伝動ベルト、伝動ベルト及び回転体を含む動力伝達機構、並びに、伝動ベルトの回転体への装着方法
【課題】回転体への装着後にも十分な張力を維持可能とする。
【解決手段】伝動ベルトは１、互いに離隔配置されたプーリ８，９に巻回されつつこれらの間に架渡されるようにして装着されている。伝動ベルト１は、プーリ８，９のレイアウト周長に対して２．０〜３．５％短い基準周長を有し、且つ、プーリ８，９に装着したときの周長方向の張力が３０〜１５０Ｎ／リブである。
【解決手段】伝動ベルトは１、互いに離隔配置されたプーリ８，９に巻回されつつこれらの間に架渡されるようにして装着されている。伝動ベルト１は、プーリ８，９のレイアウト周長に対して２．０〜３．５％短い基準周長を有し、且つ、プーリ８，９に装着したときの周長方向の張力が３０〜１５０Ｎ／リブである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車用エンジンの補機駆動システムに適用される、伝動ベルト、伝動ベルト及び回転体を含む動力伝達機構、並びに、伝動ベルトの回転体への装着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
伝動ベルトにおいて、心線にポリアミド繊維を用いることで、弾性率を比較的低くしたもの（所謂低モジュラスベルト）が知られている（特許文献１参照）。低モジュラスベルトは、高弾性率のもの（所謂高モジュラスベルト）と比較して急激な張力低下が抑制されること、また、装着対象であるプーリ等の回転体のレイアウト周長よりもベルト周長を短くしてベルトを治具等により伸長させつつ回転体に装着する方法を採用し易く、この方法の採用によりオートテンショナー等の張力調整機構が不要になる、という利点があるといわれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００４‐５３２９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、伝動ベルトは、動力伝達を良好に行うため、回転体への装着後も十分な張力を維持する必要がある。回転体への装着時における伝動ベルトの周長方向の張力（以下、伝動ベルトの「装着時張力」と称す。）が一定以上でないと、伝動ベルト及び回転体を含む動力伝達機構の駆動開始後の早い段階において伝動ベルトが伸び、動力伝達を確実に行うことができないという問題が生じ得る。特許文献１には、伝動ベルトの装着時張力について何ら提案がなく、この問題を回避することができない。
【０００５】
本発明の目的は、回転体への装着後にも十分な張力を維持可能な伝動ベルト、伝動ベルト及び回転体を含む動力伝達機構、並びに、当該伝動ベルトの回転体への装着方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１観点によると、環状の基部と、前記基部内において前記基部の周長方向に沿って延在する心線と、それぞれ前記基部から前記基部の前記周長方向及び幅方向と交差する方向に突出すると共に前記周長方向に沿って延在し、前記基部の前記幅方向に関して互いに間隔をなして並列配置された複数のリブとを備えた、前記周長方向に伸縮可能な伝動ベルトにおいて、当該伝動ベルトの装着対象である互いに離隔配置された２以上の回転体のレイアウト周長に対して２．０〜３．５％短い基準周長を有し、前記回転体に装着したときの前記周長方向の張力が３０〜１５０Ｎ／リブであることを特徴とする伝動ベルトが提供される。
【０００７】
ここで、「回転体のレイアウト周長」とは、伝動ベルトの装着対象である互いに離隔配置された２以上の回転体における、各回転体の外周を連結するように当該外周に沿って環状に形成された線（即ち、伝動ベルトの経路）の長さをいう。「伝動ベルトの基準周長」とは、リブが形成された面を外側にした状態で伝動ベルトを２つの平プーリ（外周面に溝が形成されていない回転体）に巻回しつつこれらの間に架渡されるように装着し、伝動ベルトの周長方向の撓みが除去される程度の張力を伝動ベルトに付加したときの、伝動ベルトの周長方向の長さをいう。
【０００８】
上記第１観点によれば、伝動ベルトの装着時張力を３０〜１５０Ｎ／リブとすることで、回転体への装着後にも十分な張力を維持可能である。
【０００９】
本発明に係る伝動ベルトは、前記張力が３００〜４００Ｎ／リブとなるまで前記伝動ベルトに引張力を付加した後、当該引張力を除去したときに生じる永久歪が１．０〜１．５％であることが好ましい。永久歪が１．０％未満の場合、後述の実施例において示されるように、伝動ベルトの周長方向の最大張力が小さくなると共に周長方向の伸びも小さくて装着時の伸びに達しないため、伝動ベルトを回転体に装着する作業が困難となる（装着の際、伝動ベルトを基準周長から４．５％以上（好ましくは４．５〜６．０％）伸長させる必要がある）。一方、永久歪が１．５％を超えると、後述の実施例において示されるように、伝動ベルトの装着時張力が３０Ｎ／リブ未満になる可能性がある。この場合、回転体への装着後に伝動ベルトの十分な張力を維持することが困難となる他、伝動ベルトの走行時におけるスリップや発音が生じ得る。さらに、永久歪が１．５％を超える場合、後述の実施例において示されるように、伝動ベルトの周長方向の最大張力が大きくなるため、回転体への装着の際に大きな力が必要となり、例えば治具等に大きな応力がかかって治具が回転体から外れる等、装着作業も困難となる。そこで、永久歪を１．０〜１．５％とすることで、上記のような問題を回避することができる。
【００１０】
本発明に係る伝動ベルトは、前記心線がポリアミド繊維からなることが好ましい。この場合、低モジュラスベルトとして、急激な張力低下の抑制効果を得ることができると共に、回転体への装着方法として上記のような張力調整機構が不要で且つ装着作業が容易な方法を採用し易いという効果を得ることができる。
【００１１】
本発明に係る伝動ベルトは、前記心線がポリアミド６．６からなることが好ましい。この場合、伝動ベルトを比較的安価なものとすることができる。
【００１２】
本発明に係る伝動ベルトは、自動車用エンジンの駆動システムに適用されてよい。この場合、上記のとおり張力調整機構が不要なため、エンジンの軽量化を図ることができ、燃費向上効果が期待される。
【００１３】
本発明の第２観点によると、上記第１観点に係る伝動ベルトと、前記伝動ベルトが装着された前記２以上の回転体とを備えたことを特徴とする動力伝達機構が提供される。
【００１４】
本発明の第３観点によると、環状の基部と、前記基部内において前記基部の周長方向に沿って延在する心線と、それぞれ前記基部から前記基部の前記周長方向及び幅方向と交差する方向に突出すると共に前記周長方向に沿って延在し、前記基部の前記幅方向に関して互いに間隔をなして並列配置された複数のリブとを備えた、前記周長方向に伸縮可能な伝動ベルトを、互いに離隔配置された２以上の回転体に装着する方法において、前記回転体のレイアウト周長を取得する取得ステップと、前記取得ステップにおいて取得された前記レイアウト周長に対して２．０〜３．５％短い基準周長を有する前記伝動ベルトを準備する準備ステップと、前記準備ステップにおいて準備された前記伝動ベルトを前記周長方向に伸長させつつ前記回転体に装着する装着ステップとを備え、前記装着ステップにおいて、前記伝動ベルトを前記回転体に装着したときの前記周長方向の張力を３０〜１５０Ｎ／リブとすることを特徴とする方法が提供される。
【００１５】
上記第２及び第３観点によると、上記第１観点と同様、回転体への装着後にも十分な張力を維持できるという効果が得られ、動力伝達を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る伝動ベルトを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る動力伝達機構を示す斜視図である。
【図３】図２に示す伝動ベルトのプーリへの装着方法における装着ステップの一例を示す斜視図である。
【図４】図３の状態から一方のプーリを略１１０°回転させた状態を示す斜視図である。
【図５】図４の状態から一方のプーリをさらに略１０°回転させた状態を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施例における、伝動ベルトの第１引張試験の結果を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例における、伝動ベルトの第２引張試験の結果を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例における、伝動ベルトの第３引張試験の結果を示すグラフである。
