JP2004106545A - センターベルトの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】　金型上に離型フィルムを配置して加硫するという方法を採ることによって金型に離型剤を塗布することなくセンターベルトの成形加硫を行うことができるので、離型剤の必要がなくまた離型剤を塗布する手間も省略でき、また得られたベルトには離型剤が付着することもないセンターベルトの製造方法を提供する。
【解決手段】　ブロックを嵌合固定してなる高負荷伝動ベルトに用いるセンターベルトの製造方法において、凹凸形状を有する金型上にポリオレフィンからなる離型フィルムを配置してカバー帆布、ゴムシートの順で積層して加熱加圧することによって加硫してその後脱型する。
【選択図】図３

Description

　本発明は、センターベルトに長手方向にブロックを配置した自動車、自動二輪車や農機具などの無段変速装置など高負荷を伝動するような用途に用いられる高負荷伝動ベルト用センターベルトの製造方法であり、センターベルトを製造する際に離型剤を使用しなくても金型からの離型を行うことができ、また、ベルトへのマーキングも行うことができるセンターベルトの製造方法に関する。

　ベルト式無段変速装置に使用するベルトは、プーリのＶ溝幅を変えることによってプーリに巻きかかる有効径を変化させ変速比を調節する様な変速プーリに巻き掛けて使用するものであり、プーリからの側圧が大きくなるのでベルトは大きな側圧に耐えるものでなくてはならない。また、無段変速の用途以外にも通常のゴムベルトでは寿命が短くなりすぎるような高負荷伝動の用途には、特別に高負荷に耐えうるようなベルトを用いる必要がある。

　そのようなベルトとして使用されるものの中に、センターベルトにブロックを固定してベルト幅方向の強度を高めた高負荷伝動ベルトがあり、具体的な構成としては、心体をゴムなどのゴム中に埋設したセンターベルトにボルトやリベットなどの止着材を用いてセンターベルトに使用しているゴムよりも比較的硬質のブロックを止着固定したものや、特許文献１に示すようにブロックの両側面に溝を有しており、一対のセンターベルトを前記側面に設けた溝に嵌合したようなベルトがある。

　このようなベルトに用いるセンターベルトは張力を担う部材であり、ゴム中に高強力低伸度の心線が埋設されており、センターベルトの内外周面にはブロックと嵌合するための凹部と凸部が交互に設けられている。例えばブロック両側面の溝内にも、前記センターベルトの凹部に対応する位置に凸部が設けられ、互いに嵌合することによってブロックはセンターベルトに対して高負荷伝動ベルトの進行方向に動かないよう固定されている。センターベルトの表面には補強のためにカバー帆布が積層されている。

　このようなセンターベルトの製造方法は、カバー帆布とゴムシートを重ね合せてプレスすることよってブロックと噛み合うための凹凸を片面に設けた複合体シートを作製し、該複合体シートを円筒形のモールドに巻きつけて心線を上からスパイラル状に巻き、ゴムシートを巻きつけて加硫する。

　加硫後にモールドから取り出して、背面側にゴムシートを積層して再度プレスによって凹凸形状を設けるとともに加硫する。続いて所定幅にカットおよび仕上げ加工することによって、両面に凹凸を有するセンターベルトを得ることができる。

　またセンターベルトは両面に凹凸を有しているためにベルトへの品番やロット番号のマーキングは困難である。従来ベルトの背面などにマーキングするのに用いられているアセテートやナイロンからなる転写マーキング用フィルムを用いるとフィルム自身に十分な伸縮性がないことから、帆布とゴムがモールドの凹凸に沿いにくくなり所定寸法の凹凸を形成することが困難になり、許容できるだけの寸法を得ることができなくなるといった問題があった。インクジェットによる印刷を行うという方法も考えられるが、装置が大掛かりになるためコスト的に不利であるといった問題もある。

　特許文献２には転写マーキング用フィルムを用いてベルトにマーキングする技術が開示されており、特許文献３には離型紙を用いてベルトを金型から離型することが開示されている。

