WO2014091672A1

WO2014091672A1 - 歯付ベルト

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Inventors: 栄二郎中嶋
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Abstract

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。

Description

歯付ベルト

　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。

　一般産業用途や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。

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

　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、プーリフランジと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の故障が生じやすくなる。

　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。

　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。

　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。

　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。

　　－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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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ージエンゴム（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や添加剤等が配合されていてもよい。

　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。

　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。

　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と従動プーリとの間に巻き掛けられることで、動力を伝動する。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。

　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を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。

　　－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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　　－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に等ピッチで設けられている。

　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、ナイフコーターや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。

　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の撚り糸を準備する。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。

　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。

　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、未加硫ゴム組成物が流動し、円筒金型に設けられた溝に帆布を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。

　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を脱型し、これを所定幅に輪切りにすることにより歯付ベルト１６を得る。

　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。

　－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。

　（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。

　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。

（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。

　（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。

　（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。

　（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。

　（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。

　（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。

　（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。

　（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。

　（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。

　（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。

　（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。

　（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。

　（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。

　（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。

　－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。

　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。

　－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。

　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。

　－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。

　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。

　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。

　－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。

　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）。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　以上説明したように、本開示に係る歯付ベルトは、自動車用の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。

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

Claims

　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。