(57)【要約】【課題】歯の剪断損傷を阻止する。【解決手段】ベルト２０は、間隔をあけて配置される複数の歯２４と、ベルト２０に沿って延びている引張コード２６と、歯２４を充填し引張コード２６を封止しているエラストマ２８と、を有する。ベルト２０はさらに、引張コード２６に沿って配された補強コード３０を有する。補強コード３０は、引張コード２６の上を通る覆い部分３２Ａ、３２Ｂを持つ補強コード３０と、歯２４の中に延びて歯２４を引張コード２６に固定するループ部分３４とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔をあけて配置されている複数の歯と、ベルトに沿って前記歯から離れて延びている少なくとも一つの引張コードと、前記歯を充填し前記引張コードを封止しているエラストマ材料と、を有するベルトにおいて、
前記少なくとも一つの引張コードに沿って概ね追従し、前記引張コードの上を通る少なくとも一つの覆い部分、および前記少なくとも一つの歯の中へ延びて前記歯を前記引張コードに固定する少なくとも一つのループ部分と、を持つ少なくとも一つの補強コードを有することを特徴とするベルト。
【請求項２】
前記少なくとも一つの補強コードは、互い違いの一連の前記覆い部分および前記ループ部分を有する、請求項１に記載のベルト。
【請求項３】
前記少なくとも一つの補強コードは、前記引張コードの左側および右側を交互に通って前記歯の中へ入って前記歯を前記引張コードに固定する、請求項１に記載のベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は同期駆動ベルトに関し、より詳しくは、歯の剪断耐性構造を有する駆動ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポジティブドライブベルト（「同期」ベルトまたは「タイミング」ベルトとも呼ぶ）は、周知でありよく使われている。そのようなベルトは、概して、弾性エラストマから作られてベルトのピッチ線に沿って位置し、高い弾性率を有する複数のコードから作られた縦方向の引張部材で補強されている。コードは、ベルトの引張荷重を支持するために、ガラス、鋼材、アラミドあるいは炭素繊維から作られることがある。ベルトは、ネオプレン、ＨＮＢＲ、ウレタン、ポリクロロプレン、ポリウレタン、ＮＢＲ、または当業界で利用可能な他の熱硬化性あるいは熱可塑性エラストマから作られた、間隔をあけて配置された歯を含む。歯の表面は、摩耗に耐え、荷重がかかったコードから歯が剪断するのを阻止するのを助けるナイロンのような耐摩耗織物で補強されることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した従来構造のベルトは、うまく作動するが、依然として損傷しやすく、また負荷サイクルの一部としてまたは誤用によって大きい荷重を受けたときの剪断力で歯が破損しやすい。ベルトの歯を補強する手段としてベルトの表面織物に頼る従来のベルトは、効果がないことがわかっている。そのような構造は結局、エラストマのコードや表面織物への接着力、およびエラストマの剪断強度に依存する。表面織物構造は、接着剤またはエラストマの破壊を補償できない。補強の目的で追加の織物層を歯の部分に付加することは、ベルトのコストを上昇させる。さらに、引張コードから分離したベルトの歯は、分離した表面織物によって隣の歯に未だ緩く付いていることが多く、残っているベルトの歯がプーリ歯に正しく噛み合うのを妨げる位置へ移動することができる。
【０００４】
したがって、当業界は歯が剪断しにくいベルト構造を依然として必要としている。ベルトは、歯の剪断破壊を生じにくく、また、歯にクラックが入ったり歯が剪断されたりしたとしても歯がベルトの動作を可能にする姿勢でコードに緩く付いたままである、穏やかな破壊モードをも有するのが最も望ましい。そのようなベルトはさらに、負荷サイクルの一部の間または乱用の間に生じることのある一時的な大きい荷重に起因する、歯の剪断による損傷を生じにくい。さらに、費用対効果があり信頼できる方法で歯の剪断によるベルトの破壊に打ち勝つベルト構造が、当業界で必要とされている。
