(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの動力伝達プーリに張設されるタイミングベルトの耐久性を評価するに際し、プーリピッチ径の２乗に反比例し、時間あたりの屈曲回数に比例するレイアウト係数を用いて評価するタイミングベルトのレイアウト評価方法。
【請求項２】
エンジンの動力伝達プーリに張設されるタイミングベルトの耐久性を評価するに際し、下記の式で表されるレイアウト係数を用いて評価するタイミングベルトのレイアウト評価方法。
0003607576.tif 000003
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンからの動力を伝達するタイミングベルトのレイアウトの評価方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
エンジンでのベルト屈曲疲労の評価は、従来エンジンモータリング試験機などでの残存引張り強さにより判断されていた。しかし、様々なドライブレイアウトや条件を持つ個々のエンジンでの結果の妥当性を判断する基準がなかった。また、新規にエンジンのレイアウトを考える場合、屈曲疲労性に対する判断基準もなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、引張り強さに対し、大きな影響をもつドライブレイアウトについて、リグ試験結果の解析によりレイアウトの屈曲の過酷さの係数化を図り、この係数を用いることにより、レイアウトの屈曲特性を表現すると共に、試験結果の判断基準を与えることを課題としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
その具体的方法として以下のレイアウト係数とする。すなわち、
0003607576.tif 000002
【０００５】
前段の項であるＮｐ／Ｎｂは駆動プーリ上での時間当たりの屈曲回数を示す。これは駆動プーリが同じ回転数の場合、駆動プーリの歯数が少ないほど、ベルトの屈曲回数が少なくなり、逆に、ベルトが長くなればなるほど（ベルト歯数が多ければ多い程）、ベルトの屈曲回数が少なくなる。そこで、レイアウト係数として、駆動プーリ上での時間当たりの屈曲回数に比例するように設定し、屈曲回数が多くなればなるほど、レイアウトが過酷な条件であるようにした。
【０００６】
次に、レイアウト係数をプーリピッチ半径の２乗に反比例するようにしたのは以下の考察と実験結果から得られたものである。すなわち、本発明者は、ベルトの屈曲疲労の要因としてプーリの巻付角度とプーリピッチ半径の影響について考察してみた。
【０００７】
（１）プーリ巻付角度
ベルト芯線疲労は、曲げ、こすれなどが進行中に発生し、静止状態においては進行しない。すなわち、芯線の変形が生じるのは、プーリの入口と出口であり、プーリ巻付角度内では、ベルトはプーリに巻きついたまま一定曲率で固定されるため、芯線の疲労は進行しない。従って、プーリ巻付角度の影響は無視できると考えられる。
【０００８】
また、図１はコード表面の歪みについての典型的測定結果を示すものである（１９８８  ｓｏｃｉｅｔｙ    ｏｆ    Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ    Ｅｎｎｇｉｎｅｅｒｓ，Ｉｎｃ：Ｓｔｕｄｙ    ｏｆ    Ｂｅｌｔ    Ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ  Ｔｈｒｏｕｇｈ    ａｎ    Ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ    Ｓｔｒａｉｎ    ｏｎ    Ｂｅｌｔ    Ｃｏｒｄｓ，Ｙｕｉｃｈｉ  Ｍｕｒａｋａｍｉ，Ｍａｓａｈｉｋｏ  Ｗａｔａｎａｂｅ，ａｎｄ    Ｎｅｍｉｅｋｉ  Ｏｈｓａｗａ、Ｎｉｓｓａｎ  Ｍｏｔｏｒ．，Ｌｔｄ）。
【０００９】
図１のベルト１周上の歪みの測定結果を見ても、噛み合い良好時のプーリ巻付角度内での歪みの変化は少なく、巻付角度のかなり少ないプーリでも径の小さなプーリ上では、大きな歪みが生じていることが判る。また、テンションナーにおいても逆曲げによる屈曲疲労が生じており、テンショナー及びアイドラプーリを含むプーリが屈曲疲労に影響を与えていることが判る。
【００１０】
（２）プーリピッチ半径の影響度
プーリに巻付く（若しくは外れる）時の芯線の疲労原因としては、
▲１▼繰り返し曲げ応力による疲労
▲２▼フィラメント、ストランド間の滑り、こすれによる疲労
の２つが考えられる。つまり、プーリにベルトが巻付いたとき、芯線は曲げ応力を受け、ピッチ径６０ｍｍのプーリを考えると、曲げによる歪みは芯線下撚りストランドでは０．０４％の歪みに達する。
【００１１】
