JP2941674B2

JP2941674B2 - Ｖリブドベルトの駆動装置

Info

Publication number: JP2941674B2
Application number: JP6340262A
Authority: JP
Inventors: 敏美熊崎; 康司北浜; 勲出口
Original assignee: MITSUBOSHI BERUTO KK
Current assignee: MITSUBOSHI BERUTO KK
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1999-08-25
Anticipated expiration: 2014-08-25
Also published as: DE69528476T2; EP0857887B1; US5674143A; JPH08184347A; EP0722053B1; EP0722053A2; DE69528476D1; EP0857887A1; DE69508905D1; EP0722053A3; DE69508905T2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はＶリブドベルトの駆動
装置に関し、より詳しくはベルト走行時の発音や異音を
少なくしたＶリブドベルトの駆動装置に関する。

【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具備し、動力伝動用Ｖベルトに
比べＶ形のリブ部の存在によるプーリとの接触面積の増
加分だけ優れた動力伝達力を有している。このＶリブド
ベルトは、Ｖベルトに代わって自動車のエアーコンプレ
ッサーやオルタネータ等の補機駆動の動力伝動用として
広く使用されてきており、また最近ではエンジンルーム
のコンパクト化やエンジンの軽量化に伴ってプーリ径が
小さくなるとともにサーペンティン駆動化が図られてい
る。

【０００３】また、Ｖリブドベルトは、その形状からし
て屈曲疲労性に富み、高出力が得られるため、小プーリ
径での使用や高速回転に用いられるため、初期設定張力
を高くして使用されている。また、最近では、エアーコ
ンプレッサーに従来から使用されているフロン（ジクロ
ロフルオロメタン）が環境破壊の問題からこれに代わる
代替フロンとして、１，１，１，２−テトラフルオロエ
タンが検討されつつある。このため、従来のフロンに比
べて、同じ温度だけ冷却するためには圧縮力を高める必
要があり、このためエアーコンプレッサーを稼動させる
時のトルクが大きくなり、これがＶリブドベルトと悪影
響を与えていた。例えば、使用するＶリブドベルトがよ
り高負荷に耐えなければならず、また稼動時に瞬時に発
生するベルトのすべり音を阻止する必要があった。

【０００４】これらの問題を解決するために、例えば実
開平４−５５４７号公報には、研磨されたリブ部の表面
にタルク、炭酸カルシウム、クレー、シリカなどのパウ
ダー状の粘着抑制剤を付着させた動力伝動ベルトが開示
され、また特公平６−２１６０７号公報、あるいは特開
昭６２−１１３９４０号公報には、ベルトの圧縮ゴム層
内に埋設させたアラミド短繊維をリブ部表面から突出さ
せたり、あるいは突出して折れ曲げたりすることにより
耐摩耗性、耐側圧性、さらに発音抑制を目的とした動力
伝動ベルトが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ベルト
の発音、スリップ抑制として粘着抑制剤をリブ部表面に
付着させた場合、粘着抑制剤の付着が不均一になること
があり、またベルトの圧縮ゴム層内に埋設させたアラミ
ド短繊維をリブ部表面から突出させ、あるいは突出して
折れ曲げた場合には、アラミド繊維の剛性が高過ぎて、
ベルト走行時に耳ざわりなこすれ音が発生することがあ
った。

【０００６】また、最近の代替フロンを用いたエアーコ
ンプレッサー等の補機を駆動させるときには、とりわけ
張力の低下したベルトがエアーコンプレッサーの回転を
スタートさせた時に瞬時にスリップにより鳴き音を発生
していた。この鳴き音は連続的でなく、エアーコンプレ
ッサーのピークトルク時に発生していた。

