JP2010151253A - 伝動ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】耐摩耗性及び耐久性を向上した伝動ベルトを提供する。
【解決手段】少なくとも内周面にプーリに巻き掛け動力伝達を行う環状の伝動ベルトであって、ベルト長手方向に沿って心線９を埋設したエラストマー層を含む弾性体層からなる伝動ベルトにおいて、少なくともベルト内周面の側面又は全面にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）からなるコーティング膜１０が形成されている伝動ベルト。
【選択図】図１

Description

本発明は動力伝動ベルトに係り、詳しくは自動車、農業機械、産業機械等において用いられるベルトであって、耐摩耗性及び耐久性を向上させたベルトに関する。

プーリとの摩擦伝動及びかみ合い伝動によって動力を伝達するベルトは、プーリとの接触部において耐摩耗性が要求されてきた。又、特にベルトの屈曲によるエネルギー損失を低減する為にベルト内周或いはベルト外周にコグを形成したコグドＶベルトが使用されている。又、これらのベルトには側圧変形によるポップアウトの抑制、耐摩耗性及び伝達効率を向上する為にベルト幅方向に短繊維を配合したゴム配合が用いられている。

又、特許文献１に記載のように、他の摩擦伝動ベルトや、かみ合い伝動ベルトにも耐摩耗性及び耐久性を向上させる方法として、エラストマーに短繊維を配合し、短繊維がベルト表面に現れることによって耐摩耗性を向上させていた。
特開平１０−２３８５９６号公報

耐側圧性、耐摩耗性の向上を目的として短繊維を配合した場合に、配合量が増えるとベルト屈曲性が低下する為、ベルト巻き付き径の小さい状態ではスリップが大きく、又、屈曲による動力損失が大きくなるため、伝達効率が低下し自動車エンジンに使用された場合燃費悪化の原因となっていた。又、屈曲疲労、ベルト発熱も大きくなる為耐久性の低下が起こる。

さらに、短繊維を多量に配合するとゴム練り、圧延及びベルト成形時の加工性が悪いという問題もあった。又、近年の省燃費性向上の要求に対応する為にはベルトの耐久性向上と伝達性能向上とを両立させることが必要となってきていた。

本発明はこのような問題点を解決するものであり、耐摩耗性及び耐久性を向上した伝動ベルトを提供する。

本願請求項１記載の発明は、少なくとも内周面にプーリに巻き掛け動力伝達を行う環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エラストマー層を含む弾性体層からなる伝動ベルトにおいて、少なくともベルト内周面がダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）からなるコーティング膜が形成されている伝動ベルトにある。

請求項２に記載の発明は、前記ベルトがベルト長手方向を直交する断面がＶ字状のＶベルトである請求項１に記載の伝動ベルトにある。

請求項３に記載の発明は、前記ベルトが上下ゴム層の間に心体が埋設され、該心体上下に上下コグを有するコグ付Ｖベルトである請求項２に記載の伝動ベルトにある。

請求項４に記載の発明は、前記ベルトがベルト長手方向に延びる複数のリブ部を有するＶリブドベルトである請求項１に記載の伝動ベルトにある。

請求項５記載の発明は、前記ダイヤモンドライクカーボンがフレキシブルダイヤモンドライクカーボンである請求項１から４のいずれかに記載の伝動ベルトにある。

請求項１記載の発明によれば、少なくとも内周面にプーリに巻き掛け動力伝達を行う環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エラストマー層を含む弾性体層からなる伝動ベルトにおいて、少なくともベルト内周面がダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）からなるコーティング膜が形成されている伝動ベルトであることから、ベルトのプーリに対する摩擦係数が低下し、伝達効率が向上するという効果がある。さらにプーリとの摩擦熱によるベルト温度上昇も抑制される為、耐熱性が向上し耐久性も向上するという効果がある。

請求項２記載の発明によれば、前記ベルトがベルト長手方向を直交する断面がＶ字状のＶベルトである請求項１に記載の伝動ベルトであることから、摩擦伝動であるＶベルトの摩擦伝動部の耐摩耗性が向上し、耐久性も向上するという効果がある。

