JP4942767B2 - 騒音特性の改良されたｖリブドベルト - Google Patents

Description

本発明は、耐引張荷重要素を埋め込まれたエラストマー材料のＶリブドベルトに関し、これは、Ｖリブドベルトの少なくとも一方の側に長さ方向に延在するとともに熱可塑成形法によって成形された実質的に楔形状の横断面のリブを有し、そしてその第一の側には、２種の異なった糸を含むたて編みの編織布の層を有している。

米国特許第３９８１２０６Ａ号明細書には、二つの側に延伸させることが可能であり、編みフィラメントを含む編織布を、成形プロセスの際に表面中に加硫させたＶリブドベルトの記載があり、使用される編織布は、相互に撚り合わせた弾性ポリウレタン（この場合、商品名スパンデックス（Ｓｐａｎｄｅｘ）（エラスタンとも呼ばれる）、ドルラスタン（Ｄｏｒｌａｓｔａｎ）、ライクラ（Ｌｙｃｒａ））とポリアミドのフィラメントからなる混繊糸を含んでいる。米国特許第４０２７５４５号明細書においては、そのようなＶリブドベルトの適用についての詳細が具体的に示され、それらのベルトの具体的な設定法が記載されている。

それらの構成のベルトは、これまでに市場でその地位を確立できていないが、その理由は、ポリアミドフィラメントの周りにエラスタンフィラメントを撚り合わせることによって形成される組合せフィラメントに耐久性がなく、破断されるからである。二つの材料を互いに撚り合わせると、その全体の織物形成物が破断されやすく、そのようなベルトは多くの場合、モーターにおける動的運転条件下では急速に破損する。

具体的には、その文献において使用された図面上の好ましいタイプの編みは、すぐに破断されるために、成功であるとの実証は得られなかった。

米国特許第４１６９３９３号明細書に開示されている教示は、３軸編み布を使用することによってこの欠点を克服しようとするものであるが、この手段によっても、動的な耐久性に乏しいために、市場でその地位を確立することは不可能である。

ドライブベルトの表面上にたて編み布を使用することは、すでに公知である。米国特許第３７２４２８４号明細書には、ジャケット付きのＶベルトの記載があるが、その表面は２種の異なった糸を含むたて編みの織物層で覆われており、その織物層は熱処理にかけることによって、所定の構造依存性の伸長に設定される。このタイプの非弾性材料の布は、ジャケット付きのＶベルトに好適であり、そのようなベルトの製造コストがそれほど高くない場合においても、そのようなベルトは成功することが判った。

しかしながら、Ｖリブドベルトの中でそのような織物層を使用することは、これまでに可能になっていない。織物層の伸長は、その織物層の構成のみによって得られる。したがって、これらの織物層の場合においては、製造の際のリブの形成のための一つの方向への伸長性と、運転の際の連続的な動的荷重のための他の方向への伸長性とを同時に得ることはできない。

米国特許第４４６４１５３号明細書には、織物層、たとえば織布で覆うことによって、Ｖベルトを完全に包み込むという教示が開示されている。経験的に判ることであるが、このようなジャケット付きのＶベルトの上の覆いは、布においてはるかに大きな伸長が起きるために、Ｖリブドベルトの上に留まってはいない。

ベルト表面の耐久性とは別に、今日では、騒音特性が同様に大きな重要事項となっている。たて編み布の表面が粗いために、運転の際に望ましくない騒音の発生が起こりうる。

欧州特許第６６２５７１号明細書には、組合せ手段によって摩擦係数を低下させるためにベルト表面をコーティングすることが開示されているが、そこでは、境界層を使用せずに、フルオロポリマーをマトリックス材料の中に組み入れる。しかしながら、境界層を使用しないこの組み込み法は、技術的に高度に複雑であり、境界層たとえばポリウレタンにより得られるキャリヤー材料の中に組み入れられたフルオロポリマーからなる材料ほどの良好な騒音低減は与えなかった。

