(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
確かに、ベルト走行時のトルクロスを低減する手段として、特許文献2のようにベルトの厚みを薄くしたり、特許文献3のように圧縮ゴム層のtanδを小さくしたりして内部損失を下げることは有効である。
【0008】
しかしながら、これらの手段だけではトルクロスを十分に低減することができない。すなわち、ベルトは心線を中心に曲がるため、伸張層と圧縮層との間に埋設される心線の位置(ベルト厚み方向の位置)がベルト外周(背面)側にあると、ベルトがプーリに巻き付いたときの心線の曲げ応力が大きくなり、屈曲損失が増大してトルクロスが大きくなる。また、圧縮層の厚みや、圧縮層を形成するリブの大きさ(リブ高さ、リブピッチに関係)もトルクロスに影響を及ぼす因子の1つであり、これが大きいと圧縮層を曲げるのに要する応力(圧縮応力)が高くなったり、圧縮層を形成するゴム組成物のtanδが同じでも、圧縮変形に起因する内部損失が増大してトルクロスが大きくなったりする。更に、ベルト幅も重要であり、この幅が大きいとベルトの屈曲損失が高くなってトルクロスが増大する傾向にある。
【0009】
具体的に、特許文献2のVリブドベルトでは、リブピッチが3.56mm、リブ高さが2.9mm(段落[0032]参照)とリブ形状を大きくしているため、ベルト厚みを薄くしてもトルクロスを十分に低減することができなかった。また、特許文献3のVリブドベルトでは、圧縮層を形成するゴム組成物のtanδを小さくしてトルクロスの低減を図るものの、それだけでは十分とはいえなかった。
【0010】
そこで、本発明は、ベルトの屈曲損失を少なくしてエンジンのトルクロスを低減するとともに、ベルトの伝達性能を維持することができるVリブドベルトの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記課題を解決するための第1の発明は、プーリ間に巻き掛けられて使用されるVリブドベルトであって、当該Vリブドベルト背面を形成する伸張層と、前記伸張層の一方面に設けられ、当該Vリブドベルトの長手方向に沿って互いに平行して延びる複数のリブを有する圧縮層と、前記伸張層と前記圧縮層との間に当該Vリブドベルト長手方向に沿って埋設される心線とを備え、前記心線の前記リブ側の外周部から前記リブの先端部までの距離が2.0〜2.6mm、かつ、前記心線の前記リブ側の外周部から前記リブの底部までの距離が0.3〜1.2mmであることを特徴としている。
【0012】
上記の構成によれば、心線のリブ側の外周部(以下、心線底部)からリブの先端部までの距離を、2.0〜2.6mmの範囲に設定することで圧縮層の厚みを薄くすることができ、Vリブドベルトをプーリ間に巻き掛けた時の圧縮層の応力(圧縮応力)や内部損失を小さくしてトルクロスを低減することができる。また、心線底部からリブの底部までの距離を0.3〜1.2mmの範囲に設定することで、Vリブドベルトをプーリ間に巻き掛けた時の心線の曲げ応力を小さく(屈曲損失を少なく)してトルクロスを低減することができる。
【0013】
また、第1の発明は、前記リブの幅(リブピッチ)を2.0〜3.0mmとし、前記リブの底部から前記リブの先端部までの距離(リブ高さ)を1.1〜1.8mmとしたことを特徴としている。
【0014】
上記の構成によれば、リブ幅(リブピッチ)とリブの底部からリブの先端部までの距離(リブ高さ)を、従来(特許文献2)よりも小さい範囲に設定することで圧縮層を形成するリブ形状を小さくすることができ、リブの圧縮変形に起因する内部損失や、リブの圧縮応力を小さくしてトルクロスを低減することができる。
【0015】
また、第1の発明は、前記伸張層がゴム組成物で形成されることを特徴としている。
【0016】
上記の構成によれば、伸張層をゴム組成物で形成することで従来使用されてきた帆布に比べて伸びやすくなり、Vリブドベルトがプーリに巻き付いた時の伸張層の引張応力を小さくすることができ、これによりVリブドベルトの屈曲損失を少なくしてトルクロスを低減することができる。
【0017】
また、第1の発明は、前記心線の中央からVリブドベルト背面までの距離が、0.6〜1.5mmであることを特徴としている。
【0018】
上記構成のように、心線の中央からVリブドベルト背面までの距離を、0.6〜1.5mmの範囲にすることにより、伸張層の引張応力を小さくしてトルクロスを低減することができる。
【0019】
また、第2の発明では、上記Vリブドベルトにおいて、前記リブの幅が、2.34mmであり、前記心線の前記リブ側の外周部から前記リブの先端部までの距離が2.3〜2.6mm、かつ、前記心線の前記リブ側の外周部から前記リブの底部までの距離が0.8〜1.1mmであることを特徴としている。
【0020】
また、第3の発明は、第1〜第3の発明の何れかに係るVリブドベルトにおいて、前記心線の直径が、0.6〜1.25mmであることを特徴としている。
【0021】
上記構成のように、心線の直径を、0.6〜1.25mmの範囲にすることにより、Vリブドベルト自体の強力や引張応力を保持しつつ、心線自体の曲げ応力が大きくなり過ぎることによるトルクロスの増大を防止することができる。
