JP2019015400A

JP2019015400A - Ｖリブドベルト

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Publication number: JP2019015400A
Application number: JP2018122265A
Authority: JP
Inventors: 田村　昌史; Masashi Tamura; 昌史田村; 西山　健; Ken Nishiyama; 健西山; 学光冨; Manabu Mitsutomi; 浩志松村; Hiroshi Matsumura
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 2017-07-04
Filing date: 2018-06-27
Publication date: 2019-01-31
Anticipated expiration: 2038-06-27
Also published as: US20200217396A1; US11867258B2; JP6748152B2

Abstract

【課題】ベルト式ＩＳＧ駆動搭載エンジンのように高い動的張力が発生する用途においても、狭いベルト幅で動力を伝達でき、耐久性にも優れるＶリブドベルトを提供する。【解決手段】心線をカーボン繊維の撚りコードで形成し、心線径を０．６〜１．２ｍｍに調整し、さらにベルトの引張弾性率を２４０〜５００Ｎ／（ｍｍ・％）に調整したＶリブドベルトを調製する。前記Ｖリブドベルトは、１ｍｍ幅当たりの引張強力が６２０Ｎ／ｍｍ以上であってもよい。前記心線ピッチは、心線径よりも０．１〜０．５ｍｍ大きくてもよい。前記心線の総繊度は３００〜９００ｔｅｘ程度であってもよい。前記心線は、複数のカーボン繊維フィラメントを引き揃えた後、一方向に撚った片撚糸であり、撚り数が５〜１０回／１０ｃｍであってもよい。前記Ｖリブドベルトは、リブ数が３〜５程度であってもよい。【選択図】なし

Description

本発明は、心線としてカーボン繊維の撚りコードを含むＶリブドベルトに関する。

昨今、自動車の燃費規制の強化が進む中、エンジンの燃費改善策のひとつとしてアイドリングストップ機構を搭載した車両が増加している。そして、アイドリングストップ状態からのエンジン再起動において、オルタネータからＶリブドベルトなどの補機駆動ベルトを介してクランクシャフトを駆動するベルト式ＩＳＧ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｔａｒｔｅｒＧｅｎｅｒａｔｏｒ）駆動が普及している。ベルト式ＩＳＧ駆動においては、ＩＳＧ非搭載の通常のエンジンに比べて、補機駆動ベルトに高い動的張力が発生する。例えば、ＩＳＧ非搭載の補機駆動ベルトに発生する動的張力がベルト幅１ｍｍ当たり７０Ｎ／ｍｍ程度であるとした場合、ベルト式ＩＳＧ駆動を搭載した補機駆動ベルトでは１００Ｎ／ｍｍ程度の動的張力がベルトに発生するといった具合である。そのため、ベルト式ＩＳＧ駆動を搭載したエンジンに用いられる補機駆動用ベルトには、高い動的張力が発生した場合においてもベルトの伸びを小さく保つために引張弾性率が高いことが求められている。従来、補機駆動に用いられるＶリブドベルトの心線としては、ポリエステル繊維やアラミド繊維といった比較的弾性率の高い繊維からなる撚りコードが用いられてきたが、動的張力の増大が続くことによって、従来の弾性率では不十分となってきている。高い動的張力に対応するために、リブ数を増やす（ベルト幅を広くする）対策も考えられるが、リブ数を増やした場合にはプーリ幅も増大するため、省スペースや軽量化の観点からは好ましくない。つまり、ベルトの引張弾性率を高めることで、少ないリブ数でも耐久性の高いＶリブドベルトを提供することが求められている。

このような要求に対して、特開昭６１−１９２９４３号公報（特許文献１）には、カーボン繊維の撚糸コードを抗張体として使用した動力伝動用ベルトが開示されている。この文献では、カーボン繊維の撚糸コードを使用することで、耐屈曲疲労性が改善され、走行中のベルト伸びが小さくなるという作用が記載されている。

しかし、この文献には、ベルト特性の改善手段として、撚糸コードを上撚り係数２〜４に調整し、レゾルシン−ホルマリン−ラテックス（ＲＦＬ）処理する手段が規定されているのみである。そのため、補機駆動用Ｖリブドベルトに要求される性能に対して特許文献１のベルトは十分に最適化されているとは言い難い。

また、特表２００４−５３５５１７号公報（特許文献２）には、改善された伸び抵抗を有する動力伝達用ベルトとして、約５０〜３５０ＧＰａの範囲の引張弾性率を有する炭素繊維からなるヤーンを有する螺旋コードの引張部材を含むベルトが開示されている。この文献には、動力伝達用ベルトとしては、Ｖ−ベルト、多リブ付ベルト、歯付動力伝達ベルトが記載され、実施例では、３９６テックスの炭素繊維コードを用いて歯付動力伝達ベルトが製造されている。

しかし、この文献では、Ｖリブドベルトについては具体的な検討はされておらず、具体的に検討されている歯付動力伝達ベルトは、Ｖリブドベルトとは動力の伝達機構が大きく異なる。また、この文献では、炭素繊維や撚りコードの引張弾性率は規定されているものの、ベルトとしての引張弾性率は何ら規定がなく、明細書の記載から推定することもできない。いくら引張弾性率の高い素材やコードを使用したとしても、他の要因も複雑に絡み合い、例えば、ベルト中のコードの本数が少なければ、結果としてベルトの引張弾性率は低くなり、動的張力の高い用途には使用できない。重要なのはベルトの引張弾性率であって、炭素繊維や撚りコードの引張弾性率だけを規定しても、動的張力の高い用途の発明の特定としては不十分である。

特開昭６１−１９２９４３号公報（特許請求の範囲）特表２００４−５３５５１７号公報（請求項１、段落［０００５］）

本発明の目的は、ベルト式ＩＳＧ駆動搭載エンジンのように高い動的張力が発生する用途においても、狭いベルト幅で動力を伝達でき、耐久性にも優れるＶリブドベルトを提供することである。

