JP6983351B2 - 歯付ベルト伝動装置 - Google Patents

Description

本発明は、高負荷をベルトによって伝達する装置の同期伝動用に使用される歯付ベルト伝動装置に関するものである。

動力を伝達する伝動ベルトは、摩擦伝動ベルトとかみ合い伝動ベルトとに大別される。摩擦伝動ベルトとしては、平ベルト、Ｖベルト、Ｖリブドベルトなどが挙げられ、かみ合い伝動ベルトとしては、歯付ベルトが挙げられる。歯付ベルトは、心線をベルト長手方向と略平行に埋設した背部と、ベルト長手方向に所定間隔で配設された歯部と、歯部の表面を被覆する歯布とを有している。歯付ベルトの歯部は、これと相対する溝を有するプーリと嵌合することで動力の伝達を行う。歯付ベルトはプーリとの間でスリップが発生せず、高負荷を確実に伝動できるため、近年、チェーンに替えて自動二輪車の後輪駆動用として使用される例が増加している。

自動二輪車の後輪駆動用等の高負荷伝動用途に用いられる歯付ベルトとして、心線に炭素繊維の撚りコードを採用したものが知られている。例えば、特許文献１には、ラング撚りの炭素繊維からなり、且つ、１．１ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の径で形成された心線を埋設した歯付ベルトが開示されている。そして、上記構成とすることで、曲げ剛性が低くなること、心線の伸びが大きくなることによる歯欠けを防止できること、心線の耐屈曲疲労性の低下による心線切断の発生を防止できることが記載されている（特に、段落０００９）。また、心線の下撚り係数は０．６５〜１．６１であってもよいこと、上撚り係数は１．１４〜３．６１であってもよいことが記載され（段落００２１）、実施例では下撚り係数０．９７、上撚り係数２．０７の心線を使用して、歯型（歯形）：Ｈ１４Ｍ（歯ピッチ１４ｍｍ）の歯付ベルトが作製されている。

特許文献１に開示の心線を含む歯付ベルトは、自動二輪車の後輪駆動用としてある程度の耐久性を示すが、１４ｍｍピッチの大きな歯形によりコンパクト化に対応できない問題があるとともに、近年の伝達動力の増大によって、耐久性が不足する場面が出てきている。特に、プーリとのかみ合いが悪化すると、歯布の摩耗が促進されることでベルトの耐久性が低下しやすくなる。

特開２０１５−６４１０３号公報 特開平４−３３１８４４号公報

そこで、本発明の第１の目的は、コンパクトなレイアウトであっても高負荷伝動が可能であり、耐久性を向上させた歯付ベルトを提供することである。

ところで、歯付ベルトとプーリとのかみ合いを議論する場合には、それぞれの歯ピッチおよびＰＬＤ（Ｐｉｔｃｈ Ｌｉｎｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）が重要となる。例えば、特許文献２には、タイミングベルト（歯付ベルト）のピッチラインディファレンス（ＰＬＤ）をプーリの設計ＰＬＤ（プーリのＰＬＤ）に対して１０〜２０％高く（大きく）し、かつピッチ（歯付ベルトの歯ピッチ）をプーリの設計ピッチ（プーリの歯ピッチ）に対し０．０２〜０．１５％大きくしたことを特徴とする歯付ベルト伝動装置が開示されている。

そして、従来の技術として、歯付ベルトの歯ピッチとプーリの歯ピッチ、およびベルトのＰＬＤとプーリのＰＬＤを一致させるのが一般的である一方で、ベルトとプーリとのピッチ差が若干マイナスの（歯付ベルトの歯ピッチがプーリの歯ピッチよりも若干小さい）ときに寿命が長くなることが開示されている。これについては、負荷トルクが掛けられたときに歯付ベルトが伸びるため、歯付ベルトの歯ピッチとプーリの歯ピッチが一致するためと説明されている。

特許文献２に開示されるように、歯付ベルトの歯ピッチをプーリの歯ピッチよりも若干小さくすることでかみ合いを最適化できる場合があることは公知であるものの、自動二輪車の後輪駆動用に用いられる伝動装置においては、かみ合いに影響する別の要因が存在する。屋外を走行する自動二輪車では、歯付ベルトとプーリとの間に砂利などの異物がかみ込んで堆積（石噛み、砂噛み）しやすい。砂噛みが発生すると、歯付ベルトのＰＬＤが大きくなったのと同じ状態となるため、歯付ベルトとプーリとのかみ合いが悪化する。つまり、走行初期（新車時）には歯付ベルトとプーリとが理想的にかみ合っていたとしても、走行距離が延びるにしたがってかみ合いが悪化して、歯付ベルトの耐久性が低下する虞が高くなる。

そこで、本願の第２の目的は、砂噛みのような歯付ベルトとプーリとのかみ合いを悪化させるような要因が存在する場合であっても、かみ合いをできるだけ理想的な状態に保ち、歯付ベルトの寿命を向上できる歯付ベルト伝動装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、ベルト長手方向に延びて埋設された心線と、ベルト長手方向に所定の間隔で配設された複数のベルト歯部とを有する歯付ベルト、及び、外周に前記ベルト歯部に相対する複数のプーリ歯部を有し、前記歯付ベルトが巻き掛けられる複数の歯付プーリを備える、歯付ベルト伝動装置であって、
前記心線は、炭素繊維を含む下撚り糸を複数合わせて上撚りした炭素繊維コードを含み、
前記下撚り糸の下撚りの撚り方向と前記上撚りの撚り方向が同じであり、
前記下撚りの下撚り係数が、０．６２〜１．３０であり、
前記上撚りの上撚り係数が、２．０６〜３．９５であり、
前記歯付ベルトの歯ピッチが、当該歯付ベルトが巻き掛けられる前記歯付プーリの歯ピッチに対して、−０．４％〜＋０．１％の範囲にあることを特徴としている。

上記構成によれば、歯付ベルトに埋設された心線が炭素繊維を含むことで引張強力が向上し、高負荷伝動での耐久性が向上する。
また、心線については、複数の下撚り糸を合わせて上撚りにし、下撚りの撚り方向と上撚りの撚り方向を同じにする（ラング撚り）ことで耐屈曲疲労性が向上する。
また、下撚り係数及び上撚り係数を上記範囲にすることで、耐屈曲疲労性を確保しながら心線と歯付ベルトの伸びを抑制でき、耐久性が向上する。下撚り係数及び上撚り係数が上記範囲よりも小さいと耐屈曲疲労性が低下し、逆に大きいと引張強力が低下するとともに歯付ベルトの伸びが大きくなって、耐久性が低下する。
歯付ベルトの歯ピッチが、歯付ベルトが巻き掛けられる歯付プーリの歯ピッチに対して、−０．４％〜＋０．１％の範囲を外れると、歯付ベルトの歯と歯付プーリの歯とのかみ合いが悪化して、歯付ベルトの耐久性が低下する場合があることから、上記範囲内にして、歯付ベルトの歯と歯付プーリの歯とのかみ合いが悪化するのを抑制して、歯付ベルトの耐久性が低下するのを防止することができる。

また、本発明は、上記歯付ベルト伝動装置において、前記歯付ベルトの歯ピッチが、前記歯付プーリの歯ピッチに対して、−０．２％〜＋０．１％の範囲にあることを特徴にしてもよい。

歯付プーリの歯ピッチに対して歯付ベルトの歯ピッチを従来品（歯付ベルトの歯ピッチを歯付プーリの歯ピッチよりも小さくして、使用による歯付ベルトの伸びに対応しようとする歯付ベルト）よりも大きめの範囲に設定することで、砂噛みによるかみ合いの悪化を抑制でき、歯付ベルトの耐久性をさらに向上させることができる。

また、本発明は、上記歯付ベルト伝動装置が、自動二輪車の後輪駆動用に使用されてもよい。

上記構成によれば、自動二輪車の後輪駆動による高負荷によって歯付ベルトが伸びた際にも、駆動側の歯付プーリ（小径プーリ）と従動側の歯付プーリ（大径プーリ）のどちらにおいても歯同士のかみ合いを良好に保つことができ、歯付ベルトの耐久性を向上させた歯付ベルト伝動装置にすることができる。

