JP4550985B2

JP4550985B2 - Toothed belt transmission and office equipment

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Publication number: JP4550985B2
Application number: JP2000290898A
Authority: JP
Inventors: 英昭川原; 政喜落合; 隆一城戸
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2020-09-25
Also published as: JP2002098195A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯付ベルト伝動装置及び事務用機器に関し、特に、ベルトの速度むら（速度変動）を低減させるための技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の歯付ベルトとしては、ベルト歯部の形状が台形状であるものが一般的に用いられていたが、より一層の高負荷を伝達したり、騒音をより一層低減したりするという目的で、凸形状の側面を有する歯部形状のベルトが提案され、現在では主流となっている。その歯形の１つが特開昭５０―４２２５２号公報に示されるいわゆるＳＴＰＤ歯形と呼ばれるものであり、他の１つが特開昭５９―８９８５２号公報に示されたいわゆるＨＴＤ−II歯形と呼ばれるものである。前者のＳＴＰＤ歯形は、例えばバンドー化学（株）の商品名「スーパートルクシンクロベルト」として、また後者のＨＴＤ−II歯形は、ユニッタ（株）の商品名「パワーグリップＧＴベルト」としてそれぞれ実用化されている。
【０００３】
また、この他、事務用機器における可動部の精密な位置決め駆動を目的として、特開昭６４―７４３４１号公報に示される歯付ベルトも提案されている。このものでは、図１５に示すように、ベルト８′における本体９′のランドラインＬＬ上に複数のベルト歯部１１′，１１′，…（１つのみ示す）を一定ピッチで設け、この各ベルト歯部１１′は、歯幅方向中心線Ｃ２に対し対称に配置された円弧面からなる歯元部１２′，１２′と、この歯元部１２′，１２′に連続してかつ上記歯幅方向中心線Ｃ２に対し対称に設けられた凸形状の円弧面からなる歯側面部１３′，１３′と、この歯側面部１３′，１３′に連続してかつ上記歯幅方向中心線Ｃ２に対し対称に設けられた円弧面からなる円弧面部１４′，１４′とを備え、これら円弧面部１４′，１４′同士が１つの平面からなる平面部１５′により接続されている。そして、この歯付ベルト８′の歯付プーリ１′との静的噛合い状態において、各ベルト歯部１１′の歯元部１２′がプーリ歯溝部３′の歯頂円弧部４′と略接触し、ベルト歯部１１′のプーリ歯溝部３′でのバックラッシュがベルト歯部１１′の歯元から歯先にかけて漸次増大し、プーリ歯溝部３′の深さがベルト歯部１１′の高さ以上になるように構成されている。
【０００４】
このものでは、プーリ歯溝部３′とのバックラッシュをベルト歯部１１′の歯元部１２′でなくす一方、そのプーリ歯溝部３′とのバックラッシュをベルト歯部１１′の歯元から歯先にかけて漸増させてベルト歯部１１′を歯先に向かって細くし、このことでベルト歯部１１′とプーリ歯溝部３′の歯頂円弧部４′との噛合い干渉を抑制して、この噛合い干渉に起因するベルトピッチラインの変動を低減するようにしている。尚、図１５中、５′はプーリ歯溝部３′における凹形状の歯溝側面部、６′は歯溝底部、ＰＬはベルト８′のピッチラインで、プーリ１′のピッチ円と一致している。また、理解を容易にするために、図１５ではプーリ１′の外周部をベルト８′と共に展開して示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、プリンタや複写機に代表される事務用機器においては、歯付ベルト伝動装置を利用した印字装置（画像印刷も含む）が一般的に用いられている。この印字装置では、インクやハンマ等の印字機構を装着したキャリッジを歯付ベルトに取り付けて、この歯付ベルトを歯付プーリ間に掛け渡し、プーリを正逆転させてキャリッジを往復動作させるようになっている。
【０００６】
そして、上記キャリッジによる印字精度や画像品質を高めるために、歯付ベルトの走行時の速度むら（速度変動）を可能な限り低減することが要求される。特に、プリンタにおいては、近年、カラー印刷やその高速化・高画質化が急速に進んでおり、歯付ベルトの噛合振動（噛合いによる速度むら）が印字むらや画像むらを引き起こすことがあるので、歯付ベルトの噛合速度むらの低減が強く要求されている。
【０００７】
これらプリンタ等の事務用機器には、上記ＳＴＰＤ歯形やＨＴＤ−ＩＩ歯形で歯部ピッチが３ｍｍ以下（例えば３ｍｍ、２ｍｍ、１．５ｍｍ等）の歯付ベルトが一般的に用いられており、その歯部の形状は８ｍｍピッチや５ｍｍピッチ等、比較的大きい歯部ピッチの歯形をそのまま略相似的に縮小した形状が採用される。
【０００８】
しかしながら、これらの歯形は本来、高負荷伝達の用途を目的として開発されたものであり、このため、上記速度むらを低減する要求については何等考慮されていない。
【０００９】
尚、上記した特開昭６４―７４３４１号公報に示される歯付ベルトは、速度むらの低減をある程度考慮して提案されたものではあるが、その速度むらの低減に最適な歯形とはなり得ておらず、速度むらを可及的に低減するのに不十分であった。
【００１０】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、歯付ベルトのベルト歯部の形状に工夫を凝らすことで、ベルト歯部と歯付プーリとの噛合状態を改善して、ベルト速度むらを可及的に低減させ、さらにベルトの伝動負荷性を向上させることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、歯付ベルトと歯付プーリとを組合せてなる歯付ベルト伝動装置であって、上記歯付ベルトは、ピッチライン上に抗張体が埋設されたベルト本体と、上記ベルト本体のランドライン上に一定ピッチで設けられた複数のベルト歯部とを備え、上記各ベルト歯部は、歯幅方向中心線に対し対称に配置された円弧面からなる歯元部と、上記歯元部に連続して歯部側面に位置しかつ上記歯幅方向中心線に対し対称に設けられた凸形状の円弧面からなる歯側面部と、上記歯側面部に連続するように設けられた歯先部とで構成されており、上記歯先部がベルト歯部の先端近傍に位置していて、ベルト歯部が略三角形状とされており、上記歯付プーリは、プーリ外径ライン上に一定ピッチで設けられた複数のプーリ歯溝部を備え、上記各プーリ歯溝部は、歯溝幅方向中心線に対し対称に配置された円弧面からなる歯頂円弧部と、上記歯頂円弧部に連続して歯溝幅方向中心線に対し対称に設けられた凹形状の円弧面からなる歯溝側面部と、上記両歯溝側面部同士を連続するように設けられた歯溝底部とで構成されており、上記歯付ベルトに上記歯付プーリが巻き付いて該ベルトに張力が付与された伝動状態において、上記ベルト歯部の歯側面部と上記プーリ歯溝部の歯溝側面部との間には、上記ベルト歯部の歯先側においてバックラッシュが形成されない一方、上記ベルト歯部の歯元側においてバックラッシュが形成されており、上記バックラッシュが形成されている領域において、歯高さ方向の各位置における上記歯付プーリの圧力角は歯付ベルトの圧力角よりも大きく構成されていることを特徴とする。
【００１２】
上記の構成により、従来のＳＴＰＤ歯形やＨＴＤ−II歯形を有する歯付ベルトでは、ベルト歯部の歯高さを大きくするのには限度があったが、本発明のような歯形状とすることにより、歯高さを大きくして、ベルトとプーリとが高負荷条件下で噛み合う場合でも、その噛み合いに伴うベルト歯部の歯飛び（ジャンピング）を抑制することができる。
【００１３】
歯付ベルトの歯部が駆動側の歯付プーリの歯溝部に噛み込むとき、与えられる負荷トルクの影響によりベルト歯部はプーリ歯溝部の位置に対し若干遅れた位置で噛み込むので、まず、ベルト歯部の走行方向後側の歯部側面がプーリ歯溝部の側面に接触する。このとき、ベルトのスパン（プーリに巻き付いていない部分）でベルトピッチラインがベルトスパンと直交する方向に上下動することにより、噛合い速度むらが発生する。従来技術のように、プーリ圧力角がベルト圧力角と等しい、又はプーリ圧力角がベルト圧力角よりも小さい場合には、ベルト歯部がプーリ歯溝部に完全に噛み合った状態で、ベルト歯部側面の歯元部がプーリ歯溝側面に接触している。つまり、プーリ歯溝部の幅方向中心線に対してベルト歯部の幅方向中心線が大きくずれているため、次に噛み合うベルト歯部はそのベルト歯部側面がプーリ歯溝部側面に干渉しやすい状態で噛み込むことになる。
【００１４】
これに対して本発明のように、プーリの圧力角をベルトの圧力角よりも大きく構成すれば、ベルト歯部のプーリ歯溝部への噛み込みの過程でベルト歯部の幅方向中心線がプーリ歯溝部の幅方向中心線に近づいていく効果（歯のセンタリング効果）が生じるので、次に噛み込むベルト歯部は、ベルト歯部側面がプーリ歯溝部側面に干渉しにくくなり、噛み合い時の干渉を最小限に抑えることができる。
【００１５】
また、上記ピッチラインが上下動する要因の１つとして、ベルト歯部の走行方向後側の歯部側面がプーリ歯溝部の側面に接触する際に発生する衝撃力がベルトのピッチライン上の抗張体に伝達するということがある。
【００１６】
そのとき、衝撃力は接触位置から抗張体へ伝わるときに弾性体からなるベルト歯部及びベルト本体を介するために、この衝撃力は接触位置から抗張体へ向かうに従って減衰される。
【００１７】
すなわち、接触位置が抗張体に近くなるほど上記弾性体による衝撃力の減衰量が小さくなるので、抗張体への衝撃力の伝達量は大きくなり、この衝撃力によるピッチラインの押上げ量は大きくなる。換言すれば、ベルト歯部のプーリ歯溝部への接触がピッチラインに近づいてなされるほど速度むらが大きくなるのである。
【００１８】
したがって、上記の如く構成することにより、ベルト歯部のプーリ歯溝部への接触がピッチラインから離れたベルト歯部の先端においてなされるので、速度むらを小さくすることができる。
【００１９】
請求項２の発明では、請求項１の歯付ベルト伝動装置において、歯付ベルトが歯付プーリに巻き付いて該ベルトに張力が付与された伝動状態で、ベルト歯部間のランド部がプーリ外径部に接触しないように構成されていることを特徴とする。
【００２０】
こうすると、ベルトのランド部がプーリ外径部に円弧状に巻き付いた後にベルト歯部がプーリ歯溝部へ噛み込む際、ベルト歯部はベルト本体のピッチライン上の点を回動中心として回動しながらプーリ歯溝部に噛み込むが、そのピッチライン上の点の回動中心は、ベルトランド部とプーリ外径部とが接触状態にある場合のように、噛み込もうとする対象のプーリ歯溝部のベルト走行方向前側の歯元付近における歯頂円弧部に対応する点ではなくて、ベルトランド部とプーリ外径部とが非接触状態であるが故に、上記対象のプーリ歯溝部よりもベルト走行方向前側に位置するプーリ歯溝部の後側歯元付近における歯頂円弧部に対応する点にずれ、ベルト歯部はこの点を回動中心として回動しながら対象のプーリ歯溝部に噛み込むようになる。このことで、上記ベルトランド部とプーリ外径部とが接触状態である場合に比べて、ベルト歯部の回動半径が大きくなり、その歯側面部の歯先側の回動軌跡の突出量が小さくなってプーリ歯溝部の歯溝側面部と干渉し難くなり、ベルト歯部はプーリ歯溝部に滑らかに滑り込んで、ベルト歯部のプーリ歯溝部との噛合い干渉に起因するベルトの速度むらをさらに小さくすることができる。
【００２１】
