JP4132407B2 - 歯付きベルト - Google Patents
歯付きベルトInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は動力伝達用の歯付きベルトに関するものであって、特に自動車の燃料ポンプの駆動用として適した歯付きベルトに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来一般に使用されている歯付きベルト1は、図1に示すように、ゴム製の本体部分2の片面に噛合歯3が形成されており、本体部分2にはその長さ方向に抗張体4が埋入されている。そして歯付きベルト1の噛合面には、歯形の表面に沿って織布5が貼付けられている。
【0003】
歯付きベルト1を製造する際には、図2(a)に示すように、表面に噛合歯3の雌型6を刻設した円筒状の金型7の外周に、RFLなどの接着処理を施した筒状の織布5を嵌合し、その外側に抗張体4を巻回し、さらにその外側にゴム生地8を配置する。
【0004】
そしてゴム生地8を加熱加圧することにより、図2(b)に示すように、ゴム生地8は抗張体4の間隔を通して雌型6に押込まれて加硫され、噛合歯3を成型する。このとき織布5は、ゴム生地8と共に雌型6に押込まれ、噛合歯3の表面に沿って貼着されて、歯付きベルト1の噛合面を形成する。
【0005】
而して織布5は図1に示すように、歯付きベルト1の長さ方向に延びるたて糸9と、これに交差するよこ糸10とよりなるものである。そしてこの織布5は、最初は歯付きベルト1の周長にほぼ一致する長さを有しているが、噛合歯3の成型時には歯付きベルト1の歯形に沿った長さを有するものとなる必要があり、そのためこの織布5を構成するたて糸9は、歯付きベルト1の長さ方向に向かって容易に伸長するものであることが必要とされる。
【0006】
ところでこの種の歯付きベルトは、自動車の燃料ポンプの駆動用などに広く使用されるのであるが、近年自動車エンジンの高性能化に伴い、歯付きベルト1は高熱と高い負荷の下で稼働することとなり、これらに耐えて使用するためには、プーリーと直接接触して負荷を伝達する前記織布5には、より高い耐久性が求められるようになっている。
【0007】
この織布5としては、たて糸9にナイロン繊維などの捲縮加工糸が使用され、その捲縮加工糸の捲縮により伸縮性を持たせていたのであるが、これでは前述のような高い耐久性を確保することができない。そのためたて糸9に高強度高耐熱性の芳香族ポリアミド繊維を使用し、且つ製造上必要とされる伸縮性を確保するために、種々の提案がなされている。
【0008】
かかる提案の一つとして、特開平9−100880号公報に示されたものが知られている。これは前記織布5のたて糸9として、ポリウレタン弾性糸の周囲にパラ系芳香族ポリアミド繊維の紡績糸を巻回し、さらにその上に合成繊維の捲縮糸を巻回した複合糸条を使用したものである。
【0009】
そしてたて糸9が伸長されて織布5が歯付きベルト1の噛合面に貼着された状態においても、前記捲縮糸がパラ系芳香族ポリアミド繊維の紡績糸を完全に覆うようにすることにより、捲縮糸がゴムと一体化して耐摩耗性を確保し、且つ芳香族ポリアミド繊維糸はゴムに対して自由度を有し、屈曲疲労を受けにくく、耐久性に優れたものとなるとするものである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら近年になって、燃料の燃焼効率を高めて排ガスの減少を図るために、稀薄な混合ガスでも燃焼可能な直噴式のポンプを搭載したエンジンが広く使用されるようになり、歯付きベルト1にはさらに過酷な使用条件が課せられるようになってきている。
【0011】
すなわちかかるエンジンでは、燃料ポンプの駆動トルクが二倍以上になり、歯付きベルト1の噛合歯3にかかる負荷が大きくなる。そのため噛合歯3とプーリーとが噛み合ったり離脱したりする際に、噛合歯3には大きな変形が生じ、特に噛合歯3の歯底における変形量が大きくなる。そしてその歯底における織布5には高いテンションが作用した状態でプーリーとの接触及び解離が生じることとなり、極めて大きな摩耗が生じるのである。
【0012】
前述のようなパラ系芳香族ポリアミド繊維糸を使用した織布5を貼着した歯付きベルト1は、従来のものに比べれば大きな耐久性を有するものの、上記のような直噴式燃料ポンプを搭載したエンジンについて使用し得るほどの高い耐久性を有するものと言うには、未だ不十分であった。
【0013】
