JP5886215B2 - Ｖリブドベルト - Google Patents

Description

本発明は自動車エンジン補機駆動に用いられるＶリブドベルトに係り、詳しくは該Ｖリブドベルトの屈曲損失（ロス）を少なくしてエンジンのトルクロス（燃費）を低減することができるＶリブドベルトに関する。

自動車エンジン等の補機駆動に用いられる動力伝動ベルトは、ローエッジベルト（Ｖベルト）からＶリブドベルトへと変遷している。特に、エチレン・α−オレフィンエラストマー（例えばＥＰＤＭ）を主成分としたゴム組成物からなるＶリブドベルトが、クロロプレンゴム（ＣＲ）に対し耐久性（耐熱、耐寒）が良好であり、また、ハロゲンを含まないことから主流となっている。そして、ＥＰＤＭを用いることにより耐久性が十分に確保されたことから、それ以降は耐発音性（特に注水時での発音）の向上を目的とした開発が主として行なわれてきた（例えば、特許文献１）。

ところで、近年では耐久性や耐発音性以外に、Ｖリブドベルトを用いたベルト伝動システム、例えば、自動車エンジン補機駆動システムにおいて、駆動軸と従動軸との間でのＶリブドベルトのトルクロスを抑制して燃費を少なくしたいという要請がある。特に、排気量が小さい軽自動車や小型自動車は質量、スペース、コストの制約が厳しく、燃費改善アイテムが限られていることから、この種の自動車において燃費低減の強い要請がある。

この燃費低減を目的として、例えば、特許文献２には、ベルトの厚みを薄くするとともに、心線にはエチレン−２，６−ナフタレートを使用し、ベルトの引張弾性率が１４，０００〜１７，０００Ｎ／リブのＶリブドベルトが開示されている。これによると、ベルトの弾性率を下げることなくベルトの厚みを薄くすることが可能となり、厚みを薄くすることでベルトの耐屈曲疲労性が向上し、トルクロスを小さくしてエンジンの燃費を低減することができると記載されている。

また、特許文献３には、圧縮層を形成するゴム組成物がエチレン・α−オレフィンエラストマーを主成分とし、該圧縮層の、初期歪０．１％、周波数１０Ｈｚ、歪０．５％の条件で動的粘弾性を測定したときの４０℃におけるｔａｎδ（損失正接）が０．１５０未満のＶリブドベルトが開示されている。これによると、ベルト駆動時の圧縮ゴム層の内部損失（自己発熱）を小さくしてトルクロスを低減することができると記載されている。

特開２００７−２３２２０５号公報 特開平１１−６５４７号公報 特開２０１０−２７６１２７号公報

確かに、ベルト走行時のトルクロスを低減する手段として、特許文献２のようにベルトの厚みを薄くしたり、特許文献３のように圧縮ゴム層のｔａｎδを小さくしたりして内部損失を下げることは有効である。

しかしながら、これらの手段だけではトルクロスを十分に低減することができない。すなわち、ベルトは心線を中心に曲がるため、伸張層と圧縮層との間に埋設される心線の位置（ベルト厚み方向の位置）がベルト外周（背面）側にあると、ベルトがプーリに巻き付いたときの心線の曲げ応力が大きくなり、屈曲損失が増大してトルクロスが大きくなる。また、圧縮層の厚みや、圧縮層を形成するリブの大きさ（リブ高さ、リブピッチに関係）もトルクロスに影響を及ぼす因子の１つであり、これが大きいと圧縮層を曲げるのに要する応力（圧縮応力）が高くなったり、圧縮層を形成するゴム組成物のｔａｎδが同じでも、圧縮変形に起因する内部損失が増大してトルクロスが大きくなったりする。更に、ベルト幅も重要であり、この幅が大きいとベルトの屈曲損失が高くなってトルクロスが増大する傾向にある。

具体的に、特許文献２のＶリブドベルトでは、リブピッチが３．５６ｍｍ、リブ高さが２．９ｍｍ（段落[００３２]参照）とリブ形状を大きくしているため、ベルト厚みを薄くしてもトルクロスを十分に低減することができなかった。また、特許文献３のＶリブドベルトでは、圧縮層を形成するゴム組成物のｔａｎδを小さくしてトルクロスの低減を図るものの、それだけでは十分とはいえなかった。

そこで、本発明は、ベルトの屈曲損失を少なくしてエンジンのトルクロスを低減するとともに、ベルトの伝達性能を維持することができるＶリブドベルトの提供を目的とする。

上記課題を解決するための第１の発明は、プーリ間に巻き掛けられて使用されるＶリブドベルトであって、当該Ｖリブドベルト背面を形成する伸張層と、前記伸張層の一方面に設けられ、当該Ｖリブドベルトの長手方向に沿って互いに平行して延びる複数のリブを有する圧縮層と、前記伸張層と前記圧縮層との間に当該Ｖリブドベルト長手方向に沿って埋設される心線とを備え、前記心線の前記リブ側の外周部から前記リブの先端部までの距離が２．０〜２．６ｍｍ、かつ、前記心線の前記リブ側の外周部から前記リブの底部までの距離が０．３〜１．２ｍｍであることを特徴としている。

上記の構成によれば、心線のリブ側の外周部（以下、心線底部）からリブの先端部までの距離を、２．０〜２．６ｍｍの範囲に設定することで圧縮層の厚みを薄くすることができ、Ｖリブドベルトをプーリ間に巻き掛けた時の圧縮層の応力（圧縮応力）や内部損失を小さくしてトルクロスを低減することができる。また、心線底部からリブの底部までの距離を０．３〜１．２ｍｍの範囲に設定することで、Ｖリブドベルトをプーリ間に巻き掛けた時の心線の曲げ応力を小さく（屈曲損失を少なく）してトルクロスを低減することができる。

