JP2005076703A

JP2005076703A - Ｖリブドベルト

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Publication number: JP2005076703A
Application number: JP2003306337A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kinoshita; 隆史木下; Sumiko Takeuchi; 寿美子竹内; Yosuke Suefuji; 陽介末藤
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2005-03-24

Abstract

【課題】ベルト磨耗等により伸びが発生した場合も、張力が急激に低下する事がなく、経時的な寸法安定性に優れ特に多軸駆動装置に好適なＶリブドベルトを提供する。
【解決手段】エンジンのクランク軸を駆動軸１１とし、少なくとも従動軸１４の一つに大きな回転慣性を有する発電機１３を備え、かつオートテンショナーを装置しない多軸駆動装置１０の駆動プーリ１６と、少なくとも一つの従動プーリ１７、１８に懸架して使用する多軸駆動装置において、Ｖリブドベルト１は伸張部２とベルト長手方向に沿って心線４を埋設したクッションゴム層５とクッションゴム層５に隣接してベルトの周方向に延びる複数のリブ７を有する圧縮部６とからなり、心線４としてポリブチレンテレフタレート繊維フィラメント群を撚り合わせた総繊度が４，０００〜１２，０００ｄｔｅｘの撚糸コードを用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は駆動装置、特に多軸駆動装置に好適に装着されるＶリブドベルトに関する。

Ｖリブドベルトは、クッションゴム層中に心線を埋設し、該クッションゴム層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層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コンプレッサーやオルタネータ等の補機駆動に広く使用されてきているが、近年ではエンジンルームのコンパクト化、エンジンの軽量化などに伴い、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。

サーペンティン駆動では、補機に連結された複数のプーリを同一平面状に配置し、これら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に配置するため、ベルトは極めて苛酷な状態で使用されることになり、より高伝動・高性能であることが要求されている。

かかる要求に応えるべく、ベルトモジュラスを高めて伝達性能を向上させたＶリブドベルトが汎用的に用いられている。具体的にはベルト心線として高弾性繊維、例えばポリエチレンテレフタレート繊維（ＰＥＴ繊維）で構成したコードを用いることで、ベルトモジュラスを高めたＶリブドベルトがある。（特許文献１参照）

しかし、リブゴムの磨耗などによりベルト伸びが発生した際に、ベルトがプーリに落ち込み、ベルトにかかる張力が急激に低下することがあった。これは心線を構成するポリエチレンテレフタレート繊維の特性、即ち結晶弾性率が高く、分子が変形し難い構造を有することに起因し、従来装置においてはオートテンショナーで張力を調節することにより対応していたが、近年では駆動装置にオートテンショナーが設置されないレイアウトも多く、弾性回復性に乏しいＰＥＴ繊維ではこの張力低下に対応できなかった。

一方、心線をポリアミド６．６繊維で構成することにより、ベルトを低モジュラス化させて、張力低下を抑制したＶリブドベルトが知られている。（特許文献２参照）
特開平７−１２７６９０号公報米国特許出願公開第２００２／０１６５０５８号明細書

このような弾性率の低いポリアミド繊維コードを用いた場合、ＰＥＴ繊維コードで見られたような急激な張力低下は知見されず、オートテンショナーを要さないベルトとして期待された。ところが、ポリアミド繊維は吸湿性が高く、湿度により経時収縮を起こしてベルト寸法を大きく変化させるため、実使用上問題があった。

本発明はこのような問題点を改善するものであり、ベルト磨耗等により伸びが発生した場合も、張力が急激に低下する事がなく、経時的な寸法安定性に優れ特に多軸駆動装置に好適なＶリブドベルトを提供することを目的とする。

即ち、本願請求項１記載の発明は、伸張部とベルト周方向に延びる複数のリブを有する圧縮部との間にベルト長手方向に沿って心線を埋設したベルトであって、前記心線がポリブチレンテレフタレート繊維で構成されていることを特徴とするＶリブドベルトにある。

本願請求項２記載の発明は、請求項１記載のＶリブドベルトにあって、心線の総繊度が４，０００〜１２，０００ｄｔｅｘであることを特徴とする。

本願請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のＶリブドベルトにあって、Ｖリブドベルトを２％伸張させるのに必要な引張力が１００〜２５０Ｎ／リブであって、そしてベルトに１４７Ｎ／５本コードの初荷重をかけ、１００℃雰囲気下３０分放置した後に発生したベルト乾熱時収縮力が５０〜１５０Ｎ／５本コードであることを特徴とする。

