JP2003211554A - 伝動ベルトの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切削時間を短縮し、切削抵抗を小さくして精
度のよいＶ溝に仕上げ、そして耐側圧性に優れた伝動ベ
ルトの製造方法を提供する。 【解決手段】 伝動ベルトの製造方法において、短繊維
を幅方向に配向させた短繊維配向ゴムシート１８を成形
する工程、円筒状成形型５０上にベルト構成部材、そし
て所定長さに切断した上記短繊維配向ゴムシート１８を
巻き付けてベルト成形体５８を成形し、加硫したベルト
スリーブ５９に仕上げる工程、そして一対の平刃３１を
互いに切削方向へずらすとともに平刃３１の先端部が近
接するようにＶ字状に傾斜させ、かつ平刃３１を切削方
向に対して直角方向に超音波振動させるようにしたカッ
ター刃３０によって、加硫したベルトスリーブ５９に周
方向に延びる少なくとも１つ以上のリブ溝１９を切り込
む工程からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は伝動ベルトの製造方
法に係り、詳しくは切削時間を短縮し、切削抵抗を小さ
くして精度のよいＶ溝に仕上げ、そして耐側圧性に優れ
たＶリブドベルト、ダブルリブドベルト等の伝動ベルト
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｖリブドベルトは接着ゴム層中に心線を
埋設し、該接着ゴム層の上部にはカバー帆布を積層し、
そして該接着ゴム層の下部に複数のリブ部を設けてい
る。このＶリブドベルトはＶベルトに代わって自動車の
エアーコンプレッサーやオルタネータ等の補機駆動の動
力伝動用として広く使用されている。

【０００３】このベルトは帆布、接着ゴム層、コードか
らなる心線、そして圧縮ゴム層を加硫により積層一体化
したベルトスリーブを作製し、圧縮ゴム層にグラインダ
ーホイールによってリブ溝を研削して得られたもので、
圧縮ゴム層のリブ溝表面からアラミド短繊維が突出して
いる。これを自動車のエアーコンプレッサーやオルタネ
ータ等の補機駆動用のプーリに懸架して走行させると、
突出したアラミド短繊維がベルトとプーリ間の介在する
ことによってベルト走行時の騒音や異音を防止してい
た。

【０００４】また、最近では、材料の廃棄量をできるか
ぎり少なくするベルトの製造方法として、特開平１０−
８６２３６号公報に、緩衝層と圧縮層を有するベルトス
リーブを作製し、該ベルトスリーブを金型に設置してリ
ブ部を型付けした後に加硫し、繊維を露出させるように
リブ部の薄い表面層を除去する方法が開示されている。

【０００５】更に、特開平５−３４５３７０号公報に
は、加硫したベルトスリーブを一対の支持ローラに懸架
して回転させながら、同じ方向に傾斜した複数の刃をも
つ刃物で切り込みを入れた後、他の複数の刃をもつ刃物
で切り込みを入れてＶ溝に仕上げる方法が記載されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、グライ
ンダーホイールを使用する場合には、ホイールの新しい
段階では、切れ味もよくてリブ溝表面から突出する短繊
維の長さも短いが、使用回数が増すにつれて切れ味が悪
くなってくると短繊維の突出長さが大きくて目立ってく
る。ホイールの使用回数によってリブ溝面の形態変化が
起こり、ベルト走行時の騒音にも影響を及ぼしていた。

【０００７】ベルトスリーブを内面に刻印を設けた金型
内に設置し、加熱加圧してリブ部を刻印した後に加硫す
る方法では、ゴム中に短繊維が含有しているために、通
常の温度、圧力条件では、リブ部を充分に刻印できない
こともあり、これらの諸条件の水準を高くしてゴムに大
きな熱履歴を与えていた。また、ベルトスリーブを金型
内側に設置し、内圧を与えて型内壁へ押圧するため、成
形後のベルトスリーブの脱型が困難であった。しかも、
得られたベルトのリブ部では短繊維が湾曲状態で配向し
ているために、ベルトの耐側圧性に欠けていた。

【０００８】また、一対の刃物を使用してＶ溝に切り込
む方法では、片側ずつ切り込み加工するために、加工時
間を要し、また切り込んだＶ溝底面のエッジが鋭くて、
この底面から亀裂の入る可能性があった。