特開昭６３−３４３４２号公報 特開平８−５２８２１号公報 特開平５−１０４６５４号公報

　以上のようなセンターベルトの製造工程において、プレスや加硫を行う際に金型に離型剤を塗布して行うのが通常である。しかし、金型に成形の際に離型剤を塗布しなければならないといった手間がかかるという問題と、離型剤を塗布することによってセンターベルトの表面に離型剤が付着してしまう。ベルトとして使用する際に悪影響が出ないような離型剤を使用しているというものの影響は全くゼロではなく離型剤の使用を省くことができれば製品への影響をなくすことができることと製造時の工程を省くことができることなどコストメリットもある。

　そこで本発明は高負荷伝動ベルトのセンターベルトを製造する際に離型剤を使うことなくプレス工程、加硫工程を行うことができ、さらには凹凸面に対してマーキングを行うことができるセンターベルトの製造方法を提供することを目的とする。

　以上のような目的を達成するために本発明の請求項１では、ゴム中に心体を埋設したセンターベルトと、該センターベルトの少なくとも片面には長手方向に沿って所定ピッチで凹凸部を有し、該凹凸部嵌合固定したブロックとからなる高負荷伝動ベルトに用いるセンターベルトであって表面にカバー帆布を積層したゴムからなるセンターベルトの製造方法において、凹凸形状を有する金型上に離型フィルムを配置してカバー帆布、ゴムシートの順で積層して加熱加圧することによって加硫してその後脱型することを特徴とする。

　請求項２では離型フィルムがポリオレフィンフィルムである請求項１記載のセンターベルトの製造方法としている。

　請求項３では、ポリオレフィンフィルムの厚みは３０〜５０μｍであるセンターベルトの製造方法としている。

　請求項４では、離型フィルムにはマークを印刷したものを用いて、加硫の際に同時にベルト表面にマーキングするセンターベルトの製造方法である。

　請求項５では離型フィルムのセンターベルトと当接する側に予めコート層を設けておくことを特徴とするセンターベルトの製造方法である。

　請求項１のように金型上に離型フィルムを配置して加硫するという方法を採ることによって金型に離型剤を塗布することなくセンターベルトの成形加硫を行うことができるので、離型剤の必要がなくまた離型剤を塗布する手間も省略でき、また得られたベルトには離型剤が付着しているということもない。

　請求項２のようにブロックと嵌合するために凹凸を有するセンターベルトを成形する際に、ポリオレフィンフィルムを用いることによって伸縮性に優れると共にしなやかさに富んでいることから金型の凹凸形状に沿いやすく、ゴムが金型に流れ込むのを阻害することがなく、センターベルトに良好な凹凸を形成することができるものである。

　請求項３のようにポリオレフィンフィルムの厚みを所定厚みとすることによって、ベルトの製造時にフィルムが破損してしまうことがなく、また剛性が高くなりすぎたり伸縮性に欠けるといったこともないので、金型の凹凸にも沿うことができ、センターベルトは凸部の欠けが発生したりすることもなく所望の形状のセンターベルトを製造することができる。

　請求項４のようにすれば表面に凹凸を有する面に対してもマーキングを行うことができる。

　請求項５のように離型フィルムにコート層を設けておくことによって、センターベルトの金型からの脱型時に離型フィルムがより確実にセンターベルト側へ付着した状態で脱型することができるので、離型フィルムをつけたまま次の工程へ移行することができ、複数の工程で離型フィルムをそのまま使用することができる。

　金型上に配置する離型フィルムの素材としてポリオレフィンからなるフィルムを、しかもその厚みが３０〜５０μｍであるものを用いることが好ましい。また、ポリオレフィンの中でもメチルペンテンコポリマーがよい。

　図１は、本発明方法により製造されるセンターベルトを用いた高負荷伝動ベルト１の一例を示す斜視概略図であり、図２はセンターベルトの断面図である。本発明の高負荷伝動ベルト用センターベルトの製造方法にて製造されるセンターベルトを用いる高負荷伝動ベルト１は、ゴム４内にロープ状の心体５をスパイラル状に埋設してなる同じ幅の二本のセンターベルト３ａ、３ｂと、側面２ａ、２ｂにセンターベルトを３ａ、３ｂを嵌めこむ溝１４、１５を有したブロック２からなっている。