コンパクトなレイアウトであっても高負荷伝動が可能であり、耐久性を向上させた歯付ベルト、及び、砂噛みのような歯付ベルトとプーリとのかみ合いを悪化させるような要因が存在する場合であっても、かみ合いをできるだけ理想的な状態に保ち、歯付ベルトの寿命を向上できる歯付ベルト伝動装置を提供することができる。

実施形態に係る歯付ベルトの断面斜視図である。 実施形態に係る歯付ベルトの断面図であって、心線とＰＬＤとの関係を示した図である。 実施形態に係る歯付ベルト及び駆動プーリ（従動プーリ）の構成（寸法）を説明する名称に関する説明図である。 歯付ベルトのＰＬＤの測定に関する説明図である。 歯付ベルトの断面図であって、心線径及び歯布の厚さを変化させた場合の心線とＰＬＤとの関係を示した図である。 実施形態に係る歯付ベルト伝動装置の概略図である（実施例に係る走行試験機の概略図でもある）。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（歯付ベルト３及び歯付ベルト伝動装置２１）
歯付ベルト３は、図１及び図２に示すように、ベルト長手方向（Ｘ方向）に沿って所定間隔で配置され、表面が歯布１１で被覆された複数の歯部７、及び、心線９がベルト長手方向に延びて埋設された、背部４で構成されている。

上記歯付ベルト３は、複数のプーリ間に巻き掛けられ、動力伝達機構として広く使用される。例えば、歯付ベルト３は、自動二輪車の後輪駆動用等の高負荷伝動用途の歯付ベルト伝動装置に使用される。具体的には、図６及び図３に示すように、歯付ベルト３が、駆動プーリ２２（歯付プーリ）と従動プーリ２３（歯付プーリ：図３では不図示）との間に巻き掛けられた、歯付ベルト伝動装置２１として実現される。

駆動プーリ２２の外周には、図３に示すように、歯付ベルト３の歯部７（ベルト歯部に相当）に相対する、駆動プーリ歯２２１（プーリ歯部に相当）が複数設けられている。従動プーリ２３の外周にも、歯付ベルト３の歯部７に相対する、従動プーリ歯２３１（プーリ歯部に相当）が複数設けられている（不図示）。

本実施形態の駆動プーリ２２は、中型（排気量５００ｃｃ程度）の自動二輪車用に、外径が６７ｍｍ〜９０ｍｍの範囲の、特許文献１の駆動プーリに対して比較的小さいものを想定している。具体的には、特許文献１の駆動プーリは歯形がＨ１４Ｍ、歯数が３３歯（外径約１４４ｍｍ）であり、大型の自動二輪車用となっている。それに対して、本実施形態の駆動プーリ２２は、中型（排気量５００ｃｃ程度）の自動二輪車用に、歯形がＨ１１Ｍ、歯数は２６歯（外径約８９ｍｍ）の小型プーリを想定している（コンパクト化の要請により、歯ピッチＰＰおよびプーリの外径が小さい）。

なお、従動プーリ２３の外径ＯＤは、駆動プーリ２２の外径ＯＤよりも大きい。そのため、従動プーリ２３の歯２３１の数は、駆動プーリ２２の駆動プーリ歯２２１の数より多いが、駆動プーリ２２のＰＬＤ（ピッチラインディファレンス）と従動プーリ２３のＰＬＤとは一致しており、また、駆動プーリ２２の歯ピッチＰＰと従動プーリ２３の歯ピッチＰＰとは一致している。

ここで、図２及び図３を参照して、歯付ベルト３及び駆動プーリ２２（従動プーリ２３）の構成（寸法）を説明する名称について定義する。
歯付ベルト３の歯ピッチＢＰ：隣接する歯部７と歯部７との間の距離（なお、歯付ベルト３の歯ピッチＢＰは、引張力や曲げ径により変化するため、『歯付ベルト３の長さ（周長）／歯部７の数（歯数）』で定める）
歯付ベルト３のＰＬ（ピッチライン）：歯付ベルト３の心線９の中心位置を結ぶ線
歯付ベルト３のＰＬＤ（ピッチラインディファレンス）：歯部７の底部から歯付ベルト３のＰＬ（心線９の中心）までの距離
プーリの外径ＯＤ：プーリの歯先円直径
プーリピッチ周ＰＰＬ：プーリに歯付ベルト３を巻き掛けた状態で、プーリの外周上で歯付ベルト３の心線９の中心位置を結んだ線
ピッチ径ＰＤ：プーリピッチ周ＰＰＬの直径
プーリの歯ピッチＰＰ：プーリピッチ周上での、隣接する歯部と歯部との間の距離（円弧の長さ）
プーリのＰＬＤ（ピッチラインディファレンス）：プーリの歯先からプーリピッチ周ＰＰＬまでの距離（『（ピッチ径ＰＤ−プーリの外径ＯＤ）／２』で定める）

（歯付ベルト３の詳細：心線９）
背部４には、心線９がベルト長手方向に螺旋状に巻き付けられた状態で埋設されており、ベルト幅方向（Ｙ方向）の断面視で、所定間隔で配設されている（図１参照）。

心線９は、下撚りの撚り方向と上撚りの撚り方向とが同じである、ラング撚りの炭素繊維コードを含んでいる。心線９をラング撚りとすることにより、諸撚りまたは片撚りに比較して曲げ剛性が低くなり、優れた耐屈曲疲労性が得られる。炭素繊維は、例えば、東レ株式会社製、商品名「トレカ」等が用いられる。ラング撚りの炭素繊維コードは、次のようにして形成できる。まず、繊度が３００〜１０００ｔｅｘの炭素繊維のマルチフィラメント糸に、ゴムラテックス及びエポキシ樹脂をトルエン等の溶剤に溶解して得られる処理液を含浸付着させて接着処理糸を作製する。そして、作製した接着処理糸を０．６２〜１．３０の下撚り係数でＳまたはＺ方向に下撚りして下撚り糸を作製し、下撚り糸を２〜４本合わせてさらに２．０６〜３．９５の上撚り係数で下撚りと同方向に上撚りを施す。以上により、ラング撚りの炭素繊維コードが得られる。ここで、撚り係数ＴＦは、ＴＦ＝（繊度（ｔｅｘ））^1/2×Ｔ／９６０（Ｔ：１ｍ当たりの撚り回数）で表される。

炭素繊維のマルチフィラメント糸は、フィラメント数の異なる６Ｋ、１２Ｋなどのマルチフィラメント糸から選択することができる。６Ｋはフィラメント数が６０００本、１２Ｋはフィラメント数が１２０００本のマルチフィラメント糸を表している。６Ｋのマルチフィラメント糸の繊度は約４００ｔｅｘ、１２Ｋのマルチフィラメント糸の繊度は約８００ｔｅｘである。

炭素繊維のマルチフィラメント糸の繊度が１０００ｔｅｘより大きいと、耐屈曲疲労性が低下する虞がある。逆に炭素繊維のマルチフィラメント糸の繊度が３００ｔｅｘより小さいものは材料コストが上昇すると共に、十分な引張強力を有する心線９を作製するために必要な下撚り糸の本数が増加するために、作業工数の増加を招いてしまう。そこで、耐屈曲疲労性、及び、コスト・作業工数の適正を十分に確保するために、炭素繊維のマルチフィラメント糸の繊度の範囲としては、下限値として５００ｔｅｘ又は７００ｔｅｘ、上限値として９００ｔｅｘであることが好ましい。

本実施形態では、１２Ｋのマルチフィラメント糸（繊度は約８００ｔｅｘ）１本を下撚りして下撚り糸を作製し、作製した下撚り糸を４本合わせて上撚りした、ラング撚りの炭素繊維コード（１２Ｋ−１／４）を心線９としている。なお、「１２Ｋ−１／４」は、１２Ｋのマルチフィラメント糸１本を下撚りして下撚り糸を作製し、作製した下撚り糸を４本合わせて上撚りした撚りコードであることを表している。同様に、「１２Ｋ−１／３」は、１２Ｋのマルチフィラメント糸１本を下撚りして下撚り糸を作製し、作製した下撚り糸を３本合わせて上撚りした撚りコードであることを表している。また、「１２Ｋ−４／０」は、１２Ｋのマルチフィラメント糸を４本合わせて片撚りした撚りコードであることを表している。

