JP6177198B2 - Toothed belt - Google Patents

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Description

本発明は、歯付きベルトに関し、特に歯付きベルトの心線の屈曲疲労性を向上させた歯付きベルトに関する。   The present invention relates to a toothed belt, and more particularly to a toothed belt having improved bending fatigue resistance of a core wire of the toothed belt.

歯付きベルトは、帆布、心線、ゴムからなる。歯付きベルトの心線は、歯付きベルトを走行させた際に屈曲応力を受けるため、屈曲による強度の低下が大きい。このため細幅の歯付きベルトを走行させるとベルトの強度が低下して、歯付きベルトが切断する可能性がある。これは、歯付きベルトの屈曲により心線を構成する糸の結束が緩んで心線の断面が扁平になり、歯付きベルトに水や油が付着する環境下において、ベルトに浸み込んだ水や油が扁平になった心線内部に浸み込むと、心線が膨潤して心線の組織が壊れることによる。   The toothed belt is made of canvas, cord, and rubber. Since the core wire of the toothed belt is subjected to bending stress when the toothed belt is run, the strength is greatly reduced by bending. For this reason, when a narrow toothed belt is run, the strength of the belt decreases, and the toothed belt may be cut. This is because water infiltrated into the belt in an environment where water or oil adheres to the toothed belt due to loosening of the binding of the thread constituting the core due to the bending of the toothed belt, and the cross section of the core becomes flat. When the oil penetrates into the flattened core wire, the core wire swells and the tissue of the core wire breaks.

歯付きベルトのベルト強度を上げて歯付きベルトの切断を防止するためには、例えば、心線を太くする方法がある。しかし、心線を太くすると帆布/ゴム間の接着性を確保するため、歯付きベルトの横断面において、単位ベルト幅当りの心線本数が減らして、隣り合う心線間にある程度ゴムを介在させる必要があり、思うほどベルト強度が上げることが出来ず、また心線を大径にすることで歯付きベルトのPLD(Pitch Line Differential)が高くなりプーリとの噛み合いが悪化し、歯付きベルトの耐久性を低下させるので歯付きベルトを細幅化できない。また、歯付きベルトのベルト強度を上げるために、心線として引張強度の高いSガラス、アラミド、カーボン等の繊維を用いることも行われている。しかし、この場合においても、心線を構成する糸の結束が緩んで、心線が扁平になり、糸を構成する繊維の個々のフィラメントに作用する引張応力の大きさが不均一になり、更に水や油が付着する環境ではベルトに浸み込んだ水や油が扁平になった心線内部に浸み込み、繊維フィラメントを劣化させるため、過大な引張応力がかかる繊維フィラメントの箇所から組織が壊れる。このため心線の屈曲低下が大きく、歯付きベルトを細幅化できない。このように、歯付きベルトの心線の屈曲疲労性を向上させて、歯付きベルトの細幅化を図ることは難しい。   In order to increase the belt strength of the toothed belt and prevent the toothed belt from being cut, for example, there is a method of thickening the core. However, if the core is thickened, in order to ensure the adhesion between canvas and rubber, the number of cores per unit belt width is reduced in the cross section of the toothed belt, and some rubber is interposed between adjacent cores. The belt strength cannot be increased as much as expected, and the PLD (Pitch Line Differential) of the toothed belt is increased by increasing the diameter of the cord, and the meshing with the pulley is deteriorated. Since the durability is lowered, the toothed belt cannot be narrowed. Further, in order to increase the belt strength of the toothed belt, fibers such as S glass, aramid, and carbon having high tensile strength are also used as the core wire. However, even in this case, the binding of the yarn constituting the core wire is loosened, the core wire becomes flat, the magnitude of the tensile stress acting on the individual filaments of the fiber constituting the yarn becomes non-uniform, and In an environment where water or oil adheres, the water or oil that has soaked into the belt penetrates into the flat core wire and degrades the fiber filament, so that the structure of the fiber filament is subject to excessive tensile stress. Break. For this reason, the bending reduction of the core wire is large, and the toothed belt cannot be narrowed. As described above, it is difficult to improve the bending fatigue property of the core wire of the toothed belt and reduce the width of the toothed belt.

そこで、心線の芯繊維の周囲に、補強として子縄を複数配置して共に撚って得られた、ハイブリッドの心線が知られている(特許文献1、2参照)。   Then, the hybrid core wire obtained by arranging a plurality of strands as reinforcement around the core fiber of the core wire and twisting them together is known (see Patent Documents 1 and 2).

特開2004−11076号公報JP 2004-11076 A 特開2003−278047号公報JP 2003-278047 A

しかしながら、ハイブリッドの心線でも芯繊維の補強が不十分であり、歯付きベルトの厚み方向に応力がかかると、芯繊維の補強の弱い箇所の組織から破壊されて心線の強度が低下することがある。このため、心線の屈曲低下を十分に改善することができず、歯付きベルトを細幅化できない。   However, even in the case of the hybrid core wire, the core fiber is not sufficiently reinforced, and if stress is applied in the thickness direction of the toothed belt, the strength of the core wire is reduced because the core fiber is broken from the weakly reinforced tissue. There is. For this reason, the bending reduction of the core wire cannot be sufficiently improved, and the toothed belt cannot be narrowed.

そこで、本発明は、水や油が付着する環境においても心線の屈曲疲労性が向上され、ベルト細幅化が可能である歯付きベルトを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a toothed belt that can improve the bending fatigue property of the core wire even in an environment where water or oil adheres and can reduce the belt width.

本発明に係る歯付きベルトは、心線を備え、心線は、中央に配置された芯糸と、芯糸の外周面の全面を覆うことにより芯糸を固定する鞘糸を備え、歯付きベルトの横断面において、心線間の間隔が心線の直径の40%以下であることを特徴とする。   The toothed belt according to the present invention includes a core wire, the core wire includes a core yarn disposed in the center, and a sheath yarn that fixes the core yarn by covering the entire outer peripheral surface of the core yarn, and is toothed. In the cross section of the belt, the distance between the core wires is 40% or less of the diameter of the core wires.

鞘糸により芯糸の外周面の全面が覆われているため、芯糸周り全てが固められ、芯糸の補強の弱い箇所がない。このため、歯付きベルトが屈曲応力を受けた場合であっても、芯糸の断面の変形が抑制されて芯糸の真円形状が維持され、水や油が付着する環境での心線の屈曲疲労性が向上し、歯付きベルトの細幅化が可能となる。   Since the entire outer peripheral surface of the core yarn is covered with the sheath yarn, the entire periphery of the core yarn is hardened, and there is no portion where the reinforcement of the core yarn is weak. For this reason, even when the toothed belt is subjected to bending stress, the deformation of the cross-section of the core yarn is suppressed, the perfect circular shape of the core yarn is maintained, and the core wire in an environment where water or oil adheres Bending fatigue is improved, and the toothed belt can be narrowed.

芯糸はカーボン繊維束、鞘糸はガラス繊維束であり、カーボン繊維束は、カーボン繊維束の周囲に配置されたガラス繊維束と共に撚糸されることにより固定されることが好ましい。この構成により、芯糸であるカーボン繊維束が鞘糸であるガラス繊維束により結束されて固定され、芯糸の補強の弱い箇所がない。このため、心線に屈曲応力がかかった場合においても、芯糸の断面の変形が抑制され、芯糸を構成するカーボン繊維束の各カーボン繊維フィラメントに応力が均一にかかる。そのため、水や油が付着する環境でも心線の芯糸の断面の変形が抑制され、芯糸内部への水や油の浸み込みが少なく、芯糸の組織の破壊が抑制されるので、屈曲疲労性が向上し、歯付きベルトの細幅化が可能となる。   The core yarn is a carbon fiber bundle, the sheath yarn is a glass fiber bundle, and the carbon fiber bundle is preferably fixed by twisting together with the glass fiber bundle arranged around the carbon fiber bundle. With this configuration, the carbon fiber bundle that is the core yarn is bound and fixed by the glass fiber bundle that is the sheath yarn, and there is no portion where the reinforcement of the core yarn is weak. For this reason, even when bending stress is applied to the core wire, deformation of the cross-section of the core yarn is suppressed, and stress is uniformly applied to each carbon fiber filament of the carbon fiber bundle constituting the core yarn. Therefore, the deformation of the cross-section of the core yarn of the core wire is suppressed even in an environment where water or oil adheres, so that the penetration of water or oil into the core yarn is less, and the destruction of the core yarn structure is suppressed. Bending fatigue is improved, and the toothed belt can be narrowed.

