(57)【要約】【課題】歯付ベルトを構成する素材の特性を変化させることなく、歯付ベルトの歯側に磁性体材料を容易に固着することができるとともに、固着される磁性体材料の薄膜化および均一化を図ることができる歯付ベルトの製造方法を提供する。【解決手段】歯部が歯布１４により覆われた歯付ベルトの製造方法において、磁性体材料を含有する磁性塗料を歯布１４の裏面に塗装装置２０により塗着させる塗着工程を含み、塗着工程では、歯布１４を陽極とし、スプレーガン２４の電極を陰極とし、歯布１４とスプレーガン２４の電極との間に負の高電圧を印加して静電界を形成するとともに、磁性塗料を帯電させて噴霧し、静電気力を用いて歯布１４に前記磁性塗料を塗着させることを特徴とする。【選択図】図３
2012237400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯部が歯布により覆われた歯付ベルトの製造方法であって、
前記歯布の表面および裏面の少なくともいずれか一方に、磁性体材料を含有する磁性塗料を塗装装置により塗着させる塗着工程を含み、
前記塗着工程では、前記歯布を一方の極とし、前記塗装装置を他方の極とし、前記歯布と前記塗装装置との間に高電圧を印加して静電界を形成するとともに、前記磁性塗料を帯電させて噴霧し、静電気力を用いて前記歯布に前記磁性塗料を塗着させることを特徴とする歯付ベルトの製造方法。
【請求項２】
前記塗着工程において、前記歯布は、接地された導電性の基台に支持固定されていることを特徴とする請求項１に記載の歯付ベルトの製造方法。
【請求項３】
前記塗着工程前に、前記歯布に導電性塗料を塗布する導電性塗料塗布工程を有することを特徴とする請求項１に記載の歯付ベルトの製造方法。
【請求項４】
前記塗着工程により塗着された前記磁性塗料を着磁する着磁工程を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載の歯付ベルトの製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１の請求項に記載の歯付ベルトの製造方法により製造された歯付ベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯付ベルトの製造方法に関し、特に、複数のプーリに巻き掛けられ、これらプーリ間で動力の伝達を行う動力伝達用の歯付ベルトの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両に搭載されるエンジンなどの内燃機関や一般産業用動力伝達装置においては、動力伝達用のベルトとして歯付ベルトが広く利用されている。歯付ベルトは、一般に、ベルトの背側を構成する背ゴムと、歯部を構成する歯ゴムと、背ゴムおよび歯ゴムの間にベルト長さ方向に沿って埋設された心線と、歯部の表面を覆うナイロン繊維やアラミド繊維等からなる歯布とから構成されている。
【０００３】
近年では、負荷が加わった際の一次的なベルトの伸びや、長時間の駆動による疲労蓄積に起因したベルトの伸びを直接検出することを目的として、長手方向に沿ってＮ極およびＳ極を交互に配列した多極着磁面を有する磁性ゴム層をベルトの背側に設けたエンコーダ付駆動伝達用ベルトも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、特許文献１に記載のエンコーダ付駆動伝達用ベルトは、いわゆるＶリブドベルトであり、次の製造工程により製造される。まず、既成のＶリブドベルトを用意し、背側の一部を長手方向に沿って剥離して溝を形成する。次いで、この溝に未硬化のゴム系接着剤を塗布する。そして、磁性体粉末と未加硫ゴム材とを混練調整した磁性ゴム材料を上記溝に配置し、加熱・加圧して定着させる。その後、Ｖリブドベルトを加熱加硫し、磁性ゴム材料をＶリブドベルトに一体化させる。これによりＶリブドベルトの背側に磁性ゴム層が形成される。最後に、磁性ゴム層の表面を着磁し、Ｎ極およびＳ極を交互に配列した多極着磁面を形成する。
【０００５】
製造されたＶリブドベルトは、車両用エンジンの補機駆動装置に使用され、近接配置された磁気センサにより磁気的な変化が検出される。これにより、Ｖリブドベルトの伸び状態が把握される。
【０００６】
ところで、車両用エンジンにおいては、クランクシャフトの回転をカムシャフトに伝達する手段として歯付ベルトが用いられるが、いわゆるタイミングベルトが多用される。タイミングベルトは、長期間使用されると歯布が摩耗し、歯ゴムが表面に露出する。歯ゴムが表面に露出した後は、歯欠けなどの破損を招きやすく、歯部が歯布に覆われている場合と比較して早期に寿命に到達してしまう。このため、タイミングベルトは、寿命到達前に交換されることが望ましい。
【０００７】
したがって、タイミングベルトの交換時期を適切に把握することが望まれており、そのために歯側の状態、特に歯部の摩耗状態を直接検出することが求められている。そこで、例えば歯側に磁性体粉末などの磁性体材料を固着し、タイミングベルトを磁化させるとともに、磁気的な変化を検出することにより歯部の摩耗状態を検出し、タイミングベルトの交換時期を把握することが考えられる。
【０００８】
