【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は歯付ベルトに係り、特に高負荷伝動用ベルトとして用いられる歯付ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用エンジンのカム軸、インジェクションポンプ、オイルポンプ、ウォーターポンプ等を駆動する歯付ベルトは、エンジンの高出力化に伴うベルト負荷の増大並びにエンジンルームのコンパクト化に伴い、使用条件がより一層厳しくなり、更なる耐久性の向上が求められている。なかでもディーゼルエンジンに用いられる歯付ベルトは、通常のガソリンエンジンで用いられる歯付ベルトよりもベルト有効張力が高いことが要求されている。
【０００３】
上述の如き歯付ベルトの高負荷化、高張力化に伴って、ベルトを架掛するプーリ軸に撓みが発生し、ベルトが片寄り走行することがあった。片寄り走行したベルトは、プーリフランジ等との摩擦によるベルト側面の異常摩耗及び側面の損傷による切断、歯欠けが発生し易いといった問題が指摘されている。
【０００４】
このようなベルトの側面摩耗及び歯欠け等の損傷に対し、プーリ歯と噛み合う歯付ベルト表面の歯布材料に摩擦係数低減作用のあるフッ素樹脂や層状のグラファイト等を添加した処理を施すことがなされている。これによりベルト歯部の摩擦係数を低下させることが可能となったが、背面ゴムとプーリに働くスラスト力によって、ベルト側面が破損するといった問題が残されていた。そこでベルト背面を滑り易くしてスラスト力を減じるべく、背面に帆布を積層したり、背部を短繊維や減摩材を配合したゴムで構成するなどの試みがなされている。（例えば特許文献１参照）
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１５５９９８
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、短繊維や減摩材を配合したゴム配合物は、加工性が著しく劣るため、ゴムを歯型に押し込む際にコード間をゴム配合物が通り抜けられず、歯形状が充分に出にくいなどの問題があった。また背面に帆布を積層した歯付ベルトでは、背面の厚みを精度よく均一にすることが難しく、不均一な厚みのベルトを駆動させると、背面に接触するプーリが大きく振れ、破損することがあった。更に帆布として織物を用いた場合は、伸縮性に乏しく、ベルトの柔軟性が損なわれるといった問題もあった。
【０００７】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、歯付ベルトの背部に編布を積層するとともに背表面に編布が露出するよう構成することにより、走行時に接触するアイドラープーリ、テンショナープーリとの摩擦係数を低減し、ベルト側面の摩耗及び損傷を抑制するとともに柔軟性に優れた歯付ベルトを提供すること、並びに前記歯付ベルトの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、請求項１記載の発明は、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、上記歯部の表面に歯布を被覆した歯付ベルトにおいて、背部は編布が積層されるとともに、背面は研磨面であって表面に編布が露出するよう構成されていることを特徴とする。歯付ベルトの背面を編布が露出した構成とすることにより、ベルト背面と接触するアイドラー又はテンショナープーリ表面との摩擦係数を低減させてスラスト力を低下せしめ、ベルト側面と走行中接触するプーリフランジとの摩擦時の応力を緩和し、ベルト側面の摩耗、損傷を防ぐことができる。また編布は伸縮性に優れることから、ベルトの屈曲性に影響を及ぼさないといった利点もある。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の歯付ベルトにあって、背面に編布が６０％以上露出していることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、歯付ベルトの製造方法にあって、（イ）金型に歯布を巻き付け、心線をスパイラルに巻き付け、その上に未加硫ゴムシートを巻装した後、編布を被せ、更に未加硫ゴムシートを巻きつけて未加硫ベルトスリーブを形成する工程、（ロ）未加硫スリーブを加圧加熱して、加硫ベルトスリーブを形成する工程、（ハ）ベルト背面を一定厚みに研磨し、表面に編布を露出させる工程、（ニ）加硫スリーブを一定幅にカットする工程、を含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の歯付ベルトの製造方法において、（ハ）工程は、ベルト背面を一定厚みに研磨し、表面に編布を６０％以上露出させる工程であることを特徴とする。
【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。
図１は本実施形態に係る歯付ベルト１の断面斜視図であり、歯付ベルト１は長手方向に沿って所定間隔で配置した複数の歯部２と、該歯部２と連続する背部４と、背部４に埋設された心線３と、歯部２の表面に被覆された歯布５を有している。そして背部４には編布６が積層されるとともに、背面７は研磨面であって編布６が露出するよう構成されている。
【００１３】
ベルト本体に埋設される心線３には制限はなく、一般にはガラス心線及びアラミド心線が使用される。また、ポリベンゾオキサゾール、ポリパラフェニレンナフタレート、ポリエステル、ポリアリレート、アクリル、カーボン、スチールを組成とする撚コードの何れでも使用できる。ガラス心線の組成はＥガラス、Ｓガラス（高強度ガラス）何れでも良く、フィラメントの太さ及びフィラメントの集束本数及びストランド本数に制限されない。また、接着処理剤及び屈曲時のガラスフィラメントの保護材として使用されるサイジング剤、レゾルシン−ホルムアルデヒドラテックス液（ＲＦＬ液）、オーバーコート剤等にも制限されない。一方、アラミド心線においても、材質の分子構造の違いや心線構成及びフィラメントの大きさや接着処理剤の違いによっても制限されない。他の組成からなる心線の撚コードについても同様に特別の制限はない。
【００１４】
