JPH116547A - Ｖリブドベルトを用いた多軸駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベルトの厚みを薄くして屈曲疲労性を改善
し、そしてエンジンの燃費を低減したＶリブドベルトを
用いた多軸駆動装置を提供する。 【解決手段】 Ｖリブドベルト１を駆動プーリ１６と、
少なくとも一つの従動プーリ１７、１８に懸架した多軸
駆動装置１０であり、この装置１０に装着するＶリブド
ベルト１がエチレン−２，６−ナフタレートを主たる構
成単位とするポリエステル繊維フィラメント群を諸撚し
てトータルデニール２，７００〜３，３００の撚糸の心
線４をもち、１４，０００〜１７，０００Ｎ／リブのベ
ルト引張弾性率を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はＶリブドベルトを
用いた多軸駆動装置に係り、詳しくは屈曲疲労性を改善
したＶリブドベルトを使用し、エンジンの燃費を低減し
たＶリブドベルトを用いた多軸駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｖリブドベルトは、クッションゴム部中
に心線を埋設し、該クッションゴム部の上部には必要に
応じてカバー帆布を積層し、そして該クッションゴム部
の下部に複数のリブ部を設けている。このＶリブドベル
トは、Ｖベルトに代わって自動車のエアーコンプレッサ
ーやオルタネータ等の補機駆動の動力伝動用として広く
使用されてきており、また最近ではエンジンルームのコ
ンパクト化やエンジンの軽量化に伴ってプーリ径が小さ
くなるとともにサーペンティン駆動化が図られている。

【０００３】上記サーペンティン駆動では、多数の補機
に連結されたプーリを同一平面上に配置し、複数のプー
リに一本のベルトを掛架するものであり、ベルトを大き
く曲がりくねった状態で配置したもので、ベルトにとっ
ては極めて過酷な状態に置かれている。このために、Ｖ
リブドベルトの更なる屈曲性改良が必要になってきてい
る。ベルトの屈曲性改良には、リブゴムの耐熱性向上が
必要であるばかりか、ベルトの厚みを薄くする必要があ
った。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ベルトの厚みを薄くす
るために、リブ部の高さを小さくすると、リブ部とプー
リの接触面積が減少し、伝達効率が悪くなる点が指摘さ
れている。もう１つは、心線を細くしてベルトの厚みを
薄くする方法である。しかし、ポリエチレンテレフタレ
ートを主たる構成単位とするポリエステル繊維フィラメ
ント（ＰＥＴ）で心線を細くすると、モジュラスが低下
し、またベルトのモジュラスも低下するために、ベルト
のスリップ率が高くなり、ベルトの摩耗、そしてベルト
の表面温度が増大する欠点があった。

【０００５】また、実開平４−３４５４５号公報には、
トータル２，０００〜４，０００デニールのアラミド繊
維からなるコードを心線として用いたＶリブドベルトが
開示されている。しかし、心線にアラミド繊維を使用す
ることにより、心線を細くベルト厚みを薄くしてモジュ
ラスを高くすることが可能であるが、走行時のベルトの
熱収縮が起こらないために、オートテンショナーを使用
しなければならず、伝動機構が複雑になるという問題が
あった。

【０００６】本発明はこのような問題点を改善するもの
であり、これに対処するものでベルトの厚みを薄くして
屈曲疲労性を改善し、そしてエンジンの燃費を低減した
Ｖリブドベルトを用いた多軸駆動装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、本願の請求項１記
載の発明は、伸張部とベルト長手方向に沿って心線を埋
設したクッションゴム層とクッションゴム層に隣接して
ベルトの周方向に延びる複数のリブを有する圧縮部とか
らなるＶリブドベルトを、駆動プーリと、少なくとも一
つの従動プーリに懸架した多軸駆動装置において、上記
Ｖリブドベルトの心線がエチレン−２，６−ナフタレー
トを主たる構成単位とするポリエステル繊維フィラメン
ト群を諸撚してトータルデニール２，７００〜３，３０
０であり、ベルトの引張弾性率が１４，０００〜１７，
０００Ｎ／リブであるＶリブドベルトを使用した多軸駆
動装置にあり、引張弾性率を低下させずにその厚みを薄
くして屈曲性を改善したＶリブドベルトを使用すること
により、トルク損失を小さくしてエンジンの燃費を低減
することができる。