【0022】
また、第1〜第3の発明の何れかに係るVリブドベルトにおいて、前記リブの先端部のエッジは角形状であることを特徴としてもよい。
【0023】
上記の構成によれば、リブの先端部のエッジを角形状としているので、リブとプーリの溝とが接触する面積を大きくすることができ、伝達性能を維持することができる。
【発明の効果】
【0024】
ベルトの屈曲損失を少なくしてエンジンのトルクロスを低減するとともに、ベルトの伝達性能を維持することができるVリブドベルトを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0026】
(実施形態)
以下、図面を参照しつつ、本願発明に係るVリブドベルトの実施形態を説明する。
【0027】
本実施形態に係るVリブドベルト1は、
図1に示すように、エンジン補機駆動システムなどの動力伝動システムにおいて、例えば、駆動プーリ2と従動プーリ3との間に巻き掛けられて使用される。
【0028】
(Vリブドベルト1の構成)
本実施形態のVリブドベルト1は、
図2に示すように、ゴム組成物で構成され、Vリブドベルト背面1Aを形成する伸張層11と、伸張層11の一方面に設けられ、Vリブドベルト長手方向Mに沿って互いに平行して延びる複数のリブ13を有する圧縮層12と、伸張層11と圧縮層12との間にVリブドベルト長手方向Mに沿って埋設される心線14と、伸張層11と圧縮層12との間に接着層15とを備えている。なお、接着層15は、必須のものではなく、心線14、伸張層11及び圧縮層12の接着性を向上させる目的で設けられるものであり、本実施形態のように接着層15と伸張層11との間に心線14を埋設する形態の他に、接着層15に心線14を埋設する形態でもよく、圧縮層12と接着層15との間に心線14を埋設する形態であってもよい。
【0029】
また、
図2に示すVリブドベルト1は、伸張層11と、この伸張層11の下層に配置される接着層15と、さらにその下層に配置され短繊維16を含有するゴム組成物で形成された圧縮層12とを備えて構成されている。換言すれば、Vリブドベルト1は、伸張層11、接着層15、及び圧縮層12の3層でゴム層が構成されており、圧縮層12が内層を構成している。なお、接着層15及び圧縮層12が内層を構成しているものとして定義されてもよい。また、心線14は、Vリブドベルト長手方向Mに沿ってVリブドベルト1本体内に埋設されるように配置されており、その半分が伸張層11に埋設し、残りの半分が接着層15に埋設した状態で配置されている。そして、圧縮層12には、Vリブドベルト幅方向Nの断面が略台形形状でVリブドベルト長手方向Mに延びる複数のリブ13が設けられている。ここで、圧縮層12に含有される短繊維16は、Vリブドベルト長手方向Mと直交する方向であるVリブドベルト幅方向Nに配向した状態で含有されている。また、リブ13の表面は研磨面となっている。
【0030】
次に、Vリブドベルト1の具体的な形状・材料を説明するために、
図3のVリブドベルト1におけるVリブドベルト幅方向Nの簡略断面図を参照して、Vリブドベルト1の各部位及び寸法を以下のように定義する。なお、ここでは、圧縮層12は、接着層15を含めたものとして説明する。
a:心線中央[2]からVリブドベルト背面[1]までの距離であり、伸張層11の厚みに相当する。
b:心線14のリブ13側の外周部に相当する心線底部[3]からVリブドベルト背面[1]までの距離である。
c:リブ底部[4]からVリブドベルト背面[1]までの距離である。
d:リブ先端部[5]からVリブドベルト背面[1]までの距離であり、Vリブドベルト1の厚みに相当する。
e:リブ13のVリブドベルト幅方向Nの幅であり、リブピッチに相当する。
f:リブピッチeとリブ数とを掛け合わせたものであり、Vリブドベルト1の幅に相当する。
g:リブ底部[4]からリブ先端部[5]までのリブ13の傾斜面の長さである。
h:リブ底部[4]から心線底部[3]までの距離である。
i:リブ先端部[5]からリブ底部[4]までの距離であり、リブ13の高さに相当する。
j:心線底部[3]からリブ先端部[5]までの距離である。
k:リブ先端部[5]から心線中央[2]までの距離であり、圧縮層12の厚みに相当する。
【0031】
本実施形態におけるVリブドベルト1においては、心線底部[3]からリブ先端部[5]までの距離jが2.0〜2.6mmの範囲内で、かつ、心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離hが0.3〜1.2mmの範囲内としている。これによれば、心線底部[3]からリブ先端部[5]までの距離jを、2.0〜2.6mmの範囲に設定することで圧縮層12の厚みを薄くすることができ、Vリブドベルト1を駆動プーリ2と従動プーリ3との間に巻き掛けた時の圧縮層12の応力(圧縮応力)や内部損失を小さくしてトルクロスを低減することができる。また、心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離hを0.3〜1.2mmの範囲に設定することで、Vリブドベルト1を駆動プーリ2と従動プーリ3との間に巻き掛けた時の心線14の曲げ応力を小さく(屈曲損失を少なく)してトルクロスを低減することができる。
