WO2009084231A1 - ベルト伝動装置及びそれに用いる伝動ベルト - Google Patents

Abstract

　少なくとも２つのプーリに伝動ベルトが巻き掛けられたベルト伝動装置において、騒音を低減しつつ摩耗特性も改善することができる構成を簡単且つ低コストな構成で実現する。ベルト伝動装置を構成するプーリ及び伝動ベルトの少なくとも一方の接触面上に、ＤＬＣ膜を形成する。

Description

ベルト伝動装置及びそれに用いる伝動ベルト

　本発明は、少なくとも２つのプーリ間に伝動ベルトが巻き掛けられたベルト伝動装置、及びそれに用いる伝動ベルトに関する。

　従来より、エンジンやモータなどの駆動力を被駆動側に伝える構成として、駆動側及び被駆動側の回転軸にプーリを連結し、これらのプーリに伝動ベルトを巻き掛ける構成が広く知られている。このように、伝動ベルトを用いた構成では、該伝動ベルトに平ベルトやＶベルト、Ｖリブドベルトなどを用いて、伝動ベルトとプーリとの接触時の摩擦によって動力を伝達するものや、伝動ベルトに歯付ベルトなどを用いて、伝動ベルトとプーリとの歯の噛み合わせによって動力を伝達するものなどがある。いずれの構成の場合でも、伝動ベルトとプーリとの接触によって駆動力を伝達するため、両者の接触状態によって伝動特性等が大きく影響を受けることになる。

　特に、近年、自動車では低騒音・低振動などの高い快適性が求められており、エンジンまわりの振動や騒音も極力小さくすることが要求されている。これに伴い、エンジンまわりに用いられているベルト伝動装置でも、運転時の騒音抑制が求められており、騒音抑制のために種々の構成が考えられている。伝動ベルトの騒音を抑制する方法としては、例えば伝動ベルトがプーリと接触する実質的な接触面積を低減する方法が知られている。具体的には、例えば特許文献１に示すように、Ｖリブドベルトにおいて、リブの側面から外方に向かって突出するように短繊維が配向された状態で含まれるゴム組成物によりリブゴム層を構成し、該ゴム組成物の表面を研削するなどしてその表面から短繊維を突出させることで、接触面積の低減を図り、騒音の抑制を行うものが知られている。

　一方、上記歯付ベルトを用いたベルト伝動装置の場合には、騒音以外にも、該歯付ベルトのベルト歯がプーリの歯部との接触によって摩耗するという問題が生じる。すなわち、上記歯付ベルトのベルト歯に対してプーリの歯部が噛合すると、該ベルト歯の付け根に大きな力が作用し、該付け根部分で摩耗が生じ、最終的には亀裂等が発生する。これに対し、例えば特許文献２に開示されるように、歯付ベルトのゴム層の接触面側を歯布によって覆うとともに、該歯布に対してレゾルシン・ホルマリン・ラテックス（ＲＦＬ）水溶液及びゴム組成物を溶剤に溶解させてなるゴム糊などを含浸させる接着処理を行って、該歯布の強度を高めることで、上述のような摩耗や亀裂の発生を抑えるようにしている。
特開２００５－１２６６４２号公報 特開２００３－３４３６５８号公報

　ところで、上述のように、騒音低減のためにリブ側面から短繊維が突出するように配向した状態でリブゴム層を形成する方法や、歯付ベルトのベルト歯を構成するゴム層を覆う歯布にＲＦＬ水溶液やゴム糊などを含浸させる方法は、多くの処理工程が必要になるため、製造工程が複雑になるうえ、製造コストが高くなるという問題が生じる。

　本発明は、斯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、少なくとも２つのプーリ間に伝動ベルトが巻き掛けられたベルト伝動装置において、騒音を低減しつつ摩耗特性も改善することができる構成を簡単且つ低コストな構成で実現することにある。

　上記目的を達成するために、本発明に係るベルト伝動装置では、プーリ及び伝動ベルトの少なくとも一方の接触面上にＤＬＣ膜を形成するようにしたため、リブゴム層内で短繊維を所定の方向に配向させたり、ゴム層を覆う歯布にＲＦＬ水溶液及びゴム糊を含浸させたりするなどの工程を行うことなく、低摩擦で騒音が小さく且つ低摩耗の接触状態を得ることができる。

　すなわち、本発明は、互いに平行な回転軸上に設けられた少なくとも２つのプーリと、それらのプーリ間に巻き掛けられた伝動ベルトとを備えたベルト伝動装置を対象とする。そして、上記プーリ及び伝動ベルトの接触面のうち少なくとも一方の接触面上にＤＬＣ膜が形成されているものとする。