請求項３記載の発明によれば、前記ベルトが上下ゴム層の間に心体が埋設され、該心体上下に上下コグを有するコグ付Ｖベルトである請求項２に記載の伝動ベルトであることから、巻き付き径が小さくなる小径プーリに使用された場合であっても、コグ亀裂が発生せするようなことは無い。

請求項４に記載の発明によれば、前記ベルトがベルト長手方向に延びる複数のリブ部を有するＶリブドベルトである請求項１に記載の伝動ベルトであることから、Ｖリブドベルトの摩擦伝動部の耐摩耗性が向上し、耐久性も向上すると言う効果がある。

請求項５に記載の発明によれば、前記ベルトがベルト長手方向に沿って所定間隔で配置された複数の歯部を有する歯付ベルトである請求項１に記載の伝動ベルトであることから、歯部の耐摩耗性が向上するとともに、ベルト歯とプーリ歯溝のかみ合い音も低減できる効果がある。

請求項６に記載の発明によれば、前記ダイヤモンドライクカーボンがフレキシブルダイヤモンドライクカーボンである請求項１から５のいずれかに記載の伝動ベルトであることから、膜の剛性が低く、摩擦伝動部又は歯部の変形にも追随することができ、膜がエラストマーから剥離することがないという効果がある。

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

図１に示すように、コグ付Ｖベルト１は、内周側の圧縮ゴム層２と、外周側の伸張ゴム層５と、両ゴム層２，５間の接着ゴム層８を積層化した構造に形成されており、接着ゴム層８内部にはベルト長手方向に延伸した心線９が埋設されている。又、圧縮ゴム層２及び伸張ゴム層５には、ベルト幅方向に延伸したコグ山３，６とコグ谷４，７とがベルト長手方向に沿って交互に形成されている。

ここで、圧縮ゴム層２、伸張ゴム層５及び接着ゴム層８を形成するゴムとしては、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ォン化ポリエチレン、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の組成物又はこれらの混合物の組成物を使用することができる。

又、心線９としては、アラミド繊維、ポリエステル繊維又はガラス繊維等をＲＦＬ液で処理したものを使用することができる。

さらに、圧縮ゴム層２の表面や伸張ゴム層５の表面にはダイヤモンドライクカーボンを塗布することができる。このコーティング膜は、摩擦係数が０．２程度と滑性に優れている。又、ダイヤモンドライクカーボンとして、圧縮ゴム層２や伸張ゴム層５の弾性変形に追従して変形可能な柔軟性を有するフレキシブルダイヤモンドカーボンを使用することが好ましい。

前記ダイヤモンドライクカーボンをコーティングする方法としては、ベルト側面に公知の高周波プラズマＣＤＶ法にてコーティングを行う。この方法によって、前記フレキシブルダイヤモンドカーボンからなる膜を側面に１〜５μｍの膜厚で形成して、本発明の伝動ベルトが製造されている。高周波プラズマＣＤＶ法にてコーティングした膜は、炭化水素ガスの分解反応で膜が成長し、膜中水素が多くなる為、平滑な膜となる。そのため、ベルト表面は無潤滑での摩擦係数が小さく、相手攻撃性にも優れた特性を発揮する。

前記フレキシブルダイヤモンドカーボンをコーティングするベルトとして、実施の一形態では、コグ付Ｖベルトを記載したが、公知のＶベルトの側面及び底面又はそのどちらかにフレキシブルダイヤモンドコーティングを施すこともできるし、ベルト長手方向に延びる複数のリブ部を有するＶリブドベルトのリブ側面をフレキシブルダイヤモンドカーボンでコーティングすることもできる。

又、ベルト長手方向に沿って所定間隔で配置された複数の歯部を有する歯付ベルトの歯部全体をフレキシブルダイヤモンドカーボンでコーティングすることによって、歯付ベルトの耐久性を向上させ、プーリとのかみ合い時に起こる発音を低減させることもできる。

