JPH06323366A - 無端伝動ベルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の１つの目的は弾性ベルトを提供する
ことにある。本発明の他の目的は、ノイズ抑制性能が高
められた無端伝動ベルトを提供することにある。また本
発明の他の目的は、摩擦係数が低く安定し、その結果作
動中の低ノイズ性能を実現したマルチリブ付ベルトを提
供することにある。 【構成】 無端伝動ベルト１０は、弾性本体部１２と、
この本体部１２に埋め込まれた荷重負担部材２０と、そ
して本体部１２と一体を成す伝動面１４とを有する。弾
性本体部１２は、伝動面１４における自励振動の開始に
応じた本体部１２の不安定な摩擦反応を緩和する物質を
も含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、概括的には無端伝動ベ
ルトに関し、より詳細には、ノイズの低減性能が高めら
れたベルトの改良に関する。特に、本発明は、ノイズの
発生やピリング（表面の毛羽立ちによる毛玉の発生）を
低減させるためにベルトの不安定な摩擦作用を緩和する
手段を含む弾性組織を有するリブ付Ｖベルトの形におけ
る改良された無端ベルトに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在の多くの自動車用アクセサリーの駆
動系は、エンジンからアクセサリーに伝動するためにマ
ルチリブ付Ｖベルトを使用している。この出願に関連す
るほとんどのＶベルト構造は、伝動ベルトやマイクロリ
ブ付ベルト等のような他の無端ベルトと同様に、安定し
た作動性能を高めるために各種の添加剤が添加されたネ
オプレンやブタジエンスチレンゴム、あるいはポリブタ
ジエン基ポリマー系の材料を特徴的に使用している。自
動車の元来の装備や販売後の使用に対して過去数年にわ
たって重要になってきたこれらのベルトの一つの性能の
特徴は、ベルト作動が静かなことである。

【０００３】伝動ベルト、Ｖベルト、マイクロリブ付ベ
ルトの例は、米国特許第3,138,962号、第3,200,180号、
第4,330,287号、そして、第4,332,576号に開示される。
そのようなベルトの組成の例は、上述した米国特許第3,
200,180号、そして、第3,772,928号、第4,066,732号に
開示される。これらの特許資料は、ベルトのタイプとそ
の組成の最新式技術との単なる例である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】あるベルト駆動状態の
もとで、マルチリブ付Ｖベルトは、「キューキュー」、
「キーキー」という耳に聴こえるノイズを示すことがあ
る。このようなベルトにおけるノイズ問題の一つの解決
は、ベルトがスプロケットの歯やフランジに接触すると
きに、できるだけ多くの弾性物質をベルト表面の近くか
ら絶縁し、あるいは取り去ることにより、ベルトの被膜
面の摩擦係数を低くすることである。このような手法
は、米国特許第3,772,929号で採用されている。ノイズ
発生問題を処理する他の方法は、米国特許第3,964,328
号に開示され、そこでは、弾性物質が浸透しない物質の
層が流し込み作業の間に使用され、耐摩耗性構造の一方
の側に接着されている。

【０００５】このようなベルトにおけるノイズ発生を低
減させる他の手法は、ベルトのコード下の基部に、ある
種の短い紡織繊維を混合することである。この手法は、
ノイズ抑制を助けるためのみでなく、摩損性能を高める
ためにも用いられる。特に、ベルトの適用を求めるため
には、許容できるベルトのノイズ性能を保証するために
より高い密度の紡織繊維がしばしば求められる。しかし
ながら、多量の繊維をゴムの基部の中に散布するときに
は、混合過程においてしばしば困難に直面する。したが
って、適切な散布のためには常に混合に複数の過程が必
要となり、混合には時間とコストとがかかる。さらに、
多量のファイバーをゴムの基部に混合することは、疲労
寿命等のベルトの他の特性に対して有害にもなる。

