JP2004076905A - 伝動ベルトおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】上ゴム層５をベルト背面に露出させるようにしたＶリブドベルトにおいて、放熱性を向上させ、もって、熱劣化によるベルト寿命の短命化を回避できるようにする。
【解決手段】ベルト背面に微細な凹凸を形成して放熱面積を拡大する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルト背面側にゴム層を備えたＶリブドベルトや平ベルトなどの伝動ベルトに関し、特に熱劣化によるベルト寿命の短命化を回避する対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車用エンジンのベルト式補機駆動装置において、エンジンのクランク軸のトルクを、オルタネータやエアコン用圧縮器などの補機に伝達する手段として、Ｖリブドベルトが使用されることは知られている。
【０００３】
従来のＶリブドベルト（従来例１）は、一般に、図７に示すように、心線ａが埋設された接着ゴム層ｂのベルト内面側（同図下側）にリブゴム層ｃが積層されており、リブゴム層ｃ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ｄ，ｄ，…がベルト幅方向（同図の左右方向）に並ぶように配置されている一方、接着ゴム層ｂのベルト背面側（同図上側）には、上ゴム層ｅが積層されており、この上ゴム層ｅのベルト背面側には、帆布層ｆが積層されている。
【０００４】
また、近年では、図８に示すように、主にコストダウンを目的として、帆布層ｆを省略し、結果的に上ゴム層ｅをベルト背面に露出させるようにしたＶリブドベルト（従来例２）も知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年では、Ｖリブドベルトの使用環境として、ビスカスヒータの使用やオートテンショナの２個使いのように補機の使用個数が増加したり、１本のＶリブドベルトでもって多数の補機を駆動するようにしたサーペンタインドライブなどの多軸屈曲レイアウトが採用されるなどの事情から、雰囲気温度が上昇するのみならず、伝達負荷に応じて生じるプーリ上でのスリップ量が増加してベルト発熱量が増大しており、このことで、上記従来のＶリブドベルトでは、従来例２のように、上ゴム層ｅがベルト背面に露出していて該上ゴム層ｅからベルト背面への熱伝導性が従来例１のものに比べて高くなっている場合であっても、ベルトの温度が上昇しやすく、このために、熱劣化が助長され、その結果、ベルト寿命が短命化するという問題がある。
【０００６】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、ベルト背面側のゴム層をベルト背面に露出させるようにしたＶリブドベルトなどの伝動ベルトにおいて、ベルト背面の形状に改良を加えることで、ベルト背面における放熱性を向上させ、もって、熱劣化によるベルト寿命の短命化を回避できるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成すべく、本発明では、ゴム層が露出しているベルト背面に、微細な凹凸を形成して該ベルト背面の放熱面積を拡大することにより、伝動ベルトの放熱性を高め、このことで、熱劣化を抑えてベルト寿命の短命化を回避するようにした。
【０００８】
具体的には、請求項１の発明では、ベルト背面側のゴム層をベルト背面に露出させるようにした伝動ベルトを前提としている。
【０００９】
そして、上記ベルト背面の略全面には、微細な凹凸が形成されているものとする。
【００１０】
上記の構成において、ベルト背面側のゴム層は、ベルト背面に露出しているので、そのゴム層のベルト背面側が帆布層に覆われている場合に比べて、ゴム層からベルト背面への熱伝導性が高くなる。さらに、そのベルト背面では、微細な凹凸により該ベルト背面の放熱面積が拡大する。よって、ベルトの放熱性が向上してベルトの温度上昇が抑えられるので、熱劣化によるベルト寿命の短命化は回避されるようになる。
【００１１】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、凹凸は、ベルト長さ方向において不規則に設けられているものとする。
【００１２】
上記の構成において、ベルト背面に凹凸があると、伝動ベルトの走行時に、その凹凸により、風切り音が発生するようになる。このとき、凹凸が不規則であるので、凹凸が規則的である場合に比べて、風切り音は低減する。尚、「不規則な凹凸」とは、凹凸の形状ないし大きさが不規則である状態、および凹凸の配置が不規則である状態のうち、少なくとも一方の状態にあることをいう。
