JP4322269B2

JP4322269B2 - Ｖリブドベルト及びベルト伝動装置

Info

Publication number: JP4322269B2
Application number: JP2006206850A
Authority: JP
Inventors: 栄二郎中嶋
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 2006-07-28
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2026-07-28
Also published as: JP2008032134A; US20080026897A1; US7896767B2

Description

本発明は、例えば自動車用エアコン（Ａ／Ｃ）コンプレッサに用いられるＤＬ（Ｄａｍｐｅｒ＆Ｌｉｍｉｔｅｒ）プーリに巻き掛けられて動力の伝達を行うようなＶリブドベルト及び該Ｖリブドベルトを使用したベルト伝動装置に関し、特にプーリロック時におけるベルトの破断を防止する技術分野に属する。

従来より、自動車の補記類等はエンジンクランク軸からの動力をＶリブドベルト等の伝動ベルトを介して伝達することで駆動される。Ｖリブドベルトはゴムリブ側面及びプーリＶ溝表面同士が接触して、その摩擦力により動力を伝達するものである。通常エンジンレイアウトからプーリ部のベルト巻付角やベルト張力が決定され、これに対してベルト及びプーリ間の見かけの動摩擦係数も決まってくるが、この見かけの動摩擦係数が高い場合に異音が発生すると言う問題があった。そこで、上記ゴムリブに短繊維を配合し且つ該短繊維をゴムリブ側面に突出させる（以降この短繊維のことを突出短繊維と呼ぶ）ことでゴムリブ及びプーリＶ溝表面間の接触面積を減らし、これにより摩擦力の低減を図ったＶリブドベルトは良く知られている。（例えば特許文献１参照）
特公平６−２１６０７号公報

ところで、近年の自動車用エンジンは軽量コンパクト化への要求から、エンジン補記類を１本のベルトで駆動する所謂サーペンタイン形式が主流となりつつある。これに伴いベルトの破断防止対策がこれまで以上に重要となってきている。以前は１つのクランクプーリに２乃至３本のベルトを巻き掛けて各ベルト毎に異なる補記類群を駆動していたため、仮に、これらのうちの１本が破断した場合でも、すべての補記類が止まると言うことは無かったが、上記サーペンタイン形式においてはベルト破断は即全補記類の停止につながり、その結果、走行に支障を来たす重大な事象、例えばエンジン焼付き等のトラブルを引き起こすこととなるからである。

また、近年自動車のエアコン（Ａ／Ｃ）用コンプレッサは省燃費、省動力、加速性及びショック低減などの観点からクラッチ機構による断続機構を必要としない可変容量コンプレッサが多く用いられるようになってきているが、この可変容量コンプレッサの駆動にもＶリブドベルトの破断を防止するためのトルクリミッタ機構が内蔵されている。このリミッタ機構の作動プロセスは以下の通りである。まず、何らかの理由でコンプレッサ駆動軸がロック（回転不能に固定）された場合、ベルトはエンジンクランク軸に取付けられたクランクプーリ（駆動プーリ）の回転によりなおも強制的に駆動されるためベルトが上記ＤＬプーリ（従動プーリ）上をスリップするようになる。正確には上記ゴムリブ側面がプーリＶ溝表面に対してスリップするようになる（以降このスリップし始める時をベルトスリップ時と呼び、その前後をそれぞれベルトスリップ前、ベルトスリップ後と呼ぶ）。そして、ＤＬプーリに加わる周方向のトルクが増大し、このトルクがリミッタの規定値を上回るとリミッタが作動する。この時ＤＬプーリ及びコンプレッサ駆動軸間を連結するリミッタ部（破断部）が破断してプーリが空回りするようになるので、ベルト及びプーリ同士がスリップしなくなる。この機構により該ゴムリブ側面及びプーリＶ溝間のスリップ面における発熱によりベルトが破断することを防いでいる。

しかしながら従来のベルト構造では、異音の発生を抑えるために突出短繊維の数を増やして上記リブゴム及びプーリＶ溝間の見かけの動摩擦係数を低く設定していた。従ってベルトスリップ後に摩耗、抜け、又は切断により突出短繊維の数が減少するが、該短繊維の影響がなくなるまでに時間を要していた。つまりゴムリブ及びプーリＶ溝表面間の接触面積が増大して見かけの動摩擦係数が上昇するまでの時間が長く、リミッタ作動に必要なトルクを発生させる見かけの動摩擦係数に達する前にスリップ面の発熱によりベルトが破断すると言う問題があった。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とする所は従動プーリＶ溝と接触して摩擦力を伝える上記Ｖリブドベルトのゴムリブ部の構成に工夫を凝らすことで、正常運転時にはゴムリブ側面及びプーリＶ溝表面間の見かけの摩擦係数を低く保ち、従動プーリがロックされてベルトがスリップし始めた後（ベルトスリップ後）には、該動摩擦係数が早期に上昇するようなＶリブドベルトを提供することである。すなわち、例えば正常運転時には上記動摩擦係数を低く保って異音の発生を抑え、ベルトスリップ後には上記ＤＬプーリリミッタを早期に且つ確実に作動させることでベルトの破断を防止することができるようなＶリブドベルトを提供することである。