【０００８】本願の請求項２記載の発明は、心線の巻き
付けピッチが０．７〜１．０ｍｍであるＶリブドベルト
を用いた多軸駆動装置にあり、高いＶリブドベルトの引
張弾性率を維持することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係るＶリブドベル
トを用いた多軸駆動装置を示す概略図、図２はこの多軸
駆動装置に使用するＶリブドベルトを示す断面斜視図で
ある。

【００１０】図において、本発明の多軸駆動装置１０で
は、エンジンのクランク軸を駆動軸１１とし、一つの従
動軸１２に例えば大きな回転慣性を有する発電機１３
を、他の従動軸１４に例えばウオーターポンプ１５を備
え、これらの軸にそれぞれプーリ１６、１７、１８を装
着し、これらのプーリ１６、１７、１８にＶリブドベル
ト１を懸架している。発電機１３を備えた従動軸１２は
大きな回転慣性を有するため、Ｖリブドベルト１は大き
な慣性トルクと発電トルクを担持するけれども、従動軸
１２から離れたときでも伸ばれることなく走行し、従動
軸１２と１４間で大きく弛むことなく共振も起こらな
い。

【００１１】ここで使用するＶリブドベルト１は、Ｖリ
ブドベルト１は、カバー帆布３からなる伸張部２と、コ
ードよりなる心線４を埋設したクッションゴム部５と、
その下側に弾性体層である圧縮部６からなっている。こ
の圧縮部６は、ベルト長手方向に延びる断面略三角形で
ある台形の複数のリブ７を有している。

【００１２】前記リブ７には、水素化ニトリルゴム、ク
ロロプレンゴム、天然ゴム、ＣＳＭ、ＡＣＳＭ、ＳＢＲ
が使用され、水素化ニトリルゴムは水素添加率８０％以
上であり、耐熱性及び耐オゾン性の特性を発揮するため
に、好ましくは９０％以上が良い。水素添加率８０％未
満の水素化ニトリルゴムは、耐熱性及び耐オゾン性が極
度に低下する。耐油性及び耐寒性を考慮すると、結合ア
クリロニトリル量は２０〜４５％の範囲が好ましい。

【００１３】また、上記リブ７には、ナイロン６、ナイ
ロン６６、ポリエステル、綿、アラミドからなる短繊維
を混入してリブ７の耐側圧性を向上させるとともに、プ
ーリと接する面になるリブ７の表面に該短繊維を突出さ
せ、リブ７の摩擦係数を低下させて、ベルト走行時の騒
音を軽減させる。これらの短繊維のうち、剛直で強度を
有し、しかも耐摩耗性を有するアラミド繊維とそれ以外
の繊維を併用することが望ましい。

【００１４】上記アラミド短繊維が前述の効果を充分に
発揮するためには、アラミド繊維の繊維長さは１〜２０
ｍｍで、その添加量はゴム１００重量部に対して１〜３
０重量部である。このアラミド繊維は分子構造中に芳香
環をもつ、例えば商品名コーネックス、ノーメックス、
ケブラー、テクノーラ、トワロン等である。尚、アラミ
ド短繊維の添加量が１重量部未満の場合には、リブ７の
ゴムが粘着しやすくなって摩耗する欠点があり、また一
方３０重量部を越えると、短繊維がゴム中に均一に分散
しなくなる。

【００１５】上記アラミド短繊維はリブ７のゴムとの接
着を向上させるためにも、該短繊維をエポキシ化合物や
イソシアネート化合物から選ばれた処理液によって接着
処理される。

【００１６】また、上記心線４としては、エチレン−
２，６−ナフタレートを主たる構成単位とするポリエス
テル繊維フィラメント群を下撚りと上撚りを互いに異な
る方向へ撚った、いわゆる諸撚して得られたトータルデ
ニール２，７００〜３，３００の接着処理したコードが
使用される。このコードの上撚り数は１０〜２３／１０
ｃｍであり、また下撚り数は１７〜３８／１０ｃｍであ
る。

【００１７】エチレン−２，６−ナフタレート繊維は、
ポリエチレンテレフタレート繊維に比べてモジュラスが
高い点で優れている。このため、エチレン−２，６−ナ
フタレート繊維を心線に使用する場合には、心線の径を
細くしてもモジュラスを高く保つことができ、またベル
トの厚みを薄くして可撓性を高めることもできる。尚、
アラミド繊維では、熱収縮がないためにオートテンショ
ナーが必要になり、本発明の目的は達成されない。

