【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の補機駆動用Ｖリブドベルトなど、伝動ベルトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の補機駆動用のＶリブドベルトなど、伝動ベルトにおいては、プーリと接触するゴム部を補強するために短繊維を混入することが一般的に行なわれている。そしてこの短繊維としては、主としてアラミド短繊維が用いられている（例えば特許文献１参照）。このようにゴム部にアラミド短繊維を配合した伝動ベルトにおいて、Ｖリブを切削・研磨する際に、表面にアラミド短繊維が突出し、ベルト駆動時にゴム部とプーリとの接触面積が小さくなってビビリ音等の騒音発生を低減することができる効果もある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２５４７８２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のようにゴム部の表面にアラミド短繊維が突出していると、伝動ベルトが被水してＷＥＴな状態のときに、伝動ベルトとプーリとの間にアラミド短繊維の突出によって水が介在し、伝動ベルトが滑り易くなって動力の伝達力が低下するという問題がある。
【０００５】
一方、伝動ベルトの走行初期では、ゴム部の表面に突出するアラミド短繊維の影響でゴム部とプーリとの接触面積が小さいため、伝動ベルトが被水しないＤＲＹな状態でも動力の伝達力はさほど大きくない。このようにゴム部にアラミド短繊維を混入した伝動ベルトは、ＤＲＹ時とＷＥＴ時の伝達力の差が小さく、被水時の異音の発生が小さい。すなわち、伝動ベルトのＤＲＹ時とＷＥＴ時の伝達力の差が大きいと、被水時の水の膜厚や状態によってベルトとプーリの間の伝達力がミクロ的に大きくなったり小さくなったりして、ベルト走行時に伝達力が変化し、この変化でベルト速度が変動してステックスリップが発生し、異音発生につながるが、上記のようにＤＲＹ時とＷＥＴ時の伝達力の差が小さい伝動ベルトでは、ステックスリップの発生が少なく、異音発生を低減することができるのである。
【０００６】
しかし、伝動ベルトを長期間走行させて、ゴム部の表面に突出したアラミド短繊維が摩滅し、ゴム部の表面で切り株状になると、アラミド短繊維は繊維径が細いために、プーリの表面に接触するゴム部の面積が大きくなり、ＤＲＹ時の伝達力が大きくなる。従ってこのときには、伝動ベルトのＤＲＹ時とＷＥＴ時の伝達力の差が大きくなり、ステックスリップが発生して異音が発生し易くなるという問題がある。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、被水時の伝達力を向上させることができると共に、被水時の異音発生を低減することができる伝動ベルトを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る伝動ベルトは、ベルト構成ゴム部の少なくとも一部に短繊維が混入された伝動ベルトにおいて、上記ゴムはヨウ素価が３以上４０未満のエチレン−プロピレン−ジエン系ゴムであり、上記短繊維はナイロン短繊維単独であると共に、その配合量がゴム１００質量部に対して２０〜５０質量部であることを特徴とするものである。
【０００９】
また請求項２の発明は、請求項１において、前記ゴム中に、ゴム１００質量部に対してカーボンブラックが３０〜６０質量部含有されていることを特徴とするものである。
【００１０】
また請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記ゴム中に、ゴム１００質量部に対してプロセスオイルが４〜２０質量部含有されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また請求項４の発明は、請求項１乃至３において、伝動ベルトはＶリブドベルトであることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１は伝動ベルトの一例としてＶリブドベルトを示すものであり、心線１を接着ゴム層２中にベルト長手方向に沿って埋設し、その内面側に圧縮ゴム層３を積層すると共に背面側に補強布４が積層してある。そしてこの圧縮ゴム層３をＶカット加工することによって、複数列のＶリブ５がベルト長手方向に沿って形成してある。
【００１４】
このようにベルトを構成するゴム部のうち、圧縮ゴム層３のマトリックスゴムとして、エチレン−プロピレン−ジエン系ゴム（以下、ＥＰＤＭという）が使用されるものである。ＥＰＤＭは耐熱性や耐寒性に優れるという特性を有しており、耐熱・耐寒性能の高い伝動ベルトを得ることができるものである。またこのＥＰＤＭはヨウ素価が３以上で４０未満のものが用いられる。ヨウ素価が３未満であると、ゴム組成物の加硫が十分でなく、摩耗や粘着の問題が発生し、またヨウ素価が４０以上であると、ゴム組成物のスコーチが短くなって扱い難くなり、また耐熱性が悪くなるものである。
【００１５】
そして、この圧縮ゴム層３のＥＰＤＭには短繊維が混入してある。この短繊維として本発明ではナイロン短繊維のみを用いるものである。ナイロン短繊維の繊維長は１〜８ｍｍ程度の範囲のものが好ましく、またナイロン短繊維の太さは５〜１０デニールのものが好ましい。アラミド短繊維は一般に０．５〜５デニールであるので、ナイロン短繊維はアラミド短繊維よりも繊維径が太いものである。そして圧縮ゴム層３のＥＰＤＭに対するナイロン短繊維の配合量は、ＥＰＤＭ１００質量部に対して２０〜５０質量部に設定されるものである。ナイロン短繊維の配合量を２０質量部以上に設定することによって、伝動ベルトのＤＲＹ時とＷＥＴ時の伝達力の差を小さくすることができ、ステックスリップの発生を低減して異音発生を減少させることができるものである。ナイロン短繊維の配合量が５０質量部を超えると、ＥＰＤＭ中でのナイロン短繊維の分散が悪くなってゴム物性が低下するので、ナイロン短繊維は５０質量部以下の配合量に設定するのが好ましい。尚、本発明においてナイロンとは脂肪族ポリアミドのことを意味するものであり、６６ナイロン、６ナイロンなどを例示することができる。
