心線の巻き方向は、ベルト幅方向を基準として前記ハス歯の歯筋が延びる方向と同方向に傾いている歯付ベルト。

請求項2

請求項1に記載の歯付ベルトにおいて、前記歯布は、綾織りの布で構成されており、前記歯布の綾目方向は、ベルト幅方向を基準として前記ハス歯の歯筋が延びる方向とは逆方向に傾いていることを特徴とする歯付ベルト。

請求項3

請求項1又は2に記載の歯付ベルトにおいて、前記ハス歯の歯筋が延びる方向とベルト幅方向とが成す角度は9度以上15度以下であることを特徴とする歯付ベルト。

請求項4

請求項1〜3のうちいずれか1つに記載の歯付ベルトにおいて、複数配置された前記ハス歯のピッチは3mm以下であることを特徴とする歯付ベルト。

請求項5

請求項1〜4のうちいずれか1つに記載の歯付ベルトにおいて、ベルト幅は15mm以上であることを特徴とする歯付ベルト。

請求項6

請求項1〜5のうちいずれか1つに記載の歯付ベルトにおいて、電動パワーステアリングに使用されることを特徴とする歯付ベルト。

技術分野

0001

本明細書に開示された技術は、いわゆるハス歯を有する歯付ベルトに関する。

背景技術

0002

一般産業用途電動パワーステアリングにおける動力伝動に、歯付ベルトが用いられている。この歯付ベルトでは、駆動時にプーリと噛み合う際に騒音が発生することが問題となっている。

0003

この問題に対し、特許文献1に記載のタイミングベルトでは、歯筋をベルト幅方向に対して傾けた、いわゆるハス歯を設けることで、騒音の低減を図っている。

先行技術

0004

特開平10−184808号公報
特開2004−308702号公報
特開2009−014023号公報
特開2005−29145号公報

発明が解決しようとする課題

0005

本願発明者による検討では、ハス歯の歯筋が延びる方向とベルト幅方向とが成す角度(ねじれ角とも言う)を大きくする程、騒音の低減効果が高くなると考えられた。しかしながら、ねじれ角を大きくする程、駆動時にベルト幅方向の一方に片寄る力が大きくなり、プーリフランジベルト側面とが接触して摩耗しやすくなる。このため、ねじれ角をある程度以上にすると騒音の低減効果が小さくなり、側面の摩耗によるベルト故障が生じやすくなる。

0006

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、不具合を生じさせることなく騒音を低減することが可能な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

0007

本開示の一実施形態に係る歯付ベルトは、弾性体からなる背部と、前記背部の内周側に設けられ、ベルト長さ方向に所定のピッチで複数配置されたハス歯と、ベルト長さ方向に沿ってスパイラル状に前記背部に埋設され、繊維で構成された心線とを備えた歯付ベルトである。前記ハス歯は、内周側に設けられた歯布を有しており、前記ハス歯の歯筋が延びる方向とベルト幅方向とが成す角度は8度以上16度以下であり、前記心線を構成する前記繊維は、単撚りの糸からなっており、前記糸の撚り方向は、ベルト幅方向を基準として前記ハス歯の歯筋が延びる方向とは逆方向に傾いており、前記心線の巻き方向は、ベルト幅方向を基準として前記ハス歯の歯筋が延びる方向と同方向に傾いている。ここで、「ハス歯の歯筋が延びる方向と同方向」とは、心線の巻き方向とハス歯の歯筋が延びる方向とが完全に同じ方向であることを意味するのではなく、ベルト幅方向を基準とした場合の心線の巻き方向及びハス歯の歯筋が延びる方向の傾き方(右下がり又は左下がり)が同様であることを意味する。

0008

この構成により、ハス歯の歯筋が延びる方向とベルト幅方向とが成す角度を大きくしても、ベルト幅方向に働く片寄り力を相殺できるので、騒音を低減しつつ、ベルト側面の破損を抑えることができる。

