JP2010002049A - 摩擦伝動用ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】背面ゴムの物性と構造を最適設計することで高寿命、高伝達性能を備えた高耐久性動力伝動用ベルトを提供する。
【解決手段】内周面及び外周面共にプーリに巻き掛け動力伝達を行う輪状の伝動ベルトであって、ベルト長手方向に沿って心線を埋設したゴム層を含む弾性体層からなる摩擦伝動ベルトにおいて、上記外周面ゴム層がエチレン−α−オレフィンエラストマーで０．４ｍｍ〜３ｍｍの長さの短繊維を１０〜４０質量部配合しており、ベルト長手方向に対する背面ゴムの２０％伸張時の弾性率が９．０ＭＰａ〜５０．０ＭＰａで且つ硬度がＪＩＳＡ８０°〜８８°である摩擦伝動用ベルト。
【選択図】図１

Description

本発明は動力伝動ベルトに係り、詳しくは特定のエチレン−α−オレフィンエラストマーを背面ゴム層に用いることにより、優れた屈曲疲労性、耐熱性を有し、且つ耐寒性、耐摩耗性、耐粘着摩耗性を備えた高耐久性摩擦動力伝動用ベルトに関する。

近年、省エネルギー化、コンパクト化の社会的要請を背景に、自動車のエンジンルーム周辺の雰囲気温度は従来に比べて上昇し、且つ使用されるベルト幅は狭くなってきている。これに伴ってベルトの使用環境温度も高くなり、且つベルトに掛かる負荷は多大なものとなってきた。又、Ｖリブドベルトの背面は帆布が使用されていたが、背面駆動を含むレイアウトの自由度を増す為に、動力伝達力の優れるゴム層を使用したものとなってきた。

しかしながら、背面をゴム層にエチレン−α−オレフィンエラストマーを使用した場合には引裂き力が低い為、又ベルトに掛かる負荷が高い状態下では心線の飛び出し（ポップアウト）が発生し易くなるという問題があった。

本発明はこのような問題点を解決するものであり、背面ゴムの物性と構造を最適設計することで高寿命、高伝達性能を備えた高耐久性動力伝動用ベルトを提供する。

本願請求項１記載の発明は、内周面及び外周面共にプーリに巻き掛け動力伝達を行う輪状の伝動ベルトであって、ベルト長手方向に沿って心線を埋設したゴム層を含む弾性体層からなる摩擦伝動ベルトにおいて、上記外周面ゴム層がエチレン−α−オレフィンエラストマーで０．４ｍｍ〜３ｍｍの短繊維を１０〜４０質量部配合しており、ベルト長手方向に対する背面ゴムの２０％伸張時の弾性率が９．０ＭＰａ〜５０．０ＭＰａで且つ硬度がＪＩＳＡ８０°〜８８°である摩擦伝動用ベルトにある。

請求項２記載の発明は、前記摩擦伝動用ベルトにおいて、ベルト長手方向に対する外周面ゴムのＡ型の引き裂き抵抗力が３０〜５０Ｎ／ｍｍである請求項１に記載の摩擦伝動用ベルトにある。

請求項３記載の発明は、前記摩擦伝動用ベルトにおいて、埋設した心線の中心から外周面までの背面ゴム層の厚みが６５０〜１５００μｍである請求項１又は２のいずれかに記載の摩擦伝動用ベルトにある。

請求項１記載の発明によれば、０．４ｍｍ〜３．０ｍｍの長さの短繊維を１０〜４０質量部配合することによって埋設する心線並びを平行にすることができるという効果が有る。又、伸張率２０％時の応力を９．０〜５０．０ＭＰａとし、さらにＪＩＳＡ硬度を８０°〜８８°とすることによって、走行時の背面ゴム層の伸縮、特に伸張時に起きる心線屈曲からの突き上げによって生じる応力に耐えうることが可能となり、高負荷状態下における耐ポップアウト性を向上することができる効果が有る。

請求項２記載の発明によれば、前記摩擦伝動用ベルトにおいて、ベルト長手方向に対する外周面ゴムのＡ型の引き裂き抵抗力が３０〜５０Ｎ／ｍｍである請求項１に記載の摩擦伝動用ベルトであることから、背面ゴム亀裂及び耐ポップアウト性を向上できる効果が有る。

請求項３記載の発明によれば、前記摩擦伝動用ベルトにおいて、埋設した心線の中心から外周面までの背面ゴム層の厚みが６５０〜１５００μｍである請求項１又は２のいずれかに記載の摩擦伝動用ベルトであることから、心線屈曲からの突き上げによって生じる応力を十分に緩和することが可能で且つ、屈曲性能を損なわないという効果がある。又、背面ゴム亀裂及び耐ポップアウト性を向上することができるという効果が有る。

