JP4694616B2 - 改良された荷重分担コードを有する無端ベルト - Google Patents

Description

本発明は、荷重分担コードを備える無端ベルト、特に、コードが、プライドヤーン（諸撚り糸）の第１の捻り（下撚り）の方向と反対方向にコードを形成するため撚り合わされる、複数のプライドヤーンを備えるようなベルトに関する。

複数のヤーンを備える荷重分担コードを用いる無端ベルト、フレキシブルカップリング、タイヤ、及び他のゴム複合品の製作において、複数のプライドヤーンを形成するために第１のステップにおいてヤーンの１以上の端部を最初に捻り、そしてその後、撚られ（プライされ）、又はケーブル撚りされたコードを形成するため第２のステップにおいてプライドヤーンを一緒に捻ることが知られている。そのような構造において、第１の捻り段階において特定の方向に個々のヤーンを捻り、中撚り（第２の捻り）段階において反対方向にヤーンを撚る（プライする）ことが知られている。従来そのような目的のためのそのような構造において、それは平衡撚りを得るため捻り及び撚り作業を行うことが望ましいことがわかる。すなわち、その配置は、コードが開ループに保持されるとき、それ自体が撚られることの原因とならない。これは、例えば、プライド（撚り）コードにおける繊維方向が、コード自体の長手方向軸と同じとなり、かつ第１及び第２の撚りにおいて等しいが反対の捻り乗数を用いることにより説明されるように、第１及び第２の撚り作業を行うことによって達成される。

特にしかし排他的でなくジェネレータ−スタータ装置のような現代の多機能自動車アプリケーションにおいて用いられるためのマルチＶリブドベルトの分野において、ベルトの屈曲疲労抵抗及び荷重分担能力の双方に対する性能要求が劇的に増加している。ポリエチレンナフタレン（ＰＥＮ）、ポリ（ｐ−フェニレン−２、６ベンゾビスオキサゾール）（ＰＢＯ）、アラミド、又は液晶ポリマー（ＬＣＰ）を有する高弾性コードは、高荷重分担性能を呈することで知られているが、相対的に貧弱な屈曲疲労抵抗を呈することで知られている。試みは、例えば、プライドコードの代わりにブレイデッド（編み）コードを用いるようなコードから形成されるベルトの屈曲疲労抵抗を改善するためになされてきたが、そのような方法は一般的により高価であって、全体的なコード強度を低下する傾向があり、それにより素材の価値を滅却している。

荷重分担性能と屈曲疲労抵抗との良好なバランスを呈する無端ベルト、又は同様のゴム複合体に含まれる高弾性荷重分担コードに対する要求が残る。

本発明は、無端ベルト、フレキシブルシャフトカップリング、エアスプリング、又はタイヤのようなゴム合成品に内蔵するための、複数の捻られたヤーンから形成されるプライドコードを備える荷重分担コードを提供し、捻られたヤーンは第１の捻り乗数に対応した形態を有し、プライドコードは第２の捻り乗数に対応した形態を有し、第２の捻りは第１の捻りとは反対方向であり、第２の捻り乗数に対する第１の捻り乗数の比は少なくとも１．５である。

追加の実施形態において、本発明は、前記荷重分担コードを内蔵する、マルチＶリブドベルト、Ｖベルト、フラットベルト、及び歯付きベルトから選択される無端動力伝達ベルトを提供する。

他の実施形態において、マルチＶリブドベルトは繊維から形成されるもののようなコードを内蔵して提供され、前記ファイバの少なくとも半分は、ＰＥＮ、ＰＢＯ、アラミド、ＬＣＰ、及び複数のこれらの任意の組合せから選択される有機繊維を備える。

また提供されるものは、１以上のベースヤーンの接着処理を選択的に行い、ストランドを形成するために、第１の捻り乗数を用いて１以上の前記ベースヤーンを一緒に第１の捻り方向に捻り、前記コードを形成するために、第２の捻り乗数を用いて１以上の前記ストランドを一緒に前記第１の方向と反対方向の第２の捻り方向に捻るステップを備え、少なくとも１．５：１の比により示されるように前記第１の捻り乗数は前記第２の捻り乗数よりも大きい荷重分担コードを有するベルトの形成方法である。

この明細書に含まれ、そして一部を形成する付随する図面は、この明細書と共に本発明の好ましい実施形態を表し、本発明の原理を説明するために役立つ。図において、同じ参照番号は同じ部品を示す。

図において示された本発明の荷重分担コードを備えるものの実施形態はベルト、及びベルト駆動であるが、本発明による荷重分担コードは、タイヤ、空気スプリング、フレキシブルカップリング、及び動的負荷にさらされる他のゴム複合品において有用であることが予測される。空気スプリングにおける荷重分担コードの使用は、例えば米国特許第４９５４１９４号明細書において説明され、同じものについての公開の内容は参照によりここに援用される。フレキシブルカップリングにおける張力部材としての荷重分担コードの使用は、例えば米国特許第６２８３８６８号明細書において説明され、同じものについての公開の内容は参照によりここに援用される。タイヤにおけるカーカス及び／又はトレッド強化材のための荷重分担コードの使用は、例えば米国特許第３６１６８３２号明細書において説明され、同じものについての公開の内容は参照によりここに援用される。