【０００６】マルチリブ付Ｖベルトが持つ他の問題は、
ピリング、すなわちベルトのリブの間の弾性物質の小さ
なボールの組成に基づく耐久性の問題である。ピリング
は、ノイズやトラッキングの問題を作り得るのと同様
に、見栄えの面からも保証の問題の原因となり得る。従
来のベルトは事実上この問題をまだ扱っていない。

【０００７】したがって、疲労寿命や温度耐性等のよう
なベルトの他の特性に影響せずに、ピリングを低減し、
ベルトの寿命を通してノイズを抑制する構造を含み、ベ
ルト作動中に静かなマルチリブ付ベルトやＶベルトを製
造する必要は依然として残っている。

【０００８】本発明の一つの目的は、改良された弾性ベ
ルトを提供することにある。本発明の他の目的は、ノイ
ズ抑制性能が高められた無端伝動ベルトを提供すること
にある。

【０００９】また、本発明の他の目的は、摩擦係数が低
く安定し、その結果作動中の低ノイズ性能を実現したマ
ルチリブ付ベルトを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため、そして、ここに具体化され広範に説明される本発
明の目的にしたがって、無端伝動ベルトが提供される。
ベルトは、弾性本体部と、この本体部に埋め込まれた荷
重負担部材と、そして本体部と一体を成す伝動面とを有
する。弾性本体部は、伝動面における自励振動の開始に
応じた本体部の不安定な摩擦反応を緩和する物質をも含
んでいる。

【００１１】

【実施例】図１には、代表的なポジティブドライブ伝動
ベルト１０が示されている。ベルト１０は、弾性本体部
１２と、本体部１２の内側の周面に沿って位置する滑車
接触部１４とを含んでいる。この特別な滑車接触部１４
は、歯１６とランド部１８とが交互に配列した形であ
る。引張層２０は、ベルトに耐性と強度とを与えるため
に本体部内に設けられている。図示された形状では、引
張層２０は本体部１２の長手方向に向けられた複数のコ
ード２２から形成される。ただし、技術として知られて
いるどのようなタイプの引張層２０も使用できることは
勿論である。

【００１２】また、引張部材としては、綿、レーヨン、
ナイロン、ポリエステル、アラミド、鋼、そして荷重容
量に合わせて配向された不連続繊維のような物質が使用
できる。従来の具体例では、面２４は、滑車を覆うベル
ト１０としての摩擦低減用の被覆を形成するために使用
される補強構造によって覆われていた。

【００１３】図２には、最新の、標準的なＶベルト２６
が示されている。ベルト２６は、図１に示したのと同様
な弾性本体部１２と、これも図１の例と同様なコード２
２の形での引張補強部材２０とを含んでいる。Ｖベルト
２６の弾性本体部１２とコード２２とは、図１のベルト
のために上で説明されたのと同一の物質から構成されて
いる。

【００１４】Ｖベルトは、図１の伝動ベルトにおけるよ
うに、滑車接触部１４をも含んでいる。ただし、この実
施例では、滑車接触部１４は、くぼみ２８の切り欠き面
と歯状突起３０とが交互に配列した形である。これらの
交互に配列した切り欠き面２８と歯状突起３０とは、図
示されるように概してサインカーブに沿っていることが
望ましく、この形状は、滑車接触部１４がプーリーまた
は滑車の回りを通るときの曲げ応力を分配して最小にす
る。

【００１５】図３には、マルチリブ付、あるいはマイク
ロリブ付のＶベルト３２が示されている。マルチリブ付
ベルト３２は、図１、図２のベルトのように弾性本体部
１２を含み、かつ、前述したようなコード２２の形での
引張補強部材２０をも含んでいる。滑車接触部１４に
は、複数の長手方向に配向されたリブ３４が形成されて
おり、これらのリブは反対側でベルト３２の駆動面を規
定する複数のくぼみ領域３８と交互に配列した複数の隆
起領域あるいは頂点３６を含んでいる。

