(57)【要約】【課題】伝動効率や耐久性を平ベルト並みに改善しつつ、雨水等の付着にも強く安定してベルトの走行状態を維持することのできるベルト伝動装置を、低コストで提供する。【解決手段】駆動プーリ１及び少なくとも１つの従動プーリ２〜４を平プーリとし、その間の動力の伝達を伝動用ベルトＢの略平坦な伝動面ｂ１によって行う。これによりベルト伝動装置Ａのコストを大幅に削減でき、伝動効率や耐久性も平ベルト並みに改善できる。一方、ベルト外面側にはその長さ方向に延びる複数の突条８２ａを設け、これを規制プーリ５，６の周溝５ａに係合させて、ベルト幅方向への移動を規制する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動プーリと少なくとも一つの従動プーリとにエンドレスの伝動用ベルトを巻き掛けてなるベルト伝動装置であって、
前記伝動用ベルトは、ベルト長さ方向に延びる心線がベルト幅方向に並んで埋設され、この心線よりもベルト内面側に略平坦な伝動面を有する一方、ベルト外面側には、ベルト長さ方向に延びる突条がベルト幅方向に並んで複数、形成されており、
前記駆動プーリ及び少なくとも一つの従動プーリには前記伝動用ベルトの内面が巻き付けられている一方、当該伝動用ベルトの外面側には、外周に複数の周溝を有する規制プーリが押し当てられ、その周溝がそれぞれ突条に係合して伝動用ベルトの幅方向への移動を規制している、ことを特徴とするベルト伝動装置。
【請求項２】
規制プーリは、アイドラプーリ若しくは相対的に負荷の小さな従動プーリとして用いられている、請求項１に記載のベルト伝動装置。
【請求項３】
伝動用ベルトの突条は、その突端に向かって両側面が互いに近づくように傾斜する断面台形状をなし、
前記突条の進入する規制プーリの周溝は、その溝底から開口縁に向かって両側面が互いに遠ざかるように傾斜している、請求項１又は２のいずれかに記載のベルト伝動装置。
【請求項４】
伝動用ベルトの突条の突端面が、その突条の進入する規制プーリの周溝の底面に当接している、請求項１〜３のいずれか１つに記載のベルト伝動装置。
【請求項５】
突条の突端面のベルト幅方向の長さがベルト幅の半分以上である、請求項４に記載のベルト伝動装置。
【請求項６】
伝動用ベルトの隣り合う突条の間に、周溝を除いた規制プーリの外周面が当接している、請求項４又は５のいずれかに記載のベルト伝動装置。
【請求項７】
エンドレスのベルト本体の内面側に略平坦な伝動面を有し、駆動プーリと少なくとも一つの従動プーリとに巻き掛けられて動力を伝達する伝動用ベルトであって、
前記ベルト本体には、ベルト長さ方向に延びる心線がベルト幅方向に並んで埋設され、この心線よりもベルト外面側には、ベルト長さ方向に延びていてベルト幅方向への移動を規制するための規制部材と係合する突条が、ベルト幅方向に並んで複数、形成されている、ことを特徴とする伝動用ベルト。
【請求項８】
突条は、その突端に向かって両側面が互いに近づくように傾斜する断面台形状をなす、請求項７に記載の伝動用ベルト。
【請求項９】
規制部材は、外周に複数の周溝を有するプーリによって構成され、
突条の突端には、前記周溝の底面に当接する当接面が形成されている、請求項７又は８のいずれかに記載の伝動用ベルト。
【請求項１０】
規制部材は、外周に複数の周溝を有するプーリによって構成され、
隣り合う突条の間に、前記周溝を除いたプーリの外周面が当接する当接部が形成されている、請求項９に記載の伝動用ベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はベルトによる摩擦伝動の技術に関し、特に、伝動面が平坦なベルトの蛇行を防止するための対策に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来より摩擦伝動用のベルトとしてはＶベルトやＶリブドベルトが広く用いられており、特にＶリブドベルトは、Ｖベルトと同じく楔効果の得られるものでありながら、比較的柔軟で曲げによるロスが少ないため、例えば自動車の補機駆動装置のように回転速度が高く回転変動も大きいにも拘わらず、省スペースで伝動効率の高いことが求められるベルト伝動装置に好適である。
【０００３】
しかしながら、Ｖリブドベルトを用いた従来のベルト伝動装置では駆動プーリは勿論、従動プーリの殆どもリブドプーリになり、それぞれ高い加工精度を要求されるのみならず加工工数も多くなることから、コスト高になるという問題がある。
【０００４】
また、Ｖリブドベルトは、平ベルトに比べれば曲げによるロスが大きい上に、リブドプーリとの出入りの際にリブ同士の擦れによって摩擦ロスが大きくなり、さらに、厚肉のリブゴム層を介してプーリに巻き付くことから、そのリブゴム層の剪断変形によるロスも大きくなってしまい、平ベルトに比べれば伝動効率が低くなるとともに、発熱によるゴムの劣化も懸念される。
【０００５】