欧州特許第１０８８１７７号明細書には、織布が、架橋されたマトリックスを含む摩耗低減材料を用いて一方の側を処理され、摺動体を備えるようにした方法が開示されている。しかしながら、この方法は、コーティングを完全に通過させない織布にのみ適用することができる。その一方で、たて編み布をこの方法で処理することは不可能である。むしろ、たて編み布を用いたベルトは後処理をしなければならないが、その理由は、さもないとそのたて編み布がベルトから剥がれることになるからである。

本発明は、上述の不利な点を回避しながらも、騒音の発生を抑制すると同時に長い実用寿命を与える、冒頭に記載したタイプのＶリブドベルトを提供するという目的に基づくものである。

この目的は、５％伸長時で５Ｎ／１０００ｄｔｅｘより高い弾性率を有するフィラメントからなる第一の糸と、５％伸長時で２ｃＮ／１０００ｄｔｅｘより低い弾性率を有するフィラメントからなる第二の糸とから構成されるたて編み布によって達成されるが、その第一の糸および第二の糸はそれぞれ、凝集した（ｚｕｓａｍｍｅｎｈａｅｎｇｅｎｄｅｓ）網状組織を形成し、それらの糸が互いに撚り合わせられていない。

その伸長が編み布の構成に依存していない、そのような弾性のあるたて編み布によって、Ｖリブドベルトを良好に成形することが可能となる。それらの本発明によるＶリブドベルトは、モーターにおける運転での長期の耐久性能値と共に、低い騒音発生をもたらす。意外にも、それらのベルトは、新品の状態および比較的長い実用寿命の後のいずれにおいても、それらの良好な騒音特性を保持している。その一方が弾性を有し他方が弾性を有さない２種の糸のために、たて編み布の良好な加工性が得られる。

本発明の一つの発展形態においては、その第一の糸と第二の糸は、少なくとも部分的には共にループの中に入っている。

この実施形態は、それらの糸のそれぞれの凝集した網状組織が組み合わさって、より良好な加工性が得られるという利点を有している。それらの糸が少なくとも部分的には共通のループの中に入っているにもかかわらず、それらは互いに独立した網状組織を形成しているという事実は、それらの網状組織の一方だけがたとえば摩耗によって破壊されたとしても、そのたて編み布が依然として安定で、使用に耐えるということを意味している。

本発明のさらなる実施形態においては、その第一の糸がポリアミドフィラメントで構成される。

ポリアミドは、良好な引張強さを有し、それと同時に良好な伸長性も有する。

本発明のさらなる実施形態においては、その第一の糸が、２０〜６０ｄｔｅｘのデニール（番手、Ｔｉｔｅｒ）を有するポリアミド６である。

そのようなポリアミドは、この用途には特によく適した引張強さと同時に、良好な伸長性を有する。

本発明のさらなる実施形態においては、その第一の糸がポリエステルフィラメントで構成される。

ポリエステルは、Ｖリブドベルトの加硫の際に起きる温度に対して特に良好な抵抗性を有し、かつ周囲のエラストマーマトリックスに対する良好な接着性を有している。

本発明のさらなる実施形態においては、その第二の糸が弾性ポリウレタンである。

弾性材料として、弾性ポリウレタンは、製造の際にＶリブドベルトのリブを成形するのに特に適している。

本発明のさらなる実施形態においては、その第二の糸が、２０〜６ｄｔｅｘの総合デニール（総合番手、Ｇｅｓａｍｔｔｉｔｅｒ）を有するエラスタンである。

このタイプの糸は、Ｖリブドベルトの加工性および騒音発生に対して、特に有利であることが見出された。

本発明のさらなる実施形態においては、そのたて編み布は、下記のパターン、すなわち
＊ガイドバー１、弾性糸で、シーケンス１−０−１／１−２−１のクローズド平織、および
＊ガイドバー２、非弾性糸で、シーケンス２−３−２／１−０−１のクローズドトリコット織、
をベースとして、２本のガイドバーを用いて編まれる。

