JP2018123962A - Ｖベルト及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＶベルトのＶ形状の変形を抑制し、テンションプーリから受ける強い衝撃の緩和し、プーリ間のズレの許容範囲を広げても耐久性に差異が生じないようにでき、且つ、走行時のベルト振れに伴うＶベルトの離脱や転覆を防止できるＶベルトを提供する。【解決手段】ラップドＶベルト１において、伸張層１１と、圧縮層１２と、Ｖベルト周長方向に沿って埋設される心線１３１が、Ｖベルト幅方向に所定の間隔をあけて配列された外周側心線層１３と、Ｖベルト周長方向に沿って埋設される心線１４１が、Ｖベルト幅方向に所定の間隔をあけて配列された内周側心線層１４とを備え、外周側心線層１３の心線１３１の中心Ｃ１と内周側心線層１４の心線１４１の中心Ｃ２とが、Ｖベルト厚み方向から見て、互いに重ならないようにずれて配列された構成にする。【選択図】図７

Description

本発明は、動力を伝達する伝動ベルトなどに使用されるＶベルト、及び、その製造方法に関する。

動力を伝達する伝動ベルトとして、歯付ベルトの同期伝動ベルトや、Ｖリブドベルト、Ｖベルト、平ベルトなどの摩擦伝動が広く知られている。Ｖベルトには摩擦伝動側面にゴム層が露出したローエッジ(Raw-Edge）タイプと、Ｖベルトの外面が外被布で覆われたラップド（Wrapped)タイプがある。これらは要求品質の違いから必要に応じて使い分けられている。また、用途に応じて多様な長さ(Ｖベルト長さで短尺タイプは２０〜１２０inch、長尺で１２１〜４００inch)のＶベルトが採択されている。

Ｖベルトは、コンプレッサー、発電機、ポンプなどの一般産業用機械、コンバイン、田植え機、草刈り機などの農業機械に広く使われている。例えばラップドＶベルトの場合は、ベルト本体のベルト内周側の圧縮ゴム層と外周側の伸張ゴム層との間に心線が埋設され、ベルト本体の周囲をベルト周方向の全長に亘って外被布が被覆した構成をしている。また、ラップドＶベルトは、摩擦伝動面を外被布で被覆していることで、ベルト走行時の適度な滑りによって、機構に無理な負担をかけず、摩擦音も小さいという特徴がある。摩擦伝動面（Ｖ字状側面）がＶ角度で形成されるＶベルトは、図１に示すように、駆動プーリと従動プーリとの間に張力をかけて巻きかけられ、Ｖ字状側面がプーリのＶ溝にぴったりと接触した状態で、そのくさび作用を利用して動力の伝達を行う。Ｖベルトは、ベルト本体中（圧縮ゴム層と伸張ゴム層との間）にベルト周長方向に沿って心線が埋没されており、この心線が駆動プーリから動力を従動プーリへ伝達する役割を担っている。

上記のように駆動プーリと従動プーリとの間に巻きかけた状態でＶベルトを走行させた場合、以下のような課題が生じる。

（１）例えば、コンバインのように、多くの機能が備えられ、機能毎にＶベルトが取り付けられる用途では、負荷の大きい機能を担うＶベルトが、高い伝動能力を得るために高張力で用いられる。その結果、図２に示すように、ＶベルトはプーリのＶ溝内へ落ち込んでゆき大きな変形（座屈変形）が生じ、Ｖベルトの内部にせん断応力が発生する。特に、力学特性に差がある界面にせん断応力が集中しやすく、界面剥離が生じやすい。

（２）田植え機、管理機、草刈り機（モーア）のような、テンションプーリ（Ｔen）によってＶベルトのクラッチ操作を行う用途では、常時回転中の駆動プーリからクラッチＯＮにてＶベルトに張力を与えて動力を伝達する（図３参照）。このような、ベルト逆曲げによるクラッチ操作では、Ｖベルトがテンションプーリから逆曲げ時に強い衝撃を受けて大きなダメージを受ける場合がある。

（３）コンバインをはじめとする農業機械では、プーリ間のズレ（ミスアライメント）が生じ易く、ミスアライメントの大小（許容範囲）により耐久性に差が出る（図４参照）。

（４）大型コンプレッサーに代表される産業機械で用いる長尺タイプのＶベルトでは、走行時の振れが大きいと、プーリから外れたり、転覆（Ｖベルトがプーリ内でひっくり返る）したりして、伝動の機能が停止してしまう（図５参照）。

上記の課題を解消するために、Ｖベルトの単位幅あたりの強度を向上させることや、Ｖベルト幅方向への剛性（耐側圧性）を高めることが対策として有効である。その対策例としては、特許文献１や特許文献２に記載されたベルトに示すように、芯体を心線１列の単層から、心線２列の二層にする方法が挙げられる。

特開２０１４−１４２０４６号公報 実公昭６１−３２１８４号公報

しかしながら、上記の特許文献で開示されているベルトは、Ｖベルトに関するものではなく、更に、Ｖベルトにおける摩擦伝動での耐衝撃性、ミスアライメント対策として有効な芯体の配列態様についてまでは検討されていない。

そこで、本発明は、高い伝動能力が求められるＶベルトにおいて、高張力に伴うＶベルトのＶ形状の変形を抑制し、テンションプーリから受ける強い衝撃の緩和し、さらには、プーリ間のズレ（ミスアライメント）の許容範囲を広げても耐久性に差異が生じないようにでき、且つ、走行時のベルト振れに伴うＶベルトの離脱や転覆を防止できる芯体の配列を鋭意検討したものである。

