JP2018109443A - 摩擦伝動ベルト - Google Patents
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なお、出願人が本願と同一の特許文献3には、補強層の繊維をベルト幅方向とベルト周方向(長手方向)に配向させてもよいことが記載されている。しかし、実際には、ベルト周方向に配向させてしまうと、特許文献3の課題である屈曲性を確保することができない。
一方、大型の摩擦伝動ベルトは、多軸レイアウトで使用されることが多い。したがって、プーリの径が大きいだけでなく、巻き掛け角度が小さいため、ある程度の屈曲性は必要であるものの、小型の摩擦伝動ベルトほど高い屈曲性を必要としない。
本実施形態の摩擦伝動ベルト1は、例えば、大型農業機械の変速機構や、大型のコンプレッサー、粉砕機、発電機、ポンプなどに使用される。但し、本発明の摩擦伝動ベルトは、上記以外の産業機械や車両にも適用可能である。図1に示すように、摩擦伝動ベルト1は、V字状の溝101(以下、V溝101という)を有するプーリ100に巻き掛けられて使用される。
まず、図3に示すように、円柱状の成形ドラム110に、伸張ゴム層9を構成する未加硫ゴムシート119を巻き付ける。次に、高強度繊維シート6の長尺の帯状体116を用意する。高強度繊維シート6は周囲のゴム層と接着力を高めるため、公知のRFL処理、含浸樹脂処理、ゴム糊処理などの接着処理を施してもよい。帯状体116の幅は、未加硫ゴムシート119で形成されたスリーブ(筒状体)の全幅よりも小さい。帯状体116の幅は、摩擦伝動ベルト1のベルト幅より大きくても小さくてもよい。第1繊維束6aまたは第2繊維束6bの方向は、帯状体116の長手方向に一致する。この帯状体116を、帯状体116の幅と同じピッチで螺旋状に巻き付ける。つまり、隣り合う帯状体116が重ならないように巻き付ける。続いて、接着ゴム層7の一部を構成する未加硫ゴムシート117A(図4参照)を巻き付ける。その後、1本の心線5を螺旋状に巻き付ける。もしくは、複数本の心線5を所定の間隔を空けて巻き付ける。次に、接着ゴム層7の残りの部分を構成する未加硫ゴムシート117B(図4参照)を巻き付けてから、高強度繊維シート6の帯状体116を先ほどと同様に巻き付ける。その後、図4に示すように、圧縮ゴム層8を構成する未加硫ゴムシート118(図4参照)を巻き付けて未加硫ベルトスリーブを形成する。
摩擦伝動ベルト1は、心線5のベルト内周側およびベルト外周側において、ゴム層4に埋設された高強度繊維シート6を有する。高強度繊維シート6は、高強度繊維の繊維束6a、6bが交差して配置された構造を有する。そのため、摩擦伝動ベルト1の屈曲性の低下を抑えつつ、ベルト幅方向とベルト周方向の剛性を高めることができる。
複数の第1繊維束206aは、全体が、複数の第2繊維束206bの図中の裏面に配置されている。第1補助糸206cは、第1繊維束206aの間に、第1繊維束206aと平行に配置されている。第2補助糸206dは、第2繊維束206bの間に、第2繊維束206bと平行に配置されている。第1補助糸206cおよび第2補助糸206dによって、第1繊維束206aおよび第2繊維束206bは交差する状態で保持されている。補助糸206c、206dは、例えばマルチフィラメント糸である。補助糸は、高強度繊維で形成されている。第1補助糸206cと第2補助糸206dは、同じ繊維で形成されていてもよく、異なる繊維で形成されていてもよい。補助糸206c、206dは、第1繊維束206aおよび第2繊維束206bの少なくとも一方と同じ繊維で形成されていてもよく、繊維束206a、206bと異なる繊維で形成されていてもよい。
複数の第1繊維束306aは、全体が、複数の第2繊維束306bの図中の裏面に配置されている。高強度繊維シート306は、第1補助糸306cと第2補助糸306dを有する。第1補助糸306cおよび第2補助糸306dは、第1繊維束306aと第2繊維束306bの間を通って編まれている。第1補助糸306cおよび第2補助糸306dによって、第1繊維束306aおよび第2繊維束306bは交差する状態で保持されている。補助糸306c、306dは、例えばマルチフィラメント糸である。補助糸306c、306dは、高強度繊維で形成されている。第1補助糸306cと第2補助糸306dは、同じ繊維で形成されていてもよく、異なる繊維で形成されていてもよい。補助糸306c、306dは、第1繊維束306aおよび第2繊維束306bの少なくとも一方と同じ繊維で形成されていてもよく、繊維束306a、306bと異なる繊維で形成されていてもよい。