本願請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のＶリブドベルトにあって、多軸駆動装置に用いられることを特徴とする。

本願請求項５記載の発明は、請求項４記載のＶリブドベルトにあって、エンジンのクランク軸を駆動軸とし、少なくとも従動軸の一つに大きな回転慣性を有する発電機を備え、かつオートテンショナーを装置しない多軸駆動装置の駆動プーリと、少なくとも一つの従動プーリに懸架して使用されることを特徴とする。

ポリブチレンテレフタレート繊維コードを心線に用いたＶリブドベルトは、モジュラスが低くエラスティックであるため、リブゴム磨耗等によりベルト伸びが発生した場合でも、張力が急激に低下することがなく安定した張力を維持できる。また本発明のベルトは多軸駆動装置における過酷な条件下においても好適に使用され、熱収縮力が特定値に設定されていることから張力の自己調整が可能であり、オートテンショナーが設置されない駆動装置においても使用可能である。

以下、添付図面を参照し、本発明の実施例を説明する。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。

図１において、ここで用いる多軸駆動装置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に例えばエアーコンプレッサー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、テンションプーリ１９をＶリブドベルト１の背面に当接させている。

ここで使用する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層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。

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、エチレン−α−オレフィンエラストマーが使用され、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は極度に低下する。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。中でも、耐油性と耐寒性を有するエチレン−α−オレフィンエラストマーが好ましい。

上記エチレン−α−オレフィンエラストマーとしては、その代表的なものとしてＥＰＤＭがあり、これはエチレン−プロピレン−ジエンモノマーをいう。ジエンモノマーの例としては、ジシクロペンタジエン、メチレンノルボルネン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエンなどがあげられる。

上記ゴムの架橋には、硫黄や有機過酸化物が使用される。有機過酸化物としては具体的には、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、１．１−ｔ−ブチルペロキシ−３．３．５−トリメチルシクロヘキサン、２．５−ジ−メチル−２．５−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）ヘキサン、２．５−ジ−メチル−２．５−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）ヘキサン−３、ビス（ｔ−ブチルペロキシジ−イソプロピル）ベンゼン、２．５−ジ−メチル−２．５−ジ（ベンゾイルペロキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルペロキシベンゾアート、ｔ−ブチルペロキシ−２−エチル−ヘキシルカーボネートが挙げられる。この有機過酸化物は、単独もしくは混合物として、通常エチレン−α−オレフィンエラストマー１００ｇに対して０．００５〜０．０２モルｇの範囲で使用される。

また加流促進剤を配合しても良い。加硫促進剤としてはチアゾール系、チウラム系、スルフェンアミド系の加硫促進剤が例示でき、チアゾール系加硫促進剤としては、具体的に２−メルカプトベンゾチアゾール、２−メルカプトチアゾリン、ジベンドチアジル・ジスルフィド、２−メルカプトベンゾチアゾールの亜鉛塩等があり、チウラム系加硫促進剤としては、具体的にテトラメチルチウラム・モノスルフィド、テトラメチルチウラム・ジスルフィド、テトラエチルチウラム・ジスルフィド、Ｎ，Ｎ’−ジメチル− Ｎ，Ｎ’−ジフェニルチウラム・ジスルフィド等があり、またスルフェンアミド系加硫促進剤としては、具体的にＮ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド、Ｎ，Ｎ’−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド等がある。また、他の加硫促進剤としては、ビスマレイミド、エチレンチオウレアなども使用できる。これら加硫促進剤は単独で使用してもよいし、２種以上の組み合わせで使用してもよい。

また、架橋助剤（ｃｏ−ａｇｅｎｔ）を配合することによって、架橋度を上げて粘着摩耗等の問題を防止することができる。架橋助剤として挙げられるものとしては、ＴＩＡＣ、ＴＡＣ、１，２ポリブタジエン、不飽和カルボン酸の金属塩、オキシム類、グアニジン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、Ｎ−Ｎ‘−ｍ−フェニレンビスマレイミド、硫黄など通常パーオキサイド架橋に用いるものである。

そして、それ以外に必要に応じてシリカ、カーボンブラックのような補強剤、炭酸カルシウム、タルクのような充填剤、可塑剤、安定剤、加工助剤、着色剤のような通常のゴム配合物に使用されるものが使用される。