上記課題を解決するための本発明の１つは、プーリ間に巻き掛けられて使用されるＶベルトであって、
Ｖベルトの外周側に配置される伸張層と、
Ｖベルトの内周側に配置される圧縮層と、
前記伸張層と前記圧縮層との間の前記伸長層側に設けられ、Ｖベルト周長方向に沿って埋設される心線が、Ｖベルト幅方向に所定の間隔をあけて配列された外周側心線層と、
前記外周側心線層と前記圧縮層との間に設けられ、Ｖベルト周長方向に沿って埋設される心線が、Ｖベルト幅方向に所定の間隔をあけて配列された内周側心線層と、を備え、
前記外周側心線層の心線の中心と前記内周側心線層の心線の中心とが、Ｖベルト厚み方向から見て、互いに重ならないようにずれて配列されている、ことを特徴としている。

上記構成によれば、心線が埋設された層が二層あり、外周側心線層の心線の中心と内周側心線層の心線の中心とが、Ｖベルト厚み方向から見て、互いに重ならないようにずれて配列されていることから、Ｖベルト厚み方向から見ると、外周側心線層の心線と心線との間に内周側心線層の心線が配列されており、内周側心線層の心線と心線との間に外周側心線層の心線が配列されているように見える。即ち、Ｖベルトの幅方向に心線同士を密着（接触）させることなく多数の心線を緊密に配列させることができる。
これにより、Ｖベルトの引張強力を高めることができ、また、Ｖベルトに強い衝撃を受けたとしても衝撃力を多数の心線に分散することができる。このため、Ｖベルトの耐衝撃性を向上させることができる。例えば、農業機械で広く使われている逆曲げクラッチで、テンションプーリから強い衝撃を連続に受けたとしても耐えることができる。
また、Ｖベルトをプーリ間に巻き掛け、ミスアライメント（プーリ間のズレ）の状態で走行させた場合、Ｖベルトの端に位置する心線に負わされる応力を複数の心線で担うことが可能になりミスアライメント角度（プーリ間のズレ）の許容範囲を広げることができる。このため、ミスアライメントのメンテナンス作業を容易にすることができる。また、破損現象のポップアウト（Ｖベルトの端に位置する心線が側面から突き抜けて飛び出してくる現象）を発生しにくくすることができる。
また、外周側心線層と内周側心線層とを備えていることから心線を備えた層が厚くなるので、プーリ間でのＶベルトの走行時の振れを小さくして、走行安定性を高めることができる。Ｖベルトの走行時の振れを小さくするとＶベルトがプーリから外れたり、転覆したり（Ｖベルトがプーリ溝内でひっくり返る）するリスクを小さくすることができる。また、Ｖベルトをプーリに多本数掛けした場合、隣り合うＶベルトが振れで干渉して転覆を誘発するリスクを小さくすることができる。
また、一般に高い伝動能力を得るために、Ｖベルトの張力を高めるとＶベルトはプーリに設けられた溝内に落ち込んでゆき、大幅な変形を生じ、Ｖベルトは早期寿命に至る。しかし、上記構成では、Ｖベルト幅方向に係る耐側圧性に優れているため、変形し難く、長期寿命を望める。

また、本発明の１つは、上記Ｖベルトにおいて、前記外周側心線層と前記内周側心線層との間に、接着成分を含む接着層を備えたことを特徴としている。

上記構成によれば、外周側心線層と内周側心線層との接着性を高めるとともに、接着層を備えることにより、各層の心線の配列をＶベルト厚み方向に乱れることなく、直線的に整列し易くすることができる。

また、本発明の１つは、上記Ｖベルトにおいて、前記外周側心線層の心線の線径が、前記内周側心線層の心線の線径よりも小さいことを特徴としている。

心線を含む層が二層になることでベルト強力が向上する一方で、曲げ剛性が大きくなり過ぎ、ベルトの屈曲性が低下する場合がある（耐屈曲疲労性が劣る）。そこで、外周側心線層の心線の線径を小さくすることで、ベルト強力を確保しつつ、曲げ剛性を低減し、ベルトの屈曲性を向上させることができる（耐屈曲疲労性を向上させる）。

また、本発明の１つは、上記Ｖベルトにおいて、前記外周側心線層の心線及び前記内周側心線層の心線の平均線径が、０．５〜３ｍｍの範囲であることを特徴としている。

心線の平均線径が０．５ｍｍ未満である場合には、Ｖベルトの引張強力を十分に高めることができない場合があり、心線の平均線径が３ｍｍより大きい場合には、Ｖベルトの剛性が高くなりすぎ、Ｖベルトをプーリ間に巻き掛けた際の走行安定性を十分に確保することができない場合がある。しかし、心線の平均線径を上記範囲内にすることにより、Ｖベルトの引張強力を十分に高めることができ、走行安定性を十分に確保することができる。

また、本発明の１つは、所定の長さの帯状に加工された圧縮層用ゴムシートを、円形状の成形用マントルの外周部に巻く、第１巻き掛け工程と、
前記成形用マントルの外周部に巻かれた前記圧縮層用ゴムシートの外周に、心線を、前記圧縮層用ゴムシートの幅方向に所定の間隔をあけて、前記圧縮層用ゴムシートの周方向に沿ってスパイラル状に巻き付けて、内周側心線層を形成する心線を配列させる、内周側心線配列工程と、
前記内周側心線配列工程後、又は、前記内周側心線配列工程と同時に、前記内周側心線層を形成する心線の外周側に、心線を、当該心線の中心が、前記内周側心線層を形成する心線の中心に対して、前記圧縮層用ゴムシートの厚み方向から見て、互いに重ならないようにずらしながらスパイラル状に巻き付けて、外周側心線層を形成する心線を配列させる、外周側心線配列工程と、
前記外周側心線層を形成する心線の外周側に、所定の長さの帯状に加工された伸張層用ゴムシートを巻き、未加硫ベルト成形体を作成する第２巻き掛け工程と、
前記未加硫ベルト成形体を、Ｖ形状に加工し、加硫成形して、各心線を前記圧縮層用ゴムシート及び前記伸張層用ゴムシートに埋設し、前記内周側心線層及び前記外周側心線層を成形する加硫成形工程と、を含むことを特徴とする、Ｖベルトの製造方法である。

