JP2003294086A - 伝動ベルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 寸法安定性及び屈曲性が高く、動力伝達能力
に優れ、ジャンピングしにくいとともに、省スペース化
の要求に対応可能な伝動ベルトを提供するすることを目
的とする。 【解決手段】 ベルト長手方向に沿って複数の歯部２
と、そしてベルト本体のベルトピッチライン上に補強用
心体である心線３をスパイラル状に埋設した背部４より
構成された歯付ベルト１のような伝動ベルトにあって、
ベルト本体は例えばウレタン組成物などのエラストマー
で構成されている。上記心線３は、ポリアリレート繊維
フィラメントで構成された総繊度が１００〜２５０ｄｔ
ｅｘの撚りコードであって、ベルトモジュラスが５０〜
１００Ｎ／ｍｍとなるよう構成されていることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプリンター等のＯＡ
機器、その他一般産業用に用いられる伝動ベルトに係
り、詳しくは、経時的な寸法安定性及び高い屈曲性を要
求される精密機器に好適な伝動ベルトに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、精密機器の高機能、高性能化に伴
って、厳しい使用環境にも耐えうる伝動ベルトが望まれ
ている。

【０００３】一般に歯付ベルト、Ｖベルト、Ｖリブドベ
ルトといった伝動ベルトは、エラストマー組成物で構成
された本体に補強用心体として繊維コードが埋設されて
おり、エラストマー層表面には必要に応じて帆布が積層
されている。なかでも精密ＯＡ機器など高度なベルト寸
法安定性が要求される歯付ベルトには、繊維コードとし
てポリエステル、ガラス繊維といった高モジュラス繊維
で構成された撚りコードが利用されている。

【０００４】これら歯付ベルトの使用レイアウトとして
は、ベルトを駆動軸、従動軸に掛架するとともに、張力
を一定保持すべくテンショナーを設けることが一般にな
されてきた。ところが近年では装置のコンパクト化に伴
う設置スペースの減少化、コストダウンによる部品の減
数化の要求からテンショナーを設置できず、軸間固定に
よるレイアウトで使用されるケースが多くなっており、
寸法変化及び経時寸法変化の少ないベルトが求められて
いる。また、省電力、省コストの観点から、より容量の
小さなモータで伝動できること、つまり屈曲性（しなや
かさ）が高く、動力伝達能力に優れることが要求されて
いる。更に、装置のコンパクト化に伴ってベルトの細幅
化、薄厚化の要求もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来のベルトを
検討してみると、ポリエステル繊維コードを用いた伝動
ベルトは、屈曲性が非常に良好であるものの、モジュラ
スが低く、ジャンピングし易いという欠点があった。耐
ジャンピング性を高めるためにはベルトモジュラスを高
くする必要があるが、コードの繊度を汎用値より高く設
定すると、屈曲性が低下すると共に背厚が高くなるとい
った問題がある。また幅広にベルトを設計して本体中に
埋設させる心線本数を増加させると、エンジンルームの
省スペース化に逆行するといった弊害が生じる。

【０００６】一方、ガラス繊維コードを用いた伝動ベル
トは、高負荷条件下でもジャンピングし難く、寸法安定
性及び経時寸法安定性に優れているが、ベルト本体を構
成するエラストマー部との接着性及び耐屈曲性が悪く、
伝動ベルトに要求される性能としては不十分であり、何
れの繊維コードも未だ充分満足される状態に至っていな
いのが現状である。

【０００７】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
であり、寸法安定性及び屈曲性が高く、動力伝達能力に
優れるとともに、省スペース化の要求に対応可能な伝動
ベルト、並びにジャンピングしにくい歯付ベルトを提供
することにある。

【０００８】

【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、エラストマー組成物で構成されたベルト本体
と、ベルト長手方向に沿って埋設された心線からなる伝
動ベルトであって、心線は、ポリアリレート繊維フィラ
メントで構成された総繊度が１００〜２５０ｄｔｅｘの
撚りコードであって、ベルトモジュラスが５０〜１００
Ｎ／ｍｍとなるよう構成した伝動ベルトにある。上記構
成を有する伝動ベルトは、寸法安定性、屈曲性が高く、
動力伝達性能に優れると共に、伝動ベルトをコンパクト
化することが可能である