図１を参照すると、本発明の一実施形態に対応するマルチＶリブドベルト１０が概略的に示される。マルチＶリブドベルト１０はエラストマメインベルトボディ部１２、つまりアンダーコード、及びエラストマメインベルトボディ部１２の内側周辺に沿って位置するシーブ接触部１４を有する。本明細書において用いられる単語「シーブ」は、動力伝達ベルトと共に用いられる従来のプーリ及びスプロケット、及びローラそして類似の機構を含む。図１のベルトの特定のシーブ接触部１４は、その間に向かい合うように対向する面を定める複数の溝領域３８と互い違いである、隆起領域すなわち頂部３６を備える複数のリブの形態である。図１、２各々の場合において、シーブ接触部１４はメインベルトボディ部１２と一体であり、後述する同じエラストマ材料から形成される。しかしながら、図３において、シーブ接触部１４は、同期ベルトを形成する構成において従来用いられるような、以下より詳細に説明される、補強繊維２４を備えるように理解され、本発明の実施形態において、メインベルトボディ部１２の材料以外の材料により形成される。

張力又は荷重分担コード部２０は、ベルト１０に支持及び強度を提供するためにアンダーコード１２の上に置かれる。図示された形態において、張力部は、ベルトの長さに沿って整列され、以下詳細に説明される１以上の長手方向に延びる張力コード２２を備え、そして、本発明の様々な実施形態に応じて、以下詳細に説明される接着ゴム部材１８と少なくとも部分的に接触し、あるいは埋め込まれる。熟練した技術者は、図１から３の各々において、接着ゴム部材１８が、ベルトの他のエラストマ部から視覚的に区別するために誇張された形態で図示されることをすぐに理解するであろう。実際上、硬化複合材料は、例えば接着ゴム部材１８及びアンダーコードの一方及び全部が繊維含有である場合を除き、周囲のエラストマベルトボディ部からしばしば視覚的に区別不可能である。接着ゴム部材１８は、実際はエラストマメインベルトボディ１２と同じ材料から成る。

強化繊維（図１に図示されない）は、任意に用いられ、Ｖベルト及びマルチＶリブドベルトにおいてベルトに対するフェースカバー又はオーバーコードを形成するためにシーブ接触部１４に向かい合うベルトの面に沿って親密に適合する。繊維は、任意の望ましい角度をなす縦糸及び横糸から成り、又はタイヤコード繊維により例示されるような離間ピックコードにより互いに支持される縦糸から成る従来の織り方のような任意の望ましい形態、又は編み、又は織り構造、又は不織構造すなわち紙又はプラスチックフィルム、及び類似のものをも採りうる。繊維は、エラストマメインベルトボディ１２のそれと同じ又は異なるエラストマ成分で、摩擦コート又はスキムコートされる。繊維の複数の層が用いられる。好ましくは、繊維は切断され、さもなければ、ストランドがベルトの進行方向と一定の角度を形成するようバイアスに配置されるように形成される。そのような補強繊維の一実施形態が図２に図示され、ゴムスキムコートタイヤコード繊維２９が誇張された形態で図示される。不織、すなわち紙材料の使用が、例えばパターソン（Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ）らに付与された米国特許第６７９３５９９号明細書において説明され、同じものに関するその特許の内容は参照によりここに援用される。プラスチックフィルムの使用は、例えば米国特許出願公開第２００２０１８７８６９号明細書において説明され、同じものに関する公知文献の内容は参照によりここに援用される。

図２を参照すると、スタンダード切欠Ｖベルト２６が図示される。Ｖベルト２６は図１に図示されるものと類似のメインエラストマベルトボディ部１２を有し、そして、任意の接着ゴム部材１８に埋め込まれる１以上の張力コードの形態を採る、図１に図示されるものと類似の張力又は荷重分担部２０を有する。Ｖベルト２６のメインエラストマベルトボディ部１２、接着ゴム部材１８、及び荷重分担部２０は、図１について前述された物と同じ材料から構成されうる。

Ｖベルト２６は、図１のマルチＶリブドベルト１０におけるような、シーブ接触部１４をまた有する。エラストマメインベルトボディ部１２の、つまり図示されたＶベルトの場合には圧縮部の側面は、ベルト２６の駆動面として提供される。図示された実施形態において、シーブ接触部１４は、交互Ｖ字状凹面すなわち谷２８及び歯状突起３０の形態を採る。これらの交互凹面２８及び突起３０は、好ましくは、シーブ接触部１４が動作する間にプーリの周囲を通過するとき、曲げ応力を分散し、最小化する働きをする図示されたような、略正弦曲線軌道をたどる。

図示された実施形態において、Ｖベルト２６はローエッジベルトの形態であるが、前述の強化繊維２９は、図示されるようなベルトのためのフェースカバー又はオーバーコードとして、又はバンデッドＶベルトを形成するためにベルトを完全に包み込むように、さらに用いられる。

