JP4132407B2 - 歯付きベルト - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は動力伝達用の歯付きベルトに関するものであって、特に自動車の燃料ポンプの駆動用として適した歯付きベルトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般に使用されている歯付きベルト１は、図１に示すように、ゴム製の本体部分２の片面に噛合歯３が形成されており、本体部分２にはその長さ方向に抗張体４が埋入されている。そして歯付きベルト１の噛合面には、歯形の表面に沿って織布５が貼付けられている。
【０００３】
歯付きベルト１を製造する際には、図２（ａ）に示すように、表面に噛合歯３の雌型６を刻設した円筒状の金型７の外周に、ＲＦＬなどの接着処理を施した筒状の織布５を嵌合し、その外側に抗張体４を巻回し、さらにその外側にゴム生地８を配置する。
【０００４】
そしてゴム生地８を加熱加圧することにより、図２（ｂ）に示すように、ゴム生地８は抗張体４の間隔を通して雌型６に押込まれて加硫され、噛合歯３を成型する。このとき織布５は、ゴム生地８と共に雌型６に押込まれ、噛合歯３の表面に沿って貼着されて、歯付きベルト１の噛合面を形成する。
【０００５】
而して織布５は図１に示すように、歯付きベルト１の長さ方向に延びるたて糸９と、これに交差するよこ糸１０とよりなるものである。そしてこの織布５は、最初は歯付きベルト１の周長にほぼ一致する長さを有しているが、噛合歯３の成型時には歯付きベルト１の歯形に沿った長さを有するものとなる必要があり、そのためこの織布５を構成するたて糸９は、歯付きベルト１の長さ方向に向かって容易に伸長するものであることが必要とされる。
【０００６】
ところでこの種の歯付きベルトは、自動車の燃料ポンプの駆動用などに広く使用されるのであるが、近年自動車エンジンの高性能化に伴い、歯付きベルト１は高熱と高い負荷の下で稼働することとなり、これらに耐えて使用するためには、プーリーと直接接触して負荷を伝達する前記織布５には、より高い耐久性が求められるようになっている。
【０００７】
この織布５としては、たて糸９にナイロン繊維などの捲縮加工糸が使用され、その捲縮加工糸の捲縮により伸縮性を持たせていたのであるが、これでは前述のような高い耐久性を確保することができない。そのためたて糸９に高強度高耐熱性の芳香族ポリアミド繊維を使用し、且つ製造上必要とされる伸縮性を確保するために、種々の提案がなされている。
【０００８】
かかる提案の一つとして、特開平９−１００８８０号公報に示されたものが知られている。これは前記織布５のたて糸９として、ポリウレタン弾性糸の周囲にパラ系芳香族ポリアミド繊維の紡績糸を巻回し、さらにその上に合成繊維の捲縮糸を巻回した複合糸条を使用したものである。
【０００９】
そしてたて糸９が伸長されて織布５が歯付きベルト１の噛合面に貼着された状態においても、前記捲縮糸がパラ系芳香族ポリアミド繊維の紡績糸を完全に覆うようにすることにより、捲縮糸がゴムと一体化して耐摩耗性を確保し、且つ芳香族ポリアミド繊維糸はゴムに対して自由度を有し、屈曲疲労を受けにくく、耐久性に優れたものとなるとするものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら近年になって、燃料の燃焼効率を高めて排ガスの減少を図るために、稀薄な混合ガスでも燃焼可能な直噴式のポンプを搭載したエンジンが広く使用されるようになり、歯付きベルト１にはさらに過酷な使用条件が課せられるようになってきている。
【００１１】
すなわちかかるエンジンでは、燃料ポンプの駆動トルクが二倍以上になり、歯付きベルト１の噛合歯３にかかる負荷が大きくなる。そのため噛合歯３とプーリーとが噛み合ったり離脱したりする際に、噛合歯３には大きな変形が生じ、特に噛合歯３の歯底における変形量が大きくなる。そしてその歯底における織布５には高いテンションが作用した状態でプーリーとの接触及び解離が生じることとなり、極めて大きな摩耗が生じるのである。
【００１２】
前述のようなパラ系芳香族ポリアミド繊維糸を使用した織布５を貼着した歯付きベルト１は、従来のものに比べれば大きな耐久性を有するものの、上記のような直噴式燃料ポンプを搭載したエンジンについて使用し得るほどの高い耐久性を有するものと言うには、未だ不十分であった。
【００１３】
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、さらに耐久性を向上させ、直噴式燃料ポンプを搭載したエンジンについても使用可能な、歯付きベルト１を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