ここで、磁化されたタイミングベルトの製造方法として、上述した特許文献１に記載のエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法を用いることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−１６４１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、タイミングベルトの歯側は複数の歯部により凹凸状になっているため、特許文献１に記載のエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法を用いて磁性体材料を含有する磁性ゴム材料を歯側に固着することは、困難である。すなわち、従来の製造方法によりタイミングベルトの歯側に磁性ゴム材料を固着する際には、歯布を剥離した後、歯ゴムの一部を長手方向に沿って剥離して溝を形成し、この溝に歯部の形状に合わせて成形された磁性ゴム材料を固着することとなる。このため、磁性ゴム材料を歯部の形状に加工しなければならず、ベルト加工工程とは別に磁性ゴム材料の成形工程を要するという問題点がある。また、歯ゴムの一部を磁性ゴム材料で形成するため、タイミングベルトを構成する素材であるゴムの特性を変化させてしまうという問題がある。
【００１１】
このように、従来の製造方法では、タイミングベルトの歯側に磁性体材料を固着し、磁化されたタイミングベルトを製造することは困難であるという問題があった。
【００１２】
また、タイミングベルトの歯側に磁性体材料を固着させるにあたっては、本来のタイミングベルトの特性を損なわないように、磁性体材料を薄膜化して固着させることが要求される。さらに、タイミングベルトから発せられる磁力が偏らないように、磁性体材料を均一に固着させることが望まれる。
【００１３】
また、上記のような課題は、タイミングベルトだけの課題には限られない。すなわち、複数のプーリに巻き掛けられたベルトにより複数のプーリ間で動力を伝達する駆動伝達用のベルト全般で、上述と同様の課題が想定される。
【００１４】
本発明は、上述のような従来の課題に鑑みてなされたもので、歯付ベルトを構成する素材の特性を変化させることなく、歯付ベルトの歯側に磁性体材料を容易に固着することができるとともに、固着される磁性体材料の薄膜化および均一化を図ることができる歯付ベルトの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る歯付ベルトの製造方法は、上記目的達成のため、（１）歯部が歯布により覆われた歯付ベルトの製造方法であって、前記歯布の表面および裏面の少なくともいずれか一方に、磁性体材料を含有する磁性塗料を塗装装置により塗着させる塗着工程を含み、前記塗着工程では、前記歯布を一方の極とし、前記塗装装置を他方の極とし、前記歯布と前記塗装装置との間に高電圧を印加して静電界を形成するとともに、前記磁性塗料を帯電させて噴霧し、静電気力を用いて前記歯布に前記磁性塗料を塗着させることを特徴とする。
【００１６】
この構成により、本発明に係る歯付ベルトの製造方法は、歯布の表面および裏面の少なくともいずれか一方に磁性塗料を塗着させることにより、磁性体材料を歯布に固着させることができる。また、磁性体材料を歯布に固着させるので、歯部の形状に合わせて磁性体材料を成形あるいは加工する工程を必要としない。このため、歯部を含む歯付ベルト本体を構成するゴム材料などの素材の特性を変化させることなく、歯付ベルトの歯側に磁性体材料を容易に固着することができる。
【００１７】
また、本発明に係る歯付ベルトの製造方法は、磁性体材料を歯布に固着することにより、歯付ベルトを磁化させることができる。このため、磁化された歯付ベルトを例えば車両用の内燃機関などの動力伝達装置に用いた場合には、歯付ベルトの歯側に磁気センサやコイルなどの磁気検出手段を近接配置することによって、歯付ベルトの摩耗、特に歯部の摩耗の進行に伴う磁界の変化を検出することが可能となる。したがって、歯付ベルトが発する磁界を監視することで、歯付ベルトの交換時期を適切に把握することができる。
【００１８】
さらに、本発明に係る歯付ベルトの製造方法は、塗着工程において帯電させた磁性塗料を歯布に静電気力を用いて塗着させるので、歯布に固着される磁性体材料の薄膜化および均一化を図ることができる。
【００１９】
上記（１）に記載の歯付ベルトの製造方法において、（２）前記塗着工程において、前記歯布は、接地された導電性の基台に支持固定されていることを特徴とする。
【００２０】
この構成により、本発明に係る歯付ベルトの製造方法は、接地された導電性の基台に歯布が支持固定されているので、非導電性のナイロン繊維などからなる歯布であっても表面を帯電させることができる。このため、非導電性の歯布に対しても、静電気力を用いて磁性塗料を塗着させることができる。
【００２１】
上記（１）に記載の歯付ベルトの製造方法において、（３）前記塗着工程前に、前記歯布に導電性塗料を塗布する導電性塗料塗布工程を有することを特徴とする。
【００２２】
この構成により、本発明に係る歯付ベルトの製造方法は、塗着工程の前に導電性塗料塗布工程を有するので、この導電性塗料塗布工程により非導電性のナイロン繊維などからなる歯布に導電性を持たせることができる。したがって、歯布を直接、接地することが可能となり、歯布の表面を帯電させることができる。この結果、歯布に対して静電気力を用いて磁性塗料を塗着させることができる。
【００２３】
上記（１）ないし（３）に記載の歯付ベルトの製造方法において、（４）前記塗着工程により塗着された前記磁性塗料を着磁する着磁工程を含むことを特徴とする。
【００２４】