しかも、リブゴム層が変形して楔効果を生じるときに、心線の埋設されているゴム層にはベルト幅方向に波打つような変形が生じてしまい、心線の剥離等、種々の不具合を招く虞れがある。楔効果によって衝撃的な荷重に対しても滑りを生じ難いことも却って破損につながることが懸念される。
【０００６】
さらに、前記のようにＶリブドベルトとリブドプーリのリブ同士が擦れるときに異音を発することがあり、摩耗によってベルトの寿命が短くなるきらいもある。このことは、プーリ軸のずれや撓み等、所謂ミスアライメントによって助長される。
【０００７】
以上のようなＶリブドベルトに内在する問題点は平ベルトには存在しないが、一方で、平ベルトには前記のミスアライメント等に起因してベルトが走行中に蛇行したり、プーリの片側に寄ったりするという大きな問題がある。
【０００８】
この蛇行や片寄りの問題に対しては従来より、平プーリの外周面にクラウンをつけるという対策がよく知られており（例えば特許文献１を参照）、プーリの両側にフランジを設けることも行われているが、いずれも蛇行や片寄りを十分に防げるものではないし、ベルトの一部分に負担が集中するきらいがあって実用性に欠ける。このため平ベルトは、実際には伝動装置において十分に活用されていないのが実情である。
【０００９】
このような平ベルトの蛇行等の問題に対し本願の出願人は、ベルトの片寄りを生じたときに、このベルトの張力によってプーリの軸にかかる荷重の位置が変化することに着目し、この荷重を受けたプーリが揺動してベルトに対し斜交いになることによって、その片寄りを戻すようにした新規な機構（蛇行防止プーリ）を提案している（例えば特許文献２を参照）。
【特許文献１】実開昭５９−４５３５１号公報
【特許文献２】特開２００６−１００７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したようにＶリブドベルトを用いたベルト伝動装置には、平ベルトを用いたものに比べるとコストや耐久性において未だ不利な点が多く、効率の面でも改善の余地が残されている。一方で平ベルト伝動装置には蛇行という大きな問題があって実用化が進んでいない。
【００１１】
この平ベルトの蛇行等の問題について前記提案例（特許文献２）に係る蛇行防止プーリには、それを付加することに伴うコストの上昇という難があり、また、使用環境によっては雨水や汚泥或いは塵埃の付着による蛇行防止機能の低下も懸念される。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、伝動効率や耐久性を平ベルト並みに改善しつつ、雨水等の付着にも強く安定してベルトの走行状態を維持することのできる伝動装置を比較的低コストにて提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を達成するために本発明では、動力の伝達をベルトの略平坦な伝動面によって行うようにして、プーリを含めたベルト伝動装置のコストを低下させ、伝動効率や耐久性も平ベルト並みとしながら、ベルトの外面側にはその長さ方向に延びる複数の突条を設けて、これによりベルト幅方向への移動を規制できるようにした。
【００１４】
すなわち、本願の請求項１に係る発明は、駆動プーリと少なくとも一つの従動プーリとにエンドレスの伝動用ベルトを巻き掛けてなるベルト伝動装置であって、その伝動用ベルトには、ベルト長さ方向に延びる心線がベルト幅方向に並んで埋設され、この心線よりもベルト内面側には略平坦な伝動面を有する一方、ベルト外面側には、ベルト長さ方向に延びる突条がベルト幅方向に並んで複数、形成されている。
【００１５】
そして、前記駆動プーリ及び少なくとも一つの従動プーリには前記伝動用ベルトの内面が巻き付けられている一方、当該伝動用ベルトの外面側には、外周に複数の周溝を有する規制プーリが押し当てられていて、その複数の周溝がそれぞれ突条に係合することにより伝動用ベルトの幅方向への移動を規制するものである。
【００１６】
前記構成のベルト伝動装置では駆動プーリ及び少なくとも一つの従動プーリが平プーリであり、リブドプーリのような加工精度や加工工数は求められないから、従来のＶリブドベルトを用いたものに比べてコストを大幅に削減できる。また、それらの平プーリに巻き付けられるのはベルトの平坦な伝動面であって、その直ぐ近くに心線があるから、曲げや摩擦によるロスは平ベルト並みに小さくなり、ゴム層に過大な剪断変形が生じることもない。よって、平ベルト並みに伝動効率が高くなるとともに発熱も抑えられる。
【００１７】
特に駆動プーリについては相対的に大きな負荷がかかることから、平プーリによって構成することのメリットは大きい。すなわち、負荷の大きなプーリに巻き付けるときほど、ベルトのゴム層の変形が大きくなってロスも増大する上に、発熱量も多くなりやすいからである。
【００１８】
また、前記の構成ではベルトの伝動面が略平坦であり楔効果は生じないので、この楔効果に起因して発熱量が多くなることもないし、大負荷時であっても心線の周りのゴム層に波打つような変形が生じて大きな負担がかかることもなく、ベルトの耐久性を向上する上で有利になる。衝撃的な荷重に対しては伝動面において適度な滑りを生じさせることが可能であり、このことも耐久性の向上には有利になる。