例えば図9(b)に示す摩擦伝動ベルト301のように、高強度繊維シート6が、接着ゴム層307と圧縮ゴム層8との間にのみ埋設されている場合、心線5は接着ゴム層307と伸張ゴム層309との間に埋設されていてもよい。図9(a)は、摩擦伝動ベルト301の製造工程で、成形ドラム110にベルト本体の構成要素を巻き付けた状態を示す。心線5は、伸張ゴム層309を形成するゴムシート319と、接着ゴム層307を形成するゴムシート317との間に配置される。
また、図示は省略するが、高強度繊維シート6が、接着ゴム層7と伸張ゴム層9との間にのみ埋設されている場合、心線5は接着ゴム層7と圧縮ゴム層8との間に埋設されていてもよい。
例えば図10(b)に示す摩擦伝動ベルト401のように、心線5が、圧縮ゴム層408と伸張ゴム層409との間に埋設されて、2つの高強度繊維シート6が、圧縮ゴム層408と伸張ゴム層409にそれぞれ埋設されていてもよい。図10(a)は、摩擦伝動ベルト401の製造工程で、成形ドラム110にベルト本体の構成要素を巻き付けた状態を示す。圧縮ゴム層408は、一方の高強度繊維シート6の両側に配置される2つのゴムシート418A、418Bによって形成される。伸張ゴム層409は、他方の高強度繊維シート6の両側に配置される2つのゴムシート419A、419Bによって形成される。
また、図10(a)に示す摩擦伝動ベルト401の2つの高強度繊維シート6の一方が設けられなくてもよい。図11(b)の摩擦伝動ベルト501は、図10(a)に示す摩擦伝動ベルト401の2つの高強度繊維シート6のうち、伸張ゴム層409に埋設された高強度繊維シート6が設けられない場合を示す。図11(a)は、摩擦伝動ベルト501の製造工程で、成形ドラム110にベルト本体の構成要素を巻き付けた状態を示す。摩擦伝動ベルト501の伸張ゴム層509は、1つのゴムシート519によって形成される。また、図示は省略するが、図10(a)に示す摩擦伝動ベルト401の2つの高強度繊維シート6のうち、圧縮ゴム層408に埋設された高強度繊維シート6が設けられなくてもよい。
また、例えば図12(b)に示す摩擦伝動ベルト601のように、心線5と2つの高強度繊維シート6の一方が、圧縮ゴム層608に埋設されて、他方の高強度繊維シート6が、圧縮ゴム層608と伸張ゴム層9との間に埋設されていてもよい。図12(a)は、摩擦伝動ベルト601の製造工程で、成形ドラム110にベルト本体の構成要素を巻き付けた状態を示す。圧縮ゴム層608は、3つのゴムシート618A、618B、618Cによって形成される。また、図示は省略するが、心線5と2つの高強度繊維シート6の一方が、伸張ゴム層9に埋設されて、他方の高強度繊維シート6が、圧縮ゴム層8と伸張ゴム層9との間に埋設されていてもよい。
また、例えば図13(b)に示す摩擦伝動ベルト701のように、高強度繊維シート6を1つだけ有し、心線5が、圧縮ゴム層708に埋設されて、高強度繊維シート6が、圧縮ゴム層708と伸張ゴム層9との間に埋設されていてもよい。図13(a)は、摩擦伝動ベルト701の製造工程で、成形ドラム110にベルト本体の構成要素を巻き付けた状態を示す。圧縮ゴム層708は、心線5の両側に配置される2つのゴムシート718A、718Bによって形成される。また、図示は省略するが、高強度繊維シート6を1つだけ有し、心線5が、伸張ゴム層9に埋設されて、高強度繊維シート6が、圧縮ゴム層8と伸張ゴム層9との間に埋設されていてもよい。
実施例1、8の摩擦伝動ベルトは、図1に示す上記実施形態の摩擦伝動ベルト1と同じく、心線の両側に高強度繊維シートを配置した。実施例2〜7、9〜14の摩擦伝動ベルトは、図8に示す摩擦伝動ベルト201と同じく、心線のベルト内周側にのみ高強度繊維シートを配置した。各実施例の摩擦伝動ベルトの長さL1に対する長さL2aの割合と、長さL1に対する長さL2bの割合を表1に示す。なお、長さL1、L2a、L2bの定義は、上記実施形態で述べた通りである。実施例1〜8、11〜14の摩擦伝動ベルトは、ベルト幅31.5mm、ベルト厚さ19.0mmのJIS K 6323規格のD形とした。実施例9の摩擦伝動ベルトは、ベルト幅22.0mm、ベルト厚さ14.0mmのJIS K 6323規格のC形とした。実施例10の摩擦伝動ベルトは、ベルト幅38.0mm、ベルト厚さ25.0mmのJIS K 6323規格のE形とした。実施例1の摩擦伝動ベルトの周長は、90インチとした。実施例2〜14の摩擦伝動ベルトの周長は、210インチとした。