【０００７】更に、最近では、ベルトは初期設定張力を
高くしてプーリに装着されるため、プーリに付着してい
る塗料とリブ部のゴムが摩耗しやすくなって離脱し、こ
のゴム粉がベルトのリブ部間の溝部に粘着して滞留して
いた。プーリ先端が粘着物に接触し、プーリがベルトか
ら離れるときに異音が発生していた。上記エアーコンプ
レッサーの回転をスタートさせた時に瞬時に発生する鳴
き音とベルトの初期設定張力を大きくした場合に発生す
る発音とは、全く相反する特性である。例えば、リブ部
表面の粗さ、リブ部の高さ、あるいはリブ部のゴム硬さ
が変化すると、鳴き音は悪化するが、他方ベルトの初期
設定張力の発音は減少することが判っている。

【０００８】本発明はこのような問題点を改善するもの
であり、エアーコンプレッサー等の補機の回転をスター
トさせる時やベルトの初期設定張力を大きくした場合に
おいて発生しやすい発音を阻止したＶリブドベルトの駆
動装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明のＶリブドベルトの駆動装置では、請求項
１では、接着ゴム層内にベルト長手方向に沿って心線を
埋設した抗張体層と、上記抗張体層の一面に貼着した少
なくとも一層のゴム付帆布からなる伸張層、および上記
抗張体層の他面に短繊維を横方向に配向埋設した、ベル
ト長手方向に延びる複数のＶ形のリブ部をもって形成さ
れる圧縮ゴム層とからなるＶリブドベルトを、複数のＶ
状溝部を有する駆動側プーリと少なくとも一つ以上の複
数のＶ状溝部を有する従動側プーリに掛架したＶリブド
ベルトの駆動装置において、上記Ｖリブドベルトとし
て、上記圧縮ゴム層に少なくともゴム１００重量部に対
し５〜２５重量部に短繊維と０．５〜３重量部も滑剤を
含有させ、上記短繊維の一部がパラ系アラミド繊維であ
ってリブ部側面から突出し、突出したパラ系アラミド繊
維がフィブリル化し、かつ上記リブ部のＶ形状の角度で
あるリブ角度が４２〜５０°であり、プーリのＶ状溝部
の角度より２〜１０°大きくしたＶリブドベルトの駆動
装置にある。

【００１０】請求項２では、従動側プーリの一つがエア
ーコンプレッサーを稼動させるＶリブドベルトの駆動装
置にある。

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】次に、本発明に係るＶリブドベルトについ
て、添付図面に基づき具体的に説明する。図１は本発明
の駆動装置において使用するＶリブドベルトの断面斜視
図である。Ｖリブドベルト１はクロロプレンゴム、水素
化ニトリルゴム、天然ゴム、ＣＳＭ、ＳＢＲなどからな
る接着ゴム層２内にベルト長さ方向に沿ってポリエステ
ル、ナイロン、アラミド繊維等を素材とするコードから
なる心線３が埋設された抗張体層４が形成され、この抗
張体層４の上面には綿糸または綿と合成繊維との混紡糸
で織成された少なくとも一層のゴム付帆布５を積層し、
伸張層を形成している。一方、抗張体層４の下面には、
接着ゴム２と同材質のゴムからなる圧縮ゴム層６が形成
され、具体的にはベルト長さ方向に延びる複数本のＶ形
のリブ部７によって形成されている。

【００１５】このリブ部７内には、本発明の特徴である
短繊維８、具体的にはトワロン、ケブラー等のパラ系ア
ラミド繊維（ポリパラフェニレンテレフタルアミド）単
独、あるいはこのパラ系アラミド繊維とナイロン、ビニ
ロン、ポリエステル、メタ系アラミド繊維（コーネック
ス）などの合成繊維あるいは綿、パルプなどの天然繊維
との混合したものがゴム中に混入され、ベルトの幅方向
に配列している。即ち、長繊維を２〜６ｍｍ長さにカッ
トした短繊維８が、ゴム１００重量部に対して５〜２５
重量部、好ましくは８〜１５重量部混入されている。
尚、パラ系アラミド繊維と他の繊維との混合割合は、パ
ラ系アラミド繊維１に対して他の繊維が１〜５倍の範囲
内である。