この構成により、本発明に係る歯付ベルトの製造方法は、着磁工程により歯布に塗着された磁性塗料を磁化させることができる。この磁化された歯付ベルトを例えば車両用の内燃機関などの動力伝達装置に用いた場合には、歯付ベルトの歯側に磁気センサやコイルなどの磁気検出手段を近接配置することによって、歯付ベルトの摩耗、特に歯部の摩耗の進行に伴う磁界の変化を検出することが可能となる。したがって、歯付ベルトが発する磁界を監視することで、歯付ベルトの交換時期を適切に把握することができる。
【００２５】
また、本発明に係る歯付ベルトは、（５）前述の（１）ないし（４）のいずれかに記載の歯付ベルトの製造方法により製造される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、歯付ベルトを構成する素材の特性を変化させることなく、歯付ベルトの歯側に磁性体材料を容易に固着することができるとともに、固着される磁性体材料の薄膜化および均一化を図ることができる歯付ベルトの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係るタイミングベルトを一部切断した状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るタイミングベルトの製造方法を示すフロー図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る塗装装置の概略図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るタイミングベルトの製造方法における塗着工程を示す概略図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るタイミングベルトが適用される動力伝達装置の概略を示す正面図である。
【図６】図５に示す動力伝達装置の概略を示す斜視図である。
【図７】図５に示す動力伝達装置のカバーを切断した状態を示す側面図である。
【図８】タイミングベルトの寿命警告制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の歯付ベルトおよびその製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２９】
まず、図１に示すように、タイミングベルト１０は、ゴム製の歯付ベルトからなり、芯材となる心線１１と、歯側を構成する歯ゴム１２と、背側を構成する背ゴム１３と、歯の外表面に取り付けられた歯布１４と、歯ゴム１２と歯布１４との間に設けられた磁性体層１５とを備えている。
【００３０】
歯ゴム１２は、タイミングベルト１０の歯部１６を形成する。歯部１６は、歯布１４により覆われ、補強されている。歯布１４は、ナイロン（登録商標）およびアラミド繊維からなる。磁性体層１５は、後述する塗着工程により磁性体材料を含有する磁性塗料が歯布１４の裏面に一様に塗着されることによって、形成されている。磁性体材料としては、例えば酸化鉄・酸化クロム・コバルト・フェライトなど、物理情報として所定強度の磁界を発生する磁性体の粉末（以下、磁性体粉末という）を用いることができる。上述の磁性塗料は、磁性体粉末の他、バインダー樹脂、添加剤、溶剤などにより構成されている。磁性体層１５は、後述する着磁工程により磁化されている。これによりタイミングベルト１０の歯部１６を含む歯側から磁気が発せられるようになっている。
【００３１】
このように、タイミングベルト１０は、歯ゴム１２と歯布１４との間に磁性体層１５を有するため、例えば長期間の使用により歯布１４が摩耗し、歯部１６を含む歯側の摩耗が進行すると、磁性体層１５が削られて剥がれる。このため、タイミングベルト１０の摩耗の進行に伴い、タイミングベルト１０から発生する磁界が変化する。具体的には、磁化されたタイミングベルト１０から発せられる磁気がタイミングベルト１０の摩耗の進行に伴い小さくなる。
【００３２】
次に、図２〜図４を参照して、タイミングベルト１０の製造方法について説明する。
【００３３】
図２に示すように、タイミングベルト１０は、準備工程、塗着工程、ベルト成形工程、着磁工程、ベルト検査工程を経て製造される。ベルト検査工程は、必要に応じて行われ、製造方法に含めなくともよい。例えば、完成品を抜き取り検査により検査するようにしてもよい。
【００３４】
図２および図３に示すように、まず、タイミングベルト１０の製造に先立ち、タイミングベルト１０を構成する各種構成材料および必要装置を準備する（準備工程）。具体的には、この準備工程では、心線１１、歯ゴム１２、背ゴム１３、歯布１４、磁性塗料、塗装装置２０、着磁装置等を準備する。歯布１４は、必要に応じて、ゴムに対する接着強度を高めることを目的として、ＲＦＬ（レゾルシンフォルマリンラテックス）処理液に繊維を含浸させるＲＦＬ処理、あるいはゴム糊を繊維に含浸させるゴム糊処理等の前処理が施されている。
【００３５】
次いで、準備した歯布１４のいずれか一方の表面に塗装装置２０により磁性塗料を塗着させる（塗着工程）。この塗着工程では、歯布１４を一方の極である陽極（プラス）とし、塗装装置２０を他方の極である陰極（マイナス）とし、歯布１４と塗装装置２０との間に負の高電圧を印加して静電界を形成するとともに、磁性塗料をマイナスに帯電させて噴霧し、静電気力を用いて歯布１４に磁性塗料を塗着させる静電塗装方法を用いる。これにより、図４に示すように、歯布１４に磁性体層１５が形成される。このとき、歯布１４は、接地された導電性の基台２０ａ上に支持固定されている（図３参照）。本実施の形態においては、磁性塗料が塗着された面、すなわち磁性体層１５が形成された面が、ベルト完成時に歯ゴム１２に接する側の面（裏面）となる。
