JP4932338B2

JP4932338B2 - 摩擦伝動ベルト

Info

Publication number: JP4932338B2
Application number: JP2006167740A
Authority: JP
Inventors: 周平西田; 聡下尾; 順文日根野
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2026-06-16
Also published as: EP1770304A3; EP1770304A2; US7819767B2; EP1770304B1; JP2007120747A; CN1940341B; CN1940341A; US20070082777A1

Description

本発明は動力伝動に用いられる摩擦伝動ベルトに関する。

従来より、自動車用エンジン等に使用される動力伝動用の摩擦伝動ベルトとしては、天然ゴム、スチレン・ブタジエンゴム、クロロプレンゴム等のゴムが一般的に使用されていた。しかし、近年、省エネルギー化及びコンパクト化の社会的要講を背景に、自動車のエンジンルーム内の部品が密集して配置される傾向があり、それに起因してエンジンルーム内の雰囲気温度は従来に比べて上昇してきている。

このような高温雰囲気下において、摩擦伝動ベルトを構成する前記ゴムが硬化し、早期にクラックが生じるという問題が指摘されていた。また省エネルギー化に伴ってエンジンの回転変動が大きくなり、その影響を受けて動力伝動ベルトの張力変動が増大し、早期摩耗や発音などの問題が発生してきた。更に、クロロプレンなどのハロゲンを含んだゴムはダイオキシンの発生につながることから、環境負荷物質であるハロゲンを含有しないゴムで製造されたベルトが近年求められている。

このような要求に対して、最近ではエチレン・プロピレン系ゴム（ＥＰＭ）あるいはエチレン・プロピレン・ジエン共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）等のエチレン・α一オレフィンゴムが、優れた耐熱性を有しているとともに比較的に安価なポリマーであり、脱ハロゲンという要求を満たしていることからも有望視されている。具体的には、α一β一不飽和有機酸の金属塩で補強されたエチレン・α一オレフィンエラストマーを使用した動力伝動用の摩擦伝動ベルトが提案されている(例えば、特許文献1参照)。

また、近年、エンジンの低燃費化、コンパクト化によるベルト進入角の増大等によりベルトの異音が問題となってきている。特に、ドライ時、被水時、プーリの塗装種等の使用条件により、ベルトの摩擦係数が大きく変化し、前記異音の原因となってきている。

ベルトの異音対策としては、摩擦伝動面を形成するゴム組成物に種々の低摩擦特性の添加物を加え、発音を抑えるものが提案されている。例えば、特許文献２では、ポリウレタン弾性体からなるベルトに油脂を添加するものが提案されている。
特開平９−５００９３０号公報特開平１１−２６４４４７号公報

しかし、エチレン・α一オレフィンエラストマーは、クロロプレンゴムに比べて水との濡れ性が悪く水をはじきやすいため、被水時にベルトとプーリとの間の水の浸入状態が均一でない。そして、水が浸入していない箇所においては、摩擦係数が低下せずベルトがプーリに密着した状態であるが、水が浸入した箇所においては、部分的に摩擦係数が低下してベルトとプーリとの間でスリップが生じるため、スティック−スリップ音が生じやすいという問題があった。しかしながら、背面走行を行った際、エチレン・α−オレフィンエラストマーはクロロプレンゴムに比べると水濡れ性が劣ることから、プーリ部分に雨水や泥水が浸入した時（被水時）に伝達性能が低下したり、スリップによる異音が発生したりするといった問題がある。

また、ゴム組成物に低摩擦係数物質を添加したとしても、ドライ時、被水時、プーリの塗装種等の使用条件により、ベルトの摩擦係数が変化し、安定的な前記異音防止が達成できないという問題がある。

本発明の目的は、被水時の動力伝動性及び静音性に優れた高耐久性の摩擦伝動ベルトを提供することである。

本願発明１は、摩擦伝動面が可塑剤を配合したゴム組成物で構成される摩擦伝動ベルトであって、前記可塑剤は、その溶解度指数が前記ゴム組成物のゴム成分の溶解度指数より大きいことにより極性が異なるものであって、ドライ時に前記摩擦伝動面に滲み出て、前記摩擦伝動面に前記可塑剤の膜を形成するものであり、前記可塑剤は、水に対する親和性があるものであって、前記ベルトの被水時に前記摩擦伝動面の前記膜上の全面に水膜を形成するものであり、前記ゴム組成物は、前記ゴム成分１００重量部に対して、前記可塑剤の滲み出しを促進させる無機充填剤を６０〜１１０重量部配合して構成され、プーリ速度とベルト速度との差で示される滑り速度Ｖの変化に対する摩擦係数μの変化（ｄμ／ｄｖ）がドライ時及び被水時にゼロ又はプラスになっていることを特徴とする。

本願発明２は、摩擦伝動面が可塑剤を配合したゴム組成物で構成される摩擦伝動ベルトであって、前記可塑剤は、その溶解度指数が前記ゴム組成物のゴム成分の溶解度指数より大きいことにより極性が異なるものであって、ドライ時に前記摩擦伝動面に滲み出て、前記摩擦伝動面に前記可塑剤の膜を形成するものであり、前記可塑剤は、水に対する親和性があるものであって、前記ベルトの被水時に前記摩擦伝動面の前記膜上の全面に水膜を形成するものであり、前記ゴム組成物は、前記ゴム成分１００重量部に対して、前記可塑剤の滲み出しを促進させる無機充填剤を６０〜１１０重量部配合して構成され、プーリ速度とベルト速度との差で示される滑り速度Ｖが０．３ｍ／ｓ以上のときに前記滑り速度Ｖに対する摩擦係数μの変化（ｄμ／ｄｖ）がドライ時及び被水時にゼロ又はプラスになっていることを特徴とする。