【００１６】
また圧縮ゴム層３のＥＰＤＭにはカーボンブラックが配合されるが、カーボンブラックの配合量はＥＰＤＭ１００質量部に対して３０〜６０質量部の範囲に設定するのが好ましい。カーボンブラックの配合量を６０質量部以下にすることによって、Ｖリブ５のゴム硬さを低くして、プーリに対するＶリブ５の密着性を高め、被水時の伝達力を向上させることができるものである。カーボンブラックの配合量が３０質量部未満であると、Ｖリブ５のゴム強度が低下し、耐摩耗性が低くなるので、カーボンブラックの配合量は３０質量部以上に設定するの好ましい。
【００１７】
さらに圧縮ゴム層３のＥＰＤＭには、石油系油類のプロセスオイルを配合することができる。プロセスオイルは可塑剤として作用し、ゴムの柔軟性を高めてゴム硬さを低くすることができ、プーリに対するＶリブ５の密着性を高め、被水時の伝達力を向上させることができるものである。プロセスオイルの配合量はＥＰＤＭ１００質量部に対して４〜２０質量部の範囲に設定するのが好ましい。伝動ベルトの被水時の伝達力を向上させるためには、プロセスオイルを４質量部以上配合することが必要であり、またプロセスオイルの配合量が４質量部未満であるとゴム練りや圧延などのゴム加工性が低下すると共にＶリブ５の耐寒性が低下して低温走行時のベルト寿命が短くなるおそれがある。逆にプロセスオイルの配合量が２０質量部を超えると、Ｖリブ５のゴム強度が低下し、耐摩耗性が低くなるので、プロセスオイルの配合量は２０質量部以下に設定するのが好ましい。
【００１８】
接着ゴム層２のマトリクスゴムとしては、上記のようなＥＰＤＭの他に、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などを用いることができる。この接着ゴム層２には上記のようなナイロン短繊維を混入してあっても、してなくてもいずれでもよい。
【００１９】
また接着ゴム層２に埋入される心線１としては、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維などの高強度・低伸度のコードを用いることができる。心線１にはゴムとの接着性を向上させる目的で接着処理を施すのが好ましい。このような接着処理としては、心線１をレゾルシン−ホルマリン−ラテックス液（ＲＦＬ液）に浸漬して加熱乾燥することによって行なうことができる。
【００２０】
さらに補強布４としては、綿、ポリエステン繊維、ナイロン繊維等を平織り、綾織り、朱子織りした布を用いることができるものであり、補強布４にはＲＦＬ処理を行なった後に、ゴム組成物をフィリクション・コーティングしたゴム付き帆布として使用するのが好ましい。
【００２１】
次に、図１のようなＶリブドベルトを製造する方法の一例を説明する。まず円筒状のドラムの外周に補強布４を巻き付け、この上に接着ゴム層２用のゴムシートを巻き付けた後、この上に心線１を螺旋状に巻き付ける。さらにこの上に圧縮ゴム層３用のゴムシートを巻き付ける。次にこれを加硫ドラムに入れて加硫を行なうことによって、筒状の加硫スリーブを得る。この後に、加硫スリーブを駆動ロールと従動ロールの間に懸架して走行回転させながら、加硫スリーブの外周の圧縮ゴム層３に切削ホイールを接触させてＶ溝を切削・研磨加工することによって、Ｖリブ５を形成する。そしてこの加硫スリーブを輪切りするように所定幅寸法で切断すると共に、内周と外周を裏返すことによって、Ｖリブドベルトとして仕上げることができるものである。
【００２２】
【実施例】
次に、本発明を実施例によってさらに説明する。
【００２３】
（実施例１）
ＥＰＤＭ（ヨウ素価４）に、短繊維、カーボンブラック、プロセスオイルを配合して、圧縮ゴム層３用のゴムシートを作製した。ここで、短繊維としてナイロン短繊維とアラミド短繊維を用い、ナイロン短繊維としては６６ナイロン（繊維長３ｍｍ、繊維径６デニール）を、アラミド短繊維としては帝人社製コーネックス（繊維長３ｍｍ、繊維径２デニール）を用いた。またプロセスオイルとしては、パラフィン系可塑剤を用いた。そして短繊維、カーボンブラック、プロセスオイルをＥＰＤＭ１００質量部に対して表１の配合量で配合することによって、Ｎｏ１〜Ｎｏ１８の配合からなる圧縮ゴム層３用のゴムシートを作製した。
【００２４】
【表１】
【００２５】
一方、表２の配合で接着ゴム層２用のゴムシートを作製し、また心線１としてポリエステル繊維のコードを、補強布４としてゴム付き綿帆布をそれぞれ用いた。
【００２６】
【表２】
【００２７】
そしてこれらの材料を用いて、上記した方法で、ベルト長さ１７７０ｍｍ、ベルト厚さ４．３ｍｍ、Ｖリブの数７、Ｖリブの側面の傾斜角度４０°、Ｖリブの高さ２．０ｍｍのＶリブドベルトを作製した。
【００２８】
このように作製したＶリブドベルトＡを図２のように、直径８０ｍｍの駆動プーリ１０と直径１１０ｍｍの従動プーリ１１の間に懸架して、伝達力の試験を行なった。そして、従動プーリ１１で３４０Ｎの張力を掛けながら、駆動プーリ１０を２０００ｒｐｍの回転数で回転駆動し、ＤＲＹ時のトルク値と、イ矢印で示す箇所に水を６０ｃｃ／ｍｉｎの量で注水するＷＥＴ時のトルク値を測定した。ここで、ＤＲＹ時は、駆動プーリ１１とＶリブドベルトＡとが２％スリップするときの駆動プーリ１１のトルク値を測定し、ＷＥＴ時は、ほぼ全滑りが発生するときの駆動プーリ１１のトルク値を測定した。トルク値が大きい程、伝達力が大きいことを示す。