上記製造方法によれば、Ｖベルトの引張強力を高めることができ、また、Ｖベルトに強い衝撃を受けたとしても衝撃力を多数の心線に分散することができる。このため、Ｖベルトの耐衝撃性を向上させることができる。例えば、農業機械で広く使われている逆曲げクラッチで、テンションプーリから強い衝撃を連続に受けたとしても耐えることができる。
また、Ｖベルトをプーリ間に巻き掛け、ミスアライメント（プーリ間のズレ）の状態で走行させた場合、Ｖベルトの端に位置する心線に負わされる応力を複数の心線で担うことが可能になりミスアライメント角度（プーリ間のズレ）の許容範囲を広げることができる。このため、ミスアライメントのメンテナンス作業を容易にすることができる。また、破損現象のポップアウト（Ｖベルトの端に位置する心線が側面から突き抜けて飛び出してくる現象）を発生しにくくすることができる。
また、外周側心線層と内周側心線層とを備えていることから心線を備えた層が厚くなるので、プーリ間でのＶベルトの走行時の振れを小さくして、走行安定性を高めることができる。Ｖベルトの走行時の振れを小さくするとＶベルトがプーリから外れたり、転覆したり（Ｖベルトがプーリ溝内でひっくり返る）するリスクを小さくすることができる。また、Ｖベルトをプーリに多本数掛けした場合、隣り合うＶベルトが振れで干渉して転覆を誘発するリスクを小さくすることができる。
また、一般に高い伝動能力を得るために、Ｖベルトの張力を高めるとＶベルトはプーリに設けられた溝内に落ち込んでゆき、大幅な変形を生じ、Ｖベルトは早期寿命に至る。しかし、上記構成では、Ｖベルト幅方向に係る耐側圧性に優れているため、変形し難く、長期寿命を望める。

Ｖベルトにおいて、高張力に伴うＶベルトのＶ形状の変形を抑制し、テンションプーリから受ける強い衝撃の緩和し、さらには、プーリ間のズレ（ミスアライメント）の許容範囲を広げても耐久性に差異が生じないようにでき、且つ、走行時のベルト振れに伴うＶベルトの離脱や転覆を防止することができる。

従来のＶベルトの説明図である。 従来のＶベルトの課題を説明する説明図である。 従来のＶベルトの課題を説明する説明図である。 従来のＶベルトの課題を説明する説明図である。 従来のＶベルトの課題を説明する説明図である。 本実施形態に係るラップドＶベルトの概略説明図である。 本実施形態に係るラップドＶベルトのＶベルト幅方向の断面図である。 本実施形態に係るラップドＶベルトの製造方法の説明図である。 実施例１、比較例１、及び、比較例２に係るラップドＶベルトの概略説明図である。 実施例に係る耐衝撃性走行試験に関する説明図である。 実施例に係るミスアライメント角度の許容範囲の測定試験に関する説明図である。 実施例２に係るラップドＶベルトの概略説明図である。 実施例３及び実施例４に係るラップドＶベルトの概略説明図である。

（実施形態）
以下、図面を参照しつつ、本願発明に係るＶベルト及びその製造方法について説明する。

本実施形態では、外面が外被布で覆われたラップドＶベルト１を例に説明する。
ラップドＶベルト１は、エンジン補機駆動システムなどの動力伝動機構（システム）において、例えば、駆動プーリ２と従動プーリ３との間に巻き掛けられて使用される（図６参照）。

（ラップドＶベルト１の構成）
ラップドＶベルト１は、図７に示すように、ラップドＶベルト１の外周側に配置される伸張層１１と、内周側に配置される圧縮層１２と、伸張層１１と圧縮層１２との間の伸張層１１側に設けられ、Ｖベルト周長方向に沿って埋設される心線１３１が、Ｖベルト幅方向に所定の間隔をあけて配列された外周側心線層１３と、外周側心線層１３と圧縮層１２との間に設けられ、Ｖベルト周長方向に沿って埋設される心線１４１が、Ｖベルト幅方向に所定の間隔をあけて配列された内周側心線層１４と、外周側心線層１３と内周側心線層１４との間に設けられた接着層１５とを要素とするベルト本体１０、及び、ベルト本体１０の周囲をベルト周方向の全長に渡って被覆するカバー帆布１６、から構成されている。

また、ラップドＶベルト１のＶベルト幅方向の断面は、Ｖ字状断面であり、カバー帆布１６で被覆されたＶ字状断面の左右の両側面が、駆動プーリ２及び従動プーリ３のＶ溝の内壁面と接触する摩擦伝動面となる（図１参照）。尚、ラップドＶベルト１は、ＪＩＳＫ６３２３（２００８）に準拠して、厚さが５〜２０ｍｍ、長さ（Ｖベルト周長方向の全長）が２０〜４００インチ（５０８〜１０、１６０ｍｍ）となるように形成される。なお、接着層１５は、外周側心線層１３と内周側心線層１４との接着性を向上させるために設けられることから、必須の構成ではない。