　この構成により、プーリと伝動ベルトとの接触部分に、高硬度で低摩擦のＤＬＣ膜が形成され、このＤＬＣ膜によって、上記プーリと伝動ベルトとの間の摩擦係数を低減して騒音を低減できるとともに、摩耗量も低減することができる。

　具体的には、図６に示すように、短繊維の配合されていない伝動ベルトであっても、接触面にＤＬＣ膜を形成することで、短繊維が配合されている従来の構成よりも摩擦係数を低下させてスリップ音を低減することができるとともに、摩耗量も低減することができる。しかも、上記ＤＬＣ膜を接触面上に形成することで、注水時の摩擦係数の変動をほとんど無くすことができ、注水時のスリップ音の増大も防止することができる。

　また、図１４に示すように、ゴム層を覆う歯布の表面上にＤＬＣ膜を形成することで、該歯布にＲＦＬ水溶液やゴム糊を含浸させなくても、歯布にＲＦＬ水溶液及びゴム糊を含浸させる従来の構成よりも摩耗に対する耐久性を向上することができる。

　上述の構成において、上記伝動ベルトは、内周面上にベルト長さ方向に延びる複数のリブが形成されたＶリブドベルトであり、上記リブの側面上に上記ＤＬＣ膜が形成されているものとする（第２の発明）。

　このように上記伝動ベルトがＶリブドベルトの場合には、該Ｖリブドベルトがプーリと接触する部分の面、すなわちリブの側面上にＤＬＣ膜を形成することで、Ｖリブドベルトとプーリとの接触部分の摩擦係数及び摩耗量を低減することができる。すなわち、リブの表面全体にＤＬＣ膜を形成しなくても、該リブの側面にＤＬＣ膜を形成することで、摩耗量や摩擦係数、騒音を低減することができるので、上記リブの柔軟性を大きく失うことなく、ＤＬＣ膜によって摩擦・摩耗特性を改善することが可能となる。

　また、上記ＤＬＣ膜は、イオン注入成膜法によって形成されたものであるのが好ましい（第３の発明）。これにより、ＰＶＤ法やＣＶＤ法などの他の成膜方法に比べて、ＤＬＣ膜の膜厚を大きくすることができるとともに、伝動ベルトの耐久性を高めることができる。

　第４の発明は、伝動ベルトに関するものであり、具体的には、互いに平行な回転軸上に設けられた少なくとも２つのプーリ間に巻き掛けられる伝動ベルトを対象としていて、上記プーリとの接触面上にＤＬＣ膜が形成されているものとする。これにより、上記第１の発明と同様の作用を奏する伝動ベルトを得ることができる。

　上記第４の発明の構成においても、上記ＤＬＣ膜は、イオン注入成膜法によって形成されたものであるのが好ましい（第５の発明）。これにより、ＰＶＤ法やＣＶＤ法などの他の成膜方法に比べて、ＤＬＣ膜の膜厚を大きくすることができるとともに、伝動ベルトの耐久性を高めることができる。

　以上より、本発明に係るベルト伝動装置によれば、プーリ及び伝動ベルトの接触面のうち少なくとも一方の接触面上にＤＬＣ膜を形成したので、該ＤＬＣ膜によってプーリと伝動ベルトとの摩擦係数を低減してスリップ音を低減することができるとともに、摩耗量も低減することができる。特に、上記伝動ベルトがＶリブドベルトの場合には、リブゴム層内に所定の方向に配向するように短繊維を配合しなくても、上記ＤＬＣ膜をリブ側面に設けることで、リブの柔軟性を失うことなく接触面の低摩擦・低摩耗を実現できるとともに、製造工程の簡略化及び製造コストの低減を図れる。しかも、上記ＤＬＣ膜をイオン注入成膜法によって形成することで、伝動ベルトの耐久性をより向上させることができる。

図１は、本発明の実施形態１に係るベルト伝動装置の概略構成を示す図である。 図２は、Ｖリブドベルトの横断面図である。 図３は、検証試験に用いたゴム配合の一覧を示す図である。 図４は、リブ部の側面にのみＤＬＣ膜を形成した場合の図２相当図である。 図５は、ベルト走行試験のレイアウトを示す図である。 図６は、検証結果の一覧を示す図である。 図７は、（ａ）比較例１の場合、（ｂ）実施例１の場合の摩擦係数及び音圧の時間変化を示すグラフである。 図８は、（ａ）比較例２の場合、（ｂ）実施例２の場合の摩擦係数及び音圧の時間変化を示すグラフである。 図９は、イオン注入成膜法に用いる成膜装置の概略構成を示す図である。 図１０は、イオン注入成膜法に用いる成膜装置の（ａ）プラズマ生成、（ｂ）イオン打ち込みの各状態を示す模式図である。 図１１は、実施形態２に係る歯付ベルトの一部を示す斜視図である。 図１２は、ベルト歯の付け根部分にのみＤＬＣ膜を形成した場合の図１１相当図である。 図１３は、ベルト走行試験のレイアウトを示す図である。 図１４は、ベルト側にＤＬＣ膜を形成した場合の検証結果の一覧を示す図である。 図１５は、プーリ側にＤＬＣ膜を形成した場合の検証結果の一覧を示す図である。