【００２９】
図３（ａ）は、Ｎｏ１、Ｎｏ４、Ｎｏ５、Ｎｏ６、Ｎｏ７、Ｎｏ８の配合の圧縮ゴム層３でＶリブ５を形成したＶリブドベルトＡについてトルク値を測定した結果を示すものであり、カーボンブラックの配合量とプロセスオイルの配合量を固定し、短繊維としてナイロン短繊維のみを用いてその配合量を変量させたものである。また図３（ｂ）は、Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３の配合の圧縮ゴム層３でＶリブ５を形成したＶリブドベルトＡについてトルク値を測定した結果を示すものであり、カーボンブラックの配合量とプロセスオイルの配合量を固定し、短繊維としてアラミド短繊維のみを用いてその配合量を変量させたものである。
【００３０】
そして図３（ａ）にみられるように、短繊維としてナイロン短繊維を単独で配合する場合、その配合量を増量するに従ってＷＥＴ時のトルク値が上昇し、ＷＥＴ時の伝達力を向上できることが確認される。またナイロン短繊維の配合量を増量するに従ってＤＲＹ時とＷＥＴ時のトルク値の差が小さくなり、ＤＲＹ時とＷＥＴ時の伝達力の差が小さくなって、ステックスリップによる異音発生を低減できることが確認される。そしてＷＥＴ時の伝達力を向上させると同時にＷＥＴ時の異音発生を低減するには、ナイロン短繊維の配合量を２０ｐｈｒ以上に設定する必要のあることが、図３（ａ）のグラフから読むことができる。一方、短繊維としてアラミド短繊維を単独で配合する場合には、図３（ｂ）にみられるように、ＤＲＹ時も、ＷＥＴ時もトルク値が小さくなり、伝達力が低下するものであった。
【００３１】
図４（ａ）は、Ｎｏ７、Ｎｏ１０、Ｎｏ１４、Ｎｏ１６の配合の圧縮ゴム層３でＶリブ５を形成したＶリブドベルトＡについてトルク値を測定した結果を示すものであり、カーボンブラックの配合量を変量させたものである。そして図４（ａ）にみられるように、カーボンブラックを減量することによって、ＷＥＴ時のトルク値が高くなり、ＷＥＴ時の伝達力を向上できることが確認される。
【００３２】
図４（ｂ）は、Ｎｏ１２、Ｎｏ１５の配合の圧縮ゴム層３でＶリブ５を形成したＶリブドベルトＡについてトルク値を測定した結果を示すものであり、プロセスオイルの配合量を変量させたものである。そして図４（ｂ）にみられるように、プロセスオイルを増量することによって、ＷＥＴ時のトルク値が高くなり、ＷＥＴ時の伝達力を向上できることが確認される。
【００３３】
図５（ａ）は、Ｎｏ１〜Ｎｏ１２の配合の圧縮ゴム層３でＶリブ５を形成したＶリブドベルトＡについて、ＤＲＹ時のトルク値を測定し、ナイロン短繊維とアラミド短繊維の配合量と、ＤＲＹ時のトルク値との関係をグラフに示したものである。図５（ａ）にみられるように、アラミド短繊維の配合量の増加によってＤＲＹ時のトルク値の低下が大きく発生するが、ナイロン短繊維の配合量の増加によるＤＲＹ時のトルク値の低下はあまりみられない。従って、短繊維の配合量の増加によるＤＲＹ時のトルク値の低下はアラミド短繊維の配合が支配的であり、短繊維としてナイロン短繊維とアラミド短繊維を併用することは好ましくないことが確認される。
【００３４】
図５（ｂ）は、Ｎｏ１〜Ｎｏ１２の配合の圧縮ゴム層３でＶリブ５を形成したＶリブドベルトＡについて、ＷＥＴ時のトルク値を測定し、ナイロン短繊維とアラミド短繊維の配合量と、ＷＥＴ時のトルク値との関係をグラフに示したものである。図５（ｂ）にみられるように、アラミド短繊維の配合量の増加によってＷＥＴ時のトルク値は低下するが、ナイロン短繊維の配合量の増加によってＷＥＴ時のトルク値は上昇している。従って、短繊維の配合量の増加によるＷＥＴ時のトルク値の低下はアラミド短繊維の配合が支配的であり、短繊維としてナイロン短繊維とアラミド短繊維を併用することは好ましくないことが確認される。
【００３５】
図６は、Ｎｏ１〜Ｎｏ１２の配合の圧縮ゴム層３でＶリブ５を形成したＶリブドベルトＡについて、ＤＲＹ時のトルク値とＷＥＴ時のトルク値の差を計算し、ナイロン短繊維とアラミド短繊維の配合量と、ＤＲＹ−ＷＥＴのトルク差との関係をグラフに示したものである。図６にみられるように、短繊維の配合量の増加によってＤＲＹ−ＷＥＴのトルク差が小さくなることが確認される。
【００３６】
（実施例２）
Ｎｏ４、Ｎｏ５、Ｎｏ６、Ｎｏ７、Ｎｏ１１、Ｎｏ１６、Ｎｏ１８の配合の圧縮ゴム層３でＶリブ５を形成したＶリブドベルトＡを用い、自動車の直列四気筒２．０リッターエンジンで駆動される図７に示すような補機駆動機構に取り付けて、被水時の発音試験を行なった。図７において１３はエンジンによって駆動される直径１５５ｍｍのクランクプーリ、１６は発電機に接続された直径６２．５ｍｍの発電機プーリ、１４，１５，１７はそれぞれ直径１１５ｍｍ、１２８ｍｍ、１２０ｍｍの従動プーリ、１８は直径７６．２ｍｍのオートテンションプーリである。そして図７のロ矢印の箇所に２００ｃｃ／ｍｉｎの量で注水しながら、エンジン回転がアイドリング状態から一気にアクセルを踏み込んでエンジン回転数を急上昇させるレーシングアップと、アクセルの踏み込みを戻してエンジン回転数をアイドリング状態に戻すレーシングダウンとからなるレーシング操作を１０秒間隔で５回繰り返して行ない、ＶリブドベルトＡからの発音を聴感で判定した。
【００３７】