ラング撚りの炭素繊維コードを形成する際に用いる処理液におけるゴムラテックスは、背部４及び歯部７を構成するゴム組成物と同種のゴム組成物からなることが好ましい。エポキシ樹脂としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ヘキサンジオールジグリシジルエーテル等の一種又は二種以上が使用される。

心線９の心線径は１．１ｍｍ以上２．５ｍｍ以下が好ましい。心線径が１．１ｍｍ未満では、心線９の伸びが大きくなることにより、歯欠け（歯部７の欠損）が発生しやすくなる。心線径が２．５ｍｍを超えると、心線９の耐屈曲疲労性の低下により、心線切断が発生しやすくなる。また、歯付ベルト３のＰＬＤは図５（ａ）のように歯布１１の厚さと心線９の心線径との関係で決まる。そのため、心線径が１．１ｍｍ未満であると、図５（ｂ）のように小さいＰＬＤしか設定できず、適正なＰＬＤを得にくい。また、心線径が小さくても、歯布１１を厚くすれば、図５（ｃ）のように大きなＰＬＤが得られるが、歯部７のゴムの容積が減り、その結果、耐歯欠け性が低下する。心線９の心線径の下限値は好ましくは１．２ｍｍ以上、より好ましくは１．６ｍｍ以上、特に好ましくは１．９ｍｍ以上であり、上限値は好ましくは２．４ｍｍ以下、より好ましくは２．２ｍｍ以下である。

ここで、歯付ベルト３のＰＬＤは、耐屈曲疲労性と耐歯欠け性とを両立できることから、０．８〜２．０ｍｍであってもよく、好ましくは０．９〜１．５ｍｍ、より好ましくは１．０〜１．２ｍｍであってもよい。また、歯付ベルト３のＰＬＤと駆動プーリ２２のＰＬＤとは略一致していることが好ましい。具体的には、歯付ベルト３のＰＬＤは、駆動プーリ２２のＰＬＤに対して、−５％〜＋５％の範囲にあれば略一致しているといえる。

（背部４）
背部４は、ＪＩＳ−Ａ硬度が８０度以上８９度以下となる硬度のゴム組成物で構成される。ここで、ＪＩＳ−Ａ硬度とは、ＪＩＳ Ｋ ６２５３（２０１２）に準拠した硬度であり、タイプＡデュロメータを用いて測定した、歯付ベルト３の背部４表面の硬度である。背部４のＪＩＳ−Ａ硬度を８０度以上８９度以下とすることにより、背部４の曲げ剛性が低くなり、優れた耐屈曲疲労性が得られる。背部４のＪＩＳ−Ａ硬度が８０度未満では、異物の衝突等により、背部４にクラックが発生する可能性がある。背部４のＪＩＳ−Ａ硬度が８９度を超えると耐屈曲疲労性が低下し、背部４にクラックが発生しやすくなる。

背部４を構成するゴム組成物（ゴム組成物（Ｂ）、以下「背部ゴム」と称する。）は、水素化ニトリルゴム（以下、「ＨＮＢＲ」と称する。）と不飽和カルボン酸金属塩を含む水素化ニトリルゴム（以下、「不飽和カルボン酸金属塩を含むＨＮＢＲ」と称する。）との混合物が用いられることが好ましく、硬度の調整は両者の混合比率を変更することによって達成される。具体的には、８０度以上８９度以下の硬度を得るためには、「ＨＮＢＲ」：「不飽和カルボン酸金属塩を含むＨＮＢＲ」の質量比を４０：６０〜１００：０に設定して混合することが好ましい。不飽和カルボン酸金属塩を含むＨＮＢＲとして、例えば、ＨＮＢＲに不飽和カルボン酸金属塩である、メタクリル酸亜鉛を高度に微分散させたもの（例えば、日本ゼオン製、商品名「Ｚｅｏｆｏｒｔｅ（ＺＳＣ）」等）を用いることができる。

ＨＮＢＲとは、従来のニトリル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を起こりにくくし、耐熱性を改良したものである。不飽和カルボン酸金属塩とは、１つ又は２つ以上のカルボキシル基を有する不飽和カルボン酸と金属とがイオン結合したものである。不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸などのモノカルボン酸や、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのジカルボン酸が例示できる。また、金属としては、マグネシウム、チタン、鉄、銅、亜鉛、アルミニウム、鉛、ニッケルなどが例示できる。

本発明で使用するＨＮＢＲは、ヨウ素価が７〜３０ｍｇ／１００ｍｇの範囲、好ましくは１１〜２８ｍｇ／１００ｍｇの範囲の不飽和ゴムである。ここで、不飽和ゴムとは、ポリマー分子鎖中に炭素・炭素二重結合（Ｃ＝Ｃ結合）からなる不飽和結合を有するゴムをいう。また、ヨウ素価とは、不飽和結合の量を表す指標であり、ヨウ素価が高いほど、ポリマー分子鎖中に含まれる不飽和結合の量が多いことを表す。ヨウ素価の測定方法としては、測定試料に対して過剰のヨウ素を加えて完全に反応（ヨウ素と不飽和結合との反応）させ、残ったヨウ素の量を酸化還元滴定により定量することで求められる。ＨＮＢＲのヨウ素価が７ｍｇ／１００ｍｇ未満では、ＨＮＢＲ同士の架橋反応が十分ではなく、歯部の剛性が低くなるため、ベルト走行時に歯欠け等の不具合が発生するおそれがある。一方、ＨＮＢＲのヨウ素価が３０ｍｇ／１００ｍｇを超えると、不飽和結合の量が過剰に多くなり、歯部の耐熱性の低下や酸化による劣化が進行してベルト寿命が短くなるおそれがある。

（歯部７）
歯部７は、ＪＩＳ−Ｄ硬度（タイプＤデュロメータを用いて測定した値）で６０度以上６６度以下となる硬度のゴム組成物で構成される。ここで、ＪＩＳ−Ｄ硬度とは、ＪＩＳ Ｋ ６２５３（２０１２）に準拠した硬度であり、タイプＤデュロメータを用いて測定した、歯付ベルト３の歯部７側面の硬度である。なお、タイプＤデュロメータは、高硬さ用の試験機であり、タイプＡデュロメータを用いて測定した値が９０度を超える場合は、タイプＤデュロメータを用いるのが望ましいとされている。歯部７を構成するゴム組成物の硬度は背部４を構成するゴム組成物の硬度よりも高く、ＪＩＳ−Ａ硬度は９０度を超える。そのため、歯部７を構成するゴム組成物の硬度はタイプＤデュロメータを用いて測定した値とする。

歯部７を構成するゴム組成物（ゴム組成物（Ａ）、以下「歯部ゴム」と称する。）は、背部４と同様に、ＨＮＢＲと不飽和カルボン酸金属塩を含むＨＮＢＲとの混合物が用いられることが好ましく、硬度の調整は両者の混合比率を変更することによって達成される。具体的には、「ＨＮＢＲ」：「不飽和カルボン酸金属塩を含むＨＮＢＲ」の質量比を５０：５０〜０：１００に設定して混合することが好ましい。

さらに、歯部７を構成するゴム組成物には、芳香族ポリアミド等の短繊維５が埋設されるのが好ましい。短繊維５は、歯布１１に近い側は歯部７の外形状に沿って配向し、心線９に近づくにつれて短繊維５は心線９とほぼ平行となるように配向して埋設することが好ましい。短繊維５の種類は特に限定されるものではないが、例えばアラミド繊維、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維、ポリビニルアルコール繊維、炭素繊維等のモジュラスの高い繊維が好適に使用できる。

また、歯部７を構成するゴム組成物には、粉末状の補強性無機充填剤が、ＨＮＢＲ及び不飽和カルボン酸金属塩を含むＨＮＢＲを含むゴム成分の総量１００質量部に対し１０質量部以下の配合量で配合されることが好ましく、より好ましい範囲は０．１〜８質量部、０．５〜５質量部、１〜３質量部である。粉末状の補強性無機充填剤の配合量がゴム成分の総量１００質量部に対し１０質量部を超えると、歯部７を構成するゴム組成物の発熱が大きくなり、ゴム組成物の耐熱性が低下するため、熱老化により歯欠けや亀裂が発生するおそれがある。