　このセンターベルト３ａ、３ｂの上下面２２、２３に所定ピッチで形成された凹条部１８、１９にブロック２の溝１４、１５内において後で説明するように係止固定されているものである。このブロック２の両ブロック側面２ａ、２ｂは、プーリのＶ溝と係合する傾斜を有する面となっており、駆動されたプーリから動力を受け取って、係止固定されているセンターベルト３ａ、３ｂを引張り、駆動側プーリの動力を従動側プーリに伝動している。また、センターベルト３ａ、３ｂの上下の表面には帆布２４、２５が積層されている。

　ブロック２は、図１に示すように、上ビーム部１１および下ビーム部１２と、上下ビーム部１１、１２の中央部同士を連結したセンターピラー１３からなっており、ブロック２の両側面にはセンターベルト３ａ、３ｂを嵌めこむ溝１４、１５が形成されている。また、図２に示すように溝１５内の溝上面１６および溝下面１７にはセンターベルト３の上面２２に設けた凹条部１８と下面２３に設けた凹条部１９に係合する凸条部２０、２１が設けられており、これによってブロック２とセンターベルト３ａ、３ｂは係止固定されている。

　センターベルト３ａ、３ｂは、図２に示すように心体５がセンターベルトの厚み方向のほぼ中央に埋設されており、その内周側に位置する内層４ａとその外周側に位置する外層４ｂからなっている。

　このようなセンターベルトの製造方法としては、凹凸を有する金型１００にカバー帆布１０１とゴムシート１０２を載置してプレスすることで片面に凹条部１９を含む凹凸を有する内層４ａとなる帆布付の複合シート１０３を作製する（図３）。その複合シート１０３を所定の周長になるようカットして、例えば図４に示すようなスピニング装置を用いて、円筒形の金型１０４に巻きつけて上から心線１０５をスピニングし、接着ゴム層（図示しない）を巻きつけて加硫しスリーブとする。

　脱型したスリーブ１０６の凹凸のない側を研摩して所定厚みとし、外層４ｂとなるゴムシート１０７とカバー帆布１０８を積層する（図５）。上記で作製した凹凸と噛み合う凹凸形状を有する下側の金型１００と新たに積層したゴムシート１０７に凹凸を設けるための凹凸形状を有する上側の金型１０９との間でプレスして外層側にも凹条部１８を含む凹凸を形成するとともにゴムを加硫する（図６）。順送りに未加硫部分を加硫していくことによってベルトスリーブ全周を加硫することができる。次いで所定幅にカットすることによってセンターベルトを製造することができる。

　本発明ではこのゴムシートに凹凸を形成したり加硫したりする工程において、図３に示すように金型１００の表面に離型フィルム１１０を配置してベルトを形成するゴム１０２やカバー帆布１０１との間に介在することによって、金型１００に離型剤を吹き付けたり塗布しなくても金型の凹凸内にゴムが付着してしまうこともなく良好に脱型することができる。もちろん、上側の金型１０９や円筒形の金型１０４にも離型フィルム１１０を適用することができる。

　この離型フィルム１１０として用いることができるものとしては、ポリオレフィンフィルム、ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン、アセテートなどの樹脂からなるフィルムを用いることとができる。この中でもポリオレフィンフィルム、更にはポリオレフィンの中でもメチルペンテンコポリマーからなるフィルムを用いることが、凹凸形状を有するセンターベルトを製造する場合に伸縮性やしなやかさに富んでいることから好ましいといえる。メチルペンテンコポリマーからなるポリオレフィンフィルムとしては三井化学株式会社製のＯｐｕｌｅｎｔ　オピュラン（登録商標）を挙げることができる。

　ポリオレフィンフィルムとしては厚みが３０〜５０μｍのものを用いることができる。厚みが３０μｍ未満であるとベルトの成形時や加硫の際に破損してしまうことがあり、５０μｍを超える厚みとなると伸縮性としなやかさが十分でなくなり、凹凸を有する金型の形状に沿いにくくなるのでできあがったベルトの凹凸の寸法が許容範囲でなくなってしまうという可能性が高くなるので好ましくない。