評価試験は、▲１▼新品の未走行ＶリブドベルトＡを用い、発電機４０Ａの負荷をかけた場合、▲２▼図７の補助駆動機構で発電機４０Ａの負荷をかけながらクランクプーリ１３を３０００ｒｐｍで回転駆動させて７２時間走行させた後の、７２時間劣化ＶリブドベルトＡを用い、発電機の負荷無しの場合、▲３▼７２時間劣化ＶリブドベルトＡを用い、発電機１０Ａ負荷の場合、▲４▼７２時間劣化ＶリブドベルトＡを用い、発電機２０Ａ負荷の場合、▲５▼７２時間劣化ＶリブドベルトＡを用い、発電機３０Ａ負荷の場合、▲６▼７２時間劣化ＶリブドベルトＡを用い、発電機４０Ａ負荷の場合についておこなった。そして表３に示すように発音の状態を「１」〜「５」で評価し、結果を表４に示す。
【００３８】
【表３】
【００３９】
【表４】
【００４０】
表４にみられるように、未走行のＶリブドベルトＡの場合には評価はいずれも「４」以上であり、問題はない。７２時間劣化のＶリブドベルトＡの場合には、Ｎｏ７及びＮｏ１６のものが発音が少ない。これはＮｏ７及びＮｏ１６のＶリブドベルトＡはＤＲＹ時とＷＥＴ時のトルク差が小さいことが影響していると考えることができる。
【００４１】
また、Ｎｏ７、Ｎｏ１１、Ｎｏ１６、Ｎｏ１８の配合の圧縮ゴム層３でＶリブ５を形成したＶリブドベルトＡについて、上記の発音試験で走行させる前に実施例１の方法でＤＲＹ時とＷＥＴ時のトルク値を測定し、また上記の▲６▼の発音試験で走行させた後に同様にＤＲＹ時とＷＥＴ時のトルク値を測定した。その結果を図８に示す。発音試験前後のトルク値を比較すると、Ｎｏ７及びＮｏ１６のものは、走行させることによってＷＥＴ時のトルク値が上昇しており、伝達力が向上していることが確認される。
【００４２】
（実施例３）
Ｎｏ７、Ｎｏ１１の配合の圧縮ゴム層３でＶリブ５を形成したＶリブドベルトＡを用い、図９に示すようなプーリ機構に取り付けて耐熱耐久寿命試験を行なった。図９において２０は直径１２０ｍｍの駆動プーリ、２１は直径１２０ｍｍの従動プーリ、２２は直径４５ｍｍのテンションプーリ、２３は直径７０ｍｍのアイドルプーリであり、１２０℃の雰囲気で、テンションプーリ２２で３９３Ｎの張力を掛けると共に従動プーリ２１に８．８ｋｗの荷重を作用させながら、駆動プーリ２０を４９００ｒｐｍの回転数で回転駆動させた。そしてＶリブドベルトＡのＶリブ５に亀裂が発生するまでの時間を測定した。結果を表５に示す。
【００４３】
【表５】
【００４４】
表５にみられるように、Ｎｏ７のように短繊維としてナイロン短繊維を単独で用いるほうが、Ｎｏ１１のようにアラミド短繊維とナイロン短繊維を併用するよりも耐熱耐久寿命が長い結果が得られることが確認される。
【００４５】
（実施例４）
Ｎｏ１６、Ｎｏ１８の配合の圧縮ゴム層３でＶリブ５を形成したＶリブドベルトＡを作製した。そして各ＶリブドベルトＡのＶリブ５の表面の顕微鏡写真（１５０倍）を撮った。図１０（ａ）にＮｏ１８の顕微鏡写真を、図１０（ｂ）にＮｏ１６の顕微鏡写真を示す。
【００４６】
図１０（ａ）（ｂ）にみられるように、短繊維としてナイロン短繊維を単独で用いるようにしたＮｏ１６のものは、短繊維としてアラミド短繊維とナイロン短繊維を併用したＮｏ１８のものに比べて、研削後のＶリブ５の表面にナイロン短繊維が扇状に広がり易くなっている。このために、Ｎｏ１６のものはＶリブ５とプーリとの間に水の膜が形成され難くなり、ＷＥＴ時の伝達力が高くなっていると考えられる。
【００４７】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１に係る伝動ベルトは、ベルト構成ゴム部の少なくとも一部に短繊維が混入された伝動ベルトにおいて、上記ゴムはヨウ素価が３以上４０未満のエチレン−プロピレン−ジエン系ゴムであり、上記短繊維はナイロン短繊維単独であると共に、その配合量がゴム１００質量部に対して２０〜５０質量部であることを特徴とするので、耐熱性や耐寒性に優れ、また被水時の伝達力を向上させることができると共に、被水時の異音発生を低減することができるものである。
【００４８】
また請求項２の発明は、請求項１において、前記ゴム中に、ゴム１００質量部に対してカーボンブラックが３０〜６０質量部含有されているので、被水時の伝達力を向上させることができるものである。
【００４９】
また請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記ゴム中に、ゴム１００質量部に対してプロセスオイルが４〜２０質量部含有されているので、被水時の伝達力を向上させることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｖリブドベルトの一例を示す一部破断斜視図である。
【図２】実施例１での伝達力測定試験の方法示す概略図である。
【図３】（ａ），（ｂ）はそれぞれ実施例１の試験の結果を示すグラフである。
【図４】（ａ），（ｂ）はそれぞれ実施例１の試験の結果を示すグラフである。
【図５】（ａ），（ｂ）はそれぞれ実施例１の試験の結果を示すグラフである。
【図６】実施例１の試験の結果を示すグラフである。
【図７】実施例２での発音試験の方法を示す概略図である。
【図８】実施例２の試験の結果を示すグラフである。
【図９】実施例３の耐熱耐久寿命試験の方法を示す概略図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）はぞれぞれ顕微鏡写真をプリントした図である。
【符号の説明】
１ 心線
２ 接着ゴム層
３ 圧縮ゴム層
４ 補強布
５ Ｖリブ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power transmission belt such as a V-ribbed belt for driving an auxiliary machine of an automobile.