【０００５】
本発明は、従来のＰＤ（Positive Drive）ベルト構造の欠点を克服し、歯が剪断により損傷しにくいベルト構造を提供する際の当業界の要求を満たし、歯にクラックが入ったり歯が切断されしたりしてもベルト引張コードに付いたままの穏やかな破壊モードを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの態様によれば、ベルトは、ベルトの１つまたは複数の引張コードを包み込んだ１つまたは複数の螺旋コード（「経糸」コードとも称す）を含む。そのような構成における経糸コードの経路は、引張コードの螺旋に従う実質的に螺旋である。経糸の一部は、繰り返り斜めパターンを形成しながら引張コードの上を通る。経糸コードの他の部分は、ベルトの各歯の中に成形されたループを形成しながら引張コードの下を通る。
【０００７】
したがって、螺旋コードは剪断荷重を支持し、歯の負荷が歯の表面織物およびポリマーを損傷させるのを防止し、それによって、歯が折損するのを防止する。それはまた、大きい荷重が歯のポリマーの引裂き強度または歯のコードへの接着力を超えたときに、１つまたは複数の歯がコードから分離するのも防止する。螺旋コードは、歯の剪断力に対して歯を支援することでは、より低コストの表面織物およびポリマーを、与えられた性能レベルのために用いることを可能にする。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、ベルトの歯は、引張コードの上を反対方向に交互に通って歯の中へ入るジグザグ経糸コードによって引張コードに固定される。そのようなパターンでは、経糸コードは、概ね、引張コードの経路に沿って、歯の間隔の上にある間、引張コードの上を通り、引張コードの左側および右側で交互に歯の中に下がって引張コードの間を通る。したがって、ジグザグコードもまた、歯の剪断荷重を支持し、歯の負荷が歯の表面織物およびポリマーを損傷させるのを防止し、それによって、歯が折損するのを防止する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
初めに、図１、１Ａ、および４を参照すると、当業界で使用されているタイプの代表的なポジティブドライブベルト１０が示されている。ベルト１０は、ここでは「ポジティブドライブ」ベルト、「ＰＤ」ベルト、「同期」ベルト、または「タイミング」ベルトとも呼ぶ。ベルト１０の要素は、間隔をおいて配置された複数のベルト歯１４の輪郭に従う表面織物１２を含んでいる。間隔をおいた、長手方向に延びる複数の引張コード１６はベルトに沿って延びており、歯を充填し、かつ引張コード１６を封止するエラストマ材料１８（図示のために半透明で示す）が設けられている。
【００１０】
現在のＰＤベルトは、ベルト内の引張荷重を支持するガラス、鋼材、アラミド、または炭素繊維で引張コード１６を構成する。必要であれば、本発明から逸脱することなく、他の材料を代わりに用いてもよい。引張コード１６は各々、単一のコードストランドまたは必要に応じて複数のコードストランドから形成されてもよい。ベルトの弾性材料１８は、ネオプレン、ＨＮＢＲ、ウレタン、または他の公知のエラストマから作られてもよい。表面織物１２は、摩損に耐え、歯が荷重下で引張コード１６から剪断によって切断されにくくするのを助ける。表面織物１２は、エラストマ材料に接合され、エラストマ材料は、コードに接合され、従って十分な大きさの繰り返し荷重を受けたときに分離される。したがって、表面織物１２の耐久性および歯が剪断に耐える上での有効性は、表面織物１２と引張コード１６との接着に用いられる接着剤の能力、および引張コード１６の近くの、エラストマの剪断強度に依存する。
【００１１】
