WO2006057129A1

WO2006057129A1 - Ｖリブドベルト及びそれを用いた自動車の補機駆動用ベルト伝動装置

Info

Publication number: WO2006057129A1
Application number: PCT/JP2005/019477
Authority: WO
Inventors: Takashi Nakamura; Hiroyuki Shiriike
Original assignee: Bando Chemical Industries, Ltd.
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2005-10-24
Publication date: 2006-06-01
Also published as: JP2006144988A; US20090048048A1; DE112005002891T5; CN101076679A

Abstract

ＶリブドベルトＢは、各々がベルト長さ方向に延びるように形成された複数のＶリブ１３がベルト幅方向に並ぶようにベルト内側に配設され、それらの複数のＶリブ１３が接触するようにプーリに巻き掛けられて動力を伝達する。複数のＶリブ１３は、原料ゴムであるエチレン－α－オレフィンエラストマーゴム１００質量部に対して融点１１０°C以上の熱可塑性樹脂１５が５～５０質量部混入されたゴム組成物で形成されている。

Description

明細書

Vリブドベルト及びそれを用いた自動車の補機駆動用ベルト伝動装置技術分野

[0001] 本発明は、各々がベルト長さ方向に延びる複数の Vリブがベルト幅方向に並ぶようにベルト内側に配設され、それらの複数の Vリブが接触するようにプーリに巻き掛けられて動力を伝達する Vリブドベルト及びそれを用いた自動車の補機駆動用ベルト伝動装置に関する。

背景技術

[0002] 自動車の補機を駆動する摩擦伝動ベルトとして Vリブドベルトが広く用いられてヽる [0003] ところで、自動車のエンジンでは、一定周期で爆発燃焼が生じ、それ力クランク軸の角速度に微少な影響を与えるため、エンジンの回転数に回転変動が生じる。そして、そのような回転変動が生じると、クランクシャフトプーリに巻き掛けられた Vリブドベルトが回転変動に追随できずにプーリ上でスティックスリップを起こしてしまう。そして、 Vリブドベルトがプーリ上でスティックスリップを起こすと、異音としてそのスティックスリップ異音が発生する。そのため、一般に、 Vリブドベルトでは、そのようなスティックスリップ異音の発生を防止すベぐベルト内周側の圧縮ゴム層にベルト幅方向に配向するように短繊維を混入させると共に、ベルト表面カゝらその短繊維を突出させ、それによつてベルト表面の摩擦係数を低減するということが行われている。また、その他にも、 V リブドベルトの走行時の騒音を低減する種々の技術が提案されて、る。

[0004] 例えば、特許文献 1には、対面摩擦駆動面を圧縮層部に設けた Vリブドベルトにおいて、圧縮層の先端部寄りの先端構成部内にはフイブリルィ匕しゃすいァラミド短繊維を主体に、また圧縮層の残余部たる基礎構成部内にはフイブリルィ匕しにくいァラミド短繊維を主体に、それぞれベルト幅方向への配向性を保って埋設したものが開示されている。そして、これによれば、 V形圧縮層を有する動力伝動用ベルトにあって、圧縮層に耐摩耗性、耐側圧性を求めて混入せしめたァラミド短繊維中に材質変化を付与せしめて、ベルト圧縮層部に耐摩耗性、耐側圧性を確保しつつ、併せてこの種のベルトをプーリに掛装走行せしめる折、発生する擦過音 (こすれ音)を抑止することができる、と記載されている。

[0005] 特許文献 2には、ベルト長さ方向に沿って心線を埋設した接着ゴム層と、ベルト長さ方向に沿って延びるリブ部を複数有する圧縮ゴム層とからなる Vリブドベルトであり、リブ部の先端部には、 2重結合が 80%以上水素添加された水素化-トリルゴムに、そのゴムと同質もしくは類似した水素化-トリルゴムと繊維径 1. 0 m以下のポリアミド繊維とがグラフト結合した微小繊維強化ゴムを添加したゴム組成物を配し、更にリブ部の他の領域に水素化-トリルゴムにポリアミド繊維より繊維径の大きい短繊維を含有させたゴム組成物を用いた構成としたものが開示されている。そして、これによれば、耐亀裂性、耐熱性、耐側圧性とともに耐屈曲性にも優れ、ベルト寿命が大きく延長し、騒音性を軽減することができる、と記載されている。

[0006] 特許文献 3には、接着ゴム層内に抗張体を埋設した抗張体層の下面に、ベルト長手方向に延びる複数の V形リブを並列せしめた圧縮ゴム層を有する Vリブドベルトにおいて、圧縮ゴム層はクロ口プレンポリマーを主体としたゴム 100重量部に対し、融点力 S40〜80°Cのワックスを 0. 75〜： L 50重量部混入配合したゴム配合物であるものが開示されている。そして、これによれば、 V形リブを形成する圧縮ゴム層のゴム配合物を改善して走行初期の過張力での粘着による発音、走行と共に張力が低下した状態で急激な負荷力 Sかかったときのベルトスリップ音を防止することができる、と記載されている。

[0007] 以上の従来技術の Vリブドベルトでは、新品のものによる使用開始当初の期間であれば、異音の発生を防止する効果を期待することができる。ところが、自動車が 2万〜4万 km走行した後では、その効果が維持されず、スティックスリップ異音が発生するという問題がある。

[0008] 例えば、特許文献 1に開示された技術の場合、新品の Vリブドベルトでは、プーリ接触面である Vリブ表面が多数の短繊維で覆われて、るので、短繊維がローラのような機能を果たすために Vリブ表面の摩擦係数が低ぐそれによつてスティックスリップの発生を防止できる。しかしながら、自動車が長期走行した後では、 Vリブ表面の短繊維がプーリとの間の摩擦によって摩耗し、そのために Vリブ表面におけるゴムの露出割合が多くなるに従ってその摩擦係数が上昇し、スティックスリップ異音が発生してしまつ。

