JPS61244938A - 伝動ベルト用抗張体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は動力伝動用ベルトの抗張体に係り、詳しくは、
初期弾性率が大きく、ベルト使用時の伸びが少なく、耐
屈曲性にすぐれ、線膨張係数の大きな歯付ベルト、■形
ベルト、多リブベルトなどのベルト用抗張体に関するも
のである。

（従来の技術） 近年、機械設備のコンパクト化に加え、消火化。

安全性などの面からメンテナンスフリー、長寿命化、耐
熱性などがベルトに要求されている。

また、機械設備のコンパクト化により従来用いられてい
た２軸駆動（１つの被動輪を駆動する）のものから多軸
駆動（多くの被動輪を１本のベルトで同時に駆動する）
に替わりつつあるため抗張体は多く軸により屈曲を受け
ることになり、耐屈曲性も合わせて強く要求されてきて
いる。

ところで、現在、自動車用歯付ベルトなどの抗張体には
噛合の問題から一般に弾性率の大きいガラスコードある
いはアラミド（商標名）コードが用いられているが、ガ
ラスコードは線膨張係数が大きいためエンジンの熱膨張
に対するベルトの追随性はよいが、屈曲疲労性に若干不
安がある。

また、アラミドコードは、耐屈曲疲労性はよいが、熱収
縮を起こすため、エンジンの昇温時、エンジン、ブーり
などの熱膨張に対しベルトが収縮し、これに伴いベルト
の熱時張力が増大して抗張体を疲労を早め、また、歯部
の損傷にも結びつき、ひいては伝動装置自体をも破損す
る。

一方、冷地にあってはエンジン始動時には逆に張力が低
下するため噛合不良でジャンピング現象を起こしベルト
の寿命を短くする原因にもなっている。

又、Ｖ形ベルトの抗張体ではポリエステルコード、アラ
ミドコードが主に用いられているが、特にスクータ−用
としては高速、高馬力化に加え高温中で用いられるため
高温時のベルト張力の安定が要求される。

更に、多リブベルトの抗張体としてはポリエステルコー
ド、アラミドコード、ガラスコードが主に用いられてい
るが、自動車用としては多軸化。

高温使用及び線膨張係数の大きいアルミエンジンの使用
により熱時張力、及び耐屈曲疲労に対する要求が強く特
に熱時張力は■形ベルトの側面摩耗。

多リブベルトのリプの摩耗、変形につながる。

そして、以上に述べた各傾向は、家電製品、一般産業機
械分野にわたって次第に拡大しつつある。

畝上のようにベルト用抗張体は耐屈曲疲労性に加え、熱
時張力の安定性が強く要求されるが、従来より主に用い
られていた前記各抗張体材料はガラスコードを除き殆ど
が線膨張係数はマイナスであり、熱時張力の安定化を解
決するためには高価で、しかも大きな張力安定装置を必
要としていた。

これに対し線膨張係数の大きな材料として第９図（イ）
（Ｏ）の如く鋼又はマニラ麻からなる芯（１２）の周り
にスチールワイヤー（１１）を撚回したスチールワイヤ
ーコードが挙げられる。このコードは第１０図（イ）（
ロ）の如く芯（１２）を軸としてその周囲にスチールワ
イヤー（１１）が巻かれた構造であり、通常、その断面
は第９図（イ）（ロ）に示すように幾何学的なストラン
ド構造をなしている。

そして、撚構造に関してもスチールワイヤーコードの弾
性、自転性、形崩れ、柔軟性１強力利用率などの諸物性
との関係で適切な構造を選定するようになっている。

しかしながら、上記の如き構造をもつ従前のスチールワ
イヤーコードは抗張体としての特性を未だ充分には網羅
していない。

このことは、上記の如きスチールワイヤーコードを歯付
ベルトやＶ形ベルトなどに用いた経験によればその張力
の温度依存性については第６図の如く安定した点はある
にしても、芯（１２）の周りにスチールワイヤー（１１
）などの側線が撚回され巻き付けられているため、芯と
側線とが実質上、十文字に点接触した状態にあり、従っ
て、側線であるワイヤーに負荷がかかったり、屈曲時に
は芯に大きな摩擦力がかかり、芯を著しく摩耗破損する
など、曲げ特性の問題から小チ→プーリ使用時の発熱や
、小プーリでの屈曲疲労性に難があり、漸次、ポリエス
テルコード、ガラスコード、アラミドコードに替わって
来た経緯からも窺える。

即ち、現在におけるスチールワイヤーコードは曲げ剛性
、耐屈曲疲労、ベルト張力低下、走行安定性、ベルト加
工性などに問題を有しベルト抗張耐としては不適格であ
る。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上述の如き実状に対処し、特に金属繊維の長所
を活かし、その欠点を改良することを課題として、スチ
ールワイヤーコードの線径及び撚構造ならびに断面構造
に着目し、抗張体として適切な物性を与え、高温下にお
いて、エンジン、プーリ補機などの熱膨張にもとづく張
力の上昇、エンジン冷却時の張力の低下、耐屈曲疲労性
などを大巾に改善せしめることを目的とするものである
。