本願発明３は、本願発明１又は２において、前記摩擦伝動面のプーリに対する摩擦係数μは、滑り速度Ｖが１．０ｍ／ｓまでの範囲において、０．６以下の低摩擦係数であることを特徴としている。

本願発明４は、本願発明１又は２において、摩擦伝動面が可塑剤を配合したゴム組成物で構成される摩擦伝動ベルトであって、前記ゴム組成物のゴム成分が、エチレン・α−オレフィンエラストマーであり、前記可塑剤の溶解度指数が８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2であって、前記可塑剤が摩擦伝動面に滲み出て膜を形成するものであり、前記可塑剤は水に対する親和性を備える親水基を有する構造であって、前記可塑剤が水に対する親和性を備える親水基を有する分子構造であって、被水時に摩擦伝動面に滲み出た可塑剤の膜上の全面に水膜を形成するものであり、前記ゴム組成物は、前記エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して、前記可塑剤を１０〜２５重量部、無機充填剤を６０〜１１０重量部配合して構成されることを特徴とする。

本願発明５は、本願発明４において、前記無機充填剤が、カーボンブラックであることを特徴とする。

本願発明６は、本願発明４において、前記無機充填剤が、カーボンブラックを含有し、更に金属炭酸塩及び/又は金属珪酸塩を含有することを特徴とする。

本願発明７は、本願発明４から６のいずれかにおいて、前記摩擦伝動ベルトが、Ｖリブドベルトであることを特徴とする。

本願発明１では、摩擦伝動面に可塑剤の膜が形成されるため、プーリとの摩擦が流体膜を介するものになり、プーリ速度とベルト速度との差で示される滑り速度Ｖの変化に対する摩擦係数μの変化（ｄμ／ｄｖ）がドライ時及び被水時にゼロ又はプラスになると、プーリと摩擦伝動面との運動が安定状態となり、自励振動が生じにくくなる。そのため、被水時、プーリ塗装種などの使用環境の変化があっても、安定状態を保ち、異音の発生を阻止できる。
本願発明１では、可塑剤が摩擦伝動面に滲み出る（ブリードする）ものであるため、ドライ時に摩擦伝動面に可塑剤の膜を形成することができる。
本願発明１では、可塑剤の溶解度指数がゴム組成物の溶解度指数より大きいため、極性を有するゴム組成物に対して非極性可塑剤となって溶けにくく、可塑剤が摩擦伝動面に滲み出るようになる。
本願発明１では、可塑剤が水に対して親和性があるため、被水時には摩擦伝動面に形成された膜の表面に均一な水膜が形成される。そのため、被水時にプーリと摩擦伝動面との運動の安定状態が保持される。
そして無機充填剤を６０〜１１０重量部配合することで、前記可塑剤のフリードを適度に促進し、潤滑剤として作用させることで走行時の耐発音性を向上させることができる。

本願発明２では、摩擦伝動面に可塑剤の膜が形成されるため、プーリとの摩擦が流体膜を介するものになり、プーリ速度とベルト速度との差で示される滑り速度Ｖが０．３ｍ／ｓ以上のときに前記滑り速度Ｖに対する摩擦係数μの変化（ｄμ／ｄｖ）がドライ時及び被水時にゼロ又はプラスになると、プーリと摩擦伝動面との運動が安定状態となり、自励振動が生じにくくなる。そのため、被水時、プーリ塗装種などの使用環境の変化があっても、安定状態を保ち、異音の発生を阻止できる。
本願発明２では、可塑剤が摩擦伝動面に滲み出る（ブリードする）ものであるため、ドライ時に摩擦伝動面に可塑剤の膜を形成することができる。
本願発明２では、可塑剤の溶解度指数がゴム組成物の溶解度指数より大きいため、極性を有するゴム組成物に対して非極性可塑剤となって溶けにくく、可塑剤が摩擦伝動面に滲み出るようになる。
本願発明２では、可塑剤が水に対して親和性があるため、被水時には摩擦伝動面に形成された膜の表面に均一な水膜が形成される。そのため、被水時にプーリと摩擦伝動面との運動の安定状態が保持される。
そして無機充填剤を６０〜１１０重量部配合することで、前記可塑剤のフリードを適度に促進し、潤滑剤として作用させることで走行時の耐発音性を向上させることができる。

本願発明３では、摩擦伝動面に可塑剤の膜が形成されるため、プーリとの摩擦が流体膜を介するものとなり、滑り速度Ｖが１．０ｍ／ｓまでの範囲において、摩擦伝動面のプーリに対する摩擦係数μが、０．６以下の低摩擦係数となる。

本願発明４では、摩擦伝動面を溶解度指数が８．３〜１０．７（ｃａ１／ｃｍ³）^1/2の可塑剤を１０〜２５重量部配合したゴム組成物で構成することで、摩擦伝動面の水漏れ性が向上し、ベルトのプーリヘの密着性を高めて静音性の向上を図ることができる。そして無機充填剤を６０〜１１０重量部配合することで、前記可塑剤のフリードを適度に促進し、潤滑剤として作用させることで走行時の耐発音性を向上させることができる。また可塑剤が水に対する親和性を備える親水基を有するため、被水時に摩擦伝動面にブリードした可塑剤（潤滑剤）の上に均一な水膜が形成され、被水時の走行時耐発音性を向上させることができる。また摩擦伝動面のクラックを抑制し、ベルト耐久性を向上させることができる。更にエチレン・α一オレフィンゴムはハロゲンを含有しないため環境に負荷を与えない。

本願発明５では、無機充填剤が、カーボンブラックであることで強度が高く、良好な耐摩耗性を確保できるといった効果がある。

本願発明６では、無機充填剤が、カーボンブラックを含有し、更に金属炭酸塩及び/又は金属珪酸塩を含有させることで、強度が高く、良好な耐摩耗性を維持できると共に、振動による発音を抑制する効果が得られる。