[0009] 特許文献 2に開示された技術の場合、微小繊維強化ゴムによりゴムの耐亀裂性や耐屈曲性は確かに優れるものとなるが、これも、自動車が長期走行した後では、ブーリ接触面である Vリブ表面におけるゴムの露出割合が多くなるに従ってその摩擦係数が上昇し、スティックスリップ異音が発生してしまう。

[0010] 特許文献 3に開示された技術の場合、新品の Vリブドベルトでは、融点 40〜80°C のワックスが混入されたゴム組成物が用いられていることにより、その潤滑効果によりプーリ接触面である Vリブ表面の摩擦係数が低ぐそれによつてスティックスリップの発生を防止できる。しかしながら、自動車が長期走行した後では、ベルト温度が 80〜 110°Cに上昇するような履歴を受けることもあるため、ワックスが溶けて飛散して Vリブ表面にほとんど残らずにその摩擦係数が上昇し、スティックスリップ異音が発生してしまつ。

[0011] 上記のような自動車が長期走行した後に発生するスティックスリップ異音は、特に、ヘッドライトを点けたときやエアコンをつけたときのように補機の駆動負荷が大きぐし力も、 Dレンジでフルカ卩速 (WOT: Wide Open Throttle)したときのように回転変動が大きい場合に、 Vリブドベルトへの張力変動が大きくなるためより発生しやすい。

[0012] また、回転変動に伴うスティックスリップ異音は、 Vリブドベルトに負荷される張力が低いほど発生し易いという特徴がある。 Vリブドベルトは、負荷される張力が低くて補機の駆動負荷が大きいと、動力伝達できずにスライディングスリップを起こす。そして、Vリブドベルトが通常の動力伝達領域である弾性スリップカゝらスライディングスリップに移行する領域は、プーリをグリップして動力伝達するか、或いは、グリップできずにスリップするかの微妙な領域である。そのため、 Vリブドベルトは、その領域で負荷の変動があるとそれに伴って負荷の高いときにはスリップして、逆に、負荷の低いときにはグリップし、回転変動の周期でスリップとグリップとを交互に繰り返すので、スリップした瞬間に「キヤッ」 t 、う異音が断続的に繰り返されて、「キヤツキャッ」 t 、う不快な断続音、つまり、スティックスリップ異音を発する。特に、ベルト組み付け方式力リブドベルトに所定の張力を与えてプーリを固定する固定張力方式の場合、自動車の長期走行により経時的にその張力が低下していくので、上記のスティックスリップ異音が発生し易い。

[0013] これに対し、本発明者らは、自動車が長期走行した後でもスティックスリップ異音を発生しないベルト仕様として、原料ゴムであるエチレンプロピレンジェンモノマーゴム（EPDM)に対して繊維径 28 μ mのナイロン短繊維が 25質量部混入されたゴム組成物で形成した Vリブドベルトを開発して量産を行った。その当時、このベルト仕様であれば、摩擦係数が低く且つ太径のナイロン短繊維が原料ゴム 100質量部に対して 25質量部と多量に混入されているので、自動車が長期走行した後でも、プーリ接触面である Vリブ表面における短繊維の露出割合が多、ために低摩擦係数を維持でき、それによつてスティックスリップ異音の発生を防止することができた。実際に、巿場でのスティックスリップ異音による不具合は激減した。なお、スティックスリップ異音を低減するという観点力もは、より太径のナイロン短繊維をより多く混入させることが好ましいと考えられたが、そうすると耐屈曲疲労性が悪ィ匕することとなるため、繊維径が 28 μ m及び原料ゴム 100質量部に対する混入量を 25質量部とするのが限度であつた。

[0014] 本発明者らは、これによつてスティックスリップ異音の問題は解決したと考えていた。

ところが、近年、状況は一変した。

[0015] 具体的には、自動車の燃費向上の必要性から、エンジンの直噴化や希薄燃焼化が進んだ。これらのいずれもがエンジンの回転変動を著しく増大させるものであり、そのため、スティックスリップ異音の発生原因である Vリブドベルトへの張力変動も増大することとなった。

[0016] また、 Vリブドベルトに負荷される張力が自動車の燃費に大きく影響するという新たな事実が見出された。つまり、 Vリブドベルトに負荷される張力が大きくなると、各補機及びクランクシャフトに負荷される軸荷重が高くなり、そのためにフリクションロスが大きくなつて燃費が悪くなるというのである。従って、 Vリブドベルトに負荷される張力を低くすることによって燃費向上を図ることができる、ということとなる。従来、 Vリブドべルトは、組み付け時に IVリブ当たり 150〜200Nの張力が負荷されて、それによつて自動車の長期走行後の安定張力が IVリブ当たり 80〜120N (平均 100N)となるようにされていた。ところが、燃費の大幅な改善を図るためには、初期組み付け張力を 1 Vリブ当たり 80〜120Nとして、安定張力を IVリブ当たり平均 60N (平均 40〜80N) にしなければならないということが分力つた。 Vリブドベルトに負荷される張力が低いとスティックスリップ異音が発生し易くなるというのは上述したとおりであり、安定張力が 1 Vリブ当たり平均 60Nであると!/、うのは、 Vリブドベルトがスライディングスリップする領域に極めて近、ものである。

[0017] このように、 Vリブドベルトに対し、回転変動の非常に大きいエンジンで使用され且つ負荷される張力が低くても、自動車が長期走行した後に、スティックスリップ異音が発生しないこと、という新たな要求が出てきた。上記の原料ゴムである EPDM100質量部に対して繊維径 28 μ mのナイロン短繊維が 25質量部混入されたゴム組成物で形成した Vリブドベルトを 100時間モータリング走行させた後（自動車 2万 km走行に相当と予想）、回転変動の大きいエンジンの補機駆動用ベルト伝動装置に 1リブ当たり 60Nの張力を負荷して取り付けて走行させたところ、スティックスリップ異音が観測された。

[0018] 本発明は、カゝかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、回転変動の大きい自動車の補機駆動用ベルト伝動装置で使用され且つ負荷される張力が低くても、自動車が長期走行した後のスティックスリップ異音の発生が抑制される Vリブドベルト及びそれを備えた自動車の補機駆動用ベルト伝動装置を提供すること〖こある。

