JP7233461B2 - 歯付ベルト - Google Patents

Description

本発明は歯付ベルトに関する。

工作機械、印刷機械、繊維機械、射出成形機等の高トルク伝動用途において、ポリウレタン樹脂製の歯付ベルトが用いられている。

特許文献１～４には、ポリウレタン樹脂で形成されたエンドレスの歯付ベルト本体に、ベルト幅方向にピッチを有する螺旋を形成するように配された心線が埋設されていると共に、その心線の埋設位置よりも内周側に不織布が埋設された歯付ベルトが開示されている。

特許文献５には、ポリウレタン樹脂で形成されたエンドレスの歯付ベルト本体における歯部を有する内周側表面を被覆するように帆布が設けられた歯付ベルトが開示されている。

特公平５－６２６５７号公報 特許第２９６５４０３号公報 特開２００６－１１２５７４号公報 特開２０１０－９６２２９号公報 特許第２９５４５５４号公報

本発明は、内周側に複数の歯部が間隔をおいて設けられたポリウレタン樹脂で形成されたエンドレスの歯付ベルト本体と、前記歯付ベルト本体に、ベルト長さ方向に沿って螺旋を形成するように配されて埋設された心線と、前記歯付ベルト本体におけるベルト厚さ方向の前記心線の埋設位置よりも内周側に、前記歯付ベルト本体を形成するポリウレタン樹脂を含んでベルト長さ方向に沿うように配されて埋設された織布又は編布とを有し、前記歯部においては、前記織布又は編布は、前記歯付ベルト本体の表層に埋設されており、前記歯部間の歯底部にのみ、前記織布又は編布の織目又は編目に起因して形成されたＪＩＳ Ｂ０６０１に基づいて測定される算術平均粗さが５～２５μｍである凹凸面がある歯付ベルトである。

実施形態１に係る歯付ベルトの部分側面図である。 歯底部の縦断面拡大図である。 平織り織布の織り組織の平面図である。 斜文織り織布の織り組織の平面図である。 朱子織り織布の織り組織の平面図である。 実施形態１に係る歯付ベルトの製造方法の第１の説明図である。 実施形態１に係る歯付ベルトの製造方法の第２の説明図である。 実施形態１に係る歯付ベルトの製造方法の第３の説明図である。 平編み編布の平面図である。 ゴム編み編布の平面図である。 パール編み編布の平面図である。 比較例１の歯付ベルトの部分側面図である。 比較例２の歯付ベルトの部分側面図である。 騒音試験用のベルト走行試験機のプーリレイアウトを示す図である。 耐久試験用のベルト走行試験機のプーリレイアウトを示す図である。 軸荷重と騒音レベルとの関係を示すグラフである。

以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る歯付ベルトＢを示す。実施形態１に係る歯付ベルトＢは、例えば、工作機械、印刷機械、繊維機械、射出成形機等の高トルク伝動用途に好適に用いられるエンドレスの噛み合い伝動ベルトである。実施形態１に係る歯付ベルトＢは、例えば、ベルト長さが５００～３０００ｍｍ、ベルト幅が１０～２００ｍｍ、及びベルト厚さ（最大厚さ）が３～２０ｍｍである。

実施形態１に係る歯付ベルトＢは、ポリウレタン樹脂で形成されたエンドレスの歯付ベルト本体１０を有し、外周側が平坦な幅広の平帯体の内周側に複数の歯部１１が一定ピッチで間隔をおいて設けられていると共に、相互に隣接する歯部１１間が歯底部１２に構成され、また、歯部１１と歯底部１２との間の境界部分が、側面視が内側に円弧状に没入した歯元部１３に構成されている。なお、外周側にはコグが設けられていてもよい。

歯部１１の側面視の歯形としては、例えば、両側が外側に円弧状に膨出したＳＴＳ歯形や台形歯形等が挙げられる。歯部１１は、例えば、歯数が３０～４００、歯幅Ｗ（ベルト長さ方向の寸法）が２～１０ｍｍ、歯部高さＨが２～８ｍｍ、及び配設ピッチＰが５～２０ｍｍである。

歯付ベルト本体１０を形成するポリウレタン樹脂は、ウレタンプレポリマーに、硬化剤、可塑剤等の配合剤を配合したウレタン組成物が加熱及び加圧されて硬化したものである。

ウレタンプレポリマーとしては、例えば、イソシアネート成分がトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）などであり、ポリオール成分がポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ）などであるもの等が挙げられる。ウレタンプレポリマーは、単一種で構成されていても、また、複数種が混合されて構成されていても、どちらでもよい。