また、一般に、歯付ベルト伝動装置におけるプーリと歯付ベルトとの間の負荷の伝動は、プーリ歯溝部及びベルト歯部間の噛合い伝動に加え、プーリ外径部及びベルトランド部の間の摩擦伝動によってもなされ、プーリの回転速度の変動がこれら２つの伝動態様によって歯付ベルトへ伝えられて、歯付ベルトの速度むらが発生するが、ベルトランド部とプーリ外径部とが非接触状態であると、上記プーリ及びベルト間の負荷伝動の態様のうち、後者のプーリ外径部とベルトランド部との摩擦伝動が取り除かれるので、このベルトランド部の摩擦伝動によるプーリの回転速度変動のベルトへの伝達が防止され、ベルト歯部のうち、ベルトのランドラインとプーリの外径ラインとの間の部分がその弾性によりプーリの回転速度変動を吸収するようになり、このプーリの回転速度変動が上記噛合い伝動によってベルトへ伝達されるのを抑制して、ベルトの速度むらをさらに小さくすることができる。
【００２２】
請求項３の発明では、事務用機器として、上記歯付ベルト伝動装置が装備されていて、その歯付ベルトにキャリッジが取り付けられているものとする。このことで、歯付ベルト伝動装置の作動時に、キャリッジを移動させて印字等をするとき、ベルトの速度むらによるキャリッジの速度変動が小さくなるので、キャリッジによる印字精度や画像品質を高めることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図３は本発明の実施形態に係る歯付ベルト伝動装置Ａの全体構成を示し、この伝動装置Ａは、プリンタや複写機に代表される事務用機器に装備されるものである。図３において、１は歯付プーリからなる駆動プーリ、２は同様の従動プーリで、これらプーリ１，２は例えば水平方向に対向して配置されている。両プーリ１，２間には歯付ベルト８が噛合い状態で巻き掛けられ、この歯付ベルト８の下側スパンにはインクやハンマ等の印字機構（図示せず）を装着したキャリッジ１９が取付部１９ａにて移動一体に取付固定されており、駆動プーリ１，２を正転又は逆転させて歯付ベルト８を走行移動させることにより、キャリッジ１９をプーリ１，２間で往復動作させるようにしている。
【００２４】
図２に拡大して示すように、上記歯付プーリからなる駆動又は従動プーリ１，２は、外周のプーリ外径ライン上に一定ピッチで設けられた複数のプーリ歯溝部３，３，…（１つのみ図示する）を備えている。この各プーリ歯溝部３は、その歯溝幅方向中心線Ｃ１に対し対称に配置された円弧半径ｒ１Ｐの円弧面からなる１対の歯頂円弧部４，４と、これら両歯頂円弧部４，４に連続して上記歯溝幅方向中心線Ｃ１に対し対称に設けられ、ピッチ円ＰＣの近傍（後述のプーリ１，２に噛み合うベルト８の歯部１１における歯側面部１３の円弧面中心点Ｏ１Ｂよりもベルト８背面側の位置）に中心点Ｏ１Ｐを有しかつベルト８の歯幅Ｗよりも大きい円弧半径ＲＰの凹形状の円弧面からなる１対の歯溝側面部５，５と、これら両歯溝側面部５，５同士を連続するように設けられた歯溝底部６とで構成されている（尚、図２においては、理解を容易にするためにプーリ１，２の外周をベルト８と共に展開した状態で示している）。
【００２５】
一方、上記歯付ベルト８は、図１に拡大して示すように、弾性材からなるベルト本体９を備えている。このベルト本体９はゴム製又はポリウレタン製であるのが好ましく、その他、例えば合成樹脂系等の材料でもよい。ゴム製の場合、クロロプレンゴムが用いられる他、ＮＢＲ、ＳＢＲ、ＥＰＤＭ等でもよく、そのゴムの硬度はＪＩＳ−Ａで６５〜８５°程度のものがよい。ベルト本体９をポリウレタン製とする場合、そのポリウレタンは熱硬化性でかつエーテル系のものが用いられるが、熱可塑性やエステル系のものでもよい。
【００２６】
また、上記ベルト本体９のピッチラインＰＬ上に抗張体としての心線（図示せず）が埋設されている。この心線は、ベルト本体９がゴム製又はポリウレタン製のいずれであっても、主としてガラス繊維、アラミド繊維が用いられ、カーボンやＰＢＯ等の繊維でもよい。また、事務用機器の消費電力を低減するために、ロストルクが小さくなるように細径の心線が望ましい。
【００２７】
また、ベルト８の速度むらを低減する狙いからみて、ベルト８のピッチラインＰＬを安定して維持するために、ベルト８の曲げ剛性を低くする点、また、負荷がかけられたときの歯ピッチの維持により噛合干渉を低減し、事務用機器の起動時の速度変動を素早く減衰させるために、ベルト８の引張弾性率を高くする点を考慮すると、高弾性率の心線を用いるのがよい。
【００２８】
上記ベルト本体９のランドラインＬＬ上には、歯元幅Ｗ（ベルト歯部１１の後述する両方の歯側面部１３，１３の歯元方向の円弧延長線とランドラインＬＬとの交差位置間の寸法）を有する複数の歯部１１，１１，…（１つのみ図示する）がベルト長さ方向に一定の歯ピッチＰＢで形成され、この歯部１１，１１間にあるベルト本体９の底面に、ランドラインＬＬ上に位置するランド部１２が設けられている。上記ベルト歯部１１のピッチＰＢは、上記歯元幅Ｗに対し、ＰＢ＝１．３７Ｗ〜１．４７Ｗとされている。
【００２９】
上記の如くベルト本体９がゴム製である場合、その歯部１１の表面に合成繊維製の織布（図示せず）が貼り付けられる。その織布はポリアミド繊維が望ましいが、ポリエステル繊維でもよい。織布は通常、ＲＦ処理、エポキシ処理、ＲＦＬ処理等の接着処理が施され、糊ゴムにより処理される。この糊ゴム処理は、織布の表裏両面に行われることもあるが、特に事務用機器の用途ではベルト８表面からのゴム粉の飛散を嫌い、しかもベルト８の速度むらの低減という目的からみてベルト８表面の摩擦係数を低くしておく必要があるために、歯部１１の表面となる側にゴム処理を行わないのが好ましい。
【００３０】
一方、ベルト本体９がポリウレタン製である場合、歯部１１の表面に織布は設けられておらず、ベルト本体９に心線のみが埋め込まれたものとなる。
【００３１】
本発明の特徴は、上記各ベルト歯部１１の形状にある。すなわち、図１に示すように、各ベルト歯部１１は、そのベルト長さ方向両側に、ベルト歯部１１の歯幅方向中心線Ｃ２（ベルト長さ方向の中心線）に対し対称に位置しかつランド部１０に連続する所定半径ｒ１Ｂの円弧面からなる１対の歯元部１２，１２と、これらの歯元部１２，１２に連続して歯部１１の側面に位置しかつ上記歯幅方向中心線Ｃ２に対し対称に設けられ、円弧半径ＲＢの凸形状の円弧面からなる１対の歯側面部１３，１３と、これら両歯側面部１３，１３の円弧面の円弧状の歯先側延長線１３ａよりも歯元側（内側）に位置し、両歯側面部１３，１３同士を連続するように設けられ、歯先部１７がベルト歯部１１の先端近傍に位置していて、歯先部１７の円弧半径の大きさが、歯側面部１３の円弧半径の大きさの０．３０倍以下であるようになされており、ベルト歯部１１が略三角形状とされている。尚、歯先部１７の円弧半径の大きさが歯側面部１３の円弧半径の大きさの０．１５倍以下であるとさらに好ましい。また、歯先部１７の形状は上記の構成に限らず、歯側面部１３に連続するように設けられていればよい。
【００３２】
上記各歯側面部１３の円弧面の中心点Ｏ１Ｂは、上記ベルト８のピッチラインＰＬ上又はその近傍、具体的には歯幅Ｗ（歯部１１の幅）に対し、ランドラインＬＬからａ＝０．１３〜０．４２Ｗでベルト歯部１１の歯幅方向中心線Ｃ２からｂ＝０．２５〜０．８１Ｗの範囲に位置するのが望ましい。また、この各歯側面部１３の円弧面の円弧半径ＲＢは、ＲＢ＝０．７〜１．５Ｗに設定する。
【００３３】
そして、上記歯付ベルト８のベルト歯部１１側面の歯側面部１３においてランドラインＬＬから歯高さ方向に０．３Ｗ離れた基準位置Ｄでの０．３Ｗ圧力角θＢはθＢ＝２６〜３９°とされ、最適値はθＢ＝３１°（図示例のもの）である。
【００３４】
そして、図２に示すように、ベルトにプーリが巻き付いてベルトに張力が付与された伝動状態において、ベルト歯部１１の歯側面部１３及びプーリ歯溝部３の歯溝側面部５の歯高さ方向の各位置における歯付プーリ１，２の圧力角が歯付ベルト８の圧力角よりも大きく構成されている。
【００３５】
言い換えると、ベルトにプーリが巻き付いてベルトに張力が付与された伝動状態において、ベルト歯部１１の歯側面部１３及びプーリ歯溝部３の歯溝側面部５の歯高さ方向の各位置における歯付プーリ１，２の圧力角は、歯付ベルト８の歯先側においてこのベルトの圧力角と同じ大きさである一方、歯元側においてそのベルトの圧力角よりも大きく構成されている。
【００３６】
さらに換言すれば、上記ベルト歯部１１の側面（歯幅方向の側面）とプーリ歯溝部３の側面（歯溝幅方向の側面）との間のバックラッシュがベルト歯部１１の歯元部１２，１２から歯先部１７に向かって小さくなるように構成されている。
【００３７】
このようにすることで、歯付ベルト８の歯部１１が歯付プーリ１の溝部３に噛み込むとき、ベルト８のピッチラインＰＬから離れたベルト歯部１１の先端側で、ベルト歯部１１の走行方向後側の歯部側面とプーリ歯溝部３の側面とが接触するようになる。
【００３８】
さらに、図２に示すように、ベルト歯部とプーリ歯溝部との噛み合い時に、そのベルト歯部の側面とプーリ歯溝部の側面との間のバックラッシュがベルト歯部の歯先部において無いように構成されている。
【００３９】
そのとき、図７に示すように、従来のＳＴＰＤ歯形やＨＴＤ−II歯形を有する歯付ベルト８′では、ベルト歯部の歯高さＨ′（同図に破線で示すベルト歯部のランドラインＬＬから歯先部までの高さ）を大きくするのには限度があったが、本発明のような歯形状とすることにより、歯高さＨ（同図に実線で示すベルト歯部１１のランドラインＬＬから歯先部１７までの高さ）を従来のものの歯高さＨ′よりも大きくすることができ、ベルトとプーリとが高負荷条件下で噛み合う場合でも、その噛み合いに伴うベルト歯部の歯飛び（ジャンピング）を抑制することができる。
【００４０】
そして、この実施形態においては、図４に示すように、歯付ベルト８の歯部１１が駆動側の歯付プーリ１の歯溝部３に噛み込むとき、与えられる負荷トルクの影響によりベルト歯部１１はプーリ歯溝部３の位置に対し若干遅れた位置で噛み込むので、まず、ベルト歯部１１の走行方向後側の歯部１１側面がプーリ歯溝部３の側面に接触位置Ｓにおいて接触する（尚、図４及び後述の図５及び６においては、理解を容易にするために、プーリ１，２及びベルト８が共に展開した状態を示し、さらにベルト歯部１１側面とプーリ歯溝部３の側面との接触状態を概略的に示している。）。
【００４１】
そして、ベルト８のスパン（プーリに巻き付いていない部分）でベルトピッチラインＰＬがベルトスパンと直交する方向に上下動することにより、噛合い速度むらが発生する。従来技術のように、プーリ圧力角がベルト圧力角と等しい、又はプーリ圧力角がベルト圧力角よりも小さい場合には、ベルト歯部１１がプーリ歯溝部３に完全に噛み合った状態で、ベルト歯部１１側面の歯元部がプーリ歯溝３側面に接触している。つまり、プーリ歯溝部３の幅方向中心線Ｃ１に対してベルト歯部１１の幅方向中心線Ｃ２が大きくずれているため、次に噛み合うベルト歯部１１はそのベルト歯部１１側面がプーリ歯溝部３側面に干渉しやすい状態で噛み込むことになる。
【００４２】
これに対して本発明のように、プーリ１，２の圧力角をベルト８の圧力角よりも大きく構成すれば、ベルト歯部１１のプーリ歯溝部３への噛み込みの過程でベルト歯部１１の幅方向中心線Ｃ２がプーリ歯溝部３の幅方向中心線Ｃ１に近づいていく効果（歯のセンタリング効果）が生じるので、次に噛み込むベルト歯部１１は、ベルト歯部１１側面がプーリ歯溝部３側面に干渉しにくくなり、噛み合い時の干渉を最小限に抑えることができる。
【００４３】
また、上記ピッチラインＰＬが上下動する要因の１つとして、ベルト歯部１１の走行方向後側の歯部１１側面がプーリ歯溝部３の側面に接触する際に発生する衝撃力がベルト８のピッチラインＰＬ上の心線に伝達するということがある。
【００４４】
このとき、衝撃力は接触位置Ｓから心線へ伝わるときに弾性体からなるベルト歯部１１及びベルト本体９を介するために、この衝撃力は接触位置Ｓから心線へ向かうに従って減衰される。
【００４５】
すなわち、接触位置が心線に近くなるほど上記弾性体による衝撃力の減衰量が小さくなるので、心線への衝撃力の伝達量は大きくなり、この衝撃力によるピッチラインＰＬの押上げ量は大きくなる。換言すれば、ベルト歯部１１のプーリ歯溝部３への接触がピッチラインＰＬに近づいてなされるほど速度むらが大きくなるのである。
【００４６】
