JP2006153234A - 伝動ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】 伝動ベルトの耐騒音特性を維持しながら、伝動ベルトの耐久性を向上させる。
【解決手段】 Ｖリブドベルト１０はリブゴム層１１、接着ゴム層１２、心線１３、及び帆布１４を有する。リブゴム層１１と帆布１４を接着ゴム層１２に接着する。心線１３を接着ゴム層１２に埋設する。リブゴム層１０のゴム成分１００重量部に対して、５〜１０重量部の過酸化物加硫剤、及び１０〜２５重量部の短繊維を配合する。リブゴム層１１において、Ｖリブドベルト１０の幅方向に複数のＶリブ１５を設ける。短繊維２０の一部はＶリブ１５の側面１６から突出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば自動車エンジンの補機において用いられる伝動ベルトに関する。

自動車のエンジンの補機等に使用される伝動ベルトは、使用条件によって騒音が発生してしまうため、耐騒音特性が求められる。そこで、エチレンプロピレンゴムにアラミド短繊維をリブの表面に突出するように混入することにより、耐騒音特性を備えたＶリブドベルトが提案されている（特許文献１参照）。

一方、伝動ベルトには同時に高い耐久性が求められるが、耐騒音特性を維持しつつ耐久性を改善させることは困難であった。
特公平６−２１６０７号公報

従って本発明は、耐騒音特性を有する伝動ベルトの、耐久性を改善させることを目的とするものである。

本発明に係る伝動ベルトは、ゴム成分１００重量部に対して過酸化物加硫剤が５重量部〜１０重量部配合される接触ゴム層と、接触ゴム層のプーリと接触する表面に一部が突出するように混入される高強度短繊維とを備えることを特徴としている。

また、高強度短繊維が、ポリアミド短繊維であることが好ましく、接触ゴム層のゴム成分１００重量部に対して１０重量部〜２５重量部配合されることが好ましい。更に高強度短繊維の繊維長さが１ｍｍ〜３ｍｍであることが好ましい。

また、接触ゴム層のゴム成分がＥＰＭ或いはＥＰＤＭであることが好ましい。

本発明によれば、伝動ベルトの耐騒音特性を備えながら、耐久性を大幅に向上させることが可能となる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１に本発明の一実施形態を適用したＶリブドベルト１０の断面図を示す。Ｖリブドベルト１０は、リブゴム層１１（接触ゴム層）、接着ゴム層１２、心線１３、及び帆布１４によって構成される。リブゴム層１１と接着ゴム層１２は接着される。心線１３はＶリブドベルトの長手方向に延びるように接着ゴム層１２の中に埋設される。接着ゴム層１２の背面が帆布１４により覆われる。

リブゴム層１１には、Ｖリブドベルトの長手方向に延びる複数のＶリブ１５がＶリブドベルト１０の幅方向に設けられる。Ｖリブ１５の側面１６及び底面１７は、Ｖリブドベルト１０がプーリに掛け回された時に、プーリとの接触面となる。リブゴム層１１及び接着ゴム層１２はＥＰＭ（エチレン―プロピレン共重合体）をゴム成分として形成される。

リブゴム層１１には、無数の短繊維２０が略均等に混入され、短繊維２０はＶリブドベルト１０の幅方向に配向される。短繊維２０はリブゴム層１１のゴム成分１００重量部に対して１０重量部〜２５重量部配合される。

無数の短繊維２０の一部は、リブゴム層１１の側面１６から突出している。即ち、短繊維２０の一部はプーリとの接触面に突出し、Ｖリブドベルト１０がプーリに掛け回される時にリブゴム層１１を構成するゴムとともにプーリに接触する。従って、Ｖリブドベルト１０とプーリとの摩擦係数はゴムのみがプーリに接触する場合に比べ低くなる。