特許文献 1 :実開平 5— 59012号公報

特許文献 2 :特開平 7— 35201号公報

特許文献 3：特開平 7— 293641号公報

発明の開示

[0019] 上記の目的を達成する本発明は、各々がベルト長さ方向に延びるように形成された複数の Vリブがベルト幅方向に並ぶようにベルト内側に配設され、該複数の Vリブが接触するようにプーリに巻き掛けられて動力を伝達する Vリブドベルトであって、上記複数の Vリブは、原料ゴムであるエチレン一 a—ォレフインエラストマ一ゴム 10 0質量部に対して融点 110°C以上の熱可塑性榭脂が 5〜50質量部混入されたゴム組成物で形成されて!、ることを特徴とする。

[0020] Vリブがクロロプレンゴム（CR)を原料ゴムとするゴム組成物で形成されて、ると、プーリ接触面である Vリブ表面が摩擦による発熱により硬化劣化して鏡面化し、その摩擦係数が極端に上昇することから、自動車の補機駆動用ベルト伝動装置での使用において、エンジンの回転変動による張力変動時に限界までプーリをグリップして一気にスリップするので、スティックスリップ異音を発生し易い。し力しながら、上記の構成によれば、 Vリブがエチレン aーォレフインエラストマ一ゴムを原料ゴムとするゴム組成物で形成されて!ヽるために耐熱性が高!、ので、 Vリブ表面が摩擦による発熱により硬化劣化して鏡面化することはなぐスティックスリップ異音を発生しにくい。ここで、エチレン _α—ォレフインエラストマ一ゴムとは、例えば、エチレン 'プロピレン共重合体ゴム（ΕΡΜ)やエチレン'プロピレン'ジェンモノマー三元共重合体ゴム（EPDM )、或いは、それらの混合物である。

[0021] Vリブを形成するゴム組成物に熱可塑性榭脂が混入されているので、 Vリブが摩耗しても、プーリ接触面である Vリブ表面に露出した熱可塑性榭脂によってその摩擦係数が低く抑えられ、また、弾性スリップからスライディングスリップに移行する極限で、プーリへのグリップ状態力スリップ状態への移行時に、熱可塑性榭脂が適度に弾性変形してスムーズにその移行が行われるため、スティックスリップ異音が発生しにくい。し力も、熱可塑性榭脂の融点が 110°C以上であるので、自動車の補機駆動用ベルト伝動装置での使用時のようにベルト温度が 80〜： LOO°Cになっても、熱可塑性榭脂が溶融して消失することがなぐその効果が長期間持続する。

[0022] 従って、上記の構成によれば、回転変動の大きい自動車の補機駆動用ベルト伝動装置で使用され且つ負荷される張力が低くても、自動車が長期走行した後のステイツクスリップ異音の発生が抑制される。

[0023] ここで、熱可塑性榭脂の原料ゴムに対する混入量を 5質量部以上 50質量部以下とするのは、 5質量部未満だと、熱可塑性榭脂による上記効果が十分に得られず、 50 質量部より多いと、ベルト全体に熱可塑性榭脂を核とした欠陥が多く含まれることとなり、耐屈曲疲労性が悪いものとなるからである。

[0024] また、融点 110°C以上の熱可塑性榭脂としては、例えば、融点 110〜140°Cのポリエチレン榭脂、融点 176°Cのポリプロピレン榭脂、融点 265°Cの 6, 6 ナイロン榭脂、融点 264°Cのポリエチレンテレフタレート榭脂、及び、融点 327°Cの四フッ化工チレン榭脂を挙げることができる。

[0025] 本発明の Vリブドベルトは、上記熱可塑性榭脂の熱変形温度が 80°C以下であるものであってもよい。

[0026] 上記の構成によれば、熱可塑性榭脂の熱変形温度が 80°C以下であって、自動車の補機駆動用ベルト伝動装置での使用時におけるベルト温度（80〜100°C)以下であるので、グリップ状態からスリップ状態への移行時には、軟化した熱可塑性榭脂が円滑に弾性変形する。

[0027] ここで、熱変形温度は、 ASTM D—648において荷重 18. 6kgZcm²とした条件での測定値である。

[0028] また、熱変形温度が 80°C以下の熱可塑性榭脂としては、熱変形温度 32〜52°Cのポリエチレン榭脂、熱変形温度 60〜70°Cのポリプロピレン榭脂、及び、熱変形温度 60〜65°Cの 6, 6 ナイロン榭脂を挙げることができる。

[0029] 本発明の Vリブドベルトは、上記熱可塑性榭脂がポリエチレン榭脂であるのが最もよい。

[0030] 上記の構成によれば、ポリエチレン榭脂は、摩擦係数が低く且つ熱変形温度が 32 〜52°Cであるので、他の榭脂に比べて自動車の補機駆動用ベルト伝動装置での使用において、ベルト温度 80〜： LOO°Cでの弾性変形が大きぐグリップ状態からスリツプ状態へのスムーズな移行が営まれる。また、ポリエチレン榭脂は、ポリエチレン成分を含むエチレン aーォレフインエラストマ一ゴムとの親和性が高いので、良好な分散状態が得られる。

[0031] 本発明の Vリブドベルトは、上記熱可塑性榭脂のポリエチレン榭脂が粘度平均分子量 50万以上の超高分子量ポリエチレン榭脂であるのがより好適である。

[0032] 上記の構成によれば、粘度平均分子量 50万以上の超高分子量ポリエチレン榭脂は、摩擦係数が低いことに加えて耐摩耗性が非常に優れるので、自動車の補機駆動用ベルト伝動装置に使用され、その長期走行した後でも、プーリ接触面である Vリブ表面に保持される。ここで、粘度平均分子量は粘度法により計測されるものである。 [0033] 本発明の Vリブドベルトは、上記熱可塑性榭脂が粉状乃至粒状であるものであってちょい。