ここで、ベルト歯部及びプーリ歯溝部の形状について、従来のものを図５及び図６に示し、これら従来のものと図４に示す本発明のものとを比較して説明する。まず、図５には図１５に示した上述の特開昭６４―７４３４１号公報に開示された歯付ベルト（以降ＳＴ歯形と呼ぶ）に関して、ベルト歯部１１′の走行方向後側の歯部側面とプーリ歯溝部３′の側面との接触位置Ｓにおける接触状態を概略的に示している。
【００４７】
また、図６には、ベルト８″における本体９″のランドライン上に複数のベルト歯部１１″，１１″，…を一定ピッチで設け、この各ベルト歯部１１″は、歯幅方向中心線に対し対称に配置された円弧面からなる歯元部１２″，１２″と、この歯元部１２″，１２″に連続してかつ上記歯幅方向中心線に対し対称に設けられた凸形状の円弧面からなる歯側面部１３″，１３″と、この歯側面部１３″，１３″に連続してかつ上記歯幅方向中心線に対し対称に設けられた円弧面からなる歯先部１４″，１４″とを備え、これら歯先部１４″，１４″同士が１つの平面からなる歯先面１５″により接続されてなる歯付ベルト８″であって、この歯付ベルト８″の歯付プーリ１″との静的噛合い状態においてベルト歯部１１″側面とプーリ歯溝部３″との間のバックラッシュがこのベルト歯部１１″側面に沿って略平行となる歯付ベルト（以降ＳＴＳ歯形と呼ぶ）に関して、ベルト歯部１１″の走行方向後側の歯部側面とプーリ歯溝部３″の側面との接触位置Ｓにおける接触状態を概略的に示している。
【００４８】
図５に示すＳＴ歯形のものでは、バックラッシュはベルト歯部１１″の歯元側から歯先側へ向かって漸増しているので、接触位置Ｓはベルト歯部１１″の歯元側となる。一方、図４に示す本発明のものでは、図５に示すものとは逆に、バックラッシュはベルト歯部の歯元側から歯先側へ向かって漸減しているので、接触位置Ｓはベルト歯部１１の歯先側となる。
【００４９】
すなわち、本発明の図４における接触位置Ｓとベルト８のピッチラインＰＬまでの距離ｈ１は、従来の図５における接触位置Ｓとベルト８′のピッチラインＰＬまでの距離ｈ２よりも長くとることができるので、ベルト歯部とプーリ歯溝部側面との接触による衝撃力の伝達を緩和する効果が大きくなる。
【００５０】
また、図６に示すＳＴＳ歯形のものでは、バックラッシュはベルト歯部１１″の歯元側から歯先側へ亘って略平行となっているため、この歯元側から歯先側へ亘る部分が接触部分となり、接触位置Ｓはこの接触部分の略中心にある。
【００５１】
すなわち、上記のＳＴ歯形のものと同様に、本発明の図４における接触位置Ｓとベルト８′のピッチラインＰＬまでの距離ｈ１は、従来の図６における接触位置Ｓとベルト８″のピッチラインＰＬまでの距離ｈ３よりも長くとることができるので、ベルト歯部とプーリ歯溝部側面との接触による衝撃力の伝達を緩和する効果が大きくなる。
【００５２】
したがって、上記の如く構成することにより、従来の歯付伝動装置よりも、ベルト歯部１１のプーリ歯溝部３への接触がピッチラインＰＬから離れたベルト歯部１１の先端側においてなされるので、速度むらを小さくすることができる。
【００５３】
また、上記ピッチラインＰＬの上下動量は、ベルト歯部１１がプーリ歯溝部３に滑り込む際に発生する反力と、その反力によってベルト８が上側に押し上げられたときに発生するベルト張力の分力とによって決まるため、接触位置がベルト歯部１１とプーリ歯溝部３との完全噛合位置から離れるほどベルト張力の分力が小さくなってピッチラインＰＬの押上げ量が大きくなり、ベルト歯部１１のプーリ歯溝部３への接触が早期であると速度むらが大きくなる。
【００５４】
したがって、従来の歯付ベルト８では、図８（ｂ）に示すように、上記したベルト歯部１１側面の０．３Ｗ圧力角θＢが小さい（θＢ＝２０．８〜２５．３°）ので、ベルト歯部１１の側面がプーリ歯溝部３の側面に早く接触するのに対し、この実施形態では、図８（ａ）に示す如く、上記０．３Ｗ圧力角θＢがθＢ≧２６°と従来よりも大きいので、ベルト歯部１１のプーリ歯溝部３側面との接触は遅くなり、このことによってベルト８の速度むらを低減することができる。
【００５５】
一方、このように、ベルト歯部１１の側面はプーリ歯溝部３の側面と接触した後に滑り込む反力とベルト張力の分力とによってベルトスパンの移動量が決まり、そのときに、０．３Ｗ圧力角θＢが大き過ぎると、ベルト歯部１１がプーリ歯溝部３に滑り込む際に発生する反力の垂直方向（ベルトスパンと直交する方向）の成分が大きくなり過ぎ、容易に滑り込めなくなってベルトピッチラインＰＬが押し上げられ、却ってベルト８の速度むらが増大するが、この実施形態では、上記０．３Ｗ圧力角θＢはθＢ≦３９°であるので、ベルト歯部１１がプーリ歯溝部３にスムーズに滑り込むようになり、ベルト８の速度むらの増大を抑えることができる。つまり、０．３Ｗ圧力角θＢの最適範囲をθＢ＝２６〜３９°とすることで、ベルト８の速度むらを可及的に低減することができる。
【００５６】
また、上記ベルト歯部１１の歯側面に位置する歯側面部１３の円弧半径ＲＢは、ランドラインＬＬ上での歯元幅Ｗに対し、ＲＢ＝０．７Ｗ〜１．５Ｗとされているので、次の作用効果が得られる。すなわち、上記のように、０．３Ｗ圧力角θＢを大きくすることによって、ベルト歯部１１のプーリ歯溝部３への噛込み時にベルト歯部１１のプーリ歯溝部３への接触が遅くなり、これにより速度むらを小さくすることができるが、同じ０．３Ｗ圧力角θＢを有する歯形であっても、その歯形の歯側面部１３の円弧半径ＲＢによってベルト歯部１１のプーリ歯溝部３への滑込み易さが異なるため、速度むらに影響する。つまり、ベルト８のプーリ１，２への噛込みにおいて、ベルト８のランド部１０がプーリ１，２の歯頂部に巻き付くときには、ベルト８はプーリ１，２に円弧状に巻き付くが、ランド部１０が巻き付いた後にベルト歯部１１がプーリ歯溝部３へ噛み込むときには、ベルト歯部１１は歯の走行方向前側の歯元付近におけるピッチラインＰＬ上の点を支点（回転中心）として、プーリ歯溝部３に噛み込む。このとき、歯側面部１３の円弧半径ＲＢが大き過ぎると（例えばＲＢ＝１．６Ｗ）、図９（ｂ）に示すように、ベルト歯部１１の歯先部２０付近がプーリ歯溝部３の側面に干渉しながら滑り込む一方、逆に歯側面部１３の円弧半径ＲＢが小さ過ぎる場合（例えばＲＢ＝０．６５Ｗ）は、図９（ｃ））に示す如く、ベルト歯部１１の側面がプーリ歯溝部３の歯頂円弧部４付近に干渉しながら滑り込むこととなり、こうしてベルト歯部１１の歯先部２０付近又は側面が干渉しながら滑り込むことによって、噛込み時に発生するプーリ１，２からの反力が大きくなり、ピッチラインＰＬが押し上げられて速度むらが大きくなる。
【００５７】
しかし、この実施形態のように、ベルト歯部１１の歯側面部１３の円弧半径ＲＢがベルト歯元幅Ｗと略等しければ（ＲＢ＝０．７Ｗ〜１．５Ｗ）、図９（ａ）に例示するように、上記の如き干渉は殆ど発生せず、滑らかに滑り込むことができて速度むらが小さくなる。よって、歯側面部１３の円弧半径ＲＢが歯元幅Ｗに対し、ＲＢ＝０．７Ｗ〜１．５Ｗの範囲であれば、ベルト８の速度むらの低減に有効である。
【００５８】
また、歯付ベルト８の歯ピッチＰＢは、歯元幅Ｗに対し、ＰＢ＝１．３７Ｗ〜１．４７Ｗとされているので、以下の作用効果を奏する。すなわち、ベルト８の速度むらを低減させるためには、ベルト８の歯ピッチＰＢができるだけ小さくてプーリ歯数が多い方が、多角形効果が小さく（より一層円に近く）なるので、有利であり、ＰＢ＝１．４７Ｗ以下であれば、従来のものに比べて、速度むらが小さくなる。一方、ＰＢ＝１．３７Ｗ未満では、プーリ歯頂部が狭くなり過ぎ、プーリ１，２の強度や加工性に問題がある。このため、この実施形態のように、ＰＢ＝１．３７Ｗ〜１．４７Ｗとすることで、プーリ１，２の強度や加工性の問題を招くことなく、ベルト８の速度むらを低減することができる。
【００５９】
−変形例−
図８は、本実施形態の変形例を示し（尚、図２と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する）、歯付ベルトが歯付プーリに巻き付いてそのベルトに張力が付与された伝動状態で、ベルト歯部１１，１１間のランド部１０とプーリ外径部３０とが非接触状態となるように構成したものである。
【００６０】
したがって、この変形例の場合、歯付ベルト８のランド部１０がプーリ外径部３０に円弧状に巻き付いた後にベルト歯部１１がプーリ歯溝部３へ噛み込む際、ベルト歯部１１はベルト本体９のピッチラインＰＬ上の点Ｏを回動中心として回動しながらプーリ歯溝部３に噛み込むが、そのピッチラインＰＬ上の回動中心Ｏは、ベルトランド部１０とプーリ外径部３０とが接触状態にある場合のように、噛み込もうとする対象のプーリ歯溝部３のベルト走行方向前側の歯元付近における歯頂円弧部４に対応する点ではなくて、上記対象のプーリ歯溝部３よりもベルト走行方向前側に位置するプーリ歯溝部３の歯元付近における歯頂円弧部４に対応する点Ｏ′にずれ、ベルト歯部１１はこの点Ｏ′を回動中心として回動しながらプーリ歯溝部３に噛み込むようになる。このことで、上記ベルトランド部１０とプーリ外径部３０とが接触状態である場合に比べて、ベルト歯部１１の回動半径が大きくなり、その歯側面部１３の歯先側の回動軌跡の突出量が小さくなってプーリ歯溝部３の歯溝側面部５と干渉し難くなり、ベルト歯部１１はプーリ歯溝部３に滑らかに滑り込むことができ、両者の噛合い干渉に起因するベルト８の速度むらをさらに小さくすることができる。
【００６１】
また、一般に、プーリ１，２と歯付ベルト８との間の負荷の伝動は、プーリ歯溝部３及びベルト歯部１１間の噛合い伝動に加え、プーリ外径部３０及びベルトランド部１０の間の摩擦伝動によってもなされ、プーリ１，２の回転速度の変動がこれら２つの伝動態様によって歯付ベルト８へ伝えられて、その歯付ベルト８の速度むらが発生するが、ベルトランド部１０とプーリ外径部３０とが非接触状態であると、上記プーリ１，２及びベルト８間の負荷伝動の態様のうち、後者のプーリ外径部３０とベルトランド部１０との摩擦伝動が取り除かれるので、このベルトランド部１０の摩擦伝動によるプーリ１，２の回転速度変動のベルト８への伝達が防止され、ベルト歯部１１のうちベルト８のランドラインＬＬとプーリ１，２の外径ラインとの間の部分の弾性によりプーリ１，２の回転速度変動が吸収されるようになり、このプーリ１，２の回転速度変動が上記噛合い伝動によってベルト８へ伝達されるのを抑制して、ベルト８の速度むらをさらに小さくすることができる。
【００６２】
尚、上記実施形態及び変形例では、ベルト歯部１１の側面とプーリ歯溝部３の側面との間のバックラッシュがベルト歯部１１の歯元部１２から歯先部１７に向かって小さくなっている構成としたが、ベルト歯部１１の歯先側の所定部分においてバックラッシュが歯元側から歯先側に向かって小さくなるようにし、その所定部分から歯元側では、歯高さ方向の各位置におけるバックラッシュが等しくなるようにしてもよい。
【００６３】
また、上記実施形態及び変形例では、プリンタや複写機等の事務用機器に装備された歯付ベルト８及び伝動装置Ａについて説明しているが、本発明は、事務用機器以外の歯付ベルト及び伝動装置に対しても適用できるのはいうまでもない。
【００６４】
【実施例】
次に、具体的に実施した実施例について説明する。歯付ベルト及び歯付プーリからなる伝動装置を製作してそのベルトの速度むらを測定装置で実測する台上試験を実施した。すなわち、本発明例として、図１及び２に示す実施形態の構成で、ベルトの歯先を尖った状態とするために小さい円弧面で構成し、ベルト８の０．３Ｗ圧力角が２９．２°で、プーリの０．３Ｗ圧力角を３１．１°とし、プーリと噛み合った状態でプーリ歯溝部側面とベルト歯部側面との間のバックラッシュがベルトの歯先部において無い歯付ベルト及び歯付プーリを製作する一方（本発明例）、従来例として、ベルトの０．３Ｗ圧力角が２５．３°で、プーリの０．３Ｗ圧力角が同じ２５．３°で、ベルトの歯先部が平面で構成された歯付ベルト及び歯付プーリを製作した。
【００６５】
その各々の寸法は下記の表１の通りである。尚、寸法値はベルト歯部のピッチ（２．１１７ｍｍ）を「１．０」とする指数で表している。
【００６６】
【表１】