　また、上記のような離型フィルムに転写マークを載せておくことによって、センターベルトの加硫時にベルトにマークを転写してマーキングすることができる。転写マークは、未加硫のカラーゴム組成物、例えば天然ゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴムなどのゴムに加硫剤、加硫助剤、顔料などを配合したものを印刷することによって形成することができる。また、離型フィルムは金型の凹凸形状にそってベルト全面に密着するのでセンターベルトの凸になった部分のみでなく凹状部の底にもまたがったマークとすることも可能である。

　更に、本発明の製造方法においてセンターベルトの脱型時に離型フィルム１１０が剥がれてしまい、複数の工程において工程の数だけの離型フィルムを使用することになる。そこで、離型フィルム１１０のセンターベルトと当接する側に予めコート層を設けたものを用い、意図的にセンターベルト側に付着させた状態で脱型できるようにすれば、離型フィルムをつけたまま次の工程に移行でき、複数の工程でそのまま離型フィルムを使用することができるようになる。この離型フィルム１１０に設けるコート層として用いることができるものは、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂やウレタンなどを挙げることができる。また、離型フィルム上に設ける方法であるが、液状になるものであればスプレー塗布したり、流し込んだりするなどの方法を採ることができ、その他液状になりにくい場合はシート状のものを貼りつけるなど方法で設けることができる。

　以上のようにして得られたセンターベルトの凹条部１８、１９にブロック２を嵌め込んでいくことによって最終的に高負荷伝動ベルト１を得ることができる。

　また、ブロック内に例えばアルミ合金などからなるインサート材を埋設したブロックでも、インサート材を埋設していないブロックでもどちらでも用いることができる。

　ブロックの樹脂として用いることができるのは、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂等の合成樹脂が用いられるが、中でも低摩擦係数で耐摩耗性に優れ、剛性があるとともに曲げに対しても弾力性を有しており、簡単に破損してしまうことのない樹脂がよく、ポリアミド樹脂、なかでもナイロン４６が好ましいといえる。

　本発明では前述のようにブロックを形成する合成樹脂中に繊維状の補強材やウィスカ状の補強材を配合することは可能であり、繊維状の補強材は１５〜４０重量％の範囲で配合する。１５重量％未満であると補強効果が少なくブロックの耐磨耗性が十分でないなどの問題があり、４０重量％を超えると樹脂への配合が困難になることや射出成形が困難になるなどの問題があるので好ましくない。

　合成樹脂に配合する繊維状補強材としては、アラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維などを挙げることができる。その中でも前記のブロックを構成する樹脂で好ましい例であるナイロン４６と炭素繊維を組み合わせて用いることによって炭素繊維がナイロン４６の吸水性の欠点を改善し、剛性を大幅に向上させることができて、且つナイロン４６の有する耐摩耗性、耐衝撃性、耐疲労性を生かすことができるものである。

　また、前記繊維状補強材として上記の有機繊維のほかにも酸化亜鉛ウィスカ、チタン酸カリウムウィスカ、ホウ酸アルミニウムウィスカなどの無機繊維を配合してもよい。

　また、酸化亜鉛ウィスカは、高比重、高剛性であるため、プーリとの接触時の振動を低減でき、ノイズの発生を小さくすることができる。なお、この酸化亜鉛ウィスカの配合量が少ない場合は添加した効果が発現せず、多すぎると混練できず、成形することが困難となる。

　このような材料構成とすることによって、プーリと接する際に受ける側圧にも十分に耐えうる剛性、靭性等の強度を有するとともに、耐摩耗性に優れ、更には、摩擦時に発生する熱に対しても強いブロックとすることが可能となり、プーリから受ける動力を効率よくセンターベルト３ａ、３ｂに引張力として伝えることができ、引張伝動式の高負荷伝動ベルトを構成することができる。