上記の目的を達成するために、この発明では、ベルトスリップ後には上記ゴムリブ側面に突出する短繊維（突出短繊維）が、スリップ面における発熱によりその長さ方向に熱収縮して該短繊維の突出部が上記ゴムリブ内部に埋没するように構成した。

具体的には請求項１の発明ではベルト長さ方向に延びる複数のＶ形ゴムリブがベルト幅方向に並んで形成され、該ゴムリブには短繊維が配合されているとともに、該短繊維のうちの一部が上記ゴムリブ側面に突出しているＶリブドベルトを対象とする。

そして、駆動プーリと従動プーリとの間に巻き掛けられて該駆動プーリにより駆動された状態にあるときに、上記従動プーリが回転不能に固定されることで、上記ゴムリブ側面と、該ゴムリブ側面と接触する上記従動プーリＶ溝表面とが互いにスリップした場合に、
上記ゴムリブ側面に突出している短繊維のうちの少なくとも一部が、該スリップ面における発熱により該短繊維長さ方向に熱収縮することにより、該短繊維の突出部分が上記ゴムリブ内部に埋没することで、上記ゴムリブ側面に突出している短繊維の数が減ずるために、上記スリップ後における上記ゴムリブ側面の上記従動プーリＶ溝表面に対する見かけの動摩擦係数が該スリップ前に比べて２倍以上で且つ２．０士０．５になるように、上記短繊維がナイロン短繊維で構成され、且つ、該ナイロン短繊維の長さが０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲内に設定され、且つ、該ナイロン短繊維の配合量が１０ｐｈｒ以上３０ｐｈｒ以下の範囲内に設定され、且つ、該ナイロン短繊維の繊維径が１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲内に設定され、且つ、上記ゴムリブ側面における上記短繊維を除いた部分の算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍ以上３μｍ以下の範囲内に設定されているものとする。

この構成により、ベルトスリップ前には見かけの動摩擦係数を低く保つとともに、ベルトスリップ後には該動摩擦係数を２．０士０．５と高くすることができる。すなわち、ゴムリブ側面より突出している短繊維の数が、ベルトスリップ後に減少することでゴムリブ側面及びＶ溝表面間の接触面積を早期に増大させ、これに伴い見かけの動摩擦係数を増大させることができる。また、例えばリミッタ機構を備えた上記Ａ／Ｃコンプレッサ駆動用ＤＬプーリに使用した場合、上記見かけの動摩擦係数の増大によりプーリに作用する周方向トルクも増大するので上記リミッタを早期に且つ確実に作動させることができ、これによりプーリは空回りするようになるのでプーリ及びベルト間のスリップによる摩擦熱の発生を抑制することができる。従って、該摩擦熱によるベルトの破断を防止することが可能となる。すなわち、通常、ベルトのゴム部は熱により硬化し柔軟性が低下してしまうので、回転毎に曲げられ伸ばされの繰返しを受けるとクラック（亀裂）が発生する。ベルト強度は、そのほとんどを心線で受け持っているため、クラックによるベルト強度の低下はさほど無いが、クラックが進行して接着層に達すると、これが周方向に広がり伝達不良や心線露出による損傷でベルトが破断に至る。従って本発明により、これらの解決手段を提供するものである。

また、ベルトスリップ後の動摩擦係数がベルトベルトスリップ前に比べて２倍以上になるように構成していることから、例えば上記ＤＬプーリに使用した場合に、上記リミッタの作動を確実なものとしている。また、ＤＬプーリのトルク規定値の設定に際しても、スリップ前つまり正常運転時のプーリに作用する周方向トルク（正確には周方向トルクの最大値）に対して十分にマージンを確保することができるので誤作動を防ぐことができる。仮に上記見かけの動摩擦係数の上昇幅が小さいと、トルク規程値の設定に際して十分にマージンを確保することができず以下のような問題が生じる。第１に正常運転時にベルトに水、粉塵等が付着することによりベルトがスリップして瞬間的にトルク上昇する場合があるが、この場合のトルク上昇幅は従動プーリが完全にロックされた場合に比べて小さいことが多く、このようなベルトにとって致命的でない（ベルト破断に至らない）小幅なトルク上昇に対してまでもリミッタが作動してしまう可能性がある。第２にトルク規定値を低く設定せざるを得ず、この場合上記リミッタ部の破断強度を下げることを意味し、従ってリミッタ部の疲労強度も低下して該リミッタ機構の耐久性を損ねる。本発明ではこれらの解決手段を提供するものである。