本願発明７では、被水時においても優れた伝達性、耐発音性を奏するＶリブドベルトとすることができる。摩擦伝動面となるリブのクラックを抑制し、ベルト耐久性を向上させることができる。

本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、摩擦伝動ベルトとして、ベルトの長手方向に延びる複数のリブ部を有するＶリブドベルトに本発明を適用したものである。

図１に示すようにＶリブドベルト１は、心線２をベルト長手方向に沿って埋設した接着層３と、この接着層３の一方の面に設けられた圧縮層４と、接着層３の他方の面を被覆するカバー帆布からなる伸張層５とを有する。そして圧縮層４には、ベルト長手方向に延びる断面略三角形状の複数のリブ部６が設けられている。ここで摩擦伝動面は圧縮層４の表層をいう。

本発明で使用する心線２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）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、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ポリアミド繊維、ガラス繊維、またはアラミド繊維などから構成される撚糸コードが使用できる。

前記心線は接着処理を施されることが望ましく、例えば（１）未処理コードをエポキシ化合物やイソシアネート化合物から選ばれた処理液を入れたタンクに含浸してプレディップした後、(２)１６０〜２００℃に温度設定した乾燥炉に３０〜６００秒間通して乾燥し、(３)続いてＲＦＬ液からなる接着液を入れたタンクに浸漬し、(４)２１０〜２６０℃に温度設定した延伸熱固定処理器に３０〜６００秒間通し、１〜３％延伸して延伸処理コードとする、ことができる。

この前処理液で使用するイソシアネート化合物としては、例えば４，４‘−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレン２，４−ジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルシイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ポリアリールポリイソシアネート(例えば商品名としてＰＡＰＩがある)等がある。このイソシアネート化合物はトルエン、メチルエチルケトン等の有機溶剤に混合して使用される。

また、上記イソシアネート化合物にフェノール類、第３級アルコール類、第２級アルコール類等のブロック化剤を反応させてポリイソシアネートのイソシアネート基をブロック化したブロック化ポリイソシアネートも使用可能である。

エポキシ化合物としては、例えばエチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールや・ポリエチレングリコール等のポリアルキレングリコールとエピクロルヒドリンのようなハロゲン含有エポキシ化合物との反応生成物や、レゾルシン、ビス（４−ヒドロキジフェニル)ジメチルメタン、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂、レゾルシン・ホルムアルデヒド樹脂等の多価フェノール類やハロゲン含有エポキシ化合物との反応生成物などである。上記エポキシ化合物はトルエン、メチルエチルケトン等の有機溶剤に混合して使用される。

ＲＦＬ処理液はレゾルシンとホルムアルデヒドの初期縮合物をゴムラテックスと混合したものであり、この場合レゾルシンとホルムアルデヒドのモル比は１：２〜２：１にすることが接着力を高める上で好適である。モル比が１／２未満では、レゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂の三次元化反応が進み過ぎてゲル化し、一方２／１を超えると、逆にレゾルシンとホルムアルデヒドの反応があまり進まないため、接着力が低下する。

ゴムラテックスとしては、スチレン・ブタジエン・ビニルピリジン三元共重合体、水素化ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴムなどがあげられる。

また、レゾルシン・ホルムアルデヒドの初期縮合物と上記ゴムラテックスの固形分質量比は１：２〜１：８が好ましく、この範囲を維持すれば接着力を高める上で好適である。
上記の比が１／２未満の場合には、レゾルシン−ホルムアルデヒドの樹脂分が多くなり、ＲＦＬ皮膜が固くなり動的な接着が悪くなり、他方１／８を超えると、レゾルシン・ホルムアルデヒドの樹脂分が少なくなるため、ＲＦＬ皮膜が柔らかくなり、接着カが低下する。

更に、上記ＲＦＬ液には加硫促進剤や加硫剤を添加してもよく、添加する加硫促進剤は、含硫黄加硫促進剤であり、具体的には２−メルカプトベンゾチアゾール（Ｍ）やその塩類(例えば、亜鉛塩、ナトリウム塩、シクロヘキシルアミン塩等)ジベンゾチアジルジスルフィド（ＤＭ）等のチアゾール類、N−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド（ＣＺ）等のスルフェンアミド類、テトラメチルチウラムモノスルフィド（ＴＳ）、テトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＴ）、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＴＲＡ）等のチウラム類、ジ−ｎ−ブチルジチオカルバミン酸ナトリウム（ＴＰ）、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＰＺ）、ジエチルジメチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＥＺ）等のジチオカルバミン酸塩類等がある。

また、加硫剤としては、硫黄、金属酸化物(酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化鉛)、有機過酸化物等があり、上記加硫促進剤と併用する。

伸張層５を構成する帆布は、織物、編物、不織布などから選択される繊維基材である。構成する繊維素材としては、公知公用のものが使用できるが、例えば綿、麻等の天然繊維や、金属繊維、ガラス繊維等の無機繊維、そしてポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリフロルエチレン、ポリアクリル、ポリビニルアルコール、全芳香族ポリエステル、アラミド等の有機繊維が挙げられる。織物の場合は、これらの糸を平織、綾織、朱子織等することにより製織される。

上記帆布は、公知技術に従ってＲＦＬ液に浸漬することが好ましい。またＲＦＬ液に浸漬後、未加硫ゴムを帆布に擦り込むフリクションを行ったり、ゴムを溶剤に溶かしたソーキング液に浸漬処理することができる。尚、ＲＦＬ液には適宜カーボンブラック液を混合して処理反を黒染めしたり、公知の界面活性剤を０.１〜５.０質量％加えてもよい。

ここで圧縮層４は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して、溶解度指数が８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2の可塑剤を１０〜２５重量部、無機充填剤を６０〜１１０重量部配合したゴム組成物で構成されている。