ガラス繊維束は、接着剤によってカーボン繊維束の外周面に固定されることが好ましい。この場合には、ガラス繊維束によるカーボン繊維束の結束が維持され、更に芯糸の断面の変形が抑制されて芯糸の真円形状が維持されると共に、マトリックスゴムであるベルト本体との接着性を高めることができる。   The glass fiber bundle is preferably fixed to the outer peripheral surface of the carbon fiber bundle by an adhesive. In this case, the binding of the carbon fiber bundle by the glass fiber bundle is maintained, the deformation of the cross section of the core yarn is suppressed, and the perfect shape of the core yarn is maintained. Can increase the sex.

鞘糸は、ナイロン繊維、芳香族ナイロン繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、ポリエステル繊維、芳香族ポリエステル繊維、PPS繊維、ポリイミド繊維、フッ素繊維、シリカ繊維、PEEK繊維、PVA繊維、PE繊維及びPBO繊維からなる群から選ばれるいずれかの繊維束であることが好ましい。   The sheath yarn is made of nylon fiber, aromatic nylon fiber, glass fiber, carbon fiber, polyester fiber, aromatic polyester fiber, PPS fiber, polyimide fiber, fluorine fiber, silica fiber, PEEK fiber, PVA fiber, PE fiber and PBO fiber. It is preferably any fiber bundle selected from the group consisting of

また、本発明に係る芯糸は、カーボン繊維束であり、カーボン繊維束は、外周面に鞘糸が巻きつけられることにより固定される構成でも構わない。この場合にも、芯糸であるカーボン繊維束が鞘糸であるガラス繊維束により結束されて固定され、芯糸の補強の弱い箇所がない。このため、心線に屈曲応力がかかった場合においても、芯糸の断面の変形が抑制されて芯糸の真円形状が維持され、芯糸を構成するカーボン繊維束の各繊維フィラメントに応力が均一にかかる。このため水や油が付着する環境においても、芯糸内部への水や油の浸み込みが少なく、心線の屈曲疲労性が向上し、歯付きベルトの細幅化が可能となる。   Further, the core yarn according to the present invention is a carbon fiber bundle, and the carbon fiber bundle may be configured to be fixed by winding a sheath yarn around the outer peripheral surface. Also in this case, the carbon fiber bundle that is the core yarn is bound and fixed by the glass fiber bundle that is the sheath yarn, and there is no portion where the reinforcement of the core yarn is weak. For this reason, even when a bending stress is applied to the core wire, the deformation of the cross-section of the core yarn is suppressed, the perfect circular shape of the core yarn is maintained, and stress is applied to each fiber filament of the carbon fiber bundle constituting the core yarn. Take evenly. For this reason, even in an environment where water or oil adheres, the penetration of water or oil into the core yarn is less, the bending fatigue of the core wire is improved, and the toothed belt can be made narrower.

更に、本発明に係る心線を備える歯付きベルトは、歯布と背布を備え、心線が、歯布と背布によって挟まれることにより固定され、歯付きベルトの横断面において、心線間の間隔が心線の直径の40%以下である構成でも構わない。この構成では、歯付きベルトの厚み方向において心線が歯布と背布とによって固定されるため、歯付きベルトが屈曲応力を受けた場合であっても、心線の断面の変形が抑制されて心線の組織の破壊が防止される。このため水や油が付着する環境においても心線の屈曲疲労性が改善され、歯付きベルトの細幅化が可能となる。   Furthermore, the toothed belt provided with the core wire according to the present invention includes a tooth cloth and a back cloth, and the core wire is fixed by being sandwiched between the tooth cloth and the back cloth. A configuration in which the interval between them is 40% or less of the diameter of the core wire may be employed. In this configuration, since the core wire is fixed by the tooth cloth and the back cloth in the thickness direction of the toothed belt, the deformation of the cross section of the core wire is suppressed even when the toothed belt is subjected to bending stress. This prevents destruction of the core tissue. For this reason, the bending fatigue property of the core wire is improved even in an environment where water or oil adheres, and the toothed belt can be narrowed.

本発明によれば、水や油が付着する環境での心線の屈曲疲労性が向上され、ベルト細幅化が可能である歯付きベルトを提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the toothed belt which the bending fatigue property of the core wire in the environment to which water or oil adheres is improved, and a belt can be narrowed.

本発明の第1の実施形態に係る歯付きベルトの断面の一部を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a part of cross section of the toothed belt which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る歯付きベルトの断面の一部を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a part of cross section of the toothed belt which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. ベルト走行試験1の走行試験装置の説明図である。It is explanatory drawing of the running test apparatus of the belt running test 1. FIG. ベルト走行試験1の結果を示すグラフである。3 is a graph showing the results of a belt running test 1. ベルト走行試験1の結果を示すグラフである。3 is a graph showing the results of a belt running test 1. ベルト折り曲げ試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of a belt bending test.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る歯付きベルトの歯底断面の一部を示す説明図である。歯付きベルト10は、無端状に形成されて、例えば内燃機関等において、従動及び原動プーリ(図示せず)に掛け回されて使用されるものであり、原動プーリのトルク(駆動力)を、噛み合い伝動により従動プーリに伝達する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory view showing a part of a root cross section of a toothed belt according to a first embodiment of the present invention. The toothed belt 10 is formed in an endless shape and is used by being wound around a driven and driving pulley (not shown), for example, in an internal combustion engine or the like. The torque (driving force) of the driving pulley is It is transmitted to the driven pulley by meshing transmission.

歯付きベルト10は、エラストマーから形成されるベルト本体11と、ベルト本体11に埋設され、ベルトの長手方向に沿って延びる心線12と、ベルトの一方の面を長手方向及び幅方向の全体にわたって覆う歯布13を備える。心線12は、歯付きベルト10の幅方向に複数本並べられる。心線12の直径はd1で示され、本実施形態では、心線12と心線12との間隔g1は、心線12の直径d1の40%以下になるように調節されている。   The toothed belt 10 includes a belt main body 11 formed of an elastomer, a core wire 12 embedded in the belt main body 11 and extending along the longitudinal direction of the belt, and one surface of the belt over the entire length and width. A covering tooth cloth 13 is provided. A plurality of the core wires 12 are arranged in the width direction of the toothed belt 10. The diameter of the core wire 12 is indicated by d1, and in this embodiment, the distance g1 between the core wire 12 and the core wire 12 is adjusted to be 40% or less of the diameter d1 of the core wire 12.

第1の実施形態では、心線12は、芯糸としてのカーボン繊維束12aの外周面に、鞘糸としてのガラス繊維束12bがカーボン繊維束12aと平行になるように12本配置され、カーボン繊維束12aとガラス繊維束12bとが共に撚糸されることによって芯鞘構造に形成されている。芯糸を構成するカーボン繊維束12aは、例えば6Kのカーボン繊維、つまり6000本のカーボン繊維フィラメントを撚って成形されたものである。このカーボン繊維束12aの周囲に、例えば下撚りしたガラス繊維束12bを、隣り合う下撚りしたガラス繊維束12bとの間に隙間ができないように並べて配置し、その後カーボン繊維束12aとガラス繊維束12bとを撚糸する。このようにして形成されたカーボン繊維束12aとガラス繊維束12bによるハイブリッドの心線12は、芯糸であるカーボン繊維束12aが鞘糸であるガラス繊維束12bによりしっかりと結束されて固定されており、芯糸であるカーボン繊維束12aは、補強の弱い箇所がない。   In the first embodiment, twelve core wires 12 are arranged on the outer peripheral surface of the carbon fiber bundle 12a as the core yarn so that the glass fiber bundle 12b as the sheath yarn is parallel to the carbon fiber bundle 12a. The fiber bundle 12a and the glass fiber bundle 12b are twisted together to form a core-sheath structure. The carbon fiber bundle 12a constituting the core yarn is formed by twisting, for example, 6K carbon fibers, that is, 6000 carbon fiber filaments. Around this carbon fiber bundle 12a, for example, a glass fiber bundle 12b that has been twisted is arranged side by side so that there is no gap between adjacent glass fiber bundles 12b that have been twisted, and then the carbon fiber bundle 12a and the glass fiber bundle 12b is twisted. The hybrid core wire 12 formed of the carbon fiber bundle 12a and the glass fiber bundle 12b formed in this manner is firmly fixed by binding the carbon fiber bundle 12a as the core yarn by the glass fiber bundle 12b as the sheath yarn. In addition, the carbon fiber bundle 12a, which is a core yarn, does not have a weakly reinforced portion.