図３を参照すると、歯付きベルト３２が図示される。歯付きベルト３２は、図１及び２のベルトの場合、メインエラストマベルトボディ部１２及びシーブ接触部１４を有し、そして図１及び２のベルトについて前述したように荷重分担部２０をまた有する。しかしながら、同期ベルト（シンクロナスベルト）３２に対し、シーブ接触部１４は交互歯１６及び陸部１９の形態である。図１及び２のベルトについてさらに前述されたように、強化繊維２４が用いられ、この場合において、その結果フェースカバーを形成するようにベルト３２の交互歯１６及び陸部１９に沿って密接に取り付けられる。

前述の図１から３のそれぞれの場合において、メインベルトボディ部１２は任意の従来の材料及び／又は適切な硬化エラストマ成分から成り、そして任意の接着ゴム部材１８に関して後述されるものと同じ又は異なるものから成る。この目的のために用いられる適切なエラストマは、例えばポリウレタンエラストマ（ポリウレタン／ウレアエラストマをも含む）（ＰＵ）、ポリクロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化ＮＢＲ（ＨＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アルキルクロロスルホン化ポリエチレン（ＡＣＳＭ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、及び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重合体（ＥＰＤＭ）、エチレンオクテン共重合体（ＥＯＭ）、エチレンブテン共重合体（ＥＢＭ）、エチレンオクテン三元重合体（ＥＯＤＭ）といったエチレンアルファオレフィンエラストマ、及びエチレンブテン三元重合体（ＥＢＤＭ）、エチレンビニルアセテートエラストマ（ＥＶＭ）、エチレンメチルアクリレート（ＥＡＭ）、及びシリコンゴム、又はこれらの複数の化合物を含む。

本発明の実施形態に応じてエラストマベルトボディ部１２を形成するために、エラストマは、賦形剤、可塑剤、安定剤、硫化促進剤／薬剤、及び硬化促進剤を含む従来のゴム配合剤と、従来用いられた量で混合される。例えば、エチレン−アルファ−オレフィンエラストマ及びＨＮＢＲのようなジエンエラストマと用いるため、１以上のアルファ−ベータ有機酸の金属塩が、結果物の動的性能を改良するため従来用いられる量で用いられる。このように、亜鉛ジメタクリレート及び／又は亜鉛ジアクリレートは約１から５０ｐｈｒまで、又は約５から３０ｐｈｒまで、あるいは約１０から約２５ｐｈｒでそのような組成物に用いられる。これらの材料は、組成物の密着性にさらに寄与し、この技術分野においてよく知られているような、イオン架橋を介する過酸化物又は同種の薬剤による硬化時にポリマの全体の架橋密度を増加する。

当業者は、ベルトのエラストマ部の中に、あるいはエラストマ部として用いるための、任意の数の適切な組成物をすぐに理解する。多くの適切なエラストマ組成物が、例えばＲ．Ｔ．バンダービルト・ラバー・ハンドブック（Ｒ．Ｔ．Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔ Ｒｕｂｂｅｒ Ｈａｎｄｂｏｏｋ）（１３版、１９９６年）で説明され、ＥＰＭ又はＥＰＤＭ組成物及び高引張係数特性を有するような組成物は米国特許第５６１０２１７号明細書、及び米国特許第６６１６５５８号明細書それぞれにおいて説明され、それらの内容は、動力伝達ベルトボディ部の形成過程で用いられるに適した様々なエラストマ組成物に関し、参照によりここに援用される。さらに、本願の各種の実施形態の実施において用いられるいくつかの鋳造ＰＵ組成物に関し、そのような組成物は例えばウー（Ｗｕ）らによる国際公開第０９６９２５８４号で説明され、同じものに関する国際特許出願の内容は参照によりここに援用される。

自動車の補機駆動アプリケーションに関連する本発明の実施形態において、エラストマベルトボディ部１２は、接着ゴム部材組成物として用いられるようなものと同じ又は異なる組成物である、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ、ＥＢＭ、又はＥＯＭ組成物といった、適切なエチレンアルファオレフィン組成物により形成される。

エラストマメインベルトボディ部１２はさらに、一般に用いられる量で、短繊維又はきざまれた繊維、毛の房又はパルプといった形態の綿、ポリエステル、ファイバグラス、アラミド、及びナイロンを含むがこれらに限定されない材料を用いる、公知であるような不連続繊維が充填され得る。（例えば切断又は研磨により）輪郭が作られたマルチＶリブドベルトに関する好ましい実施形態において、そのような繊維充填は、ファイバのかなりの部分がベルトの進行方向を略斜行する方向に横たわるように形成され、配置されるように、好ましくは形成され、配置される。モールドされたマルチＶリブドベルト及び／又は同期ベルトは流入法により作られるが、ファイバ充填は一般的に同じ角度の配向性を欠く。

本発明の一実施形態に従い、図１から３に関する前述のいくつかの実施形態において説明されたような複合ベルト構造の中の荷重分担コードと少なくとも部分的に接触して使用されるための硬化組成物は、前述の米国特許第６６１６５５８号明細書において詳細に説明された、その特徴及び利益を選択的に有し、その内容は参照によりここに援用される。

