JP2010144914A - ベルト伝動機構 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルト張力に起因するメカニカルロスを低減することのできるベルト伝動機構の提供。
【解決手段】軸間距離を固定してクランク側プーリ２及び補機側プーリ３を配設する。周方向に伸長可能なナイロン心線７を有するベルト４を用意する。クランク側プーリ２及び補機側プーリ３にベルト４を掛巻する。ベルト４を掛巻した後、アイドラ５の軸心を移動させて、ベルト４の初期張力を調整する。ベルト４の初期張力をベルト伝動に要する取付張力の下限付近に調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば自動車の補機駆動に使用されるベルト伝動機構に関するものである。

一般に、自動車の補機駆動には、軸間距離を固定して配設されたクランク側プーリ及び補機側プーリにベルトを掛巻してなるベルト伝動機構が使用されている。

補機駆動に使用するベルト伝動機構には、比較的に剛性の大きいポリエステル心線を有するベルトを用いることが多く、経時的なベルト張力の低下を生じて、ベルトのスリップや、ベルト鳴きといわれる異音や、振れなどを発生させるおそれがある。このベルトの張力低下に対しては、アジャスタブル機構によって適正な張力を付与し、さらに、ベルトに付与する初期張力を設定するのに張力の低下代を考慮することにより、張力調整の頻度を少なくしている。

また、比較的に剛性が小さいナイロン心線を使用することにより、ベルトの長寿命化を図ることがある（特許文献１参照）。このナイロン心線を有するベルトは、ポリエステル心線を有するベルトよりも剛性が小さい分、張力保持特性が優れ、経時的なベルト張力の低下を抑えるという効果が期待できる。
特開平２−１１９４８

ところが、ポリエステル心線を有するベルトは、初期張力を設定するのに張力の低下代を考慮する分、ベルトの使用張力レベルを高くすることになり、ベルト張力に起因するメカニカルロスが大きくなりやすい。

また、ナイロン心線を有するベルトは、その剛性が小さいという特性を利用して、ベルトを伸ばしながらプーリに取り付けることにより、アジャスタブル機構などを省略するという目的で使用することが多い。この場合、ベルト長さや、プーリの公差によって初期張力が変動するため、最小限のベルト張力を確保するには、平均的に使用張力レベルを高くする必要があり、その分、ベルト張力に起因するメカニカルロスが大きくなりやすい。

本発明は、ベルト張力に起因するメカニカルロスを低減することのできるベルト伝動機構の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るベルト伝動機構は、複数のプーリと、このプーリに掛巻されたベルトと、このベルトの張力を調整する張力調整機構とを備えたものであり、ベルトを周方向に伸長可能とすると共に、張力調整機構によって初期張力をベルト伝動に要する取付張力の下限付近に調整したものである。

上記構成によれば、張力調整機構によってベルトの張力を調整するので、ベルトの初期張力をベルト伝動に要する取付張力の下限付近に調整することができ、しかも、ベルトを周方向に伸長可能とするので、ベルトの張力保持特性を高めて張力低下を抑えることができる。これにより、ベルトの張力を取付張力の下限付近に設定しつつ、その下限を上回る状態を維持することができるので、張力低下によるベルトのスリップや異音、振れなどを発生させることなく、ベルト張力に起因するメカニカルロスを低減することができる。

さらに、ベルトには、ベルト本体に周方向に連続するナイロン心線を埋設した構造のものを採用することができる。この構成によれば、周知の心線を用いて、ベルトを周方向に伸長可能とすることができる。

また、本発明は、周方向に伸長可能なベルトの使用方法を提供する。具体的には、ベルトを複数のプーリに掛巻し、張力調整機構により、ベルトを周方向に伸長させつつ、ベルトの初期張力を調整して使用する。

上記構成によれば、ベルトを複数のプーリに掛巻した後、張力調整機構によってベルトの初期張力を調整するので、プーリ径が小さいなど、ベルトを取り付けるのが難しいプーリのレイアウト条件であっても、周方向に伸長可能なベルトを容易に取り付けることができる。しかも、張力調整機構によってベルト張力を調整することにより、ベルト長さやプーリの公差に関わらず、周方向に伸長可能なベルトの取付張力を所望の大きさに設定することができる。

さらに、ベルトの初期張力をベルト伝動に要する取付張力の下限付近に調整して使用することができる。この構成によれば、上記のベルト伝動機構の構成による効果と同様、張力低下によるベルトのスリップや異音、振れなどを発生させることなく、ベルト張力に起因するメカニカルロスを低減することができる。

