(57)【要約】【課題】歯付ベルトのベルト歯底部の摩耗を抑制する。【解決手段】歯付ベルト伝動装置１は、ベルト歯１３とベルト歯底部１４とが交互に形成された歯付ベルト１０と、歯付ベルト１０と噛合するようにプーリ歯５３とプーリ歯底部５４とが交互に形成された歯付プーリ５０とを含む。ベルト歯１３の先端はプーリ歯底部５４と接触しているが、プーリ歯５３の先端はベルト歯底部１４と接触せず、プーリ歯５３の先端とベルト歯底部１４との間に間隙Ｓが設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルト歯とベルト歯底部とが交互に形成された歯付ベルトと、
前記歯付ベルトと噛合するようにプーリ歯とプーリ歯底部とが交互に形成された歯付プーリとを備え、
前記ベルト歯の先端は前記プーリ歯底部と接触し、
前記プーリ歯の先端は前記ベルト歯底部と接触せず、前記プーリ歯の先端と前記ベルト歯底部との間に間隙が設けられていることを特徴とする歯付ベルト伝動装置。
【請求項２】
前記間隙は、前記ベルト歯の高さの５〜１１％であることを特徴とする請求項１に記載の歯付ベルト伝動装置。
【請求項３】
前記ベルト歯の高さ方向における前記ベルト歯の中央位置において、前記ベルト歯と前記プーリ歯との間に、前記中央位置における前記ベルト歯の幅の２.５〜３.５％のバックラッシュが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の歯付ベルト伝動装置。
【請求項４】
前記ベルト歯のピッチが１４ｍｍ以上であり、
前記ベルト歯の高さが５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の歯付ベルト伝動装置。
【請求項５】
前記歯付ベルトは、前記ベルト歯の高さ方向に前記ベルト歯と対向する背面部と、前記背面部に埋設された複数の心線とを有し、
前記複数の心線のそれぞれは、スチールコード、または、アラミド繊維およびカーボン繊維の少なくともいずれかを撚り合せたコードからなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の歯付ベルト伝動装置。
【請求項６】
前記複数の心線のそれぞれは、
スチールコードからなり、
強力が７〜８ｋＮであり、
直径が２．３〜２．６ｍｍであることを特徴とする請求項５に記載の歯付ベルト伝動装置。
【請求項７】
前記複数の心線のピッチが３．０〜３．７ｍｍであり、
前記複数の心線同士の間隔が０．４〜１．４ｍｍであることを特徴とする請求項６に記載の歯付ベルト伝動装置。
【請求項８】
前記背面部と前記ベルト歯とが、熱可塑性エラストマーによって一体成形されており、該熱可塑性エラストマーが、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、および塩化ビニル系熱可塑性エラストマーからなる群から選ばれる少なくとも一種を含む、請求項５〜７のいずれか１項に記載の歯付ベルト伝動装置。
【請求項９】
前記背面部と前記ベルト歯とが、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーでかつ硬度３８〜５３°の熱可塑性エラストマーによって、一体成形されていることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の歯付ベルト伝動装置。
【請求項１０】
前記歯付ベルトのベルト幅１ｍｍあたりのベルト強力が１．８５ｋＮ以上であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の歯付ベルト伝動装置。
【請求項１１】
前記ベルト歯の表面及び前記ベルト歯底部の表面には、補強布が配置されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の歯付ベルト伝動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルト歯とベルト歯底部とが交互に形成された歯付ベルトと、歯付ベルトと噛合するようにプーリ歯とプーリ歯底部とが交互に形成された歯付プーリとを備えた歯付ベルト伝動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯付ベルト伝動装置は、昇降搬送装置として一般産業や農業の分野で広く使用されており、風力発電機におけるブレードの角度調整装置として使用される場合もある。歯付ベルト伝動装置が様々な環境で使用される状況において、歯付ベルト伝動装置の歯付ベルトには、耐摩耗性の向上が求められている。例えば特許文献１、２には、歯付ベルトの耐摩耗性を向上させる技術が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２１５２４８号公報
