JP2014209029A - 伝動用ベルト及びベルト変速装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ベルトの長手方向に延びる心線12、心線の少なくとも一部と接する心線支持層11、心線支持層の一方の面に形成された伸張ゴム層14、及び心線支持層の他方の面に形成された圧縮ゴム層13を備え、圧縮ゴム層の内周面にベルトの長手方向に沿って所定の間隔をおいて複数のコグ部16が形成され、かつ圧縮ゴム層の側面でプーリに摩擦係合する伝動用ベルトにおいて、心線をアラミド繊維で形成し、圧縮ゴム層をゴム成分及びアラミド短繊維を含む加硫ゴム組成物で形成し、アラミド短繊維を組成物中でベルト幅方向に配列して埋設する。さらに、伝動用ベルトを、幅方向に2.0N/mm2の応力で圧縮したときの歪を0.5〜0.8%に調整し、長さ方向に2kNの荷重で引っ張ったときの歪を0.35〜0.70%に調整する。
【選択図】図2
Description
本発明の伝動用ベルトは、ベルトの長手方向に延びる心線、この心線の少なくとも一部と接する心線支持層(接着ゴム層)、この心線支持層の一方の面に形成された伸張ゴム層、及び前記心線支持層の他方の面に形成された圧縮ゴム層を備えている。この圧縮ゴム層の内周面にはベルトの長手方向に沿って所定の間隔をおいて複数の凸部(コグ部)が形成され、前記圧縮ゴム層の側面でプーリに摩擦係合する。このような伝動用ベルトには、圧縮ゴム層にのみ前記コグ部が形成されたコグドベルト、圧縮ゴム層に加えて、伸張ゴム層の外周面にも同様のコグ部が形成されたダブルコグドベルトが含まれる。コグドベルトは、圧縮ゴム層の側面がプーリと接するVベルト(特に、ベルト走行中に変速比が無段階で変わる変速機に使用される変速ベルト)が好ましい。コグドVベルトとしては、例えば、ローエッジコグドVベルト、ローエッジダブルコグドVベルトなどが挙げられる。 図1は、本発明の伝動用Vベルト(ローエッジコグドVベルト)の一例を示す概略断面図である。この例では、伝動用Vベルトは、心線支持層1内に心線2が埋設されており、心線支持層1の一方の表面には圧縮ゴム層3が積層され、心線支持層1の他方の表面には伸張ゴム層4が積層されている。なお、心線2は上下一対の心線支持層用ゴムシートに挟持された形態で一体に埋設され、ベルトの長手方向に平行に所定のピッチで並列的に配設されている。さらに、圧縮ゴム層3には補強布5が積層され、コグ付き成形型によりコグ部6が形成されている。各コグ部6のベルト長手方向における断面形状は山形状(略半円状)又は台形状である。すなわち、各コグ部6は、ベルト厚み方向において、コグ底部から断面山形状又は台形状に突出している。圧縮ゴム層3と補強布5との積層体は、補強布と圧縮ゴム層用シート(未加硫ゴムシート)との積層体を加硫することにより一体に形成されている。なお、ベルト幅方向における断面形状は、ベルト外周側から内周側に向かってベルト幅が小さくなる台形状である。
心線は、少なくともその一部が心線支持層(接着ゴム層)と接していればよく、心線支持層が心線を埋設する形態に限定されず、心線支持層と伸張ゴム層との間に心線を埋設する形態、心線支持層と圧縮ゴム層との間に心線を埋設する形態であってもよい。これらのうち、ポップアウトを抑制できる点から、心線支持層が心線を埋設する形態が好ましい。
撚糸は、さらに強度を向上させる点から、複数の方撚糸を下撚り糸として上撚りした糸(例えば、諸撚糸、駒撚糸、ラング撚糸など)が好ましく、方撚糸と単糸とを下撚り糸として上撚りした撚糸(例えば、壁撚糸など)であってもよい。これらの撚糸を構成する下撚り糸の数は、例えば、2〜5本、好ましくは2〜4本、さらに好ましくは2〜3本程度であってもよい。また、方撚り方向(下撚り方向)と上撚り方向とは、同一方向及び逆方向のいずれであってもよく、耐屈曲疲労性の点から、同一方向(ラング撚り)が好ましい。
(1)ゴム成分