（伸張層１１）
伸張層１１を形成するゴム組成物のゴム成分としては、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、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）、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してもよい。好ましいゴム成分は、エチレン−α−オレフィンエラストマー（エチレン−プロピレン共重合体（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）などのエチレン−α−オレフィン系ゴム）、クロロプレンゴムである。特に好ましいゴム成分は、クロロプレンゴムに対し耐久性に優れ、ハロゲンを含まないエチレン−α−オレフィンエラストマーである。ＥＰＤＭのジエンモノマーの例としては、ジシクロペンタジエン、メチレンノルボルネン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエンなどを挙げることができる。

また、伸張層１１を形成するゴム組成物には、さらに必要に応じて、ゴムに通常配合される、硫黄、有機過酸化物等の架橋剤、Ｎ，Ｎ´−ｍ−フェニレンジマレイミド、キノンジオキシム類等の共架橋剤、加硫促進剤、炭酸カルシウム、タルク等の充填剤、可塑剤、安定剤、加工助剤、着色剤、短繊維等を配合してもよい。短繊維としては、綿、ポリエステル（ＰＥＴ、ＰＥＮなど）、ナイロン（６ナイロン、６６ナイロン、４６ナイロンなど）、アラミド（ｐ−アラミド、ｍ−アラミド）、ビニロン、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維などを用いることができる。これらの短繊維は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。

（圧縮層１２）
圧縮層１２は、伸張層１１を形成するゴム組成物と同じもので形成されている。

（外周側心線層１３）
外周側心線層１３は、心線１３１が、ゴム組成物（伸張層１１を形成するゴム組成物と同じ）に、Ｖベルト周長方向に沿い、且つ、Ｖベルト幅方向に所定の間隔Ｐ１をあけて一列に配列された状態で埋設されている。

心線１３１を構成する繊維としては、高モジュラスの点から、エチレンテレフタレート、エチレン−２，６−ナフタレート等のＣ２−４アルキレンアリレートを主たる構成単位とするポリエステル繊維（ポリアルキレンアリレート系繊維、ポリエチレンテレフタレート系繊維、エチレンナフタレート系繊維等）、アラミド繊維等の合成繊維、炭素繊維等の無機繊維が使用され、ポリエステル繊維やアラミド繊維が好ましい。これらの繊維はマルチフィラメント糸であってもよい。マルチフィラメント糸の繊度は２０００〜１００００デニールとするとよく、好ましくは４０００〜８０００デニールとするとよい。

心線１３１としては、マルチフィラメント糸を使用した撚りコード（諸撚り、片撚り、ランク撚り等）を使用することが多く、心線１３１の平均線径（撚りコードの繊維径）は、０．５〜３ｍｍとするとよく、好ましくは０．６〜２ｍｍ、さらに好ましくは０．７〜１．５ｍｍとするとよい。

心線１３１（後述する心線１４１）の平均線径が０．５ｍｍ未満である場合には、ラップドＶベルト１の引張強力を十分に高めることができない場合があり、心線１３１の平均線径が３ｍｍより大きい場合には、ラップドＶベルト１の剛性が高くなりすぎ、ラップドＶベルト１を駆動プーリ２と従動プーリ３との間に巻き掛けた際の走行安定性を十分に確保することができない場合がある。しかし、心線１３１の平均線径を上記のように０．５〜３ｍｍの範囲内にすることにより、ラップドＶベルト１の引張強力を十分に高めることができ、走行安定性を十分に確保することができる。

心線１３１はＶベルト周長方向に延びるように、Ｖベルト幅方向に一定の間隔Ｐ１を開けて埋設される。本実施形態では、１本で連なる心線１３１をベルト周長方向にスパイラル状に巻き付けて埋設しているが、複数本の心線１３１をベルト周長方向に並列的に巻き付けて埋設してもよい。

（内周側心線層１４）
内周側心線層１４も、外周側心線層１３同様に、心線１４１が、ゴム組成物（圧縮層１２を形成するゴム組成物と同じ）に、Ｖベルト周長方向に沿い、且つ、Ｖベルト幅方向に所定の間隔Ｐ２をあけて一列に配列された状態で埋設されている。なお、心線１４１の構成する繊維・線径等は、心線１３１と同様であってもよいし、異なる構成にしてもよい。

（心線１３１と心線１４１との関係性）
ここで、ラップドＶベルト１は、心線１３１を有する外周側心線層１３、及び、心線１４１を有する内周側心線層１４を有し、心線を有する層がＶベルト厚み方向に２層設けられた構成をしている。更に、図７のＶベルト幅方向の断面図に示すように、外周側心線層１３の心線１３１の中心Ｃ１と内周側心線層１４の心線１４１の中心Ｃ２とが、Ｖベルト厚み方向から見て、互いに重ならないようにずれて配列されている。本実施形態では、外周側心線層１３の心線１３１の中心Ｃ１は、Ｖベルト厚み方向から見て、内周側心線層１４の隣接する心線１４１の中心Ｃ２と中心Ｃ２との間の中央に位置するように配列されている（中心Ｃ１は、中心Ｃ２に対して間隔Ｐ２の１／２ずれて配列されている）。同様に、内周側心線層１４の心線１４１の中心Ｃ２は、Ｖベルト厚み方向から見て、外周側心線層１３の隣接する心線１３１の中心Ｃ１と中心Ｃ１との間の中央に位置するように配列されている（中心Ｃ２は、中心Ｃ１に対して間隔Ｐ１の１／２ずれて配列されている）。なお、本実施形態では、心線１３１及び心線１４１の平均線径は同じであるが、異なる平均線径にしてもよい。心線１３１及び心線１４１の平均線径が異なる場合、間隔Ｐ１・間隔Ｐ２（心線のピッチ）は変わらない。