【００３６】
図３に示すように、塗装装置２０は、磁性塗料供給手段２１と、空気供給手段２２と、高電圧発生器２３と、スプレーガン２４と、スプレーガン移動手段２５と、これら各手段および高電圧発生器２３を制御するコントローラ２６とを備えている。
【００３７】
磁性塗料供給手段２１は、磁性体材料を含有する磁性塗料を塗料ポンプ２１ａを介してスプレーガン２４に所定の供給量で供給するようになっている。空気供給手段２２は、いわゆるコンプレッサからなり、スプレーガン２４に搭載された図示しないエアモータに空気を圧送するようになっている。高電圧発生器２３は、スプレーガン２４が有する図示しない電極に−３０ｋＶ〜−１５０ｋＶ程度の負の高電圧を印加するようになっている。また、高電圧発生器２３のプラス側は、大地に接地されている。
【００３８】
スプレーガン２４は、先端部に液状の磁性塗料を霧化させるための回転霧化方式の霧化機構２４ａと、磁性塗料を帯電させるとともに被塗装物である歯布１４との間に静電場を形成させるための図示しない電極とを備えている。この電極は、通常、被塗装物に対して−３０ｋＶ〜−１５０ｋＶ程度の負の高電圧に維持され、被塗装物との間に高電圧をかけてコロナ放電界を形成させ、当該電界中に塗料を噴霧することにより、塗料粒子を負に帯電させ、陽極の被塗装物との間にクーロン力による引力を発生させて塗料の塗着効率を高めるようにしている。この場合、被塗装物を接地し、被塗装物に対して負の高電圧を電極にかけるのが一般的であり、この理由は、電極に正の高電圧をかける場合に較べてコロナ放電の安定性が優れるとともに、限界電圧を高くとることができることによる。なお、電極を陽極、歯布１４を陰極としてもよい。
【００３９】
また、本実施の形態では、霧化機構２４ａとして回転霧化方式を採用したが、これに限らず、例えば圧縮空気によって磁性塗料を霧化させるエア霧化方式、液圧によるエアレス霧化方式を採用してもよい。
【００４０】
さらに、本実施の形態では、上述した静電塗装を行うため、高電圧発生器２３のプラス側と同様に、大地に接地された導電性の基台２０ａ上に歯布１４を支持固定することにより、歯布１４の表面を正極に帯電させるようになっている。
【００４１】
スプレーガン移動手段２５は、例えばロボットアームなどからなり、被塗装物である歯布１４の塗装領域に沿って図４中、矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向にスプレーガン２４を移動させるようになっている。スプレーガン２４から噴出された磁性塗料は、静電気力により歯布１４の表面に塗着し、磁性体層１５を形成する。
【００４２】
次いで、図２および図４に示すように、塗着工程が終了した後は、磁性塗料が塗着された面が外側となるように、歯布１４の両端部１４ａ、１４ｂを縫合し、図示しない歯布ジャケットを形成する。これにより、磁性体層１５が生成された面がベルト完成時に歯ゴム１２に接する側の面（裏面）となる。そして、歯布ジャケットを図示しない成形金型の表面に沿って配設する。次に、心線１１（図１参照）を歯布ジャケットの上に巻き付ける。さらに、歯ゴム１２および背ゴム１３を形成するためのゴム本体材料を、歯布ジャケットおよび心線１１上に積層させる。その後、これら部材が積層された成形金型を図示しない加硫釜内に入れ、所定の加硫温度となるように加熱し、成形金型の外側から内側に向けて圧力を加える（ベルト成形工程）。このときの加硫温度は、歯ゴム１２および背ゴム１３に用いるゴム材の種類に応じて最適な加硫温度とされる。また、その他の加硫条件である加硫圧力や加硫時間についても、同様である。歯ゴム１２および背ゴム１３に用いられるゴム材としては、例えばクロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）などの耐摩耗性を含む機械的強度や、耐熱性、耐油性に優れたゴムが用いられるが、これらに限らず、エチレンプロピレンゴム（エチレンポロピレンターポリマー含む）、フッ素ゴムなどの種々のゴムを用いることができる。
【００４３】
上記加硫工程により、ゴム本体材料が歯ゴム１２および背ゴム１３に対応する形状となり、心線１１がゴム本体材料内に埋設されたベルトスラブが成形される。このベルトスラブを冷却後に成形金型から離型し、所定の幅に裁断することにより、タイミングベルト１０が製造される。
【００４４】
その後、図示しない公知の着磁装置によりタイミングベルト１０の磁性体層１５を着磁する（着磁工程）。この着磁工程は、塗着工程後、ベルト成形工程前に実施してもよい。さらに、着磁工程は、ベルト成形工程におけるベルトスラブの裁断前に実施してもよい。
【００４５】
次いで、タイミングベルト１０が規定の長さにあるかを検査する長さ検査や、タイミングベルト１０の幅、厚みが規定内にあるか、外観に異常がないかを検査する外観検査などの各種検査（ベルト検査工程）を経て、磁化されたタイミングベルト１０が完成する。
【００４６】
次に、図５〜図８を参照して、上記の製造方法により製造されたタイミングベルト１０が適用される動力伝達装置４０について、説明する。以下においては、動力伝達装置４０を車両用の内燃機関本体に取り付けた例について説明する。
【００４７】