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、さらに耐久性を向上させ、直噴式燃料ポンプを搭載したエンジンについても使用可能な、歯付きベルト1を提供することを目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
而して本発明は、歯付きベルトの噛合面の表面に、伸縮糸よりなる芯糸の周囲に弾性率1000g/d以上の高弾性繊維糸が巻回され、さらにその周囲に通常の合成繊維糸を巻回し、高弾性繊維糸を合成繊維糸の間から露出せしめてなる複合糸条と、任意の糸とを織成した織布を、前記複合糸条がベルトの長さ方向に沿い、且つ前記高弾性繊維が700d/mm以上の密度となるように貼着し、前記高弾性繊維をゴムと一体化せしめてなることを特徴とするものである。本発明に使用する前記高弾性繊維としては、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維が適当である。
【0016】
本発明において高弾性繊維として適切なポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール(PBO)繊維は、引っ張り強度が40g/d以上であり、弾性率が1300〜2000g/dであり、また分解温度も650℃であって、高弾性耐熱性繊維として知られる芳香族ポリアミド繊維に比べて、極端に高強度高弾性率であり、耐熱性も高い繊維である。
【0017】
そしてこのPBO繊維を歯付きベルト1の幅方向に700d/mm以上の密度となるように配置することが必要である。すなわちプーリーとの噛合解離に際して歯付きベルト1の長さ方向に加わるテンションに対して、前記繊維の耐久性を確保するためには、上記密度が必要である。
【0018】
またこのPBO繊維は、歯付きベルト1を構成するゴムに埋設され、当該ゴムと一体化されていることが必要である。すなわち歯付きベルト1に加わるテンションを前記繊維が支え、その繊維によるプーリーから伝わるテンションの負担をゴムに伝達するために、ゴムとPBO繊維とが一体化されていることが必要とされるのである。
【0019】
而して前記PBO繊維は、歯付きベルト1の成型上の都合により前述のように伸縮性を有する必要がある。かかる伸縮性を確保するためには、図3に示すように、ポリウレタン弾性糸などの伸縮糸を芯糸11とし、当該芯糸11の周囲にPBO繊維糸12を巻回し、さらにその周囲に通常の合成繊維糸13を巻回した複合糸条14を使用するのが好ましい。
【0020】
この場合、PBO繊維糸12を合成繊維糸13の間から露出せしめ、織布5が歯付きベルト1の噛合面に沿って貼着された状態において、PBO繊維糸12がゴム生地8と一体化されるようになっている。
【0021】
【作用】
而して本発明においては、PBO繊維糸12が芯糸11の周囲に螺旋状に巻回されているので、芯糸11は引張りにより弾性的に伸長することができ、またPBO繊維糸12自体は伸縮性を有しないにも拘らず、その螺旋が伸びることにより伸長可能であって、複合糸条14は大きな伸縮性を有し、織布5は歯付きベルト1の長さ方向に向かって大きな伸長性を有し、容易に歯付きベルト1を成型することができる。
【0022】
そして芯糸11を構成する弾性糸の伸縮性によって、伸長された複合糸条14に収縮力が作用して伸縮性を有する。そして収縮した状態においては複合糸条14におけるPBO繊維糸12は芯糸11に巻回した状態であるが、それを伸長したときには、PBO繊維糸12はその螺旋状が解けることにより螺旋のピッチが大きくなり、PBO繊維糸12に芯糸11が巻回された状態となり、強度の大きいPBO繊維糸12が複合糸条14の強度を主として負担する。
【0023】
そしてその芯糸11及びPBO繊維糸12の周囲に合成繊維糸13が巻回されており、当該合成繊維糸13は、少なくとも織布5が伸長されて歯付きベルト1の噛合面に貼着された状態において間隔を開けた螺旋状となっており、その間隔の間からPBO繊維糸12が露出し、織布5が歯付きベルト1の噛合面に貼着された状態でPBO繊維糸12がゴム生地8に一体化しているので、PBO繊維糸12が歯付きベルト1の噛合面を補強し、高い耐摩耗性を確保することができるのである。
【0024】
【発明の効果】
従って本発明によれば、芯糸11が弾性糸よりなるので複合糸条14が伸縮性を有しており、それに伴って当該複合糸条14をたて糸9として使用した織布5は、歯付きベルト1の長さ方向の伸縮性を有し、歯付きベルト1の成型時にその噛合面に沿って貼着されることができる。