【０００９】本発明は叙上の如き実状に鑑み、これに対
処するもので、切削時間を短縮し、切削抵抗を小さくし
て精度のよいＶ溝に仕上げ、そして耐側圧性に優れたＶ
リブドベルト、ダブルリブドベルト等の伝動ベルトの製
造方法を提供する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】即ち、本願請求項１記載
の発明は、 短繊維を幅方向に配向させた短繊維配向ゴ
ムシートを成形する工程、円筒状成形型上にベルト構成
部材、そして所定長さに切断した上記短繊維配向ゴムシ
ートを巻き付けてベルト成形体を成形し、加硫したベル
トスリーブに仕上げる工程、そして一対の平刃を互いに
切削方向へずらすとともに該平刃の先端部が近接するよ
うにＶ字状に傾斜させ、かつ該平刃を切削方向に対して
直角方向に超音波振動させるようにしたカッター刃によ
って、加硫したベルトスリーブに周方向に延びる少なく
とも１つ以上のリブ溝を切り込む工程、からなる伝動ベ
ルトの製造方法にある。

【００１１】本発明では、特に一対の平刃を互いに切削
方向へずらすとともに該平刃の先端部が近接するように
Ｖ字状に傾斜させ、かつ該平刃を切削方向に対して直角
方向に超音波振動させるようにしたカッター刃によって
切削時の抵抗を減少させて精度のよいＶ溝に仕上げるこ
とができ、かつ切削時間を短縮できる大きな特長があ
る。

【００１２】本願請求項２記載の発明は、リブ溝の研削
速度が５〜５０ｍｍ／秒である伝動ベルトの製造方法に
ある。この範囲であれは、カッター刃は負担を受けるこ
となく精度よくかつ表面状態の良好なＶ溝を切削する。

【００１３】本願請求項３記載の発明は、短繊維配向ゴ
ムシートのゴムがエチレン−α−オレフィンエラストマ
ーを用いたゴム組成物にあり、高温雰囲気下や低温雰囲
気下で走行させてもベルト寿命が向上する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照し、本発明
の実施例を説明する。以下、図１は押出成形された筒状
成形体を直線状に切開した短繊維配向ゴムシートに成形
する工程の概略図である。

【００１５】最初の工程では、押出し装置１を使用す
る。この装置１では、押出スクリュー３の回転により短
繊維を含むゴムを混練するシリンダー２と、短繊維混入
ゴム７を次の工程へ移動させる連結管４からなる押出機
６を有し、この押出機６から押出された短繊維混入ゴム
７を内ダイ９と外ダイ１０の間隙を通過させ、吐出口１
１へ向って徐々に大きくなる円周方向へ伸張して、短繊
維を円周方向に配向させた筒状成形体１３を押出する環
状拡張ダイ１５と、押出された直後の筒状成形体を切開
しながら短繊維配向ゴムシート１８にする切断手段２０
と、そして短繊維配向ゴムシート１８の巻取り手段４０
を備えている。

【００１６】押出機６のシリンダー２は、この中に回転
可能に押出スクリュー３を収容し、短繊維を含むゴム配
合物を原料投入口１７から入れて押出スクリュー３の回
転によって短繊維とゴムとを混練して短繊維混入ゴム７
にする。この時にシリンダー２内の空気やゴム配合物か
ら発生したガス等は排気口（図示せず）から排出され
る。シリンダー２の温度はゴム種に応じて変更するが、
通常４０〜１００°Ｃに調節され、短繊維とゴムはミキ
シングしやすい温度に加熱して熱可塑化し、押出成形し
やすい状態にする。また、この場合の混練時間はゴムの
加硫が進行しない程度に調節する。上記連結管４は、短
繊維混入ゴム７を環状拡張ダイ１５までガイドする。

【００１７】環状拡張ダイ１５は内ダイ９を吐出口１１
へ向って径を徐々に拡張させた円錐形とし、これを外ダ
イ１０に収容し、内ダイ９と外ダイ１０の間に所定厚み
の間隙を設けている。短繊維混入ゴム７は吐出口１１へ
向って徐々に大きくなった円周方向へ引き伸ばされなが
ら短繊維を円周方向に配向させた筒状成形体１３にす
る。

