JP2005351317A - 伝動用ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮ゴム層におけるジョイント部を分散させることによりジョイント部からの亀裂を低減し、ベルト寿命を向上させた伝動ベルトを提供することを目的とする。
【解決手段】心線３を埋設した接着ゴム層２に隣接して圧縮ゴム層７と伸張ゴム層６を配し、圧縮ゴム層７がコグ山部９とコグ谷部８を交互に配したコグ部１２を有している伝動用ベルト１であり、圧縮ゴム層７におけるゴム層を少なくとも２層とし、各ゴム層１５ａ、１５ｂのジョイント部１４ａ、１４ｂをコグ山部９の領域内に存在させるとともに、その位置を分散させた構成になっている。
【選択図】図１

Description

本発明は伝動用ベルトに係り、スノーモービル、スクーター及び一般産業用のベルトとして使用される高負荷用の変速ベルトに関する。

従来から、スクーター、バギー、雪上車（スノーモービル）または一般産業用の機械分野の駆動系においては、駆動プーリと従動プーリに伝動用ベルトを懸架し、プーリの有効径を変化させて変速させるベルト式変速装置が用いられている。ここで使用されている伝動用ベルトは圧縮ゴム層と伸張ゴム層の両層もしくは圧縮ゴム層のゴム層にコグ山部とコグ谷部を交互に配したコグ部を有し、心線を接着ゴム層内に埋設した構成からなり、ローエッジダブルコグドベルトあるいはローエッジシングルコグドベルトなどのローエッジコグドベルトとして知られている。

上記のローエッジコグドベルトでは、長寿命化に対する要求が厳しさを増してきている。特に、溝幅可変プーリに掛架されてプーリへの巻き掛け径を無段階に変えながら動力を伝達する無段変速ベルトに使用する場合は、プーリから受ける過大な側圧のため、耐側圧性、耐屈曲性、耐磨耗性、そして耐熱性等が要求される。このために、上コグと下コグの形状、寸法なども検討されている。

また、上記ローエッジコグドベルトの製造方法としては、予め用意したベルト周長よりも長い平面状の溝付母型の上に未加硫ゴムシートを設置し、プレスにより加熱加圧してコグ形状に型付けしたコグパッドを作製する。このコグパッドを成形ドラム上に装着した円筒状母型の凹条部と凸条部に嵌め込み、コグパッドのカット面を突き合わせてジョイントした後、心線を巻き付け、更に他のゴム層、補強布をこの上から巻き付けて成型を終え、加硫工程へ移行していた。（例えば、特許文献１）

上記コグパッドは、１ないし数プライの補強布と未加硫ゴムシートとの積層体であって、長さ方向に一定ピッチでコグ山部とコグ谷部を交互に有している。
特開２００１−３１７５９６号公報

しかし、厚みの厚いシートを円筒状母型に嵌め込んで直線状に突き合わせてジョイントした場合には、ゴムシートの内周と外周の差が大きいために、ジョイントの成形作業性が悪くなった。また、補強布がジョイント部へ侵入してジョイント部の接着不良が発生してここから割れが発生するといった不良、また突き合わせ部に間隙が生じてボリューム割れが起こり、ジョイント部の接合に欠陥が発生し、その結果ベルト走行時の負荷変動や発熱現象によってジョイント部から亀裂が発生することがあった

本発明はかかる問題に着目し、鋭意研究した結果、圧縮ゴム層におけるジョイント部を分散させることによりジョイント部からの亀裂を低減し、ベルト寿命を向上させた伝動ベルトを提供することを目的とする。

上記した目的を達成すべく本願請求項記載の発明は、心線を埋設した接着ゴム層に隣接して圧縮ゴム層と伸張ゴム層を配し、圧縮ゴム層がコグ山部とコグ谷部を交互に配したコグ部を有している伝動用ベルトにおいて、該圧縮ゴム層におけるゴム層を少なくとも２層とし、各ゴム層のジョイント部をコグ山部の領域内に存在させるとともに、その位置を分散させた伝動用ベルトにあり、また圧縮ゴム層には２層のゴム層が積層されている場合や、伸張ゴム層にもコグ山部とコグ谷部を交互に配したコグ部を有している場合を含んでいる。