また、第２の発明は、第１の発明に係るＶリブドベルトにおいて、前記リブの幅（リブピッチ）を２．０〜３．０ｍｍとし、前記リブの底部から前記リブの先端部までの距離（リブ高さ）を１．１〜１．８ｍｍとしたことを特徴としている。

上記の構成によれば、リブ幅（リブピッチ）とリブの底部からリブの先端部までの距離（リブ高さ）を、従来（特許文献２）よりも小さい範囲に設定することで圧縮層を形成するリブ形状を小さくすることができ、リブの圧縮変形に起因する内部損失や、リブの圧縮応力を小さくしてトルクロスを低減することができる。
また、本発明では、上記Ｖリブドベルトにおいて、前記リブの幅が、２．３４ｍｍであり、前記心線の前記リブ側の外周部から前記リブの先端部までの距離が２．３〜２．６ｍｍ、かつ、前記心線の前記リブ側の外周部から前記リブの底部までの距離が０．８〜１．１ｍｍであることを特徴としてもよい。

また、第３の発明は、第１又は第２の発明に係るＶリブドベルトにおいて、前記心線の中央からＶリブドベルト背面までの距離が、０．６〜１．５ｍｍであることを特徴としている。

上記構成のように、心線の中央からＶリブドベルト背面までの距離を、０．６〜１．５ｍｍの範囲にすることにより、伸張層の引張応力を小さくしてトルクロスを低減することができる。

また、第４の発明は、第１〜第３の発明の何れかに係るＶリブドベルトにおいて、前記心線の直径が、０．６〜１．２５ｍｍであることを特徴としている。

上記構成のように、心線の直径を、０．６〜１．２５ｍｍの範囲にすることにより、Ｖリブドベルト自体の強力や引張応力を保持しつつ、心線自体の曲げ応力が大きくなり過ぎることによるトルクロスの増大を防止することができる。

また、第５の発明は第１〜第４の発明の何れかに係るＶリブドベルトにおいて、前記リブの先端部のエッジは角形状であることを特徴としている。

上記の構成によれば、リブの先端部のエッジを角形状としているので、リブとプーリの溝とが接触する面積を大きくすることができ、伝達性能を維持することができる。

また、第６の発明は、第１〜第５の発明の何れかに係るＶリブドベルトにおいて、前記伸張層がゴム組成物で形成されることを特徴としている。

上記の構成によれば、伸張層をゴム組成物で形成することで従来使用されてきた帆布に比べて伸びやすくなり、Ｖリブドベルトがプーリに巻き付いた時の伸張層の引張応力を小さくすることができ、これによりＶリブドベルトの屈曲損失を少なくしてトルクロスを低減することができる。

ベルトの屈曲損失を少なくしてエンジンのトルクロスを低減するとともに、ベルトの伝達性能を維持することができるＶリブドベルトを提供することができる。

本実施形態に係るＶリブドベルトの概略説明図である。 本実施形態に係るＶリブドベルトのＡ−Ａ’断面図である。 本実施形態に係るＶリブドベルトの幅方向の簡略断面図である。 本実施形態に係るＶリブドベルトのリブ形状と従来のＶリブドベルトのリブ形状の比較説明図である。 本実施形態に係るＶリブドベルトの心線の位置に関する説明図である。 実施例に係るＶリブドベルトのトルクロスの測定方法及び伝達性能の測定方法に関する説明図である。 実施例に係るＶリブドベルトのベルト張力に対するトルクロスの測定結果を記した図である。 その他の実施形態に係るＶリブドベルトの断面図である。 その他の実施形態に係るＶリブドベルトの断面図である。

（実施形態）
以下、図面を参照しつつ、本願発明に係るＶリブドベルトの実施形態を説明する。

本実施形態に係るＶリブドベルト１は、図１に示すように、エンジン補機駆動システムなどの動力伝動システムにおいて、例えば、駆動プーリ２と従動プーリ３との間に巻き掛けられて使用される。

（Ｖリブドベルト１の構成）
本実施形態のＶリブドベルト１は、図２に示すように、ゴム組成物で構成され、Ｖリブドベルト背面１Ａを形成する伸張層１１と、伸張層１１の一方面に設けられ、Ｖリブドベルト長手方向Ｍに沿って互いに平行して延びる複数のリブ１３を有する圧縮層１２と、伸張層１１と圧縮層１２との間にＶリブドベルト長手方向Ｍに沿って埋設される心線１４と、伸張層１１と圧縮層１２との間に接着層１５とを備えている。なお、接着層１５は、必須のものではなく、心線１４、伸張層１１及び圧縮層１２の接着性を向上させる目的で設けられるものであり、本実施形態のように接着層１５と伸張層１１との間に心線１４を埋設する形態の他に、接着層１５に心線１４を埋設する形態でもよく、圧縮層１２と接着層１５との間に心線１４を埋設する形態であってもよい。

また、図２に示すＶリブドベルト１は、伸張層１１と、この伸張層１１の下層に配置される接着層１５と、さらにその下層に配置され短繊維１６を含有するゴム組成物で形成された圧縮層１２とを備えて構成されている。換言すれば、Ｖリブドベルト１は、伸張層１１、接着層１５、及び圧縮層１２の３層でゴム層が構成されており、圧縮層１２が内層を構成している。なお、接着層１５及び圧縮層１２が内層を構成しているものとして定義されてもよい。また、心線１４は、Ｖリブドベルト長手方向Ｍに沿ってＶリブドベルト１本体内に埋設されるように配置されており、その半分が伸張層１１に埋設し、残りの半分が接着層１５に埋設した状態で配置されている。そして、圧縮層１２には、Ｖリブドベルト幅方向Ｎの断面が略台形形状でＶリブドベルト長手方向Ｍに延びる複数のリブ１３が設けられている。ここで、圧縮層１２に含有される短繊維１６は、Ｖリブドベルト長手方向Ｍと直交する方向であるＶリブドベルト幅方向Ｎに配向した状態で含有されている。また、リブ１３の表面は研磨面となっている。