【図９】本発明の実施例における、伝動ベルトの装着性・スリップ試験の結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
先ず、図１を参照し、本発明の一実施形態に係る伝動ベルト１の構成について説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態の伝動ベルト１は、環状（図２参照）の基部２、基部２内において基部２の周長方向に沿って延在する複数の心線３、基部２の一面（即ち、基部２の周長方向及び幅方向に沿った表面及び裏面のうちの一方であり、図１では下方の面）から突出した４つのリブ４、並びに、基部２の他面（図１における上方の面）を覆う伸長部５を有する、所謂Ｖリブベルトである。心線３は、基部２の幅方向に関して互いに所定間隔をなして並列配置され、基部２の内部に埋没されている。リブ４は、それぞれ基部２の一面から当該面に直交する方向（図１では下方）に突出すると共に基部２の周長方向に沿って延在し、基部２の幅方向に関して互いに所定間隔をなして並列配置されている。伝動ベルト１は周長方向に伸縮可能である。
【００２０】
リブ４は、ゴム組成物等の弾性材料からなる。ゴム組成物としては、例えば天然ゴム、ブチルゴム、スチレン‐ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、水素化ニトリルゴム、水素化ニトリルゴムと不飽和カルボン酸金属塩との混合ポリマー、エチレン‐α‐オレフィンゴム等、又はこれらの混合物を用いてよい。エチレン‐α‐オレフィンゴムとしては、エチレンとα‐オレフィン（プロピレン、ブテン、ヘキセン、オクテン等）との共重合体、エチレンとα‐オレフィンと非共役ジエンとの共重合体等が挙げられ、より具体的には、エチレン‐プロピレンゴム（ＥＰＲ）、エチレン‐プロピレン‐ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）等が挙げられる。上記非共役ジエンとしては、エチリデンノルボルネン、ジシクロぺンタジエン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエン、メチレンノルボルネン等の、炭素原子数５〜１５の非共役ジエンが挙げられる。ＥＰＤＭは耐熱性及び耐寒性に優れ、リブ４の材料としてＥＰＤＭを用いることで、伝動ベルト１の耐熱性及び耐寒性を向上させることができる。さらにＥＰＤＭの中でも、ヨウ素価が３〜４０のものが好ましい。これは、ヨウ素価が３未満の場合、ゴム組成物の加硫が不十分で、摩耗や粘着の問題が生じ易く、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取扱いが困難となり、耐熱性も悪化するためである。
【００２１】
また、リブ４は、ポリアミド６、ポリアミド６．６、ポリエステル、綿、アラミド等からなる短繊維を混入することで、耐側圧性を向上させることができる。また、リブ４におけるプーリ８，９（図２参照）と接触する面に、上記短繊維を当該面から突出するように設けることで、リブ４の摩擦係数を低減し、伝動ベルト１の走行時における騒音を抑制することができる。アラミド繊維としては、分子構造中に芳香環を有するもの（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）が好ましい。
【００２２】
基部２は、リブ４と同様のゴム組成物から形成されてよい。ただし、心線３との接着性を向上させるため、基部２には上記のような短繊維を混入させなくてよい。
【００２３】
心線３は、ポリアミド繊維（例えば、ポリアミド６．６、ポリアミド４．６等。より好ましくは、ポリアミド６．６）からなり、例えば、８００〜１２００ｄｔｅｘのフィラメント群を上撚り数８〜１３回／１０ｃｍ、下撚り数１５〜３０回／１０ｃｍで諸撚りした、総繊度４８００〜７２００ｄｔｅｘの撚糸コードである。
【００２４】
伸長部５は、周長方向に伸縮可能な適宜の材料からなり、例えばリブ４と同様のゴム組成物のみから形成されてよい。或いは、織物、編物、不織布等により伸長部５を形成してもよい。
【００２５】
次に、図２を参照し、本発明の一実施形態に係る動力伝達機構１０の構成、及び、伝動ベルト１をプーリ８，９に装着する方法について説明する。
【００２６】
動力伝達機構１０は、例えば自動車用エンジンの補機駆動システムに適用されるものであって、図１の伝動ベルト１、及び、同径の２つのプーリ８，９を含む。プーリ８，９の軸は固定されており、即ちこれらの軸間距離は変更不能である。プーリ８，９の外周面上には、伝動ベルト１のリブ４と係合可能な円周方向に沿った溝が複数形成されている。伝動ベルト１は、リブ４を内側・伸長部５を外側にし、各プーリ８，９に巻回しつつこれらの間に架渡されるようにして、プーリ８，９に装着されている。
【００２７】
一方のプーリ８は、エンジンの出力軸（レシプロエンジンのクランクシャフト、ロータリーエンジンのエキセントリックシャフト等）に連結された駆動プーリであり、他方のプーリ９は、各種補機（ウォーターポンプやオルタネータ等）に連結された従動軸に取り付けられた従動プーリである。出力軸のトルクによって駆動プーリ８が回転すると、当該駆動プーリ８の回転に伴って伝動ベルト１が走行する。そして伝動ベルト１の走行に伴って従動プーリ９が回転することにより、各種補機が駆動するように構成されている。
【００２８】
一方のプーリ８は、２段構成となっており、軸方向に積層された２つのプーリ８ａ，８ｂを有する。各プーリ８ａ，８ｂは、他方のプーリ９と同じサイズ及び形状を有する。これらプーリ８ａ，８ｂは一体となっており、動力伝達機構１の駆動時に共に回転する。プーリ８ａ，８ｂ，９の軸方向長さは伝動ベルト１の幅と略同じであり、伝動ベルト１は一方のプーリ８の下側プーリ８ｂと他方のプーリ９とに巻回されている。
【００２９】
伝動ベルト１のプーリ８，９への装着は、例えば以下のような方法により行われる。
【００３０】
先ず、プーリ８，９のレイアウト周長Ｌｐを取得する（取得ステップ）。「プーリ８，９のレイアウト周長Ｌｐ」とは、伝動ベルト１の装着対象である互いに離隔配置されたプーリ８，９における、各プーリ８，９の外周を連結するように当該外周に沿って環状に形成された線（即ち、伝動ベルト１の経路）の長さをいう。本実施形態においては、プーリ８，９が同径であって伝動ベルト１がプーリ８，９間において平行に延在するため、各プーリ８，９の半円周とプーリ８，９の軸間距離の２倍との和により、概略的に算出される。レイアウト周長Ｌｐは、演算により取得してもよいし、実測等により取得してもよい。
【００３１】
次に、上記取得ステップにおいて取得されたレイアウト周長Ｌｐに対して２．０〜３．５％短い基準周長Ｌｂを有する伝動ベルト１を準備する（準備ステップ）。「伝動ベルトの基準周長Ｌｂ」とは、リブ４が形成された面を外側にした状態で伝動ベルト１を２つの平プーリ（外周面に溝が形成されていない回転体。例えば後述の実施例において用いた固定プーリ及び移動プーリ）に巻回しつつこれらの間に架渡されるように装着し、伝動ベルト１の周長方向の撓みが除去される程度の張力を伝動ベルト１に付加したときの、伝動ベルト１の周長方向の長さをいう。また、「基準周長Ｌｂがレイアウト周長Ｌｐに対して２．０〜３．５％短い」とは、基準周長Ｌｂと当該基準周長Ｌｂの２．０〜３．５％の長さとの和がレイアウト周長Ｌｐに等しいことを意味する。
【００３２】
次に、上記準備ステップにおいて準備された伝動ベルト１を周長方向に伸長させつつプーリ８，９に装着する（装着ステップ）。
【００３３】
装着ステップは、例えば図３〜図５に示すように、治具５０を用いて行ってよい。即ち、先ず図３に示すように、一方のプーリ８のボス８ｃにレンチ６０の連結部６０ａを固定し、治具５０におけるプーリ８の外周に沿った湾曲形状を有する湾曲部５１を上側プーリ８ａの外周に沿わせつつ、平面視においてプーリ８，９の軸８ｘ，９ｘを結ぶ線と軸８ｘと治具５０とを結ぶ線とが略直角になるように、治具５０を配置する。そして伝動ベルト１を、治具５０の当該湾曲部５１と突出部５２との間に挿入し且つガイド５３に当接させつつ、他方のプーリ９とレンチ６０の連結部６０とに架渡す。ガイド５３は、治具５０の本体５０ａにおける角部（図３において突出部５２が突出した面の下端の辺）に丸みを付すことで形成されたものである。伝動ベルト１は、ガイド５３により屈曲され、ガイド５３より下方の部分が下側プーリ８ｂの外周に沿うように配置される。