ベルト本体11の歯面11aには、図示されていないが長手方向に沿って歯部と歯底部が交互に設けられており、歯布13は、ベルト本体11の歯部と歯底部の外周を被覆している。ベルト本体11は、歯面11a側に設けられた歯ゴム層11Aと、ベルト本体11の背面11b側に設けられた背ゴム層11Bとが一体となって形成されている。心線12は、歯ゴム層11Aと背ゴム層11Bの境界面に配置されている。   Although not shown, the tooth surface 11a of the belt main body 11 is provided with tooth portions and tooth bottom portions alternately along the longitudinal direction, and the tooth cloth 13 has outer peripheries of the tooth portions and the tooth bottom portions of the belt main body 11. It is covered. The belt body 11 is formed integrally with a tooth rubber layer 11A provided on the tooth surface 11a side and a back rubber layer 11B provided on the back surface 11b side of the belt body 11. The core 12 is disposed on the boundary surface between the tooth rubber layer 11A and the back rubber layer 11B.

歯ゴム層11A及び背ゴム層11Bは、ゴム組成物が加硫して形成されたものである。これらのゴム層のゴム成分としては、特に限定されないが、例えば、H−NBR(水素添加ニトリルゴム)、フッ素ゴム、NBR(ニトリルゴム)、これらの混合物、またはこれら1以上のゴムに他の種類のゴムが混合されたものが使用される。これらゴム成分の中でも、HNBRが好適に使用される。なお、ゴム層のゴム成分は、互いに同種のゴムが使用されることが好ましい。   The tooth rubber layer 11A and the back rubber layer 11B are formed by vulcanizing a rubber composition. The rubber component of these rubber layers is not particularly limited. For example, H-NBR (hydrogenated nitrile rubber), fluorine rubber, NBR (nitrile rubber), a mixture thereof, or one or more types of these rubbers may be used. A mixture of these rubbers is used. Among these rubber components, HNBR is preferably used. In addition, it is preferable that the same kind of rubber is used for the rubber component of the rubber layer.

各ゴム層のゴム組成物には、ゴム成分に加えて、加硫剤、老化防止剤、加硫助剤、カーボンブラック等の各種添加剤が含まれている。また、ゴム層のゴム組成物には、これらの強度を向上させるために、(メタ)アクリル酸亜鉛等のα,β−エチレン性不飽和カルボン酸の金属塩が含まれていることが好ましい。   The rubber composition of each rubber layer contains various additives such as a vulcanizing agent, an anti-aging agent, a vulcanizing aid, and carbon black in addition to the rubber component. The rubber composition of the rubber layer preferably contains a metal salt of an α, β-ethylenically unsaturated carboxylic acid such as zinc (meth) acrylate in order to improve these strengths.

歯布13は、ベルト幅方向に延びるたて糸と、ベルト長手方向に延びるよこ糸によって織られた織布であって、例えば綾織、平織等で織られたものである。歯布13のたて糸としては、高剛性の非伸縮糸が使用され、例えばアラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール(PBO)繊維、カーボン繊維、またはこれらの混合繊維等から構成される糸が使用される。また、よこ糸としては、伸縮糸が使用され、例えばウーリーナイロン等の捲縮ナイロン糸が使用される。   The tooth cloth 13 is a woven cloth woven by warp yarns extending in the belt width direction and weft yarns extending in the belt longitudinal direction, and is woven by, for example, a twill weave or a plain weave. As the warp yarn of the tooth cloth 13, a high-rigidity non-stretchable yarn is used. For example, a yarn composed of an aramid fiber, polyparaphenylene benzobisoxazole (PBO) fiber, carbon fiber, or a mixed fiber thereof is used. The Further, as the weft yarn, an elastic yarn is used, and for example, a crimped nylon yarn such as wooly nylon is used.

次に、歯付きベルト10の製造工程について説明する。まず、ゴム糊で含浸処理された歯布がコルゲート状に予成型され、歯布に歯部と歯底部が所定の方向に沿って交互に設けられる。次に、予成型された歯布に、別に用意された歯ゴムシートが圧着されて一体化され、予成型ゴム付き歯布が用意される。このとき、歯ゴムシートは押圧されることにより、歯布の歯部に相体的に肉厚に圧着される一方、歯底部に相体的に薄く圧着される。   Next, the manufacturing process of the toothed belt 10 will be described. First, a tooth cloth impregnated with rubber paste is preformed in a corrugated shape, and tooth portions and tooth bottom portions are alternately provided along a predetermined direction on the tooth cloth. Next, a separately prepared tooth rubber sheet is pressure-bonded to the pre-formed tooth cloth and integrated to prepare a tooth cloth with pre-formed rubber. At this time, the tooth rubber sheet is pressed against the tooth part of the tooth cloth with a thick wall while being pressed against the tooth bottom part.

次に、歯付きベルト10を加硫成型するために使用される歯付きモールドが用意される。歯付きモールドは、円筒形状を有するとともに、その外周面が歯付きベルト10の歯面の形状に一致する形状を呈し、周方向に沿って凹部と凸部が交互に設けられている。歯付きモールドの外周面には、まず予成型ゴム付き歯布が、各歯部が各凹部の内部に配置されるようにして巻き付けられる。なお、各歯部は、通常、凹部に完全に一致した形状となっておらず、歯部と凹部の間には隙間がある。   Next, a toothed mold used for vulcanization molding of the toothed belt 10 is prepared. The toothed mold has a cylindrical shape, the outer peripheral surface thereof has a shape that matches the shape of the tooth surface of the toothed belt 10, and concave portions and convex portions are alternately provided along the circumferential direction. On the outer peripheral surface of the toothed mold, first, a tooth cloth with a pre-molded rubber is wound so that each tooth portion is disposed inside each recess. In addition, each tooth part does not usually have a shape that completely coincides with the recessed part, and there is a gap between the tooth part and the recessed part.

次に、予成型ゴム付き歯布の歯ゴムシートの上に、心線12が螺旋状に巻き付けられる。心線12は、上記したように、撚られたカーボン繊維束12aの外周面に鞘糸として下撚りされたガラス繊維束12bが配置され、カーボン繊維束12aとガラス繊維束12bが共に撚糸されることによって、カーボン繊維束12aを芯糸とし、ガラス繊維束12bを鞘糸とする芯鞘構造のハイブリット心線に形成されている。巻き付けられた心線12の上には、所定の厚みの背ゴムシートが巻き付けられる。これら予成型ゴム付き歯布等が巻き付けられた歯付きモールドは、加硫釜(図示せず)内に収容される。   Next, the core wire 12 is spirally wound on the tooth rubber sheet of the pre-formed rubber-equipped tooth cloth. As described above, the core 12 has the glass fiber bundle 12b twisted as a sheath yarn disposed on the outer peripheral surface of the twisted carbon fiber bundle 12a, and the carbon fiber bundle 12a and the glass fiber bundle 12b are twisted together. Thus, a hybrid core wire having a core-sheath structure in which the carbon fiber bundle 12a is a core yarn and the glass fiber bundle 12b is a sheath yarn is formed. A back rubber sheet having a predetermined thickness is wound on the wound core wire 12. The toothed mold around which the tooth cloth with pre-molded rubber is wound is accommodated in a vulcanizing pot (not shown).

加硫釜内において、歯付きモールドに巻き付けられた予成型ゴム付き歯布等は、例えばスチームにより加熱され、加硫釜内に設けられた加硫バッグ等によって外側から内側に向けて加圧される。この加圧・加熱により、各ゴムシートは流動性が増した状態で内側に押圧され、また、各ゴムシートが加硫されて、各ゴムシート、歯布及び心線が一体化されたベルトスラブが得られる。ベルトスラブは、歯付きモールドから取り外され研磨後裁断されることにより、歯付きベルト10となる。本実施形態では、上記した予成型ゴム付き歯布を用いる事により歯付きベルト10が成型され、心線12と心線12との間隔g1を、心線12の直径d1の40%以下に調整される。   In the vulcanizer, the pre-formed rubber tooth cloth wound around the toothed mold is heated by, for example, steam and pressurized from outside to inside by a vulcanizing bag or the like provided in the vulcanizer. The By this pressurization and heating, each rubber sheet is pressed inward with increased fluidity, and each rubber sheet is vulcanized to integrate the rubber sheet, tooth cloth and core wire. Is obtained. The belt slab is removed from the toothed mold, cut after polishing, and becomes a toothed belt 10. In this embodiment, the toothed belt 10 is molded by using the above-described pre-formed rubber tooth cloth, and the distance g1 between the core wire 12 and the core wire 12 is adjusted to 40% or less of the diameter d1 of the core wire 12. Is done.