【0032】
心線底部[3]からリブ先端部[5]までの距離jが2.0mm未満では、圧縮層12の厚みが過剰に薄くなるため、駆動プーリ2及び従動プーリ3からの押圧に対する耐側圧性が不足してVリブドベルト1の耐久性が悪くなるおそれがあり、2.6mmを越えると圧縮層12の厚みが大きくなってVリブドベルト1のトルクロスが増大してしまう。なお、上記では、心線底部[3]からリブ先端部[5]までの距離jを2.0〜2.6mmの範囲としているが、より好ましくは2.3〜2.6mmの範囲にするのがよい。
【0033】
また、心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離hが0.3mm未満であると、研磨時にリブ底部[4]より心線14が一部露出して外観不良となったり、心線14とリブ底部[4]との間に介在するゴム組成物の層が極度に薄くなるため、隣接するリブ13間の谷底部で縦亀裂(Vリブドベルト1厚み方向)が生じ易くなったりして、Vリブドベルト長手方向Mに沿って輪断するおそれがある。一方、1.2mmを超えると、Vリブドベルト1が駆動プーリ2・従動プーリ3に巻き付いたときの心線14の曲げ応力が大きくなって、トルクロスが増大する傾向にある。なお、心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離hは、0.4〜1.1mmの範囲がより好ましい。
【0034】
また、本実施形態におけるVリブドベルト1においては、リブの幅(リブピッチe)を2.0〜3.0mmの範囲内とし、リブ底部[4]からリブ先端部[5]までの距離(リブ高さi)を1.1〜1.8mmの範囲としている。これによれば、リブ幅(リブピッチe)とリブ底部[4]からリブ先端部[5]までの距離(リブ高さi)を、従来(特許文献2)よりも小さい範囲に設定することで圧縮層12を形成するリブ13の形状を小さくすることができ、リブ13の圧縮変形に起因する内部損失や、リブ13の圧縮応力を小さくしてトルクロスを低減することができる。
【0035】
リブ底部[4]からリブ先端部[5]までの距離(リブ高さi)を小さくすることは、特許文献2の段落[0004]に記載されるように、リブ13と駆動プーリ2・従動プーリ3との接触面積が減少して伝達効率が低下することになるが、本実施形態ではリブピッチeを小さくしているのでVリブドベルト1の幅当たりのリブ数を増やすことができ、これにより伝達効率を維持することができる。リブピッチeとリブ数とを掛け合わせた数値はVリブドベルト1の幅fとなるが、リブピッチeを小さくしているので、リブ数を増やしてもVリブドベルト1の幅fを小さくすることができ、上記伝達効率を下げることなくベルトの屈曲損失を少なくしてトルクロスを低減することができる。
【0036】
リブ幅(リブピッチe)が2.0mm未満では駆動プーリ2・従動プーリ3からの押圧に対するリブ13の耐側圧性が不十分であり、一方、3.0mmを超えると、リブ13の形状が大きくなって圧縮変形時の応力や内部損失が増大し、トルクロスを十分に低減することができない。なお、好ましいリブピッチeの範囲は2.2〜2.8mmである。
【0037】
また、リブ底部[4]からリブ先端部[5]までの距離(リブ高さi)が1.1mm未満ではリブ13と駆動プーリ2・従動プーリ3に設けられた溝との嵌合が不十分となって、Vリブドベルト1が駆動プーリ2・従動プーリ3から脱落するおそれがある。一方、1.8mmを超えると、リブ13の形状が大きくなってトルクロスが増大してしまう。なお、リブ底部[4]からリブ先端部[5]までの距離(リブ高さi)は、1.2〜1.6mmの範囲がより好ましい。
【0038】
(圧縮層12)
圧縮層12を形成するゴム組成物のゴム成分としては、加硫又は架橋可能なゴム、例えば、ジエン系ゴム(天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(ニトリルゴム)、水素化ニトリルゴムなど)、エチレン−α−オレフィンエラストマー、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリル系ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムなどが例示できる。これらのゴム成分は単独で又は二種以上組み合わせて使用してもよい。好ましいゴム成分は、エチレン−α−オレフィンエラストマー(エチレン−プロピレンゴム(EPR)、エチレン−プロピレン−ジエンモノマー(EPDMなど)などのエチレン−α−オレフィン系ゴム)、クロロプレンゴムである。特に好ましいゴム成分は、クロロプレンゴムに対し耐久性に優れ、ハロゲンを含まないエチレン−α−オレフィンエラストマーである。EPDMの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を挙げることができる。
【0039】