【０００９】本願請求項２記載の発明は、請求項１記載
の伝動ベルトにあって、伝動ベルトが、長さ方向に沿っ
て所定間隔で配置した複数の歯部と、心線を埋設した背
部とを有し、上記歯部の表面に基布を被覆した歯付ベル
トである。本発明は歯付ベルトに有効であって、走行時
にジャンピングし難いといった効果が得られる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
に従って説明する。図１に本発明に係る歯付ベルト１を
示す。歯付ベルト１はベルト長手方向に沿って複数の歯
部２と、該ベルト本体のベルトピッチライン上に補強用
心体である心線３をスパイラル状に埋設した背部４から
なるベルト本体からなり、必要に応じて上記歯部２の表
面には基布が貼着される。

【００１１】ここで、ベルト本体を構成するエラストマ
ー組成物としてはポリウレタン組成物がある。ポリウレ
タン組成物は液状のウレタン原料を注型、加熱すること
によって得られるが、一般に成形方法としては、ポリオ
ール、触媒、鎖延長剤、顔料等を混合したプレミックス
液と、イソシアネート成分を含有する溶液とを混合し、
これを注型して硬化反応させるワンショット法と、予め
イソシアネートとポリオールを反応させて、イソシアネ
ートの一部をポリオールで変性したプレポリマーと硬化
剤を混合して注型し、架橋反応させるプレポリマー法が
あるが、本発明ではプレポリマー法が好ましく用いられ
る。

【００１２】イソシアネートとしては限定されるもので
はないが、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソ
シアネート、脂環式ポリイソシアネート、またそれらの
変性体が使用可能である。具体的には、トルエンジイソ
シアネート（ＴＤＩ）、メチレンジイソシアネート（Ｍ
ＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、ナフ
タレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、ヘキサメチレンジ
イソシアネート（ＨＤＩ）そしてイソホロンジイソシア
ネート（ＩＰＤＩ）などが例示できるが、中でもＴＤＩ
及びＭＤＩが好ましく用いられる。

【００１３】ポリオールとしては、エステル系ポリオー
ル、エーテル系ポリオール、アクリルポリオール、ポリ
ブタジエンポリオール、及びこれらの混合ポリオール等
が挙げられる。エーテル系ポリオールとしては、ポリエ
チレンエーテルグリコール（ＰＥＧ）、ポリプロピレン
エーテルグリコール（ＰＰＧ）、ポリテトラメチレンエ
ーテルグリコール（ＰＴＭＧ）などがあり、またエステ
ル系ポリオールとしては、ポリエチレンアジペート（Ｐ
ＥＡ）、ポリブチレンアジペート（ＰＢＡ）、ポリヘキ
サメチレンアジペート（ＰＨＡ）、ポリ−ε−カプロラ
クトン（ＰＣＬ）などが例示できる。

【００１４】硬化剤としては、１級アミン、２級アミ
ン、３級アミンであるアミン化合物が用いられ、具体的
には１，４−フェニレンジアミン、２，６−ジアミノト
ルエン、１，５−ナフタレンジアミン、４，４´−ジア
ミノジフェニルメタン、３，３´−ジクロロ−４，４´
−ジアミノジフェニルメタン（以下ＭＯＣＡと記す）、
３，３´−ジメチル−４，４´−ジアミノジフェニルメ
タン、１−メチル−３，５−ビス（メチルチオ）−２，
６−ジアミノベンゼン、１−メチル３，５´−ジエチル
−２，６−ジアミノベンゼン、４−４´−メチレン−ビ
ス−（３−クロロ−２，６−ジエチルアニリン）、４，
４´−メチレン−ビス−（オルト−クロロアニリン）、
４，４´−メチレン−ビス―（２，３−ジクロロアニリ
ン）、トリメチレングリコールジ−パラ−アミノベンゾ
エート、４，４´−メチレン−ビス−（２，６−ジエチ
ルアニリン）、４，４´−メチレン−ビス−（２，６−
ジイソプロピルアニリン）、４，４´−メチレン−ビス
−（２−メチル−６−イソプロピルアニリン）、４，４
´−ジアミノジフェニルスルホンなどが利用できる。

【００１５】上記各成分以外の他に、可塑剤、顔料、消
泡剤、充填材、触媒、安定剤等の添加剤を配合すること
ができる。可塑剤としては、一般にはフタル酸ジオクチ
ル（ＤＯＰ）、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）、アジピン
酸ジオクチル（ＤＯＡ）、リン酸トリクレジル（ＴＣ
Ｐ）、塩素系パラフィン、フタル酸ジアルキルなどが利
用できる。