【特許文献２】特開平７−１５８７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１、２のように歯付ベルトの材料構成を工夫するだけでは、耐摩耗性の向上に限界がある。
【０００５】
特に風力発電機で使用される場合は、風の影響により歯付ベルトと歯付プーリとが互いに噛合した状態で小刻みに揺れる現象が生じる。この場合、歯付ベルトのベルト歯底部がプーリ歯との摩擦により摩耗し、歯付ベルトの強度の低下、ひいては歯付ベルトの破断に至り得る。
【０００６】
本発明の目的は、歯付ベルトのベルト歯底部の摩耗を抑制できる歯付ベルト伝動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によると、ベルト歯とベルト歯底部とが交互に形成された歯付ベルトと、前記歯付ベルトと噛合するようにプーリ歯とプーリ歯底部とが交互に形成された歯付プーリとを備え、前記ベルト歯の先端は前記プーリ歯底部と接触し、前記プーリ歯の先端は前記ベルト歯底部と接触せず、前記プーリ歯の先端と前記ベルト歯底部との間に間隙が設けられている、歯付ベルト伝動装置が提供される。
【０００８】
本発明によれば、ベルト歯の先端がプーリ歯底部と接触することで動力の伝達が実現されると共に、プーリ歯の先端がベルト歯底部と接触せずこれらの間に間隙が設けられたことで、上記のような小刻みな揺れが生じても、ベルト歯底部がプーリ歯との摩擦により摩耗せず、ベルト歯底部の摩耗を抑制できる。
【０００９】
前記間隙は、前記ベルト歯の高さの５〜１１％であってよい。間隙がベルト歯の高さの５％未満であると、ベルト歯底部の摩耗を抑制しきれないという問題が生じ得る。間隙がベルト歯の高さの１１％を超えると、ベルト歯底部の摩耗を抑制できるものの、ベルト歯の耐久性に支障を来すという問題が生じ得る。これに対し、上記構成によれば、これらの問題を抑制できる。
【００１０】
前記ベルト歯の高さ方向における前記ベルト歯の中央位置において、前記ベルト歯と前記プーリ歯との間に、前記中央位置における前記ベルト歯の幅の２.５〜３.５％のバックラッシュが設けられてよい。当該構成によれば、ベルト歯とプーリ歯との干渉を防止して、ベルト歯の摩耗を抑制しつつ、ベルト歯とプーリ歯との位置決め精度を確保することができる。
【００１１】
前記ベルト歯のピッチが１４ｍｍ以上であってよく、前記ベルト歯の高さが５ｍｍ以上であってよい。当該構成によれば、歯付ベルトの耐荷重を増大させることができる。
【００１２】
前記歯付ベルトは、前記ベルト歯の高さ方向に前記ベルト歯と対向する背面部と、前記背面部に埋設された複数の心線とを有してよく、前記複数の心線のそれぞれは、スチールコード、または、アラミド繊維およびカーボン繊維の少なくともいずれかを撚り合せたコードからなってよい。
【００１３】
また、前記複数の心線のそれぞれは、スチールコードからなってよく、強力が７〜８ｋＮであってよく、直径が２．３〜２．６ｍｍであってよい。当該構成によれば、低伸度かつ高強力という特長を有するスチールコードを心線として用いることで、歯付ベルトのベルト幅１ｍｍあたりのベルト強力を向上させることができる。
【００１４】
前記複数の心線のピッチが３．０〜３．７ｍｍであってよく、前記複数の心線同士の間隔が０．４〜１．４ｍｍであってよい。当該構成によれば、心線のピッチ及び心線同士の間隔の好適な組み合わせにより、歯付ベルトのベルト幅１ｍｍあたりのベルト強力をより確実に向上させることができる。
【００１５】
前記背面部と前記ベルト歯とが、熱可塑性エラストマーによって一体成形されており、該熱可塑性エラストマーは、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、及び、塩化ビニル系熱可塑性エラストマーからなる群より選択される少なくとも１種であってよい。