[0034] 上記の構成によれば、熱可塑性榭脂が粉状乃至粒状であるので、 Vリブを形成するゴム組成物の伸び変形を阻害して耐屈曲疲労性に悪影響が及ぶのが抑制される

[0035] この場合、本発明の Vリブドベルトは、上記粉状乃至粒状の熱可塑性榭脂の粒径力 5〜300 μ mであることが好ましい。

[0036] 熱可塑性榭脂の粒径が 20 μ m未満だと、経時的にプーリ接触面である Vリブ表面が摩耗粉で覆われやすくなり、熱可塑性榭脂による効果が希薄となり、粒径が 300 mより大きいと、 Vリブを形成するゴム組成物が均一に変形せずに熱可塑性榭脂の周りに応力集中するので、耐屈曲疲労性が低、ものとなってしまう。

[0037] 本発明の Vリブドベルトは、上記複数の Vリブを形成するゴム組成物力原料ゴムであるエチレン _α—ォレフインエラストマ一ゴム 100質量部に対してベルト幅方向に配向した短繊維が 3〜30質量部混入されて、るものであってもよ、。

[0038] Vリブを形成するゴム組成物に熱可塑性榭脂を混入させるだけでもスティックスリツプ異音の発生抑制効果を奏するが、短繊維の混入との併用でさらに大きな効果が得られる。 Vリブのプーリ溝への出入りがスティックスリップ異音の発生源である。つまり、 Vリブがプーリ溝に嚙み込む際に、 Vリブが側圧を受けて変形してプーリ溝に食い込んで高い楔効果が奏されると、それとは逆に、 Vリブがプーリ溝力嚙み離れする際に、スティックスリップ異音が発生する。従って、 Vリブは可能な限り側圧により変形しないことがスティックスリップ異音を防止する観点からは好ましい。これに対し、 Vリブが側圧によって変形しないようにするためには、カーボンブラックゃ榭脂系の補強材を添加するという手段があるが、それでは Vリブが硬くなつて耐屈曲疲労性が低くなつてしまう。し力しながら、上記の構成によれば、 Vリブにベルト幅方向に配向した短繊維が混入されているので、 Vリブの側圧に対しては高い剛性を示すものの、長さ方向の屈曲性はほとんど損なわれず、そのために、 Vリブのプーリ溝への過大な楔効果が奏されることはなぐ結果としてスティックスリップ異音が発生しに《なる。

[0039] ここで、短繊維の混入量が原料ゴム 100質量部に対して 3質量部未満だと、 Vリブのベルト幅方向の剛性を十分に高くすることができず、 30質量部より多いと短繊維が均一に分散されず、そのために耐屈曲疲労性が低、ものとなってしまう。

[0040] 短繊維としては、ナイロン短繊維、メタ系ァラミド短繊維、パラ系ァラミド短繊維、綿短繊維等を挙げることができる。

[0041] この場合、本発明の Vリブドベルトは、上記短繊維がナイロン短繊維であるものが最ちょい。

[0042] ナイロン短繊維は、 Vリブのベルト幅方向の剛性を高めるのに加えて、それ自体の摩擦係数が低、ので、摩耗した後でもプーリ接触面である Vリブ表面に残って摩擦係数を低める効果があるからである。

[0043] 本発明の Vリブドベルトは、ベルト幅方向にピッチを有する螺旋を形成するようにポリエチレンナフタレート繊維製の心線が埋設されて、るものであってもよ、。

[0044] 上記の構成によれば、 Vリブがエチレン α—ォレフインエラストマ一ゴムに熱可塑性榭脂が混入されたゴム組成物で形成された構成との組み合わせでスティックスリツプ異音の発生防止に対して極めて大きい効果を発揮する。つまり、例えば、回転変動の大きい自動車の補機駆動用ベルト伝動装置に低張力が負荷されて取り付けられたような場合、弾性スリップからスライディングスリップに移行する臨界状態に近ヽ状態で動力伝達が行われることとなる力ポリエチレンナフタレート繊維製の心線の方がポチエチレンテレフタレート製の心線に比べてベルト弾性率が高くなるので、張力変動時であっても、弾性スリップカゝらスライディングスリップへの移行が簡単には進まず、結果としてスティックスリップ異音の発生が抑制される。

[0045] 本発明の自動車の補機駆動用ベルト伝動装置は、各々がベルト長さ方向に延びるように形成された複数の Vリブがベルト幅方向に並ぶようにベルト内側に配設された Vリブドベルトと、該 Vリブドベルトが固定張力方式で巻き掛けられた複数のプーリと、を備えたものであって、

上記 Vリブドベルトの上記複数の Vリブは、原料ゴムであるエチレン aーォレフィンエラストマ一ゴム 100質量部に対して融点 110°C以上の熱可塑性榭脂が 5〜50質量部混入されたゴム組成物で形成されており、

ベルト未走行時に、上記 Vリブドベルトに負荷される張力が IVリブ当たり 50〜80N であることを特徴とする。

[0046] 上記の構成によれば、自動車の長期走行後でも、スティックスリップ異音の発生が抑制され、 Vリブドベルトに負荷される張力が低いので、各プーリに負荷される軸荷重が小さぐその結果としてエンジンの低燃費が実現される。

図面の簡単な説明

[0047] [図 1]本発明の実施形態に係る Vリブドベルトの斜視図である。

[図 2]補機駆動用ベルト伝動装置のプーリレイアウトを示す図である。

[図 3]劣化促進用ベルト走行試験機のプーリレイアウトを示す図である。

[図 4]多軸屈曲試験用ベルト走行試験機のプーリレイアウトを示す図である。

[図 5]例 1〜8の Vリブドベルトの音特性を示す棒グラフである。

[図 6]例 1〜8の Vリブドベルトの屈曲耐久寿命を示す棒グラフである。

発明を実施するための最良の形態

[0048] 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

[0049] 図 1は、本発明の実施形態に係る Vリブドベルト Bを示す。

[0050] この Vリブドベルト Bは、 Vリブドベルト本体 10と、 Vリブドベルト本体 10にベルト幅方向にピッチを有する螺旋を形成するように埋設された心線 16と、 Vリブドベルト本体 1 0の背面側を被覆するように設けられた背面補強布 17と、を備えている。