次に、Ｖリブドベルト１の具体的な形状・材料を説明するために、図３のＶリブドベルト１におけるＶリブドベルト幅方向Ｎの簡略断面図を参照して、Ｖリブドベルト１の各部位及び寸法を以下のように定義する。なお、ここでは、圧縮層１２は、接着層１５を含めたものとして説明する。
ａ：心線中央[2]からＶリブドベルト背面[1]までの距離であり、伸張層１１の厚みに相当する。
ｂ：心線１４のリブ１３側の外周部に相当する心線底部[3]からＶリブドベルト背面[1]までの距離である。
ｃ：リブ底部[4]からＶリブドベルト背面[1]までの距離である。
ｄ：リブ先端部[5]からＶリブドベルト背面[1]までの距離であり、Ｖリブドベルト１の厚みに相当する。
ｅ：リブ１３のＶリブドベルト幅方向Ｎの幅であり、リブピッチに相当する。
ｆ：リブピッチｅとリブ数とを掛け合わせたものであり、Ｖリブドベルト１の幅に相当する。
ｇ：リブ底部[4]からリブ先端部[5]までのリブ１３の傾斜面の長さである。
ｈ：リブ底部[4]から心線底部[3]までの距離である。
ｉ：リブ先端部[5]からリブ底部[4]までの距離であり、リブ１３の高さに相当する。
ｊ：心線底部[3]からリブ先端部[5]までの距離である。
ｋ：リブ先端部[5]から心線中央[2]までの距離であり、圧縮層１２の厚みに相当する。

本実施形態におけるＶリブドベルト１においては、心線底部[3]からリブ先端部[5]までの距離ｊが２．０〜２．６ｍｍの範囲内で、かつ、心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離ｈが０．３〜１．２ｍｍの範囲内としている。これによれば、心線底部[3]からリブ先端部[5]までの距離ｊを、２．０〜２．６ｍｍの範囲に設定することで圧縮層１２の厚みを薄くすることができ、Ｖリブドベルト１を駆動プーリ２と従動プーリ３との間に巻き掛けた時の圧縮層１２の応力（圧縮応力）や内部損失を小さくしてトルクロスを低減することができる。また、心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離ｈを０．３〜１．２ｍｍの範囲に設定することで、Ｖリブドベルト１を駆動プーリ２と従動プーリ３との間に巻き掛けた時の心線１４の曲げ応力を小さく（屈曲損失を少なく）してトルクロスを低減することができる。

心線底部[3]からリブ先端部[5]までの距離ｊが２．０ｍｍ未満では、圧縮層１２の厚みが過剰に薄くなるため、駆動プーリ２及び従動プーリ３からの押圧に対する耐側圧性が不足してＶリブドベルト１の耐久性が悪くなるおそれがあり、２．６ｍｍを越えると圧縮層１２の厚みが大きくなってＶリブドベルト１のトルクロスが増大してしまう。なお、上記では、心線底部[3]からリブ先端部[5]までの距離ｊを２．０〜２．６ｍｍの範囲としているが、より好ましくは２．３〜２．６ｍｍの範囲にするのがよい。

また、心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離ｈが０．３ｍｍ未満であると、研磨時にリブ底部[4]より心線１４が一部露出して外観不良となったり、心線１４とリブ底部[4]との間に介在するゴム組成物の層が極度に薄くなるため、隣接するリブ１３間の谷底部で縦亀裂（Ｖリブドベルト１厚み方向）が生じ易くなったりして、Ｖリブドベルト長手方向Ｍに沿って輪断するおそれがある。一方、１．２ｍｍを超えると、Ｖリブドベルト１が駆動プーリ２・従動プーリ３に巻き付いたときの心線１４の曲げ応力が大きくなって、トルクロスが増大する傾向にある。なお、心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離ｈは、０．４〜１．１ｍｍの範囲がより好ましい。

また、本実施形態におけるＶリブドベルト１においては、リブの幅（リブピッチｅ）を２．０〜３．０ｍｍの範囲内とし、リブ底部[4]からリブ先端部[5]までの距離（リブ高さｉ）を１．１〜１．８ｍｍの範囲としている。これによれば、リブ幅（リブピッチｅ）とリブ底部[4]からリブ先端部[5]までの距離（リブ高さｉ）を、従来（特許文献２）よりも小さい範囲に設定することで圧縮層１２を形成するリブ１３の形状を小さくすることができ、リブ１３の圧縮変形に起因する内部損失や、リブ１３の圧縮応力を小さくしてトルクロスを低減することができる。

リブ底部[4]からリブ先端部[5]までの距離（リブ高さｉ）を小さくすることは、特許文献２の段落[０００４]に記載されるように、リブ１３と駆動プーリ２・従動プーリ３との接触面積が減少して伝達効率が低下することになるが、本実施形態ではリブピッチｅを小さくしているのでＶリブドベルト１の幅当たりのリブ数を増やすことができ、これにより伝達効率を維持することができる。リブピッチｅとリブ数とを掛け合わせた数値はＶリブドベルト１の幅ｆとなるが、リブピッチｅを小さくしているので、リブ数を増やしてもＶリブドベルト１の幅ｆを小さくすることができ、上記伝達効率を下げることなくベルトの屈曲損失を少なくしてトルクロスを低減することができる。

リブ幅（リブピッチｅ）が２．０ｍｍ未満では駆動プーリ２・従動プーリ３からの押圧に対するリブ１３の耐側圧性が不十分であり、一方、３．０ｍｍを超えると、リブ１３の形状が大きくなって圧縮変形時の応力や内部損失が増大し、トルクロスを十分に低減することができない。なお、好ましいリブピッチｅの範囲は２．２〜２．８ｍｍである。

