JP2006316980A - 伝動用平ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】 ベルト表面のクラックの発生を抑えて、カバーゴム層の寿命を延ばすようにし、ひいては、ベルト全体の寿命を向上させるようにした伝動用平ベルトを提供する。
【解決手段】 本発明は、第一のカバーゴム層と、該第一のカバーゴム層の反対面に形成された第二のカバーゴム層とを備えてなり、駆動プーリ及び従動プーリの間に掛け回されて使用される伝動用平ベルトであって、前記第一のカバーゴム層及び前記第二のカバーゴム層は、配合割合の異なる同一種類のゴム材料から構成され、接する駆動プーリ及び従動プーリの数が少ない第一のカバーゴム層の伸長率が、接する駆動プーリ及び従動プーリの数が多い第二のカバーゴム層の伸長率よりも高く構成されてなるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、伝動用平ベルトに関し、特に、複数の軸に屈曲するように掛け渡され、両面駆動に使用可能な伝動用平ベルトに関する。

伝動ベルトには、Ｖリブドベルト、平ベルトなどがあり、それらは、自動車、一般産業機械、電気、ＯＡ機器など種々の用途に使用されている。

Ｖリブドベルトは、ベルト内面の長手方向に対して垂直方向に複数のリブ溝を形成し、該リブ溝にそれぞれ係合するように設けられたリブ部を有する軸（プーリ）に巻き掛けられて、該プーリとの間で高い動力が伝動されるようにしたものである。

それに対し、平ベルトは、ベルトの内面及び外面に同じ材料からなるゴムが接着され、何れの面も平面に形成されているので、複数のプーリにベルトの内面及び外面を接するように掛け渡すことができるため、プーリの数が多く配置が複雑である場合に使い勝手が良い。また、平ベルトは、Ｖリブドベルトのように、リブ溝が形成されていないので、当該ベルトを掛け渡すプーリにもリブ部が不要で、安価である。

このような伝動用平ベルトを車載エンジン用として使用した場合の一例として、図２に一般的な全体構成の概略図を示す。図２に示すように、伝動用平ベルト１０は、クランクプーリ２１から時計回りに、テンションプーリ３１，オルタネータプーリ２２，２３，オイルポンププーリ２４，アイドラプーリ３２，パワステプーリ２５，アイドラプーリ３３，エアコンプーリ２６及びウォータポンププーリ３４の各軸上に掛け渡されている。

クランクプーリ２１は、車載エンジンの出力軸であるクランク軸上に取り付けられ、所定の回転力をもって、時計回り方向に回転している。テンションプーリ３１は、伝動用平ベルト１０の張力を調整するオートテンショナに設けられている。オルタネータプーリ２２，２３はオルタネータの入力軸に取り付けられている。オイルポンププーリ２４は、オイルポンプの入力軸に取り付けられている。パワステプーリ２５は、自動車のパワーステアリング装置用ポンプの入力軸に取り付けられている。エアコンプーリ２６は、自動車のエアコン用コンプレッサの入力軸に取り付けられている。ウォータポンププーリ３４は、ウォータポンプの入力軸に取り付けられている。

上記プーリのうち、クランクプーリ２１は、伝動用平ベルト１０を回動させる駆動プーリである。また、オルタネータプーリ２２，２３，オイルポンププーリ２４，パワステプーリ２５、エアコンプーリ２６及びウォータポンププーリ３４は、クランクプーリ２１により回動された伝動用平ベルト１０の回転力を受けて、それぞれの入力軸に動力を伝える従動プーリである。

このように、伝動用平ベルト１０はテンションプーリ３１により引っ張られて巻き付けられているので、全体的に引っ張り応力を受けている。また、伝動用平ベルト１０は、各プーリによって内側又は外側に曲げられているので、ベルトが伝動されると、各プーリを経由して動くベルトの内面及び外面は圧縮と伸長とが繰り返されることとなる。よって従来の平ベルトは、その表裏両面が、引っ張り応力と伸縮とに耐えうるような同一特性を備えたものとして構成されていた。