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。

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１〜２０ｍｍで、その添加量はゴム１００質量部に対して１〜３０質量部である。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質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質量部を越えると、短繊維がゴム中に均一に分散しなくなる。

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ことが好ましい。

そして、上記心線４は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）繊維で構成される。ＰＢＴはテレフタール酸またはそのジメチルエステルなどを出発原料として製造される高分子材料であって、ＰＢＴを原料とした繊維はＰＥＴ繊維と比べて弾性率が非常に小さいといった特徴がある。そのためＰＢＴ繊維は優れた弾性回復性、衝撃吸収性を有し、このＰＢＴ繊維で構成された心線を用いたベルトは低モジュラスで、エラスティックな性質を示す。

心線４の具体的な構成は、ＰＢＴ繊維フィラメント群を撚り合わせた総繊度が４，０００〜１２，０００ｄｔｅｘのコードが好適に使用される。このコードの上撚り数は４〜２０／１０ｃｍであり、また下撚り数は９〜３９／１０ｃｍであることが望ましい。総繊度が４，０００ｄｔｅｘ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１２，０００ｄｔｅｘ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。

上記心線４は接着処理を施されることが望ましく、例えば（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℃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ＲＦＬ液からなる接着液を入れたタンクに浸漬し、（４）１６０〜２２０℃に温度設定した延伸熱固定処理機に３０〜６００秒間通して−１〜６％延伸して延伸処理コードとする、方法がある。

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。

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。

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０．７〜１．７ｍｍにすることが望ましい。０．７ｍｍ未満となると、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１．７ｍｍを越えると、ベルトのモジュラスが徐々に低下するといった不具合がある。

上記カバー帆布３は綿、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、アラミド繊維等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。

上記心線４を用いたＶリブドベルトは、Ｖリブドベルトを２％伸張させるのに必要な引張力が１００〜２５０Ｎ／リブ、更に好ましくは１３０〜２１０Ｎ／リブであり、このような引張力であると、たとえリブゴム磨耗等によりベルト伸びが発生した場合でも、急激な張力低下を引き起こすことなく、安定した張力が維持できる。２５０Ｎ／リブを超えるとベルト伸び時に急激な張力低下が見られ、１００Ｎ／リブ未満であると心線伸びによるベルト張力低下が大きくなる。

またベルトに１４７Ｎ／５本コードの初荷重をかけ、１００℃雰囲気下３０分放置した後に発生したベルト乾熱時収縮力が５０〜１５０Ｎ／５本コードである特性を付与すると、ベルト伸びが発生しても張力を自己調整可能であり、オートテンショナーを設置しなくとも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ができる。ベルト乾熱時収縮力が５０Ｎ／５本コード未満の場合には、ベルト張力を調整する性能に乏しく、スリップ率が高くなる傾向がある。また、ベルト乾熱時収縮力が１５０Ｎ／５本コードを越える場合には、ベルト長さの経時収縮が大きくなる傾向がある上に、スリップ率が小さくなる効果は小さい。

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１，２、比較例１，２
心線として、１，１００ｄｔｅｘのポリブチレンテレフタレート繊維（ＰＢＴ）、９４０ｄｔｅｘのナイロン６．６繊維（Ｎ６．６）、そして１，２２０デニールのポリエチレンテレフタレート繊維（ＰＥＴ）を２×３の撚構成で、上撚り係数３．０、下撚り係数３．１で緒撚に撚糸した未処理コードを準備した。

各未処理コードをトルエン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）１０ｇからなる接着剤でプレディップした後、２００℃に温度設定した乾燥炉に２分間通して乾燥した。続いて表１に示すＲＦＬ液からなる接着剤に含浸させ、ＰＢＴコードは２１０℃で２分間、Ｎ６．６コードとＰＥＴコードは２３０℃で２分間熱処理を行い、この熱処理時に表３に示すヒートセット延伸率で熱延伸固定した。更に表２に示す配合ゴムを固形分濃度１０％となるよう希釈したゴム糊に各コードを浸漬させた後、１６０℃で４分間熱処理して接着処理コードとした。