符号の説明

　　１　　駆動プーリ
　　２　　従動プーリ
　　５　　駆動軸（回転軸）
　　６　　入力軸（回転軸）
　１０　　Vリブドベルト
　１１　　ベルト本体
　１４　　リブゴム層
　１４ａ　リブ部
　１４ｂ　短繊維
　１６　　ＤＬＣ膜
　５０　　歯付ベルト
　５１　　ベルト歯
　５２　　歯ゴム
　５５　　歯布
　５６　　ＤＬＣ膜

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

　《実施形態１》
　－構成－
　本発明の実施形態１に係るベルト伝動装置を図１に示す。このベルト伝動装置は、駆動プーリ及び従動プーリとしてのＶリブドプーリ１，２を備えていて、該各プーリ１，２には、内周面上にベルト長さ方向に延びる複数のリブが形成された伝動ベルトとしてのＶリブドベルト１０が巻き掛けられている。

　上記駆動プーリ１は、駆動軸５に回転一体に取り付けられていて、その駆動軸５によって図１において反時計回りに回転するように構成されている。一方、上記従動プーリ２は、入力軸６に回転一体に取り付けられていて、前記駆動プーリ１からＶリブドベルト１０を介して伝達される駆動力を入力軸６に伝達するように構成されている。

　また、上記駆動プーリ１及び従動プーリ２には、それぞれ、外周面上に周方向に延びる複数の溝（図示省略）が形成されていて、該溝面に上記Ｖリブドベルト１０の内周側に形成された複数のリブ部１４ａ（リブ）の側面が当接するようになっている。

　上記Ｖリブドベルト１０は、図２に示すように、ベルト本体１１と、このベルト本体１１の上面（背面、外周面）側に積層された背面帆布層１２とを備えており、前記ベルト本体１１は、横断面で見て略矩形状の接着ゴム層１３と、該接着ゴム層１３の下面側、すなわちベルト本体１１の下面（底面、内周面）側に積層されたリブゴム層１４とからなる。

　上記背面帆布層１２は、ナイロンや綿等の織布にゴムを溶剤に溶かしたゴム糊による接着処理が施されてベルト本体１１（接着ゴム層１３）の背面に貼付されている。これにより、上記背面帆布層１２は、ベルト背面がフラットなプーリ（例えば、背面アイドラなど）に当接するように巻き掛けられた場合の動力伝達の一端を担っている。

　一方、上記接着ゴム層１３は、耐熱性及び耐候性に優れたエチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）等のゴム組成物からなり、該接着ゴム層１３内には、ベルト長さ方向に延び且つベルト幅方向に所定ピッチをあけて並ぶように螺旋状に巻かれた心線１５が埋設されている。なお、この心線１５は、ポリエステル（ＰＥＴ）繊維等からなる複数の単糸を撚り合わせることによって構成されている。

　上記リブゴム層１４は、後述する図３に示すように、上記接着ゴム層１３と同様、主体ゴムとしてＥＰＤＭを含むゴム組成物からなる。そして、このリブゴム層１４の下面側には、それぞれベルト長さ方向に延びる複数条のリブ部１４ａ，１４ａ，…（本実施形態では３条）がベルト幅方向に所定ピッチで並ぶように形成されている。これにより、Ｖリブドベルト１０をＶリブドプーリ１，２に巻き掛けた場合には、前記リブゴム層１４の各リブ部１４ａの側面が該Ｖリブドプーリ１，２の溝の側面に当接する。

　また、後述する実施例１及び比較例１では、上記各リブ部１４ａを含むリブゴム層１４には、短繊維１４ｂ，１４ｂ，…がベルト幅方向に配向された状態で含有されている（図２参照）。この短繊維１４ｂ，１４ｂ，…は、例えば、ナイロン繊維やアラミド繊維等によって構成されたもので、前記各リブ部１４ａが研削加工によって形成される場合には、該各リブ部１４ａの側面（表面）から外方に突出した状態となる。