特に、耐熱性や耐摩耗性を考慮すれば、エチレンとα−オレフィンと非共役ジエンとの共重合体であるEPDMが好ましく、中でもエチレン含量が51〜68質量%であって、且つ二重結合(ジエン含量)が0.2〜7.5質量%のものが好ましい。このEPDMとしてはヨウ素価が3〜40のものを用いるのが好ましく、ヨウ素価が3未満であると、ゴム組成物の加硫が十分でなく、摩耗や粘着、発音の問題が発生するおそれがあり、またヨウ素価が40を超えると、ゴム組成物のスコーチが短くなって扱い難くなり、耐熱性が悪くなるおそれがある。
【0040】
Vリブドベルト1が曲がる際に加えられたエネルギーは圧縮されたリブゴム(圧縮層12)の内部発熱となり、トルクロスの原因となる。圧縮層12を形成するゴム組成物は、ゴム組成物中のエチレン−α−オレフィンエラストマーの含有比率が45質量%以上、カーボンブラックの含有比率は35質量%未満に設定される。ゴム組成物を硬化させて形成した圧縮層12の動的粘弾性のtanδ(損失正接)は、エチレン−α−オレフィンエラストマーの含有比率を高くし、カーボンブラックの含有比率を低くすることによって低下させることができる。そして、エチレン−α−オレフィンエラストマーの含有比率が45質量%以上、カーボンブラックの含有比率が35質量%未満であると、このゴム組成物を用いて形成した圧縮層の動的粘弾性を、初期歪1.0%、周波数10Hz、動的歪0.5%の条件で測定したとき、25〜120℃の範囲におけるtanδの最大値を0.150未満に調整することができる。エチレン−α−オレフィンエラストマーの含有比率が45質量%未満の場合や、カーボンブラックの含有比率が35質量%以上の場合は、tanδは0.150以上の大きな値となり、圧縮ゴム層の内部損失が増大してトルクロスが大きくなる。
【0041】
ゴム組成物における、エチレン−α−オレフィンエラストマーの含有比率の上限は特に設定されるものではないが、実用上、エチレン−α−オレフィンエラストマーの含有比率は55質量%以下であることが望ましい。また、カーボンブラックの含有比率の下限は特に設定されるものではないが、カーボンブラックの含有比率が20質量%未満であると、ゴム組成物の耐摩耗性が悪くなり、Vリブドベルト1の耐久性が低下するので、カーボンブラックの含有比率は20質量%以上であることが望ましい。このようにカーボンブラックの含有比率を小さくすると耐久性が低下する傾向があるので、グラファイトを併用して、耐久性の低下を抑制しつつカーボンブラックの含有比率を小さくするようにするのが好ましい。
【0042】
また、圧縮層12を形成するゴム組成物には、さらに必要に応じて、ゴムに通常配合される、有機過酸化物等の架橋剤、N,N´−m−フェニレンジマレイミド、キノンジオキシム類、硫黄等の共架橋剤、加硫促進剤、炭酸カルシウム、タルク等の充填剤、可塑剤、安定剤、加工助剤、着色剤、短繊維等を配合してもよい。短繊維としては、綿、ポリエステル(PET、PENなど)、ナイロン(6ナイロン、66ナイロン、46ナイロンなど)、アラミド(p−アラミド、m−アラミド)、ビニロン、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール(PBO)繊維などを用いることができる。これらの短繊維は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。そしてこれらの各種配合物をバンバリーミキサー、ニーダー等の通常用いられる手段を用いて混練りすることによってシート状に成形することができる。
【0043】
(リブ13)
圧縮層12には、
図2に示すように、Vリブドベルト長手方向Mに沿って互いに平行して延びる複数のリブ13が形成されている。そして、
図4に示すように、このリブ13の先端部のエッジ13Aは、角形状をしている。このように、リブ13の先端部のエッジ13Aを角形状としているので、リブ13と駆動プーリ2・従動プーリ3の溝とが接触する面積を大きくすることができ、伝達性能を維持することができる。
【0044】
一般に、Vリブドベルト1が駆動プーリ2及び従動プーリ3に巻きついてリブ13が圧縮変形すると、リブ13の先端部のエッジ13Aに応力が集中することになる。このような応力集中においては、リブ高さiが大きいとリブ13の先端部から亀裂が生じ易くなる。そのため、
図4に示すように、従来のVリブドベルト(例えば、特表2007−509295)は、亀裂の発生を防止するためにリブの先端部のエッジの輪郭形状を曲線形状としていた。しかし、本実施形態に係るVリブドベルト1は、リブ高さiを小さく設定しているため、Vリブドベルト1を駆動プーリ2及び従動プーリ3に巻きつけた際のリブ13の先端部のエッジ13Aに対する応力を非常に小さくすることができるので、リブ13の先端部のエッジ13Aの輪郭形状を曲線形状とする必要はない。即ち、本実施形態に係るVリブドベルト1は、リブ13の先端部のエッジ13Aを角形状とすることで、従来のようにリブ13の先端部のエッジの輪郭形状を曲線形状にしたものに比べて、リブ13と駆動プーリ2及び従動プーリ3の溝との接触面積を大きくすることができる。
【0045】
(伸張層11)
