(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
噛合面に帆布を貼着した歯付きベルトにおいて、前記帆布における歯付きベルトの長さ方向に延びるたて糸が、弾性糸よりなる芯糸の周囲に中間糸を巻回し、さらにその周囲に通常の合成繊維糸よりなる被覆糸を巻回し、前記中間糸を前記被覆糸の間から露出せしめてなる複合糸条であって、前記中間糸は、弾性率９００ｇ／ｄｔｅｘ以上の高弾性繊維よりなる第１糸と化学繊維よりなる第２糸とを混繊させてなることを特徴とする歯付きベルト
【請求項２】
前記中間糸は、弾性率９００ｇ／ｄｔｅｘ以上の高弾性繊維よりなる第１糸と化学繊維よりなる第２糸とをエア交絡加工によって混繊させてなり、前記第２糸のエア交絡加工におけるオーバーフィード率を、前記第１糸よりも大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト
【請求項３】
前記高弾性繊維が、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であることを特徴とする請求項１または２に記載の歯付きベルト
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は動力伝達用の歯付きベルトに関するものであって、特に自動車の燃料ポンプの駆動用として適した歯付きベルトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般に使用されている歯付きベルト１は、図１に示すように、ゴム製の本体部分２の片面に噛合歯３が形成されており、本体部分２にはその長さ方向に抗張体４が埋入されている。そして歯付きベルト１の噛合面には、歯形の表面に沿って帆布５が貼付けられている。
【０００３】
歯付きベルト１を製造する際には、図２（ａ）に示すように、表面に噛合歯３の雌型６を刻設した円筒状の金型７の外周に、ＲＦＬ等の接着処理を施した筒状の帆布５を嵌合し、その外側に抗張体４を巻回し、さらにその外側にゴム生地８を配置する。
【０００４】
そしてゴム生地８を加熱加圧することにより、図２（ｂ）に示すように、ゴム生地８は抗張体４の間隔を通して雌型６に押込まれて加硫され、噛合歯３を成型する。このとき帆布５は、ゴム生地８と共に雌型６に押込まれ、噛合歯３の表面に沿って貼着されて、歯付きベルト１の噛合面を形成する。
【０００５】
帆布５は図１に示すように、歯付きベルト１の長さ方向に延びるたて糸９と、これに交差するよこ糸１０とよりなるものである。そしてこの帆布５は、最初は歯付きベルト１の周長にほぼ一致する長さを有しているが、噛合歯３の成型時には歯付きベルト１の歯形に沿った長さを有するものとなる必要があり、そのためこの帆布５を構成するたて糸９は、歯付きベルト１の長さ方向に向かって容易に伸長するものであることが必要とされる。
【０００６】
ところでこの種の歯付きベルトは、自動車の燃料ポンプの駆動用などに広く使用されるのであるが、近年自動車エンジンの高性能化に伴い、歯付きベルト１は高熱と高い負荷の下で稼働することとなり、これらに耐えて使用するためには、プーリーと直接接触して負荷を伝達する前記帆布５には、より高い耐久性が求められるようになっている。
【０００７】
この帆布５としては、たて糸９にナイロン繊維などの捲縮加工糸が使用され、その捲縮加工糸の捲縮により伸縮性を持たせていたのであるが、これでは前述のような高い耐久性を確保することができない。そのためたて糸９に高強度高耐熱性の芳香族ポリアミド繊維を使用し、且つ製造上必要とされる伸縮性を確保するために、種々の提案がなされている。
【０００８】
かかる提案の一つとして、特開平９−１００８８０号公報に示されたものが知られている。これは前記帆布５のたて糸９として、ポリウレタン弾性糸の周囲にパラ系芳香族ポリアミド繊維の紡績糸を巻回し、さらにその上に合成繊維の捲縮糸を巻回した複合糸条を使用したものである。
【０００９】
そしてたて糸９が伸長されて帆布５が歯付きベルト１の噛合面に貼着された状態においても、前記捲縮糸がパラ系芳香族ポリアミド繊維の紡績糸を完全に覆うようにすることにより、捲縮糸がゴムと一体化して耐摩耗性を確保し、且つ芳香族ポリアミド繊維糸はゴムに対して自由度を有し、屈曲疲労を受けにくく、耐久性に優れたものとなるとするものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら近年になって、燃料の燃焼効率を高めて排ガスの減少を図るために、希薄な混合ガスでも燃焼可能な直噴式のポンプを搭載したエンジンが広く使用されるようになり、歯付きベルト１にはさらに過酷な使用条件が課せられるようになってきている。