本発明のさらなる実施形態においては、そのたて編み布は、カウンターノーテーション構成（ｇｅｇｅｎｌｅｇｉｇｅｒ Ｋｏｎｓｔｒｕｋｔｉｏｎ）である。

この構成をベースとしたたて編み布を使用することによって、Ｖリブドベルトを運転する際の騒音発生の抑制を特に良好に達成することが可能である。この場合、４種の配置が可能となる、すなわち、糸１または糸２が、外側で、ベルトの方向と同じ方向の編み方向であるか、あるいはベルトの方向に垂直な編み方向であるかである。それら４種の組合せの中で、編み方向における配置が、経済的であるだけではなく、動的な耐久性の面においても好ましいということが判った。外側に位置しているポリアミド繊維は、網状組織を摩耗からよりよく保護する。編み方向と直角の方向に配置された織物は、ベルトの頂部のところで、長い糸がリブの方向に並び、早期に動的に破断されるという難点がある。編み方向に並んだ布は動的な挙動がより良好であるが、その理由は、糸の極めて短い部分だけがベルトの方向に延在し、そのために、たて編み布が動的に一段と安定となる。この場合、カウンターノーテーション中での構成は、加工の際にたて編み布のゆがみが少ないという利点を有している。

本発明により仕上げたＶリブドベルトの場合、運転の際にまずエラスタン層の変形が起きるが、この層は騒音抑制層として、ポリアミド網状組織の残りの部分の間に均質に存在している。次いで、ベルトの寿命の最後には、ポリアミド網状組織の凝集性が失われてくる。しかしながら、この場合においてさえ、ベルトは騒音がない状態にとどまっているが、その理由は、エラスタンとポリマーまたはポリエステルとの組合せを含むループが、ゴムマトリックスの中深くに存在しているからである。ポリアミドおよびエラスタンの構造は、そのＶリブドベルトの寿命の最後にいたるまで保持され、そのため試験したモーターの実質上全部で、キーキーという騒音はまったく発生しなかった。

本発明の発展形態において、騒音抑制減摩コーティングをたて編み布に適用する。

本発明のさらなる実施形態においては、騒音抑制減摩コーティングは、可撓性のキャリヤー層と摺動体とから構成される。

本発明のさらなる実施形態においては、可撓性のキャリヤー層が主としてポリウレタンからなる。

本発明のさらなる実施形態においては、その摺動体はフッ素含有ポリマーからなる。

本発明のさらなる実施形態においては、その摺動体はＰＴＦＥからなる。

個々の適用場面においては、上述のたて編み布を使用した場合でも、全ての気象条件および湿度条件下で高いレベルの無騒音を確保することはできないという可能性はある。それらの場合、Ｖリブドベルトに、編織布の表面上に騒音抑制減摩コーティングを施してもよい。この場合は特に、ポリウレタンと潤滑剤、好ましくはフルオロポリマーとの複合層を用いてベルトを処理すると特に有利であることが判った。ポリアミド布だけでの布でカバーした場合に比較して、この場合は、カバー手段のポリウレタンを布からのエラスタンのポリウレタンと確実に組み合わせてあるので、キーキーという騒音のない状態が、そのベルトの寿命が終わるまで驚く程長い間続く。それは、エラスタンを用いない布でカバーした場合に達成できる長さの数倍もの長さである。

本発明のさらなる実施形態においては、その騒音抑制減摩コーティングが、たて編み布またはエラストマー材料の色とは異なった色で製造される。

通常の慣用的な黒色ないしは黒灰色の構成との色の差によって、その布の摩耗状態を表示することが可能となる。異なった色が認められている間は、まだ使用することが可能であるが、エラストマー混合物または織物の下地色が素通しになってきたら、そのベルトの交換を考えなければならない。