図1に示すように、Vリブドベルト1が駆動プーリ2と従動プーリ3との間に巻き掛けられた際に、心線14を中心にしてVリブドベルト1の背面側は伸張されるため、Vリブドベルト1の背面側を形成する伸張層11は伸びが大きいゴム組成物で構成されるのが好ましい。このように伸張層11にゴム組成物を使用する理由としては、従来使用されていた帆布にゴム組成物を積層(コーティング)、又は刷り込み(フリクション)したものでは、ゴム組成物単体に比べて伸びが小さいため、ベルトを曲げて伸張層を伸ばすにはより大きな力(引張応力)を必要とし、この引張応力が高いとVリブドベルトの屈曲損失が大きくなり、エンジンのトルクロスが増大してしまうからである。
【0046】
伸張層11を形成するゴム組成物の破断時の伸び(Vリブドベルト1の周方向に対応)は、110〜240%の範囲が好ましい。破断時の伸びが、110%未満では、伸張層11の引張応力が高くなってトルクロスが大きくなる。一方で、240%を超えると、伸張層11の硬度が低く、ベルト背面駆動(Vリブドベルト1の背面でプーリを駆動させる)の場合においては、耐摩耗性が低下して粘着摩耗が発生したり、摩耗進行により心線14が露出したりするおそれがある。なお、伸張層11を形成するゴム組成物の破断時の伸びの測定は、JISK6251−1993に準拠したゴムの引張試験方法にて行った。具体的には、ゴム組成物を165℃、時間にして30分プレス加硫成形して作製した150×150×厚さ2mmのシートをダンベル状5号形に打ち抜いた試験片を、東洋精機製作所製ストログラフを用いて測定した。
【0047】
また、伸張層11の厚み(心線中央[2]からVリブドベルト背面[1]までの距離a)は、0.6〜1.5mmの範囲、好ましくは0.7〜1.3mmの範囲、より好ましくは0.8〜1.1mmの範囲に設定され、この範囲であれば伸張層11の引張応力を小さくしてトルクロスを低減することができる。伸張層11の厚みが、0.6mm未満では、摩耗進行により心線14が露出したり、伸張層11に亀裂が生じてVリブドベルト1が周方向に切断(輪断)したりするおそれがある。一方、1.5mmを越えると、伸張層11の引張応力が高くなりトルクロスが増大してしまう。
【0048】
また、伸張層11を形成するゴム組成物には、上述の短繊維を配合するのが好ましく、その形態は直線状でもよく、一部屈曲させた形状(例えば、特開2007−120507のミルドファイバー)のものでもよい。Vリブドベルト1走行時に、伸張層11においてVリブドベルト周方向Mに亀裂が生じた場合に、短繊維をVリブドベルト幅方向Nもしくはランダム方向に配向させることでVリブドベルト1が輪断するのを防止することができる。なお、伸張層11を形成するゴム組成物は、前述した圧縮層12と同じものを使用することができるが、異なるゴム組成物を用いてもよい。
【0049】
伸張層11をゴム組成物で形成することにより、従来使用されてきた帆布に比べて伸びやすくなり、Vリブドベルト1が駆動プーリ2及び従動プーリ3に巻き付いた時の伸張層11の引張応力を小さくすることができ、これによりVリブドベルト1の屈曲損失を少なくしてトルクロスを低減することができる。
【0050】
(接着層15)
接着層15は、ゴム組成物としてエチレンとα−オレフィンと非共役ジエンとの共重合体であるEPDMまたはその他の種類ゴムからなる相手ゴムを混ぜ合わせたブレンドゴムを用いている。エチレンとα−オレフィンと非共役ジエンとの共重合体であるEPDMにブレンドする相手ゴムとしては、ブタジエンゴム(BR)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、ニトリルゴム(NBR)、水素化ニトリルゴム(H−NBR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)、天然ゴム(NR)の少なくとも一種のゴムを挙げることができる。なお、上述したように、接着層15は、必須のものではなく、心線14、伸張層11及び圧縮層12の接着性を向上させる目的で設けられるものであり、本実施形態のように接着層15と伸張層11との間に心線14を埋設する形態の他に、接着層15に心線14を埋設する形態でもよく、圧縮層12と接着層15との間に心線14を埋設する形態であってもよい。
【0051】
(心線14)
心線14としては特に限定されず、例えばポリブチレンテレフタレート(PBT)繊維、ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)繊維、ポリエチレンナフタレート(PEN)繊維などのポリエステル繊維、6ナイロン繊維、66ナイロン繊維、46ナイロン繊維などのナイロン繊維、コポリパラフェニレン・3,4'オキシジフェニレン・テレフタルアミド繊維、ポリ−p−フェニレンテレフタルアミド繊維などのアラミド繊維、ポリアリレート繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、PBO繊維などで形成されたコードを用いることができる。これらの繊維は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
【0052】