圧縮ゴム層及び伸張ゴム層を形成する加硫ゴム組成物に含まれるゴム成分としては、加硫又は架橋可能なゴム、例えば、ジエン系ゴム(天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、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(ニトリルゴム)、アクリロニトリル−クロロプレンゴム、水素化ニトリルゴムなど)、エチレン−α−オレフィンエラストマー、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリル系ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムなどが例示できる。これらのゴム成分は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
圧縮ゴム層を形成する加硫ゴム組成物は、前記ゴム成分に加えて、短繊維を含んでおり、伸張ゴム層も短繊維を含むのが好ましい。短繊維としては、ベルト幅方向に剛直で高い強度、モジュラスを有する点から、アラミド短繊維が使用される。アラミド短繊維は、高い耐摩耗性も有している。
圧縮ゴム層及び伸張ゴム層を形成するための加硫ゴム組成物には、必要に応じて、加硫剤又は架橋剤(又は架橋剤系)、共架橋剤、加硫助剤、加硫促進剤(例えば、テトラメチルチウラム・ジスルフィド(TMTD)やジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド(DPTT)などのチウラム系促進剤、2−メルカプトベンゾチアゾ−ルなどのチアゾ−ル系促進剤、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド(CBS)などのスルフェンアミド系促進剤、グアニジン類、ウレア系又はチオウレア系促進剤など)、加硫遅延剤、金属酸化物(例えば、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化鉄、酸化銅、酸化チタン、酸化アルミニウムなど)、増強剤(カーボンブラック、含水シリカなどの酸化ケイ素など)、充填剤(クレー、炭酸カルシウム、タルク、マイカなど)、軟化剤(パラフィンオイル、ナフテン系オイルなどのオイル類など)、加工剤又は加工助剤(ステアリン酸、ステアリン酸金属塩、ワックス、パラフィンなど)、老化防止剤(酸化防止剤、熱老化防止剤、屈曲き裂防止材、オゾン劣化防止剤など)、着色剤、粘着付与剤、可塑剤、カップリング剤(シランカップリング剤など)、安定剤(紫外線吸収剤、熱安定剤など)、難燃剤、帯電防止剤などを含んでいてもよい。なお、金属酸化物は架橋剤として作用してもよい。
心線支持層(接着ゴム層)にも前記圧縮ゴム層及び伸張ゴム層と同様の加硫ゴム組成物(クロロプレンゴムなどのゴム成分を含むゴム組成物)などが使用できる。心線支持層の加硫ゴム組成物において、ゴム成分としては、前記圧縮ゴム層の加硫ゴム組成物のゴム成分と同系統又は同種のゴムを使用する場合が多い。心線支持層を形成するための加硫ゴム組成物は、前記圧縮ゴム層及び伸張ゴム層と同様の添加剤を含んでいてもよく、例えば、加硫剤又は架橋剤(酸化マグネシウム、酸化亜鉛などの金属酸化物、硫黄などの硫黄系加硫剤など)、共架橋剤又は架橋助剤(N,N’−m−フェニレンジマレイミドなどのマレイミド系架橋剤など)、加硫促進剤(TMTD、DPTT、CBSなど)、増強剤(カーボンブラック、シリカなど)、軟化剤(ナフテン系オイルなどのオイル類など)、加工剤又は加工助剤(ステアリン酸、ステアリン酸金属塩、ワックス、パラフィンなど)、老化防止剤、接着性改善剤(レゾルシン−ホルムアルデヒド共縮合物、アミノ樹脂など)、充填剤(クレー、炭酸カルシウム、タルク、マイカなど)、着色剤、粘着付与剤、可塑剤などを含んでいてもよい。また、加硫剤又は架橋剤、共架橋剤又は架橋助剤の割合は、それぞれ、前記圧縮ゴム層及び伸張ゴム層の加硫ゴム組成物と同様の範囲から選択できる。
伝動用Vベルトにおいて、補強布を使用する場合、圧縮ゴム層の表面に補強布を積層する形態に限定されず、例えば、伸張ゴム層の表面(心線支持層との接触面に対して反対側の面)に補強布を積層してもよく、圧縮ゴム層及び/又は伸張ゴム層に補強層を埋設する形態であってもよい。補強布は、例えば、織布、広角度帆布、編布、不織布などの布材(好ましくは織布)などで形成でき、必要であれば、前記接着処理、例えば、RFL液で処理(浸漬処理など)したり、心線支持層用ゴムを前記布材にすり込むフリクションや、前記心線支持層用ゴムシートと前記布材とを積層(コーティング)した後、圧縮ゴム層及び/又は伸張ゴム層の表面に積層してもよい。