【００６７】
具体的には、歯付ベルトは歯ピッチ２．１１７ｍｍの円弧歯形状の歯部を持つゴム製のもので、そのゴムは硬度７０°のクロロプレンゴムで、心線は径０．３ｍｍのガラス繊維からなる。織布はポリアミドウーリー加工糸からなり、ＲＦ処理と、裏面のみのゴム糊処理とを施した。
【００６８】
そして、これらの歯付ベルトについて、実際の走行時の速度むらを図１１に示すベルト速度むら測定装置により測定した。この測定装置は、試験用の歯付ベルト８を巻き掛ける歯付プーリからなる駆動及び従動プーリ１，２を備えており、その従動プーリ２への静荷重ＤＷによりベルト張力を付与しかつ従動プーリ２を無負荷にした状態で駆動プーリ１を図で矢印の方向に回転させ、そのときのベルト８の緩み側スパンにおいて駆動プーリ１の軸心からｄ１＝１０ｍｍ離れた部位に対し、その部位からベルト側方にｄ２＝１００±２ｍｍ離れた位置のプローブ４３からレーザ光４３ａを当て、そのプローブ４３の出力信号に基づいて速度むら測定器４４によりベルト４０の速度むらを測定し、この速度むらの周波数をＦＦＴ４５により解析してパソコン４６に取り込み、そのデータをプリンタ４７によりプリントするようにしたものである。この速度むら測定装置の測定データを図１２に、またベルト８の速度むらの周波数を分析したデータを図１３及び１４にそれぞれ示す（図１３は本発明例を、図１４は従来例をそれぞれ示している）。また、それぞれの噛み合い周波数での速度変動は、発明例が０．０３％、従来例が０．１３％であり、本発明の構成により、ベルトの速度変動が著しく低減されることが裏付けられた。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によると、ベルト歯部のプーリ歯溝部へのセンタリング効果が生まれ、噛み込み時の干渉を最小限に抑えることができることに加えて、ピッチラインから離れたベルト歯部の先端においてベルト歯部とプーリ歯溝部とを接触させることができ、速度むらを小さくすることができる。
【００７０】
請求項２の発明によると、歯付ベルトが歯付プーリに巻き付いてベルトに張力が付与された伝動状態で、ベルト歯部間のランド部がプーリ外径部に接触しないように構成することにより、このプーリの回転速度変動が噛み合い伝動によってベルトへ伝達されるのを抑制して、ベルトの速度むらを小さくすることができる。
【００７１】
請求項３の発明によると、上記歯付ベルト伝動装置が装備されていて、その歯付ベルトにキャリッジが取り付けられている事務用機器としたことにより、その事務用機器のキャリッジの速度変動を小さくして印字精度や画像品質を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における歯付ベルトの歯部を拡大して示す断面図である。
【図２】実施形態における歯付ベルト伝動装置の歯付ベルトの歯部が歯付プーリに噛み合った状態を展開して示す拡大断面図である。
【図３】歯付ベルト伝動装置の全体構成を概略的に示す正面図である。
【図４】実施形態において歯付ベルトの歯部が歯付プーリの歯溝部に噛み合う状態を概略的に示す説明図である。
【図５】従来の歯付ベルトの歯部が歯付プーリの歯溝部に噛み合う状態を概略的に示す図４相当図である。
【図６】従来の歯付ベルトの歯部が歯付プーリの歯溝部に噛み合う状態を概略的に示す図４相当図である。
【図７】本実施形態のベルト歯部を従来のベルト歯部と比較して示す説明図である。
【図８】歯付ベルトの歯部が歯付プーリの歯溝部に噛み合う状態を概略的に示す説明図である。
【図９】ベルト歯部の歯側面部の円弧半径の大きさに応じた噛合状態を示す説明図である。
【図１０】変形例を示す図２相当図である。
【図１１】ベルトの速度むら測定装置を示す図である。
【図１２】ベルトの速度むら測定装置の測定データを示す図である。
【図１３】本発明のベルトの速度むらの周波数を分析したデータを示す図である。
【図１４】従来のベルトの速度むらの周波数を分析したデータを示す図である。
【図１５】従来の歯付ベルトの歯部が歯付プーリに噛み合った状態を示す図２相当図である。
【符号の説明】
Ａ歯付ベルト伝動装置
１，２プーリ（歯付プーリ）
３プーリ歯溝部
４歯頂円弧部
５歯溝側面部
６歯溝底部
Ｃ１歯溝幅方向中心線
８歯付ベルト
９ベルト本体
１０ランド部
１１ベルト歯部
１２歯元部
１３歯側面部
１７歯先部
１９キャリッジ
２０歯先部
３０プーリ外径部
ＬＬランドライン
ＰＬピッチライン
ＰＢピッチ
Ｃ２歯幅方向中心線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a toothed belt transmission device and office equipment, and particularly to a technical field for reducing belt speed unevenness (speed fluctuation).
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of toothed belt, a belt having a trapezoidal shape is generally used. However, a higher load can be transmitted and noise can be further reduced. To this end, a tooth-shaped belt having a convex side surface has been proposed and is now mainstream. One of the tooth profiles is a so-called STPD tooth profile disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 50-42252, and the other is a so-called HTD-II tooth profile disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-89852. is there. The former STPD tooth profile is put into practical use, for example, under the trade name “Super Torque Synchro Belt” of Bando Chemical Co., Ltd., and the latter HTD-II tooth profile as the product name “Power Grip GT Belt” of Unitta Corporation. ing.
[0003]
In addition, a toothed belt disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-74341 has been proposed for the purpose of precise positioning driving of a movable part in office equipment. As shown in FIG. 15, a plurality of belt teeth 11 ', 11',... (Only one is shown) are provided at a constant pitch on the land line LL of the main body 9 'of the belt 8'. The belt tooth portion 11 ′ includes tooth base portions 12 ′ and 12 ′ having circular arc surfaces arranged symmetrically with respect to the tooth width direction center line C <b> 2, and continuous with the tooth base portions 12 ′ and 12 ′ and the teeth. Tooth side surface portions 13 'and 13' made of convex circular arc surfaces provided symmetrically with respect to the width direction center line C2, and the tooth width direction center line C2 continuous to the tooth side surface portions 13 'and 13'. The circular arc surface portions 14 'and 14' are formed symmetrically with respect to each other, and the circular arc surface portions 14 'and 14' are connected to each other by a flat surface portion 15 'formed of one plane. In the static meshing state of the toothed belt 8 ′ with the toothed pulley 1 ′, the tooth root portion 12 ′ of each belt tooth portion 11 ′ is substantially the same as the crest arc portion 4 ′ of the pulley tooth groove portion 3 ′. Contact, and the backlash at the pulley tooth groove portion 3 ′ of the belt tooth portion 11 ′ gradually increases from the tooth root of the belt tooth portion 11 ′ to the tooth tip, and the depth of the pulley tooth groove portion 3 ′ becomes the depth of the belt tooth portion 11 ′. It is configured to be higher than the height.
[0004]
In this device, the backlash with the pulley tooth groove portion 3 'is eliminated from the tooth root portion 12' of the belt tooth portion 11 ', while the backlash with the pulley tooth groove portion 3' is removed from the tooth root of the belt tooth portion 11 '. The belt tooth portion 11 ′ is gradually increased toward the tooth tip by gradually increasing toward the tip, thereby suppressing the meshing interference between the belt tooth portion 11 ′ and the crest arc portion 4 ′ of the pulley tooth groove portion 3 ′. Variations in the belt pitch line due to this meshing interference are reduced. In FIG. 15, 5 ′ is a concave tooth groove side surface of the pulley tooth groove portion 3 ′, 6 ′ is a tooth groove bottom portion, PL is a pitch line of the belt 8 ′, and coincides with the pitch circle of the pulley 1 ′. Yes. Further, for easy understanding, FIG. 15 shows the outer peripheral portion of the pulley 1 ′ along with the belt 8 ′.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in office equipment represented by printers and copiers, printing devices (including image printing) using a toothed belt transmission are generally used. In this printing apparatus, a carriage equipped with a printing mechanism such as ink or hammer is attached to a toothed belt, the toothed belt is stretched between toothed pulleys, and the carriage is reciprocated by rotating the pulley forward and backward. It has become.
[0006]
In order to improve the printing accuracy and image quality by the carriage, it is required to reduce the speed unevenness (speed fluctuation) when the toothed belt travels as much as possible. In particular, in printers, color printing and its high speed and high image quality have been progressing rapidly in recent years, and the meshing vibration of the toothed belt (speed unevenness due to meshing) can cause uneven printing and uneven image. Therefore, there is a strong demand for reducing the unevenness of the meshing speed of the toothed belt.
[0007]
In office equipment such as printers, toothed belts having a tooth portion pitch of 3 mm or less (for example, 3 mm, 2 mm, 1.5 mm, etc.) in the above-mentioned STPD tooth profile or HTD-II tooth profile are generally used. As the shape of the tooth portion, a shape obtained by reducing the tooth shape of a relatively large tooth portion pitch, such as an 8 mm pitch or a 5 mm pitch, as it is is approximately similar.
[0008]
However, these tooth profiles were originally developed for the purpose of high load transmission, and therefore, no consideration has been given to the requirement to reduce the speed unevenness.
[0009]
The above-mentioned toothed belt disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-74341 has been proposed in consideration of the reduction of the speed unevenness to some extent, but can be an optimum tooth profile for the reduction of the speed unevenness. It was not sufficient to reduce the uneven speed as much as possible.
[0010]
The present invention has been made in view of such various points, and the object of the present invention is to devise the shape of the belt tooth portion of the toothed belt so that the meshing state of the belt tooth portion and the toothed pulley is changed. It is to improve the belt speed unevenness as much as possible, and to further improve the belt transmission load.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention The teeth A toothed belt transmission device comprising a combination of a toothed belt and a toothed pulley, The toothed belt includes a belt body in which a tensile body is embedded on a pitch line, and a plurality of belt tooth portions provided at a constant pitch on a land line of the belt body, and each belt tooth portion includes: , A tooth root portion formed of a circular arc surface arranged symmetrically with respect to the tooth width direction center line, and provided on the side surface of the tooth portion continuously to the tooth root portion and symmetrical with respect to the tooth width direction center line. It is composed of a tooth side surface portion formed of a convex arcuate surface and a tooth tip portion provided so as to be continuous with the tooth side surface portion, and the tooth tip portion is located near the tip of the belt tooth portion. , The belt teeth are approximately triangular, The toothed pulley includes a plurality of pulley tooth groove portions provided at a constant pitch on the pulley outer diameter line, and each pulley tooth groove portion is formed of an arcuate surface arranged symmetrically with respect to the center line in the tooth groove width direction. The tooth crest side, the tooth crest side formed by a concave arc surface provided symmetrically with respect to the center line in the tooth gap width direction and the tooth crest side are continuous. In a transmission state in which the toothed pulley is wound around the toothed belt and tension is applied to the belt. the above Tooth side surface of belt tooth And above Tooth groove side surface of pulley tooth groove In the region where the backlash is not formed on the tooth tip side of the belt tooth portion, while the backlash is formed on the tooth root side of the belt tooth portion, and in the region where the backlash is formed, The pressure angle of the toothed pulley at each position in the tooth height direction is configured to be larger than the pressure angle of the toothed belt. It is characterized by that.
[0012]
With the above configuration, the conventional toothed belt having the STPD tooth profile and the HTD-II tooth profile has a limit in increasing the tooth height of the belt tooth portion, but the tooth shape as in the present invention is used. Thus, even when the tooth height is increased and the belt and the pulley mesh with each other under a high load condition, the tooth jump (jumping) of the belt tooth portion accompanying the meshing can be suppressed.
[0013]
tooth When the toothed part of the belt is engaged with the tooth groove of the toothed pulley on the drive side, the belt tooth is engaged at a position slightly delayed from the position of the pulley tooth groove due to the influence of the applied load torque. The tooth side surface on the rear side in the running direction of the tooth portion contacts the side surface of the pulley tooth groove portion. At this time, the belt pitch line moves up and down in a direction perpendicular to the belt span in the belt span (portion not wrapped around the pulley), thereby causing uneven meshing speed. When the pulley pressure angle is equal to the belt pressure angle or smaller than the belt pressure angle as in the prior art, the side surface of the belt tooth portion is in a state where the belt tooth portion is completely engaged with the pulley tooth groove portion. The base of the tooth is in contact with the side surface of the pulley tooth groove. In other words, the belt tooth width center line is greatly displaced from the pulley tooth groove width direction center line. Will be bitten by.
[0014]
On the other hand, if the pulley pressure angle is configured to be larger than the belt pressure angle as in the present invention, the center line in the width direction of the belt tooth portion is the pulley in the process of biting the belt tooth portion into the pulley tooth groove portion. Since the effect of approaching the center line in the width direction of the tooth groove part (tooth centering effect) occurs, the belt tooth part to be engaged next is less likely to interfere with the side face of the pulley tooth groove part and the interference when meshing. Can be minimized.
[0015]
Further, as one of the factors that cause the pitch line to move up and down, the impact force generated when the tooth side surface on the rear side in the running direction of the belt tooth portion contacts the side surface of the pulley tooth groove portion is the resistance on the pitch line of the belt. It may be transmitted to the tension body.
[0016]
At that time, when the impact force is transmitted from the contact position to the tensile body, the impact force is attenuated as it goes from the contact position to the tensile body because the belt tooth portion and the belt body made of an elastic body are used.
[0017]
That is, the closer the contact position is to the tensile body, the smaller the amount of attenuation of the impact force by the elastic body, so the amount of transmission of the impact force to the tensile body increases, and the pitch line lift amount by this impact force is growing. In other words, the speed unevenness increases as the contact of the belt tooth portion to the pulley tooth groove portion becomes closer to the pitch line.
[0018]
Therefore, by configuring as described above, the contact of the belt tooth portion with the pulley tooth groove portion is made at the tip of the belt tooth portion away from the pitch line, so that the speed unevenness can be reduced.
[0019]

