JPH05272595A - 高負荷用伝動ベルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 張力帯を構成する保形ゴム層の材質を改良
し、耐熱性及び耐屈曲疲労性に優れ、しかも永久歪の小
さい高負荷用伝動ベルトを得る。 【構成】 短繊維２が混入された保形ゴム層３の内部に
心線４が埋設された一対の張力帯１と、両張力帯１にベ
ルト長手方向に並んで取り付けられた多数のブロック８
とからなる高負荷用伝動ベルトにおいて、各張力帯１の
保形ゴム層３を不飽和カルボン酸金属塩及び有機過酸化
物が添加されたエチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン
系共重合体からなる水素化ゴムをマトリックスとして構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高負荷用伝動ベルトの
改良に関し、特に延命化対策に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車等の変速機に使用され
る高負荷用伝動ベルトとして、例えば一対のゴム製の張
力帯と、ベルト幅方向両側面に該各張力帯を嵌合する嵌
合溝及びプーリのベルト溝面に当接する当接部を有する
多数のブロックとで構成され、上記各張力帯の上下面及
び各ブロックの嵌合溝の上下面にそれぞれ形成された凹
部および凸部を互いに係合させることにより、各ブロッ
クが両張力帯にベルト長手方向に並んで係止固定された
いわゆるブロックベルトと呼ばれる高負荷用伝動ベルト
が知られている（例えば特開昭６０―４９１５１号公
報、特開昭６１―２０６８４７号公報及び特開昭６２―
５４３４８号公報参照）。

【０００３】ところで、この種のブロックベルトにおい
ては、プーリの側圧を各ブロックで受けるとともに、動
力伝達を張力帯で行うようになされている。そして、上
記ブロックは硬質の材質で構成されていて、一般のゴム
ベルトの如き座屈変形がなく高負荷の伝動を可能にして
いる。一方、張力帯を構成する保形ゴム層はクロロプレ
ンゴム（ＣＲ）や水素添加アクリロニトリルブタジエン
ゴム（Ｈ−ＮＢＲ）がマトリックスとして用いられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ブロックベ
ルトを高張力の下で繰り返し使用していると、プーリへ
の巻き込み時、張力帯の保形ゴム層に過大な剪断・圧縮
力が加わり、保形ゴム層が永久変形して張力帯とブロッ
クとの間に不具合を生じ、騒音が大きくなるとか亀裂が
生じて早期切断に至るという問題がある。特に高速下の
使用においては、ブロックベルトが自己発熱して保形ゴ
ム層の温度が上昇することからなおさらのことである。

【０００５】また、ブロックベルトを自動車の変速機に
使用する場合は、エンジンからの熱によってブロックベ
ルトが高温となるため、耐熱性が要求される。しかし、
クロロプレンゴムは耐熱性が不足するため、高温条件下
での使用に適さない。一方、Ｈ−ＮＢＲは耐熱性に優れ
るが、高荷重下で永久歪を生じるため、張力帯とブロッ
クとの間に不具合が生じてしまう。

【０００６】一方、保形ゴム層の永久歪を改善する目的
で、保形ゴム層中にカーボンブラックや短繊維が混入さ
れる。しかし、これらの混入量を多くして弾性率を上
げ、剪断・圧縮変形量を小さくすると、ゴムの耐屈曲疲
労性が犠牲になり、保形ゴム層にクラックが早期に発生
してベルト寿命が短くなる。

【０００７】本発明はかかる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、張力帯を構成する保
形ゴム層の材質を改良することにより、耐熱性及び耐屈
曲疲労性に優れ、しかも永久歪の小さい高負荷用伝動ベ
ルトを得んとすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の第１の解決手段は、短繊維が混入された保
形ゴム層を備え、該保形ゴム層の内部に心線が埋設され
た一対の張力帯と、該両張力帯にベルト長手方向に並ん
で取り付けられた多数のブロックとからなる高負荷用伝
動ベルトにおいて、上記各張力帯の保形ゴム層を不飽和
カルボン酸金属塩及び有機過酸化物が添加されたエチレ
ン性不飽和ニトリル−共役ジエン系共重合体からなる水
素化ゴムをマトリックスとして構成したことである。