本発明の発展形態においては、そのＶリブドベルトは、その第一の側とは反対の第二の側に、同様にＶリブドベルトの長さ方向に延在する、実質的に楔形状の横断面のリブを有しており、そのリブは、Ｖリブドベルトのエラストマー材料から、機械加工、特に研削によって形成される。

そのようなベルトは、ドライブトレインの幾何学的条件のために、Ｖリブドベルトの裏側で駆動しなければならない他のユニットの低騒音駆動にも効果的に使用することができる。この場合、色の差を、両側のリブ面での特徴を区別するのに役立たせることができる。リブが異なればその性質も異なるので、Ｖリブドベルトをいかに適合させるかが重要となる。従来の両面Ｖリブドベルトの場合には、成形された側と基準側とを目視で互いに区別することは極めて困難である。したがって、色の差を、区別のための特徴として有利に使用することができる。

本発明の発展形態においては、たて編み布の層はフロック層を有する。

本発明のさらなる実施形態においては、フロック層が綿フロックで形成される。

本発明のさらなる実施形態においては、フロック層がポリイミドフロックで形成される。

本発明のさらなる実施形態においては、フロック層がアラミドフロックで形成される。

本発明のさらなる実施形態においては、フロック層がビスコースフロックで形成される。

特別に厳しい適用条件下、たとえば運転に極端なむらがあったり、組立上の理由からベルトの雨水保護がなかったりした場合に、特に大量の水の影響下での騒音の発生を防止する必要がありうる。この目的のためには、Ｖリブドベルトのリブ側にフロック加工を実施するのが特に好ましいことが判った。従来のＶリブドベルトとは対照的に、織物の性質が原因で粗表面によってフロック層が摩損されることが、完全に防止される。平滑ゴム表面上にフロック層を有すると、織物を使用しない表面の場合に望ましくない条件では起きるような、平滑な金属シーブがフロックベースを破壊したりフロックを完全に摩損させたりすることが、もはや不可能となる。

測定結果から、織物でカバーされると同時にフロック加工されたベルトを用いると、第一に、そのベルトの寿命の最後であってさえも、最も好ましくない気象条件下においても、もはや騒音が発生しないということが判る。

本発明の発展形態においては、そのたて編み布が導電性を有する。

本発明のさらなる実施形態においては、そのたて編み布が、蒸着金属の導電性表面コーティングを有する。

本発明のさらなる実施形態においては、そのたて編み布が、導電性コーティングされた糸で構成される。

本発明のさらなる実施形態においては、そのたて編み布糸が、金属で蒸気コーティングされる。

本発明のさらなる実施形態においては、そのたて編み布糸が、銀で蒸気コーティングされる。

ほとんどのＶリブドベルトは、静電荷を防止するために導電性を有していなければならない。可能な最も簡単でかつ最も安価な方法は、ベースとしてそれ自体が導電性であるエラストマー混合物を使用し、その表面が完全に加硫されるより前に、エラストマー層の中に浸透することが可能となるような、相応の加硫プログラムを選択するものである。しかしながら、この手段では騒音が発生する可能性がある。さらに、この方法はすべての場合に可能である訳ではないが、その理由は、その他のベルトの性質、たとえばベルトの運転中に必要とされる低い熱の蓄積が、導電性のエラストマー混合物を選択すると達成できなくなるからである。そのような場合には、織物層に導電コーティングを適用するのが好ましい。

さらなる可能性としては、蒸着またはその他の方法によって、導電層を有する織物を得る方法がある。銀の層によって最良の結果が得られる。このために二つの方法が存在するが、それはすなわち、加工する前に仕上がった編み織物を蒸着または処理するか、あるいは金属処理したフィラメントから編み布を直接製造するかのいずれかである。そのためにシートの形状の織物を前処理するコストの高い方法は、よりコストの低いフィラメント処理法に取って代わられる可能性がある。