背部４と歯部２はゴム層で形成されるものであり、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン（ＡＣＳＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴムに不飽和カルボン酸金属塩を配合したもの、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）などから選ばれるゴムを単独で或いはブレンドして用いることができる。或いはこれらのゴムの他にポリウレタンゴムを用いて形成することも可能である。なかでも、歯付ベルトの場合は、耐熱老化性の改善されたゴムを用いることが望ましく、水素化ニトリルゴムの場合は水素添加率が８０％以上、耐熱性及び耐オゾン性の特性を発揮するためには更に好ましくは９０％以上が良い。水素添加率８０％未満の水素化ニトリルゴムは耐熱性や耐オゾン性が極度に低下する。
【００１５】
そして、上記ゴムには、カーボンブラックのような補強剤、充填剤、軟化剤、老化防止剤、加硫助剤、硫黄あるいは有機過酸化物のような加硫剤等が添加混合される。架橋剤として有機化酸化物を配合した場合、所定のモジュラス（引張弾性率）や切断伸度を確保するためには、ポリマー成分１００質量部に対して有機過酸化物を０．２〜１０質量部配合して架橋することが必要である。有機過酸化物は特に制限されるものではないが、具体的には、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、１，１−ｔ−ブチルペロキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、２，５−ジ−メチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）ヘキサン、２，５−ジ−メチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）ヘキサン−３、ビス（ｔ−ブチルペロキシジ−イソプロピル）ベンゼン、２，５−ジ−メチル−２，５−ジ（ベンゾイルペロキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルペロキシベンゾアート、ｔ−ブチルペロキシ−２−エチル−ヘキシルカーボネート等を使用することができる。またこのような有機過酸化物の他に、金属酸化物、硫黄化合物、オキシムニトロソ化合物や、モノマー類、ポリマー類で共架橋剤として一般に使用されるものなどを適量添加しても差し支えない。
【００１６】
歯布５は、織物、編物、不織布等から選択される基布である。歯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、アラミド等の有機繊維が挙げられ、それらを平織、綾織、朱子織等に織成した織物を用いることが好ましい。
【００１７】
繊維の形態としては、紡績糸、マルチフィラメント糸、モノフィラメント糸等限定するものではないが、構成糸にモノフィラメント糸を用いて経糸と緯糸の交差による凹凸を大きくし、表面摩擦係数を低下させると、良好な耐摩耗性、耐歯欠け性を示す。この場合、経糸にモノフィラメント糸を使用すると、緯糸方向の収縮性に影響を与えることはない。それ以外にも、織密度を低くしたり、径が太い繊維を用いるのも表面摩擦係数を低下させるのには有効な手段である。
【００１８】
尚、公知技術として用いられている圧入方式による成形の際には、基布の緯糸方向に収縮性が要求されるため、ベルト本体の長手方向に沿う緯糸には捲縮加工された６ナイロン又は６６ナイロン、またウレタン系弾性糸と撚り合わせた複合糸が汎用的に用いられる。他に具体的な緯糸の構成としては、パラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸、メタ系アラミド繊維からなる紡績糸、そしてウレタン弾性糸の３種の糸を合撚したものがある。更に別の具体的な緯糸構成としては、パラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸、脂肪族繊維糸（６ナイロン、６６ナイロン、ポリエステル、ポリビニルアルコール等）、そしてウレタン弾性糸の３種の糸を合撚したものであってもよい。歯布に明確な融点のないアラミド繊維を使用した場合、摩耗粉がプーリ表面に固着することがないため、ベルト歯部の摩耗を促進させることがない。
また、歯布５の経糸として具体的には、パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維からなるアラミド繊維のフィラメント糸、６ナイロン、６．６ナイロン、１２ナイロン等のポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリエステル等のフィラメント糸などがある。
【００１９】
上記歯布５はＲＦＬ液、イソシアネート溶液あるいはエポキシ溶液によって処理される。また公知技術に従ってＲＦＬ液に浸漬後、未加硫ゴムを歯布５に擦り込むフリクションを行ったり、またＲＦＬ液に浸漬後、ゴムを溶剤に溶かしたソーキング液に浸漬処理することもできるが、ＲＦＬ液のみで接着処理を行なってもよい。
【００２０】
ＲＦＬ液はレゾルシンとホルムアルデヒドの初期縮合物とゴムラテックスとを混合したものであり、レゾルシンとホルムアルデヒドのモル比は１：０．５〜３にすることが接着力を高める上で好適である。また、レゾルシンとホルムアルデヒドの初期縮合物は、これをラテックスのゴム分１００重量部に対してその樹脂分が１０〜１００重量部になるようにラテックスと混合した上、全固形分濃度が５〜４０％濃度になるように調節される。尚、ＲＦＬ液には適宜カーボンブラック液を混合して処理反を黒染めしたり、公知の界面活性剤を０．１〜５．０重量％加えてもよい。
また、上記ラテックスとしては、スチレン−ブタジエン−ビニルピリジン三元共重合体、クロロスルホン化ポリエチレン、水素化ニトリルゴム、エピクロルヒドリン、天然ゴム、ＳＢＲ、クロロプレンゴム、オレフィン−ビニルエステル共重合体、ＥＰＤＭ等のラテックスが挙げられる。
【００２１】