【００１９】
その上で前記の構成では、伝動用ベルトの外面側に形成された複数の突条に規制プーリの周溝が係合することで、ベルト幅方向への移動を安定、確実に規制でき、仮に雨水や塵埃等が付着してもベルトの蛇行や片寄りを阻止することができる。複数の突条によって規制すれば、ベルトの一部分に負担が集中することもない。尚、突条の数は３つ以上とするのが好ましい。
【００２０】
前記規制プーリは伝動用のプーリと兼用する必要はないので、例えばアイドラプーリのようにできるだけ負荷の小さな状態で用いることが好ましいが、勿論、複数の従動プーリの中で相対的に負荷の小さなものと兼用することもできる（請求項２）。また、規制プーリをテンションプーリとして用いることもでき、要するに規制プーリは、ベルトの全体的なレイアウトを考慮して蛇行の防止に効果的な箇所に必要最小限だけ（即ち少なくとも１つ）配設すればよい。
【００２１】
また、前記伝動用ベルトの突条は、その突端に向かって両側面が互いに近づくように傾斜する断面台形状とし、この突条が進入する規制プーリの周溝は、その溝底から開口縁に向かって両側面が互いに遠ざかるように傾斜させるのがよい（請求項３）。こうすれば、規制プーリの周溝にベルトの突条が進入するときに強い擦れが起き難く、スムーズに滑り込むようになるから、摩擦によるロスが小さくなり、摩耗も抑制でき、異音の発生を抑える上でも有利になる。
【００２２】
但し、そうして規制プーリの周溝をベルトの突条に対応する形状とした場合は、楔効果の生じることも考えられる。規制プーリは動力を伝達しないので、楔効果が起きてもその悪影響は比較的小さいが、ベルトの幅方向の移動を規制する上では楔効果は不要であり、上述したように伝動効率や耐久性の低下を招くとも考えられるから、好ましくは楔効果が生じないか或いはそれが非常に小さくなるように、ベルトの突条とプーリの周溝との相互の形状や位置の関係を設定するのがよい。
【００２３】
すなわち、伝動用ベルトの突条の高さやピッチと規制プーリの周溝の深さやピッチとの相互の関係、或いはそれらの側面の傾斜の度合い等を調整して、例えば、突条の突端面が周溝の底面に当接するようにすると、楔効果を抑制しやすい（請求項４）。突条の突端面は平坦面とするのが好ましいが、これに限らず、プーリの溝底面に対応する形状とすればよい。
【００２４】
その場合に好ましいのは、突条の突端面のベルト幅方向の長さをベルト幅の半分以上にすることであり（請求項５）、こうすれば、ベルトの外面側において突条の突端面の面積が過半を占めることになるから、前記の作用を得る上で有利になる。さらに、隣り合う突条の間に、周溝を除いた規制プーリの外周面が当接するようにしてもよい（請求項６）。
【００２５】
見方を変えれば本発明は、上述の如き伝動装置に用いる伝動用ベルトであって、エンドレスのベルト本体の内面側に略平坦な伝動面を有し、そのベルト本体にはベルト長さ方向に延びる心線がベルト幅方向に並んで埋設されているとともに、この心線よりもベルト外面側には、ベルト長さ方向に延びていて、ベルト幅方向への移動を規制するための規制部材と係合される突条が、ベルト幅方向に並んで複数、形成されているものである（請求項７）。
【００２６】
前記の伝動用ベルトをその内面（略平坦な伝動面）から、平プーリである駆動プーリ及び少なくとも１つの従動プーリに巻き掛けるとともに、外面側には例えば前記規制プーリのような規制部材を押し当てて、その周溝にベルトの突条を係合させれば、上述した請求項１の発明に係るベルト伝動装置が構成されて、その作用効果が得られる。尚、ベルトの幅方向への移動を規制する部材は、前記した規制プーリ以外のものであってもよい。
【００２７】
また、上述したように伝動用ベルトにおいて突条は、その突端に向かって両側面が互いに近づくように傾斜する断面台形状とするのが好ましい（請求項８）。
【００２８】
また、上述したように、突条の突端には周溝の底面に当接する当接面を形成してもよく（請求項９）、或いは隣り合う突条の間に、前記周溝を除いたプーリの外周面が当接する当接部を形成してもよい（請求項１０）。
【発明の効果】
【００２９】
以上、説明したように本発明に係るベルト伝動装置によると、駆動プーリから従動プーリへの動力伝達を主にベルト内面側の略平坦な伝動面によって行うようにしたから、プーリを含めたベルト伝動装置のコストを大幅に削減できる上に、伝動効率や耐久性も平ベルト並みに改善できる。一方でベルトの外面側にはその長さ方向に延びる複数の突条を設けており、これを利用してベルト幅方向への移動を規制するようにすれば、雨水等の付着にも強く安定してベルトの蛇行等を阻止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００３１】
（ベルト伝動装置）
