JP2003294088A - 多軸駆動装置用のｖリブドベルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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多軸駆
動装置用のＶリブドベルトを提供することを目的とす
る。 【解決手段】 エンジンのクランク軸を駆動軸１１と
し、少なくとも従動軸１４の一つに大きな回転慣性を有
する発電機１３を備え、かつオートテンショナーを装置
しない多軸駆動装置１０の駆動プーリ１６と、少なくと
も一つの従動プーリ１７、１８に懸架して使用する多軸
駆動装置用のＶリブドベルト１に関する。Ｖリブドベル
ト１は、心線４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４，０００〜８，０００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、そしてベルトに１４７Ｎの初荷重をかけ、
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１００〜２００Ｎである。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は多軸駆動装置に装着
するＶリブドベルトに係り、詳しくは多軸駆動装置に適
用した際に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するといっ
た効果を発揮する多軸駆動装置用の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上部には必要に
応じてカバー帆布を積層し、そして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オータポンプや発
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よく伝達するために
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、ベルト張力を高めてスリップ率を小さくしてい
た。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、ベルト張力を
高めるうえで、ベルト乾熱時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、例えば特許文献１に示すように心線としてポ
リエチレンテレフタレート繊維を主としたコードを有す
るＶリブドベルトが懸架されており、大きな回転慣性を
も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
異音を発生することがあった。 【０００４】 【特許文献１】特開平７−１２７６９０号公報 【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
命を延長した多軸駆動装置用のＶリブドベルトを提供す
ることを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】即ち、本願の請求項１記
載の発明は、エンジンのクランク軸を駆動軸とし、少な
くとも従動軸の一つに大きな回転慣性を有する発電機を
備え、かつオートテンショナーを装置しない多軸駆動装
置の駆動プーリと、少なくとも一つの従動プーリに懸架
して使用する多軸駆動装置用のＶリブドベルトであり、
該Ｖリブドベルト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
部とからなり、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４，０００〜８，０００
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、そしてベルトに１４７Ｎの初荷重をか
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１００〜２００Ｎである多軸駆動
装置用のＶリブドベルトにあり、上記多軸駆動装置に使
用した場合に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すること
ができる。またＶリブドベルトの心線が熱収縮を起こす
ため、オートテンショナーが不要になる。 【０００７】 【発明の実施の形態】図１は本発明に係るＶリブドベル
トを用いた多軸駆動装置を示す概略図、図２はこの多軸
駆動装置に使用するＶリブドベルトを示す断面斜視図で
ある。 【０００８】図において、ここで用いる多軸駆動装置１
０では、エンジンのクランク軸を駆動軸１１とし、一つ
の従動軸１２に例えば大きな回転慣性を有する発電機１
３を、他の従動軸１４に例えばエアーコンプレッサー１
５を備え、これらの軸にそれぞれプーリ１６、１７、１
８を装着し、これらのプーリ１６、１７、１８にＶリブ
ドベルト１を懸架し、テンションプーリ１９をＶリブド
ベルト１の背面に当接させている。 【０００９】発電機１３を備えた従動軸１２は大きな回
転慣性を有するため、Ｖリブドベルト１は大きな慣性ト
ルクと発電トルクを担持するけれども、従動軸１２から
離れたときでも伸ばれることなく走行し、従動軸１２と
１４間で大きく弛むことなく共振も起こらない。 【００１０】ここで使用する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。 【００１１】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、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
クリロニトリル量は２０〜４５％の範囲が好ましい。 【００１２】また、上記リブ７には、ナイロン６、ナイ
ロン６６、ポリエステル、綿、アラミドからなる短繊維
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。これらの短繊維のうち、剛直で強度を
有し、しかも耐摩耗性を有するアラミド繊維とそれ以外
の繊維を併用することが望ましい。 【００１３】上記アラミド短繊維が前述の効果を充分に
発揮するためには、アラミド繊維の繊維長さは１〜２０
ｍｍで、その添加量はゴム１００重量部に対して１〜３
０重量部である。このアラミド繊維は分子構造中に芳香
環をもつ、例えば商品名コーネックス、ノーメックス、
ケブラー、テクノーラ、トワロン等である。尚、アラミ
ド短繊維の添加量が１重量部未満の場合には、リブ７の
ゴムが粘着しやすくなって摩耗する欠点があり、また一
方３０重量部を越えると、短繊維がゴム中に均一に分散
しなくなる。 【００１４】上記アラミド短繊維はリブ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
イソシア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。 【００１５】また、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、また下撚り数は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、強力が低くなり過ぎ、また８，０００を越えると、
ベルトの厚みが厚くなって、屈曲疲労性が悪くなる。 【００１６】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−ジカルボン酸ま
た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種または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。 【００１７】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ＲＦ
Ｌ液からなる接着液を入れたタンクに浸漬し、（４）２
１０〜２６０°Ｃに温度設定した延伸熱固定処理機に３
０〜６００秒間通して−１〜３％延伸して延伸処理コー
ドとする。 【００１８】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。 【００１９】また、イソシアネート化合物としては、例
えば４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、ト
ルエン２，４−ジイソシアネート、Ｐ−フェニルジイソ
シアネート、ポリアリールポリイソシアネート等があ
る。このイソシアネート化合物もトルエン、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。 【００２０】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。 【００２１】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を越えると、ベルトのモジュラスが徐々