本発明の第1の実施形態に係る歯付きベルト10では、心線12を備える歯付きベルト10において、芯糸であるカーボン繊維束12aが、鞘糸であるガラス繊維束12bにより外周面の全面が覆われているため、カーボン繊維束12a周り全てが固められ、カーボン繊維束12aの補強の弱い箇所がない。このため、歯付きベルト10が屈曲応力を受けた場合であっても、カーボン繊維束12aの断面の変形が抑制されてカーボン繊維束12aの真円形状が維持され、水や油が付着する環境での心線12の屈曲疲労性が向上し、歯付きベルト10の細幅化が可能となる。   In the toothed belt 10 according to the first embodiment of the present invention, in the toothed belt 10 including the core wire 12, the carbon fiber bundle 12a as the core yarn is entirely covered by the glass fiber bundle 12b as the sheath yarn. Therefore, the entire area around the carbon fiber bundle 12a is hardened, and there is no weak reinforcement point of the carbon fiber bundle 12a. For this reason, even when the toothed belt 10 is subjected to bending stress, the deformation of the cross section of the carbon fiber bundle 12a is suppressed, the perfect circular shape of the carbon fiber bundle 12a is maintained, and water or oil adheres to the environment. Thus, the bending fatigue property of the core 12 is improved, and the toothed belt 10 can be narrowed.

また、本実施形態では、芯糸のカーボン繊維束12aが、カーボン繊維束12aの周囲に配置された鞘糸のガラス繊維束12bと共に撚糸されることにより固定されているため、芯線であるカーボン繊維束12aが鞘糸であるガラス繊維束12bによりしっかりと結束されて固定され、必ずいずれかのガラス繊維束12bによりカーボン繊維束12aが補強され、カーボン繊維束12aの外周面において補強の弱い箇所がない。このため、心線12に屈曲応力がかかった場合においてもカーボン繊維束12aの断面の変形が抑制され、カーボン繊維束を構成する各カーボン繊維フィラメントに応力が均一にかかる。   Further, in this embodiment, the carbon fiber bundle 12a of the core yarn is fixed by being twisted together with the glass fiber bundle 12b of the sheath yarn arranged around the carbon fiber bundle 12a, so that the carbon fiber that is the core wire The bundle 12a is firmly bound and fixed by the glass fiber bundle 12b which is a sheath yarn, and the carbon fiber bundle 12a is surely reinforced by any one of the glass fiber bundles 12b. Absent. For this reason, even when bending stress is applied to the core wire 12, the deformation of the cross section of the carbon fiber bundle 12a is suppressed, and the stress is uniformly applied to each carbon fiber filament constituting the carbon fiber bundle.

なお、本実施形態では、心線12はカーボン繊維束12aと複数のガラス繊維束12bとを撚糸することにより、カーボン繊維束12aを芯糸とし、ガラス繊維束12bを鞘糸とする芯鞘構造のハイブリット心線に形成されているが、撚糸した心線12を固定して心線12の組織の変形を防止すると共に、心線12とベルト本体11との接着性を高めるために、撚糸した心線12をゴム糊等の接着剤によって固定しても構わない。この場合、撚糸した心線をゴム糊に浸漬し、その後、乾燥させた心線を歯付きモールドに巻き付けられた予成型ゴム付き歯布の歯ゴムシートの上に、螺旋状に巻き付ける。この場合には、ガラス繊維束によるカーボン繊維束の結束が維持され、より芯糸の断面の変形が抑制されて芯糸の真円形状が維持されると共に、マトリックスゴムであるベルト本体との接着性を高めることができる。また、心線に水や油が浸み込むことが防止され、心線の膨潤が防止される効果も奏する。   In the present embodiment, the core 12 has a core-sheath structure in which the carbon fiber bundle 12a is a core yarn and the glass fiber bundle 12b is a sheath yarn by twisting the carbon fiber bundle 12a and a plurality of glass fiber bundles 12b. In order to prevent the deformation of the structure of the core wire 12 by fixing the twisted core wire 12 and to improve the adhesion between the core wire 12 and the belt body 11, the twisted core wire 12 is twisted. The core wire 12 may be fixed with an adhesive such as rubber paste. In this case, the twisted core wire is dipped in rubber paste, and then the dried core wire is spirally wound on the tooth rubber sheet of the pre-formed rubber tooth fabric wound around the toothed mold. In this case, the binding of the carbon fiber bundle by the glass fiber bundle is maintained, the deformation of the cross section of the core yarn is further suppressed to maintain the perfect circular shape of the core yarn, and the bonding with the belt body that is the matrix rubber Can increase the sex. Moreover, it is possible to prevent water and oil from permeating into the core wire and to prevent swelling of the core wire.

また、本実施形態では、心線12の芯糸を構成するカーボン繊維束12aが、鞘糸である複数のガラス繊維束12bにより結束されることで固定されているが、心線の芯糸を構成するカーボン繊維束の外周面に単一または複数のガラス繊維束を巻きつけることによって芯糸を固定しても構わない。この場合にも、芯糸であるカーボン繊維束が巻回糸であるガラス繊維束により結束されて固定され、必ずいずれかのガラス繊維束によりカーボン繊維束が補強されているため、芯糸の補強の弱い箇所がない。このため、心線に屈曲応力がかかった場合においても、芯糸の断面の変形が抑制されて芯線の真円形状が維持され、芯糸を構成する各カーボン繊維フィラメントに応力が均一にかかる。そして、水や油が付着する環境での心線の屈曲疲労性が向上し、歯付きベルトの細幅化が可能となる。   In the present embodiment, the carbon fiber bundle 12a constituting the core yarn of the core wire 12 is fixed by being bound by a plurality of glass fiber bundles 12b that are sheath yarns. The core yarn may be fixed by winding a single or a plurality of glass fiber bundles around the outer peripheral surface of the carbon fiber bundle to be formed. Also in this case, the carbon fiber bundle that is the core yarn is bound and fixed by the glass fiber bundle that is the wound yarn, and the carbon fiber bundle is always reinforced by any one of the glass fiber bundles. There are no weak points. For this reason, even when a bending stress is applied to the core wire, the deformation of the cross section of the core yarn is suppressed, the perfect circular shape of the core wire is maintained, and the stress is uniformly applied to each carbon fiber filament constituting the core yarn. And the bending fatigue | exhaustion property of the core wire in the environment where water or oil adheres improves, and it becomes possible to narrow a toothed belt.

この場合の巻回糸としては、ナイロン繊維、芳香族ナイロン繊維、カーボン繊維、ポリエステル繊維、芳香族ポリエステル繊維、PPS繊維、ポリイミド繊維、フッ素繊維、シリカ繊維、PEEK繊維、PVA繊維、PE繊維、PBO繊維等からなる繊維束が挙げられる。   The wound yarns in this case are nylon fiber, aromatic nylon fiber, carbon fiber, polyester fiber, aromatic polyester fiber, PPS fiber, polyimide fiber, fluorine fiber, silica fiber, PEEK fiber, PVA fiber, PE fiber, PBO Examples thereof include a fiber bundle made of fibers and the like.

なお、第1の実施形態では、心線12の芯糸としてカーボン繊維束12aを用いたが、芯糸としてカーボン繊維以外の繊維束を用いても構わない。また、本実施形態では、芯糸を固定する鞘糸としてガラス繊維束12bを用いたが、ガラス繊維束以外の繊維束を用いても構わない。例えば、鞘糸として、ナイロン繊維、芳香族ナイロン繊維、カーボン繊維、ポリエステル繊維、芳香族ポリエステル繊維、PPS繊維、ポリイミド繊維、フッ素繊維、シリカ繊維、PEEK繊維、PVA繊維、PE繊維、PBO繊維等からなる繊維束が挙げられる。   In the first embodiment, the carbon fiber bundle 12a is used as the core yarn of the core wire 12, but a fiber bundle other than the carbon fiber may be used as the core yarn. Moreover, in this embodiment, although the glass fiber bundle 12b was used as a sheath thread which fixes a core yarn, you may use fiber bundles other than a glass fiber bundle. For example, as sheath thread, nylon fiber, aromatic nylon fiber, carbon fiber, polyester fiber, aromatic polyester fiber, PPS fiber, polyimide fiber, fluorine fiber, silica fiber, PEEK fiber, PVA fiber, PE fiber, PBO fiber, etc. The fiber bundle which becomes is mentioned.

