(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
心線が埋設されたゴム層を有する伝動ベルトであって、
前記心線は、撚りをかけられたポリエチレン−２，６−ナフタレート繊維からなり、前記心線の生コード状態のときの初期引張抵抗度が１５８．０ｇ／ｄｅであり、かつ心線のディップ処理後の初期引張抵抗度が１９０．２ｇ／ｄｅであって、前記心線のディップ処理後の初期引張抵抗度が、前記心線の生コード状態のときの初期引張抵抗度よりも大きいことを特徴とする伝動ベルト。
【請求項２】
自動車の補機駆動用Ｖリブドベルトである請求項１に記載の伝動ベルト。
【請求項３】
ベルト張力を一定に保つためのオートテンショナを備えたサーペンタインドライブのベルト駆動装置に用いられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の伝動ベルト。
【請求項４】
心線が埋設されたゴム層を有するＶリブドベルトと、該Ｖリブドベルトの張力を一定に保つオートテンショナとを備え、自動車の補機駆動のために用いられるサーペンタインドライブのベルト駆動装置であって、
前記Ｖリブドベルトの心線は、撚りをかけられたポリエチレン−２，６−ナフタレート繊維からなり、前記心線の生コード状態のときの初期引張抵抗度が１５８．０ｇ／ｄｅであり、かつ心線のディップ処理後の初期引張抵抗度が１９０．２ｇ／ｄｅであって、前記心線のディップ処理後の初期引張抵抗度が、前記心線の生コード状態のときの初期引張抵抗度よりも大きいことを特徴とするベルト駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ベルト用心線が埋設された伝動ベルト及びそれを用いたベルト伝動装置に関し、特にベルト自体の経時寸法変化及びベルト走行時の伸びを共に小さくする対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車のエアコンやオルタネータ等の補機をエンジンの回転駆動力により駆動するために使用される伝動ベルトにおいては、Ｖベルトに代わって、Ｖリブドベルトが普及してきている。このＶリブドベルトは、その基本構成として、接着ゴム層と、この接着ゴム層の底面側に一体に積層されたリブゴム層とを備えており、上記リブゴム層の底面側には、それぞれベルト長さ方向に延びるように設けられた複数条のリブがベルト幅方向に所定ピッチ間隔をおいて形成されている。そして、上記接着ゴム層には、心線が略ベルト長さ方向に延びかつベルト幅方向に所定ピッチ間隔をおくようにスパイラル状に埋設されている。上記心線としては、例えば特公昭５５−５０５７８号公報に記載されているように、自動緊張機能を有するポリエステル繊維（以下、ＰＥＴという）が一般に使用されている。
【０００３】
ところで、近年では、自動車用補機の駆動装置において、ベルトの本数を減らすとともに補機の取付スペースを小さくすることを目的として、サーペンタインドライブと称する多軸駆動伝動が注目されている。このサーペンタインドライブは、多数の補機を１本のベルトを介して駆動するようにしたものであり、図２に例示するように、各補機に連結している各々のプーリ１１〜１６が同一平面上に配置されていて、それらプーリ１１〜１６間にサーペンタイン状（蛇行状）に巻き掛けられた１本のベルトＢを走行させる一方、そのベルトＢの張力をオートテンショナ（同図の１７は、オートテンショナのベルト押圧用プーリである）で常にコントロールするようにしたシステムである。このシステムは、１９７０年代の前半に、Ｖリブドベルトの出現に伴い、オートテンショナの研究を含めてその開発が始められたものであり、ベルトのメンテナンス性及び信頼性が向上したことに加え、補機の信頼性が高まったことで、その補機駆動システムとしての使用が検討されている。
【０００４】
このようなサーペンタインドライブに適するベルトとしては、
（1）ベルト自体の経時寸法変化が小さいこと、
（2）走行中のベルトの伸びが小さいこと、
つまり、ベルトが如何なる状況であってもその寸法変化の小さいことが重要である。すなわち、ベルトの寸法変化が小さいほどテンショナによるベルト張り代の設計が容易化されるとともに、そのテンショナの作動スペースが小さくて済み、その分だけエンジンルームに占めるサーペンタインドライブのスペースが小さくなるので、そのようなサーペンタインドライブを採用することによってエンジンルーム自体の省スペース化が図れるとともに、全体としての軽量化にもつながるようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＶリブドベルトでは、その寸法変化が十分に小さいとはいい難く、したがって、サーペンタインドライブの採用によってエンジンルームのコンパクト化を図るようにするには不十分である。