エチレン・α−オレフィンエラストマーとしては、エチレンとα−オレフィン(プロピレン、ブチン、ヘキセン、あるいはオクチン)の共重合体、あるいは、エチレンと上記α−オレフィンと非共役ジエンの共重合体などであり、具体的にはＥＰＭやＥＰＤＭなどのゴムをいう。上記ジエン成分としては、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエン、メチレンノルボルネンなどの炭素原子数５〜１５の非共役ジエンが挙げられる。

可塑剤は、溶解度指数(ＳＰ値)が、エチレン・α−オレフィンエラストマーの溶解度指数（８．０（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2程度）よりも大きい、即ち８．３〜１０．５（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2の範囲内のものが用いられる。エチレン・α−オレフィンエラストマーより大きなＳＰ値の可塑剤を配合することでゴム表面にブリードが生じ、通常時(ドライ時)では摩擦係数を低下せしめ、また被水時においては均一な水漏れ性を確保して摩擦係数を安定することができ、潤滑剤として作用することでスティックスリップ現象を抑制することが可能となる。尚、ＳＰ値は、ＳＰ=ｄΣＧ／Ｍ（ｄ：密度、Ｇ：分子引力定数、M：分子量）により求められる。

この溶解度指数が８．３〜１０．７（ｃａ１／ｃｍ³）^1/2の範囲内の可塑剤としては、例えば、エ一テル系、エステル系、エ一テルエステル系、フタル酸誘導体系、アジピン酸誘導体系、セバシン酸誘導体系、トリメリット酸誘導体系、リン酸誘導体系の可塑剤を使用することができる。なかでも、トリクレジールフォスフェート（ＳＰ値８．４）、ジオクチルセパケート（ＳＰ値８．５）、トリフェニルホスフェート（ＳＰ値８．５）、ジオクチルアジペート（ＳＰ値８．７）、ジブチルフタレート（ＳＰ値９．３〜１０．７）、エーテルエステル系の可塑剤（ＳＰ値８．３〜９．２）が好ましく用いられる。

また、可塑剤は、水との親和性を備える親水基である、ＯＨ基、カルボキシル基、エーテル基等を有する分子構造であるものが用いられる。なかでも、トリクレジールフォスフェート（変性カルボキシル基）、ジオクチルセパケート（変性カルボキシル基）、トリフェニルホスフェート（変性カルボキシル基）、ジオクチルアジペート（変性カルボキシル基）、ジブチルフタレート（変性カルボキシル基）、エーテルエステル系の可塑剤（エーテル基）が好ましく用いられる。

水との親和性を備える親水基である、ＯＨ基、カルボキシル基、エーテル基等を有する分子構造を備える可塑剤は、摩擦伝動面に滲み出ている。被水時には、この滲み出た親水性可塑剤の膜上の全面に均一な水膜が形成される。

また、前記可塑剤の配合量は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対し、１０〜２５重量部である。即ち、配合量が１０重量部未満では、可塑剤がベルト表面を覆う量として不十分であることから、均一な水漏れ性を確保することが困難であり、また潤滑剤としての効果に乏しい。一方、配含量が２５重量部を超えると逆に表面の摩擦係数が著しい低下が見られると共に、耐摩耗性が極端に低下するといった不具合がある。尚、高温環境下での揮発防止を考慮すると、可塑剤の平均分子量は３００以上であることが好ましい。

無機充填剤は、カーボンブラック、金属炭酸塩、金属珪酸塩などを挙げることができる。尚、補強性を考慮すると、少なくともカーボンブラックが含有されることが望ましい。

カーボンブラックは限定されるものではないが、窒素吸着比表面積２０〜１５０ｃｍ²／ｇ、ＤＢＰ吸油量が５０〜１６０ｃｍ³／１００ｇの特性を有するものを使用することが好ましい。ここで、窒素吸着比表面積（Ｎ．ＳＡ）は、カーボンブラックの比表面積であって、ＪＩＳＫ６２１７−２に従い測定される。またＤＢＰ吸油量（ジブチルフタレート吸油量）は、ストラクチャーの指標であって、ＪＩＳＫ６２１７−４に従い測定される。

金属炭酸塩としては、炭酸カルシウムを挙げることができ、金属珪酸塩としては、珪酸カルシウム、珪酸カリウムアルミニウム、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウムなどが挙げられる。更に具体的には、珪酸アルミニウムとしてはクレイ、珪酸マグネシウムとしてはタルク、珪酸カリウムアルミニウムとしてはマイカなどを挙げることができる。これらは単独又は併用することができる。なかでも炭酸カルシウムは、ゴムとの相溶性が良く、強度等の機械物性に悪影響を及ぼさないことから望ましい。

上記無機充填剤の平均一次粒径は、０．０１〜３．００μｍのものが好ましい。３．００μｍを超えるとベルトの耐久性に悪影響があるといった不具合があり、０．０１μｍ未満のものは分散性が悪くゴム物性が不均一になる。

上記無機充填剤の含有量はエチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して６０〜１１０重量部である。６０重童部未満の場合は、可塑剤をブリードさせる効果が小さい。一方で、１１０重量部を超えると、耐屈曲性が低下するといった不具合がある。

前記ゴム組成物には架橋剤として有機過酸化物を配合することができる。有機過酸化物としては、例えばジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルグミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン・２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３，２，５−ジメチル−２，５−（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−モノ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン等を挙げることができる。この有機過酸化物は、単独もしくは混合物として、ポリマー成分１００重量部に対して０．５〜８重量部の範囲で好ましく使用される。