【００１６】ゴム１００重量部に対してパラ系アラミド
繊維の混入量が５重量部未満の場合には、ベルトの耐久
性には問題ないが、短繊維の突出量が少なくなり、特に
ベルトの設定張力を大きくした条件にてベルトを走行さ
せた場合には、リブ部表面９の摩擦力が低下せず、粘着
しやすくなって発音に十分な効果を発揮できない。ま
た、上記短繊維の混入量が２５重量部を越えると、耐注
水性、高張力下のベルト走行における発音性には効果は
あるが、アラミド繊維の剛性が高すぎて、繊維とゴムの
界面で剥離が発生し、早期亀裂発生につながる問題があ
る。

【００１７】リブ部７を研磨する方法では、８０〜２
００メッシュのダイヤモンドを表面に装着した研磨ホイ
ールを回転させ、この研磨ホイールを回転している加硫
スリーブに当接してリブ形状を形成する。このパラ系ア
ラミド繊維は長さが２〜６ｍｍ、モノフィラメント径が
９〜１８μｍである。前記研磨ホイールを用いて研磨す
ることにより、図２に示すようにリブ部表面９に突出し
たパラ系アラミド繊維のフィラメントがフィブリル化し
て細分化し、更に径の小さな小繊維になっている。この
フィブリル化した繊維１０はゴムに埋設しているフィラ
メントの太さの１／２〜１／８であり、少なくともその
一部はカールしている。このリブ部表面９から突出した
フィブリル化した繊維１０がリブ部表面とプーリ間の摩
擦力を低下させ、またゴムの粘着摩耗を阻止して、スリ
ップによる発音を阻止することができる。尚、メタ系ア
ラミド繊維を使用した場合には、フィブリル化現象は認
められない。

【００１８】更に、圧縮ゴム層６には、滑剤がゴム１０
０重量部に対して０．５〜３重量部含まれており、リブ
部表面とプーリ間の摩擦力を低下させている。この滑剤
としは、例えばマイクロクリスタリンワックスが含まれ
る。このマイクロクリスタリンワックスは、炭素数３５
〜６５程度のイソパラフィン、およびシクロパラフィン
系炭化水素が主成分でノルマルパラフィンは少なく、分
子量５００〜７００程度の炭化水素混合物である。具体
例としては、１５５マイクロワックス、１８０マイクロ
ワックス（いずれも日本石油社製）、あるいはＳｕｎｔ
ｉｇｈｔ（精工化学工業社製）がある。

【００１９】また、圧縮ゴム層６のゴム組成物には、
この他にカーボンブラックがゴム１００重量部に対して
３０〜７０重量部含まれ、耐摩耗性を向上させるととも
に、粘着を阻止している。そして、これ以外に加硫促進
剤、老化防止剤、加硫剤等が含まれている。

【００２０】そして、本発明では、上記リブ部７のリブ
角度θを４２〜５０°に設定した点にも特徴がある。こ
れは使用するプーリのＶ状溝部の角度より２〜１０°大
きくなっている。このように、リブ部７のリブ角度θを
プーリのＶ状溝部の角度より大きくすると、補機の回転
始動時において、摩擦力を低下させたリブ部表面９をも
つベルトは適度にスリップし、プーリ面上を滑りながら
補機へ動力を伝達して鳴き音を阻止する効果がある。ま
た、補機の回転始動時に鳴き音を発生する時のベルトの
限界張力である発音限界張力は、リブ角度θが増加する
につれて減少する。従って、走行後にベルトの張力が低
下しても、補機の回転始動時に発生する鳴き音は防止さ
れる。

【００２１】リブ角度θとプーリのＶ状溝部の角度の
差が２°未満になると、リブ部７をプーリに巻き付けた
時にリブ角度θが小さくなってリブ部７の先端付近がＶ
状溝部に当接する。このため、クラッチをいれた補機の
回転始動時においては、ベルトは適当にスリップせず、
プーリ面上をスムーズに滑りにくくなって、鳴き音が発
生しやすくなる。一方、リブ角度θとプーリのＶ状溝部
の角度の差が１０°を越えると、リブ部表面９とプーリ
との接触面積が小さくなって、高張力設定下でのベルト
走行では、リブ部表面９の摩耗量が増加し、粘着摩耗の
発生によって発音が生じやすく、またベルトの動力伝達
能力に欠ける。更に、リブ部７間のリブ底部が摩耗し、
心線を破損させる場合がある。

