JP2008069910A

JP2008069910A - 伝動用平ベルト

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Publication number: JP2008069910A
Application number: JP2006250763A
Authority: JP
Inventors: 長 ▲高▼橋; Takeru Takahashi
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 2006-09-15
Filing date: 2006-09-15
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2026-09-15
Also published as: JP4634986B2

Abstract

【課題】長期使用させ得る伝動用平ベルトを提供することにある。
【解決手段】複数のプーリに掛け渡されて摩擦伝動に用いられるべく無端ベルト形状に形成され、内面側と背面側の少なくとも一方がカバーゴム層により形成され且つ表面が平坦に形成されており、該平坦な面が前記摩擦伝動に用いられる伝動用平ベルトであって、前記平坦な面には、ベルト周方向に沿って延在する切り込みが形成されており、しかも、前記切り込みが、前記平坦な面の表面から前記カバーゴム層に対して切り込まれた状態に形成されていることを特徴とする伝動用平ベルトを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、伝動用平ベルトに関し、特に、内面側と背面側の少なくとも一方がカバーゴム層により形成され且つ表面が平坦に形成された伝動面を有する伝動用平ベルトに関する。

産業界で動力伝達手段として広く用いられている伝動用平ベルトは、動力の伝動形態が摩擦伝動であるため、常に微小スベリ（弾性スベリ）をおこす形態で使用されている。そのため、動力を伝達する際には、摩擦による発熱が生じている。
また、通常、伝動用平ベルトは、ゴム材料により形成されているため運転時には動的発熱が生じている。
さらに、このような伝動用平ベルトは、例えば、特許文献１にも記載されているようにエンジンなどの近辺で用いられたりもしており、一般には高温環境下で用いられている。

このように伝動用平ベルトは、熱劣化を受け易い環境で用いられている一方で、伝動用平ベルトが、例えば、スリップを生じたり破断してしまったりして動力伝達を行えなくなった場合には伝動用平ベルトが使用されている機器自体に大きなダメージを与えるおそれを有している。そのため、従来、長期使用させ得る伝動用平ベルトが求められている。
例えば、下記特許文献１においては、プーリに対する伝動用平ベルトの位置関係が調整されることにより伝動用平ベルトの偏摩耗などが防止されてベルト寿命を長期化させることが記載されている。

しかし、従来の伝動用平ベルトにおいては、その対策が十分なされているとはいえず、長期使用させ得る伝動用平ベルトを得ることが困難であるという問題を有している。

特開２００６−９８５７号公報

本発明の課題は、長期使用させ得る伝動用平ベルトを提供することにある。

本発明者は、内面側と背面側の少なくとも一方がカバーゴム層により形成され且つ表面が平坦に形成されており、該平坦な面が前記摩擦伝動に用いられる伝動用平ベルトにおけるスリップの発生原因とその対策について鋭意検討を行った結果、伝動用平ベルトの使用期間の経過にともなってカバーゴム層のゴムが劣化して、伝動用平ベルトのベルト幅方向に反りが発生することを見出した。
また、この反りによってプーリとの接触個所に偏りが生じており、例えば、伝動面を内側とするようなベルト幅方向の反りが形成された場合には、ベルト幅方向両端部が中央部よりも強くプーリに当接されて、その結果、伝動用平ベルトにスリップが発生されやすくなること、ならびに、上記カバーゴム層を所定構造としておくことでこの反りを抑制させ得ることを見出し本発明の完成に到ったのである。

すなわち、本発明は、前記課題を解決すべく、複数のプーリに掛け渡されて摩擦伝動に用いられるべく無端ベルト形状に形成され、内面側と背面側の少なくとも一方がカバーゴム層により形成され且つ表面が平坦に形成されており、該平坦な面が前記摩擦伝動に用いられる伝動用平ベルトであって、前記平坦な面には、ベルト周方向に沿って延在する切り込みが形成されており、しかも、前記切り込みが、前記平坦な面の表面から前記カバーゴム層に対して切り込まれた状態に形成されていることを特徴とする伝動用平ベルトを提供する。

なお、本明細書中における“切り込み”とは、溝や切り欠きなどといった、伝動面の表面を研削したり、切り取ったりして表面を形成する部材を取り除いて形成されたものではなく、刃物を進入させることのみにより分断されるなどして形成された個所を意図しており、張力などが加えられていない自然状態においては表面に開口されておらず、この“切り込み”が延在している方向と直交する方向、すなわち、ベルト幅方向に張力を加えた際に開口される状態に形成されているものを意図している。