本発明者らは、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、Ｖリブドベルトの心線をカーボン繊維の撚りコードで形成し、かつ心線径を０．６〜１．２ｍｍに調整し、ベルトの引張弾性率を２４０〜５００Ｎ／（ｍｍ・％）に調整することにより、ベルト式ＩＳＧ駆動搭載エンジンのように高い動的張力が発生する用途においても、狭いベルト幅で動力を伝達でき、耐久性も向上できることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明のＶリブドベルトは、心線としてカーボン繊維の撚りコードを含むＶリブドベルトであって、２４０〜５００Ｎ／（ｍｍ・％）の引張弾性率を有し、前記心線の心線径が０．６〜１．２ｍｍである。本発明のＶリブドベルトは、１ｍｍ幅当たりの引張強力が６２０Ｎ／ｍｍ以上であってもよい。心線ピッチは、心線径よりも０．１〜０．５ｍｍ大きくてもよい。前記心線の総繊度は３００〜９００ｔｅｘ程度であってもよい。前記心線は、複数のカーボン繊維フィラメントを引き揃えた後、一方向に撚った片撚糸であり、撚り数が５〜１０回／１０ｃｍであってもよい。本発明のＶリブドベルトは、表面から短繊維が突出している圧縮ゴム層を含んでいてもよい。本発明のＶリブドベルトは、リブ数が３〜５程度であってもよい。本発明のＶリブドベルトは、平均幅が７〜２２ｍｍ程度であってもよい。本発明のＶリブドベルトは、ベルトの１ｍｍ幅当たりの動的張力が８５Ｎ／ｍｍを超えるベルト式ＩＳＧ駆動を搭載したエンジンに装着されるＶリブドベルトであってもよい。本発明のＶリブドベルトは、ベルト背面にテンショナーを備えたベルト式ＩＳＧ駆動を搭載したエンジンに装着されるＶリブドベルトであって、表面が布帛で被覆された伸張層、短繊維を含む伸張層及び表面が布帛で被覆され、かつ短繊維を含む伸張層から選択されるいずれかの伸張層を含むＶリブドベルトであってもよい。

本発明では、Ｖリブドベルトの心線がカーボン繊維の撚りコードで形成され、かつ心線径が０．６〜１．２ｍｍに調整され、ベルトの引張弾性率が２４０〜５００Ｎ／（ｍｍ・％）に調整されているため、ベルト式ＩＳＧ駆動搭載エンジンのように高い動的張力が発生する用途においても、狭いベルト幅で動力を伝達でき、耐久性も向上できる。

図１は、本発明のＶリブドベルトの一例を示す概略断面図である。図２は、実施例及び比較例で得られたＶリブドベルトの耐久走行試験を評価するための試験機を示す概略図である。

以下に本発明の実施形態の一例を説明する。
［心線］
本発明のＶリブドベルトは、心線としてカーボン繊維の撚りコードを含む。本発明では、心線として引張弾性率の高いカーボン繊維の撚りコードを用いることより、Ｖリブドベルトにおいて、少ないリブ数の適用が可能となる。また、高い動的張力が発生してもベルト伸びが小さく、耐久性を向上できる。

（カーボン繊維）
撚りコードを構成する原糸のカーボン繊維（炭素繊維）としては、例えば、ピッチ系カーボン繊維、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系カーボン繊維、フェノール樹脂系カーボン繊維、セルロース系カーボン繊維、ポリビニルアルコール系カーボン繊維などが挙げられる。カーボン繊維の市販品としては、例えば、東レ（株）製「トレカ（登録商標）」、東邦テナックス（株）製「テナックス（登録商標）」、三菱ケミカル（株）製「ダイアリード（登録商標）」などを利用できる。これらのカーボン繊維は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのカーボン繊維のうち、ピッチ系カーボン繊維、ＰＡＮ系カーボン繊維が好ましく、ＰＡＮ系カーボン繊維が特に好ましい。

原糸であるカーボン繊維は、通常、カーボン繊維のモノフィラメント糸を含むカーボンマルチフィラメント糸である。カーボンマルチフィラメント糸は、カーボン繊維のモノフィラメント糸を含んでいればよく、必要であれば、カーボン繊維以外の繊維（例えば、ガラス繊維などの無機繊維やアラミド繊維などの有機繊維など）のモノフィラメント糸を含んでいてもよい。カーボン繊維の割合は、モノフィラメント糸全体（マルチフィラメント糸）中５０質量％以上（５０〜１００質量％）であればよく、好ましくは８０質量％以上、さらに好ましくは９０質量％以上であり、通常、１００質量％であり、全モノフィラメント糸がカーボン繊維で構成されている。カーボン繊維の割合が少なすぎると、ベルト伸びが大きくなり、高い動的張力が発生すると、耐久性が低下する虞がある。

マルチフィラメント糸は、複数のモノフィラメント糸を含んでいればよく、例えば１００〜５００００本、好ましくは１０００〜３００００本、さらに好ましくは５０００〜２００００本（特に１００００〜１５０００本）程度のモノフィラメント糸を含んでいてもよい。モノフィラメント糸の平均繊度は、例えば０．１〜５ｄｔｅｘ、好ましくは０．３〜３ｄｔｅｘ、さらに好ましくは０．５〜１ｄｔｅｘ程度であってもよい。

原糸であるカーボン繊維（撚る前のカーボン繊維）の引張弾性率は、例えば２００〜９００ＧＰａ、好ましくは２００〜８００ＧＰａ、さらに好ましくは２１０〜５００ＧＰａ（特に２２０〜３００ＧＰａ）程度である。カーボン繊維の引張弾性率が低すぎると、ベルト伸びが大きくなってスリップが大きくなり、動力伝達不良、異音の発生、発熱による耐久性の低下が起こる虞がある。逆に引張弾性率が高すぎると、ベルトの張力変動が大きくなり、耐久性が低下する虞がある。

