JP2005530098A - 先端断面形状を有するマルチリブベルト - Google Patents

Abstract

本発明はマルチリブベルト（１００）を備え、リブ先（３２）は、実質的平面（４１、４２）の間に配置された凹状で弧状な表面（３６）を有し、実質的平面は、リブ側面（３４、３５）の間に配置されている。実質的平面は、平面をリブ側面へ繋げる曲面（３９，４０）に隣接する。本発明のリブ断面形状およびリブ合成物の構成は、リブ先のクラックを顕著に減少させ、高摩擦トルク適用下においてベルトの曲げ疲労を顕著に減少させる。さらに、本発明のリブ断面形状およびリブ合成物の構成は、リブ先に大いに集中する引張応力およびリブ側面に大いに集中するせん断応力を顕著に減少させ、これにより、リブ先のクラックおよびリブの亀裂を顕著に減少させる。本発明のベルトはまた、接触面での垂直力を顕著に減少させ、これによりベルトの使用寿命が延びる。

Description

本発明は、マルチリブベルトに関し、特に、リブ先の断面形状が改良され、接触面での垂直力（contact normal force）を減少させるマルチリブベルトに関する。

マルチリブベルトは、通常弾性体を備え、その中には心線が埋設されている。弾性体は、長手方向に沿って延びる互いに平行な複数のリブを備える。各リブは、通常プーリ溝と係合し、これによりトルクが伝達される。

従来のリブは、挟角の断面形状を有する。リブの端すなわち頂部は、平坦または窪んでおり、あるいは頂点に向かって延びる。

代表的な従来技術として、ジョルジュ（Geroget）の米国特許第４，９４４，７１７号公報では、周状のリブから成る内面を有する動力伝達ベルトが開示されている。各リブの微小ベース面は、窪んだ曲面により構成されている。

また、代表的な従来技術として、クマザキ（Kumazaki）の米国特許第５，４９２，５０７号公報では、リブを有する動力伝達ベルトが開示している。各リブは、リブ側面部とリブ先端表面部との間に曲面を有する。

従来のベルトの断面形状では、作用する応力によって生じるリブ先のクラックが最小にならない。また、従来の断面形状では、高摩擦トルク条件下でのベルトの曲げ疲労に対する寿命は最大化されない。

ベルトの曲げ疲労が改善されたマルチリブベルトが要求される。高摩擦トルクの条件下において曲げ疲労が改善されたマルチリブベルトが要求される。リブ先のクラックを最小化するリブ先断面形状を有するマルチリブベルトが要求される。リブとプーリとの相互接触による変形を最小化するリブ先の断面形状を有するマルチリブベルトが要求される。リブ側面間にある平面に凹面を形成したリブ先を備えたマルチリブベルトが要求される。接触面での垂直力を減少させるマルチリブベルトが必要である。本発明は、これらの要求を満たす。

本発明の第１の側面は、ベルトの曲げ疲労を改善させたマルチリブベルトを提供することである。

本発明の他の側面は、高摩擦トルク下において曲げ疲労を改善させたマルチリブベルトを提供することである。

本発明の他の側面は、リブ先のクラックを最小化させるリブ先断面形状を備えたマルチリブベルトを提供することである。

本発明の他の側面は、リブとプーリとの相互接触による変形を最小化するリブ先断面形状を備えたマルチリブベルトを提供することである。

本発明の他の側面は、リブ側面間にある平面に凹面を形成したリブ先を備えたマルチリブベルトを提供することである。

本発明の他の側面は、接触面での垂直力を減少させたマルチリブベルトを提供することである。

本発明の他の側面は、以下の発明の記述および添付図面によって指摘され、明らかにされる。

本発明はマルチリブベルトを備え、リブ先は、実質的平面の間に配置された凹状で弧状な表面を有し、実質的平面は、リブ側面の間に配置されている。実質的平面は、平面をリブ側面へ繋げる曲面に隣接する。本発明のリブ断面形状およびリブ合成物の構成は、リブ先のクラックを顕著に減少させ、高摩擦トルク適用下においてベルトの曲げ疲労を顕著に減少させる。さらに、本発明のリブ断面形状およびリブ合成物の構成は、リブ先に大いに集中する引張応力およびリブ側面に大いに集中するせん断応力を顕著に減少させ、これにより、リブ先のクラックおよびリブの亀裂を顕著に減少させる。本発明のベルトはまた、接触面での垂直力を顕著に減少させ、これによりベルトの使用寿命が延びる。