【００１６】図１〜３のそれぞれの実例では、滑車接触
部１４が本体部１２と一体であり、同一の弾性物質から
形成されている。本発明は、特に図１，３に示される実
施例に関して、そして図２，３のマルチリブ付Ｖベルト
やＶベルトに関して説明されているが、本発明はこれら
の特別な実施例や説明された形に限定されず、特許請求
の範囲内に入るどんな無端ベルトの構造にも適用できる
ことは勿論である。

【００１７】ベルトの性能を評価するときに考慮しなけ
ればならないベルトの機能性に関するいくつかの重要な
要因がある。これらの要因の中には、ベルトの熱寿命に
関する高温、低温耐性、撓み寿命と温度、明るさあるい
は熱寿命に関する耐屈曲性、あるいは伸縮性、そしてノ
イズレベルが含まれる。

【００１８】ベルトのノイズレベルを評価する場合、異
なった状態や状況で生成されるいくつかの異なるタイプ
のノイズがある。ベルトノイズの一つのタイプは、図
１、２に示されるような同調ベルトにより生成される。
そこでは、ノイズはベルトの歯、あるいは歯の間のラン
ド領域とその歯を受けるスプロケット(図示せず)との間
の衝撃の結果として発生する。このタイプのノイズは、
歯がスプロケットに入る度に繰り返される。このノイズ
は、特に歯とスプロケットとの間のピッチの整合のよう
な固有の相互作用の関数である。ただし、同調タイプの
ベルトノイズにおいては、摩擦は重要な要因、あるいは
主たる原因ではない。

【００１９】図２、３に示されるようなマルチリブ付Ｖ
ベルトでは、ノイズはさらに他の２つの領域から生成さ
れ得る。これらのノイズの原因の第１は、プーリー、ベ
ルト間の接触部分のアライメント誤差の結果である。こ
の特徴的なノイズレベルを最小に維持するためには、ベ
ルトがプーリーに入るようにベルトとプーリーとの良好
なアライメントを保つことが要求される。

【００２０】ベルトとプーリーとが適切にアライメント
されていない場合には、過度の半径方向の滑りが生じ、
ノイズが生成される。ベルトスパンとプーリーとの間の
アライメント誤差の角度が大きくなるほど、ノイズを生
じさせる摩擦のポテンシャルも大きくなる。ベルトノイ
ズのもう一つの原因は、不適切なテンションによるベル
トの滑りの結果である。ベルトのテンションが過小であ
ると、ベルトはプーリー内で滑り動作をしがちであり、
この摩擦原因もノイズを生成する。

【００２１】前述したように、ベルトのノイズを低減す
る既知の技術の一つは、コードの基部中のベルト弾性体
の中にある種の短い紡織繊維を混合することであり、す
なわちそれは、図１〜３に示されたそれぞれのベルトの
滑車接触部１４に混合されている。ベルト中の繊維の容
量を増やすことにより、アライメント誤差によるノイズ
をかなり低減することができる。

【００２２】ノイズは、ベルトとプーリーとの間の滑り
接触面で生じる自励振動の存在の結果として、ベルト、
そしてマルチリブ付ベルト中で生成されるため、ベルト
ノイズの問題を解決するためには、自励振動の開始に応
じた不安定な摩擦反応を緩和する必要があることがわか
った。滑車接触部１４に混合された紡織繊維は、概して
そのような界面摩擦特性を安定化させる能力を持つと認
識されていたが、コード下の繊維の負荷には、荷重を担
い得る繊維の量の点から所定の限界がある。