なお、本明細書及び特許請求の範囲において、繊維の引張弾性率は、ＪＩＳＬ１０１３（２０１０）に記載の方法で荷重―伸び曲線を測定し、荷重１０００ＭＰａ以下の領域の平均傾斜を求める方法で測定できる。

原糸であるカーボン繊維の引張強度は、例えば２０００〜７０００ＭＰａ、好ましくは２５００〜６５００ＭＰａ、さらに好ましくは、３０００〜６０００ＭＰａ（特に４０００〜５０００ＭＰａ）程度である。カーボン繊維の引張強度が低すぎると、高い動的張力が掛かった場合にベルトが切断する虞があり、逆に引張強度が高すぎると、耐屈曲疲労性が低下する虞がある。

なお、本明細書及び特許請求の範囲において、引張強度は、ＪＩＳＬ１０１３（２０１０）に記載の方法で測定できる。また、この規格に記載の通り、無撚りのマルチフィラメントの引張強度の測定にあたり、１０ｃｍあたり８回の撚りをかけて測定を行う。

（心線の特性）
心線の平均線径（心線径）は０．６〜１．２ｍｍであり、好ましくは０．７〜１．２ｍｍ、さらに好ましくは０．７５〜１．１５ｍｍ（特に１〜１．１５ｍｍ）程度である。心線径が０．６ｍｍより小さいと、ベルトの引張弾性率が低下する虞があり、心線径が１．２ｍｍより大きいと、ベルトの耐屈曲疲労性が低下する虞がある。なお、本明細書及び特許請求の範囲において、心線の平均線径（心線径）は、ベルト幅方向の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影、又は投影機で観察して測定でき、心線のベルト幅方向の長さを任意の１０カ所で測定した平均値として求められる。なお、ベルト中に含まれる心線数が少ないために１０カ所測定できない場合は、測定可能な部分を全て測定した平均値とすることができる。

心線（カーボン繊維の撚りコード）の総繊度は、所望の心線径が得られる範囲で選定でき、例えば２００〜１０００ｔｅｘ、好ましくは３００〜９００ｔｅｘ、さらに好ましくは３５０〜８５０ｔｅｘ程度であり、特に大きな動的張力が発生する用途においては、例えば５００〜１０００ｔｅｘ、好ましくは６００〜９５０ｔｅｘ、さらに好ましくは７００〜９００ｔｅｘ程度であってもよい。心線の総繊度をこのような範囲に調整すると、心線径を適切な範囲にコントロールでき、ベルトの引張弾性率を十分に高めることができる。総繊度が小さすぎると、心線径が細くなり過ぎてベルトの引張弾性率や引張強力が低下する虞がある。総繊度が大きすぎると、心線径が太くなり過ぎて耐屈曲疲労性が低下する虞がある。

心線を形成する撚りコードは、複数の下撚り糸を集めて下撚りと同一方向に撚ったラング撚り、複数の下撚り糸を集めて下撚りと反対方向に撚った諸撚り、無撚りの繊維の束を集めて一方向に撚った片撚りであってもよい。さらに、下撚りと上撚りに加えて、中撚りを行ってもよいが、これらのうち、工程を簡略化でき生産性に優れる点からは片撚りが好ましい。片撚りコードは、複数のカーボン繊維フィラメントを引き揃えた後一方向に撚った片撚り糸であってもよい。

心線を片撚りとする場合、片撚りコードの撚り数は３〜１２回／１０ｃｍ程度の範囲から選択することができ、好ましくは５〜１０回／１０ｃｍ、さらに好ましくは５．５〜９回／１０ｃｍ（特に５．５〜７回／１０ｃｍ）程度である。片撚りコードの撚り数を前記範囲に調整すると、心線の耐屈曲疲労性を保ったまま伸びを小さくすることができる。片撚りコードの撚り数が少なすぎると、耐屈曲疲労性が不足してベルトの耐久性が低下する虞がある。逆に撚り数が多すぎると、耐屈曲疲労性には優れるものの、引張弾性率や引張強力が低下するとともに、伸びも大きくなる虞がある。

心線は、慣用の接着処理（又は表面処理）が施されていてもよく、例えば、レゾルシン−ホルマリン−ラテックス（ＲＦＬ）液やポリイソシアネート化合物を含む処理液等で処理されていてもよい。さらに、心線は、後述する接着ゴム層を構成するゴム成分を含むゴム組成物で被覆されていてもよい。

（心線ピッチ）
Ｖリブドベルト中（例えば、後述するように、接着ゴム層中）には、複数の心線が埋設されており、複数の心線は、ベルト長手方向にそれぞれ延在し、かつベルト幅方向に所定のピッチで互いに離隔して配置されている。

Ｖリブドベルト中での心線ピッチ（ベルト中で隣り合う２本の心線の中心間の距離）は、ベルトの引張強力や引張弾性率を高めることができるため、小さい方が好ましい。ただし、心線ピッチを小さくし過ぎると、心線が隣の心線に乗り上げやすくなったり、心線間にゴムが流れ込みにくくなるので接着力が低下したりといった不具合がでる虞がある。また、ベルトが屈曲された時などに心線同士が接触して擦れることにより、耐屈曲疲労性の低下を招く虞がある。また、心線を螺旋状にスピニングして巻き付ける際に、互いに隣接する心線同士が重なり合って作業性が低下する虞もある。そのため、心線ピッチは、心線径以上であってもよいが、作業性を向上できる点から、心線径よりも少しだけ大きいのが望ましい。

具体的には、心線ピッチ（平均ピッチ）は、心線径よりも０．０１〜１ｍｍ程度大きい範囲から選択でき、心線ピッチは、心線径よりも、好ましくは０．０５〜０．８ｍｍ（例えば０．１〜０．５ｍｍ）、さらに好ましくは０．２〜０．４ｍｍ（特に０．２〜０．３ｍｍ）程度大きくてもよい。心線ピッチが小さすぎると、ベルト屈曲時に心線同士が擦れてベルト強力が低下したり、ベルト製造時に心線乗り上げなどの不具合が発生したりする虞がある。逆に心線ピッチが大きすぎると、引張弾性率の高いカーボン繊維を使用してもベルトの引張弾性率は低くなる虞がある。