【００３４】
その後、治具５０を上側プーリ８ａに対して固定しつつ、レンチ６０を用いてプーリ８をＡ方向に略１１０°回転させる（図４参照）。このとき上側及び下側プーリ８ａ，８ｂは一体となって回転すると共に、上側プーリ８ａに固定された治具５０も軸８ｘに関してＡ方向に略１１０°回転する。また、この回転時において伝動ベルト１に周長方向の引張力が徐々に付加されるが、このとき伝動ベルト１に生ずる張力が治具５０を上側プーリ８ａに対して押圧するよう作用する。図４の状態において、伝動ベルト１はレンチ６０の連結部６０ａから離隔し、また、伝動ベルト１における治具５０の回転の軌跡に対応する部分は下側プーリ８ｂに巻回されている。
【００３５】
その後図４に示す状態からさらにレンチ６０を用いてプーリ８をＡ方向に略１０°回転させると、図５に示すように、伝動ベルト１は、引張力により蓄えられた弾性エネルギーが最小となるよう、治具５０の湾曲部５１と突出部５２との間から下方に移動し、治具５０及び上側プーリ８ａから離隔して、下側プーリ８ｂに巻回される。この後、治具５０を回収する。
【００３６】
上記のような装着ステップにおいて、伝動ベルト１をプーリ８，９に装着したときの周長方向の張力（伝動ベルト１の装着時張力）を３０〜１５０Ｎ／リブとする。本実施形態の装着方法により装着された伝動ベルト１は、その周長が基準周長から２．０〜３．５％伸長し、且つ、周長方向に３０〜１５０Ｎ／リブの張力を有しつつ、プーリ８，９に装着されている。
【００３７】
以上に述べたように、本実施形態の伝動ベルト１、動力伝達機構１０、及び、伝動ベルト１のプーリ８，９への装着方法によると、伝動ベルト１の装着時張力を３０〜１５０Ｎ／リブとすることで、プーリ８，９への装着後にも伝動ベルト１の十分な張力を維持可能である。
【００３８】
具体的には、伝動ベルト１の装着時張力が３０Ｎ／リブ未満の場合、後述の実施例において示されるように、伝動ベルト１が周長方向に伸長し易く、プーリ８，９への装着後に伝動ベルト１の十分な張力を維持することが困難となる。さらに、プーリ８，９の回転数が一定（後述の実施例では５０００ｒｐｍ）以上の場合、遠心力の影響により、伝動ベルト１とプーリ８，９との接触面積が小さくなることから、伝動ベルト１とプーリ８，９との間のスリップ及びこれによる発音が生じ得る。一方、伝動ベルト１の装着時張力が１５０Ｎ／リブを超えると、伝動ベルト１の装着作業が困難となり（例えば伝動ベルト１の装着時張力が１６０／リブのとき、４５〜６０Ｎｍのピークトルクが発生し）、手作業によっては装着不能となる場合がある他、装着対象であるプーリ８，９やプーリ８，９に取り付けられた軸にも大きな負荷がかかるため、これらプーリ８，９や軸の耐久性にも問題が生じ得る。そこで、伝動ベルト１の装着時張力を３０〜１５０Ｎ／リブとすることで、上記のような不都合を回避し、プーリ８，９への装着後にも伝動ベルト１の十分な張力を維持することができる。
【００３９】
また、伝動ベルト１の基準周長Ｌｂをプーリ８，９のレイアウト周長Ｌｐに対して２．０〜３．５％短くしたことで、プーリ８，９への装着方法として、上記のように伝動ベルト１を伸長させつつプーリ８，９に装着する方法、即ち張力調整機構が不要で且つ装着作業が容易な方法を採用することができる。
【００４０】
伝動ベルト１は、後述の実施例において示されるように、周長方向の張力が３００〜４００Ｎ／リブとなるまで引張力を付加した後、当該引張力を除去したときに生じる永久歪が１．０〜１．５％であることが好ましい。永久歪が１．０％未満の場合、後述の実施例において示されるように、伝動ベルト１の周長方向の最大張力が小さくなると共に周長方向の伸びも小さくて装着時の伸びに達しないため、伝動ベルト１をプーリ８，９に装着する作業が困難となる（装着の際、伝動ベルト１を基準周長から４．５％以上（好ましくは４．５〜６．０％）伸長させる必要がある）。一方、永久歪が１．５％を超えると、後述の実施例において示されるように、伝動ベルト１の装着時張力が３０Ｎ／リブ未満になる可能性がある。この場合、プーリ８，９への装着後に伝動ベルト１の十分な張力を維持することが困難となる他、伝動ベルト１の走行時におけるスリップや発音が生じ得る。さらに、永久歪が１．５％を超える場合、後述の実施例において示されるように、伝動ベルト１の周長方向の最大張力が大きくなるため、プーリ８，９への装着の際に大きな力が必要となり、例えば治具５０等に大きな応力がかかって治具５０がプーリ８，９から外れる等、装着作業も困難となる。そこで、永久歪を１．０〜１．５％とすることで、上記のような問題を回避することができる。
【００４１】
伝動ベルト１は、心線３がポリアミド繊維からなるため、低モジュラスベルトとして、急激な張力低下の抑制効果を得ることができると共に、プーリ８，９への装着方法として上記のような張力調整機構が不要で且つ装着作業が容易な方法を採用し易いという効果を得ることができる。
【００４２】
さらにポリアミド繊維の中でも、ポリアミド６．６を心線３に用いた場合、伝動ベルト１を比較的安価なものとすることができる。
【００４３】
伝動ベルト１は、自動車用エンジンの駆動システムに適用されるものである。この場合、上記のとおり張力調整機構が不要なため、エンジンの軽量化を図ることができ、燃費向上効果が期待される。
【実施例】
【００４４】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００４５】
先ず、図１に示すような伝動ベルト１（基部２の内部に基部２の周長方向に沿って且つ基部２の幅方向に所定間隔をなして心線３が延在し、基部２の一面から４つのリブ４が突出し、基部２の他面に伸長部５が形成された伝動ベルト１）を、以下のようにして製造した。
【００４６】
即ち、短繊維を混入させたＥＰＤＭゴム組成物（ＥＰＤＭ１００重量部、ナイロン６．６短繊維１０重量部、ＺｎＯ３．５重量部、ステアリン酸１．０重量部、カーボンブラック６５重量部、老化防止剤２．０重量部、パラフィンオイル５．０重量部、共架橋剤２．０重量部、有機過酸化物２．０重量部、硫黄０．１５重量部）からなる第１シート（伸長部５となるシート）と、短繊維を含まない上記と同様のＥＰＤＭゴム組成物からなる第２シート（基部２となるシート）とを積層し、この積層体を第１シートを内側にして円筒状モールドに巻回した。そして、外側の第２シート上に、後述のようにして作製した心線３を１．１０ｍｍのピッチでスピニングし、この上に、第１シートと同様の短繊維を混入させたＥＰＤＭゴム組成物からなる第３シート（リブ４となるシート）を巻回して、成形を行った。そしてこの成形体を適宜の方法により温度１６０℃・時間３０分等の条件で加硫し、環状の加硫ゴムスリーブを得た。その後、当該加硫ゴムスリーブを研磨機の駆動ロール及び従動ロールに装着して張力を付加しつつ走行させながら、１５０メッシュのダイヤモンドが表面に設けられた研磨ホイールを当該スリーブの表面（即ち、第３シートの表面）に当接させつつスリーブの走行方向とは逆方向に１６００ｒｐｍで回転させることで、第３シート表面を部分的に研磨し、リブ４を形成した。そしてリブ４が形成されたスリーブを、研磨機から取り出し、切断機に設置して、回転させながら幅方向に所定長さに切断し、リブピッチ３．５６ｍｍ、リブ高さ２．９ｍｍ、リブ角度４０°、基準周長８１６ｍｍの伝動ベルト１を得た。
【００４７】
なお、心線３の作製方法は、以下のとおりである。即ち、撚糸コード（ポリアミド６．６、構成９４０ｄｔｅｘ／２×３、諸撚り、総繊度５６４０ｄｔｅｘ）を、トルエン９０重量％にＰＡＰＩ（化成アップジョン社製ポリイソシアネート化合物）１０重量％からなる接着剤でプレディップし、乾燥炉において２００℃の温度下で２分間乾燥させた。そして、乾燥処理後のコードを、ＲＦＬ液からなる接着剤に含浸させ、さらに２３０℃で２分間熱処理を行った後、ヒートセット延伸率３．８％にて熱延伸固定した。そして、ゴム糊（ＥＰＤＭ配合のゴム組成物を固形分濃度１０％となるよう希釈したもの）にコードを浸漬させ、その後１６０℃で４分間熱処理することにより、心線３を得た。