（問題点を解決するための手段） しかして、上記目的に適合する本発明抗張体（ａ）の特
徴とするところは、第１図にその基本的構成を示してい
るが、断面積が７〜１０００μ２の金属素線（１）、例
えばスチールワイヤーを多数本引き揃え加熱してコード
とするか、又は、多数本引き揃え下撚りをかけてストラ
ンド（小なわ）（２）となし、これを更に多数本集めた
コード構造からなる。

そして、この場合、コードあるいはストランドに対し芯
線を用いることなく、しかも撚構造として芯線、側線の
区別のない非幾何学的断面構造を有せしめ、かつコード
の撚角度（α）（第２図参照）として８．４〜１５．３
度を用いている。

ここで、撚角度（α）は第２図に示す如く撚ピツチｊ！
（ｍ）及びコードの直径Ｄ（龍）に関連して決められる
ものである。

即ち、本発明ベルト用抗張体は撚角度を通常のワイヤー
コード撚角度より小さく、弾性率を高め張力の低下を小
さくし、その金属繊維の素線径の選定、撚構造と相俟っ
て小径プーリに対しても曲げ易く、耐摩耗性もすぐれ、
更に線膨張係数がエンジンのそれに近く、熱時及び冷時
のベルト張力差の少ないベルト用抗張体として好適なら
しめるものである。

一般にベルトの屈曲疲労はベルトがプーリを通過する際
に受け、曲げ応力により発熱あるいは素線間の摩擦によ
る素線の摩耗により惹起される。

そこで、この曲げ応力を緩和するために通常、抗張体ロ
ープの撚角度を増加する手段が採用されるが、その撚角
度と曲げ応力弾性係数の関係は第７図に示す通りである
ためスチールワイヤーコードの一般的撚角度（α）とし
ては１６度以上が用いられる。

しかしながら、撚角度を増加するに従い、素線の方向は
コードの張力方向と異なることから、強力利用率は低下
し、側線と芯線の伸びの違いにより両者間の摩擦が発生
して摩擦による素線の摩耗が生じ、これによりコードの
疲労が発生し易くなる。

そこで、本発明は撚角度を大きくせず、通常のワイヤー
コードを小さくし、しかも、曲げ応力を下げることを考
慮し、コード撚角度（上撚角度）を８．４〜１５．３度
としている。

そして、上記曲げ応力低下のために撚構造が検討され、
側線と芯線を区別しない、即ち、芯線を用いない構造が
採用され、コードに受ける張力により素線あるいはスト
ランド間の接触態様が点接触から線接触になりコードの
疲労を少なくする手段が講ぜられている。

更に、金属素線は、その素線径を細（すると、素線径の
３乗に比例して曲げ応力は小さくなるが余り細くすると
加工が不可能になって好ましくなく、又、１０００μ２
を越えると剛性が大きくなり、曲げによる発熱疲労が大
きくなるので７〜１０００μ２の範囲が実用上好適であ
る。

（作　用） 畝上の如き構成をもつ抗張体をベルト抗張体として使用
すれば、該ベルトは金属素線自体の線膨張係数が大きい
ため鉄製のエンジンルームの膨張に伴うベルト張力は余
り変りないが、撚角度（α）が小さいことから従来の撚
角度の大きいスチールワイヤーコードに比し、ベルト長
さ方向への線膨張が作用してエンジンルームの膨張に近
付き、従来のスチールワイヤーコード使用ベルトより一
層均−な張力を保持することができる。

なお、最近のアルミエンジンの場合はＡ１の線膨張係数
が鉄の２倍もあり、遥かに大きいため、スチールワイヤ
ーではＡＩｌの膨張に追従できない恐れはあるが、適宜
、これに適した大なる線膨張係数をもつ金属繊維素線を
選定すれば、ＡＩに追従することも容易である。

しかし、現在、Ａｌエンジンは使用されているとは云え
、未だ僅かで鉄製のエンジンが多いことからすれば、ス
チールワイヤーコードの役割は充分現状を満足する。

かくして、以上のように本発明抗張体は膨張時の張力保
持に有効であり、しかも、素線径、撚角度により曲げ応
力に対する考慮が加えられていることからコードの疲労
を少なくし、ベルトの耐久性向上に顕著な作用を与える
。

（実施例） 以下、更に添付図面にもとづき本発明の具体的な構成例
を説明し、併せて具体的な試験例を述べる。

第１図は本発明抗張体の１例を示し、図において（ａ）
はコード構造の抗張体、（１）は断面積が７〜１０００
μ２からなる金属素線、（２）は前記金属素線（１）を
多数、適宜使用するベルトに応じて選定し引き揃え下撚
りを加えたストランドであり、前記抗張体（ａｌは上記
ストランド（２）を更に上撚角度８．４〜１５．３度を
もって芯線を用いることなしに撚成したコード構造から
なっている。