本明細書及び特許請求の範囲において、心線ピッチ（平均ピッチ）は、ベルト幅方向の断面をＳＥＭで撮影、又は投影機で観察して測定でき、心線中心間距離を任意の１０カ所で測定した平均値として求められる。なお、ベルト中に含まれる心線数が少ないために１０カ所測定できない場合は、測定可能な部分を全て測定した平均値とすることができる。

［Ｖリブドベルト］
本発明のＶリブドベルトは、前記撚りコードで形成された心線を含んでいればよい。本発明のＶリブドベルトの形態は、ベルト長手方向に沿って互いに平行して延びる複数のＶリブ部を有していれば、特に制限されず、例えば、図１に示す形態が例示される。図１は本発明のＶリブドベルトの一例を示す概略断面図である。図１に示されるＶリブドベルトは、ベルト下面（内周面）からベルト上面（背面）に向かって順に、圧縮ゴム層２、ベルト長手方向に心線１を埋設した接着ゴム層４、カバー帆布（織物、編物、不織布など）又はゴム組成物で構成された伸張層５を積層した形態を有している。圧縮ゴム層２には、ベルト長手方向に伸びる複数の断面Ｖ字状の溝が形成され、この溝の間には断面Ｖ字形（逆台形）の複数のＶリブ部３（図１に示す例では４個）が形成されている。このＶリブ部３の二つの傾斜面（表面）が摩擦伝動面を形成し、プーリと接して動力を伝達（摩擦伝動）する。接着ゴム層４内には、複数の心線１が、ベルト長手方向にそれぞれ延在し、かつベルト幅方向に所定のピッチで互いに離隔して配置されている。

本発明のＶリブドベルトはこの形態に限定されず、少なくとも一部がプーリのＶリブ溝部（Ｖ溝部）と接触可能な伝動面を有する圧縮ゴム層を備えていればよく、典型的には、伸張層と圧縮ゴム層と、その間にベルト長手方向に沿って埋設される心線とを備えていればよい。本発明のＶリブドベルトにおいて、例えば、接着ゴム層４を設けることなく伸張層５と圧縮ゴム層２との間に心線１を埋設してもよい。さらに、接着ゴム層４を圧縮ゴム層２又は伸張層５のいずれか一方に設け、心線１を接着ゴム層４（圧縮ゴム層２側）と伸張層５との間、もしくは接着ゴム層４（伸張層５側）と圧縮ゴム層２との間に埋設する形態であってもよい。

なお、少なくとも前記圧縮ゴム層２が以下に詳細に説明するゴム組成物で形成されていればよく、前記接着ゴム層４は接着ゴム層として利用される慣用のゴム組成物で形成されていればよく、前記伸張層５は伸張層として利用される慣用のカバー帆布又はゴム組成物で形成されていればよく、前記圧縮ゴム層２と同一のゴム組成物で形成されていなくてもよい。

本発明のＶリブドベルトにおいて、Ｖリブの数（リブ数）は、図１では４個であり、２〜６個程度の範囲から選択できる。本発明では、リブ数が少なくても、ベルトの耐久性を向上できることが大きな特徴であり、リブ数は、３〜５個が好ましく、４個が特に好ましい。本発明では、３〜５個程度の少ないリブ数とすることにより、省スペースや軽量化の要求に応えることができる。リブ数が少なすぎると、カーボン繊維を用いても引張弾性率や引張強力が不足する虞があり、逆にリブ数が多すぎると、省スペースや軽量化の要求を十分に満足できない虞がある。

本発明では、少ないリブ数でベルトの耐久性を向上できるため、狭いベルト幅であってもよい。本発明のＶリブドベルトの幅（平均幅）は、例えば７〜２２ｍｍ、好ましくは１０〜１８ｍｍ、さらに好ましくは１２〜１６ｍｍ程度である。

本発明のＶリブドベルトは、高い動的張力が発生する用途に適しており、例えば、ベルト式ＩＳＧ駆動を搭載したエンジンでは、ベルトに高い動的張力が発生するエンジンの始動が頻繁に繰り返されることとなる。そのため、本発明のＶリブドベルトには、通常よりも高い引張強力が要求される。このような用途において、Ｖリブドベルトの引張強力は、ベルト幅１ｍｍ当たりの値として、４２０Ｎ／ｍｍ以上（例えば４２０〜１０００Ｎ／ｍｍ）であってもよく、好ましくは５６０Ｎ／ｍｍ以上、さらに好ましくは６２０Ｎ／ｍｍ以上（例えば６２０〜８５０Ｎ／ｍｍであり特に６８０Ｎ／ｍｍ以上）であってもよく、特に高い動的張力発生する用途では、好ましくは７５０〜１０００Ｎ／ｍｍ（特に８００〜９００Ｎ／ｍｍ）であってもよい。ベルトの引張強力がこのような範囲に調整されていると、ベルトに高い動的張力が掛かった場合にも切断することなく十分な耐久性を示すことができる。

本発明のＶリブドベルトの引張弾性率は、２４０〜５００Ｎ／（ｍｍ・％）であり、好ましくは３００〜４８０Ｎ／（ｍｍ・％）、さらに好ましくは４００〜４７０Ｎ／（ｍｍ・％）（特に４２０〜４５０Ｎ／（ｍｍ・％））程度である。ベルトの引張弾性率が２４０Ｎ／（ｍｍ・％）未満であると、ベルト伸びが大きくなってスリップが大きくなり、動力伝達不良、異音の発生、発熱による耐久性の低下が起こる虞がある。ベルトの引張弾性率が５００Ｎ／（ｍｍ・％）を超えると、ベルトの張力変動が大きくなり、耐久性が低下する虞がある。