【００４８】
上記のようにして製造した伝動ベルト１を用い、引張試験、及び、装着性・スリップ試験を行った。
【００４９】
引張試験においては、リブ４が形成された面を外側にした状態で伝動ベルト１を固定プーリ及び移動プーリの２つの平プーリ（図示せず）に装着し、移動プーリの移動を制御することにより、伝動ベルト１を周長方向に速度５０ｍｍ／分で引っ張って伝動ベルト１に対して周長方向の引張力を徐々に付加し、伝動ベルト１の周長方向の張力が所定値に達した時点で伝動ベルト１に付加していた引張力を除去した。
【００５０】
図６は、上記所定値を３００Ｎ／リブとして上述の引張力の付加及び除去の一連の操作を３回繰り返し行うこと（第１引張試験）によって得られたヒステリシス曲線を示す。図７は、上記所定値を２００、３００、及び３７５Ｎ／リブとして上述の引張力の付加及び除去の一連の操作を１回行うこと（第２引張試験）によって得られたヒステリシス曲線を示す。図８は、上記所定値を５００Ｎ／リブとして上述の引張力の付加及び除去の一連の操作を３回繰り返し行うこと（第３引張試験）によって得られたヒステリシス曲線を示す。図６〜図８において、縦軸は伝動ベルト１の周長方向の張力、横軸は伝動ベルト１の周長変化率である。周長変化率とは、リブ４が形成された面を外側にした状態で伝動ベルト１を上記２つの平プーリに装着して周長方向の撓みが除去される程度の張力を伝動ベルト１に付加したときの伝動ベルトの周長方向の長さを「基準周長」とし（このときの変化率を０％として）、その後張力の付加に応じて伝動ベルト１が周長方向に伸長したときの基準周長に対する伸長した長さの割合をいう。
【００５１】
図６及び図８において、（１）（２）（３）で示す曲線はそれぞれ上記操作の１、２、３回目に係るヒステリシス曲線であり、２回目及び３回目に係るヒステリシス曲線は共に略一致している。図７において、（ｉ）（ｉｉ）（ｉｉｉ）で示す曲線はそれぞれ上記所定値２００、３００、及び３７５Ｎ／リブに対応するヒステリシス曲線である。
【００５２】
第１引張試験（図６参照）において、１回目の操作により生じた永久歪は１．０％強であり、その後の２，３回目の操作により生じた永久歪は共に１．０〜１．５％の範囲内であった。第２引張試験（図７参照）において、上記所定値２００Ｎ／リブの場合（ｉ）は永久歪が略０．６％、上記所定値３００Ｎ／リブの場合（ｉｉ）は永久歪が略１．２％、上記所定値３７５Ｎ／リブの場合（ｉｉｉ）は永久歪が略１．３％であった。第３引張試験（図８参照）において、１回目の操作により生じた永久歪は略１．７％であり、その後の２，３回目の操作により生じた永久歪は共に２．０％前後であった。
【００５３】
装着性・スリップ試験においては、先ず、プーリ８，９に伝動ベルト１を装着する際の装着性（装着作業を容易に行えるか否か）に関して、装着時張力が互いに異なる６種類の伝動ベルト１を用いて確認した。装着においては、上述の実施形態と同様に治具５０（図３〜図５参照）を用いて、クランクシャフトに連結された駆動プーリ８（直径１３３ｍｍ）とコンプレッサーに連結された従動プーリ９（直径１００ｍｍ）とに伝動ベルト１を装着した。プーリ８，９のレイアウト周長Ｌｐは８３７ｍｍであり、伝動ベルト１の基準周長Ｌｂ（８１６ｍｍ）が当該レイアウト周長Ｌｐに対して略２．５％短いものとした。その後、プーリ８，９に伝動ベルト１を装着した状態でプーリ８を回転数７５０〜５０００ｒｐｍにて駆動し、伝動ベルト１を走行させ、伝動ベルト１とプーリ８，９との間のスリップ及びこれによる発音の有無を試験者の聴覚により確認した。
【００５４】
図９（装着性・スリップ試験の結果を示す表）から解されるように、装着時張力が１５、３０、６０、１００、１３０Ｎ／リブの伝動ベルト１においては、装着作業が容易であり、１６０Ｎ／リブの伝動ベルト１においては、装着作業が困難であった（具体的には、４５〜６０Ｎｍのピークトルクが発生し、伝動ベルトの装着作業が困難となる他、装着対象であるプーリやプーリに取り付けられた軸にも大きな負荷がかかるため、これらプーリや軸の耐久性も懸念された）。スリップ及び発音の有無に関しては、装着時張力が１５Ｎ／リブの伝動ベルト１において、プーリ８の回転数が５０００ｒｐｍのときにスリップ及びこれによる発音が生じたが、その他の伝動ベルト１（装着時張力が３０、６０、１００、１３０、１６０Ｎ／リブ）についてはプーリ８の回転数が５０００ｒｐｍを超えてもスリップ等は生じなかった。
【００５５】
以上、本発明の好適な実施の形態及び実施例について説明したが、本発明は上述の実施形態及び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な設計変更が可能なものである。
【００５６】
本発明に係る伝動ベルトにおいて、心線３がポリアミド６．６等のポリアミド繊維からなることには限定されない。また、伸長部５を省略したり、心線３の数やリブ４の数を任意に変更したりしてよい。
【００５７】
本発明に係る動力伝達機構において、回転体の数は２に限定されず、３以上であってよく、各回転体の直径やこれらのレイアウトも様々であってよい。
【００５８】
本発明に係る動力伝達機構は、上述の実施形態のように自動車用エンジンの補機駆動システムに適用されることに限定されず、その他適宜の動力伝達システムに適用可能であり、例えば窓、ドア、蓋等の開閉部材の開閉角度に応じてトルクを変化させるシステムにも適用可能である。
【００５９】
本発明に係る伝動ベルトの装着方法は、上記のような様々な駆動伝達システムに適用可能である。
【００６０】
伝動ベルトの回転体への装着は、上述の実施形態の治具５０以外の様々な治具を用いて行ってよく、また、治具を用いず手動で行ってもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１ 伝動ベルト
２ 基部
３ 心線
４ リブ
８，９ プーリ（回転体）
１０ 動力伝達機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車用エンジンの補機駆動システムに適用される、伝動ベルト、伝動ベルト及び回転体を含む動力伝達機構、並びに、伝動ベルトの回転体への装着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
伝動ベルトにおいて、心線にポリアミド繊維を用いることで、弾性率を比較的低くしたもの（所謂低モジュラスベルト）が知られている（特許文献１参照）。低モジュラスベルトは、高弾性率のもの（所謂高モジュラスベルト）と比較して急激な張力低下が抑制されること、また、装着対象であるプーリ等の回転体のレイアウト周長よりもベルト周長を短くしてベルトを治具等により伸長させつつ回転体に装着する方法を採用し易く、この方法の採用によりオートテンショナー等の張力調整機構が不要になる、という利点があるといわれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００４‐５３２９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、伝動ベルトは、動力伝達を良好に行うため、回転体への装着後も十分な張力を維持する必要がある。回転体への装着時における伝動ベルトの周長方向の張力（以下、伝動ベルトの「装着時張力」と称す。）が一定以上でないと、伝動ベルト及び回転体を含む動力伝達機構の駆動開始後の早い段階において伝動ベルトが伸び、動力伝達を確実に行うことができないという問題が生じ得る。特許文献１には、伝動ベルトの装着時張力について何ら提案がなく、この問題を回避することができない。
【０００５】
本発明の目的は、回転体への装着後にも十分な張力を維持可能な伝動ベルト、伝動ベルト及び回転体を含む動力伝達機構、並びに、当該伝動ベルトの回転体への装着方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１観点によると、環状の基部と、前記基部内において前記基部の周長方向に沿って延在する心線と、それぞれ前記基部から前記基部の前記周長方向及び幅方向と交差する方向に突出すると共に前記周長方向に沿って延在し、前記基部の前記幅方向に関して互いに間隔をなして並列配置された複数のリブとを備えた、前記周長方向に伸縮可能な伝動ベルトにおいて、当該伝動ベルトの装着対象である互いに離隔配置された２以上の回転体のレイアウト周長に対して２．０〜３．５％短い基準周長を有し、前記回転体に装着したときの前記周長方向の張力が３０〜１５０Ｎ／リブであることを特徴とする伝動ベルトが提供される。