次に、図2を用いて本発明の第2の実施形態に係る歯付きベルトを説明する。図2は、本発明の第2の実施形態に係る歯付きベルトの歯底断面の一部を示す説明図である。第2の実施形態では、心線を補強し、固定するための手段として歯布と背布を用いている点が第1の実施形態とは異なっている。以下、第2の実施形態について、第1の実施形態との相違点を説明する。   Next, a toothed belt according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an explanatory view showing a part of a root cross section of a toothed belt according to a second embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment in that a tooth cloth and a back cloth are used as means for reinforcing and fixing the core wire. Hereinafter, the difference between the second embodiment and the first embodiment will be described.

図2に示すように、本発明の第2の実施形態に係る歯付きベルト20は、ベルト本体21と、ベルト本体21に埋設され、ベルトの長手方向に沿って延びる心線22を備える。図2に示すように、心線22は、歯付きベルト20の幅方向に複数本並べられる。ベルト本体21は、歯面21a側に歯布23a、背面21b側に背布23bを備えている。本実施形態では、心線22は、歯布23aと背布23bとによって挟持される。更に、歯布23aと背布23bは、接着により心線22及びベルト本体21に固定される。ここで、心線22の直径はd2で示され、心線22と心線22との間隔g2は、心線22の直径d2の40%以下になるように調節されている。   As shown in FIG. 2, the toothed belt 20 according to the second embodiment of the present invention includes a belt main body 21 and a core wire 22 embedded in the belt main body 21 and extending along the longitudinal direction of the belt. As shown in FIG. 2, a plurality of core wires 22 are arranged in the width direction of the toothed belt 20. The belt body 21 includes a tooth cloth 23a on the tooth surface 21a side and a back cloth 23b on the back surface 21b side. In the present embodiment, the core wire 22 is sandwiched between the tooth cloth 23a and the back cloth 23b. Furthermore, the tooth cloth 23a and the back cloth 23b are fixed to the core wire 22 and the belt body 21 by adhesion. Here, the diameter of the core wire 22 is indicated by d2, and the distance g2 between the core wire 22 and the core wire 22 is adjusted to be 40% or less of the diameter d2 of the core wire 22.

本実施形態では、心線22は例えば撚られた12Kのカーボン繊維束である。歯布23aと背布23bは、ベルト幅方向に延びるたて糸と、ベルト長手方向に延びるよこ糸によって織られた織布であって、例えば綾織、平織等で織られたものである。歯布23aと背布23bは同じ織布であっても、異なる織布であっても構わない。また、其々の厚みが異なっていても構わない。さらに、歯布23aと背布23bは心線22およびベルト本体21と接着させるために、其々ゴム糊、RFL液等の接着剤で含浸処理されていても良い。   In the present embodiment, the core wire 22 is, for example, a twisted 12K carbon fiber bundle. The tooth cloth 23a and the back cloth 23b are woven fabrics woven by warp yarns extending in the belt width direction and weft yarns extending in the belt longitudinal direction, and are woven by, for example, twill weave or plain weave. The tooth cloth 23a and the back cloth 23b may be the same woven cloth or different woven cloths. Further, the thicknesses may be different. Further, the tooth cloth 23a and the back cloth 23b may be impregnated with an adhesive such as rubber glue or RFL liquid in order to adhere to the core wire 22 and the belt body 21.

歯付きベルト20は、第1の実施形態と同様の製造工程(但し、背ゴムシート11Bの代わりに背布23bを巻き付ける)により成型し、これにより、歯付きベルト20の心線22と心線22との間隔g2は、心線22の直径d2の40%以下に調整される。   The toothed belt 20 is molded by the same manufacturing process as in the first embodiment (however, the back cloth 23b is wound instead of the back rubber sheet 11B), and thereby the core wire 22 and the core wire of the toothed belt 20 are formed. The distance g2 with respect to 22 is adjusted to 40% or less of the diameter d2 of the core wire 22.

本発明の第2の実施形態に係る歯付きベルト20では、心線22を備える歯付きベルト20が歯布23aと背布23bを備え、心線22が、歯布23aと背布23bによって挟まれることにより、歯付きベルト20の厚み方向において心線22が歯布23aと背布23bとによって固定される。屈曲応力は歯付きベルト20の厚み方向にかかるため、歯付きベルト20が屈曲応力を受けた場合であっても、屈曲応力を受ける方向において、心線22が歯布23aと背布23bとによって補強されているため、心線22の断面の変形が抑制されて心線22の組織の変形が防止される。このため、水や油が付着する環境での心線22の屈曲疲労性が改善され、歯付きベルト20の細幅化が可能となる。   In the toothed belt 20 according to the second embodiment of the present invention, the toothed belt 20 including the core wire 22 includes the tooth cloth 23a and the back cloth 23b, and the core wire 22 is sandwiched between the tooth cloth 23a and the back cloth 23b. Thus, the core wire 22 is fixed by the tooth cloth 23a and the back cloth 23b in the thickness direction of the toothed belt 20. Since the bending stress is applied in the thickness direction of the toothed belt 20, even if the toothed belt 20 receives bending stress, the core wire 22 is caused by the tooth cloth 23a and the back cloth 23b in the direction receiving bending stress. Since it is reinforced, deformation of the cross section of the core wire 22 is suppressed and deformation of the tissue of the core wire 22 is prevented. For this reason, the bending fatigue property of the core wire 22 in an environment where water or oil adheres is improved, and the toothed belt 20 can be narrowed.

以下、本発明の具体的な例として実施例を示すが、本発明は以下に示す実施例に限定されない。   Examples are shown below as specific examples of the present invention, but the present invention is not limited to the following examples.

まず、次に示す実施例1、2、4と比較例1〜4の各歯付きベルトを第1の実施形態に倣って製造した。また実施例3の歯付きベルトを第2の実施形態に倣って製造した。
具体的には、ベルト本体を構成するゴム組成物としてH−NBRゴム、歯布としてアラミド帆布を用い、歯形状が円弧歯形、歯ピッチ8mm、ベルト長さ880mm、ベルト幅19.1mmの各歯付きベルトを得た。また実施例3の背面帆布として歯布で用いたアラミド帆布を用いた。
First, the toothed belts of Examples 1, 2, and 4 and Comparative Examples 1 to 4 shown below were manufactured according to the first embodiment. Further, the toothed belt of Example 3 was manufactured according to the second embodiment.
Specifically, H-NBR rubber is used as the rubber composition constituting the belt body, aramid canvas is used as the tooth cloth, each tooth shape has an arc tooth shape, a tooth pitch of 8 mm, a belt length of 880 mm, and a belt width of 19.1 mm. A belt with a belt was obtained. Further, an aramid canvas used as a tooth cloth was used as the back canvas of Example 3.

<実施例1>
実施例1では、歯付きベルトの心線として、6Kのカーボン繊維束の周囲にガラス繊維束を配置し、共に撚糸したハイブリッド心線を用いた。ここで、6Kとは、6000本のカーボン繊維フィラメントを束ねた繊維束(ストランド)を意味する。
実施例1の歯付きベルトに用いたハイブリッド心線は、次のようにして作成した。まず、無撚りの6Kのカーボン繊維束(東レ社製トレカ(登録商標)T300−6000)をRFL処理液に浸漬して乾燥し、乾燥後に撚糸をかけた。別途、補強用の無撚りの200本のガラス繊維フィラメントを束ねた繊維束(日本板硝子社製マイクログラス(登録商標)ゴムコード)3つを引き揃えてRFL処理液に浸漬して乾燥し、乾燥後に前記3つのガラス繊維束を撚り合わせ、1つのガラス繊維束とした。次に、最初に作成したカーボン繊維束の周囲に、別途作成したガラス繊維束を12本配置し、全体に撚糸をかけ、カーボン繊維束を芯糸とし、ガラス繊維束を蛸糸とする芯蛸構造のハイブリット心線を作成した。
そして上記心線を用いて、歯付きベルトを作成した。なお、実施例1で得られた歯付きベルトの横断面において、心線間の間隔は心線の直径の26%であった。
<Example 1>
In Example 1, a hybrid core wire in which a glass fiber bundle was disposed around a 6K carbon fiber bundle and twisted together was used as the core wire of the toothed belt. Here, 6K means a fiber bundle (strand) in which 6000 carbon fiber filaments are bundled.
The hybrid core used in the toothed belt of Example 1 was prepared as follows. First, an untwisted 6K carbon fiber bundle (Treka (registered trademark) T300-6000 manufactured by Toray Industries, Inc. ) was dipped in an RFL treatment solution and dried, and then twisted. Separately, three fiber bundles (micro glass (registered trademark) rubber cord manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd. ) bundled with 200 untwisted glass fiber filaments for reinforcement are drawn together, dipped in an RFL treatment solution, dried, and dried. Later, the three glass fiber bundles were twisted to form one glass fiber bundle. Next, twelve separately prepared glass fiber bundles are arranged around the carbon fiber bundle prepared first, the whole is twisted, the carbon fiber bundle is used as the core yarn, and the glass fiber bundle is used as the kite yarn. A hybrid cord of structure was created.
And the toothed belt was created using the said core wire. In the cross section of the toothed belt obtained in Example 1, the distance between the core wires was 26% of the diameter of the core wires.

