JP2000120801A5

JP2000120801A5 -

Info

Publication number: JP2000120801A5
Application number: JP1998296650A
Authority: JP
Filing date: 1998-10-19
Publication date: 2005-11-04

Description

【書類名】明細書
【発明の名称】Ｖリブドベルト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸張部とベルト長手方向に沿って心線を埋設したクッションゴム層とクッションゴム層に隣接してベルトの周方向に延びる複数のリブを有する圧縮部とからなるＶリブドベルトを、駆動プーリと、少なくともひとつの従動プーリに懸架した多軸駆動装置において、上記Ｖリブドベルトの心線がエチレン−２，６−ナフタレートを主たる構成単位とするポリエステル繊維フィラメント群を撚り合わせた総デニール数４，０００〜８０００の撚糸を有し、ベルトの引張弾性率が１７，０００Ｎ／リブ以上であり、なおかつ圧縮部に綿短繊維を５〜２０質量部含有したＶリブドベルトであって、ベルトに１４７Ｎの初荷重をかけ、１００°Ｃの雰囲気下３０分放置した後に発生したベルト乾熱時収縮応力が１００〜２００Ｎであることを特徴とするＶリブドベルト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＶリブドベルトに係り、詳しくはベルトの伸びやスリップを抑えて弛み側での振動、異音を軽減し、更にベルト寿命を延長したＶリブドベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｖリブドベルトは、クッションゴム層中に心線を埋設し、該クッションゴム層の下部に複数のリブ部を設けている。このＶリブドベルトは、Ｖベルトに代わって自動車のウォータポンプや発電機等の多軸駆動の動力伝動用として広く使用されてきている。
従来、ベルトの動力を効率良く伝達する為には、ベルトとプーリ間のスリップ率を小さくする必要があり、ベルトの聴力を高めてスリップ率を小さくしていた。又、自動車の雨中走行時にはエンジンルーム内に水が入ることにより、ベルトとプーリの間に水が付着しベルトがスリップする為にスリップ音が発生していた。
【０００３】
さらには、現在の自動車は静粛化が進み、特にエンジン音以外の音は異音とされる。従って、雨中走行時にエンジンルーム内に水が入っても水によるベルトのスリップ音が発生しないようによりベルト張力を高めてスリップ率を小さくしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ベルト張力を高める上で、ベルト収縮応力を高くすると、ベルト乾熱収縮率が高くなり、ベルト長さの経時収縮が大きくなるという問題が発生した。更に、従来の多軸駆動装置では、心線としてポリエチレンテレフタレート繊維のコードを有するＶリブドベルトが懸架されており、大きな回転慣性を持った発電機のプーリから離れ出たベルトは、大きな慣性トルクと発電トルクを担持するために瞬時に伸ばされ、そして弛み側のプーリ間で起こる共振現象によって異音を発生していた。
【０００５】
本発明はこのような問題点を改善するものであり、これに対処するものでベルトの伸びやスリップを抑えて弛み側での振動、異音を軽減し、更にベルト寿命を延長し自動車の雨中走行時にもスリップ音を抑えられるＶリブドベルトを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本願請求項１記載の発明は、伸張部とベルト長手方向に沿って心線を埋設したクッションゴム層とクッションゴム層に隣接してベルトの周方向に延びる複数のリブを有する圧縮部とからなるＶリブドベルトを、駆動プーリと、少なくともひとつの従動プーリに懸架した多軸駆動装置において、上記Ｖリブドベルトの心線がエチレン−２，６−ナフタレートを主たる構成単位とするポリエステル繊維フィラメント群を撚り合わせた総デニール数４，０００〜８０００の撚糸を有し、ベルトの引張弾性率が１７，０００Ｎ／リブ以上であり、なおかつ圧縮部に綿短繊維を５〜２０質量部含有したＶリブドベルトであって、ベルトに１４７Ｎの初荷重をかけ、１００°Ｃの雰囲気下３０分放置した後に発生したベルト乾熱時収縮応力が１００〜２００ＮであるＶリブドベルトにある。
【０００７】
請求項１に記載の発明によると、上記Ｖリブドベルトの心線がエチレン−２，６−ナフタレートを主たる構成単位とするポリエステル繊維フィラメント群を撚り合わせた総デニール数４，０００〜８０００の撚糸を有し、ベルトの引張弾性率が１７，０００Ｎ／リブ以上であり、なおかつ圧縮部に綿短繊維を５〜２０質量部含有したＶリブドベルトであって、ベルトに１４７Ｎの初荷重をかけ、１００°Ｃの雰囲気下３０分放置した後に発生したベルト乾熱時収縮応力が１００〜２００Ｎであることから、綿繊維がベルト上の水分を吸収し水によるスリップを防止する。又、ベルトスリップ率を小さくし、ベルト寿命を延長することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るＶリブドベルトを示す断面斜視図である。
図１において、Ｖリブドベルト１は、カバー帆布３からなる伸張部２と、コードよりなる心線４を埋設したクッションゴム層５と、その下側に弾性体層である圧縮部６からなっている。この圧縮部６は、ベルト長手方向に延びる断面略三角形である台形の複数のリブ７を有している。
【０００９】
前記リブ７には、水素化ニトリルゴム、クロロプレンゴム、天然ゴム、ＣＳＭ、ＡＣＳＭ、ＳＢＲが使用され、水素化ニトリルゴムは水素添加率８０％以上であり、耐熱性及び耐オゾン性の特性を発揮するためには、好ましくは９０％以上が良い。水素添加率８０％未満の水素化ニトリルゴムは、耐熱性及び耐オゾン性が極度に低下する。耐油性及び耐寒性を考慮すると、結合アクリロにトリル量は２０〜４５％の範囲が好ましい。