【００１３】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、凹凸は、帆布の織り目状をなしているものとする。
【００１４】
上記の構成において、ベルト背面の凹凸が、帆布の織り目状であるので、請求項１の発明における凹凸の放熱作用は具体的に営まれる。
【００１５】
請求項４の発明では、請求項３の発明に係る伝動ベルトの製造方法として、伝動ベルトの製造過程におけるベルト中間体を所定形状に成形する際に、ベルト中間体のベルト内面を所定形状に形成する成形面を外周に有する内型と、上記ベルト中間体のベルト背面を所定形状に形成する成形面を内周に有するゴム型とを用いる場合には、先ず、内型上に外嵌合された状態のベルト中間体に対し、該ベルト中間体との間に帆布を介在させてゴム型を套嵌する。次いで、上記帆布の織り目がベルト中間体のベルト背面に転写されるようにゴム型を半径方向内方に加圧して該ベルト中間体を所定形状に成形する。しかる後、所定形状に成形されたベルト中間体から伝動ベルトを得るようにする。
【００１６】
上記の構成において、内型およびゴム型を用いてベルト中間体を成形する際には、先ず、内型上に外嵌合された状態のベルト中間体に対し、このベルト中間体との間に帆布を介在させてゴム型が套嵌される。次いで、上記帆布の織り目をベルト中間体のベルト背面に転写させるようにゴム型が半径方向内方に加圧され、これにより、ベルト中間体が所定形状に成形されるとともに、ベルト背面には、上記帆布の織り目状の凹凸が形成され、そのベルト中間体から伝動ベルトが得られることとなる。よって、内型およびゴム型を用いてベルト中間体を成形する際に、ゴム型とベルト中間体との間に帆布を介在させるだけで、ベルト背面に帆布の織り目状の凹凸が形成されるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係るＶリブドベルトＲの全体構成を示しており、このＶリブドベルトＲは、自動車用エンジンのベルト式補機駆動装置の伝動ベルトとして使用される。
【００１９】
このＶリブドベルトＲは、ベルト厚さ方向におけるベルト内面側（図１の下面側）に配置されたリブゴム層１を備えている。このリブゴム層１は、ベルト内面に露出しており、そのベルト内面には、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２，２，…がベルト幅方向に等ピッチに並ぶように配置されている。
【００２０】
上記リブゴム層１のベルト厚さ方向におけるベルト背面側（図１の上面側）には、断面略矩形状の接着ゴム層３が配置されている。この接着ゴム層３には、心線４が埋設されている。この心線４は、ＶリブドベルトＲのベルトピッチ面上に所定のピッチでもってベルト幅方向（同図の左右方向）に並ぶよう配置されている。
【００２１】
上記接着ゴム層３のベルト背面側には、ゴム層としての上ゴム層５が配置されている。この上ゴム層５は、接着ゴム層３の場合と同様に断面略矩形状をなしていて、該接着ゴム層３を介してリブゴム層１に一体に接着されている一方、ベルト背面に露出している。
【００２２】
そして、本実施形態では、ＶリブドベルトＲのベルト背面、つまり、上ゴム層５のベルト背面には、帆布の織り目状をなす微細な凹凸がベルト長さ方向において規則的に設けられている。
【００２３】
ここで、上記のように構成されたＶリブドベルトＲの製造方法を、図２および図３に基づいて説明する。
【００２４】
本製造過程では、外周に断面円形状の成形面を有する内型としての内金型１０と、内周に断面円形状の成形面を有するとともに、その成形面に帆布３０を貼着してなるゴム型としてのゴムスリーブ２０とが用いられる。帆布３０は、経糸および緯糸が、それぞれ、１ｃｍの間に数十本の割合いで配置されてなるものである。
【００２５】
そして、内金型１０の成形面に、先ず、リブゴム層１を形成するための未加硫のゴムシートを巻き付ける。次いで、その上に、接着ゴム層３のベルト内面側部位を形成するための未加硫のゴムシートと、心線４と、接着ゴム層３のベルト背面側部位を形成するための未加硫のゴムシートとを順に巻き付ける。しかる後、上ゴム層５を形成するための未加硫のゴムシートを巻き付ける。これにより、内金型１０上に、ベルト中間体としての未成形のベルトスラブＳが形成される。
【００２６】
