JP5805622B2 - 歯付駆動ベルト - Google Patents

Description

本発明は、歯付駆動ベルトに関し、特に、オイル中での歯付ベルトの使用に関する。

歯付ベルトは、一般に、長手方向の複数の糸状耐久性インサート（「コード」（“ｃｏｄｅｓ”）とも称される）が埋め込まれたエラストマー体と、被覆布（ｃｏａｔｉｎｇ
ｆａｂｒｉｃ）によりコーティングされた複数の歯とを含む。

ベルトの構成要素の各々は、機械的耐久性に関する性能を高めることに寄与し、ベルトが故障する危険性を低減し、且つ、特定の伝達力を増大させる。

ベルトの被覆布は耐摩耗性を高め、それにより、ベルトの作用面を、ベルト歯の側部及び上部と、ベルトと相互作用するプーリのレースの側部及び底部とが擦れることによる摩耗から保護する。さらに、被覆布は、ベルトの作用面の摩擦係数を低減し、歯の変形可能性を低減し、また、特には、歯の根元を強化し、それにより、歯の損傷を回避する。

コードは、特に、ベルトに要求される機械的特性を保証することに寄与し、また、ベルト自体の弾性率に実質的に寄与し、詳細には、時間が経過してもベルトの性能を維持することを保証する。コードは、一般に、高弾性率繊維を複数回捩ることにより形成される。

また、コードは、通常、繊維と、コード自体を取り囲む本体混合物（ｂｏｄｙ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）との適合性を高めるのに適した物質により加工処理される。
最後に、本体混合物は、上記の様々な要素を結合することが可能であり、また、ベルト自体を形成する様々な要素がベルト自体の最終性能に相乗的に寄与することを保証する。

本体混合物は１以上のエラストマー材料を含み、これらの材料は、本体混合物の硬度を増大するために繊維により強化され得る。

しかし、最近のエンジンにおいて、ベルトは、オイル中で（すなわち、ベルトがブロック内部にあり、ベルトがオイル飛沫に直接接触し、又はオイル中に常に部分的に浸漬されて動作するようなシステムにて）用いられる。

この場合、「乾燥状況」（“ｄｒｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ”）にて用いられ、耐オイル性を短期間かつ低温でのみ有するように設計された駆動ベルトの材料は、オイルの吸収と本体混合物自体の膨張とを回避できない。これが、機械的特徴を低下させ、それによって、歯の損傷を生じさせることがあり、その結果、ベルトの平均寿命が短くなることがある。

特に、高温においてもオイル中で耐性を有さなければならない本体混合物にとっては、オイルの吸収を回避し又は少なくとも低減し、且つ、良好な耐摩耗性を維持することが重要である。

また、ベルトがオイルに直接接触し又はオイル中に部分的に浸漬されて用いられるシステムにおいては、エンジンオイルに燃料が混入する場合が多い。特に、オイルに高比率で混入する燃料による汚染が、オイル自体を希釈し、また、ベルトを形成する材料を攻撃し、有害である。例えば、幾つかの用途において、オイルに燃料が混入し、オイルが３０％もの燃料を含む場合がある。燃料の比率はエンジンの動作状態により変化し、エンジンが高負荷かつ低温である場合に、より高くなる。

知られているように、燃料は多くの添加物も含み、これらが、歯付ベルトの製造に一般に用いられる化合物を損傷する可能性がある。

本発明の第１の目的は、長い寿命を有し、それによって優れた機械的特性、接着特性、噛み合い精度、及びアコースティックエミッション特性を有する歯付ベルトを得ることである。

本発明のさらなる目的は、高速及び低速の両方にて、且つ、ベルトの動作温度の全範囲にて、磨滅に対する高い耐性ゆえの耐損耗性と、低い騒音レベルとを同時に有することができる歯付ベルトを得ることである。

本発明のさらなる目的は、高温にてオイルに直接接触し又はオイル中に部分的に浸漬されることに耐えられる歯付ベルトを得ることである。

本発明のさらなる目的は、ベルトが燃料混合オイルに直接接触して用いられる場合、すなわち、通常的に燃料混合オイル飛沫が存在する場合、又は、ベルトが燃料混合オイル中に部分的に浸漬される場合にベルトの膨張を回避又は低減することである。

本発明のさらなる目的は、高温における燃料混合オイル中での膨張を低減する本体混合物を得ることである。

本発明のさらなる目的は、歯付ベルトと、歯付ベルトを燃料混合オイルに直接接触させておくか、又は燃料混合オイル中に部分的に浸漬させておくための手段と備えた駆動システムであって、燃料混合オイル中での２００時間の動作後に歯付ベルトの膨張が少ない駆動システムを得ることにある。