【００１６】
前記背面部と前記ベルト歯とが、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーでかつ硬度３８〜５３°の熱可塑性エラストマーによって、一体成形されてよい。当該構成によれば、力学特性や耐久性に優れた歯付ベルトが得られる。また、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーは、伝動ベルトや搬送ベルトに汎用に使用されているため、歯付ベルトの製造が容易である。また、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーを構成するポリウレタンの種類としては、ポリエーテル型ポリウレタン、ポリエステル型ポリウレタン、又は、ポリカーボネート型ポリウレタンであってよい。
【００１７】
前記歯付ベルトのベルト幅１ｍｍあたりのベルト強力が１．８５ｋＮ以上であってよい。当該構成によれば、歯付ベルトの耐荷重を増大させることができる。
【００１８】
前記ベルト歯の表面及び前記ベルト歯底部の表面には、補強布が配置されていてもよい。当該構成によれば、ベルト歯の摩耗を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ベルト歯の先端がプーリ歯底部と接触することで動力の伝達が実現されると共に、プーリ歯の先端がベルト歯底部と接触せずこれらの間に間隙が設けられたことで、上記のような小刻みな揺れが生じても、ベルト歯底部がプーリ歯との摩擦により摩耗せず、ベルト歯底部の摩耗を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る歯付ベルト伝動装置の一部（補強布あり）を示す、ベルト長手方向に沿った（図２の矢印方向Ｉから見た）側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る歯付ベルト伝動装置に含まれる歯付ベルトを示す、ベルト幅方向に沿った（図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った）断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る歯付ベルト伝動装置に含まれる歯付ベルトの製造方法を説明するための概略図である。
【図４】走行試験で用いた走行試験機を示す概略図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る歯付ベルト伝動装置の一部（補強布なし）を示す、ベルト長手方向に沿った側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の一実施形態に係る歯付ベルト伝動装置１は、図１に示すように、歯付ベルト１０と、歯付プーリ５０とを含む。
【００２２】
歯付ベルト１０は、図１及び図２に示すように、複数の心線１１と、複数の心線１１を埋設した背面部１２と、複数のベルト歯１３と、複数のベルト歯底部１４と、歯付ベルト１０の内周面（複数のベルト歯１３の表面及び複数のベルト歯底部１４の表面）に設けられた補強布１５とを有する、ベルト本体１０ａを備えている。
【００２３】
本実施形態において、各心線１１は、スチールコード（スチール繊維を撚り合せたコード）からなる。複数の心線１１は、ベルト長手方向にそれぞれ延在し、ベルト幅方向に配列されている。なお、図１では、心線１１のベルト厚み方向の中心位置をピッチラインＰＬとして記載している。このピッチラインＰＬとは、歯付ベルト１０が歯付プーリ５０の外周に沿って曲げられてもベルト長手方向に伸縮せずに同じ長さを保つ、歯付ベルト１０のベルト長手方向の基準線である。
【００２４】
複数のベルト歯１３は、ベルト厚み方向（ベルト歯１３の高さ方向）に背面部１２と対向し、ベルト長手方向に互いに離隔して配置されている。本実施形態において、背面部１２と複数のベルト歯１３とは、熱可塑性エラストマーで一体成形されている。背面部１２及び複数のベルト歯１３を構成する熱可塑性エラストマーは、本実施形態では、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーであり、硬度が３８〜５３°（ＪＩＳ  Ｋ６２５３：２０１２に準拠，Ｄ型硬度計で測定）である。ポリウレタン系熱可塑性エラストマーを構成するポリウレタンの種類としては、ポリエーテル型ポリウレタン、ポリエステル型ポリウレタン、又は、ポリカーボネート型ポリウレタンである。