<実施例2>
実施例2では、実施例1で作成したハイブリット心線を接着剤(ロード・ファー・イースト社製ケムロック233)の液に浸漬して乾燥し、接着剤で被覆したハイブリット心線を作成し、同心線を用いて実施例2の歯付きベルトを作成した。なお、実施例2で得られた歯付きベルトの横断面において、心線間の間隔は心線の直径の25%であった。
<Example 2>
In Example 2, the hybrid cord prepared in Example 1 was dipped in an adhesive (Chemlock 233 manufactured by Road Far East Co., Ltd.) and dried to create a hybrid cord coated with the adhesive. The toothed belt of Example 2 was created using the wire. In the cross section of the toothed belt obtained in Example 2, the distance between the core wires was 25% of the diameter of the core wires.

<実施例3>
実施例3では、無撚りの12Kのカーボン繊維束(東レ社製トレカ(登録商標)T300−12000)をRFL処理液に浸漬して乾燥し、乾燥後に撚糸をかけた心線を用いて、実施例3の歯付きベルトを作成した。なお、実施例3で得られた歯付きベルトの横断面において、心線間の間隔は心線の直径の26%であった。
<Example 3>
In Example 3, an untwisted 12K carbon fiber bundle (Toray Industries, Inc., Torayca (registered trademark) T300-12000) was dipped in an RFL treatment solution, dried, and then dried using a cored wire with twisted yarn. The toothed belt of Example 3 was made. In the cross section of the toothed belt obtained in Example 3, the distance between the core wires was 26% of the diameter of the core wires.

<実施例4>
実施例4では、実施例1のハイブリッド心線を用いて、歯付きベルトを作成した。但し、歯付きモールドに巻き付けられた予成型ゴム付き歯布の歯ゴムシート上に螺旋状に巻き付けられる心線の打ち込み本数を実施例1の場合より減じることにより、実施例4で得られた歯付きベルトの横断面において、心線間の間隔は心線の直径の40%に調整した。
<Example 4>
In Example 4, a toothed belt was created using the hybrid core wire of Example 1. However, the tooth obtained in Example 4 was obtained by reducing the number of core wires to be spirally wound on the tooth rubber sheet of the pre-formed rubber tooth cloth wound around the toothed mold as compared with Example 1. In the cross section of the belt, the distance between the cords was adjusted to 40% of the cord diameter.

<比較例1>
比較例1として、実施例1で別途作成したガラス繊維束を11本撚り合わせて心線を作成し、同心線を用いて、比較例1の歯付きベルトを作成した。なお、比較例1で得られた歯付きベルトの横断面において、心線間の間隔は心線の直径の26%であった。
<Comparative Example 1>
As Comparative Example 1, 11 glass fiber bundles separately prepared in Example 1 were twisted to create a core wire, and a toothed belt of Comparative Example 1 was prepared using the concentric wire. In the cross section of the toothed belt obtained in Comparative Example 1, the distance between the core wires was 26% of the diameter of the core wires.

<比較例2>
比較例2として、無撚りの12Kのカーボン繊維束(東レ社製トレカ(登録商標)T300−12000)をRFL処理液に浸漬して乾燥し、乾燥後に撚糸をかけて心線を作成し、同心線を用いて、比較例2の歯付きベルトを作成した。なお、比較例2で得られた歯付きベルトの横断面において、心線間の間隔は心線の直径の26%であった。
<Comparative example 2>
As Comparative Example 2, an untwisted 12K carbon fiber bundle (Toray Industries, Inc., Torayca (registered trademark) T300-12000) was dipped in an RFL treatment solution and dried, and after drying, a twisted yarn was applied to create a cord. The toothed belt of Comparative Example 2 was created using the wire. In the cross section of the toothed belt obtained in Comparative Example 2, the distance between the core wires was 26% of the diameter of the core wires.

<比較例3>
比較例3として、実施例1で芯糸として作成した6Kカーボン繊維束をそのまま心線に用いて、比較例3の歯付きベルトを作成した。なお、比較例3で得られた歯付きベルトの横断面において、心線間の間隔は心線の直径の30%であった。
<Comparative Example 3>
As Comparative Example 3, a toothed belt of Comparative Example 3 was prepared using the 6K carbon fiber bundle prepared as the core yarn in Example 1 as it was for the core wire. In the cross section of the toothed belt obtained in Comparative Example 3, the interval between the core wires was 30% of the diameter of the core wires.

<比較例4>
比較例4では、実施例1のハイブリッド心線を用いて、歯付きベルトを作成した。但し、歯付きモールドに巻き付けられた予成型ゴム付き歯布の歯ゴムシート上に螺旋状に巻き付けられる心線の打ち込み本数を実施例4の場合より更に減じることにより、比較例4で得られた歯付きベルトの横断面において、心線間の間隔は心線の直径の58%とした。
<Comparative Example 4>
In Comparative Example 4, a toothed belt was prepared using the hybrid core wire of Example 1. However, it was obtained in Comparative Example 4 by further reducing the number of core wires to be wound spirally on the tooth rubber sheet of the pre-formed rubber tooth cloth wound around the toothed mold than in Example 4. In the cross section of the toothed belt, the distance between the cores was 58% of the diameter of the cores.

[ベルト走行試験1(耐油多屈曲試験)]
実施例1〜4、比較例1〜4で得られた歯付きベルトについて、高温の油のミストが付着する環境下でベルト走行試験1(耐油多屈曲試験)を行い、各歯付きベルトの耐油屈曲性能を評価した。
[Belt running test 1 (oil resistance multiple bending test)]
The toothed belts obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 were subjected to a belt running test 1 (oil resistance multi-bending test) in an environment where high temperature oil mist adheres, and each toothed belt was oil resistant The bending performance was evaluated.

図3に、ベルト性能評価として行ったベルト走行試験1に使用した走行試験装置30を示す。走行試験装置30の内部には、歯数が20歯(8mmピッチ)の従動歯付きプーリ31及び原動歯付きプーリ32と、プーリ径45mmのアイドラプーリ33を有し、底部に油34を貯留する。ベルト走行試験1において、従動歯付きプーリ31及び原動歯付きプーリ32に、歯付きベルトを掛け回し、原動歯付きプーリ32を6000rpmで矢印3Xの方向に回転させながら、負荷をかけない状態で200時間走行させた。なお、ベルト走行試験1は、最下部に位置する従動歯付きプーリ31の側面に同軸で取り付けられ油34に接する羽根車35が、原動歯付きプーリ32の回転運動に連動して矢印3X方向に回転し、ヒーター36により所定の温度に加温された油34を跳ね上げることにより、130℃で油のミストがベルトに付着する環境下で行った。   FIG. 3 shows a running test apparatus 30 used in the belt running test 1 performed as the belt performance evaluation. The traveling test apparatus 30 includes a driven toothed pulley 31 and a driven toothed pulley 32 having a number of teeth of 20 teeth (8 mm pitch), and an idler pulley 33 having a pulley diameter of 45 mm, and stores oil 34 at the bottom. . In the belt running test 1, the toothed belt is wound around the pulley 31 with the driven tooth and the pulley 32 with the driving tooth, and the pulley 32 with the driving tooth is rotated in the direction of the arrow 3X at 6000 rpm, while no load is applied. Traveled for hours. In the belt running test 1, the impeller 35 that is coaxially attached to the side surface of the pulley 31 with the driven tooth located at the lowermost portion and contacts the oil 34 moves in the direction of the arrow 3X in conjunction with the rotational movement of the pulley 32 with the driving tooth. The oil 34 rotated and heated up to a predetermined temperature by the heater 36 was spun up at 130 ° C. in an environment where oil mist adhered to the belt.