本発明の伝動用ベルトの製造方法は、特に限定されず、各層の積層工程(ベルトスリーブの製造方法)に関しては、慣用の方法を利用できる。
得られた本発明の伝動用ベルトの特性は、ベルトを幅方向に2.0N/mm2の応力で圧縮したときの歪(ベルト幅方向の剛性)とベルトを長さ方向に2kNの荷重で引張ったときの歪が以下の特性を有している。
本発明のベルト変速装置は、平行に配設された2本の回転軸、回転軸にそれぞれ装着され、回転軸と一体に回転可能な固定シーブ、この固定シーブと対向することによりV字形の溝形状を形成し、かつ軸方向に移動可能な可動シーブを有し、かつミスアライメントが発生する無段変速装置と、2対のシーブ間に捲きかけた伝動用ベルトとを備えている。
圧縮ゴム層用未加硫ゴムシートを温度160℃、時間20分でプレス加硫し、加硫ゴム成形体(長さ60mm、幅25mm、厚み6.5mm)を作製した。短繊維は、加硫ゴム成形体の長さと平行方向(ベルトの幅方向に相当する)に配向させた。図4に示すように、この加硫ゴム成形体41を、20mmの間隔を空けて、回転可能な一対のロール(6mmφ)42a,42b上に置いて支持し、加硫ゴム成形体の上面中央部において短繊維の配向方向に対して直交する方向に金属製の押さえ部材43を載せた。押さえ部材43の先端部は、10mmφの半円状の形状を有しており、その先端部で加硫ゴム成形体41をスムーズに押圧可能である。また、押圧時には加硫ゴム成形体41の圧縮変形に伴って、加硫ゴム成形体41の下面とロール42a,42bとの間に摩擦力が作用するが、ロール42a,42bを回転可能とすることにより、摩擦による影響を小さくしている。押さえ部材43の先端部が加硫ゴム成形体41の上面に接触し、かつ押圧していない状態を「0」とし、この状態から押さえ部材43を下方に100mm/分の速度で加硫ゴム成形体41の上面を押圧し、加硫ゴム成形体41の厚み方向の歪が10%となったときの応力を曲げ応力として測定した。
試作した伝動用ベルトを長さ10mmしたカットしたベルトサンプル50を、図5に示すように、ベルト側面が2枚の金属製の治具51a,51bに接するように、これらの治具51a,51bで上下に挟み込む。この場合、ベルトサンプル50が治具で押圧されていない挟み込み状態で、上側の治具51aの位置を初期位置とする。オートグラフを用いて上側の治具51aを10mm/分の速度でベルトサンプル50に押圧してベルトサンプル50を1%歪ませ、この状態で1秒間保持した後、上側の治具51aを上方に初期位置まで戻した(予備圧縮)。この予備圧縮を3回繰り返した後、4回目の圧縮試験(条件は予備圧縮と同じ)で測定される応力−歪み曲線より、ベルトサンプル50を幅方向に2.0N/mm2の応力で圧縮したときの歪を求めた。
引張試験機((株)島津製作所製「オートグラフAG−5000A」)を用いて、ベルトサンプルを250mmのチャック間に設置し、室温で引張速度50mm/分で引張試験を行い、2kN時の伸びを測定し、伸び率(歪)を求めた。
前記試作ベルトを固定シーブと可動シーブからなる駆動プーリ(プーリ径90mm)と同様に固定シーブと可動シーブからなる従動プーリ(プーリ径190mm)からなる2軸の変速試験機に懸架し、従動プーリに荷重1.5kNをかけ、そして駆動プーリの回転を6,000rpm、駆動トルクとして負荷55Nmを掛けて走行させた。また、雰囲気温度は110℃であった。この場合、駆動プーリと従動プーリ間で1.0°のミスアライメントを設定した。走行後、ポップアウトが発生した時間を測定した。 [原料]
(短繊維)
アラミド短繊維(トワロン):帝人(株)製「トワロン」、カット糸、平均繊維長3mm、平均繊維径12μm
アラミド短繊維(テクノーラ):帝人(株)製「テクノーラ」、カット糸、平均繊維長3mm、平均繊維径12μm
PBO(ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール)繊維:東洋紡績(株)製「ザイロン」、カット糸、平均繊維長3mm、平均繊維径12μm