勿論、この抗張体（ａ）は金属素線（１）を多数引き揃
え、そのまま加熱してコードに構成することもある。

第３図ないし第５図は上記の如く構成された抗張体を使
用したベルトの各側であり、第３図においては歯付ベル
ト、第４図においてはＶ形ベルト。

第５図においては多リブベルトを示している。

これら各図において（ａ）は前記構成の抗張体、（３）
は弾性体、（４）は該弾性体（３）を被覆する上部又は
／及び下部の帆布層であり、通常の手段によって構成さ
れる。

次ぎに、上記の如き構成例にもとづき各種繊維について
比較試験した試験例を掲げる。

先ず、試料として断面積４００μ２のスチールワイヤー
素線５０本を下撚したストランドを１３本、撚角度１２
度でスチールコードを作成し、これを抗張体として第３
図に示す構造の歯付ベルト（歯数８３のタイミングベル
ト）を形成した。

同様にしてガラス繊維、アラミド繊維を用いた従来のコ
ード使用の歯付ベルト（前記同様）を比較試料として作
成した。

これら各試料における抗張体の物性は以下の如くである
。

上記各試料ベルトを次ぎに歯数２０の鉄製駆動プーリと
歯数４０の鉄製従動プーリとの間に懸架し、７．２０Ｏ
ｒ、ｐ、ｎ＋で駆動したところ、第６図に示すようにガ
ラス繊維、アラミド繊維を用いたコード使用の従来の比
較ベルトは雰囲気温度の上昇と共にベルト張力が上昇し
たが、本発明の芯線のない、かつ撚角度の小さいスチー
ルワイヤーコード使用のベルトは張力が一定に保持され
ていた。

又、撚角度と曲げ応力弾性係数、ならびにベルト強力残
存率との関係を調べるべく前記本発明抗張体使用の歯付
ベルトに対し、従来一般に使用されている芯線を有する
スチールワイヤーコード抗張体使用の歯付ベルトを作成
し、両者を前記同様、歯数２０の駆動プーリと歯数４０
の従動プーリ間に懸架して７．２０Ｏｒ、ｐ、ｍで駆動
した。

その結果は第７図、第８図に示す如くで、撚角度と曲げ
応力弾性係数の関係では、従来の撚角度の大きいスチー
ルワイヤーコード使用のものにあっては応力が大きいが
、撚角度の小さい本発明スチールワイヤーコード使用の
ものにおいては応力も小さく、小プーリ径に充分使用で
きることが理解された。

又、一方、撚角度とベルト強力残存率の関係では従来の
スチールワイヤーコードでは６０％以下になっているが
、本発明のものを使用した場合では６０〜７０％を維持
しており、摩耗疲労が少ないことが分かる。

以上のように、本発明に係るスチールワイヤーコードの
抗張体を使用したものは従来の各抗張体に比し、全般的
にその物性が良好であり、現在要求されるベルト性能に
充分適合することが首肯される。

（発明の効果） 本発明は以上説明した如く、芯線を用いることなく、し
かも、撚角度を従来より小さくし、各構成金属素線の断
面積を特定範囲に規定したものであり、これをベルト抗
張体とすることにより、該ベルトは屈曲性が良好で、金
属素線利用とは云え、小プーリ径のプーリに対して充分
、使用が可能であり、しかも、金属素線自体の摩耗疲労
も少なく、ベルト寿命を増大せしめることができると共
に、線膨張係数の大きい金属素線を使用しているため、
エンジン、駆動装置などの温度上昇に伴う膨張にもよく
追従することができ、ベルト張力を均一に保持して安定
した駆動をもたらすことができる顕著な効果を発揮する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る抗張体の１例を示す部分概要図、
第２図は撚角度説明図、第３図ないし第５図は前記抗張
体を使用した各ベルト例を示す部分斜視図、第６図はベ
ルト張力と温度との関係を示す図表、第７図は撚角度と
ベルト曲げ応力弾性係数との関係を示す図表、第８図は
撚角度とベルト強力の残存率との関係を示す図表、第９
図（イ）（ロ）は従来の抗張体の各側に係る断面を示す
断面図、第１０図（イ）　（ＴＩ）は第９図の抗張体の
撚形状を示す説明図である。 （ａ）　　・・・抗張体。 （１）・・・金属素線。 （２）・・・ストランド。 （α）・・・撚角度。 慕１ｒｆＪ 第２図 茎４−図 第６図 ９ｍ’を壜／ｌＣ”Ｃ） 萬７５Ｂ 第８図 撚角洩（”）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属素線を多数本引き揃え加熱した動力伝動ベルト
   用抗張体であって、該抗張体は断面積が７〜１０００μ
   ＾２の金属素線を多数本引き揃え加熱してコードとする
   か、又は前記金属素線を多数本引き揃えてストランドと
   なし、このストランドを更に適宜数集めて加熱しコード
   としてなり、かつ、前記抗張体のコード又はストランド
   は芯線を具備せず、撚構造は芯線、側線の区別のない非
   幾何学的断面を有していると共に抗張体のコード撚角度
   は８〜１５．３度であることを特徴とする伝動ベルト用
   抗張体。 ２、金属素線がスチールワイヤーである特許請求の範囲
   第１項記載の伝動ベルト用抗張体。