最後に、本発明のさらなる目的は、ベルト内での繊維の配向を容易にすることができる簡単な歯付ベルトを製造するための方法を得ることにある。

本発明によれば、この目的は、請求項１に記載の歯付ベルトにより達成される。
本発明がより良好に理解されるように、ここで、添付図面を参照しつつさらに説明する。

本発明による歯付ベルトの部分斜視図である。 本発明による第１の歯付ベルトを用いた第１のタイミング制御システムの図である。 本発明による第２の歯付ベルトを用いた第２のタイミング制御システムの図である。 本発明による第３の歯付ベルトを用いた第３のタイミング制御システムの図である。 本発明による歯付ベルトを製造するためのプロセスの処理ステップの概略を示す図である。 公知のベルト及び本発明によるベルトの幅の変化を示す図である。 本発明の歯付ベルト及び公知の歯付ベルトを測定するためのテストに用いられる駆動システムである。

本文以下、「エラストマー材料は実質的に〜から成る」（“ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｔｒｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｃｏｎｓｉｓｔｓ”）という表現は、エラストマー材料が、混合物の物理的及び化学的特徴を変えることなく、つまり本発明の範囲から逸脱することなくエラストマー材料に加えられ得るわずかな比率のその他のポリマー又はコポリマーを、含み得ることを意味する。

以下では、「エラストマー材料のための添加物」（“ａｄｄｉｔｉｖｅ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｔｒｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ”）という表現は、エラストマー材料の物理的及び化学的特徴を変えるためにエラストマー材料に加えられる任意の材料を意味するものとする。

「オイル中」（“ｉｎ ｏｉｌ”）との用語は、ベルトがオイルバス中に部分的に浸漬されて又はオイルと直接接触して用いられ、使用されるベルトが（例えば、チェーン又はギヤシステムの代わりに）通常的にエンジンブロック内にあることを意味する。

「乾燥状態で」（“ｉｎ ｄｒｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ”）との用語は、ベルトがエンジンブロックの外部にあり、エンジンオイルと接触するのは偶然にのみであり、燃料混合オイルと通常的に接触しているわけではないことを意味する。

「燃料混合オイル中に、燃料混合オイル中で」（“ｉｎ ｆｕｅｌ−ｍｉｘｉｅｄ ｏｉｌ”）との用語は、歯付ベルトが、３０％よりも高い比率で燃料が含まれた混合オイルにて用いられることを意味する。

図１は、歯付ベルト１全体を示す。ベルト１は、エラストマー材料によりつくられた本体２を含み、本体２内に、長手方向の複数の糸状耐久性インサート３が埋め込まれている。本体２は、被覆布５によりコーティングされた歯部４を有する。

好ましくは、本体２は、１以上のエラストマーにより形成された混合物（本体混合物とも称する）によりつくられる。

本発明の歯付ベルトの本体を形成する混合物は、耐久性インサートに対してほぼ垂直方向に、且つ、耐久性インサートの軸により画定される面に対してほぼ平行に延在する強化繊維６を含み、これもまた図１に示されている。

繊維６は、好ましくは、１ｐｈｒ以上かつ４０ｐｈｒ以下の量加えられ、より好ましくは、１０ｐｈｒ以上かつ３０ｐｈｒ以下の量（例えば、２０ｐｈｒ）加えられる。
強化繊維６は、好ましくは、０．１ｍｍ以上かつ１０ｍｍ以下の長さを有する。

繊維６は、好ましくは、ガラス繊維、炭素繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリ酢酸ビニル繊維、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリケトン、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ポリイミド、綿、及びこれらの繊維の混合物からなる群から選択される。

繊維６は、好ましくは、０．１ｍｍ以上かつ１０ｍｍ以下の長さを有する。より好ましくは、繊維は、０．５ｍｍ以上かつ２ｍｍ以下の長さを有する。
好ましくは、繊維６は、０．１μｍ以上かつ５０μｍ以下の、より好ましくは、１μｍ以上かつ２０μｍ以下の、さらにより好ましくは、５μｍ以上かつ１５ｍｍ以下（例えば１２μｍ）の平均直径を有する。

強化繊維６は、好ましくは、芳香族ポリアミド、より好ましくは、パラアミド、例えば、テクノーラ（Ｔｅｃｈｎｏｒａ）（著作権）繊維が有利に用いられ得る。これらの繊維は混合物に接着されることも可能であり、この接着は、例えば、レゾルシノールホルムアルデヒドラテックス（ＲＦＬ）処理により、又は、エポキシ樹脂、イソシアネート又は接着剤により行われ得る。例えば、用いられるラテックスは、ビニルピリジン‐スチレンブタジエンコポリマー（ＶＰ‐ＳＢＲ）を含み得る。