なお、短繊維は、RFL液(レゾルシン及びホルムアルデヒドと、ラテックスとしてのビニルピリジン−スチレン−ブタジエンゴムラテックスとを含有)で接着処理し、固形分の付着率6質量%の短繊維を用いた。RFL液として、レゾルシン2.6質量部、37%ホルマリン1.4質量部、ビニルピリジン−スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス(日本ゼオン(株)製)17.2質量部、水78.8質量部を用いた。
エーテルエステル系オイル:(株)ADEKA製「RS700」
カーボンブラック:東海カーボン(株)製「シースト3」
老化防止剤:精工化学(株)製「ノンフレックスOD3」
シリカ:東ソー・シリカ(株)製「Nipsil VN3」
加硫促進剤:テトラメチルチウラム・ジスルフィド(TMTD)
(心線1)
1,670dtex(フィラメント数1,000本)のアラミド繊維(帝人(株)製「テクノーラ(登録商標)」)からなる無撚りでリボン状に引き揃えたアラミド繊維フィラメントの束(アラミド繊維単糸という)2本を、下撚り数を3.7回/10cmで下撚り(Z撚り)し、この下撚り糸を3本束ね、上撚り数を13.1回/10cmで下撚りと同じ方向に上撚り(Z撚り)して2×3の撚り構成とし、トータルデニール10,020の未処理コードを準備した。次いで、この未処理コードをウレタンプレポリマー(日本ポリウレタン工業(株)製「ミリオネートMR−200」)をトルエンに混合し、室温で10分攪拌して得られた処理液でプレディップした後、約170〜180℃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。
1,670dtex(フィラメント数1,000本)のアラミド繊維(帝人(株)製「トワロン登録商標)」標準モジュラスタイプ)からなる無撚りでリボン状に引き揃えたアラミド繊維フィラメントの束(アラミド繊維単糸という)2本を、下撚り数15.8回/10cmで下撚り(Z撚り)し、この下撚り糸を3本束ね、上撚り数を19.7回/10cmで下撚りと同じ方向に上撚り(Z撚り)して2×3の撚り構成とし、トータルデニール10,020の未処理コードを準備した。次いで、この未処理コードをウレタンプレポリマー(日本ポリウレタン工業(株)製「ミリオネートMR−200」)をトルエンに混合し、室温で10分攪拌して得られた処理液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℃で延伸熱固定処理を行い処理コードにした。
(ゴム層の形成)
表1(圧縮ゴム層及び伸張ゴム層)及び表2(心線支持層)のゴム組成物は、それぞれ、バンバリーミキサーなどの公知の方法を用いてゴム練りを行い、この練りゴムをカレンダーロールに通して圧延ゴムシート(圧縮ゴム層用シート、伸張ゴム層用シート、心線支持層用シート)を作製した。
モールドに装着したコグ形状のついた加硫ゴム製の内母型の表面に、予め所定厚みの補強布(ポリエステル繊維とアラミド繊維との混紡帆布)、短繊維が幅方向に配向した圧縮ゴム層用シートにコグ部を型付け成形したシート状のコグパッドを巻き付けてジョイントした後、下部心線支持層用ゴムシート、心線、上部心線支持層用ゴムシート、そして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、成形体の表面に、コグ形状のついた加硫ゴム製の外母型とジャケットを被せてモールドを加硫缶に設置し、温度160℃、時間40分、0.9MPaで加硫してベルトスリーブを得た。尚、加硫条件は未加硫の心線支持層用ゴムシート、圧縮ゴム層用シート及び伸張ゴム層用シートの加硫に類似する条件を選択した。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に仕上げた。すなわち、図2に示す構造のダブルコグドVベルトを作製した。詳しくは、心線12を埋設した心線支持層11の両面に、それぞれ圧縮ゴム層13及び伸張ゴム層14が形成されたローエッジコグドVベルトにおいて、圧縮ゴム層13及び伸張ゴム層14のいずれにも、それぞれコグ部16,17が形成され、補強布を伸張ゴム層14及び圧縮ゴム層13の表面に装着しているベルト(サイズ:上幅37.1mm、厚さ16.7mm、外周長1188mm、圧縮ゴム層のコグ部16の高さ6.8mm及びピッチ10.5mm、伸張ゴム層のコグ部17の高さ3.8mm及びピッチ9.9mm)を作製した。 実施例及び比較例で得られたベルトの評価結果を表3に示す。