本実施形態では、歯部７を構成するゴム組成物に、カーボンブラックやシリカなどの粉末状の補強性無機充填剤を必ずしも配合する必要はない。特に、カーボンブラックは歯部７を構成するゴム組成物を黒色に着色できる程度に配合されていればよく、好ましくはＨＮＢＲ及び不飽和カルボン酸金属塩を含むＨＮＢＲを含むゴム成分の総量１００質量部に対し１０質量部以下であり、より好ましい範囲は０．１〜８質量部、０．５〜５質量部、１〜３質量部である。このカーボンブラックは、着色剤として使用しており、ゴム組成物を黒色に着色するにはカーボンブラックが最適である。

また、歯部７を構成するゴム組成物には、非補強性充填剤が配合されることが好ましい。非補強性充填剤としては、例えば、多価金属炭酸塩類（炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなど）、多価金属水酸化物（水酸化アルミニウムなど）、多価金属硫酸塩（硫酸バリウムなど）、ケイ酸塩（ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウムマグネシウムなどのケイ素の一部が多価金属原子で置換された天然又は合成ケイ酸塩；若しくはケイ酸塩を主成分とする鉱物、例えば、ケイ酸アルミニウムを含むクレイ、ケイ酸マグネシウムを含むタルク及びマイカなどのケイ酸塩鉱物など）、リトポン、ケイ砂などが例示できる。これらの非補強性充填剤は単独で又は二種以上を組み合わせて使用できる。好ましい非補強性充填剤は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、ケイ酸塩（ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウムマグネシウムなどのケイ酸塩、若しくはケイ酸塩鉱物（タルク、クレイ、マイカなど））から選択された少なくとも一種である。さらには、非補強性充填剤は、ベルトの加工性や配合剤の分散性の向上の効果が大きく、配合剤の分散不良を起こしにくい点から、炭酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム又はケイ酸マグネシウムを含むタルク、ケイ酸アルミニウム又はケイ酸アルミニウムを含むクレイから選択された少なくとも一種を含むのが好ましく、特に炭酸カルシウムを含むのが好ましい。非補強性充填剤としては、ゴムの充填剤として市販されている粉末状の充填剤が使用できる。

非補強性充填剤の平均粒子径（平均一次粒子径）は、例えば、０．０１〜２５μｍ（例えば、０．２〜２０μｍ）、好ましくは０．５〜１７μｍ（例えば、１〜１５μｍ）程度の範囲から選択できる。非補強性充填剤の平均粒子径（平均一次粒子径）は、例えば、０．０１〜３μｍ（例えば、０．０２〜２μｍ）、好ましくは０．０５〜１．５μｍ（例えば、０．１〜１μｍ）程度であってもよく、比較的大きくてもよい。例えば、非補強性充填剤の平均粒子径（平均一次粒子径）は、０．２〜５μｍ（例えば、０．３〜３μｍ）、好ましくは０．５〜２．５μｍ（例えば、１〜２μｍ）程度であってもよい。なお、非補強性充填剤の種類、例えば、ケイ酸マグネシウム又はその鉱物などによっては、ゴム成分などとの混練過程で非補強性充填剤が解砕又は破砕される場合がある。このような解砕性又は破砕性を有する非補強性充填剤の平均粒子径は、ゴム成分などとの混練前の平均粒子径であってもよい。非補強性充填剤は、歯部又はそのゴム組成物において、通常、前記範囲の平均粒子径（例えば、０．１〜１０μｍ、好ましくは０．５〜５μｍ、さらに好ましくは１〜３μｍ）を有していてもよい。非補強性充填剤の平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置を利用して、体積平均粒子径として測定してもよい。また、ナノメータサイズの充填剤の平均粒子径は、走査型電子顕微鏡写真を含む電子顕微鏡写真の画像解析により適当なサンプル数（例えば、５０サンプル）の算術平均粒子径として算出してもよい。
非補強性充填剤の割合は、ゴム成分の総量１００質量部に対して、３〜５０質量部（例えば、５〜４０質量部）であり、好ましくは５〜３０質量部（例えば、６〜２５質量部）、さらに好ましくは７〜２０質量部（例えば、８〜１５質量部）程度であってもよい。非補強性充填剤の含有量が少なすぎると、ベルトの加工性や配合剤の分散性を十分に向上できない虞があり、非補強性充填剤の含有量が多すぎると配合剤の分散性が不良となる虞がある。
非補強性充填剤を比較的多い割合で使用すると、ゴム練中の各種配合剤（酸化亜鉛、補強性充填剤、短繊維など）の分散性を向上でき、ゴム組成物の均一性を高めることができるとともに、損失係数Ｔａｎδを大きく上昇させることがなく、ゴムの変形による発熱を抑制できる。そのため、亀裂の発生と成長との双方を抑制でき、歯付ベルトの耐歯欠け性を大きく向上できる。

また、本実施形態の歯部７に使用するゴム組成物の加硫物は、ＪＩＳ Ｋ６３９４（２００７）に準じて測定された７０℃雰囲気温度下での貯蔵弾性率（Ｅ´）が２００〜３００ＭＰａであり、かつ、損失係数（Ｔａｎδ）が０．１〜０．２の範囲であることが好ましい。この範囲であれば、歯欠け等の不具合は起こりにくくなり、歯部７の変形が抑制されることで、歯付プーリ（駆動プーリ２２、従動プーリ２３）とのかみ合いに支障を来たさず、耐久性が向上する。

Ｅ´とは、周期振動を与える動的状態の試験から得られる弾性率であり、歪と同位相の弾性応力の比率として定義される。Ｅ´が高いほど物体は変形しにくくなり、高負荷条件のような強い外部の力でも変形量は小さくなるので、亀裂や切断などは発生しにくい。一方、Ｅ´が低くなると物体は変形しやすくなるため、小さな外部力でも物体は容易に切断、破壊が起こる。
Ｔａｎδとは、損失弾性率（Ｅ´´）をＥ´で除したものであり、振動１サイクルの間に熱として散逸されるエネルギーと貯蔵される最大エネルギーとの比の尺度となっている。即ち、Ｔａｎδはゴム組成物に加えられる振動エネルギーが熱として散逸され易さを表すものであり、Ｔａｎδが大きくなるほど外部から加えられるエネルギーの多くが熱に変換されるため、ゴム組成物は自己発熱により温度が高くなり、耐熱性が低下する。一方、Ｔａｎδが低いほど発熱量は低く抑えられるため、ゴム組成物の耐熱性は向上する。

（歯布１１）
歯布１１は、ベルト幅方向に延在する経糸６とベルトの長手方向に延在する緯糸８とを織成してなる繊維織物を基材とする。また、この繊維織物は、平織物や綾織物、朱子織物などからなる。この繊維織物を構成する繊維材料としては、例えば、アラミド繊維、ウレタン弾性糸、脂肪族繊維（６ナイロン、６６ナイロン、ポリエステル、ポリビニルアルコール等）等を使用できる。なお、歯布１１は設けなくてもよい。

本実施形態の繊維織物として、２種類の緯糸８と１種類の経糸６とで織成された多重織（２重織）構造のものを採用することもできる。この場合、経糸６をナイロン繊維とし、緯糸８にはフッ素系繊維、ナイロン繊維、及び、ウレタン弾性糸を使用することが好ましい。また、緯糸８のうちの、歯布１１の表面側（歯付プーリとのかみ合い側）に位置する（露出する）緯糸８としては、歯布１１と歯付プーリとの間の摩擦を低減するために、摩擦係数が低いフッ素系繊維（例えば、ＰＴＦＥ繊維）を使用することが好ましい。一方、歯布１１の裏面側（歯部７との接着側）に位置する緯糸８には、フッ素系繊維以外の繊維（ナイロン繊維やウレタン弾性糸）を使用することで、歯布１１と歯部７を構成するゴムとの接着力を高めることが可能となる。

また、フッ素系繊維の周囲には、ゴムを基材とする歯部７及び背部４の加硫温度で融解する融点を有する低融点繊維が配されていることが好ましい。具体的には、フッ素系繊維と低融点繊維とが混撚されている、又は、フッ素系繊維が低融点繊維によってカバーされているなどの形態が含まれる。なお、歯部７及び背部４の加硫条件（加硫温度及び加硫時間）は、特に限定されるものではなく、加硫剤及び加硫促進剤の種類並びに加硫手段等を考慮して、通常、ムーニー粘度計又はその他の加硫挙動測定機を用いて測定した加硫曲線を参照して決定される。このようにして決定される一般的な加硫条件は、加硫温度１００〜２００℃で、加硫時間１分〜５時間程度である。必要により二次加硫を行っても良い。