【０００７】
ここで、「回転体のレイアウト周長」とは、伝動ベルトの装着対象である互いに離隔配置された２以上の回転体における、各回転体の外周を連結するように当該外周に沿って環状に形成された線（即ち、伝動ベルトの経路）の長さをいう。「伝動ベルトの基準周長」とは、リブが形成された面を外側にした状態で伝動ベルトを２つの平プーリ（外周面に溝が形成されていない回転体）に巻回しつつこれらの間に架渡されるように装着し、伝動ベルトの周長方向の撓みが除去される程度の張力を伝動ベルトに付加したときの、伝動ベルトの周長方向の長さをいう。
【０００８】
上記第１観点によれば、伝動ベルトの装着時張力を３０〜１５０Ｎ／リブとすることで、回転体への装着後にも十分な張力を維持可能である。
【０００９】
本発明に係る伝動ベルトは、前記張力が３００〜４００Ｎ／リブとなるまで前記伝動ベルトに引張力を付加した後、当該引張力を除去したときに生じる永久歪が１．０〜１．５％であることが好ましい。永久歪が１．０％未満の場合、後述の実施例において示されるように、伝動ベルトの周長方向の最大張力が小さくなると共に周長方向の伸びも小さくて装着時の伸びに達しないため、伝動ベルトを回転体に装着する作業が困難となる（装着の際、伝動ベルトを基準周長から４．５％以上（好ましくは４．５〜６．０％）伸長させる必要がある）。一方、永久歪が１．５％を超えると、後述の実施例において示されるように、伝動ベルトの装着時張力が３０Ｎ／リブ未満になる可能性がある。この場合、回転体への装着後に伝動ベルトの十分な張力を維持することが困難となる他、伝動ベルトの走行時におけるスリップや発音が生じ得る。さらに、永久歪が１．５％を超える場合、後述の実施例において示されるように、伝動ベルトの周長方向の最大張力が大きくなるため、回転体への装着の際に大きな力が必要となり、例えば治具等に大きな応力がかかって治具が回転体から外れる等、装着作業も困難となる。そこで、永久歪を１．０〜１．５％とすることで、上記のような問題を回避することができる。
【００１０】
本発明に係る伝動ベルトは、前記心線がポリアミド繊維からなることが好ましい。この場合、低モジュラスベルトとして、急激な張力低下の抑制効果を得ることができると共に、回転体への装着方法として上記のような張力調整機構が不要で且つ装着作業が容易な方法を採用し易いという効果を得ることができる。
【００１１】
本発明に係る伝動ベルトは、前記心線がポリアミド６．６からなることが好ましい。この場合、伝動ベルトを比較的安価なものとすることができる。
【００１２】
本発明に係る伝動ベルトは、自動車用エンジンの駆動システムに適用されてよい。この場合、上記のとおり張力調整機構が不要なため、エンジンの軽量化を図ることができ、燃費向上効果が期待される。
【００１３】
本発明の第２観点によると、上記第１観点に係る伝動ベルトと、前記伝動ベルトが装着された前記２以上の回転体とを備えたことを特徴とする動力伝達機構が提供される。
【００１４】
本発明の第３観点によると、環状の基部と、前記基部内において前記基部の周長方向に沿って延在する心線と、それぞれ前記基部から前記基部の前記周長方向及び幅方向と交差する方向に突出すると共に前記周長方向に沿って延在し、前記基部の前記幅方向に関して互いに間隔をなして並列配置された複数のリブとを備えた、前記周長方向に伸縮可能な伝動ベルトを、互いに離隔配置された２以上の回転体に装着する方法において、前記回転体のレイアウト周長を取得する取得ステップと、前記取得ステップにおいて取得された前記レイアウト周長に対して２．０〜３．５％短い基準周長を有する前記伝動ベルトを準備する準備ステップと、前記準備ステップにおいて準備された前記伝動ベルトを前記周長方向に伸長させつつ前記回転体に装着する装着ステップとを備え、前記装着ステップにおいて、前記伝動ベルトを前記回転体に装着したときの前記周長方向の張力を３０〜１５０Ｎ／リブとすることを特徴とする方法が提供される。
【００１５】
上記第２及び第３観点によると、上記第１観点と同様、回転体への装着後にも十分な張力を維持できるという効果が得られ、動力伝達を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る伝動ベルトを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る動力伝達機構を示す斜視図である。
【図３】図２に示す伝動ベルトのプーリへの装着方法における装着ステップの一例を示す斜視図である。
【図４】図３の状態から一方のプーリを略１１０°回転させた状態を示す斜視図である。
【図５】図４の状態から一方のプーリをさらに略１０°回転させた状態を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施例における、伝動ベルトの第１引張試験の結果を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例における、伝動ベルトの第２引張試験の結果を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例における、伝動ベルトの第３引張試験の結果を示すグラフである。
【図９】本発明の実施例における、伝動ベルトの装着性・スリップ試験の結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
先ず、図１を参照し、本発明の一実施形態に係る伝動ベルト１の構成について説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態の伝動ベルト１は、環状（図２参照）の基部２、基部２内において基部２の周長方向に沿って延在する複数の心線３、基部２の一面（即ち、基部２の周長方向及び幅方向に沿った表面及び裏面のうちの一方であり、図１では下方の面）から突出した４つのリブ４、並びに、基部２の他面（図１における上方の面）を覆う伸長部５を有する、所謂Ｖリブベルトである。心線３は、基部２の幅方向に関して互いに所定間隔をなして並列配置され、基部２の内部に埋没されている。リブ４は、それぞれ基部２の一面から当該面に直交する方向（図１では下方）に突出すると共に基部２の周長方向に沿って延在し、基部２の幅方向に関して互いに所定間隔をなして並列配置されている。伝動ベルト１は周長方向に伸縮可能である。
【００２０】
リブ４は、ゴム組成物等の弾性材料からなる。ゴム組成物としては、例えば天然ゴム、ブチルゴム、スチレン‐ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、水素化ニトリルゴム、水素化ニトリルゴムと不飽和カルボン酸金属塩との混合ポリマー、エチレン‐α‐オレフィンゴム等、又はこれらの混合物を用いてよい。エチレン‐α‐オレフィンゴムとしては、エチレンとα‐オレフィン（プロピレン、ブテン、ヘキセン、オクテン等）との共重合体、エチレンとα‐オレフィンと非共役ジエンとの共重合体等が挙げられ、より具体的には、エチレン‐プロピレンゴム（ＥＰＲ）、エチレン‐プロピレン‐ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）等が挙げられる。上記非共役ジエンとしては、エチリデンノルボルネン、ジシクロぺンタジエン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエン、メチレンノルボルネン等の、炭素原子数５〜１５の非共役ジエンが挙げられる。ＥＰＤＭは耐熱性及び耐寒性に優れ、リブ４の材料としてＥＰＤＭを用いることで、伝動ベルト１の耐熱性及び耐寒性を向上させることができる。さらにＥＰＤＭの中でも、ヨウ素価が３〜４０のものが好ましい。これは、ヨウ素価が３未満の場合、ゴム組成物の加硫が不十分で、摩耗や粘着の問題が生じ易く、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取扱いが困難となり、耐熱性も悪化するためである。
【００２１】