アラミド繊維（例えば、テイジン社（Ｔｅｉｊｎ）の１ｍｍ長さのテクノーラ（Ｔｅｃｈｎｏｒａ）繊維が特に有効であることが分かっている。
繊維６を用いることにより、本体を形成する混合物の機械的特徴と、それにより歯付ベルトの機械的特徴とをさらに増大することが可能になり、こうして、ベルトの膨張と拡大とが低減される。

本発明の歯付ベルト１は公知の製造プロセスを用いてつくられるが、このプロセスは、繊維６が耐久性インサートの方向に対して横方向に配置されるように変更される。
本発明によれば、歯付ベルトの製造プロセスは、繊維が充填された混合物がカレンダを通過し、それにより、繊維がカレンダリングの方向に配置された材料ストリップが形成される工程を含む。そして、カレンダリングの方向に向けられた繊維を有する混合物がローラ上に収集される。

次いで、図５に示すように、混合物のストリップ１００がローラ１０１により巻き出され、そして、第１の方向に沿って、且つ、ほぼ正方形の部分１０２にカットされる。その後、この正方形部分１０２は、連続ストリップ１０３を形成するように、第２の方向、すなわち垂直方向にて接合され、ストリップ１０３は第２のローラ１０４に巻きつけられる。

従って、第２のローラ１０４は、巻戻し方向に対して垂直の方向に繊維を有する。そして、先のステップにて形成されたストリップから巻き戻されたエラストマー材料は、歯付ベルトのための公知の製造プロセスに従って円筒状加硫装置に配置される。しかし、繊維は、歯付ベルト内に、本発明に従って（すなわち、耐久性インサートに対してほぼ垂直の方向に、且つ、耐久性インサートの軸により画定された面に対してほぼ平行に）配置されることになる。

好ましくは、本体混合物は、ニトリル基含有モノマー及びジエンから形成された１以上のコポリマーを含む。
ニトリル基含有モノマーは、好ましくは、最終コポリマー全量に対して３４重量％以上かつ６０重量％以下含まれる。

以下では、アクリロニトリルユニットに関する比率の全ては重量パーセントであるとする。より好ましくは、ニトリル基含有モノマーは、３４重量％以上かつ５３重量％以下含まれる。さらにより好ましくは、ニトリル基含有モノマーは、４９重量％以上かつ５１重量％以下で、例えば５０重量％含まれる。

より好ましくは、用いられるコポリマー／複数のコポリマーは、ニトリルゴム（好ましくは、ＮＢＲとして知られているアクリロニトリルブタジエンゴム）である。さらにより好ましくは、これらのコポリマーは、ＨＮＢＲとして知られる水素化アクリロニトリルブタジエンであり、又は、ＸＨＮＢＲ（すなわち、カルボキシ化及び水素化されたアクリロニトリルブタジエン）であってもよい。

好ましくは、用いられるＨＮＢＲは高い水素化度を有し、例えば、いわゆる完全飽和ＨＮＢＲ（すなわち、二重結合残存率が最大で０．９％のＨＮＢＲ）を用いることができる。しかし、不飽和度がより低いＨＮＢＲ（例えば、飽和度が４％又は５．５％のＨＮＢＲ、いわゆる部分飽和ＨＮＢＲ）を代わりに用いてもよい。

歯付ベルトの本体混合物として用いられ得るだけでなく、歯付きベルトの様々な構成要素の様々な処理剤として用いられ得るＨＮＢＲコポリマーの幾つかの例は、ランクセス社（Ｌａｎｘｅｓｓ）により製造されたテルバン（ＴＨＥＲＢＡＮ）製品群に含まれるコポリマーである。これらの製品は、例えば、ニトリル基含有量が３４％で水素化度が最大で０．９％のＴＨＥＲＢＡＮ
３４０７、ニトリル基含有量が３４％で不飽和度が最大で０．９％のＴＨＥＲＢＡＮ ３４０６、ニトリル基含有量が３６％で不飽和度が最大で０．９％のＴＨＥＲＢＡＮ ３６０７、ニトリル基含有量が３４％で不飽和度が最大で４％のＴＨＥＲＢＡＮ
３４４６、ニトリル基含有量が３４％で不飽和度が最大で５．５％のＴＨＥＲＢＡＮ ３４４７、ニトリル基含有量が３６％で不飽和度が最大で２％のＴＨＥＲＢＡＮ ３６２７、ニトリル基含有量が３６％で不飽和度が最大で２％のＴＨＥＲＢＡＮ
３６２９、及び、ニトリル基含有量が３９％で不飽和度が最大で０．９％のＴＨＥＲＢＡＮ ３９０７である。