【００１８】環状拡張ダイ１５は水平に配置された押出
機６に垂直に固定され、しかも吐出口１１から押出され
る筒状成形体１３が重力に抗するように置かれているた
め、筒状成形体１３が重力により変形せず、寸法変化の
少ない状態で押出できる。また、垂直方向に配置した環
状拡張ダイ１５は内ダイ９の自重によって撓みにくく、
内ダイ９と外ダイ１０との間隙が一定に保持され、これ
によって厚み変形量の小さな筒状成形体１３になる。

【００１９】また、内ダイ９と外ダイ１０の流路幅は、
内ダイ９が押出機６に連結した根元部２３から吐出口１
１まで均一になり、これは筒状成形体１３を長手方向へ
スムーズに流し、また内部歪みのない均一な厚みの筒状
成形体１３に仕上げる。

【００２０】内ダイ９の形状はせん断力の大きさに影響
を与える要因になり、根元部２３から吐出口１１へ向っ
て徐々に径が拡張するテーパー角度θは３０°≦θ＜９
０°である。また、ゴム流路入口は２０〜６０ｍｍ、ゴ
ム流路入出口は１００〜４４０ｍｍ、そしてその比率で
ある拡張比（ゴム流路入出口／ゴム流路入口）は１．５
〜１２．５に設定される。この設定範囲未満であれば、
内ダイ９の吐出口１１付近での円周方向への引き伸ばし
が小さくて、厚みの大きな筒状成形体１３の内外層では
短繊維が円周方向に配向しにくくなり、一方この設定範
囲を越えると、円周方向への引き伸ばしが大きくなり過
ぎて、押出力が劣る場合には、筒状成形体１３が裂けや
すい。

【００２１】内ダイ９と外ダイ１０間の短繊維混入ゴム
７の内部発熱を抑制するために、内ダイ９の内部に冷却
水を循環させる冷却装置（図示せず）を設けることもで
きる。冷却装置では、内ダイ９の外部から冷却水を入れ
ポンプによって内ダイ９に設けた通路を通過させて内ダ
イ９から排出し、循環させる。

【００２２】切断手段２０では、切断部材２１によって
押出された直後の筒状成形体１３を押出し方向に沿って
切開しながら短繊維配向ゴムシート１８にする。上記切
断部材２１は、カッター、ナイフといった刃物、あるい
はレーザーナイフ、超音波カッターからなる。

【００２３】短繊維配向ゴムシート１８は係合ロール２
４、２４を経由して駆動ロール２５によって一定速度で
移動し、巻き取りロール４１に帆布のようなライナー４
２を積層して巻き取られる。

【００２４】無論、短繊維配向ゴムシート１８は上記の
ような押出し装置１によって作製する必要はなく、バン
バリーミキサーで混練した短繊維入りゴムをカレンダー
ロールでシーティングして作製することもできる。

【００２５】次工程は、図２に示すように、円筒状成形
型５０上にポリエステル、ナイロン、アラミド、ビニロ
ンなどの合成繊維あるいは綿などの天然繊維、これらの
混妨糸からなる平織り帆布、編物などをミシンジョイン
トによって筒状にしたカバー布５１、接着ゴムシート５
２、ポリエステル繊維、アラミド繊維等のコードからな
る心線５３、そして接着ゴムシート５２からなるベルト
構成部材５７に、所定長さに切断した短繊維配向ゴムシ
ート１８を巻き付けてＶリブドベルト用のベルト成形体
５８にする。

【００２６】上記短繊維配向ゴムシート１８に使用する
短繊維含有ゴムは、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、エチレン−プロピ
レンゴム、アルキル化クロロスルファン化ポリエチレ
ン、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−プロピ
レンゴム（ＥＰＲ）やエチレン−プロピレン−ジエンモ
ノマー（ＥＰＤＭ）からなるエチレン−α−オレフィン
エラストマー等のゴム材の単独、またはこれらの混合物
が使用される。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
などがあげられる。

【００２７】特に、エチレン−α−オレフィンエラスト
マーを用いたゴム組成物は、高温雰囲気下や低温雰囲気
下で走行させてもベルト寿命が向上する。

【００２８】上記ゴムには、アラミド繊維、ポリアミド
繊維、ポリエステル繊維、綿等の繊維からなり繊維の長
さは繊維の種類によって異なるが１〜１０ｍｍ程度の短
繊維が用いられ、例えばアラミド繊維であると３〜７ｍ
ｍ程度、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、綿である
と５〜１０ｍｍ程度のものが用いられる。その添加量は
ゴム１００質量部に対して１０〜４０質量部である。更
に、本発明のゴムには、軟化剤、カーボンブラックから
なる補強剤、充填剤、老化防止剤、加硫促進剤、加硫剤
等が添加される。