[0051] Vリブドベルト本体 10は、エチレン aーォレフインエラストマ一ゴムを原料ゴムとし、それにカーボンブラックなどの充填材ゃ可塑剤などのゴム配合薬品等が混入され、加熱及び加圧されて、そのうちの原料ゴム成分が有機過酸化物や硫黄によって架橋されたゴム組成物で形成されている。エチレン aーォレフインエラストマ一ゴムは、例えば、エチレン ·プロピレン共重合体ゴム（EPM)やエチレン ·プロピレン'ジェンモノマ一三元共重合体ゴム（EPDM)、或いは、それらの混合物である。 Vリブドベルト本体 10は、心線 16が埋設された接着ゴム層 11と、接着ゴム層 11の下側に設けられた圧縮ゴム層 12と、が積層されて一体となった構成となって！/ヽる。

[0052] 接着ゴム層 11は、心線 16が埋設されて張力に抗する部分であって、帯状に形成されている。

[0053] 圧縮ゴム層 12は、ベルト内側のプーリに接触して直接的に動力を伝達する部分であって、プーリとの接触面積が広く確保されるように、ベルト長さ方向に延びる突条の

Vリブ 13がベルト幅方向に並列して形成されている。

[0054] 圧縮ゴム層 12を形成するエチレン一 (X—ォレフインエラストマ一ゴムを原料ゴムとしたゴム組成物には、カーボンブラック等にカ卩えて、融点が 110°C以下で且つ熱変形温度 80°C以下（ASTM D— 648において荷重 18. 6kgZcm²とした条件）である熱可塑性榭脂 15が分散するように混入されている。この熱可塑性榭脂 15は、原料ゴム 100質量部に対して 5〜50質量部混入されている。また、この熱可塑性榭脂 15は、粘度平均分子量 50万以上の超高分子量ポリエチレン榭脂である。さらに、この熱可塑性榭脂 15は、粒径が 25〜300 mである粉状乃至粒状である。

[0055] 圧縮ゴム層 12を形成するゴム組成物には、ベルト幅方向に配向した短繊維 14も分散するように混入されている。この短繊維 14は、原料ゴム 100質量部に対して 3〜30 質量部混入されている。また、この短繊維 14は、ナイロン短繊維である。 Vリブ 13表面に露出した短繊維 14は、 Vリブ 13表面力突出している。さらに、この短繊維 14は、繊維長が 0. 2〜3. Ommである。

[0056] 心線 16は、ポリエチレンナフタレート繊維（以下「PEN」という。）の撚り糸で構成されている。心線 16には、 Vリブドベルト本体 10に対する接着性を付与するために、成形カ卩ェ前にレゾルシン'ホルマリン 'ラテックス水溶液（以下「RFL水溶液」という）に浸漬した後に延伸して加熱する延伸熱固定処理及びゴム糊に浸漬した後に乾燥させる処理が施されている。心線 16を構成する PEN繊維の撚り糸は、モノフィラメント径が 1 0〜40 μ mで、トータル 4000〜8000dtexの構成であって、例えば、撚り係数力 70 0である 1100dtexZ2 X 3のような諸撚り構成を有する (撚り係数は 10cm長さ当たりの撚り数にデニール数の平方根を乗じたものである。 ) oまた、 PEN繊維の撚り糸は、延伸熱固定処理及びゴム糊による処理前の JIS L1017「化学繊維タイヤコード試験方法」に基づく乾熱時収縮応力が 0. 2〜0. 5cNZdtexであり、延伸熱固定処理及びゴム糊による処理後の乾熱時収縮応力が 0. 3〜0. 7cNZdtexである。

[0057] 背面補強布 17は、経糸及び緯糸からなる平織り等の織布で構成されている。背面補強布 17には、 Vリブドベルト本体 10に対する接着性を付与するために、成形加工前に RFL水溶液に浸漬して加熱する処理及び Vリブドベルト本体 10側となる表面にゴム糊をコーティングして乾燥させる処理が施されている。

[0058] 以上の構成の Vリブドベルト Bでは、 Vリブ 13がエチレン α—ォレフインエラストマ一ゴムを原料ゴムとするゴム組成物で形成されてヽるために耐熱性が高、ので、 Vリブ 13表面が摩擦による発熱により硬化劣化して鏡面化することはなぐスティックスリップ異音を発生しにくい。

[0059] 本 Vリブドベルト Βでは、 Vリブ 13を形成するゴム組成物に熱可塑性榭脂 15が混入されているので、 Vリブ 13が摩耗しても、プーリ接触面である Vリブ 13表面に露出した熱可塑性榭脂 15によってその摩擦係数が低く抑えられ、し力も、弾性スリップからスライディングスリップに移行する極限で、プーリへのグリップ状態からスリップ状態への移行時に、熱可塑性榭脂 15が適度に弾性変形してスムーズにその移行が行われ、その結果スティックスリップ異音の発生を抑制することができる。し力も、熱可塑性榭脂 15は、摩擦係数が低く且つ熱変形温度が 32〜52°Cのポリエチレン榭脂であるので、他の榭脂に比べて自動車の補機駆動用ベルト伝動装置での使用において、ベルト温度 80〜100°Cでの弾性変形し易ぐグリップ状態からスリップ状態へのスムーズな移行が営まれる。また、その熱可塑性榭脂 15が粘度平均分子量 50万以上の超高分子量ポリエチレン榭脂であるので、摩擦係数が低、ことに加えて耐摩耗性が非常に優れ、自動車の補機駆動用ベルト伝動装置に使用され、自動車が長期走行した後でも、超高分子量ポリエチレン榭脂がプーリ接触面である Vリブ 13表面に保持される。さらに、熱可塑性榭脂 15の超高分子量ポリエチレン榭脂が粉状乃至粒状であるので、 Vリブ 13を形成するゴム組成物の伸び変形を阻害して耐屈曲疲労性に悪影響が及ぶのが抑制される。また、そこポリエチレン榭脂は、ポリエチレン成分を含むェチレン (X一才レフインエラストマ一ゴムとの親和性が高いので、良好な分散状態が得られる。