[0002]
[Prior art]
In a power transmission belt such as a V-ribbed belt for driving an auxiliary machine of an automobile, it is common to mix short fibers to reinforce a rubber portion that comes into contact with a pulley. Aramid short fibers are mainly used as the short fibers (for example, see Patent Document 1). As described above, in the power transmission belt in which the aramid short fiber is blended in the rubber portion, when the V-rib is cut and polished, the aramid short fiber protrudes on the surface, and the contact area between the rubber portion and the pulley is reduced when the belt is driven, and the chatter is reduced. There is also an effect that generation of noise such as sound can be reduced.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-254782 A
[Problems to be solved by the invention]
However, when the aramid short fibers protrude from the surface of the rubber portion as described above, when the transmission belt is wet and wet, water is protruded between the transmission belt and the pulley due to the protrusion of the aramid short fibers. There is a problem in that the power transmission belt is liable to slip and the power transmission force is reduced.
[0005]
On the other hand, in the initial running of the transmission belt, the contact area between the rubber portion and the pulley is small due to the influence of the aramid short fibers projecting from the surface of the rubber portion, so that the power transmission force is not so large even in the DRY state where the transmission belt is not wetted. not big. As described above, the transmission belt in which the aramid short fiber is mixed in the rubber portion has a small difference in the transmission force between the time of DRY and the time of WET, and the generation of abnormal noise when wet is small. In other words, when the difference between the transmission force of the transmission belt at the time of DRY and the transmission force at the time of WET is large, the transmission force between the belt and the pulley becomes larger or smaller microscopically depending on the film thickness and the state of the water when it is wet. The transmission force changes when the belt travels, and the belt speed fluctuates due to this change, causing stick slip and generating abnormal noise. However, as described above, the transmission belt having a small difference in transmission force between DRY and WET is used. Thus, the occurrence of stick slip is small, and the occurrence of abnormal noise can be reduced.
[0006]
However, when the transmission belt is run for a long period of time, the aramid short fibers protruding from the surface of the rubber part are worn away and become stumps on the surface of the rubber part. The area of the rubber portion that comes into contact increases, and the transmission force during DRY increases. Therefore, at this time, there is a problem that the difference between the transmission force of the transmission belt at the time of DRY and the transmission force at the time of WET becomes large, and a stick slip occurs to easily generate abnormal noise.
[0007]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a power transmission belt that can improve the transmission power when wet and reduce the generation of abnormal noise when wet. It is assumed that.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The power transmission belt according to claim 1 of the present invention is a power transmission belt in which short fibers are mixed in at least a part of a rubber component of the belt, wherein the rubber is an ethylene-propylene-diene rubber having an iodine value of 3 or more and less than 40. The short fiber is a nylon short fiber alone, and its blending amount is 20 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of rubber.
[0009]
A second aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect, the rubber contains 30 to 60 parts by mass of carbon black based on 100 parts by mass of the rubber.
[0010]
The invention according to claim 3 is characterized in that, in claim 1 or 2, the rubber contains 4 to 20 parts by mass of process oil based on 100 parts by mass of rubber.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects, the transmission belt is a V-ribbed belt.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0013]
FIG. 1 shows a V-ribbed belt as an example of a power transmission belt, in which a core wire 1 is embedded in an adhesive rubber layer 2 along the longitudinal direction of the belt, a compression rubber layer 3 is laminated on the inner surface thereof, and The reinforcing cloth 4 is laminated. A plurality of rows of V-ribs 5 are formed along the longitudinal direction of the belt by subjecting the compressed rubber layer 3 to V-cut processing.
[0014]
Among the rubber parts constituting the belt in this manner, ethylene-propylene-diene rubber (hereinafter, referred to as EPDM) is used as the matrix rubber of the compressed rubber layer 3. EPDM has the property of being excellent in heat resistance and cold resistance, and can provide a transmission belt having high heat and cold resistance performance. The EPDM having an iodine value of 3 or more and less than 40 is used. When the iodine value is less than 3, the vulcanization of the rubber composition is insufficient, causing problems of abrasion and adhesion. When the iodine value is 40 or more, the scorch of the rubber composition becomes short and difficult to handle. And heat resistance deteriorates.
