JP6007045B2 - 伝動用vベルト - Google Patents
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Description
本発明の伝動用ベルトは、ベルトの長手方向に延びる心線の少なくとも一部と接する接着ゴム層と、この接着ゴム層の一方の面に形成された伸張ゴム層と、前記接着ゴム層の他方の面に形成され、その内周面にベルトの長手方向に沿って所定の間隔をおいて形成された複数の凸部(コグ部)を有し、かつその側面でプーリに摩擦係合する圧縮ゴム層とを備えていればよい。このような伝動用ベルトには、圧縮ゴム層にのみ前記コグ部が形成されたコグドベルト、圧縮ゴム層に加えて、伸張ゴム層の外周面にも同様のコグ部が形成されたダブルコグドベルトが含まれる。コグドベルトは、圧縮ゴム層の側面がプーリと接するVベルト(特に、ベルト走行中に変速比が無段階で変わる変速機に使用される変速ベルト)が好ましい。コグドVベルトとしては、例えば、ローエッジコグドVベルト、ローエッジダブルコグドVベルトなどが挙げられる。
心線は、少なくともその一部が接着ゴム層と接していればよく、接着ゴム層が心線を埋設する形態に限定されず、接着ゴム層と伸張ゴム層との間、接着ゴム層と圧縮ゴム層との間に心線を埋設する形態であってもよい。
伸張ゴム層及び圧縮ゴム層は、いずれも水素化ニトリルゴム及び共架橋剤を含む加硫ゴム組成物で形成されており、後述するゴム硬度、共架橋剤及び補強剤の割合を充足する限り、両層は、同一の加硫ゴム組成物で形成されていてもよく、異なる加硫ゴム組成物で形成されていてもよいが、簡便性や生産性などの点から、両層は同一の加硫ゴム組成物で形成されていてもよい。
水素化ニトリルゴム(HNBR)とは、従来のニトリルゴム(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)の利点である耐油性を維持しつつ、熱老化中の硫黄の再結合反応によるゴム弾性の老化を防ぐため、従来のニトリルゴムが有する不飽和結合(炭素・炭素二重結合)を化学的に水素化することによって、熱老化中の再結合反応の発生を抑制し、耐熱性を改良したゴムである。
本発明では、前記水素化ニトリルゴムと共架橋剤(架橋助剤、又は共加硫剤co-agent)とを組み合わせることにより、水素化ニトリルゴムを架橋し、ベルトの耐久性を向上できる。
伸張ゴム層及び圧縮ゴム層は、ベルトの耐久性を向上させるために、補強剤を含んでいてもよい。補強剤としては、加硫ゴム組成物の補強剤として慣用的に使用される補強剤、例えば、無機材料、高融点樹脂で形成された補強剤などを使用できる。このような補強剤には、短繊維、無機充填剤が含まれる。
伸張ゴム層及び圧縮ゴム層を構成するゴム組成物は、温度170℃、圧力2.0MPaで20分間プレス加硫したとき、ゴム硬度(デュロメータータイプD)が50〜70°であるゴム組成物であり、本発明では、両層の硬度がこの範囲にあるため、高負荷を伝達する用途に用いる場合であっても、ディッシングの発生を抑制でき、屈曲によるロスも小さいため、伝達効率の向上が可能となる。両層の硬度は、好ましくは55〜68°、さらに好ましくは58〜67°(特に60〜65°)程度であってもよい。硬度が小さすぎると、高負荷伝動時のディッシングが発生し、伝達効率が低下し、耐摩耗性も低下する。一方、硬度が大きすぎると、内部発熱が大きく、ベルトの耐屈曲疲労性が低下するために伝達効率が低下し、また心線との接着性が低下により、耐久性が低下する。
伸張ゴム層及び圧縮ゴム層を構成するゴム組成物は、内部発熱が起こりにくく、ディッシングの発生も押さえることができ、ベルトの耐久性が向上できる点から、温度170℃、圧力2.0MPaで20分間プレス加硫したとき、所定の粘弾性[JIS K6394に準じて周波数10Hzで測定された70℃の貯蔵弾性率(E’)及び損失係数(Tanδ)]を有するのが好ましい。
伸張ゴム層及び圧縮ゴム層を形成するための加硫ゴム組成物は、加硫剤又は架橋剤(又は架橋剤系)を含んでいてもよい。
伸張ゴム層及び圧縮ゴム層を形成するための加硫ゴム組成物は、必要に応じて、慣用の添加剤、加硫助剤、加硫促進剤、加硫遅延剤、軟化剤(パラフィンオイル、ナフテン系オイル、プロセスオイルなどのオイル類など)、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、脂肪酸アマイドなど)、老化防止剤(酸化防止剤、熱老化防止剤、屈曲き裂防止材、オゾン劣化防止剤など)、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など)、安定剤(紫外線吸収剤、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、熱安定剤など)、潤滑剤、難燃剤、帯電防止剤などを含んでいてもよい。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。