2…心線
3…圧縮ゴム層
4…伸張ゴム層
5…補強布
6…コグ部
本発明の伝動用ベルトは、ベルトの長手方向に延びる心線、この心線の少なくとも一部と接する心線支持層(接着ゴム層)、この心線支持層の一方の面に形成された伸張ゴム層、及び前記心線支持層の他方の面に形成された圧縮ゴム層を備えている。この圧縮ゴム層の内周面にはベルトの長手方向に沿って所定の間隔をおいて複数の凸部(コグ部)が形成され、前記圧縮ゴム層の側面でプーリに摩擦係合する。このような伝動用ベルトには、圧縮ゴム層にのみ前記コグ部が形成されたコグドベルト、圧縮ゴム層に加えて、伸張ゴム層の外周面にも同様のコグ部が形成されたダブルコグドベルトが含まれる。コグドベルトは、圧縮ゴム層の側面がプーリと接するVベルト(特に、ベルト走行中に変速比が無段階で変わる変速機に使用される変速ベルト)が好ましい。コグドVベルトとしては、例えば、ローエッジコグドVベルト、ローエッジダブルコグドVベルトなどが挙げられる。
心線は、少なくともその一部が心線支持層(接着ゴム層)と接していればよく、心線支持層が心線を埋設する形態に限定されず、心線支持層と伸張ゴム層との間に心線を埋設する形態、心線支持層と圧縮ゴム層との間に心線を埋設する形態であってもよい。これらのうち、ポップアウトを抑制できる点から、心線支持層が心線を埋設する形態が好ましい。
撚り係数=[撚り数(回/m)×√トータル繊度(tex)]/960 (1)
(1)ゴム成分
圧縮ゴム層及び伸張ゴム層を形成する加硫ゴム組成物に含まれるゴム成分としては、加硫又は架橋可能なゴム、例えば、ジエン系ゴム(天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、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(ニトリルゴム)、アクリロニトリル−クロロプレンゴム、水素化ニトリルゴムなど)、エチレン−α−オレフィンエラストマー、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリル系ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムなどが例示できる。これらのゴム成分は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
圧縮ゴム層を形成する加硫ゴム組成物は、前記ゴム成分に加えて、短繊維を含んでおり、伸張ゴム層も短繊維を含むのが好ましい。短繊維としては、ベルト幅方向に剛直で高い強度、モジュラスを有する点から、アラミド短繊維が使用される。アラミド短繊維は、高い耐摩耗性も有している。
圧縮ゴム層及び伸張ゴム層を形成するための加硫ゴム組成物には、必要に応じて、加硫剤又は架橋剤(又は架橋剤系)、共架橋剤、加硫助剤、加硫促進剤(例えば、テトラメチルチウラム・ジスルフィド(TMTD)やジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド(DPTT)などのチウラム系促進剤、2−メルカプトベンゾチアゾ−ルなどのチアゾ−ル系促進剤、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド(CBS)などのスルフェンアミド系促進剤、グアニジン類、ウレア系又はチオウレア系促進剤など)、加硫遅延剤、金属酸化物(例えば、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化鉄、酸化銅、酸化チタン、酸化アルミニウムなど)、増強剤(カーボンブラック、含水シリカなどの酸化ケイ素など)、充填剤(クレー、炭酸カルシウム、タルク、マイカなど)、軟化剤(パラフィンオイル、ナフテン系オイルなどのオイル類など)、加工剤又は加工助剤(ステアリン酸、ステアリン酸金属塩、ワックス、パラフィンなど)、老化防止剤(酸化防止剤、熱老化防止剤、屈曲き裂防止材、オゾン劣化防止剤など)、着色剤、粘着付与剤、可塑剤、カップリング剤(シランカップリング剤など)、安定剤(紫外線吸収剤、熱安定剤など)、難燃剤、帯電防止剤などを含んでいてもよい。なお、金属酸化物は架橋剤として作用してもよい。