以下において図面に基づいて、本発明をさらに詳しく説明する。

図１において、埋め込まれた耐引張荷重要素３を含むエラストマー混合物２から構成されたＶリブドベルト１の一部を、基本図で示した。そのＶリブドベルト１は、その第一の側に、Ｖリブドベルト１の長さ方向に配列され、製造の際に加硫によって成形された楔形状のリブ５を有している。その反対側に配列されたリブ６は、Ｖリブドベルト１を完全に加硫させた後に、エラストマー材料２から研削により形成される。全体としての明確さを与える目的で、ここではいずれの場合も３本の隣接したリブしか示していないが、Ｖリブドベルト１にはさらなるリブがあってよい。リブ５は、たて編み布７の織物層を有しているが、それは減摩コーティング８を備えている。リブ５はさらに、その表面上にフロック層９を有しており、それがリブ６の基底部１０にまで届いている。減摩コーティング８またはフロック層９のいずれかが、Ｖリブドベルト１のたて編み布７の表面全体で、たて編み布の層７に適用されている。たて編み布の層７が、リブ５の表面全体を覆っている。ここに示したものは単に基本図であるので、たて編み布の層７、減摩コーティング８、およびフロック層９の詳細のみをそれぞれ示している。

図２においては、たて編み布の層７の部分的な詳細を、基本平面図で示している。たて編み布の層７は、エラスタンの第一の糸１２とポリアミドの第二の糸１３とから編まれている。この図において、編み方向１４は、図面の下端から図面の上端まで延在しており、リブ（ここでは図示せず）の延在している方向とは平行になっている。この図においては、第一の糸１２が、クローズド平織の中にシーケンス１−０−１／１−２−１の編みパターンをベースとして編み込まれており、第二の糸１３が、クローズドトリコット織の中にシーケンス２−３−２／１−０−１の編みパターンをベースとして編み込まれていることがわかる。編み布は、過酸化物架橋されたエチレンプロピレンゴムのエラストマー混合物（図示せず）の中に埋め込まれている。たて編み布７のループ１５の中すべてにおいて、糸１２および１３の両方が互いに編み込まれている。しかしながら、それぞれの糸１２および１３がそれら自体で、他とは独立して存在する、閉じた網状組織を形成している。

両面Ｖリブドベルトの一部分の基本斜視図である。 本発明によるたて編み布の基本図である。

符号の説明

１ Ｖリブドベルト
２ エラストマー混合物
３ 耐引張荷重要素
５ 加硫により形成されたリブ
６ 研削により形成されたリブ
７ たて編み布の層
８ 減摩コーティング
９ フロック層
１０ リブ５の基底部
１２ 第一の糸
１３ 第二の糸
１４ 編み方向
１５ ループ

Claims (26)