硬化剤としては、例えば、１，４－フェニレンジアミン、２，６－ジアミノトルエン、１，５－ナフタレンジアミン、４，４’－ジアミノジフェニルメタン、３，３’－ジクロロ－４，４’－ジアミノジフェニルメタン（ＭＯＣＡ）、３，３’－ジメチル－４，４’－ジアミノジフェニルメタン、１－メチル－３，５－ビス（メチルチオ）－２，６－ジアミノベンゼン、１－メチル－３，５’－ジエチル－２，６－ジアミノベンゼン、４，４’－メチレン－ビス－（３－クロロ－２，６－ジエチルアニリン）、４，４’－メチレン－ビス－（３－クロロ－２，６－ジエチルアニリン）、４，４’－メチレン－ビス－（オルト－クロロアニリン）、４，４’－メチレン－ビス－（２，３－ジクロロアニリン）、トリメチレングリコール－ジ－パラ－アミノベンゾエート、４，４’－メチレン－ビス－（２，６－ジエチルアニリン）、４，４’－メチレン－ビス－（２，６－ジイソプロピルアニリン）、４，４’－ジアミノジフェニルスルホンなど、１級アミン、２級アミン、３級アミンのアミン化合物等が挙げられる。硬化剤は、単一種で構成されていても、また、複数種で構成されていても、どちらでもよい。硬化剤の配合量は、例えば、アミン化合物の場合、硬化剤中のＮＨ_２のモル数とウレタンプレポリマー中のＮＣＯのモル数との比であるα値（ＮＨ_２／ＮＣＯ）が０．７０～１．１０の範囲となる量である。

可塑剤としては、例えば、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）やジオクチルフタレート（ＤＯＰ）等のジアルキルフタレート、ジオクチルアジペート（ＤＯＡ）等のジアルキルアジペート、ジオクチルセバケート（ＤＯＳ）等のジアルキルセバケート等が挙げられる。可塑剤は、単一種で構成されていても、また、複数種で構成されていても、どちらでもよい。可塑剤の配合量は、例えば、ウレタンプレポリマー１００質量部に対して３～２０質量部である。

なお、その他の配合剤としては、例えば、着色剤、消泡剤、安定剤等が挙げられる。

歯付ベルト本体１０を構成するポリウレタン樹脂の物性は、例えば、硬度が７０～１００°（ＪＩＳ Ｋ７３１２準拠）であることが好ましい。

歯付ベルト本体１０には、平帯体の部分に、ベルト長さ方向に沿うと共にベルト幅方向にピッチを有する螺旋を形成するように配された心線１４が埋設されている。心線１４は、例えば、心線径が０．２～５ｍｍ、及びベルト幅方向の配設ピッチが０．２５～６ｍｍである。また、ＰＬＤは例えば０．２～５ｍｍである。

心線１４は、例えば、片撚り糸、諸撚り糸、ラング撚り糸、コアヤーン、組紐等で構成されている。なお、心線１４は、撚り糸の場合、上撚りがＳ撚りのＳ撚り糸及び上撚りがＺ撚りのＺ撚り糸の２種がベルト幅方向に交互に並ぶように二重螺旋状に設けられていてもよい。

心線１４を構成する繊維材料としては、例えば、カーボン繊維、ガラス繊維、金属繊維などの無機繊維；アラミド繊維、ポリエステル繊維、ＰＢＯ繊維、ナイロン繊維、ポリケトン繊維などの有機繊維等が挙げられる。心線１４は、単一種の繊維で構成されていても、また、複数種の繊維で構成されていても、どちらでもよい。心線１４には、成形前に予め例えばエポキシ系接着剤に浸漬した後に乾燥させる等の接着処理が施されていることが好ましい。

歯付ベルト本体１０におけるベルト厚さ方向の心線１４の埋設位置よりも内周側には、平帯状の不織布１５がベルト長さ方向に沿うように配されて埋設されている。不織布１５は、一枚で構成されていても、また、複数枚で構成されていても、どちらでもよい。

不織布１５は、歯付ベルト本体１０を形成するポリウレタン樹脂を含んで、側面視において層を形成するように設けられている。不織布１５の歯底部１２に対応する部分は、心線１４に接触してベルト厚さ方向に薄く圧縮されている。不織布１５の歯底部１２に対応する部分の厚さは例えば０．１～０．５ｍｍである。不織布１５の歯部１１に対応する部分は、両側の歯部１１に対応する部分に連続して、側面視において、歯部１１側に膨出するように歯部１１に入り込んでベルト厚さ方向に厚く広がっている。不織布１５の歯部１１に対応する部分の最大厚さ（非圧縮厚さ）は例えば１．５～４．５ｍｍである。不織布１５の歯部１１に対応する部分は、歯部１１の補強効果を高める観点から、平均して歯部１１側に歯部高さＨの好ましくは５０％以上の位置まで、より好ましくは７０％以上の位置まで膨出していることが好ましい（（Ｈ’／Ｈ）×１００）。