【００１８】上記フィラメント群を諸撚にする理由とし
ては、高水準に心線のモジュラスを維持するためであ
り、片撚の場合にはモジュラスが低くなりやすい。

【００１９】トータルデニールが２，７００未満の場合
には、心線のモジュラス、強力が低くなり過ぎ、また
３，３００を越えると、ベルトの厚みが厚くなって、屈
曲疲労性が悪くなる。

【００２０】上記心線４の接着処理は、まず（１）未処
理コードをエポキシ化合物やイソシアネート化合物から
選ばれた処理液を入れたタンクに含浸してプレディップ
した後、（２）１６０〜２００°Ｃに温度設定した乾燥
炉に３０〜６００秒間通して乾燥し、（３）続いてＲＦ
Ｌ液からなる接着液を入れたタンクに浸漬し、（４）２
００〜２５０°Ｃに温度設定した延伸熱固定処理機に３
０〜６００秒間通して−１〜３％延伸して延伸処理コー
ドとする。

【００２１】上記エポキシ化合物としては、例えばエチ
レングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール等
の多価アルコールや、ポリエチレングリコール等のポリ
アルキレングリコールとエピクロルヒドリンのようなハ
ロゲン含有エポキシ化合物との反応生成物や、レゾルシ
ン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）ジメチルメタン、
フェノール・ホルムアルデヒド樹脂、レゾルシン・ホル
ムアルデヒド樹脂等の多価フェノール類やハロゲン含有
エポキシ化合物との反応生成物である。このエポキシ化
合物はトルエン、メチルエチルケトン等の有機溶剤に混
合して使用される。また、イソシアネート化合物として
は、例えば４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネー
ト、トルエン２，４−ジイソシアネート、Ｐ−フェニル
ジイソシアネート、ポリアリールポリイソシアネート等
がある。このイソシアネート化合物もトルエン、メチル
エチルケトン等の有機溶剤に混合して使用される。

【００２２】ＲＦＬ液はレゾルシンとホルマリンとの初
期縮合体をラテックスに混合したものであり、ここで使
用するラテックスとしてはクロロプレン、スチレン・ブ
タジエン・ビニルピリジン三元共重合体、水素化ニトリ
ル、ＮＢＲ等である。

【００２３】上記延伸熱固定処理されたコードは、スピ
ニングピッチ、即ち心線の巻き付けピッチを０．７〜
１．０ｍｍにすることで、モジュラスの高いベルトに仕
上げることができる。もし０．７ｍｍ未満になると、コ
ードが隣接するコードに乗り上げて巻き付けができず、
一方１．０ｍｍを越えると、ベルトのモジュラスが徐々
に低くなる。

【００２４】カバー帆布３は綿、ポリアミド、ポリエチ
レンテレフタレート、アラミド繊維からなる糸を用い
て、平織、綾織、朱子織等に製織した布である。

【００２５】上記心線４を用いたＶリブドベルトは、心
線がフィラメント群を諸撚してトータルデニール２，７
００〜３，３００であり、しかも引張弾性率が１４，０
００〜１７，０００Ｎ／リブであり、このような引張弾
性率の範囲であると、ベルトの厚みが薄くなって屈曲性
が向上するため、トルク損失を小さくしてエンジンの燃
費を低減することができる。

【００２６】しかもベルトに１４７Ｎの初荷重をかけ、
１００°Ｃ雰囲気下３０分放置した後に発生したベルト
乾熱時収縮応力が１００〜２００Ｎである特性を付与す
ると、Ｖリブドベルト１はベルトスリップ率が小さくて
ベルト寿命が長いものを得ることを見出すことができ
た。もし、ベルト乾熱時収縮応力が１００Ｎ未満の場合
には、ベルトが伸びやすくてベルト張力の低下が大き
く、スリップ率が高くなる傾向がある。また、ベルト乾
熱時収縮応力が２００Ｎを超える場合には、ベルト長さ
の経時収縮が大きくなる傾向があり、スリップ率が小さ
くなる効果は小さい。

