JP6451270B2

JP6451270B2 - 溝付きベルト

Info

Publication number: JP6451270B2
Application number: JP2014249008A
Authority: JP
Inventors: 中井　英夫; 英夫中井
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2014-12-09
Filing date: 2014-12-09
Publication date: 2019-01-16
Anticipated expiration: 2034-12-09
Also published as: JP2016109249A

Description

この発明は、エンジンの補機類等を駆動する溝付きベルトに関する。

エンジンのクランクシャフトの回転によってエンジンの補機類、例えば、オルタネータやパワーステアリングポンプ、エアコンのコンプレッサ等を駆動するために、溝付きベルトが用いられる。溝付きベルトの例として、例えば、ベルト長手方向へ伸びる断面逆Ｖ字状のリブ山がベルト幅方向に並列し、そのリブ山とリブ山の間が断面Ｖ字状の縦溝となっているＶリブベルトが挙げられる。

この種の溝付きベルトは、駆動源であるエンジンのクランクシャフトと各補機類の配置によっては、途中に設けたアイドラ（アイドラプーリ）に背面掛けされる場合がある。

通常、溝付きベルトは、山と溝が設けられている側が、クランクシャフトや補機類の回転軸に取り付けたプーリの外周面に接触するのに対し、背面掛けは、各プーリに接触する側と反対側の面、すなわち、山と溝が設けられている側と反対側の面が、アイドラの外周面に接触する状態である。

溝付きベルトを背面掛けにすると、リブ山にベルト長手方向に沿って引張荷重が作用することとなる。引張荷重が作用すると、経年によりリブ山に亀裂が発生しベルトの寿命が著しく低下してしまうことがある。

そこで、例えば、特許文献１には、溝付きベルトのリブ山に、ベルト幅方向に伸びる横溝を設けて、亀裂の発生を抑制している。

実用新案登録第３０１１６８０号公報

しかし、上記のように、リブ山に横溝を設けると、溝付きベルトがプーリに掛かり始める際に、そのリブ山の端部（リブ山と横溝の内壁との成す稜線部付近）がプーリに当たって衝突音を発することがある。

また、ベルト幅方向に隣り合うリブ山の横溝同士が、ベルト長さ方向に沿って同一の位置にあるので、その衝突音は、ベルト幅方向に隣り合うリブ山同士で同一のタイミングで生じる。このため、その衝突音は、自ずから大きくなる傾向がある。

また、ベルト幅方向に隣り合うリブ山の横溝同士が、ベルト長手方向に沿って同一の位置にあることは、リブ山同士の振動の固有振動数が共通となりやすく、共振により騒音、振動を過大にする恐れもある。

さらに、溝付きベルトを背面掛けにする場合、隣り合うリブ山の横溝の位置が一致していると、横溝の底部に応力が集中しやすいという問題もある。

そこで、この発明の課題は、溝付きベルトの寿命を延ばすとともに、使用時における騒音、振動を軽減することである。

上記の課題を解決するために、この発明は、表裏の少なくとも一方の面に、ベルト長手方向に沿って伸びる複数のリブ山をベルト幅方向に並列して備え、前記各リブ山はそのリブ山をベルト幅方向に横断する横溝を複数備え、ベルト幅方向に隣り合う前記リブ山の横溝同士は、ベルト長手方向に沿って異なる位置に設定されている溝付きベルトを採用した。

ここで、一つの前記リブ山における前記横溝のベルト長手方向への間隔は、ベルト全長に亘って互いに素な関係を有する整数を組み合わせた比で設定される構成を採用することができる。

また、前記横溝の中心線は、前記リブ山の伸びる方向に対して直交して設けられる構成を採用することができる。

あるいは、前記横溝の中心線は、前記リブ山の伸びる方向に対して斜め方向に設けられる構成を採用することができる。このとき、ベルト幅方向に隣り合う前記リブ山の前記横溝同士は、その横溝の中心線が一直線上になるように設定することができる。

これらの各構成において、前記横溝の底部を、その横溝の幅よりも大きい直径の円弧形状とした構成を採用することができる。

また、これらの各構成からなる溝付きベルトと、複数のプーリと、少なくとも一つのアイドラとを備え、前記溝付きベルトの前記一方の面が複数のプーリに接触する状態に巻回され、他方の面がアイドラに接触する状態に巻回される溝付きベルトの設置構造を採用することができる。

この発明は、ベルト幅方向に隣り合うリブ山の横溝同士を、ベルト長手方向に沿って異なる位置に設定したので、溝付きベルトの寿命を延ばすとともに、使用時における騒音、振動を軽減することができる。

この発明の一実施形態を示す要部斜視図である。図１の平面図である。他の実施形態を示す平面図である。さらに他の実施形態を示す正面図である。（ａ）は溝付きベルトの使用状態を示し、（ｂ）はアイドラに背面掛けされる部分の拡大図である。