　〈リブゴム層の配合〉
　図３に、Ｖリブドベルト１０のリブゴム層１４の配合を示す。本実施形態では、短繊維を含有しているもの（図３においてゴム配合Ａ）と、短繊維を含有していないもの（図３においてゴム配合Ｂ）の２種類を用意した。ＥＰＤＭを１００ｐｈｒとした場合の各成分の配合は上記図３に示すとおりである。なお、ＥＰＤＭはＪＳＲ社製のＥＰ２４を、老化防止剤は大内新興化学社製のノクラックＭＢを、共架橋剤は精工化学社製のハイクロスＭを、オイル２は日本サン石油社製のサンパー２２８０を、短繊維はナイロン繊維の１ｍｍカットファイバーを、それぞれ用いた。

　〈ＤＬＣ処理〉
　上述のような構成で且つ上記図３に示すリブゴム層１４の配合からなる２種類（ゴム配合Ａ：短繊維あり、ゴム配合Ｂ：短繊維なし）のＶリブドベルト１０に対し、それぞれのリブ部１４ａの表面上にダイヤモンド・ライク・カーボン（ＤＬＣ）膜１６を形成した。その一例として、ゴム配合ＡのものにＤＬＣ膜１６を形成した場合を上記図２に示す。ゴム配合Ａ、Ｂのリブゴム層１４に上記ＤＬＣ膜１６を形成したものをそれぞれ実施例１、２とし、ＤＬＣ膜１６が形成されていないものをそれぞれ比較例１、２とした。なお、本実施形態で形成したＤＬＣ膜１６の膜厚は、図６に示すように、実施例１で略４１μｍ、実施例２で略４３μｍである。

　上記ＤＬＣ膜１６を形成する方法としては、例えば、スパッタや、ＣＶＤ（化学蒸着法）、ＰＶＤ（物理蒸着法）、イオン注入成膜法などの各成膜方法が考えられるが、ここでは、ベルト表面にＤＬＣ膜を形成するため、柔軟性を損なうことなく高い密着性の得られるイオン注入成膜法によって成膜した。

　ここで、上記イオン注入成膜法は、いわゆるプラズマベースイオン注入成膜方式（ＰＢＩＩ／Ｄ方式：Ｐｌａｓｍａ　Ｂａｓｅｄ　Ｉｏｎ　Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ／Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）と呼ばれる成膜方法であり、図９に示すような構成を有する成膜装置３０を用いて、プラズマ中で電離している陽イオンを加速させて基材３６に打ち込むことにより該基材３６の表面に均一にＤＬＣ膜を成膜する方法である。

　詳しくは、上記成膜装置３０は、真空チャンバー３１と、該真空チャンバー３１内に配置される電極３２と、該電極３２に高周波の電圧を印加するためのプラズマ発生用高周波電源３３と、上記電極３２に負極性の高電圧のパルス電圧を印加するための高電圧パルス発生用電源３４と、該プラズマ発生用高周波電源３３及び高電圧パルス発生用電源３４の出力を重畳するための重畳装置３５と、を備えている。また、上記真空チャンバー３１には、メタンやトルエンなどのガスを導入する（図中の白抜き矢印参照）ための導入口３１ａが設けられている。なお、上記図９では、上記電極３２は、一例としてリング状に形成されているが、この限りではなく、どのような形状であってもよい。

　上述のような構成を有する成膜装置３０を用いた成膜方法について、図１０に基づいて以下で説明する。まず、上記電極３２の表面上に基材３６を配置する。そして、真空チャンバー３１内にメタンやトルエンなどのガスが導入口３１ａを介して導入された後、図１０（ａ）に示すように、上記プラズマ発生用高周波電源３３から上記電極３２に高周波の電圧を印加して、該真空チャンバー３１内でプラズマを発生させ、上記ガスをイオン化させる。次に、図１０（ｂ）に示すように、上記高電圧パルス発生用電源３４から上記電極３２に負極性の高電圧のパルス電圧を印加して、該電極３２の表面に配置された基材に対し上記真空チャンバー３１内の陽イオンを加速させて打ち込む。このように、プラズマ生成と陽イオンの打ち込みとを同一の電極３２を用いて行うことにより、基材３６に近い位置でイオン化させて該基材３６の表面に均一に打ち込むことができる。したがって、上記イオン注入成膜法では、単に原料ガスをプラズマ化させて蒸着させるＣＶＤ法で成膜する場合よりも基材３６に対するＤＬＣ膜の密着性を向上させることができるとともに、スパッタしたカーボンを基材に対して打ち込むＰＶＤ法よりも柔軟性を有するＤＬＣ膜を形成することができる。しかも、上述のような成膜装置３０を用いることで、３次元で成膜することも可能になるとともに、比較的、低温で成膜することができる。

　ここで、上記図６の実施例１、２において、ＤＬＣ膜を成膜する際の成膜条件は、電極３２に印加する高周波の電圧が５００Ｈｚで３００Ｗ相当であり、該電極３２に印加するパルス電圧が５ｋＶである。また、成膜時間は３時間である。