【００２２】

【作用】このように本発明のＶリブドベルトの駆動装置
では、エアーコンプレッサー等の補機の回転始動時に発
生する鳴き音をリブ部の形状で改善し、一方ベルトの初
期設定張力を大きくした場合において発生しやすい発音
を圧縮ゴム層の配合により改良したものである。即ち、
圧縮ゴム層はゴム組成物中に短繊維として少なくともそ
の一部がパラ系アラミド繊維であってリブ部表面から突
出し、しかも突出したパラ系アラミド繊維がフィブリル
化しているため、リブ部表面とプーリ間の摩擦力が低下
し、またゴムの粘着摩耗が発生しなくなるために、スリ
ップによる発音を阻止することができ、更に滑剤を含有
させると、その効果は増す。

【００２３】また、Ｖ状溝部の角度が４０°のプーリ
に、上記リブ部のリブ角度を４２〜５０°にしたＶリブ
ドベルトを組み合わせて使用すると、リブ部をプーリに
巻き付けた時にリブ角度θがわずかに小さくなって心線
に近いリブ部付近がＶ状溝部に当接することになる。ま
た、補機の回転始動時にはベルトは局部的に大きな側圧
を受けて摩耗しやすくなるが、本来摩擦力を低下させた
リブ部表面になっているためこれを回避することができ
る。この条件下において、ベルトは適度にスリップし、
プーリ面上を滑りながら補機へ動力を伝達して鳴き音を
阻止する。そして、リブ角度と補機の回転始動時に鳴き
音を発生する時のベルトの限界張力（発音限界張力）と
の関係では、発音限界張力はリブ角度が増加するにつれ
て減少する。たとえ走行中にベルトの張力が低下して
も、補機の回転始動時に瞬時に発生する鳴き音は防止さ
れる。

【００２４】

【実施例】次に本発明の具体的な実施例とベルトの評価
結果を示す。実施例、比較例（Ｖリブドベルトの製造方法）円筒状モールドに経糸と緯糸とが綿糸からなる平織物に
クロロプレンゴムをフィリションしたゴム付帆布４を１
プライ巻き付けた後、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、更にその上にポリエステル繊維
からなるコード（１，１００ｄ２×３）をスピニング
し、そして表１に示すゴム組成物からなるゴム層を巻き
付け成形を終えた。得られた成形体を公知の方法で１６
０°Ｃ、３０分で加硫して、円筒状の加硫ゴムスリーブ
を得た。

【００２５】

【表１】

【００２６】円筒状モールドから抜き出した加硫ゴム
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用いて１
６００ｒｐｍで回転させ、これを加硫スリーブに当接さ
せて８０のリブ部を研磨した。研磨ホイールは主にリブ
部のリブ角度が４０°、４２．５°、４４．５°になる
３種類を使用した。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、４つのリブ部
を有する４ＰＫ１１００のＶリブドベルトを得た。ベル
トのリブ部表面にはトワロンカット糸がリブ部表面から
突出し、しかも突出してトワロンカット糸は細くなりフ
ィブリル化しているのが観察された。

【００２７】得られたＶリブドベルトの以下に示す発音
限界張力試験、過張力発音試験、６％スリップ試験、回
転変動試験、高温低張力耐久試験、そして低温耐久試験
を行った。その結果を表２に示す。