発明の効果

0009

本開示の一実施形態に係る歯付ベルトによれば、ベルトの破損を防ぎつつ、騒音を低減することができる。

図面の簡単な説明

0010

図1は、本開示の一実施形態に係る歯付ベルトの一部を示す斜視図である。
図2(a)は、本開示の一実施形態に係る歯付ベルトの一部を示す側面図であり、(b)は、歯付ベルトの一部をハス歯側から見た場合の平面図である。
図3は、歯付ベルトの一部をハス歯側から見た場合のハス歯の歯筋が延びる方向、心線のスパイラル方向(巻き方向)、心線を構成する糸の撚り方向、及び歯布の綾目方向を示す平面図である。
図4(a)は、本開示の一実施形態に係る歯付ベルトの図2(a)に示すIVa-IVa線における断面を示す図であり、(b)は、ベルト長さ方向における歯付ベルトの断面を拡大して示す図である。
図5(a)は、騒音測定試験の結果を示す図であり、(b)は、騒音測定方法を示す概略図である。
図6(a)は、耐久性試験の結果を示す図であり、(b)は、耐久性試験に用いられる装置を概略的に示す図である。
図7(a)は、ベルト片寄り試験の結果を示す図であり、(b)は、ベルト片寄り試験に用いられる装置を概略的に示す図である。
図8は、ハス歯のねじれ角を一定にした場合のベルト片寄り試験の結果を示す図である。
図9は、ハス歯のねじれ角を一定にし、心線の構成をSZ巻きで揃えた上で歯布の綾目角度を変化させた場合の測定結果を示す図である。

0011

−歯付ベルトの構成−
以下、図を用いて本開示の一実施形態に係る歯付ベルトの構成について説明する。

0012

図1は、本実施形態に係る歯付ベルトの一部を示す斜視図である。同図に示すように、本実施形態の歯付ベルト16は、弾性体からなる背部24と、背部24の内周側に設けられ、ベルト長さ方向に所定のピッチで複数配置されたハス歯20と、ベルト長さ方向に沿ってスパイラル状に背部24に埋設され、繊維で構成された心線22とを備えている。複数のハス歯20は、歯ゴム28と、内周側に設けられ、例えば綾織りの布からなる歯布26とを有している。

0013

図2(a)は、本開示の一実施形態に係る歯付ベルト16の一部を示す側面図であり、(b)は、歯付ベルト16の一部をハス歯20側(内周側)から見た場合の平面図である。ハス歯20の歯筋が延びる方向はベルト幅方向を基準としてどちらに傾いていてもよいが、図2(a)、(b)では、ベルト進行方向を上方向としてハス歯20の歯筋が右上がりになっている例を示している。また、図3は、歯付ベルト16の一部をハス歯20側から見た場合のハス歯20の歯筋が延びる方向1、心線22のスパイラル方向(巻き方向)3、心線22を構成する糸の撚り方向5、及び歯布26の綾目方向7を示す平面図である。図4(a)は、本開示の一実施形態に係る歯付ベルト16の図2(a)に示すIVa-IVa線における断面を示す図であり、(b)は、ベルト長さ方向における歯付ベルト16の断面を拡大して示す図である。

0014

ハス歯20の歯筋が延びる方向1とベルト幅方向とが成す角度θは8度以上16度以下であることが好ましい。また、角度θが9度以上15度以下であれば、より好ましい。

0015

心線22を構成する繊維は、単撚りの糸からなっており、この糸の撚り方向5は、ベルト幅方向を基準としてハス歯20の歯筋が延びる方向1とは逆方向に傾いている。ハス歯20の歯筋が右上がりである場合、糸はS撚り(糸が2本の場合はSS撚り)となっている。

0016

心線22の巻き方向3は、ベルト幅方向を基準としてハス歯の歯筋が延びる方向1と同方向に傾いている。図3に示す例では、心線22の巻き方向3は、ベルト幅方向を基準として右上がりとなっている。ここで、ハス歯20の歯筋が延びる方向1とベルト幅方向とが成す角度θの大きさに応じて心線22を構成する糸を2本から1本にしたり、心線22の巻きピッチを変更したり、心線22径を変更したりといった調整を加えることもできる。

0017

歯布26の綾目方向7は、ベルト幅方向を基準としてハス歯20の歯筋が延びる方向1とは逆方向に傾いている。図3に示す例では、歯布26の綾目方向7は、ベルト幅方向を基準として右下がり(言い換えれば左上がり)に傾いている。

