(57)【要約】【課題】クローラベルトの登坂力及び走破性能を向上する。【解決手段】クローラベルト１０の内側面１０Ａに歯付プーリと噛合い輪郭線（歯面）が凸形状のベルト歯１１を形成する。ベルト歯１１の表面を歯布１３で被覆する。ベルト歯１１の歯底面の直ぐ下の層に心線１５を埋設する。クローラベルト１０の外側の面１０Ｂにベルト歯１１に対して相補的な関係にある逆歯形状のベルト歯（コグ）１２を形成する。凹状に成形されたベルト歯１２の歯面が路面に対するグリップ力を向上し、登坂力及び走破性能を高める。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動歯付プーリと係合する第１の面と、前記第１の面に形成され、前記原動歯付プーリの歯と噛合う第１のベルト歯と、路面に接する第２の面と、前記第２の面に形成され、前記路面に駆動力を伝達する第２のベルト歯とを備え、前記第２のベルト歯の歯面の輪郭線が直線状又は凹状をなすことを特徴とするクローラベルト。
【請求項２】
前記第２のベルト歯の歯面が円弧面から成る領域を有することを特徴とする請求項１に記載のクローラベルト。
【請求項３】
前記第２のベルトの歯底が、前記歯面が有する円弧面よりも相対的に径の小さい円弧面からなる領域を有することを特徴とする請求項２に記載のクローラベルト。
【請求項４】
前記第２のベルト歯の形状が台形歯であることを特徴とする請求項１に記載のクローラベルト。
【請求項５】
前記第２のベルト歯の歯面の輪郭線がインボリュート曲線を描く領域を有することを特徴とする請求項１に記載クローラベルト。
【請求項６】
前記第２のベルト歯の形状が、前記第１のベルト歯に対して相補的な逆歯形状をなすことを特徴とする請求項１に記載のクローラベルト。
【請求項７】
前記クローラベルトの加硫後の側面ゴム硬さが５０〜８０（Ｄｕｒｏ−Ａ）であることを特徴とする請求項１に記載のクローラベルト。
【請求項８】
前記第１のベルト歯及び前記第２のベルト歯が一体的に成形されることを特徴とする請求項１に記載のクローラベルト。
【請求項９】
前記クローラベルトの長手方向に沿った心線を有し、前記心線の径が０．２ｍｍ〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のクローラベルト。
【請求項１０】
前記心線の単位幅当たりの本数が８〜８０ＳＰＩであり、前記心線の径が相対的に大きくなると前記本数の値が相対的に小さくなることを特徴とする請求項９に記載のクローラベルト。
【請求項１１】
前記心線と前記第２の面との間に帆布が埋設されることを特徴とする請求項９に記載のクローラベルト。
【請求項１２】
前記第１のベルト歯を形成する第１のゴムと前記第２の歯を形成する第２のゴムとが異なる種類のゴムであり、前記第１及び第２のゴムが一体加硫成形されることを特徴とする請求項１に記載のクローラベルト。
【請求項１３】
前記第１のベルト歯のゴム硬さが前記第２のベルト歯のゴム硬さよりも相対的に高いことを特徴とする請求項１に記載のクローラベルト。
【請求項１４】
前記第１の面が、前記クローラベルトのプーリからの脱落を防止するために前記クローラベルトの長手方向に沿った凹部を有することを特徴とする請求項１に記載のクローラベルト。
【請求項１５】
請求項１４に記載されたクローラベルトの凹部と係合する凸部を周に沿って有することを特徴とするプーリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クローラベルトに関し、特に歯付ベルトの噛合いにより駆動力を伝達するゴムクローラベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、屋内を自走して家事や防犯に当たるホームロボットや、火災現場での消化活動や災害現場で救難支援を行うロボット等の開発が盛んに行われている。このような装置は、足場の悪い環境で使用されるため高い登坂力及び走破性が要求される。