(57)【要約】【課題】自動車エンジンのベルト式補機駆動装置などに使用されるＶリブドベルトにおいて、スティックスリップが発生するような張力変動自体を抑えて回転変動が非常に大きいときや補機の慣性マスが大きいとき、特に共振時の断続的なベルト異音の発生を低減するとともに、摩耗寿命の向上が図れるようにする。【解決手段】心線３０のトータルデシテックス〔単位：ｄｔｅｘ〕をＴ，リブ４０のピッチ〔単位：ｍｍ〕をＰｒ，心線３０のピッチ〔単位：ｍｍ〕をＰｃとしたときのベルト弾性指数Ｋｅ（＝Ｔ×Ｐｒ／Ｐｃ）を、５５００＜Ｋｅ＜１４５００の範囲に定めるとともに、心線３０の径φを、０．４ｍｍ≦φ≦０．８ｍｍの範囲に定める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルト長さ方向に延びるように設けられたベルト本体と、
上記ベルト本体にベルト幅方向に所定ピッチをおいて並ぶように埋設された心線と、
上記ベルト本体のベルト内面側にベルト長さ方向に所定ピッチをおいて並ぶように形成されたリブとを備えたＶリブドベルトであって、
上記心線のトータルデシテックス〔単位：ｄｔｅｘ〕をＴ，上記リブのピッチ〔単位：ｍｍ〕をＰｒ，上記心線のピッチ〔単位：ｍｍ〕をＰｃとしたときのベルト弾性指数Ｋｅ（＝Ｔ×Ｐｒ／Ｐｃ）が、５５００＜Ｋｅ＜１４５００であり、
上記心線の径φが、０．４ｍｍ≦φ≦０．８ｍｍである
ことを特徴とするＶリブドベルト。
【請求項２】
請求項１に記載のＶリブドベルトにおいて、
心線は、ポリエチレンテレフタレートからなる
ことを特徴とするＶリブドベルト。
【請求項３】
請求項１に記載のＶリブドベルトにおいて、
各リブは、ベルト幅方向に配向された５〜３０重量％のナイロン短繊維を有する
ことを特徴とするＶリブドベルト。
【請求項４】
請求項３に記載のＶリブドベルトにおいて、
ベルト本体は、エチレン・プロピレン・ゴムを含有してなる
ことを特徴とするＶリブドベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車エンジンにおけるベルト式補機駆動装置などに使用されるＶリブドベルトに関し、特に、スティックスリップによる断続的なベルト異音を低減する対策に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車エンジンのベルト式補機駆動装置では、エンジンにおける各気筒毎の爆発行程に起因するクランク軸の回転変動により動力伝達用のＶリブドベルトに張力変動が生じ、その張力変動によりＶリブドベルトと各プーリの間にスリップが発生することで、異音が生じることは知られている。
【０００３】
これに対し、特開平１１−６５４６号公報には、心線としてポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を用い、その総デニール数（トータルデシテックス）を４０００〜８０００（４４４４〜８８８８ｄｔｅｘ）とし、Ｖリブドベルトの引張弾性率を、１つのリブ当り１７０００Ｎ以上となるようにすることで、上記のような張力変動によるスリップ率を小さくし、そのようなスリップによる異音の発生を抑えるようにすることが提案されている。
【０００４】
ここで、Ｖリブドベルトの構成を簡単に説明すると、図１に例示するように、ベルト本体には、心線がベルト幅方向に所定のピッチＰｃでもって並ぶように埋設されており、そのベルト本体のベルト内面側（同図の下面側）には、リブがベルト長さ方向に所定のピッチＰｒでもって並ぶように形成されている。
【特許文献１】特開平１１−６５４６号公報（第２頁，図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年では、エンジンの回転変動が大きくなる傾向にあり、補機の慣性マスが増加する傾向にあるということと相俟って、ベルトとプーリとの間に微小なスリップ（スティックスリップ）が発生しやすくなっており、そのような微小なスリップによる断続的なベルト異音を低減することが求められるようになってきている。