【００２７】尚、アラミド繊維を使用した場合には、ベ
ルトのモジュラスを高めることができるが、熱収縮がな
いために別途オートテンショナーが必要になり、伝達機
構が複雑になる欠点がある。しかし、エチレン−２，６
−ナフタレートを主たる構成単位とするポリエステル繊
維を用いた心線は、熱収縮を起こすため、オートテンシ
ョナーを使用しなくてもよい。

【００２８】

【実施例】以下に、本発明を具体的な実施例のより更に
詳細に説明する。 実施例１、比較例１〜４ 心線として、１，０００デニールのエチレン−２，６−
ナフタレート繊維（ＰＥＮ繊維）、１，１００デニール
のポリエチレンテレフタレート繊維（ＰＥＴ繊維）、お
よび１，０００デニールのアラミド繊維（ケブラー）を
用いて表１に示す構成の白地ロープを準備した。

【００２９】各白地ロープを表１に示す接着剤をプレデ
ィップした後、約１７０〜１９０°Ｃの温度設定した乾
燥炉に１０〜３００秒間通して乾燥し、続いて表２に示
すＲＦＬ液からなる接着剤を入れたタンクに浸漬し、約
２００〜２５０°Ｃに温度設定した熱延伸固定処理機に
１０〜３００秒間通して−１〜３％延伸して延伸固定処
理コードとした。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】本実施例で作製したＶリブドベルトでは、
上記各延伸固定処理コードからなる心線がクッションゴ
ム部内に埋設され、その上側にゴム付綿帆布を１プライ
積層し、他方クッションゴム部の下側には圧縮部があっ
て３個のリブがベルト長手方向に有している。得られた
ＶリブドベルトはＲＡＭ規格による長さ１，１００ｍｍ
のＫ型３リブドベルトであり、リブピッチ３．５６ｍ
ｍ、リブ高さ２．９ｍｍ、リブ角度４０°、そして種々
のベルト厚さを有するものである。

【００３３】ここで圧縮部およびクッションゴム部を、
それぞれ表３に示すゴム組成物から調製し、バンバリー
ミキサーで混練後、カレンダーで圧延したものを用い
た。圧縮部には、短繊維が含まれ、ベルト幅方向に配向
している。尚、該短繊維はあらかじめトルエン９０ｇに
ＰＡＰＩ（化成アップジョン社製ポリイソシアネート化
合物）９０ｇからなる処理液に浸漬した。

【００３４】

【表３】

【００３５】次いで、前記Ｖリブドベルトの静的および
動的性能の評価を行った。この結果を表４に示す。尚、
ベルトの試験方法は、以下の通りである。

【００３６】（１）ベルト強力 ＪＩＳ Ｌ−１０７１（１９８３年）に基づいて引張り
強力を測定し、１リブ当たりの引張り強力を求めた。

【００３７】（２）ベルトの引張弾性率 ベルトを２つの溝付きプーリに巻き付け、一方のプーリ
を５０ｍｍ／分の速度で引っ張って、プーリの移動距離
と荷重を測定し、１リブ（３．５６ｍｍ）当たりの応力
に換算した。

【００３８】（３）ベルトスリップ率 図１に示す多軸駆動装置１０のように、Ｖリブドベルト
１を駆動プーリ１６（直径１２５ｍｍ）、発電機１３に
設けた従動プーリ１７（直径５７．５ｍｍ）、ウオータ
ーポンプ１５に設けた従動プーリ１８（直径１０８ｍ
ｍ）に掛架し、雰囲気温度８５°Ｃで走行させた。駆動
プーリ１６の回転数は４，９００ｒｐｍ、従動プーリ１
２の負荷は８．８ｋｗとし、ベルトに２００Ｎ／リブの
初張力をかけた。３００時間走行後、スリップ率を測定
した。スリップ率（Ｇ）の算出は、下記の式に示す。 スリップ率（Ｇ）＝（Ｉ₀ −Ｉ₃₀₀ ）／Ｉ₀ Ｉ＝Ｎ_Dn.0／Ｎ_Dr.0 Ｉ₃₀₀ ＝Ｎ_Dn.300／Ｎ_Dr.300 Ｎ_Dr.0 ；試験開始時の駆動プーリの回転数（ｒｐｍ） Ｎ_Dn.0 ；試験開始時の従動プーリの回転数（ｒｐｍ） Ｎ_Dr.300；３００時間後の駆動プーリの回転数（ｒｐ
ｍ） Ｎ_Dn.300；３００時間後の従動プーリの回転数（ｒｐ
ｍ）