不織布１５は、ポリウレタン樹脂の含浸性を高める観点から、低密度で嵩高であることが好ましい。不織布１５の目付量は２００～６００ｇ／ｍ^２であることが好ましく、特に歯部１１の配設ピッチＰが８ｍｍ以下の場合には２３０～３００ｇ／ｍ^２であることがより好ましく、歯部１１の配設ピッチＰが８ｍｍを超える場合には３９０～５００ｇ／ｍ^２であることがより好ましい。

不織布１５を構成する繊維材料としては、例えば、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ポリケトン繊維、カーボン繊維等が挙げられる。不織布１５は、単一種の繊維で構成されていても、また、複数種の繊維で構成されていても、どちらでもよい。不織布１５には、成形前に予め例えばエポキシ系接着剤に浸漬した後に乾燥させる等の接着処理が施されていてもよい。

歯付ベルト本体１０におけるベルト厚さ方向の不織布１５の埋設位置よりも内周側には、織布１６がベルト長さ方向に沿うように配されて一体に設けられている。織布１６は、一枚で構成されていても、また、複数枚で構成されていても、どちらでもよい。

織布１６は、歯付ベルト本体１０を形成するポリウレタン樹脂を含んで、側面視において層を形成するように設けられている。

織布１６の歯底部１２に対応する部分は、不織布１５に接触してベルト厚さ方向に圧縮されている。織布１６の歯底部１２に対応する部分の厚さは例えば０．１～０．５ｍｍである。織布１６の歯底部１２に対応する部分は、ポリウレタン樹脂を含むものの、不織布１５が存在するためにその含浸度合いが低く、その結果、歯底部１２には、図２に示すように、織布１６の織目に起因して形成された凹凸面が構成されている。歯底部１２には、織布１６が表面に露出していても、また、織布１６が表層に埋設されていても、どちらでもよい。

従来のポリウレタン樹脂製の歯付ベルトは、特許文献１～４に開示された歯付ベルト本体に不織布が埋設された構成であっても、また、特許文献５に開示された歯付ベルト本体における歯部を有する内周側表面を被覆するように帆布が設けられた構成であっても、歯部間の歯底部では、製造時に未硬化のポリウレタン樹脂が不織布又は帆布に含浸して染み出す結果、不織布又は帆布が歯付ベルト本体の表層に埋設された形態となり、表面に硬いポリウレタン樹脂が露出することとなる。そのため、ベルト走行時において、硬い歯部がプーリに接触する際に発生する打撃音に、硬い歯底部がプーリに接触する際に発生する打撃音が重畳して大きな騒音を発するという問題がある。なお、歯付ベルトを設けた部分をカバーで覆って騒音を遮蔽する対策も考えられるが、その場合、ベルト温度の上昇により歯付ベルト本体を形成するポリウレタン樹脂が劣化してベルト寿命が短くなってしまう虞がある。

しかしながら、実施形態１に係る歯付ベルトＢによれば、このように歯底部１２に織布１６の織目に起因して形成された凹凸面が構成されているので、この歯底部１２の凹凸面がクッションとなり、歯底部１２がプーリに接触する際の打撃音を抑制することができる。また、歯底部１２の凹凸面があるので、歯部１１のプーリへの噛み合い時に歯付ベルトＢとプーリとの隙間で生じる共鳴音（気柱共鳴音）を低減することもできる。なお、心線１４の撚り戻りやベルト走行初期の伸びを低く抑えるために、後述の製造時において、心線１４を巻き付ける際に心線１４に付与する張力を例えば４９～２９４Ｎの範囲で非常に高く設定する場合であっても、心線１４と織布１６との間に不織布１５が介設されるので、心線１４による圧縮が緩和され、織布１６の凹凸が潰されてしまうことはない。つまり、心線１４の撚り戻りやベルト走行初期の伸びを低く抑えて耐久性を高めつつ、歯底部１２がプーリに接触する際の打撃音の抑制効果及び歯部１１のプーリへの噛み合い時の共鳴音の低減効果を得ることができる。

歯底部１２の凹凸面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、好ましくは５～２５μｍ、より好ましくは１０～２５μｍである。凹凸面における平面視における凸部及び凹部の大きさ（最大径）は、好ましくは０．３～１．２ｍｍ、より好ましくは０．５～１．０ｍｍである。ここで、算術平均粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳＢ０６０１に基づいて測定される値である。