図１は、本発明に係るベルト伝動装置Ａを、一例としてエンジンの補機駆動に適用した場合のベルト及びプーリのレイアウトを模式的に示す。図において符号１は、エンジンＥのクランクシャフト（図示せず）に回転一体に取付固定された駆動プーリとしてのクランクプーリであり、符号２〜４はそれぞれエンジンＥの補機に取り付けられた従動プーリである。例えば、２は、エンジン補機であるパワーステアリング用ポンプ（図示せず）の回転軸に回転一体に取付固定されたＰＳポンププーリ、３は、同様にオルタネータ（図示せず）の回転軸に固定されたオルタネータプーリであり、４は、同様に空調機用コンプレッサ（図示せず）の回転軸に固定されたコンプレッサプーリである。
【００３２】
また、図示の符号５は、伝動ベルトＢの張力を調整するためのオートテンショナ７のテンションプーリを示し、符号６はアイドラプーリを示す。尚、図示のベルト伝動装置Ａの構成はあくまで一例に過ぎない。本発明に係るベルト伝動装置は、各種の産業機械、その他の機器に使用することができ、その機器等における要求に応じて種々のベルトレイアウトが採用される。
【００３３】
前記クランクプーリ１、ＰＳポンププーリ２、オルタネータプーリ３及びコンプレッサプーリ４はいずれも平プーリであり、一方、テンションプーリ５アイドラプーリ６の外周には、それぞれ複数の周溝５ａ，５ａ，…が形成されている（図２にテンションプーリ５の周溝５ａのみ符号を付して示す）。そして、それらのプーリ１〜６間にエンドレスの伝動用ベルトＢが巻き掛けられて、エンジンＥの運転に伴うクランク軸（クランクプーリ１）の回転により、ベルトＢがクランクプーリ１→テンションプーリ５→ＰＳポンププーリ２→オルタネータプーリ３→アイドラプーリ６→コンプレッサプーリ４→クランクプーリ１の順に図において時計回り方向に走行し、各補機を駆動するようになっている。
【００３４】
すなわち、伝動用ベルトＢは、クランクプーリ１及び補機プーリ２〜４においてはそれぞれ、内面側の略平坦な伝動面ｂ１を平プーリ１〜４の外周面に押し当てた正曲げ状態で巻き付けられる一方、テンションプーリ５及びアイドラプーリ６にあってはそれぞれ、外面（背面）側から逆曲げ状態でプーリ５，６に巻き付けられていて、所謂サーペンタインレイアウトで巻き掛けられている。
【００３５】
要するに本発明に係るベルト伝動装置Ａは、平プーリであるクランクプーリ１及び補機プーリ２〜４の間の動力伝達を伝動用ベルトＢの略平坦な伝動面ｂ１によって行うようにしながら、そのベルト外面側に設けた複数の突条８２ａ，８２ａ，…（図２を参照）をプーリ５，６の外周の周溝５ａに係合させて、ベルト幅方向への移動を規制するようにしたものである。このことから、以下ではテンションプーリ５及びアイドラプーリ６を規制プーリとも呼ぶ。
【００３６】
（伝動用ベルトと規制プーリ）
詳しくは図２に示すように、伝動用ベルトＢのベルト本体８は、抗張体として例えばアラミドやポリエステルの心線９，９，…が埋設された接着ゴム層８０と、そのベルト内面側に形成された相対的に薄肉の内側ゴム層８１と、接着ゴム層８０のベルト外面側に形成された相対的に厚肉の外側ゴム層８２と、からなる。
【００３７】
前記接着ゴム層８０は、図の例では厚みが０．８〜１．２ｍｍくらいとされ、その内部にはベルト長さ方向に延びる心線９，９，…がベルト幅方向に並んで埋設されている。心線９の直径は０．７〜１．０ｍｍくらいでそのピッチは例えば０．８〜１．２ｍｍくらいである。接着ゴム層８０は、心線９との剥離を阻止するために例えばアラミド系短繊維の混入した硬いゴム組成物からなる。
【００３８】
内側ゴム層８１は、伝動面ｂ１が形成されたベルト内面側のゴム層であり、図の例では厚みが０．４〜０．６ｍｍくらいとされ、例えばＥＰＤＭ等のエチレン-α-オレフィンエラストマーゴムを主成分とするゴム組成物からなる。内側ゴム層８１にシリカなどの親水性材料を含めれば、被水時の伝動能力の低下を抑制することができる。
【００３９】
一方、外面側の外側ゴム層８２には、ベルト長さ方向に延びる突条８２ａ，８２ａ，…がベルト幅方向に並んで複数（図の例では３つ）形成されている。各突条８２ａは断面が台形状であり、その突端には後述の如く規制プーリ５，６の周溝５ａの底面に当接する平坦面が形成されるとともに、両側面はそれぞれ突端に向かって幅が狭くなるように傾斜していて、隣り合う突条８２ａ同士の間には断面Ｖ字状の谷部が形成されている。図の例では隣り合う突条８２ａ同士の間隔（ピッチ）は３．５〜３．６ｍｍくらいである。
【００４０】
外側ゴム層８２は、前記内側ゴム層８１と同様にエチレン-α-オレフィンエラストマーゴムを主成分とするゴム組成物からなるが、内側ゴム層８１とは異なり動力伝達には寄与しないので、短繊維を混入して規制プーリ５，６の周溝５ａとの間の摩擦係数が低くなるようにしてもよい。こうすれば、以下に述べる規制プーリ５，６との出入りの際の異音を抑えることができる。また、同様に摩擦係数が低くなるように補強布を貼設してもよく、この場合には耐摩耗性の向上も図られる。
【００４１】