また、ナイロン短繊維の融点が２００℃以上２７０℃以下の範囲内にあるため、ベルトスリップ後の発熱によって短繊維を軟化又は溶解させることができる。またベルト及びプーリ間の滑りにより短繊維は剪断力を受けるが、短繊維が軟化しているので容易に切断することができる。また短繊維が溶解しているので飛散させることができる。すなわち、請求項１の発明の作用により埋没させることができなかった残りの突出短繊維を切断すること又は飛散させることでベルトスリップ後の突出短繊維の数をさらに減少させることができる。

また、ベルトスリップ後の発熱によってナイロン短繊維の結晶化が促進され、該短繊維を熱収縮させることができる。また、ナイロン短繊維は熱可塑性を有するので発熱によって溶解又は軟化させることができる。また、ナイロン短繊維はゴムリブのゴム部（以降、ゴムリブ側面において短繊維を除いた部分のことをゴム部と呼ぶ）よりも弾性係数が高いためゴム部の摩耗が優先して進行することにより、ナイロン短繊維の突出状態を維持できる。

また、上記ナイロン短繊維の長さが０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲内に設定されいて、上記ナイロン短繊維の配合量が１０ｐｈｒ以上３０ｐｈｒ以下の範囲内にあるように構成されているため、短繊維の長さを０．５ｍｍ以下にすることで正常運転時における短繊維の抜けを防止している。繊維長が０．５ｍｍよりも短くなると、正常運転時においても短繊維の抜けが発生するため見かけの動摩擦係数が上昇して異音発生の原因となる。一方、繊維長が５ｍｍよりも大きいと、短繊維をゴム材料に混ぜて練り合わせる所謂混練が困難となる。ここで繊維長は、数平均である。また、ナイロン短繊維の配合量が１０ｐｈｒよりも小さいと、配合量の減少に伴い突出短繊維に数も減少して、正常運転時の見かけの動摩擦係数が高くなり異音が発生する原因となる。また３０ｐｈｒよりも大きいと、配合量の増大に伴い突出短繊維の数も増えるので、ベルトスリップ後の突出短繊維の数を十分に減らすことができず従って見かけの動摩擦係数が必要な値（例えば上記リミッタ作動に必要な値）にまで上がりきらない場合がある。

また、上記ナイロン短繊維の繊維径が１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲内にあるように構成されているため、ベルトスリップ後における突出短繊維の切断を容易にするとともに、正常運転時においては該突出短繊維が切断されないようにしている。すなわち、繊維径が１０μｍよりも細いと正常運転時においても上記突出短繊維が切断されてしまい、見かけの動摩擦係数の上昇を招き異音発生の要因となる。一方、繊維径が３０μｍよりも太いとベルトスリップ後にも切断されない。従って短繊維の径は１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲内にすることが好ましい。

また、上記ゴムリブ側面における短繊維を除いた部分の算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍ以上３μｍ以下の範囲内にあるように構成されているため、上記算術平均粗さ（Ｒａ）を１μｍ以上３μｍ以下の範囲内に設定することで、ベルトスリップ後のゴムリブ側面における見かけの動摩擦係数の上昇を急峻なものとし、よってリミッタ作動までの時間を短くすることができる。すなわち、ベルトスリップ後に短繊維の数が減少するとゴムリブ側面及びＶ溝表面間の接触面積が大きくなって、ゴムリブ側面のゴム部の算術平均粗さ（Ｒａ）が上記見かけの動摩擦係数に及ぼす影響が増大する。従ってゴムリブ側面の算術平均粗さ（Ｒａ）が大きい程ベルトスリップ後の上記見かけの動摩擦係数の上昇を急峻なものとすることができる。仮に、上記算術平均粗さ（Ｒａ）を１μｍ以下とすると上記見かけの動摩擦係数の上層が緩やかになってしまう。また、算術平均粗さ（Ｒａ）を３μｍ以上にすると、正常運転時における見かけの動摩擦係数も高くなって異音発生の要因となる。