図５に示すように、動力伝達装置４０は、内燃機関としてのエンジン５０の前端部に取り付けられ、車両に搭載されたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１００と、警告装置２００とを含んで構成されている。
【００４８】
ここで、図５および図６に示すように、エンジン５０は、いわゆる４サイクルの直列４気筒のガソリンエンジンによって構成されている。エンジン５０としては、直列４気筒に限らず、例えば、直列６気筒エンジン、Ｖ型６気筒エンジン、Ｖ型１２気筒エンジン、水平対向６気筒エンジンなどの種々の型式のエンジンを採用することができる。また、エンジン５０は、ガソリンエンジンに限らず、例えば、軽油などの炭化水素系の燃料や、エタノールなどのアルコールとガソリンとを混合したアルコール燃料を燃料とするエンジンであってもよい。
【００４９】
エンジン５０は、シリンダブロックおよびシリンダヘッドを含むエンジン本体５１と、エンジン本体５１に燃焼用空気を供給する図示しない吸気装置と、エンジン本体５１からの排気を外部に排出する図示しない排気装置とを備えている。シリンダブロック内部に形成された図示しない４本のシリンダには、ピストンが上下方向に往復動可能に設けられている。また、シリンダブロック内部には、シリンダとシリンダヘッドとピストンとによって図示しない燃焼室が形成されている。また、エンジン５０は、図示しないコネクティングロッドを介してピストンに連結されたクランクシャフト５２を備えている。エンジン５０は、燃焼室において燃料と空気との混合気を所望のタイミングで燃焼させることによりピストンを往復動させ、コネクティングロッドを介してクランクシャフト５２を回転させるようになっている。
【００５０】
また、エンジン本体５１のシリンダヘッドには、吸気装置の吸気通路と燃焼室とを連通する図示しない吸気ポートと、燃焼室と排気装置の排気通路とを連通させる図示しない排気ポートとが形成されている。エンジン５０は、吸気ポートを開閉する吸気バルブ５３と、吸気バルブ５３を作動させる吸気カムシャフト５４と、排気ポートを開閉する排気バルブ５５と、排気バルブ５５を作動させる排気カムシャフト５６とを備えている。
【００５１】
吸気カムシャフト５４は、エンジン本体５１に対して回転可能に取り付けられ、吸気バルブ５３の上端に当接する吸気カム５４ａを有している。吸気バルブ５３は、吸気カムシャフト５４の回転に応じて吸気カム５４ａが回転することにより昇降し、吸気ポートと燃焼室との間を開閉するようになっている。すなわち、吸気バルブ５３は、燃焼用空気の導入を制御するようになっている。
【００５２】
排気カムシャフト５６は、エンジン本体５１に対して回転可能に取り付けられ、排気バルブ５５の上端に当接する排気カム５６ａを有している。排気バルブ５５は、排気カムシャフト５６の回転に応じて排気カム５６ａが回転することにより昇降し、燃焼室と排気ポートとの間を開閉するようになっている。すなわち、排気バルブ５５は、排気の排出を制御するようになっている。
【００５３】
図５〜図７に示すように、動力伝達装置４０は、クランクシャフトプーリ４１と、吸気カムシャフトプーリ４２と、排気カムシャフトプーリ４３と、上述したタイミングベルト１０と、テンションローラ４４と、タイミングベルトカバー４５と、磁気検出回路４６とを備えている。これら各プーリ４１〜４３、タイミングベルト１０、テンションローラ４４および磁気検出回路４６は、タイミングベルトカバー４５の内部に配置される。
【００５４】
クランクシャフトプーリ４１は、クランクシャフト５２の前端部に取り付けられ、クランクシャフト５２の回転と同期して回転するようになっている。また、クランクシャフト５２の前端部には、クランクシャフトプーリ４１とともに補機用プーリ４７が取り付けられている。この補機用プーリ４７は、タイミングベルトカバー４５の外部に配置される。
【００５５】
吸気カムシャフトプーリ４２は、吸気カムシャフト５４の前端部に取り付けられ、回転位相差可変アクチュエータ４２ａを有している。回転位相差可変アクチュエータ４２ａは、運転状況に応じて、クランクシャフト５２および吸気カムシャフト５４の間の回転位相差を調整するようになっている。なお、図５では、回転位相差可変アクチュエータ４２ａを取り外すことにより、吸気カムシャフトプーリ４２が露出した状態を示している。
【００５６】
排気カムシャフトプーリ４３は、排気カムシャフト５６の前端部に取り付けられ、排気カムシャフト５６の回転と同期して回転するようになっている。
【００５７】
タイミングベルト１０は、クランクシャフトプーリ４１と吸気カムシャフトプーリ４２と排気カムシャフトプーリ４３とに巻き掛けられ、クランクシャフト５２から吸気カムシャフト５４および排気カムシャフト５６に動力を伝達するようになっている。これにより、クランクシャフト５２の回転に応じて吸気バルブ５３および排気バルブ５５が昇降し、吸気ポートおよび排気ポートをそれぞれ開閉するようになっている。
【００５８】
また、タイミングベルト１０は、図５中、矢印で示すように、クランクシャフトプーリ４１からテンションローラ４４、吸気カムシャフトプーリ４２、排気カムシャフトプーリ４３の順に無端移動するようになっている。
【００５９】
図５に示すように、テンションローラ４４は、テンションばね４４ａの付勢力によりタイミングベルト１０を背側から押圧することによって、タイミングベルト１０が緩んで外れないように、タイミングベルト１０に適切な張力を与えるようになっている。
【００６０】