そうして突条８２ａの形成された伝動用ベルトＢの外面側にはその蛇行を防止するために規制プーリ５，６が押し当てられていて、図２にテンションプーリ５について示すように、プーリ５の全周に亘る複数の周溝５ａ，５ａ，…にそれぞれ突条８２ａ，８２ａ，…が係合するようになっている。以下、テンションプーリ５の周溝５ａとの係合についてのみ説明するが、アイドラプーリ６についても同様である。
【００４２】
前記図２の他、図３にも示すように、規制プーリ５の周溝５ａは、これに係合するベルトＢの突条８２ａに対応して、平坦な溝底とこの溝底に向かい互いに近づくように傾斜する両側面とからなる断面台形状とされている。つまり、突条８２ａが突端に向かって窄む一方、周溝５ａは開口縁ほど幅が広くなっているため、両者の出入りするときに強い擦れが起き難く、異音が発生し難い。仮にベルトＢのミスアライメントが大きめであっても、突条８２ａは周溝５ａにスムーズに滑り込むようになる。
【００４３】
また、この実施形態では、図３に示すように突条８２ａと周溝５ａとが係合した状態で、その突条８２ａの突端（図の上端）の平坦面が周溝５ａの溝底に当接するように、突条８２ａの高さやピッチと周溝５ａの深さやピッチとの相互の関係、或いはそれらの側面の傾斜の度合い等を設定している。このため、図示のように周溝５ａに進入した突条８２ａには一般的なＶリブドベルトのような楔効果が殆ど生じず、この楔効果に起因する伝動効率や耐久性の低下という悪影響が概ね解消される。
【００４４】
特に図の例では、３つの突条８２ａの突端面のベルト幅方向長さの総和がベルト幅の半分以上になっている。このことは、突条８２ａの突端面が伝動用ベルトＢの過半の面積を占めることを意味し、この突端面を介してベルトＢとプーリ５，６との間の荷重の支持が行われるようになって、楔効果を十分に抑制することができる。尚、この例では規制プーリ５の周溝５ａのピッチを例えば３．５５〜３．６５ｍｍとして伝動用ベルトＢの突条８２ａのピッチよりも若干、大きめにしているため、ミスアライメントによりベルトＢが斜めになっていても、擦れによる異音が発生し難い。
【００４５】
前記のような規制プーリ５，６は、例えば熱可塑性樹脂を用いて射出成形により低コストで製造することができる。この場合はあまり高い強度は得られないが、規制プーリ５，６は、いずれも動力の伝達には用いられないので不具合はない。樹脂としては安価で汎用性の高いポリアミド等が好適であり、強度を高めるためにガラス繊維を混入することもできる。
【００４６】
尚、平プーリであるクランクプーリ１や補機プーリ２〜４は、より強度の高い樹脂を用いて製造してもよいが、鉄材の板金製とする方が低コストである。その外周面にはクラウンをつけてもよいしつけなくてもよいが、クラウンをつければ若干、伝動能力が高くなる上に、クラウニングによるベルトの蛇行防止も期待できるから、その分、規制プーリの数を少なくでき、低コスト化に有利になる。この例ではテンションプーリ５又はアイドラプーリ６のいずれかを平プーリとすればよい。
【００４７】
（作用効果）
したがって、この実施形態のベルト伝動装置Ａにおいては、上述したように、一般的なＶリブドベルトを用いた伝動装置とは反対に、クランクプーリ１及び補機プーリ２〜４がいずれも平プーリであって、動力の伝達が伝動用ベルトＢの略平坦な伝動面ｂ１によって行われることから、ベルトＢの曲げによるロス、プーリとの摩擦によるロス及びゴム層の剪断変形によるロスがいずれも平ベルト並みに小さくなり、伝動効率が高くなるとともに高い耐久性が得られる。
【００４８】
すなわち、従来一般的なＶリブドベルトの場合は、厚肉のリブゴム層を有することから平ベルトに比べて曲げによるロスが大きく、しかも、そのリブゴム層が心線とリブドプーリの外周面との間で圧縮されつつ大きく剪断変形することによっても大きなロスを生じ、平ベルトに比べると伝動効率に劣るものである。また、そうしてリブゴム層が大きく変形することにより発熱量が多くなって、ゴムの劣化が進むことになる。
【００４９】
また、Ｖリブ毎に楔効果が生じる結果、ベルト全体がプーリ側に沈み込むように変形し、経時的な張力の低下が大きくなるので、初期張力を大きめに設定せざるを得ず、このことも機械的な損失の増大を招くとともに前記した発熱の問題を助長し、さらに、ベルトやプーリ軸受けの摩耗が大きくなるという悪影響もある。
【００５０】
その上さらにＶリブ毎に楔効果が生じると、心線の埋設されている接着ゴム層にはベルト幅方向に波打つような変形が生じ、心線と周囲のゴムとの間に大きな剪断応力が発生して剥離を誘発する虞れがある。楔効果によって衝撃的な荷重に対しても滑りを生じ難いことが却って破損につながる虞れもある。
【００５１】
このような一般的なＶリブドベルトとは異なり、この実施形態では大きな負荷のかかるクランクプーリ１や補機プーリ２〜４においてベルトＢの略平坦な伝動面ｂ１をプーリ外周面に巻き付けており、心線９に近接する薄肉の内側ゴム層８１が概ね均一に変形することから、曲げや摩擦、或いは剪断変形によるロスもあまり大きくはならない。外側ゴム層８２では楔効果が生じないので、Ｖリブドベルトのように発熱量が多くはならず、接着ゴム層８０において心線９の周囲に大きな負担がかかることもない。衝撃的な荷重に対しては伝動面ｂ１において適度な滑りが生じるようになる。以上より、伝動用ベルトＢの耐久性を大幅に向上できる。