【０００６】
すなわち、ベルトの寸法変化が大きいと、それに応じてテンショナの作動スペースが大きくなり、その分だけエンジンルームに占めるサーペンタインドライブのスペースも大きくなり、その結果、エンジンルームのコンパクト化を阻害することになるのである。
【０００７】
この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、Ｖリブドベルト等の伝動ベルトに用いられる心線において、ベルトの寸法変化を左右する心線の特性を明らかにし、かつその特性値を適正に設定することで、ベルト自体の経時寸法変化と、走行後ベルト伸びとを共に小さく抑えることができるようにし、優れた寸法安定性のベルトを提供できるようにすることにある。
【０００８】
そして、サーペンタインドライブに使用されるＶリブドベルトに対しては、テンショナの作動スペースが小さくて済むようにして、その分だけエンジンルームに占めるサーペンタインドライブのスペースを小さくできるようにし、もって、サーペンタインドライブの採用によるエンジンルームのコンパクト化に大きく寄与できるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明では、心線の材料としてＰＥＮ（ポリエチレン−２，６−ナフタレート）繊維を用い、撚りをかけられた状態のとき、つまり、生コードの状態のときの初期引張抵抗度（初期モジュラス）を適正に設定している。なお、心線の乾熱収縮率及び乾熱時収縮応力の特性値が伝動ベルトの寸法安定性を大きく左右するとの知見に基づき、それら各特性値を適正に設定することで、経時の寸法変化及びベルト走行時の伸びを共に更に小さくできる。
【００１０】
具体的には、請求項１の発明では、心線が埋設されたゴム層を有する伝動ベルトにおいて、心線が撚りをかけられたＰＥＮ、つまりポリエチレン−２，６−ナフタレート繊維からなり、心線の生コード状態のときの初期引張抵抗度が１５８．０ｇ／ｄｅであり、かつ心線のディップ処理後の初期引張抵抗度が１９０．２ｇ／ｄｅであって、前記心線のディップ処理後の初期引張抵抗度が、前記心線の生コード状態のときの初期引張抵抗度よりも大きいことを特徴とする。なお、上記の撚りをかけられた状態のときに、１５０℃における乾熱収縮率が１．０％以下とされかつ乾熱時収縮応力が０．２ｇ／ｄｅ以下とされることが更に好ましい。
【００１１】
上記心線は、撚りがかけられた後、実際には、例えばイソシアネート系又はエポキシ系の前処理が施され、次いでＲＦＬ液等の接着剤が付与され、しかる後に、高温下で延伸されて熱固定処理が施されることで、ベルト用抗張体となる。そして、上記の一連の処理を施す前の生コード状態及びディップ処理後のときに、上記の各値をとるものとする。尚、上記の各特性値は、何れもＪＩＳ  Ｌ−１０１７（１９８３年）に基づいて測定される。具体的には、乾熱収縮率は、１５０℃の雰囲気温度下で例えば３０分間に亘って放置して求められる。また、乾熱時収縮応力は、１５０℃の雰囲気温度下で例えば３分間に亘って放置して求められる。
【００１２】
上記の構成において、心線の１５０℃における乾熱収縮率及び乾熱時収縮応力が、それぞれ１．０％以下及び０．２ｇ／ｄｅ以下と共に低く抑えると、その分だけベルト自体の経時寸法変化は小さくなる。尚、後述するＰＥＴを用いた比較例１〜４から明らかにわかるように、上記乾熱収縮率及び乾熱時収縮応力がそれぞれ１．０％及び０．２ｇ／ｄｅを超えると、経時寸法変化が大きくなって寸法安定性の良好な伝動ベルトを得ることはできず、ベルトの品質が著しく低下することもある。
【００１３】
一方、上記心線の生コード状態のときの初期引張抵抗度は１５８．０ｇ／ｄｅで、かつディップ処理後の初期引張抵抗度が１９０．２ｇ／ｄｅであって、例えば心線がＰＥＴからなる従来のＶリブドベルトの場合に初期引張抵抗度が１００ｇ／ｄｅ程度であるのに比べて高いために、走行に伴うベルトの伸びは小さく抑えられる。尚、初期引張抵抗度が１５０ｇ／ｄｅに満たないと、ベルトが取り付けられたときから走行時の伸びに悪影響を示し、寸法安定性の良好な伝動ベルトは得られない。一方、例えば心線がアラミド繊維からなる従来のＶリブドベルトの場合のように初期引張抵抗度が５００ｇ／ｄｅを超えていると、ベルト走行時に振動音を発生する虞れがあり、したがって、品質的にみて優れた伝動ベルトとはいい難い。