ラップドＶベルト１において、心線１３１と心線１４１とが上記関係性を有することから、Ｖベルト厚み方向から見ると、外周側心線層１３の心線１３１と心線１３１との間に内周側心線層１４の心線１４１が配列されており、内周側心線層１４の心線１４１と心線１４１との間に外周側心線層１３の心線１３１が配列されているように見える。即ち、ラップドＶベルト１のＶベルト幅方向に心線同士を密着（接触）させることなく多数の心線を緊密に配列させることができる。

また、外周側心線層１３の心線１３１の線径は、内周側心線層１４の心線１４１の線径よりも小さい構成にしてもよい。一般に、心線を含む層が二層（外周側心線層１３及び内周側心線層１４）になることでベルト強力が向上する一方で、曲げ剛性が大きくなり過ぎ、ラップドＶベルト１の屈曲性が低下する場合がある（耐屈曲疲労性が劣る）。そこで、外周側心線層１３の心線１３１の線径を小さくすることで、ベルト強力を確保しつつ、曲げ剛性を低減し、ラップドＶベルト１の屈曲性を向上させることができる（耐屈曲疲労性を向上させる）。

（接着層１５）
接着層１５は、ゴム組成物としてエチレンとα−オレフィンと非共役ジエンとの共重合体であるＥＰＤＭまたはその他の種類ゴムからなる相手ゴムを混ぜ合わせたブレンドゴムを用いている（接着成分を含む）。エチレンとα−オレフィンと非共役ジエンとの共重合体であるＥＰＤＭにブレンドする相手ゴムとしては、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、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。

外周側心線層１３と内周側心線層１４との間に接着成分を含む接着層１５を設けることにより、外周側心線層１３と内周側心線層１４との接着性を高めるとともに、外周側心線層１３の心線１３１、及び、内周側心線層１４の心線１４１の配列をＶベルト厚み方向に乱れることなく、直線的に整列し易くすることができる。なお、上述したように、接着層１５は、必須のものではなく、省いた構成でもよい。

（カバー帆布１６）
カバー帆布１６は、綿、ポリエステル繊維、ナイロン等からなり、平織、綾織、朱子織等に製織した布で、経糸と緯糸との交差角を９０°〜１２０°程度に広角度化した織布でもよい。

（ラップドＶベルト１の製造方法）
ラップドＶベルト１の製造方法について説明する。
まず、圧縮層１２となる圧縮層用ゴムシート（未加硫）、及び、伸張層１１となる伸張層用ゴムシート（未加硫）を形成する。具体的には、原料ゴムに圧延加工が施され、圧延加工によって帯状に形成された原料ゴムを帯の長手方向に沿って所定長さ毎に裁断することで圧縮層用ゴムシート及び伸張層用ゴムシートを作成する。

次に、所定の長さの帯状に加工された圧縮層用ゴムシートを、円形状の成形用マントルの外周部に巻くことにより、圧縮層用ゴムシートを円形状に保持させる（第１巻き掛け工程）。この第１巻き掛け工程は、加工対象としての可撓性を有する圧縮層用ゴムシートを内周側から支持することで円形状に保持するための工程である。

次に、成形用マントルの回転に伴い、ボビンから繰り出された心線１４１を、成形用マントルの外周部に巻かれた圧縮層用ゴムシートの外周に、圧縮層用ゴムシートの幅方向に所定の間隔をあけて、圧縮層用ゴムシートの周方向に沿ってスパイラル状に巻き付ける（内周側心線配列工程）。これにより内周側心線層１４を形成する心線１４１を配列させる。

次に、内周側心線層１４を形成する心線１４１の外周側に、接着成分を含むＥＰＤＭを塗布し、接着層１５となる層を形成する（接着層形成工程）。なお、接着層形成工程は必須の工程ではなく、省いてもよい。

次に、接着層１５となる層の外周側に、成形用マントルの回転に伴い、ボビンから繰り出された心線１３１を、当該心線１３１の中心Ｃ１が、内周側心線層１４を形成する心線１４１の中心Ｃ２に対して、圧縮層用ゴムシートの厚み方向から見て、互いに重ならないようにずらしながらスパイラル状に巻き付ける（外周側心線配列工程）。これにより、外周側心線層１３を形成する心線１３１を配列させる。

次に、外周側心線層１３を形成する心線１３１の外周側に、所定の長さの帯状に加工された伸張層用ゴムシートを巻く（第２巻き掛け工程）。これにより、未加硫ベルト成形体を作成する。

次に、未加硫ベルト成形体を、所定幅に切断すると共に、未加硫ベルト幅方向の断面がＶ字状断面になるように加工した後、カバー帆布１６になる布を巻き付けて加硫成形する（加硫成形工程）。これにより、心線１４１を圧縮層用ゴムシートに埋設し、心線１３１を伸張層用ゴムシートに埋設し、内周側心線層１４及び外周側心線層１３を成形する。

上記工程を経て、外周側から内周側に向かって、伸張層１１と、外周側心線層１３と、接着層１５と、内周側心線層１４とを備えたベルト本体１０（無端状）、及び、ベルト本体１０の周囲を被覆するカバー帆布１６を有するラップドＶベルト１が製造される。

なお、上記説明では、外周側心線配列工程は、内周側心線配列工程後に行っているが、内周側心線配列工程と同時に行ってもよい。例えば、図８に示すように、外周に外径が異なる２つの段部２１・２２を備えたスピニングタッチプーリ２０を使用して行う。