また、ベルトの初期張力をベルト伝動に要する取付張力の下限よりも十分に多く設定して使用することにより、張力低下によるベルトのスリップや異音、振れなどの発生をより確実に防止して、ベルト伝動機構の信頼性を高めることができる。

以上のとおり、本発明によると、張力調整機構を設けて、周方向に伸長可能なベルトの張力を調整するので、ベルト張力を取付張力の下限付近に設定しつつ、その下限を上回るベルト張力を維持することができ、メカニカルロスを低減すると共に、ベルトのスリップや異音、振れなどの発生を防止することができる。

以下、本発明に係るベルト伝動機構を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明に係るベルト伝動機構の側面図である。図２はベルトの要部斜視図である。

ベルト伝動機構１は、例えば自動車の補機駆動に使用されるものであり、軸間距離を固定して配設されたクランク側プーリ２及び補機側プーリ３と、クランク側プーリ２及び補機側プーリ３に掛巻されたベルト４と、ベルト４の初期張力を調整する張力調整機構としてのアイドラ５とを備えている。

ベルト４は、ベルト本体６に周方向に連続するナイロン心線７を埋設してなるＶリブドベルトとされ、周方向に伸長可能とされると共に、初期張力をベルト伝動に要する取付張力の下限付近に調整されている。ここで、ベルト伝動に要する取付張力とは、ベルトのスリップや異音、振れなどを発生させることなくベルト伝動機構１を駆動するのに必要な停止状態における張力のことである。

このベルト４は、ベルト本体６の外周側を帆布８で被覆した構造とされ、そのベルト本体６は、例えばクロロプレンゴム等からなるゴム製とされる。帆布８は、例えばナイロン製の布をゴム糊等に浸漬させてなり、ベルト本体６を補強する。

ベルト本体６は、内周側に複数のリブ９を有するリブゴム１０と、このリブゴム１０及び帆布８間に介在されて両者を接着する接着ゴム１１とで構成され、そのリブゴム１０及び接着ゴム１１間にナイロン心線７が埋設されている。ナイロン心線７は、多数のフィラメントを撚り合わせてなり、ベルト４に作用する引張力を受け持つ。

アイドラ５は、クランク側プーリ２及び補機側プーリ３の中間に位置してベルト４を背面側から押さえるように配設される。このアイドラ５は、ベルト４の長さ方向に直交する方向に沿って軸心位置を調節可能とされ、その軸心位置を調節することにより、ベルト４の初期張力を調整するようになっている。

具体的には、クランク側プーリ２及び補機側プーリ３にベルトを掛巻した後、アイドラ５の軸心位置を調節することにより、ベルト４を周方向に伸長させつつ、ベルト４の初期張力をベルト伝動に要する取付張力の下限付近に調整する。

また、ベルトの初期張力は、ベルト伝動に要する取付張力の下限付近に設定するだけでなく、その下限よりも十分に大きく設定することもできる。これにより、ベルトのスリップや異音、振れなどの発生をより確実に防止することができる。

次に、ベルト伝動機構のベルトの経時的な張力低下について説明する。まず、ベルトの張力保持特性について説明する。図３はナイロン心線を有するベルト及びポリエステル心線を有するベルトの張力保持特性を示す図である。図３において、横軸はベルト伝動機構の走行時間を示し、縦軸はベルト張力を示す。また、グラフａ１、ａ２は、それぞれ高温時及び低温時におけるナイロン心線を有するベルト張力の変化を示し、グラフｂ１、ｂ２は、それぞれ高温時及び低温時におけるポリエステル心線を有するベルトの張力低下を示す。

グラフａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２が示すように、ナイロン心線を有するベルト及びポリエステル心線を有するベルトのいずれも、初期張力を付与してベルト伝動機構を駆動することにより、走行時間の経過に伴って張力が低下し、やがて、ほぼ一定の張力で安定する。しかし、その安定域の張力は、ナイロン心線を有するベルトの方が高く、ナイロン心線がより優れた張力保持特性を示している。

次に、本発明のベルト伝動機構のベルト張力の変化を従来のベルト伝動機構と比較して説明する。図４は本発明のベルト伝動機構のベルト張力の変化を示す図であり、図５は従来のベルト伝動機構のベルト張力の変化を示す図である。図４及び図５において、横軸はベルト伝動機構を装備した自動車の走行距離を示し、縦軸はベルト張力を示す。また、図４及び図５において、ベルト伝動に要する取付張力の下限はいずれも３００Ｎである。

