JPH0531010B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は動力伝動用ベルトの抗張体に係り、詳
しくは、初期弾性率が大きく、ベルト使用時の伸
びが少なく、耐屈曲性にすぐれ、線膨脹係数の大
きな歯付ベルト、Ｖ形ベルト、多リブベルトなど
のベルト用抗張体に関するものである。 （従来の技術） 近年、機械設備のコンパクト化に加え、消人
化、安全性などの面からメンテナンスフリー、長
寿命化、耐熱性などがベルトに要求されている。 また、機械設備のコンパクト化により従来用い
られていた２軸駆動（１つの被動軸を駆動する）
のものから多軸駆動（多くの被動軸を１本のベル
トで同時に駆動する）に替わりつつあるため抗張
体は多く軸により屈曲を受けることになり、耐屈
曲性も合わせて強く要求されてきている。 ところで、現在、自動車用歯付ベルトなどの抗
張体には噛合の問題から一般に弾性率の大きいガ
ラスコードあるいはアラミド（商標名）コードが
用いられているが、ガラスコードは線膨脹係数が
大きいためエンジンの熱膨脹に対するベルトの追
随性はよいが、屈曲疲労性に若干不安がある。 また、アラミドコードは、耐屈曲疲労性はよい
が、熱収縮を起こすため、エンジンの昇温時、エ
ンジン、プーリなどの熱膨脹に対しベルトが収縮
し、これに伴いベルトの熱時力気が増大して抗張
体の疲労を早め、また、歯部の損傷にも結びつ
き、ひいては伝動装置自体をも破損する。 一方、冷地にあつてはエンジン始動時には逆に
張力が低下するため噛合不良でジヤンピング現象
を起こしベルトの寿命を短くする原因にもなつて
いる。 又、Ｖ形ベルトの抗張体ではポリエステルコー
ド、アラミドコードが主に用いられているが、特
にスクーター用としては高速、高馬力化に加え高
温中で用いられるため高温時のベルト張力の安定
が要求される。 更に、多リブベルトの抗張体としてはポリエス
テルコード、アラミドコード、ガラスコードが主
に用いられているが、自動車用としては多軸化、
高温使用及び線膨脹係数の大きいアルミエンジン
の使用により熱時張力、及び耐屈曲疲労に対する
要求が強く特に熱時張力はＶ形ベルトの側面摩
耗、多リブベルトのリブの摩耗、変形につなが
る。 そして、以上に述べた各傾向は、家電製品、一
般産業機械分野にわたつて次第に拡大しつつあ
る。 叙上のようにベルト用抗張体は耐屈曲疲労性に
加え、熱時張力の安定性が強く要求されるが、従
来より主に用いられていた前記各抗張体材料はガ
ラスコードを除き殆どが線膨脹係数はマイナスで
あり、熱時張力の安定化を解決するためには高価
で、しかも大きな張力安定装置を必要としてい
た。 これに対し線膨脹係数の大きな材料として第９
図イ，ロの如く鋼又はマニラ麻からなる芯１２の
周りにスチールワイヤー１１を撚回したスチール
ワイヤーコードが挙げられる。このコードは第１
０図イ，ロの如く芯１２を軸としてその周囲にス
チールワイヤー１１が巻かれた構造であり、通
常、その断面は第９図イ，ロに示すようにい幾何
学的なストランド構造をなしている。 そして、撚構造に関してもスチールワイヤーコ
ードの弾性、自転性、形崩れ、柔軟性、強力利用
率などの諸物性との関係で適切な構造を選定する
ようになつている。 しかしながら、上記の如き構造をもつ従前のス
チールワイヤーコードは抗張体としての特性を未
だ充分には網羅していない。 このことは、上記の如きスチールワイヤーコー
ドを歯付ベルトやＶ形ベルトなどに用いた経験に
よればその張力の温度依存性については第６図の
如く安定した点はあるにしても、芯１２の周りに
スチールワイヤー１１などの側線が撚回され巻き
付けられているため、芯と側線とが実質上、十文
字に点接触した状態にあり、従つて、、側線であ
るワイヤーに負荷がかかつたり、屈曲時には芯に
大きな摩擦力がかかり、芯を著しく摩耗破損する
など、曲げ特性の問題から小プーリ使用時の発熱
や、小プーリでの屈曲疲労性に難があり、漸次、
ポリエステルコード、ガラスコード、アラミドコ
ードに替わつて来た経緯からも窮える。 即ち、現在におけるスチールワイヤーコードは
曲げ剛性、耐屈曲疲労、ベルト張力低下、走行安
定性、ベルト加工性などに問題を有しベルト抗張
体としては不適格である。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明は上述の如き実状に対処し、特に金属繊
維の長所を活かし、その欠点を改良することを課
題として、スチールワイヤーコードの線径及び撚
構造ならびに断面構造に着目し、抗張体として適
切な物性を与え、高温下において、エンジン、プ