に低くなる。 【００２２】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。 【００２３】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１
２, 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なく、弛
み側での振動、異音を軽減する。 【００２４】しかもベルトに１４７Ｎの初荷重をかけ、
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１００〜２００Ｎである特性を付与す
ると、Ｖリブドベルト１はベルトスリップ率が小さくて
ベルト寿命が長いものを得ることを見出すことが出来
た。もし、ベルト乾熱時収縮応力が１００Ｎ未満の場合
には、ベルトが伸びやすくてベルト張力の低下が大き
く、スリップ率が高くなる傾向がある。また、ベルト乾
熱時収縮応力が２００Ｎを越える場合には、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。 【００２５】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、熱収縮がな
いため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よい。 【００２６】 【実施例】以下に、本発明を具体的な実施例のより更に
詳細に説明する。 実施例１〜３、比較例１〜２ 心線として、１，０００デニールのエチレン−２，６−
ナフタレート繊維（ＰＥＮ繊維）、１，０００デニール
と１，１００デニールのポリエチレンテレフタレート繊
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で緒撚で撚糸してトータルデニー
ル６，０００または６，６００の未処理コードを準備し
た。この物性を表１に示す。 【００２７】 【表１】 【００２８】次いで、各未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アネート
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の温度設定した乾燥炉に１０〜３
００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。 【００２９】 【表２】 【００３０】 【表３】【００３１】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
と緯糸とが綿糸かたな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。 【００３２】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を表面に装着した
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。 【００３３】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１，１００ｍｍのＫ型３リブドベ
ルトであり、リブピッチ３．５６ｍｍ、リブ高さ２．９
ｍｍ、リブ角度４０°、そして種々のベルト厚さを有す
るものであった。 【００３４】ここで圧縮部およ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製し、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、該短繊維はあらかじめトルエン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。 【００３５】 【表４】 【００３６】次いで、前記コードおよび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、コードおよびベルトの試験方法は、以下の通りであ
る。 【００３７】コード強度 ＪＩＳ Ｌ−１０７１（１９８３年）に基づき、コード
強度を求めた。 【００３８】コード乾熱収縮率 ＪＩＳ Ｌ−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。 【００３９】コード乾熱時収縮応力 ０．２５ｇ／ｄの初荷重をかけ、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。 【００４０】ベルト乾熱時収縮応力 ベルトから心線を埋設したクッションゴム層を取り出
す。クッションゴム層の両側から余分のコードを取り除
き、コード５本からなる測定試料を作製する。この測定
試料に１４７Ｎの初荷重をかけ、１００°Ｃの雰囲気下
で３０分間放置した後、発生した応力を求めた。 【００４１】（５）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。 【００４２】続いて、上記Ｖリブドベルトを図１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１，
０００ｒｐｍ、角速度変動１．０ｄｅｇ．従動プーリ
（直径５５ｍｍ）の負荷が１．９ｋｗである。 【００４３】この駆動装置を用いて、４００時間走行後
のベルトスリップ率を次の式 スリップ率（％）＝１００×（ＩO −Ｉ400 ）／ＩO ＩO ＝ＮDN.0 ／Ｎ DR.0 Ｉ400 ＝ＮDN.400／Ｎ DR.400 ＮDR.0 ：試験開始（無負荷）の駆動プーリ回転数（ｒ
ｐｍ） ＮDN.0 ：試験開始（無負荷）の従動プーリ回転数（ｒ
ｐｍ） ＮDR.400：４００時間走行後の駆動プーリ回転数（ｒｐ
ｍ） ＮDN.400：４００時間走行後の従動プーリ回転数（ｒｐ
ｍ） 【００４４】上記と同様の駆動装置を用いて走行試験を
行い、ベルトのリブにクラックが発生するまでの時間を
測定し、実施例１を１００とする指数で表示した。更
に、ベルト走行時の異音を観測した。これらの結果を表
５に併記する。 【００４５】 【表５】 【００４６】以上のように、本発明の多軸駆動装置用の
Ｖリブドベルトでは、従来のものに比べてベルトスリッ
プも小さく、クラック発生までの時間が長く、しかも異
音が発生していないことを示している。 【００４７】 【発明の効果】以上のように本願の請求項１記載の発明
では、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
多軸駆動装置用のＶリブドベルトであり、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４，０００〜８，０００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、そしてベル
トに１４７Ｎの初荷重をかけ、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１００
〜２００Ｎである多軸駆動装置用のＶリブドベルトにあ
り、特に多軸駆動装置に使用した場合にベルトの伸びや
スリップを抑えて弛み側での振動、異音を軽減し、更に
ベルト寿命を延長することができる効果があり、またＶ
リブドベルトの心線が熱収縮を起こすため、オートテン
ショナーが不要になる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に係るＶリブドベルトを用いた多軸駆動
装置を示す概略図である。 【図２】本発明の多軸駆動装置に使用するＶリブドベル
トを示す断面斜視図である。 【符号の説明】 １ Ｖ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 １３ 発電機 １４ 従動軸 １６ 駆動プーリ １７ 従動プーリ １８ 従動プーリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河野 秀明 神戸市長田区浜添通４丁目１番21号 三ツ 星ベルト株式会社内 (72)発明者 木下 隆史 神戸市長田区浜添通４丁目１番21号 三ツ 星ベルト株式会社内 Ｆターム(参考） 4F072 AA04 AA07 AB05 AB24 AC07 AC09 AD02 AL19

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 エンジンのクランク軸を駆動軸とし、少
   なくとも従動軸の一つに大きな回転慣性を有する発電機
   を備え、かつオートテンショナーを装置しない多軸駆動
   装置の駆動プーリと、少なくとも一つの従動プーリに懸
   架して使用する多軸駆動装置用のＶリブドベルトであ
   り、該Ｖリブドベルト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
   圧縮部とからなり、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４，０００〜８，０
   ００の撚糸を有し、ベルトの引張弾性率が１７, ０００
   Ｎ／リブ以上であり、そしてベルトに１４７Ｎの初荷重
   をかけ、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１００〜２００Ｎであること
   を特徴とする多軸駆動装置用のＶリブドベルト。