0018

ハス歯20のピッチP(図2(a)参照)は特に限定されないが、3mm以下であれば好ましい。ベルト幅W(図2(b)参照)も特に限定されないが、15mm以上であれば好ましい。歯付ベルト16は無端リング状であり、周長は例えば300mm〜400mm程度である。

0019

歯付ベルト16の厚みtは例えば1.0mm〜2.6mm程度であり、背部24の厚みtbは例えば0.2mm〜1.85mm程度である。ハス歯20の歯高さhbは例えば0.5mm〜1.2mm程度である。ハス歯20のベルト長さ方向の幅Wtは例えば1.0mm以上2.0mm以下程度である。

0020

背部24及び歯ゴム28の構成材料としては、例えば−40℃程度の低温から120℃程度の高温までに耐えうるゴムが用いられ、水素化ニトリルゴム(HNBR)が好ましく用いられる。この他に、クロロプレンゴム(CR)、エチレンープロピレンジエンゴム(EPDM)、スチレンブタジエンゴムエピクロロヒドリンゴムポリウレタンゴム等を背部24及び歯ゴム28の構成材料として用いてもよい。また、これらのゴムに公知の強化繊維添加剤等が配合されていてもよい。

0021

心線22には、高い弾性を有する材料が好ましく用いられ、例えばガラス繊維が好ましく用いられる。なお、心線22としてアラミド繊維等を用いてもよい。

0022

歯布26の材料としては、例えばナイロン繊維やナイロン繊維にアラミド繊維を加えたもの等が好ましく用いられる。歯布26の厚みは例えば0.1mm以上且つ0.3mm以下程度である。なお、歯布26の材料として、6,6-ナイロン、4,6-ナイロン等のナイロン繊維、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール(PBO)繊維等を用いることもできる。

0023

本実施形態の歯付ベルト16は、ハス歯20と噛合するハス歯が形成された駆動プーリ従動プーリとの間に巻き掛けられることで、動力伝動する。歯付ベルト16は、例えば電動パワーステアリング(EPS)装置に用いられる。

0024

例えば、例示的な電動パワーステアリング装置(図示せず)の場合、ハンドルが操作されると、入力軸にその回転が伝達され、その回転はトーションバーねじりながらこれを介してピニオンに伝達される。ピニオンの回転がラック軸に伝達されると、ラック軸は軸方向に移動する。トーションバーのねじり量がトルク検出装置によって検出されると、トルク検出装置の出力信号は、制御装置に入力され、当該制御装置がアシストモータを回転させる。このアシストモータの回転力は、駆動プーリから、歯付ベルト16、従動プーリへと伝達される。この動作により、ハンドル動作がアシストモータによって補助されることになる。

0025

−本開示の一例に係る歯付ベルトの作用・効果−
本実施形態の歯付ベルト16によれば、ハス歯20の歯筋が延びる方向とベルト幅方向とが成す角度θが8度以上となっているので、動作時にプーリの歯とベルトの歯との噛み合わせが歯の一方の端部から他方の端部へと順次スムーズに進む。そのため、プーリのハス歯と歯付ベルト16のハス歯20とが係合する際に生じる騒音を低減することができる。一方、ハス歯20の歯筋が延びる方向とベルト幅方向とが成す角度θを16度以下とすることで、ハス歯20によって生じるスラスト力(片寄り力)を、調節可能な範囲に抑えることができる。

0026

また、ハス歯20の歯筋が延びる方向とベルト幅方向とが成す角度θを9度以上15度以下とすれば、騒音の低減効果を高いレベルで保持したまま、スラスト力をより相殺しやすくできるので、歯付ベルト16の耐久性をより向上させることができるので、好ましい。

0027

また、本実施形態の歯付ベルト16では、心線22を構成する繊維が単撚りの糸からなっており、この糸の撚り方向は、ベルト幅方向を基準としてハス歯20の歯筋が延びる方向とは逆方向に傾いている。このため、歯付ベルト16が回転する際にハス歯20によって生じるスラスト力(片寄り力)とは反対方向のスラスト力を生じさせることができる。この結果、ハス歯20により生じたスラスト力を相殺することができ、プーリのフランジと歯付ベルト16の側面とを接触しにくくすることができる。このため、本実施形態の歯付ベルト16では、ハス歯20の歯筋の傾きを大きくした場合であっても側面の摩耗が生じにくくなっているとともに、ベルト側面とフランジとが擦れる音を効果的に低減することが可能となっている。