また、日本ゼオン社（Ｎｉｐｐｏｎ Ｚｅｏｎ）により製造されたＨＮＢＲ（商品名ゼットポール（ＺＥＴＰＯＬ））を代替として用いることも可能である。特に、ニトリル基含有量が３６％で不飽和度が最大で０．９％のＺＥＴＰＯＬ
２０００、ニトリル基含有量が３６％で不飽和度が最大で０．９％のＺＥＴＰＯＬ ２０００Ｌ、ニトリル基含有量が３６％で不飽和度が最大で４％のＺＥＴＰＯＬ ２０１０、ニトリル基含有量が３６％で不飽和度が最大で４％のＺＥＴＰＯＬ
２０１０Ｌ、ニトリル基含有量が３６％で不飽和度が最大で４％のＺＥＴＰＯＬ ２０１０Ｈ、ニトリル基含有量が３６％で不飽和度が最大で５．５％のＺＥＴＰＯＬ ２０２０、ニトリル基含有量が３６％で不飽和度が最大で５．５％のＺＥＴＰＯＬ
２０２０Ｌである。

ジエンモノマー及びニトリル基含有モノマーから得られる１以上のコポリマーの混合物により形成されるポリマーが、さらにより好ましくは用いられる。このようなコポリマーの１以上が、好ましくは、不飽和カルボン酸の酸又は塩に加えられる。

不飽和カルボン酸は、より好ましくは、メタクリル酸又はアクリル酸であり、前記塩は、メタクリル酸又はアクリル酸の亜鉛塩である。さらにより好ましくは、メタクリル酸の亜鉛塩が用いられる。さらにより好ましくは、メタクリル酸の亜鉛塩が、１０％以上かつ６０％以上の量加えられる。

例えば、以下のエラストマーが好ましくは用いられる。これらは、ゼオン社（Ｚｅｏｎ）により販売されている、商品名ＺＳＣ １２９５、ＺＳＣ
２０９５、ＺＳＣ ２１９５、ＺＳＣ ２２９５、ＺＳＣ ２２９５Ｌ、ＺＳＣ ２２９５Ｒ、及びＺＳＣ ２３９５である。より有利には、ＺＳＣ ２０９５が用いられる。

特に、先に記載したＨＮＢＲ（すなわち、ＺＥＴＰＯＬ及び／又はＴＨＥＲＢＡＮ）の一部又は全部を、不飽和カルボン酸及び酸化亜鉛を含むＺＳＣに替えること、及び／又は、不飽和カルボン酸の塩を含むＴＨＥＲＢＡＮ ＡＲＴに替えることが可能である。

第１のエラストマー材料における混合物は、その他の従来の添加物、例えば、強化剤、充填材、顔料、ステアリン酸、促進剤、加硫剤、酸化防止剤、活性剤、開始剤、可塑剤、ワックス、早期加硫防止剤、劣化防止剤、プロセスオイルなども含み得る。

好ましくは、充填材としてカーボンブラックを用いることができ、好ましくは、カーボンブラックは０ｐｈｒ以上かつ８０ｐｈｒ以下の量（より好ましくは約４０ｐｈｒの量）加えられ得る。好ましくは、強化白色充填材（例えば、タルク、炭酸カルシウム、シリカ及びシリケートが、好ましくは０ｐｈｒ以上かつ８０ｐｈｒ以下の量（好ましくは、約４０ｐｈｒ）加えられる。また、シランも有利に用いられることができ、その量は、０ｐｈｒ以上かつ５ｐｈｒ以下である。

好ましくは、酸化亜鉛及び酸化マグネシウムが加えられ、その量は、好ましくは０ｐｈｒ以上かつ１５ｐｈｒ以下である。
好ましくは、エステル可塑剤（例えば、トリメリテート又はエーテルエステル）が加えられ、その量は、好ましくは０ｐｈｒ以上かつ２０ｐｈｒ以下である。

好ましくは、加硫助剤（例えば、トリアリルシアヌレート）、有機又は無機メタクリレート（例えば金属塩）が加えられ、その量は、好ましくは０ｐｈｒ以上かつ２０ｐｈｒ以下の範囲である。或いは、有機過酸化物（例えば、イソプロピルベンゼンパーオキサイド）が、好ましくは０ｐｈｒ以上かつ１５ｐｈｒ以下の量加えられる。

歯部４の被覆布５、又は、任意的に裏面７に用いられる被覆布は、１以上の層を含むことができ、また、様々な製織技術（例えば、２×２綾織りとして知られる製織技術）により得られる。或いは、被覆布５を、機械的接着性を高めるために少なくとも１つの粗面を得ることを可能にする製織方法により得ることも可能である。