次に、内金型１０上のベルトスラブＳに対し、ゴムスリーブ２０を套嵌する。これにより、ベルトスラブＳの外周側に、帆布３０が配置されたことになる。この状態で、図外の加圧手段により、ゴムスリーブ２０の外周面に半径方向内方への押圧力を加える。すると、ベルトスラブＳの内周面は、内金型１０の成形面に押圧されて所定のベルト内面形状であるリブ面に形成され、一方、ベルトスラブＳの外周面は、ゴムスリーブ２０の成形面に押圧されて所定のベルト背面形状に形成される。これにより、所定形状に成形されたベルトスラブＳが得られる。
【００２７】
このとき、帆布３０の織り目がベルトスラブＳの外周面に転写されるので、ベルトスラブＳの外周面には、帆布３０の織り目状の微細な凹凸がベルト長さ方向において規則的に設けられる。その後、ベルトスラブＳを所定のベルト幅寸法でもって幅切りされる工程などを経ることで、各々、帆布３０の織り目状をなす微細な凹凸が上ゴム層５のベルト背面にベルト長さ方向において規則的に設けられてなる複数本のＶリブドベルトＲが得られることとなる。
【００２８】
次に、上記のＶリブドベルトＲを用いて行った耐久テストについて説明する。また、比較のために、上ゴム層５のベルト背面を、微細な凹凸のないフラットな面に形成したＶリブドベルトを作成し、これを比較例として同様のテストを行った。
【００２９】
尚、各Ｖリブドベルトの寸法形状としては、ピッチ周長さが１０００ｍｍであり、、また、図４に示すように、リブ数が３であり、ベルト厚さＤがＤ＝４．３ｍｍであり、リブ高さＨがＨ＝２．０ｍｍである。材料としては、接着ゴム層には、クロロプレンゴムを、リブゴム層および上ゴム層には、短繊維入りクロロプレンゴムをそれぞれ用いた。また、心線は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）であって、各々、２本のヤーン（１１１１ｄｔｅｘ≒１０００ｄｅ）を下撚りしてなる３本のストランドが上撚りされたものであり、この心線は、ベルト幅方向において１．１５ｍｍのピッチでもって配置されている。そして、発明例のＶリブドベルトのベルト背面の平均凹凸量（凹部と凸部との間の平均高低差）Ｔは、Ｔ＝０．５ｍｍ（比較例の場合には、Ｔ＝０ｍｍ）であった。
【００３０】
テストの要領としては、図５に示すように、各々、プーリ径φがφ＝１２０ｍｍである駆動プーリ４１および従動プーリ４２と、各々、プーリ径φがφ＝４５ｍｍであって、回転軸心が固定された固定アイドラーリ４３および回転軸心を移動可能にした可動アイドラプーリ４４とを用い、駆動プーリ４１および従動プーリ４２間にＶリブドベルトを掛け渡し、該両プーリ４１，４２間の一方のスパンを固定アイドラプーリ４３にベルト背面が接触しかつ該固定アイドラプーリ４３に対するベルト巻付角θがθ＝９０°になるように巻き付け、他方のスパンを可動アイドラプーリ４４にベルト内面が接触しかつ該可動アイドラプーリ４４に対するベルト巻付角θがθ＝９０°になるように巻き付けた。
【００３１】
そして、８５±３℃の雰囲気下において、従動プーリ４２が１１．７６８ｋＷ（≒１６ＰＳ）の動力でもって回転駆動されるように駆動プーリ４１を４９００ｒｐｍの回転速度に回転させつつ、可動アイドラプーリ４４に、ベルト張力が増加する方向（図５の右方向）の荷重ＳＷ（８３３Ｎ≒８５ｋｇｆ）を加え、各Ｖリブドベルトの耐久時間を測定するようにした。また、テスト開始時点から５０時間が経過した時点で、リブの側面におけるベルト温度を測定するようにした。以上の結果を、次表に併せて示す。
【００３２】
【表１】

【００３３】
上記の表に示されるように、ベルト寿命については、比較例の場合には１３５時間であるのに対し、発明例では、その１４０％を超える１９４時間であった。また、５０時間経過時点でのベルト温度については、比較例の場合には１２５℃であるのに対し、発明例では、それよりも８℃低い１１７℃であった。これらのことから、ベルト背面の微細な凹凸により放熱性が向上してベルトの温度上昇が低く抑えられるようになり、このことで、熱劣化によるベルト寿命の短命化が回避されることが判る。
【００３４】
したがって、本実施形態によれば、ベルト背面側の上ゴム層５をベルト背面に露出させるようにしたＶリブドベルトＲにおいて、ベルト背面に形成した微細な凹凸により、該ベルト背面における放熱面積を拡大することができるので、ＶリブドベルトＲの放熱性を高めて該ＶリブドベルトＲの温度上昇を抑えることができ、よって、熱劣化によるベルト寿命の短命化を回避することができる。
【００３５】
尚、上記の実施形態では、凹凸をベルト長さ方向において規則的に設けるようにしているが、不規則に設けるようにすることもできる。この場合には、ベルト走行時に凹凸により生じる風切り音を、低減することができる。
【００３６】