接着ゴム層も、水素化ニトリルゴム及び共架橋剤を含む加硫ゴム組成物で形成されている。水素化ニトリルゴムとしては、伸張ゴム層及び圧縮ゴム層の項で記載された水素化ニトリルゴムを利用できる。水素化ニトリルゴムは、伸張ゴム層及び圧縮ゴム層の水素化ニトリルゴムと異なっていてもよいが、同一のゴムを使用する場合が多い。
伝動用Vベルトにおいて、補強布を使用する場合、圧縮ゴム層の表面に補強布を積層する形態に限定されず、例えば、伸張ゴム層の表面(接着ゴム層と反対側の面)に補強布を積層してもよく、圧縮ゴム層及び/又は伸張ゴム層に補強層を埋設する形態であってもよい。補強布は、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、必要であれば、前記接着処理、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、圧縮ゴム層及び/又は伸張ゴム層の表面に積層してもよい。
本発明の伝動用ベルトの製造方法は、特に限定されず、各層の積層工程(ベルトスリーブの製造方法)に関しては、慣用の方法を利用できる。
(1)硬度
表1及び2の未加硫の接着ゴム層用シート、圧縮ゴム層用シート及び伸張ゴム層用シートを、温度170℃、時間20分でプレス加硫(圧力2.0MPa)を行い、加硫ゴムシート(長さ100mm、幅100mm、厚み2mm)を作製した。JIS K6253に準じ、加硫ゴムシートを3枚重ね合わせた積層物を試料とし、デュロメータD形硬さ試験機を用いて硬度を測定した。なお、圧縮ゴム層については、表3に示す変速のゴム硬度についてもデュロメータD形硬さ試験機を用いて測定した。
ゴム組成物の加硫物の特性として、70°C温度条件下で、E’及びTanδを測定した。JIS K6394に準じてサンプルを作製した。加硫は、ベルトと同様に加硫温度170°C、加硫時間20分でプレス加硫(圧力2.0MPa)を行った。粘弾性の測定条件は、下記の通りである。
・試験機名:(株)上島製作所製「粘弾性測定装置VR7121」
・試料サイズ:厚み2mm×幅4mm×長さ40mm
・測定温度範囲:−40°C〜150°C
・昇温速度:1℃/分
・初期歪:1%
・動歪:0.5%
・周波数:10Hz
・歪方向:短繊維平行方向
E’及びTanδの測定方法としては、前記試料サイズのサンプルを、粘弾性測定装置のチャック部にチャック間距離15mmとしてチャッキングし、初期歪1%を与えた。次に、−40°Cの雰囲気温度で5分間程度放置し、10Hzの周波数を1.6秒間与えることで0.5%歪を更に与えた。次に、1°Cずつ昇温させ、1°Cにつき0.5%の動歪を与えながら150°C迄昇温させ、70°C時点でのE´及びTanδを求めた。
(1)伝達効率試験
伝達効率試験では、図3にレイアウトを示すように、ローエッジコグドベルト(サイズ:上幅26.7mm、厚さ12.2mm、外周長1023mm)21を、駆動プーリ22がφ72mm、従動プーリ23がφ170mm、軸間距離305mmの2軸に懸架し、駆動側の回転数2,000〜4,000rpm、軸荷重400N、駆動側トルク0〜最大50Nmで変量させ、変速比2.2、室温雰囲気下で各々の駆動プーリの回転数にて従動プーリのトルクを増加させていった際の伝達効率を下記式に基づいて評価した。本試験では駆動プーリの回転数2,000rpmで従動プーリのトルク20N時の伝達効率を求めた。
2時間走行させた後のベルトの外観変化及び寸法変化を測定して、耐久性を評価した。
・試験機:2軸耐久試験機(駆動プーリ:プーリ径82.8mm、従動プーリ:プーリ径165.6mm)
・評価ベルトサイズ:サイズ:上幅26.7mm、厚さ12.2mm、外周長1023mm
・荷重:400N
・変速比:2.2(LOW条件)
・回転数:駆動側4000rpm
・トルク:駆動側20Nm
・雰囲気温度:65℃
HNBR:水素化ニトリルゴム、日本ゼオン(株)製「ゼットポール2020」
MA−Zn含有HNBR:メタクリル酸亜鉛を50質量%含む水素化ニトリルゴム、日本ゼオン(株)製「Zeoforte ZSC2295」
アラミド短繊維:帝人テクノプロダクツ(株)製「テクノーラ」、カット糸、平均繊維長3mm、平均繊維径12μm
カーボンブラック:HAFカーボンブラック、東海カーボン(株)製「シースト3」
老化防止剤:精工化学(株)製「ノンフレックスOD3」