【００２５】
補強布１５は、経糸と緯糸を一定の規則によって縦横に交錯させて織られた織布で構成される。織布の織り方は、綾織り、朱子織等のいずれでもよい。経糸および緯糸の形態は、フィラメント（長繊維）を引き揃えたり、撚り合せたマルチフィラメント糸、１本の長繊維であるモノフィラメント糸、短繊維を撚り合せたスパン糸（紡績糸）のいずれであってもよい。経糸または緯糸がマルチフィラメント糸またはスパン糸の場合、複数種類の繊維を用いた混撚糸または混紡糸であってもよい。補強布１５を構成する繊維の材質としては、ナイロン、アラミド、ポリエステル、ポリベンゾオキサゾール、綿、フッ素等の何れかまたはこれらの組み合わせを採用できる。なお、補強布１５は、歯付ベルト１０の外周面にも設けてもよいし、歯付ベルト１０の外周面だけに設けてもよい。また、歯付ベルト１０の内周面及び外周面に補強布１５を設けない構成にしてもよい。
【００２６】
ベルト歯１３とベルト歯底部１４とは、ベルト長手方向に交互に形成されている。ベルト歯底部１４は、ベルト長手方向に隣接する２つのベルト歯１３の間に形成された凹部の底部である。本実施形態において、ベルト歯底部１４は補強布１５を含む背面部１２で構成されている。
【００２７】
本実施形態において、歯付ベルト１０は、以下の要件を満足している。
・ベルト幅Ｗ＝２０〜２００ｍｍ
・ベルト全厚Ｈ＝９〜１５ｍｍ
・背面部１２の厚みと補強布１５の厚みの合計値Ｈ１２＝４ｍｍ以上
・各ベルト歯１３（補強布１５の厚み含む）の高さＨ１３＝５〜１２ｍｍ
・ベルト歯１３のピッチＰ１３（ピッチラインＰＬ上の距離）＝１４〜２５ｍｍ
・各心線１１の直径Ｄ＝２．３〜２．６ｍｍ
・各心線１１の強力＝７〜８ｋＮ
・心線１１のピッチＰ１１＝３．０〜３．７ｍｍ
・心線１１同士の間隔ｄ＝０．４〜１．４ｍｍ（間隔ｄの合計値がベルト幅Ｗの１３〜３６％）
・ベルト幅１ｍｍあたりのベルト強力＝１．８５ｋＮ以上、２．６０ｋＮ以下である。
【００２８】
歯付プーリ５０は、図１に示すように、歯付ベルト１０と噛合し、複数のプーリ歯５３と、複数のプーリ歯底部５４とを有する。
【００２９】
プーリ歯５３とプーリ歯底部５４とは、ベルト長手方向に交互に形成されている。プーリ歯底部５４は、ベルト長手方向に隣接する２つのプーリ歯５３の間に形成された凹部の底部である。
【００３０】
ベルト長手方向に隣接する２つのプーリ歯５３の間に形成された凹部に、ベルト歯１３が配置されている。ベルト長手方向に隣接する２つのベルト歯１３の間に形成された凹部に、プーリ歯５３が配置されている。
【００３１】
ここで、ベルト歯１３の先端はプーリ歯底部５４と接触しているが、プーリ歯５３の先端はベルト歯底部１４と接触せず、プーリ歯５３の先端とベルト歯底部１４との間に間隙Ｓが設けられている。本実施形態において、間隙Ｓは、ベルト歯１３の高さＨ１３の５〜１１％である。
【００３２】
さらに、本実施形態において、ベルト厚み方向（ベルト歯の高さ方向）におけるベルト歯１３の中央位置Ｏにおいて、ベルト歯１３とプーリ歯５３との間に、バックラッシュ（機械に用いられる送りねじ、歯車等の互いに嵌り合って運動する機械要素において、運動方向に意図して設けられた隙間）Ｂが設けられている。バックラッシュＢは、中央位置Ｏにおけるベルト歯１３の幅Ｗ１３の２.５〜３.５％である。本実施形態では、１つのベルト歯１３とこれに対してベルト長手方向の一方側に隣接する１つのプーリ歯５３との間、及び、当該１つのベルト歯１３とこれに対してベルト長手方向の他方側に隣接する１つのプーリ歯５３との間、のそれぞれにバックラッシュＢが設けられている。
【００３３】
歯付ベルト伝動装置１は、歯付ベルト１０にかかる張力が常に０．３５ｋＮ／ｍｍ以上であり、最大時には０．８０〜０．９５ｋＮ／ｍｍの張力がかかる使用環境で用いることができ、例えば、風力発電機におけるブレードの角度調整装置、昇降搬送装置等として使用可能である。
【００３４】
次いで、歯付ベルト１０の製造方法の一例について説明する。
【００３５】