また、リブ４は、ポリアミド６、ポリアミド６．６、ポリエステル、綿、アラミド等からなる短繊維を混入することで、耐側圧性を向上させることができる。また、リブ４におけるプーリ８，９（図２参照）と接触する面に、上記短繊維を当該面から突出するように設けることで、リブ４の摩擦係数を低減し、伝動ベルト１の走行時における騒音を抑制することができる。アラミド繊維としては、分子構造中に芳香環を有するもの（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）が好ましい。
【００２２】
基部２は、リブ４と同様のゴム組成物から形成されてよい。ただし、心線３との接着性を向上させるため、基部２には上記のような短繊維を混入させなくてよい。
【００２３】
心線３は、ポリアミド繊維（例えば、ポリアミド６．６、ポリアミド４．６等。より好ましくは、ポリアミド６．６）からなり、例えば、８００〜１２００ｄｔｅｘのフィラメント群を上撚り数８〜１３回／１０ｃｍ、下撚り数１５〜３０回／１０ｃｍで諸撚りした、総繊度４８００〜７２００ｄｔｅｘの撚糸コードである。
【００２４】
伸長部５は、周長方向に伸縮可能な適宜の材料からなり、例えばリブ４と同様のゴム組成物のみから形成されてよい。或いは、織物、編物、不織布等により伸長部５を形成してもよい。
【００２５】
次に、図２を参照し、本発明の一実施形態に係る動力伝達機構１０の構成、及び、伝動ベルト１をプーリ８，９に装着する方法について説明する。
【００２６】
動力伝達機構１０は、例えば自動車用エンジンの補機駆動システムに適用されるものであって、図１の伝動ベルト１、及び、同径の２つのプーリ８，９を含む。プーリ８，９の軸は固定されており、即ちこれらの軸間距離は変更不能である。プーリ８，９の外周面上には、伝動ベルト１のリブ４と係合可能な円周方向に沿った溝が複数形成されている。伝動ベルト１は、リブ４を内側・伸長部５を外側にし、各プーリ８，９に巻回しつつこれらの間に架渡されるようにして、プーリ８，９に装着されている。
【００２７】
一方のプーリ８は、エンジンの出力軸（レシプロエンジンのクランクシャフト、ロータリーエンジンのエキセントリックシャフト等）に連結された駆動プーリであり、他方のプーリ９は、各種補機（ウォーターポンプやオルタネータ等）に連結された従動軸に取り付けられた従動プーリである。出力軸のトルクによって駆動プーリ８が回転すると、当該駆動プーリ８の回転に伴って伝動ベルト１が走行する。そして伝動ベルト１の走行に伴って従動プーリ９が回転することにより、各種補機が駆動するように構成されている。
【００２８】
一方のプーリ８は、２段構成となっており、軸方向に積層された２つのプーリ８ａ，８ｂを有する。各プーリ８ａ，８ｂは、他方のプーリ９と同じサイズ及び形状を有する。これらプーリ８ａ，８ｂは一体となっており、動力伝達機構１の駆動時に共に回転する。プーリ８ａ，８ｂ，９の軸方向長さは伝動ベルト１の幅と略同じであり、伝動ベルト１は一方のプーリ８の下側プーリ８ｂと他方のプーリ９とに巻回されている。
【００２９】
伝動ベルト１のプーリ８，９への装着は、例えば以下のような方法により行われる。
【００３０】
先ず、プーリ８，９のレイアウト周長Ｌｐを取得する（取得ステップ）。「プーリ８，９のレイアウト周長Ｌｐ」とは、伝動ベルト１の装着対象である互いに離隔配置されたプーリ８，９における、各プーリ８，９の外周を連結するように当該外周に沿って環状に形成された線（即ち、伝動ベルト１の経路）の長さをいう。本実施形態においては、プーリ８，９が同径であって伝動ベルト１がプーリ８，９間において平行に延在するため、各プーリ８，９の半円周とプーリ８，９の軸間距離の２倍との和により、概略的に算出される。レイアウト周長Ｌｐは、演算により取得してもよいし、実測等により取得してもよい。
【００３１】
次に、上記取得ステップにおいて取得されたレイアウト周長Ｌｐに対して２．０〜３．５％短い基準周長Ｌｂを有する伝動ベルト１を準備する（準備ステップ）。「伝動ベルトの基準周長Ｌｂ」とは、リブ４が形成された面を外側にした状態で伝動ベルト１を２つの平プーリ（外周面に溝が形成されていない回転体。例えば後述の実施例において用いた固定プーリ及び移動プーリ）に巻回しつつこれらの間に架渡されるように装着し、伝動ベルト１の周長方向の撓みが除去される程度の張力を伝動ベルト１に付加したときの、伝動ベルト１の周長方向の長さをいう。また、「基準周長Ｌｂがレイアウト周長Ｌｐに対して２．０〜３．５％短い」とは、基準周長Ｌｂと当該基準周長Ｌｂの２．０〜３．５％の長さとの和がレイアウト周長Ｌｐに等しいことを意味する。
【００３２】
次に、上記準備ステップにおいて準備された伝動ベルト１を周長方向に伸長させつつプーリ８，９に装着する（装着ステップ）。
【００３３】
装着ステップは、例えば図３〜図５に示すように、治具５０を用いて行ってよい。即ち、先ず図３に示すように、一方のプーリ８のボス８ｃにレンチ６０の連結部６０ａを固定し、治具５０におけるプーリ８の外周に沿った湾曲形状を有する湾曲部５１を上側プーリ８ａの外周に沿わせつつ、平面視においてプーリ８，９の軸８ｘ，９ｘを結ぶ線と軸８ｘと治具５０とを結ぶ線とが略直角になるように、治具５０を配置する。そして伝動ベルト１を、治具５０の当該湾曲部５１と突出部５２との間に挿入し且つガイド５３に当接させつつ、他方のプーリ９とレンチ６０の連結部６０とに架渡す。ガイド５３は、治具５０の本体５０ａにおける角部（図３において突出部５２が突出した面の下端の辺）に丸みを付すことで形成されたものである。伝動ベルト１は、ガイド５３により屈曲され、ガイド５３より下方の部分が下側プーリ８ｂの外周に沿うように配置される。
【００３４】
その後、治具５０を上側プーリ８ａに対して固定しつつ、レンチ６０を用いてプーリ８をＡ方向に略１１０°回転させる（図４参照）。このとき上側及び下側プーリ８ａ，８ｂは一体となって回転すると共に、上側プーリ８ａに固定された治具５０も軸８ｘに関してＡ方向に略１１０°回転する。また、この回転時において伝動ベルト１に周長方向の引張力が徐々に付加されるが、このとき伝動ベルト１に生ずる張力が治具５０を上側プーリ８ａに対して押圧するよう作用する。図４の状態において、伝動ベルト１はレンチ６０の連結部６０ａから離隔し、また、伝動ベルト１における治具５０の回転の軌跡に対応する部分は下側プーリ８ｂに巻回されている。
【００３５】
その後図４に示す状態からさらにレンチ６０を用いてプーリ８をＡ方向に略１０°回転させると、図５に示すように、伝動ベルト１は、引張力により蓄えられた弾性エネルギーが最小となるよう、治具５０の湾曲部５１と突出部５２との間から下方に移動し、治具５０及び上側プーリ８ａから離隔して、下側プーリ８ｂに巻回される。この後、治具５０を回収する。
【００３６】
上記のような装着ステップにおいて、伝動ベルト１をプーリ８，９に装着したときの周長方向の張力（伝動ベルト１の装着時張力）を３０〜１５０Ｎ／リブとする。本実施形態の装着方法により装着された伝動ベルト１は、その周長が基準周長から２．０〜３．５％伸長し、且つ、周長方向に３０〜１５０Ｎ／リブの張力を有しつつ、プーリ８，９に装着されている。
【００３７】
以上に述べたように、本実施形態の伝動ベルト１、動力伝達機構１０、及び、伝動ベルト１のプーリ８，９への装着方法によると、伝動ベルト１の装着時張力を３０〜１５０Ｎ／リブとすることで、プーリ８，９への装着後にも伝動ベルト１の十分な張力を維持可能である。
【００３８】
具体的には、伝動ベルト１の装着時張力が３０Ｎ／リブ未満の場合、後述の実施例において示されるように、伝動ベルト１が周長方向に伸長し易く、プーリ８，９への装着後に伝動ベルト１の十分な張力を維持することが困難となる。さらに、プーリ８，９の回転数が一定（後述の実施例では５０００ｒｐｍ）以上の場合、遠心力の影響により、伝動ベルト１とプーリ８，９との接触面積が小さくなることから、伝動ベルト１とプーリ８，９との間のスリップ及びこれによる発音が生じ得る。一方、伝動ベルト１の装着時張力が１５０Ｎ／リブを超えると、伝動ベルト１の装着作業が困難となり（例えば伝動ベルト１の装着時張力が１６０／リブのとき、４５〜６０Ｎｍのピークトルクが発生し）、手作業によっては装着不能となる場合がある他、装着対象であるプーリ８，９やプーリ８，９に取り付けられた軸にも大きな負荷がかかるため、これらプーリ８，９や軸の耐久性にも問題が生じ得る。そこで、伝動ベルト１の装着時張力を３０〜１５０Ｎ／リブとすることで、上記のような不都合を回避し、プーリ８，９への装着後にも伝動ベルト１の十分な張力を維持することができる。
【００３９】