編布６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、好ましくはポリアミド、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、アラミド等の有機繊維が挙げられ、太さが１０〜４０番手のスパン糸が適当である。なかでも６ナイロン、６．６ナイロンなどゴムと良接着する繊維が好ましく、他にはアラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維などの高強力、高弾性繊維が好ましく用いられる。
【００２２】
編布５の構成は、平編、ゴム編、ガータ編などの緯編、トリコット、コード、アトラスなどの経編、またこれらを応用した編構成でもよい。編布の形状としては、平面形状、円筒形状など制限されず、また編地は表目と裏目どちらがベルト本体の被着面となってもよい。尚、編目構造はウェール密度が５０〜７０ｓｈｏｔ／５ｃｍ、コース密度５０〜７０ｓｈｏｔ／５ｃｍとなるよう構成されることが好ましい。編目が適度に広いものを用いることでベルト本体との接着性が高まり、背面走行においても容易に剥離することがない。また編布は背面研磨時に擦り切れたりすることがないよう適度な厚みを有することが好ましく、具体的には０．３ｍｍ以上であることが望ましい。
【００２３】
上記編布６に接着処理を施す場合は、例えばＲＦＬ液で浸漬処理したり、未加硫ゴムを擦り込むフリクションを行ったり、或いはゴムを溶剤に溶かしたソーキング液に浸漬処理するなどの手法がある。これらの処理は単独に限らず、併用して行ってもよい。尚、下述する歯付ベルトの製造方法においては、加熱・加圧工程で編布の上に巻き付けた未加硫ゴムシートが編布に含浸されることから、接着処理を必須とはしなくとも良い。
【００２４】
また、背面は編布６が露出するよう構成されている。図１においては、編布６の表面の一部にゴムが被覆された状態であるが、このゴム配合物としては上述の如きゴムが使用可能であり、歯部２や背部４を構成するゴムと同一配合であってもよい。尚、編布６が表面に露出する割合としては、編布６の表面にゴムが全く被覆されていない状態を１００とした時、その６０％を超える表面積が露出した状態、好ましくは８０％を超える表面積が露出している状態にすることが摩擦低減効果を顕著に発現させる上で好ましい。
【００２５】
このような歯付ベルトの製造方法としては、例えば圧入成形方法によって作製される。即ち、図２に示されるように、形成される歯付ベルトの歯部に対応した溝部１１を外周に有する円筒状のモールド１０に、歯布５を形成する帆布２５を巻き付けた後、心線３となるロープ２３をらせん状に巻付け、その上に歯部２及び背部４を形成する未加硫ゴムシート２２を巻き付ける。その上に編布２６を被せ、更に未加硫ゴムシート２７を巻きつけて、未加硫ベルトスリーブを形成する。先の未加硫ゴムシート２２と後の未加硫ゴムシート２７の配合は所望に応じて選択されるが同一配合であっても良く、未加硫ゴムシート２７の厚みは０．５〜１．０ｃｍとすることが好ましい。厚みが薄すぎるとゴムシートを作製することが困難であり、厚すぎると研磨により編布を露出させるのに時間がかかるため好ましくない。未加硫ゴムシート２２と未加硫ゴムシート２７の厚みの比は限定されるものではないが２：１〜５：１の割合に設定される。
【００２６】
そして、モールド１０を加硫缶内に移し、加硫することにより、加硫ベルトスリーブを形成した状態を図３に示す。未加硫ベルトスリーブを加熱・加圧することによって、未加硫ゴムシート２２の一部はモールド溝部１１に圧入されて歯部２を形成するとともに、背部４を形成する。また最外層を形成する未加硫ゴムシート２７の一部は、編布に含浸されるとともに、編布の編目を通じて背部８まで到達して編布とベルト本体との接着を強固ならしめる。得られたスリーブ状の成形体の背面ゴム層８を研磨して厚みを均一にするとともに、背表面に編布が露出した状態とし、所定の幅に従ってカッターで輪切りにすることにより個々の歯付ベルトが得られる。表面の厚みを一定とすることで接触するプーリの振れを抑制でき、しかも表面に編布の大部分を露出させることで表面摩擦係数の低減効果がある。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明を実施例にて詳細に説明する。
実施例１、比較例１〜４
心線として、素線径約９μｍのガラス繊維フィラメントを６０００本束ねてストランドに形成し、このストランドを表１に示す配合のＲＦＬ液に浸漬して２００°Ｃで２分間乾燥した後に、下撚り１２．０回／１０ｃｍ、上撚り８．０回／１０ｃｍの撚り数で撚った直径約１．０ｍｍのコードを準備した。このＲＦＬ処理を施したコードを表２に示すオーバーコート液に浸漬、乾燥させて、心線となるガラス繊維コードを作製した。
【００２８】
つぎに歯布として、経糸（Ｎｙｌｏｎ６．６ １４０ｄ／１）及び緯糸（Ｎｙｌｏｎ６．６ １４０ｄ／３，ウレタン弾性糸 １１０ｄ／１）を用いて製織した綾織帆布を準備し、この帆布を表１の配合のＲＦＬ液に浸漬した後、１５０°Ｃで４分間乾燥したものを準備した。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
【表３】
【００３２】
実施例１
ウェール密度が５５ｓｈｏｔ／５ｃｍ；２０ｓ／１、コース密度が５０ｓｈｏｔ／５ｃｍ；２０ｓ／１の構成を有する丸編アラミド編布を、表２に示すゴム糊で接着処理したものを準備した。
そして前述の歯布を経糸がベルトの幅方向に沿うように、緯糸を周方向としたエンドレスの筒状にして金型にセットし、帆布上に上記心線を交互に１．０ｍｍピッチで配置するように巻き付け、この上から表３に示すゴム組成物からなるゴムシートを巻き付けた。更にこのシート上に前記編布を被せた後、表３の配合を用いたゴムシートを巻き付けて、未加硫ベルトスリーブを作製し、これを加圧・加硫することによって、スリーブ状の成形品を作製した。背面を研磨して厚みを均一とした後、これを所定幅に切断することによって、ベルト幅１９．０ｍｍ、歯ピッチ８．０ｍｍ、歯数１０５の歯付ベルトを得た。尚、背面は編布が８０％露出していた。
【００３３】
比較例１
前述の歯布を経糸がベルトの幅方向に沿うように、緯糸を周方向としたエンドレスの筒状にして金型にセットし、帆布上に上記心線を交互に１．０ｍｍピッチで配置するように巻き付け、この上から表３に示すゴム組成物からなるゴムシートを巻き付け、加圧・加硫することによって、スリーブ状の成形品を作製した。背面を研磨して厚みを均一とした後、これを所定幅に切断することによって、ベルト幅１９．０ｍｍ、歯ピッチ８．０ｍｍ、歯数１０５の歯付ベルトを得た。