図５および図７に示すように、タイミングベルトカバー４５は、エンジン本体５１の前端面５１ａに取り付けられ、タイミングベルト１０の全体を覆うようになっている。タイミングベルトカバー４５は、透過性の無いプラスチック製で、カバー本体６１と、磁気検出回路４６を保持する保持部６２とを備えている。
【００６１】
また、タイミングベルトカバー４５は、タイミングベルト１０の磁気を遮蔽する磁気シールド６１ａを有する。磁気シールド６１ａは、カバー本体６１の内面を覆うようカバー本体６１の内面に取り付けられている。これにより、タイミングベルトカバー４５の内部空間と外部空間とが磁気的に遮断された状態となる。磁気シールド６１ａとしては、高透磁率の金属磁性材料をカバー本体６１の内面に貼り付けた構成を用いることができる。また、高透磁率の金属磁性材料の他、例えば銅箔などをカバー本体６１の内面に貼り付ける構成であってもよく、また銅を蒸着させた構成であってもよい。さらに、カバー本体６１自体を高透磁率の金属磁性材料（例えば鉄、コバルト、ニッケル）で構成することにより、磁気シールドとして機能させるようにしてもよい。なお、磁気シールド６１ａをカバー本体６１の外面に貼り付ける構成であってもよい。また、タイミングベルトカバー４５にのみ、磁気シールド６１ａを設けたが、例えばエンジン５０のシリンダブロックがアルミニウム合金からなる場合には、タイミングベルトカバー４５の内部空間を画成するエンジン本体５１の前端面５１ａにも磁気シールド６１ａを設けるのが好ましい。
【００６２】
このように、タイミングベルトカバー４５が磁気シールド６１ａを有するので、タイミングベルト１０の磁界変化に起因してタイミングベルトカバー４５の外部に配設された制御ユニット、例えばＥＣＵ１００などが誤作動してしまうことを防止することができる。
【００６３】
保持部６２は、テンションローラ４４を通過した直後のタイミングベルト１０の歯側に対向する位置に設けられている。保持部６２は、タイミングベルトカバー４５の内面に締結部材を介して取り付けられている。保持部６２は、タイミングベルトカバー４５の内面に一体形成されるものであってもよい。また、保持部６２は、磁気検出回路４６の検出方向をタイミングベルト１０の歯側に向けるようにして磁気検出回路４６を保持している。
【００６４】
磁気検出回路４６は、図示しない磁気検出用のいわゆるサーチコイルを有しており、このサーチコイルによって変化するタイミングベルト１０の磁気を検出するようになっている。特に、サーチコイルは、熱やほこりなどの影響を受けにくいという利点を有するため、好適である。また、図５において、磁気検出回路４６は、テンションローラ４４を通過した直後のタイミングベルト１０の歯側に対向する位置に配置されているが、これに限られず、タイミングベルト１０の磁気を検出可能であれば、他の位置に配置することも可能である。また、図７において、磁気検出回路４６は、タイミングベルトカバー４５の保持部６２に保持される構成としたが、これに限らず、例えばエンジン本体５１の前端面５１ａの面上に固定する構成であってもよい。
【００６５】
磁気検出回路４６は、ＥＣＵ１００に接続され、サーチコイルで検出した磁気（磁界）の大きさに応じた電流値ＩＤ（Ａ）を検出信号としてＥＣＵ１００に出力するようになっている。
【００６６】
図５に示すように、ＥＣＵ１００は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、固定されたデータの記憶を行うＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、書き換え可能な不揮発性のメモリからなるＥＥＰＲＯＭ（登録商標：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）および入出力インターフェース回路を備えている。
【００６７】
ＥＣＵ１００には、上述した磁気検出回路４６や、図示しないエンジン回転数センサなどの各種センサやイグニッションスイッチなどが接続されている。ＥＣＵ１００のＲＯＭには、タイミングベルト１０の交換時期を判定する際に用いられる寿命限界電流値ＩＬ（Ａ）、タイミングベルト１０の寿命警告プログラムなどの各種制御に必要なプログラムやデータが記憶されている。ここで、寿命限界電流値ＩＬ（Ａ）は、予め実験的に求めて記憶されたものであり、例えば交換が必要と判断される程度にまでタイミングベルト１０が摩耗したときのタイミングベルト１０の磁気に応じた電流値である。
【００６８】
また、ＥＣＵ１００は、磁気検出回路４６により検出されたタイミングベルト１０の磁気の大きさに基づき、タイミングベルト１０が交換時期に達したか否かを判定する交換時期判定手段１０１を備えている。
【００６９】
交換時期判定手段１０１は、電流値取得部１１０と、交換判定部１１１とを有している。電流値取得部１１０は、磁気検出回路４６から入力される検出信号に基づき、サーチコイルにより検出された磁気（磁界）の大きさに応じた電流値ＩＤを取得するようになっている。交換判定部１１１は、電流値取得部１１０で取得した電流値ＩＤ（Ａ）と寿命限界電流値ＩＬ（Ａ）とを比較し、電流値ＩＤ（Ａ）が寿命限界電流値ＩＬ（Ａ）より小さくなったか否かを判定するようになっている。さらに、交換判定部１１１は、電流値ＩＤ（Ａ）が寿命限界電流値ＩＬ（Ａ）より小さくなったとき、タイミングベルト１０が交換時期に達したと判定するようになっている。
【００７０】