動作中に、例えば図１から３において図示されたようなベルトは、図示されたようなアイドラプーリ４６と任意に組み合わされ、ベルトドライブ４０を形成するため、図４に概略的に例として図示されるような少なくとも１つの駆動プーリ４２及び１つの従動プーリ４４に掛け回される。

次に、本発明に従って荷重分担コードの説明をすると、一般に、荷重分担部２０のコード２２は、綿、レーヨン、アラミド、ナイロン（ナイロン４−６及びナイロン６−６を含む）、ポリエステル、ファイバグラス、カーボンファイバ、ポリイミド、鋼、超高分子ポリエチレン等を含む、任意の適切な及び／又は公知の物質から成るが、ある実施形態においては、それは、ＰＥＮ、ＰＢＯ、アラミド、又はＬＣＰのような相対的に高弾性の有機繊維により形成される。本発明の一実施形態に従い、荷重分担コードは、以下更に説明されるようなコードへと適切に整えられ、形作られるヤーンへと適切な及び／又は従来の技術により整えられ、形作られる、ＰＥＮ、ＰＢＯ、アラミド、又はＬＣＰの１以上のベースヤーンから成り、そしてコードは螺旋状に包まれ、ベルトのエラストマ部、例えば、接着部材が省略され、又はメインベルトボディと同じ材料である場合には接着ゴム部材１８又はメインベルトボディ部１２の少なくとも一部と接触するように、あるいは内蔵されるようにおおよそ配置され、そして、縦方向に、すなわち無端ベルト又は類似のゴム合成品の進行方向に延びる。

他の実施形態において、本発明の荷重分担コードは重量で少なくとも５０％のＰＥＮ、ＰＢＯ、アラミド、又はＬＣＰの繊維又はヤーン、及び重量で５０％までの任意の適切な又は従来の材料による繊維又はヤーンを備える。ヤーン又は繊維の各々は、ヤーン又はコード製造工程の任意のステージで混在され、共撚りされ、共に捻られうる。

アラミドによって、パラ位、又はメタ位のいずれかで２つのベンゼン環に直接取り付けられるアミド連鎖を有する長連鎖合成ポリアミドが意味される。本発明において、使用は、例えば、ＰＰＤ−Ｔ、ポリ（ｐ−ベンズアミド）、コポリ（ｐ−フェニレン、３，４−オキシジフェニレンテレフタルアミド）又は類似のものによりなされる。ＰＰＤ−Ｔにより、ｐ−フェニレンジアミン及びテレフタノール塩化物の１対１のモル比（モル−フォア−モル）による重合に由来するホモポリマー、並びにｐ−フェニレンジアミンと少量の他のジアミンの混和及びテレフタノール塩化物と少量の二塩基酸塩化物の混和に由来するコポリマが意味される。この発明の実施に適した市販のアラミド繊維は、帝人株式会社（Ｔｅｉｊｉｎ Ｌｉｍｉｔｅｄ）による商標テイジンコネックス（ＴＥＩＪＩＮＣＯＮＥＸ）、テクノーラ（ＴＥＣＨＮＯＲＡ）、及びトゥワロン（ＴＷＡＲＯＮ）の下で、そしてＥ．Ｉ．デュポン・ド・ヌムール・アンド・カンパニー（Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ）による商標ノーメックス（ＮＯＭＥＸ）、ケブラ（ＫＥＶＬＡＲ）の下で販売されるものを含む。

適切な市販のＬＣＰ繊維は、セラネーゼ・アセテート・ＬＬＣ（Ｃｅｌａｎｅｓｅ Ａｃｅｔａｔｅ ＬＬＣ）及び株式会社クラレ（Ｋｕｒａｒａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）により商標ベクトラン（ＶＥＣＴＲＡＮ）の下で販売される液晶ポリエステル−ポリアリーレート繊維である。ＰＢＯは東洋紡（Ｔｏｙｏｂｏ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）により商標ＺＹＬＯＮの下で販売される。ＰＥＮはハネウェル（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｃ．）により商標ＰＥＮＴＥＸの下で販売される。ＰＥＮは帝人（Ｔｅｉｊｉｎ Ｌｉｍｉｔｅｄ）、インビスタ（ＩＮＶＩＳＴＡ）、ヒョースン（Ｈｙｏｓｕｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によっても販売される。

様々な術語はヤーン及びコードの捻りを説明するために技術的に用いられる。この文脈において、「ベースヤーン」は、捻られたヤーン又は捻りのない糸を含む、ベースヤーン製造業者から入手されたときの形態において、糸状体又は繊維の束を引用する。「ストランド」又は「ヤーン」又は「プライ」は、コードの形成における中間のステップとして曲げられ、又はねじられ、又は撚られ、又は綱編みされている単数又は複数のベースヤーンを引用する。「コード」は、コードの形成における最終ステップにおいて、一緒にねじられ、又は撚られ、又は綱編みされている、１以上のストランド、プライ、ヤーンを引用する。術語「捻り乗数」又は「ＴＭ」は、本発明の実施に用いられるときに捻り特性を説明するために用いられ、ヤーンの番手の平方根に対する１インチ当たりのねじれ数（ＴＰＩ）の比として定義される。ヤーンの番手は、９０００メータ当たりのグラムにおける最終デニールに対する５３１５の比として定義される。このように、以下の式が捻り乗数を定義する。
（式１）