[0060] 本 Vリブドベルト Bでは、熱可塑性榭脂 15の融点が 110°C以上であるので、自動車の補機駆動用ベルト伝動装置で使用された場合のようにベルト温度が 80〜100°C になっても、熱可塑性榭脂 15が溶融して消失することがなぐその効果を長期間持続させることができる。

[0061] 本 Vリブドベルト Bでは、圧縮ゴム層 12にベルト幅方向に配向した短繊維 14が混入されているので、 Vリブ 13の側圧に対しては高い剛性を示すものの、長さ方向の屈曲性はほとんど損なわれず、そのために、 Vリブ 13のプーリ溝への過大な楔効果が奏されることはなぐ結果としてスティックスリップ異音を発生しにくすることができる。し力も、その短繊維 14がナイロン短繊維であるので、 Vリブ 13のベルト幅方向の剛性を高めるのに加えて、それ自体の摩擦係数が低ぐ摩耗した後でもプーリ接触面である V リブ 13表面に残って摩擦係数を低める効果が得られる。

[0062] 本 Vリブドベルト Bでは、 PEN製の心線 16を用いた構成と圧縮ゴム層 12がエチレン

- a—ォレフインエラストマ一ゴムに熱可塑性榭脂 15が混入されたゴム組成物で形成された構成との組み合わせでスティックスリップ異音の発生防止に対して極めて大きい効果を得ることができる。つまり、回転変動の小さい自動車の補機駆動用ベルト伝動装置に低張力が負荷されて取り付けられたような場合、弾性スリップからスライデイングスリップに移行する臨界状態に近、状態で動力伝達が行われることとなるが、 P EN製の心線 16の方がポリエチレンテレフタレート（PET)製のものに比べてベルト弹性率が高くなるので、張力変動時であっても、弾性スリップからスライディングスリップへの移行が簡単には進まず、結果としてスティックスリップ異音の発生を抑制することができる。

[0063] なお、上記構成では、熱可塑性榭脂 15としてポリエチレン榭脂を用いたが、特にこれに限定されるものではなぐ耐摩耗性の優れるナイロン榭脂、ポリエステル榭脂、ポリプロピレン榭脂、アクリロニトリル 'ブタジエン ·スチレン榭脂 (ABS榭脂）等であってもよい。また、上記構成では、短繊維 14としてナイロン短繊維を用いた力特にこれに限定されるものではなぐ高強度のパラ系ァラミド短繊維、耐摩耗性の優れるメタ系ァラミド短繊維、綿短繊維等であってもよい。

[0064] 次に、上記のように構成された Vリブドベルト Bの製造方法について簡単に説明する。

[0065] Vリブドベルト Bの製造では、外周に、ベルト背面を所定形状に形成する成形面を有する内金型と、内周に、ベルト内面を所定形状に形成する成形面を有するゴムスリーブとが用いられる。

[0066] まず、内金型の外周を、接着剤を付着させる処理を施した織布の背面補強布 17で被覆した後、その上に、接着ゴム層 11の背面側部分を形成するための未架橋ゴムシートを巻き付ける。

[0067] 次いで、その上に、接着剤を付着させる処理を施した PEN製の撚り糸の心線 16をスパイラル状に巻き付けた後、その上に、接着ゴム層 11の内面側部分を形成するための未架橋ゴムシートを巻き付け、さらにその上に、圧縮ゴム層 12を形成するための未架橋ゴムシートを巻き付ける。このとき、圧縮ゴム層 12を形成するための未架橋ゴムシートとして、原料ゴムのエチレン aーォレフインエラストマ一ゴムにカーボンブラックなどの充填材ゃ可塑剤などのゴム配合薬品の他、熱可塑性榭脂 15及び巻き付け周方向に配向した短繊維 14を混入したものを用いる。なお、各未架橋ゴムシートを巻き付ける際には、それぞれ、卷付方向両端部同士は、重ね合わせないで突付けとする。

[0068] しかる後、内金型上の成形体にゴムスリーブを套嵌してそれを成形釜にセットし、内金型を高熱の水蒸気などにより加熱すると共に、高圧をかけてゴムスリーブを半径方向内方に押圧する。このとき、ゴム成分が流動すると共に架橋反応が進行し、心線 1 6及び背面補強布 17のゴムへの接着反応も進行する。そして、これによつて、筒状のベルトスラブが成形される。

[0069] そして、内金型力もベルトスラブを取り外し、それを長さ方向に数個に分割した後、それぞれの外周を研磨して Vリブ 13を形成する。

[0070] 最後に、分割されて外周に Vリブ 13が形成されたベルトスラブを所定幅に幅切りし、それぞれの表裏を裏返すことにより Vリブドベルト Bが得られる。

[0071] 図 2は、 Vリブドベルト Bを用いた自動車エンジンにおける固定レイアウト方式の補機駆動用ベルト伝動装置 20のレイアウトを示す。

[0072] この補機駆動用ベルト伝動装置 20のレイアウトは、最上位置のオルタネータプーリ 21と、オルタネータプーリ 21の左斜め下方に配置されたクランクシャフトプーリ 22と、クランクシャフトプーリ 22の右方に配置されたエアコンプーリ 23と、エアコンプーリ 23 の左斜め上方及びオルタネータプーリ 21の左斜め下方に配置されたウォーターポンププーリ 24と、により構成されている。これらのうち、平プーリであるウォーターポンププーリ 24以外は全て Vリブプーリである。そして、 Vリブドベルト Bは、 Vリブ 13側が接触するようにオルタネータプーリ 21に巻き掛けられ、次いで、 Vリブ 13側が接触するようにクランクシャフトプーリ 22及びエアコンプーリ 23に順に巻き掛けられ、さらに、ベルト背面が接触するようにウォーターポンププーリ 24に巻き掛けられ、最後にオルタネータプーリ 21に戻るように設けられて!/、る。 Vリブドベルト Bのベルト未走行時に負荷される張力は、組み付け時力経時的に低下した後（例えば、自動車で 2万〜 4万 km走行後）には一定値を推移する。このときの張力を安定張力とすると、この補機駆動用ベルト伝動装置の安定張力は IVリブ当たり 50〜80Nである。