また、リブ底部[4]からリブ先端部[5]までの距離（リブ高さｉ）が１．１ｍｍ未満ではリブ１３と駆動プーリ２・従動プーリ３に設けられた溝との嵌合が不十分となって、Ｖリブドベルト１が駆動プーリ２・従動プーリ３から脱落するおそれがある。一方、１．８ｍｍを超えると、リブ１３の形状が大きくなってトルクロスが増大してしまう。なお、リブ底部[4]からリブ先端部[5]までの距離（リブ高さｉ）は、１．２〜１．６ｍｍの範囲がより好ましい。

（圧縮層１２）
圧縮層１２を形成するゴム組成物のゴム成分としては、加硫又は架橋可能なゴム、例えば、ジエン系ゴム（天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ニトリルゴム）、水素化ニトリルゴムなど）、エチレン−α−オレフィンエラストマー、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリル系ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムなどが例示できる。これらのゴム成分は単独で又は二種以上組み合わせて使用してもよい。好ましいゴム成分は、エチレン−α−オレフィンエラストマー（エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭなど）などのエチレン−α−オレフィン系ゴム）、クロロプレンゴムである。特に好ましいゴム成分は、クロロプレンゴムに対し耐久性に優れ、ハロゲンを含まないエチレン−α−オレフィンエラストマーである。ＥＰＤＭのジエンモノマーの例としては、ジシクロペンタジエン、メチレンノルボルネン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエンなどを挙げることができる。

特に、耐熱性や耐摩耗性を考慮すれば、エチレンとα−オレフィンと非共役ジエンとの共重合体であるＥＰＤＭが好ましく、中でもエチレン含量が５１〜６８質量％であって、且つ二重結合（ジエン含量）が０．２〜７．５質量％のものが好ましい。このＥＰＤＭとしてはヨウ素価が３〜４０のものを用いるのが好ましく、ヨウ素価が３未満であると、ゴム組成物の加硫が十分でなく、摩耗や粘着、発音の問題が発生するおそれがあり、またヨウ素価が４０を超えると、ゴム組成物のスコーチが短くなって扱い難くなり、耐熱性が悪くなるおそれがある。

Ｖリブドベルト１が曲がる際に加えられたエネルギーは圧縮されたリブゴム（圧縮層１２）の内部発熱となり、トルクロスの原因となる。圧縮層１２を形成するゴム組成物は、ゴム組成物中のエチレン−α−オレフィンエラストマーの含有比率が４５質量％以上、カーボンブラックの含有比率は３５質量％未満に設定される。ゴム組成物を硬化させて形成した圧縮層１２の動的粘弾性のｔａｎδ（損失正接）は、エチレン−α−オレフィンエラストマーの含有比率を高くし、カーボンブラックの含有比率を低くすることによって低下させることができる。そして、エチレン−α−オレフィンエラストマーの含有比率が４５質量％以上、カーボンブラックの含有比率が３５質量％未満であると、このゴム組成物を用いて形成した圧縮層の動的粘弾性を、初期歪１．０％、周波数１０Ｈｚ、動的歪０．５％の条件で測定したとき、２５〜１２０℃の範囲におけるｔａｎδの最大値を０．１５０未満に調整することができる。エチレン−α−オレフィンエラストマーの含有比率が４５質量％未満の場合や、カーボンブラックの含有比率が３５質量％以上の場合は、ｔａｎδは０．１５０以上の大きな値となり、圧縮ゴム層の内部損失が増大してトルクロスが大きくなる。

ゴム組成物における、エチレン−α−オレフィンエラストマーの含有比率の上限は特に設定されるものではないが、実用上、エチレン−α−オレフィンエラストマーの含有比率は５５質量％以下であることが望ましい。また、カーボンブラックの含有比率の下限は特に設定されるものではないが、カーボンブラックの含有比率が２０質量％未満であると、ゴム組成物の耐摩耗性が悪くなり、Ｖリブドベルト１の耐久性が低下するので、カーボンブラックの含有比率は２０質量％以上であることが望ましい。このようにカーボンブラックの含有比率を小さくすると耐久性が低下する傾向があるので、グラファイトを併用して、耐久性の低下を抑制しつつカーボンブラックの含有比率を小さくするようにするのが好ましい。

また、圧縮層１２を形成するゴム組成物には、さらに必要に応じて、ゴムに通常配合される、有機過酸化物等の架橋剤、Ｎ，Ｎ´−ｍ−フェニレンジマレイミド、キノンジオキシム類、硫黄等の共架橋剤、加硫促進剤、炭酸カルシウム、タルク等の充填剤、可塑剤、安定剤、加工助剤、着色剤、短繊維等を配合してもよい。短繊維としては、綿、ポリエステル（ＰＥＴ、ＰＥＮなど）、ナイロン（６ナイロン、６６ナイロン、４６ナイロンなど）、アラミド（ｐ−アラミド、ｍ−アラミド）、ビニロン、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維などを用いることができる。これらの短繊維は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。そしてこれらの各種配合物をバンバリーミキサー、ニーダー等の通常用いられる手段を用いて混練りすることによってシート状に成形することができる。

（リブ１３）
圧縮層１２には、図２に示すように、Ｖリブドベルト長手方向Ｍに沿って互いに平行して延びる複数のリブ１３が形成されている。そして、図４に示すように、このリブ１３の先端部のエッジ１３Ａは、角形状をしている。このように、リブ１３の先端部のエッジ１３Ａを角形状としているので、リブ１３と駆動プーリ２・従動プーリ３の溝とが接触する面積を大きくすることができ、伝達性能を維持することができる。