本発明の伝動用ベルトでは、コグ山部とコグ谷部を交互に配したコグ部を有する圧縮ゴム層におけるゴム層を少なくとも２層とし、各ゴム層のジョイント部をコグ山部の領域内に存在させるとともに、その位置を分散させたことによって、ジョイント部にかかる応力を分散して各ジョイント部における亀裂の発生を低減することができる。

以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。図１は本発明に係る伝動用ベルトの部分正面図、そして図２は本発明に係る他の伝動用ベルトの部分正面図である。

本発明の伝動用ベルト１は、接着ゴム層２内にポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等のコードからなる心線３が埋め込まれ、接着ゴム層２の上部、下部にはそれぞれ補強布４とゴム層５を積層した伸張ゴム層６と、また同様に補強布４とゴム層５を積層した圧縮ゴム層７がある。圧縮ゴム層７には、それぞれ一定ピッチでベルト長手方向に沿ってコグ谷部８とコグ山部９とを交互に配した下コグ部１２が設けられている。

本実施例では、伸張ゴム層６にはコグ部が存在せず、また両側面はコグ山部９の頂部からコグ谷部８の最底部にかけて逆Ｖ形に切断されたカット面にしてもよい。これによりプーリ内の側圧を心線３から圧縮ゴム層７に負担させることができ、心線３上部の伸張ゴム層６の剥離や欠損を遅延させることができる。

更に、本実施例では、ベルトの厚みをＨとし、心線３のピッチラインＰから圧縮ゴム層７のコグ谷部９の最深部までの間隔をＤとしたとき、０．２≦Ｄ／Ｈ≦０．２６を満足している。

この値は、ベルトの厚みＨに対して心線３のピッチラインＰから圧縮ゴム層７のコグ谷部９の最深部までの間隔Ｄの占める割合を示すものであり、０．２０未満では間隔Ｄが小さくなり過ぎて、ベルトの耐側圧性が低下により早期寿命に至る。一方、０．２６を越えると、ベルトの可撓性が低下して耐屈曲性に欠け、早期にコグ谷部の最深部から亀裂が入りやすくなる。

しかして、図１に示す圧縮ゴム層７においては、２層のゴム層１５ａと１５ｂが積層され、ゴム層１５ａと１５ｂにおける各ジョイント部１４ａと１４ｂがコグ山部９の領域内に存在し、かつその位置が分散している。これによって、ジョイント部１４ａ、１４ｂへに応力を分散して各ジョイント部１４ａ、１４ｂからの亀裂の発生が減少する。各ジョイント部１４ａ、１４ｂは心線３に対して６５〜９０°になっている。接着ゴム層２のゴムがジョイント部１４ｂへ流れ込んでも、この流れ込みもゴム層１５ｂのみで、しかも深くまで侵入していないことから屈曲疲労性に大きな影響を与えない。

ゴム層１５ａと１５ｂの厚みは、均一もしくはベルトの内周面に近い外ゴム層１５ａの方が接着ゴム層２に隣接する内ゴム層１５ｂより最大４倍程度大きくなっている。

図２に示す他の伝動用ベルト１では、伸張ゴム層６がコグ山部９とコグ谷部８を交互に配した上コグ部１１を有している。伸張ゴム層６は１層のゴム層であり、ジョイント部１４ｃは上コグ部１１のコグ山部９の領域に存在させ、しかも心線３に対して直角にすることが好ましい。接着ゴム層６のゴムがジョイント部１４ｃへ侵入しても表面まで侵入しないためである。

上記圧縮ゴム層６および伸張ゴム層７になるゴムは、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等のゴム材の単独、またはこれらの混合物が使用される。

そして、上記圧縮ゴム層６および伸張ゴム層７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３〜５ｍｍ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。そして、上記ゴム層中の短繊維の方向はベルトの長手方向に対して直角方向を向いているのを９０°としたときほとんどの短繊維が７０〜１１０°の範囲内に配向されていることが望ましい。接着ゴム層２には、上記短繊維を含めてもよいが、好ましくは含めない。