【００２８】１．発音限界張力試験発音限界張力とは、エアーコンプレッサーの回転始動時
（ＯＮ時）に瞬時に鳴き音を発生する時のベルトの限界
張力をいう。試験装置は、図３に示すように４ＰＫ１１
００のＶリブドベルト１を径１３５ｍｍの駆動プーリ１
１（Ｖ状溝部の角度４０°）、径１１２ｍｍの発電機用
プーリ１２（Ｖ状溝部の角度４０°）、クラッチ機構１
３を有する径６０ｍｍのエアーコンプレッサー用プーリ
１４（Ｖ状溝部の角度４０°）に所定のベルト張力で装
着し、室温で駆動プーリ１１を５，０００ｒｐｍで回転
させながらエアーコンプレッサーを回転始動させた時に
発生した鳴き音と、この時のベルトの最低張力である発
音限界張力を測定した。この結果を図４に示す。

【００２９】２．過張力発音試験４ＰＫ１１００のＶリブドベルトを径１７０ｍｍの駆動
プーリ（Ｖ状溝部の角度４０°）と径７２ｍｍの移動可
能な従動プーリ（Ｖ状溝部の角度４０°）に設定張力２
５ｋｇｆ／リブで装着した。その後、駆動プーリを２，
０００ｒｐｍ、従動プーリ側にトルク１．２５ｋｇｆｍ
を設定して室温で３０分間走行させて、ならし運転を行
った後、その後発音試験を行った。この発音試験は、駆
動プーリを６００ｒｐｍ、従動プーリを無負荷状態で実
施し、官能テストによる聴感ポイントを求めた。

【００３０】３．６％スリップ試験４ＰＫ１１００のＶリブドベルトを径８０ｍｍの駆動プ
ーリ（Ｖ状溝部の角度４０°）、径８０ｍｍの従動プー
リ（Ｖ状溝部の角度４０°）、および径１２０ｍｍのア
イドラープーリに装着し、駆動プーリを３，０００ｒｐ
ｍで従動プーリ側にトルク９．８Ｎ・ｍの負荷を設定
し、室温で駆動プーリと従動プーリに回転数の差を与え
て６％のスリップを与えながら２４時間走行させた後の
ベルト重量の変化量を測定し、摩耗量を求めた。

【００３１】４．回転変動試験４ＰＫ１１００のＶリブドベルトを径１４０ｍｍの駆動
プーリ（Ｖ状溝部の角度４０°）、径１１６ｍｍのアイ
ドラープーリ（Ｖ状溝部の角度４０°）、および径７３
ｍｍのアイドラープーリ（Ｖ状溝部の角度４０°）に装
着し、更にベルト背面に径７５ｍｍの平プーリからなる
オートテンショナーを当接させるとともに駆動プーリを
８００ｒｐｍで回転させて２０％の回転変動を与え、２
４時間走行させた後のベルト重量の変化量を測定し、摩
耗量を求めた。雰囲気温度は室温である。

【００３２】５．高温低張力耐久試験図５に示すように、４ＰＫ１１００のＶリブドベルト１
を径１２０ｍｍの駆動プーリ１５（Ｖ状溝部の角度４０
°）、径１２０ｍｍの従動プーリ１６（Ｖ状溝部の角度
４０°）、および径４５ｍｍのテンションプーリ１７
（Ｖ状溝部の角度４０°）に装着し、駆動プーリ１５と
従動プーリ１６との間に接触角度１２０°になるように
径８５ｍｍのアイドラープーリ１８を当接させた。走行
条件は、雰囲気温度が８５°Ｃ、ベルト張力が４０ｋｇ
ｆ／リブ、駆動プーリの回転数が４，９００ｒｐｍ、従
動プーリの負荷が１２ｐｓであり、ベルトのリブ部に亀
裂が生じるまでの時間を求め、走行時間とした。

【００３３】６．低温耐久試験４ＰＫ１１００のＶリブドベルトを径４５ｍｍの駆動プ
ーリ（Ｖ状溝部の角度４０°）、径４５ｍｍのテンショ
ンプーリ（Ｖ状溝部の角度４０°）に装着して、ベルト
張力を３０ｋｇｆ／リブに設定した。雰囲気温度−３５
°Ｃで、駆動プーリの回転数１，８００ｒｐｍでベルト
のリブ部に亀裂が生じるまでの時間を求め、走行時間と
した。