先行技術は、撚り合わせ／撚りを最適化し、かつ公知の手段に従って編むことにより例えばＰＥＮ、ＰＢＯ、アラミド、又はＬＣＰを備える高弾性コードの屈曲疲労抵抗を改善しようとし、経験則はコード強度及び／又は弾性の減少をもたらすことがわかる。例えば、編みは一般にコード強度を減少するが弾性を減少せず、その一方で、従来の高次撚りの適用は強度及び弾性双方を減少する。他方、十分な強度及び弾性を得るための公知の手段によりコードを最適化することは、屈曲疲労抵抗を減少することになる。特に、従来の平衡撚りアプローチにおいて、第１のＴＭはストランドを形成するため単数又は複数のベースヤーンに適用される。そしてストランドは、コードを形成するための第１の捻り乗数と同等の大きさかつ反対方向に第２の捻り乗数を用いて撚り合わされる。そのような従来の捻りコードの疲労抵抗は、ＰＥＮ、ＰＢＯ、アラミド、又はＬＣＰといった高弾性材料に要求されるほど高くない。

本発明は、第１の捻りが第２の捻りよりも大きい不平衡捻りでコードを製作することにより、これらの問題を克服するものである。本発明の一実施形態は、第２のＴＭに対する第１のＴＭの比、及びそれぞれの捻りステージに対する反対の捻り方向を特定する。より適切には、少なくとも１以上のベースヤーンが、約２から約９、又は約３から約６、又は約４．５から約５．５の範囲にある第１のＴＭに応じ、第１のステージにおいて始めに一緒に捻られ、そしてその後、少なくとも１以上のこのように捻られたストランドが、約０．５から約６、又は約１から約５、又は約１．５から約３．５の範囲にある第２のＴＭに応じ、第２のステージにおいて一緒に捻られるが、第２のＴＭに対する第１のＴＭの比は、約１．５よりも大きいか、あるいは約１．５から約４まで、又は約２から約３までの範囲である。

第２の実施形態に応じて、本発明は、第１のＴＭと第２のＴＭとの差、及びそれぞれの捻りステージに対する反対の捻り方向を特定する。より適切には、１以上の未加工のヤーンが、約２から約９、又は約３から約６、又は約４．５から約５．５の範囲にある第１のＴＭに応じ、第１のステージにおいて始めに一緒に捻られ、そしてその後、少なくとも１以上のこのように捻られたストランドが、約０．５から約６、又は約１から約２．５、又は約１．５から約２．２５の範囲にある第２のＴＭに応じ、第２のステージにおいて一緒に捻られるが、第１のＴＭと第２のＴＭとの差は、約０．５よりも大きいか、あるいは約０．５から約４まで、又は約１から約３までの範囲である。

コードの製作における第１及び第２のＴＭを説明するため、”２×６”＝２の第１のＴＭ及び６の第２のＴＭ、という仕様がここに理解される。コードの製作において用いられるベースヤーン及びストランドの数を説明するため、”ｙ−ｎ／ｍ”＝コードのｍストランドの各々の端部形状に対するｙデニールのベースヤーンの整数ｎ、という仕様がここに理解される。このように、第１の捻りステップ後のトータルストランドサイズ（デニール）は、ｙにｎを乗じた解である。このように、第２の捻りステップ後のトータルコードサイズ（デニール）は、ｙにｎを乗じてｍを乗じた解である。

ベースヤーンサイズは本発明の実施に限定されないが、製造者からのベースヤーンの入手可能性によってのみ限定される。最終コードサイズは、本発明の実施において特に限定されないが、公知であるように、ｎ及びｍの適切な選択による特定のアプリケーションに対する要求として制御されうる。しかしながら、非常に多くの最終製品のための装備及び搬送コストが増加するため、ｎ及びｍの選択における実用的な上限がしばしば存在する。このように、ｎは１から約１０までの範囲にあり、ｍは１から約１２の範囲にある。本発明の一実施形態において、約４００デニールから約３０００デニールまでのベースヤーンが用いられ得る。このように、第１の捻りステップ後のストランドサイズは約４００から約３００００デニールまでの範囲にあり、第２の捻りステップ後のコードサイズは約４００から約３６００００デニールの範囲にある。

図７を参照すると、本発明の一実施形態によるゴム合成品を強化するための荷重分担コード２２の一部の概略側面図が図示される。図示の目的に対し、複数のフィラメント１を備える２つのベースヤーン２は、フィラメント方向Ｆ及びストランド３をもたらす第１の方向に捻られる。任意の好適な数のベースヤーンが用いられる。図示の目的のために、３本のストランド３が第１の方向と反対の第２の方向に一緒に捻られ、ストランド又はプライ方向Ｐをもたらす。任意の好適な数のプライが用いられうる。第１の捻りが第２の捻りよりも大きい、不平衡捻りが用いられるため、プライ方向Ｐ及びフィラメント方向Ｆはコード方向Ｃと平行でなく、それらは反対方向にコード方向Ｃから分岐する。