請求項２の発明では、請求項１の発明おいて、上記ゴムリブはエチレン・プロピレン・ディエンモノマーからなるように構成されている。

この構成により、スリップ面における発熱によるベルト機能の低下を防いでいる。すなわち発熱によりナイロン短繊維が軟化した場合にクロロプレンゴム（ＣＲ）等の耐熱性の悪いゴムにおいては炭化を起こしベルト機能を失う可能性があるためで、エチレン・プロピレン・ディエンモノマー（ＥＰＤＭ）を使用することでこの耐熱性を向上させている。

請求項３の発明では、駆動プーリと、所定値以上の周方向トルクが作用したときにリミッタが切れて空回りするように構成された従動プーリと、ベルト長さ方向に延びる複数のＶ形ゴムリブがベルト幅方向に並んで形成され、該ゴムリブには短繊維が配合されているとともに、該短繊維のうちの一部が上記ゴムリブ側面に突出しているＶリブドベルトとを備え、該Ｖリブドベルトを、上記駆動プーリと上記従動プーリとの間に巻き掛けて、該駆動プーリの動力を該従動プーリに伝達するベルト伝動装置を対象とする。

そして、上記Ｖリブドベルトは、上記駆動プーリと従動プーリとの間に巻き掛けられて該駆動プーリにより駆動された状態にあるときに、上記従動プーリが回転不能に固定されることで、上記ゴムリブ側面と、該ゴムリブ側面と接触する上記従動プーリＶ溝表面とが互いにスリップした場合に、上記ゴムリブ側面に突出している短繊維のうちの少なくとも一部が、該スリップ面における発熱により該短繊維長さ方向に熱収縮することにより、該短繊維の突出部分が上記ゴムリブ内部に埋没することで、上記ゴムリブ側面に突出している短繊維の数が減ずるために、上記スリップ後における上記ゴムリブ側面の上記従動プーリＶ溝表面に対する見かけの動摩擦係数が該スリップ前に比べて２倍以上で且つ２．０士０．５になるように、上記短繊維がナイロン短繊維で構成され、且つ、該ナイロン短繊維の長さが０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲内に設定され、且つ、該ナイロン短繊維の配合量が１０ｐｈｒ以上３０ｐｈｒ以下の範囲内に設定され、且つ、該ナイロン短繊維の繊維径が１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲内に設定され、且つ、上記ゴムリブ側面における上記短繊維を除いた部分の算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍ以上３μｍ以下の範囲内に設定されているものとする。

この構成によれば、請求項１の発明と同様の作用効果を得ることができる。

以上説明したように、本発明のＶリブドベルトによると、ベルト長さ方向に延びる複数のＶ形ゴムリブがベルト幅方向に並んで形成され、該ゴムリブには短繊維が配合されているとともに、該短繊維のうちの少なくとも一部が上記ゴムリブの側面に突出しているＶリブドベルトであって、駆動プーリと従動プーリとの間に巻き掛けられて該駆動プーリにより駆動された状態にある場合において、上記ベルトが巻き掛けられる従動プーリがロックされてベルトがプーリ上をスリップし始めた場合に、上記突出短繊維のうちの少なくとも一部が、該スリップ面における発熱により短繊維長さ方向に熱収縮し、ゴムリブ内部に埋没するように構成させることで、正常作動中はベルト及びプーリ同士のみかけの動摩擦係数を低く保ち、且つベルトスリップ後には該動摩擦係数を上昇させることができる。これにより例えば自動車Ａ／Ｃコンプレッサ駆動用に用いられる上記ＤＬプーリに巻き掛けて使用した場合に、周方向トルクが上昇してＤＬプーリ内部に設けられたリミッタを確実に作動させることができる。従ってプーリ及びコンプレッサ駆動軸間の連結を解除させることができるのでプーリは上記駆動軸回りに空回りするようになってベルトがプーリ上をスリップすることもなくなる。従ってスリップ面での発熱によるベルトの破断を防ぐことができる。さらにベルト破断による補記類の作動停止に伴う不具合、例えばウォーターポンプ停止によるエンジンの焼付き、オルタネータ停止によるバッテリ上がり及びパワーステアリングポンプ停止による重ステアリング化等を防止することができ、従って走行中の安全性を確保することができる。また、ベルト自体も長寿命化を図ることができ且つベルト以外の部品の破損例えばエンジンの焼付き等も防ぐことができるのでユーザーにとって、そのコストメリットは大きい。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明にかかるＶリブドベルト１の構成を示す。このベルト１は周長６００ｍｍ以上３０００ｍｍ以下、ベルト幅１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下、及びベルト厚み３．５ｍｍ以上５．５ｍｍ以下という寸法を有するものであって、図２の概略図に示すように、Ｖリブドベルト１はエアコン（Ａ／Ｃ）コンプレッサ駆動用のＤＬプーリ１０を備えた自動車の補機駆動用ベルト伝動装置８に用いられている。該Ｖリブドベルト１は駆動プーリと複数の従動プーリとの間に巻き掛けられている。ここで言う駆動プーリとはエンジンクランク軸２７に直結されたクランクプーリ９であり、従動プーリとはＡ／Ｃコンプレッサ用ＤＬプーリ１０、パワーステアリング用プーリ１１、ウォーターポンプ用プーリ１２、オルタネータ用プーリ１３及びアイドルプーリ１４である。そしてエンジンクランク軸２７からの動力をベルト１を介して各補記類に伝達している。上記ＤＬプーリ１０の内部には、図２に示すようにベルト破断防止のためのトルクリミッタ機構１６が設けられている。以下、上記Ｖリブドべルト１の各部詳細について説明して行く。