本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、Ｖリブドベルトに本発明を適用したものである。

図１（ａ）に示すように、Ｖリブドベルト１は、心線３がベルト長手方向に沿って埋設された接着ゴム層２と、この接着ゴム層２の一方の面に設けられた圧縮ゴム層４と、接着ゴム層２の他方の面に設けられたベルト外周面となる伸張ゴム層５とを有する。圧縮ゴム層４には、ベルト長手方向に延びる断面Ｖ字状の複数のリブ部６が形成されている。

伸張ゴム層５は、ゴム成分としてエチレン−α−オレフィンゴムを含むゴム組成物で構成される。エチレン−α−オレフィンゴムとは、エチレンとα−オレフィンゴム（プロピレン、ブテン、ヘキセン、或いはオクテン）の共重合体、又はエチレンと上記α−オレフィンと非共役ジエンの共重合体であり、具体的にはエチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）やエチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）からなるゴムをいう。上記ジエン成分としては、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエン、メチレンノルボルネンなどの炭素原子数５〜１５の非共役ジエンが挙げられる。

伸張ゴム層５は、短繊維を含有するゴム組成物で構成される。短繊維を含有することにより、耐摩耗性や、耐引裂性が向上する。短繊維は、０．４ｍｍ〜３ｍｍの長さの短繊維をエチレン−α−オレフィンエラストマーポリマー１００質量部に対して、１０〜４０質量部配合する。０．４〜３．０ｍｍの長さの短繊維をエチレン−α−オレフィンポリマー１００質量部に対して１０〜４０質量部配合することで埋設する心線並びを平行にすることができる。

接着ゴム層２は、伸張ゴム層５と同じく、ゴム成分としてエチレン−α−オレフィンゴムを含むゴム組成物で構成される。エチレン−α−オレフィンゴムとは、エチレンとα−オレフィンゴム（プロピレン、ブテン、ヘキセン、或いはオクテン）の共重合体、又はエチレンと上記α−オレフィンと非共役ジエンの共重合体であり、具体的にはエチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）やエチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）からなるゴムをいう。上記ジエン成分としては、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエン、メチレンノルボルネンなどの炭素原子数５〜１５の非共役ジエンが挙げられる。又、接着ゴム層２は前記ゴム組成物以外のゴム組成物で構成することもできる。

圧縮ゴム層４は、接着ゴム層２を構成する上記ゴム組成物と同じゴム組成物で構成することが可能であり、又、それ以外のゴム組成物で構成することもできる。

又、接着ゴム層２及び圧縮ゴム層４を、伸張ゴム層５を構成するゴム組成物以外のゴム組成物で構成する場合には、ゴム成分として、例えば、エチレン−α−オレフィンゴム単独、又は、エチレン−α−オレフィンゴムとその他の種類のゴムを混ぜ合わせたブレンドゴムなどが挙げられる。エチレン−α−オレフィンゴムにブレンドするゴムの種類としては、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）の少なくとも一種のゴムを挙げることができる。尚、Ｖリブドベルト１を構成するゴム組成物の全てを、エチレン−α−オレフィンゴム組成物で構成することにより、耐熱性が優れるという効果がある。

心線は、例えば、ポリエチレンテレフタレート繊維（ＰＥＴ繊維）、ポリエチレンナフタレート繊維（ＰＥＮ繊維）、ポリトリメチレンテレフタレート繊維（ＰＴＴ繊維）等のポリエステル繊維や、アラミド繊維等を材料として、撚り合された繊維コードが用いられる。特にポリエステル繊維又はアラミド繊維を用いることが好ましい。ポリエステル繊維は、熱による収縮があるため、寸法安定性に優れている。一方、アラミド繊維は、ポリエステル繊維よりも引張強度が高いため、高張力、高負荷の要求に対して、ポリエステル繊維では実現しない部分を補うことができる。但し、アラミド繊維は、熱収縮が実質的に無い為、ベルト張力を一定に保つには、オートテンショナ装置が必要となる。このように、心線３として、ポリエステル繊維又はアラミド繊維を用いることにより、用途に応じたＶリブドベルト１を得ることができる。