0028

さらに、本実施形態の歯付ベルト16では、心線22の巻き方向が、ベルト幅方向を基準としてハス歯20の歯筋が延びる方向と同方向に傾いている。このことによっても、歯付ベルト16が回転する際にハス歯20によって生じるスラスト力とは反対方向のスラスト力を生じさせることができる。この結果、ハス歯20により生じたスラスト力を相殺することができ、プーリのフランジと歯付ベルト16の側面とを接触しにくくすることができる。

0029

また、本実施形態の歯付ベルト16では、歯布26の綾目方向が、ベルト幅方向を基準としてハス歯20の歯筋が延びる方向とは逆方向に傾いている。この構成によれば、歯付ベルト16が回転する際にハス歯20によって生じるスラスト力とは反対方向のスラスト力を生じさせることができる。この結果、ハス歯20により生じたスラスト力を相殺することができ、プーリのフランジと歯付ベルト16の側面とを接触しにくくすることができる。

0030

特に、歯布26の綾目方向とベルト幅方向とが成す角度が大きい程、歯布26によるスラスト力は大きくなるので、ハス歯20の歯筋が延びる方向に応じて綾目方向の角度を適宜調節することで、ベルトが片寄る力を相殺することが可能になる。

0031

以上のように、本実施形態の歯付ベルト16では、ハス歯20の傾きに応じて心線22を構成する糸の撚り方向、心線22の巻き方向、歯布26の綾目方向を適宜調整することにより、駆動時の騒音を低減しつつ、破損が生じにくくなっている。

0032

以上で説明した歯付ベルト16は実施形態の一例であって、構成材料、ベルト形状、サイズ等は本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。例えば、ハス歯20の傾く方向を逆方向にした場合、心線22の巻き方向、糸の撚り方向、歯布26の綾目方向をそれぞれ歯付ベルト16と逆にすれば、騒音を低減しつつ、ベルト破損を効果的に防ぐことができる。

0033

また、ハス歯20の傾きに応じて、心線22の巻き方向、糸の撚り方向、歯布26の綾目方向のいずれか1つの方向を本実施形態の歯付ベルト16と逆にすることも可能である。

0034

−歯付ベルトの製造方法−
次に、上記歯付ベルト16の製造方法の一例について説明する。この製造方法では、円筒金型と、それを内部に嵌めることが可能な加硫缶とが用いられる。なお、円筒金型の外周面には、複数のハス歯20を成形するための溝が軸方向に対してねじれ角θだけ傾いて延びるように周方向等ピッチで設けられている。

0035

まず、歯布26となるナイロン等の繊維材料を準備し、その片面に、ナイフコーターロールコーターを用いてゴム糊を塗布する処理を行う。そして、HNBR等からなるゴム糊を塗布した面が外側となるように配置されるよう繊維材料を円筒状に成形する。

0036

また、別途、歯付ベルト16の背部24を形成するための未架橋ゴムシート、及び心線22を形成するためのガラス繊維製撚り糸を準備する。撚り糸は、成型後のハス歯20の歯筋が右上がりになる場合にはS撚りの糸を用い、ハス歯20の歯筋が右下がりになる場合にはZ撚りの糸を用いる。

0037

次に、円筒金型に繊維材料を被せ、その上から撚り糸を等ピッチでらせん状に巻き付ける。この際には、心線22の巻き方向が、ベルト幅方向を基準としてハス歯20の歯筋が延びる方向と同方向に傾くようにする。さらに、その上から未加硫ゴム組成物シートを巻き付ける。このとき、円筒金型周面上には、金型側から順に繊維材料、撚り糸、そして未架橋ゴムシートが層を成してセットされた状態となっている。

0038

次いで、材料をセットした円筒金型を加硫缶の中に入れ、所定の温度と圧力をかける。このとき、未加硫ゴム組成物流動し、円筒金型に設けられた溝に帆布押しつけるようにして圧入され、これによってハス歯20が形成されることとなる。