ーリ補機などの熱膨脹にもとづく張力の上昇、エ
ンジン冷却時の張力の低下、耐屈曲疲労性などを
大巾に改善せしめることを目的とするものであ
る。 （問題点を解決するための手段） しかして、上記目的に適合する本発明抗張体ａ
の特徴とするところは、第１図にその基本的構成
を示しているが、断面積が７〜1000μ²の金属素線
１、例えばスチールワイヤーを多数本引き揃え加
撚してコードとするか、又は、多数本引き揃え下
撚りをかけてストランド（小なわ）２となし、こ
れを更に多数本集めたコード構造からなる。 そして、この場合、コードあるいはストランド
に対し芯線を用いることなく、しかも撚構造とし
て芯線、側線な区別のない非幾何学的断面構造を
有せしめ、かつコードの撚角度α（第２図参照）
として8.4〜15.3度を用いている。 ここで、撚角度αは第２図に示す如く撚ピツチ
ｌ（mm）及びコードの直径Ｄ（mm）に関連して決め
られるものである。 即ち、本発明ベルト用抗張体は撚角度を通常の
ワイヤーコード撚角度より小さく、弾性率を高め
張力の低下を小さくし、その金属繊維の素線径の
選定、撚構造と相俟つて小径プーリに対してお曲
げ易く、耐摩耗性もすぐれ、更に線膨脹係数がエ
ンジンのそれに近く、熱時及び冷時のベルト張力
差の少ないベルト用抗張体として好適ならしめる
ものである。 一般にベルトの屈曲疲労はベルトがプーリを通
過する際に受け、曲げ応力により発熱あるいは素
線間の摩擦による素線の摩耗により惹起される。 そこで、この曲げ応力を緩和するために通常、
抗張体ロープの撚角度を増加する手段が採用され
るが、その撚角度と曲げ応力弾性係数の関係は第
７図に示す通りであるためスチールワイヤーコー
ドの一般的撚角度αとしては16度以上が用いられ
る。 しかしながら、撚角度を増加するに従い、素線
の方向はコードの張力方向と異なることから、強
力利用率は低下し、側線と芯線の伸びの違いによ
り両者間の摩擦が発生して摩擦による素線の摩耗
が生じ、これによりコードの疲労が発生し易くな
る。 そこで、本発明は撚角度を大きくせず、通常の
ワイヤーコードを小さくし、しかも、曲げ応力を
下げることを考慮し、コード撚角度（上撚角度）
を8.4〜15.3度としている。 そして、上記曲げ応力低下のために撚構造が検
討され、側線と芯線を区別しない、即ち、芯線を
用いない構造が採用され、コードに受ける張力に
より素線あるいはストランド間の接触態様が点接
触から線接触になりコードの疲労を少なくする手
段が講ぜられている。 更に、金属素線は、その素線径を細くすると、
素線径の３乗に比例して曲げ応力は小さくなるが
余り細くすると加工が不可能になつて好ましくな
く、又、1000μ²を越えると剛性が大きくなり、曲
げによる発熱疲労が大きくなるので７〜1000μ²の
範囲が実用上好適である。 （作用） 叙上の如き構成をもつ抗張体をベルト抗張体と
して使用すれば、該ベルトは金属素線自体の線膨
脹係数が大きいため鉄製のエンジンルームの膨脹
に伴うベルト張力は余り変りないが、撚角度αが
小さいことから従来の撚角度の大きいスチールワ
イヤーコードに比し、ベルト長さ方向への線膨脹
が作用してエンジンルームの膨脹に近付き、従来
のスチールワイヤーコード使用ベルトより一層均
一な張力を保持することができる。 なお、最近のアルミエンジンの場合はAlの線
膨脹係数が鉄の２倍もあり、遥かに大きいため、
スチールワイヤーではAlの膨脹に追従できない
恐れはあるが、適宜、これに適した大なる線膨脹
係数をもつ金属繊維素線を選定すれば、Alに追
従することも容易である。 しかし、現在、Alエンジンは使用されている
とは云え、未だ僅かで鉄製のエンジンが多いこと
からすれば、スチールワイヤーコードの役割は充
分現状を満足する。 かくして、以上のように本発明抗張体は膨脹時
の張力保持に有効であり、しかも、素線径、撚角
度により曲げ応力に対する考慮が加えられている
ことからコードの疲労を少なくし、ベルトの耐久
性向上に顕著な作用を与える。 （実施例） 以下、更に添付図面にもとづき本発明の具体的
な構成例を説明し、併せて具体的な試験例を述べ
る。 第１図は本発明抗張体の１例を示し、図におい
てａはコード構造の抗張体、１は断面積が７〜
1000μ²からなる金属素線、２は前記金属素線１を
多数、適宜使用するベルトに応じて選定し引き揃
え下撚りを加えたストランドであり、前記抗張体
ａは上記ストランド２を更に上撚角度8.4〜15.3
度をもつて芯線を用いることなしに撚成したコー
ド構造からなつている。 勿論、この抗張体ａは金属素線１を多数引き揃
え、そのまま加撚してコードに構成することもあ