また前記ゴム組成物は、ポリマー成分１００重量部に対して、Ｎ，Ｎ'−ｍ−フェニレンジマレイミド及び／又はキノンジオキシム類を好ましくは０．５〜１３重量部配合することができる。Ｎ，Ｎ‘−ｍ−フェニレンジマレイミド及び／又はキノンジオキシム類は共架橋剤として作用し、０.５重量部未満では添加による効果が顕著でなく、１３重量部を超えると引裂き力並びに接着力が急激に低下する。このとき、共架橋剤としてＮ，Ｎ−ｍ−フェニレンジマレイミドを選択した場合、架橋密度が高くなり、耐摩耗性が高く、また被水時とドライ時の伝達性能の差が少ないといった特徴がある。またキノンジオキシム類を選択した場合は、繊維基材との接着性に優れるといった特徴がある。

キノンジオキシム類としては、ｐ−ベンゾキノンジオキシム、ｐ，ｐ‘−ジベンゾキノンジオキシム、テトラクロロベンゾキノンポリ（Ｐ−ジニトロベンゾキノン）等が挙げられる。接着性や架橋密度を考慮すると、ｐ−ベンゾキノンジオキシムやｐ，ｐ’−ベンゾキノンジオキシムなどのベンゾキノンジオキシム類が好ましい。

そして、それ以外に必要に応じて、短繊維、老化防止剤、安定剤、加工助剤、着色剤のような通常のゴム配合物に使用されるものが使用される。これらの配合成分をゴム組成物に混合させる方法としては特に制限はなく、例えば、ハンバリーミキサー、ニーダー等を用い、適宜公知の手段、方法によって混練することができる。

接着層３は、ゴム成分としてエチレン・α−オレフィンゴム単独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ることが望ましい。エチレン・α−オレフィンゴム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。勿論、上記と同様のゴム組成物を用いることも可能である。

上述したゴム組成物による摩擦伝動面の摩擦特性を以下に説明する。プーリと摩擦伝動面の摩擦状態をモデル化すると、図４のようになる。

このモデルにおける、シミュレーション運動方程式は、下記の数式（１）となる。

この（１）式において、（Ｃ＋Ｎ（ｄμ／ｄＶ））＜０であれば、不安定状態となる。すなわち、図４において、摩擦面での作用力Ｆ１がベルト及びプーリの走行方向に向かうため、不安定状態となり、自励振動を誘発し、異音が発生する。

逆に、（１）式において、（Ｃ＋Ｎ（ｄμ／ｄＶ））＞０であれば、安定状態となる。すなわち、図４において、摩擦面での作用力Ｆ２がベルト及びプーリの走行方向と逆向きになるため、安定状態となり、自励振動は発生せず、異音は発生しない。

Ｃ＞０、Ｎ＞０のとき、ｄμ／ｄＶ（プーリ速度とベルト速度との差で示される滑り速度Ｖの変化に対する摩擦係数μの変化）≧０にすると、安定状態となることが判った。また、ｄμ／ｄＶ≧０とすると異音は発生しにくいが、滑り速度Ｖに対して高いμを維持することは困難であるため、滑り速度Ｖに対して低いμを維持するのが現実的であることが判った。

そこで、上述したようなゴム組成物とし、ドライ時に摩擦伝動面に可塑剤の膜を形成し、プーリとの摩擦が可塑剤の流体膜を介するようにして、流体潤滑に似た滑り特性になるようにしたものである。そのため、ドライ時の摩擦伝動面に可塑剤の均一な流体膜を形成するために、上述した特定の可塑剤を用いている。この流体膜による摩擦特性は流体潤滑に類似するものとなり、全体としてのμは０．６以下という低いものの、滑り速度が大きくなってもμは低下せず、常にｄμ／ｄＶ≧０となる。これにより、安定状態となって異音が発生しにくくなる。

Ｖリブドベルトの被水時、摩擦伝動面に水が介在する。このとき、摩擦伝動面の表面に滲み出た可塑剤が水との親和性があるものであるため、摩擦伝動面の表面の全体に均一な水膜が形成される。これにより、摩擦伝動面には可塑剤と水膜との均一な流体膜が形成されるため、もともと低いμが大きく変化することなく、また滑り速度が大きくなってもμは低下せず、常にｄμ／ｄＶ≧０となる。これにより、安定状態となって異音が発生しにくくなる。すなわち、ドライ時から被水時という条件変化があっても、安定状態が保たれ、異音は発生しにくくなる。

被水時という水の存在の場合を説明したが、プーリの塗装種の変更によるμの変化があっても、もとも低いμが大きく変化することなく、やはり安定状態が保たれ、異音は発生しにくくなる。

なお、被水時というのは、自動車（乗用車）のＶリブドベルトにあっては、洗車時又は冠水路走行時のように、Ｖリブドベルトの摩擦伝動面の表面が水に濡れた状態、或いは水滴を載せた状態をいう。わずかの量の水がＶリブドベルトの摩擦伝動面に不均一に存在すると、摩擦の安定状態が崩れる。そのため、わずかな量の水であっても、Ｖリブドベルトの摩擦伝動面に均一に展開し、偏在しないようにしている。

尚、Ｖリブドベルトは、図１のような構成に限定されず、例えば接着層を配置しないＶリブドベルトや、背面に帆布を粘着せずゴムを露出させたＶリブドベルトなども本発明の技術範囲に属する。以下、これらの実施形態を図面をもとに説明する。

図２に示すＶリブドベルト２１は、背面２８が植毛層２４を設けたゴム組成物で形成された伸張層２５と、該伸張層２５の下層に接着層２２が配設され、更にその下層に圧縮層２６を配置した構成を有する。心線２３は、ベルト長手方向に沿って本体内に埋設されてなり、その一部が伸張層２５に接し、残部が接着層２２に接した状態となっている。そして前記圧縮層２６はベルト長手方向に伸びる断面略三角形の複数のリブ２７が設けられている。ここで、圧縮層２６に含有される短繊維はリブ形状に沿った流動状態を呈し、表面近傍の短繊維はリブ形状に沿って配向している。