走行後の歯付きベルトを引張り試験機に取り付け、常温で50mm/minの速度で引張試験を行い、歯付きベルトの破断強度を測定した。同様に新品の歯付きベルトの引張試験を行い、歯付きベルトの破断強度を測定した。そしてベルト走行試験1後の歯付きベルトの破断強度を新品歯付きベルトの破断強度で割って、走行後の歯付きベルトの残存強度保持率を算出した。   The toothed belt after running was attached to a tensile testing machine, a tensile test was performed at a speed of 50 mm / min at room temperature, and the breaking strength of the toothed belt was measured. Similarly, a new toothed belt was subjected to a tensile test, and the breaking strength of the toothed belt was measured. Then, the breaking strength of the toothed belt after the belt running test 1 was divided by the breaking strength of the new toothed belt to calculate the residual strength retention rate of the toothed belt after running.

図4にベルト走行試験1の実施例1〜3、比較例1〜3の結果を示す。ガラス繊維束のみを心線とした比較例1、12Kのカーボン繊維束のみを心線とした比較例2、6Kのカーボン繊維束のみを心線とした比較例3と比べて、芯糸に6Kのカーボン繊維束、鞘糸にガラス繊維束を用いた芯鞘構造のハイブリッド心線を用いた実施例1の歯付きベルトおよび実施例1のハイブリット心線に接着剤を被覆した実施例2の歯付きベルトおよび12Kのカーボン繊維束のみを心線とし、同心線が、歯布と背布によって挟まれることにより、歯付きベルトの厚み方向において同心線が歯布と背布とによって固定される実施例3の歯付きベルトは明らかに高い残存強度保持率を示した。このように、実施例1および実施例2の歯付きベルトが、ガラス繊維束またはカーボン繊維束のみを心線とする比較例1〜3の歯付きベルトよりも高い残存強度保持率を示したのは、芯糸のカーボン繊維束が鞘糸のガラス繊維束により結束され周囲を固められているため、心線内部への油の浸透が抑制されるとともに、芯糸の断面の変形が抑制され荷重が分散されにくいことによるためと考えられる。また12Kのカーボン繊維束のみを心線とする実施例3の歯付きベルトが高い残存強度保持率を示したのは、歯付きベルトの厚み方向において同心線が歯布と背布とによって固定されるため、同様に心線内部への油の浸透が抑制されるとともに、心線の断面の変形が抑制され荷重が分散されにくいことによるためと考えられる。   FIG. 4 shows the results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 of the belt running test 1. Comparative Example 1 with only glass fiber bundle as core, Comparative Example 2 with only 12K carbon fiber bundle as core, and Comparative Example 3 with only 6K carbon fiber bundle as core, 6K in the core yarn Tooth of Example 1 using a hybrid core wire having a core-sheath structure in which a glass fiber bundle is used for the carbon fiber bundle and the sheath yarn of Example 1, and the tooth of Example 2 in which the hybrid core wire of Example 1 is coated with an adhesive An implementation in which only the belt with a twelve belt and a 12K carbon fiber bundle are used as a core wire, and the concentric wire is sandwiched between the tooth cloth and the back cloth so that the concentric wire is fixed by the tooth cloth and the back cloth in the thickness direction of the toothed belt. The toothed belt of Example 3 clearly showed a high residual strength retention. Thus, the toothed belts of Example 1 and Example 2 showed a higher residual strength retention rate than the toothed belts of Comparative Examples 1 to 3 in which only the glass fiber bundle or the carbon fiber bundle was the core wire. Since the carbon fiber bundle of the core yarn is bundled by the glass fiber bundle of the sheath yarn and the periphery is hardened, the penetration of oil into the inside of the core wire is suppressed, and the deformation of the cross section of the core yarn is suppressed and the load This is thought to be due to the fact that it is difficult to be dispersed. In addition, the toothed belt of Example 3 having only a 12K carbon fiber bundle as the core wire showed high residual strength retention because the concentric wire was fixed by the tooth cloth and the back cloth in the thickness direction of the toothed belt. Therefore, it is considered that the penetration of oil into the core wire is similarly suppressed, the deformation of the cross section of the core wire is suppressed, and the load is hardly dispersed.

図5にベルト走行試験1の実施例1、実施例4および比較例4の結果を示す。実施例1、実施例4および比較例4の歯付きベルトは、芯糸に6Kのカーボン繊維束、鞘糸にガラス繊維束を用いた芯鞘構造の同じハイブリッド心線を用い他のベルト材料も同一であり、違いは、歯付きベルトの横断面における心線間の間隔である。図5の結果から、芯糸に6Kのカーボン繊維束、鞘糸にガラス繊維束を用いた芯鞘構造のハイブリッド心線を用い歯付きベルトの横断面における心線間の間隔が心線の直径の40%以下の実施例1および実施例4の歯付きベルトは、同じハイブリット心線を用いて歯付きベルトの横断面における心線間の間隔を心線の直径の58%とした比較例4の歯付きベルトより明らかに高い残存強度保持率を示した。これは、歯付きベルトの横断面における心線間の間隔が心線の直径の40%より大きくなると、心線より弾性率の低い歯ゴムおよび背ゴムの割合が相対的に増加するため、心線が歯付きベルトの屈曲によるベルト厚み方向のゴム圧縮の影響を大きく受け、心線の断面が扁平に変形して、油が心線内部へ浸透するとともに、心線にかかる荷重が分散され、応力が不均一にかかるようになり、油で膨潤・劣化し過荷重がかかるカーボン繊維フィラメントから順に切断していくためと考えられる。一方、実施例1および実施例4の歯付きベルトが高い残存強度保持率を示しているは、歯付きベルトの横断面における心線間の間隔が心線の直径の40%以下では歯付きベルトの屈曲によるベルト厚み方向のゴム圧縮の影響を殆ど受けないためと考えられる。   FIG. 5 shows the results of Example 1, Example 4 and Comparative Example 4 of the belt running test 1. The toothed belts of Example 1, Example 4 and Comparative Example 4 are made of the same hybrid core wire having a core-sheath structure using a 6K carbon fiber bundle as a core yarn and a glass fiber bundle as a sheath yarn, and other belt materials are also available. The same and the difference is the spacing between the cords in the cross section of the toothed belt. From the results of FIG. 5, the distance between the core wires in the cross section of the toothed belt using the core-sheath hybrid core wire using 6K carbon fiber bundle as the core yarn and glass fiber bundle as the sheath yarn is the diameter of the core wire. The toothed belts of Example 1 and Example 4 of 40% or less of Comparative Example 4 in which the distance between the cords in the cross section of the toothed belt was set to 58% of the cord diameter using the same hybrid cord. The residual strength retention rate was clearly higher than that of other toothed belts. This is because when the distance between the cores in the cross section of the toothed belt is larger than 40% of the diameter of the core, the ratio of tooth rubber and back rubber having a lower elastic modulus than the core is relatively increased. The wire is greatly affected by the rubber compression in the belt thickness direction due to the bending of the toothed belt, the cross section of the core wire is deformed flat, the oil penetrates into the inside of the core wire, and the load applied to the core wire is dispersed, It is considered that the stress is applied unevenly, and the carbon fiber filaments are sequentially cut from the carbon fiber filaments that are swollen / degraded by oil and overloaded. On the other hand, the toothed belts of Example 1 and Example 4 show a high residual strength retention, but when the distance between the cores in the cross section of the toothed belt is 40% or less of the diameter of the cores, the toothed belt This is probably because it is hardly affected by rubber compression in the belt thickness direction due to the bending of the belt.

このように、歯付きベルトの心線を、カーボン繊維束を芯糸、ガラス繊維束を鞘糸とする芯鞘構造のハイブリット心線にして、歯付きベルトの横断面における心線間の間隔が心線の直径の40%以下にするか、歯付きベルトが歯布および背布とカーボン繊維束からなる心線を有して、心線が歯布と背布によって挟まれ、歯付きベルトの横断面における心線間の間隔が心線の直径の40%以下にすれば、心線の断面の変形が抑制され、油が付着する環境での屈曲疲労性が改善されることが示された。   Thus, the core wire of the toothed belt is a hybrid core wire having a core-sheath structure in which the carbon fiber bundle is the core yarn and the glass fiber bundle is the sheath yarn, and the interval between the core wires in the cross section of the toothed belt is The diameter of the core is 40% or less, or the toothed belt has a core made of a tooth cloth and a back cloth and a carbon fiber bundle, and the core is sandwiched between the tooth cloth and the back cloth. It was shown that if the distance between the core wires in the cross section is 40% or less of the diameter of the core wire, the deformation of the cross section of the core wire is suppressed and the bending fatigue property in an environment where oil adheres is improved. .