織布１６の歯部１１に対応する部分は、両側の歯部１１に対応する部分に連続して、側面視において、不織布１５の外郭に沿った軌跡を形成している。織布１６の歯部１１に対応する部分の非圧縮厚さは例えば１．６～４．６ｍｍである。織布１６の歯部１１に対応する部分は不織布１５と非接触、つまり、織布１６の歯部１１に対応する部分と不織布１５との間にはポリウレタン樹脂の層が存在することが好ましい。また、織布１６の歯部１１に対応する部分は、歯部１１の表面に露出せずに埋設されていることが好ましい。織布１６の歯部１１に対応する部分は、歯部１１の補強効果を高める観点から、歯部１１側の最先端の位置が平均して歯部高さＨの好ましくは６０％以上の位置、より好ましくは８０％以上の位置であることが好ましい（（Ｈ”／Ｈ）×１００）。

織布１６は、例えば、図３Ａに示すような経糸１６ａ及び緯糸１６ｂで形成された平織り織布、図３Ｂに示すような斜文織り織布（綾織り織布）、図３Ｃに示すような朱子織り織布等で構成されている。経糸１６ａ及び緯糸１６ｂの繊度は、好ましくは４４～９３３ｄｔｅｘ、より好ましくは４４～２３５ｄｔｅｘである。経糸１６ａ及び緯糸１６ｂの糸密度は、好ましくは７４～４３０本／５ｃｍ幅、より好ましくは１３２～１７４本／５ｃｍ幅である。織布１６の目付量は、好ましくは９０～６００ｇ／ｍ^２、より好ましくは２００～３５０ｇ／ｍ^２である。織布１６の目付量は、歯部１１及び歯元部１３の補強効果を高める観点から、不織布１５の目付量の好ましくは３０～１７０％、より好ましくは７０～１３０％であり、更に好ましくは１００％、つまり、不織布１５の目付量と同一であることが特に好ましい。

織布１６は、例えば、経糸１６ａ又は緯糸１６ｂがベルト長さ方向に一致するように設けられていることが好ましい。緯糸１６ｂが仮撚り加工糸等の伸縮加工糸で構成されている場合には、織布１６は、伸縮特性について異方性を有することとなるが、ベルト長さ方向に伸縮特性が高くなるように、緯糸１６ｂがベルト長さ方向に一致するように設けられることが好ましい。

織布１６を構成する繊維材料としては、例えば、ナイロン６，６繊維、ナイロン４，６、ナイロン６などのナイロン繊維、ポリケトン繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維等の化学繊維や綿等の天然繊維が挙げられる。織布１６は、単一種の繊維で構成されていても、また、複数種の繊維で構成されていても、どちらでもよい。織布１６を構成する繊維材料は、歯部１１及び歯元部１３の補強効果を高める観点から、不織布１５を構成する繊維材料と同一であることが好ましい。織布１６には、成形前に予め例えばエポキシ系接着剤に浸漬した後に乾燥させる等の接着処理が施されていてもよい。

以上の構成の実施形態１に係る歯付ベルトＢによれば、不織布１５がポリウレタン樹脂を含んで歯元部１３自体を広範囲で高弾性化すると共に、織布１６が歯元部１３の表面乃至表面に近い位置においてクラックの発生及び進展を規制することから、それらの不織布１５及び織布１６の積層構造によって歯元部１３が補強されるので、耐歯欠け寿命を著しく改善することができる。

実施形態１に係る歯付ベルトＢは、例えば一対のプーリに巻き掛けられ、駆動源からの動力を従動側に伝達する。ここで、プーリの外径は例えば２０～７００ｍｍである。また、ベルト走行速度は例えば１０～２０００ｍ／ｍｉｎであり、伝達容量は例えば０．１～６００ＫＷである。

次に、実施形態１に係る歯付ベルトＢの製造方法について説明する。

まず、図４Ａに示すように、円柱状の内金型２１に筒状に加工した織布１６及び不織布１５を順に被せ、その上から心線１４を螺旋状に巻き付ける。内金型２１の外周には、断面が歯部１１に対応した形状の軸方向に延びる凹溝２２が周方向に間隔をおいて一定ピッチで設けられている。このとき、織布１６として、内金型２１の周長よりも長いものを用い、織布１６を各凹溝２２内で撓むように設けることが好ましい。また、不織布１５として、織布１６の上から被せた際に周方向にやや張力が付与される程度の長さのものを用いることが好ましい。

次いで、図４Ｂに示すように、内金型２１を円筒状の外金型２４の中に収容する。このとき、内金型２１と外金型２４との間に歯付ベルト本体成形用のキャビティＣが構成される。