【0025】
またその織布5が引伸ばされて歯付きベルト1の噛合面に貼着された状態において、PBO繊維糸12が合成繊維糸13の間から露出して、歯付きベルト1を構成するゴム生地8と一体化しているので、歯付きベルト1の噛合面が高い耐摩耗性を有し、耐久性に優れたものとなる。
【0026】
また織布5を歯付きベルト1の噛合面に貼着した状態においては、強度の大きいPBO繊維糸12が織布5の長さ方向の強度を負担し、またそのPBO繊維糸12は耐熱性に優れているので、織布5の強度が大きく、特に加熱雰囲気下における耐久性に優れたものとなるのである。
【0027】
また複合糸条14の最表面には合成繊維糸13があるので、複合糸条14とゴム生地8との接着性に優れており、PBO繊維糸12の強度と相俟って高い耐摩耗性を有する。
【0028】
【実施例】
以下の各実施例及び比較例の構成で、織布5を織成した。
【0029】
[実施例1]
【0030】
[実施例2]
【0031】
[実施例3]
【0032】
[比較例1]
【0033】
[比較例2]
【0034】
[歯付きベルトの製作]
上記各実施例及び比較例の織布を使用して、当該織布を歯形の噛合面に貼着した歯付きベルトを成型した。当該歯付きベルトは、ベルト幅16.0mm、歯数92、歯ピッチ9.525mmである。
【0035】
[織布物性]
上記各実施例及び比較例より得られた歯付きベルトにおける、織布5の強度は、表1に示す通りであった。
【0036】
[駆動試験]
前記各実施例及び比較例の歯付きベルトを、図4に示す試験機15にかけて、駆動試験を行った。
【0037】
この試験機15は、原動プーリー16(歯数20)と従動プーリー17(歯数40)とに歯付きベルト1を掛渡し、アイドルプーリー18,19でベルトのテンションを調節し、これを加熱ボックス20内に収容するものであって、加熱ボックス20内を所定の温度条件に設定した状態で、原動プーリー16で歯付きベルト1を回転駆動し、その耐久性を測定するものである。
【0038】
試験条件としては、加熱ボックス20内の温度を100℃とし、原動プーリー16の駆動回転数を3500rpmに設定し、歯付きベルト1が損耗するまでの時 間を測定した。駆動試験の結果は次の表1の通りであった。
【0039】
【表1】
【0040】
表1から理解できるように、本発明の実施例による歯付きベルト1は、駆動試験において比較例に比べて一桁高い値を示している。また最終的に破壊された状態においても、比較例においては歯底が摩耗して歯欠けが生じていたのに対し、実施例においては、歯元部が剪断により破壊されるまで、歯付きベルト1が破壊されることはなかった。
【0041】
また実施例1と比較例1とは、合成繊維糸13(被覆糸)の巻回回数が異るだけである。すなわち実施例1においては合成繊維糸13の巻回回数が少なく、PBO繊維糸12が露出してゴムと一体化しており、高い耐久性を示しているのに対し、比較例1では合成繊維糸13の巻回回数が多く、PBO繊維糸12が合成繊維糸13に覆われているため、ゴムと遊離しており、駆動時の噛合歯3の変形が大きく、織布5は早期に摩耗して歯欠けを生じている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 歯付きベルトの一部の斜視図
【図2】 歯付きベルトを成型する状態を示す主要部の断面図
【図3】 本発明の歯付きベルトにおけるたて糸となる複合糸条の正面図
【図4】 駆動試験用の試験機の斜視図
【符号の説明】
1 歯付きベルト
5 織布
9 たて糸
10 よこ糸
11 芯糸
12 PBO繊維糸
13 合成繊維糸
14 複合糸条
Claims (2)
- 歯付きベルトの噛合面の表面に、伸縮糸よりなる芯糸(11)の周囲に弾性率1000g/d以上の高弾性繊維糸(12)が巻回され、さらにその周囲に通常の合成繊維糸(13)を巻回し、高弾性繊維糸(12)を合成繊維糸(13)の間から露出せしめてなる複合糸条(14)と、任意の糸とを織成した織布(5)を、前記複合糸条(14)がベルトの長さ方向に沿い、且つ前記高弾性繊維が700d/ mm 以上の密度となるように貼着し、前記高弾性繊維をゴムと一体化せしめてなることを特徴とする、歯付きベルト
- 前記高弾性繊維が、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であることを特徴とする、請求項1に記載の歯付きベルト
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