　なお、上記ＤＬＣ膜１６は、上記図２に示すようにリブ部１４ａの表面全体に形成してもよいし、図４に示すように、プーリ１，２の溝に当接するリブ部１４ａの側面上にのみ形成してもよい。このように、上記リブ部１４ａの側面上にのみ上記ＤＬＣ膜１６を形成することで、該リブ部１４ａの柔軟性等を失うことなく、ＤＬＣ膜を形成した場合の後述するような特性を得ることが可能となる。なお、上述のように、リブ部１４ａの側面上にのみＤＬＣ膜１６を形成する方法としては、例えば、パターンを用いた方法などが考えられる。

　－検証結果－
　〈ベルト走行試験〉
　以上のような構成のＶリブドベルト１０を用いてベルト走行試験を行い、摩耗量や摩擦係数、スリップ音を計測した。図５にベルト走行試験時のＶリブドベルト１０及び各プーリ２１，２２，２３，２４のレイアウトを示す。具体的には、直径１２０ｍｍの駆動プーリ２１及び従動プーリ２２にＶリブドベルト１０が巻き掛けられているとともに、直径７０ｍｍのアイドラプーリ２３及び直径５５ｍｍのアイドラプーリ２４がともに上記Ｖリブドベルト１０の進行方向を略９０度、変更するように配置されている。そして、上記各プーリ２１，２２，２３，２４は、上記従動プーリ２２に作用する負荷がリブ一山あたり２．５ｋｇＷとなるようにセットされ、上記アイドラプーリ２４には、リブ１山あたり２７７ＮとなるようにセットウェイトＷをセットする。この状態で、上記駆動プーリ２１を４９００ｒｐｍで回転させた。

　上述のような走行試験を、室温（２５±２℃）で２４時間実施し、走行試験後の重量減少を測定して、走行試験前の初期重量を１００％としたときの重量減少分を摩耗量として評価する。この結果を図６に示す。この図６の実施例１、２に示すように、リブ部１４ａの表面にイオン注入成膜法を用いてＤＬＣ膜１６を形成することで、該ＤＬＣ膜１６を形成していない場合（比較例１，２）に比べて、摩耗量を半分以下にすることができる。特に、リブゴム層１４に短繊維１４ｂが含有されていない場合（実施例２、比較例２）には、ＤＬＣ膜１６を形成することで摩耗量を約３分の１まで減らすことができる。

　また、上記図５に示すように、ベルト走行試験時にＶリブドベルト１０のスリップ音も測定した。具体的には、上記アイドラプーリ２３にベルト１０が接する位置から側方約１０ｃｍの位置に、騒音計（ＲＩＯＮ社製、型名「ＮＡ－４０」）のマイクロホン２５を設置し、ベルト走行時の騒音を測定した。この結果も上記図６に示す。この図６に示すように、上記リブ部１４ａの表面にイオン注入成膜法を用いてＤＬＣ膜１６を形成することで、該ＤＬＣ膜１６を形成していない場合（比較例１、２）に比べて、スリップ音を大幅に低減することができる。特に、リブゴム層１４に短繊維１４ｂが含有されていない場合（実施例２、比較例２）には、ＤＬＣ膜１６を形成することで、スリップ音を９１ｄＢから６７ｄＢまで大幅に低減することができる。

　〈摩擦試験〉
　次に、ピンオンディスク型の試験装置を用いて摩擦測定試験を行った。特に図示しないが、ホルダに先端部分が突出するように保持されたゴム試験片（上記実施例１，２及び比較例１，２のリブゴム層）を、相手材であるＦＣ材に対して面圧０．８ＭＰａとなるように当接させるとともに、該相手材を摺動速度が０．１１ｍ／ｓになるように回転させる。ここで、上記ＦＣ材の表面は、プーリの接触面と同程度の表面粗度（Ｒａ＝０．３μｍ）を有している。

　上述のような試験を室温（２５±２℃）下で行い、開始３分後に水２０μＬを注水して、注水なし（注水前）の場合と注水あり（注水後）の場合とで摩擦係数を求めた。この結果を上記図６中に数値で示すとともに、図７及び図８に注水前後の摩擦係数及び音圧の変化を示す。ここで、図７は（ａ）比較例１、（ｂ）実施例１の結果をそれぞれ示し、図８は（ａ）比較例２、（ｂ）実施例２の結果をそれぞれ示す。