歯の被覆布５は、好ましくは、脂肪族ポリアミド又は芳香族ポリアミドを含み、より好ましくは、芳香族ポリアミド（アラミド）を含む。

用いられる被覆布は、好ましくは、織り（ｗｅａｖｅ）と縦糸とから成る複合構造を有する。織りは織糸から成り、織糸の各々が、芯としての弾性糸と、この弾性糸に巻きつけられた少なくとも１対の複合糸とにより形成されている。複合糸の各々が、高耐熱性且つ高耐機械性の糸と、この高耐熱性且つ高耐機械性の糸に巻きつけられた少なくとも１つのカバー糸とを含む。複合糸の各々が、好ましくは、高耐熱性且つ高耐機械性の糸と、この高耐熱性−高耐機械性の糸に巻き付けられた１対のカバー糸とを含む。弾性糸は、好ましくはポリウレタンである。高耐熱性且つ高耐機械性の糸は、好ましくは、パラ型芳香族ポリアミドによりつくられる。

被覆布５は、一般に、第１の処理剤及び第２の処理剤により加工処理される。好ましくは、被覆布５は、一般に、ＲＦＬ（レゾルシノール−ホルムアルデヒドラテックス）を含む第１の処理剤により処理される。

好ましくは、被覆布５は、フッ素化プラストマー（例えばＰＴＦＥ）及びエラストマー（例えば本体混合物に用いられた材料と類似の材料）を含む第２の処理剤にさらされる。
好ましくは、ニトリル基含有モノマー及びジエンにより形成される１以上のコポリマーが用いられる。

ニトリル基含有モノマーは、好ましくは、最終コポリマー全量に対して３４％以上かつ６０％以下の割合である。より好ましくは、ニトリル基含有モノマーは、最終コポリマーに対して３４重量％以上かつ５３重量％以下である。さらにより好ましくは、ニトリル基含有モノマーは、最終コポリマーに対して４９重量％以上かつ５１重量％以下含まれる。

より好ましくは、用いられるコポリマー／複数のコポリマーは、ニトリルゴム、好ましくは、ＮＢＲとして知られているアクリロニトリルブタジエンゴムである。さらにより好ましくは、これらのコポリマーは、ＨＮＢＲとして知られている水素化アクリロニトリルブタジエンゴムであり、又は、ＸＨＮＢＲ、すなわち、カルボキシル化及び水素化されたアクリロニトリルブタジエンゴムである。

カバー層をつくる材料の量を適切に選択することにより、第２の処理剤が、被覆布自体とは異なり且つ別個であるカバー層を形成し得る。このカバー層を、本文以下、耐久性層８とも称する。この耐久性層８は、ＥＰ１１５７８１３（欧州特許第１１５７８１３号明細書）に開示されているタイプの耐久性層である。耐久性層８はベルトの作用面を形成し、これにより耐摩耗性がさらに増大し、また、オイルの吸収を回避する。

好ましくは、耐久性層中に存在するフッ素化プラストマーの量（ｐｈｒ）は、フッ素化エラストマーと第２のエラストマー材料との合計量よりも多い。耐久性層８の厚さは、好ましくは、０．０３ｍｍ以上かつ０．２ｍｍ以下である。

耐久性層８は被覆布５上に様々な方法で配置され得る。好ましくは、カレンダリング工程により配置される。被覆布５と耐久性層８との間に、接着材料が、耐久性層８の被覆布５上への接着性を高めるために配置され得る。耐久性層８は、要求される耐久性を保証するために、好ましくは５０ｇ／ｍ^２以上かつ１２０ｇ／ｍ^２以下の重量を有する。

歯付ベルトの裏面も、好ましくは被覆布５によりコーティングされる。この被覆布は、好ましくは、脂肪族ポリアミド又は芳香族ポリアミドにより、より好ましくは、高耐熱性及び高靭性のポリアミド６／６により形成される。

裏面の被覆布８は、好ましくは、先に記載した歯部の被覆布と同一である。裏面の被覆布８も、好ましくは耐久性層によりコーティングされる。より好ましくは、裏面の被覆布を覆う耐久性層は、歯部の被覆布５を覆う耐久性層と同一である。

耐久性インサート３（耐久性インサートとも称す）が有利に用いられ得る。このインサートは、ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維、ＰＢＯ繊維から成る群から選択される材料からつくられる。また、いわゆる「ハイブリッド」（“ｈｙｂｒｉｄ”）タイプのコード、すなわち、上記の材料から有利に選択される様々な材料からつくられたフィラメントを含むコードも用いられ得る。