図４におけるグラフｃは、初期張力を取付張力の下限付近の３８０Ｎに設定した場合のベルト張力の変化を示す。グラフｃが示すように、走行距離が６万ｋmに至るまでの平均張力は３３０Ｎであり、取付張力の下限（３００Ｎ）を下回ることなく、その下限付近の小さな張力を維持している。

図４におけるグラフｄは、初期張力を取付張力の下限よりも十分に大きい５６０Ｎに設定した場合のベルト張力の変化を示す。グラフｄが示すように、走行距離が６万ｋmに至ったときの張力は４８０Ｎであり、取付張力の下限（３００Ｎ）からの余裕代（１８０Ｎ）によって、ベルト４のスリップや異音、振れなどの発生をより確実に防止する。

図５におけるグラフｅは、ポリエステル心線を有するベルトについて、初期張力を取付張力の下限よりも十分に大きい５６０Ｎに設定した場合のベルト張力の変化を示す。グラフｅが示すように、走行距離が６万ｋmに至るまでの平均張力は４２０Ｎであり、取付張力の下限を大幅に上回り、しかも、走行距離が６万ｋmに至ったとき、ベルト張力が取付張力の下限（３００Ｎ）を下回って、ベルト４のスリップや異音、振れなどを生じることになる。

上記構成によれば、張力調整機構としてのアイドラ５を用いて、張力保持特性に優れるナイロン心線のベルト４に、ベルト伝動に要する取付張力の下限付近の初期張力を付与するので、ベルト張力を取付張力の下限付近で安定させることができる（図４のグラフｃ参照）。これにより、張力低下によるベルト４のスリップや異音、振れなどを生じることなく、ベルト張力に起因するメカニカルロスを低減することができる。

ここで、ベルト伝動機構のレイアウトが同一の場合のメカニカルロスは、例えば、従来のベルト伝動機構が６１．２Ｗであるのに対して、本発明のベルト伝動機構では５３．４Ｗであり、メカニカルロスを約１２．７％低減することができる。

また、張力調整機構としてのアイドラ５を用いて、張力保持特性に優れるナイロン心線のベルト４に、ベルト伝動に要する取付張力の下限よりも十分に大きい初期張力を付与することにより、取付張力の下限からの十分な余裕代を確保することができる（図４のグラフｄ参照）。これにより、張力低下によるベルト４のスリップや異音、振れなどをより確実に防止して、ベルト伝動機構の信頼性を向上させることができる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、適宜変更を加えることができる。例えば、張力調整機構は、アイドラ５の軸心を移動させてベルト張力を調整するものに限らず、図６に示すように、補機側プーリ３の軸心を移動させてベルト張力を調整するものであってもよい。また、ベルト４は、伸びを許容するベルトであればよく、Ｖリブドベルトに限らず、他のベルトも採用することができる。

本発明に係るベルト伝動機構の側面図 ベルトの要部斜視図 ナイロン心線を有するベルト及びポリエステル心線を有するベルトの張力保持特性を示す図 本発明のベルト伝動機構のベルト張力の変化を示す図 従来のベルト伝動機構のベルト張力の変化を示す図 別の形態のベルト伝動機構の側面図

符号の説明

１ ベルト伝動機構
２ クランク側プーリ
３ 補機側プーリ
４ ベルト
５ アイドラ
７ ナイロン心線

Claims (4)

1. 複数のプーリと、該プーリに掛巻されたベルトと、該ベルトの張力を調整する張力調整機構とを備え、前記ベルトは、周方向に伸長可能とされると共に、前記張力調整機構によって初期張力をベルト伝動に要する取付張力の下限付近に調整されたことを特徴とするベルト伝動機構。
2. 前記ベルトは、ベルト本体に周方向に連続するナイロン心線を埋設してなることを特徴とする請求項１に記載のベルト伝動機構。
3. 周方向に伸長可能なベルトの使用方法であって、前記ベルトを複数のプーリに掛巻し、張力調整機構により、前記ベルトを周方向に伸長させつつ、ベルトの初期張力を調整して使用することを特徴とするベルトの使用方法。
4. 前記ベルトの初期張力をベルト伝動に要する取付張力の下限付近に調整して使用することを特徴とする請求項３に記載のベルトの使用方法。

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