　これらの結果から分かるように、注水なしの場合、イオン注入成膜法を用いてＤＬＣ膜１６を形成した方（実施例１、２）が、ＤＬＣ膜１６を形成していないもの（比較例１、２）に比べて、摩擦係数が低くなるとともに、イオン注入成膜法を用いてＤＬＣ膜１６を形成しているものは、注水を行っても摩擦係数はほとんど変動せず、安定している。そのため、摩擦に起因して発生する騒音も、注水のない場合には、ＤＬＣ膜１６を形成しているもの（実施例１、２）の方が、該ＤＬＣ膜１６を形成していないもの（比較例１、２）に比べて小さく、注水後のスリップ音もＤＬＣ膜１６を形成しているものの方が小さい。

　なお、一般的に、摩擦係数が０．２以上であれば、伝動ベルトとプーリとの間で摩擦伝動を行うことができるため、上記図６に示すように、リブゴム層を構成するゴム材料の表面にＤＬＣ膜１６を形成した場合の摩擦係数が０．４であれば、良好な伝動特性を得ることができる。

　－実施形態１の効果－
　以上より、この実施形態によれば、Ｖリブドベルト１０のリブ部１４ａのプーリ１，２との接触面上に、イオン注入成膜法を用いてＤＬＣ膜１６を形成したため、ＤＬＣ膜を形成していない場合に比べて摩耗量や摩擦係数、騒音を低減することができる。特に、リブゴム層１４内に短繊維１４ｂが含有されていないもの（比較例２）にイオン注入成膜法を用いてＤＬＣ膜１６を形成することで、ＤＬＣ膜が形成されておらず且つ短繊維１４ｂがリブゴム層１４内に含有されているもの（比較例１）よりも摩耗量、摩擦係数及び騒音を低減することができるため、該短繊維１４ｂを省略することが可能になる。したがって、リブゴム層１４内に短繊維１４ｂを配向させた状態でＶリブドベルト１０を製作する必要がなくなるので、該Ｖリブドベルト１０の製造コストの低減を図れる。

　《実施形態２》
　次に、本発明の第２実施形態を図１１から図１５に基づいて説明する。この実施形態では、ベルト歯５１がベルト長さ方向に並んで設けられている歯付ベルト５０の接触面上にＤＬＣ膜５６を形成する。

　－構成－
　具体的には、図１１に示すように、歯付ベルト５０は、ベルト長さ方向に所定ピッチでベルト内周面側に突設されたベルト歯５１を形成する歯ゴム５２と、ベルト背面部を構成する背ゴム５３と、ベルト長さ方向に延び且つベルト幅方向にピッチを形成して螺旋状に設けられた心線５４と、ベルト内周面を被覆する歯布５５とを備えている。

　上記歯ゴム５２は、主体ゴムとして耐油性に優れた水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）を含むゴム組成物からなり、断面が略台形状でベルト幅全体に亘って形成されている。この歯ゴム５２のゴム配合は、上記図３のゴム配合Ｃに示すとおりである。なお、各配合成分の詳細については、上記実施形態１の場合と同様であるが、ＨＮＢＲは日本ゼオン社製のＺｅｔｐｏｌ２０２０を、オイル１は旭電化工業社製のアデカサイザーＲＳ１０７をそれぞれ用いた。上記心線５４には、高弾性率を有するガラスコードが用いられている。また、上記歯布５５はナイロン製である。

　これにより、上記歯付ベルト５０は、プーリに巻き掛けられると、ベルト歯５１がプーリの外周面に形成された歯部（図示省略）に噛合して、該ベルト歯５１の側面とプーリの歯部の側面とが当接するようになっている。

　〈接着処理〉
　上記歯布５５には、レゾルシン・ホルマリン・ラテックス（ＲＦＬ）水溶液及びゴム組成物を溶剤に溶解させてなるゴム糊が含浸されている。より詳しくは、ナイロン製の歯布５５に対し、上記ＲＦＬ水溶液を含浸させて乾燥させた後、低濃度のゴム糊を含浸させて乾燥させ、さらにその後、高濃度のゴム糊でコーティングする。

　本実施形態では、それぞれ、上記歯布５５のないものを実施例３及び比較例３とし、上記歯布５５に対してＲＦＬ水溶液のみを含浸させたものを実施例４及び比較例４とし、上記歯布５５に対してＲＦＬ水溶液及びゴム糊を含浸させたものを実施例５～８及び比較例５とする。

　〈ＤＬＣ処理〉
　上述のような各構成の歯付ベルト５０に対し、ベルト歯５１のプーリとの接触面上にＤＬＣ膜５６を形成した（図１１参照）。図１４に示すように、このＤＬＣ膜５６を、上述のイオン注入成膜法を用いて形成したものをそれぞれ実施例３～５とし、公知のＰＶＤ法を用いて形成したものを実施例６とし、公知のＣＶＤ法を用いて形成したものを実施例７とした。また、ＤＬＣ膜が形成されていないものをそれぞれ比較例３～５とした。