【００１０】
又、上記リブ７には綿からなる短繊維を混入してリブ７の耐側圧性を向上させるとともに、プーリと接する面になるリブ７の表面に該短繊維を突出させリブ７の摩擦係数を低下させて、ベルト走行時の騒音を軽減させる。さらにはリブ７の表面に綿短繊維を突出させてリブ７表面に付着した水分を吸水する。
短繊維としては、綿の他にはナイロン６、ナイロン６６、ポリエステル、アラミドの繊維があるが、最も水分を吸収し易い綿が最適である。
そして上記綿短繊維は、ゴム１００質量部に対して５〜２０質量部添加する。綿短繊維の添加量が５質量部未満であると吸水の効果が無く、リブ７表面に付着した水分を十分吸収することができない。一方、綿短繊維の添加量が２０質量部を超えると短繊維がゴム中に均一に分散しなくなる。
【００１１】
上記綿短繊維はリブ７のゴムとの接着を向上させるためにも、該短繊維をエポキシ化合物やイソシネート化合物から選ばれた処理液によって接着処理される。
【００１２】
又、上記心線４としては、エチレン−２，６−ナフタレートを主たる構成単位とするポリエステル繊維フィラメント群を撚り合わせた総デニール数が４，０００〜８，０００の接着処理したコードが使用される。このコードの上撚り数は１０〜２３／１０ｃｍであり、又下撚り数は１７〜３８／１０ｃｍである。
総デニールが４，０００未満の場合には、心線のモジュラス、強力が低くなりすぎ、又８，０００を超えると、ベルトの厚みが厚くなって、屈曲疲労性が悪くなる。
【００１３】
本発明で使用するエチレン−２，６−ナフタレートは、通常ナフタレン−２，６−ジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体を触媒の存在下に適当な条件のもとにエチレングリコールと縮重合させることによって合成させる。このとき、エチレン−２，６−ナフタレートの重合完結前に適当な１種又は２種以上の第３成分を添加すれば、共重合体ポリエステルが合成される。
【００１４】
上記心線４の接着処理は、まず（１）未処理コードをエポキシ化合物やイソシアネート化合物から選ばれた処理液を入れたタンクに含浸してプレディップした後、（２）１６０〜２００°Ｃに温度設定した乾燥炉に３０〜６００秒間通して乾燥し、（３）続いてＲＦＬ液からなる接着液を入れたタンクに浸漬し、（４）２１０〜２６０°Ｃに温度設定した延伸熱固定処理機に３０〜６００秒間通して−１〜３％延伸して延伸処理コードとする。
【００１５】
上記エポキシ化合物としては、例えばエチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールや、ポリエチレングリコール等のポリアルキレングリコールとエピクロルヒドリンのようなハロゲン含有エポキシ化合物との反応生成物や、レゾルシン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）ジメチルメタン、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂、レゾルシン・ホルムアルデヒド樹脂等の多価フェノール類やハロゲン含有エポキシ化合物との反応生成物である。このエポキシ化合物はトルエン、メチルエチルケトン等の有機溶剤に混合して使用される。
【００１６】
ＲＦＬ液はレゾルシンとホルマリンとの初期縮合体をラテックスに混合したものであり、ここで使用するラテックスとしてはクロロプレン、スチレン・ブタジエン・ビニルピリジン三元共重合体、水素化ニトリル、ＮＢＲ等である。
【００１７】
上記延伸熱固定処理されたコードは、スピニングピッチ、即ち心線の巻き付けピッチを１．０〜１．３ｍｍにすることで、モジュラスの高いベルトに仕上げることができる。もし１．０ｍｍ未満になると、コードが隣接するコードに乗り上げて巻き付けができず、一方１．３ｍｍを超えると、ベルトのモジュラスが徐々に低くなる。
【００１８】
上記カバー帆布３は綿、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、アラミド繊維からなる糸を用いて、平織、綾織、朱子織等に製織した布である。
【００１９】
上記心線４を用いたＶリブドベルトは、引張弾性率が１７，０００Ｎ／リブ以上、好ましくは２２，０００〜３３，０００Ｎ／リブであり、このような引張弾性率であると、たとえ駆動軸にトルク変動があり、ベルトの張力変動でベルトが伸張し、そしてこの状態で大きな回転慣性を有する発電機１３に入って追従しても、Ｖリブドベルトは急激に伸張することが無く、弛み側での振動、異音を軽減する。
【００２０】
しかもベルトに１４７Ｎの初荷重を掛け、１００°Ｃ雰囲気下３０分放置した後に発生したベルト乾熱時収縮応力が２００Ｎを超える場合には、ベルト長さの経時収縮が大きくなる傾向がある上に、スリップ率が小さくなる効果は小さい。
【００２１】
尚、アラミド繊維を使用した場合には、ベルトのモジュラスを高めることができるが、熱収縮が無い為に別途オートテンショナーが必要になり、伝達機構が複雑になる欠点がある。しかし、エチレン−２，６−ナフタレートを主たる構成単位とするポリエステル繊維を用いた心線は、熱収縮を起こすため、オートテンショナーを使用しなくても良い。
【００２２】
【実施例】
以下に、本発明を具体的な実施例により更に詳細に説明する。
実施例１〜３、比較例１〜２
心線として、１０００デニールのエチレン−２，６−ナフタレート繊維（ＰＥＮ繊維）、１０００デニールと１１００デニールのポリエチレンナフタレート繊維（ＰＥＴ繊維）を２×３の撚構成で、上撚り係数３．０、下撚り係数３．０で諸撚りで撚糸してトータルデニール６０００又は６６００の未処理コードを準備した。この物性を表１に示す。
【００２３】
【表１】