この場合、歯部７及び背部４の加硫時に低融点繊維が融解し、歯布１１を構成する繊維間に流れ込んだ後、融点以下まで冷却することで低融点繊維が結晶化する。そのため、歯付プーリへのかみ込み時、或いは、歯付プーリからのかみ抜け時に、歯布１１の表面に生じる衝撃や摩耗によってフッ素系繊維が切断・飛散するのが抑制される。これにより、歯部７及び背部４をより長期間保護して、ベルトの歯欠けを防止することができ、高負荷走行時の長寿命化が可能となる。

ここで、低融点繊維としては、融点が好ましくは１６５℃未満、より好ましくは１５０℃未満の、例えば、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、又は、オレフィン系繊維を使用することができる。

低融点繊維として使用可能なポリアミド系繊維としては、Ｗ−アミノカルボン酸成分又はジカルボン成分とジアミンとの組み合わせからなる、共重合ポリアミド類のものがある。

低融点繊維として使用可能なポリエステル系繊維としては、融点が歯部７及び背部４の加硫温度よりも高い芯成分のポリエステル系ポリマーと、融点が歯部７及び背部４の加硫温度よりも低い鞘成分の共重合ポリエステル系ポリマーからなる芯鞘型複合繊維が好ましい。融点が歯部７及び背部４の加硫温度よりも高い芯成分のポリエステル系ポリマーは、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、及びそれらの共重合体が挙げられる。融点が歯部７及び背部４の加硫温度よりも低い鞘成分の共重合ポリエステル系ポリマーは、二塩基酸とジオールとの重縮合反応で得られ、その例としては、テレフタル酸とジエチレングリコールとをベースに、共重合成分として、イソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ブタンジオール、へキサンジオール、ポリエチレングリコール、ネオペンチルグリコールなどが挙げられ、その組み合わせ及び共重合比率により融点を調整可能である。

低融点繊維として使用可能なオレフィン系繊維としては、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維（例えば、高密度ポリエチレン繊維、中密度ポリエチレン繊維、低密度ポリエチレン繊維、直鎖状低密度ポリエチレン繊維、超高分子量ポリエチレン繊維）などが挙げられる。

また、これらを共重合させたものでも良く、さらには、歯部７及び背部４の加硫温度で融解する繊維であれば、その撚糸方法や構成について特に限定されるものではない。さらに、これら低融点繊維の表面に、接着処理剤との親和性を上げることを目的として、プラズマ処理等がなされても良い。

この歯布１１は、例えば以下のような工程を含む一連の接着処理を経て、歯部７を構成するゴムに接着される。

（１）歯布１１を構成する繊維織物を、レゾルシン−ホルマリン−ゴムラテックス処理液（以下、ＲＦＬ処理液という）に含浸し、乾燥させる。

ここで、ＲＦＬ処理液には、硫黄化合物の水分散物、キノンオキシム系化合物、メタアクリレート系化合物、マレイミド系化合物のうち少なくとも１つの加硫助剤、又は、これらの加硫助剤を水に分散させたものを添加することが好ましい。

硫黄化合物の水分散物としては、例えば、硫黄の水分散物やテトラメチルチウラムジスルフィドなどが採用され得る。キノンオキシム系化合物としては、例えば、ｐ−キノンジオキシムなどが採用され得る。メタアクリレート系化合物としては、例えば、エチレングリコールジメタクリレートやトリメチロールプロパントリメタクリレートなどが採用され得る。マレイミド系化合物としては、例えば、Ｎ，Ｎ´−ｍ−フェニレンビスマレイミドやＮ，Ｎ´−（４，４´−ジフェニルメタンビスマレイミド）などが採用され得る。

なお、上述した「当該加硫助剤を水に分散させたもの」における「水」は、例えばメタノールなどのアルコールを若干程度含むものであっても良い。これによれば、「当該加硫助剤」が水に対して不溶性の場合であっても、「当該加硫助剤」の水に対する親和性が向上して「当該加硫助剤」が分散し易くなる。

このように、ＲＦＬ処理液に加硫助剤を添加することで以下の効果が期待される。即ち、ＲＦＬ処理液中に含まれるゴムラテックス成分と外層ゴム（後記（２）のゴム糊処理や（３）のコート処理で使用されるゴム糊又は圧延ゴムを意味する。コート処理が省略される場合は歯部７を構成するゴムを意味する。）との層間の化学的結合力が強化されることで、接着性が向上し、歯布１１の剥離が抑制される。更に期待される効果として、ＲＦＬ処理液中に含まれるゴムラテックス成分自身の化学的結合力（架橋の力）が強化され、その結果、接着層の凝集破壊による剥離（即ち、層間剥離）よりも、接着対象である上記外層ゴムの破壊による剥離が先行すると考えられる。

また、ＲＦＬ処理液に加硫助剤を添加する場合、繊維織物の含浸処理を２回に分けて実行しても良い。この場合、まず、１回目のＲＦＬ含浸処理においては、ＲＦＬ処理液には、前述した何れの加硫助剤も添加しないこととする。これは、１回目の処理工程においては、ゴムラテックス成分の架橋よりもＲＦ成分の熱硬化を優先するためである。

一方、２回目のＲＦＬ含浸処理においては、１回目のＲＦＬ処理液と比較してゴムラテックス成分を多く含み、硫黄化合物の水分散物、キノンオキシム系化合物、メタアクリレート系化合物、マレイミド系化合物のうち少なくとも１つの加硫助剤、又は、加硫助剤を水に分散させたものを添加したＲＦＬ処理液を使用する。なお、１回目の含浸処理と２回目の含浸処理とで、ＲＦＬ処理液のゴムラテックス成分の割合に差を設けるのは、親和性の異なる繊維とゴムの両方に対する、ＲＦＬ層の接着性を高める為である。

（２）繊維織物に、ゴム組成物を溶剤に溶かしたゴム糊からなる接着処理剤を付着させた後にベーキング処理する、２種類のゴム糊処理（Ｐ１処理、Ｓ１処理）を行う。

（３）繊維織物の表面に、ゴム糊と圧延ゴムとをこの順にコーティングする。本工程は、コート処理とも称される。「この順に」とあるのは、詳細には「繊維織物から歯部７へ向かって、この順に」を意味する。ここで、ＲＦＬ処理液に加硫助剤を添加した場合には、このコート処理で使用するゴム糊と圧延ゴムにも、ＲＦＬ処理液に添加した加硫助剤と同一のものを添加することが好ましい。これにより、ＲＦＬ処理液で処理された繊維織物とゴム糊の間の接着力の著しい改善が期待できる。

なお、上記（１）〜（３）の処理は、全てを行う必要はなく、必要に応じて、いずれか１つ、或いは、２以上の複数を組み合わせて行って良い。例えば、（１）の処理においてＲＦＬ処理液に加硫助剤を添加する場合には、この処理のみで繊維織物とゴム間の接着力がかなり高められることから、（２）のゴム糊処理を省略しても良い。

本実施形態に係る歯付ベルト３は、予備成型工法により作製される。予備成型工法とは、まず、歯型を有する金型によって歯布１１と歯部７とを予め成型し、予備成形体を得て、次に、得られた予備成形体を金型に巻きつけ、その上に心線９を螺旋状にスピニングする。そして、その上に背部４を構成する未加硫ゴムを巻いた後、全体を加硫缶で加硫する工法のことである。この予備成型工法においては加硫前に歯布１１と歯部７が予め成型される為、加硫時に背部４を構成する未加硫ゴムを心線９の間から内側（腹側）へ流動させ、歯布１１を伸張させて歯部７を形成する必要がない。そのため、心線間距離（ピッチ）を狭くすることが可能となる。

（歯部７の歯形、歯ピッチＢＰ）
歯部７の歯形は、ＪＩＳＢ１８５６（２０１８）およびＩＳＯ５２９４（１９８９）に規定されている台形歯形（ＭＸＬ、ＸＸＬ、ＸＬ、Ｌ、Ｈ、ＸＨ、ＸＸＨ）、ＪＩＳＢ１８５７−１（２０１５）およびＩＳＯ１３０５０（２０１４）に規定されている円弧歯形（Ｈ、Ｐ、Ｓ、Ｒ、Ｇ）のいずれであってもよいが、歯付ベルト３と歯付プーリ（駆動プーリ２２、従動プーリ２３）との干渉を低減でき、歯付ベルト３の耐久性を向上できる点から、円弧歯形が好ましい。