【００５２】
そうして伝動効率や耐久性が平ベルト並みに改善されることから、この実施形態のベルト伝動装置Ａは、比較的高張力、高負荷のシステムに適用して好適であり、そうして大きな負荷がかかる場合にもＶリブドベルトに比べてベルト幅を狭くすることができるから、省スペース化が可能になるとともに、プーリを含む装置コストの低減に大きく寄与する。この実施形態のようにテンションプーリ５やアイドラプーリ６とベルトＢの蛇行を規制するプーリとを兼用すれば、そのことも省スペース化に有利になる。
【００５３】
さらに、高い強度の求められるクランクプーリ１及び補機プーリ２〜４、即ち動力伝達のためのプーリ１〜４がいずれも平プーリであり、それらにリブドプーリのような精度の高い加工を施す必要がないので、例えば板金製とすることによってコストのさらなる削減が図られる。テンションプーリ５やアイドラプーリ６はリブドプーリであるが、動力の伝達には寄与しないので加工精度はあまり高くなくてよく、高強度も要求されないから、樹脂の射出成形等によって低コストで製造可能である。
【００５４】
さらにまた、この実施形態では、複数の突条８２ａが形成されている伝動用ベルトＢの外面側に規制プーリ５，６を押し当てることで、伝動用ベルトＢのベルト幅方向への移動を規制し、その蛇行や片寄りを安定、確実に防止することができる。仮に雨水や塵埃等が付着してもあまり問題はないし、複数の突条８２ａがそれぞれプーリ５，６の周溝５ａに係合することから、ベルトＢの一部分のみに負担が集中することもない。
【００５５】
そうして突条８２ａが周溝５ａに係合することから、規制プーリ５，６に巻き付く部位では伝動用ベルトＢの外側ゴム層８２において楔効果が生じるとも考えられるが、これらのプーリ５，６は回転負荷が殆ど無いから大きな剪断変形が生じることはなく、仮に楔効果が生じてもそれによる悪影響は小さい。しかも、この実施形態では上述したように突条８２ａの突端面を周溝５ａの溝底に当接させて楔効果が生じないようにしているから、楔効果による悪影響は実質ないといえる。
【００５６】
（実施例）
以下に、本発明に係るベルト伝動装置Ａの性能を評価するための試験について説明する。実施例の伝動用ベルトは前記図２に示したもので、その寸法形状としてはベルト長さが１１２０ｍｍでベルト幅が１０．７ｍｍ、突条を含めた厚みが３．２ｍｍである。突条の数は３つでその高さは０．９ｍｍ、ピッチは３．５６ｍｍであり、リブの突端面のベルト幅に対する長さの比率は約７０％である。
【００５７】
また、心線としてはポリエステル繊維を用いており、１１００ｄｔｅｘのヤーン２本を下撚りしてなる３本のストランドが上撚りされた直径１．０ｍｍのものが、ベルト幅方向に１．１５ｍｍのピッチで配置されている。
【００５８】
一方、比較例として用いた一般的なＶリブドベルトは、ベルト長さが１１５０ｍｍでベルト幅は１０．７ｍｍ、リブを含めた厚みが４．３ｍｍである。リブの数は３つでその高さは２．０ｍｍ、ピッチは３．５６ｍｍであり、リブの突端面のベルト幅に対する長さの比率は約４０％である。心線は前記実施例と同じくポリエステル繊維で、各々２本のヤーン（１１００ｄｔｅｘ）を下撚りしてなる３本のストランドが上撚りされた直径１．０ｍｍのものであり、ベルト幅方向において１．１５ｍｍのピッチで配置されている。
【００５９】
前記実施例及び比較例のベルトの仕様一覧を、以下に述べる試験に用いたプーリの仕様と共に表１に示す。また、ベルトの各ゴム層の配合を表２に示す。
【００６０】
【表１】
2010053992.tif 000003
【００６１】
【表２】
2010053992.tif 000004
【００６２】
−伝動能力等のテスト−
まず、前記の実施例、比較例に係るベルトの伝動能力、伝動効率及び発熱状況について一般的な試験方法により調べた。図４にベルト走行試験機のプーリレイアウトを示す。各々プーリ径６８ｍｍの駆動プーリ４１及び従動プーリ４２と、プーリ径７０ｍｍの固定アイドラーリ４３と、を用い、駆動プーリ４１及び従動プーリ４２間にベルトＢを掛け渡すとともに、該両プーリ４１，４２間の緩み側スパンにおいてベルト外面側に固定アイドラプーリ４３を押し当てた。尚、従動プーリ４２は、回転軸心が移動可能でベルトＢにデッドウェイトＤＷを負荷できるようになっている。
【００６３】
実施例では、ベルトＢの略平坦な内面が巻き付けられる駆動プーリ４１及び従動プーリ４２は、平プーリであり、突条の形成された外面側が巻き付けられるアイドラプーリ４３は、規制プーリ（この例では一般的なリブドプーリで代用）である。反対に、比較例のＶリブドベルトでは駆動プーリ４１及び従動プーリ４２がリブドプーリであり、アイドラプーリ４３は平プーリである。このことは以下の試験においても同様である。
【００６４】