【０００６】
これに対し、上記従来のＶリブドベルトでは、回転変動が非常に大きいときや補機の慣性マスが大きいとき、特に共振時の張力変動を十分に吸収することができず、微小なスリップ（スティックスリップ）による断続的なベルト異音の防止には不十分であるという問題がある。
【０００７】
また、自動車部品の長寿命化要求に対応するように、ベルト本体の材料は、それまでのクロロプレンゴムから、耐熱性に優れるエチレン・プロピレン・ゴム（ＥＰＤＭゴム）が使用されるようになってきており、このことで、耐熱屈曲寿命は約３倍に延びたものの、耐摩耗性が向上していないことから、未だ、摩耗による寿命にも問題がある。
【０００８】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、自動車エンジンのベルト式補機駆動装置などに使用されるＶリブドベルトにおいて、スティックスリップが発生するような張力変動自体を抑えて回転変動が非常に大きいときや補機の慣性マスが大きいとき、特に共振時の断続的なベルト異音の発生を低減するとともに、摩耗寿命の向上が図れるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成すべく、本発明では、ベルト弾性指数Ｋｅ（＝心線のトータルデシテックスＴ×リブピッチＰｒ／心線ピッチＰｃ）と、心線の径φとに着目し、必要な引張強度を維持しつつ回転変動に対する減衰特性が高くなるようにベルト弾性指数Ｋｅを定めるとともに、必要な引張強度を維持しつつリブ底から心線までの間のリブ層の摩耗余裕代が十分にとれるように心線の径φを定めることとした。
【００１０】
具体的には、請求項１の発明では、ベルト長さ方向に延びるように設けられたベルト本体と、このベルト本体にベルト幅方向に所定ピッチをおいて並ぶように埋設された心線と、上記ベルト本体のベルト内面側にベルト長さ方向に所定ピッチをおいて並ぶように形成されたリブとを備えたＶリブドベルトを前提としている。、
そして、上記心線のトータルデシテックス〔単位：ｄｔｅｘ〕をＴ，上記リブのピッチ〔単位：ｍｍ〕をＰｒ，上記心線のピッチ〔単位：ｍｍ〕をＰｃとしたときのベルト弾性指数Ｋｅ（＝Ｔ×Ｐｒ／Ｐｃ）が、５５００＜Ｋｅ＜１４５００とされており、また、上記心線の径φが、０．４ｍｍ≦φ≦０．８ｍｍとされているものとする。尚、従来のＶリブドベルトの場合には、心線の径φは、１．０ｍｍ程度（φ≒１．０ｍｍ）である。
【００１１】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、心線は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなるものとする。
【００１２】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、各リブは、ベルト幅方向に配向された５〜３０重量％のナイロン短繊維を有するものとする。
【００１３】
請求項４の発明では、請求項３の発明において、ベルト本体は、エチレン・プロピレン・ゴム（ＥＰＤＭゴム）を含有してなるものとする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ベルト本体に心線がベルト幅方向に所定ピッチをおいて並ぶように埋設されているとともに、ベルト本体のベルト内面側にリブがベルト長さ方向に所定ピッチをおいて並ぶように形成されたＶリブドベルトにおいて、ベルト弾性指数Ｋｅを、５５００＜Ｋｅ＜１４５００の範囲に定めるようにしたことで、必要な引張強度を維持しつつ回転変動に対する減衰特性を高くしてスティックスリップが発生するような張力変動自体を抑えることができ、回転変動が非常に大きいときや補機の慣性マスが大きいとき、特に共振時の断続的なベルト異音の発生を低減することができ、さらに、心線の径φを、０．