【００１１】
すなわちかかるエンジンでは、燃料ポンプの駆動トルクが二倍以上になり、歯付きベルト１の噛合歯３にかかる負荷が大きくなる。そのため噛合歯３とプーリーとが噛み合ったり離脱したりする際に、噛合歯３には大きな変形が生じ、特に噛合歯３の歯底における変形量が大きくなる。そしてその歯底における帆布５には高いテンションが作用した状態でプーリーとの接触及び解離が生じることとなり、極めて大きな摩耗が生じるのである。
【００１２】
前述のようなパラ系芳香族ポリアミド繊維糸を使用した帆布５を貼着した歯付きベルト１は、従来のものに比べれば大きな耐久性を有するものの、上記のような直噴式燃料ポンプを搭載したエンジンについて使用し得るほどの高い耐久性を有するものというには、未だ不十分であった。
【００１３】
そこで出願人等は、、歯付きベルトの噛合面の表面に弾性率１０００ｇ／ｄ以上の高弾性繊維を、７００ｄ／ｍｍ以上の密度でベルトの長さ方向に配置し、当該高弾性繊維をゴムと一体化せしめてなる歯付きベルトを提案し、かかる高弾性繊維としては、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維が適当である旨を明らかにして、先に特願平１１−１５３２２０号を出願した。
【００１４】
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、前記特願平１１−１５３２２０号に示された極めて弾性率の高い高弾性繊維を使用すると共に、その高弾性繊維とゴムとの接着性をさらに向上させ、長期間に亙って高度な耐久性を有する歯付きベルトを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、噛合面に帆布を貼着した歯付きベルトにおいて、前記帆布における歯付きベルトの長さ方向に延びるたて糸が、弾性糸よりなる芯糸の周囲に中間糸を巻回し、さらにその周囲に通常の合成繊維糸よりなる被覆糸を巻回し、前記中間糸を前記被覆糸の間から露出せしめてなる複合糸条であって、前記中間糸は、弾性率９００ｇ／ｄｔｅｘ以上の高弾性繊維よりなる第１糸と化学繊維よりなる第２糸とを混繊させてなることを特徴とするものである。
【００１６】
また本発明において、前記中間糸は、弾性率９００ｇ／ｄｔｅｘ以上の高弾性繊維よりなる第１糸と化学繊維よりなる第２糸とをエア交絡加工によって混繊させ、前記第２糸のエア交絡加工におけるオーバーフィード率を、前記第１糸よりも大きくしたものが好ましい。
【００１７】
本発明に使用する高弾性繊維としては、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維が適当である。ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維は、通称ＰＢＯ繊維と称され、引っ張り強度が３６ｇ／ｄｔｅｘ以上であり、弾性率が１１７０〜１８００ｇ／ｄｔｅｘであり、また分解温度も約６５０℃であって、一般に高弾性耐熱性繊維として知られる芳香族ポリアミド繊維に比べても、極端に高強度高弾性率であり、耐熱性も高い繊維である。
【００１８】
図３は本発明において、たて糸９として使用する複合糸条１１を示すものである。この複合糸条１１において、１２は芯糸であって、ポリウレタン弾性糸などの弾性糸よりなっている。
【００１９】
１３は前記芯糸１２の周囲に巻回された中間糸であって、その中間糸１３の外側にはさらに、ナイロン繊維又はポリエステル繊維などの通常の合成繊維よりなる被覆糸１６が巻回されている。
【００２０】
前記中間糸１３は、図４に示すように、弾性率９００ｇ／ｄｔｅｘ以上の高弾性繊維よりなる第１糸１４と化学繊維よりなる第２糸１５とをエア交絡加工によって混繊させてなっている。混繊の方法としては、種々の方法が採用できるが、エアによって交絡やループを付与するエア交絡加工、あるいはフィラメント糸を引きちぎって短繊維化し、これらを抱合して糸条とする牽切−抱合加工が好ましい。
【００２１】
前記第２糸１５としては、ゴムとの接着性の良いナイロン繊維等、あるいは、耐熱性に優れたパラ系芳香族ポリアミド繊維やメタ系芳香族ポリアミド繊維、レーヨン、キュプラ、トリアセテート等が適当である。