本発明によれば、摩擦伝動に用いられる面に、伝動用平ベルトのベルト周方向に沿って延在する切り込みが形成されており、しかも、この切込みが、摩擦伝動面の表面からカバーゴム層に対して切り込まれた状態に形成されていることから、カバーゴム層のゴムが劣化して表面の収縮が生じたとしても、この切り込みにより表面の収縮がベルト幅方向に伝播されることを抑制でき、しかも、この収縮力を切り込み形成個所で分断することができる。

したがって、伝動用平ベルトのベルト幅方向に反りが発生されることを抑制させ得る。
また、反りが生じたとしても、この切り込みが形成されていることにより、例えば、ベルトにかかる張力を僅かに増大させるなどして、容易にこの反りを矯正させた状態で伝動面の幅方向全域をプーリに当接させ得る。
すなわち、伝動用平ベルトに偏摩耗が生じることを抑制させることができ、ベルト寿命を長期化させ得る。

以下に、本発明の好ましい実施の形態について（添付図面に基づき）説明する。

本実施形態に係る伝動用平ベルトは、無端ベルト状に形成されており、図１は、伝動用平ベルトを幅方向に横断するように切断した場合の断面を示す部分断面図である。
図１に示すように、伝動用平ベルト１０は、ベルトの長手方向に沿って心線１１が複数埋設された接着ゴム層１２がベルト厚み方向中央部に形成されている。また図１に示すように、この接着ゴム層１２の外面側には、中間ゴム層１４ａを介してゴムコート帆布層１４ｂが形成されており、接着ゴム層１２の内面側には接着ゴム層１２に沿って接着された内カバーゴム層１３が形成され、これらが層状に積層されて伝動用平ベルト１０が構成されている。

本実施形態に係る伝動用平ベルト１０においては、このゴムコート帆布層１４ｂと内カバーゴム層１３との両方の表面を摩擦伝動面として用いるべくこの内カバーゴム層１３により形成されている内周面（内面側）もゴムコート帆布層１４ｂにより形成されている外周面と同様に平坦な平坦面となるように形成されている。
そして、この内周面には、表面から心線１１に至る深さの約半分となる深さの切り込みＣがベルト周方向に沿って連続して設けられている。
図２は、伝動用平ベルト１０を切り込みＣが形成されている内面側からの正面視を示す平面図である。
この図２にも示されているように、ベルト周方向に沿って形成された切り込みＣは、周方向に連続した状態に形成されており、個々の切り込みＣは、伝動用平ベルト１０の内周面を周回して元の位置に戻ってくるように連続した周状に形成されている。
また、本実施形態の伝動用平ベルト１０には、この周状の切り込みＣがベルト幅方向に切り込み深さ（Ｄ₁）の３〜６倍の間隔となるピッチ（Ｐ）で複数条形成されている。

この切り込みＣについては、そのベルト厚み方向の深さ（Ｄ₁）が、通常、伝動面の表面から心線１１に到達までの深さ（Ｄ₀）、すなわち、内カバーゴム層１３の厚み以下となるように形成される。
なお、伝動用平ベルト１０のベルト幅方向に反りが発生されることを抑制させ、しかも、反りが生じたとしても、よりいっそう反りの矯正を容易にさせ得る点において、この切り込みの深さ（Ｄ₁）は、内カバーゴム層１３の厚み（Ｄ₀）の１／４以上の深さであることが好ましく、１／２以上の深さであることがより好ましい。
また、この切り込みＣを、ベルト幅方向にどの程度のピッチ（Ｐ）で形成させるかについては、特に限定されるものではないが、このピッチ（Ｐ）が小さすぎる場合には、伝動用平ベルト１０自体の剛性が低下してしまうおそれがあり、ピッチが大きすぎる場合には、切り込みＣの深さ（Ｄ₁）をいくら大きくしても、切り込みＣ間において反りが発生してしまうおそれを有する。
このような点において、切り込みＣを形成するピッチ（Ｐ）については、切り込みＣの深さ（Ｄ₁）に対して、Ｐ／Ｄ₁＝２．５〜２５の関係を満足させる範囲から選択されることが好ましい。

このような、切り込みＣが設けられていることにより、図３に例示するように、内カバーゴム層に収縮が生じた場合には、この切り込みが伝動面に開口した状態となって、収縮がベルト幅方向に伝播されることが抑制されることとなる。
そのことにより、伝動用平ベルトのベルト幅方向への反りの発生が抑制されることとなる。