図１に示すようにＶリブドベルト１はゴムリブ層２と、該ゴムリブ層２の背面側に積層された接着ゴム層３と、該接着ゴム層３の背面側に被覆するように設けられた背面補強布４とを備えている。

上記ゴムリブ層２はエチレン・プロピレン・ディエンモノマー（以降ＥＰＤＭと呼ぶ）を素材としている。該ゴムリブ層２は、プーリＶ溝表面に接触して動力を伝達する部分であって、該プーリＶ溝表面との接触面積が広くなるようにベルト長さ方向に延びる複数のＶ形ゴムリブ５がベルト幅方向に並んで形成されている。各ゴムリブ５の角部はプーリＶ溝部との干渉を避けるようにして面取りされている。ゴムリブ５は標準で、例えばその数が３〜１２山であり（図１ではゴムリブ５が６山のものを示している）、リブ高さが２．５ｍｍ、横断面のＶ角度が４０°、およびピッチが３．５６ｍｍである。また、上記ゴムリブ層２には多数のナイロン短繊維６が分散して混入されている。ゴムリブ側面５ａに該短繊維６の一部が突出している。この突出している短繊維６を突出短繊維６ａと言う。（以降短繊維６と言う場合は突出短繊維６ａを含んでいる。）ゴムリブ側面５ａのゴム部つまり、該側面における突出短繊維６ａを除いた部分の算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍ以上３μｍ以下であって、該ゴム部の所定の条件下（この条件については後述する）における動摩擦係数は１．０士０．４である。また、ゴムリブ側面５ａの所定の条件下（この条件についても後述する）におけるベルトスリップ前の見かけの動摩擦係数は０．９士０．４であり、ベルトスリップ後には該動摩擦係数が２．０士０．５まで上昇する。また、該短繊維６の長さは０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲内に、短繊維６の繊維径は１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲内に設定されていることが好ましい。また、短繊維６の配合量は１０ｐｈｒ以上３０ｐｈｒ以下の範囲内に設定されていることが好ましい。

尚、見かけの動摩擦係数とは、Ｖリブドベルト１のプーリへの楔効果により補正された動摩擦係数のことであり、その測定方法及び測定条件について図４に基づいて説明しておく。図４にベルト摩擦試験機の概略構成を示す。

まず、ベルト１から短冊状の試験片を取り出し、その中間部分を所定のプーリ径のプーリ２１に掛け渡し、一端側を延ばして固定体２２に取付けられたロードセル２３に止着する一方、他端に荷重として２４を吊す。この時、ベルト１の荷重２４のつり下げ側部分に加わる張力Ｔｓとする。また、ベルト１のプーリ１への巻付角度をθとする。

続いてこの状態で、ベルト１のロードセル２３への止着側部分に張力を加えられる方向（図４における反時計回り方向）にプーリ２１を回転駆動させ、ロードセル２３によりベルト１のロードセル２３への止着側部分に加わる張力を一定のＴｓに保持しつつ、所定範囲内の回転速度（滑り速度）でプーリ２１を回転駆動させ、プーリ２１上でベルト１がスリップしている時（滑っている時）のロードセル２３の検知張力を読み取る。この時、ロードセル２３が検知する張力をＴｔとする。