【００２９】上記軟化剤としては、一般的なゴム用の可
塑剤、例えばジブチルフタレート（ＤＢＰ）、ジオクチ
ルフタレート（ＤＯＰ）等のフタレート系、ジオクチル
アジペート（ＤＯＡ）等のアジペート系、ジオクチルセ
バケート（ＤＯＳ）等のセバケート系、トリクレジルホ
スフェート等のホスフェートなど、あるいは一般的な石
油系の軟化剤が含まれる。

【００３０】そして、ジャケットを嵌挿してこれを加硫
缶に入れ、通常の加硫条件によって加硫し、ベルトスリ
ーブ５９を円筒状成形型５０から抜き取る。

【００３１】図３と図４に示すように、ベルトスリーブ
５９を研削加工機のドラム６０に嵌挿して回転させ、そ
して一対の三角形状の平刃３１を互いに切削方向へずら
すとともに該平刃３１の先端部が近接するようにＶ字状
に傾斜させ、かつ超音波振動子３２を装着したカッター
刃３０をベルトスリーブ５９に当接し、該平刃３１を切
削方向に対して直角方向に超音波振動させてベルトスリ
ーブ５９の円周方向に沿って一条のリブ溝１９を研削す
る。この時、平坦な係合ロールをベルトスリーブ５９に
当接させてその横ずれを防止することもできる。

【００３２】上記カッター刃３０は、図５に示すよう
に、一対の三角形状の平刃３１を互いに切削方向へずら
してホルダー３３に固定し、また該平刃３１の先端部を
近接させるようにＶ字状に傾斜させている。一対の平刃
３１のずれは５〜２０ｍｍ程度であり、また平刃３１を
傾斜させる角度は切削加工するリブ溝１９に対応させ
る。そして、超音波振動子３２が平刃３１を切削方向と
直角方向に超音波振動を与える。

【００３３】一対の平刃３１を互いに切削方向へずらす
ことによって、切削時の抵抗力を分散してリブ溝１９を
正確に切削加工し、また切削屑も平刃３１から容易に取
出すことができる。更に、平刃３１を切削方向と直角方
向に超音波振動させることによって、切削時の抵抗を小
さくして正確なリブ溝１９を形成する。

【００３４】一条のリブ溝１９を研削すると、超音波振
動子３２を装着したカッター刃３０を軸方向へ所定ピッ
チだけ移動させて同様の研削を継続する。

【００３５】多条のリブ溝１９を同時に研削するために
は、カッター刃３０がそれぞれ長手方向に位置をずらし
て配置する。カッター刃３０は切削抵抗が大きい困難な
カットでも、平刃３１を切削方向と直角方向に超音波振
動させることにより、切削抵抗を小さくしてスムーズに
切削する。場合によっては、短繊維はリブ溝１９表面で
解れて毛羽立ちが起って突出する。ここで使用する超音
波振動子３２は、例えばＰＺＴ電歪振動子であり、速度
２０，０００〜４０，０００回／秒、振幅２０〜１００
μｍである。

【００３６】リブ溝の切削速度の範囲は５〜５０ｍｍ／
秒に設定され、この範囲内であればカッター刃３０は負
担を受けることなく精度よくかつ表面状態の良好なリブ
溝を研削する。しかし、５ｍｍ／秒未満になると、生産
性が悪く、摩擦熱が大きくなり過ぎてゴムが焼ける。一
方、５０ｍｍ／秒を超えると、カッター刃３０に負担が
かかってリブ溝２７表面が発熱して切削精度が悪く、ま
たカッター刃３０の寿命も短くなる。