【００３４】
比較例２
前述の歯布を経糸がベルトの幅方向に沿うように、緯糸を周方向としたエンドレスの筒状にして金型にセットし、帆布上に上記心線を交互に１．０ｍｍピッチで配置するように巻き付けた。そしてこの上から表３に示すゴム組成物１００質量部に対してパラ系アラミド短繊維を２０質量部添加した配合を有するゴムシートを巻き付け、加圧・加硫することによって、スリーブ状の成形品を作製した。背面を研磨して厚みを均一とした後、これを所定幅に切断することによって、ベルト幅１９．０ｍｍ、歯ピッチ８．０ｍｍ、歯数１０５の歯付ベルトを得た。そして以下の性能について試験した。
【００３５】
比較例３
前述の歯布を経糸がベルトの幅方向に沿うように、緯糸を周方向としたエンドレスの筒状にして金型にセットし、帆布上に上記心線を交互に１．０ｍｍピッチで配置するように巻き付け、この上から表３に示すゴム組成物からなるゴムシートを巻き付けた。更にこのシート上に前記歯布と同構成を有する背面帆布を巻き付けた積層体を加圧・加硫することによって、スリーブ状の成形品を作製し、これを所定幅に切断することによって、ベルト幅１９．０ｍｍ、歯ピッチ８．０ｍｍ、歯数１０５の歯付ベルトを得た。
【００３６】
比較例４
前述の歯布を経糸がベルトの幅方向に沿うように、緯糸を周方向としたエンドレスの筒状にして金型にセットし、帆布上に上記心線を交互に１．０ｍｍピッチで配置するように巻き付け、この上から表３に示すゴム組成物からなるゴムシートを巻き付けた。更にこのシート上に実施例１と同様の編布を被せた後、表３の配合を用いたゴムシートを巻き付けて、未加硫ベルトスリーブを作製し、これを加圧・加硫することによって、スリーブ状の成形品を作製した。これを所定幅に切断することによって、ベルト幅１９．０ｍｍ、歯ピッチ８．０ｍｍ、歯数１０５の歯付ベルトを得た。尚、ベルト背面は編布が露出しておらず、ゴム層が全面に被覆された状態であった。
【００３７】
得られた各歯付ベルトについて、目視にてその出歯性を評価した。またベルト耐久試験として、歯付ベルトを駆動側プーリ（２１歯）、従動側プーリ（４２歯）に懸架し、この歯付ベルトの背面にテンションプーリ（直径５２ｍｍ）を当接させた状態で、雰囲気温度１２０℃、駆動プーリ側の回転数７，２００ｒｐｍ、ベルト張力３００ｋｇｆで８００時間走行試験し、ベルト寿命と故障形態を調査した。これらの結果を表４に示す。
【００３８】
【表４】
【００３９】
この結果より、実施例ではベルトの出歯性が良好で、走行試験においては歯部の磨耗は見られたものの、ベルトの端面部損傷はなく耐久性の向上が見られた。一方、比較例１では出歯性は良好なものの、背面部が補強されていないため、ベルト端面部の損傷が見られた。比較例２では短繊維を配合したゴム組成物を用いたために加工性が著しく劣り、出歯性が不良となって走行試験は実施できなかった。比較例３では、背面部が研磨されていないために厚み精度が悪く、走行試験において背面部に当接するオートテンショナーが破損するといった不具合があった。また比較例４では、編布が積層されているが、背面が研磨されていないため厚みが均一でなく、しかも背表面に編布が露出した構成となっていないため摩擦係数を低減できず、背面に当接するテンショナーに故障が発生した。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本願請求項記載の発明では、歯付ベルトの背部に編布を積層し、背面は研磨面であって表面に編布を露出させることにより、ベルトレイアウト上でベルト背面と接触するアイドラー又はテンショナープーリ表面との摩擦係数を低減させてスラスト力を低下させる。これによりベルト側面と走行中接触するプーリフランジとの摩擦時の応力が緩和されて、ベルト側面の摩耗、損傷を防ぎ、耐久性を向上させるという優れた効果がある。また前記構成を有する歯付ベルトは背面を研磨することが可能であり、研磨により厚みを均一となったベルトは背面に接触するアイドラー又はテンショナープーリなどの損傷を防止できるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る歯付ベルトの斜視図である。
【図２】本発明に係る歯付ベルトの製造方法において、未加硫ベルトスリーブをモールド上に形成した状態を示す図である。
【図３】本発明に係る歯付ベルトの製造方法において、加硫ベルトスリーブをモールド上に形成した状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 歯付ベルト
２ 歯部
３ 心線
４ 背部
５ 歯布
６ 編布
７ 背面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a toothed belt, and more particularly to a toothed belt used as a high load transmission belt.
[0002]
[Prior art]
Toothed belts that drive camshafts, injection pumps, oil pumps, water pumps, etc. of automotive engines have been subjected to more severe operating conditions due to the increased belt load associated with higher engine output and the more compact engine room. Therefore, further improvement in durability is required. Above all, a toothed belt used for a diesel engine is required to have a higher effective belt tension than a toothed belt used for a normal gasoline engine.