一般に、Ｖリブドベルト１が駆動プーリ２及び従動プーリ３に巻きついてリブ１３が圧縮変形すると、リブ１３の先端部のエッジ１３Ａに応力が集中することになる。このような応力集中においては、リブ高さｉが大きいとリブ１３の先端部から亀裂が生じ易くなる。そのため、図４に示すように、従来のＶリブドベルト（例えば、特表２００７−５０９２９５）は、亀裂の発生を防止するためにリブの先端部のエッジの輪郭形状を曲線形状としていた。しかし、本実施形態に係るＶリブドベルト１は、リブ高さｉを小さく設定しているため、Ｖリブドベルト１を駆動プーリ２及び従動プーリ３に巻きつけた際のリブ１３の先端部のエッジ１３Ａに対する応力を非常に小さくすることができるので、リブ１３の先端部のエッジ１３Ａの輪郭形状を曲線形状とする必要はない。即ち、本実施形態に係るＶリブドベルト１は、リブ１３の先端部のエッジ１３Ａを角形状とすることで、従来のようにリブ１３の先端部のエッジの輪郭形状を曲線形状にしたものに比べて、リブ１３と駆動プーリ２及び従動プーリ３の溝との接触面積を大きくすることができる。

（伸張層１１）
図１に示すように、Ｖリブドベルト１が駆動プーリ２と従動プーリ３との間に巻き掛けられた際に、心線１４を中心にしてＶリブドベルト１の背面側は伸張されるため、Ｖリブドベルト１の背面側を形成する伸張層１１は伸びが大きいゴム組成物で構成されるのが好ましい。このように伸張層１１にゴム組成物を使用する理由としては、従来使用されていた帆布にゴム組成物を積層（コーティング）、又は刷り込み（フリクション）したものでは、ゴム組成物単体に比べて伸びが小さいため、ベルトを曲げて伸張層を伸ばすにはより大きな力（引張応力）を必要とし、この引張応力が高いとＶリブドベルトの屈曲損失が大きくなり、エンジンのトルクロスが増大してしまうからである。

伸張層１１を形成するゴム組成物の破断時の伸び（Ｖリブドベルト１の周方向に対応）は、１１０〜２４０％の範囲が好ましい。破断時の伸びが、１１０％未満では、伸張層１１の引張応力が高くなってトルクロスが大きくなる。一方で、２４０％を超えると、伸張層１１の硬度が低く、ベルト背面駆動（Ｖリブドベルト１の背面でプーリを駆動させる）の場合においては、耐摩耗性が低下して粘着摩耗が発生したり、摩耗進行により心線１４が露出したりするおそれがある。なお、伸張層１１を形成するゴム組成物の破断時の伸びの測定は、ＪＩＳＫ６２５１−１９９３に準拠したゴムの引張試験方法にて行った。具体的には、ゴム組成物を１６５℃、時間にして３０分プレス加硫成形して作製した１５０×１５０×厚さ２ｍｍのシートをダンベル状５号形に打ち抜いた試験片を、東洋精機製作所製ストログラフを用いて測定した。

また、伸張層１１の厚み（心線中央[2]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ａ）は、０．６〜１．５ｍｍの範囲、好ましくは０．７〜１．３ｍｍの範囲、より好ましくは０．８〜１．１ｍｍの範囲に設定され、この範囲であれば伸張層１１の引張応力を小さくしてトルクロスを低減することができる。伸張層１１の厚みが、０．６ｍｍ未満では、摩耗進行により心線１４が露出したり、伸張層１１に亀裂が生じてＶリブドベルト１が周方向に切断（輪断）したりするおそれがある。一方、１．５ｍｍを越えると、伸張層１１の引張応力が高くなりトルクロスが増大してしまう。

また、伸張層１１を形成するゴム組成物には、上述の短繊維を配合するのが好ましく、その形態は直線状でもよく、一部屈曲させた形状（例えば、特開２００７−１２０５０７のミルドファイバー）のものでもよい。Ｖリブドベルト１走行時に、伸張層１１においてＶリブドベルト周方向Ｍに亀裂が生じた場合に、短繊維をＶリブドベルト幅方向Ｎもしくはランダム方向に配向させることでＶリブドベルト１が輪断するのを防止することができる。なお、伸張層１１を形成するゴム組成物は、前述した圧縮層１２と同じものを使用することができるが、異なるゴム組成物を用いてもよい。

伸張層１１をゴム組成物で形成することにより、従来使用されてきた帆布に比べて伸びやすくなり、Ｖリブドベルト１が駆動プーリ２及び従動プーリ３に巻き付いた時の伸張層１１の引張応力を小さくすることができ、これによりＶリブドベルト１の屈曲損失を少なくしてトルクロスを低減することができる。

（接着層１５）
接着層１５は、ゴム組成物としてエチレンとα−オレフィンと非共役ジエンとの共重合体であるＥＰＤＭまたはその他の種類ゴムからなる相手ゴムを混ぜ合わせたブレンドゴムを用いている。エチレンとα−オレフィンと非共役ジエンとの共重合体であるＥＰＤＭにブレンドする相手ゴムとしては、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）の少なくとも一種のゴムを挙げることができる。なお、上述したように、接着層１５は、必須のものではなく、心線１４、伸張層１１及び圧縮層１２の接着性を向上させる目的で設けられるものであり、本実施形態のように接着層１５と伸張層１１との間に心線１４を埋設する形態の他に、接着層１５に心線１４を埋設する形態でもよく、圧縮層１２と接着層１５との間に心線１４を埋設する形態であってもよい。

（心線１４）
心線１４としては特に限定されず、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）繊維、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）繊維、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維などのポリエステル繊維、６ナイロン繊維、６６ナイロン繊維、４６ナイロン繊維などのナイロン繊維、コポリパラフェニレン・３，４’オキシジフェニレン・テレフタルアミド繊維、ポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミド繊維などのアラミド繊維、ポリアリレート繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、ＰＢＯ繊維などで形成されたコードを用いることができる。これらの繊維は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。