図３に示すＶリブドベルト３１は、背面３８が短繊維３４を含有するゴム組成物で形成された伸張層３５と、該伸張層３の下層に圧縮層３６を配置した構成を有する。心線３３は、ベルト長手方向に沿って本体内に埋設されてなり、その一部が伸張層３５に接し、残部が圧縮層３６に接した状態となっている。そして、前記圧縮層３５にはベルト長手方向に伸びる断面略三角形の複数のリブ３７が設けられており、該リブ表面には植毛層３９が設けられている。ここで、伸張層２５に含有される短繊維はランダム方向に配向している。

ここで図３では、伸張層３５を帆布で構成せず、短繊維を含有するゴム組成物で形成した構成を示したが、この際、背面駆動時の異音を抑制すべく、背表面に凹凸パターンを設けることができる。凹凸パターンとしては、編布パターン、織布パターン、スダレ織布パターンなどを挙げることができるが、最も好ましくは織物パターンである。また短繊維としては、ポリエステル、アラミド、ナイロン、綿などを所望に応じて配合することができる。尚、伸張層、圧縮層及び接着層を構成するゴム組成物、心線などは上述と同様のものが使用できる。

そして図３では伸張層３５に含有される短繊維はランダム方向に配向しているが、ベルト幅方向に配向させるなど一方向に配向していてもかまわない。尚、ランダム方向に配向させた場合、多方向からの裂きや亀裂の発生を抑制できるといった特徴があるが、このとき短繊維として屈曲部を有する短繊維(例えばミルドファイバー)を選択すると、より多方向から作用する力に対して耐性ができるといった特徴がある。

また図３のように接着層を配置しない構成の場合、心線３３は伸張層３５と圧縮層３６の境界領域でベルト本体に埋設されることになる。この時、心線３３とベルト本体との接着性を考慮すると、伸張層３５及び圧縮層３６のどちらか一方のゴム層は、短繊維を含有しないゴム組成物で構成することが望ましい。

尚、図２では、伸張層２５を、短繊維を含有しないゴム組成物表面に植毛層２４を設けた構成としているが、短繊維を含有するゴム組成物表面に植毛層を設けた構成とすることも可能である。

また図２では圧縮層２６に含有される短繊維はリブ形状に沿った流動状態を呈しているが、短繊維が幅方向に配向した構成としてもかまわない。

尚、Ｖリブドベルトが背面伝動を行う場合は、伸張層の表面も摩擦伝動面となりうる。よって、伸張層を本発明のゴム組成物で構成してもかまわない。

次に、これらＶリブドベルトの製造方法を説明する。製造方法としては限定されるものではないが例えば以下のような方法がある。

第１の方法としては、まず、円筒状の成形ドラムの局面に伸張層を構成する部材と接着層を構成する接着ゴムシートとを巻き付けた後、この上にコードからなる心線を螺旋状にスピニングし、更に圧縮層を構成する圧縮ゴムシートを順次巻き付けて未加硫スリーブを形成した後、加硫して加硫スリーブを得る。次に、加硫スリーブを駆動ロールと従動ロールに掛架され所定の張力下で走行させ、更に回転させた研削ホイールを走行中の該加硫スリーブに当接するように移動してスリーブの圧縮層表面に３〜１００個の複数の溝状部を一度に研磨して摩擦伝動面を形成する。このようにして得られたスリーブを駆動ロールと従動ロールから取り外し、該スリーブを他の駆動ロールと従動ロールに掛架して走行させ、カッターによって所定に幅に切断して個々のＶリブドベルトに仕上げる。

第２の方法としては、局面にリブ刻印を設けた円筒状の成形ドラムに、圧縮層を構成する圧縮ゴムシート、接着層を構成する接着ゴムシートを巻き付けた後、心線をスピニングし、伸張層を構成する部材を巻き付けて未加硫スリーブを配置する。その後、該米加硫スリーブを成形ドラムに押圧しながら加硫することで、圧縮層にリブを型付けする。得られた加硫スリーブにはリブが形成されてなるが、必要に応じてリブ表面を研磨し、所定幅に切断して個々のＶリブドベルトとする。

第３の方法としては、円筒状の成形ドラムに装着された可撓性ジャケットの上に伸張層を構成する部材、接着層を構成する接着ゴムシートを巻き、その上に心線をスピニングした後、さらに圧縮層を構成する圧縮ゴムシートを順次無端状に捲き付けて未加硫スリーブを形成する。そして、可撓性ジャケットを膨張させて、未加硫スリーブをリブ部に対応した刻印を有する外型に抑圧して加硫成形する。得られた加硫スリーブにはリブが形成されてなるが、必要に応じてリブ表面を研磨し、所定幅に切断して個々のＶリブドベルトとする。

第４の方法としては、円筒状の成形ドラムに装着された可携性ジャケットの上に圧縮層を構成する圧縮ゴムシートを配置した第１未加硫スリーブを形成した後、可撓性ジャケットを膨張させて、該第１未加硫スリーブをリブ部に対応した刻印を有する外型に抑圧して、リブ部を有する予備成型体を作製すする。そして、前記予備成型体を密着させた外型から、内型を離間させ、次いで、内型に伸張層を構成する部材、接着層を構成する接着ゴムシートを配置し、心線をスピニングして第２未加硫スリーブを形成する。そして、可撓性ジャケットを膨張させて、前記予備成型体を密着させた外型に、該第２未加硫スリーブを内周側から抑圧して予備成型体と一体的に加硫する。得られた加硫ベルトスリーブにはリブが形成されてなるが、必要に応じてリブ表面を研磨し、所定幅に切断して個々のＶリブドベルトとする。