【００３７】多条のリブ溝１９を研削したベルトスリー
ブ５９は、カッターによって所定幅に切断して個々の伝
動ヘベルトに仕上げることができる。

【００３８】得られたＶリブドベルト７０は、図６に示
すように、高強度で低伸度のコードよりなる心線７１を
接着ゴム層７２中に埋設し、その下側に弾性体層である
圧縮ゴム層７４を有している。この圧縮ゴム層７４には
ベルト長手方向にのびる断面略三角形の複数のリブ部７
５が設けられ、またベルト表面には付着したゴム付帆布
７６が設けられている。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本願請求項１記載の発明で
は、短繊維を幅方向に配向させた短繊維配向ゴムシート
を成形する工程、円筒状成形型上にベルト構成部材、そ
して所定長さに切断した上記短繊維配向ゴムシートを巻
き付けてベルト成形体を成形し、加硫したベルトスリー
ブに仕上げる工程、そして一対の平刃を互いに切削方向
へずらすとともに該平刃の先端部が近接するようにＶ字
状に傾斜させ、かつ該平刃を切削方向に対して直角方向
に超音波振動させるようにしたカッター刃によって加硫
したベルトスリーブに周方向に延びる少なくとも１つ以
上のリブ溝を切り込む工程、からなる伝動ベルトの製造
方法にあり、該平刃を切削方向に対して直角方向に超音
波振動させるようにしながら切削時の抵抗を小さくして
精度よくＶ溝を仕上げることができ、また一対の平刃を
互いに切削方向へずらすことによって切削時の抵抗を分
散してリブ溝を正確に切削加工でき、また切削屑も平刃
から容易に分離し、取出すことができ、更には切削時間
を短縮できる。

【００４０】本願請求項２載の発明は、リブ溝の切削速
度を５〜２５ｍｍ／秒にすることにより、カッター刃は
負担を受けることなく精度よくかつ表面状態の良好なＶ
溝を切削することができる。

【００４１】本願請求項３記載の発明は、短繊維配向ゴ
ムシートのゴムがエチレン−α−オレフィンエラストマ
ーを用いたゴム組成物であり、高温雰囲気下や低温雰囲
気下で走行させてもベルト寿命が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】押出成形された筒状成形体を直線状に切開した
短繊維配向ゴムシートに成形する工程の概略図である。

【図２】円筒状成形型上にＶリブドベルト用のベルト成
形体を作製した状態の断面図である。

【図３】ベルトスリーブを回転させながら、超音波振動
を付与したカッター刃によってリブ溝を切削加工してい
る状態の断面図である。

【図４】図３をＸ方向から見た断面図である。

【図５】本発明で使用するカッター刃であり、（ａ）が
正面図であり、（ｂ）が（ａ）をＡ方向から見た側面図
である。

【図６】本発明方法によって得られたＶリブドベルトの
断面図である。

【符号の説明】

６ 押出機 １３ 筒状成形体 １５ 環状拡張ダイ １８ 短繊維配向ゴムシート １９ リブ溝 ３０ カッター刃 ３１ 平刃 ３２ 超音波振動子 ５７ ベルト構成部材 ５８ ベルト成形体 ５９ ベルトスリーブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｇ 5/20 Ｆ１６Ｇ 5/20 Ａ // Ｂ２９Ｋ 21:00 Ｂ２９Ｋ 21:00

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベルト長手方向に沿って心線を埋設した
   接着ゴム層と、接着ゴム層に隣接してベルトの長手方向
   に延びるリブ部を有する伝動ベルトの製造方法におい
   て、 短繊維を幅方向に配向させた短繊維配向ゴムシートを成
   形する工程、 円筒状成形型上にベルト構成部材、そして所定長さに切
   断した上記短繊維配向ゴムシートを巻き付けてベルト成
   形体を成形し、加硫したベルトスリーブに仕上げる工
   程、そして 一対の平刃を互いに切削方向へずらすとともに該平刃の
   先端部が近接するようにＶ字状に傾斜させ、かつ該平刃
   を切削方向に対して直角方向に超音波振動させるように
   したカッター刃によって、加硫したベルトスリーブに周
   方向に延びる少なくとも１つ以上のリブ溝を切り込む工
   程、からなることを特徴とする伝動ベルトの製造方法。
2. 【請求項２】 リブ溝の切削速度が５〜５０ｍｍ／秒で
   ある請求項１記載の伝動ベルトの製造方法。
3. 【請求項３】 短繊維配向ゴムシートのゴムがエチレン
   −α−オレフィンエラストマーを用いたゴム組成物であ
   る請求項１又は２に記載の伝動ベルトの製造方法。