心線１４には、伸張層１１や圧縮層１２との接着性を向上させる目的で接着処理を施すのが好ましい。このような接着処理としては、心線１４をエポキシ又はイソシアネートを有機溶媒に溶解させた樹脂系処理液に浸漬・加熱乾燥した後に、レゾルシン-ホルマリン-ラテックス液（ＲＦＬ液）などの処理液に浸漬して加熱乾燥することによって行なうことができる。また必要に応じて、ＲＦＬ処理後、ゴム組成物を有機溶媒（トルエン、キシレン、メチルエチルケトンなど）に溶解させた処理液でオーバーコーティング処理をしてもよい。

心線１４の径は１．２５ｍｍ以下が好ましい。１．２５ｍｍを超えると、心線自体の曲げ応力が大きくなり、エンジンのトルクロスが増大するので好ましくない。心線１４の径は小さいほど曲げ応力が低くなるが、Ｖリブドベルト１の強力やモジュラスを考慮すると、下限は０．６ｍｍ程度である。

（心線１４の位置について）
Ｖリブドベルト１を駆動プーリ２と従動プーリ３との間に巻き掛けた際に、リブ底部[4]から心線底部[3]までの距離ｈにおいて、心線１４がプーリ側（Ｖリブドベルト１の圧縮層１２側）に位置する心線位置Ａと、その外側にある心線位置Ｂとでは、心線位置Ａの方がトルクロスは低減される（図５参照）。これは、図５に示すようにＶリブドベルト１がプーリに巻き付いたときに、心線１４の位置がプーリ側にあると圧縮層１２の厚みｋが薄くなり（心線位置Ａにおける圧縮層１２の厚みｋ１＜心線位置Ｂにおける圧縮層１２の厚みｋ２）、圧縮層１２を曲げるのに要する力（圧縮応力）が小さくなるためである。また、心線位置Ａは、心線位置Ｂに比べて、プーリに対する心線１４の巻き付き長さが短くなるため、心線１４を曲げるのに要する力（曲げ応力）が小さくなる。

（Ｖリブドベルト１の製造方法）
次に、Ｖリブドベルト１の製造方法について説明する。
まず、表１の配合表に記載した材料を混合した、伸張層形成用のゴム組成物、圧縮層形成用のゴム組成物、及び、接着層形成用のゴム組成物をバンバリーミキサーなど公知の方法を用いてゴム練りを行い、この練りゴムをカレンダーロールにとおして所定の厚みを有する、伸張層形成用シート、圧縮層形成用シート、及び、接着層形成用シートを作製する。

次に、以下のような公知の方法を用いてＶリブドベルト１を作成する。まず、表面がフラットな円筒状の成形モールドに伸張層形成用シート（未加硫ゴムシート）を巻きつけ、この上に心線１４を螺旋状にスピニングし、更に、接着層形成用シート（未加硫ゴムシート）、及び、圧縮層形成用シート（未加硫ゴムシート）を順次巻き付けて成形体を作製する。

その後、加硫用ジャケットを成形体の上から被せて金型を加硫缶に設置し、温度１６０℃、時間３０分の条件で加硫した後、成形モールドから脱型して筒状の加硫スリーブを得た。そして、この加硫スリーブの外表面（圧縮層１２に相当）を研削ホイールにより研磨して複数のリブ１３を形成した後、カッターにより個々のベルトに切断して、Ｖリブドベルト１に仕上げる。

なお、心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離ｈは、圧縮層形成用シートの厚みを変えて調整した。心線中央[2]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ａは、伸張層形成用シートの厚みを変えて調整した。リブ１３のＶリブドベルト幅方向Ｎの幅であるリブピッチｅは、二つの異なる研削ホイールを用いてその大きさを調整（２．３４、３．５６ｍｍ）して形成した。リブ高さｉは、二つの異なる前記研削ホイールを用いて調整（後述の実施例１〜３、比較例１〜３）、又は、前記研削ホイールを用いてリブ形状に研磨した後、リブ１３を平研磨（後述の実施例４）してその大きさを調整した。リブ先端部[5]から心線底部[3]までの距離ｊは、前述の心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離ｈとリブ高さｉとを変えて調整した。接着層形成用シートは厚み０．５ｍｍの一定とした。

（トルクロス測定及び伝達性能測定）
上記では、Ｖリブドベルト１の構成、及び、その製造方法について説明した。次に、Ｖリブドベルト１のトルクロスの比較実験及び伝達性能の比較実験について説明する。なお、下記実施例、及び、比較例に係るＶリブドベルトの寸歩測定には、ＶリブドベルトをＶリブドベルト幅方向Ｎと平行方向に切断し、この切断面を走査型電子顕微鏡（日本電子株式会社製「ＪＳＭ５９００ＬＶ」）を用いて拡大観察して、Ｖリブドベルトの各部位の寸法を測定している。

（実施例及び比較例に係るＶリブドベルトの寸法）
作製したＶリブドベルトは、表２に示すように、実施例及び比較例を含めて７水準である。実施例１に係るＶリブドベルトは、心線中央[2]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ａが０．８０ｍｍ、心線底部[3]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ｂが１．２０ｍｍ、リブ底部[4]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ｃが２．３０ｍｍ、リブ先端部[5]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ｄが３．８０ｍｍ、リブピッチｅが２．３４ｍｍ、Ｖリブドベルトの幅ｆが１８．７２ｍｍ、心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離ｈが１．１０ｍｍ、リブ先端部[5]からリブ底部[4]までの距離ｉが１．５０ｍｍ、リブ先端部[5]から心線底部[3]までの距離ｊが２．６０ｍｍである。