【００３４】

【表２】

【００３５】この結果より、発音限界張力試験では、
発音限界張力はリブ角度が増加するにつれて減少してお
り、走行中にベルトの張力が低下しても、補機の回転始
動時に瞬時に発生する鳴き音は防止されることが判る。
また、実施例は比較例に比べて発音限界張力が小さくな
っている。過張力発音試験では、リブ角度が大きくなっ
ても聴感ポイントに変化がない。６％スリップ試験や回
転変動試験では、リブ角度が大きくなると摩耗量が多く
なるが、その量も小さく、リブ部表面には粘着発生はな
かった。高温低張力耐久試験と低温耐久試験では、リブ
角度の大きいベルトは耐久性に優れていることが判る。

【００３６】

【発明の効果】以上のように発明に係る本発明のＶリブ
ドベルトの駆動装置では、圧縮ゴム層のゴム組成物中に
短繊維として少なくともその一部がパラ系アラミド繊維
であってリブ部表面から突出し、しかも突出したパラ系
アラミド繊維がフィブリル化しているため、リブ部表面
とプーリ間の摩擦力が低下し、またゴムの粘着摩耗が発
生しなくなるために、スリップによる発音を阻止するこ
とができ、更に滑剤を含有させると、その効果は増す。
また、リブ部のリブ角度をプーリのＶ状溝部の角度より
大きくすると、補機の回転始動時にはベルトが局部的に
大きな側圧を受けて摩耗しやすくなるが、本来摩擦力を
低下させたリブ部表面になっているためこれを回避する
ことができ、ベルトが適度にスリップし、プーリ面上を
滑りながら補機へ動力を伝達して鳴き音を阻止すること
ができ、ベルトの耐久性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の駆動装置に使用するＶリブドベルトの
断面斜視図である。

【図２】本発明の駆動装置に使用するＶリブドベルトに
おいて、リブ部表面に突出したパラ系アラミド繊維のフ
ィラメントがフィブリル化した状態を示す図である。

【図３】Ｖリブドベルトの発音限界張力試験装置の概略
図を示す。

【図４】Ｖリブドベルトの発音限界張力とリブ角度の関
係を示すグラフである。

【図５】Ｖリブドベルトの高温低張力耐久試験装置の概
略説明図である。

【符号の説明】

１Ｖリブドベルト２接着ゴム層３心線４抗張体層５ゴム付帆布６圧縮ゴム層７リブ部８短繊維９リブ部表面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−26553（ＪＰ，Ａ) 特開平５−8294（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−160648（ＪＰ，Ａ) 実開平５−50208（ＪＰ，Ｕ) 実開昭59−147943（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16G 5/00 - 5/20 F16H 7/00 - 7/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】接着ゴム層内にベルト長手方向に沿って
心線を埋設した抗張体層と、上記抗張体層の一面に貼着
した少なくとも一層のゴム付帆布からなる伸張層、およ
び上記抗張体層の他面に短繊維を横方向に配向埋設し
た、ベルト長手方向に延びる複数のＶ形のリブ部をもっ
て形成される圧縮ゴム層とからなるＶリブドベルトを、
複数のＶ状溝部を有する駆動側プーリと少なくとも一つ
以上の複数のＶ状溝部を有する従動側プーリに掛架した
Ｖリブドベルトの駆動装置において、上記Ｖリブドベル
トとして、上記圧縮ゴム層に少なくともゴム１００重量
部に対し５〜２５重量部に短繊維と０．５〜３重量部も
滑剤を含有させ、上記短繊維の一部がパラ系アラミド繊
維であってリブ部側面から突出し、突出したパラ系アラ
ミド繊維がフィブリル化し、かつ上記リブ部のＶ形状の
角度であるリブ角度が４２〜５０°であり、プーリのＶ
状溝部の角度より２〜１０°大きいことを特徴とするＶ
リブドベルトの駆動装置。
【請求項２】従動側プーリの一つがエアーコンプレッ
サーを稼動させる請求項１記載のＶリブドベルトの駆動
装置。