【００１６】また触媒としては、酸触媒である有機カル
ボン酸化合物が利用され、具体的にはアゼライン酸、オ
レイン酸、セバシン酸、アジピン酸などの脂肪族カルボ
ン酸、安息香酸、トルイル酸などの芳香族カルボン酸が
用いられる。その他に、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジ
メチルシクロヘキシルアミン、トリエチレンジアミンに
代表されるアミン化合物、スタナスオクトエート、ジブ
チルチンジラウレート、ジオクチルチンマーカプチドに
代表される有機金属化合物が適宜用いられる。

【００１７】次に、ウレタン原料の準備工程を記す。前
記イソシアネートとポリオールと予め反応させたウレタ
ンプレポリマーに必要に応じて消泡剤、可塑剤を配合し
たＡ液を調整し、５０〜８５℃にて保管する。また、硬
化剤を１２０°Ｃ以上の雰囲気温度下にて完全に溶解さ
せたＢ液を準備する。尚、触媒をウレタン原料に配合す
る場合はＢ液に予め攪拌混合しておくことが好ましい。

【００１８】ベルト成形方法としては従来の製造方法と
同じく、金型に心線をスパイラルに巻きつけた状態で、
上記Ａ液、Ｂ液を攪拌混合して金型内に注入し、一定条
件下で加熱して架橋させることによってベルトスリーブ
を作製し、その後所定幅にカットすることによってベル
トを製造することができる。

【００１９】心線３は、ポリアリレート繊維フィラメン
ト群を撚り合わせた撚糸コードである。ポリアリレート
繊維は、フタル酸またはイソフタル酸とビスフェノール
を縮合した全芳香族ポリエステル繊維であって、剛直性
繊維群に分類される。この撚糸コードの構成は、１〜５
ｄｔｅｘのポリアリレート繊維モノフィラメントを２０
〜２００本収束した総繊度１００〜２５０ｄｔｅｘの無
撚りの原糸に撚り数３〜５０回／１０ｃｍの撚りを与え
たものである。総繊度が１００未満の場合には、心線の
モジュラス、強力が低くなり過ぎ、また総繊度が２５０
を越えると、ベルトの厚みが増し、屈曲疲労性が悪くな
る。

【００２０】心線３には接着処理を施すことが好まし
い。この際、ポリアリレート繊維コードへの接着剤の固
形分付着率が１〜２０質量％となるよう構成するとポリ
アリレートの良好な屈曲性を維持しつつ、ケバ立ちを防
止できる効果がある。固形分付着率が１質量％未満の場
合は、接着剤によるケバ立ち防止効果が低く、一方、固
形分付着率が２０質量％を超えると、ポリアリレート繊
維の高い屈曲性が損なわれると共に、心線径が太くなり
小型歯付ベルトを作製するのが困難となる、といった問
題がある。

【００２１】接着処理剤としては、シランカップリング
剤、エポキシ化合物、イソシアネート化合物、ポリウレ
タン樹脂、アクリル樹脂、ＲＦＬ溶液、そしてゴム糊等
からなる接着剤を１段階もしくは多段階処理する手法が
ある。具体的に例示すると、ＲＦＬ溶液で処理する方
法、エポキシまたはイソシアネート化合物で前処理した
後にＲＦＬ溶液で処理する方法、エポキシまたはイソシ
アネート化合物を配合したＲＦＬ溶液で処理する方法、
更にこれらの処理に加えて、ゴム糊でオーバーコートす
る方法などが挙げられる。尚、ベルト本体がウレタン組
成物で構成されている場合は、イソシアネート化合物を
含有する接着剤で処理すると高い接着効果が期待でき
る。この効果は１段階処理しただけでも効果が研著であ
る。

【００２２】前記処理もしくは未処理コードは、スピニ
ングピッチ、即ち心線の巻き付けピッチを０．１〜１．
３ｍｍにすることで、モジュラスの高いベルトに仕上げ
ることができる。０．１ｍｍ未満になると、コードが隣
接するコードに乗り上げて巻き付けができず、一方１．
３ｍｍを越えると、ベルトのモジュラスが徐々に低くな
る。