そして、見かけの動摩擦係数をμ’とすると、Ｅｕｌｅｒの式より、
ｅｘｐ（μ’θ）＝Ｔｔ／Ｔｓ
が成立する。

これにより
μ’＝ｌｎ（Ｔｔ／Ｔｓ）／θ
を求めることができる。

具体的にはプーリ２１のプーリ径φを６０ｍｍに設定した。該プーリ２１は鉄プーリであってプーリＶ溝角は４０°で、該Ｖ溝表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は１．６μｍ以上６．３μｍ以下の範囲内である。また、荷重４は１７．１５Ｎに一定化するとともに、電動モータにより０．０５〜０．３５ｍ／ｓｅｃの範囲内の回転速度（滑り速度）でプーリ２１を回転駆動し、プーリ２１上でＶリブドベルト１が滑っているときのロードセル２３で検知した張力値を読み取る。尚、「滑り速度」とは、Ｖリブドベルト１とプーリ２１との間のトルク伝達に伴って生じる両者間の相対的な回転速度の差であって、一般的にエンジン回転速度に一定の係数を乗算して設定される。そして、ロードセル２３の検知した張力値（Ｎ）から下記式に基づいて見かけの動摩擦係数μ’を算出する。

すなわち、μ’＝２÷π×ｌｎ（ロードセル２３の検知した張力値÷１７．１５）
ここで、本実施形態におけるベルトスリップ前の見かけの動摩擦係数とは本測定開始時のロードセル２３の値により算出した見かけの動摩擦係数であって、この値が０．９士０．４である。また、ベルトスリップ後の見かけの動摩擦係数とは測定開始後ロードセル２３の値が上昇して定常状態に達した時の値により算出した見かけの動摩擦係数であって、この値が２．０士０．４である。

また、ゴムリブ側面５ａのゴム部の動摩擦係数μの測定方法及び測定条件について図５に基づいて説明しておく。まずベルト１を伝動面と平行にカットして、算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍ以上３μｍ以下の範囲内になるようなカット面を形成する。そして、該カット面に円錐台形状のＳＵＳ３０４製の摩擦抵抗検知部材２６の尖頭側面を０．１１ＭＰａ（直径１．５ｍｍの円形の接触面から０．１９６Ｎの圧接力を付加）の圧力で当接させるとともに、毎分２５ｍｍの速度で３０秒間だけ摺動させる。そして、摩擦抵抗検知部材２６に接続したロードセルで検知した摩擦抵抗力を摩擦抵抗検知部材２６（例えばイベント型摩耗測定器）に付加された圧接力で除することにより算出する。尚、上記摩擦抵抗検知部材２６の摺動面は、算術平均粗さ（Ｒａ）が１．６μｍ以上６．３μｍ以下の範囲内に設定されている。

一方、上記接着ゴム層３は、上記ゴムリブ層２の背面側に積層されていて接着ゴム層３と抗張体としての心線７からなる。該接着ゴム層３は、ゴムリブ層２と同様にＥＰＤＭからなる。尚、接着ゴム層３を、例えばクロロプレン（ＣＲ）、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレン（ＡＣＳＭ）、エチレン不飽和ニトリル−共役ジエン系共重合体からなる水素化ゴム等、一般にベルトに用いられるクロロプレン系ゴムにより構成してもよい。

上記心線７はベルト長さ方向に沿って延び且つベルト幅方向に互いに所定の間隔をあけて埋設されている。また該心線７はポリエチレンフタレート繊維（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート繊維（ＰＥＮ）の撚糸であって、例えばトータル４０００から８０００ｄｅｘのヤーンを所定の撚係数で一方向ににＺ撚り又はＳ撚りした片撚り糸やトータル２０００〜３０００ｄｅｘのヤーンを所定の撚係数で一方向にＺ撚り又はＳ撚りに下撚りした下撚り糸を複数本集めて下撚と同一の撚係数で下撚りとは逆方向に上撚りした諸撚り糸で構成されている。心線７を構成する撚糸には接着ゴム層３に対する接着性能を付与するために、成形加工前にＲＦＬ水溶液に浸漬した後に延伸して加熱する延伸熱固定処理及びゴム糊に浸漬した後に乾燥させる処理が施されている。

上記背面補強布４は上記接着ゴム層３の背面側に積層されている。ナイロン繊維やポリエステル繊維（ＰＥＴ）の布であって、例えば経糸及び緯糸からなる平織り等の織布で構成されている。背面補強布４を構成する布には接着性能を付与するために、成形加工前にＲＦＬ水溶液に浸漬して加熱する加熱処理及びベルト接着面側となる表面にゴム糊をコーティングして乾燥させる処理が施されている。