[0073] この補機駆動用ベルト伝動装置によれば、自動車の長期走行後でも、スティックスリップ異音の発生がなぐ Vリブドベルト Bに負荷される張力が低いので、各プーリに負荷される軸荷重が小さぐその結果としてエンジンの低燃費が実現される。

[0074] 実施例

Vリブドベルトにっ、て行った試験評価にっ、て説明する。

[0075] (試験評価用ベルト）

以下の例 1〜8の Vリブドベルトを作成した。

[0076] <例 1 >

ゴム成分である原料ゴムとして EPDMを用い、この EPDM100質量部に対し、カーボンブラック 50質量部、ノラフィン系オイルの軟化剤 14質量部、酸化亜鉛 5質量部、ステアリン酸 1質量部、老化防止剤 3質量部、架橋剤としての硫黄 1. 5質量部、加硫促進剤 4質量部及びナイロン短繊維 20質量部を配合してなるゴム組成物により圧縮ゴム層を形成した上記実施形態と同様の構成の Vリブドベルトを例 1とした。

[0077] <例 2>

ポリエチレン榭脂粉を EPDM 100質量部に対して 2質量部配合したゴム組成物により圧縮ゴム層を形成したことを除いて例 1と同一構成の Vリブドベルトを例 2とした。

[0078] <例 3 >

ポリエチレン榭脂粉を EPDM 100質量部に対して 5質量部配合したゴム組成物により圧縮ゴム層を形成したことを除いて例 1と同一構成の Vリブドベルトを例 3とした。

[0079] <例 4>

ポリエチレン榭脂粉を EPDM100質量部に対して 10質量部配合したゴム組成物により圧縮ゴム層を形成したことを除いて例 1と同一構成の Vリブドベルトを例 4とした。

[0080] <例 5 >

ポリエチレン榭脂粉を EPDM 100質量部に対して 20質量部配合したゴム組成物により圧縮ゴム層を形成したことを除いて例 1と同一構成の Vリブドベルトを例 5とした。

[0081] <例 6 >

ポリエチレン榭脂粉を EPDM 100質量部に対して 40質量部配合したゴム組成物により圧縮ゴム層を形成したことを除いて例 1と同一構成の Vリブドベルトを例 6とした。

[0082] <例 7>

ポリエチレン榭脂粉を EPDM 100質量部に対して 60質量部配合したゴム組成物により圧縮ゴム層を形成したことを除いて例 1と同一構成の Vリブドベルトを例 7とした。

[0083] <例 8 >

ゴム成分である原料ゴムとしてクロロプレンゴムを用い、このクロロプレンゴム 100質量部に対し、カーボンブラック 50質量部、可塑剤 5質量部、酸化亜鉛 5質量部、ステアリン酸 1質量部、老化防止剤 3質量部、酸化マグネシウム 4質量部及びナイロン短繊維 20質量部を配合してなるゴム組成物により圧縮ゴム層を形成したことを除いて例 1と同一構成の Vリブドベルトを例 8とした。

[0084] なお、例 1〜8の各ゴム組成物の配合は表 1にも示す。

[0085] (試験評価方法）

<実機試験 >

図 3は、 Vリブドベルトの劣化を促進させるために用いられる劣化促進用ベルト走行試験機 30のプーリレイアウトを示す。

[0086] この劣化促進用ベルト走行試験機 30は、上下に配設されたプーリ径 120mmの大径の Vリブプーリ（上側が従動プーリ、下側が駆動プーリ） 31と、それらの上下方向中間に設けられたプーリ径 70mmのアイドラプーリ 32と、その右方に配されたプーリ径 4 5mmの小径の Vリブプーリ 31とからなる。アイドラプーリ 32及び小径の Vリブプーリ 3 1は、ベルト巻き付け角度が 90° となるように位置付けられている。

[0087] まず、例 1〜8のそれぞれの Vリブドベルト（6Vリブ仕様でベルト周長 1210mm: 6P K1210) Bについて、 Vリブ側が接触するように 3つの Vリブプーリ 31に巻き掛けると共にベルト背面が接触するようにアイドラプーリ 32に巻き掛け、且つ、 1117Nのセットウエイトが負荷されるように小径の Vリブプーリ 31を右側方に引っ張ると共に、大径の Vリブプーリ 31に 8. 826kWの負荷をかけた状態で、雰囲気温度 85± 5°Cの下、駆動プーリである下側の Vリブプーリ 31を 4900rpmの回転速度で回転させて Vリブドベルト Bを 100時間走行させた。

[0088] 次に、走行させた各 Vリブドベルト Bを、図 2に示すのと同様のレイアウトの直列 3気筒エンジンの補機駆動用ベルト伝動装置に所定張力を負荷するように取り付け、且つ、オルタネータプーリ 21に 60Aの電流が発生するような負荷をかけると共に、エアコンプーリ 23力吐出能力 2000rpm当たり 1. 47MPaであるコンプレッサーを取り付けた状態で、 WOT (Wide Open Throttle)状態の運転を実行し（クランクシャフトの回転数 800rpm)、そのときの音特性を 0 :音無、 1 :微少、 2 :小、 3 :中、 4 :大及び 5 :過大として主観評価を行った。評価は、 Vリブドベルト Bに負荷される張力を IVリブ当たり 60N、 45N及び 30Nのそれぞれとした場合について行った。

[0089] <台上試験 >

図 4は、 Vリブドベルトの屈曲疲労性を試験評価するために用いられる多軸屈曲べルト走行試験機 40のプーリレイアウトを示す。

[0090] この多軸屈曲ベルト走行試験機 40は、上下に配設されたプーリ径 45mmの Vリブプーリ（上側が従動プーリ、下側が駆動プーリ） 41と、それらの上下方向中間の右側に上下に配設されたプーリ径 50mmのアイドラプーリ 42と、それらの上下方向中間の右方に設けられたプーリ径 45mmの Vリブプーリ 41とからなる。