具体的には、段部２１に心線１３１が巻かれ、段部２２に心線１４１が巻かれたスピニングタッチプーリ２０から、成形用マントルの回転に伴い、スピニングタッチプーリ２０の段部２２から繰り出された心線１４１を、成形用マントルの外周部に巻かれた圧縮層用ゴムシートの外周に、圧縮層用ゴムシートの幅方向に所定の間隔をあけて、圧縮層用ゴムシートの周方向に沿ってスパイラル状に巻き付ける。これと同時に、心線１４１の外周側に、スピニングタッチプーリ２０の段部２１から繰り出された心線１３１を、当該心線１３１の中心Ｃ１が、内周側心線層１４を形成する心線１４１の中心Ｃ２に対して、圧縮層用ゴムシートの厚み方向から見て、互いに重ならないようにずらしながらスパイラル状に巻き付ける。

（比較試験）
次に、図９に示す、『本発明に係るラップドＶベルト１（実施例１：心線がポリエステル繊維）』、『心線を含む層が単層のラップドＶベルト（比較例１）』、『心線を含む層が二層であるが、外周側心線層の心線の中心と内周側心線層の心線の中心とがベルト厚み方向で一致するラップドＶベルト（比較例２）』、図１２に示す、『Ｖベルト厚み方向から見て、外周側心線層の心線と心線との間に内周側心線層の心線が配列され、且つ、外周側心線層の心線の線径(１．１９４ｍｍ)が、内周側心線層の心線の線径(１．３１ｍｍ)よりも小さいラップドＶベルト（実施例２）』、図１３に示す、『Ｖベルト厚み方向から見て、外周側心線層の心線と心線との間に内周側心線層の心線が配列され、心線がアラミド繊維のラップドＶベルト１（実施例３）』、『Ｖベルト厚み方向から見て、外周側心線層の心線と心線との間に内周側心線層の心線が配列され、且つ、外周側心線層の心線の線径(０．５５ｍｍ)が、内周側心線層の心線の線径(２．８６ｍｍ)よりも小さいラップドＶベルト（実施例４）』、に対して、耐衝撃性の測定試験（耐衝撃性走行試験）、及び、ミスアライメント角度の許容範囲の測定試験を行った。

具体的には、表１〜表４の材料構成に基づき、実施例１〜実施例４に係るラップドＶベルト１、及び、比較例１〜比較例２に係るラップドＶベルトを作成した。

上記材料構成の詳細を以下に示す。
カバー帆布：綿の織布（平織り、繊度は２０番手の経糸と２０番手の緯糸とで構成、経糸及び緯糸の糸密度７５本／５０ｍｍ、目付け２８０ｇ／ｍ２）
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」

[耐衝撃性走行試験]
耐衝撃性走行試験では、図１０及び表５の試験条件に示すように、駆動プーリ（Ｄｒ，直径９１ｍｍ）と従動プーリ（Ｄｎ，直径１７１ｍｍ）との間に、テンションプーリ（Ｔｅｎ，直径６０ｍｍ）を配置した試験機において、駆動プーリと従動プーリとの間に、実施例１〜実施例４、比較例１、比較例２の各ラップドＶベルト（ベルト長さ４０インチ）を掛架し、駆動プーリの回転数１８００ｒｐｍ（負荷５．３ｐｓ）で各ラップドＶベルトを走行させ、試験条件（クラッチＯＮ時のテンションプーリのラップドＶベルトに対する荷重１２ｋｇ、設定リバース角度１４０°、クラッチＯＮ１２ｓｅｃ−クラッチＯＦＦ３０ｓｅｃの間隔（１サイクル）、環境温度６０℃）の下で、テンションプーリによって各ラップドＶベルトに衝撃を与えた。そして、上記試験条件で衝撃を与えた各ラップドＶベルトの状態を観察した。耐衝撃性走行試験結果を表６に示す。

表６の耐衝撃性走行試験結果によれば、実施例３ではサイクル数１００００回（１１６．７時間で打ち切り）でもＶ芯クラックは発生しなかった。

実施例４ではサイクル数４０００回（４６．７時間）で「Ｖ芯クラック（微小」が確認された。サイクル数６０００回（５８．３時間）で「Ｖ芯クラック（小）」が発生した。８０００回（９３．３時間）で「Ｖ芯クラック（中）」が発生した。更に、１００００回（１１６．７時間）で「Ｖ芯クラック（大）」が発生したため、走行評価を打ち切った。

実施例１ではサイクル数８０００回（９３．３時間）で「Ｖ芯クラック（小）」が発生した。実施例１ではサイクル数１００００回（１１６．７時間）走行評価を打ち切ったが、外観は「Ｖ芯クラック（小）」で変わらなかった。

実施例２ではサイクル数６０００回（５８．３時間）で「Ｖ芯クラック（微小）」が確認された。サイクル数８０００回（９３．３時間）で「Ｖ芯クラック（小）」が発生した。１００００回（１１６．７時間）で走行評価を打ち切ったが、外観は「Ｖ芯クラック（中）」であった。

一方、比較例２では、サイクル数６０００回(５８．３時間）で「Ｖ芯クラック（小）」が発生し、サイクル数８０００回(９３．３時間）で「Ｖ芯クラック（大）」へと進み、サイクル数１００００回（１１６．７時間）でポップアウトが発生して寿命と判断し、評価を打ち切った。

また、比較例１では、サイクル数３０００回(３５．０時間）で「Ｖ芯クラック（小）」が発生し、サイクル数４０００回(４６．７時間）で「Ｖ芯クラック（大）」へと進み、サイクル数６０００回（５８．３時間）でポップアウトが発生して寿命と判断し、評価を打ち切った。

以上の結果から、比較例１のように、心線を含む層が単層である場合、連続的にクラッチをon-offすることでラップドＶベルトの張力を高めていくとラップドＶベルトはプーリのＶ溝内に落ち込んでゆき、大幅な変形を生じて早期寿命に至る。一方で、比較例２、実施例１〜実施例４のように、心線を含む層を２層にすることで、比較例１（心線を含む層が１層）に比べて、耐側圧性に優れ変形し難く早期寿命には至らないことが明らかになった。