又、ベルト長手方向に対する背面ゴムの２０％変形時に生じる伸張応力がＪＩＳＫ６２５４に準じて測定された値で９．０〜５０．０ＭＰａとすることが好ましい。前記伸張応力が９．０ＭＰａより小さくなると、耐ポップアウト性能が低下し、十分な効果が得られないという問題があり、５０．０ＭＰａより大きくなると、耐ポップアウト性能が低下し、十分な効果が得られないという問題がある。

又、背面ゴムの硬度はＪＩＳＡ８０度〜８８度とするのが好ましい。８０度より小さいと耐ポップアウト性の低下又は背面ゴムの粘着摩耗が生じ易いという問題があり、８８度を超えると屈曲性能が低下し、背面亀裂が生じ易くなるという問題がある。

更に、伸張ゴム層 に用いられるゴム組成物の引き裂き力は３０〜５０Ｎ／ｍｍ（ＪＩＳＡ型）とするのが好ましい。引き裂き力が３０Ｎ／ｍｍより小さければ耐ポップアウト性が低下する、又背面亀裂が生じ易いという問題がある。一方、５０Ｎ／ｍｍより大きくなると弾性率が低くなりポップアウトの問題が発生する、さらにゴムが柔らかくなる為背面粘着が発生するという問題がある。

又、前記摩擦伝動用ベルトにおいて、埋設した心線の中心から外周面までの背面ゴム層の厚みが６５０〜１５００μｍであることが好ましい。前記背面ゴム層の厚みが６５０μｍより薄いと心線屈曲からの突き上げによって生じる応力を十分に緩和できずに、ポップアウトが生じ易いという問題があり、１５００μｍより厚いと屈曲性能が低下し背面亀裂が生じ易くなるという問題がある。

次に、本発明の伸張ゴムを用いてＶリブドベルト１を製造する方法について説明する。以下の方法は、公知のＶリブドベルトの製造方法の一例である。

先ず、円筒状の成形ドラムの周面に伸張ゴム層５を構成する部材と接着ゴム層２を構成する接着ゴムシートとを巻きつけた後、この上に接着処理済の繊維コードからなる心線３を螺旋状にスピニングし、更に圧縮ゴム層４を構成する圧縮ゴムシートを順次巻き付けて積層体を形成した後、加硫し、架橋スリーブを得る。次に、架橋スリーブを駆動ロールと従動ロールに掛架し、所定の張力下で走行させ、更に、回転させた研削ホイールを走行中の架橋スリーブに当接するように移動してスリーブの圧縮ゴム層４の表面に３〜１００個の複数の溝状部を形成する。このようにして得られたスリーブを駆動ロールと従動ロールから取り外し、他の駆動ロールと従動ロールに掛架して走行させ、カッターによって所定の幅に切断して個々のＶリブドベルト１に仕上げる。

先の実施形態では、本発明をＶリブドベルト１に適用しているが、Ｖリブドベルトに限らず、Ｖベルトや平ベルトなど他の種類のベルトにも適用することができる。本発明をＶベルト２０に適用した例を図２に示す。Ｖベルト２０は、ベルト長手方向に直交する断面がＶ字状のベルトであり、心線２２がベルト長手方向に沿って埋設された接着ゴム層２１（ゴム層）と、接着ゴム層２１の一方の面に設けられた圧縮ゴムの表面に設けられた補強布２５とを有する。又、伸張ゴム層２４は、エチレン−α−オレフィンゴム組成物から構成される。又、伸張ゴム層２４には、長さが０．４〜３ｍｍの短繊維がエチレン−α−オレフィンポリマー１００質量部に対して、１０〜４０質量部含まれる。

又、前記伸張ゴム層２４は、ベルト長手方向に対する又、ベルト長手方向に対する背面ゴムの２０％変形時に生じる伸張応力がＪＩＳＫ６２５４に準じて測定された値で９．０〜５０．０ＭＰａとすることが好ましい。又、背面ゴムの硬度はＪＩＳＡ８０度〜８８度とするのが好ましい。

又、圧縮ゴム層２３及び接着ゴム層２１も、エチレン−α−オレフィンゴム組成物から構成することもできる。又、圧縮ゴム層２３及び接着ゴム層２１を伸張ゴム層２４とは異なるゴム組成物で構成することも可能である。なお、補強布２５は設けなくてもよい。

以下、具体的な実施例を伴って説明する。

本実施例で製造したＶリブドベルトでは、アラミド繊維のロープからなる心線を接着層と背面ゴム層との間に埋設し、接着ゴム層の下側に設けた圧縮ゴム層に３個のリブをベルト長手方向に配したものである。また、背面ゴム層は配合する短繊維の長さが１ｍｍ以上である場合、短繊維の配向はベルト周長に対して直角方向に設置する。短繊維の長さが１ｍｍ以下である場合は短繊維の配向はベルト周長に対して平行方向に設置する。