コードは、好ましくは、高弾性率ガラス繊維（例えば２２．５ ３×１８の構造）からつくられる。コードを形成する繊維は、好ましくは、日本板硝子社の国際公開第２００４／０５７０９９号パンフレットに開示されているプロセスを用いて、水溶性過酸化物により加硫されたＨＮＢＲラテックスにより処理される。

従って、この処理剤は、好ましくは処理液を含み、この処理液は、好ましくは水性接着剤（従って、５０％より多くの水）を含む。この水性接着材は、エラストマー材料ラテックス及び加硫助剤を含む。

本発明ベルトは、オイルに直接接触し又はオイル中に部分的に浸漬されるシステムにて用いられることに特に適している。特に、ベルトがブロック内部の従来のギヤ又はチェーンシステムの代わりに用いられる場合、ベルトがその寿命全体にわたってオイル飛沫との連続的な接触に晒され、又は部分的にでもオイルバス中に浸漬されるシステムにて最適な結果が得られた。

この場合、第１の処理剤及び／又は第２の処理剤が、裏面７にも（裏面の被覆布５が存在するならば）有利に施される。この場合、処理剤８は、歯付ベルト１の裏面７の側でもオイルの浸透の回避を可能にし、そして、ベルトの裏面７がシュー又はテンショナと接触する制御システムにて歯付ベルト１が用いられる場合に特に有利になる。実際、これらのシステムにおいては、オイルが、ベルトに接触するシュー又はテンショナの接触面とベルト自体の裏面との間に差し挟まれた状態にあるため、本体を形成する混合物内へのオイル浸透が促進される。

歯付ベルト１は、好ましくは、全ての外面が（特には、本体混合物がオイルの攻撃に、より多く露出される側部１０が）、耐膨張性のゴム（例えば、ＥＮＤＵＲＬＡＳＴ（ロード社（Ｌｏｒｄ）の登録商標））により処理される。

本発明のベルト１は、例えば、図２に示されているタイプの自動車のためのタイミング制御システムにて用いられる。タイミング制御システムの全体が、図２に符号１１により示されており、駆動シャフト（図示せず）に堅固に固定された駆動プーリ１２、第１及び第２の従動（被駆動）プーリ（１３ａ，１３ｂ）、及び、歯付ベルトのテンショニングのためのテンショナ１４を備えている。

図３に示されている第２の別の実施形態によれば、符号２０が、本発明の歯付ベルトを示す。この歯付ベルトは両面に歯部を有しており、符号２０が両方の歯部を覆う耐久性被覆布を示す。

歯付ベルト２０は、例えば、図３に示されているタイプの自動車のためのタイミング制御システムにて用いられ得る。タイミング制御システムの全体が、図３に符号２１により示されており、駆動シャフト（図示せず）に堅固に固定された駆動プーリ２２、第１、第２及び第３の従動（被駆動）プーリ（２３ａ，２３ｂ，２４）を備えている。

図４に示されている本発明の第３の別の実施形態によれば、本発明の歯付ベルト３０が、タイミング制御システム（全体を図４に符号３１で示す）にて有利に用いられる。タイミング制御システム３１は、駆動シャフト（図示せず）に堅固に固定された駆動プーリ３２、第１及び第２の従動（被駆動）プーリ（３３ａ，３３ｂ）、シューテンショナ３４及びシュー３５を備えている。

特に、本発明の歯付ベルトが、「バランスシャフト」（“ｂａｌａｎｃｅ ｓｈａｆｔ”）として一般に知られている駆動システムにて用いられる場合に特に有効であることが分かった。

使用される際に、歯付ベルト１、歯付ベルト２０及び歯付ベルト３０は、それぞれの制御システム１１、制御システム２１及び制御システム３１にて、オイルと直接接触する。

図２及び図４は、バランスカウンターシャフトのハンドリングに関する制御システムを示すものであるが、本発明による歯付ベルトは、いわゆるカム対カム（“ｃａｍ ｔｏ ｃａｍ”）システム、又はオイルポンプのハンドリングのためにも用いられ得ることが明らかである。これらの場合、使用される際に、ベルトはオイルバス中に部分的に浸漬されることになる。

さらに、本発明のベルトは、カムのハンドリングのための、及び、ディーゼルエンジンの噴射ポンプのハンドリングのためのメインドライブにても用いられ得る。

本発明による歯付ベルト内での繊維の配置により、オイルに対する有効なバリアを得ることが可能になり、従って、自動車での使用のために実行される耐久テストに歯付ベルトが合格することが可能になり、従って、オイルと接触して用いられる場合の歯付ベルトの問題の全て（詳細には、機械的特性の低減、接着性の低減、有効な噛合いの低減、及び、耐摩耗性の低減）が回避されることが実験により確認された。