0039

最後に、加硫缶から取り出した円筒金型から、その周面上に形成された円筒状のベルト前駆体脱型し、これを所定幅輪切りにすることにより歯付ベルト16を得る。

0040

なお、歯付ベルト16の製造方法は以上の方法に限定されるものではなく、他の方法で適宜置き換えられていてもよい。

0041

−歯付ベルトの構成−
以下、歯付ベルトについて行った各種試験の結果について説明する。ここで、各実施例及び比較例に係る歯付ベルトにおいては、背部、歯ゴム、心線、及び歯布を構成する材料はそれぞれ同じとし、ハス歯の歯ピッチを2mmとし、歯高さを1.31mmとした上で、以下のパラメータをそれぞれ変更した歯付ベルトを作製した。ただし、心線を構成する糸の撚り方向については、適宜変更した。実施例及び比較例に係る歯付ベルトの構成を表1及び表2にまとめた。また、後述の耐久試験性試験は、同様の方法で作製された幅が6mmの歯付ベルトを用いて行う。

0042

0043

0044

(実施例1)
表2に示すように、右上がりのハス歯のねじれ角を8度とし、歯布の綾目を左上がりで且つ綾目角度(すなわち、ベルト幅方向と綾目方向とが成す角度)を41度にし、心線の巻き方向を右上がりにした。心線は共にS撚りの2本の糸で構成した。

0045

本実施例1〜4及び下記の比較例に係る歯付ベルトは、上述の方法で作製した。歯付ベルトの背部及び歯ゴムの構成材料として、HNBRを用い、心線としては、ガラス繊維を用いた。歯布としては、66ナイロンを経糸及び緯糸とする布を用いた。また、本実施例1〜4及び下記の比較例に係る歯付ベルトにおいては、ベルト幅を24mm、ベルトの周長を332mmとした。

0046

(実施例2)
表2に示すように、右上がりのハス歯のねじれ角を9度とし、歯布の綾目を左上がりで且つ綾目角度を41度とした。心線の巻き方向は右上がりにし、心線は共にS撚りの2本の糸で構成した。

0047

(実施例3)
表2に示すように、右上がりのハス歯のねじれ角を12度とし、歯布の綾目を左上がりで且つ綾目角度を41度とした。心線の巻き方向は右上がりにし、心線は共にS撚りの2本の糸で構成した。

0048

(実施例4)
表2に示すように、右上がりのハス歯のねじれ角を15度とし、歯布の綾目を左上がりで且つ綾目角度を41度とした。心線の巻き方向は右上がりにし、心線は共にS撚りの2本の糸で構成した。

0049

(実施例5)
表2に示すように、右上がりのハス歯のねじれ角を16度とし、歯布の綾目を左上がりで且つ綾目角度を41度にし、心線の巻き方向を右上がりにした。心線は共にS撚りの2本の糸で構成した。

0050

(比較例1)
表1に示すように、比較例1に係る歯付ベルトは、直歯を有し、歯布の綾目を左上がりで且つ綾目角度を41度とした。心線の巻き方向は右上がりにし、心線はS撚りの糸とZ撚りの糸とで構成した。

0051

(比較例2)
表1に示すように、右上がりのハス歯のねじれ角を5度とし、歯布の綾目を左上がりで且つ綾目角度を41度にし、心線の巻き方向を右上がりにした。心線はS撚りの糸とZ撚りの糸とで構成した。

0052

(比較例3)
表1に示すように、右上がりのハス歯のねじれ角を7度とし、歯布の綾目を左上がりで且つ綾目角度を31度にし、心線の巻き方向を右上がりにした。心線はS撚りの糸とZ撚りの糸とで構成した。

0053

(比較例4)
表1に示すように、右上がりのハス歯のねじれ角を7度とし、歯布の綾目を左上がりで且つ綾目角度を36度にし、心線の巻き方向を右上がりにした。心線はS撚りの糸とZ撚りの糸とで構成した。

0054

(比較例5)
表1に示すように、右上がりのハス歯のねじれ角を7度とし、歯布の綾目を左上がりで且つ綾目角度を41度にし、心線の巻き方向を右上がりにした。心線はS撚りの糸とZ撚りの糸とで構成した。