【００１４】
請求項２の発明では、前記伝動ベルトは、自動車の補機駆動用Ｖリブドベルトとする。
【００１５】
請求項３の発明では、前記伝動ベルトは、ベルト張力を一定に保つためのオートテンショナを備えたサーペンタインドライブのベルト駆動装置（ベルト駆動システム）に用いられていることを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明は、心線が埋設されたゴム層を有するＶリブドベルトと、該Ｖリブドベルトの張力を一定に保つオートテンショナとを備え、自動車の補機駆動のために用いられるサーペンタインドライブのベルト駆動装置であって、そのベルト駆動装置における前記Ｖリブドベルトの心線は、撚りをかけられたポリエチレン−２，６−ナフタレート繊維からなり、前記心線の生コード状態のときの初期引張抵抗度が１５８．０ｇ／ｄｅであり、かつ心線のディップ処理後の初期引張抵抗度が１９０．２ｇ／ｄｅであって、前記心線のディップ処理後の初期引張抵抗度が、前記心線の生コード状態のときの初期引張抵抗度よりも大きいことを特徴とする。
【００１７】
上記の構成において、Ｖリブドベルトは、その経時寸法変化及び走行後ベルト伸びが心線により共に小さく抑えられている。これにより、上記Ｖリブドベルトが使用されるサーペンタインドライブにおいて、オートテンショナの作動スペースは小さくて済むようになり、その分だけエンジンルームに占めるサーペンタインドライブのスペースを小さくでき、よって、サーペンタインドライブを採用することによるエンジンルームのコンパクト化に寄与できるようになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図２は、この発明の実施形態に係る伝動ベルトとしてのＶリブドベルトＢが使用されたサーペンタインドライブのレイアウトを示している。同図において、１１はエンジンのクランク軸に回転一体に連結されたプーリであり、このプーリ１１の周りには、オルタネータのプーリ１２、パワーステアリンング用ポンプのプーリ１３、アイドラプーリ１４、ウォータポンプのプーリ１５、及びエアコン用のプーリ１６がそれぞれ同一平面上に配置されている。そして、それらプーリ１１〜１６に１本のＶリブドベルトＢが走行可能に巻き掛けられている一方、そのベルトＢの張力を一定に保つためのオートテンショナが配置されている。
【００１９】
上記オートテンショナは、基端においてプーリ１１〜１６の配置平面と直交する軸心回りに回動可能に枢支されたアームの先端にベルト押圧用のプーリ１７を有しており、このプーリ１７をスプリングによりベルト押圧方向Ｐに常に回動付勢する一方、そのベルト押圧方向Ｐと逆の方向Ｑへの回動をダンピングすることで、ベルト張力の減少時には速やかにベルトＢに所定の張力を付与することができ、また、ベルト張力の急激な増大時にはベルトＢのばたつきを抑えられるようになっている。
【００２０】
上記オートテンショナに求められることとしては、次の６つが挙げられる。
（1）ベルト張力の安定維持（スプリング特性の安定維持）。
（2）ダンピング特性の安定維持。
（3）小型化。
（4）低価格。
（5）低騒音性能。
（6）適正なアライメント。
【００２１】
上記のうち、(3)の小型化に関しては、図３（ａ）及び（ｂ）に対比して示すように、同じベルト巻付角度でかつ同じベルト張力Ｆ（軸荷重）であれば、要求されるトルク特性からは、同図（ｂ）に示すアーム長さの短いものの方が捩りトルクは小さくて済む（Ｆ×Ｌ＜＜Ｆ×ｌ）ので、小型軽量化が可能となる。
【００２２】
上記ＶリブドベルトＢは、図１に拡大して示すように、接着ゴム層１と、この接着ゴム層１の底面側（同図の下面側）に一体に積層されたリブゴム層３とを備えている。これらゴム層１，３は、ＮＲ、ＣＲ、Ｈ−ＮＢＲ、Ａ−ＣＳＭ等、公知のゴムからなっている。そして、上記接着ゴム層１に、心線２が略ベルト長さ方向に延びかつベルト幅方向に所定ピッチ間隔をおいて並ぶようにスパイラル状に埋設されている。一方、上記リブゴム層３の底面側には、各々、ベルト長さ方向に延びるように設けられた３条のリブ４，４，…がベルト幅方向に所定ピッチ間隔をおいて並ぶように形成されている。このリブゴム層３には、天然繊維、ポリエステル、ポリアミド等の短繊維５，５，…がベルト幅方向に配向した状態で混入されており、このことで、リブゴム層３の全体としての硬度は接着ゴム層１よりも高くなっている。また、上記接着ゴム層１の背面側（同図の上面側）には、ポリエステル、ポリアミド、アラミド、綿等からなる経緯両糸によって織られたバイアス帆布６が貼着されている。ここで、上記接着ゴム層１及びリブゴム層３は、この発明におけるベルト本体を構成している。