短繊維２０には、例えばナイロン６６等のポリアミド短繊維のような高強度短繊維が用いられる。また、用いられる短繊維の繊維長さは１ｍｍ〜３ｍｍである。

リブゴム層１１には、ゴム成分１００重量部に対して５重量部〜１０重量部配合された従来公知の過酸化物加硫剤によって加硫される。なお、過酸化物加硫剤の配合が５重量部未満である場合、従来の耐騒音特性を備えたＶリブドベルトに比べて、大幅に耐久性を改善させるに至らない。また過酸化物加硫剤の配合が１０重量部を超える場合、Ｖリブドベルト１０に異音が発生しやすくなる。

従って、ゴム成分１００重量部に対して５〜１０重量部の過酸化物加硫剤によって加硫したＶリブドベルトについては、従来の耐騒音特性を備えたＶリブドベルトに比べ、耐久性が大幅に改善され、且つ異音の発生が抑えられる。

次に、Ｖリブドベルト１０の製造方法を図２及び図３を用いて説明する。図２に示すように、円筒形ドラム２１に帆布１４’、接着ゴムシート１２’、心線１３’、接着ゴムシート１２’、及びリブゴムシート１１’が順に巻付けられる。リブゴムシート１１’には短繊維２０がドラムの軸方向と平行に配向する。

ここで、リブゴムシート１１’にはゴム成分１００重量部に対して、公知の老化防止剤、カーボンブラック等が所定重量部配合される。更にゴム成分１００重量部に対して、過酸化物加硫剤が５〜１０重量部、短繊維２０が１０〜２５重量部配合される。

短繊維２０はリブゴムシート１１’に配合される前に、予め長繊維をＲＦＬ液に浸漬し、乾燥させた後に１ｍｍ〜３ｍｍの長さに切断することにより形成される。

ゴムシート等が巻付けられた円筒形ドラム２１は加硫オーブン（図示せず）内に入れられ、所定の温度、圧力で加硫処理される。心線１３’と心線１３’との間には隙間があるが、加硫処理により除去され、心線１３’は接着ゴムシート１２’、１２’の中に埋設される。また、加硫処理により帆布１４’とリブゴムシート１１’は接着ゴムシート１２’に接合される。

これにより、帆布１４’、接着ゴムシート１２’、心線１３’、接着ゴムシート１２’、及びリブゴムシート１１’は一体的に成型され、平ベルト状の加硫スリーブが得られる。加硫スリーブはベルト幅に応じて所定の幅に切断される。なお、接着ゴムシート１２’、１２’、リブゴムシート１１’はＶリブドベルト１０において、接着ゴム層１２、リブゴム層１１にそれぞれ対応する。

図３はＶリブドベルトの研磨装置２９を示す。研磨装置２９は駆動プーリ３０、従動プーリ３１、及び研削ホイール３２を有する。駆動プーリ３０と従動プーリ３１には、所定の幅に切断された加硫スリーブ１０’が掛け回される。駆動プーリ３０に対向する位置に切削ホイール３２が設けられる。

研削ホイール３２は１０００ｒｐｍ〜１８００ｒｐｍで時計回りに回転させられる。一方、駆動プーリ３０は１〜３ｒｐｍで時計回りに回転させられ、合わせて加硫スリーブ１０’、従動プーリ３２も回転させられる。ここで、駆動プーリ３０、従動プーリ３１は回転させられながら、研削ホイール３２に近づけられ、これにより加硫スリーブ１０’の平面状のリブゴム層はダイヤモンド砥粒により研削され、リブゴム層にＶリブ１５（図１参照）が形成され、Ｖリブドベルト１０（図１参照）が得られる。

リブゴム層が研削される時、短繊維２０も同時に研削される。しかし、短繊維２０は、その強度が相対的にリブゴム層を形成するゴムに比べて高いので、ゴムは容易に研削される一方で、短繊維２０は研削されにくい。従って、リブゴム層１１の側面１６には、研削完了時、無数の短繊維２０が突出している（図１参照）。