【００２３】また、滑車接触部１４を形成する弾性体へ
の繊維の混合は、アライメント誤差によるノイズを低減
する助けにはなるが、不適切なテンションによるプーリ
ー内でのベルトの滑り動作により生成されるノイズにつ
いては何等効果を持たないことが判明している。このよ
うに、繊維の容量は、アライメイント誤差や半径方向の
滑りに対する接線方向の滑りにより生成されるノイズの
緩和に関しては効果的ではない。また、ノイズの低減を
ベルトの寿命の間、フード下で自動車に使用されたとき
の作動状態の最大限の範囲を越えて維持することが重要
であることもわかった。

【００２４】上述の結果、滑りによる伝動面での自励振
動の開始に応じた滑車接触部１４の不安定な摩擦反応
は、本体部１２の弾性体にノイズを緩和する化合物を加
えることにより、ベルトの寿命を越えてほぼ低減できる
ことがわかった。この緩和物質は、なるべくなら低い摩
擦係数と、低い面エネルギーと、そして、ベルトの寿命
を通してその使用の間、緩和物質が付された伝動面、す
なわち滑車接触部１４の面を継続してリフレッシュする
ための有効な運動移動性とを有する。

【００２５】好ましくは、緩和物質は弾性本体部１２、
１４の全体に混合されたシロキサンを含む。より好まし
くは、シリコン基ポリマーまたはオイルの形でのポリシ
ロキサン、そして最も好ましくは、ポリジメチルシロキ
サンが用いられる。このようなシロキサンノイズ緩和物
質の使用がベルトの低いテンションでの滑りノイズをほ
ぼ低減することが認められている。ただし、シロキシン
のレベルが不適切であると、アライメント誤差によるノ
イズを増加させることが認められている。したがって、
シロキシンの量と粘度とを制御することが重要である。

【００２６】シロキシン添加物は、摩擦によって生じる
ベルトとプーリーとの間の広い範囲での粘着を避けるよ
うにベルト表面を変更することにより、ノイズに結び付
く不安定な摩擦作用を緩和することが認められている。
そのような広い範囲での粘着の状態は、ノイズに結び付
く自励振動を開始させるものであることが知られてい
る。後述するベルトノイズ試験は、シロキシンで変更さ
れたベルトが従来の、そして他の最新のベルトと比較し
て最も静かなベルトの中に入ることを示した。

【００２７】摩擦を変更するものとしてのシロキシンの
作用を決定する２つの要因がある。これらの要因は、シ
ロキシンの分子重量、あるいはベルト化合物中のその濃
度と同様な粘着性である。試験は、これらの要因がもし
適切に選択されていないと、アライメント誤差のある状
態で作動させた延長された使用期間のもとで、静かなベ
ルトを一時的に騒々しくする原因となる可能性があるこ
とを提示した。この騒々しい性質への逆行は、一定期間
ベルトを遊ばせたままにしておいた後に解消できる。

【００２８】シロキシン添加物が使用された弾性体は、
最もしばしば好ましくはＳＢＲ（ブタジエンスチレンゴ
ム）、ポリブタジエン、そしてネオプレンのようなポリ
クロロプレンを含む。選択されたシロキシンは、シロキ
シン、または、ベルトの本体部１２に使用される弾性ゴ
ム剤と熱力学的な相容性がない他の緩和物質を含む。言
い替えると、シロキシンと弾性ベースとは熱力学的に相
容性がないことが好ましい。

【００２９】シロキシンの緩和物質の粘度は、ノイズを
最適に低減する可能性を決定する上での重大な要因であ
る。これは、シロキシンの粘度が、表面を滑らかにして
摩擦を安定化するために、弾性体を通してベルト面に移
動する可能性を決定するという事実による。粘度が過度
に高いと、弾性体を通して移動する能力がないために滑
らかさが不十分となる。また、過度に低いと移動が促進
され、面の揮発性が増加する。

【００３０】シロキシン物質が１００センチストークよ
り大きな粘度を持つと過大であり、２センチストークよ
り小さくなると過小で不安定であることが認められてい
る。望ましい形では、シロキシンの粘度はおおよそ５−
２０センチストークであることがより好ましく、最も好
ましい粘度の範囲は負荷重量の０．５−３．０パーセン
トにおいておおよそ１０−２０センチストークである。