上記に示したような伝動用平ベルト１０に用いられる心線１１の材料としては、特に限定されるものではないが、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステルが用いられたポリエステル繊維、アラミド繊維、ポリアミド繊維、高強度ポリビニルアルコール繊維、ポリケトン繊維などが挙げられる。
心線１１には、これらの繊維を単独または混紡して用いることができる。
またこの心線１１は、レゾルシン・ホルマリン・ラテックス処理（以下「ＲＦＬ処理」ともいう）や溶剤系接着剤による接着処理がされたものを用いることができる。

接着ゴム層１２のゴム材料としては、特に限定されるものではないが、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレン（ＡＣＳＭ）などが挙げられ、これらを一種又は二種以上を混合したものを用いることができる。

内カバーゴム層１３及び中間ゴム層１４ａのゴム材料としては、特に限定されるものではないが、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレン（ＡＣＳＭ）などが挙げられ、これらを一種又は二種以上を混合したものを用いることができる。

また、ゴムコート帆布層１４ｂは、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ポリアミド繊維、高強度ポリビニルアルコール繊維、ポリケトン繊維などが用いられた帆布に対して、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレン（ＡＣＳＭ）などをコーティングするなどして上記帆布に上記ゴム材料を担持させたもので構成することができる。

また、上記内カバーゴム層１３、中間ゴム層１４ａ及びゴムコート帆布層１４ｂのゴム材料には、上記ゴム以外にも、短繊維や充填剤などの添加剤を適宜含有させることができる。
例えば、短繊維としては、ポリエステル短繊維、ポリアミド系短繊維、アラミド短繊維、セルロース短繊維などの有機高分子繊維や、炭化ケイ素、チタン酸カリウムなどの無機繊維が例示でき、これらを一種又は二種以上を混合したものを用いることができる。
なお、本発明の伝動用平ベルト１０に含有される短繊維とは、繊維径が５〜４０μｍであり、繊維長が０．１〜１０ｍｍのものをいう。

また、上記のような成分以外に、架橋剤、架橋助剤、カーボンブラック、シリカなどの補強成分、炭酸カルシウム、タルクなどの充填剤、可塑剤、安定剤、加工助剤、着色剤など一般的にゴム工業においても用いられるゴム配合薬剤を本発明の効果を損ねない範囲において配合させることができる。

次いで、上記に説明したような伝動用平ベルト１０を製造する方法について説明する。
まず、伝動用平ベルト１０の製造においては、接着ゴム層１２、内カバーゴム層１３、及び、中間ゴム層１４ａを形成するための未加硫ゴムシートと、ＲＦＬ処理された心線１１と、ゴムコート帆布とを用いる。

接着ゴム層１２、内カバーゴム層１３、及び、中間ゴム層１４ａの未加硫ゴムシートは、ゴム組成物に含有される材料を、一般的な混練ロール、ニーダー、ミキサーなどの混練手段を用いて混練した後、カレンダーロールなどでシート成形して作製することができる。

このような接着ゴム層１２、内カバーゴム層１３、及び、中間ゴム層１４ａの未加硫ゴムシートと、ＲＦＬ処理された心線１１と、ゴムコート帆布とを用いて伝動用平ベルト１０を製造するには、従来、行われている方法と同様にして製造することができる。
例えば、表面が平滑な円筒状の成形ドラムの周面にゴムコート帆布、中間ゴム層１４ａ用未加硫ゴムシート、接着ゴム層１２用未加硫ゴムシートをそれぞれ一層あるいは複数層巻きつけたものの上に心線１１をらせん状にスピニングし、さらに接着ゴム層１２用の未加硫ゴムシート、内カバーゴム層１３用未加硫ゴムシートを一層あるいは複数層巻きつけて未加硫状態の積層体を作製する。

このように作製した未加硫状態の積層体は、例えば、加硫缶中で加熱加圧して一体化させて管状体を形成させた後にこの管状体から所定幅で切り出して伝動用平ベルト１０とすることができる。
なお、このとき管状体は、上記のように作製されていることから、外周面側に内カバーゴム層１３が露出した状態となっている。
したがって、例えば、この管状体を駆動ロールと従動ロールとに掛け渡して周動させつつ、所定間隔に配置した複数の刃物をこの周動させた外周面に接触させることにより、ベルト周方向に沿って延在された状態に切り込みを形成させることができる。
また、この切り込みは、管状体の外周面から内カバーゴム層１３に対して切り込まれた状態に形成されることとなる。