【００３９】（４）ベルト表面温度 図１に示す多軸駆動装置１０を用いて、３００時間走行
後のベルト表面温度を測定した。

【００４０】（５）ベルト走行時間 図１に示す多軸駆動装置１０を用いて、ベルトのリブに
クラックが発生するまでの時間を測定し、実施例１を１
００とする指数で表示した。

【００４１】

【表４】

【００４２】（６）駆動トルク 図１に示す多軸駆動装置１０を用いて、Ｖリブドベルト
１を駆動プーリ１６（直径１２５ｍｍ）、発電機１３に
設けた従動プーリ１７（直径５７．５ｍｍ）、ウオータ
ーポンプ１５に設けた従動プーリ１８（直径１０８ｍ
ｍ）に掛架し、雰囲気温度２５°Ｃで走行させた。エン
ジンの回転数を２，０００〜７，０００ｒｐｍまで変動
させ、ベルトに９８０Ｎの初張力をかけて、Ｖリブドベ
ルト１を走行させた。そして、エンジンの回転数と駆動
トルクの関係をもとめた。その結果を表５に示す。

【００４３】

【表５】

【００４４】以上のように、本発明の多軸駆動装置で
は、従来のものに比べてトルク損失が小さく、リブのク
ラック発生までの時間が長く、また他の静的および動的
性能において優れていることが判る。

【００４５】

【発明の効果】以上のように本願の請求項１記載の発明
では、伸張部とベルト長手方向に沿って心線を埋設した
クッションゴム層とクッションゴム層に隣接してベルト
の周方向に延びる複数のリブを有する圧縮部とからなる
Ｖリブドベルトを、駆動プーリと、少なくとも一つの従
動プーリに懸架した多軸駆動装置において、上記Ｖリブ
ドベルトの心線がエチレン−２，６−ナフタレートを主
たる構成単位とするポリエステル繊維フィラメント群を
諸撚してトータルデニール２，７００〜３，３００であ
り、ベルトの引張弾性率が１４，０００〜１７，０００
Ｎ／リブであるＶリブドベルトを使用した多軸駆動装置
にあり、引張弾性率を低下させずにその厚みを薄くして
屈曲性を改善したＶリブドベルトを使用することによ
り、トルク損失を小さくしてエンジンの燃費を低減する
ことができる効果がある。

【００４６】本願の請求項２記載の発明では、心線の巻
き付けピッチが０．７〜１．０ｍｍであるＶリブドベル
トを用いた多軸駆動装置にあり、高いＶリブドベルトの
引張弾性率を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＶリブドベルトを用いた多軸駆動
装置を示す概略図である。

【図２】本発明の多軸駆動装置に使用するＶリブドベル
トを示す断面斜視図である。

【符号の説明】

１ Ｖリブドベルト ２ 伸張部 ３ カバー帆布 ４ 心線 ５ クッションゴム部 ６ 圧縮部 ７ リブ １０ 多軸駆動装置 １１ 駆動軸 １２ 従動軸 １４ 従動軸 １６ 駆動プーリ １７ 従動プーリ １８ 従動プーリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河野 秀明 神戸市長田区浜添通４丁目１番21号 三ツ 星ベルト株式会社内 (72)発明者 木下 隆史 神戸市長田区浜添通４丁目１番21号 三ツ 星ベルト株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 伸張部とベルト長手方向に沿って心線を
   埋設したクッションゴム層とクッションゴム層に隣接し
   てベルトの周方向に延びる複数のリブを有する圧縮部と
   からなるＶリブドベルトを、駆動プーリと、少なくとも
   一つの従動プーリに懸架した多軸駆動装置において、上
   記Ｖリブドベルトの心線がエチレン−２，６−ナフタレ
   ートを主たる構成単位とするポリエステル繊維フィラメ
   ント群を諸撚してトータルデニール２，７００〜３，３
   ００であり、ベルトの引張弾性率が１４，０００〜１
   ７，０００Ｎ／リブであるＶリブドベルトを使用するこ
   とを特徴とするＶリブドベルトを用いた多軸駆動装置。
2. 【請求項２】 心線の巻き付けピッチが０．７〜１．０
   ｍｍである請求項１記載のＶリブドベルトを用いた多軸
   駆動装置。