そして、常温の雰囲気下において従動プーリ４２にはベルト張力が増加する方向（図４の右方向）に２通りの荷重ＤＷ（５８８Ｎ≒６０ｋｇｆ、８８３Ｎ≒９０ｋｇｆ）をかけた状態で、それぞれ、駆動プーリ４１を３６００ｒｐｍで回転させながら、従動プーリ４２の回転負荷を上昇させたときのスリップ率の変化を測定した。こうして測定したベルトのスリップ率に対する軸荷重と負荷トルクとの関係にベルトＢの伝動能力が表れる。
【００６５】
具体的には図５のグラフに示すように、許容限度のスリップ率（通常２％）に達したときの負荷トルクが大きいほど、ベルト伝動能力が高いと評価することができ、図の例では２％スリップ発生トルクの大きさは、実施例のベルトでは１９Ｎ（ＤＷ５８８Ｎ：実線の○のグラフ）及び２７Ｎｍ（ＤＷ８８３Ｎ：同破線）であり、一方、比較例では１１Ｎ（ＤＷ５８８Ｎ：実線の△のグラフ）及び１２Ｎｍ（ＤＷ８８３Ｎ：同破線）であった。本発明のベルト伝動装置は、楔効果がないにも拘わらずＶリブドベルトの２倍の水準の伝動能力を示している。
【００６６】
これは、ベルトの伝動面と心線とが近接していることから弾性スリップ率が小さくなり、結果としてスティックスリップへの移行が高トルク側にシフトしたことによると考えられる。従来よりゴム層の剪断変形がベルトの伝動能力に影響することは知られているが、ここまで大きな影響があることは知られておらず、画期的な発見であると思われる。
【００６７】
尚、一般的にＶリブドベルトでは、リブドプーリとの出入りの際の異音の発生を防止するためにリブゴム層に短繊維を混入して、表面の摩擦係数を低下させるようにしており、前記比較例のベルトでも同じである。一方、実施例のベルトでは伝動面の形成される内側ゴム層には短繊維を混入しておらず、摩擦係数は比較例のものよりも高い。前記のテスト結果にはこの摩擦係数の違いも影響していると考えられる。
【００６８】
また、前記のテストの際に、駆動プーリ４１及び従動プーリ４２の回転数とトルクとを計測しておき、負荷トルクに対応する伝動効率を算出した。この結果は図６のグラフに示すようになり、前記図５のグラフと併せて、比較例では実用域（スリップ率が２％以下のとき）における最高効率が９５〜９６％であるのに対し実施例では９７〜９８％であることが分かる。よって、本発明のベルト伝動装置は、一般的に高効率といわれているＶリブドベルトのものよりも実に２％も効率が高いことになり、これは、Ｖリブドベルトにおける曲げやプーリとの摩擦によるロス、さらにはリブゴム層の剪断変形によるロスの全てが低減されたことによると考えられる。
【００６９】
さらに、前記の走行試験機を用いてベルトの発熱を調べた。すなわち、初期のベルト温度を３０℃とし、まず、ＤＷ５８８Ｎを与えて無負荷で３０分の慣らし運転を行ったところ、ベルト温度は実施例で４７℃、比較例では４３℃までそれぞれ上昇した。その後、ＤＷ５８８Ｎ、８８３Ｎでそれぞれ５％スリップまで前記のような伝動能力測定を行ったところ、ベルト温度は実施例で７３℃、比較例では９４℃までそれぞれ上昇した。
【００７０】
すなわち、より伝動能力の高い実施例のベルトには、その分、大きな回転負荷がかかっているにも拘わらず、ベルトの温度上昇幅は実に２１℃も小さくなっており、前記した曲げや摩擦、及び剪断変形によるロスの低減によって発熱が極めて効果的に抑えられていることが分かる。このことはベルトの耐久性に大きな影響を及ぼすと考えられる。
【００７１】
−耐久性のテスト−
そこで、耐熱耐久、屈曲耐久及び高張力耐久の試験を行った。まず、図７には耐熱耐久テストのプーリレイアウトを示す。このテストでは、各々プーリ径１２０ｍｍの駆動プーリ５１及び従動プーリ５２と、プーリ径７０ｍｍの固定アイドラーリ５３と、プーリ径５５ｍｍで回転軸心の移動可能な可動アイドラプーリ５４とを用い、駆動プーリ５１及び従動プーリ５２間にベルトを掛け渡すとともに、それら両プーリ５１，５２間の一方のスパンを固定アイドラプーリ５３に、また、他方のスパンを可動アイドラプーリ５４にそれぞれ巻き付けた。アイドラプーリ５３，５４へのベルトＢの巻き付き角は９０°とした。
【００７２】
そして、８５±３℃の雰囲気下において、従動プーリ５２が１１．７６８ｋＷ（≒１６ＰＳ）の駆動力で回転されるよう、駆動プーリ５１を４９００ｒｐｍの回転速度に回転させながら、可動アイドラプーリ５４にはベルト張力が増加する方向（図７の上方向）に負荷ＤＷ（５５９Ｎ≒５７ｋｇｆ）をかけた状態で各ベルトの耐久時間を測定した。この結果、比較例のＶリブドベルトでは５５４時間でＶリブにクラックが発生したのに対し、実施例では２０００時間を経過してもクラックは発生しなかった。
【００７３】
図８は、ベルトの屈曲疲労性を試験評価するために用いられる多軸屈曲試験機のプーリレイアウトを示す。この試験機は、上下に離れて配設された各々プーリ径６０ｍｍの駆動プーリ６１及び従動プーリ６２（上側が従動プーリ、下側が駆動プーリ）と、それらの上下方向中間付近に配設されたプーリ径５０ｍｍの一対のアイドラプーリ６３，６４と、その右方に離して設けられたプーリ径６０ｍｍのアイドラプーリ６５とからなる。