図４は、２つの駆動プーリ１，２の間に掛っている典型的なＰＤベルト１０を示している。駆動プーリ１，２は、それぞれ間隔をおいて配置されベルト１０の歯１４と噛み合うように構成された一群の歯３，４を有する。そのようなシステムは、工業用途および自動車用途のような無数の用途に役立つ。実際、ベルト１０は、１つまたは複数の歯１４が剪断荷重を受けてベルト１０から外れるようになってもプーリと噛み合ったままであることが望ましい。歯１４を、クラックが入ったり、剪断により切断したりした場合でも引張コードに付いたままにすることは、極めて望ましい目標である。また、ベルト１０は、ベルト駆動システムの負荷サイクルの一部の間または乱用の間に生じることのある一時的な大きい荷重に耐えるのが理想的である。
【００１２】
図２、２Ａ、および２Ｂから明らかなように、本発明の好ましい実施形態は、前述した従来技術と同様に配置および構成された表面織物２２、歯２４、引張コード２６、およびエラストマ２８を有する歯付きベルト２０において明白である。さらに、螺旋コード３０がベルト２０に組み込まれている。ここでは、螺旋コード３０は、「補強」コード、「ジグザグ」コード、または「経糸」コードともいう。螺旋コード３０は、限定はされないがガラス、鋼材、アラミドまたは炭素繊維のような、任意の従来の入手可能な材料からなるシングルコードまたは束ねられた複数のコードであってもよい。「コード」として単数形で述べるが、この用語の使用はそのように限定されることを意図しておらず、螺旋コード３０は必要に応じて複数のコードを有していてもよい。螺旋コード３０は、歯２４の間隔の上方にある間で引張コード２６の上を通過し、ベルトの歯２４の中へループ状に下がって歯を引張コード２６に固定する、引張コード２６の経路に沿って追従する補強材である。図２Ｂに示すように、隣接した２つの覆い部分３２Ａ、３２Ｂは、一実施形態では共通の方向で、覆い部分３２Ａ、３２Ｂの間にループ部分３４を配置して、引張コード２６の上を通る。補強コード３０の経路は、引張コード２６の中心軸に従う中心軸を持つ螺旋である。補強コード３０の螺旋軸からの半径は、ループ部分３４を形成するために必要に応じて変化する。螺旋コード３０が引張コード２６の上を通過する場所では小さく、ループ部分３４が歯２４の間を通過する場所では大きい。ベルト２０に沿って少なくとも一つの補強コード３０を各引張コード２６と連結することが好ましいが、そのようなことは本発明の実施のためには必須ではない。特殊な用途のために、必要に応じて、幾つかの引張コード２６は、それと結合した補強コード３０を有していなくてもよく、同時に他の引張コード２６は、その回りを包んだ複数の補強コード３０を有していてもよい。さらに、ループ部分３４は、２つ以上の引張コード２６の周りに形成されてもよい。
【００１３】
螺旋コード３０のループ部分３４は、歯２４の中へ下がって延び、歯２４を引張コード２６に繋ぐ。したがって、螺旋コード３０は、歯２４の剪断荷重を受け、歯の負荷が表面織物２２および歯２４のポリマーを損傷することを防止し、それによって、歯２４の折損を防止する。また、そのことは、大きい荷重が歯２４のポリマーの引裂き強度または引張コード２６への接着力を超えたときに、歯２４または歯２４の群が引張コード２６から分離することを防止する。螺旋コード３０は、歯２４の剪断力を支援し、低コストの表面織物２２およびポリマーが、与えられた性能レベルで用いられるのを可能にする。
【００１４】
覆い部分３２Ａ、３２Ｂと補強コード３０のループ部分３４との間の間隔は、ベルト２０の歯２４同士の間の間隔を補完していることに注意されたい。好ましくは、必須ではないが、その間隔は、補強コード３０のループ部分３４がベルト２０に沿って各歯２４の中へ延びて下がり、補強コード３０の覆い部分３２Ａ、３２Ｂがベルト２０に沿って隣り合う歯２４同士の間の各ギャップに位置するようなものである。しかし、歯２４に延びている補強コード３０を用いて各歯２４を引張コード２６に繋ぐ他の構成および手段は、本発明の範囲内であることを意図している。ループ部分３４は、歯２４の底へ延びてもよい。歯２４の中へ一部のみが延びていてもよい。他の組み合わせも可能である。例えば、螺旋またはジグザグコードが、２歯、３歯、または４歯ごとに形成されるように、引張コード２６の上を通る補強コード３０の一部がベルト２０に沿って延びてもよい。ジグザグパターンは、引張コード２６を横切ることなく引張コード２６の間でかつ上を通るループ部分３４を歯２４に形成することができる。他の構成も本発明を逸脱することなく当業者によって考えられる。