警告装置２００は、ＥＣＵ１００に接続され、交換判定部１１１によりタイミングベルト１０が交換時期に達したと判定された場合に、運転者にタイミングベルト１０の交換を促すための警告を報知するようになっている。警告装置２００としては、例えば、運転席に設けられた警告ランプや警告ブザーなどを採用することができる。
【００７１】
次に、図８に示すフローチャートを参照して、ＥＣＵ１００において実行されるタイミングベルト１０の寿命警告制御について説明する。
【００７２】
図８に示すフローチャートは、ＥＣＵ１００のＣＰＵによって、ＲＡＭを作業領域として実行されるタイミングベルト１０の寿命警告プログラムの実行内容を表す。タイミングベルト１０の交換判断プログラムの実行処理は、ＥＣＵ１００のＣＰＵによって、イグニッションのオンからオフまでの間に予め定められた時間間隔で実行されるようになっている。ここでの時間間隔は、車種やエンジン５０、タイミングベルト１０の設定諸元によって適宜選択される。この時間間隔が長すぎると判断の精度が低下するおそれがあり、短すぎると処理が煩雑になることがあるので、これらの条件から時間間隔を適宜設定するようにする。
【００７３】
図８に示すように、まずＥＣＵ１００は、エンジン５０が始動したか否かを判定する（ステップＳ１）。例えば、ＥＣＵ１００は、図示しないイグニッションスイッチがＯＮとされたか否かを検出することによりエンジン５０が始動されたか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、エンジン回転数センサの検出結果に基づき、エンジン５０が始動されたか否かを判定してもよい。エンジン５０が始動していないと判定した場合には、ＥＣＵ１００は、エンジン始動の監視を継続する。
【００７４】
一方、エンジン５０が始動されたと判定した場合には、ＥＣＵ１００は、電流値取得部１１０において磁気検出回路４６から電流値ＩＤ（Ａ）を取得する（ステップＳ２）。次いで、ＥＣＵ１００は、交換判定部１１１において、電流値取得部１１０により取得された電流値ＩＤ（Ａ）と寿命限界電流値ＩＬ（Ａ）とを比較し、電流値ＩＤ（Ａ）が寿命限界電流値ＩＬ（Ａ）より小さくなったか否かを判定する（ステップＳ３）。電流値ＩＤ（Ａ）が寿命限界電流値ＩＬ（Ａ）以上であると判定した場合には、本ステップを繰り返し実行する。
【００７５】
一方、電流値ＩＤ（Ａ）が寿命限界電流値ＩＬ（Ａ）より小さくなったと判定した場合には、ＥＣＵ１００は、交換判定部１１１においてタイミングベルト１０が交換時期に達したと判定する。このとき、ＥＣＵ１００は、タイミングベルト１０の寿命到来の警告、すなわちタイミングベルト１０の交換を促すための警告を報知する旨の信号を警告装置２００に出力する。これにより、警告装置２００は、運転者にタイミングベルト１０の交換を促すための警告を報知する（ステップＳ４）。これにより、運転者は、寿命到達前にタイミングベルト１０を交換することができる。なお、警告の報知と同時、またはその前後にタイミングベルト１０の寿命到来を示す情報をＲＯＭに記憶させ、後のメンテナンスなどの情報を必要とする機会に利用するようにしてもよい。
【００７６】
このように、本実施の形態に係るタイミングベルト１０を用いた動力伝達装置４０においては、タイミングベルト１０の摩耗度合などに応じて変化するタイミングベルト１０の磁気を検出することで、タイミングベルト１０の状態を直接検出することができる。具体的には、磁性体層１５が歯布１４の裏面に固着されているので、歯布１４の摩耗が進行すると磁性体層１５が削り剥がれることとなる。このため、磁性体層１５が削り剥がれることによって変化する電流値ＩＤ（Ａ）が寿命限界電流値ＩＬ（Ａ）より小さくなったとき、交換を要する程にタイミングベルト１０の摩耗が進行したと判断することができる。したがって、タイミングベルト１０の交換時期を高精度に検出することができる。
【００７７】
また、動力伝達装置４０においては、タイミングベルト１０の磁気を検出するため、サーチコイルを有する磁気検出回路４６を採用したが、これに限らず、磁気検出回路４６として例えば磁界の強さに応じたホール電圧を出力するホール素子や、磁界に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗素子（ＭＲ）、あるいは磁気インピーダンス素子（ＭＩ）などの磁気センサを用いることもできる。また、フラックスゲート、超伝導量子干渉素子などを用いることも可能である。この場合、ホール素子などの磁気センサから出力される出力電圧をＥＣＵ１００において電流値に変換して、上述したタイミングベルト１０の寿命警告制御を実行する。
【００７８】
また、上記寿命警告制御においては、取得した電流値ＩＤ（Ａ）と寿命限界電流値ＩＬ（Ａ）との比較によりタイミングベルト１０が交換時期に達したか否かを判定するようにしたが、これに限らず、サーチコイルの両端子間の電位差、すなわち電圧ＶＤ（Ｖ）と寿命限界電圧値ＶＬ（Ｖ）との比較により判定してもよい。この場合、寿命限界電圧値ＶＬ（Ｖ）は、寿命限界電流値ＩＬ（Ａ）と同様、予め実験的に求めて記憶しておく。また、上述したように磁気検出回路４６として各種磁気センサを用いた場合にも、磁気センサから出力される出力電圧ＶＤ（Ｖ）と寿命限界電圧値ＶＬ（Ｖ）とを比較することにより、タイミングベルト１０が交換時期に達したか否かを判定することも可能である。
【００７９】
また、本実施の形態においては、タイミングベルト１０を上述した動力伝達装置４０に適用した例について説明したが、これに限らず、例えば補機駆動用の動力伝達機構に適用することも可能であり、また車両用に限らない。すなわち、複数のプーリ間に掛け回されたベルトにより動力を伝達する動力伝達装置の全般に適用することができる。