[0003]
With the increase in load and tension of the toothed belt as described above, the pulley shaft on which the belt is hung may bend, and the belt may run in one side. It has been pointed out that the belt that has moved in one direction tends to cause abnormal wear on the side surface of the belt due to friction with a pulley flange or the like, and cutting and chipping due to damage to the side surface.
[0004]
For such damages such as side wear of the belt and chipping, it is possible to apply a treatment in which a fluororesin or a laminar graphite having a friction coefficient reducing effect is added to the tooth cloth material on the surface of the toothed belt meshing with the pulley teeth. Has been done. As a result, the friction coefficient of the belt teeth can be reduced, but there has been a problem that the side surface of the belt is damaged by the thrust force acting on the back rubber and the pulley. In order to reduce the thrust force by making the back of the belt slippery, attempts have been made to stack a canvas on the back, or to form the back with rubber containing short fibers or an antifriction material. (For example, see Patent Document 1)
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-155998
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, rubber compounds containing short fibers and lubricating materials are extremely poor in processability, so when the rubber is pushed into the tooth mold, the rubber compound cannot pass between the cords, making it difficult for the tooth shape to appear sufficiently. There was a problem. Also, in the case of a toothed belt in which canvas is laminated on the back side, it is difficult to make the thickness of the back side uniform with high accuracy.Driving a belt of non-uniform thickness may cause the pulley contacting the back side to swing greatly and break. Was. Further, when a woven fabric is used as the canvas, there is a problem that the stretchability is poor and the flexibility of the belt is impaired.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and includes an idler pulley and a tensioner pulley that are brought into contact with each other during traveling by laminating a knitted fabric on the back of a toothed belt and exposing the knitted fabric on the back surface. It is an object of the present invention to provide a toothed belt which has a low coefficient of friction, suppresses wear and damage on the side surface of the belt, and has excellent flexibility, and a method for manufacturing the toothed belt.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In other words, the invention according to claim 1 has a plurality of teeth arranged at predetermined intervals along the length direction, and a back having a core wire embedded therein, and the surface of the teeth is covered with a tooth cloth. The attached belt is characterized in that a knitted fabric is laminated on the back portion, the back surface is a polished surface, and the knitted fabric is exposed on the surface. The knitted fabric is exposed on the back side of the toothed belt to reduce the coefficient of friction with the idler or tensioner pulley surface that comes in contact with the back side of the belt to reduce the thrust force, and pulley flanges that come into contact with the side of the belt during running. The stress at the time of friction with the belt can be relieved, and the abrasion and damage of the side surface of the belt can be prevented. Further, since the knitted fabric is excellent in elasticity, there is an advantage that it does not affect the flexibility of the belt.
[0009]
The invention according to claim 2 is the toothed belt according to claim 1, wherein 60% or more of the knitted fabric is exposed on the back surface.
[0010]
The invention according to claim 3 is a method for manufacturing a toothed belt, wherein (a) a tooth cloth is wound around a mold, a core wire is spirally wound, and an unvulcanized rubber sheet is wound thereon. Covering the knitted fabric and further winding an unvulcanized rubber sheet to form an unvulcanized belt sleeve; (b) pressing and heating the unvulcanized sleeve to form a vulcanized belt sleeve; A) polishing the back surface of the belt to a certain thickness to expose the knitted fabric on the surface, and (d) cutting the vulcanization sleeve to a certain width.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a toothed belt according to the third aspect, the step (c) is a step of polishing the back surface of the belt to a constant thickness and exposing 60% or more of the knitted fabric on the surface. It is characterized by.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a cross-sectional perspective view of a toothed belt 1 according to the present embodiment. The toothed belt 1 has a plurality of teeth 2 arranged at predetermined intervals along a longitudinal direction, and a back 4 continuous with the teeth 2. And a core wire 3 buried in the back part 4 and a tooth cloth 5 coated on the surface of the tooth part 2. The knitted fabric 6 is laminated on the back 4 and the back surface 7 is a polished surface so that the knitted fabric 6 is exposed.
[0013]
There is no limitation on the core wire 3 embedded in the belt body, and a glass core wire and an aramid core wire are generally used. In addition, any of twisted cords composed of polybenzoxazole, polyparaphenylene naphthalate, polyester, polyarylate, acryl, carbon, and steel can be used. The composition of the glass core wire may be either E glass or S glass (high-strength glass), and is not limited by the thickness of the filament, the number of bundled filaments, and the number of strands. Further, the present invention is not limited to a sizing agent, a resorcinol-formaldehyde latex solution (RFL solution), an overcoat agent, and the like, which are used as an adhesive treatment agent and a protective material for a glass filament during bending. On the other hand, the aramid core wire is not limited by the difference in the molecular structure of the material, the core wire configuration, the size of the filament, or the adhesive treatment agent. Similarly, there is no particular limitation on the twisted cord of the core wire having another composition.
[0014]
The back part 4 and the tooth part 2 are formed of a rubber layer, and are made of natural rubber (NR), styrene-butadiene rubber (SBR), chloroprene rubber (CR), chlorosulfonated polyethylene (CSM), alkylated chlorosulfonated Polyethylene (ACSM), nitrile rubber (NBR), hydrogenated nitrile rubber (H-NBR), hydrogenated nitrile rubber mixed with unsaturated carboxylic acid metal salt, ethylene propylene diene monomer (EPDM), butyl rubber (IIR), etc. Rubber selected from the above can be used alone or in a blend. Alternatively, it is also possible to use a polyurethane rubber in addition to these rubbers. Above all, in the case of a toothed belt, it is desirable to use a rubber with improved heat aging resistance, and in the case of a hydrogenated nitrile rubber, the hydrogenation rate is 80% or more, and it exhibits heat resistance and ozone resistance characteristics. For this purpose, 90% or more is more preferable. A hydrogenated nitrile rubber having a hydrogenation rate of less than 80% has extremely low heat resistance and ozone resistance.