また、伝動ベルト１の基準周長Ｌｂをプーリ８，９のレイアウト周長Ｌｐに対して２．０〜３．５％短くしたことで、プーリ８，９への装着方法として、上記のように伝動ベルト１を伸長させつつプーリ８，９に装着する方法、即ち張力調整機構が不要で且つ装着作業が容易な方法を採用することができる。
【００４０】
伝動ベルト１は、後述の実施例において示されるように、周長方向の張力が３００〜４００Ｎ／リブとなるまで引張力を付加した後、当該引張力を除去したときに生じる永久歪が１．０〜１．５％であることが好ましい。永久歪が１．０％未満の場合、後述の実施例において示されるように、伝動ベルト１の周長方向の最大張力が小さくなると共に周長方向の伸びも小さくて装着時の伸びに達しないため、伝動ベルト１をプーリ８，９に装着する作業が困難となる（装着の際、伝動ベルト１を基準周長から４．５％以上（好ましくは４．５〜６．０％）伸長させる必要がある）。一方、永久歪が１．５％を超えると、後述の実施例において示されるように、伝動ベルト１の装着時張力が３０Ｎ／リブ未満になる可能性がある。この場合、プーリ８，９への装着後に伝動ベルト１の十分な張力を維持することが困難となる他、伝動ベルト１の走行時におけるスリップや発音が生じ得る。さらに、永久歪が１．５％を超える場合、後述の実施例において示されるように、伝動ベルト１の周長方向の最大張力が大きくなるため、プーリ８，９への装着の際に大きな力が必要となり、例えば治具５０等に大きな応力がかかって治具５０がプーリ８，９から外れる等、装着作業も困難となる。そこで、永久歪を１．０〜１．５％とすることで、上記のような問題を回避することができる。
【００４１】
伝動ベルト１は、心線３がポリアミド繊維からなるため、低モジュラスベルトとして、急激な張力低下の抑制効果を得ることができると共に、プーリ８，９への装着方法として上記のような張力調整機構が不要で且つ装着作業が容易な方法を採用し易いという効果を得ることができる。
【００４２】
さらにポリアミド繊維の中でも、ポリアミド６．６を心線３に用いた場合、伝動ベルト１を比較的安価なものとすることができる。
【００４３】
伝動ベルト１は、自動車用エンジンの駆動システムに適用されるものである。この場合、上記のとおり張力調整機構が不要なため、エンジンの軽量化を図ることができ、燃費向上効果が期待される。
【実施例】
【００４４】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００４５】
先ず、図１に示すような伝動ベルト１（基部２の内部に基部２の周長方向に沿って且つ基部２の幅方向に所定間隔をなして心線３が延在し、基部２の一面から４つのリブ４が突出し、基部２の他面に伸長部５が形成された伝動ベルト１）を、以下のようにして製造した。
【００４６】
即ち、短繊維を混入させたＥＰＤＭゴム組成物（ＥＰＤＭ１００重量部、ナイロン６．６短繊維１０重量部、ＺｎＯ３．５重量部、ステアリン酸１．０重量部、カーボンブラック６５重量部、老化防止剤２．０重量部、パラフィンオイル５．０重量部、共架橋剤２．０重量部、有機過酸化物２．０重量部、硫黄０．１５重量部）からなる第１シート（伸長部５となるシート）と、短繊維を含まない上記と同様のＥＰＤＭゴム組成物からなる第２シート（基部２となるシート）とを積層し、この積層体を第１シートを内側にして円筒状モールドに巻回した。そして、外側の第２シート上に、後述のようにして作製した心線３を１．１０ｍｍのピッチでスピニングし、この上に、第１シートと同様の短繊維を混入させたＥＰＤＭゴム組成物からなる第３シート（リブ４となるシート）を巻回して、成形を行った。そしてこの成形体を適宜の方法により温度１６０℃・時間３０分等の条件で加硫し、環状の加硫ゴムスリーブを得た。その後、当該加硫ゴムスリーブを研磨機の駆動ロール及び従動ロールに装着して張力を付加しつつ走行させながら、１５０メッシュのダイヤモンドが表面に設けられた研磨ホイールを当該スリーブの表面（即ち、第３シートの表面）に当接させつつスリーブの走行方向とは逆方向に１６００ｒｐｍで回転させることで、第３シート表面を部分的に研磨し、リブ４を形成した。そしてリブ４が形成されたスリーブを、研磨機から取り出し、切断機に設置して、回転させながら幅方向に所定長さに切断し、リブピッチ３．５６ｍｍ、リブ高さ２．９ｍｍ、リブ角度４０°、基準周長８１６ｍｍの伝動ベルト１を得た。
【００４７】
なお、心線３の作製方法は、以下のとおりである。即ち、撚糸コード（ポリアミド６．６、構成９４０ｄｔｅｘ／２×３、諸撚り、総繊度５６４０ｄｔｅｘ）を、トルエン９０重量％にＰＡＰＩ（化成アップジョン社製ポリイソシアネート化合物）１０重量％からなる接着剤でプレディップし、乾燥炉において２００℃の温度下で２分間乾燥させた。そして、乾燥処理後のコードを、ＲＦＬ液からなる接着剤に含浸させ、さらに２３０℃で２分間熱処理を行った後、ヒートセット延伸率３．８％にて熱延伸固定した。そして、ゴム糊（ＥＰＤＭ配合のゴム組成物を固形分濃度１０％となるよう希釈したもの）にコードを浸漬させ、その後１６０℃で４分間熱処理することにより、心線３を得た。
【００４８】
上記のようにして製造した伝動ベルト１を用い、引張試験、及び、装着性・スリップ試験を行った。
【００４９】
引張試験においては、リブ４が形成された面を外側にした状態で伝動ベルト１を固定プーリ及び移動プーリの２つの平プーリ（図示せず）に装着し、移動プーリの移動を制御することにより、伝動ベルト１を周長方向に速度５０ｍｍ／分で引っ張って伝動ベルト１に対して周長方向の引張力を徐々に付加し、伝動ベルト１の周長方向の張力が所定値に達した時点で伝動ベルト１に付加していた引張力を除去した。
【００５０】
図６は、上記所定値を３００Ｎ／リブとして上述の引張力の付加及び除去の一連の操作を３回繰り返し行うこと（第１引張試験）によって得られたヒステリシス曲線を示す。図７は、上記所定値を２００、３００、及び３７５Ｎ／リブとして上述の引張力の付加及び除去の一連の操作を１回行うこと（第２引張試験）によって得られたヒステリシス曲線を示す。図８は、上記所定値を５００Ｎ／リブとして上述の引張力の付加及び除去の一連の操作を３回繰り返し行うこと（第３引張試験）によって得られたヒステリシス曲線を示す。図６〜図８において、縦軸は伝動ベルト１の周長方向の張力、横軸は伝動ベルト１の周長変化率である。周長変化率とは、リブ４が形成された面を外側にした状態で伝動ベルト１を上記２つの平プーリに装着して周長方向の撓みが除去される程度の張力を伝動ベルト１に付加したときの伝動ベルトの周長方向の長さを「基準周長」とし（このときの変化率を０％として）、その後張力の付加に応じて伝動ベルト１が周長方向に伸長したときの基準周長に対する伸長した長さの割合をいう。
【００５１】
図６及び図８において、（１）（２）（３）で示す曲線はそれぞれ上記操作の１、２、３回目に係るヒステリシス曲線であり、２回目及び３回目に係るヒステリシス曲線は共に略一致している。図７において、（ｉ）（ｉｉ）（ｉｉｉ）で示す曲線はそれぞれ上記所定値２００、３００、及び３７５Ｎ／リブに対応するヒステリシス曲線である。
【００５２】
第１引張試験（図６参照）において、１回目の操作により生じた永久歪は１．０％強であり、その後の２，３回目の操作により生じた永久歪は共に１．０〜１．５％の範囲内であった。第２引張試験（図７参照）において、上記所定値２００Ｎ／リブの場合（ｉ）は永久歪が略０．６％、上記所定値３００Ｎ／リブの場合（ｉｉ）は永久歪が略１．２％、上記所定値３７５Ｎ／リブの場合（ｉｉｉ）は永久歪が略１．３％であった。第３引張試験（図８参照）において、１回目の操作により生じた永久歪は略１．７％であり、その後の２，３回目の操作により生じた永久歪は共に２．０％前後であった。
【００５３】
装着性・スリップ試験においては、先ず、プーリ８，９に伝動ベルト１を装着する際の装着性（装着作業を容易に行えるか否か）に関して、装着時張力が互いに異なる６種類の伝動ベルト１を用いて確認した。装着においては、上述の実施形態と同様に治具５０（図３〜図５参照）を用いて、クランクシャフトに連結された駆動プーリ８（直径１３３ｍｍ）とコンプレッサーに連結された従動プーリ９（直径１００ｍｍ）とに伝動ベルト１を装着した。プーリ８，９のレイアウト周長Ｌｐは８３７ｍｍであり、伝動ベルト１の基準周長Ｌｂ（８１６ｍｍ）が当該レイアウト周長Ｌｐに対して略２．５％短いものとした。その後、プーリ８，９に伝動ベルト１を装着した状態でプーリ８を回転数７５０〜５０００ｒｐｍにて駆動し、伝動ベルト１を走行させ、伝動ベルト１とプーリ８，９との間のスリップ及びこれによる発音の有無を試験者の聴覚により確認した。