また、実施例１〜実施例４のように、外周側心線層の心線の中心と内周側心線層の心線の中心とが、ラップドＶベルト厚み方向から見て、互いに重ならないように配列した場合、比較例２のように、心線を含む層が二層であるが、外周側心線層の心線の中心と内周側心線層の心線の中心とがベルト厚み方向で一致する場合に比べて、耐側圧性に優れ変形し難く早期寿命には至らない（長期寿命）ことが明らかになった。このような差異が生じたのは、比較例２では、外周側心線層の心線と内周側心線層の心線とが重なってしまうため、実施例１〜実施例４に比べて、ラップドＶベルトの屈曲性が劣り、屈曲発熱による圧縮層の硬化により早期クラックが発生し易くなるためだと考えられる。

また、実施例２は、実施例１に比べて早期に破損現象（微小のＶ芯クラック）が発生したが、比較例２に比べて寿命時間が長い結果であった。連続的にクラッチをon-offすることでラップドＶベルトの張力を高めていくとラップドＶベルトはプーリのＶ溝内に落ち込んでゆき、大幅な変形を生じて早期寿命に至るが、実施例２は実施例１に比べて、外周側心線層の心線の線径が細いことから、耐側圧性が劣り、変形し易く早期に破損現象が発生したものと考えられる。一方、実施例２は、比較例２に比べて、屈曲性に優れ、屈曲発熱による圧縮層の硬化も低減されることから寿命時間が長くなった。

また、心線にアラミド繊維を使用した実施例３は、心線にポリエステル繊維を使用した実施例１に比べて、心線の線径を小さくしたにもかかわらず破損現象（Ｖ芯クラック）の発生がなかった。連続的にクラッチをon-offすることでラップドＶベルトの張力を高めていくとラップドＶベルトはプーリのＶ溝内に落ち込んでゆき、大幅な変形を生じて早期寿命に至るが、実施例３は心線にアラミド繊維を使用したことから、心線にポリエステル繊維を使用した実施例１に比べて、ラップドＶベルトの伸びが小さくなり、プーリのＶ溝内への落ち込みも少なくなり、変形が生じにくくなったものと考えられる。また、実施例３は実施例１に比べて、心線の線径が小さい（細い）ため、屈曲性に優れ、屈曲発熱による圧縮層の硬化も低減されることからクラックの発生を抑えて寿命時間が長くなったものと考えられる。

更に、外周側心線層の心線の線径（０．５５ｍｍ）及び内周側心線層の心線の線径（２．８６ｍｍ）を、上記実施形態で記載した０．５〜３ｍｍの範囲の下限近くと上限近くで組み合わせた実施例４は、Ｖ芯クラック発生までの耐久時間が実施例２及び比較例２に近似しているが、実施例２及び比較例２に比べて、内周側心線層の心線の線径が太いため耐屈曲疲労性が劣りＶ芯クラック発生までの時間が若干早くなった。但し、比較例１に比べてクラック耐久性は優れていた。

［ミスアライメント角度の許容範囲の測定試験］
ミスアライメント角度の許容範囲の測定試験では、図１１に示すように、駆動プーリ（Ｄｒ，直径７５ｍｍ）と従動プーリ（Ｄｎ，直径１００ｍｍ）で構成される２軸走行試験機に、実施例１〜実施例４、比較例１、比較例２の各ラップドＶベルトを掛架し、駆動プーリと従動プーリと間のズレα（ミスアライメント）を変えて、各ラップドＶベルトを走行（駆動プーリの回転数３６００ｒｐｍ）させた際の走行寿命を測定した。ミスアライメント角度の許容範囲の測定試験結果を表７に示す。

表７のミスアライメント角度の許容範囲の測定試験結果によれば、実施例１では、θ（ズレの角度）が（２／３）°を超えると耐久性が低下した。実施例２では、実施例１と同様にθ（ズレの角度）が（２／３）°を超えると耐久性が低下した。比較例２では、θ（ズレの角度）が（１．５／３）°を超えると耐久性が低下した。比較例１では、θ（ズレの角度）が（１／３）°を超えると耐久性が低下した。実施例４では、実施例１・実施例２と同様にθ（ズレの角度）が（２／３）°を超えると耐久性が低下した。実施例３では、θ（ズレの角度）が（２／３）°を超えても耐久性が低下することはなかった。

以上の結果から、プーリ間でのミスアライメント角度の許容範囲（ズレの角度）について、実施例１〜実施例４は、比較例１の２倍以上であるが、比較例２は比較例１の１．５倍に留まる。従って、実施例１〜実施例４のように、外周側心線層の心線の中心と内周側心線層の心線の中心とが、ラップドＶベルト厚み方向から見て、互いに重ならないように配列した場合、比較例２のように、心線を含む層が二層であるが、外周側心線層の心線の中心と内周側心線層の心線の中心とがベルト厚み方向で一致する場合に比べて、ミスアライメント角度の許容範囲（ズレの角度）を広げることができることが明らかになった。

（ベルト強力の比較試験）
次に、比較例１、実施例１、及び、実施例２に係るラップドＶベルトに対して、ＪＩＳ Ｋ ６３２３による引張試験を行い、各ラップドＶベルトのベルト強力を測定した。なお、実施例２に係るラップドＶベルトは、図１２に示すように、外周側心線層１３の心線１３１の線径が、内周側心線層１４の心線１４１の線径よりも小さい構成である。ベルト強力の試験結果を表８に示す。