実施例２に係るＶリブドベルトは、心線中央[2]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ａが１．３０ｍｍ、心線底部[3]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ｂが１．９０ｍｍ、リブ底部[4]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ｃが２．３０ｍｍ、リブ先端部[5]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ｄが４．３０ｍｍ、リブピッチｅが３．５６ｍｍ、Ｖリブドベルトの幅ｆが２１．３６ｍｍ、心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離ｈが０．４０ｍｍ、リブ先端部[5]からリブ底部[4]までの距離ｉが２．００ｍｍ、リブ先端部[5]から心線底部[3]までの距離ｊが２．４０ｍｍである。

実施例３に係るＶリブドベルトは、心線中央[2]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ａが１．１０ｍｍ、心線底部[3]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ｂが１．５０ｍｍ、リブ底部[4]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ｃが２．３０ｍｍ、リブ先端部[5]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ｄが３．８０ｍｍ、リブピッチｅが２．３４ｍｍ、Ｖリブドベルトの幅ｆが１８．７２ｍｍ、心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離ｈが０．８０ｍｍ、リブ先端部[5]からリブ底部[4]までの距離ｉが１．５０ｍｍ、リブ先端部[5]から心線底部[3]までの距離ｊが２．３０ｍｍである。

実施例４に係るＶリブドベルトは、心線中央[2]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ａが０．８０ｍｍ、心線底部[3]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ｂが１．２０ｍｍ、リブ底部[4]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ｃが２．３０ｍｍ、リブ先端部[5]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ｄが３．５０ｍｍ、リブピッチｅが２．３４ｍｍ、Ｖリブドベルトの幅ｆが１８．７２ｍｍ、心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離ｈが１．１０ｍｍ、リブ先端部[5]からリブ底部[4]までの距離ｉが１．２０ｍｍ、リブ先端部[5]から心線底部[3]までの距離ｊが２．３０ｍｍである。

比較例１に係るＶリブドベルトは、心線中央[2]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ａが１．００ｍｍ、心線底部[3]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ｂが１．６０ｍｍ、リブ底部[4]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ｃが２．３０ｍｍ、リブ先端部[5]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ｄが４．３０ｍｍ、リブピッチｅが３．５６ｍｍ、Ｖリブドベルトの幅ｆが２１．３６ｍｍ、心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離ｈが０．７０ｍｍ、リブ先端部[5]からリブ底部[4]までの距離ｉが２．００ｍｍ、リブ先端部[5]から心線底部[3]までの距離ｊが２．７０ｍｍである。

比較例２に係るＶリブドベルトは、心線中央[2]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ａが１．００ｍｍ、心線底部[3]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ｂが１．６０ｍｍ、リブ底部[4]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ｃが２．８０ｍｍ、リブ先端部[5]からＶリブドベルト背面[1]までの距離ｄが４．３０ｍｍ、リブピッチｅが２．３４ｍｍ、Ｖリブドベルトの幅ｆが１８．７２ｍｍ、心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離ｈが１．２０ｍｍ、リブ先端部[5]からリブ底部[4]までの距離ｉが１．５０ｍｍ、リブ先端部[5]から心線底部[3]までの距離ｊが２．７０ｍｍである。

比較例３に係るＶリブドベルトは、Ｖリブドベルトの幅ｆを２８．４８ｍｍとした以外は、比較例１に係るＶリブドベルトと同じ構成である。

（トルクロスの測定方法）
次に、トルクロスの測定方法について説明する。図６（ａ）に示すように、直径５５ｍｍの駆動（Ｄｒ．）プーリと、直径５５ｍｍの従動（Ｄｎ．）プーリで構成される２軸走行試験機にＶリブドベルトを巻き掛け、４５０〜９５０Ｎ／ベルト１本の張力範囲でＶリブドベルトに所定の初張力を付与し、従動プーリ無負荷で駆動プーリを２０００ｒｐｍで回転させたときの駆動トルクと従動トルクとの差をトルクロスとして算出した。なお、この測定で求められるトルクロスは、Ｖリブドベルトの屈曲損失によるトルクロス以外に、試験機の軸受けに起因するトルクロスも含まれている。そのため、Ｖリブドベルトとしてのトルクロスが実質０と考えられる金属ベルト（材質：マルエージング鋼）を予め走行させておき、このときの駆動トルクと従動トルクとの差が軸受けに起因するトルクロス（軸受け損失）と考え、Ｖリブドベルトを走行させて算出したトルクロス（Ｖリブドベルトと軸受けの二つに起因するトルクロス）から軸受けに起因するトルクロスを差し引いた値をＶリブドベルト単体に起因するトルクロスとして求めた。ここで、差し引くトルクロス（軸受け損失）は所定の初張力で金属ベルトを走行させたときのトルクロス（例えば、初張力５００N／ベルト１本でＶリブドベルトを走行させた場合、この初張力で金属ベルトを走行させたときのトルクロス）である。このＶリブドベルトのトルクロスが小さいほど省燃費性に優れていることを意味する。

（トルクロスの測定結果）
トルクロスとベルト張力との関係を図７に示した。実施例１〜４のＶリブドベルトは比較例１、及び、比較例２に比べてベルト張力に対するトルクロスは低く推移しており、省燃費性に優れているのが分かる。実施例１〜４を比較すると、リブ高さｉを小さくした実施例４が最も低く、リブ高さｉが大きい実施例２が最もトルクロスが大きくなった。また、リブ高さｉが同じである実施例１と実施例３とを比較すると、実施例３の方がトルクロスは小さくなった。これは、実施例３のリブ先端部[5]から心線底部[3]までの距離ｊ（心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離ｈ）が実施例１に対し０．３０ｍｍ小さかったためである。