[0015]
Short fibers are mixed in the EPDM of the compressed rubber layer 3. In the present invention, only nylon short fibers are used as the short fibers. The fiber length of the nylon short fiber is preferably in the range of about 1 to 8 mm, and the thickness of the nylon short fiber is preferably 5 to 10 denier. Since aramid short fibers are generally 0.5 to 5 denier, nylon short fibers have a larger fiber diameter than aramid short fibers. The compounding amount of the nylon short fiber with respect to EPDM of the compressed rubber layer 3 is set to 20 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of EPDM. By setting the blending amount of nylon short fiber to 20 parts by mass or more, the difference in transmission power between the DRY and the WET of the transmission belt can be reduced, and the occurrence of stick slip is reduced and the generation of abnormal noise is reduced. That can be done. If the blending amount of the nylon short fibers exceeds 50 parts by mass, the dispersion of the nylon short fibers in EPDM becomes worse, and the rubber physical properties are reduced. Therefore, the blending amount of the nylon short fibers is set to 50 parts by mass or less. preferable. In the present invention, nylon means aliphatic polyamide, and examples thereof include 66 nylon and 6 nylon.
[0016]
Carbon black is blended in the EPDM of the compressed rubber layer 3, and the blending amount of the carbon black is preferably set in the range of 30 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the EPDM. By setting the blending amount of carbon black to 60 parts by mass or less, the rubber hardness of the V-rib 5 can be reduced, the adhesion of the V-rib 5 to the pulley can be increased, and the transmission force when wet can be improved. Things. When the compounding amount of carbon black is less than 30 parts by mass, the rubber strength of the V rib 5 is reduced and the wear resistance is reduced. Therefore, the compounding amount of carbon black is preferably set to 30 parts by mass or more.
[0017]
Further, a process oil such as a petroleum-based oil can be blended in the EPDM of the compressed rubber layer 3. Process oil acts as a plasticizer, can increase rubber flexibility and reduce rubber hardness, can increase the adhesion of the V-rib 5 to the pulley, and can improve the transmission force when wet. It is. The blending amount of the process oil is preferably set in the range of 4 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of EPDM. In order to improve the transmission power of the power transmission belt when it is wet, it is necessary to mix process oil in an amount of 4 parts by mass or more. And the cold work resistance of the V rib 5 may be reduced, and the life of the belt at low temperature running may be shortened. Conversely, if the blending amount of the process oil exceeds 20 parts by mass, the rubber strength of the V rib 5 decreases and the wear resistance decreases, so the blending amount of the process oil is preferably set to 20 parts by mass or less.
[0018]
As the matrix rubber of the adhesive rubber layer 2, in addition to the above-described EPDM, natural rubber, butyl rubber, styrene-butadiene rubber, chloroprene rubber, ethylene-propylene rubber, alkylated chlorosulfanated polyethylene, hydrogenated nitrile rubber, A mixed polymer of a hydrogenated nitrile rubber and a metal salt of an unsaturated carboxylic acid can be used. The adhesive rubber layer 2 may or may not include the nylon short fibers as described above.
[0019]
As the core wire 1 embedded in the adhesive rubber layer 2, a high-strength, low-elongation cord such as polyester fiber, aramid fiber, or glass fiber can be used. The core wire 1 is preferably subjected to an adhesive treatment for the purpose of improving the adhesiveness with rubber. Such an adhesive treatment can be performed by immersing the core wire 1 in a resorcinol-formalin-latex solution (RFL solution) and drying by heating.
[0020]
Further, as the reinforcing cloth 4, a cloth obtained by plain weaving, twill weaving, or satin weaving of cotton, polyester fiber, nylon fiber, or the like can be used. It is preferably used as a fiction coated rubberized canvas.
[0021]
Next, an example of a method for manufacturing a V-ribbed belt as shown in FIG. 1 will be described. First, the reinforcing cloth 4 is wound around the outer periphery of the cylindrical drum, and a rubber sheet for the adhesive rubber layer 2 is wound thereon, and then the core wire 1 is spirally wound thereon. Further, a rubber sheet for the compressed rubber layer 3 is wound thereon. Next, this is put into a vulcanizing drum and vulcanized to obtain a cylindrical vulcanized sleeve. Thereafter, while the vulcanizing sleeve is suspended and rotated between the driving roll and the driven roll, the V-groove is cut and polished by bringing the cutting wheel into contact with the compressed rubber layer 3 on the outer periphery of the vulcanizing sleeve. , V-ribs 5 are formed. Then, the vulcanized sleeve can be cut into a predetermined width so as to be cut into a circle, and the inner and outer peripheries can be turned over to finish as a V-ribbed belt.
[0022]
【Example】
Next, the present invention will be further described with reference to examples.
[0023]
(Example 1)
Short fibers, carbon black, and process oil were mixed with EPDM (iodine value 4) to prepare a rubber sheet for the compressed rubber layer 3. Here, nylon short fibers and aramid short fibers are used as short fibers, 66 nylon (fiber length 3 mm, fiber diameter 6 denier) is used as nylon short fibers, and Teijin Conex (fiber length 3 mm, Fiber diameter 2 denier) was used. A paraffin plasticizer was used as the process oil. Then, short fibers, carbon black, and process oil were blended at the blending amounts shown in Table 1 with respect to 100 parts by mass of EPDM, thereby producing a rubber sheet for the compressed rubber layer 3 having blends of No. 1 to No. 18.
[0024]
[Table 1]
[0025]
On the other hand, a rubber sheet for the adhesive rubber layer 2 was prepared with the composition shown in Table 2, and a cord of polyester fiber was used as the core wire 1 and a cotton canvas with rubber was used as the reinforcing cloth 4, respectively.
[0026]
[Table 2]
[0027]
Using these materials, a belt length of 1770 mm, a belt thickness of 4.3 mm, a number of V-ribs of 7, a side angle of the V-ribs of 40 °, and a height of the V-ribs of 2.0 mm were obtained by the method described above. A V-ribbed belt was manufactured.