【００１５】
さらに、一つまたは複数の歯２４がベルト２０から切断された場合は、補強コード３０は、切断された歯２４のベルト２０との連携を、プーリからあまり力を受けない穏やかな破壊モードに維持する働きをする。（符号３０は、図２Ｂの螺旋補強コードおよび図３Ｂのジグザグ補強コードの両方を記述するために用いられることに注意されたい。したがって、この記述は両方に当てはまる。）このことは、ベルトが修理または交換されるまで、ベルトの限られた期間の動作を可能にするであろう。
【００１６】
図３、３Ａ、３Ｂは、本発明に従って構成された他の構成のベルトを示す。図示された実施形態では、経糸コード３０は、引張コード２６の経路に沿って、歯２４同士の間の上で引張コード２６を通り越し、ベルトの歯２４の中へ入るループのように下がって引張コード２６の左側と右側を交互に通って進み、歯２４を引張コード２６に固定する。図３Ｂに示すように、他の実施形態での２つの覆い部分３２Ａと３２Ｂとは、反対の方向で引張コード２６を越えて、間にループ部分３４が配置されて延びている。そのような構成は、「ジグザグ」パターンと称してもよい。他のパターンで配置されてもよい。例えば、他の形態に限定するのを意図することなく、補強コード３０は、組み合わせられた右側と左側のコードの螺旋を含む、編んだ経糸コードとして構成されていてもよい。
【００１７】
前述のことから、本発明のベルトは、穏やかな故障モードで動作できる高耐久性のベルトに対する当業界の要求を満たすということが、十分に理解される。ベルト２０は、歯２４の切断の発生を防止し、補強コード３０によって各歯２４を引張コード２６に繋ぐ働きをする。その結果、強度および性能の優れた一体化されたベルト２０が得られる。また、前述したように、高い完全性が、表面織物２２だけでなく歯２４の原料に安価な材料の使用を可能にする補強コード３０の存在によって達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来のポジティブドライブベルトの、図示のために部分的に断面で示す斜視図である。
【図１Ａ】図１に示すベルトの１Ａ-１Ａ線に沿った横断面図である。
【図２】本発明に従って構成されたポジティブドライブベルトの、図示のために一部を取り除いた斜視図である。
【図２Ａ】図１に示すベルトの２Ａ-２Ａ線に沿った横断面図である。
【図２Ｂ】図２のベルトの、本発明に従って包まれた螺旋補強コードセグメントを示す、引張コードセグメントの拡大斜視図である。
【図３】本発明に従って構成された他の実施形態のベルトの、図示のために一部を取り除き、または破線で示した斜視図である。
【図３Ａ】図３に示すベルトの３Ａ-３Ａ線に沿った横断面図である。
【図３Ｂ】図３のベルトの、本発明に従って包まれた螺旋補強コードセグメントを示す、引張コードセグメントの拡大斜視図である。
【図４】従来技術に従って構成されたポジティブドライブベルトアセンブリの斜視図である。
【符号の説明】
【００１９】
２０    ベルト
２２    表面織物
２４    歯
２６    引張コード
２８    エラストマ
３０    補強コード
３２Ａ，３２Ｂ    覆い部分
３４    ループ部分
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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