なお、本実施形態においてリブゴム層１１及び接着ゴム層１２はＥＰＭ（エチレン―プロピレン共重合体）をゴム成分としているが、クロロプレンゴム、ＥＰＤＭ（エチレン―プロピレン―ジエン共重合体）、Ｈ―ＮＢＲ等の伝動ベルトに使用される従来公知のゴムをゴム成分としてもよい。

なお、本実施形態において短繊維２０にポリアミド短繊維を用いたが、ポリアラミド短繊維でもよいし、従来公知の高強度短繊維を用いることによっても本実施形態の効果が得られる。また、例えば、ポリアミド短繊維とポリアラミド短繊維との組合わせのように複数の種類の高強度短繊維を用いてもよい。

さらに、ポリアミド短繊維と綿短繊維との組合わせ、或いはポリアミド短繊維とポリエステル短繊維との組合わせのように高強度短繊維と低強度短繊維とを用いることによっても、本実施形態と同様の効果が得られる。

以下、図４〜図９を参照して実施例を挙げて本発明を説明する。なお、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。

〔ゴムの配合〕以下の表１に示すように、音性能評価試験および走行試験のためのＶリブドベルトの製造に使用するべき５種類の配合ゴムＡ〜配合ゴムＥを調整する。

上記表１において、※１ないし※２は以下の事項を示す。
※１ 繊度は６．７ｄｔｅｘ、繊維の長さは１ｍｍであった。
※２ 配合材料の種類およびゴム成分１００重量部に対する配合材料の重量部（単位はｐｈｒ）。

次にリブゴム層の配合ゴムとして上述した配合ゴムＡ〜配合ゴムＥを用いて音性能評価試験用のＶリブドベルトを製造し、それぞれのＶリブドベルトを用いて音性能評価試験を行った。

〔音性能評価試験用のＶリブドベルト〕Ｖリブドベルトの製造は前述したＶリブドベルト製造方法に倣った。リブゴム層の配合ゴムとして、実施例１においては配合ゴムＡを用い、実施例２においては配合ゴムＢを用い、実施例３においては配合ゴムＣを用い、比較例１においては配合ゴムＤを用い、比較例２においては配合ゴムＥを用いた。

〔音性能評価試験およびその評価〕音性能評価試験において被試験用Ｖリブドベルトを、原動、従動プーリに掛け回し、ベルトの緩み側においてテンショナプーリによって内側から張力を付勢した。原動プーリから３００ｍｍの位置にマイクロフォンを設け、マイクロフォンにより従動プーリとベルトのかみ合わせによって発生する音の音圧を測定した。

ここで、原動、従動、及びテンショナプーリの径は、それぞれ１３０ｍｍ、１２８ｍｍ、５５ｍｍであった。ベルトの初期張力は２９４Ｎであり、従動プーリの荷重トルクは１０Ｎ・ｍであった。原動プーリを１０００ｒｐｍで回転させた。

音性能評価試験は、２５±７℃の環境下ベルトの張り側に水を３０秒掛けた時の音圧を測定することにより行った。水を掛けた量は３００ｍｌ／ｍｉｎであった。図４〜図８はそれぞれ実施例１〜実施例３、及び比較例１、２のベルトの音性能評価試験の結果を示す。

図４〜図７に示すように、実施例１〜実施例３、及び比較例１のベルトは、水が掛けられても、従動プーリの回転数がほとんど１０００ｒｐｍから減少しなかった。従って、原動プーリの回転力は従動プーリに適正に伝動されたことが分かる。また、音圧レベルは、水が掛けられた場合は大きくなるが、異音としては十分に許容できる範囲であった。即ち、実施例１〜３、及び比較例１のベルトは大きな異音を発生させないことが理解できる。