[0028]
The V-ribbed belt A thus manufactured was suspended between a driving pulley 10 having a diameter of 80 mm and a driven pulley 11 having a diameter of 110 mm as shown in FIG. Then, while applying a tension of 340 N with the driven pulley 11, the drive pulley 10 is driven to rotate at a rotation speed of 2000 rpm, and the torque value at the time of DRY and the water at a location indicated by the arrow A with 60 cc / min of water are injected. The torque value at the time was measured. Here, at the time of DRY, the torque value of the drive pulley 11 when the drive pulley 11 and the V-ribbed belt A slip by 2% is measured, and at the time of WET, the torque value of the drive pulley 11 when almost all slip occurs. Was measured. The larger the torque value, the larger the transmission force.
[0029]
FIG. 3A shows the result of measuring the torque value of the V-ribbed belt A in which the V-rib 5 is formed by the compressed rubber layer 3 having the composition of No. 1, No. 4, No. 5, No. 6, No. 7, and No. And the amount of process oil are fixed, and only the nylon short fiber is used as the short fiber, and the amount is varied. FIG. 3B shows the results of measuring the torque value of the V-ribbed belt A in which the V-ribs 5 are formed by the compressed rubber layers 3 of No. 1, No. 2, and No. 3, and shows the mixing amount of carbon black and the process. The blending amount of oil was fixed, and the blending amount was varied using only aramid short fibers as short fibers.
[0030]
As shown in FIG. 3 (a), when nylon short fibers are independently compounded as short fibers, the torque value at the time of WET increases as the amount of the short fibers is increased, and the transmission force at the time of WET can be improved. It is confirmed. Further, as the blending amount of the nylon short fiber is increased, the difference between the torque value at the time of DRY and the time of WET becomes smaller, the difference of the transmission force at the time of DRY and the time of WET becomes smaller, and it is possible to reduce occurrence of abnormal noise due to stick slip. It is confirmed. The graph in FIG. 3A shows that it is necessary to set the blending amount of nylon short fibers to 20 phr or more in order to improve the transmission power at the time of WET and reduce the generation of abnormal noise at the time of WET. be able to. On the other hand, when aramid staple fiber is used alone as the staple fiber, as shown in FIG. 3 (b), the torque value becomes smaller at both the time of DRY and the time of WET, and the transmission force is reduced. .
[0031]
FIG. 4 (a) shows the result of measuring the torque value of the V-ribbed belt A in which the V-rib 5 is formed with the compression rubber layer 3 of the combination of No. 7, No. 10, No. 14, and No. It is a variable. Then, as shown in FIG. 4A, it is confirmed that by reducing the amount of carbon black, the torque value at the time of WET is increased, and the transmission force at the time of WET can be improved.
[0032]
FIG. 4B shows the result of measuring the torque value of the V-ribbed belt A in which the V-ribs 5 are formed by the compressed rubber layers 3 of No. 12 and No. 15, in which the amount of the process oil is varied. It is. Then, as shown in FIG. 4B, it is confirmed that by increasing the amount of the process oil, the torque value at the time of WET increases, and the transmission force at the time of WET can be improved.
[0033]
FIG. 5A shows the measured value of the torque at the time of DRY for the V-ribbed belt A in which the V-ribs 5 are formed by the compressed rubber layers 3 of No. 1 to No. 12, and shows the mixing amount of the nylon short fiber and the aramid short fiber; The graph shows the relationship with the torque value at the time of DRY. As shown in FIG. 5 (a), the decrease in the torque value at the time of DRY greatly occurs due to the increase in the amount of the aramid short fibers, but the decrease in the torque value at the time of DRY due to the increase in the amount of the nylon short fibers does not increase. Not much. Therefore, the decrease in the torque value at the time of DRY due to the increase in the blending amount of the short fibers is dominated by the blending of the aramid short fibers, and it has been confirmed that it is not preferable to use both nylon short fibers and aramid short fibers as the short fibers. You.
[0034]
FIG. 5 (b) shows the measured torque value at the time of WET for the V-ribbed belt A in which the V-ribs 5 are formed by the compressed rubber layers 3 of No. 1 to No. 12, and shows the blending amount of nylon short fiber and aramid short fiber; The graph shows the relationship with the torque value at the time of WET. As shown in FIG. 5B, the torque value at the time of WET decreases with an increase in the amount of the aramid short fibers, but the torque value at the time of WET increases with an increase in the amount of the nylon short fibers. Therefore, the decrease in the torque value at the time of WET due to the increase in the blending amount of short fibers is dominated by the blending of aramid short fibers, and it has been confirmed that it is not preferable to use nylon short fibers and aramid short fibers as short fibers. You.
[0035]
FIG. 6 shows the calculation of the difference between the torque value at the time of DRY and the torque value at the time of WET for the V-ribbed belt A in which the V-rib 5 is formed by the compressed rubber layer 3 of No. 1 to No. 12, and the nylon short fiber and the aramid short fiber. Is a graph showing the relationship between the blending amount of DRY-WET and the difference in DRY-WET torque. As can be seen from FIG. 6, it is confirmed that the DRY-WET torque difference decreases with an increase in the blending amount of the short fibers.
[0036]
(Example 2)
FIG. 7 shows a V-ribbed belt A having a V-rib 5 formed of a compressed rubber layer 3 having a composition of No. 4, No. 5, No. 6, No. 7, No. 11, No. 16, and No. 18 driven by an in-line four-cylinder 2.0-liter engine of an automobile. Attached to the accessory drive mechanism shown below, a sounding test was performed when wet. In FIG. 7, 13 is a crank pulley having a diameter of 155 mm driven by the engine, 16 is a generator pulley having a diameter of 62.5 mm connected to the generator, 14, 15, and 17 are driven pulleys having diameters of 115 mm, 128 mm, and 120 mm, respectively. Reference numeral 18 denotes an auto tension pulley having a diameter of 76.2 mm. Then, while injecting water at a rate of 200 cc / min into the location indicated by the arrow B in FIG. 7, the engine speed depresses the accelerator at once from the idling state to rapidly increase the engine speed, and the engine speed is increased by returning the accelerator depression. The racing operation consisting of the racing down to return to the idling state was repeated 5 times at intervals of 10 seconds, and the sound generation from the V-ribbed belt A was judged by hearing.