ストランド及びコードを捻り及び撚り合わせるために用いられる方法及び機械は特に限定されない。好適なテキスタイル撚糸機は、例えば、リング撚糸機、ダブルツイスター、ダイレクトケーブラー、及び公知の任意の他の撚糸機を含む。

本発明の一実施形態に従って、荷重分担コードは、公知であるような品物の周囲のエラストマ成分に対する接着力を構築し又は改良するために、任意の好適な及び／又は従来の材料及び応用処理を用いて１以上の接着組成物と共に取り扱われる。例えばコードは、フィラメントを互いに接着するため、及びベルトのエラストマ部に対してコードの接着を促進するために１又は複数の接着剤と共に用いられる。一実施形態に応じて、コードは、ポリイソシアネート及びエポキシ化合物のような水性基剤又は溶媒基剤のプライマと共に始めに取り扱われる。取り扱われたコードは、その後、レゾルシノールホルムアルデヒドラテックス（ＲＦＬ）といった他の従来の及び／又は他の好適な接着剤と共に取り扱われる。それぞれの取り扱いの後、コードは一般に、接着剤を乾燥及び硬化させるため、１０００℃から２９００℃の温度で１つのオーブン又は一連のオーブンを通過する。任意にコードは、更なる接着力改善を目的として、付加的な上塗り接着剤、例えば、ロードコーポレーション（Ｌｏｒｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）による商標ＣＨＥＭＬＯＫの下で入手可能なもの、又は他の好適なラバーセメントといった、水性媒質中のエマルジョン、顔料、硬化剤の混合物、又は溶媒溶液中に溶かされたポリマと顔料及び硬化剤の混合物と共に取り扱われる。

代わりに、例えば、周囲のエラストマ成分がキャスタブルＰＵエラストマから成るとき、そのような処理はプライマの塗布に限定され、さらに完全に修正されあるいは除去される。任意の好適なコード処理が用いられ得るが、例えば米国特許第５８０７１９４号明細書はキャストＰＵ基剤の無端ベルトにおいて用いられるためのコードの処理に関する方法を開示し、これによって明らかとなった内容は参照によりここに援用される。

任意の好適な及び／又は従来の手段は、本発明の様々な実施形態に従ってベルトを形成するために用いられ得る。例えば、非キャスタブルベルトエラストマ、すなわち、ファイバ充填あり、なしいずれかのミラブルゴムが用いられる場合には、ベルト形成ステップは、歯またはリブまたは刻みを形成するための溝部を有する適切に構成されたモールドキャビティの中、又は好適に構成されたベルト形成ドラム又はマンドレル上に前述のように任意的な繊維カバーを置くステップと、例えば繊維に対し１以上の張力コードを螺旋状に巻き取ることにより、繊維カバー要素の第２の面に対して荷重分担コードを配置するステップと、張力部材に対してエラストマ材料を配置するステップと、既知の構造の要求に応じ、張力部材、及び／又はこの張力部材に対してエラストマ材料の追加の代替配列を配置するステップと、エラストマ材料を硬化又は硫化するために十分な温度及び圧力を加えるステップと、モールドキャビティ又はマンドレルからアセンブリを取り除くステップとを有する。

例えば、例えば歯付きＰＵベルト製造においてキャスタブルベルトボディ部が用いられる場合には、形成ステップは、繊維カバー要素の第１の面が溝モールド部に隣接するような手段で溝モールド部の表面に対して防水布を任意的に覆うステップと、例えば布に対して１以上の張力コードを螺旋状に巻き付けることにより、防水布に対して荷重分担コードを適用するステップと、モールドキャビティ内に略液状エラストマ材料を導入するステップと、このように形成される生成物を重合するステップとをさらに有する。そのようなベルトの歯部は、曲線、台形、その他を含む、任意の好適な形状を有しうる。

マルチＶリブド無端ベルトの形成において用いられるとき、ここに説明されるような、本発明の様々な実施形態に応じて構成される荷重分担コードは、従来の荷重分担コードを組み込む類似のベルトよりも屈曲疲労抵抗属性がかなり改善されるそのようなベルトをもたらす一方で、荷重分担能力レベルを略維持することがわかる。

本発明の様々な利益を説明するために、それらの荷重分担コードの形成において用いられる第１及び第２のステージ捻りに応じた捻り乗数の特有の組合せを除き、互いに略同一である多くの無端マルチＶリブドベルトが形成される。それぞれの場合において、ベルトは３つのリブを含み、アンダーコードはどの場合でも、前述の米国特許第５６１０２１７号明細書において概略的に説明されたような従来のＥＰＤＭ基剤の組成物であり、荷重分担コードが埋め込まれる接着性ゴムは同様に、前述の米国特許第６６１６５５８号明細書において概略的に説明されたような従来のＥＰＤＭ基剤の組成物である。表２における例示及び比較のベルトは、表１のベルトよりも高い弾性の接着ゴム及びアンダーコード製法を備える。