　一方、図１５に示すように、上記実施例３～７及び比較例３～５とは別に、プーリの歯付ベルト５０と接触する部分にのみ、ＤＬＣ膜をイオン注入成膜法によって形成した実施例８を用意した。すなわち、この実施例８では、歯付ベルト５０側にＤＬＣ膜は形成されていない。

　なお、本実施形態において、上記イオン注入成膜法の成膜条件は、上記実施形態１の実施例１、２の場合と同様である。また、上記ＰＶＤ法では、カーボンのスパッタ蒸着を約２時間、行ってＤＬＣ膜を成膜し、上記ＣＶＤ法では、トルエンのガスが導入された圧力０．５Ｐａの環境下で９００Ｗ相当の高周波の電圧を印加して成膜した。

　ここで、上記ＤＬＣ膜５６は、上記図１１に示すようにベルト歯５１の表面全体に形成してもよいし、図１２に示すように、プーリの歯部に当接し且つ発生する応力が最も大きいベルト歯５１の付け根部分にのみ、ＤＬＣ膜５６を形成してもよい。このように、上記ベルト歯５１の付け根部分にのみ上記ＤＬＣ膜５６を形成することで、該ベルト歯５１の柔軟性等を失うことなく、詳しくは後述するように、プーリの歯部との接触時の耐摩耗性を向上することができる。なお、上述のように、ベルト歯５１の付け根部分にのみＤＬＣ膜５１を形成する方法としては、例えば、パターンを用いた方法などが考えられる。

　－検証結果－
　〈高負荷歯飛び耐久試験〉
　上述のような構成を有する歯付ベルト５０を用いてベルト走行試験を行い、高負荷での歯飛び耐久性の評価を行った。図１３にベルト走行試験時の歯付ベルト５０、各プーリ６１，６２，６３のレイアウトを示す。具体的には、プーリの外周面上に２１箇所のプーリ溝（図示省略）が設けられて歯部が構成された駆動プーリ６１と、プーリの外周面上に４２箇所のプーリ溝が設けられて歯部が構成された従動プーリ６２と、ベルト背面を押圧するための直径３２ｍｍのアイドラプーリ６３とに、上記歯付ベルト５０を巻き掛けて、該歯付ベルト５０に２１６Ｎの張力が作用するように上記従動プーリ６２に荷重をかけた。そして、上記従動プーリ６２に６０Ｎ・ｍの負荷をかけた状態で上記駆動プーリ６１を６０００ｒｐｍで回転させた。

　上述のような走行試験を雰囲気温度１００度で行い、上記歯付ベルト５０のベルト歯５１の欠損が発生するまでの走行時間を、上記比較例５（歯布ありで且つＲＦＬ水溶液及びゴム糊に含浸させている場合）の場合を基準（比較例５の結果を１００とする）として求めた。その結果を図１４に示す。この図１４から分かるように、上記歯付ベルト５０のベルト歯５１上にＤＬＣ膜５６を形成することで、歯飛び耐久性を向上することができる。特に、歯布のないもの（比較例３）でも、実施例３のようにベルト歯５１上にＤＬＣ膜５６を形成することによって、耐久性を飛躍的に向上することができる。すなわち、歯布のないものは、歯布があって且つＲＦＬ水溶液及びゴム糊を含浸させたもの（比較例５）に比べてかなり低い耐久性しかないのに、上記ＤＬＣ膜５６を形成することで、歯布がないものでも、上記比較例５よりも高い耐久性を実現することができる。

　このように、上記ＤＬＣ膜５６を形成することにより、歯飛び耐久性が向上するのは、ＤＬＣ膜５６が高硬度であり且つベルト歯５１の表面の摩擦係数を低減できるため、プーリの歯部による該ベルト歯５１の付け根部分に対する摩耗を低減できるからである。

　また、上記図１４に示すように、イオン注入成膜法を用いてＤＬＣ膜５６が形成された実施例３～５の方が、ＰＶＤ法やＣＶＤ法を用いてＤＬＣ膜が形成された実施例６、７に比べて、ＤＬＣ膜の膜厚（処理膜厚）が大きくなっており、より厚いＤＬＣ膜を形成するのにイオン注入成膜法が適していることが分かる。しかも、イオン注入成膜法でＤＬＣ膜５６が形成された上記実施例５では、上記実施例６、７に比べて高い歯飛び耐久性が得られることが分かる。したがって、歯付ベルト５０の歯飛び耐久性を向上させるためには、イオン注入成膜法によるＤＬＣ膜の形成がより好ましいと考えられる。