歯付ベルト１０は、例えば図３に示すような製造装置６０により製造される。製造装置６０は、成形ドラム６１と、成形ドラム６１の上下に近接して配置されたプーリ６２，６３と、成形ドラム６１と水平方向に対向して配置されたプーリ６４と、プーリ６２〜６４に巻回された無端状の金属バンドである押圧バンド６５と、熱可塑性エラストマーを押し出す押出ヘッド６６と、心線供給装置（図示略）と、補強布供給装置（図示略）とを有する。
【００３６】
成形ドラム６１の外周面には、ベルト歯１３を形成するための溝が、周方向に所定の間隔で形成されている。プーリ６４は、成形ドラム６１に対して水平方向に移動可能であり、押圧バンド６５に所定の張力を付与する。押圧バンド６５は、成形ドラム６１の外周面に半周程度巻き付くように配置されており、プーリ６４からの張力の付与によって成形ドラム６１の外周面に押圧されている。
【００３７】
補強布供給装置（図示略）は、補強布１５を、成形ドラム６１の外周面に供給する。心線供給装置（図示略）は、成形ドラム６１の軸方向に並ぶ複数の心線１１を、成形ドラム６１の外周面に供給される補強布１５の外周面側に供給する。押出ヘッド６６は、加熱により溶融した状態の熱可塑性エラストマーを、成形ドラム６１の外周面に供給された、補強布１５及び心線１１の外周面側に供給する。
【００３８】
成形ドラム６１の外周面に供給された溶融状態の熱可塑性エラストマー、複数の心線１１、及び、補強布１５は、成形ドラム６１の回転に伴い、成形ドラム６１と押圧バンド６５との間に巻き込まれる。このとき、押圧バンド６５の押圧力によって、熱可塑性エラストマーが成形ドラム６１の外周面に形成された溝内に充填され、当該溝内にベルト歯１３が形成される。またこのとき、供給された補強布１５は、成形ドラム６１の外周面に形成された溝内に充填されて、ベルト歯１３となる熱可塑性エラストマーの表面に沿って配置される。また、成形ドラム６１の外周面に配置された補強布１５と押圧バンド６５との間に、複数の心線１１を埋設した背面部１２が形成される。そして、押圧バンド６５の押圧力によって熱可塑性エラストマーを成形ドラム６１の外周面に強く押し付けつつ、熱可塑性エラストマーを冷却して固化させる。押圧バンド６５が成形ドラム６１から離れた部分で、ベルト本体１０ａが連続して取り出される。
【００３９】
以上に述べたように、本実施形態によれば、図１に示すように、ベルト歯１３の先端がプーリ歯底部５４と接触することで動力の伝達が実現されると共に、プーリ歯５３の先端がベルト歯底部１４と接触せずこれらの間に間隙Ｓが設けられたことで、上記のような小刻みな揺れが生じても、ベルト歯底部１４がプーリ歯５３との摩擦により摩耗せず、ベルト歯底部１４の摩耗を抑制できる。
【００４０】
本実施形態において、間隙Ｓは、ベルト歯１３の高さＨ１３の５〜１１％である。間隙Ｓがベルト歯１３の高さＨ１３の５％未満であると、ベルト歯底部１４の摩耗を抑制しきれないという問題が生じ得る。間隙Ｓがベルト歯１３の高さＨ１３の１１％を超えると、ベルト歯底部１４の摩耗を抑制できるものの、ベルト歯１３の耐久性に支障を来すという問題が生じ得る。これに対し、上記構成によれば、これらの問題を抑制できる。
【００４１】
本実施形態において、ベルト厚み方向におけるベルト歯１３の中央位置Ｏにおいて、ベルト歯１３とプーリ歯５３との間に、中央位置Ｏにおけるベルト歯１３の幅Ｗ１３の２.５〜３.５％のバックラッシュＢが設けられている。当該構成によれば、ベルト歯１３とプーリ歯５３との干渉を防止して、ベルト歯１３の摩耗を抑制しつつ、ベルト歯１３とプーリ歯５３との位置決め精度を確保することができる。
【００４２】
本実施形態において、ベルト歯１３のピッチＰ１３が１４ｍｍ以上であり、ベルト歯１３の高さＨ１３が５ｍｍ以上である。当該構成によれば、歯付ベルト１０の耐荷重を増大させることができる。
【００４３】
本実施形態において、歯付ベルト１０の各心線１１は、スチールコードからなり、強力が７〜８ｋＮであり、直径Ｄが２．３〜２．６ｍｍである。当該構成によれば、低伸度かつ高強力という特長を有するスチールコードを心線１１として用いることで、歯付ベルト１０のベルト幅１ｍｍあたりのベルト強力を向上させることができる。
【００４４】