[0015]
A reinforcing agent such as carbon black, a filler, a softening agent, an antioxidant, a vulcanization aid, a vulcanizing agent such as sulfur or an organic peroxide, and the like are added to the rubber. When an organic oxide is blended as a cross-linking agent, in order to ensure a predetermined modulus (tensile elastic modulus) and elongation at break, 0.2 to 10 parts by mass of an organic peroxide is added to 100 parts by mass of a polymer component. It is necessary to mix and crosslink parts. The organic peroxide is not particularly limited, but specifically, di-t-butyl peroxide, dicumyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, 1,1-t-butylperoxy-3,3 , 5-Trimethylcyclohexane, 2,5-di-methyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane, 2,5-di-methyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane-3, bis ( Use of t-butylperoxydi-isopropyl) benzene, 2,5-di-methyl-2,5-di (benzoylperoxy) hexane, t-butylperoxybenzoate, t-butylperoxy-2-ethyl-hexyl carbonate and the like. be able to. In addition to such organic peroxides, metal oxides, sulfur compounds, oxime nitroso compounds, monomers and polymers generally used as co-crosslinking agents may be added in appropriate amounts.
[0016]
The tooth cloth 5 is a base cloth selected from a woven fabric, a knitted fabric, and a nonwoven fabric. As the fiber material constituting the tooth cloth, known and publicly available ones can be used, for example, natural fibers such as cotton and hemp, metal fibers, inorganic fibers such as glass fibers, and polyamide, polyester, polyethylene, polyurethane, polystyrene, and the like. Organic fibers such as polyfluoroethylene, polyacryl, polyvinyl alcohol, wholly aromatic polyester, and aramid are exemplified, and it is preferable to use a woven fabric obtained by woven them into plain weave, twill weave, satin weave, or the like.
[0017]
The form of the fiber is not limited to spun yarn, multi-filament yarn, monofilament yarn, etc., but using monofilament yarn as the constituent yarn to increase the unevenness due to the intersection of the warp and weft and reduce the surface friction coefficient, Shows good wear resistance and chipping resistance. In this case, if a monofilament yarn is used for the warp, the shrinkage in the weft direction is not affected. In addition, lowering the weaving density or using fibers having a large diameter are effective means for lowering the surface friction coefficient.
[0018]
In the case of molding by a press-fitting method used as a known technique, since shrinkability is required in the weft direction of the base fabric, crimped 6 nylon or 6 nylon is used for the weft along the longitudinal direction of the belt body. A 66-nylon or composite yarn twisted with a urethane-based elastic yarn is generally used. Other specific examples of the configuration of the weft include a multi-filament yarn of para-aramid fiber, a spun yarn of meta-aramid fiber, and a twisted yarn of three types of urethane elastic yarn. As yet another specific weft configuration, a multi-filament yarn of para-aramid fiber, an aliphatic fiber yarn (6 nylon, 66 nylon, polyester, polyvinyl alcohol, etc.) and a urethane elastic yarn are twisted. May be done. When the aramid fiber having no distinct melting point is used for the tooth cloth, the wear powder does not adhere to the surface of the pulley, so that the wear of the belt teeth is not promoted.
Specific examples of the warp of the tooth cloth 5 include filament yarns of aramid fibers composed of para-aramid fibers and meta-aramid fibers, polyamides such as 6 nylon, 6.6 nylon, and 12 nylon, polyvinyl alcohol, and polyester. There are filament yarns and the like.
[0019]
The tooth cloth 5 is treated with an RFL solution, an isocyanate solution or an epoxy solution. Further, after immersion in an RFL solution according to a known technique, friction may be performed by rubbing the unvulcanized rubber into the tooth cloth 5, or after immersion in the RFL solution, immersion treatment in a soaking solution in which the rubber is dissolved in a solvent may be used. The bonding treatment may be performed only with the RFL solution.
[0020]
The RFL solution is a mixture of an initial condensate of resorcinol and formaldehyde and a rubber latex, and the molar ratio of resorcinol to formaldehyde is preferably 1: 0.5 to 3 in order to enhance the adhesive strength. Further, the initial condensate of resorcinol and formaldehyde is mixed with latex such that the resin content thereof is 10 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber component of the latex, and the total solid content concentration is 5 to 40 parts. %. The RFL solution may be appropriately mixed with a carbon black solution to blacken the treated material, or a known surfactant may be added in an amount of 0.1 to 5.0% by weight.
Examples of the latex include styrene-butadiene-vinylpyridine terpolymer, chlorosulfonated polyethylene, hydrogenated nitrile rubber, epichlorohydrin, natural rubber, SBR, chloroprene rubber, olefin-vinyl ester copolymer, EPDM, etc. Latex is mentioned.
[0021]
As the fiber material constituting the knitted fabric 6, known and publicly-known ones can be used, but preferably, polyamide, polyester, polyethylene, polyurethane, polystyrene, polyfluoroethylene, polyacryl, polyvinyl alcohol, wholly aromatic polyester, aramid and the like are used. Organic fibers are mentioned, and a spun yarn having a thickness of 10 to 40 is suitable. Among them, fibers which adhere well to rubber, such as nylon 6 and nylon 6.6, are preferable, and high-strength, high-elastic fibers such as aramid fibers and polyparaphenylenebenzobisoxazole fibers are also preferably used.