図１は、本実施形態におけるベルトの端部の平面図である。開示されたリブ先断面形状およびリブ構造は、リブ先のクラック、およびリブとプーリとの相互接触による変形を最小化し、これにより、高トルク適用下においてベルトの曲げ疲労に対する強度が向上する。ベルトは、２つまたはそれ以上の溝付プーリと係合する。ベルトのリブ表面とプーリの溝表面との接触による摩擦により、原動プーリから従動プーリへトルクが伝達される。

ベルト１００は、心線上部層１０、心線２０、心線下部３０、そして複数のリブ３１とを備える。

ナイロン短繊維の補強帆布が、心線上部１０に使用される。ナイロンおよびポリエステルの織布を含む他の帆布を、心線上部に使用してもよい。心線上部の厚さは、およそ０．４０ｍｍ〜０．５５ｍｍの範囲である。

心線２０は、直径がおよそ０．６５ｍｍ〜０．８０ｍｍであって心線間隔がおよそ２２〜２６ｅｐｉのアラミド心線など、高いモジュラスをもつ心線を含めばよい。心線２０は、接着ゴム１１内に埋設されており、接着ゴム１１はおよそ４０〜６０ＭＰａの範囲内にあるヤング率をもつ。心線２０はまた、直径がおよそ０．８５ｍｍ〜０．９４ｍｍであり、心線間隔が２０〜２２ｅｐｉであるポリエステルの心線を含むようにしてもよい。心線２０は、ヤング率がおよそ２５〜４０ＭＰａの範囲にある接着ゴム１１に埋設される。また、他の心線は、アラミド、ポリエステル、ナイロン４６あるいはナイロン６６、およびそれらと同等のものを含む。心線上部全体の厚さＴは、およそ０．７５ｍｍ〜１．１０ｍｍの範囲にある。

リブ合成物である心線下部３０は、１００℃においておよそ１０〜４０ＭＰａの範囲にある列理直角のモジュラス（cross grain modulus）をもつ充填補強ゴム合成物を含む。充填補強ゴムは、ゴム１００重量部に対し、重量部がおよそ３０〜６０の範囲であるシリカ、重量部がおよそ５〜３０の範囲であるカーボンブラック、重量部がおよそ３〜８の範囲である短繊維を含む。充填された短繊維は、１〜６ｍｍの平均長さをもち、ベルトの幅方向を向いている。充填された短繊維は、ナイロン、ビニロン、ポリエステル、アラミド、又はそれらの組み合わせ、あるいはそれらと同等なものといった、合成繊維であればよい。また充填された短繊維は、コットン、パルプ、又はそれらの組み合わせ、あるいはそれらと同等のものといった、天然繊維でもよい。心線下部３０は、ベルト製造で使用される任意の天然ゴム、合成ゴム、あるいはそれらの組み合わせであればよく、あるいはそれらと同等のゴムであればよい。

リブ３１は、およそ１．６ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲にある高さＬ１を有する。リブ先３２は、正弦波形を描く曲面３６を有する。リブ溝３３の角度αは、およそ３４°〜４６°の範囲にある。曲面３６は、凹型形状であるとともに、振幅がおよそ０．１５〜０．５０ｍｍであって波長が０．５〜３．０ｍｍである正弦波形になっており、弧の中心からリブ溝の頂部までの寸法が、およそ１．３ｍｍ〜１．８ｍｍである。曲面３６はまた、およそ１．２ｍｍ〜５．０ｍｍの半径を有する円弧を描いてもよく、また、放物線形状を描いてもよい。

曲面３９、４０は、それぞれ半径Ｒ２の曲線を描く。曲面３９、４０は、実質的平面４１、４２をそれぞれリブ側面３４、３５に繋げる。半径Ｒ２は、およそ０．２０ｍｍ〜０．７５ｍｍの範囲にある。

半径Ｒ３を有する曲面３７は、隣接するリブ側面３４、３５を繋げる。曲面３７は、およそ０．１５ｍｍ〜０．４５ｍｍの範囲にある半径を有する。

本実施形態のリブの断面形状およびリブ合成物の構成は、リブ先のクラックを顕著に減少さえ、高摩擦トルク適用下におけるベルトの曲げ疲労を顕著に減少させる。合成物は以下のようになる。
組成物 重量部