補強布４は綿、ポリエステル繊維、ナイロン等からなり、平織、綾織、朱子織等に製織した布で、経糸と緯糸との交差角が９０〜１２０°程度の広角度帆布でもよい。補強布４はＲＦＬ処理した後、ゴム組成物をフィリクション・コーチングしてゴム付帆布とする。ＲＦＬ液はレゾルシンとホルマリンとの初期縮合物をラテックスに混合したものであり、ここで使用するラテックスとしてはクロロプレン、スチレン・ブタジエン・ビニルピリジン三元共重合体、水素化ニトリル、ＮＢＲなどである。

図３は図２に示す伝動用ベルト１（ダブルコグドベルト）の製造方法の一例であってモールド上で圧縮ゴム層、心線、そして伸張ゴム層からなる成形体の作製状態を示すところである。まず、歯部２１と溝部２２を交互に有するモールド２０を準備する。更に、図４に示すように１〜数枚の補強布と圧縮ゴム層になる一層の未加硫ゴムシートを積層し、これを別に準備した歯部と溝部とを交互に配した平坦な金型の上に設置し、加圧することによってコグ山部２９とコグ谷部２８を型付けしたコグパッド３０に仕上げる。
無論、本発明では、上記歯部２２と溝部２３を交互に有するモールド２０に代えて、円周方向に沿って所定の間隔で溝部を設けた内母型を装着したモールドを使用することもできる。

コグパッド３０の一方の切断部３２は、図４に示すようにコグ山部２８の頂部３１で角度αが０〜１０°に切断され、更にコグパッド３０を反転させて他方の切断部３３も同様にコグ山部２９で逆方向へ傾斜するように切断される。上記コグパッド３０をエンドレスにするとき、切断面が良好に密着する。

成形機（図示せず）にモールド２０を装着し、モールドの溝部２２にコグパッドのコグ山部２９を嵌合しながら、所定長さのコグパッド３０をモールド２０に一周巻き付けてカット端部を面接触させてジョイント部３５ａを形成した後、圧縮ゴム層になる他の一層の未加硫ゴムシート３６と接着ゴム層になる未加硫ゴムシート（図示せず）の積層体を巻き付けて、上記ジョイント部３５ａと位置が異なりかつコグ山部２９になる部位でカット端部を面接触させて他のジョイント部３５ｂを形成する。そして、心線３４をスパイラルに巻き付け、その上に１〜数枚の補強布３２と伸張ゴム層の未加硫ゴムシート３３の積層物を巻き付けてそのカット端部を面接触させて他のジョイント部３５ｃを形成し、成形体２５を作製する。

そして、本実施例では、成形機から取り出した溝付きモールド２０を支持台上に設置し、円周方向に沿って所定の間隔で設けた凹状部を有する加硫ゴム製の円筒状母型、ジャケット（図示せず）を嵌入する。

最終工程として、成形体を加硫缶へ移して通常の方法で加硫を行う。加硫した後、ジャケット、母型、続いて円筒状のスリーブを溝付きモールド２０から抜き取り、スリーブを所定幅に切断して図１に示すようなコグドベルト１に仕上げる。

以下、更に具体的な実験例により本発明の効果を確認する。
実施例１〜２、比較例１
心線として１，５００デニールのアラミド繊維（商品名：トワロン）を上撚り数１９．７回／１０ｃｍ、下撚り数１５．８回／１０ｃｍで上下逆方向に撚糸して２×３の撚り構成とし、トータルデニール９，０００の未処理コードを準備した。次いで、この未処理コードをイソシアネート系接着剤でプレディプした後、約１７０〜１８０°Ｃで乾燥し，ＲＦＬ液に浸漬した後、２００〜２４０°Ｃで延伸熱固定処理を行ない処理コードにした。

補強布として、アラミド繊維（商品名：トワロン）とポリエチレンテレフタレート繊維を重量比で５０：５０の混撚糸を使用したワイドアングルの平織帆布を用いた。これらの帆布をＲＦＬ液に浸漬した後、１５０°Ｃで２分間熱処理して処理帆布とした。その後、これらの処理帆布にゴム組成物をフリクション・コーチングして、ゴム付帆布とした。