心線支持層(接着ゴム層)にも前記圧縮ゴム層及び伸張ゴム層と同様の加硫ゴム組成物(クロロプレンゴムなどのゴム成分を含むゴム組成物)などが使用できる。心線支持層の加硫ゴム組成物において、ゴム成分としては、前記圧縮ゴム層の加硫ゴム組成物のゴム成分と同系統又は同種のゴムを使用する場合が多い。心線支持層を形成するための加硫ゴム組成物は、前記圧縮ゴム層及び伸張ゴム層と同様の添加剤を含んでいてもよく、例えば、加硫剤又は架橋剤(酸化マグネシウム、酸化亜鉛などの金属酸化物、硫黄などの硫黄系加硫剤など)、共架橋剤又は架橋助剤(N,N’−m−フェニレンジマレイミドなどのマレイミド系架橋剤など)、加硫促進剤(TMTD、DPTT、CBSなど)、増強剤(カーボンブラック、シリカなど)、軟化剤(ナフテン系オイルなどのオイル類など)、加工剤又は加工助剤(ステアリン酸、ステアリン酸金属塩、ワックス、パラフィンなど)、老化防止剤、接着性改善剤(レゾルシン−ホルムアルデヒド共縮合物、アミノ樹脂など)、充填剤(クレー、炭酸カルシウム、タルク、マイカなど)、着色剤、粘着付与剤、可塑剤などを含んでいてもよい。また、加硫剤又は架橋剤、共架橋剤又は架橋助剤の割合は、それぞれ、前記圧縮ゴム層及び伸張ゴム層の加硫ゴム組成物と同様の範囲から選択できる。
伝動用Vベルトにおいて、補強布を使用する場合、圧縮ゴム層の表面に補強布を積層する形態に限定されず、例えば、伸張ゴム層の表面(心線支持層との接触面に対して反対側の面)に補強布を積層してもよく、圧縮ゴム層及び/又は伸張ゴム層に補強層を埋設する形態であってもよい。補強布は、例えば、織布、広角度帆布、編布、不織布などの布材(好ましくは織布)などで形成でき、必要であれば、前記接着処理、例えば、RFL液で処理(浸漬処理など)したり、心線支持層用ゴムを前記布材にすり込むフリクションや、前記心線支持層用ゴムシートと前記布材とを積層(コーティング)した後、圧縮ゴム層及び/又は伸張ゴム層の表面に積層してもよい。
本発明の伝動用ベルトの製造方法は、特に限定されず、各層の積層工程(ベルトスリーブの製造方法)に関しては、慣用の方法を利用できる。
得られた本発明の伝動用ベルトの特性は、ベルトを幅方向に2.0N/mm2の応力で圧縮したときの歪(ベルト幅方向の剛性)とベルトを長さ方向に2kNの荷重で引張ったときの歪が以下の特性を有している。
本発明のベルト変速装置は、平行に配設された2本の回転軸、回転軸にそれぞれ装着され、回転軸と一体に回転可能な固定シーブ、この固定シーブと対向することによりV字形の溝形状を形成し、かつ軸方向に移動可能な可動シーブを有し、かつミスアライメントが発生する無段変速装置と、2対のシーブ間に捲きかけた伝動用ベルトとを備えている。
圧縮ゴム層用未加硫ゴムシートを温度160℃、時間20分でプレス加硫し、加硫ゴム成形体(長さ60mm、幅25mm、厚み6.5mm)を作製した。短繊維は、加硫ゴム成形体の長さと平行方向(ベルトの幅方向に相当する)に配向させた。図4に示すように、この加硫ゴム成形体41を、20mmの間隔を空けて、回転可能な一対のロール(6mmφ)42a,42b上に置いて支持し、加硫ゴム成形体の上面中央部において短繊維の配向方向に対して直交する方向に金属製の押さえ部材43を載せた。押さえ部材43の先端部は、10mmφの半円状の形状を有しており、その先端部で加硫ゴム成形体41をスムーズに押圧可能である。また、押圧時には加硫ゴム成形体41の圧縮変形に伴って、加硫ゴム成形体41の下面とロール42a,42bとの間に摩擦力が作用するが、ロール42a,42bを回転可能とすることにより、摩擦による影響を小さくしている。押さえ部材43の先端部が加硫ゴム成形体41の上面に接触し、かつ押圧していない状態を「0」とし、この状態から押さえ部材43を下方に100mm/分の速度で加硫ゴム成形体41の上面を押圧し、加硫ゴム成形体41の厚み方向の歪が10%となったときの応力を曲げ応力として測定した。
試作した伝動用ベルトを長さ10mmしたカットしたベルトサンプル50を、図5に示すように、ベルト側面が2枚の金属製の治具51a,51bに接するように、これらの治具51a,51bで上下に挟み込む。この場合、ベルトサンプル50が治具で押圧されていない挟み込み状態で、上側の治具51aの位置を初期位置とする。オートグラフを用いて上側の治具51aを10mm/分の速度でベルトサンプル50に押圧してベルトサンプル50を1%歪ませ、この状態で1秒間保持した後、上側の治具51aを上方に初期位置まで戻した(予備圧縮)。この予備圧縮を3回繰り返した後、4回目の圧縮試験(条件は予備圧縮と同じ)で測定される応力−歪み曲線より、ベルトサンプル50を幅方向に2.0N/mm2の応力で圧縮したときの歪を求めた。