また、歯部７の歯ピッチＢＰ（ベルトの長手方向（Ｘ方向）における歯部７と歯部７との間の距離、図２参照）は、８ｍｍ〜１４ｍｍの範囲で選択できる。これに相当する円弧歯形は、Ｈ８Ｍ、Ｐ８Ｍ、Ｓ８Ｍ、Ｒ８Ｍ、Ｇ８Ｍ（それぞれ歯ピッチＢＰが８ｍｍ）、Ｈ１４Ｍ、Ｐ１４Ｍ、Ｓ１４Ｍ、Ｇ１４Ｍ（それぞれ歯ピッチＢＰが１４ｍｍ）などが挙げられる。また、上記規格には規定のないメーカー独自の歯形、例えば、Ｈ１１Ｍ（歯ピッチＢＰが１１ｍｍ）であってもよい。歯ピッチＢＰが８ｍｍよりも小さいと伝動容量が不足して、歯付ベルト３の耐久性が低下する虞がある。逆に、歯ピッチＢＰが１４ｍｍよりも大きいと、歯付ベルト伝動装置２１が大型化してしまうと共に、歯付ベルト３の耐屈曲疲労性が低下する虞がある。歯付ベルト３の耐久性と歯付ベルト伝動装置２１の小型化を両立できることから、歯ピッチＢＰは１１ｍｍが好ましく、歯形はＨ１１Ｍが好ましい。

また、歯付ベルト３の歯ピッチＢＰは、駆動プーリ２２の歯ピッチＰＰに対して、−０．４％〜＋０．１％の範囲にある。更には、歯付ベルト３の歯ピッチＢＰは、駆動プーリ２２の歯ピッチＰＰに対して、−０．２％〜＋０．１％（特に、−０．１％〜＋０．１％）の範囲にあることがより好ましい。即ち、歯付ベルト３の歯ピッチＢＰと、駆動プーリ２２の歯ピッチＰＰとは、一致していることが好ましい。なお、歯付ベルト３の歯ピッチＢＰは、歯付ベルト伝動装置２１での使用後の歯付ベルト３の伸びを考慮して、駆動プーリ２２の歯ピッチＰＰよりも小さくしてもよい。

上記構成の歯付ベルト３によれば、歯付ベルト３に埋設された心線９が炭素繊維を含むことで引張強力が向上し、高負荷伝動での耐久性が向上する。
また、心線９については、複数の下撚り糸を合わせて上撚りにし、下撚りの撚り方向と上撚りの撚り方向を同じにする（ラング撚り）ことで耐屈曲疲労性が向上する。

また、上記歯付ベルト３の心線９の下撚り係数は、０．６２〜１．３０（好ましくは０．７５〜１．１５、より好ましくは０．９０〜１．００）であり、上撚り係数は、２．０６〜３．９５（好ましくは２．４５〜３．５５、より好ましくは２．８０〜３．２０）である。
これにより、耐屈曲疲労性を確保しながら心線９と歯付ベルト３の伸びを抑制でき、耐久性が向上する。下撚り係数及び上撚り係数が上記範囲よりも小さいと耐屈曲疲労性が低下し、逆に大きいと引張強力が低下するとともに歯付ベルト３の伸びが大きくなって、耐久性が低下する。

また、上記歯付ベルト伝動装置２１によれば、歯付ベルト３の歯ピッチＢＰが、駆動プーリ２２の歯ピッチＰＰに対して、−０．４％〜＋０．１％の範囲にあるように設計している。この構成によれば、歯付ベルト伝動装置２１（自動二輪車の後輪駆動）による高負荷によって歯付ベルト３が伸びた際にも、駆動プーリ２２（小径プーリ）と従動プーリ２３（大径プーリ）のどちらにおいても歯同士のかみ合いを良好に保つことができ、歯付ベルト３の耐久性を向上させることができる。上記の範囲を外れると、歯付ベルト３の歯部７と駆動プーリ２２の駆動プーリ歯２２１や従動プーリ２３の従動プーリ歯２３１とのかみ合いが悪化して、歯付ベルト３の耐久性が低下する場合がある。

また、歯付ベルト３の歯ピッチＢＰは、駆動プーリ２２の歯ピッチＰＰに対して、−０．２％〜＋０．１％（特に、−０．１％〜＋０．１％）の範囲に設定し、できるだけ歯付ベルト３の歯ピッチＢＰと、駆動プーリ２２の歯ピッチＰＰとを、一致させることにより、従来品（歯付ベルトの歯ピッチＢＰを歯付プーリの歯ピッチＰＰよりも小さくして、使用による歯付ベルトの伸びに対応しようとする歯付ベルト）よりも大きめの範囲に設定している。これにより、砂噛みによるかみ合いの悪化を抑制でき、歯付ベルト３の耐久性をさらに向上させることができる。

また、上記構成によれば、歯付ベルト伝動装置２１の駆動プーリ２２の外径ＯＤが６７ｍｍ〜９０ｍｍと比較的小さい場合であっても、伝動容量の高さを維持しつつ、歯付ベルト３の耐久性を向上できるため、歯付ベルト伝動装置２１を小型化することができる。

（歯付ベルト）
実施例１〜６及び比較例１〜７では、下記各部材を用いて、ベルトサイズ１２０Ｈ１１Ｍ２５（歯部数：１２０歯、歯形：Ｈ１１Ｍ、歯ピッチＢＰ：約１１ｍｍ、ベルト幅：２５ｍｍ）の歯付ベルトを作製した。

また、実施例７〜１０及び比較例８〜９では、下記各部材を用いて、ベルトサイズ１４４Ｈ１４Ｍ２１（歯部数：１４４歯、歯形：Ｈ１４Ｍ、歯ピッチＢＰ：約１４ｍｍ、ベルト幅：２１ｍｍ）の歯付ベルトを作製した。

（ゴム組成物：背部 歯部）

（ゴム組成物の使用材料）
ＨＮＢＲ：日本ゼオン（株）製「Ｚｅｔｐｏｌ２０１０」、ヨウ素価１１ｍｇ／１００ｍｇ
不飽和カルボン酸金属塩を含むＨＮＢＲ：日本ゼオン（株）製「Ｚｅｏｆｏｒｔｅ ＺＳＣ２２９５ＣＸ」、ＨＮＢＲ：不飽和カルボン酸金属塩（質量比）＝１００：１１０、ベースＨＮＢＲのヨウ素価２８ｍｇ／１００ｍｇ
アラミド短繊維：帝人（株）製「コーネックス」、平均繊維長３ｍｍ、平均繊維径１４μｍ
ステアリン酸：日油（株）製「ステアリン酸つばき」
カーボンブラックＳＲＦ：東海カーボン（株）製「シーストＳ」、平均粒子径６６ｎｍ、ヨウ素吸着量２６ｍｇ／ｇ
シリカ：エボニック・デグサ・ジャパン（株）製「ウルトラシルＶＮ−３」、比表面積１５５〜１９５ｍ²／ｇ
炭酸カルシウム：丸尾カルシウム（株）製「スーパー＃１５００」、平均粒子径１．５μｍ
酸化亜鉛：堺化学工業（株）製「酸化亜鉛２種」、平均粒子径０．５５μｍ
可塑剤：（株）ＡＤＥＫＡ製「アデカサイザーＲＳ７００」
老化防止剤：ｐ，ｐ’−ジオクチルジフェニルアミン（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−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、理論活性酸素量９．４５％

（心線を構成する炭素繊維のマルチフィラメント糸）
東レ（株）製「トレカＴ７００ＳＣ−１２０００」、引張弾性率２３０ＧＰａ、フィラメント繊度０．６７ｄｔｅｘ、フィラメント数１２０００、繊度８００ｔｅｘ

（心線の処理）
ゴムラテックス及びエポキシ樹脂をトルエンに溶解した処理液に含浸させた。

（歯布、および歯布の処理）
歯布の構成は特許文献１と同一とした。また、特許文献１と同じＲＦＬ処理（Ｂ−１およびＢ−２）、コート処理を行った。なお、Ｐ１処理およびＳ１処理は行っていない。