[0091] 例 1〜8のそれぞれの Vリブドベルト（3Vリブ仕様でベルト周長 1210mm： 3PK121 0) Bについて、 Vリブ側が接触するように 3つの Vリブプーリ 41に巻き掛けると共にべルト背面が接触するように 2つのアイドラプーリ 42に巻き掛け、且つ、 588. 4Nのデッドゥエイトが負荷されるように最上位置の Vリブプーリ 41を上方に引つ張った状態で、駆動プーリである最下位置の Vリブプーリ 41を 5100rpmの回転速度で回転させて V リブドベルト Bを Vリブにクラックが発生するまで走行させ、それまでのベルト走行時間を計測した。

[0092] (試験評価結果）試験結果を表 1、図 5及び 6に示す,

[表 1]

咅評価 0 ：音無， 1 ：微少， 2 ：小， 3 ：中， 4 ：太， 5 ：過大

[0094] 表 1及び図 5によれば、 Vリブドベルトに負荷される張力を IVリブ当たり 60N、 45N 及び 30Nの、ずれにした場合であっても、圧縮ゴム層にポリエチレン樹脂粉を混入した例 2〜7は、圧縮ゴム層にポリエチレン榭脂粉を混入して、な、例 1及び CR仕様の例 8に比較して、異音の発生抑制効果が高いことが分かる。

[0095] また、例 2〜7の間で比較すると、ポリエチレン榭脂粉の混入量力 SEPDM100質量部に対して 5〜60質量部である例 3〜7は、混入量が 2質量部である例 2に比較して、異音の発生抑制効果が著しく高いことが分力。 [0096] 表 1及び図 6によれば、圧縮ゴム層にポリエチレン榭脂粉を混入させた例 2〜7は、ポリエチレン榭脂粉の混入量が多くなるに従って耐屈曲疲労性能が低くなつて、るのが分かる。ポリエチレン榭脂粉の混入量力 ¾PDM100質量部に対して 2質量部である例 2は、ポリエチレン榭脂粉を混入していない例 1と同等の耐屈曲疲労性能を有する。ポリエチレン榭脂粉の混入量力 ¾PDM100質量部に対して 40質量部である例 6は、 CR仕様の例 8と同等の耐屈曲疲労性能を有する。ポリエチレン榭脂粉の混入量力 ¾PDM100質量部に対して 60質量部である例 7は、他のものに比較して著しく耐屈曲疲労性能が低い。

[0097] 以上のことから、異音の発生抑制効果と耐屈曲疲労性とのノランスを考慮すれば、ポリエチレン榭脂粉の混入量を EPDM100質量部に対して 2質量部よりも多く且つ 6 0質量部よりも少なくするのがよい。

産業上の利用可能性

[0098] 以上に説明したように、本発明は、各々がベルト長さ方向に延びるように形成された複数の Vリブがベルト幅方向に並ぶようにベルト内側に配設され、それら複数の Vリブが接触するようにプーリに巻き掛けられて動力を伝達する Vリブドベルト、及び、それを用いた自動車の補機駆動用ベルト伝動装置に有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 各々がベルト長さ方向に延びるように形成された複数の Vリブがベルト幅方向に並ぶようにベルト内側に配設され、該複数の Vリブが接触するようにプーリに巻き掛けられて動力を伝達する Vリブドベルトであって、

上記複数の Vリブは、原料ゴムであるエチレン一 a—ォレフインエラストマ一ゴム 10 0質量部に対して融点 110°C以上の熱可塑性榭脂が 5〜50質量部混入されたゴム組成物で形成されていることを特徴とする Vリブドベルト。

[2] 請求項 1に記載された Vリブドベルトにぉヽて、

上記熱可塑性榭脂は、その熱変形温度が 80°C以下であることを特徴とする Vリブドベノレト。

[3] 請求項 2に記載された Vリブドベルトにぉヽて、

上記熱可塑性榭脂がポリエチレン榭脂であることを特徴とする Vリブドベルト。

[4] 請求項 3に記載された Vリブドベルトにぉヽて、

上記熱可塑性榭脂のポリエチレン榭脂が粘度平均分子量 50万以上の超高分子量ポリエチレン榭脂であることを特徴とする Vリブドベルト。

[5] 請求項 1に記載された Vリブドベルトにぉヽて、

上記熱可塑性榭脂が粉状乃至粒状であることを特徴とする Vリブドベルト。

[6] 請求項 5に記載された Vリブドベルトにぉヽて、

上記粉状乃至粒状の熱可塑性榭脂は、その粒径が 25〜300 mであることを特徴とする Vリブドベルト。

[7] 請求項 1に記載された Vリブドベルトにぉヽて、

上記複数の Vリブを形成するゴム組成物は、原料ゴムであるエチレン aーォレフインエラストマ一ゴム 100質量部に対してベルト幅方向に配向した短繊維が 3〜30質量部混入されていることを特徴とする Vリブドベルト。

[8] 請求項 7に記載された Vリブドベルトにぉヽて、

上記短繊維がナイロン短繊維であることを特徴とする Vリブドベルト。

[9] 請求項 1に記載された Vリブドベルトにぉヽて、

ベルト幅方向にピッチを有する螺旋を形成するようにポリエチレンナフタレート繊維製の心線が埋設されていることを特徴とする Vリブドベルト。

各々がベルト長さ方向に延びるように形成された複数の Vリブがベルト幅方向に並ぶようにベルト内側に配設された Vリブドベルトと、該 Vリブドベルトが固定張力方式で巻き掛けられた複数のプーリと、を備えた自動車の補機駆動用ベルト伝動装置であって、

ベルト未走行時に、上記 Vリブドベルトに負荷される張力が IVリブ当たり 50〜80N であることを特徴とする自動車の補機駆動用ベルト伝動装置。