以上のような構成のＶリブドベルト１では、何らかの理由により従動プーリが回転不能に固定（ロック）された場合において、ゴムリブ側面５ａがプーリＶ溝表面をスリップした後（ベルトスリップ後）にゴムリブ側面５ａから突出したナイロン短繊維６ａがスリップ面における発熱により熱収縮してゴムリブ５の内部に埋没し、また、発熱により軟化又は溶融した突出短繊維６ａが切断され又は飛散されることにより、突出短繊維６ａの数を早期に減少させゴムリブ側面５ａの、所定の条件下における見かけの動摩擦係数を０．９士０．４から２．０士０．５に高めることができる。この摩擦上昇プロセスについて、さらに詳しく説明すると以下のプロセスからなる。すなわちベルトスリップ後、スリップ面の摩擦により該スリップ面の温度は急激に上昇し始め２００℃乃至２７０℃までの温度に達する。ナイロン短繊維６は温度上昇とともに結晶化が進行して該突出短繊維６ａの長手方向に熱収縮する。これにより突出部分の長さが短いものについては完全にゴムリブ５の内部に埋没するようになる。しかし、突出部分の長さが長いものについては熱収縮によりゴムリブ５の内部に埋没させることができず、主にスリップ面における接線方向の剪断力により切断除去される。ナイロンの軟化点は１８０℃であるため、スリップ面の温度が１８０℃を超えると突出短繊維６ａは軟化して剪断力により容易に切断されるようになる。しかし軟化した突出短繊維６ａは剛性に欠けるため、該突出短繊維６ａの根本つまりゴムリブ側面位置で切断することができず、突出部分の長さが短い短繊維６ａが残ってしまう。これら残った突出短繊維６ａについては上述のとおり熱収縮効果によりゴムリブ５の内部に完全に埋没させることができる。さらに温度上昇して融点、例えばナイロン６の場合は２１５℃、ナイロン６６の場合は２５０℃に達すると、上述の熱収縮効果及び軟化による切断効果により除去できなかった残りの突出短繊維６ａが溶解して飛散するので、ベルトスリップ時に存在した突出短繊維６ａの大部分は除去できるようになる。これによりゴムリブ側面５ａ及びプーリＶ溝表面間の接触面積が増大するので見かけの動摩擦係数を上昇させることができる。従って本実施形態においてＤＬプーリ１０がロックされた場合に、ベルト１がプーリ１０上をスリップしてプーリ１０に作用する周方向トルクを上昇させ、これによりＤＬプーリ１０の内部に設けられたトルクリミッタ１６を確実に作動させることができる。すなわち、プーリ周方向トルクが上昇して、リミッタ１６のトルク規定値を上回ると、ＤＬプーリ１０とコンプレッサ駆動軸１５とを連結するリミッタ部１７（破断部）が破断してプーリ１０が空回りするようになる。従って、上記ゴムリブ側面５ａ及びプーリＶ溝表面同士がスリップしなくなるので、スリップ面における発熱によるベルト１の破断を防止することができる。

さらに、ゴム部すなわちゴムリブ側面５ａにおける突出短繊維６ａ除いた部分の算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍ以上３μｍ以下の範囲内に設定されていて、上述の所定条件下での動摩擦係数が１．０士０．４と高く設定さていることにより、突出短繊維６ａの数が減少してゴムリブ側面５ａ及びプーリＶ溝表面間の接触面積が上昇した時の見かけの動摩擦係数の上昇を急峻なものとしている。これによりリミッタ１６がベルトスリップ後早期に作動して、ベルト１がスリップ面での発熱に長時間さらされることがないためゴム組成物の劣化もなくベルト１の破断を防ぐ上で有効である。

また、短繊維長が０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下に、短繊維径が１０μｍ以上３０μｍ以下に設定されているので、ベルトスリップ後に突出短繊維６ａの切断又は飛散が容易に行われ突出短繊維６ａの数を減少させるとともに上記見かけの動摩擦係数の上昇に寄与している。また短繊維６の配合量は１０ｐｈｒ以上３０ｐｈｒ以下の範囲内に設定されているので、正常運転時における見かけの動摩擦係数を低く保ち、ベルトスリップ後に該動摩擦係数を上記リミッタ１６が作動するような値にまで確実に上昇させることができる。

尚、ナイロン短繊維６はゴムリブ５の素材であるＥＰＤＭよりも弾性率が高いので正常運転時にゴムリブ側面５ａの摩耗が優先して進行することにより、ナイロン短繊維６ａが側面に突出してなる状態を維持できる。また、ゴムリブ層２にＥＰＤＭを使用することでスリップ面での発熱に対する耐熱性の向上を図っている。
（他の実施形態）
上記実施形態は、ゴムリブ層２がベルト片側にのみ形成されてなるＶリブドベルトを対象としたが、ゴムリブ層２がベルト両面に形成されてなる所謂ダブルＶリブドベルトであっても良い。