なお、本明細書及び特許請求の範囲において、Ｖリブドベルトの引張強力及び引張弾性率は、後述する実施例に記載の方法で測定できる。

本発明のＶリブドベルトが好適に適用されるベルト式ＩＳＧ駆動を搭載したエンジンとしては、例えば、ベルトの１ｍｍ幅当たりの動的張力が８５Ｎ／ｍｍを超える（例えば９０〜１２０Ｎ／ｍｍ程度）ベルト式ＩＳＧ駆動を搭載したエンジンであってもよい。このような厳しい条件において、本発明のＶリブドベルトによる効果の本領が発揮される。また、ベルト式ＩＳＧ駆動を搭載したエンジンは、ベルト背面にテンショナーを備えたベルト式ＩＳＧ駆動を搭載したエンジンであってもよい。

（ゴム組成物）
圧縮ゴム層２、接着ゴム層４及び伸張層５は、ゴム成分を含むゴム組成物で形成されていてもよい。特に、圧縮ゴム層をゴム組成物で形成することにより、優れた静粛性、動力伝達性能を付与できるとともに、圧縮ゴム層や接着ゴム層をゴム組成物で形成することにより、既存の方法を用いて、心線との接着処理を行うことが可能となる。

ゴム成分としては、加硫又は架橋可能なゴムを用いてもよく、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等）、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、フッ素ゴムなどが挙げられる。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。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）等）、及び、クロロプレンゴムである。さらに、耐オゾン性、耐熱性、耐寒性、耐候性を有し、ベルト重量を低減できる点から、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）等）が特に好ましい。ゴム成分がエチレン−α−オレフィンエラストマーを含む場合、ゴム成分中のエチレン−α−オレフィンエラストマーの割合は５０質量％以上（特に８０〜１００質量％程度）であってもよく、１００質量％（エチレン−α−オレフィンエラストマーのみ）が特に好ましい。

ゴム組成物は、短繊維をさらに含んでいてもよい。短繊維としては、例えば、ポリオレフィン系繊維（ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維等）、ポリアミド繊維（ポリアミド６繊維、ポリアミド６６繊維、ポリアミド４６繊維、アラミド繊維等）、ポリアルキレンアリレート系繊維（例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）繊維、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）繊維、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維等のＣ_２−４アルキレンＣ_８−１４アリレート系繊維）、ビニロン繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維等の合成繊維；綿、麻、羊毛等の天然繊維；炭素繊維等の無機繊維等が挙げられる。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。ゴム組成物中での分散性や接着性を向上させるため、短繊維には、心線と同様に、慣用の接着処理（又は表面処理）を施してもよい。

特に、本発明のＶリブドベルトは、高い動的張力が発生する用途に適用されるため、高い動的張力に対してもゴムの摩耗を抑制し、耐久性を向上できる点から、圧縮ゴム層及び伸張層は短繊維を含むのが好ましく、圧縮ゴム層及び伸張層（特に圧縮ゴム層）の表面から、短繊維が突出しているのが特に好ましい。圧縮ゴム層の表面から短繊維を突出させる方法としては、圧縮ゴム層の表面から短繊維が突出した状態で短繊維を圧縮ゴム層中に埋設させる方法、圧縮ゴム層の表面に短繊維を植毛する方法などが挙げられる。

ゴム組成物は、慣用の添加剤をさらに含んでいてもよい。慣用の添加剤としては、例えば、加硫剤又は架橋剤（又は架橋剤系）（硫黄系加硫剤等）、共架橋剤（ビスマレイミド類等）、加硫助剤又は加硫促進剤（チウラム系促進剤等）、加硫遅延剤、金属酸化物（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、酸化アルミニウム等）、補強剤（例えば、カーボンブラックや、含水シリカ等の酸化ケイ素）、充填剤（クレー、炭酸カルシウム、タルク、マイカ等）、軟化剤（例えば、パラフィンオイルや、ナフテン系オイル等のオイル類等）、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、脂肪酸アマイド等）、老化防止剤（酸化防止剤、熱老化防止剤、屈曲き裂防止剤、オゾン劣化防止剤等）、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等）、安定剤（紫外線吸収剤、熱安定剤等）、難燃剤、帯電防止剤等が挙げられる。これらの添加剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。なお、金属酸化物は架橋剤として作用してもよい。また、特に接着ゴム層４を構成するゴム組成物は、接着性改善剤（レゾルシン−ホルムアルデヒド共縮合物、アミノ樹脂等）を含んでいてもよい。

圧縮ゴム層２、接着ゴム層４及び伸張層５を構成するゴム組成物は、互いに同一であってもよく、互いに異なってもよい。同様に、圧縮ゴム層２、接着ゴム層４及び伸張層５に含まれる短繊維も、互いに同一であってもよく、互いに異なってもよい。

（カバー帆布）
伸張層５は、カバー帆布で形成されていてもよい。カバー帆布は、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）などで形成できる。必要であれば、接着処理、例えば、ＲＦＬ液で処理（浸漬処理など）したり、接着ゴムを前記布材にすり込むフリクションや、前記接着ゴムと前記布材とを積層（コーティング）した後、前記の形態で圧縮ゴム層及び／又は接着ゴム層に積層してもよい。

また、伸張層５は、ゴム層の表面が布帛（前記カバー帆布など）で被覆された伸張層であってもよい。このような伸張層は、ベルト背面にテンショナーを備えたベルト式ＩＳＧ駆動を搭載したエンジンに適用するのが好ましい。テンショナー付きベルト式ＩＳＧ駆動を搭載したエンジンに適用する伸張層としては、表面が布帛で被覆された伸張層の他、短繊維を含む伸張層、表面が布帛で被覆され、かつ短繊維を含む伸張層も好ましい。これらの伸張層を適用すると、伸張ゴム層にも耐摩耗性が要求されるテンショナー付きベルト式ＩＳＧ駆動においても耐久性を向上できる。