[ベルト走行試験2(注水多屈曲試験)]
次に、実施例1および比較例1の歯付きベルトについて、ベルト走行試験1と同じ走行試験装置30を用いてベルト走行試験2(注水多屈曲試験)を行った。但し、走行試験装置30の底部に油34を貯留せずまた羽根車35を取り外した。そして80℃環境下で最下位に位置する従動プーリ31のベルト噛み込み部に注水(1L/hr)しながら、原動歯付きプーリ32を6000rpmで矢印3Xの方向に回転させて、負荷をかけない状態で歯付きベルトを200時間走行させた。
[Belt running test 2 (water injection multi-bending test)]
Next, for the toothed belts of Example 1 and Comparative Example 1, belt running test 2 (water injection multi-bending test) was performed using the same running test apparatus 30 as belt running test 1. However, the oil 34 was not stored in the bottom of the traveling test apparatus 30 and the impeller 35 was removed. Then, while injecting water (1 L / hr) into the belt engagement portion of the driven pulley 31 positioned at the lowest position in the 80 ° C. environment, the pulley 32 with the driving teeth is rotated at 6000 rpm in the direction of the arrow 3X, and no load is applied. In this state, the toothed belt was run for 200 hours.

そして[0051]に記載の方法で、走行後の歯付きベルトの残存強度保持率を算出した。ベルト走行試験2の結果については、実施例1および比較例1の歯付きベルトの残存強度保持率が其々90%と50%であった。   And the residual strength retention of the toothed belt after running was calculated by the method described in [0051]. Regarding the results of the belt running test 2, the residual strength retention rates of the toothed belts of Example 1 and Comparative Example 1 were 90% and 50%, respectively.

このように、歯付きベルトの心線を、カーボン繊維束を芯糸、ガラス繊維束を鞘糸とする芯鞘構造のハイブリット心線とすることにより、心線の断面の変形が抑制され、水が付着する環境においても屈曲疲労性が改善されることが示された。   In this way, the core wire of the toothed belt is a hybrid core wire having a core-sheath structure in which the carbon fiber bundle is the core yarn and the glass fiber bundle is the sheath yarn, so that deformation of the cross section of the core wire is suppressed, It was shown that the bending fatigue property is improved even in an environment where the slag adheres.

[ベルト折り曲げ試験]
心線の屈曲性能の向上確認のため、ベルト折り曲げ試験として、素手で実施例1、2、比較例1、2の歯付きベルトを其々3回約180°折り曲げた後に[0051]に記載の引張り試験を行い、折り曲げ前の其々の新品歯付きベルトに対する残存強度保持率を算出した。
[Belt bending test]
In order to confirm the improvement of the bending performance of the core wire, as a belt bending test, the toothed belts of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were bent by about 180 ° three times with bare hands, and then described in [0051]. A tensile test was performed, and the residual strength retention rate for each new toothed belt before bending was calculated.

図6にベルト折り曲げ試験の結果を示す。ガラス繊維束のみを心線とした比較例1の歯付きベルト、12Kのカーボン繊維束のみを心線とした比較例2の歯付きベルトの残存強度保持率が其々48%、14%まで低下するのと比べ、カーボン繊維束を芯糸、ガラス繊維束を鞘糸とする芯鞘構造のハイブリット心線を用いた実施例1の歯付きベルトおよび実施例1のハイブリット心線に接着剤(ゴム糊)を被覆した心線を用いた実施例2の歯付きベルトの残存強度保持率は、其々64%、95%を示し、比較例1および比較例2の歯付きベルトより屈曲性能が優れていることが判明した。特に実施例2の歯付きベルトでは過度に屈曲させても新品とほぼ同程度の強度を示した。これは、ハイブリッド心線が、歯付きベルトの横断面において、心線間の間隔は心線の直径の40%以下であり、更には心線の周りを芯糸のカーボン繊維束の集束を高めるゴム糊(ゴムラテックス)で被覆することにより心線周りが強固に固定され、心線の組織の変形が十分防止されたためと考えられる。   FIG. 6 shows the result of the belt bending test. The residual strength retention rate of the toothed belt of Comparative Example 1 using only the glass fiber bundle as the core and the toothed belt of Comparative Example 2 using only the 12K carbon fiber bundle as the core decreased to 48% and 14%, respectively. In comparison with the above, the adhesive (rubber) is applied to the toothed belt of Example 1 and the hybrid core of Example 1 using the core-sheath hybrid core having the carbon fiber bundle as the core yarn and the glass fiber bundle as the sheath yarn. The residual strength retention rate of the toothed belt of Example 2 using the core wire coated with adhesive) is 64% and 95%, respectively, and the bending performance is superior to the toothed belts of Comparative Example 1 and Comparative Example 2. Turned out to be. In particular, the toothed belt of Example 2 showed almost the same strength as a new article even when it was bent excessively. This is because, in the cross section of the toothed belt, the distance between the cords is 40% or less of the diameter of the cords, and the hybrid cords further increase the focusing of the carbon fiber bundles of the core yarn around the cords. This is probably because the periphery of the core wire was firmly fixed by covering with rubber paste (rubber latex), and the deformation of the core wire tissue was sufficiently prevented.

10、20 歯付きベルト
11、21 ベルト本体
12、22 心線
12a カーボン繊維束
12b ガラス繊維束
13、23a 歯布
23b 背布
d1、d2 心線の直径
g1、g2 心線間の間隔
10, 20 Toothed belt 11, 21 Belt body 12, 22 Core wire 12a Carbon fiber bundle 12b Glass fiber bundle 13, 23a Tooth fabric 23b Back cloth d1, d2 Core diameter g1, g2 Spacing between core wires

Claims (6)

心線を備える歯付きベルトにおいて、
前記心線は、中央に配置された芯糸と、前記芯糸の外周面の全面を隙間なく覆うことにより前記芯糸を固定する鞘糸を備え、
前記歯付きベルトの横断面において、前記心線間の間隔が前記心線の直径の40%以下であることを特徴とする歯付きベルト。
In a toothed belt with a core wire,
The core wire includes a core yarn arranged in the center and a sheath yarn that fixes the core yarn by covering the entire outer peripheral surface of the core yarn without a gap ,
A toothed belt characterized in that in the cross section of the toothed belt, the distance between the core wires is 40% or less of the diameter of the core wires.
前記芯糸はカーボン繊維束、前記鞘糸はガラス繊維束であり、
前記カーボン繊維束は、前記カーボン繊維束の周囲に配置された前記ガラス繊維束と共に撚糸されることにより固定されることを特徴とする請求項1に記載の歯付きベルト。
The core yarn is a carbon fiber bundle, the sheath yarn is a glass fiber bundle,
The toothed belt according to claim 1, wherein the carbon fiber bundle is fixed by being twisted together with the glass fiber bundle disposed around the carbon fiber bundle.
前記ガラス繊維束は、接着剤によって前記カーボン繊維束の外周面に固定されることを特徴とする請求項2に記載の歯付きベルト。   The toothed belt according to claim 2, wherein the glass fiber bundle is fixed to an outer peripheral surface of the carbon fiber bundle by an adhesive. 前記鞘糸は、ナイロン繊維、芳香族ナイロン繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、ポリエステル繊維、芳香族ポリエステル繊維、PPS繊維、ポリイミド繊維、フッ素繊維、シリカ繊維、PEEK繊維、PVA繊維、PE繊維及びPBO繊維からなる群から選ばれるいずれかの繊維束であることを特徴とする請求項1に記載の歯付きベルト。   The sheath yarn is nylon fiber, aromatic nylon fiber, glass fiber, carbon fiber, polyester fiber, aromatic polyester fiber, PPS fiber, polyimide fiber, fluorine fiber, silica fiber, PEEK fiber, PVA fiber, PE fiber and PBO fiber. The toothed belt according to claim 1, which is any fiber bundle selected from the group consisting of: 前記芯糸はカーボン繊維束であり、
前記カーボン繊維束は、外周面に前記鞘糸が巻きつけられることにより固定されることを特徴とする請求項1に記載の歯付きベルト。
The core yarn is a carbon fiber bundle,
The toothed belt according to claim 1, wherein the carbon fiber bundle is fixed by winding the sheath yarn around an outer peripheral surface.
心線を備える歯付きベルトにおいて、
前記歯付きベルトは歯布と背布を備え、
前記心線が、前記歯布と前記背布とに接して挟持されることにより固定され、
前記歯付きベルトの横断面において、前記心線間の間隔が前記心線の直径の40%以下であることを特徴とする歯付きベルト。
In a toothed belt with a core wire,
The toothed belt comprises a tooth cloth and a back cloth;
The core wire is fixed by being clamped in contact with said back cloth and the tooth cloth,
A toothed belt characterized in that in the cross section of the toothed belt, the distance between the core wires is 40% or less of the diameter of the core wires.
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