続いて、図４Ｃに示すように、密閉したキャビティＣにウレタンプレポリマーに配合剤を配合したウレタン組成物を注入して充填すると共に加熱する。このとき、ウレタン組成物が流動して硬化することにより、凹溝２２において歯部１１及び凸条２３において歯底部１２がそれぞれ形成されることにより歯付ベルト本体１０が構成される。また、ウレタン組成物が不織布１５に含浸して硬化することにより、不織布１５は、ポリウレタン樹脂を含んでベルト長さ方向に沿うように配されて歯付ベルト本体１０に埋設される。更に、ウレタン組成物が織布１６に含まれて硬化することにより、織布１６は、ポリウレタン樹脂を含んでベルト長さ方向に沿うように配されて歯付ベルト本体１０に一体に設けられる。歯底部１２では、織布１６は、ポリウレタン樹脂を含むものの、不織布１５が存在するためにその含浸度合いが低く、その結果、織布１６の織目に起因して形成された凹凸面が構成される。以上のようにして、歯付ベルト本体１０、心線１４、不織布１５、及び織布１６が一体化して円筒状のスラブが成形される。なお、成形条件は、例えば、成形温度が７０～１３０℃、及び成形時間が１０～１２０分である。

最後に、内金型２１及び外金型２４からスラブを脱型し、それを輪切りすることにより実施形態１に係る歯付ベルトＢを得ることができる。

（実施形態２）
実施形態２に係る歯付ベルトＢ及びその製造方法は、外観構成が実施形態１の図１及び４と同一である。以下では、実施形態２に係る歯付ベルトＢ及びその製造方法について、符号１６が編布を示すものとして実施形態１の図１及び４も用いて説明する。

実施形態２に係る歯付ベルトＢでは、図１に示すように、歯付ベルト本体１０におけるベルト厚さ方向の不織布１５の埋設位置よりも内周側に、編布１６がベルト長さ方向に沿うように配されて一体に設けられている。編布１６は、一枚で構成されていても、また、複数枚で構成されていても、どちらでもよい。

編布１６は、歯付ベルト本体１０を形成するポリウレタン樹脂を含んで、側面視において層を形成するように設けられている。

編布１６の歯底部１２に対応する部分は、不織布１５に接触してベルト厚さ方向に圧縮されている。編布１６の歯底部１２に対応する部分の厚さは例えば０．１～０．５ｍｍである。編布１６の歯底部１２に対応する部分は、ポリウレタン樹脂を含むものの、不織布１５が存在するためにその含浸度合いが低く、その結果、歯底部１２には、編布１６の編目に起因して形成された凹凸面が構成されている。歯底部１２には、編布１６が表面に露出していても、また、編布１６が表層に埋設されていても、どちらでもよい。

実施形態２に係る歯付ベルトＢによれば、このように歯底部１２に編布１６の編目に起因して形成された凹凸面が構成されているので、この歯底部１２の凹凸面がクッションとなり、歯底部１２がプーリに接触する際の打撃音を抑制することができる。また、歯底部１２の凹凸面があるので、歯部１１のプーリへの噛み合い時に歯付ベルトＢとプーリとの隙間で生じる共鳴音（気柱共鳴音）を低減することもできる。なお、心線１４の撚り戻りやベルト走行初期の伸びを低く抑えるために、後述の製造時において、心線１４を巻き付ける際に心線１４に付与する張力を例えば４９～２９４Ｎと非常に高く設定する場合であっても、心線１４と編布１６との間に不織布１５が介設されるので、心線１４による圧縮が緩和され、編布１６の凹凸が潰されてしまうことはない。つまり、心線１４の撚り戻りやベルト走行初期の伸びを低く抑えて耐久性を高めつつ、歯底部１２がプーリに接触する際の打撃音の抑制効果及び歯部１１のプーリへの噛み合い時の共鳴音の低減効果を得ることができる。

歯底部１２の凹凸面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、好ましくは５～２５μｍ、より好ましくは１０～２５μｍである。凹凸面における平面視における凸部及び凹部の大きさ（最大径）は、好ましくは０．３～１．２ｍｍ、より好ましくは０．５～１．０ｍｍである。

編布１６の歯部１１に対応する部分は、両側の歯部１１に対応する部分に連続して、側面視において、不織布１５の外郭に沿った軌跡を形成している。編布１６の歯部１１に対応する部分の非圧縮厚さは例えば１．６～４．６ｍｍである。編布１６の歯部１１に対応する部分は不織布１５と非接触、つまり、編布１６の歯部１１に対応する部分と不織布１５との間にはポリウレタン樹脂の層が存在することが好ましい。また、編布１６の歯部１１に対応する部分は、歯部１１の表面に露出せずに埋設されていることが好ましい。編布１６の歯部１１に対応する部分は、歯部１１の補強効果を高める観点から、歯部１１側の最先端の位置が平均して歯部高さＨの好ましくは６０％以上の位置、より好ましくは８０％以上の位置であることが好ましい（（Ｈ”／Ｈ）×１００）。