本発明は、駆動プーリと従動プーリとの間に巻き掛けられて動力伝達を行うＶリブドベルト及び該Ｖリブドベルトを使用したベルト伝動装置に有用であり、特に自動車エンジンの補記類の一つであるエアコン（Ａ／Ｃ）コンプレッサの駆動用ＤＬプーリに巻き掛けられてエンジンクランク軸からの動力を補記類全体に伝達するサーペンタイン形式のＶリブドベルト及びそのベルト伝動装置に有用である。

本発明の実施形態に係るＶリブドベルトの斜視図である。本発明の実施形態に係るＶリブドベルトを使用した、ベルト伝動装置のプーリレイアウトを示す図である。ＤＬプーリに内蔵されるリミッタの概略図である。ベルト摩擦試験機の概略構成図である。動摩擦係数の測定方法についての説明図である。

１Ｖリブドベルト
２ゴムリブ層
５ゴムリブ
５ａゴムリブ側面
６短繊維
６ａ突出短繊維
８補機駆動用ベルト伝動装置
９クランクプーリ（駆動プーリ）
１０ＤＬプーリ（従動プーリ）

Claims

ベルト長さ方向に延びる複数のＶ形ゴムリブがベルト幅方向に並んで形成され、
該ゴムリブには短繊維が配合されているとともに、該短繊維のうちの一部が上記ゴムリブ側面に突出しているＶリブドベルトであって、
駆動プーリと従動プーリとの間に巻き掛けられて該駆動プーリにより駆動された状態にあるときに、上記従動プーリが回転不能に固定されることで、上記ゴムリブ側面と、該ゴムリブ側面と接触する上記従動プーリＶ溝表面とが互いにスリップした場合に、
上記ゴムリブ側面に突出している短繊維のうちの少なくとも一部が、該スリップ面における発熱により該短繊維長さ方向に熱収縮することにより、該短繊維の突出部分が上記ゴムリブ内部に埋没することで、上記ゴムリブ側面に突出している短繊維の数が減ずるために、上記スリップ後における上記ゴムリブ側面の上記従動プーリＶ溝表面に対する見かけの動摩擦係数が該スリップ前に比べて２倍以上で且つ２．０士０．５になるように、上記短繊維がナイロン短繊維で構成され、且つ、該ナイロン短繊維の長さが０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲内に設定され、且つ、該ナイロン短繊維の配合量が１０ｐｈｒ以上３０ｐｈｒ以下の範囲内に設定され、且つ、該ナイロン短繊維の繊維径が１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲内に設定され、且つ、上記ゴムリブ側面における上記短繊維を除いた部分の算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍ以上３μｍ以下の範囲内に設定されていることを特徴とするＶリブドベルト。
請求項１記載のＶリブドベルトにおいて、
上記ゴムリブは、エチレン・プロピレン・ディエンモノマーからなることを特徴とするＶリブドベルト。
駆動プーリと、所定値以上の周方向トルクが作用したときにリミッタが切れて空回りするように構成された従動プーリと、ベルト長さ方向に延びる複数のＶ形ゴムリブがベルト幅方向に並んで形成され、該ゴムリブには短繊維が配合されているとともに、該短繊維のうちの一部が上記ゴムリブ側面に突出しているＶリブドベルトとを備え、該Ｖリブドベルトを、上記駆動プーリと上記従動プーリとの間に巻き掛けて、該駆動プーリの動力を該従動プーリに伝達するベルト伝動装置であって、
上記Ｖリブドベルトは、上記駆動プーリと従動プーリとの間に巻き掛けられて該駆動プーリにより駆動された状態にあるときに、上記従動プーリが回転不能に固定されることで、上記ゴムリブ側面と、該ゴムリブ側面と接触する上記従動プーリＶ溝表面とが互いにスリップした場合に、上記ゴムリブ側面に突出している短繊維のうちの少なくとも一部が、該スリップ面における発熱により該短繊維長さ方向に熱収縮することにより、該短繊維の突出部分が上記ゴムリブ内部に埋没することで、上記ゴムリブ側面に突出している短繊維の数が減ずるために、上記スリップ後における上記ゴムリブ側面の上記従動プーリＶ溝表面に対する見かけの動摩擦係数が該スリップ前に比べて２倍以上で且つ２．０士０．５になるように、上記短繊維がナイロン短繊維で構成され、且つ、該ナイロン短繊維の長さが０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲内に設定され、且つ、該ナイロン短繊維の配合量が１０ｐｈｒ以上３０ｐｈｒ以下の範囲内に設定され、且つ、該ナイロン短繊維の繊維径が１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲内に設定され、且つ、上記ゴムリブ側面における上記短繊維を除いた部分の算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍ以上３μｍ以下の範囲内に設定されていることを特徴とするベルト伝動装置。