[0037]
The evaluation test was carried out in the following manner: (1) when a new untraveled V-ribbed belt A was used and the load of the generator 40A was applied, and (2) the crank pulley 13 was moved to 3000 rpm while the load of the generator 40A was applied by the auxiliary drive mechanism shown in FIG. Using the 72-hour degraded V-ribbed belt A after running for 72 hours by rotating at, and without a load on the generator, {circle around (3)} using the 72-hour degraded V-ribbed belt A and ▲ on the generator 10A load 4) Using a 72-hour deteriorated V-ribbed belt A and using a generator 20A load, (5) using a 72-hour deteriorated V-ribbed belt A, and (6) Using a 72-hour deteriorated V-ribbed belt A to generate power. This was performed for the case of the load of the machine 40A. Then, as shown in Table 3, the pronunciation state was evaluated from "1" to "5", and the results are shown in Table 4.
[0038]
[Table 3]
[0039]
[Table 4]
[0040]
As can be seen from Table 4, in the case of the V-ribbed belt A which has not traveled, the evaluation was "4" or more in all cases, and there was no problem. In the case of the V-ribbed belt A deteriorated for 72 hours, those of No. 7 and No. 16 emit less sound. This can be considered to be due to the fact that the No. 7 and No. 16 V-ribbed belts A have a small torque difference between DRY and WET.
[0041]
Also, before running in the above-mentioned sound generation test, the torque at the time of DRY and the time of WET for the V-ribbed belt A in which the V-rib 5 is formed by the compressed rubber layer 3 having the combination of No. 7, No. 11, No. 16 and No. The values were measured, and after running in the above sound generation test (6), the torque values at the time of DRY and at the time of WET were similarly measured. FIG. 8 shows the result. Comparing the torque values before and after the sounding test, it is confirmed that the torque values at No. 7 and No. 16 at the time of WET are increased by running, and the transmission force is improved.
[0042]
(Example 3)
Using a V-ribbed belt A in which the V-ribs 5 were formed with the compressed rubber layers 3 of No. 7 and No. 11 and attached to a pulley mechanism as shown in FIG. 9, a heat resistance durability test was performed. In FIG. 9, reference numeral 20 denotes a drive pulley having a diameter of 120 mm, reference numeral 21 denotes a driven pulley having a diameter of 120 mm, reference numeral 22 denotes a tension pulley having a diameter of 45 mm, reference numeral 23 denotes an idle pulley having a diameter of 70 mm. , And applying a load of 8.8 kw to the driven pulley 21 while rotating the driving pulley 20 at a rotation speed of 4900 rpm. Then, the time until cracking occurred in the V-rib 5 of the V-ribbed belt A was measured. Table 5 shows the results.
[0043]
[Table 5]
[0044]
As can be seen from Table 5, the use of nylon short fibers alone as the short fibers as in No. 7 results in a longer heat and durability life than the combined use of aramid short fibers and nylon short fibers as in No. 11. Is confirmed.
[0045]
(Example 4)
A V-ribbed belt A in which the V-ribs 5 were formed with the compressed rubber layers 3 of No. 16 and No. 18 was produced. Then, a microscope photograph (150 times) of the surface of the V-rib 5 of each V-ribbed belt A was taken. FIG. 10A shows a micrograph of No. 18 and FIG. 10B shows a micrograph of No. 16.
[0046]
As shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), No. 16 in which nylon short fibers are used alone as short fibers is compared with No. 18 in which aramid short fibers and nylon short fibers are used in combination as short fibers. As a result, nylon short fibers can easily spread in a fan shape on the surface of the V-rib 5 after grinding. For this reason, in the case of No. 16, it is considered that a water film is hardly formed between the V rib 5 and the pulley, and the transmission force at the time of WET is considered to be high.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, the power transmission belt according to claim 1 of the present invention is a power transmission belt in which short fibers are mixed into at least a part of a rubber component of the belt, wherein the rubber has an iodine value of 3 or more and less than 40. It is a diene rubber, and the short fiber is a nylon short fiber alone, and its compounding amount is 20 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of rubber, so that it is excellent in heat resistance and cold resistance. In addition, it is possible to improve the transmission power when being wet and reduce the occurrence of abnormal noise when being wet.
[0048]
According to the invention of claim 2, in claim 1, the rubber contains 30 to 60 parts by mass of carbon black with respect to 100 parts by mass of rubber, so that the transmission power at the time of being wetted can be improved. You can do it.
[0049]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, since the rubber contains 4 to 20 parts by mass of a process oil with respect to 100 parts by mass of the rubber, the transmission power when wet is improved. Is what you can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing an example of a V-ribbed belt.
FIG. 2 is a schematic view showing a method of a transmission force measurement test in Example 1.
3 (a) and 3 (b) are graphs each showing the results of the test of Example 1. FIG.
FIGS. 4A and 4B are graphs each showing a result of a test of Example 1. FIGS.
FIGS. 5A and 5B are graphs showing the results of the test of Example 1, respectively.
FIG. 6 is a graph showing the results of the test of Example 1.
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a method of a sound test in Example 2.
FIG. 8 is a graph showing the results of the test of Example 2.
FIG. 9 is a schematic view showing a method of a heat resistance and durability life test of Example 3.
FIGS. 10A and 10B are diagrams in which micrographs are printed, respectively.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Core wire 2 Adhesive rubber layer 3 Compressed rubber layer 4 Reinforcement cloth 5 V rib