圧縮ゴム層と伸張ゴム層はアラミドの短繊維を含んだクロロプレンゴムからなるゴム組成物を用い、また接着ゴム層は短繊維を含まないクロロプレンゴムからなるゴム組成物を用いた。

コグパッドとして、１枚の補強布と所定厚みの圧縮ゴム層用シート（１層目）との積層物を、歯部と溝部を交互に配した平坦なコグ付き型に設置し、７５°Ｃで加圧することによってコグ部を型付けしたコグパッドに形成した。上記コグパッドの両端をコグ山部の頂部から垂直に切断した。

これらの材料を用意した後、平坦なモールドに装着した内母型にコグパッドを巻き付けてジョイントし、更に所定厚みの圧縮ゴム層用シート（２層目）と接着ゴム用シートと予め積層したシートを他の位置でジョイントした後、心線、平坦な伸張ゴム層、補強布を順次巻き付けて成形体を作製した。続いて、モールドを支持台の所定位置に設置した後、円周方向に沿って所定の間隔で設けた凹状部を有する加硫ゴム製の円筒状母型を挿入した。その後、ジャケットを被せてモールドを加硫缶に設置し、加硫してベルトスリーブを得た。このスリーブをカッターによってＶ状に切断してダブルコグドベルトである変速ベルト（サイズ：上幅２９．８ｍｍ、厚さ１６．４ｍｍ、外周長８６６ｍｍ）に仕上げた。

尚、比較例１では、圧縮ゴム層用シートは１層のみを用いた。

得られたベルトのジョイント不良率（サンプル数２５本）における圧縮ゴム層のジョイント不良率〔（不良本数／全本数）×１００％〕、アップダウンサイクル走行試験によるベルト寿命とその故障原因を測定した。その結果を表１に示す。

アップダウンサイクル走行試験では、上記ベルトを直径１６７．４ｍｍの駆動プーリと直径１３３．０ｍｍの従動プーリからなる２軸の横型走行試験機に懸架し、従動プーリに荷重３３０ｋｇｆをかけ、そして駆動プーリの回転を１８秒間で１，１００から７，０００ｒｐｍまで増速した後、その後１７秒間で１，１００ｒｐｍまで減速し、これをベルトの寿命まで繰り返し行った。雰囲気温度は１１０℃であった。

この結果、実施例では比較例に比べてジョイント不良率が少なく、走行寿命も長いという結果が得られることが判った。

本発明の伝動ベルトは、スノーモービル、スクーター及び一般産業用の変速ベルトに好適である。

図１は本発明に係る伝動用ベルトの部分正面図である。 図２は本発明に係る他の伝動用ベルトの部分正面図である。 本発明に係る伝動用ベルトをモールド上で成形体を作製する状態を示す図である。 本発明に係る伝動用ベルトの使用するコグパッドの斜視図である。

符号の説明

１ 伝動用ベルト
２ 接着ゴム層
３ 心線
４ 補強布
５ ゴム層
６ 伸張ゴム層
７ 圧縮ゴム層
８ コグ谷部
９ コグ山部
１１ 上コグ部
１２ 下コグ部
１４ａ ジョイント部
１４ｂ ジョイント部
１５ａ ゴム層
１５ｂ ゴム層

Claims (3)

1. 心線を埋設した接着ゴム層に隣接して圧縮ゴム層と伸張ゴム層を配し、圧縮ゴム層がコグ山部とコグ谷部を交互に配したコグ部を有している伝動用ベルトにおいて、該圧縮ゴム層におけるゴム層を少なくとも２層とし、各ゴム層のジョイント部をコグ山部の領域内に存在させるとともに、その位置を分散させたことを特徴とする伝動用ベルト。
2. 圧縮ゴム層には２層のゴム層が積層されている請求項１記載の伝動用ベルト。
3. 伸張ゴム層はコグ山部とコグ谷部を交互に配したコグ部を有している請求項１または２記載の伝動用ベルト。
   

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