本実施形態において、心線１１のピッチＰ１１が３．０〜３．７ｍｍであり、心線１１同士の間隔ｄが０．４〜１．４ｍｍである。当該構成によれば、心線１１のピッチＰ１１及び心線１１同士の間隔ｄの好適な組み合わせにより、歯付ベルト１０のベルト幅１ｍｍあたりのベルト強力をより確実に向上させることができる。
【００４５】
本実施形態において、背面部１２とベルト歯１３とが、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーでかつ硬度３８〜５３°の熱可塑性エラストマーによって、一体成形されている。当該構成によれば、力学特性や耐久性に優れた歯付ベルト１０が得られる。また、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーは、伝動ベルトや搬送ベルトに汎用に使用されているため、歯付ベルト１０の製造が容易である。
【００４６】
本実施形態において、歯付ベルト１０のベルト幅１ｍｍあたりのベルト強力が１．８５ｋＮ以上である。当該構成によれば、歯付ベルト１０の耐荷重を増大させることができる。
【００４７】
本実施形態において、ベルト歯１３の表面及びベルト歯底部１４の表面には、補強布１５が配置されている。当該構成によれば、ベルト歯１３の摩耗を抑制することができる。
【００４８】
なお、上記実施形態では、歯付ベルト１０の内周面（複数のベルト歯１３の表面及び複数のベルト歯底部１４の表面）に補強布１５を設けた歯付ベルト１０について説明したが、本発明では、歯付ベルト１０の内周面に補強布１５を設けない構成でもよいことから、補強布１５を備えない歯付ベルト１１０について、図５に示す。
【００４９】
歯付ベルト１１０は、複数の心線１１と、複数の心線１１を埋設した背面部１２と、複数のベルト歯１３と、複数のベルト歯底部１４とを有する、ベルト本体１０ａを備えている。なお、歯付ベルト１１０は、補強布１５を備えていない以外は、図１に記載した歯付ベルト１０と同様であることから、図５に記載した歯付ベルト１１０の構成の符号は図１に記載した歯付ベルト１０の構成の符号と共通にしており、説明を省略する。ただし、歯付ベルト１１０は、「背面部１２の厚みがＨ１２＝４ｍｍ以上」になるなど、上記歯付ベルト１０の実施形態で説明した内容から、補強布１５の構成を省いた要件を満たす必要がある。
【実施例】
【００５０】
本願発明者は、上述の製造方法で、ポリウレタン系又はポリエステル系の熱可塑性エラストマーを用いて、実施例１〜２２及び比較例１〜２に係る歯付ベルトを製造し、これら歯付ベルトについて走行試験及び引張試験を行った。実施例１〜２２及び比較例１〜２に係る各歯付ベルトの構成及び試験結果を、下記表１〜表７に示す。
【００５１】
ここで、表１では、プーリ歯の先端とベルト歯底部との間の間隙Ｓの値（距離）を変量した場合を比較するために、実施例１〜６および比較例１の歯付ベルトの構成を記載している。また、表２では、ベルト歯１３とプーリ歯５３との間のバックラッシュＢの値（距離）を変量した場合を比較するために、実施例３、７〜１１の歯付ベルトの構成を記載している。また、表３では、歯付ベルトの歯のスケール（歯ピッチＰ１３、歯高さＨ１３）を変量した場合を比較するために、実施例３、１２〜１３の歯付ベルトの構成を記載している。また、表４では、ポリウレタン系（ポリエステル型）熱可塑性エラストマーによって一体成形された背面部及びベルト歯の硬度を変量した場合を比較するために、実施例３、１４〜１６の歯付ベルトの構成を記載している。また、表５では、心線のピッチＰ１１を変量した場合を比較するために、実施例３、１７〜１８の歯付ベルトの構成を記載している。また、表６では、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーによって背面部及びベルト歯を一体成形した歯付ベルト（実施例３）、および、ポリエステル系熱可塑性エラストマーによって背面部及びベルト歯を一体成形した歯付ベルト（実施例１９）の構成を記載している。また、表７では、歯付ベルトの内周面（ベルト歯の表面及びベルト歯底部の表面）に補強布を設けた場合と補強布を設けない場合を比較するために、実施例１、３、６、比較例１及び実施例２０〜２２、比較例２の歯付ベルトの構成を記載している。
【００５２】
【表１】
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【００５３】