【００２３】
そして、この実施形態では、上記心線２は、ＰＥＮ（ポリエチレン−２，６−ナフタレート繊維）からなるコードで構成されている。その際に、心線２は、「課題を解決するための手段」の項で説明したようなディップ処理等の未だ行われていない生コードの状態のときに、１５０℃における乾熱収縮率及び乾熱時収縮応力がそれぞれ１．０％以下及び０．２ｇ／ｄｅ以下とされている一方、初期モジュラス（初期引張抵抗度）が１５０〜５００ｇ／ｄｅとされている。すなわち、心線の生コード状態のときの初期引張抵抗度が１５８．０ｇ／ｄｅにあり、かつ心線のディップ処理後の初期引張抵抗度が１９０．２ｇ／ｄｅにあって、前記心線のディップ処理後の初期引張抵抗度が、前記心線の生コード状態のときの初期引張抵抗度よりも大きい。
【００２４】
したがって、この実施形態によれば、ＶリブドベルトＢの心線２において、その１５０℃における乾熱収縮率及び乾熱時収縮応力をそれぞれ１．０％以下及び０．２ｇ／ｄｅ以下に低く抑えるようにしたので、保管時におけるベルトＢ自体の経時寸法変化を小さくでき、その上、初期モジュラスを１５０〜５００ｇ／ｄｅと高くするようにしたので、ベルト仕上り時の寸法のばらつきが小さく、また、走行によるベルト伸びも小さくできる故に、サーペンタインドライブに使用する場合に、そのサーペンタインドライブにおけるテンショナの作動スペースを大幅に小さくすることが可能である。よって、エンジンルーム内においてサーペンタインドライブが占めるスペースを小さくすることができ、サーペンタインドライブを採用することによるエンジンルームのコンパクト化、及び全体の軽量化に大きく寄与することができる。
【００２５】
尚、上記実施形態では、伝動ベルトがＶリブドベルトである場合について説明しているが、伝動ベルトとしては、上記の場合と同じ程度に優れた寸法安定性の要求されるベルトであればよく、したがって、Ｖリブドベルトに限定されるものではない。
【００２６】
−実験例−
次に、上記心線の効果を実証するために行った実験について説明する。先ず、発明例１及び比較例１，２として、心線に比較例１，２では共にＰＶＡ（品番は互いに異なる）を、また発明例１ではＰＥＮをそれぞれ用いてベルト外周長が２２６０ｍｍであるＶリブドベルトを作製した。
【００２７】
そして、比較例１では、生コードのときの乾熱収縮率及び乾熱時収縮応力をそれぞれ０．３％及び０．０７ｇ／ｄｅとする一方、初期モジュラスを３４０．７ｇ／ｄｅとした。これをディップ処理したときの乾熱収縮率及び乾熱時収縮応力はそれぞれ０．４％及び０．２９ｇ／ｄｅであり、一方、初期モジュラスは３７９．２ｇ／ｄｅであった。
【００２８】
比較例２では、生コードのときの乾熱収縮率及び乾熱時収縮応力をそれぞれ０．５％及び０．１５ｇ／ｄｅとし、一方、初期モジュラスを２９１．８ｇ／ｄｅとした。これをディップ処理したときの乾熱収縮率及び乾熱時収縮応力はそれぞれ０．４％及び０．２７ｇ／ｄｅであり、また初期モジュラスは３７７．８ｇ／ｄｅであった。
【００２９】
発明例１では、生コードのときの乾熱収縮率及び乾熱時収縮応力をそれぞれ０．９％及び０．１４ｇ／ｄｅとする一方、初期モジュラスを１５８．０ｇ／ｄｅとした。これをディップ処理したときの乾熱収縮率及び乾熱時収縮応力はそれぞれ１．０％及び０．３０ｇ／ｄｅである一方、初期モジュラスは１９０．２ｇ／ｄｅであった。尚、上記発明例１及び比較例１，２の糸の構成は共に１０００ｄｅ／２×３であり、上撚り数及び下撚り数も互いに略同じである。また、ディップ処理時の処理温度、処理時間及びテンションも同じ条件である。
【００３０】
以上の発明例１及び比較例１，２について、各々、ベルト経時寸法変化〔％〕及び走行後ベルト伸び〔％〕をそれぞれ測定した。具体的には、上記ベルト経時寸法変化は、一定の雰囲気温度（この例では４０℃）の下で所定時間（１０９７〜２９８０時間［７〜８ＬＮ時間］）に亘って保管したことに相当する保管試験をしたときのベルト外周長の変化により調べた。一方、上記走行後ベルト伸びは、図２に示したサーペンタインドライブにおいて所定時間に亘って走行させたときの伸びで調べた。
【００３１】