以下、具体的な実施例を伴って説明する。

（実施例１）
実施例１として圧縮ゴム層にコグ部を有するコグ付Ｖベルトを作製した。

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ップした後、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い処理コードにした。

圧縮ゴム層と伸張ゴム層は表１に示すゴム組成物を用いた。

コグパッドとして、１枚の補強布、所定厚みの圧縮ゴム層用シート（１層目）、所定厚みの圧縮ゴム層用シート（２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、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、さらに所定厚みの圧縮ゴム層用シート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、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。

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たコグ付Ｖベルトのコグ部側面に高周波プラズマＣＤＶ法にてフレキシブルダイヤモンドカーボンからなる膜を膜厚５μｍでコーティングした。そして、ベルト移動法にて摩擦係数を測定し、さらに、駆動側プーリ径５０ｍｍ、従動側プーリ径１２０ｍｍ、従動側トルク２．０Ｎの条件で伝達効率を調べた。又、駆動側プーリ径１００ｍｍ、従動側プーリ径８０ｍｍ、軸荷重４００Ｎ、従動側トルク６．０Ｎ、駆動側プーリ３６００ｒｐｍ、雰囲気温度７０°Ｃで耐久試験を行った。その結果を表２に示す。

次に、比較例３として、実施例１と同じベルトで、フレキシブルダイヤモンドコーティングをしていないベルトを作製した。そして、実施例１と同様に摩擦係数、伝達効率を調べ、耐久試験を行った。その結果を表２に示す。

比較例１としては、表１に示す配合でベルトを作製した。心線及び補強布は実施例１と同じものを使用した。同様にして、摩擦係数、伝達効率を調べ、耐久試験を行った。その結果を表２に示す。

比較例２では、表１に示す配合で、アラミド短繊維を増量したゴム配合にてベルトを作製した。心線及び補強布は実施例１と同じものを使用した。同様にして、摩擦係数、伝達効率を調べ、耐久試験を行った。その結果を表２に示す。

表２の結果から、実施例は、コグ部の側面であって、動力伝達部にフレキシブルダイヤモンドカーボンからなる膜をコーティングすることによって、摩擦係数が低下し伝達効率が向上した。比較例１はベルトの摩擦係数が高く、伝達効率が低くなった。短繊維量が少ない為耐側圧性が不足し心線剥離が起こった。比較例２では耐側圧性を改善する為に短繊維量を増量した。摩擦係数が低下し伝達効率は向上したが、屈曲性が低下する為にコグ亀裂が発生した。また、ゴム練り、ゴムの圧延における加工性が大きく悪化した。比較例３では補強用充填剤を増量したが、伝達効率が悪くなった。耐側圧性は向上し心線剥離が起こらなかったが、ベルトの発熱が大きく耐久性が低くなった。

本発明に係るコグ付Ｖベルトの一例を示す断面斜視図である。

符号の説明

１ コグドＶベルト
２ 圧縮ゴム層
３，６ コグ山
４，７ コグ谷
５ 伸張ゴム層
８ 接着ゴム層
９ 心線
１０ コーティング膜

Claims (6)

1. 少なくとも内周面にプーリに巻き掛け動力伝達を行う環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エラストマー層を含む弾性体層からなる伝動ベルトにおいて、少なくともベルト内周面の側面又は全面にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）からなるコーティング膜が形成されていることを特徴とする伝動ベルト。
2. 前記ベルトがベルト長手方向を直交する断面がＶ字状のＶベルトである請求項１に記載の伝動ベルト。
3. 前記ベルトが上下ゴム層の間に心体が埋設され、少なくとも該心体下部に下コグを有するコグ付Ｖベルトである請求項２に記載の伝動ベルト。
4. 前記ベルトがベルト長手方向に延びる複数のリブ部を有するＶリブドベルトである請求項１に記載の伝動ベルト。
5. 前記ベルトがベルト長手方向に沿って所定間隔で配置された複数の歯部を有する歯付ベルトである請求項１に記載の伝動ベルト。
6. 前記ダイヤモンドライクカーボンがフレキシブルダイヤモンドライクカーボンである請求項１から５のいずれかに記載の伝動ベルト。

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