一方、図２に示すプーリ巻付け時の芯線状態拡大図のように、芯線は撚線１０であるため、プーリ巻付けによる芯線内外周での経路差は各フィラメント、ストランド１１間での滑り１２により吸収される。この線間での滑り１２により、線外面でのダメージが生じる。図中１３はストランド表面の処理剤を、また、Ｅ部分は曲げ応力を示している。
【００１２】
以上の点から、芯線の屈曲疲労は、プーリピッチ半径（テンショナー、アイドラを含む）及びプーリ個数が影響しているものと考えられる。
【００１３】
そこで、各タイミングベルトの引張り強さの低下度合いを判定基準として、どのようなレイアウト係数を用いればよいか、各種リグ試験（耐熱走行試験、多屈曲走行試験及び耐熱多屈曲走行試験）での対応を試みた。
【００１４】
図３は通常用いている走行時間と引張り強さの関係グラフであり、〇は耐熱走行試験データを、△は多屈曲試験データを、□は耐熱多屈曲試験データを夫々示す。図３のごとく、同一走行時間に対し、各種リグ試験での引張り強さは著しいバラツキを見せており、引張り強さを時間軸で判断することは難しいことが判る。
【００１５】
図４は上記レイアウト係数を用いて屈曲疲労度を尺度として表したグラフである。屈曲疲労度はレイアウト係数×駆動プーリ回転数（ｒｐｍ）×走行時間（ｈ）×６０で表される。屈曲疲労度は、ベルトの材質によってどの程度の寿命があるか評価するのに役立ち、レイアウト係数より後段の項が、駆動プーリ上でベルトが何回曲げられたかを示す。図４中〇、△、□のデータは図３に示す各試験データに対応したものである。
【００１６】
引張り強さの低下度合いをプーリピッチ半径の２乗に反比例するように上記レイアウト係数を用いた場合、図４のごとく、耐熱走行試験、多屈曲走行試験、並びに耐熱多屈曲試験の各データは同一線上に乗る。なお、エンジンモータリング試験結果ではまだバラツキは少なくないが、この線近くに集まってくる。残ったバラツキについては、レイアウトの影響以外が誤差要因として働いたと考えられる。
【００１７】
本発明者は、上記実験結果から、上記レイアウト係数が引張り強さの低下度合いをみる指標となるとの知見が得られた。
【００１８】
上述の通り、上記レイアウト係数は、プーリ径と屈曲回数を考慮したものであり、数値の大きいほど屈曲が過酷なレイアウトと判断され、逆曲げが発生する場合はより厳しくなる。
【００１９】
【発明の実施形態】
図５（Ａ）〜（Ｄ）は実機エンジンの中で特にレイアウト係数の大きい（過酷なレイアウト例）を示す。各図において、各プーリに付されている符号中、前段の番号は歯数を、後段のアルファベットＹＵ、ＲＵはピッチ（ｍｍ）を表す。具体的には、ＹＵは８ｍｍピッチを、ＲＵは９．５２５ｍｍピッチを表す。テンショナープーリの前段アルファベットＤＡＩは直径を、後段の番号は直径寸法をｍｍ単位で表している。例えばＤＩＡ５０は直径５０ｍｍのテンショナープーリであることを表している。ベルトに付された符合は前段が歯数を、中段のアルファベットがピッチ（ｍｍ）を示している。
【００２０】
図５（Ａ）〜（Ｄ）のレイアウト係数を式（１）により算出したところ、（Ａ）ではＦＩ＝１３．２８×１０−４、（Ｂ）ではＦＩ＝１４．０５×１０−４、（Ｃ）ではＦＩ＝１４．７９×１０−４、（Ｄ）ではＦＩ＝１２．９３×１０−４であった。
【００２１】
各レイアウトに共通している点として、プーリ軸数が多い、小径プーリ（特に、テンショナー、アイドラプーリ）仕様がある。また、レイアウト係数から過酷と推定されるエンジンは、実際に引張り強さ保持の悪いエンジンが多い。
【００２２】
図５に示すレイアウト例からレイアウト係数ＦＩ＜１２．０×１０−４となるエンジン伝達機構のレイアウトが理想であると考えられる。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明によると、ベルト引張強さの低下度合いを評価する際に、プーリピッチ半径の２乗に反比例し、時間あたりの屈曲回数に比例するレイアウト係数を用いて評価するので、レイアウトの屈曲特性を表現できると共に、試験結果の判断基準を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】タイミングベルトのコード表面の歪みについての典型的測定結果を示す図
【図２】プーリ巻付け時の芯線状態拡大図
【図３】通常用いている走行時間と引張り強さの関係グラフ
【図４】レイアウト係数を用いて屈曲疲労度を尺度として表したグラフ
【図５】（Ａ）〜（Ｄ）は夫々実機エンジンの中の過酷なレイアウト例を示す図
【符号の説明】
１０  撚線
１１  ストランド
１２  滑り
１３  処理剤
Ｅ  曲げ応力
【図１】
0003607576.tif 000004
【図２】
0003607576.tif 000005
【図３】
0003607576.tif 000006
【図４】
0003607576.tif 000007
【図５】
0003607576.tif 000008