また、比較のために、次表１に示すように、各々、ＰＥＴからなっていて、その生コードのときに、乾熱収縮率及び乾熱時収縮応力がそれぞれ１．０％及び０．２ｇ／ｄｅを超えている一方、初期モジュラスが１５０ｇ／ｄｅ未満である心線を用いて、比較例３〜６としてのＶリブドベルトをそれぞれ作製し、これらについても、上記の場合と同じ項目について測定して、その経時＋走行寸法変化率を算出した。尚、これら比較例３〜６のうち、比較例３、比較例５及び比較例６は互いに同じ品番であって、比較例４のみが異なる品番のものである。また、糸の構成及び撚り数は、上記発明例１及び比較例１，２の場合と同じである。但し、ディップ処理については、比較例４が上記発明例１及び比較例１，２の場合と同じである他は少しだけ異なっている。すなわち、比較例３，５では共にテンションが少し高く、比較例３，６では処理時間が約半分であり、比較例３では処理温度が少しだけ低い。
【００３２】
以上の結果を、表１にそれぞれ併せて示す。また、上記ベルト経時寸法変化については、図４にも併せて示しておく。
【００３３】
【表１】
0003923207.tif 000002
【００３４】
上記経時＋走行寸法変化率の結果について考察すると、上記の表１から判るように、発明例１及び比較例１，２では共に０．６％台に止どまっているのに対し、比較例３〜６では小さいもの（比較例３，４）でも０．７％台であり、比較例６では１．１１％に達している。これは、例えば比較例３，５から判るように、走行後ベルト伸びが発明例１及び比較例１，２の場合よりも小さくても、それ以上にベルト経時寸法変化の値が大きいためである。
【００３５】
さらに、発明例１及び比較例２を対比すると、発明例１の場合には初期モジュラスが１５０ｇ／ｄｅを少し超えた程度であっても良好な寸法安定性を得られることが判る。この点について、本発明者等は、ＰＶＡの場合（比較例１，２）には初期モジュラスの下限値をＰＥＮの場合（発明例１）よりも高くする（例えば略３００ｇ／ｄｅ程度にする）必要があると考えている。
【００３６】
一方、比較例３〜６について考察すると、例えば比較例３，５の場合のように、ディップ処理時のテンションを高くすることで走行後ベルト伸びを小さくできても、逆にベルト経時寸法変化は悪化する等のことから、ディップ処理の条件を変更するだけでは、生コードのときの特性（乾熱収縮率、乾熱時収縮応力及び初期モジュラス）を離れて寸法安定性を総合的に大きく改善するのは困難であることが判る。
【００３７】
換言すると、上記乾熱収縮率、乾熱時収縮応力及び初期モジュラスの各特性値を押さえておけば、ディップ処理等の条件の多少の違いに拘らず、ベルト経時寸法変化と、走行後ベルト伸びとを共に小さく抑えることができ、総合的に優れた寸法安定性をベルトに付与できるようになることが判る。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜４の発明によれば、ベルト仕上り時の寸法のばらつきや、保管時におけるベルト経時寸法変化を小さくすることができ、かつ走行によるベルト伸びも小さくすることができる故に、優れた寸法安定性の伝動ベルトを提供することができる。
【００３９】
特に、請求項２〜４の発明によれば、上記伝動ベルトをＶリブドベルトとしたので、このＶリブドベルトが使用されるサーペンタインドライブにおいて、走行中のベルト張力を一定に保つためのテンショナの作動スペースを小さくすることができ、その分だけエンジンルームに占めるサーペンタインドライブのスペースを小さくすることができる。よって、サーペンタインドライブを採用することによるエンジンルームのコンパクト化及び軽量化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施形態に係るＶリブドベルトの基本構成をベルト長さ方向と直交する平面で切断して示す斜視図である。
【図２】  サーペンタインドライブのレイアウトを示す概略図である。
【図３】  オートテンショナでのアーム長さによる捩りトルクの大きさを説明するための概略図である。
【図４】  一定雰囲気温度による保管の下でのベルト外周長の変化を経時的に示す特性図である。
【符号の説明】
１  接着ゴム層（ベルト本体）
２  心線
３  リブゴム層（ベルト本体）
４  リブ
Ｂ  Ｖリブドベルト（伝動ベルト）
【図１】
0003923207.tif 000003
【図２】
0003923207.tif 000004
【図３】
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【図４】
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