（歯付ベルトの製造）
実施例１〜６及び比較例１〜７の、予備成型工法による歯付ベルトの作製においては、まず、歯形を有する金型に、歯布と歯部となる未加硫ゴムシート（厚み：２．５５ｍｍ）を乗せ、１２０℃、１６０秒、プレス圧：４．５１ＭＰａ（面圧）の条件でプレスし、予備成形体を作製する。次に、作製した予備成形体を金型に巻きつけ、その上にスピニングテンション：４６０〜７００Ｎ／本、スピニングピッチ：２．２ｍｍ／本、スピニング速度：１．５ｍ／ｓの条件で心線９を螺旋状にスピニングする。その上に、背部を構成する未加硫ゴムシート（厚み：１．３５ｍｍ）を巻いた後、全体を加硫温度１７９℃、加硫時間４０分、蒸気圧：０．８３ＭＰａの条件で加硫缶を使って加硫し、歯付ベルトを作製した。

また、実施例７〜１０及び比較例８〜９の、予備成型工法による歯付ベルトの作製においては、まず、歯形を有する金型に、歯布と歯部となる未加硫ゴムシート（厚み：２．９０ｍｍ）を乗せ、１２０℃、１６０秒、プレス圧：４．５１ＭＰａ（面圧）の条件でプレスし、予備成形体を作製する。次に、作製した予備成形体を金型に巻きつけ、その上にスピニングテンション：３００〜９６０Ｎ／本、スピニングピッチ：２．２ｍｍ／本、スピニング速度：１．５ｍ／ｓの条件で心線９を螺旋状にスピニングする。その上に、背部を構成する未加硫ゴムシート（厚み：２．１０ｍｍ）を巻いた後、全体を加硫温度１７９℃、加硫時間４０分、蒸気圧：０．８３ＭＰａの条件で加硫缶を使って加硫し、歯付ベルトを作製した。

（歯付ベルトのＰＬＤの測定）
歯付ベルトのＰＬＤ（歯部の底部から心線の中心までの距離）は以下のように測定した。まず、歯付ベルトを幅方向に平行に切断し、その断面をマイクロスコープで２０倍に拡大して観察する。図４に示すように、歯部の底部から心線の直上までの距離（ｔ１）と、歯部の底部から心線の直下までの距離（ｔ２）とを測定し、これらを平均（（ｔ１＋ｔ２）／２）して、歯部の底部から心線の中心までの距離（ｔ３）を求めた。この距離（ｔ３）を、断面において切断された全ての心線について求め、さらにこれらの距離（ｔ３）の算術平均値を計算して歯付ベルトのＰＬＤとした。この際、測定の対象となる心線は、断面の全体が観察できる心線に限るものとし、断面の全体が観察できない（一部がベルト端面にかかっている）心線は測定の対象から除いた。

（歯付ベルトの歯ピッチＢＰの測定）
実施例１〜６及び比較例１〜７の歯付ベルトの歯ピッチＢＰは、検尺機で測定した歯付ベルト全体の長さ（ピッチ周長）を歯付ベルトの歯部数で除して求めた。２つの検尺プーリの歯数は共に３０歯とし、検尺荷重は９６６Ｎとした。歯付ベルトの長さの測定は、駆動プーリを３０ｒｐｍで回転させ、回転開始後１０秒間経過して歯付ベルトが検尺プーリに馴染んだ後に測定した。

実施例７〜１０及び比較例８〜９の歯付ベルトの歯ピッチＢＰは、検尺機で測定した歯付ベルト全体の長さ（ピッチ周長）を歯付ベルトの歯部数で除して求めた。２つの検尺プーリの歯数は共に３０歯とし、検尺荷重は１１８６Ｎとした。歯付ベルトの長さの測定は、駆動プーリを３０ｒｐｍで回転させ、回転開始後１０秒間経過して歯付ベルトが検尺プーリに馴染んだ後に測定した。

（耐久走行試験）
次に、実施例１〜１０及び比較例１〜９に係る歯付ベルトに対して、図６に示す歯付ベルト伝動装置２１と同じレイアウトの、２軸高負荷走行試験機を用いた高負荷条件下での走行試験を行って、実施例１〜１０に係る歯付ベルトの技術的効果を検証した（試験結果：表２、表３参照）。

（試験条件：実施例１〜６及び比較例１〜７（実施例７〜１０及び比較例８〜９））
試験機：２軸高負荷走行試験機（図６参照）
プーリ歯形（駆動プーリ、従動プーリ）：Ｈ１１Ｍ（Ｈ１４Ｍ）
プーリのＰＬＤ（駆動プーリ、従動プーリ）：１．１０ｍｍ（１．１０ｍｍ）
プーリの歯ピッチ（駆動プーリ、従動プーリ）：１１．０００ｍｍ（１４．０００ｍｍ）
駆動プーリ歯数：２６歯（３０歯）
従動プーリ歯数：５９歯（７０歯）
ベルト初張力：１０５０Ｎ（１１５０Ｎ）

・駆動プーリ回転数の制御パターン：
（１）２５秒で０ｒｐｍから３１５０ｒｐｍまで上げる
（２）３１５０ｒｐｍで２３０秒保持
（３）１５秒で３１５０ｒｐｍから０ｒｐｍまで下げる
（４）２０秒で０ｒｐｍから３１５０ｒｐｍまで上げる
（５）２０秒で３１５０ｒｐｍから０ｒｐｍまで下げる
（６）（４）〜（５）を５回繰り返す。
以上を１つのサイクルとして、繰り返す。
・負荷トルクの制御パターン：
（１）２秒で０Ｎ・ｍから６９０Ｎ・ｍまで上げる
（２）５秒で６９０Ｎ・ｍから２２０Ｎ・ｍまで下げる
（３）２２０Ｎ・ｍで２３０秒保持
（４）１５秒で２２０Ｎ・ｍから０Ｎ・ｍまで下げる
（５）２秒で０Ｎ・ｍから６９０Ｎ・ｍまで上げる
（６）３５秒で６９０Ｎ・ｍから０Ｎ・ｍまで下げる
（７）（５）〜（６）を５回繰り返す。
以上を１つのサイクルとして、繰り返す。

砂かけ条件：砂の種類：珪砂とセメント砂のブレンド
砂かけの場所：従動プーリのかみ合い入り口
砂かけの量と頻度：５ｇ／サイクルを５サイクル連続して行い、続く３５サイクルは砂かけなし。以降繰り返し。

（実施例１）
繊度８００ｔｅｘの炭素繊維のマルチフィラメント糸をＳ方向に３２回／ｍで下撚りをかけて、４本の下撚り糸を作製した。作製した４本の下撚り糸を引き揃えてＳ方向に５１回／ｍで上撚りをかけて、総繊度３２００ｔｅｘのラング撚りコードを作製した。また、撚りコードには前記の方法で接着処理を行い、処理コードを作製した。この処理コードを心線として、前記歯付ベルトの製造方法に記載の方法でスピニングテンションを６３０Ｎ／本として歯付ベルトを製造した。歯付ベルトの歯ピッチは１０．９６４ｍｍ、歯付ベルトのＰＬＤは１．１０ｍｍであった。

（実施例２）
スピニングテンションを５００Ｎ／本とする以外は実施例１と同様にして歯付ベルトを作製した。歯付ベルトの歯ピッチは１１．０００ｍｍ、歯付ベルトのＰＬＤは１．１０ｍｍであった。

（実施例３）
繊度８００ｔｅｘの炭素繊維のマルチフィラメント糸をＳ方向に４４回／ｍで下撚りをかけて、４本の下撚り糸を作製し、作製した４本の下撚り糸を引き揃えてＳ方向に６７回／ｍで上撚りをかけて、総繊度３２００ｔｅｘのラング撚りコードを作製した以外は実施例２と同様にして歯付ベルトを作製した。

（実施例４）
繊度８００ｔｅｘの炭素繊維のマルチフィラメント糸をＳ方向に２１回／ｍで下撚りをかけて、４本の下撚り糸を作製し、作製した４本の下撚り糸を引き揃えてＳ方向に３５回／ｍで上撚りをかけて、総繊度３２００ｔｅｘのラング撚りコードを作製した以外は実施例２と同様にして歯付ベルトを作製した。