しかしながら、図２に示すような多軸のレイアウトに使用された平ベルトは、ベルト面にクラックが発生しやすく、一方のベルト面が十分使用に耐え得る強度を保持しているにもかかわらず、ベルト全体としては使用することができないという問題が生じていた。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、ベルト表面のクラックの発生を抑えて、カバーゴム層の寿命を延ばすようにし、ひいては、ベルト全体の寿命を向上させるようにした伝動用平ベルトを提供することを課題とする。

上記の問題で解決すべく、本発明者らが鋭意検討したところ、同一の特性が要求されるように思われる多軸のレイアウトにおいても、そのプーリの配置によってベルトの表裏両面に求められる特性が異なることを見出した。

即ち、本発明に係る伝動用平ベルトは、第一のカバーゴム層と、該第一のカバーゴム層の反対面に形成された第二のカバーゴム層とを備えてなり、駆動プーリ及び従動プーリの間に掛け回されて使用される伝動用平ベルトであって、前記第一のカバーゴム層及び前記第二のカバーゴム層は、配合割合の異なる同一種類のゴム材料から構成され、接する駆動プーリ及び従動プーリの数が少ない第一のカバーゴム層の伸長率が、接する駆動プーリ及び従動プーリの数が多い第二のカバーゴム層の伸長率よりも高く構成されてなることを特徴とする。

上記伝動用平ベルトによれば、第一のカバーゴム層を高伸長にすべくベルトの表裏両面のカバーゴム層に配合されるゴム材料は、配合割合の異なる同一種類のゴム材料から構成されるようにしたので、ベルト表面にかかる応力を緩和させて、ベルト表面のクラックの発生を抑えて、カバーゴム層の寿命を延ばすことができる。従って、ベルト全体の寿命を向上させることができる。

また、前記ゴム材料は短繊維を含み、該短繊維の含有量が、前記第二のカバーゴム層よりも前記第一のカバーゴム層の方を少なくすることが好ましい。あるいは、前記ゴム材料は充填剤を含み、該充填剤の含有量が、前記第二のカバーゴム層よりも前記第一のカバーゴム層の方を少なくすることが好ましい。これにより、第一のカバーゴム層を第二のカバーゴム層よりも高伸長にすることができ、クラックの発生を抑制することができる。従って、ベルト全体の寿命を向上させることができる。

また、前記第一のカバーゴム層は、前記第二のカバーゴム層よりもゴムの硬度が小さいことが好ましい。あるいは、前記第二のカバーゴム層は、前記第一のカバーゴム層よりもゴムの弾性率が小さいことが好ましい。このように、ゴムの力学的性質を表面と裏面とで変化させて、第一のカバーゴム層を伸び性の良いゴムの配合とすることにより、クラックの発生を抑制することができる。従って、ベルト全体の寿命を向上させることができる。

また、ＪＩＳ Ｋ６２５３のゴムの硬さ試験において、前記第二のカバーゴム層のゴムの硬さが７０〜９８であり、前記第一のカバーゴム層のゴムの硬さが、前記第二のカバーゴム層のゴムの硬さよりも３〜１０小さいことが好ましい。内カバーゴム層と外カバーゴム層とのゴムの硬さの差が１０を超えると、外カバーゴム層の面で異音が発生することがあり、また、外カバーゴム層とプーリが接するときに抵抗が大きくなり、応力歪みが発生して外カバーゴム層が剥離する場合がある。一方、内カバーゴム層と外カバーゴム層とのゴムの硬さの差が３未満では、伸長率が低くなり、クラックが発生しやすくなる。

本発明に係る伝動用平ベルトは、第一のカバーゴム層を高い伸長率を有すべく、第一のカバーゴム層及び第二のカバーゴム層は、配合割合の異なる同一種類のゴム材料から構成されるようにしたので、ベルト外面のクラックの発生を抑えて、第一のカバーゴム層の寿命を延ばすようにし、ひいては、ベルト全体の寿命を向上させることができる。