【００３１】ベルト弾性体へのシロキシンの混入が、リ
ブ間の物質のボールにおよるベルト表面の摩損の結果と
して生じるピリングを効果的に低減することも認められ
ている。ノイズの原因であるピリングは、外見の問題を
引き起こすと共に、より厳格なケースではリブの変形に
よるトラッキングの問題を引き起こし得る。シロキシン
添加物質は、ベルトの摩損としてのそのようなピリング
の形成を削減する。

【００３２】図４および図５に示されるように、標準の
Ｖベルトの物質組成と比較してノイズを削減するシロキ
シン緩和物質の使用を試験するために各種のマルチリブ
付Ｖベルトが構成された。さらに、いくつかのベルトに
は、緩和物質のレベルと繊維容量との間の関係を試験す
るために、各種の量で紡織繊維が含まれている。

【００３３】（実施例１）図４には、４つの標準的なゴ
ムベルトＡ−Ｄとゴムの５パーセントのポリジメチルシ
ロキシン（ＰＤＭＳＯ）を含むゴムベルトＥとの間のノ
イズ試験の比較結果が示されている。ベルトは、最低の
テンションで低温（約０°Ｃ）、室温（約２５°）の温
度下で試験された。図４から滑りノイズのレベルは、標
準的なベルトＡ−Ｄと比較してベルトＥの方が低温、室
温のいずれにおいても実質的に低いことがわかる。ま
た、本発明により構成されたベルトＥでは低温、室温の
いずれにおいても滑りノイズのレベルは同一であるが、
標準的な４つのベルトではノイズレベルは温度が低い方
が増加していることもわかる。

【００３４】（実施例２）図５は、異なるレベルの繊維
物質と異なるタイプのオイル物質を持つ他のベルトと同
じように、本発明によって構成されるいくつかの異なる
レベルの繊維物質を持つベルトを示している。図５にお
いて、ベルトＡは１５パーセントの綿繊維と共に１０セ
ンチストークにおいて１．８パーセントのＰＤＭＳＯを
持って構成され、ベルトＢは１８パーセントの綿繊維と
共に１０センチストークにおいて１．８パーセントのＰ
ＤＭＳＯを持って構成された。これと比較して、１８パ
ーセントのパラフィンオイルと共に１５パーセントの綿
繊維を持って構成された標準的なベルトはベルトＣとし
て作られ、ベルトＤは１２．５パーセントの綿繊維と共
に４パーセントのＤＯＳオイルを含んでいる。

【００３５】図５において、試験結果は、ベルトＡ，Ｂ
の摩擦係数のレベルがベルトＣ，Ｄの摩擦係数のレベル
より実質的に低いことを明確に示している。このことか
ら、本発明は摩擦係数を明確に低くし、それにより、滑
り境界面をより安定させ、結果として本発明により低い
ノイズレベルが得られる。

【００３６】（実施例３）他の試験は、シリコン物質の
粘度が２センチストークから１００センチストークまで
変化しても、低い摩擦係数が得られることを明確に示
し、２，５，１０，１００センチストークのベルトを試
験したときに、摩擦係数は１０センチストークで最低と
なった。ただし、一つの例では、１００センチストーク
のＰＤＭＳＯベルトが低い摩擦係数を生じたが、その例
においてのみ物質は他のベルトと比較してより高い密度
レベルで提供された。このことから、より低い粘度の物
質は、ベルト面を定期的にリフレッシュするためにより
むらなく適切にベルトを通して流れる傾向があり、十分
な物質がベルト中に含まれれば、より高い粘度の物質が
よく機能するであろう。