４ｍｍ≦φ≦０．８ｍｍの範囲に定めるようにしたことで、必要な引張強度を維持しつつリブ底から心線までの間のリブ層の摩耗余裕代を十分にとることができ、摩耗寿命の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態に係るＶリブドベルトの全体構成を模式的に示しており、このＶリブドベルト１０は、図２に示すように、自動車エンジンのクランクシャフトプーリ１と、エアコンのコンプレッサ用プーリ２，ウォータポンプ用プーリ３，オルタネータ用プーリ４などの補機駆動用プーリとの間に巻き掛けられて、クランクシャフトプーリ１のトルクを各補機駆動用プーリ２〜４に伝達するようにした自動車エンジンのベルト式補機駆動装置における伝動ベルトとして使用される。
【００１７】
このＶリブドベルト１０は、ＥＰＤＭゴムからなるベルト本体２０を備えている。ベルト本体２０は、断面矩形状の接着ゴム層２１を有しており、その接着ゴム層２１には、ベルト幅方向に所定の巻きピッチでもって並ぶようにスパイラル状に配置されたＰＥＴからなる心線３０が埋設されている。
【００１８】
上記接着ゴム層２１のベルト背面（図１の上面）には、上帆布層２２が積層されている。一方、接着ゴム層２１のベルト内面（同図の下面）には、リブゴム層２３が積層されており、このリブゴム層２３のベルト内面側には、各々、ベルト長さ方向に延びる複数条（図示する例では、３条）のリブ４０，４０，…がベルト幅方向（同図の左右方向）に所定のピッチでもって並ぶように形成されている。
【００１９】
そして、本実施形態では、上記心線３０のトータルデシテックス〔単位：ｄｔｅｘ〕をＴ，上記リブ４０，４０，…のピッチ〔単位：ｍｍ〕をＰｒ，上記心線３０のピッチ〔単位：ｍｍ〕をＰｃとしたときのベルト弾性指数Ｋｅ（＝Ｔ×Ｐｒ／Ｐｃ）が、５５００＜Ｋｅ＜１４５００の範囲に定められている。また、上記心線３０の径φは、０．４ｍｍ≦φ≦０．８ｍｍの範囲に定められている。
【００２０】
具体的には、心線３０は、各々、１１１０ｄｔｅｘのＰＥＴ繊維からなっていて所定の方向に撚られてなる３本の単糸を引き揃えて引揃え糸とし、この引揃え糸を上記所定の方向とは逆の方向に上撚りした後、接着処理を施したものである。尚、接着処理の一例としては、前処理としてイソシアネート化合物に浸漬させた後に２００〜２５０℃の温度で乾燥させ、さらに、ＥＰＤＭゴムが溶剤に溶かされてなる糊ゴムをコーティングして５０〜８０℃の温度で乾燥させて巻き取るようにすることが挙げられる。
【００２１】
ここで、ベルト弾性指数Ｋｅが５５００以下（Ｋｅ≦５５００）であると、回転変動に対する減衰効果には悪影響を及ぼさないものの、引張強度が低くなり過ぎ、過大な張力が発生したときに破断に至る虞れがあり、一方、１４５００以上（１４５００≦Ｋｅ）であると、回転変動に対する減衰効果が不足し、張力変動が大きくなる。
【００２２】
さらに、本実施形態では、リブゴム層２３は、５〜３０重量％のナイロン短繊維を有しており、それらナイロン短繊維は略ベルト幅方向に配向されている。尚、５重量％未満では、長時間のベルト走行後に各リブ４０の側面にナイロン短繊維が切り株状に露出したときに、その切り株の数が不十分であってプーリとの間の摩擦係数を低く維持することができず、一方、３０重量％を超えると、Ｖリブドベルトの屈曲疲労性が悪化することになる。
【００２３】