尚、Ｖリブドベルトの圧縮層を表層と内層の２層からなる構成とする場合、表層と内層の２層構成を有する圧縮ゴムシートを巻き付ける、もしくは表層用圧縮ゴムシートと内層用圧縮ゴムシートを順次巻き付けるなどにより、表層と内層の２層構成を有する圧縮層を配置した未加硫スリーブを形成する必要がある。このとき、第１の方法では研磨によりリブを形成するため、得られたＶリブドベルトのリブ山には表層が存在するがリブ側面やリブ底には内層が露出することが考えられる。そのため、表層と内層の２層からなるＶリブドベルトは、第２の方法、第3の方法、もしくは第４の方法で製造することが望ましい。

また図３のような接着層を配置しないＶリブドベルトは、上記方法において接着ゴムシートを配置せずに製造することで得ることができる。更に図２のように圧縮層２６に含有される短繊維はリブ形状に沿った流動状態を呈しているＶリブドベルトは、例えば第２の方法、第３の方法、もしくは第４の方法で製造することで得られる。そして、圧縮層に含有される短繊維が幅方向に配向したＶリブドベルトは、例えば第１の方法で製造することで得られる。

尚、本実施形態は、Ｖリブドベルトに本発明を適用した一例であるが、Ｖリブドベルトに限らず、他の種類の摩擦伝動ベルトにも本発明を適用することは可能である。

次に、本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例１〜２、比較例１
以下の実施例１〜２、比較例１のＶリブドベルトは、ポリエステル繊維のロープからなる心線を接着ゴム層内に埋設し、接着ゴム層の一方の面にゴム付綿帆布を２プライ積層し、接着ゴム層の他方の面側に設けられた圧縮ゴム層に３個のリブ部をベルトの長手方向に配したものである。

ここで、圧縮層として、表１に示すゴム組成物から調整し、ハンバリーミキサーで混練後、カレンダーロールで圧延したものを用いた。圧縮層には短繊維が含まれており、該短繊維はベル・BR>G幅方向に配向している。一方、接着層は、表１に示すゴム組成物から短繊維を除いたゴム配合となっている。ここで、表１に示す配合のゴム組成物を１６５℃で３０分間プレス架橋した架橋ゴム物性を評価した。得られた架橋ゴムの硬度（Ｊ１Ｓ−Ａ）をＪＩＳＫ６２５３に、切断時の伸びＥＢ(短繊維の配向方向に対して直角方向)をＪｌＳＫ６２５１に従って測定した結果を表２に示す。

ベルトの製造方法としては、以下のような公知の方法を用いた。まず、フラットな円筒状の成形モールドに２プライのゴム付綿帆布及び接着ゴム層を巻きつけ、心線をスピニングし、さらに、圧縮ゴム層を巻きつけた後、圧縮ゴム層の上に加硫用ジャケットを挿入する。ついで、成形モールドを加硫缶内に入れて加硫した後、筒状の加硫スリーブを成形モールドから取り出す。そして、加硫スリーブの圧縮ゴム層をグラインダーにより研削して複数のリブ部を形成してから、カッターにより個々のベルトに切断して、Ｖリブドベルトを得た。

次に、以下に述べるような、μ−Ｖ測定試験及び実機走行試験を行った。

図５に示すように、μ−Ｖ測定に用いた走行試験機は、ＳＵＳ製駆動プーリ１０（直径１２０ｍｍ）（表面粗度Ｒａ０．３μｍ）、従動プーリ１１、（直径１１０ｍｍ）、アイドラープーリ１２、１３（直径７７ｍｍ）、テンションプーリ１４（直径６０ｍｍ）、アイドラープーリ１５（直径７７ｍｍ）、とを順に配置して構成したものである。そして、試験機の各プーリ１０〜１５にＶリブドベルト１を掛架し、Ｖリブドベルト１のテンションプーリ１４への巻き付け角度を１８０度に、アイドラープーリ１２への巻きつけ角度を１２０度にして、駆動プーリの回転数０〜３００ｒｐｍ、ベルト張力８０Ｎ／リブの試験条件で、駆動プーリ１０に荷重を付与してＶリブドベルト１を走行させ又、従動プーリ１１には負荷を与え走行させる。そして、駆動プーリ１０において、滑り速度Ｖの変化に対してμの変化をオイラー式で測定した。
そして、駆動プーリ１０において、滑り速度Ｖの変化に対してμの変化を測定した。このとき、内蔵エンコーダにて、ベルト速度とプーリ速度を算出する。ベルト速度は、背面アイドラー部の内蔵エンコーダにて算出され、背面アイドラー部でのスリップ率が０％であるとして算出している。

実機走行試験では、図６に示すようなプーリ配置に係る駆動装置に、７ＰＫ１１４０のサイズのベルトを掛け、ベルト張力は９０Ｎ／ｒｉｂとし、ゼロからのスタートで、ドライ時及び被水時（ベルト全体を水に浸漬して引き上げたとき、以下ウェット時という）におけるベルト及びプーリの速度、並びに振動波形（Ｓ／Ｓｉｇ）を測定した。なお、クランクプーリの表面は亜鉛メッキ（表面粗度Ｒａ１．２μｍ）であり、エンジンサイズはＨＲ１５ＤＥであった。

以上のμ−Ｖ測定試験及び実機走行試験の結果を図７〜１１に示す。

図７及び図８は実施例１のμ−Ｖ測定試験の結果を示し、図９は実施例１の実機走行試験の結果を示す。

図７に示すように、ドライ時とウェット時とも、μ−Ｖ特性が殆ど変化せず（両者の差が０．１５以内に収まっている）、滑り速度Ｖが１．０ｍ／ｓまでの範囲において、いずれも０．６以下となっている。ウェット時には、ｄμ／ｄｖ＞０であり、μ−Ｖ特性も殆どフラットな特性を示している。
図８は、ウェット時としてベルトを水に浸漬して引き上げたときのμ−Ｖ特性を表したグラフである。図８において、ｄμ／ｄＶは終始負になることはなく、完全にｄμ／ｄＶ≧０となっていることが判る。また、ドライ時とウェット時とも、滑り速度Ｖが１．０ｍ／ｓまでの範囲において、μ−Ｖ特性が殆ど変化せず（両者の差が０．１５以内に収まっている）、いずれも０．６以下となっている。
図９に示すように、実機実測波形（サウンドシグナル［Ｓ／Ｓｉｇ］）ではベルトが自励振動を起こすことなく、異音も発生しない。