・クロロプレンゴム:DENKA(株)製「PM−40」
・酸化マグネシウム:協和化学工業(株)製「キョーワマグ30」
・ステアリン酸:日油(株)製「ステアリン酸つばき」
・老化防止剤:精工化学(株)製「ノンフレックスOD−3」
・カーボンブラック:東海カーボン(株)製「シースト3」
・可塑剤:ADEKA(株)製「RS−700」
・加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製「ノクセラーTT」
・酸化亜鉛:正同化学工業(株)製「酸化亜鉛3種」
実施例1と比較例1の摩擦伝動ベルトについて、2軸レイアウトの走行試験機を用いて耐久試験を行った。2軸レイアウトの走行試験機の駆動プーリおよび従動プーリのV溝の外周端の直径は、345mmであった。2つのプーリに摩擦伝動ベルトを巻き掛けて、従動プーリの軸荷重360kg、駆動プーリの負荷20psで1時間走行させた。その後、従動プーリの軸荷重500kg、駆動プーリの負荷75psに変更してから1時間走行させた。駆動プーリの回転速度は、ほぼ1800rpmであった。走行前に上述の軸荷重をかけた時点(初期状態)と、初期状態から1時間走行した時点と、軸荷重を変えた時点と、軸荷重を変えて1時間走行した時点で、それぞれ、プーリに巻き付けられた状態の摩擦伝動ベルトのPOC(Pulley Outside Circumference)とBOC(Belt Outside Circumference)を測定した。POCは、プーリの外周端のライン上におけるベルト周長である。BOCは、ベルト外周長(外周面の周長)である。初期状態と比べた各時点のPOCおよびBOCの伸び率を表7に示す。また、軸荷重を変えた時点での軸荷重と、走行試験後に測定した軸荷重を表7に示す。また、初期状態から1時間走行させた時点の駆動プーリと従動プーリの回転速度を測定し、走行開始直後の回転速度と比較してスリップ率を算出した。また、走行前のベルトの引張強力と、走行試験後のベルトの引張強力を測定し、強力保持率を算出した。強力保持率は、走行前の強力に対する走行試験後の強力の割合である。また、走行試験後に、摩擦伝動ベルトの外観を目視で確認した。それらの結果も表7に示す。
実施例2〜14と比較例2〜5の摩擦伝動ベルトについて、図15に示す4軸レイアウトの走行試験機を用いて耐久試験を行った。4軸レイアウトの走行試験機は、駆動プーリDr、第1従動プーリDn1、第2従動プーリDn2、および、テンションプーリTenを有する。駆動プーリ(Dr)および第1従動プーリ(Dn1)のV溝の外周端の直径は、345mmであった。第2従動プーリ(Dn2)のV溝の外周端の直径は、229mmであった。テンションプーリ(Ten)のV溝の外周端の直径は、200mmであった。4つのプーリに1度に巻き掛ける摩擦伝動ベルトは1本とした。ベルトタイプがD形の実施例2〜8、11〜14と比較例2、3の場合、第1従動プーリDn1の軸荷重500kg、駆動プーリDrの負荷40psで走行させた。ベルトタイプがC形の実施例9と比較例4の場合、第1従動プーリDn1の軸荷重330kg、駆動プーリDrの負荷26psで走行させた。ベルトタイプがE形の実施例10と比較例5の場合、第1従動プーリDn1の軸荷重750kg、駆動プーリDrの負荷60psで走行させた。駆動プーリの回転速度は、いずれも875rpmとした。
また、実施例2〜8、11〜14は、比較例2、3に比べて、120時間走行後の強力保持率が高かった。
よって、実施例2〜8、11〜14の摩擦伝動ベルトは、比較例2、3の摩擦伝動ベルトに比べて、耐座屈疲労性、耐屈曲疲労性、耐衝撃性に優れていることがわかる。
1a、1b 摩擦伝動面
4 ゴム層
5 心線
6、206、306 高強度繊維シート
6a、206a、306a 第1繊維束
6b、206b、306b 第2繊維束
7、307 接着ゴム層
8、308、408、608、708 圧縮ゴム層