したがって、本実施形態によれば、ベルト本体２０に心線３０がベルト幅方向に所定ピッチＰｃをおいて並ぶように埋設されているとともに、ベルト本体２０のベルト内面側にリブ４０がベルト長さ方向に所定ピッチＰｒをおいて並ぶように形成されたＶリブドベルト１０において、ベルト弾性指数Ｋｅを、５５００＜Ｋｅ＜１４５００の範囲に定めるようにしたことで、必要な引張強度を維持しつつ回転変動に対する減衰特性を高くしてスティックスリップが発生するような張力変動自体を抑えることができ、回転変動が非常に大きいときや補機の慣性マスが大きいとき、特に共振時の断続的なベルト異音の発生を低減することができるとともに、心線３０の径φを、０．４ｍｍ≦φ≦０．８ｍｍの範囲に定めるようにしたことで、必要な引張強度を維持しつつリブ底から心線までの間のリブゴム層２３の摩耗余裕代を十分にとることができ、摩耗寿命の向上を図ることができる。
【００２４】
また、各リブ４０に、ベルト幅方向に配向された５〜３０重量％のナイロン短繊維を含有させるようにしたので、回転変動時におけるプーリとの間の滑りをスムーズなものにすることができ、よって、スティックスリップが発生したときであっても、それに伴う断続的なベルト異音の発生を抑えることができる。
【００２５】
尚、上記の実施形態では、ベルト本体２０を、ベルト背面側に上帆布層２２を有するものとしているが、そのような帆布層は必須ではなく、例えば、短繊維入りゴム層とするようにしてもよい。
【００２６】
−テスト−
ここで、本発明に係るＶリブドベルトの実施例として、２種類のＶリブドベルトと、比較例のＶリブドベルトとを作成し、各Ｖリブドベルトのベルト走行時の異音を評価するために行ったテストについて説明する。
【００２７】
各Ｖリブドベルトは、ベルトピッチ周長が１２２０ｍｍであって３条のリブを備えており、各リブのピッチＰｒは、Ｐｒ＝３．５６ｍｍであり、また、ベルト総厚Ａは、Ａ＝４．３ｍｍであり、各リブの高さＢは、Ｂ＝２．０ｍｍであり、各リブの角度θは、θ＝４０°である。ここで、各リブのリブ底と心線との間のベルト厚さ方向における寸法を、摩耗余裕代Ｃとしている。
【００２８】
心線の接着処理としては、イソシアネート化合物に浸漬させて乾燥炉で２４０℃の温度で乾燥させた後、レゾルシンホルマリンラテックスに浸漬させ、さらにＥＰＤＭゴムが溶剤に溶かされてなる糊ゴムをコーティングして６０℃の温度で乾燥させるようにした。また、上帆布層の帆布は、綿とポリエステルとの混紡とした。
【００２９】
そして、実施例１の場合には、心線として、各々、１１１０ｄｔｅｘの１本のＰＥＴ繊維を所定の方向に撚ってなる３本の単糸を引き揃え、上記所定の方向とは逆の方向に撚ってなる諸撚り糸を用いた。したがって、心線のトータルデシテックスＴは、Ｔ＝３３３０ｄｔｅｘ（＝１１１０ｄｔｅｘ×１×３）であり、心線の径φは、φ＝０．７ｍｍとなって、摩耗余裕代Ｃは、Ｃ＝１．１ｍｍとなった。また、心線の巻きピッチＰｃは、Ｐｃ＝１．１５ｍｍとした。つまり、実施例１のものでは、ベルト弾性指数Ｋｅは、
Ｋｅ＝３３３０ｄｔｅｘ×３．５６ｍｍ／１．１５ｍｍ≒１０３００
である。さらに、各リブには、２０重量％のナイロン短繊維を含有させるようにした。
【００３０】
実施例２の場合には、心線として、各々、１２２０ｄｔｅｘの１本のＰＥＴ繊維を所定の方向に撚ってなる３本の単糸を引き揃え、それを上記所定の方向とは逆の方向に撚ってなる糸を用いた。したがって、トータルデシックスＴは、Ｔ＝３６６０ｄｔｅｘ（＝１２２０ｄｔｅｘ×１×３）であり、心線の径φは、φ＝０．７５ｍｍとなって、摩耗余裕代Ｃは、Ｃ＝１．０５ｍｍとなった。また、心線の巻きピッチＰｃは、Ｐｃ＝０．９５ｍｍとした。つまり、実施例２のものでは、ベルト弾性指数Ｋｅは、
Ｋｅ＝３６６０ｄｔｅｘ×３．５６ｍｍ／０．９５ｍｍ≒１３７００
である。さらに、各リブには、実施例１の場合と同様に、２０重量％のナイロン短繊維を含有させるようにした。
【００３１】