登坂力や走破性の向上には、駆動部にクローラベルトを用いることが有効である。特に正確で確実な走行性能を得るには歯付ベルトをクローラベルトに用い、これと噛合う歯付プーリにより駆動力を伝達することが好ましい。また、より高い登坂力、走破性を得るためには走行面に接する背面側にも走行面との引っ掛かりを得るための突起を設けることが好ましい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような目的のために、従来型の両面歯付ベルトやベルト背面に多数のコグ（又はリブ）を張り付けたものが用いられている。しかし、従来の両面歯付ベルトに形成された各面の歯は、高速駆動される歯付プーリとの噛合いに用いるためのものであり、その形状や構造は走行面との接触には適しておらず十分な登坂力や走破性を得ることはできない。また、ベルト背面にリブを張り付けた構造では、耐久性に問題がある。
【０００４】
本発明は、高い登坂力及び走破性能を有するクローラベルトを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のクローラベルトは、原動歯付プーリと係合する第１の面と、第１の面に形成され、原動歯付プーリの歯と噛合う第１のベルト歯と、路面に接する第２の面と、第２の面に形成され路面に駆動力を伝達する第２のベルト歯とを備え、第２のベルト歯の歯面の輪郭線が直線状又は凹状をなすことを特徴としている。
【０００６】
第２のベルト歯の歯面は例えば円弧面から成る領域を有すし、第２のベルトの歯底は、例えば上記歯面が有する円弧面よりも相対的に径の小さい円弧面からなる領域を有する。
【０００７】
第２のベルト歯の形状は、例えば台形歯である。また第２のベルト歯の歯面の輪郭線は、例えばインボリュート曲線を描く領域を有する。
【０００８】
第２のベルト歯の形状は、例えば第１のベルト歯に対して相補的な逆歯形状をなす。この場合、同一形状を用いて型押し成形ができるので製造過程を簡略化できる。
【０００９】
ベルト曲げ抵抗を低減するには、クローラベルトの加硫後の側面ゴム硬さは５０〜８０（Ｄｕｒｏ−Ａ）であることが好ましい。
【００１０】
第１のベルト歯及び第２のベルト歯は一体的に成形されることが好ましい。また、例えば第１のベルト歯を形成する第１のゴムと第２の歯を形成する第２のゴムとが異なる種類のゴムの場合においても、第１及び第２のゴムが一体加硫成形されることが望ましい。また第１のベルト歯のゴム硬さは第２のベルト歯のゴム硬さよりも相対的に高いことが好ましい。
【００１１】
クローラベルトは、長手方向に沿った心線を有し、心線の径は０．２ｍｍ〜２ｍｍであることが好ましい。また、心線の単位幅当たりの本数は８〜８０ＳＰＩであることが好ましく、心線の径が相対的に大きくなると本数の値が相対的に小さくなる。
【００１２】
クローラベルトが幅広のときには、心線と第２の面との間に例えば帆布を埋設することが好ましい。また第１の面は、クローラベルトのプーリからの脱落を防止するために、例えばクローラベルトの長手方向に沿った凹部を有する。
【００１３】
本発明のプーリは、上記クローラベルトの凹部と係合する凸部を周に沿って有することを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１に、本発明の第１の実施形態であるクローラベルトが適用された駆動機構全体の構造の一例を示し、図２に図１のクローラベルトの長手方向に沿った拡大断面図を示す。以下図１、図２を参照して本実施形態のクローラベルトについて説明する。
【００１５】
本実施形態のクローラベルト１０は、歯付プーリ２０及び歯付プーリ２２に掛け回されている。歯付プーリ２０、２２の一方は原動歯付プーリであり、その回転軸は図示しない動力機関により何れかの方向に回転駆動される。クローラベルト１０は、歯付ベルトであり、内側面（第１の面）１０Ａには所定のピッチ、所定の歯数でベルト全周に渡ってベルト歯が形成される。また、クローラベルトの外側面（第２の面）１０Ｂには所定のピッチ、所定の数でベルト全周に渡って路面をグリップするためのコグがベルトの幅方向に沿って形成される（なお、本明細書では説明の便宜上外側面に形成されたコグのことをベルト歯と呼び、各部の名称もベルト歯に用いられるものを流用する）。