有機過酸化物:1,3−ビス(t−ブチルペルオキシドイソプロピル)ベンゼン、日油(株)製「パーブチルP」
心線:1,000デニールのPET繊維を2×3の撚り構成で、上撚り係数3.0、下撚り係数3.0で緒撚りしたトータルデニール6,000のコードを接着処理した繊維。
(ゴム層の形成)
表1(伸張ゴム層、圧縮ゴム層)及び表2(接着ゴム層)のゴム組成物は、それぞれ、バンバリーミキサーなど公知の方法を用いてゴム練りを行い、この練りゴムをカレンダーロールに通して圧延ゴムシート(伸張ゴム層用シート、圧縮ゴム層用シート、接着ゴム層用シート)を作製した。
モールドに装着したコグ形状のついた加硫ゴム製の内母型の表面に、予め所定厚みの圧縮ゴム層用シートにコグ部を型付け成形したシート状のコグパッドを巻き付けてジョイントした後、下部接着ゴム用シート、心線、上部接着ゴム用シート、そして平坦な伸張ゴム層を順次巻き付けて成形体を作製した。続いて、成形体の表面に、コグ形状のついた加硫ゴム製の外母型とジャケットを被せてモールドを加硫缶に設置し、温度160℃、時間40分、0.9MPaで加硫してベルトスリーブを得た。尚、加硫条件は未加硫の接着ゴム層用シート、圧縮ゴム層用シート及び伸張ゴム層用シートの加硫に類似する条件を選択した。このスリーブをカッターによってV状に切断して変速ベルトに仕上げた。すなわち、図2に示す構造のダブルコグドVベルトを作製した。詳しくは、心線12を埋設した接着ゴム層11の両面に、それぞれ圧縮ゴム層13及び伸張ゴム層14が形成されたローエッジコグドVベルトにおいて、圧縮ゴム層13及び伸張ゴム層14のいずれにも、それぞれコグ部16,17が形成されているベルト(サイズ:上幅26.7mm、厚さ12.2mm、外周長1023mm、圧縮ゴム層のコグ部16の高さ6.0mm及びピッチ10.3mm、伸張ゴム層のコグ部17の高さ2.8mm及びピッチ5.6mm)を作製した。尚、このベルトでは、補強布を伸張ゴム層14及び圧縮ゴム層13の表面に装着していない。
2,12…心線
3,13…圧縮ゴム層
4,14…伸張ゴム層
5…補強布
6,16,17…コグ部
Claims (7)
- ベルトの長手方向に延びる心線の少なくとも一部と接する接着ゴム層と、この接着ゴム層の一方の面に形成された伸張ゴム層と、前記接着ゴム層の他方の面に形成され、その内周面にベルトの長手方向に沿って所定の間隔をおいて形成された複数の凸部を有し、かつその側面でプーリに摩擦係合する圧縮ゴム層とを備えた伝動用ベルトであって、
前記接着ゴム層、前記伸張ゴム層及び前記圧縮ゴム層が、いずれも、エチレン−α−オレフィンエラストマーを含まず、水素化ニトリルゴム及び共架橋剤を含む加硫ゴム組成物で形成されており、
前記伸張ゴム層及び前記圧縮ゴム層のいずれの層も水素化ニトリルゴム及び共架橋剤の合計100質量部に対して15質量部以下の補強剤を含み、
前記伸張ゴム層及び前記圧縮ゴム層において、共架橋剤の割合が水素化ニトリルゴム及び共架橋剤の合計量に対して40〜70質量%であり、前記接着ゴム層において、共架橋剤の割合が水素化ニトリルゴム及び共架橋剤の合計量に対して5〜40質量%であり、前記伸張ゴム層及び前記圧縮ゴム層が、いずれの層においても前記接着ゴム層よりも水素化ニトリルゴムに対する共架橋剤の割合が大きく、
伸張ゴム層及び圧縮ゴム層が、いずれの層においても接着ゴム層よりも大きいゴム硬度を有する伝動用ベルト。 - 伸張ゴム層及び圧縮ゴム層が、いずれの層においても接着ゴム層よりも6〜30°高いゴム硬度を有する請求項1記載の伝動用ベルト。
- 伸張ゴム層及び圧縮ゴム層が、いずれの層においても接着ゴム層よりも7〜28°高いゴム硬度を有する請求項1又は2記載の伝動用ベルト。
- 共架橋剤が複数のラジカル重合性基を有する請求項1〜3のいずれかに記載の伝動用ベルト。
- 共架橋剤が不飽和カルボン酸金属塩である請求項1〜4のいずれかに記載の伝動用ベルト。
- 伸張ゴム層及び圧縮ゴム層のいずれの層も、温度170℃、圧力2.0MPaで20分間プレス加硫したとき、JIS K6394に準じて周波数10Hzで測定された70℃の貯蔵弾性率(E’)が200〜300MPaであり、かつ損失係数(Tanδ)が0.05〜0.2である加硫ゴム組成物で形成されている請求項1〜5のいずれかに記載の伝動用ベルト。
- 伸張ゴム層及び圧縮ゴム層のいずれの層も水素化ニトリルゴム及び共架橋剤の合計100質量部に対して1〜10質量部の補強剤を含み、かつ前記補強剤が短繊維及び無機充填剤を含む請求項1〜6のいずれかに記載の伝動用ベルト。
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