このように外周面に切り込みを形成させた管状体を、切り込みの形成と同様に周動させつつ、所定幅で輪切り状態にして、さらに、輪切りにされたものを裏表逆となるように裏返して無端ベルト状にされた伝動用平ベルト１０を完成させることができる。

なお、本実施形態においては、外周面（背面）がゴムコート帆布層となる伝動用平ベルト１０を例に説明したいが、本発明においては、外周面も内面側と同じくカバーゴム層で形成させることも可能である。
なお、そのような場合においては、切り込みを内面側、背面側のどちらに設けてもよいが、その使用時には、より劣化が生じ易い側に切り込みが設けられた側が来るようにして用いることが好ましい。

この劣化の生じ易い側であるかどうかは、例えば、プーリとの接触面積や、より負荷のかかる側など、摩擦熱が発生しやすい側を劣化の生じ易い側として判断することができる。例えば、一旦、伝動用平ベルトをプーリに掛け渡して数時間試運転させた後に伝動用平ベルトの表裏の表面温度を測定して、切り込みが設けられた側の方が反対側よりも表面温度が高温である場合には、そのまま実使用に移行させ、逆に、切り込みが設けられた側の方が低温である場合には、表裏逆向きに伝動用平ベルトをプーリに掛け直して実際の使用に供するなどすればよい。
このようにプーリに掛け渡して用いる際に、その表裏を選択して用いることにより伝動用平ベルトの寿命をより長期化させ得る。

また、本実施形態においては、製造が容易である点、ならびに、反りの発生防止効果をより顕著に発揮させ得る点において、周方向に連続した周状の切込みを形成する場合を例に説明したが、本発明においては、例えば、図４ａ）、ｂ）に例示するような切り込みも採用可能である。
この図４ａ）、ｂ）は、いずれも、伝動用平ベルト１０の切り込みが形成された面からの正面視を示すものであり、図４ａ）においては、切り込みＣ’は、ベルト周方向に不連続状態で延在されている。
このような、不連続状態で切り込みＣ’を形成するには、例えば、上記に説明した方法においては、所定間隔に配置した複数の刃物を、周動させた管状体表面に対して連続的に接触させるのではなく、接触させたり、離したりを繰り返すことにより不連続状態の切り込みＣ’を形成させ得る。

また、図４ｂ）においては、切り込みＣ”は、ベルト周方向に対して所定角度（θ）傾斜して周方向に延在されている。
なおこの角度（θ）が所定以上の値となるように伝動用平ベルトに切り込みＣ”を形成させると、伝動用平ベルトの運転時において騒音の発生ならびに伝導能力の低下を発生させるおそれを有する。したがって、伝動能力の低下ならびに騒音の発生を抑制させ得る点において、この角度（θ）が、通常、４５度以下、好ましくは、３０度以下の状態となるように伝動用平ベルトに切り込みＣ”を形成させることが好ましい。
この傾斜を設けて切り込みＣ”を形成するには、例えば、上記に説明した方法においては、単一の刃物の刃先を管状体表面に対して進入させ、しかも、管状体を周動させつつ刃物の進入個所を管状体の長さ方向に一定速度で移動させることにより、管状体の外周面にスパイラル状に切り込みを形成させ、該管状体から伝動用平ベルトを切り出すことにより傾斜を設けた切り込みＣを有する伝動用平ベルトを作製し得る。

次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（伝動用平ベルトの製造）
（予備成形体の製造）
外周面の周長が約１２００ｍｍの円筒状の成形ドラムの周面にゴムコート帆布を巻付け、中間ゴム層１４ａ用未加硫ゴムシートを巻付けた後にＲＦＬ処理された心線をらせん状にスピニングし、さらに内カバーゴム層用未加硫ゴムシートを巻きつけたものを加硫一体化させ、管状の予備成形体を作製した。
なお、この予備成形体の製造に用いたゴムは、水素化ニトリルゴムのメタクリル酸亜鉛ナノコンポジット品（日本ゼオン社製「ＺＥＯＮＳＵＰＥＲＣＯＭＰＯＳＩＴＥ」）にポリアミド短繊維が分散されたものを用いた。
また、帆布には綿・ポリエステル混紡帆布を用いた。さらに、心線には、アラミド繊維が用いられた直径０．７ｍｍのものを用いた。