また、図７及び図８ともに、滑り速度Ｖが０．３ｍ／ｓを超えると、ｄμ／ｄＶはドライ時、ウェット時に関わらず必ず０以上となる。

図１０は比較例１のμ−Ｖ測定試験の結果を示し、図１１は比較例１の実機走行試験の結果を示す。

比較例１は、ＳＰ値の大きい可塑剤を配合しなかったため、ドライ時、ウェット時共に摩擦係数が高く、またドライ時とウェット時での差が大きくなった。ウェット時では、０．３ｍ／ｓ以上でｄμ／ｄｖ＜０になっていることが判る。図１１に示すように、実機実測波形ではベルトが自励振動を起こし異音が発生していることが判る。

なお、実施例２については、実施例１の図７、図８及び図９と同様の特性を示した。

本発明にかかる摩擦伝動ベルトは自動車用あるいは一般産業用の駆動装置などに装着できる。

本発明に係る摩擦伝動ベルトであるＶリブドベルトの断面斜視図である。本発明に係る摩擦伝動ベルトである別のＶリブドベルトの断面斜視図である。本発明に係る摩擦伝動ベルトである更に別のＶリブドベルトの断面斜視図である。ベルトとプーリの摩擦のモデルを示す図である。実施例におけるμ−ｖ測定に係る測定装置のレイアウトを示す図である。実施例における実機測定に係る測定装置のレイアウト図である。実施例１のμ−ｖ測定結果を示すグラフ図である。実施例１の他のμ−ｖ測定結果を示すグラフ図である。実施例１の実機測定結果を示すグラフ図である。比較例１のμ−ｖ測定結果を示すグラフ図である。比較例１の実機測定結果を示すグラフ図である。

符号の説明

１Ｖリブドベルト（摩擦伝動ベルト）
２心線
３接着層
４圧縮層
５伸張層
６リブ部

Claims

摩擦伝動面が可塑剤を配合したゴム組成物で構成される摩擦伝動ベルトであって、
前記可塑剤は、その溶解度指数が前記ゴム組成物のゴム成分の溶解度指数より大きいことにより極性が異なるものであって、ドライ時に前記摩擦伝動面に滲み出て、前記摩擦伝動面に前記可塑剤の膜を形成するものであり、
前記可塑剤は、水に対する親和性があるものであって、前記ベルトの被水時に前記摩擦伝動面の前記膜上の全面に水膜を形成するものであり、
前記ゴム組成物は、前記ゴム成分１００重量部に対して、前記可塑剤の滲み出しを促進させる無機充填剤を６０〜１１０重量部配合して構成され、
プーリ速度とベルト速度との差で示される滑り速度Ｖの変化に対する摩擦係数μの変化（ｄμ／ｄｖ）がドライ時及び被水時にゼロ又はプラスになっている摩擦伝動ベルト。
摩擦伝動面が可塑剤を配合したゴム組成物で構成される摩擦伝動ベルトであって、
前記可塑剤は、その溶解度指数が前記ゴム組成物のゴム成分の溶解度指数より大きいことにより極性が異なるものであって、ドライ時に前記摩擦伝動面に滲み出て、前記摩擦伝動面に前記可塑剤の膜を形成するものであり、
前記可塑剤は、水に対する親和性があるものであって、前記ベルトの被水時に前記摩擦伝動面の前記膜上の全面に水膜を形成するものであり、
前記ゴム組成物は、前記ゴム成分１００重量部に対して、前記可塑剤の滲み出しを促進させる無機充填剤を６０〜１１０重量部配合して構成され、
プーリ速度とベルト速度との差で示される滑り速度Ｖが０．３ｍ／ｓ以上のときに前記滑り速度Ｖに対する摩擦係数μの変化（ｄμ／ｄｖ）がドライ時及び被水時にゼロ又はプラスになっている摩擦伝動ベルト。
前記摩擦伝動面のプーリに対する摩擦係数μは、滑り速度Ｖが１．０ｍ／ｓまでの範囲において、０．６以下の低摩擦係数である請求項１又は２に記載の摩擦伝動ベルト。
摩擦伝動面が可塑剤を配合したゴム組成物で構成される摩擦伝動ベルトであって、
前記ゴム組成物のゴム成分が、エチレン・α−オレフィンエラストマーであり、
前記可塑剤の溶解度指数が８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2であって、前記可塑剤が摩擦伝動面に滲み出て膜を形成するものあり、
前記可塑剤は水に対する親和性を備える親水基を有する構造であって、前記可塑剤が水に対する親和性を備える親水基を有する分子構造であって、被水時に摩擦伝動面に滲み出た可塑剤の膜上の全面に水膜を形成するものであり、
前記ゴム組成物は、前記エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して、前記可塑剤を１０〜２５重量部、無機充填剤を６０〜１１０重量部配合して構成される請求項１又は２に記載の摩擦伝動ベルト。
前記無機充填剤が、カーボンブラックである請求項４に記載の摩擦伝動ベルト。
前記無機充填剤が、カーボンブラックを含有し、更に金属炭酸塩及び又は金属珪酸塩を含有する請求項４に記載の摩擦伝動ベルト。
前記摩擦伝動ベルトが、Ｖリブドベルトである請求項４から６のいずれかに記載の摩擦伝動ベルト。