さらにそれぞれのベルトは従来の繊維裏当てを有する。本発明の一実施形態に応じて構成されるベルト及び先行技術の従来のベルトに対し、荷重分担コードはどの場合にも１０００−１／４として識別される４０００デニールのパラアラミドであり、１０００デニールベースヤーンは、第１のＴＭでＺ方向に一つ一つ始めに捻られ、４つのこの捻られたストランドはその後第２のＴＭで反対方向に重ねられ捻られる。ベースヤーンは、デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）による商標のもとで販売されるケブラ（ＫＥＶＬＡＲ）（Ｋ−１１９）（比較例Ａ−Ｃ及び例１）、又は帝人（Ｔｅｉｊｉｎ）による商標のもとで販売されるトゥワロン（Ｔｗａｒｏｎ）（比較例Ｄ及び例２）のどちらかである。ベルト例及び比較例における第２のＴＭに対する第１のＴＭの関係は、以下表１及び２において、その都度、提供される。

それにより形成される表１におけるヤーン及びコードは、イソシアネート基剤プライマのヤーンに対する第１のアプリケーションを備える前述のような従来の３ディップ接着剤システムを用い、周囲のベルト材料と相性の良い従来のＲＦＬのヤーンに対するアプリケーションにより、そしてその後、商標ケムロック（ＣＨＥＭＬＯＫ）の下でロードコーポレーション（Ｌｏｒｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能である接着組成物の捻りコードに対するアプリケーションにより理解される。表２におけるベルトでは、エポキシ基剤のプライマはイソシアネート基剤のプライマに置換される。

ベルトは、形成、加硫、切削、形状加工、反転という従来の手段に従い、滑らかなマンドレル上で反転されて構築される。

それぞれのベルトに対し、以下表１及び２において図示される「張力強度」は、重量ポンドで新しいベルトの全体ベルト破壊強度を報告する、ＡＳＴＭ Ｄ８８５に従って決定され、「耐久性」は図５に表される試験形態を用いて決定及び以下更に説明され、ベルト「屈曲疲労抵抗」は図６に表される試験形態を用いて決定及び以下更に説明される。

耐久力の分析のために、１２００ｍｍ長のベルトは、図５において概略的に図示される、２つのマルチグルーブ主プーリ５０、５２、マルチグルーブインナーテンショニングアイドラ５４、及びバックサイドアイドラ５６の周囲に掛け回される。２つの主プーリは直径が１２０．７ｍｍであり、バックサイドアイドラは直径が７６．２ｍｍであり、テンショニングアイドラは直径が４４．５ｍｍである。ベルトは、張力コード破断又はゴム塊化により証明される障害発生時点までの７７．１ｋｇの一定の水平張力での２４．７Ｎｍのトルクで、力１２．７ｋＷ、１００℃で４９００ｒｐｍで駆動されるプーリ５０と共に動かされる。ベルトのそれぞれの形式の２つの試験の時間における平均ベルト寿命は、「耐久力」として報告される。

屈曲疲労抵抗分析に対し、１２００ｍｍ長ベルトは、図６に概略的に図示されるように、２つのマルチグルーブプーリ６０、６３及び４つのフラットアイドラ６１、６２、６４、６５の周囲に掛け回される。マルチグルーブプーリは直径が３８ｍｍであり、フラットアイドラ６２、６４は直径が５０．８ｍｍであり、フラットアイドラ６１、６５は直径が１７．５ｍｍである。ベルトは、ベルトが張力強度検査のために動かされる２２時間の間、６３に加えられる４５．４ｋｇの一定の垂直張力で、大気温度で８２００ｒｐｍで駆動されるプーリ６０と共に動かされる。ベルトのそれぞれの形式の５又は６の試験に対する張力強度の平均パーセント保持率は、「屈曲疲労抵抗」として報告される。

表１における結果は、５ｘ２ＴＭコード構造を有する実施形態１のコードは、２ｘ５コードを有する比較例Ｂより全体として良好であり、次に４ｘ４コードを有する比較例Ｃよりも良好であることを示す。これは、当業者が比較例Ｃ４ｘ４構造により実証されるような平衡撚りを一般的に得ようとするため、予期されないものである。５ｘ２構造の耐久力、２８２時間は、４ｘ４の１５７時間よりも大きいが、２ｘ５の２９５時間と略同じである。本発明による５ｘ２構造の比較例４ｘ４及び２ｘ５の両者に対する優位性は、５ｘ２構造が比較例のいずれよりもかなり大きい９１％の強度保持率を有する、屈曲疲労抵抗結果において特に明らかである。

比較検査の第２ラウンドにおいて、５ｘ２コード及び２ｘ５コードを備える表１から２つの最良の構造が組み直され、再検査され、そして結果が表２に報告される。前述の接着剤処理及びベルト構成材料における相違は、再度述べるが、比較される２つの構造がコード捻りを除き同一であるように適用される。再度述べると、実施例２に包含される発明の実施形態は、比較例Ｄに対して全体的に性能が改善される。耐久力は、実施例２及び比較例Ｄの双方が同程度だが、屈曲疲労抵抗は実施例２の独創的な５ｘ２構造がかなり大きい。このように、本発明は、耐久力及び屈曲疲労抵抗のバランスが大きく改善された５ｘ２の不平衡撚り構造を有する高弾性コードを提供する。