【表２】
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【００５４】
【表３】
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【００５５】
【表４】
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【００５６】
【表５】
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【００５７】
【表６】
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【００５８】
【表７】
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【００５９】
走行試験では、実施例１〜２２及び比較例１〜２に係る各歯付ベルトから、幅２０ｍｍ・長さ３０００ｍｍの試験片１０ｘを採取し、図４に示すように、試験片１０ｘの両端に錘７１（１２５０Ｎ）及び錘７２（７０００Ｎ）をそれぞれ吊り下げて、昇降試験機７０の駆動プーリ７３、従動プーリ７４（各プーリ７３，７４の歯数＝４４）及び平プーリ７５（直径＝１６０ｍｍ）に巻回した。そして、移動距離１０００ｍｍ、１２０万サイクル（図４に矢印で示す方向の１往復で１サイクル）で繰り返し走行を行い、走行試験後のベルト歯及びベルト歯底部の状態を評価した（表１〜表７の「ベルト歯の状態」「ベルト歯底部の状態」の項目参照）。表１〜表７の「ベルト歯の状態」および「ベルト歯底部の状態」の評価において、「◎」は、摩耗がないこと、「○」は、実用的な耐久寿命に問題のない程度の摩耗が生じたこと、「×」は、実用不可能な程度に顕著に摩耗が生じたことを意味する。
【００６０】
引張試験では、実施例１〜２２及び比較例１〜２に係る各歯付ベルトから、幅２０ｍｍ・長さ５００ｍｍの試験片を採取し、各試験片について、アムスラー引張試験機を用いて引張試験（引張速度５０ｍｍ／ｍｉｎ）を行い、破断するまでのベルト強力を測定した。測定は、上述の走行試験の前後に実施した（表１〜表７の「ベルト強力」の「走行前」及び「走行後)」の項目参照）。
【００６１】
上記走行試験および引張試験の結果から、実施例１〜２２及び比較例１〜２に係る各歯付ベルトに対して、以下の表８に示した基準によりＡ〜Ｃのランク付けをして、表１〜表７の「判定」の項目に記載した。
【００６２】
【表８】
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【００６３】
プーリ歯の先端とベルト歯底部との間に間隙Ｓがある実施例１〜６のうち、実施例２〜５ではすべてＡランクであった。間隙Ｓが最も小さい実施例１は、ベルト歯底部に若干の摩耗が生じ、Ｂランクであった。また、間隙Ｓを大きく設けるほど、プーリ歯と噛み合う際にベルト歯底部がプーリ歯と接触しないために、ベルト歯が歯付ベルトに掛かる応力を集中して受ける（ベルト歯底部がプーリ歯に接している場合はベルト歯とベルト歯底部に応力が分散する）。そのため、間隙Ｓが最も大きい実施例６は、ベルト歯に応力が集中しやすく、プーリ歯との接触によりベルト歯の摩耗が生じやすく、Ｂランクであった。
【００６４】
比較例１は、プーリ歯の先端とベルト歯底部との間に間隙Ｓがない場合であるため、ベルト歯底部の摩耗が激しく、Ｃランクであった。
【００６５】
実施例７〜１１は、バックラッシュＢを変量した以外は、実施例３と同じ構成の大型（ベルト歯のピッチＰ１３が１４ｍｍであり、ベルト歯のピッチＰ１３が比較的大きく、ベルト歯のピッチＰ１３に伴うベルト歯のスケール（ベルト歯のベルト長手方向の長さ、及び、ベルト歯の高さＨ１３）が大型））で高強力の歯付ベルトである。実施例９、１０は実施例３と同等にＡランクであったが、バックラッシュ量が小さい実施例７、８は、プーリ歯とベルト歯の干渉によりベルト歯に摩耗が生じＢランクであった。また、バックラッシュ量が大きい実施例１１は、ベルト歯の変形に伴い、プーリ歯とベルト歯との干渉によりベルト歯に摩耗が生じ、Ｂランクであった。
【００６６】