【００７４】
ベルトＢは、駆動プーリ６１、従動プーリ６２及びアイドラプーリ６５には内面側が接触するように正掛けで巻き付けるとともに、背面掛けのアイドラプーリ６３，６４には外面側から巻き付き角が９０°になるように巻き付けた。そして、常温の雰囲気において、最上位置の従動プーリ６２を上方に引っ張って３９２Ｎ（≒４０ｋｇｆ）のデッドウェイトＤＷを負荷しながら、最下位置の駆動プーリ６１を５１００ｒｐｍの回転速度で回転させたことろ、比較例のＶリブドベルトでは２２５０時間でＶリブにクラックが発生したのに対し、実施例では５０００時間を経過してもクラックは発生しなかった。
【００７５】
図示は省略するが、前記の耐熱耐久テストと同じ試験条件で可動アイドラプーリに加える負荷ＤＷを９８１Ｎ≒１００ｋｇｆとし、高張力下における各ベルトの耐久時間を測定したところ、比較例のＶリブドベルトでは２３．５時間で心線が剥離したのに対し、実施例では５００時間を経過しても破損は生じなかった。
【００７６】
以上のように実施例のベルトは比較例に対し耐熱耐久では３倍以上、屈曲耐久では２倍以上、そして高張力耐久では実に２０倍以上の高い耐久性を示しており、このことから、ベルト単位幅当たりの張力、負荷が大きくなってもベルトの変形や発熱による心線の剥離（セパレーション）が発生し難くなるので、上述したようにＶリブドベルトよりも狭い幅で使用することができる。
【００７７】
（他の実施形態）
尚、本発明に係るベルト伝動装置Ａや伝動用ベルトＢの構成は、前記の実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。すなわち、例えば前記実施形態においてはベルトＢの蛇行を規制するプーリをテンションプーリ５やアイドラプーリ６のように回転負荷のないものとしているが、これに限らず、例えばウォータポンププーリ等のように負荷の比較的小さな従動プーリとしてもよい。
【００７８】
また、前記実施形態では、伝動用ベルトＢの外側ゴム層８２に形成する突条８２ａの突端面を、プーリ５の周溝５ａの溝底に当接する平坦面とし、その面積はベルトＢの過半を占めるようにしているが、突端面は平坦面でなくてもよいし、その面積比の設定も好ましい一例に過ぎない。
【００７９】
さらに、そうして突条８２ａの突端面をプーリ５の周溝５ａの溝底に当接させることに加えて、或いはこれに代えて、隣り合う突条８２ａの間の谷部の底に、周溝５ａを除いた規制プーリ５，６の外周部を当接させるようにしてもよい。
【００８０】
また、前記実施形態における伝動用ベルトＢの材質は全くの例示であって、これに何ら限定されるものではないし、このベルトＢには接着ゴム層８０を設けずに内側ゴム層８１ないし外側ゴム層８２に心線９を埋設する構造としてもよい。心線をアラミド繊維とすればベルトＢのスリップや発熱が抑制でき、本発明の効果がさらに高まる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上、説明したように本発明に係るベルト伝動装置によると、伝動効率や耐久性を平ベルト並みに改善でき、低コストでありながら、雨水等の付着にも強く、安定してベルトの走行状態を維持できるので、特に自動車エンジンの補機駆動等に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明のベルト伝動装置をエンジン補機駆動に適用した概略構成図である。
【図２】伝動用ベルトの突条と規制プーリの周溝との関係を示す一部断面図である。
【図３】ベルトとプーリとの係合状態を示す断面図である。
【図４】ベルトの伝動能力を調べる試験機のレイアウトの例を示す説明図である。
【図５】ベルトのスリップ率と負荷トルクとの関係を示すグラフ図である。
【図６】ベルトの伝動効率と負荷トルクとの関係を示すグラフ図である。
【図７】耐熱耐久テストに係る図４相当図である。
【図８】多軸屈曲テストに係る図４相当図である。
【符号の説明】
【００８３】
Ａ          ベルト伝動装置
１        クランクプーリ（駆動プーリ）
２〜４    補機プーリ（従動プーリ）
５        テンションプーリ（規制プーリ）
５ａ    周溝
６        アイドラプーリ（規制プーリ）
Ｂ          伝動用ベルト
ｂ１      伝動面
８２ａ    突条
９        心線
【図１】
2010053992.tif 000005
【図２】
2010053992.tif 000006
【図３】
2010053992.tif 000007
【図４】
2010053992.tif 000008
【図５】
2010053992.tif 000009
【図６】
2010053992.tif 000010
【図７】
2010053992.tif 000011
【図８】
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