9、309、409、509、809 伸張ゴム層
Claims (12)
- ベルト周方向に直交する断面がV字状で、ベルト幅方向の両側に摩擦伝動面を有する環状の摩擦伝動ベルトであって、
ゴム層と、
前記ゴム層に埋設された心線と、
前記心線のベルト内周側およびベルト外周側の少なくとも一方において、前記ゴム層に埋設され、高強度繊維の繊維束が交差して配置された構造を有し、且つ、織り構造または編み構造を有する高強度繊維シートと、を備えることを特徴とする摩擦伝動ベルト。 - 前記ゴム層のベルト内周側の面が、外部に露出するカバー布で覆われているか、もしくは、外部に露出しており、
前記心線の中心から前記ゴム層のベルト内周側の面までのベルト厚み方向の最大長さに対して、前記心線の中心から前記高強度繊維シートまでのベルト厚み方向の長さの割合が、8%以上28%以下であることを特徴とする請求項1に記載の摩擦伝動ベルト。 - ベルト幅方向の最大長さが、12〜70mmであって、ベルト厚さが、5〜26mmであることを特徴とする請求項1または2に記載の摩擦伝動ベルト。
- 前記高強度繊維シートは、前記繊維束の交差する2方向の引張強度が、2000N/mm2以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の摩擦伝動ベルト。
- 前記高強度繊維シートは、前記繊維束の交差する2方向が、ベルト周方向とベルト幅方向となるように配置されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の摩擦伝動ベルト。
- 前記高強度繊維シートは、前記繊維束の交差する2方向が、ベルト周方向およびベルト幅方向に対して傾斜した方向となるように配置されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の摩擦伝動ベルト。
- 前記高強度繊維シートを構成する前記高強度繊維束が、アラミド繊維、および、カーボン繊維の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の摩擦伝動ベルト。
- 前記繊維束がアラミド繊維で構成される場合、前記高強度繊維シートの目付量が、90〜870g/m2であり、
前記繊維束がカーボン繊維で構成される場合、前記高強度繊維シートの目付量が、200〜300g/m2であることを特徴とする請求項7に記載の摩擦伝動ベルト。 - 前記繊維束がアラミド繊維で構成される場合、前記高強度繊維シートの厚みが、0.03〜0.24mmであり、
前記繊維束がカーボン繊維で構成される場合、前記高強度繊維シートの厚みが、0.05〜0.09mmであることを特徴とする請求項7または8に記載の摩擦伝動ベルト。 - 前記ゴム層は、
前記心線の少なくとも一部が埋設される接着ゴム層と、
前記接着ゴム層と異なるゴム組成物で構成され、前記接着ゴム層のベルト内周側に設けられる圧縮ゴム層と、
前記接着ゴム層と異なるゴム組成物で構成され、前記接着ゴム層のベルト外周側に設けられる伸張ゴム層とを有し、
前記高強度繊維シートは、前記接着ゴム層と前記圧縮ゴム層との間、および、前記接着ゴム層と前記伸張ゴム層との間の少なくとも一方に埋設されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の摩擦伝動ベルト。 - 前記ゴム層は、
圧縮ゴム層と、
前記圧縮ゴム層と異なるゴム組成物で構成され、前記圧縮ゴム層のベルト外周側に設けられる前記伸張ゴム層とを有し、
前記心線は、前記圧縮ゴム層と前記伸張ゴム層との間、前記圧縮ゴム層、または、前記伸張ゴム層に埋設されており、
前記高強度繊維シートは、前記圧縮ゴム層、前記伸張ゴム層、および、前記圧縮ゴム層と前記伸張ゴム層との間の少なくともいずれかに埋設されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の摩擦伝動ベルト。 - 前記高強度繊維シートは、前記ゴム層との接着性を高める接着処理が施されていることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の摩擦伝動ベルト。
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