［Ｖリブドベルトの製造方法］
本発明のＶリブドベルトの製造方法は特に制限されず、公知又は慣用の方法が採用できる。例えば、圧縮ゴム層２と、心線１が埋設された接着ゴム層４と、伸張層５とを、それぞれ未加硫ゴム組成物で形成して積層し、この積層体を成形型で筒状に成形し、加硫してスリーブを成形し、この加硫スリーブを所定幅にカッティングすることにより形成できる。より詳細には、例えば以下の方法でＶリブドベルトを製造できる。

（第１の製造方法）
先ず、表面が平滑な円筒状の成形モールド（金型又は成形型）に伸張層用シートを巻きつけ、このシート上に芯体を形成する心線（撚りコード）を螺旋状にスピニングし、さらに接着ゴム層用シート、圧縮ゴム層用シートを順次巻き付けて成形体を作製する。その後、加硫用ジャケットを成形体の上から被せた状態で成形モールドを加硫缶内に収容し、所定の加硫条件で加硫した後、成形モールドから脱型して筒状の加硫ゴムスリーブを得る。そして、この加硫ゴムスリーブの外表面（圧縮ゴム層）を研削ホイールにより研磨して複数のリブを形成した後、カッターを用いてこの加硫ゴムスリーブを所定の幅でベルト長手方向にカットしてＶリブドベルトに仕上げる。なお、カットしたベルトを反転させることにより、内周面にリブ部を有する圧縮ゴム層を備えたＶリブドベルトが得られる。

（第２の製造方法）
先ず、内型として外周面に可撓性ジャケットを装着した円筒状内型を用い、外周面の可撓性ジャケットに伸張層用シートを巻きつけ、このシート上に芯体を形成する心線を螺旋状にスピニングし、さらに圧縮ゴム層用シートを巻き付けて積層体を作製する。次に、前記内型に装着可能な外型として、内周面に複数のリブ型が刻設された筒状外型を用い、この外型内に、前記積層体が巻き付けられた内型を、同心円状に設置する。その後、可撓性ジャケットを外型の内周面（リブ型）に向かって膨張させて積層体（圧縮ゴム層）をリブ型に圧入し、加硫する。そして、外型より内型を抜き取り、複数のリブを有する加硫ゴムスリーブを外型から脱型した後、カッターを用いて、加硫ゴムスリーブを所定の幅でベルト長手方向にカットしてＶリブドベルトに仕上げる。この第２の製造方法では、伸張層、芯体、圧縮ゴム層を備えた積層体を一度に膨張させて複数のリブを有するスリーブ（又はＶリブドベルト）に仕上げることができる。

（第３の製造方法）
第２の製造方法に関連して、例えば、特開２００４−８２７０２号公報に開示される方法（圧縮ゴム層のみを膨張させて予備成形体（半加硫状態）とし、次いで伸張層と芯体とを膨張させて前記予備成形体に圧着し、加硫一体化してＶリブドベルトに仕上げる方法）を採用してもよい。

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、実施例で使用した原料の詳細と、測定した評価項目の評価方法を以下に示す。

［原料］
（撚りコード）
カーボン１：カーボン繊維、東レ（株）製、「トレカ（登録商標）Ｔ４００ＨＢ−６０００」、引張弾性率２３０ＧＰａ、単糸繊度０．６７ｄｔｅｘ、フィラメント数６０００、総繊度４００ｔｅｘ
カーボン２：カーボン繊維、東レ（株）製、「トレカ（登録商標）Ｔ７００ＳＣ−１２０００」、引張弾性率２３０ＧＰａ、単糸繊度０．６７ｄｔｅｘ、フィラメント数１２０００、総繊度８００ｔｅｘ
カーボン３：カーボン繊維、東レ（株）製、「トレカ（登録商標）Ｔ４００ＨＢ−３０００」、引張弾性率２３０ＧＰａ、単糸繊度０．６７ｄｔｅｘ、フィラメント数３０００、総繊度２００ｔｅｘ
ＰＥＴ：ポリエチレンテレフタレート繊維、帝人（株）製「テトロン（登録商標）Ｐ９５２ＮＬ」、引張弾性率１３ＧＰａ、単糸繊度４．４ｄｔｅｘ
アラミド：パラ系アラミド繊維、帝人（株）製「テクノーラ（登録商標）Ｔ２００」、引張弾性率７４ＧＰａ、単糸繊度１．７ｄｔｅｘ。

（撚りコード処理液）
プレディップ処理液：ポリメリックイソシアネート（東ソー（株）製「ミリオネート（登録商標）ＭＲ−２００」、ＮＣＯ含量３０％）を１０質量％の割合で含むトルエン溶液
レゾルシン−ホルマリン−ラテックス（ＲＦＬ）処理液：レゾルシンとホルマリンとのプレポリマー４質量部（レゾルシン２．６質量部、ホルマリン１．４質量部）、ラテックス（スチレン−ブタジエン−ビニルピリジン共重合体、日本ゼオン（株）製）１７．２質量部、水７８．８質量部を含む混合液
オーバーコート処理液：表１に示す接着ゴム層用のゴム組成物９．３質量部、ポリメリックイソシアネート０．７質量部、トルエン９０質量部を含む混合液。

（ベルト構成原料）
ＥＰＤＭ：デュポン・ダウエラストマージャパン（株）製「ＩＰ３６４０」、ムーニー粘度４０（１００℃）
カーボンブラックＨＡＦ：東海カーボン（株）製「シースト３」
含水シリカ：東ソー・シリカ（株）製「ＮｉｐｓｉｌＶＮ３」、ＢＥＴ比表面積２４０ｍ^２／ｇ
レゾルシン・ホルムアルデヒド縮合物：レゾルシノール２０％未満、ホルマリン０．１％未満
老化防止剤：精工化学（株）製「ノンフレックスＯＤ３」
加硫促進剤ＤＭ：ジ−２−ベンゾチアゾリルジスルフィド
ポリアミド短繊維：旭化成（株）製「６６ナイロン」
パラフィン系軟化剤：出光興産（株）製「ダイアナプロセスオイル」
有機過酸化物：化薬アクゾ（株）製「パーカドックス１４ＲＰ」。