【００２４】
次いで、各処理コードをトルエン９０ｇにＰＡＰＩ（化成アップジョン社製ポリイソシネート化合物）１０ｇからなる接着剤でプレディップした後、約１７０〜１９０°Ｃの温度設定をした乾燥炉に１０〜３００秒間通して乾燥し、続いて表２に示すＲＦＬ液からなる接着剤に含浸させ、表３に示す処理条件で熱延伸固定処理を行って処理コードとした。
【００２５】
【表２】

【００２６】
【表３】

【００２７】
本実施例におけるＶリブドベルトの製造方法は、以下の通りである。
まず、円筒状モールドに経糸と緯糸とが綿糸である平織物にクロロプレンゴムをフリクションしたゴム付帆布を１プライ巻き付けた後、表４に示すクロロプレンゴム組成物からなる接着ゴムシートを巻き、更にその上に上記コードをスピニングし、そして表４に示すクロロプレンゴム組成物からなるゴム層を巻き付け成形を終えた。これを公知の方法で１６０°Ｃ、３０分で加硫して円筒状の加硫ゴムスリーブを得た。
【００２８】
上記加硫ゴムスリーブを研磨機の駆動ロールと従動ロールに装着して、張力を付与した後に回転させた。１５０メッシュのダイヤモンド表面に装着した研磨ホイールを１，６００ｒｐｍで回転させ、これを加硫スリーブに当接させてリブ部を研磨した。研磨機から取り出したスリーブを切断機に設置した後、回転しながら切断した。
【００２９】
作製したＶリブドベルトは、上記各延伸固定処理コードからなる心線がクッションゴム層内に埋設され、その上側にゴム付綿帆布を１プライ積層し、他方クッションゴム層の下側には圧縮部があって３個のリブがベルト長手方向に有していた。このＶリブドベルトはＲＭＡ規格による長さ１１００ｍｍのＫ型３リブドベルトであり、リブピッチ３．５６ｍｍ、リブ高さ２．９ｍｍ、リブ角度４０°、そして種々のベルト長さを有するものであった。
【００３０】
ここで圧縮部及びクッションゴム層を、それぞれ表４に示すゴム組成物から調合し、バンバリーミキサーで混練後、カレンダーで圧延したものを用いた。圧縮部には、短繊維が含まれベルト幅方向に配向している。
尚、該短繊維は予めトルエン９０ｇにＰＡＰＩ（化成アップジョン社製ポリイソシアネート化合物）１０ｇからなる処理液に浸漬した。
【００３１】
【表４】