表８のベルト強力の試験結果によれば、比較例１に比べて、実施例１及び実施例２のベルト強力は高いことが分かる。これによれば、心線を含む層を２層にすることによりベルトの引張強力は高くなり、耐衝撃性を向上させることができる。

また、実施例２は、実施例１と比べるとベルト強力は劣るが、比較例１と比べればベルト強力は高いことが分かる。これにより、外周側心線層の心線の線径を内周側心線層の心線の線径よりも小さくすることで、ベルト強力を確保しつつ、曲げ剛性を低減し、ラップドＶベルトの屈曲性を向上させることができることが分かった（耐屈曲疲労性を向上させる）。

（効果）
上記構成のラップドＶベルト１によれば、ラップドＶベルト１の引張強力を高めることができ、また、ラップドＶベルト１に強い衝撃を受けたとしても衝撃力を多数の心線１３１・１４１に分散することができる。このため、ラップドＶベルト１の耐衝撃性を向上させることができる。例えば、農業機械で広く使われている逆曲げクラッチで、テンションプーリから強い衝撃を連続に受けたとしても耐えることができる。

また、ラップドＶベルト１をプーリ間に巻き掛け、ミスアライメント（プーリ間のズレ）の状態で走行させた場合、ラップドＶベルト１の端に位置する心線に負わされる応力を複数の心線１３１・１４１で担うことが可能になりミスアライメント角度（プーリ間のズレ）の許容範囲を広げることができる。このため、ミスアライメントのメンテナンス作業を容易にすることができる。また、破損現象のポップアウト（ラップドＶベルト１の端に位置する心線１３１・１４１が側面から突き抜けて飛び出してくる現象）を発生しにくくすることができる。

また、外周側心線層１３と内周側心線層１４とを備えていることから心線１３１・１４１を備えた層が厚くなるので、プーリ間でのラップドＶベルト１の走行時の振れを小さくして、走行安定性を高めることができる。ラップドＶベルト１の走行時の振れを小さくするとラップドＶベルト１がプーリから外れたり、転覆したり（ラップドＶベルト１がプーリ溝内でひっくり返る）するリスクを小さくすることができる。また、ラップドＶベルト１をプーリに多本数掛けした場合、隣り合うラップドＶベルト１が振れで干渉して転覆を誘発するリスクを小さくすることができる。

また、一般に高い伝動能力を得るために、ラップドＶベルト１の張力を高めるとラップドＶベルト１はプーリに設けられたＶ溝内に落ち込んでゆき、大幅な変形を生じ、ラップドＶベルト１は早期寿命に至る。しかし、上記構成では、Ｖベルト幅方向に係る耐側圧性に優れているため、変形し難く、長期寿命を望める。

１ ラップドＶベルト
２ 駆動プーリ
３ 従動プーリ
１０ ベルト本体
１１ 伸張層
１２ 圧縮層
１３ 外周側心線層
１３１ 心線
１４ 内周側心線層
１４１ 心線
１５ 接着層
１６ カバー帆布
Ｃ１ 外周側心線層の心線の中心
Ｃ２ 内周側心線層の心線の中心

Claims (5)

1. プーリ間に巻き掛けられて使用されるＶベルトであって、
   Ｖベルトの外周側に配置される伸張層と、
   Ｖベルトの内周側に配置される圧縮層と、
   前記伸張層と前記圧縮層との間の前記伸長層側に設けられ、Ｖベルト周長方向に沿って埋設される心線が、Ｖベルト幅方向に所定の間隔をあけて配列された外周側心線層と、
   前記外周側心線層と前記圧縮層との間に設けられ、Ｖベルト周長方向に沿って埋設される心線が、Ｖベルト幅方向に所定の間隔をあけて配列された内周側心線層と、を備え、
   前記外周側心線層の心線の中心と前記内周側心線層の心線の中心とが、Ｖベルト厚み方向から見て、互いに重ならないようにずれて配列されている、ことを特徴とするＶベルト。
2. 前記外周側心線層と前記内周側心線層との間に、接着成分を含む接着層を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＶベルト。
3. 前記外周側心線層の心線の線径は、前記内周側心線層の心線の線径よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載のＶベルト。
4. 前記外周側心線層の心線及び前記内周側心線層の心線の平均線径は、０．５〜３ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のＶベルト。
5. 所定の長さの帯状に加工された圧縮層用ゴムシートを、円形状の成形用マントルの外周部に巻く、第１巻き掛け工程と、
   前記成形用マントルの外周部に巻かれた前記圧縮層用ゴムシートの外周に、心線を、前記圧縮層用ゴムシートの幅方向に所定の間隔をあけて、前記圧縮層用ゴムシートの周方向に沿ってスパイラル状に巻き付けて、内周側心線層を形成する心線を配列させる、内周側心線配列工程と、
   前記内周側心線配列工程後、又は、前記内周側心線配列工程と同時に、前記内周側心線層を形成する心線の外周側に、心線を、当該心線の中心が、前記内周側心線層を形成する心線の中心に対して、前記圧縮層用ゴムシートの厚み方向から見て、互いに重ならないようにずらしながらスパイラル状に巻き付けて、外周側心線層を形成する心線を配列させる、外周側心線配列工程と、
   前記外周側心線層を形成する心線の外周側に、所定の長さの帯状に加工された伸張層用ゴムシートを巻き、未加硫ベルト成形体を作成する第２巻き掛け工程と、
   前記未加硫ベルト成形体を、Ｖ形状に加工し、加硫成形して、各心線を前記圧縮層用ゴムシート及び前記伸張層用ゴムシートに埋設し、前記内周側心線層及び前記外周側心線層を成形する加硫成形工程と、を含むことを特徴とする、Ｖベルトの製造方法。

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