この発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。この実施形態は、エンジンのクランクシャフトの回転によってエンジンの補機類を駆動するために用いられる溝付きベルト１０、及び、その溝付きベルト１０の設置構造である。

溝付きベルト１０を図１及び図２に示す。溝付きベルト１０は、樹脂やガラス繊維等を素材とする芯材１４を、ゴムや樹脂等からなるゴム層内に埋設して一体化したものである。なお、これらの素材は、溝付きベルト１０の用途や仕様に応じて適宜選択される。

溝付きベルト１０表裏面のうち、一方の面には、ベルト長手方向に沿って伸びる複数のリブ山１２が、ベルト幅方向に並列して備えられている。また、そのリブ山１２とリブ山１２の間が、同じくベルト長手方向に沿って伸びる縦溝１３となっている。

この実施形態では、四つのリブ山１２、三つの縦溝１３を並列させているが、並列するリブ山１２の数、縦溝１３の数は、自由に設定できる。

この実施形態では、リブ山１２を断面逆Ｖ字状とし、そのリブ山１２とリブ山１２の間の縦溝１３を断面Ｖ字状としているが、リブ山１２や縦溝１３の断面形状には種々のバリエーションがあるので、用途や仕様に応じて任意の断面形状のものを採用できる。例えば、リブ山１２の断面形状を、山の頂部に向かって徐々に狭まる断面台形状としてもよい。また、縦溝１３の断面形状を、溝の底部に向かって徐々に狭まる断面台形状としてもよい。

図５（ａ）に、溝付きベルト１０の使用状態（設置構造）の例を示す。駆動源であるエンジンのクランクシャフトに設けられた第一のプーリ１と、補機類であるオルタネータの回転軸に設けられた第二のプーリ２、エアコンのコンプレッサの回転軸に設けられた第三のプーリ３間に、溝付きベルト１０が巻回されている。

また、溝付きベルト１０は、クランクシャフトの第一のプーリ１と、コンプレッサの第三のプーリ３との間に設けたアイドラ４にも巻回されている。

溝付きベルト１０は、リブ山１２と縦溝１３が設けられている一方の面が、第一のプーリ１、第二のプーリ２、第三のプーリ３の外周面に接触し、アイドラ４に対しては、第一のプーリ１、第二のプーリ２、第三のプーリ３に接触する側と反対側である他方の面、すなわち、リブ山１２と縦溝１３が設けられている側と反対側の面が接触する。すなわち、アイドラ４に対して、溝付きベルト１０は背面掛けの状態である。

クランクシャフトの回転力が、第一のプーリ１から溝付きベルト１０へ伝達され、その回転が第二のプーリ２、第三のプーリ３に伝達され、オルタネータやコンプレッサ等の補機類を駆動する。このとき、アイドラ４は溝付きベルト１０の動きによって回転し、溝付きベルト１０の緩みやばたつきを防止する機能を発揮する。

図１及び図２に示すように、溝付きベルト１０のリブ山１２には、そのリブ山１２をベルト幅方向に横断する横溝１５が設けられている。横溝１５は、並列する各リブ山１２にそれぞれ複数設けられる。

ここで、ベルト幅方向に隣り合うリブ山１２の横溝１５同士は、ベルト長手方向に沿って異なる位置に設定されている。すなわち、隣り合うリブ山１２の横溝１５の中心線同士は、ベルト長手方向に沿って同一の位置にならないように設定されている。横溝１５の中心線とは、横溝１５の伸びる方向に直交する方向の溝幅に対する中心線である。この実施形態では、この横溝１５の中心線は、横溝１５の底部における最深部を、その横溝１５の伸びる方向に沿って結ぶ底部中心線に一致している。

このように、ベルト幅方向に隣り合うリブ山１２の横溝１５同士を、ベルト長手方向に沿って異なる位置に設定したので、応力を分散させて溝付きベルト１０の寿命を延ばすことができる。また、リブ山１２の端部（リブ山１２が横溝１５に臨む部分の稜線部付近）が第一のプーリ１、第二のプーリ２、第三のプーリ３へ衝突するタイミングをずらすことができるので、使用時における騒音、振動を軽減することができる。

ここで、図２に示すように、一つのリブ山１２における横溝１５のベルト長手方向への間隔は、ベルト全長に亘って互いに素な関係を有する整数を組み合わせた比で設定することが望ましい。図２では、最も下方に位置するリブ山１２における横溝１５の間隔を、ベルト全長に亘って５：７：５：７・・・の繰り返しで設定している。

このように、横溝１５の間隔を素数の組み合わせで設定すれば、リブ山１２の端部が第一のプーリ１、第二のプーリ２、第三のプーリ３に衝突することにより溝付きベルト１０に生じる振動が、ベルト長手方向に沿って共振することを防止することができる。