Contract

Claim

2 In the invention of claim 1 The toothed belt transmission device is configured such that the land portion between the belt tooth portions does not contact the outer diameter portion of the pulley when the toothed belt is wound around the toothed pulley and tension is applied to the belt. It is characterized by being.
[0020]
In this way, when the belt tooth portion is engaged with the pulley tooth groove after the belt land portion is wound around the pulley outer diameter portion, the belt tooth portion rotates around a point on the pitch line of the belt body as a rotation center. However, the center of rotation of the point on the pitch line is the pulley tooth of the object to be engaged, as in the case where the belt land portion and the pulley outer diameter portion are in contact with each other. Since the belt land portion and the pulley outer diameter portion are not in contact with each other, not the point corresponding to the crest arc portion in the vicinity of the tooth root on the front side in the belt traveling direction of the groove portion, the belt is more than the above-described pulley tooth groove portion. It shifts to a point corresponding to the crest arc portion in the vicinity of the rear tooth root of the pulley tooth groove portion located on the front side in the traveling direction, and the belt tooth portion engages with the target pulley tooth groove portion while rotating around this point. It becomes like this. As a result, the rotation radius of the belt tooth portion becomes larger than the case where the belt land portion and the pulley outer diameter portion are in contact with each other, and the protrusion amount of the rotation locus on the tooth tip side of the tooth side surface portion is increased. The belt tooth portion slides smoothly into the pulley tooth groove portion, and the belt tooth unevenness due to the meshing interference with the pulley tooth groove portion of the belt tooth portion becomes smaller. Can be further reduced.
[0021]
Further, in general, the load transmission between the pulley and the toothed belt in the toothed belt transmission device is transmitted between the pulley outer diameter portion and the belt land portion in addition to the meshing transmission between the pulley tooth groove portion and the belt tooth portion. It is also caused by frictional transmission, and fluctuations in the rotational speed of the pulley are transmitted to the toothed belt by these two transmission modes, resulting in uneven speed of the toothed belt, but the belt land part and the pulley outer diameter part are not in contact with each other. In the state of load transmission between the pulley and the belt, the pulley frictional transmission between the outer diameter portion of the pulley and the belt land portion is removed. Is prevented from being transmitted to the belt, and the portion of the belt tooth portion between the belt land line and the outer diameter line of the pulley absorbs fluctuations in the rotational speed of the pulley due to its elasticity. Becomes, the rotational speed variation of the pulley and prevented from being transmitted to the belt-by power transmission have the meshing, can be further reduced nonuniformity of belt velocity.
[0022]