【００３７】

【発明の効果】上の記述に見られるように、本発明は改
良された弾性ベルト構造を提供する。本発明にかかるベ
ルトは、ベルト面と滑車境界面との低い摩擦係数を維持
する能力を有し、それによりベルトの滑りノイズを大変
低いレベルで維持している。このことから、本発明のベ
ルトは、ノイズ緩和物質でベルト表面を定期的にリフレ
ッシュすることにより、その寿命を通して作動中大変静
かである。本発明はまた、使用の間そしてベルトの着用
の間のピリングを低減するよう機能する。

【００３８】前記の記述と発明の実施例の説明とは、種
々の変形、代用の実施例について詳しく記述されてい
る。しかしながら、発明の前記の記述は、典型的なもの
のみであり、発明の範囲は従来技術に鑑みて解釈される
特許請求の範囲によってのみ限定されることは理解され
なければならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】確実伝動伝動ベルトの一部を破断した斜視図で
ある。

【図２】Ｖベルトの一部を破断した斜視図である。

【図３】マイクロＶ型、あるいはマイクロリブ付のベル
トを一部破断して示した斜視図である。

【図４】本発明が適用されたベルトと他の標準的なベル
トとを比較したスリップノイズ試験の結果を示す棒グラ
フである。

【図５】本発明が適用された複数のベルトの摩擦係数の
データを示す棒グラフである。

【符号の説明】

１０ ベルト １２ 弾性本体部 １４ 滑車接触部 ２０ 引張補強部材 ２２ コード ２６ Ｖベルト ３２ マルチリブ付ベルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ビッキ シー．コペランド アメリカ合衆国，コロラド 80227，レイ クウッド，ウエスト エバンス アベニュ ー 10824，27号 (72)発明者 ハーバート エイチ．フロスト アメリカ合衆国，コロラド 80122，リト ルトン，サウス コロナ コート 7916

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾性本体部と、前記本体内に埋め込まれ
   た荷重負担部材、および前記本体部と一体となる伝動面
   とを有し、前記弾性本体部は、さらに前記伝動面での自
   励振動の開始に対応した前記本体部の不安定な摩擦作用
   を緩和する手段を有することを特徴とする無端伝動ベル
   ト。
2. 【請求項２】 前記緩和手段は、前記弾性本体部の全体
   を通して散在された物質を含み、この緩和物質は低い摩
   擦係数と、低い面エネルギーと、ベルト使用の間に前記
   緩和物質が前記伝動面を継続的にリフレッシュするため
   の効果的な運動移動性とを有することを特徴とする請求
   項１に記載の無端伝動ベルト。
3. 【請求項３】 前記緩和手段は、前記弾性本体部の全体
   に混入されたシロキシンを含むことを特徴とする請求項
   １に記載の無端伝動ベルト。
4. 【請求項４】 前記シロキシンはポリシロキシンを含む
   ことを特徴とする請求項３に記載の無端伝動ベルト。
5. 【請求項５】 前記ポリシロキシンはポリジメチルシロ
   キシンを含むことを特徴とする請求項４に記載の無端伝
   動ベルト。
6. 【請求項６】 前記シロキシンは、約２−２００センチ
   ストークの粘度を有することを特徴とする請求項３に記
   載の無端伝動ベルト。
7. 【請求項７】 前記シロキシンは、約５−２０センチス
   トークの粘度を有することを特徴とする請求項６に記載
   の無端伝動ベルト。
8. 【請求項８】 前記シロキシンは、０．５−３．０パー
   セントの重量負荷において約１０−２０センチストーク
   の粘度を有するポリシロキシンを含むことを特徴とする
   請求項７に記載の無端伝動ベルト。
9. 【請求項９】 前記弾性本体部の弾性成分は、前記緩和
   手段と熱力学的に相いれない弾性体を含むことを特徴と
   する請求項１に記載の無端伝動ベルト。
10. 【請求項１０】 前記緩和手段は、シロキシンを含むこ
    とを特徴とする請求項９に記載の無端伝動ベルト。