なお、全てのリブ山１２において、横溝１５の間隔が、互いに素な関係を有する整数を組み合わせた比で設定されていることが望ましい。このとき、並列するリブ山１２間で、前記間隔の比を同一としてもよいし、前記間隔の比を異ならせてもよい。ただし、並列するリブ山１２間で、全ての横溝１５の位置がベルト長手方向に対して一致していないことが望ましい。

また、図１及び図２では、横溝１５の中心線は、ベルト長手方向、すなわち、リブ山１２の伸びる方向に対して直交するように設定されているが、この横溝１５の中心線を、例えば、図３に示すように、リブ山１２の伸びる方向に対して斜め方向に設定してもよい。この斜め方向の角度は、リブ山１２の伸びる方向（ベルト長手方向）に対して、例えば、４５°や６０°等と設定できる。

このとき、ベルト幅方向に隣り合うリブ山１２の横溝１５同士は、その横溝１５の中心線が一直線上になるように設定すると、製造時における型枠等を簡素にでき、ベルトの製造工程を簡略化できる。

また、横溝１５の底部の断面形状、すなわち、横溝１５の中心線に直交する方向の断面形状は、その底部に応力が集中することによる亀裂発生を防ぐため、アールを持たせて円弧形状としたり、あるいは、断面Ｕ字状の形状や、断面円形とすることができる。横溝１５の底部を円弧形状とする場合、その円弧の曲率を、隣り合うリブ山１２同士で変更することで、リブ山１２の固有振動数を互いに異ならせてもよい。

また、図４に示すように、横溝１５の底部を、その横溝１５の幅、すなわち、横溝１５の伸びる方向に直交する方向の幅よりも大きい直径の円弧形状の大径部１６としてもよい。図４の実施形態では、横溝１５の底部に、大径部１６として、横溝１５の中心線方向と同方向に伸びる断面円形の孔を設けた態様である。この円弧形状の大径部１６は、横溝１５の幅より大きい空間となっており、底部への亀裂の発生を阻止するストップホールとして機能することができる。横溝１５の底部を横溝１５の伸びる方向に直交する方向の幅よりも大きい直径の円弧形状の大径部とする場合、その大径部の直径を、ベルト長手方向に沿って伸びる同一のリブ山１２の横溝１５同士で、又は、ベルト幅方向において隣り合うリブ山１２の横溝１５同士で、あるいは、同一のリブ山１２の横溝１５同士と隣り合うリブ山１２の横溝１５同士の両方の間で、互いに異なる数値に変更することにより、リブ山１２の固有振動数を互いに異ならせてもよい。

これらの実施形態では、表裏両面のうち、一方の面にのみリブ山１２と縦溝１３を形成した溝付きベルト１０を採用したが、表裏両面にリブ山１２と縦溝１３を形成した溝付きバルト１０においても、この発明を適用できる。このとき、横溝１５は、一方の面に設けられていてもよいし、両方の面に設けられていてもよい。

１第一のプーリ
２第二のプーリ
３第三のプーリ
４アイドラ（アイドラプーリ）
１０溝付きベルト（Ｖリブベルト）
１１基部
１２リブ山
１３縦溝
１４芯材
１５横溝
１６大径部

Claims

表裏の少なくとも一方の面に、ベルト長手方向に沿って伸びる複数のリブ山をベルト幅方向に並列して備え、前記各リブ山はそのリブ山をベルト幅方向に横断する横溝を複数備え、ベルト幅方向に隣り合う前記リブ山の横溝同士は、ベルト長手方向に沿って異なる位置に設定され、
一つの前記リブ山における前記横溝のベルト長手方向への間隔は、ベルト全長に亘って互いに素な関係を有する整数を組み合わせた比で設定され、前記横溝の底部をその横溝の幅よりも大きい直径の円弧形状の大径部とし、
前記大径部の直径を、ベルト長手方向に沿って伸びる同一の前記リブ山の前記横溝同士で、又は、ベルト幅方向において隣り合う前記リブ山の前記横溝同士で、あるいは、同一の前記リブ山の前記横溝同士と隣り合う前記リブ山の前記横溝同士の両方の間で、互いに異ならせている溝付きベルト。
前記横溝の中心線は、前記リブ山の伸びる方向に対して直交して設けられる請求項１に記載の溝付きベルト。
前記横溝の中心線は、前記リブ山の伸びる方向に対して斜め方向に設けられる請求項１に記載の溝付きベルト。
ベルト幅方向に隣り合う前記リブ山の前記横溝同士は、その横溝の中心線が一直線上になるように設定される請求項３に記載の溝付きベルト。
請求項１から４の何れか１項に記載の溝付きベルトと、複数のプーリと、少なくとも一つのアイドラとを備え、前記溝付きベルトの前記一方の面が複数のプーリに接触する状態に巻回され、他方の面がアイドラに接触する状態に巻回される溝付きベルトの設置構造。