実施例１２、１３は、実施例３と同じ構成の大型の高強力の歯付ベルトで、歯のスケール（ベルト歯のベルト長手方向の長さ、及び、ベルト歯の高さＨ１３）をより大型にした歯付ベルトであるが、実施例３と同等にＡランクであった。
【００６７】
実施例１４〜１６は、歯付ベルトを構成する材料（ポリウレタン系熱可塑性エラストマー）の硬度を変更した以外は、実施例３と同じ構成の大型（ベルト歯のピッチＰ１３が１４ｍｍ）で高強力の歯付ベルトである。硬度が小さい歯付ベルトではベルト歯の変形によってベルト歯の摩耗が進行しやすいため、実施例１４（硬度：３０°）ではＢランクであった。
【００６８】
実施例１７、１８は、心線ピッチＰ１１を変量（拡大）して歯付ベルトに埋設される心線の本数を減らしたこと以外は実施例３と同じ構成の大型（ベルト歯のピッチＰ１３が１４ｍｍ）で高強力の歯付ベルトである。心線の本数が減ったことにより、実施例３よりもベルト強力が低下しているが、走行後も１．８５ｋＮ／ｍｍ以上のベルト強力を維持しており、ベルト歯やベルト歯底部の摩耗も無く、Ｂランクであった。
【００６９】
実施例１９は、歯付ベルトを構成する材料（熱可塑性エラストマー）の種類を変更した以外は、実施例３と同じ構成の大型（ベルト歯のピッチＰ１３が１４ｍｍ）で高強力の歯付ベルトである。構成する材料をポリエステル系熱可塑性エラストマーにした実施例１９の歯付ベルトは、実施例３（ポリウレタン系熱可塑性エラストマー）と同等にＡランクであった。
【００７０】
比較例２は、間隙Ｓがなくベルト歯底部が補強布で覆われていない歯付ベルトである。比較例２の歯付ベルトは、ベルト歯底部の摩耗が最も激しく、Ｃランクであった。また、間隙Ｓがないが、ベルト歯底部が補強布で覆われている比較例１の歯付ベルトでも、ベルト歯底部の摩耗は抑制できずＣランクであった。従って、実施例１〜２２のようにベルト歯底部に間隙Ｓを設けることが、ベルト歯底部の摩耗防止、更には、歯付ベルトの耐久性の向上に効果的であることがわかった。
【００７１】
実施例２０、２１、２２は、実施例１、３、６に対して、歯付ベルトの内周面（ベルト歯の表面とベルト歯底部の表面）に補強布を設けなかった歯付ベルトである。走行試験におけるベルト歯やベルト歯底部の摩耗の状態には、大きな差がないことがわかった。ベルト歯底部の摩耗については、補強布の有無の影響は殆どなく、ベルト歯の摩耗については補強布がある方が抑制された（但し、本試験の判定では同程度のランクであった）。
【００７２】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。
【００７３】
・本発明に係る歯付ベルト伝動装置は、風力発電機におけるブレードの角度調整装置、昇降搬送装置等として使用されることに限定されず、任意の装置として使用可能である。
・歯付ベルトは、オープンエンド、エンドレスのいずれであってもよい。
・歯付ベルトの背面部及び複数のベルト歯を構成する熱可塑性エラストマーは、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーに限定されず、例えば、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー等であってもよく、またこれらの２種以上を組み合わせたものであってもよい。また、熱可塑性エラストマーの硬度は、３８〜５３°に限定されず、これらの範囲外にあってもよい。
・歯付ベルトの心線は、スチールコードからなることに限定されず、例えば、アラミド繊維およびカーボン繊維の少なくともいずれかを撚り合せたコードからなってもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１  歯付ベルト伝動装置
１０  歯付ベルト
１０ａ  ベルト本体
１１  心線
１２  背面部
１３  ベルト歯
１４  ベルト歯底部
１５  補強布
５０  歯付プーリ
５３  プーリ歯
５４  プーリ歯底部
ｄ  心線同士の間隔
Ｄ  各心線の直径
Ｈ１３  ベルト歯の高さ
Ｐ１３  ベルト歯のピッチ
Ｐ１１  心線のピッチ
Ｗ１３  ベルト歯の幅
Ｓ  間隙
Ｂ  バックラッシュ
Ｏ  中央位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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