引張試験機((株)島津製作所製「オートグラフAG−5000A」)を用いて、ベルトサンプルを250mmのチャック間に設置し、室温で引張速度50mm/分で引張試験を行い、2kN時の伸びを測定し、伸び率(歪)を求めた。
前記試作ベルトを固定シーブと可動シーブからなる駆動プーリ(プーリ径90mm)と同様に固定シーブと可動シーブからなる従動プーリ(プーリ径190mm)からなる2軸の変速試験機に懸架し、従動プーリに荷重1.5kNをかけ、そして駆動プーリの回転を6,000rpm、駆動トルクとして負荷55Nmを掛けて走行させた。また、雰囲気温度は110℃であった。この場合、駆動プーリと従動プーリ間で1.0°のミスアライメントを設定した。走行後、ポップアウトが発生した時間を測定した。
(短繊維)
アラミド短繊維(トワロン):帝人(株)製「トワロン」、カット糸、平均繊維長3mm、平均繊維径12μm
アラミド短繊維(テクノーラ):帝人(株)製「テクノーラ」、カット糸、平均繊維長3mm、平均繊維径12μm
PBO(ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール)繊維:東洋紡績(株)製「ザイロン」、カット糸、平均繊維長3mm、平均繊維径12μm
なお、短繊維は、RFL液(レゾルシン及びホルムアルデヒドと、ラテックスとしてのビニルピリジン−スチレン−ブタジエンゴムラテックスとを含有)で接着処理し、固形分の付着率6質量%の短繊維を用いた。RFL液として、レゾルシン2.6質量部、37%ホルマリン1.4質量部、ビニルピリジン−スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス(日本ゼオン(株)製)17.2質量部、水78.8質量部を用いた。
エーテルエステル系オイル:(株)ADEKA製「RS700」
カーボンブラック:東海カーボン(株)製「シースト3」
老化防止剤:精工化学(株)製「ノンフレックスOD3」
シリカ:東ソー・シリカ(株)製「Nipsil VN3」
加硫促進剤:テトラメチルチウラム・ジスルフィド(TMTD)
1,670dtex(フィラメント数1,000本)のアラミド繊維(帝人(株)製「テクノーラ(登録商標)」)からなる無撚りでリボン状に引き揃えたアラミド繊維フィラメントの束(アラミド繊維単糸という)2本を、下撚り数を3.7回/10cmで下撚り(Z撚り)し、この下撚り糸を3本束ね、上撚り数を13.1回/10cmで下撚りと同じ方向に上撚り(Z撚り)して2×3の撚り構成とし、トータルデニール10,020の未処理コードを準備した。次いで、この未処理コードをウレタンプレポリマー(日本ポリウレタン工業(株)製「ミリオネートMR−200」)をトルエンに混合し、室温で10分攪拌して得られた処理液でプレディップした後、約170〜180℃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。
1,670dtex(フィラメント数1,000本)のアラミド繊維(帝人(株)製「トワロン登録商標)」標準モジュラスタイプ)からなる無撚りでリボン状に引き揃えたアラミド繊維フィラメントの束(アラミド繊維単糸という)2本を、下撚り数15.8回/10cmで下撚り(Z撚り)し、この下撚り糸を3本束ね、上撚り数を19.7回/10cmで下撚りと同じ方向に上撚り(Z撚り)して2×3の撚り構成とし、トータルデニール10,020の未処理コードを準備した。次いで、この未処理コードをウレタンプレポリマー(日本ポリウレタン工業(株)製「ミリオネートMR−200」)をトルエンに混合し、室温で10分攪拌して得られた処理液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℃で延伸熱固定処理を行い処理コードにした。
(ゴム層の形成)