【００１６】
本実施形態では、動力伝達側、すなわち内側面１０Ａの歯数に対し、走行側すなわち外側面１０Ｂの歯数の方が例えば０〜１０％程度多い。外側面１０Ｂの内側面１０Ａに対する歯数の増加数は、ベルト厚さや使用される歯付プーリの径の大きさ、及びベルトの全周長等に応じて適宜上記数値の範囲で設定される。なお、図１では、歯付プーリ２０、２２の歯、及びクローラベルト１０のベルト歯の一部は省略されている。
【００１７】
ベルトをクローラとして用いる場合には、ベルトの背面（走行面側の面）が路面と接する必要があるためベルト厚さは、ベルトがプーリから外れるのを防止するフランジの高さよりも大きく設定する必要がある。したがって、本実施形態では、ベルト厚さを７．７ｍｍ程度とし、標準的なタイミングベルトのベルト厚さ３．８ｍｍの略２倍に設定される。
【００１８】
図２に示されるように、クローラベルト１０の内側面１０Ａには、歯付プーリ２０、２２と噛合うベルト歯１１が形成される。一方、路面と接する外側面１０Ｂには、クローラベルト１０の登坂力及び走破性を向上させるための歯（コグ）１２が形成される。歯付プーリ２０、２２と噛合う内側面１０Ａの表面は、プーリとの摩擦やベルトの摩滅を軽減するために歯布１３によって被覆される。内側面１０Ａの歯底面１４の直ぐ下の層にはガラスファイバー、ポリエステル、アラミド、スチール等の素材からなる心線１５が埋設される。
【００１９】
タイミングベルトが高い張力の下で高速駆動されるのに対し、ロボット等に用いられるクローラベルトは相対的に低速で駆動され、負荷される張力も相対的に小さい。したがって本実施形態では、クローラベルト１０の心線の径の太さを従来の標準的な両面歯付ベルトの心線の略５０％〜８０％とするとともに、その本数も少なくして曲げ抵抗を低減している。例えば心線径は０．２０ｍｍ〜２．００ｍｍであり、これに対応して単位幅当たりの心線の数であるＳＰＩ（ｓｔｒａｎｄ　ｐｅｒ　ｉｎｃｈ）は略８０〜８の値をとる。すなわち、心線径が０．２０ｍｍのときには心線数は略８０（ＳＰＩ）であり、心線径が２．０ｍｍのときには心線数は略８（ＳＰＩ）である。
【００２０】
また、ベルト歯１１、１２を含むクローラベルト１０全体は圧縮ゴムから一体的に成形され、加硫後のベルト側面のゴム硬さは従来のベルトよりも柔らかく、例えば５０〜８０（Ｄｕｒｏ−Ａ）に設定される。なお、ベルト歯１１が設けられる内側面１０Ａのゴムは、動力伝達機能を負うため硬度を大幅に下げることが難しいのに対し、外側面１０Ｂのゴムはベルトの曲げ抵抗を低減する目的、路面のグリップ力を高める目的のために硬度が低い方が好ましい。したがって、内側面１０Ａに硬度が高いゴムを使用するとともに外側面１０Ｂに硬度が低いゴムを使用し、これらを異種ゴムから一体加硫成形して一体的なゴムベルト本体としてもよい。この場合、内側面１０Ａ側にはクロロプレン（ＣＲ）ゴム、水素添加ニトリル（Ｈ−ＮＢＲ）ゴム、ニトリル（ＮＢＲ）ゴム、ウレタンゴム等が用いられ、ゴム硬さは例えば６０〜８０（Ｄｕｒｏ−Ａ）に設定される。なお、外側面１０Ｂ側のゴムにも、例えばクロロプレン（ＣＲ）ゴム、水素添加ニトリル（Ｈ−ＮＢＲ）ゴム、ニトリル（ＮＢＲ）ゴム、ウレタンゴム等が用いられる。内側面１０Ａ側及び外側面１０Ｂ側を同一種類のゴムで構成する場合には、内側と外側とでゴム硬度を変更してもよい。また、内側面１０Ａ側及び外側面１０Ｂ側とで異種のゴムを使用する場合には、例えば上記ゴムの中から異なる種類のゴム組み合わせを選択して用いる。
【００２１】