比較例の場合には、心線として、各々、１１１０ｄｔｅｘの２本のＰＥＴ繊維を引き揃えて所定の方向に撚ってなる３本の諸撚り糸を引き揃え、それを上記所定の方向とは逆の方向に撚ってなる糸を用いた。したがって、トータルデシックスＴは、Ｔ＝６６６０ｄｔｅｘ（＝１１１０ｄｔｅｘ×２×３）であり、心線の径φは、φ＝１．０ｍｍとなって、摩耗余裕代Ｃは、Ｃ＝０．８ｍｍとなった。また、心線の巻きピッチＰｃは、実施例１の場合と同じく、Ｐｃ＝１．１５ｍｍとした。つまり、比較例の場合には、ベルト弾性指数Ｋｅは、
Ｋｅ＝６６６０ｄｔｅｘ×３．５６ｍｍ／１．１５ｍｍ≒２０６００
である。尚、各リブには、６重量％の綿の短繊維と、６重量％のアラミド短繊維と、４重量％のナイロン短繊維とを含有させるようにした。
【００３２】
次に、本テストの要領を説明する。先ず、図３に示す走行装置を用い、この走行装置上で各リブドベルトを１２０時間に亘って走行させた。この走行装置は、プーリ径φがφ＝１２０ｍｍである駆動プーリ１００と、プーリ径φが同じくφ＝１２０ｍｍである従動プーリ１１０と、プーリ径φがφ＝７０ｍｍである第１のアイドルプーリ１２０と、プーリ径φがφ＝５５ｍｍである第２のアイドルプーリ１３０とを備えており、これらのプーリ１００，１１０，１２０，１３０間にＶリブドベルトを巻き掛け、駆動プーリを４９００ｒｐｍの回転速度で回転させ、第２アイドルプーリ１３０に同図矢印の方向に荷重を加えて従動プーリ１１０の出力が１６ＰＳになるようにした。
【００３３】
その後、図１に示したものと同じベルト伝動式補機駆動装置を用いて各Ｖリブドベルトを走行させ、これに、周波数が６５Ｈｚである正弦波の回転変動（４気筒エンジンの回転変動に相当）を与える一方、コンプレッサ用プーリ２およびオルタネータ用プーリ４にそれぞれフル負荷を加えつつ、回転変動量を徐々に大きくしていくようにし、ベルト走行時に発生する異音のレベルの変化を電圧の変化に変換して表示する測定器を用いて各異音の評価を行った。具体的には、ベルト張力は２０ｋｇｆとした。クランクシャフトプーリ１の回転速度は略２０００ｒｐｍとした。尚、ウォータポンプ用プーリ３はアイドラとした。以上の結果を、各ベルト構成と共に、次表１に併せて示す。
【００３４】
【表１】
2005249107.tif 000003
【００３５】
比較例では、回転変動率が９．３％（２０００±１８６ｒｐｍ）に達した時点からスティックスリップによる断続的なベルト異音が発生した。これに対し、実施例１および実施例２では、ともに、回転変動率が２０％（２０００±４００ｒｐｍ）に達した時点でも、そのような異音は発生しなかった。
【００３６】
さらに、摩耗寿命について考察すると、比較例の場合には、摩耗余裕代ＣがＣ＝０．８ｍｍであるのに対し、実施例１ではＣ＝１．１ｍｍであり、実施例２ではＣ＝１．０５ｍｍであることから、比較例の場合の摩耗寿命率を１００したときの実施例１および実施例２の各Ｖリブドベルトの摩耗寿命率は、それぞれ、１４０および１３０であり、このことから、大幅な摩耗寿命の延びが期待できることが判る。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係るＶリブドベルトの全体構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】Ｖリブドベルトを用いた自動車エンジンのベルト式補機駆動装置のレイアウトを模式的に示す正面図である。
【図３】異音評価テストで用いたベルト走行装置のレイアウトを模式的に示す正面図である。
【図４】テスト中の回転変動を示す特性図である。
【図５】測定された異音の発生状態を示す特性図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  Ｖリブドベルト
２０  ベルト本体
３０  心線
４０  リブ
Ｐｒ  （リブの）ピッチ
Ｐｃ  （心線の）ピッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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