【００８０】
以上のように、本実施の形態に係る歯付ベルトの製造方法は、歯布１４の裏面に磁性塗料を塗着させることにより、磁性体材料を歯布１４に固着させることができる。また、磁性体材料を歯布１４に固着させるので、歯部１６の形状に合わせて磁性体材料を成形あるいは加工する工程を必要としない。このため、歯部１６を含むタイミングベルト本体を構成するゴム材料の特性を変化させることなく、タイミングベルト１０の歯側に磁性体材料を容易に固着することができる。
【００８１】
また、磁性体材料を歯布１４に固着することにより、タイミングベルト１０を磁化させることができる。具体的には、着磁工程により歯布１４に固着された磁性体材料を磁化させることができる。このため、磁化されたタイミングベルト１０を、上述したように車両用の動力伝達装置４０に用いた場合には、タイミングベルト１０の歯側に磁気センサやサーチコイルなどの磁気検出回路４６を近接配置することによって、タイミングベルト１０の摩耗、特に歯部１６の摩耗の進行に伴う磁界の変化を検出することが可能となる。したがって、タイミングベルト１０が発する磁界を監視することで、タイミングベルト１０の交換時期を適切に把握することができる。
【００８２】
また、本実施の形態に係る歯付ベルトの製造方法は、塗着工程において帯電させた磁性塗料を歯布１４に静電気力を用いて塗着させるので、歯布１４に固着される磁性体材料の薄膜化および均一化を図ることができる。
【００８３】
さらに、本実施の形態に係る歯付ベルトの製造方法は、接地された導電性の基台２０ａに歯布１４が支持固定されているので、非導電性のナイロン繊維などからなる歯布１４であっても表面を帯電させることができる。このため、非導電性の歯布１４に対しても、静電気力を用いて磁性塗料を塗着させることができる。
【００８４】
また、本実施の形態においては、歯布１４を帯電させる方法として接地された導電性の基台２０ａ上に歯布１４を支持固定させる方法をとったが、これに限らず、例えば塗着工程前に、歯布１４に導電性塗料を塗布する導電性塗料塗布工程を設けて歯布１４を直接、接地可能としてもよい。この導電性塗料塗布工程では、非静電式のエアスプレーガンやエアレススプレーガンなどにより導電性塗料を歯布１４にコーティングして、接地をするための導電性プライマー層を形成する。この場合、塗着工程の前に導電性塗料塗布工程を有するので、この導電性塗料塗布工程により非導電性のナイロン繊維などからなる歯布１４に導電性を持たせることができる。したがって、歯布１４を直接、接地することが可能となり、歯布１４の表面を帯電させることができる。この結果、歯布１４に対して静電気力を用いて磁性塗料を塗着させることができる。歯布１４に導電性を持たせる方法としては、上記の他、例えば歯布１４に通電液を塗布する方法でもよい。
【００８５】
また、本実施の形態においては、歯付ベルトとしてタイミングベルト１０の製造方法を例に説明したが、平ベルトやＶリブドベルトなど、他の種類の摩擦伝動ベルトの製造方法にも適用可能である。
【００８６】
また、本実施の形態では、塗着工程において歯布１４の裏面に磁性塗料を塗着するようにしたが、これに限らず、歯布１４の表面に磁性塗料を塗着するようにしてもよい。具体的には、塗着工程終了後に、磁性塗料が塗着された面が内側となるように、歯布１４の両端部１４ａ、１４ｂを縫合し、図示しない歯布ジャケットを形成する。これにより、磁性体層１５が生成された面がベルト完成時にタイミングベルト１０の外表面（歯布１４の表面）となる。なお、歯布１４の表面および裏面の両面に磁性塗料を塗着するようにしてもよい。
【００８７】
また、本実施の形態では、歯布１４の塗装領域に沿ってスプレーガン２４を移動させる構成としたが、これに限らず、例えば歯布１４が支持固定される基台２０ａを移動させる構成としてもよい。あるいは、スプレーガン２４および基台２０ａを移動させる構成であってもよい。
【００８８】
以上説明したように、本発明に係る歯付ベルトの製造方法は、歯付ベルトを構成する素材の特性を変化させることなく、歯付ベルトの歯側に磁性体材料を容易に固着することができるとともに、固着される磁性体材料の薄膜化および均一化を図ることができるという効果を有し、複数のプーリに巻き掛けられ、これらプーリ間で動力の伝達を行う動力伝達用の歯付ベルトの製造方法全般に有用である。
【符号の説明】
【００８９】
１０  タイミングベルト（歯付ベルト）
１１  心線
１２  歯ゴム
１３  背ゴム
１４  歯布
１５  磁性体層
１６  歯部
２０  塗装装置
２０ａ  基台
２１  磁性塗料供給手段
２２  空気供給手段
２３  高電圧発生器
２４  スプレーガン
２５  スプレーガン移動手段
２６  コントローラ
４０  動力伝達装置
４６  磁気検出回路
５０  エンジン
１００  ＥＣＵ
２００  警告装置
【図１】
2012237400.tif 000003
【図２】
2012237400.tif 000004
【図３】
2012237400.tif 000005
【図４】
2012237400.tif 000006
【図５】
2012237400.tif 000007
【図６】
2012237400.tif 000008
【図７】
2012237400.tif 000009
【図８】
2012237400.tif 000010