【００３２】
次いで、前記コード及びＶリブドベルトの静的性能の評価を行った。この結果を表５に示す。
尚、コード及びベルトの試験方法は、以下の通りである。
【００３３】
コード強度
ＪＩＳＬ−１０７１（１９８３年）に基づき、コード強度を求めた。
【００３４】
コード乾熱収縮率
ＪＩＳＬ−１０７１（１９８３年）に基づき、１５０°Ｃの雰囲気温度下で３０分間放置して求めた。
【００３５】
コード乾熱時収縮応力
２５ｇ／ｄの初荷重を掛け、１５０°Ｃ雰囲気下で８分間放置した後、発生した応力を求めた。
【００３６】
（４）ベルトの引張弾性率
ベルトを２つの溝付きプーリに巻き付け、一方のプーリを５０ｍｍ／分の速度で引っ張って、プーリの移動距離と荷重を測定し、１リブ（３．５６ｍｍ）当たりの応力に換算した。
【００３７】
続いて、上記Ｖリブドベルトを図２に示す駆動プーリ（直径１４０ｍｍ）、発電機に設けた従動プーリ（直径５５ｍｍ）、そしてエアーコンプレッサーに設けた従動プーリ（直径１５０ｍｍ）からなる３軸のプーリにベルトを掛架し、発電機に設けた従動プーリとエアーコンプレッサーに設けた従動プーリとの間にテンションプーリ（直径８５ｍｍ）を当接させ、テンションプーリを調節してベルトに３９０Ｎの張力を与えた。走行条件は、雰囲気温度が室温、駆動プーリの回転数が１０００ｒｐｍ、角速度変動１．０ｄｅｇ、従動プーリ（直径５５ｍｍ）の負荷が１．９ｋｗである。
【００３８】
この駆動装置を用いて、まず発音試験を行った。張力を徐々に下げていき発音が起こったときの張力を発音限界張力として表５に示した。
【００３９】
【表５】

【００４０】
表５から本発明のＶリブドベルトでは、従来のものに比べて発音限界張力が小さくなることがわかる。
【００４１】
次に、エンジン実機にて実施例と比較例１のベルトにて速度変動を調べた。このときのエンジン回転数は６５０ｒｐｍであった。
測定としてはプーリのみの速度変動とそのプーリの速度変動と対比してベルトがどのような挙動を示すかを調査した。このときの結果を図３及び図４に示す。
【００４２】
図３及び図４から実施例のベルトはプーリの速度変動と同じ曲線を描いているのに比べて、図４の比較例のベルトは波形が崩れているところがあり、これが微小滑りと呼ばれるもので微小なスリップを起こしている為にプーリの速度変動と差異が生じているものである。
この微小スリップが要因となって発音を起こしている。従って、実施例では発音の要因となる微小スリップが起こっていないと考えられる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本願の請求項１に記載の発明では、上記Ｖリブドベルトの心線がエチレン−２，６−ナフタレートを主たる構成単位とするポリエステル繊維フィラメント群を撚り合わせた総デニール数４，０００〜８０００の撚糸を有し、ベルトの引張弾性率が１７，０００Ｎ／リブ以上であり、なおかつ圧縮部に綿短繊維を５〜２０質量部含有したＶリブドベルトであって、ベルトに１４７Ｎの初荷重をかけ、１００°Ｃの雰囲気下３０分放置した後に発生したベルト乾熱時収縮応力が１００〜２００Ｎであることから、綿繊維がベルト上の水分を吸収し水によるスリップを防止する効果がある。又、ベルトスリップ率を小さくし、ベルト寿命を延長することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明のＶリブドベルトの断面斜視図である。
【図２】
本発明のＶリブドベルトを用いた駆動装置を示す概略図である。
【図３】
実施例のプーリの速度変動とベルトの速度変動を示した図である。
【図４】
比較例１のプーリの速度変動とベルトの速度変動を示した図である。
【符号の説明】
１Ｖリブドベルト
２伸張部
３カバー帆布
４心線
５クッションゴム層
６圧縮部
７リブ
１０多軸駆動装置
１１駆動軸
１２従動軸
１４従動軸
１６駆動プーリ
１７従動プーリ
１８従動プーリ