心線14には、伸張層11や圧縮層12との接着性を向上させる目的で接着処理を施すのが好ましい。このような接着処理としては、心線14をエポキシ又はイソシアネートを有機溶媒に溶解させた樹脂系処理液に浸漬・加熱乾燥した後に、レゾルシン-ホルマリン-ラテックス液(RFL液)などの処理液に浸漬して加熱乾燥することによって行なうことができる。また必要に応じて、RFL処理後、ゴム組成物を有機溶媒(トルエン、キシレン、メチルエチルケトンなど)に溶解させた処理液でオーバーコーティング処理をしてもよい。
【0053】
心線14の径は1.25mm以下が好ましい。1.25mmを超えると、心線自体の曲げ応力が大きくなり、エンジンのトルクロスが増大するので好ましくない。心線14の径は小さいほど曲げ応力が低くなるが、Vリブドベルト1の強力やモジュラスを考慮すると、下限は0.6mm程度である。
【0054】
(心線14の位置について)
Vリブドベルト1を駆動プーリ2と従動プーリ3との間に巻き掛けた際に、リブ底部[4]から心線底部[3]までの距離hにおいて、心線14がプーリ側(Vリブドベルト1の圧縮層12側)に位置する心線位置Aと、その外側にある心線位置Bとでは、心線位置Aの方がトルクロスは低減される(
図5参照)。これは、
図5に示すようにVリブドベルト1がプーリに巻き付いたときに、心線14の位置がプーリ側にあると圧縮層12の厚みkが薄くなり(心線位置Aにおける圧縮層12の厚みk1<心線位置Bにおける圧縮層12の厚みk2)、圧縮層12を曲げるのに要する力(圧縮応力)が小さくなるためである。また、心線位置Aは、心線位置Bに比べて、プーリに対する心線14の巻き付き長さが短くなるため、心線14を曲げるのに要する力(曲げ応力)が小さくなる。
【0055】
(Vリブドベルト1の製造方法)
次に、Vリブドベルト1の製造方法について説明する。
まず、表1の配合表に記載した材料を混合した、伸張層形成用のゴム組成物、圧縮層形成用のゴム組成物、及び、接着層形成用のゴム組成物をバンバリーミキサーなど公知の方法を用いてゴム練りを行い、この練りゴムをカレンダーロールにとおして所定の厚みを有する、伸張層形成用シート、圧縮層形成用シート、及び、接着層形成用シートを作製する。
【0056】
次に、以下のような公知の方法を用いてVリブドベルト1を作成する。まず、表面がフラットな円筒状の成形モールドに伸張層形成用シート(未加硫ゴムシート)を巻きつけ、この上に心線14を螺旋状にスピニングし、更に、接着層形成用シート(未加硫ゴムシート)、及び、圧縮層形成用シート(未加硫ゴムシート)を順次巻き付けて成形体を作製する。
【0057】
その後、加硫用ジャケットを成形体の上から被せて金型を加硫缶に設置し、温度160℃、時間30分の条件で加硫した後、成形モールドから脱型して筒状の加硫スリーブを得た。そして、この加硫スリーブの外表面(圧縮層12に相当)を研削ホイールにより研磨して複数のリブ13を形成した後、カッターにより個々のベルトに切断して、Vリブドベルト1に仕上げる。
【0058】
なお、心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離hは、圧縮層形成用シートの厚みを変えて調整した。心線中央[2]からVリブドベルト背面[1]までの距離aは、伸張層形成用シートの厚みを変えて調整した。リブ13のVリブドベルト幅方向Nの幅であるリブピッチeは、二つの異なる研削ホイールを用いてその大きさを調整(2.34、3.56mm)して形成した。リブ高さiは、二つの異なる前記研削ホイールを用いて調整(後述の実施例1〜3、比較例1〜3)、又は、前記研削ホイールを用いてリブ形状に研磨した後、リブ13を平研磨(後述の実施例4)してその大きさを調整した。リブ先端部[5]から心線底部[3]までの距離jは、前述の心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離hとリブ高さiとを変えて調整した。接着層形成用シートは厚み0.5mmの一定とした。
【実施例】
【0060】
(トルクロス測定及び伝達性能測定)
上記では、Vリブドベルト1の構成、及び、その製造方法について説明した。次に、Vリブドベルト1のトルクロスの比較実験及び伝達性能の比較実験について説明する。なお、下記実施例、及び、比較例に係るVリブドベルトの寸歩測定には、VリブドベルトをVリブドベルト幅方向Nと平行方向に切断し、この切断面を走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製「JSM5900LV」)を用いて拡大観察して、Vリブドベルトの各部位の寸法を測定している。
【0061】
(実施例及び比較例に係るVリブドベルトの寸法)
作製したVリブドベルトは、表2に示すように、実施例及び比較例を含めて7水準である。実施例1に係るVリブドベルトは、心線中央[2]からVリブドベルト背面[1]までの距離aが0.80mm、心線底部[3]からVリブドベルト背面[1]までの距離bが1.20mm、リブ底部[4]からVリブドベルト背面[1]までの距離cが2.30mm、リブ先端部[5]からVリブドベルト背面[1]までの距離dが3.80mm、リブピッチeが2.34mm、Vリブドベルトの幅fが18.72mm、心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離hが1.10mm、リブ先端部[5]からリブ底部[4]までの距離iが1.50mm、リブ先端部[5]から心線底部[3]までの距離jが2.60mmである。