また、上記の実施形態では、帆布の織り目状の凹凸を形成するのに、ベルトスラブ成形時にゴムスリーブ２０内周に帆布３０を配置するようにしているが、ゴムスリーブの成形面に上記凹凸の型を予め設けておくようにしてもよいし、さらには、ベルトスラブ成形工程の後に凹凸を形成するようにしてもよい。
【００３７】
また、上記の実施形態では、ベルト背面の微細な凹凸を、帆布の織り目状に形成するようにしているが、それ以外の形状に形成することもできる。
【００３８】
さらに、上記の実施形態では、ＶリブドベルトＲの場合について説明しているが、本発明は、図６に示す他の実施形態のように、心線６が埋設された接着ゴム層７のベルト内面側（同図下側）に下ゴム層８を備えている一方、ベルト背面側（同図上側）にゴム層としての上ゴム層９を備えた平ベルトＦに適用することができる他、ベルト背面にリブや歯部などの突起部を有していなくてベルト背面がフラットである種々の伝動ベルトに適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、ベルト背面側のゴム層をベルト背面に露出させるようにした伝動ベルトにおいて、ベルト背面に形成した微細な凹凸により、該ベルト背面における放熱面積を拡大することができので、ベルトの放熱性を向上させてベルトの温度上昇を低く抑えることができ、よって、熱劣化によるベルト寿命の短命化を回避することができる。
【００４０】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明による効果に加え、上記の凹凸がベルト長さ方向において不規則であるので、その凹凸により発生するベルト走行時に風切り音を低減することができる。
【００４１】
請求項３の発明によれば、凹凸が帆布の織り目状に規則的に形成されているので、請求項１の発明による効果を具体的に得ることができる。
【００４２】
請求項４の発明に係る伝動ベルトの製造方法によれば、従来の内型およびゴム型を用いてベルト中間体を成形する際に、ゴム型とベルト中間体との間に帆布を介在させるだけでベルト背面に帆布の織り目状の凹凸を形成することができるので、請求項３の発明に係る伝動ベルトを、容易にかつ低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【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示す横断面図である。
【図２】内金型およびゴムスリーブによるベルトスラブ成形状態を模式的に示す横断面図である。
【図３】ゴムスリーブの要部を拡大して模式的に示す断面図である。
【図４】耐久テストしたＶリブドベルトを模式的に示す横断面図である。
【図５】耐久テストのレイアウトを模式的に示す配置図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る平ベルトの全体構成を示す図１相当図である。
【図７】帆布層を備えた従来のＶリブドベルト（従来例１）の全体構成を示す図１相当図である。
【図８】帆布層が省略された従来のＶリブドベルト（従来例２）の全体構成を示す図１相当図である。
【符号の説明】
Ｒ　Ｖリブドベルト（伝動ベルト）
５　上ゴム層（ゴム層）
Ｓ　ベルトスラブ（ベルト中間体）
１０　内金型（内型）
２０　ゴムスリーブ（ゴム型）
３０　帆布
Ｆ　平ベルト（伝動ベルト）
９　上ゴム層（ゴム層）

Claims (4)

1. ベルト背面側のゴム層をベルト背面に露出させるようにした伝動ベルトであって、
   上記ベルト背面の略全面に、微細な凹凸が形成されている
   ことを特徴とする伝動ベルト。
2. 請求項１記載の伝動ベルトにおいて、
   凹凸は、ベルト長さ方向において不規則に設けられている
   ことを特徴とする伝動ベルト。
3. 請求項１記載の伝動ベルトであって、
   凹凸は、帆布の織り目状をなす
   ことを特徴とする伝動ベルト。
4. 請求項３記載の伝動ベルトを製造するようにした伝動ベルトの製造方法であって、
   外周に、ベルト中間体のベルト内面を所定形状に形成する断面円形状の成形面を有する内型と、内周に、上記ベルト中間体のベルト背面を所定形状に形成する断面円形状の成形面を有するゴム型とを用い、
   上記内型上に外嵌合された状態のベルト中間体に対し、該ベルト中間体との間に帆布を介在させてゴム型を套嵌し、
   次いで、上記帆布の織り目が上記ベルト中間体のベルト背面に転写されるように上記ゴム型を半径方向内方に加圧して該ベルト中間体を所定形状に成形し、
   しかる後、所定形状に成形されたベルト中間体から伝動ベルトを得る
   ことを特徴とする伝動ベルトの製造方法。

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