[0022]
The configuration of the knitted fabric 5 may be a weft knit such as a flat knit, a rubber knit, or a gata knit, a warp knit such as a tricot, a cord, or an atlas, or a knit configuration using these. The shape of the knitted fabric is not limited to a planar shape, a cylindrical shape, or the like, and the knitted fabric may have either the front surface or the back surface serving as an attachment surface of the belt body. The stitch structure is preferably configured to have a wale density of 50 to 70 shot / 5 cm and a course density of 50 to 70 shot / 5 cm. By using a material having a moderately wide stitch, the adhesiveness to the belt main body is enhanced, and the stitch is not easily peeled even when running on the back surface. Further, the knitted fabric preferably has an appropriate thickness so as not to be worn out during back polishing, and more specifically, it is preferably 0.3 mm or more.
[0023]
When performing the bonding treatment on the knitted fabric 6, for example, a method of immersing in an RFL solution, performing friction to rub unvulcanized rubber, or immersing in a soaking solution in which rubber is dissolved in a solvent is used. is there. These processes are not limited to being performed alone, and may be performed in combination. In the method for manufacturing the toothed belt described below, since the unvulcanized rubber sheet wound on the knitted fabric in the heating / pressing step is impregnated into the knitted fabric, the bonding process is not essential. Good.
[0024]
The back surface is configured so that the knitted fabric 6 is exposed. FIG. 1 shows a state in which a part of the surface of the knitted fabric 6 is covered with rubber. As the rubber compound, the rubber as described above can be used, and the rubber constituting the teeth 2 and the back 4 can be used. May be the same composition. In addition, the ratio of the surface of the knitted fabric 6 exposed to the surface of the knitted fabric 6 is set to 100 when the surface of the knitted fabric 6 is not covered with rubber at all is 100, preferably 80%. It is preferable that the surface area exceeding the surface area is exposed in order to remarkably exhibit the friction reducing effect.
[0025]
As a method for manufacturing such a toothed belt, for example, it is manufactured by a press-fitting method. That is, as shown in FIG. 2, after a canvas 25 forming the tooth cloth 5 is wound around a cylindrical mold 10 having a groove 11 corresponding to the tooth part of the toothed belt to be formed on the outer periphery, a core wire is formed. 3 is wound spirally, and an unvulcanized rubber sheet 22 forming the teeth 2 and the back 4 is wound thereon. A knitted fabric 26 is put thereon, and an unvulcanized rubber sheet 27 is wound thereon to form an unvulcanized belt sleeve. The blending of the unvulcanized rubber sheet 22 before and the unvulcanized rubber sheet 27 after may be selected as desired, but may be the same, and the thickness of the unvulcanized rubber sheet 27 is 0.5 to 1 0.0cm is preferable. If the thickness is too thin, it is difficult to produce a rubber sheet, and if it is too thick, it takes time to expose the knitted fabric by polishing, which is not preferable. The thickness ratio between the unvulcanized rubber sheet 22 and the unvulcanized rubber sheet 27 is not limited, but is set to a ratio of 2: 1 to 5: 1.
[0026]
FIG. 3 shows a state in which the mold 10 is transferred into a vulcanization can and vulcanized to form a vulcanized belt sleeve. By heating and pressing the unvulcanized belt sleeve, a part of the unvulcanized rubber sheet 22 is pressed into the mold groove 11 to form the teeth 2 and the back 4. Further, a part of the unvulcanized rubber sheet 27 forming the outermost layer is impregnated into the knitted fabric and reaches the back portion 8 through the stitches of the knitted fabric to strengthen the adhesion between the knitted fabric and the belt body. The obtained back-side rubber layer 8 of the sleeve-shaped molded body is polished to make the thickness uniform, and the knitted fabric is exposed on the back surface, and each tooth is formed by cutting the knitted cloth with a cutter according to a predetermined width. A belt is obtained. By keeping the thickness of the surface constant, run-out of the pulley contacting can be suppressed, and by exposing most of the knitted fabric on the surface, there is an effect of reducing the surface friction coefficient.
[0027]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
Example 1, Comparative Examples 1-4
As a core wire, 6000 glass fiber filaments having a wire diameter of about 9 μm are bundled to form a strand, and this strand is immersed in an RFL solution having the composition shown in Table 1, dried at 200 ° C. for 2 minutes, and then twisted. A cord having a diameter of about 1.0 mm was prepared by twisting 12.0 times / 10 cm and twisting 8.0 times / 10 cm. The RFL-treated cord was immersed in an overcoat solution shown in Table 2 and dried to produce a glass fiber cord to be a core wire.
[0028]
Next, as a tooth cloth, a twill-woven canvas woven using a warp (Nylon 6.6 140d / 1) and a weft (Nylon 6.6 140d / 3, urethane elastic yarn 110d / 1) is prepared. And then dried at 150 ° C. for 4 minutes to prepare an RFL solution.
[0029]
[Table 1]
[0030]
[Table 2]
[0031]
[Table 3]
[0032]
Example 1
A circular knitted aramid knitted fabric having a wale density of 55 shot / 5 cm; 20 s / 1 and a course density of 50 shot / 5 cm; 20 s / 1 was prepared by bonding with a rubber paste shown in Table 2.
Then, the above-mentioned tooth cloth is set in a mold in the form of an endless cylinder having a weft as a circumferential direction so that the warp extends along the width direction of the belt, and set in a mold. Then, a rubber sheet made of the rubber composition shown in Table 3 was wound from above. Further, after covering the knitted cloth on this sheet, a rubber sheet using the composition shown in Table 3 was wound to produce an unvulcanized belt sleeve, which was then pressurized and vulcanized to form a sleeve-like form. The product was manufactured. After the back surface was polished to a uniform thickness, this was cut into a predetermined width to obtain a toothed belt having a belt width of 19.0 mm, a tooth pitch of 8.0 mm, and 105 teeth. In addition, the knitted fabric was exposed on the back surface by 80%.