ポリマー（ゴム） １００
カーボンブラック ５〜３０
短繊維（１〜６ｍｍ） ３〜８
シリカ ３０〜６０
オイル １０
酸化防止剤(ＡＯＸ) １
添加剤（ＣｏＡｇｅｎｔ） １５
加硫剤 （Ｃｕｒｅ） ６

さらに、このようなリブ断面形状おおびリブ合成物の構成は、リブ先に大いに集中する引張応力／ひずみを顕著に減少させ、また、リブ側面に大いに集中するせん断応力を顕著に減少させ、これにより、リブのクラック、およびリブの亀裂を顕著に抑える。滑らかな曲面３９、４０は、プーリ溝にリブが差し込まれることに起因する集中的な接触変形を最小化する。

図２は、本実施形態のリブに対するリブ先の引張応力／ひずみの減少を示したグラフである。このようなリブの構成において、リブ先表面３６は、平プーリ上で背面方向へ曲げられている間、リブ先の大きな引張圧力／ひずみを最小化することに貢献する。半径Ｒ２をそれぞれ有する滑らかな曲面３９、４０は、リブがプーリ溝に差し込まれることに起因する集中的な接触変形を最小化する。さらに、フレキシブルなリブ合成物のモジュラスは、リブ先の引張応力を減少させ、リブ合成物のヒステリシスなエネルギー損失に起因して高回転時にリブに生じる熱を最小化する。リブ合成物の列理直角によるモジュラスは、１００℃においておよそ３２ＭＰａである。

図３は、最適化されたリブおよびプーリの相互断面形状に伴い、大きく集中した接触面での垂直力分布が減少していることを示した図である。リブおよびプーリ間の相互作用面のミスマッチは、図３に示すように、リブ側面およびベルトとプーリとの接触面の弧に沿って、接触面での垂直力分布を最適化する。図３に描かれたプーリの溝角度は、４０°であり、４２°の溝角度αをもつベルトと係合する。この溝角度のミスマッチは、大きく集中した垂直力分布に起因して生じるリブのせん断変形およびリブの磨耗を、それぞれ最小化、減少させる。このことは、ベルトに作用する力を減少させることによりベルトの寿命を延ばす。リブ溝およびプーリ溝の相互作用面はまた、最適化されたリブ／プーリ溝のミスマッチに伴って、リブのスリップ音を減少させる。

図４は、接触面での垂直力を示すベルトの断面図である。垂直力Ｎは、リブ側面３４、３５に作用する。

いくつかの発明の実施形態がここでは記載されているが、ここに記載された発明の意図および範囲から離れることなく構成および関連するパーツの中でバリエーションが作り出されることは、当業者にとって自明である。さらに、ここに含まれる記述は単に例示であり、発明の範囲は、従来技術を考慮して解釈されるクレームのみによって限定される。

本実施形態におけるベルトの端部の平面図である。 本実施形態のリブに対し、リブ先の引張応力／ひずみの減少を示したグラフである。 最適化されたリブおよびプーリの相互断面形状に伴い、大いに集中した接触面での垂直力分布が減少していることを示した図である。 接触面での垂直力を示すベルトの断面図である。

Claims (8)

1. 心線が埋設されるとともに、プーリとの係合面を有する弾性体を備え、
   前記係合面が、長手方向に沿って延びるリブを有し、
   前記リブが、実質的平面の間に凹面が形成された先端部を有することを特徴とするベルト。
2. 前記凹面が、弧状面を有することを特徴とする請求項１に記載のベルト。
3. 前記実質的平面それぞれの一方の側に、それぞれ第１の曲面と第２の曲面を有し、
   各曲面が、前記凹面をリブ側面に繋げることを特徴とする請求項２に記載のベルト。
4. 隣接するリブ側面を繋ぐ第３の曲面を有し、その隣接するリブ側面間の角度が、およそ３４°〜４６°の範囲であることを特徴とする請求項３に記載のベルト。
5. 前記第１及び第２の曲面各々が、実質的に等しい半径を有することを特徴とする請求項３に記載のベルト。
6. 前記心線に対してリブの反対側に配置された心線上部を有することを特徴とする請求項３に記載のベルト。
7. 前記心線上部が、ポリアミドを含むことを特徴とする請求項６に記載のベルト。
8. 前記リブに充填された繊維を有することを特徴とする請求項３に記載のベルト。
   

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