また、本発明の歯付ベルトを用いることにより、歯付ベルトがエンジンブロック内で燃料混合オイルと連続的に接触して使用される場合のベルトの膨張と拡大とを低減できることが確認された。

本発明によりつくられる歯付ベルトの特性の分析から、この歯付ベルトにより得られる利点は明らかである。
特に、本体混合物の繊維が、耐久性インサートに対してほぼ垂直の方向に、且つ、耐久性インサートの軸により画定される面に対してほぼ平行に延在する場合、ベルトの耐摩耗性がさらに増大され、歯付ベルトは、ベルトがオイルに高温にて直接接触し又は部分的に浸漬されるシステムにて用いられる場合でも、驚くべきことに、ベルトの２５０，０００ｋｍの動作継続をシミュレーションする耐久試験にも耐えられることが分かった。また同時に、動作中、ベルトの騒音レベルは、高速及び低速の両方にて、及び、動作温度範囲の全体にて低いものとなった。

また、本発明のベルトは、特に燃料混合オイル中で使用する場合、膨張が非常に少ない。
本発明の例として幾つかの実施形態を開示してきたが、当業者は、歯付ベルトの繊維の種類、繊維を形成する材料、及び、本体混合物及びその他の構成要素を、本発明の範囲から逸脱せずに変更し得ることが明らかである。ここで、本発明による歯付ベルトを、例を用いてさらに説明する。これらの例は、本発明を限定するものではない。

例示
標準的なベルトは既にテストした。全てのベルトは、５０％のニトリルユニットを有するＨＮＢＲからつくられた本体混合物を含む。本体混合物は、２０ｐｈｒの強化繊維（テイジン社（Ｔｅｉｊｎ）の１ｍｍ長さのテクノーラ（Ｔｅｃｈｎｏｒａ）繊維）により強化されている。

歯部を覆う被覆布は、２×２綾織り構造、及び、織り（ｗｅａｖｅ）と縦糸とから成る構造を有する。織りは織糸から成り、織糸の各々が、芯としての弾性糸と、この弾性糸に巻きつけられた１対の複合糸とにより形成されている。複合糸の各々が、高耐熱性且つ高耐機械性の糸と、この高耐熱性且つ高耐機械性の糸に巻きつけられた少なくとも１つのカバー糸とを含む。複合糸の各々が、好ましくは、高耐熱性且つ高耐機械性の糸と、この高耐熱性且つ高耐機械性の糸に巻き付けられた１対のカバー糸とを含む。弾性糸はポリウレタンからつくられる。高耐熱性且つ高耐機械性の糸は、パラ型芳香族ポリアミドからつくられる。被覆布は、欧州特許第１１５７８１３号明細書に開示されている組成物に従った５０％のニトリルユニット及びＰＴＦＥを有するＨＮＢＲ拡散化合物を用いて処理される。

コードは、ｋガラスからつくられている。

標準的なベルトと本発明のベルトとの試験における違いは、本体混合物の繊維の配向のみである。本体混合物のために、又はベルトのその他の構成要素の製造のために様々な材料を用いることにより、最終的なベルトの拡大に関して量的に異なる結果が得られるであろうことは明らかである。しかし、驚くべきことに、請求項１に記載したように繊維を配置すると、繊維を公知技術に従って（すなわち、ベルトをプーリに巻きつける長手方向に）配置した場合のベルトの拡大と比較して、生じるベルトの拡大が、いかなる場合にも、燃料混合オイルの吸収が低減された結果に従ったものとなる。

膨張の検証テストを、アウディ社のＦＳＩエンジン２．０リットル（２．０Ｌ ＡＵＤＩ ＦＳＩ）のカウンターシャフトドライブにて、３０００ｒｐｍ（毎分回転）、１００％負荷、約４８時間の試験実行期間で実施し、その後、ベルトを引き出してベルトの拡大を測定する。これにより、ベルトに吸収された燃料混合オイルの量が測定される。

用いられた駆動システムを図７に符号２００で示す。駆動システム２００は、駆動プーリ２０１、カウンターシャフトプーリ２０２、伝達プーリ２０３及び歯付ベルト２０４を含む。駆動システムはブロック２０５内に配置され、さらに、シューテンショナ２０６及びスペーサ要素２０７を含む。
伝達システムを形成するプーリの歯の数を表１に示す。