　さらに、上述のような効果は、歯付ベルト５０側にＤＬＣ膜５６を形成した場合だけでなく、プーリ側にＤＬＣ膜を形成した場合でも得ることができる。図１５に、プーリ側にのみＤＬＣ膜を形成した実施例８について、上述の走行試験を行って歯付ベルト５０の歯飛び耐久性を求めた結果を示す。この図１５から分かるように、プーリ側にのみＤＬＣ膜を形成した場合（実施例８）でも、歯付ベルト及びプーリのいずれにもＤＬＣ膜が形成されていない上記比較例５に比べて、高い歯飛び耐久性が得られる。

　なお、上記図１４及び図１５には特に試験結果等を示していないが、上述のように、歯付ベルト５０のベルト歯５１やプーリにＤＬＣ膜を形成することで、上記実施形態１の場合と同様、歯付ベルト５０とプーリとの摩擦係数を低減することができ、スリップ音も低減することができると考えられる。

　－実施形態２の効果－
　以上より、この実施形態によれば、歯付ベルト５０のベルト歯５１のプーリとの接触面上にＤＬＣ膜５６を形成したため、該歯付ベルト５０の歯飛び耐久性を向上することができる。すなわち、上記ベルト歯５１の歯布５５にＲＦＬ水溶液やゴム糊を含浸させなくても、上述のようにＤＬＣ膜５６を形成することで、歯布５５にＲＦＬ水溶液やゴム糊が含浸され且つＤＬＣ膜が形成されていないもの（比較例５）よりも高い歯飛び耐久性を得ることができる。

　しかも、上記ＤＬＣ膜５６をイオン注入成膜法によって形成することで、他のＰＶＤ法やＣＶＤ法に比べて、膜厚を大きくすることができ、上記歯付ベルト５０の歯飛び耐久性をさらに向上させることができる。

　また、上記歯付ベルト５０ではなく、プーリ側のベルト接触面にＤＬＣ膜を形成することによっても、該歯付ベルト５０の歯飛び耐久性の向上を図ることができる。

　《その他の実施形態》
　本発明の構成は、上記各実施形態に限定されるものではなく、それ以外の種々の構成を包含するものである。すなわち、実施形態１には、ベルト伝動装置が２つのプーリ１，２を備えている構成が示されているが、この限りではなく、３個以上のプーリを備えていてもよいし、アイドラプーリを備えていてもよい。

　また、上記各実施形態では、それぞれ、Ｖリブドベルト１０及び歯付ベルト５０にＤＬＣ膜１６，５６を形成した場合について説明したが、この限りではなく、平ベルトやＶベルトの接触面上にＤＬＣ膜を形成してもよい。

　また、上記各実施形態では、ベルトのプーリとの接触面上またはプーリのベルトとの接触面上のいずれか一方にＤＬＣ膜を形成しているが、この限りではなく、ベルト及びプーリの両方の接触面上にＤＬＣ膜を形成してもよい。

　また、上記各実施形態では、ベルトまたはプーリの表面に、図６、図１４及び図１５にそれぞれ示すような膜厚のＤＬＣ膜を形成しているが、この限りではなく、上記各実施形態のような特性が得られる膜厚であれば、どのような膜厚であってもよい。具体的には、ＤＬＣ膜の耐久性や得られる特性を考慮すると、ＤＬＣ膜の膜厚は、０．５～１００μｍが好ましく、より好ましくは３～８０μｍである。

　以上説明したように、本発明におけるベルト伝動装置は、ＤＬＣ膜によって、ベルトの摩耗量及び摩擦係数、騒音の低減を図れるので、ベルトを用いて動力を伝達する機構に特に有用である。

Claims (5)

1. 　互いに平行な回転軸上に設けられた少なくとも２つのプーリと、それらのプーリ間に巻き掛けられた伝動ベルトとを備えたベルト伝動装置であって、
   　上記プーリ及び伝動ベルトの接触面のうち少なくとも一方の接触面上にＤＬＣ膜が形成されていることを特徴とするベルト伝動装置。
2. 　請求項１において、
   　上記伝動ベルトは、内周面上にベルト長さ方向に延びる複数のリブが形成されたＶリブドベルトであり、
   　上記リブの側面上に上記ＤＬＣ膜が形成されていることを特徴とするベルト伝動装置。
3. 　請求項１または２において、
   　上記ＤＬＣ膜は、イオン注入成膜法によって形成されたものであることを特徴とするベルト伝動装置。
4. 　互いに平行な回転軸上に設けられた少なくとも２つのプーリ間に巻き掛けられる伝動ベルトであって、
   　上記プーリとの接触面上にＤＬＣ膜が形成されていることを特徴とする伝動ベルト。
5. 　請求項４において、
   　上記ＤＬＣ膜は、イオン注入成膜法によって形成されたものであることを特徴とする伝動ベルト。

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