Claim

3 In the invention, it is assumed that the toothed belt transmission device is provided as office equipment, and a carriage is attached to the toothed belt. As a result, when printing is performed by moving the carriage during operation of the toothed belt transmission device, the speed fluctuation of the carriage due to uneven speed of the belt is reduced, so that the printing accuracy and image quality by the carriage can be improved. .
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 3 shows the overall configuration of the toothed belt transmission device A according to the embodiment of the present invention. The transmission device A is installed in office equipment represented by a printer and a copying machine. In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a driving pulley made of a toothed pulley, 2 denotes a similar driven pulley, and these

pulleys

1 and 2 are arranged to face each other in the horizontal direction, for example. A toothed belt 8 is wound between the

pulleys

1 and 2 in a meshed state, and a carriage 19 having a printing mechanism (not shown) such as ink or hammer mounted on the lower span of the toothed belt 8. The carriage 19 is reciprocated between the

pulleys

1 and 2 by moving and moving the toothed belt 8 with the drive pulleys 1 and 2 rotating forward or backward by moving and fixing integrally with the mounting portion 19a. I have to.
[0024]
As shown in FIG. 2 in an enlarged manner, the driving or driven

pulleys

1 and 2 comprising the above-mentioned toothed pulleys are provided with a plurality of pulley

tooth groove portions

3, 3,... Only one is shown). Each pulley tooth groove portion 3 includes a pair of tooth

top arc portions

4 and 4 made of arc surfaces having an arc radius r1P arranged symmetrically with respect to the center line C1 of the tooth groove width direction, and both the tooth top arc portions 4 4 and symmetrically with respect to the center line C1 of the tooth gap width direction in the vicinity of the pitch circle PC (the center of the arc surface of the tooth side surface portion 13 of the tooth portion 11 of the belt 8 meshing with the

pulleys

1 and 2 described later) A pair of tooth groove side surfaces 5, 5 having a center point O1P (at a position on the back side of the belt 8 with respect to the point O1B) and a concave arc surface having an arc radius RP larger than the tooth width W of the belt 8; The tooth gap side face

parts

5 and 5 are configured to be continuous with the tooth groove bottom part 6 (in FIG. 2, the outer circumferences of the

pulleys

1 and 2 are easy to understand. Is shown deployed with the belt 8).
[0025]
On the other hand, the toothed belt 8 includes a belt body 9 made of an elastic material, as shown in an enlarged view in FIG. The belt body 9 is preferably made of rubber or polyurethane, and may be made of other materials such as synthetic resin. In the case of rubber, chloroprene rubber may be used, and NBR, SBR, EPDM, etc. may be used, and the hardness of the rubber is preferably about 65 to 85 ° according to JIS-A. When the belt body 9 is made of polyurethane, the polyurethane is thermosetting and ether-based, but may be thermoplastic or ester-based.
[0026]
Further, a core wire (not shown) as a tensile body is embedded on the pitch line PL of the belt body 9. This core wire is mainly made of glass fiber or aramid fiber, regardless of whether the belt body 9 is made of rubber or polyurethane, and may be a fiber such as carbon or PBO. Moreover, in order to reduce the power consumption of office equipment, a thin core wire is desirable so as to reduce the loss torque.
[0027]
In view of reducing the speed unevenness of the belt 8, in order to stably maintain the pitch line PL of the belt 8, the bending rigidity of the belt 8 is lowered, and the tooth pitch when a load is applied. In consideration of increasing the tensile elastic modulus of the belt 8 in order to reduce the meshing interference by maintaining the speed and to quickly attenuate the speed fluctuation at the time of starting the office equipment, it is preferable to use a high elastic core. .
[0028]
On the land line LL of the belt body 9, the tooth width W (between the intersecting positions of the land line LL and the arc line extending in the tooth root direction of both tooth side surfaces 13, 13 of the belt tooth portion 11, which will be described later). .. (Only one is shown) is formed at a constant tooth pitch PB in the belt length direction, and is formed on the bottom surface of the belt body 9 between the

teeth

11 and 11. The land portion 12 is provided on the land line LL. The pitch PB of the belt tooth portion 11 is set to PB = 1.37W to 1.47W with respect to the tooth root width W.
[0029]
When the belt main body 9 is made of rubber as described above, a synthetic fiber woven fabric (not shown) is attached to the surface of the tooth portion 11. The woven fabric is preferably a polyamide fiber, but may be a polyester fiber. The woven fabric is usually subjected to adhesion treatment such as RF treatment, epoxy treatment, RFL treatment, and is treated with glue rubber. This glue rubber treatment may be performed on both the front and back sides of the woven fabric, but in particular for the purpose of office equipment, it dislikes the scattering of rubber powder from the surface of the belt 8, and is intended to reduce the speed unevenness of the belt 8. Since the friction coefficient of the surface of the belt 8 needs to be low, it is preferable not to perform rubber treatment on the side that becomes the surface of the tooth portion 11.
[0030]
On the other hand, when the belt body 9 is made of polyurethane, no woven fabric is provided on the surface of the tooth portion 11, and only the core wire is embedded in the belt body 9.
[0031]
The feature of the present invention is the shape of each belt tooth portion 11. That is, as shown in FIG. 1, each belt tooth portion 11 is located symmetrically with respect to the tooth width direction center line C <b> 2 (center line in the belt length direction) of the belt tooth portion 11 on both sides in the belt length direction. A pair of

tooth root portions

12 and 12 each having an arc surface having a predetermined radius r1B continuous to the land portion 10, and the tooth width located on the side surface of the tooth portion 11 continuously to these

tooth root portions

12 and 12. A pair of tooth side surfaces 13, 13 that are provided symmetrically with respect to the direction center line C <b> 2 and that are convex arc surfaces with an arc radius RB, and the arc-shaped tooth tips of the arc surfaces of both tooth side surfaces 13, 13 It is located on the tooth base side (inner side) from the side extension line 13a, is provided so as to continue both tooth

side surface parts

13, 13, and the tooth tip part 17 is located in the vicinity of the tip of the belt tooth part 11, The size of the arc radius of the tooth tip portion 17 is 0.3 of the size of the arc radius of the tooth side portion 13. Times are made to be the following, the belt tooth portion 11 is a substantially triangular shape. In addition, it is more preferable that the size of the arc radius of the tooth tip portion 17 is not more than 0.15 times the size of the arc radius of the tooth side surface portion 13. Further, the shape of the tooth tip portion 17 is not limited to the above-described configuration, and may be provided so as to be continuous with the tooth side surface portion 13.
[0032]
The center point O1B of the arc surface of each tooth side surface portion 13 is on the pitch line PL of the belt 8 or in the vicinity thereof, specifically, with respect to the tooth width W (the width of the tooth portion 11), a = It is desirable that the distance is 0.13 to 0.42 W and the belt tooth portion 11 is positioned in the range of b = 0.25 to 0.81 W from the center line C2 in the tooth width direction. Further, the arc radius RB of the arc surface of each tooth side surface portion 13 is set to RB = 0.7 to 1.5W.
[0033]
The 0.3 W pressure angle θB at the reference position D that is 0.3 W away from the land line LL in the tooth height direction at the tooth side surface portion 13 on the side surface of the belt tooth portion 11 of the toothed belt 8 is θB = 26 to 39. The optimum value is θB = 31 ° (in the illustrated example).
[0034]
As shown in FIG. 2, the tooth height of the tooth side surface portion 13 of the belt tooth portion 11 and the tooth groove side surface portion 5 of the pulley tooth groove portion 3 in the transmission state in which the pulley is wound around the belt and tension is applied to the belt. The pressure angle of the

toothed pulleys

1 and 2 at each position in the direction is configured to be larger than the pressure angle of the toothed belt 8.
[0035]
In other words, in the transmission state in which the pulley is wound around the belt and tension is applied to the belt, the teeth at each position in the tooth height direction of the tooth side surface portion 13 of the belt tooth portion 11 and the tooth groove side surface portion 5 of the pulley tooth groove portion 3. The pressure angles of the attached

pulleys

1 and 2 are configured to be the same as the pressure angle of the belt on the tooth tip side of the toothed belt 8, while being larger than the pressure angle of the belt on the tooth base side.
[0036]
In other words, the backlash between the side surface of the belt tooth portion 11 (side surface in the tooth width direction) and the side surface of the pulley tooth groove portion 3 (side surface in the tooth groove width direction) causes a tooth root portion 12 of the belt tooth portion 11. , 12 to the tooth tip portion 17.
[0037]
By doing in this way, when the tooth part 11 of the toothed belt 8 bites into the groove part 3 of the toothed pulley 1, the belt tooth part 11 on the tip side of the belt tooth part 11 away from the pitch line PL of the belt 8. The tooth side surface on the rear side in the running direction comes into contact with the side surface of the pulley tooth groove portion 3.
[0038]
Furthermore, as shown in FIG. 2, when the belt tooth portion and the pulley tooth groove portion are engaged with each other, backlash between the side surface of the belt tooth portion and the side surface of the pulley tooth groove portion does not appear in the tooth tip portion of the belt tooth portion. It is configured.
[0039]
At that time, as shown in FIG. 7, in the conventional toothed belt 8 'having the STPD tooth profile and the HTD-II tooth profile, the tooth height H' of the belt tooth portion (the belt tooth portion land line indicated by the broken line in the drawing). Although there was a limit in increasing the height from LL to the tooth tip, the tooth height H (of the belt tooth portion 11 indicated by the solid line in FIG. The height from the land line LL to the tooth tip portion 17) can be made larger than the conventional tooth height H ', and even when the belt and the pulley mesh with each other under a high load condition, the belt teeth accompanying the meshing Tooth jumping (jumping) can be suppressed.
[0040]
In this embodiment, as shown in FIG. 4, when the tooth portion 11 of the toothed belt 8 is engaged with the tooth groove portion 3 of the toothed pulley 1 on the driving side, the belt tooth portion is affected by the load torque applied. 11 is engaged at a position slightly delayed from the position of the pulley tooth groove portion 3, first, the side surface of the tooth portion 11 on the rear side in the running direction of the belt tooth portion 11 contacts the side surface of the pulley tooth groove portion 3 at the contact position S ( 4 and later-described FIGS. 5 and 6 show a state in which the

pulleys

1 and 2 and the belt 8 are deployed together for easy understanding, and further, the side surface of the belt tooth portion 11 and the side surface of the pulley tooth groove portion 3. The contact state with is schematically shown.)
[0041]
Then, the belt pitch line PL moves up and down in the direction perpendicular to the belt span in the span of the belt 8 (the portion that is not wound around the pulley), thereby causing uneven meshing speed. As in the prior art, when the pulley pressure angle is equal to the belt pressure angle or the pulley pressure angle is smaller than the belt pressure angle, the belt tooth portion 11 is engaged with the pulley tooth groove portion 3 in a state where the belt tooth portion 11 is completely engaged. The tooth base on the side surface of the portion 11 is in contact with the side surface of the pulley tooth groove 3. That is, since the width direction center line C2 of the belt tooth portion 11 is greatly deviated from the width direction center line C1 of the pulley tooth groove portion 3, the belt tooth portion 11 that meshes next has the side surface of the belt tooth portion 11 being the pulley tooth groove portion. The three sides are bitten in a state of being easily interfered with.
[0042]
On the other hand, if the pressure angle of the