本実施例におけるＶリブドベルトの製造方法は、以下の通りである。
まず、円筒状モールドに経糸と緯糸とが綿糸からなる平織物にクロロプレンゴムをフリクションしたゴム付帆布を１プライ巻き付けた後、表２に示すクロロプレンゴム組成物からなる接着ゴムシートを巻き、更にその上に上記コードをスピニングし、そして表２に示すクロロプレンゴム組成物に短繊維を分散させたゴムシートを巻き付けて成形を終えた。これを公知の方法で１６０℃、３０分で加硫して円筒状の加硫ゴムスリーブを得た。尚、圧縮部およびクッションゴム層を形成するゴムシートに分散させる短繊維は、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）１０ｇからなる処理液に浸漬した。

上記加硫ゴムスリーブを研磨機の駆動ロールと従動ロールに装着して、張力を付与した後に回転させた。１５０メッシュのダイヤモンドを表面に装着した研磨ホイールを１，６００ｒｐｍで回転させ、これを加硫スリーブに当接させてリブ部を研磨した。研磨機から取り出したスリーブを切断機に設置した後、回転しながら切断した。

作製したＶリブドベルトは、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層内に埋設され、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層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た。このＶリブドベルトはＲＭＡ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３．５６ｍｍ、リブ高さ２．９ｍｍ、リブ角度４０°であった。

次いで、前記Ｖリブドベルトの評価を行った。この結果を表３に示す。尚、試験方法は、以下の通りである。

（１）ベルト２．０％伸び時引張力
ベルトを５０ｍｍ／分の速度で引っ張って、ベルトを２．０％伸ばすのに必要な引張力を測定し、１リブ（３．５６ｍｍ）当たりの引張力に換算した。

（２）ベルト乾熱時収縮力
ベルトから心線を埋設したクッションゴム層を取り出す。クッションゴム層の両側から余分のコードを取り除き、コード５本からなる測定試料を作製する。この測定試料に１４７Ｎの初荷重をかけ、１００℃の雰囲気下で３０分間放置した後、発生した収縮力を求めた。

（３）ベルト乾熱収縮率
ベルトを無荷重で１２０℃雰囲気下で３０分間放置した後、放置前後でのベルト外周長の変化率を求めた。

（４）ベルト張力保持率
ベルトに３９１Ｎ／リブの初張力をかけて図３に示す走行試験を行い、１時間後及び１，０００時間後のベルト張力を測定して、１時間後のベルト張力に対する１，０００時間後のベルト張力保持率を算出した。

（５）ベルト経時収縮率
ベルトを４０℃、湿度９０％で、１０日間放置した後のベルト外周率の変化率を調べた。

表３に示す結果より、本発明のＶリブドベルトでは、従来のＶリブドに比べてモジュラスが低く、走行後も張力保持率が高いことが判った。また湿熱時に保管してもベルト長さの経時収縮が小さく、経時的な寸法安定性に優れることも知見できた。

ベルト駆動装置、特に自動車のサーペンティン駆動において好適に用いられるＶリブドベルトであり、ベルトの伸びや張力低下を抑えることでスリップを軽減し、ベルト寿命を延長させる効果が期待できる。

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。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。ベルト張力保持率の評価における走行試験のレイアウトである。

符号の説明

１Ｖリブドベルト
２伸張部
３カバー帆布
４心線
５クッションゴム層
６圧縮部
７リブ
１０多軸駆動装置
１１駆動軸
１２従動軸
１３発電機
１４従動軸
１６駆動プーリ
１７従動プーリ
１８従動プーリ

Claims

伸張部とベルト周方向に延びる複数のリブを有する圧縮部との間にベルト長手方向に沿って心線を埋設したベルトであって、前記心線がポリブチレンテレフタレート繊維で構成されていることを特徴とするＶリブドベルト。
心線の総繊度が４，０００〜１２，０００ｄｔｅｘである請求項１記載のＶリブドベルト。
Ｖリブドベルトを２％伸張させるのに必要な引張力が１００〜２５０Ｎ／リブであって、そしてベルトに１４７Ｎ／５本コードの初荷重をかけ、１００℃雰囲気下３０分放置した後に発生したベルト乾熱時収縮力が５０〜１５０Ｎ／５本コードである請求項１または２記載のＶリブドベルト。
多軸駆動装置に用いられる請求項１乃至３のいずれかに記載のＶリブドベルト。
エンジンのクランク軸を駆動軸とし、少なくとも従動軸の一つに大きな回転慣性を有する発電機を備え、かつオートテンショナーを装置しない多軸駆動装置の駆動プーリと、少なくとも一つの従動プーリに懸架して使用される請求項４記載のＶリブドベルト。