0055

(比較例6)
表1に示すように、右上がりのハス歯のねじれ角を7度とし、歯布の綾目を左上がりで且つ綾目角度を46度にし、心線の巻き方向を右上がりにした。心線はS撚りの糸とZ撚りの糸とで構成した。

0056

(比較例7)
表1に示すように、右上がりのハス歯のねじれ角を7度とし、歯布の綾目を左上がりで且つ綾目角度を51度にし、心線の巻き方向を右上がりにした。心線はS撚りの糸とZ撚りの糸とで構成した。

0057

(比較例8)
表2に示すように、右上がりのハス歯のねじれ角を7度とし、歯布の綾目を左上がりで且つ綾目角度を41度にし、心線の巻き方向を右上がりにした。心線は共にS撚りの2本の糸で構成した。

0058

(比較例9)
表2に示すように、右上がりのハス歯のねじれ角を7度とし、歯布の綾目を左上がりで且つ綾目角度を41度にし、心線の巻き方向を右上がりにした。心線は共にZ撚りの2本の糸で構成した。

0059

(比較例10)
表2に示すように、右上がりのハス歯のねじれ角を9度とし、歯布の綾目を左上がりで且つ綾目角度を41度にし、心線の巻き方向を右上がりにした。心線はS撚りの糸とZ撚りの糸とで構成した。

0060

−騒音測定方法−
図5(b)は、騒音測定方法を示す概略図である。

0061

駆動プーリ33と従動プーリ31の二軸のプーリに評価対象となるベルトを巻き掛け、駆動プーリ33の回転数を1000rpmから5000rpmまで変化させた時の騒音レベルを測定した。駆動プーリ33の歯数は45歯、従動プーリ31の歯数は138歯とし、各プーリの歯ピッチは2mmとした。駆動プーリと従動プーリの直径はそれぞれ28.14mm、87.35mmとした。各プーリの歯のねじれ角は評価対象となるベルトと同じとした。ベルト張力は100Nとし、精密騒音計(小野測器社製、製品名LA−5560)を用いて騒音レベルの測定を行った。集音マイクは、ベルト端面から側方(ベルト幅方向)に30mm、且つ駆動プーリの中心から従動プーリの中心へと向かって20mm離れた位置に設置した。測定は各ベルトごとに1000rpm〜5000rpmで300〜400ポイントずつ行い、当該300〜400ポイントでの測定結果の平均値をとった。

0062

−耐久性試験−
図6(b)は、耐久性試験に用いられる装置を概略的に示す図である。

0063

駆動プーリ35と従動プーリ37の二軸のプーリに評価対象となるベルトを巻き掛け、駆動プーリ35の回転数を1800rpmにした。このときに、歯幅の1/2以上の長さのクラックが発生するまでの時間を測定した。駆動プーリ35及び従動プーリ37の歯数は共に45歯であり、歯ピッチは2mmとした。駆動プーリ35及び従動プーリ37の直径は共に28.14mmとした。各プーリの歯のねじれ角は評価対象となるベルトと同じとした。ベルト初張力は80Nとした。この測定は、125℃の環境で行った。

0064

−ベルト片寄り試験−
図7(b)は、ベルト片寄り試験に用いられる装置を概略的に示す図である。

0065

駆動プーリ41と従動プーリ39の二軸のプーリに評価対象となるベルトを巻き掛け、駆動プーリ41の回転数を1000rpmにした。この際に生じるベルト幅方向の力(ベルト片寄り力)をセンサ43によって測定した。

0066

駆動プーリ41の歯数は45歯、従動プーリ39の歯数は138歯とし、各プーリの歯ピッチは2mmとした。駆動プーリと従動プーリの直径はそれぞれ28.14mm、87.35mmとした。各プーリの歯のねじれ角は評価対象となるベルトと同じとした。

0067

−試験結果−
図5(a)は、騒音測定試験の結果を示す図である。同図に示す結果から、ハス歯のねじれ角が0度以上7度以下の範囲ではハス歯のねじれ角が大きくなるにつれて騒音レベルが低くなることが分かった(比較例1、2、5)。しかし、心線がSZ巻きの場合には、ハス歯のねじれ角を9度にしてもねじれ角が7度のときと同等の騒音レベルとなり、騒音レベルを低減できなかった(比較例5、10)。これは、ハス歯のねじれ角が大きくなり過ぎるとベルトが片寄ってベルトとフランジとが擦れて騒音を生じるためであると推測された。