pulleys

1 and 2 is configured to be larger than the pressure angle of the belt 8 as in the present invention, the belt tooth portion 11 is in the process of biting the belt tooth portion 11 into the pulley tooth groove portion 3. The width direction center line C2 approaches the width direction center line C1 of the pulley tooth groove portion 3 (tooth centering effect), so that the belt tooth portion 11 to be engaged next has the side surface of the belt tooth portion 11 being a pulley tooth. It becomes difficult to interfere with the side surface of the groove portion 3, and interference at the time of meshing can be minimized.
[0043]
Further, as one of the factors causing the pitch line PL to move up and down, the impact force generated when the side surface of the tooth portion 11 on the rear side in the running direction of the belt tooth portion 11 contacts the side surface of the pulley tooth groove portion 3 is It may be transmitted to the core wire on the pitch line PL.
[0044]
At this time, since the impact force is transmitted from the contact position S to the core wire through the belt tooth portion 11 and the belt body 9 made of an elastic body, the impact force is attenuated from the contact position S toward the core wire.
[0045]
That is, the closer the contact position is to the core wire, the smaller the amount of attenuation of the impact force by the elastic body, so the amount of impact force transmitted to the core wire increases, and the amount of push-up of the pitch line PL by this impact force increases. Become. In other words, the speed unevenness increases as the contact of the belt tooth portion 11 to the pulley tooth groove portion 3 approaches the pitch line PL.
[0046]
Here, with respect to the shapes of the belt tooth portion and the pulley tooth groove portion, conventional ones are shown in FIGS. 5 and 6, and these conventional ones and the present invention shown in FIG. 4 will be compared and described. First, FIG. 5 shows a tooth portion on the rear side in the running direction of the belt tooth portion 11 'with respect to the toothed belt (hereinafter referred to as ST tooth profile) disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 64-74341 shown in FIG. The contact state in the contact position S with a side surface and the side surface of pulley tooth groove part 3 'is shown schematically.
[0047]
In FIG. 6, a plurality of belt tooth portions 11 ″, 11 ″,... Are provided on the land line of the main body 9 ″ of the belt 8 ″ at a constant pitch, and each belt tooth portion 11 ″ has a center in the tooth width direction. Root portions 12 ″, 12 ″ made of circular arc surfaces arranged symmetrically with respect to the line, and convex portions provided continuously with the tooth base portions 12 ″, 12 ″ and symmetrical with respect to the center line in the tooth width direction. Tooth side surfaces 13 ″ and 13 ″ made of a circular arc surface and a tooth tip portion made of an arc surface provided continuously to the tooth side surfaces 13 ″ and 13 ″ and symmetrically with respect to the center line in the tooth width direction. 14 ″, 14 ″, and the tooth tip portions 14 ″, 14 ″ are connected to each other by a tooth tip surface 15 ″ made of one plane, and the toothed belt 8 ″. In the state of static meshing with the toothed pulley 1 ″, the side surface of the belt tooth portion 11 ″ and the pulley tooth groove portion 3 With respect to the toothed belt (hereinafter referred to as the STS tooth profile) in which the backlash between the belt tooth portion 11 ″ is substantially parallel to the side surface of the belt tooth portion 11 ″, the tooth tooth side surface on the rear side in the running direction of the belt tooth portion 11 ″ and the pulley teeth. The contact state in the contact position S with the side surface of the groove 3 ″ is schematically shown.
[0048]
In the ST tooth profile shown in FIG. 5, the backlash gradually increases from the tooth base side of the belt tooth portion 11 "toward the tooth tip side, so the contact position S is the tooth base side of the belt tooth portion 11". . On the other hand, in the present invention shown in FIG. 4, the backlash gradually decreases from the tooth base side to the tooth tip side of the belt tooth portion, contrary to the one shown in FIG. 5. It becomes the tooth tip side of the tooth part 11.
[0049]
That is, the distance h1 between the contact position S and the pitch line PL of the belt 8 in FIG. 4 of the present invention is longer than the distance h2 between the contact position S and the pitch line PL of the belt 8 ′ in FIG. As a result, the effect of alleviating transmission of impact force due to contact between the belt tooth portion and the pulley tooth groove side surface is increased.
[0050]
Further, in the STS tooth profile shown in FIG. 6, since the backlash is substantially parallel from the tooth root side to the tooth tip side of the belt tooth portion 11 ″, the portion extending from the tooth root side to the tooth tip side. Becomes a contact portion, and the contact position S is substantially at the center of the contact portion.
[0051]
That is, like the above ST tooth profile, the distance h1 from the contact position S in FIG. 4 to the pitch line PL of the belt 8 'is the pitch line between the contact position S and the belt 8 "in FIG. Since the distance h3 can be longer than the distance h3 to the PL, the effect of reducing the transmission of impact force due to contact between the belt tooth portion and the pulley tooth groove portion side surface is increased.
[0052]
Therefore, by configuring as described above, the contact of the belt tooth portion 11 to the pulley tooth groove portion 3 is made at the front end side of the belt tooth portion 11 away from the pitch line PL as compared with the conventional toothed transmission device. Speed unevenness can be reduced.
[0053]
The vertical movement amount of the pitch line PL is determined by the reaction force generated when the belt tooth portion 11 slides into the pulley tooth groove portion 3 and the belt tension generated when the belt 8 is pushed upward by the reaction force. Therefore, as the contact position moves away from the complete meshing position between the belt tooth portion 11 and the pulley tooth groove portion 3, the belt tension component becomes smaller and the push-up amount of the pitch line PL becomes larger. If the contact with the pulley tooth groove portion 3 is early, the speed variation becomes large.
[0054]
Therefore, in the conventional toothed belt 8, as shown in FIG. 8B, the 0.3W pressure angle θB on the side surface of the belt tooth portion 11 is small (θB = 20.8 to 25.3 °). Whereas the side surface of the belt tooth portion 11 quickly contacts the side surface of the pulley tooth groove portion 3, in this embodiment, the 0.3 W pressure angle θB is θB ≧ 26 ° as shown in FIG. Therefore, the contact of the belt tooth portion 11 with the side surface of the pulley tooth groove portion 3 is delayed, and this can reduce the speed unevenness of the belt 8.
[0055]
On the other hand, the amount of movement of the belt span is determined by the reaction force slipped after the side surface of the belt tooth portion 11 comes into contact with the side surface of the pulley tooth groove portion 3 and the component force of the belt tension. If the angle θB is too large, the component in the vertical direction (in the direction perpendicular to the belt span) of the reaction force generated when the belt tooth portion 11 slides into the pulley tooth groove portion 3 becomes too large to easily slip and the belt pitch. The line PL is pushed up, and the speed unevenness of the belt 8 increases, but in this embodiment, the 0.3 W pressure angle θB is θB ≦ 39 °, so that the belt tooth portion 11 smoothly enters the pulley tooth groove portion 3. As a result, the belt 8 can slip and the increase in the speed unevenness of the belt 8 can be suppressed. That is, by setting the optimum range of the 0.3 W pressure angle θB to θB = 26 to 39 °, the speed unevenness of the belt 8 can be reduced as much as possible.
[0056]
Further, the arc radius RB of the tooth side surface portion 13 positioned on the tooth side surface of the belt tooth portion 11 is set to RB = 0.7 W to 1.5 W with respect to the tooth root width W on the land line LL. The following effects can be obtained. That is, by increasing the 0.3 W pressure angle θB as described above, the contact of the belt tooth portion 11 with the pulley tooth groove portion 3 is slowed when the belt tooth portion 11 is engaged with the pulley tooth groove portion 3, and this However, even if the tooth profile has the same 0.3 W pressure angle θB, the slip of the belt tooth portion 11 to the pulley tooth groove portion 3 by the arc radius RB of the tooth side surface portion 13 of the tooth shape can be reduced. Since the ease of loading is different, it affects the speed unevenness. In other words, when the belt 8 is engaged with the

pulleys

1 and 2 and the land portion 10 of the belt 8 is wound around the tooth crests of the

pulleys

1 and 2, the belt 8 is wound around the

pulleys

1 and 2 in an arc shape. When the belt tooth portion 11 bites into the pulley tooth groove portion 3 after the portion 10 is wound, the belt tooth portion 11 uses the point on the pitch line PL in the vicinity of the tooth root on the front side in the running direction of the tooth as a fulcrum (rotation center) as a pulley. Biting into the tooth gap 3. At this time, if the arc radius RB of the tooth side surface portion 13 is too large (for example, RB = 1.6 W), the vicinity of the tooth tip portion 20 of the belt tooth portion 11 is the pulley tooth groove portion 3 as shown in FIG. On the other hand, if the arc radius RB of the tooth side surface portion 13 is too small (for example, RB = 0.65 W) while sliding while interfering with the side surface, the side surface of the belt tooth portion 11 is a pulley as shown in FIG. It slips while interfering with the vicinity of the crest arc portion 4 of the tooth gap portion 3, and thus, the vicinity of the tooth tip portion 20 or the side surface of the belt tooth portion 11 slips while interfering with the

pulleys

1 and 2 generated at the time of biting. The reaction force increases, and the pitch line PL is pushed up to increase the speed unevenness.
[0057]
However, as in this embodiment, if the arc radius RB of the tooth side surface portion 13 of the belt tooth portion 11 is substantially equal to the belt root width W (RB = 0.7 W to 1.5 W), FIG. As illustrated, the interference as described above hardly occurs and can be smoothly slid and the speed unevenness is reduced. Therefore, if the arc radius RB of the tooth side surface portion 13 is within the range of RB = 0.7 W to 1.5 W with respect to the tooth root width W, it is effective for reducing the speed unevenness of the belt 8.
[0058]
Further, since the tooth pitch PB of the toothed belt 8 is set to PB = 1.37 W to 1.47 W with respect to the tooth root width W, the following effects are obtained. That is, in order to reduce the speed unevenness of the belt 8, it is advantageous that the tooth pitch PB of the belt 8 is as small as possible and the number of pulley teeth is large because the polygonal effect is smaller (closer to a circle). If PB = 1.47 W or less, the speed unevenness is smaller than that of the conventional one. On the other hand, if PB = 1.37 W, the pulley tooth crest becomes too narrow, and there is a problem in the strength and workability of the

pulleys

1 and 2. For this reason, as in this embodiment, by setting PB = 1.37 W to 1.47 W, the speed unevenness of the belt 8 can be reduced without causing problems of the strength and workability of the

pulleys

1 and 2. it can.
[0059]
-Modification-
FIG. 8 shows a modification of the present embodiment (the same parts as those in FIG. 2 are given the same reference numerals and the detailed description thereof is omitted), and the toothed belt is wound around the toothed pulley. In the transmission state to which tension is applied, the land portion 10 between the