本実施形態において、内側面１０Ａに設けられたベルト歯１１の輪郭は、複数の円弧を接続した形状である。すなわち、ベルト歯１１は略凸円弧形状をなし歯先面の断面の輪郭は相対的に径の小さい円弧から構成され、その両側の歯底面１４に近い部分の歯面の輪郭は相対的に径の大きい円弧で構成される。なお、歯底面１４は略扁平である。
【００２２】
一方、外側面１０Ｂに設けられたベルト歯１２の輪郭は、内側面１０Ａのベルト歯１１で外側面１０Ｂを型抜きしたような形状（逆歯形状）を呈し、その形状は例えばベルト歯１１に対し相補的な関係にある。すなわち、外側面１０Ｂの歯底面１６はベルト歯１１の歯先面と略同形の円弧形状の窪みとして形成され、ベルト歯１２の歯先１７は略扁平であり歯先１７の両側は、ベルト歯１１の歯面の輪郭と同様に相対的に径の大きい円弧断面形状を呈するように形成される。また、歯面の円弧は歯底面１６の円弧に滑らかに接続される。すなわち、ベルト歯１２の歯面は凹状に成形される。
【００２３】
以上のように、本発明の第１の実施形態であるクローラベルトによれば、走行面側のベルト歯の形状から路面へのグリップ力が向上し、高い登坂力、走破性を備えたクローラを得ることができる。すなわち、従来のベルト歯形は歯面が凸形状をしているのに対し、本実施形態のクローラベルトでは、走行面側のベルト歯形は、歯先面が略扁平であるとともに歯面が凹形状をしているため、接地面の凹凸に引っ掛かり易くグリップ力が高い。これにより駆動力を確実に接地面に伝達することができる。また、本実施形態のクローラベルトは、一体的に成形されるため走行面側の歯（コグ）が剥がれることがなく耐久性が高い。
【００２４】
また、第１の実施形態ではベルト厚さをフランジの高さよりも大きく（約２倍に）設定しているので、クローラベルトは確実に路面と接触し安定した走行性能を得ることができる。また、埋設される心線を細くするとともにその本数を減らし、ゴムの硬さも低減しているためベルトの曲げ抵抗を低く抑えることができ、動力伝達効率を高めることができる。第１の実施形態では、ベルト厚さが増大することにともない走行面側の歯数を増やしているが、これによってもベルトの曲げ抵抗の低減という効果が得られる。また歯数を増加させることにより、複雑な路面形状に適合して高いグリップ力が得られる。
【００２５】
以下図３を参照して第１の実施形態のクローラベルトの第１の変形例について説明する。なお、同一の構成に関しては同一の参照符号を用いるとともに説明を省略する。
【００２６】
第１の実施形態の第１の変形例では、走行面側のベルト歯の形状が図２に示されたベルト歯の形状と異なる。図２では、走行面側１０Ｂのベルト歯の断面形状は、内側面１０Ａの歯形に対する逆歯形状を略呈したが、第１の変形例では、台形歯形状を呈する。すなわち、第１の変形例で走行面側１０Ｂ’に形成されたベルト歯３２は略扁平の歯底面３６と略扁平の歯先面３７とを有し、歯底面３６と歯先面３７とを連絡する歯面の輪郭線は略直線である。また、歯面は歯底面３６、歯先面３７に対して所定の角度で傾斜している。
【００２７】
以上のように、第１の変形例においても図１、図２を参照して説明した第１の実施形態と略同様の効果を得ることができる。
【００２８】
次に図４を参照して、第１の実施形態のクローラベルトの第２の変形例について説明する。第２の変形例においても異なるのは走行面１０Ｂ’’の歯形のみでありその他の構成に関しては第１の実施形態や第１の変形例と同様である。
【００２９】
図４に示されるように、第２の変形例の歯面４８の輪郭線は凹状のインボリュート曲線を略描き、ベルト歯４２は略インボリュート歯形で型抜きしたような逆歯形状を呈する。なお、第１の変形例と同様に歯底面４６及び歯先面４７は共に略扁平である。
【００３０】
第２の変形例においても第１の実施形態及び第１の変形例と略同様の効果を得ることができる。
【００３１】