　なお、これらの他に、二硫化モリブデン、グラファイト、フッ素系樹脂から選ばれてなる少なくとも一つを混入することによってもブロック２の潤滑性を向上させることができる。フッ素系樹脂としては、ポリ４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化エチレンプロピレンエーテル（ＰＦＰＥ）、４フッ化エチレン６フッ化プロピレン共重合体（ＰＦＥＰ）、ポリフッ化アルコキシエチレン（ＰＦＡ）等が挙げられる。

　センターベルト３ａ、３ｂのゴム４として使用されるものは、クロロプレンゴム、天然ゴム、ニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、水素化ニトリルゴムなどの単一材またはこれらを適宜ブレンドしたゴムあるいはポリウレタンゴム等が挙げられる。そして、心体５としてはポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、スチールワイヤ等から選ばれたロープが用いられる。

　図７に示すのは、本発明の製造方法で得られたセンターベルトを適用できる別のベルトの例であり、ビーム部３１の両端から上方に向かって一対のサイドピラー３２、３３が延びており、このサイドピラー３２、３３の上端からそれぞれブロック２の中心に向かって延びるロック部３４、３５が対向するように設けられている。そして、これらビーム部３１、サイドピラー３２、３３及びロック部３４、３５によってセンターベルト３ａ、３ｂが嵌合する嵌合溝３０が形成されている。この嵌合溝３０に、センターベルト３ａ、３ｂが、ロック部３４、３５間の開口部より挿入され装着される。また、ロック部３４、３５の嵌合溝３０側には、凸部３７がそれぞれ設けられており、この凸部３７が、センターベルト３ａ、３ｂに所定ピッチで設けられている凹部３６に嵌合する。これによって、センターベルト３ａ、３ｂは、装着後はブロック２から抜けにくい状態となる。

　本発明は自動車や自動二輪車、一般産業機械、農業機械などの駆動に用いられるベルトの張力体となるセンターベルトの製造方法として利用される。

本発明に係る高負荷伝動ベルトの一例を示す斜視概略図である。 高負荷伝動ベルトの側断面図である。 金型にて内層側の凹凸を成形したところの断面図である。 心線をスピニングしているところの概要図である。 外層側のゴムシートとカバー帆布を積層したところの断面図である。 金型にて外層側の凹凸を成形しているところの断面図である。 本発明に係る高負荷伝動ベルトの他の例を示す斜視概略図である。

符号の説明

　１　　　高負荷伝動ベルト
　２　　　ブロック
　３ａ　　センターベルト
　３ｂ　　センターベルト
　４　　　ゴム
　４ａ　　内層
　４ｂ　　外層
　５　　　心体
　１１　　上ビーム部
　１２　　下ビーム部
　１３　　センターピラー
　１４　　溝
　１５　　溝
　１６　　溝上面
　１７　　溝下面
　１８　　凹条部
　１９　　凹条部
　２０　　凸条部
　２１　　凸条部
　１００　金型
　１０１　カバー帆布
　１０２　ゴムシート
　１０３　複合シート
　１０４　金型
　１０５　心線
　１０６　スリーブ
　１０７　ゴムシート
　１０８　カバー帆布
　１０９　金型

Claims (5)

1. 　ゴム中に心体を埋設したセンターベルトと、該センターベルトの少なくとも片面には長手方向に沿って所定ピッチで凹凸を有し、該凹凸と嵌合固定したブロックとからなる高負荷伝動ベルトに用いるセンターベルトであって表面にカバー帆布を積層したゴムからなるセンターベルトの製造方法において、凹凸形状を有する金型上に離型フィルムを配置してカバー帆布、ゴムシートの順で積層して加熱加圧することによって加硫してその後脱型することを特徴とするセンターベルトの製造方法。
2. 　離型フィルムがポリオレフィンフィルムである請求項１記載のセンターベルトの製造方法。
3. 　ポリオレフィンフィルムの厚みは３０〜５０μｍである請求項２記載のセンターベルトの製造方法。
4. 　離型フィルムにはマークを印刷したものを用いて、加硫の際に同時にベルト表面にマーキングする請求項１〜３記載のセンターベルトの製造方法。
5. 　離型フィルムのセンターベルトと当接する側に予めコート層を設けておく請求項１〜３記載のセンターベルトの製造方法。
   

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