（切り込みの形成、伝動用平ベルトの切り出し）
この予備成形体の外周面を周回するように深さ０．６ｍｍの周状の切り込みを予備成形体の長さ方向に２．５ｍｍピッチ間隔で複数設けて、この切り込みが設けられた予備成形体から２０ｍｍ幅で切り出した伝動用平ベルトを実施例の伝動用平ベルトとした。
なお、この切り込みについては傾斜を設けず（θ＝０度）にベルト周方向に対して平行となる方向に形成した。
また、同じ、予備成形体で切り込みが設けられていない個所から、同じく２０ｍｍ幅で切り出した伝動用平ベルトを比較例の伝動用平ベルトとした。
なお、この実施例、比較例の伝動用平ベルトは、幅２０ｍｍ×周長１２００ｍｍ×厚み２．５ｍｍに形成されており、実施例の伝動用平ベルトには、ベルト周方向に連続した周状の切り込みが２．５ｍｍ間隔で７条形成されている。
比較例の伝動用平ベルトには、切り込みは設けていない。

（ベルト走行試験）
ベルト走行試験は、図５に示すように各実施例、比較例の伝動用平ベルトを４個のプーリに接するように掛け渡して実施した。
すなわち、直径２００ｍｍの駆動プーリＰ１と、３０馬力の負荷が接続された直径１５０ｍｍの従動プーリＰ２と、直径７５ｍｍの無負荷のプーリ２個Ｐ３，Ｐ４とを用い、実施例の伝動用平ベルトを、切り込みが形成された側が駆動プーリＰ１と従動プーリＰ２とに接し、ゴムコート帆布層の形成されている側が無負荷のプーリ２個Ｐ３，Ｐ４に接するように掛け渡し、しかも、従動プーリＰ２に対して図中矢印方向に力を加えてこの伝動用平ベルトに４０ｋｇｆの張力が生じるように調整しつつ駆動プーリＰ１を２０００ｒｐｍの回転数で回転させてベルト走行試験を実施した。
比較例の伝動用平ベルトにあっては、実施例の伝動用平ベルトの切り込み形成側に相当する側を駆動プーリＰ１と従動プーリＰ２とに接し、ゴムコート帆布層の形成されている側が無負荷のプーリ２個Ｐ３，Ｐ４に接するように掛け渡して同様に走行させた。
このベルト走行試験を７５±３℃の雰囲気下において実施したところ、比較例の伝動用平ベルトは、１１０時間経過時点において大きなスリップが発生して、実質、伝動できない状態になったが、実施例の伝動用平ベルトにおいては、４００時間経過時点においてもなお正常に運転されていた。

このことからも、摩擦伝動に用いられる面に、伝動用平ベルトのベルト周方向に沿って延在する切り込みが形成されており、しかも、この切込みが、摩擦伝動面の表面からカバーゴム層に対して切り込まれた状態に形成されていることによりベルト寿命を長期化させ得ることがわかる。

一実施形態の伝動用平ベルトを示す部分断面図。同実施形態の伝動用平ベルト内面を示す部分正面図。伝動用平ベルトのゴム劣化時における切り込みの作用を示す部分断面図。他実施形態の伝動用平ベルト内面を示す部分正面図。ベルト走行試験の試験方法を説明する説明図。

符号の説明

１０：伝動用平ベルト、１３：内カバーゴム層、Ｃ：切り込み

Claims

複数のプーリに掛け渡されて摩擦伝動に用いられるべく無端ベルト形状に形成され、内面側と背面側の少なくとも一方がカバーゴム層により形成され且つ表面が平坦に形成されており、該平坦な面が前記摩擦伝動に用いられる伝動用平ベルトであって、
前記平坦な面には、ベルト周方向に沿って延在する切り込みが形成されており、しかも、前記切り込みが、前記平坦な面の表面から前記カバーゴム層に対して切り込まれた状態に形成されていることを特徴とする伝動用平ベルト。
前記カバーゴム層の厚みをＤ₀とし、前記カバーゴム層に形成された切り込みの深さをＤ₁としたときに、（Ｄ₀＞Ｄ₁≧Ｄ₀／２）となるように前記切り込みが形成されている請求項１記載の伝動用平ベルト。
前記切り込みが、ベルト幅方向に間隔を隔ててカバーゴム層に複数形成されており、前記カバーゴム層に形成された切り込みの深さをＤ₁とし、前記間隔をＰとしたときに、Ｐ／Ｄ₁＝２．５〜２５となるような間隔で複数の切り込みが前記カバーゴム層に形成されている請求項２記載の伝動用平ベルト。