一方図８に示すように、比較例２のベルトは、水が掛けられると、従動プーリの回転数が１０００ｒｐｍから０ｒｐｍまで落ち込み、一定時間経過後に再度１０００ｒｐｍまで回復した。即ち、水か掛けられると原動プーリは一定時間空回りをし、動力を従動プーリに伝動しなかったことが分かる。

空回り中には異音が発生しなかったが、空回りから回転が回復するまでの間、音圧レベルが急上昇し異音が発生した。この異音の音圧レベルは許容できる音圧レベルではなかった。

実施例１〜３、及び比較例１、２の結果から、過酸化物加硫剤の配合量を所定の量以下に抑えることにより、Ｖリブドベルトの音圧レベルを許容できるレベルより低く抑えることが可能であること、及びＶリブドベルトの動力の伝動性を十分に保持可能であることが分かる。また、許容できる音圧レベル以下に抑え、十分な動力伝動性を備えるのに、配合ゴム１００重量部に対して過酸化物加硫剤の配合量を１０重量部以下にすることが適当であることが分かる。

次に音性能評価試験用に製造した実施例１〜３、及び比較例１のＶリブドベルトを用いて走行試験を行った。

〔走行試験およびその評価〕走行試験において被試験用Ｖリブドベルトを、原動、従動プーリに掛け回し、テンショナプーリによって内側からベルトに対して水平に張力を付勢した。

ここで、原動、従動、及びテンショナプーリの径は、それぞれ１２０ｍｍ、１２０ｍｍ、４５ｍｍであった。ベルトの張力は６００Ｎで固定し、従動プーリの荷重トルクは１７．２Ｎ・ｍであった。原動プーリを４９００ｒｐｍで回転させた。

走行試験は、１００℃の環境下でＶリブドベルトが損傷して走行不能になるまでの走行時間を試験結果として測定した。図９は実施例１〜実施例３、及び比較例１のＶリブドベルトの走行試験の結果を示す。

実施例１〜実施例３のＶリブドベルトの走行時間は、比較例１のＶリブドベルトの走行時間に比べて大幅に長く、１０倍以上の長さであった。従って、ゴム成分１００重量部に対して５重量部以上の過酸化物加硫剤を配合して形成したＶリブドベルトの耐久性は大幅に改善されたことが分かる。

本発明の一実施形態を適用したＶリブドベルトの縦断面図を示す。 Ｖリブドベルトの製造過程における横断面図を示す。 Ｖリブドベルトの研磨装置を示す。 実施例１のＶリブドベルトの音性能評価試験の音圧レベルと従動プーリの回転数を示す。 実施例２のＶリブドベルトの音性能評価試験の音圧レベルと従動プーリの回転数を示す。 実施例３のＶリブドベルトの音性能評価試験の音圧レベルと従動プーリの回転数を示す。 比較例１のＶリブドベルトの音性能評価試験の音圧レベルと従動プーリの回転数を示す。 比較例２のＶリブドベルトの音性能評価試験の音圧レベルと従動プーリの回転数を示す。 実施例１〜３、及び比較例１のＶリブドベルトの走行試験の結果を示す。

符号の説明

１０ Ｖリブドベルト
１１ リブゴム層（接触ゴム層）
１５ Ｖリブ
１６ 側面
２０ 短繊維（高強度短繊維）

Claims (6)

1. ゴム成分１００重量部に対して過酸化物加硫剤が５重量部〜１０重量部配合される接触ゴム層と、前記接触ゴム層のプーリと接触する表面に一部が突出するように混入される高強度短繊維とを備えることを特徴とする伝動ベルト。
2. 前記高強度短繊維がポリアミド短繊維であることを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
3. 前記高強度短繊維が、前記接触ゴム層のゴム成分１００重量部に対して１０重量部〜２５重量部配合されることを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
4. 前記高強度短繊維の繊維長さが１ｍｍ〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
5. 前記接触ゴム層のゴム成分がＥＰＭ、或いはＥＰＤＭであることを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
6. Ｖリブドベルトであることを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
   

Images