【００５４】
図９（装着性・スリップ試験の結果を示す表）から解されるように、装着時張力が１５、３０、６０、１００、１３０Ｎ／リブの伝動ベルト１においては、装着作業が容易であり、１６０Ｎ／リブの伝動ベルト１においては、装着作業が困難であった（具体的には、４５〜６０Ｎｍのピークトルクが発生し、伝動ベルトの装着作業が困難となる他、装着対象であるプーリやプーリに取り付けられた軸にも大きな負荷がかかるため、これらプーリや軸の耐久性も懸念された）。スリップ及び発音の有無に関しては、装着時張力が１５Ｎ／リブの伝動ベルト１において、プーリ８の回転数が５０００ｒｐｍのときにスリップ及びこれによる発音が生じたが、その他の伝動ベルト１（装着時張力が３０、６０、１００、１３０、１６０Ｎ／リブ）についてはプーリ８の回転数が５０００ｒｐｍを超えてもスリップ等は生じなかった。
【００５５】
以上、本発明の好適な実施の形態及び実施例について説明したが、本発明は上述の実施形態及び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な設計変更が可能なものである。
【００５６】
本発明に係る伝動ベルトにおいて、心線３がポリアミド６．６等のポリアミド繊維からなることには限定されない。また、伸長部５を省略したり、心線３の数やリブ４の数を任意に変更したりしてよい。
【００５７】
本発明に係る動力伝達機構において、回転体の数は２に限定されず、３以上であってよく、各回転体の直径やこれらのレイアウトも様々であってよい。
【００５８】
本発明に係る動力伝達機構は、上述の実施形態のように自動車用エンジンの補機駆動システムに適用されることに限定されず、その他適宜の動力伝達システムに適用可能であり、例えば窓、ドア、蓋等の開閉部材の開閉角度に応じてトルクを変化させるシステムにも適用可能である。
【００５９】
本発明に係る伝動ベルトの装着方法は、上記のような様々な駆動伝達システムに適用可能である。
【００６０】
伝動ベルトの回転体への装着は、上述の実施形態の治具５０以外の様々な治具を用いて行ってよく、また、治具を用いず手動で行ってもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１ 伝動ベルト
２ 基部
３ 心線
４ リブ
８，９ プーリ（回転体）
１０ 動力伝達機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の基部と、
前記基部内において前記基部の周長方向に沿って延在する心線と、
それぞれ前記基部から前記基部の前記周長方向及び幅方向と交差する方向に突出すると共に前記周長方向に沿って延在し、前記基部の前記幅方向に関して互いに間隔をなして並列配置された複数のリブと
を備えた、前記周長方向に伸縮可能な伝動ベルトにおいて、
当該伝動ベルトの装着対象である互いに離隔配置された２以上の回転体のレイアウト周長に対して２．０〜３．５％短い基準周長を有し、
前記回転体に装着したときの前記周長方向の張力が３０〜１５０Ｎ／リブであることを特徴とする伝動ベルト。
【請求項２】
前記張力が３００〜４００Ｎ／リブとなるまで前記伝動ベルトに引張力を付加した後、当該引張力を除去したときに生じる永久歪が１．０〜１．５％であることを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
【請求項３】
前記心線がポリアミド繊維からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の伝動ベルト。
【請求項４】
前記ポリアミド繊維がポリアミド６．６であることを特徴とする請求項３に記載の伝動ベルト。
【請求項５】
自動車用エンジンの駆動システムに適用されることを特徴とする請求項１〜４に記載の伝動ベルト。
【請求項６】
請求項１〜５に記載の伝動ベルトと、
前記伝動ベルトが装着された前記２以上の回転体と
を備えたことを特徴とする動力伝達機構。
【請求項７】
環状の基部と、前記基部内において前記基部の周長方向に沿って延在する心線と、それぞれ前記基部から前記基部の前記周長方向及び幅方向と交差する方向に突出すると共に前記周長方向に沿って延在し、前記基部の前記幅方向に関して互いに間隔をなして並列配置された複数のリブとを備えた、前記周長方向に伸縮可能な伝動ベルトを、互いに離隔配置された２以上の回転体に装着する方法において、
前記回転体のレイアウト周長を取得する取得ステップと、
前記取得ステップにおいて取得された前記レイアウト周長に対して２．０〜３．５％短い基準周長を有する前記伝動ベルトを準備する準備ステップと、
前記準備ステップにおいて準備された前記伝動ベルトを前記周長方向に伸長させつつ前記回転体に装着する装着ステップとを備え、
前記装着ステップにおいて、前記伝動ベルトを前記回転体に装着したときの前記周長方向の張力を３０〜１５０Ｎ／リブとすることを特徴とする方法。
【請求項１】
環状の基部と、
前記基部内において前記基部の周長方向に沿って延在する心線と、
それぞれ前記基部から前記基部の前記周長方向及び幅方向と交差する方向に突出すると共に前記周長方向に沿って延在し、前記基部の前記幅方向に関して互いに間隔をなして並列配置された複数のリブと
を備えた、前記周長方向に伸縮可能な伝動ベルトにおいて、
当該伝動ベルトの装着対象である互いに離隔配置された２以上の回転体のレイアウト周長に対して２．０〜３．５％短い基準周長を有し、
前記回転体に装着したときの前記周長方向の張力が３０〜１５０Ｎ／リブであることを特徴とする伝動ベルト。
【請求項２】
前記張力が３００〜４００Ｎ／リブとなるまで前記伝動ベルトに引張力を付加した後、当該引張力を除去したときに生じる永久歪が１．０〜１．５％であることを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
【請求項３】
前記心線がポリアミド繊維からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の伝動ベルト。
【請求項４】
前記ポリアミド繊維がポリアミド６．６であることを特徴とする請求項３に記載の伝動ベルト。
【請求項５】
自動車用エンジンの駆動システムに適用されることを特徴とする請求項１〜４に記載の伝動ベルト。
【請求項６】
請求項１〜５に記載の伝動ベルトと、
前記伝動ベルトが装着された前記２以上の回転体と
を備えたことを特徴とする動力伝達機構。
【請求項７】
環状の基部と、前記基部内において前記基部の周長方向に沿って延在する心線と、それぞれ前記基部から前記基部の前記周長方向及び幅方向と交差する方向に突出すると共に前記周長方向に沿って延在し、前記基部の前記幅方向に関して互いに間隔をなして並列配置された複数のリブとを備えた、前記周長方向に伸縮可能な伝動ベルトを、互いに離隔配置された２以上の回転体に装着する方法において、
前記回転体のレイアウト周長を取得する取得ステップと、
前記取得ステップにおいて取得された前記レイアウト周長に対して２．０〜３．５％短い基準周長を有する前記伝動ベルトを準備する準備ステップと、
前記準備ステップにおいて準備された前記伝動ベルトを前記周長方向に伸長させつつ前記回転体に装着する装着ステップとを備え、
前記装着ステップにおいて、前記伝動ベルトを前記回転体に装着したときの前記周長方向の張力を３０〜１５０Ｎ／リブとすることを特徴とする方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１２７９０（Ｐ２０１１−１２７９０Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５９１３１（Ｐ２００９−１５９１３１）
【出願日】平成２１年７月３日（２００９．７．３）
【出願人】（０００００６０６８）三ツ星ベルト株式会社 (730)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月３日（２００９．７．３）
【出願人】（０００００６０６８）三ツ星ベルト株式会社 (730)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]