以下、本発明の一実施形態について図面を参酌しつつ説明する。

＜実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係る伝動用平ベルトの部分断面図である。
図１に示すように、伝動用平ベルト１０は、ベルトの長手方向に複数の心線１１が埋設された接着ゴム層１２と、該接着ゴム層１２の外面に沿って接着された外カバーゴム層１４（第一のカバーゴム層）と、接着ゴム層１２の内面に沿って接着された内カバーゴム層１３（第二のカバーゴム層）とが層状に積層されて構成されている。

このように構成された伝動用平ベルト１０の製造方法を以下に説明する。まず、外カバーゴム層１４，内カバーゴム層１３及び一対の層からなる接着ゴム層１２の各層をそれぞれ帯状に形成する。そして、内カバーゴム層１３の上面に一方の接着ゴム層１２を配置し、その上面に複数の心線１１をベルトの長手方向に等間隔に配置し、その上面に他方の接着ゴム層１２を配置する。そして、他方の接着ゴム層１２の上面に外カバーゴム層１４を配置する。次いで、プレスにて加圧加熱して、心線１１を埋設した接着ゴム層１２と、外カバーゴム層１４と、内カバーゴム層１３とを一体的に接着させる。このようにして、本発明に係る伝動用平ベルト１０を作製することができる。

ここで、心線１１の材料としては、特に限定されるものではないが、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレンナフタレート、高強度ポリビニルアルコールなどが挙げられる。

接着ゴム層１２のゴム材料としては、特に限定されるものではないが、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレン（ＡＣＳＭ）などが挙げられ、これらを一種又は二種以上を混合したものを用いることができる。

外カバーゴム層１４及び内カバーゴム層１３のゴム材料としては、特に限定されるものではないが、クロロプレンゴム（ＣＲ），エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ），水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレン（ＡＣＳＭ）などが挙げられ、これらを一種又は二種以上を混合したものを用いることができる。

また、上記外カバーゴム層１４及び内カバーゴム層１３には、上記ゴム材料以外にも、短繊維や充填剤などの添加剤が適宜含有されている。
短繊維としては、ポリエステル短繊維、ポリアミド系短繊維、アラミド短繊維、セルロース短繊維などの有機高分子繊維や、炭化ケイ素、チタン酸カリウムなどの無機繊維が例示でき、これらを一種又は二種以上を混合したものを用いることができる。
なお、本発明の伝動用平ベルトに含有される短繊維とは、繊維径が５〜４０μｍであり、繊維長が０．１〜１０ｍｍのものをいう。

上記充填剤としては、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウムなどが挙げられ、これらを一種又は二種以上を混合したものを用いることができる。

本発明の伝動用平ベルトは、外カバーゴム層１４及び内カバーゴム層１３の両面が複数のプーリに掛け渡されたときに、外カバーゴム層１４が高い伸長率を有すべく、上記ゴム材料の含有量が異なるように調整されている。

例えば、外カバーゴム層１４及び内カバーゴム層１３のそれぞれに添加される短繊維の量を調整することができる。詳しくは、外カバーゴム層１４に含有される短繊維の含有量を内カバーゴム層１３に含有される短繊維の含有量よりも少なくすることが好ましい。短繊維の含有量が少ないと、ベルトの伸長率は高くなるが、外カバーゴム層１４の面で異音が発生することがある。一方、短繊維の含有量が多いと、伸長率が低くなり、クラックが発生しやすくなる。

また、上述した短繊維の量を調整する以外にも、外カバーゴム層１４及び内カバーゴム層１３のそれぞれに添加される充填剤の量を調整することができる。詳しくは、外カバーゴム層１４に含有される充填剤の含有量を内カバーゴム層１３に含有される充填剤の含有量よりも少なくすることが好ましい。充填剤の含有量が少ないと、ベルトの伸長率は高くなるが、補強性が低くなる問題が発生する。一方、充填剤の含有量が多いと、伸長率が低くなり、クラックが発生しやすくなる。