0068

これに対し、心線をSS巻きにした場合(実施例2)には、ハス歯のねじれ角が同じでも騒音レベルを大きく低減できることが確認できた。ハス歯のねじれ角を8度にした場合でも、騒音レベルを低減できることが確認できた(実施例1)。また、心線をSS巻きにした場合、ハス歯のねじれ角が16度以下の範囲で騒音レベルを低く抑えられることが確認できた(実施例2、3、5)。

0069

図6(a)は、耐久性試験の結果を示す図である。同図に示す結果から、ハス歯のねじれ角が大きくなるにつれ、ベルトの耐久性が徐々に低下することが分かった。

0070

これは、ハス歯のねじれ角が大きくなるにつれてベルト側面がフランジに強く押し付けられることになり、ベルト温度が上昇し、結果としてベルトの歯欠けが生じるものと考えられた。そして、比較例2、5、10の結果から、心線をSZ巻きにした場合には、ハス歯のねじれ角が9度以上となると、ベルト側面がフランジと擦れることで、ベルト耐久性が著しく低下することが分かった。

0071

これに対し、心線をSS巻きにすると、ハス歯のねじれ角を9度にした場合でもベルトの耐久性を大きく改善できることが確認できた。これは、心線によって生じるスラスト力(片寄り力)が、ハス歯によって生じるスラスト力を相殺するためと考えられる。実施例1〜3の結果から、ハス歯のねじれ角が9度以上16度以下の範囲では十分な耐久性が維持されるが、ハス歯のねじれ角が16度を超えると、耐久時間は大幅に減少することが分かった(実施例5)。心線をSS巻きにしても、ハス歯のねじれ角が16度を超えると、ハス歯によって生じるスラスト力を相殺しきれなくなるものと考えられた。なお、ハス歯のねじれ角が15度以下であれば、耐久時間をより向上できることも確かめられた。

0072

また、図7(a)は、ベルト片寄り試験の結果を示す図である。ここでは、心線がSZ巻きであってハス歯のねじれ角が0度、5度、7度、9度である場合(比較例1、2、5、10)と心線がSS巻きであってハス歯のねじれ角が9度である場合(実施例1)の結果を示す。

0073

同図に示す結果から、ハス歯のねじれ角が大きくなるにつれてベルトの片寄り力も大きくなること、及び心線を構成する糸の撚り方向がハス歯と逆方向に傾き、心線の巻き方向をハス歯と同方向に傾けることで、ベルト片寄り力を相殺できることが確認できた。

0074

図8は、ハス歯のねじれ角を一定にした場合のベルト片寄り試験の結果を示す図である。同図では、ZZ巻きの心線を有する比較例9、SZ巻きの心線を有する比較例5、及びSS巻きの心線を有する比較例8の測定結果を示す。この結果から、心線を構成する2本の糸を共にZ撚りにした場合にはハス歯によって生じる片寄り力と同じ方向の片寄り力が生じること、及び心線を構成する2本の糸を共にS撚りにした場合にはハス歯によって生じる片寄り力とは逆方向の片寄り力を生じることが確認できた。

実施例

0075

図9は、ハス歯のねじれ角を一定にし、心線の構成をSZ巻きで揃えた上で歯布の綾目角度を変化させた場合の測定結果を示す図である。同図では、比較例3、4、6、7の測定結果を示す。この結果から、綾目角度が大きくなる程、片寄り力が大きくなることが確認できた。従って、歯布の綾目方向をハス歯の歯筋が延びる方向と逆の方向に傾けるようにすれば、綾目角度を適宜調整することで、ハス歯によって生じる片寄り力を相殺することができると考えられる。

0076

以上説明したように、本開示に係る歯付ベルトは、自動車用パワーステアリングをはじめとして、種々の機器における動力伝動に用いられる。

0077

16歯付ベルト
20ハス歯
22心線
24背部
26歯布
28歯ゴム
31、37、39従動プーリ
33、35、41駆動プーリ
43 センサ

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