［引張強力］
得られたＶリブドベルトを万能試験機（（株）島津製作所製「ＵＨ−２００ｋＮＸ」）を用いて、引張速度５０ｍｍ／分、試験温度２３℃の条件で引張り、Ｖリブドベルトの破断時の強力を測定した。

［引張弾性率］
上下に配置した一対の平プーリ（直径７５ｍｍ）の中心位置を予め合わせておき、この位置を原点とした。次に、ベルト背面側が平プーリと接するように、ベルトを一対の平プーリに掛け、一方の平プーリを移動させてベルトが弛まない程度に張力（約１４Ｎ／ｍｍ）を掛けた。この状態にある平プーリの位置を初期位置とし、５０ｍｍ／分の速度でベルトを引張り、ベルトの応力が１７０Ｎ／ｍｍに到達後、直ちに平プーリを初期位置まで戻した。この動作を２回繰り返し、２回目の応力−歪み曲線において比較的直線関係にある領域（８５〜１４０Ｎ／ｍｍ）の直線の傾き（平均傾斜）をベルトの引張弾性率として算出した。

［耐久走行試験（走行寿命）］
直径１２０ｍｍの駆動プーリ（Ｄｒ．）、直径４５ｍｍのテンションプーリ（Ｔｅｎ．）、直径１２０ｍｍの従動プーリ（Ｄｎ．）、直径８０ｍｍのアイドラープーリ（ＩＤＬ．）を順に配した図２にレイアウトを示す試験機を用いて耐久走行試験を行った。試験機の各プーリにＶリブドベルトを掛架し、駆動プーリの回転数を４９００ｒｐｍ、アイドラープーリへのベルトの巻き付け角度を１２０°、テンションプーリへのベルトの巻き付け角度を９０°、従動プーリ負荷を８．８ｋＷとし、一定荷重（８１０Ｎ）を付与して雰囲気温度１２０℃で３００時間を上限としてベルトを走行させた。３００時間までにベルトが故障しなかった場合は３００時間以上の走行寿命を有すると判断し、３００時間までにベルトが故障した場合はその時間を寿命と判断し試験を打ち切った。

［残存引張強力］
耐久走行試験で３００時間以上の寿命を示した実施例１〜３及び７について、耐久走行試験後のＶリブドベルトの引張強力を測定した。測定方法は、耐久走行試験前の引張強力の測定と同じであり、万能試験機（（株）島津製作所製「ＵＨ−２００ｋＮＸ」）を用いて、引張速度５０ｍｍ／分、試験温度２３℃の条件で引張り、走行試験後のＶリブドベルトの破断時の強力を測定した。

実施例１
［心線の作製］
心線として、総繊度４００ｔｅｘカーボン繊維（カーボン１）の束を撚り数８回／１０ｃｍで片撚りして片撚りコード（Ｓ撚り、Ｚ撚り）を作製した。こうして得られた片撚りコードを、プレディップ処理液（２５℃）に１０秒間浸漬した後、１８０℃で４分間熱処理した。次に、プレディップ処理した片撚りコードをＲＦＬ処理液（２５℃）に１０秒間浸漬した後、２３０℃で２分間熱処理した。さらに、ＲＦＬ処理した片撚りコードをオーバーコート処理液（２５℃）に３秒間浸漬した後、１５０℃で４分間熱処理することにより、接着ゴムで被覆された処理コード（心線径０．８ｍｍ）を得た。

［Ｖリブドベルトの作製］
まず、表面が平滑な円筒状の成形モールドの外周に、１プライ（１枚重ね）のゴム付綿帆布を巻き付け、この綿帆布の外側に、表１に示すゴム組成物で形成された未加硫の接着ゴム層用シートを巻き付けた。次に、接着ゴム層用シートの上からＳ撚りの処理コードとＺ撚りの処理コードとをピッチ１．０ｍｍで並列した状態で、２本の処理コード（Ｓ撚り、Ｚ撚り）をらせん状にスピニングして巻き付け、さらにこの上に、前記ゴム組成物で形成された未加硫の接着ゴム層用シート及び表２に示すゴム組成物で形成された未加硫の圧縮ゴム層用シートを順に巻き付けた。圧縮ゴム層用シートの外側に加硫用ジャケットを配置した状態で、成形モールドを加硫缶に入れて加硫した。加硫して得られた筒状の加硫ゴムスリーブを成形モールドから取り出し、加硫ゴムスリーブの圧縮ゴム層をグラインダーにより複数のＶ字状溝を同時に研削した後、加硫ゴムスリーブを輪切りするようにカッターで周方向に切断することによって、３つのリブを形成した周長１１００ｍｍ、平均幅１０．７ｍｍのＶリブドベルトを得た。得られたベルトは、図１に示す方向の断面図では、Ｓ撚りの処理コードとＺ撚りの処理コードとは交互に並列していた。

実施例２
心線の作製において、心線として、総繊度８００ｔｅｘカーボン繊維（カーボン２）の束を撚り数６回／１０ｃｍで片撚りして片撚りコードを作製する以外は実施例１と同様の方法で処理コード（心線径１．１ｍｍ）を作製し、Ｖリブドベルトの作製において、処理コードのピッチを１．５ｍｍに変更する以外は実施例１と同様の方法でＶリブドベルトを得た。