[0033]
Comparative Example 1
The above-mentioned tooth cloth is set in a mold in an endless cylindrical shape with the weft in the circumferential direction so that the warp extends along the width direction of the belt, and the cores are alternately arranged on the canvas at a 1.0 mm pitch. Then, a rubber sheet made of the rubber composition shown in Table 3 was wound from above, followed by pressurization and vulcanization to produce a sleeve-shaped molded product. After the back surface was polished to a uniform thickness, this was cut into a predetermined width to obtain a toothed belt having a belt width of 19.0 mm, a tooth pitch of 8.0 mm, and 105 teeth.
[0034]
Comparative Example 2
The above-mentioned tooth cloth is set in a mold in an endless cylindrical shape with the weft in the circumferential direction so that the warp extends along the width direction of the belt, and the cores are alternately arranged on the canvas at a 1.0 mm pitch. Wrapped around. From above, a rubber sheet having a blend of 20 parts by mass of para-aramid staple fiber added to 100 parts by mass of the rubber composition shown in Table 3 is wound, and then pressurized and vulcanized to form a sleeve-shaped molded product. Was prepared. After the back surface was polished to a uniform thickness, this was cut into a predetermined width to obtain a toothed belt having a belt width of 19.0 mm, a tooth pitch of 8.0 mm, and 105 teeth. Then, the following performance was tested.
[0035]
Comparative Example 3
The above-mentioned tooth cloth is set in a mold in an endless cylindrical shape with the weft in the circumferential direction so that the warp extends along the width direction of the belt, and the cores are alternately arranged on the canvas at a 1.0 mm pitch. And a rubber sheet made of the rubber composition shown in Table 3 was wound from above. Further, by pressing and vulcanizing a laminate obtained by winding a back canvas having the same configuration as the tooth cloth on the sheet, a sleeve-shaped molded product is produced, and the molded product is cut into a predetermined width to form a belt. A toothed belt having a width of 19.0 mm, a tooth pitch of 8.0 mm, and 105 teeth was obtained.
[0036]
Comparative Example 4
The above-mentioned tooth cloth is set in a mold in an endless cylindrical shape with the weft in the circumferential direction so that the warp extends along the width direction of the belt, and the cores are alternately arranged on the canvas at a 1.0 mm pitch. And a rubber sheet made of the rubber composition shown in Table 3 was wound from above. Further, after covering the same knitted fabric as in Example 1 on this sheet, a rubber sheet using the composition shown in Table 3 was wound to produce an unvulcanized belt sleeve, which was pressurized and vulcanized. Then, a sleeve-shaped molded product was produced. This was cut into a predetermined width to obtain a toothed belt having a belt width of 19.0 mm, a tooth pitch of 8.0 mm, and 105 teeth. The knitted fabric was not exposed on the back of the belt, and the entire surface was covered with a rubber layer.
[0037]
Each toothed belt obtained was visually evaluated for its protruding teeth. As a belt durability test, a toothed belt was suspended on a driving pulley (21 teeth) and a driven pulley (42 teeth), and a tension pulley (diameter 52 mm) was brought into contact with the back of the toothed belt. A running test was conducted at an ambient temperature of 120 ° C., a rotational speed of the driving pulley of 7,200 rpm, and a belt tension of 300 kgf for 800 hours, and the belt life and the form of failure were investigated. Table 4 shows the results.
[0038]
[Table 4]
[0039]
From these results, it was found that in the example, the tooth protruding property of the belt was good, and in the running test, although the teeth were worn, the end face of the belt was not damaged and the durability was improved. On the other hand, in Comparative Example 1, although the tooth protruding property was good, damage to the end face of the belt was observed because the back face was not reinforced. In Comparative Example 2, since the rubber composition containing short fibers was used, the processability was remarkably inferior, the toothing was poor, and the running test could not be performed. In Comparative Example 3, there was a problem that the thickness accuracy was poor because the back portion was not polished, and the auto tensioner that abuts on the back portion in the running test was damaged. In Comparative Example 4, the knitted fabric was laminated, but the back surface was not polished, so that the thickness was not uniform, and the knitted fabric was not exposed on the back surface, so that the friction coefficient could not be reduced, The tensioner in contact with the back has failed.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, in the invention described in the claims of the present application, the knitted fabric is laminated on the back portion of the toothed belt, the back surface is a polished surface, and the knitted fabric is exposed on the surface, thereby contacting the belt back surface on the belt layout. It reduces the coefficient of friction with the idler or tensioner pulley surface to reduce the thrust force. As a result, the stress at the time of friction between the belt side surface and the pulley flange that comes into contact with the belt during traveling is reduced, and there is an excellent effect that wear and damage of the belt side surface are prevented and durability is improved. In addition, the toothed belt having the above-described configuration can polish the back surface, and the belt whose thickness has been made uniform by polishing has an effect of preventing damage to an idler or a tensioner pulley that contacts the back surface.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a toothed belt according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing a state in which an unvulcanized belt sleeve is formed on a mold in the method for manufacturing a toothed belt according to the present invention.
FIG. 3 is a view showing a state in which a vulcanized belt sleeve is formed on a mold in the method for manufacturing a toothed belt according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Toothed belt 2 Tooth part 3 Core wire 4 Back part 5 Tooth cloth 6 Knitted cloth 7 Back