（伝達性能の測定方法）
次に、伝達性能の測定方法について説明する。図６（ｂ）に示すように、直径１２０ｍｍの駆動（Ｄｒ．）プーリと、直径１２０ｍｍの従動（Ｄｎ．）プーリで構成される２軸走行試験機にＶリブドベルトを巻き掛け、初張力（３２９、４００、５２６Ｎ／ベルト１本の３水準）をＶリブドベルトに付与した後、駆動プーリ回転数２０００ｒｐｍ、室温雰囲気の条件で従動プーリの負荷（従動トルク）を上げていき、従動プーリに対するＶリブドベルトのスリップ率が２％になったときの従動トルクを測定した。従動トルクの数値が高いほどＶリブドベルトの伝達性能が優れていることを意味する。

（伝達性能の測定結果）
リブ高さｉの伝達性能への影響を調べるため、リブ高さｉの異なる実施例１（１．５０ｍｍ）と比較例３（２．００ｍｍ）のＶリブドベルトについて伝達性能を測定した。なお、伝達性能は圧縮層１２のゴム組成物が同じであればリブ高さｉ、リブ数に依存するものである。従って、実施例１、３、比較例２は同程度の伝達性能と考えることができる。また、実施例２、比較例１も同様である。測定結果を表３に示した。実施例１の２％スリップ時の従動トルクは比較例３に比べて若干小さい結果となった。これは実施例１が比較例３に比べてＶリブドベルト幅ｆが小さいためである。この従動トルクをベルト幅１ｃｍ当たりに換算して比較すると、実施例１の従動トルクは比較例３に比べて高くなった。これはリブピッチｅを小さくしてＶリブドベルトの単位幅当たりのリブ数を多くしたためである。具体的には、Ｖリブドベルトの幅１ｃｍ当たりのリブ数（１ｃｍ／リブピッチｅ）は、実施例１が４．３で、比較例３が２．８である。リブ高さｉを小さくしても、リブピッチｅを小さくしてＶリブドベルトの単位幅当たりのリブ数を多くすることによって、伝達性能を維持できることがわかる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の実施形態・実施例について説明したが、本発明は上述の実施形態・実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。

例えば、図８に示すＶリブドベルト２１は、上記実施形態同様に、伸張層１１と、この伸張層１１の下層に配置される接着層１５と、さらにその下層に配置され短繊維１６を含有するゴム組成物で形成された圧縮層１２とを備えて構成されている。このＶリブドベルト２１も、伸張層１１、接着層１５、及び圧縮層１２の３層でゴム層が構成されており、圧縮層１２が内層を構成している。また、心線１４は、Ｖリブドベルト長手方向Ｍに沿って本体内に埋設されるように配置されており、その一部が伸張層１１に埋設し、残りの部分が接着層１５に埋設した状態で配置されている。そして、圧縮層１２には、Ｖリブドベルト幅方向Ｎの断面が略台形形状でＶリブドベルト長手方向Ｍに延びる複数のリブ１３が設けられている。そして、このＶリブドベルト２１の圧縮層１２に含有される短繊維１６は、図８に示すように、リブ１３の台形形状に沿った流動状態を呈するように配向した状態で含有されており、リブ１３の表面近傍においては、短繊維１６はリブ１３の外形に沿って配向した状態で含有されている。このように短繊維１６が配向されたリブ１３を形成する方法としては、リブ１３が刻設された金型に圧縮層１２を圧入してリブ１３を形成する方法が挙げられる。

また、例えば、図９に示すＶリブドベルト３１は、伸張層１１と、この伸張層１１の下層に配置され短繊維を含有しないゴム組成物で形成された圧縮層１２とを備えて構成されていてもよい。このＶリブドベルト３１は、伸張層１１及び圧縮層１２の２層でゴム層が構成されており、圧縮層１２が内層を構成している。また、心線１４は、Ｖリブドベルト長手方向Ｍに沿って本体内に埋設されるように配置されており、その一部が伸張層１１に埋設し、残りの部分が圧縮層１２に埋設した状態で配置されている。そして、圧縮層１２には、Ｖリブドベルト幅方向Ｎの断面が略台形形状でＶリブドベルト長手方向Ｍに延びる複数のリブ１３が設けられており、各リブ１３の表面には短繊維３２が植毛されている。

１、２１、３１ Ｖリブドベルト
１Ａ Ｖリブドベルト背面
２ 駆動プーリ
３ 従動プーリ
１１ 伸張層
１２ 圧縮層
１３ リブ
１３Ａ エッジ
１４ 心線
１５ 接着層
１６、３２ 短繊維
Ｍ Ｖリブドベルト長手方向
Ｎ Ｖリブドベルト幅方向

Claims (3)

1. プーリ間に巻き掛けられて使用されるＶリブドベルトであって、
   当該Ｖリブドベルト背面を形成する伸張層と、
   前記伸張層の一方面に設けられ、当該Ｖリブドベルトの長手方向に沿って互いに平行して延びる複数のリブを有する圧縮層と、
   前記伸張層と前記圧縮層との間に当該Ｖリブドベルト長手方向に沿って埋設される心線とを備え、
   前記リブの幅が２．０〜３．０ｍｍであり、
   前記リブの底部から前記リブの先端部までの距離が１．１〜１．８ｍｍであり、
   前記心線の前記リブ側の外周部から前記リブの先端部までの距離が２．０〜２．６ｍｍ、かつ、前記心線の前記リブ側の外周部から前記リブの底部までの距離が０．３〜１．２ｍｍであることを特徴とするＶリブドベルト。
2. 前記リブの幅が、２．３４ｍｍであり、
   前記心線の前記リブ側の外周部から前記リブの先端部までの距離が２．３〜２．６ｍｍ、かつ、前記心線の前記リブ側の外周部から前記リブの底部までの距離が０．８〜１．１ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のＶリブドベルト。
3. 前記リブの先端部のエッジは角形状であることを特徴とする請求項１または２に記載のＶリブドベルト。