ベルトは、０８４ＲＯＬ１００として公知であり、歯数が８４で８ｍｍのステップ及び１０ｍｍの幅を有するベルトである。
各試験期間にて、オイルの温度は、最初の３６時間は８０℃であり、その後の１２時間は１２０℃である。燃料の量は可変であったが、いずれの場合にも、試験の幾つかの段階にて３０％を超えた。

本発明による歯付ベルトは、燃料混合オイルの吸収の低減により膨張したが、機械的特性は最適な状態を維持し、空気中での熱老化後でさえも良好な状態が維持されるのは驚くべきことである。これは、本発明の歯付ベルト及び公知の歯付ベルトの幾つかの試験で得られた値を比較した図６のグラフに見られる。

用いられた試験、駆動システム、又は、ベルトを形成する様々な構成要素に関係なく、最終的な拡大の低減が得られた。

しかし、ベルトがオイルに直接接触し、又はオイル中に部分的に浸漬されて動作する駆動システムのための最適な結果は、５０％のアクリロニトリルユニットを有するＨＮＢＲ本体混合物を歯付ベルトがさらに含む場合に、図６に見られるように得られた。

さらに、このベルトの場合、最適な結果が、被覆布をＲＦＬで処理し、次いで、欧州特許第１１５７８１３号明細書に開示されているような第２の処理剤で処理することによっても得られた（欧州特許第１１５７８１３号明細書においても、５０％のアクリロニトリルユニットを有するＨＮＢＲをエラストマー材料として使用している）。

従って、本体混合物を形成する材料と被覆布との特定の組合せを、耐久性インサートに対してほぼ垂直の方向に、且つ、耐久性インサートの軸により画定される面に対してほぼ平行に延在する繊維を含む本体混合物をベルトが有するという事実と組み合せることにより、公知のベルトよりも平均寿命が長いベルトを得ることが可能になる。

１、２０、３０、２０４ 歯付ベルト
２ 本体
３ 糸状耐久性インサート
４ 歯部
５ 被覆布
６ 強化繊維
１１、２１、３１ タイミング制御システム
２００ 駆動システム

Claims (11)

1. 駆動システムに用いられ、少なくとも一部が３０％よりも高い比率で燃料が含まれた燃料混合オイルに浸漬される歯付駆動ベルトであって、
   第１のエラストマー材料によりつくられた本体と、
   被覆布によりコーティングされた歯部と、
   前記歯付駆動ベルトの前記本体内に前記歯付駆動ベルトを巻きつける方向に埋め込まれた複数の耐久性インサートとを備え、
   前記第１のエラストマー材料が、前記耐久性インサートに対してほぼ垂直で、且つ、前記耐久性インサートの軸により画定される面に対してほぼ平行な方向に延在する繊維を含み、
   前記繊維が、０．５ｍｍ以上かつ２ｍｍ未満の長さを有するとともに１μｍ以上かつ２０μｍ以下の平均直径を有することを特徴とする歯付駆動ベルト。
2. 前記繊維が、前記第１のエラストマー材料内に、１ｐｈｒ以上かつ４０ｐｈｒ以下の量存在することを特徴とする請求項１に記載の歯付駆動ベルト。
3. 前記繊維が、前記第１のエラストマー材料内に、１０ｐｈｒ以上かつ３０ｐｈｒ以下の量存在することを特徴とする請求項２に記載の歯付駆動ベルト。
4. 前記繊維が、ガラス繊維、炭素繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリ酢酸ビニル繊維、ＰＴＦＥ、ポリケトン、ＰＢＯ、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ポリイミド、綿、及びこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の歯付駆動ベルト。
5. 前記繊維が接着されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の歯付駆動ベルト。
6. 前記第１のエラストマー材料がジエンモノマー及びニトリル基含有モノマーから得られることを特徴とする請求項１に記載の歯付駆動ベルト。
7. 前記ニトリル基の比率が３４重量％以上かつ５３重量％以下であることを特徴とする請求項６に記載の歯付駆動ベルト。
8. 前記ニトリル基の比率が４９重量％以上かつ５１重量％以下であることを特徴とする請求項６に記載の歯付駆動ベルト。
9. 前記第１のエラストマー材料が、ＮＢＲ、ＨＮＢＲ、ＸＨＮＢＲ、又はこれらの混合物から成る群から選択されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の歯付駆動ベルト。
10. 前記第１のエラストマー材料が、不飽和カルボン酸及び／又は不飽和カルボン酸の塩が加えられたポリマーを含むことを特徴とする請求項６に記載の歯付駆動ベルト。
11. 前記不飽和カルボン酸がメタクリル酸又はアクリル酸であり、前記塩がメタクリル酸又はアクリル酸の亜鉛塩であることを特徴とする請求項１０に記載の歯付駆動ベルト。

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