【0062】
実施例2に係るVリブドベルトは、心線中央[2]からVリブドベルト背面[1]までの距離aが1.30mm、心線底部[3]からVリブドベルト背面[1]までの距離bが1.90mm、リブ底部[4]からVリブドベルト背面[1]までの距離cが2.30mm、リブ先端部[5]からVリブドベルト背面[1]までの距離dが4.30mm、リブピッチeが3.56mm、Vリブドベルトの幅fが21.36mm、心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離hが0.40mm、リブ先端部[5]からリブ底部[4]までの距離iが2.00mm、リブ先端部[5]から心線底部[3]までの距離jが2.40mmである。
【0063】
実施例3に係るVリブドベルトは、心線中央[2]からVリブドベルト背面[1]までの距離aが1.10mm、心線底部[3]からVリブドベルト背面[1]までの距離bが1.50mm、リブ底部[4]からVリブドベルト背面[1]までの距離cが2.30mm、リブ先端部[5]からVリブドベルト背面[1]までの距離dが3.80mm、リブピッチeが2.34mm、Vリブドベルトの幅fが18.72mm、心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離hが0.80mm、リブ先端部[5]からリブ底部[4]までの距離iが1.50mm、リブ先端部[5]から心線底部[3]までの距離jが2.30mmである。
【0064】
実施例4に係るVリブドベルトは、心線中央[2]からVリブドベルト背面[1]までの距離aが0.80mm、心線底部[3]からVリブドベルト背面[1]までの距離bが1.20mm、リブ底部[4]からVリブドベルト背面[1]までの距離cが2.30mm、リブ先端部[5]からVリブドベルト背面[1]までの距離dが3.50mm、リブピッチeが2.34mm、Vリブドベルトの幅fが18.72mm、心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離hが1.10mm、リブ先端部[5]からリブ底部[4]までの距離iが1.20mm、リブ先端部[5]から心線底部[3]までの距離jが2.30mmである。
【0065】
比較例1に係るVリブドベルトは、心線中央[2]からVリブドベルト背面[1]までの距離aが1.00mm、心線底部[3]からVリブドベルト背面[1]までの距離bが1.60mm、リブ底部[4]からVリブドベルト背面[1]までの距離cが2.30mm、リブ先端部[5]からVリブドベルト背面[1]までの距離dが4.30mm、リブピッチeが3.56mm、Vリブドベルトの幅fが21.36mm、心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離hが0.70mm、リブ先端部[5]からリブ底部[4]までの距離iが2.00mm、リブ先端部[5]から心線底部[3]までの距離jが2.70mmである。
【0066】
比較例2に係るVリブドベルトは、心線中央[2]からVリブドベルト背面[1]までの距離aが1.00mm、心線底部[3]からVリブドベルト背面[1]までの距離bが1.60mm、リブ底部[4]からVリブドベルト背面[1]までの距離cが2.80mm、リブ先端部[5]からVリブドベルト背面[1]までの距離dが4.30mm、リブピッチeが2.34mm、Vリブドベルトの幅fが18.72mm、心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離hが1.20mm、リブ先端部[5]からリブ底部[4]までの距離iが1.50mm、リブ先端部[5]から心線底部[3]までの距離jが2.70mmである。
【0067】
比較例3に係るVリブドベルトは、Vリブドベルトの幅fを28.48mmとした以外は、比較例1に係るVリブドベルトと同じ構成である。
【0068】
【表2】
【0069】
(トルクロスの測定方法)
次に、トルクロスの測定方法について説明する。
図6(a)に示すように、直径55mmの駆動(Dr.)プーリと、直径55mmの従動(Dn.)プーリで構成される2軸走行試験機にVリブドベルトを巻き掛け、450〜950N/ベルト1本の張力範囲でVリブドベルトに所定の初張力を付与し、従動プーリ無負荷で駆動プーリを2000rpmで回転させたときの駆動トルクと従動トルクとの差をトルクロスとして算出した。なお、この測定で求められるトルクロスは、Vリブドベルトの屈曲損失によるトルクロス以外に、試験機の軸受けに起因するトルクロスも含まれている。そのため、Vリブドベルトとしてのトルクロスが実質0と考えられる金属ベルト(材質:マルエージング鋼)を予め走行させておき、このときの駆動トルクと従動トルクとの差が軸受けに起因するトルクロス(軸受け損失)と考え、Vリブドベルトを走行させて算出したトルクロス(Vリブドベルトと軸受けの二つに起因するトルクロス)から軸受けに起因するトルクロスを差し引いた値をVリブドベルト単体に起因するトルクロスとして求めた。ここで、差し引くトルクロス(軸受け損失)は所定の初張力で金属ベルトを走行させたときのトルクロス(例えば、初張力500N/ベルト1本でVリブドベルトを走行させた場合、この初張力で金属ベルトを走行させたときのトルクロス)である。このVリブドベルトのトルクロスが小さいほど省燃費性に優れていることを意味する。