belt tooth portions

11 and 11 and the pulley outer diameter portion 30 are configured to be in a non-contact state.
[0060]
Therefore, in the case of this modification, when the belt tooth portion 11 bites into the pulley tooth groove portion 3 after the land portion 10 of the toothed belt 8 is wound around the pulley outer diameter portion 30 in an arc shape, the belt tooth portion 11 becomes the belt main body. 9 is engaged with the pulley tooth groove 3 while rotating around a point O on the pitch line PL, and the rotation center O on the pitch line PL includes the belt land portion 10 and the pulley outer diameter portion 30. Is not the point corresponding to the crest arc portion 4 in the vicinity of the tooth root on the front side in the belt traveling direction of the target pulley tooth groove portion 3 to be bitten, as in the case where the target pulley tooth groove portion is engaged, 3 shifts to a point O ′ corresponding to the crest arc portion 4 in the vicinity of the tooth root of the pulley tooth groove portion 3 located on the front side in the belt traveling direction from 3, and the belt tooth portion 11 rotates around the point O ′ as a rotation center. While engaging the pulley tooth groove 3 Writing as to become. As a result, the rotation radius of the belt tooth portion 11 becomes larger than the case where the belt land portion 10 and the pulley outer diameter portion 30 are in contact with each other, and the tooth tip side rotation of the tooth side surface portion 13 is increased. The protruding amount of the locus becomes small and it becomes difficult to interfere with the tooth groove side surface portion 5 of the pulley tooth groove portion 3, and the belt tooth portion 11 can smoothly slide into the pulley tooth groove portion 3, and the belt caused by the meshing interference between the two. The speed unevenness of 8 can be further reduced.
[0061]
Further, in general, the load transmission between the

pulleys

1 and 2 and the toothed belt 8 is not limited to the meshing transmission between the pulley tooth groove portion 3 and the belt tooth portion 11, but the pulley outer diameter portion 30 and the belt land portion 10. Fluctuation of the rotational speed of the

pulleys

1 and 2 is transmitted to the toothed belt 8 by these two transmission modes, and unevenness of the speed of the toothed belt 8 is generated. When the pulley outer diameter portion 30 and the pulley outer diameter portion 30 are in a non-contact state, the frictional transmission between the pulley outer diameter portion 30 and the belt land portion 10 is removed among the load transmission modes between the

pulleys

1 and 2 and the belt 8. Therefore, transmission of fluctuations in the rotational speed of the

pulleys

1 and 2 to the belt 8 due to the frictional transmission of the belt land portion 10 is prevented, and the land line LL of the belt 8 and the outer diameter of the

pulleys

1 and 2 of the belt tooth portion 11 are prevented. Line and The rotation speed fluctuations of the

pulleys

1 and 2 are absorbed by the elasticity of the portion between them, and the rotation speed fluctuations of the

pulleys

1 and 2 are suppressed from being transmitted to the belt 8 by the meshing transmission. The speed unevenness of 8 can be further reduced.
[0062]
In the above embodiment and the modification, the backlash between the side surface of the belt tooth portion 11 and the side surface of the pulley tooth groove portion 3 is reduced from the tooth root portion 12 of the belt tooth portion 11 toward the tooth tip portion 17. However, in the predetermined portion on the tooth tip side of the belt tooth portion 11, the backlash is reduced from the tooth root side toward the tooth tip side, and from the predetermined portion to the tooth root side, the tooth height direction is increased. You may make it the backlash in each position become equal.
[0063]
Moreover, although the said embodiment and modification demonstrated the toothed belt 8 and transmission apparatus A with which office machines, such as a printer and a copying machine, were equipped, this invention is a toothed belt other than office machines. Needless to say, the present invention can also be applied to a transmission device.
[0064]
【Example】
Next, specific examples will be described. A transmission test consisting of a toothed belt and a toothed pulley was manufactured, and a bench test was conducted in which the speed unevenness of the belt was measured with a measuring device. That is, as an example of the present invention, the configuration of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is configured with a small arc surface to make the tip of the belt sharp, and the 0.3 W pressure angle of the belt 8 is 29.2. A toothed belt in which the 0.3 W pressure angle of the pulley is 31.1 °, and the backlash between the pulley tooth groove side surface and the belt tooth side surface is not in the tooth tip portion of the belt in mesh with the pulley. While producing a toothed pulley (example of the present invention), as a conventional example, the belt's 0.3W pressure angle is 25.3 ° and the pulley's 0.3W pressure angle is the same 25.3 °. A toothed belt and a toothed pulley having a flat portion were manufactured.
[0065]
The respective dimensions are as shown in Table 1 below. The dimension value is expressed as an index with the belt tooth pitch (2.117 mm) being “1.0”.
[0066]
[Table 1]

[0067]
Specifically, the toothed belt is made of rubber having an arc tooth-shaped tooth portion with a tooth pitch of 2.117 mm, the rubber is chloroprene rubber having a hardness of 70 °, and the core wire is a glass fiber having a diameter of 0.3 mm. Consists of. The woven fabric was made of polyamide wooly yarn, and was subjected to RF treatment and rubber paste treatment only on the back side.
[0068]
And about these toothed belts, the speed nonuniformity at the time of an actual driving | running | working was measured with the belt speed nonuniformity measuring apparatus shown in FIG. This measuring device is provided with drive and driven

pulleys

1 and 2 comprising toothed pulleys around which a test toothed belt 8 is wound, and belt tension is applied by a static load DW applied to the driven pulley 2 and the driven pulley. In the state where 2 is unloaded, the drive pulley 1 is rotated in the direction of the arrow in the figure, and at the slack side span of the belt 8 at that time, from the part d1 = 10 mm away from the axis of the drive pulley 1 The laser beam 43a is applied to the side of the belt from the probe 43 located at a distance of d2 = 100 ± 2 mm, and the speed unevenness measuring device 44 measures the speed unevenness of the belt 40 based on the output signal of the probe 43. The frequency is analyzed by the FFT 45, taken into the personal computer 46, and the data is printed by the printer 47. The measurement data of this speed unevenness measuring device is shown in FIG. 12, and the data obtained by analyzing the frequency of the speed unevenness of the belt 8 are shown in FIGS. 13 and 14, respectively (FIG. 13 shows an example of the present invention and FIG. 14 shows a conventional example). ing). Further, the speed fluctuation at each meshing frequency is 0.03% in the invention example and 0.13% in the conventional example, and it is proved that the speed fluctuation of the belt is remarkably reduced by the configuration of the present invention. .
[0069]
【The invention's effect】
As explained above, according to claim 1 , Be A centering effect on the pulley tooth groove portion of the belt tooth portion is born and interference at the time of biting can be minimized, and in addition to the belt tooth portion and pulley tooth groove portion at the tip of the belt tooth portion away from the pitch line, Can be brought into contact with each other, and uneven speed can be reduced.
[0070]

Claim

2 According to the invention, the pulley is configured such that the land portion between the belt tooth portions does not contact the pulley outer diameter portion in a transmission state in which the toothed belt is wound around the toothed pulley and tension is applied to the belt. The fluctuation in the rotational speed of the belt can be suppressed from being transmitted to the belt by meshing transmission, so that the uneven speed of the belt can be reduced.
[0071]

Claim

3 According to the invention, the above-mentioned toothed belt transmission device is provided, and the office device has a carriage attached to the toothed belt, so that the speed variation of the carriage of the office device is reduced and printing is performed. Accuracy and image quality can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing a tooth portion of a toothed belt according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view illustrating a state in which a tooth portion of a toothed belt of the toothed belt transmission according to the embodiment is engaged with a toothed pulley.
FIG. 3 is a front view schematically showing the overall configuration of the toothed belt transmission device.
FIG. 4 is an explanatory view schematically showing a state in which the tooth portion of the toothed belt meshes with the tooth groove portion of the toothed pulley in the embodiment.
FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 4 schematically showing a state in which a tooth portion of a conventional toothed belt meshes with a tooth groove portion of a toothed pulley.
FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 4 schematically showing a state in which a tooth portion of a conventional toothed belt meshes with a tooth groove portion of a toothed pulley.
FIG. 7 is an explanatory view showing a belt tooth portion of the present embodiment in comparison with a conventional belt tooth portion.
FIG. 8 is an explanatory view schematically showing a state in which the tooth portion of the toothed belt meshes with the tooth groove portion of the toothed pulley.
FIG. 9 is an explanatory view showing a meshing state according to the size of the arc radius of the tooth side surface portion of the belt tooth portion.
FIG. 10 is a view corresponding to FIG. 2 showing a modification.
FIG. 11 is a view showing an apparatus for measuring uneven belt speed.
FIG. 12 is a diagram showing measurement data of a belt speed unevenness measuring apparatus.
FIG. 13 is a diagram showing data obtained by analyzing the frequency of the uneven speed of the belt of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing data obtained by analyzing the frequency of the uneven speed of a conventional belt.
FIG. 15 is a view corresponding to FIG. 2 and showing a state in which a tooth portion of a conventional toothed belt meshes with a toothed pulley.
[Explanation of symbols]
A Toothed belt drive
1, 2 Pulley (Toothed pulley)
3 Pulley tooth groove
4 Top crest arc
5 tooth gap side
6 tooth gap bottom
C1 center line in the width direction of the tooth gap
8 Toothed belt
9 Belt body
10 Land
11 Belt teeth
12 Tooth base
13 Tooth side
17 Tooth tip
19 Carriage
20 tooth tip
30 Pulley outer diameter
LL Landline
PL pitch line
PB pitch
C2 Tooth width direction center line

Claims

A toothed belt transmission device that is a combination of a toothed belt and a toothed pulley,
The toothed belt includes a belt body in which a tensile body is embedded on a pitch line, and a plurality of belt tooth portions provided at a constant pitch on a land line of the belt body,
Each belt tooth portion is a tooth root portion formed of an arc surface arranged symmetrically with respect to the center line in the tooth width direction;
A tooth side surface portion formed of a convex arc surface located on the side surface of the tooth portion continuously to the tooth root portion and provided symmetrically with respect to the center line in the tooth width direction;
It is composed of a tooth tip portion provided to be continuous with the tooth side surface portion,
The tooth tip portion is located near the tip of the belt tooth portion, and the belt tooth portion is substantially triangular,
The toothed pulley includes a plurality of pulley tooth grooves provided at a constant pitch on the pulley outer diameter line,
Each pulley tooth gap part is a tooth crest arc part made of an arc surface arranged symmetrically with respect to the center line in the tooth gap width direction,
A tooth gap side surface portion comprising a concave arc surface provided symmetrically with respect to the center line in the width direction of the tooth groove continuously to the crest arc portion;
It is composed of a tooth gap bottom part provided so as to continue the both tooth groove side parts,
In transmission state where tension to said belt said toothed pulley is wound on the toothed belt is applied, between the tooth side portion and the tooth groove flank surface portion of the pulley tooth groove of the belt tooth portion, the belt While the backlash is not formed on the tooth tip side of the tooth part, the backlash is formed on the tooth base side of the belt tooth part,
In the region where the backlash is formed , the toothed belt transmission device is configured such that the pressure angle of the toothed pulley at each position in the tooth height direction is larger than the pressure angle of the toothed belt. .

In the toothed belt transmission device according to claim 1 ,
The toothed belt is configured so that the land portion between the belt tooth portions does not contact the outer diameter portion of the pulley when the toothed belt is wound around the toothed pulley and tension is applied to the belt. Belt transmission device.

The toothed belt transmission device according to claim 1 or 2 is provided ,
An office machine characterized in that a carriage is attached to a toothed belt.