ベルトの製造方法は従来の方法であり、先ずフラットな円筒金型に背面ゴム層を巻いた後、心線をスピニング氏、圧縮ゴム層を設置した後、圧縮ゴム層の上に加硫用ジャケットを挿入する。次いで、成形金型を加硫缶内に入れ、加硫した後、筒状の加硫スリーブを金型から取り出し、該スリーブの圧縮ゴム層をグラインダーによってリブに成形し、成形体から個々のベルトに切断する工程からなっている。

このようにして得られるＶリブドベルトの高温高張力耐久試験、及び背面粘着試験を以下の通り行った。
高温高張力耐久試験機の評価に用いた走行試験機は、直径１２０ｍｍの駆動プーリ、直径８５ｍｍのアイドラープーリ、直径１２０ｍｍの従動プーリ、直径４５ｍｍのテンションプーリとを順に配置して構成したものである。そして、試験機の各プーリにＶリブドベルトを掛架し、Ｖリブドベルトのテンションプーリへの巻き付け角度を９０度に、アイドラープーリへの巻き付け角度を１２０度にして雰囲気温度１２０°Ｃ、駆動プーリの回転数４９００ｒｐｍ、従動プーリに８．８ｋｗの負荷、テンションプーリにベルト荷重１０３．５ｋｇｆ／３リブの試験条件で走行させた。走行２００時間を打ち切りとし、ポップアウト発生までの時間を調べた。

背面粘着走行試験では、駆動側に直径７０ｍｍのフラットプーリと従動側に直径７０ｍｍのフラットプーリにＶリブドベルトの背面を懸架し、ベルト背面にて回転走行させ、ベルト背面の外観状態を１分、３分、５分ごとに調査し、ゴム粕の発生、及び粘着物の有無を調べた。尚、駆動側の回転数は３５００ｒｐｍで、従動側の負荷は５．６ＰＳであった。その結果を表１及び表２に示す。

表１から表４の結果から明らかなように、短繊維配合量が少ない比較例１は、背面硬度も低くなり、ポップアウトが発生した。一方短繊維配合量が４０質量部より多い比較例２及び比較例８は、硬度が高くなり、耐屈曲性に劣り、ポップアウトが発生した。又、比較例１では背面粘着の問題も発生した。又、弾性率の低い比較例３は、ポップアウトが発生し、さらに背面粘着も発生した。

又、背面ゴム層の厚みが薄い比較例４では早期ポップアウト故障が発生しており、逆に層の厚みが厚い比較例５では屈曲性の低下により背面亀裂の故障が発生した。又、短繊維長が長く、短繊維配合量も４０質量部より多い比較例６は、背面亀裂が発生し、ナイロンフロック量が１０質量部より少ない比較例７は、背面粘着摩耗を起こした。

本発明に係る摩擦伝動用ベルトの一例を示す断面斜視図であり、（ａ）はＶリブドベルトであり、（ｂ）はＶベルトである。

符号の説明

１ Ｖリブドベルト
２ 接着ゴム層
３ 心線
４ 圧縮ゴム層
５ 伸張ゴム層
６ リブ部
２０ Ｖベルト
２１ 接着ゴム層
２３ 圧縮ゴム層
２４ 伸張ゴム層

Claims (3)

1. 内周面及び外周面共にプーリに巻き掛け動力伝達を行う輪状の伝動ベルトであって、ベルト長手方向に沿って心線を埋設したゴム層を含む弾性体層からなる摩擦伝動ベルトにおいて、上記外周面ゴム層がエチレン−α−オレフィンエラストマーで０．４ｍｍ〜３ｍｍの長さの短繊維を１０〜４０質量部配合しており、ベルト長手方向に対する背面ゴムの２０％伸張時の弾性率が９．０ＭＰａ〜５０．０ＭＰａで且つ硬度がＪＩＳＡ８０°〜８８°であることを特徴とする摩擦伝動用ベルト。
2. 前記摩擦伝動用ベルトにおいて、ベルト長手方向に対する外周面ゴムのＡ型の引き裂き抵抗力が３０〜５０Ｎ／ｍｍである請求項１に記載の摩擦伝動用ベルト。
3. 前記摩擦伝動用ベルトにおいて、埋設した心線の中心から外周面までの背面ゴム層の厚みが６５０〜１５００μｍである請求項１又は２のいずれかに記載の摩擦伝動用ベルト。

Images