編布１６は、例えば、図５Ａに示すような編糸１６ｃで形成された平編み編布、図５Ｂに示すようなゴム編み編布、図５Ｃに示すようなパール編み編布等で構成されている。編糸１６ｃの繊度は、好ましくは１０～１０００ｄｔｅｘ、より好ましくは５０～３００ｄｔｅｘである。編目密度は、ウェール方向には、好ましくは５～１００個／２．５４ｃｍ幅、より好ましくは２０～４０個／２．５４ｃｍ幅であり、コース方向には、好ましくは５～１００個／２．５４ｃｍ幅、より好ましくは１５～３５個／２．５４ｃｍ幅である。編布１６の目付量は、好ましくは５０～６００ｇ／ｍ^２、より好ましくは１００～４００ｇ／ｍ^２である。編布１６の目付量は、歯部１１及び歯元部１３の補強効果を高める観点から、不織布１５の目付量の好ましくは３０～１７０％、より好ましくは７０～１３０％であり、更に好ましくは１００％、つまり、不織布１５の目付量と同一であることが特に好ましい。

編布１６は、ウェール方向よりもコース方向の方が伸縮特性が高く、伸縮特性について異方性を有するが、ベルト長さ方向に伸縮特性が高くなるように、コース方向がベルト長さ方向に一致するように設けられることが好ましい。

編布１６を構成する繊維材料としては、例えば、ナイロン６，６繊維、ナイロン４，６、ナイロン６などのナイロン繊維、ポリケトン繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維等が挙げられる。編布１６は、単一種の繊維で構成されていても、また、複数種の繊維で構成されていても、どちらでもよい。編布１６を構成する繊維材料は、歯部１１及び歯元部１３の補強効果を高める観点から、不織布１５を構成する繊維材料と同一であることが好ましい。編布１６には、成形前に予め例えばエポキシ系接着剤に浸漬した後に乾燥させる等の接着処理が施されていてもよい。

以上の構成の実施形態２に係る歯付ベルトＢによれば、不織布１５がポリウレタン樹脂を含んで歯元部１３自体を広範囲で高弾性化すると共に、編布１６が歯元部１３の表面乃至表面に近い位置においてクラックの発生及び進展を規制することから、それらの不織布１５及び編布１６の積層構造によって歯元部１３が補強されるので、耐歯欠け寿命を著しく改善することができる。

次に、実施形態２に係る歯付ベルトＢの製造方法について説明する。

まず、図４Ａに示すように、円柱状の内金型２１に筒状に加工した編布１６及び不織布１５を順に被せ、その上から心線１４を螺旋状に巻き付ける。内金型２１の外周には、断面が歯部１１に対応した形状の軸方向に延びる凹溝２２が周方向に間隔をおいて一定ピッチで設けられている。このとき、編布１６として、内金型２１の周長よりも長いものを用い、編布１６を各凹溝２２内で撓むように設けることが好ましい。不織布１５として、編布１６の上から被せた際に周方向にやや張力が付与される程度の長さのものを用いることが好ましい。心線１４を巻き付ける際に心線１４に付与する張力は例えば４９～２９４Ｎである。

次いで、図４Ｂに示すように、内金型２１を円筒状の外金型２４の中に収容する。このとき、内金型２１と外金型２４との間に歯付ベルト本体成形用のキャビティＣが構成される。

続いて、図４Ｃに示すように、密閉したキャビティＣにウレタンプレポリマーに配合剤を配合したウレタン組成物を注入して充填すると共に加熱する。このとき、ウレタン組成物が流動して硬化することにより、凹溝２２において歯部１１及び凸条２３において歯底部１２がそれぞれ形成されることにより歯付ベルト本体１０が構成される。また、ウレタン組成物が不織布１５に含浸して硬化することにより、不織布１５は、ポリウレタン樹脂を含んでベルト長さ方向に沿うように配されて歯付ベルト本体１０に埋設される。更に、ウレタン組成物が編布１６に含まれて硬化することにより、編布１６は、ポリウレタン樹脂を含んでベルト長さ方向に沿うように配されて歯付ベルト本体１０に一体に設けられる。歯底部１２では、編布１６は、ポリウレタン樹脂を含むものの、不織布１５が存在するためにその含浸度合いが低く、その結果、編布１６の編目に起因して形成された凹凸面が構成される。以上のようにして、歯付ベルト本体１０、心線１４、不織布１５、及び編布１６が一体化して円筒状のスラブが成形される。なお、成形条件は、例えば、成形温度が７０～１３０℃、及び成形時間が１０～１２０分である。