図５は、本発明が適用された第２の実施形態のクローラベルトの長手方向に沿った断面図である。第２の実施形態のクローラベルトの構造は、第１の実施形態のクローラベルトと略同様であり、同一の構成については説明を省略するとともに同一参照符号を用いる。第２の実施形態のクローラベルト５０では、心線１５と外側面１０Ｂに形成された歯底１６との間に、ナイロンやアラミド等からなる帆布５１が略ベルト幅でクローラベルト５０の全周に沿って埋設される。
【００３２】
以上のように、第２の実施形態の構成によっても第１の実施形態と略同様の効果を得られる。また、中間帆布でベルトが補強されるためベルト幅が広い場合などに発生し易い反りや縦割れ等を防止できる。なお、中間帆布が埋設される層の数（中間帆布の枚数）は、複数であってもよい。
【００３３】
次に図６を参照して本発明の第３の実施形態について説明する。以下第３の実施形態においても第１の実施形態と同様の構成については説明を省略するとともに同一参照符号を用いる。
【００３４】
図６は第３の実施形態のクローラベルト６０の模式的な横断立面図である。すなわち、ベルトの幅方向に沿って切断した断面図である。第３の実施形態のクローラベルトの長手方向の断面図は、図２に示した第１の実施形態と略同様であるが、第３の実施形態では、クローラベルト６０の内側面６０Ａの略中央に略長方形断面を有する溝（凹部）６１がベルトの長手方向全周に沿って設けられる。すなわち、第３の実施形態に適用される歯付又は歯無しプーリは、ベルトが外れるのを防止するフランジを持たない代わりに、その歯幅の略中央に全周に沿って溝６１と係合する凸状の突出部（図示せず）を備える。プーリの突出部は、プーリが回転するにしたがってクローラベルト６０の溝６１に順次嵌入されクローラベルト６０が歯付プーリから脱落するのを防止する。なお、図６では、便宜的に、ベルト歯１１の歯先６２及び歯底１４、また、ベルト歯１２の歯先面１７及び歯底１６がそれぞれの位置関係を示すために全て記載されている。
【００３５】
以上のように第３の実施形態においても、第１の実施形態と略同様の効果を得ることができる。また、第３の実施形態では、クローラベルトの内側面に、プーリに設けられた突出部と係合するベルト長手方向全周に沿った溝が設けられているので、フランジを設けることなくクローラベルトのプーリからの脱落を防止することができる。したがって、クローラベルトの厚さを第１の実施形態よりも薄くすることができる。
【００３６】
第３の実施形態において、溝は長方形であったが、例えばＶ字形の溝や半円形の溝等であってもよい。また溝の数も複数であってもよく、その形状もより緩やかに凹形状を形成する凹部であってもよい。
【００３７】
なお、第１〜第３の実施形態及び第１〜第２の変形例の構成をそれぞれ組み合わせることも可能である。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、高い登坂力及び走破性能を有するクローラベルトが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された一実施形態のクローラベルトを装着した駆動システムの概略図である。
【図２】図１の駆動システムに装着されたクローラベルトのベルト長手方向に沿った断面図である。
【図３】第１の変形例のクローラベルトのベルト長手方向に沿った断面図である。
【図４】第２の変形例のクローラベルトのベルト長手方向に沿った断面図である。
【図５】第２の実施形態のクローラベルトのベルト長手方向に沿った断面図である。
【図６】第３の実施形態のクローラベルトの模式的な横断立面図である。
【符号の説明】
１０　クローラベルト
１０Ａ　内側面（第１の面）
１０Ｂ　外側面（第２の面）
１１　ベルト歯（第１のベルト歯）
１２、３２、４２　ベルト歯（第２のベルト歯）
【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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【図６】
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