る。 第３図ないし第５図は上記の如く構成された抗
張体を使用したベルトの各例であり、第３図にお
いては歯付ベルト、第４図においてはＶ形ベル
ト、第５図においては多リブベルトを示してい
る。 これら各図においてａは前記構成の抗張体、３
は弾性体、４は該弾性体３を被覆する上部又は／
及び下部の帆布層であり、通常の手段によつて構
成される。 次ぎに、上記の如き構成例にもとづき各種繊維
について比較試験した試験例を掲げる。 先ず、試料として断面積400μ²のスチールワイ
ヤー素線50本を下撚したストランドを13本、撚角
度12度でスチールコードを作成し、これを抗張体
として第３図に示す構成の歯付ベルト（歯数83の
タイミングベルト）を形成した。 同様にしてガラス繊維、アラミド繊維を用いた
従来のコード使用の歯付ベルト（前記同様）を比
較試料として作成した。 これら各試料における抗張体の物性は以下の如
くである。

【表】 上記各試料ベルトを次ぎに歯数20の鉄製駆動プ
ーリと歯数40の鉄製従動プーリとの間に懸架し、
7200r.p.mで駆動したところ、第６図に示すよう
にガラス繊維、アラミド繊維を用いたコード使用
の従来の比較ベルトは雰囲気温度の上昇と共にベ
ルト張力が上昇したが、本発明の芯線のない、か
つ撚角度の小さいスチールワイヤーコード使用の
ベルトは張力が一定に保持されていた。 又、撚角度と曲げ応力弾性係数、ならびにベル
ト強力残存率との関係を調べるべく前記本発明抗
張体使用の歯付ベルトに対し、従来一般に使用さ
れている芯線を有するスチールワイヤーコード抗
張体使用の歯付ベルトを作成し、両者を前記同
様、歯数20の駆動プーリと歯数40の従動プーリ間
に懸架して7200r.p.mで駆動した。 その結果は第７図、第８図に示す如くで、撚角
度と曲げ応力弾性係数の関係では、従来の撚角度
の大きいスチールワイヤーコード使用のものにあ
つては応力が大きいが、撚角度の小さい本発明ス
チールワイヤーコード使用のものにおいては応力
も小さく、小プーリ径に充分使用できることが理
解された。 又、一方、撚角度とベルト強力残存率の関係で
は従来のスリールワイヤーコードでは60％以下に
なつているが、本発明のものを使用した場合では
60〜70％を維持しており、摩耗疲労が少ないこと
が分かる。 以上のように、本発明に係るスチールワイヤー
コードの抗張体を使用したものは従来の各抗張体
に比し、全般的にその物性が良好であり、現在要
求されるベルト性能に充分適合することが首肯さ
れる。 （発明の効果） 本発明は以上説明した如く、芯線を用いること
なく、しかも、撚角度を従来より小さくし、各構
成金属素線の断面積を特定範囲に規定したもので
あり、これをベルト抗張体とすることにより、該
ベルトは屈曲性が良好で、金属素線利用とは云
え、小プーリ径のプーリに対して充分、使用が可
能であり、しかも、金属素線自体の摩耗疲労も少
なく、ベルト寿命を増大せしめることができると
共に、線膨脹係数の大きい金属素線を使用してい
るため、エンジン、駆動装置などの温度上昇に伴
う膨脹にもよく追従することができ、ベルト張力
を均一に保持して安定した駆動をもたらすことが
できる顕著な効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る抗張体の１例を示す部分
概要図、第２図は撚角度説明図、第３図ないし第
５図は前記抗張体を使用した各ベルト例を示す部
分斜視図、第６図はベルト張力と温度との関係を
示す図表、第７図は撚角度とベルト曲げ応力弾性
係数との関係を示す図表、第８図は撚角度とベル
ト強力の残存率との関係を示す図表、第９図イ，
ロは従来の抗張体の各例に係る断面を示す断面
図、第１０図イ，ロは第９図の抗張体の撚形状を
示す説明図である。 ａ……抗張体、１……金属素線、２……ストラ
ンド、α……撚角度。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属素線を多数本引き揃え加撚した動力伝動
   ベルト用抗張体であつて、該抗張体は断面積が７
   〜1000μ²の金属素線を多数本引き揃え加撚してコ
   ードとするか、又は前記金属素線を多数本引き揃
   えてストランドとなし、このストランドを更に適
   宜数集めて加撚しコードとしてなり、かつ、前記
   抗張体のコード又はストランドは芯線を具備せ
   ず、撚構造は芯線、側線の区別のない非幾何学的
   断面を有していると共に抗張体のコード撚角度は
   ８〜15.3度であることを特徴とする伝動ベルト用
   抗張体。 ２ 金属素線がスチールワイヤーである特許請求
   の範囲第１項記載の伝動ベルト用抗張体。