表1(圧縮ゴム層及び伸張ゴム層)及び表2(心線支持層)のゴム組成物は、それぞれ、バンバリーミキサーなどの公知の方法を用いてゴム練りを行い、この練りゴムをカレンダーロールに通して圧延ゴムシート(圧縮ゴム層用シート、伸張ゴム層用シート、心線支持層用シート)を作製した。
モールドに装着したコグ形状のついた加硫ゴム製の内母型の表面に、予め所定厚みの補強布(ポリエステル繊維とアラミド繊維との混紡帆布)、短繊維が幅方向に配向した圧縮ゴム層用シートにコグ部を型付け成形したシート状のコグパッドを巻き付けてジョイントした後、下部心線支持層用ゴムシート、心線、上部心線支持層用ゴムシート、そして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、成形体の表面に、コグ形状のついた加硫ゴム製の外母型とジャケットを被せてモールドを加硫缶に設置し、温度160℃、時間40分、0.9MPaで加硫してベルトスリーブを得た。尚、加硫条件は未加硫の心線支持層用ゴムシート、圧縮ゴム層用シート及び伸張ゴム層用シートの加硫に類似する条件を選択した。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に仕上げた。すなわち、図2に示す構造のダブルコグドVベルトを作製した。詳しくは、心線12を埋設した心線支持層11の両面に、それぞれ圧縮ゴム層13及び伸張ゴム層14が形成されたローエッジコグドVベルトにおいて、圧縮ゴム層13及び伸張ゴム層14のいずれにも、それぞれコグ部16,17が形成され、補強布を伸張ゴム層14及び圧縮ゴム層13の表面に装着しているベルト(サイズ:上幅37.1mm、厚さ16.7mm、外周長1188mm、圧縮ゴム層のコグ部16の高さ6.8mm及びピッチ10.5mm、伸張ゴム層のコグ部17の高さ3.8mm及びピッチ9.9mm)を作製した。
実施例及び比較例で得られたベルトの評価結果を表3に示す。
2…心線
3…圧縮ゴム層
4…伸張ゴム層
5…補強布
6…コグ部
Claims (7)
- ベルトの長手方向に延びる心線、この心線の少なくとも一部と接する心線支持層、この心線支持層の一方の面に形成された伸張ゴム層、及び前記心線支持層の他方の面に形成された圧縮ゴム層を備え、この圧縮ゴム層の内周面にベルトの長手方向に沿って所定の間隔をおいて複数のコグ部が形成され、かつ前記圧縮ゴム層の側面でプーリに摩擦係合する伝動用ベルトであって、
前記心線が、アラミド繊維で形成され、
前記圧縮ゴム層が、ゴム成分及びアラミド短繊維を含む加硫ゴム組成物で形成され、
前記アラミド短繊維が、前記加硫ゴム組成物中でベルト幅方向に配列して埋設され、
伝動用ベルトを幅方向に2.0N/mm2の応力で圧縮したときの歪が0.5〜0.8%であり、
伝動用ベルトを長さ方向に2kNの荷重で引っ張ったときの歪が0.35〜0.7%
である伝動用ベルト。 - 心線のアラミド繊維が、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維である請求項1に記載の伝動用ベルト。
- 圧縮ゴム層のゴム成分がクロロプレンゴムであり、かつ圧縮ゴム層の加硫ゴム組成物がさらにビスマレイミドを含む請求項1又は2に記載の伝動用ベルト。
- ゴム成分100質量部に対して、アラミド短繊維の割合が10〜40質量部であり、かつビスマレイミドの割合が1〜15質量部である請求項3記載の伝動用ベルト。
- 圧縮ゴム層が、温度160℃、圧力2.0MPaで20分間プレス加硫したとき、厚み方向の歪が10%となったときの曲げ応力が3.5〜6.0MPaである加硫ゴム組成物で形成されている請求項1〜4のいずれかの項に記載の伝動用ベルト。
- 無段変速装置に用いられる、請求項1〜5のいずれかの項に記載の伝動用ベルト。
- 平行に配設された2本の回転軸(A1)、回転軸にそれぞれ装着され、回転軸と一体に回転可能な固定シーブ(A2)、この固定シーブと対向することによりV字形の溝形状を形成し、かつ軸方向に移動可能な可動シーブ(A3)を有し、かつミスアライメントが発生する無段変速装置(A)と、2対のシーブ間で2本の回転軸に懸架した伝動用ベルト(B)とを備えたベルト変速装置であって、前記伝動用ベルト(B)が、請求項1〜5のいずれかに記載の伝動用ベルトであるベルト変速装置。
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