而して本発明は、歯付きベルトの噛合面の表面に、伸縮糸よりなる芯糸の周囲に弾性率１０００ｇ／ｄ以上の高弾性繊維糸が巻回され、さらにその周囲に通常の合成繊維糸を巻回し、高弾性繊維糸を合成繊維糸の間から露出せしめてなる複合糸条と、任意の糸とを織成した織布を、前記複合糸条がベルトの長さ方向に沿い、且つ前記高弾性繊維が７００ｄ／mm以上の密度となるように貼着し、前記高弾性繊維をゴムと一体化せしめてなることを特徴とするものである。本発明に使用する前記高弾性繊維としては、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維が適当である。
【００１６】
本発明において高弾性繊維として適切なポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維は、引っ張り強度が４０ｇ／ｄ以上であり、弾性率が１３００〜２０００ｇ／ｄであり、また分解温度も６５０℃であって、高弾性耐熱性繊維として知られる芳香族ポリアミド繊維に比べて、極端に高強度高弾性率であり、耐熱性も高い繊維である。
【００１７】
そしてこのＰＢＯ繊維を歯付きベルト１の幅方向に７００ｄ／mm以上の密度となるように配置することが必要である。すなわちプーリーとの噛合解離に際して歯付きベルト１の長さ方向に加わるテンションに対して、前記繊維の耐久性を確保するためには、上記密度が必要である。
【００１８】
またこのＰＢＯ繊維は、歯付きベルト１を構成するゴムに埋設され、当該ゴムと一体化されていることが必要である。すなわち歯付きベルト１に加わるテンションを前記繊維が支え、その繊維によるプーリーから伝わるテンションの負担をゴムに伝達するために、ゴムとＰＢＯ繊維とが一体化されていることが必要とされるのである。
【００１９】
而して前記ＰＢＯ繊維は、歯付きベルト１の成型上の都合により前述のように伸縮性を有する必要がある。かかる伸縮性を確保するためには、図３に示すように、ポリウレタン弾性糸などの伸縮糸を芯糸１１とし、当該芯糸１１の周囲にＰＢＯ繊維糸１２を巻回し、さらにその周囲に通常の合成繊維糸１３を巻回した複合糸条１４を使用するのが好ましい。
【００２０】
この場合、ＰＢＯ繊維糸１２を合成繊維糸１３の間から露出せしめ、織布５が歯付きベルト１の噛合面に沿って貼着された状態において、ＰＢＯ繊維糸１２がゴム生地８と一体化されるようになっている。
【００２１】
【作用】
而して本発明においては、ＰＢＯ繊維糸１２が芯糸１１の周囲に螺旋状に巻回されているので、芯糸１１は引張りにより弾性的に伸長することができ、またＰＢＯ繊維糸１２自体は伸縮性を有しないにも拘らず、その螺旋が伸びることにより伸長可能であって、複合糸条１４は大きな伸縮性を有し、織布５は歯付きベルト１の長さ方向に向かって大きな伸長性を有し、容易に歯付きベルト１を成型することができる。
【００２２】
そして芯糸１１を構成する弾性糸の伸縮性によって、伸長された複合糸条１４に収縮力が作用して伸縮性を有する。そして収縮した状態においては複合糸条１４におけるＰＢＯ繊維糸１２は芯糸１１に巻回した状態であるが、それを伸長したときには、ＰＢＯ繊維糸１２はその螺旋状が解けることにより螺旋のピッチが大きくなり、ＰＢＯ繊維糸１２に芯糸１１が巻回された状態となり、強度の大きいＰＢＯ繊維糸１２が複合糸条１４の強度を主として負担する。
【００２３】
そしてその芯糸１１及びＰＢＯ繊維糸１２の周囲に合成繊維糸１３が巻回されており、当該合成繊維糸１３は、少なくとも織布５が伸長されて歯付きベルト１の噛合面に貼着された状態において間隔を開けた螺旋状となっており、その間隔の間からＰＢＯ繊維糸１２が露出し、織布５が歯付きベルト１の噛合面に貼着された状態でＰＢＯ繊維糸１２がゴム生地８に一体化しているので、ＰＢＯ繊維糸１２が歯付きベルト１の噛合面を補強し、高い耐摩耗性を確保することができるのである。
【００２４】
【発明の効果】
従って本発明によれば、芯糸１１が弾性糸よりなるので複合糸条１４が伸縮性を有しており、それに伴って当該複合糸条１４をたて糸９として使用した織布５は、歯付きベルト１の長さ方向の伸縮性を有し、歯付きベルト１の成型時にその噛合面に沿って貼着されることができる。
【００２５】
またその織布５が引伸ばされて歯付きベルト１の噛合面に貼着された状態において、ＰＢＯ繊維糸１２が合成繊維糸１３の間から露出して、歯付きベルト１を構成するゴム生地８と一体化しているので、歯付きベルト１の噛合面が高い耐摩耗性を有し、耐久性に優れたものとなる。
【００２６】
また織布５を歯付きベルト１の噛合面に貼着した状態においては、強度の大きいＰＢＯ繊維糸１２が織布５の長さ方向の強度を負担し、またそのＰＢＯ繊維糸１２は耐熱性に優れているので、織布５の強度が大きく、特に加熱雰囲気下における耐久性に優れたものとなるのである。
【００２７】
また複合糸条１４の最表面には合成繊維糸１３があるので、複合糸条１４とゴム生地８との接着性に優れており、ＰＢＯ繊維糸１２の強度と相俟って高い耐摩耗性を有する。
【００２８】
【実施例】
以下の各実施例及び比較例の構成で、織布５を織成した。
【００２９】
［実施例１］