【0070】
(トルクロスの測定結果)
トルクロスとベルト張力との関係を
図7に示した。実施例1〜4のVリブドベルトは比較例1、及び、比較例2に比べてベルト張力に対するトルクロスは低く推移しており、省燃費性に優れているのが分かる。実施例1〜4を比較すると、リブ高さiを小さくした実施例4が最も低く、リブ高さiが大きい実施例2が最もトルクロスが大きくなった。また、リブ高さiが同じである実施例1と実施例3とを比較すると、実施例3の方がトルクロスは小さくなった。これは、実施例3のリブ先端部[5]から心線底部[3]までの距離j(心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離h)が実施例1に対し0.30mm小さかったためである。
【0071】
(伝達性能の測定方法)
次に、伝達性能の測定方法について説明する。
図6(b)に示すように、直径120mmの駆動(Dr.)プーリと、直径120mmの従動(Dn.)プーリで構成される2軸走行試験機にVリブドベルトを巻き掛け、初張力(329、400、526N/ベルト1本の3水準)をVリブドベルトに付与した後、駆動プーリ回転数2000rpm、室温雰囲気の条件で従動プーリの負荷(従動トルク)を上げていき、従動プーリに対するVリブドベルトのスリップ率が2%になったときの従動トルクを測定した。従動トルクの数値が高いほどVリブドベルトの伝達性能が優れていることを意味する。
【0072】
(伝達性能の測定結果)
リブ高さiの伝達性能への影響を調べるため、リブ高さiの異なる実施例1(1.50mm)と比較例3(2.00mm)のVリブドベルトについて伝達性能を測定した。なお、伝達性能は圧縮層12のゴム組成物が同じであればリブ高さi、リブ数に依存するものである。従って、実施例1、3、比較例2は同程度の伝達性能と考えることができる。また、実施例2、比較例1も同様である。測定結果を表3に示した。実施例1の2%スリップ時の従動トルクは比較例3に比べて若干小さい結果となった。これは実施例1が比較例3に比べてVリブドベルト幅fが小さいためである。この従動トルクをベルト幅1cm当たりに換算して比較すると、実施例1の従動トルクは比較例3に比べて高くなった。これはリブピッチeを小さくしてVリブドベルトの単位幅当たりのリブ数を多くしたためである。具体的には、Vリブドベルトの幅1cm当たりのリブ数(1cm/リブピッチe)は、実施例1が4.3で、比較例3が2.8である。リブ高さiを小さくしても、リブピッチeを小さくしてVリブドベルトの単位幅当たりのリブ数を多くすることによって、伝達性能を維持できることがわかる。
【0073】
【表3】
【0074】
(その他の実施形態)
以上、本発明の実施形態・実施例について説明したが、本発明は上述の実施形態・実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。
【0075】
例えば、
図8に示すVリブドベルト21は、上記実施形態同様に、伸張層11と、この伸張層11の下層に配置される接着層15と、さらにその下層に配置され短繊維16を含有するゴム組成物で形成された圧縮層12とを備えて構成されている。このVリブドベルト21も、伸張層11、接着層15、及び圧縮層12の3層でゴム層が構成されており、圧縮層12が内層を構成している。また、心線14は、Vリブドベルト長手方向Mに沿って本体内に埋設されるように配置されており、その一部が伸張層11に埋設し、残りの部分が接着層15に埋設した状態で配置されている。そして、圧縮層12には、Vリブドベルト幅方向Nの断面が略台形形状でVリブドベルト長手方向Mに延びる複数のリブ13が設けられている。そして、このVリブドベルト21の圧縮層12に含有される短繊維16は、
図8に示すように、リブ13の台形形状に沿った流動状態を呈するように配向した状態で含有されており、リブ13の表面近傍においては、短繊維16はリブ13の外形に沿って配向した状態で含有されている。このように短繊維16が配向されたリブ13を形成する方法としては、リブ13が刻設された金型に圧縮層12を圧入してリブ13を形成する方法が挙げられる。
【0076】
また、例えば、
図9に示すVリブドベルト31は、伸張層11と、この伸張層11の下層に配置され短繊維を含有しないゴム組成物で形成された圧縮層12とを備えて構成されていてもよい。このVリブドベルト31は、伸張層11及び圧縮層12の2層でゴム層が構成されており、圧縮層12が内層を構成している。また、心線14は、Vリブドベルト長手方向Mに沿って本体内に埋設されるように配置されており、その一部が伸張層11に埋設し、残りの部分が圧縮層12に埋設した状態で配置されている。そして、圧縮層12には、Vリブドベルト幅方向Nの断面が略台形形状でVリブドベルト長手方向Mに延びる複数のリブ13が設けられており、各リブ13の表面には短繊維32が植毛されている。