【００２２】
図６はエア交絡加工の原理図である。第１糸１４及び第２糸１５はそれぞれフィードローラ１７、１８によって一定の送り量でエア交絡加工装置１９へ送られる。そしてエア供給口２０より供給されるエアによって第１糸及び第２糸は混繊させられる。このエア交絡加工において、フィードローラ１７，１８の送り量を調整することにより、第２糸１５のオーバーフィード率を第１糸１４より大きくすることが好ましく、第２糸のみにループを付与させることができる。
【００２３】
本発明においては、中間糸１３が被覆糸１６の間から表面に露出していることが必要である。すなわち中間糸１３はその外側に巻回された被覆糸１６により保護されつつ、その被覆糸１６の間から露出してゴム生地８に対して直接接着して一体化することが必要である。
【００２４】
すなわちプーリーから噛合歯３に加わる力が先ず中間糸１３に対するテンションとして作用し、当該テンションを中間糸１３が支えつつ、そのテンションの負担を確実に本体部分２のゴムに伝達し、さらに当該ゴムを介して抗張体４に伝達されるのである。
【００２５】
この複合糸条１１を、歯付きベルト１の長さ方向に延びるたて糸９とし、任意の糸をよこ糸１０として、帆布５を織成する。このよこ糸１０の材質としては、ナイロン繊維、ポリエステル繊維など適宜の繊維を使用することができ、芳香族ポリアミド繊維などの高強度高耐熱性繊維を使用することもできる。
【００２６】
尚、この明細書においては、帆布５における歯付きベルト１の長さ方向に延びる糸を「たて糸」と称し、これに交差する糸を「よこ糸」と称するが、この「たて糸」と「よこ糸」との関係は、織物構造学における「経糸」および「緯糸」とは必ずしも一致するものではなく、帆布５を織成する際の緯糸がたて糸９となり、経糸がよこ糸１０となることもあり得る。
【００２７】
また本発明の歯付きベルト１は、図面に示したような片面にのみ歯形を有するものに限らず、両面に歯形を有する両歯ベルトについても、その両面の歯型表面に帆布５を貼着することにより本発明を適用することもできる。
【００２８】
【作用】
本発明においては、中間糸１３が芯糸１２の周囲に螺旋状に巻回されているので、芯糸１２は引っ張りにより弾性的に伸長することができ、また中間糸１３自体は伸縮性を有しないにも拘わらず、その螺旋が伸びることにより伸長可能である。したがって、複合糸条１１よりなるたて糸９は大きな伸縮性を有し、帆布５は歯付きベルト１の長さ方向に向かって大きな伸長性を有し、容易に歯付きベルト１を成型することができる。
【００２９】
そして芯糸１２を構成する弾性糸の伸縮性によって、伸長された複合糸条１１に収縮力が作用して伸縮性を有する。そして収縮した状態においては複合糸条１１における中間糸１３は芯糸１２に巻回した状態であるが、それを伸張したときには、中間糸１３はその螺旋状が解けることにより螺旋のピッチが大きくなり、最終的には中間糸１３は直線状に延びてその周囲に芯糸１２が巻回された状態となり、中間糸１３の中で高弾性繊維からなる第１糸１４が複合糸条１１の強度を主として負担する。
【００３０】
芯糸１２および中間糸１３の周囲に被覆糸１６が巻回されており、当該被覆糸１６の間から中間糸１３が露出している。さらに中間糸１３を構成する高弾性繊維からなる第１糸１４と、化学繊維からなる第２糸１５とが混繊されて一体となっている。そのため、第１糸１４は第２糸１５を介してゴム生地８と一体となる。特に、エア交絡加工における第２糸１５のオーバーフィード率を第１糸１４より大きくすることにより、第２糸１５のみにループを付与させることができ、その場合、第２糸１５のループのアンカー効果によってゴムとの接着性に優れている。そのため、第１糸１４は混繊糸としてゴムとの接着性が向上し、ゴム生地８と強固に一体となる。
【００３１】
【発明の効果】
従って本発明によれば、芯糸１２が弾性糸よりなるので複合糸条１１が伸縮性を有しており、それに伴って当該複合糸条１１をたて糸９として使用した帆布５は、歯付きベルト１の長さ方向の伸縮性を有し、歯付きベルト１の成型時にその噛合面に沿って貼着されることができる。
【００３２】
またその帆布５が引き伸ばされて歯付きベルト１の噛合面に貼着された状態において、中間糸１３が被覆糸１６の間から露出しているため、中間糸１３を構成する第１糸１４が第２糸１５を介してゴム生地８と一体化している。そのため、歯付きベルト１の噛合面が高い耐摩耗性を有し、耐久性に優れたものとなる。