（実施例５）
スピニングテンションを５８０Ｎ／本とする以外は実施例１と同様にして歯付ベルトを作製した。歯付ベルトの歯ピッチは１０．９７８ｍｍであった。

（実施例６）
スピニングテンションを４６０Ｎ／本とする以外は実施例１と同様にして歯付ベルトを作製した。歯付ベルトの歯ピッチは１１．０１１ｍｍであった。

（比較例１）
繊度８００ｔｅｘの炭素繊維のマルチフィラメント糸をＳ方向に３２回／ｍで下撚りをかけて、３本の下撚り糸を作製した。作製した３本の下撚り糸を引き揃えてＳ方向に３９回／ｍで上撚りをかけて、総繊度２４００ｔｅｘのラング撚りコードを作製する以外は実施例１と同様にして歯付ベルトを作製した。歯付ベルトの歯ピッチは１０．９６４ｍｍ、歯付ベルトのＰＬＤは１．００ｍｍであった。

（比較例２）
繊度８００ｔｅｘの炭素繊維のマルチフィラメント糸をＳ方向に３２回／ｍで下撚りをかけて、４本の下撚り糸を作製した。作製した４本の下撚り糸を引き揃えてＳ方向に３４回／ｍで上撚りをかけて、総繊度３２００ｔｅｘのラング撚りコードを作製する以外は実施例１と同様にして歯付ベルトを製造した。歯付ベルトの歯ピッチは１０．９６４ｍｍ、歯付ベルトのＰＬＤは１．１０ｍｍであった。

（比較例３）
繊度８００ｔｅｘの炭素繊維のマルチフィラメント糸を４本引き揃えてＳ方向に１６．２回／ｍで撚りをかけて、総繊度３２００ｔｅｘの片撚りコードを作製する以外は実施例１と同様にして歯付ベルトを製造した。歯付ベルトの歯ピッチは１０．９６４ｍｍ、歯付ベルトのＰＬＤは１．０８ｍｍであった。

（比較例４）
繊度８００ｔｅｘの炭素繊維のマルチフィラメント糸をＳ方向に３２回／ｍで下撚りをかけて、４本の下撚り糸を作製した。作製した４本の下撚り糸を引き揃えてＺ方向に５１回／ｍで上撚りをかけて、総繊度３２００ｔｅｘの諸撚りコードを作製する以外は実施例１と同様にして歯付ベルトを製造した。歯付ベルトの歯ピッチは１０．９６４ｍｍ、歯付ベルトのＰＬＤは１．１１ｍｍであった。

（比較例５）
繊度８００ｔｅｘの炭素繊維のマルチフィラメント糸をＳ方向に３２回／ｍで下撚りをかけて、４本の下撚り糸を作製した。作製した４本の下撚り糸を引き揃えてＳ方向に１０７回／ｍで上撚りをかけて、総繊度３２００ｔｅｘのラング撚りコードを作製する以外は実施例１と同様にして歯付ベルトを製造した。歯付ベルトの歯ピッチは１０．９６４ｍｍ、歯付ベルトのＰＬＤは１．１１ｍｍであった。

（比較例６）
スピニングテンションを７００Ｎ／本とする以外は実施例１と同様にして歯付ベルトを作製した。歯付ベルトの歯ピッチは１０．９４５ｍｍであった。

（比較例７）
スピニングテンションを４２０Ｎ／本とする以外は実施例１と同様にして歯付ベルトを作製した。歯付ベルトの歯ピッチは１１．０２２ｍｍであった。

（試験結果）

（実施例７〜１０及び比較例８〜９）
実施例７〜１０、及び、比較例８〜９は、上記で説明したように歯形がＨ１４Ｍの歯付ベルトであり、上撚り係数（３．０１）及び下撚り係数（０．９４）を固定して、スピニングテンション（歯付ベルトの歯ピッチ）のみ変量した。

（実施例７）
心線は実施例１と同じで、スピニングテンションは８００Ｎ／本、歯付ベルトの歯ピッチは１３．９４４ｍｍとした。

（実施例８）
スピニングテンションは９４０Ｎ／本、歯付ベルトの歯ピッチは１３．９７２ｍｍとした。

（実施例９）
スピニングテンションは５５０Ｎ／本、歯付ベルトの歯ピッチは１４．０００ｍｍとした。

（実施例１０）
スピニングテンションは３５０Ｎ／本、歯付ベルトの歯ピッチは１４．０１４ｍｍとした。

（比較例８）
スピニングテンションは９６０Ｎ／本、歯付ベルトの歯ピッチは１３．９３０ｍｍとした。

（比較例９）
スピニングテンションは３００Ｎ／本、歯付ベルトの歯ピッチは１４．０２８ｍｍとした。

（試験結果）

（考察）
実施例１〜６は８０時間以上の寿命時間を有しており、故障形態は歯欠けであるために歯付ベルトの交換などの異常処置を行いやすいと言える。一方、比較例１〜７は７０時間以下の寿命時間であって、切断という予見の難しい故障形態となった。
比較例１では、下撚り糸の引き揃え本数を３本とした細径の心線を用いているために、引張強力が不足していると考えられる。比較例２では、上撚り係数が小さすぎるために耐屈曲疲労性が不足していると考えられる。比較例３および比較例４では、心線の撚り方法が片撚りまたは諸撚りであるために耐屈曲疲労性が不足していると考えられる。比較例５では、上撚り係数が大きすぎるために引張強力が不足したり、歯付ベルトの伸びが大きくなってかみ合いが悪化したりしていると考えられる。比較例６、７は、実施例１から歯付ベルトの歯ピッチのみ変更したものであるが、歯付ベルトの歯ピッチが歯付プーリの歯ピッチに対して−０．４％〜＋０．１％の範囲を外れていることから、寿命時間が低下していた。

一方、実施例１は引張強力と耐屈曲疲労性をともに高くすることができ、かみ合いも比較的良好に保たれていると考えられる。また、実施例２では、歯付ベルトの歯ピッチをプーリの歯ピッチと一致させることで、砂噛みによるかみ合いの悪化を抑制することができるために、さらに寿命時間が向上したと考えられる。さらに、実施例５、６では、実施例１から歯付ベルトの歯ピッチのみ変更したものであるが、歯付ベルトの歯ピッチが歯付プーリの歯ピッチに対して−０．２％〜＋０．１％の範囲内で良好な結果が得られた。

実施例７〜１０については、歯付ベルトの歯ピッチが歯付プーリの歯ピッチに対して±０％である実施例９の寿命時間がもっとも長く、その差が大きくなるに従って寿命時間は低下した。一方、比較例８、９については、歯付ベルトの歯ピッチが歯付プーリの歯ピッチに対してー０．４％〜＋０．１％の範囲を外れると、寿命時間は大きく低下した。また、故障形態も予見が困難である切断となった。

３ 歯付ベルト
４ 背部
５ 短繊維
６ 経糸
７ 歯部
８ 緯糸
９ 心線
１１ 歯布
２１ 歯付ベルト伝動装置
２２ 駆動プーリ
２３ 従動プーリ

Claims (2)

1. ベルト長手方向に延びて埋設された心線と、ベルト長手方向に所定の間隔で配設された複数のベルト歯部とを有する歯付ベルト、及び、外周に前記ベルト歯部に相対する複数のプーリ歯部を有し、前記歯付ベルトが巻き掛けられる複数の歯付プーリを備え、自動二輪車の後輪駆動用に使用される、歯付ベルト伝動装置であって、
   前記心線は、炭素繊維を含む下撚り糸を複数合わせて上撚りした炭素繊維コードを含み、
   前記下撚り糸の下撚りの撚り方向と前記上撚りの撚り方向が同じであり、
   前記下撚りの下撚り係数が、０．６２〜１．３０であり、
   前記上撚りの上撚り係数が、２．０６〜３．９５であり、
   前記歯付ベルトの歯ピッチが、当該歯付ベルトが巻き掛けられる前記歯付プーリの歯ピッチに対して、−０．４％〜＋０．１％の範囲にあり、±０付近で当該歯付ベルトの耐久性が最も良くなる、歯付ベルト伝動装置。
2. 前記歯付ベルトの歯ピッチが、前記歯付プーリの歯ピッチに対して、−０．２％〜＋０．１％の範囲にある、請求項１に記載の歯付ベルト伝動装置。

Images