提供された図は、ＥＰＤＭベルトボディ部を有するマルチＶリブドベルトを特に説明するが、当業者は、本発明がそのように限定されないことをすぐに理解するであろう。本発明の利益は、高耐久性（すなわち荷重分担能力の保持率）及び耐屈曲性の双方を必要とする任意のアプリケーション、例えば多機能自動車アプリケーション、例えばジェネレータスタータアセンブリ、及び補機駆動アプリケーションに用いられるベルトのようなアプリケーション、ＨＮＢＲ又はＰＵにより形成される自動車及び工業用タイミングベルト、タイヤ、フレキシブルカップリング、エアスプリング等において導き出される。このように、第１の捻り乗数が第２の捻り乗数よりも大きい不平衡撚りを用いて動力伝達ベルトの荷重分担コードを構成することにより、一実施形態における本発明は、先行技術に従って構成されるベルトと比較して、動力伝達ベルトの屈曲疲労抵抗及び耐久力の双方を増加する手段を提供する。

本発明は説明の目的のために詳細に説明されたが、そのような詳細は単に説明の目的のためであり、特許請求の範囲の記載により限定されるものを除き、本発明の範囲と精神とから逸脱することなく、当業者によって変形が施されうることが、理解されるべきである。ここに開示された本発明は、ここに明確に開示されない任意の要素を欠いても、適切に実施されうるであろう。

本発明の一実施形態に応じて構成されたマルチＶリブドベルトの一部の断面部分の斜視図である。 本発明の他の実施形態に応じて構成されたＶベルトの一部の断面部分の斜視図である。 本発明の他の実施形態に応じて構成されたシンクロナスベルトの一部の断面部分の斜視図である。 本発明の他の実施形態による駆動アセンブリにおける２つのプーリに掛け回される図１のベルトの概略図である。 本発明の一実施形態の説明において用いられる耐久力検査構成の概略図である。 本発明の一実施形態の説明において用いられる屈曲疲労抵抗検査構成の概略図である。 本発明の一実施形態に応じて構成された荷重分担コードの一部のほぐされた断面部分の概略側面図である。

Claims (13)

1. エラストマベルトボディと、前記ボディに内蔵された荷重分担コードとを備え、
   前記コードは、第１の捻り乗数及び第１の捻り方向に対応する第１の捻りを有する複数のヤーンと、前記第１の捻り方向と反対方向の第２の捻り乗数に対応する第２の捻りとを備え、
   前記第２の捻り乗数に対する前記第１の捻り乗数の比は約１．５よりも大きいことを特徴とする無端ベルト。
2. 前記ベルトボディは鋳造ウレタンを備え、前記ベルトはマルチＶリブドベルト、Ｖベルト、歯付きシンクロナスベルト、及びフラットベルトから選択される請求項１に記載のベルト。
3. マルチＶリブドベルトの形態である請求項１に記載のベルト。
4. 前記第２の捻り乗数は１．８よりも大きく、３．５よりも小さい請求項１に記載のベルト。
5. 前記第１の捻り乗数は約４から約６の範囲にあり、そして前記第２の捻り乗数は約１．８よりも大きく、約３．５よりも小さい請求項１に記載のベルト。
6. 前記比は約４以下である請求項１に記載のベルト。
7. 前記ヤーンは複数の繊維を備え、前記繊維の少なくとも半分はポリエチレンナフタレート、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）、液晶ポリエステル−ポリアリーレート、及びこれらの化合物からなる群より選択される一の有機繊維を備える請求項１に記載のベルト。
8. 前記第１の捻り乗数は約２から約９の範囲にあり、そして前記第２の捻り乗数は約０．５から約６の範囲にある請求項２又は３に記載のベルト。
9. 前記ヤーンは複数の繊維を備え、前記繊維の少なくとも半分はアラミド、パラアラミド、メタアラミド、ポリエチレンナフタレート、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）、液晶ポリエステル−ポリアリーレート、及びこれらの化合物からなる群より選択される一の有機繊維を備える請求項２又は３に記載のベルト。
10. 少なくとも１つの駆動プーリ及び少なくとも１つの従動プーリに掛け回される請求項１のベルトを備えるベルトドライブ。
11. 改善された屈曲疲労抵抗を有し、ベルトボディ部と、高弾性有機繊維のベースヤーンを備える荷重分担コードとを備え、前記コードは前記ベルトボディに内蔵され、
    ストランドを形成するために、１以上の前記ベースヤーンを共に第１の捻り乗数を用いて第１の捻り方向に捻るステップと、
    前記コードを形成するために、１以上の前記ストランドを共に第２の捻り乗数を用いて前記第１の方向と反対方向の第２の捻り方向に捻るステップと、
    少なくとも前記第２の捻り乗数の約１．５倍となるように前記第１の捻り乗数を選択するステップと
    を備える無端動力伝送ベルトを形成する方法。
12. 前記第２の捻り乗数の約４倍以下となるように前記第１の捻り乗数を選択するステップをさらに備える請求項１１に記載の方法。
13. 高弾性有機繊維のために、アラミド、パラアラミド、メタアラミド、ポリエチレンナフタレート、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）、及び液晶ポリエステルからなる群より少なくとも１つの材料を選択するステップをさらに備える請求項１２に記載の方法。

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