【００３３】
【実施例】
以下の各実施例および比較例の構成で、帆布５を織製した。
【００３４】
0004614533.tif 000002
【００３５】
0004614533.tif 000003
【００３６】
0004614533.tif 000004
【００３７】
0004614533.tif 000005
【００３８】
［歯付きベルトの製作］
上記各実施例及び比較例の帆布５を使用して、当該帆布５を歯型の噛合面に貼着した歯付きベルトを成型した。当該歯付きベルトは、ベルト幅１６．０ｍｍ、歯数９２、歯ピッチ９．５２５ｍｍである。
【００３９】
［帆布物性］
上記各実施例及び比較例より得られた歯付きベルトにおける、帆布５の強度を測定した。その値は表１に示す通りであった。
【００４０】
［駆動試験］
前記各実施例及び比較例の歯付きベルトを、図５に示す試験機２１にかけて、駆動試験を行った。
【００４１】
この試験機２１は、原動プーリー２２（歯数２０）と従動プーリー２３（歯数４０）とに歯付きベルト１を掛渡し、アイドルプーリー２４，２５でベルトのテンションを調節し、これを加熱ボックス２６内に収容するものであって、加熱ボックス２６内を所定の温度条件に設定した状態で、原動プーリー２２で歯付きベルト１を回転駆動し、その耐久性を測定するものである。
【００４２】
試験条件としては、加熱ボックス２６内の温度を１００℃とし、原動プーリー２２の駆動回転数を３５００ｒｐｍに設定し、歯付きベルト１が損耗するまでの時間を測定した。駆動試験の結果は次の表１の通りであった。
【００４３】
【表１】
0004614533.tif 000006
【００４４】
表１から理解できるように、本発明の実施例による歯付きベルト１は、駆動試験においてアラミド繊維を使用した比較例１に比べると、一桁以上高い値を示している。また最終的に破壊された状態においても、比較例１においては歯底が摩耗して歯欠けが生じていたのに対し、実施例においては、歯元部がせん断により破壊されるまで、歯付きベルト１が破壊されることはなかった。
【００４５】
また中間糸１３としてＰＢＯ繊維のフィラメントを使用した比較例２に比べて、ＰＢＯ繊維と化学繊維とを混繊させた実施例１及び２においては、帆布５の強度は若干下回るものの、歯付きベルト１としての駆動試験においては大幅に高い値を示しており、本発明の構成が極めて優れたものであることが理解できる。
【００４６】
本発明において、中間糸１３の第１糸として使用する高弾性繊維の糸密度は、少なくとも６００ｄｔｅｘ／ｍｍ以上、より好ましくは７８０ｄｔｅｘ／ｍｍ以上とするのが良い。
【００４７】
本発明において、中間糸１３の第１糸１４と第２糸１５とをエア交絡加工によって混繊させる場合、第１糸１４のオーバーフィード率を２〜１０％とするのが好ましい。それより小さくすると第２糸と絡みにくくなり、逆に大きくすると高弾性繊維からなる第１糸の強度利用率が低下してしまう。また、第２糸のオーバーフィード率は、単に混繊させる場合にはオーバーフィード率を２〜１０％とするのが好ましく、ループを付与させる場合には１５〜３０％とするのが好ましい。３０％より大きくすると帆布の厚さが大きくなり、歯付きベルトに貼着させる帆布として好ましくない。
【００４８】
尚、第１糸１４として高弾性繊維に限らず、例えばアラミド繊維等のゴムとの接着性の悪い繊維を選択しても、実施例１及び２の如くエア交絡加工することにより、ゴムと強固に一体化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】歯付きベルトの一部の斜視図
【図２】歯付きベルトを成型する状態を示す主要部の断面図
【図３】本発明の歯付きベルトにおけるたて糸となる複合糸条の正面図
【図４】複合糸条の中間糸の正面図
【図５】駆動試験用の試験機の斜視図
【図６】エア交絡加工の原理図
【符号の説明】
１歯付きベルト
５帆布
９たて糸
１０よこ糸
１１複合糸条
１２芯糸
１３中間糸
１４第１糸
１５第２糸
１６被覆糸
【図１】
0004614533.tif 000007
【図２】
0004614533.tif 000008
【図３】
0004614533.tif 000009
【図４】
0004614533.tif 000010
【図５】
0004614533.tif 000011
【図６】
0004614533.tif 000012