【００３０】
［実施例２］

【００３１】
［実施例３］

【００３２】
［比較例１］

【００３３】
［比較例２］

【００３４】
［歯付きベルトの製作］
上記各実施例及び比較例の織布を使用して、当該織布を歯形の噛合面に貼着した歯付きベルトを成型した。当該歯付きベルトは、ベルト幅１６．０mm、歯数９２、歯ピッチ９．５２５mmである。
【００３５】
［織布物性］
上記各実施例及び比較例より得られた歯付きベルトにおける、織布５の強度は、表１に示す通りであった。
【００３６】
［駆動試験］
前記各実施例及び比較例の歯付きベルトを、図４に示す試験機１５にかけて、駆動試験を行った。
【００３７】
この試験機１５は、原動プーリー１６（歯数２０）と従動プーリー１７（歯数４０）とに歯付きベルト１を掛渡し、アイドルプーリー１８，１９でベルトのテンションを調節し、これを加熱ボックス２０内に収容するものであって、加熱ボックス２０内を所定の温度条件に設定した状態で、原動プーリー１６で歯付きベルト１を回転駆動し、その耐久性を測定するものである。
【００３８】
試験条件としては、加熱ボックス２０内の温度を１００℃とし、原動プーリー１６の駆動回転数を３５００rpmに設定し、歯付きベルト１が損耗するまでの時 間を測定した。駆動試験の結果は次の表１の通りであった。
【００３９】
【表１】

【００４０】
表１から理解できるように、本発明の実施例による歯付きベルト１は、駆動試験において比較例に比べて一桁高い値を示している。また最終的に破壊された状態においても、比較例においては歯底が摩耗して歯欠けが生じていたのに対し、実施例においては、歯元部が剪断により破壊されるまで、歯付きベルト１が破壊されることはなかった。
【００４１】
また実施例１と比較例１とは、合成繊維糸１３（被覆糸）の巻回回数が異るだけである。すなわち実施例１においては合成繊維糸１３の巻回回数が少なく、ＰＢＯ繊維糸１２が露出してゴムと一体化しており、高い耐久性を示しているのに対し、比較例１では合成繊維糸１３の巻回回数が多く、ＰＢＯ繊維糸１２が合成繊維糸１３に覆われているため、ゴムと遊離しており、駆動時の噛合歯３の変形が大きく、織布５は早期に摩耗して歯欠けを生じている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 歯付きベルトの一部の斜視図
【図２】 歯付きベルトを成型する状態を示す主要部の断面図
【図３】 本発明の歯付きベルトにおけるたて糸となる複合糸条の正面図
【図４】 駆動試験用の試験機の斜視図
【符号の説明】
１ 歯付きベルト
５ 織布
９ たて糸
１０ よこ糸
１１ 芯糸
１２ ＰＢＯ繊維糸
１３ 合成繊維糸
１４ 複合糸条

Claims (2)

1. 歯付きベルトの噛合面の表面に、伸縮糸よりなる芯糸（１１）の周囲に弾性率１０００ｇ／ｄ以上の高弾性繊維糸（１２）が巻回され、さらにその周囲に通常の合成繊維糸（１３）を巻回し、高弾性繊維糸（１２）を合成繊維糸（１３）の間から露出せしめてなる複合糸条（１４）と、任意の糸とを織成した織布（５）を、前記複合糸条（１４）がベルトの長さ方向に沿い、且つ前記高弾性繊維が７００ｄ／ mm 以上の密度となるように貼着し、前記高弾性繊維をゴムと一体化せしめてなることを特徴とする、歯付きベルト
2. 前記高弾性繊維が、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であることを特徴とする、請求項１に記載の歯付きベルト

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