実施例３
Ｖリブドベルトの作製において、処理コードのピッチを１．３ｍｍに変更する以外は実施例２と同様の方法でＶリブドベルトを得た。

実施例４
心線の作製において、撚り数を１０回／１０ｃｍに変更する以外は実施例１と同様の方法で処理コードを作製し、実施例１と同様の方法でＶリブドベルトを得た。

実施例５
心線の作製において、撚り数を１２回／１０ｃｍに変更する以外は実施例１と同様の方法で処理コードを作製し、実施例１と同様の方法でＶリブドベルトを得た。

実施例６
心線の作製において、撚り数を４回／１０ｃｍに変更する以外は実施例３と同様の方法で処理コードを作製し、実施例３と同様の方法でＶリブドベルトを得た。

実施例７
Ｖリブドベルトの作製において、処理コードのピッチを０．８ｍｍに変更する以外は実施例４と同様の方法でＶリブドベルトを得た。

比較例１
心線の作製において、心線として、１２２ｔｅｘのポリエステル繊維（ＰＥＴ）の束を２本集めて撚り数２１回／１０ｃｍで下撚りし、この下撚り糸を３本集めて撚り数１１回／１０ｃｍで諸撚りして総繊度７３０ｔｅｘの諸撚りコードを作製する以外は実施例１と同様の方法で処理コード（心線径１．０ｍｍ）を作製し、Ｖリブドベルトの作製において、処理コードのピッチを１．１ｍｍに変更する以外は実施例１と同様の方法でＶリブドベルトを得た。

比較例２
心線の作製において、心線として、１６７ｔｅｘのパラ系アラミド繊維（アラミド）の束を撚り数４回／１０ｃｍで下撚りし、この下撚り糸を２本集めて撚り数１３回／１０ｃｍでラング撚りした総繊度３３０ｔｅｘのラング撚りコードを作製する以外は実施例１と同様の方法で処理コード（心線径０．７ｍｍ）を作製し、Ｖリブドベルトの作製において、処理コードのピッチを０．９ｍｍに変更する以外は実施例１と同様の方法でＶリブドベルトを得た。

比較例３
心線の作製において、心線として、総繊度２００ｔｅｘカーボン繊維（カーボン３）の束を用いて片撚りコードを作製する以外は実施例１と同様の方法で処理コード（心線径０．５ｍｍ）を作製し、実施例１と同様の方法でＶリブドベルトを得た。

実施例及び比較例で得られたＶリブドベルトの評価結果を表３に示す。

表３の結果から明らかなように、ＰＥＴ心線の比較例１、アラミド心線の比較例２は耐久走行試験において１００時間未満で寿命となった。また、カーボン繊維の撚りコードを含んでいるが心線径が細く、引張強力や引張弾性率の低い比較例３も短時間で寿命となった。一方、実施例１〜７は引張強力と引張弾性率が高く、耐久走行試験において１９２時間以上の寿命を有しており、高い動的張力が発生する用途に適用可能であると判断された。特に、実施例１〜３及び７は走行寿命３００時間以上を達成し、優れた耐久性を有しているが、なかでも、実施例３は残存引張強力が最も高く、特に優れた耐久性を有していると判断できる。また、実施例４及び５では、撚り数を多くすると、引張強力と引張弾性率が低下して、実施例１に比べると、走行寿命が低下した。さらに、実施例６では、撚り数を少なくすると、引張弾性率が高くなって張力変動が大きくなるためか、心線のポップアウト（ベルト側面から心線が飛び出す）が発生して、実施例１に比べると、走行寿命が低下した。これに対して、実施例７では、心線ピッチを小さくして、心線径と心線ピッチを同じにすると、撚り数を多くしても、ベルト走行寿命が低下しないものの、処理コードをらせん状にスピニングして巻き付ける際に、互いに隣接する処理コード同士が重なり合う現象が発生して、ベルトを作製する際の作業性が低下した。

本発明のＶリブドベルトは、自動車エンジンの補機駆動に用いられるＶリブドベルトとして利用できるが、狭いベルト幅で動力を伝達でき、耐久性にも優れるため、高い動的張力が発生するＩＳＧ搭載エンジンを駆動するためのＶリブドベルトとして特に好適に利用できる。

１…心線
２…圧縮ゴム層
３…Ｖリブ部
４…接着ゴム層
５…伸張層

Claims

心線としてカーボン繊維の撚りコードを含むＶリブドベルトであって、２４０〜５００Ｎ／（ｍｍ・％）の引張弾性率を有し、前記心線の心線径が０．６〜１．２ｍｍであるＶリブドベルト。
１ｍｍ幅当たりの引張強力が６２０Ｎ／ｍｍ以上である請求項１記載のＶリブドベルト。
心線ピッチが、心線径よりも０．１〜０．５ｍｍ大きい請求項１又は２記載のＶリブドベルト。
心線の総繊度が３００〜９００ｔｅｘである請求項１〜３のいずれかに記載のＶリブドベルト。
心線が、複数のカーボン繊維フィラメントを引き揃えた後、一方向に撚った片撚糸であり、撚り数が５〜１０回／１０ｃｍである請求項１〜４のいずれかに記載のＶリブドベルト。
表面から短繊維が突出している圧縮ゴム層を含む請求項１〜５のいずれかに記載のＶリブドベルト。
リブ数が３〜５である請求項１〜６のいずれかに記載のＶリブドベルト。
平均幅が７〜２２ｍｍである請求項１〜７のいずれかに記載のＶリブドベルト。
ベルトの１ｍｍ幅当たりの動的張力が８５Ｎ／ｍｍを超えるベルト式ＩＳＧ駆動を搭載したエンジンに装着される請求項１〜８のいずれかに記載のＶリブドベルト。
ベルト背面にテンショナーを備えたベルト式ＩＳＧ駆動を搭載したエンジンに装着されるＶリブドベルトであって、表面が布帛で被覆された伸張層、短繊維を含む伸張層及び表面が布帛で被覆され、かつ短繊維を含む伸張層から選択されるいずれかの伸張層を含む請求項１〜９のいずれかに記載のＶリブドベルト。