最後に、内金型２１及び外金型２４からスラブを脱型し、それを輪切りすることにより実施形態２に係る歯付ベルトＢを得ることができる。

その他の構成は実施形態１と同一である。

（歯付ベルト）
＜実施例＞
図１に示す上記実施形態１と同様の構成のＳＴＳ歯形の歯付ベルトを実施例として作製した。

実施例の歯付ベルトとして、ベルト長さが１２００ｍｍ及びベルト最大厚さが４．８ｍｍで、且つベルト幅が１０ｍｍものと１５ｍｍのものとの２種を作製した。歯部は、歯数が１５０、歯幅Ｗが５．２ｍｍ、歯部高さＨが２．８５ｍｍ、及び配設ピッチＰが８．０ｍｍであった。

歯付ベルト本体を形成するウレタン組成物として、ウレタンプレポリマー（三井化学ポリウレタン社製 商品名：ハイプレンＬ－１００）１００質量部に対して、硬化剤の３，３’－ジクロロ－４，４’－ジアミノジフェニルメタン（イハラケミカル工業社製 商品名：イハラキュアミンＭＴ）１３質量部及び可塑剤のジオクチルフタレート（チッソ社製 商品名：ＤＯＰ）１０質量部を配合したものを用いた。歯付ベルト本体を形成するポリウレタン樹脂のＪＩＳ Ｋ７３１２に基づいて測定した硬度は９２°であった。

心線として、アラミド繊維のＳ撚り糸及びＺ撚り糸の２種の諸撚り糸（１２７０ｄｔｅｘ／４×５）を用い、それらがベルト幅方向に交互に並ぶように二重螺旋状に設けた。心線には、エポキシ系接着剤に浸漬した後に乾燥させる接着処理を施した。心線の巻き付け張力を９８．１Ｎとした。心線は、心線径が０．９０ｍｍ、及びベルト幅方向の配設ピッチが１．５ｍｍであった。また、ＰＬＤは０．８ｍｍであった。

不織布として、ニードルパンチ法により無加圧で製造されたナイロン繊維製のものを用いた。不織布には、接着処理を施さなかった。不織布は、厚さが５．４ｍｍ、及び目付量が２５０ｇ／ｍ^２であった。不織布の歯部に対応する部分は、平均して歯部側に歯部高さＨの７０％の位置まで膨出していた（（Ｈ’／Ｈ）×１００）。

織布として、繊度が２３５ｄｔｅｘのナイロン繊維の経糸及び緯糸で形成された斜文織り織布を用い、緯糸がベルト長さ方向に一致するように設けた。従って、織布を構成する繊維材料は不織布を構成する繊維材料と同一であった。織布には、接着処理を施さなかった。織布は、厚さが０．６ｍｍ、経糸及び緯糸の糸密度が２００本／５ｃｍ幅、並びに目付量が２５０ｇ／ｍ^２であった。従って、織布の目付量は不織布の目付量と同一であった。織布の歯部に対応する部分は、歯部側の最先端の位置が平均して歯部高さＨの８０％の位置であった（（Ｈ”／Ｈ）×１００）。従って、織布の歯部に対応する部分は、不織布と非接触であり、また、歯部の表面に露出せずに歯部に埋設されていた。歯底部には、織布の織目に起因した凹凸面が構成されており、その凹凸面の算術平均粗さ（Ｒａ）は１８．２μｍであった。

＜比較例１＞
図６Ａに示すように、織布を有さないことを除いて実施例と同一構成の歯付ベルトＢ’を比較例１として作製した。比較例１の歯付ベルトＢ’の歯底部１２’は、表面にポリウレタン樹脂が露出しており、その表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は２．６μｍであった。なお、この比較例１の歯付ベルトは、特許文献１～４に開示された歯付ベルトに相当する。

＜比較例２＞
図６Ｂに示すように、不織布を有さず且つ織布１６’が歯付ベルト本体１０’における歯部１１’を有する内周側表面を被覆するように設けられたことを除いて実施例と同一構成の歯付ベルトＢ’を比較例２として作製した。比較例２の歯付ベルトの歯底部１２’は、表面にポリウレタン樹脂が露出しており、その表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は１．８μｍであった。なお、この比較例２の歯付ベルトは、特許文献５に開示された歯付ベルトに相当する。

（試験評価方法）
＜騒音試験＞
図７Ａは、騒音試験用のベルト走行試験機のプーリレイアウト３０を示す。

このベルト走行試験機３０は、各々、歯数が２４で且つ外径が５９．７４ｍｍの駆動プーリ３１及び従動プーリ３２が横方向に間隔をおいて配設されており、従動プーリ３２には、側方に軸荷重（ＳＷ）を負荷できるように構成されている。