【００２３】さらに、背部４の表面や、ベルト歯部２か
らベルト溝部にかけての表面には、基布を積層するよう
にしても良い。基布は、織物、編物、不織布等から選択
される繊維基材であって、基布を構成する繊維素材とし
ては、公知公用のものが使用できるが、例えば綿、麻等
の天然繊維や、金属繊維、ガラス繊維等の無機繊維、そ
してポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリウ
レタン、ポリスチレン、ポリフロルエチレン、ポリアク
リル、ポリビニルアルコール、全芳香族ポリエステル、
全芳香族ポリアミド等の有機繊維が挙げられる。また織
物の場合、その織りを限定するものではなく、平織、綾
織、朱子織等に製織した基布を用いることが可能であ
る。

【００２４】基布は無処理のまま用いても良いが、公知
技術に従ってディップ処理及びコート処理を施すことも
可能である。ウレタン及びイソシアネートをトルエン、
メチルエチルケトン等の溶剤に溶解させた処理液（ディ
ップ液）に繊維基材を浸漬させ、コート液を一定の厚み
でラミネートして繊維基材に接着処理を施す。コート液
はディップ液とほぼ等しい組成を有する処理液だが、デ
ィップ液と比べてウレタンの割合が多く、粘度が高い。

【００２５】そして、ベルトモジュラスは５０〜１００
Ｎ／ｍｍの範囲になるよう構成されることを必要とす
る。ベルトモジュラスは、エラストマー組成物、撚りコ
ード等の構成により影響を受け、５０未満であると実使
用時のベルト張力低下が大きくなると共にジャンピング
し易いといった問題がある。一方、１００を超えると、
張力が大きい場合、小容量モータでは回転することが不
可能となることがある。

【００２６】尚、上記歯付ベルトは本発明の実施の一形
態であって、これに限定されるものではない。例えば、
Ｖベルト、Ｖリブドベルト等の伝動ベルトも、本発明の
技術範囲に含まれるものである。また上記実施例ではベ
ルト本体をウレタン組成物で構成した伝動ベルトを例示
したがこれに限るものではない。

【００２７】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例により更に詳
細に説明する。 実施例１ 心線として、ポリアリレート繊維フィラメント（クラレ
社製 ベクトランＨＴ１１０Ｔ／１）を未処理状態のま
まで撚りを与えて、総繊度１１０ｄｔｅｘ、撚り数４０
回／１０ｃｍの撚りコードとした後、イソシアネート樹
脂を主成分とした接着剤を用いて接着処理を施した。

【００２８】実施例２ 心線として、ポリアリレート繊維フィラメント（クラレ
社製 ベクトランＨＴ２２０Ｔ／１）を未処理状態のま
まで撚りを与えて、総繊度２２０ｄｔｅｘ、撚り数４０
回／１０ｃｍの撚りコードとした後、イソシアネート樹
脂を主成分とした接着剤を用いて接着処理を施した。

【００２９】比較例１ 心線として、ポリアリレート繊維フィラメント（クラレ
社製 ベクトランＨＴ４４０Ｔ／１）を未処理状態のま
まで撚りを与えて、総繊度４４０ｄｔｅｘ、撚り数４０
回／１０ｃｍの撚りコードとした後、イソシアネート樹
脂を主成分とした接着剤を用いて接着処理を施した。

【００３０】比較例２ 心線として、溶融紡糸されシランカップリング剤で表面
処理された素線径約９μｍの無アルカリガラス繊維フィ
ラメント約２００本を束ねてストランドとし、３本のス
トランドを引き揃えてエポキシ樹脂を含有する前処理液
で処理した後、ＲＦＬ液で後処理した。その後、撚りを
与えて、撚り数１６回／１０ｃｍの撚りコードを作製し
た。

【００３１】比較例３ 心線として、ポリエステル繊維フィラメント（帝人社製
テトロンＫ-３０３Ｙ）を未処理のまま撚りを与えて、
総繊度１６８ｄｔｅｘ、上撚り５５、下撚り９５回／１
０ｃｍの撚りコードとした。