1. 耐引張荷重要素（３）を埋め込まれたエラストマー材料（２）のＶリブドベルト（１）であって、前記Ｖリブドベルト（１）の少なくとも一方の側に長さ方向に延在するとともに熱可塑成形法により成形された実質的に楔形状の横断面のリブ（５）を有し、この第一の側に、２種の異なった糸（１２、１３）を含むたて編みの編織布の層（７）を有する、Ｖリブドベルト（１）において、
   前記たて編み布（７）が、５％伸長時で５Ｎ／１０００ｄｔｅｘより高い率を有するフィラメントからなる第一の糸（１２）と、５％伸長時で２ｃＮ／１０００ｄｔｅｘより低い率を有するフィラメントからなる第二の糸（１３）とで構成され、前記第一の糸（１２）および前記第二の糸（１３）がそれぞれ、凝集した網状組織を形成し、前記糸（１２、１３）が相互に撚り合わせられていないことを特徴とする、Ｖリブドベルト（１）。
2. 前記第一の糸（１２）および前記第二の糸（１３）が、少なくとも部分的には共にループ（１５）の中に入っていることを特徴とする、請求項１に記載のＶリブドベルト（１）。
3. 前記第一の糸（１２）がポリアミドフィラメントで構成されることを特徴とする、請求項１または２に記載のＶリブドベルト（１）。
4. 前記第一の糸（１２）が、２０〜６０ｄｔｅｘの番手を有するポリアミド６であることを特徴とする、請求項３に記載のＶリブドベルト（１）。
5. 前記第一の糸（１２）がポリエステルフィラメントで構成されることを特徴とする、請求項１または２に記載のＶリブドベルト（１）。
6. 前記第二の糸（１３）が弾性ポリウレタンであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＶリブドベルト（１）。
7. 前記第二の糸（１３）が、２０〜６ｄｔｅｘの総合番手を有するエラスタンであることを特徴とする、請求項６に記載のＶリブドベルト。
8. 前記たて編み布（７）が、下記のパターン、すなわち
   ＊ガイドバー１、弾性糸で、シーケンス１−０−１／１−２−１のクローズド平織、および
   ＊ガイドバー２、非弾性糸（１３）で、シーケンス２−３−２／１−０−１のクローズドトリコット織、
   をベースとして、２本のガイドバーを用いて編まれることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のＶリブドベルト（１）。
9. 前記たて編み布（７）がカウンターノーテーションで構成されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のＶリブドベルト（１）。
10. 騒音抑制減摩コーティング（８）が前記たて編み布（７）に適用されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のＶリブドベルト（１）。
11. 前記騒音抑制減摩コーティング（８）が可撓性のキャリヤー層および摺動体で構成されることを特徴とする、請求項１０に記載のＶリブドベルト（１）。
12. 前記可撓性のキャリヤー層が主としてポリウレタンからなることを特徴とする、請求項１１に記載のＶリブドベルト（１）。
13. 前記摺動体がフッ素含有ポリマーからなることを特徴とする、請求項１１に記載のＶリブドベルト（１）。
14. 前記摺動体がＰＴＦＥからなることを特徴とする、請求項１１に記載のＶリブドベルト（１）。
15. 騒音抑制減摩コーティング（８）がたて編み布（７）またはエラストマー材料（２）の色とは異なる色で製造されることを特徴とする、請求項１０に記載のＶリブドベルト（１）。
16. 前記Ｖリブドベルト（１）が、前記第一の側とは反対側のそれらの第二の側にＶリブドベルト（１）の長さ方向に延在する実質的に楔形状の横断面のリブ（６）を有し、そのリブが前記Ｖリブドベルト（１）のエラストマー材料から、機械加工、特に研削加工によって形成されることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のＶリブドベルト（１）。
17. たて編み布の層（７）がフロック層を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のＶリブドベルト（１）。
18. 前記フロック層（９）が綿フロックから形成されることを特徴とする、請求項１７に記載のＶリブドベルト（１）。
19. 前記フロック層（９）がポリイミドフロックから形成されることを特徴とする、請求項１７に記載のＶリブドベルト（１）。
20. 前記フロック層（９）がアラミドフロックから形成されることを特徴とする、請求項１７に記載のＶリブドベルト（１）。
21. 前記フロック層（９）がビスコースフロックから形成されることを特徴とする、請求項１７に記載のＶリブドベルト（１）。
22. 前記たて編み布（７）が導電性であることを特徴とする、請求項１〜２１のいずれか一項に記載のＶリブドベルト（１）。
23. 前記たて編み布が蒸着金属の導電性表面コーティングを有することを特徴とする、請求項２２に記載のＶリブドベルト（１）。
24. 前記たて編み布（７）が導電的にコーティングされた糸（１２、１３）で構成されることを特徴とする、請求項２２に記載のＶリブドベルト（１）。
25. 前記導電性の糸（１２、１３）が金属で蒸気コーティングされることを特徴とする、請求項２４に記載のＶリブドベルト（１）。
26. 前記導電性の糸（１２、１３）が銀で蒸気コーティングされることを特徴とする、請求項２５に記載のＶリブドベルト（１）。

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