また、上述した短繊維や充填剤の量を調整する以外にも、外カバーゴム層１４及び内カバーゴム層１３のそれぞれのゴムの硬度を調整することもできる。詳しくは、外カバーゴム層１４のゴムの強度を、内カバーゴム層１３のゴムの硬度よりも小さくすることが好ましい。さらに、ＪＩＳ Ｋ６２５３に規定された加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの硬さ試験方法により測定されたゴムの硬さが、内カバーゴム層１３では、７０〜９８であることが好ましく、外カバーゴム層１４では、内カバーゴム層１３のゴムの硬さの値よりも、３〜１０小さいことが好ましい。内カバーゴム層１３と外カバーゴム層１４とのゴムの硬さの差が１０を超えると、ベルトの伸長率が高くなるが、外カバーゴム層１４の面で異音が発生することがある。また、外カバーゴム層１４とプーリが接するときに抵抗が大きくなり、応力歪みが発生して外カバーゴム層１４が剥離する場合がある。一方、内カバーゴム層１３と外カバーゴム層１４とのゴムの硬さの差が３未満では、伸長率が低くなり、クラックが発生しやすくなる。なお、ゴムの硬度の調整は、例えば、短繊維や充填剤等の添加剤の配合を変えることにより調節することができる。

また、外カバーゴム層１４と内カバーゴム層１３とが、それぞれ上述したゴムの硬度を有するとき、ＪＩＳ Ｋ６２５１に規定された加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方により測定されたゴムの弾性率が、外カバーゴム層１４では、０．５〜２．５ＭＰａとなり、内カバーゴム層１３では、０．５５〜７ＭＰａとなる。

このように本実施形態に係る伝動用平ベルトは、配合割合の異なる同一種類のゴム材料から構成するようにした内カバーゴム層１３及び外カバーゴム層１４を備えるようにした。このような伝動用平ベルトを、図２に示す一般的な多軸の伝動装置に使用した場合、外カバーゴム層１４に受ける引っ張り応力を緩和することができるので、ベルト外面に起きるクラックの発生を防止することができる。従って、ベルト全体の寿命を向上させることができる。

なお、本発明の伝動用平ベルトによれば、短繊維又は充填剤の含有量、あるいは、ゴムの硬度又は弾性率のうち、いずれかの値を変えるようにしたが、これに限るものではなく、二種以上の値を変えるようにしても良い。

本発明の実施形態に係る伝動用平ベルトの部分断面図を示す。 伝動用平ベルトを車載エンジン用として使用した場合の一般的な全体構成の概略図を示す。

符号の説明

１０…伝動用平ベルト
１１…心材
１２…接着ゴム層
１３…内カバーゴム層
１４…外カバーゴム層

Claims (6)

1. 第一のカバーゴム層と、該第一のカバーゴム層の反対面に形成された第二のカバーゴム層とを備えてなり、駆動プーリ及び従動プーリの間に掛け回されて使用される伝動用平ベルトであって、
   前記第一のカバーゴム層及び前記第二のカバーゴム層は、配合割合の異なる同一種類のゴム材料から構成され、接する駆動プーリ及び従動プーリの数が少ない第一のカバーゴム層の伸長率が、接する駆動プーリ及び従動プーリの数が多い第二のカバーゴム層の伸長率よりも高く構成されてなることを特徴とする伝動用平ベルト。
2. 前記ゴム材料は短繊維を含み、該短繊維の含有量が、前記第二のカバーゴム層よりも前記第一のカバーゴム層の方が少ないことを特徴とする請求項１記載の伝動用平ベルト。
3. 前記ゴム材料は充填剤を含み、該充填剤の含有量が、前記第二のカバーゴム層よりも前記第一のカバーゴム層の方が少ないことを特徴とする請求項１又は２に記載の伝動用平ベルト。
4. 前記第一のカバーゴム層は、前記第二のカバーゴム層よりもゴムの硬度が小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の伝動用平ベルト。
5. ＪＩＳ Ｋ６２５３のゴムの硬さ試験において、前記第二のカバーゴム層のゴムの硬さが７０〜９８であり、前記第一のカバーゴム層のゴムの硬さが、前記第二のカバーゴム層のゴムの硬さよりも３〜１０小さいことを特徴とする請求項４に記載の伝動用平ベルト。
6. 前記第一のカバーゴム層は、前記第二のカバーゴム層よりもゴムの弾性率が小さいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の伝動用平ベルト。

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