【００３２】次に上記心線を用いて、ベルト幅２．５ｍ
ｍ、ベルト歯形ＫＺ５３歯形、歯数５４８、歯ピッチ
１．３５５ｍｍ、ベルト長さ７４２．５４ｍｍの歯付ベ
ルトを作製した。尚、ベルト本体を形成するポリウレタ
ン組成物としては、ＮＣＯ含有率４．１％のウレタンプ
レポリマー１００質量部、アミン系硬化剤（ＭＯＣＡ）
１２．５質量部、可塑剤（ＤＯＰ）２０質量部、触媒
（アゼライン酸）０．２質量部を配合した配合Ａのポリ
ウレタン組成物、また、ＮＣＯ含有率２．９％のウレタ
ンプレポリマー１００質量部、アミン系硬化剤（ＭＯＣ
Ａ）８．８質量部、可塑剤（ＤＯＰ）１５質量部、触媒
（アゼライン酸）０．２質量部を配合した配合Ｂのポリ
ウレタン組成物、の２種の配合を用いた歯付ベルトを作
製した。得られたベルトについてベルトモジュラスを測
定した。結果を表１に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】１．起動トルク測定 ベルト動力伝達性能の評価として、歯付ベルトをφ１２
の駆動プーリ（２３歯）、そしてφ１５の従動プーリ
（４０歯）を備えた走行試験機にベルトを掛架し、従動
プーリに図２に示す所定の軸荷重を与えてベルトに張力
を付与する。その後、前記駆動プーリに糸を巻き掛け、
糸の先端に装着したロードセルを引っ張る。この時、従
動プーリが回転を始める時のトルク値（起動トルク）を
測定した。ベルトの屈曲性（しなやかさ）が高いと起動
トルクは低くなる傾向にあり、つまりは、起動トルクが
低いベルトは起動時の動力伝達性能に優れるということ
が分かる。起動トルクと軸荷重の関係を図２に示す。

【００３５】結果、適正値の総繊度を用いたポリアリレ
ート繊維コードを用いた実施例１，２は、ガラス繊維コ
ードを用いた比較例２に比べて起動トルクが低い、つま
り屈曲性が高く、しなやかであるために伝達性能に優れ
るということが判った。この値は、一般に屈曲性に優れ
るといわれるポリエステル繊維コードを用いた比較例３
と同程度であることも知見できる。更に、ポリアリレー
ト繊維で構成された繊維コードであっても総繊度が適正
値を超えている比較例１では屈曲性が低下し、伝達性能
が低下しているのが判る。

【００３６】２．ジャンピングトルク試験 歯付ベルトを駆動プーリ（２３歯）、従動プーリ（２３
歯）に懸架し、駆動プーリにトルクゲージを取り付け、
従動プーリに図３に示す所定の軸荷重を与えて走行させ
て、トルクを増加させていき、ベルトがジャンピングし
た時のトルク（ジャンピングトルク）を測定した。この
ジャンピングトルクと軸荷重の関係を図３に示す。

【００３７】結果、モジュラスが適性値外のポリエステ
ル繊維コードを用いた比較例３の歯付ベルトは低トルク
でジャンピングするが、実施例１，２及び比較例１，２
の歯付ベルトは高トルク下でも良好な耐ジャンピング性
を呈することが知見できる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、本発明はエラストマー組
成物で構成されたベルト本体と、ベルト長手方向に沿っ
て埋設された心線からなる伝動ベルトであって、心線
は、ポリアリレート繊維フィラメントで構成された総繊
度が１００〜２５０ｄｔｅｘの撚りコードであって、ベ
ルトモジュラスが５０〜１００Ｎ／ｍｍとなるよう構成
された伝動ベルト用であって、ベルトモジュラス、総繊
度を適正値に調節することでポリアリレート繊維の高い
屈曲性を維持しつつ、高負荷でもジャンピングを防止で
きるといった効果がある。また本発明にかかるベルトは
従来のベルトに比べて、薄厚化、細幅化が可能であるこ
とから、省スペース化の要求にも適したベルトであると
言える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る歯付ベルトの断面斜視図である。

【図２】実施例と従来の歯付ベルトについて、軸荷重と
起動トルクの関係を示すグラフである。

【図３】実施例と従来の歯付ベルトについて、軸荷重と
ジャンピングトルクの関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 歯付ベルト ２ 歯部 ３ 心線 ４ 背部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エラストマー組成物で構成されたベルト
   本体と、ベルト長手方向に沿って埋設された心線からな
   る伝動ベルトであって、心線は、ポリアリレート繊維フ
   ィラメントで構成された総繊度が１００〜２５０ｄｔｅ
   ｘの撚りコードであって、ベルトモジュラスが５０〜１
   ００Ｎ／ｍｍとなるよう構成されていることを特徴とす
   る伝動ベルト。
2. 【請求項２】 伝動ベルトが、長さ方向に沿って所定間
   隔で配置した複数の歯部と、心線を埋設した背部とを有
   する歯付ベルトである請求項１に記載の伝動ベルト。