実施例並びに比較例１及び２のそれぞれのベルト幅３０ｍｍの歯付ベルトについて、上記ベルト走行試験機３０の駆動プーリ３１及び従動プーリ３２に巻き掛け、従動プーリ３２に１０００Ｎの軸荷重（ＳＷ）を負荷した。そして、常温下、３分間で駆動プーリ３１の回転数を０ｒｐｍから５０００ｒｐｍまで立ち上げてベルト走行させ、騒音測定器を用いて５００ｒｐｍから３５００ｒｐｍまでの騒音レベル（ｄＢ（Ａ））を測定した。また、軸荷重（ＳＷ）を１２５０Ｎ及び１５００Ｎとした場合についても同様の測定を行った。そして、各測定から、回転数１０００～５０００ｒｐｍの範囲での騒音レベルの平均値を求めた。なお、回転数１０００ｒｐｍ以上としたのは、回転数１０００ｒｐｍ未満では、装置の共振が測定に与える影響が大きくなるからである。

＜耐久試験＞
図７Ｂは、耐久試験用のベルト走行試験機のプーリレイアウト４０を示す。

このベルト走行試験機４０は、歯数が２０で且つ外径が４９．５６ｍｍの駆動プーリ４１及び歯数が４０で且つ外径が１００．４９ｍｍの従動プーリ４２が横方向に間隔をおいて配設されており、従動プーリ４２には、側方に軸荷重（ＳＷ）を負荷できるように構成されている。

実施例並びに比較例１及び２のそれぞれのベルト幅１０ｍｍの歯付ベルトについて、上記ベルト走行試験機４０の駆動プーリ４１及び従動プーリ４２に巻き掛け、従動プーリ４２に３９２Ｎの軸荷重（ＳＷ）と共に５０Ｎ・ｍのトルクを負荷した。そして、常温下、駆動プーリ４１を回転数７０００ｒｐｍで回転させてベルト走行させた。そして、定期的にベルト走行を停止して目視観察しながら、歯部欠けや歯部摩耗の故障が生じるまでベルト走行を継続した。

また、別に５００時間のベルト走行を実施した後の歯付ベルトから引張試験用の短冊状の試験片を作成してその強度を測定し、その強度を心線数で除して心線１本当たりの強度を算出し、更に、これを未走行の歯付ベルトにおける心線１本当たりの強度で除して強力保持率を算出した。

（試験評価結果）
表１及び図８は騒音試験の結果を示す。

表１及び図８によれば、実施例は、比較例１及び２よりも騒音レベルが低いことが分かる。

表２は耐久試験の結果を示す。

表２によれば、実施例は、比較例１及び２よりも高い耐久性を有することが分かる。

本発明は歯付ベルトの技術分野について有用である。

Ｂ 歯付ベルト
Ｃ キャビティ
１０，１０’ 歯付ベルト本体
１１、１１’ 歯部
１２，１２’ 歯底部
１３，１３’ 歯元部
１４，１４’ 心線
１５，１５’ 不織布
１６，１６’ 織布，編布
１６ａ 経糸
１６ｂ 緯糸
１６ｃ 編糸
２１ 内金型
２２ 凹溝
２３ 凸条
２４ 外金型

Claims (4)

1. 内周側に複数の歯部が間隔をおいて設けられたポリウレタン樹脂で形成されたエンドレスの歯付ベルト本体と、
   前記歯付ベルト本体に、ベルト長さ方向に沿って螺旋を形成するように配されて埋設された心線と、
   前記歯付ベルト本体におけるベルト厚さ方向の前記心線の埋設位置よりも内周側に、前記歯付ベルト本体を形成するポリウレタン樹脂を含んでベルト長さ方向に沿うように配されて埋設された織布又は編布と、
   を有し、
   前記歯部においては、前記織布又は編布は、前記歯付ベルト本体の表層に埋設されており、
   前記歯部間の歯底部にのみ、前記織布又は編布の織目又は編目に起因して形成されたＪＩＳ Ｂ０６０１に基づいて測定される算術平均粗さが５～２５μｍである凹凸面がある歯付ベルト。
2. 請求項１に記載された歯付ベルトにおいて、
   前記織布又は編布の前記歯部に対応する部分における前記歯部側の最先端の位置が平均して歯部高さの６０％以上の位置である歯付ベルト。
3. 請求項１又は２に記載された歯付ベルトにおいて、
   前記織布又は編布は、伸縮特性について異方性を有すると共に、伸縮特性が高い方向がベルト長さ方向に一致するように設けられている歯付ベルト。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載された歯付ベルトにおいて、
   前記歯付ベルト本体を形成するポリウレタン樹脂のＪＩＳ Ｋ７３１２に基づいて測定される硬度が７０～１００°である歯付ベルト。

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