【０００９】第２の解決手段は、第１の解決手段におい
て、保形ゴム層のゴム硬度（ＪＩＳＫ ６３０１のスプ
リング式硬さ試験のＡ形）を９０°以上にしたことであ
る。

【００１０】第３の解決手段は、第１の解決手段におい
て、水素化ゴムに添加される不飽和カルボン酸金属塩を
メタクリル酸亜鉛にしたことである。

【００１１】第４の解決手段は、第３の解決手段におい
て、メタクリル酸亜鉛の添加量を水素化ゴムとメタクリ
ル酸亜鉛との合計量に対し１５％以上にしたことであ
る。

【００１２】

【作用】上記の構成により、本発明の第１〜４の解決手
段では、張力帯の保形ゴム層においてメタクリル酸亜鉛
の重合が水素化ゴムの架橋中に進行し、重合したメタク
リル酸亜鉛による補強効果によってゴム強度が大きくな
り、カーボンブラックを混入しなくても高硬度、高弾性
率及び低圧縮永久歪等の優れた物性が得られる。また、
短繊維の混入量を少なくでき、耐屈曲疲労性が損われな
い。さらに、有機過酸化物加硫によって耐熱性が向上す
る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１４】図１及び図２は本発明の一実施例に係る高
負荷用伝動ベルトとしてのブロックベルトＡを示す。図
１及び図２において、１，１は左右一対の張力帯であっ
て、該各張力帯１は、短繊維２が混入された保形ゴム層
３を備えてなり、該保形ゴム層３の内部には複数本の心
線４，４，…がベルト長手方向に延びるように平行に埋
設されている。

【００１５】また、上記保形ゴム層３の上面には多数の
係合部としての第１凹溝５，５，…がベルト長手方向に
所定間隔をあけて並んで形成されているとともに、下面
にも多数の係合部としての第２凹溝６，６，…がベルト
長手方向に所定間隔をあけて並んで形成されている。さ
らに、上記保形ゴム層３は帆布７によって覆われてい
る。

【００１６】上記両張力帯１，１には、「Ｈ」形に形成
された金属又は樹脂製の多数のブロック８，８，…がベ
ルト長手方向に並んで配置されている。具体的には、該
各ブロック８のベルト幅方向両側面には、嵌合溝９，９
が「コ」の字形に切欠き形成され、該両嵌合溝９，９に
上記各張力帯１を嵌合するようになされている。また、
各ブロック８のベルト幅方向両側面には、プーリＢのベ
ルト溝面ｂ1 ，ｂ1 に当接する当接部１０，１０が各嵌
合溝９を挟むように形成されている。

【００１７】また、上記各嵌合溝９の上面には張力帯１
の各第１凹溝５に係合する多数の係止部としての第１凸
部１１，１１，…がベルト長手方向に所定間隔をあけて
並んで形成されているとともに、下面にも張力帯１の各
第２凹溝６に係合する多数の係止部としての第２凸部１
２，１２，…がベルト長手方向に所定間隔をあけて並ん
で形成されている。そして、上記各ブロック８の嵌合溝
９，９に張力帯１，１を嵌合させて各ブロック８の第１
凸部１１を各張力帯１の第１凹溝５に係合させるととも
に、各ブロック８の第２凸部１２を各張力帯１の第２凹
溝６に係合させることにより、各ブロック８を張力帯
１，１にベルト長手方向に並んで係止固定するようにな
されている。そして、この係止固定状態で、上記各張力
帯１は各ブロック８の当接部１０から所定寸法だけ突出
している。

【００１８】さらに、本発明の特徴の１つとして、上記
張力帯１の保形ゴム層３はゴム硬度（ＪＩＳ Ｋ ６３
０１のスプリング式硬さ試験のＡ形）が９０°以上に設
定されている。このような範囲に設定したのは、優れた
耐屈曲疲労性及び耐摩耗性を得るためである。

【００１９】また、本発明の今１つの特徴として、上記
張力帯１の保形ゴム層３は、不飽和カルボン酸金属塩及
び有機過酸化物が添加されたエチレン性不飽和ニトリル
−共役ジエン系共重合体からなる水素化ゴムをマトリッ
クスとして構成されている。

【００２０】エチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系
共重合体からなる水素化ゴムは、アクリロニトリル、メ
タアクリロニトリル等のエチレン性不飽和ニトリルと、
１，３−ブタジエン、イソプレン、１，３−ペンタジエ
ン等の共役ジエンとを共重合させたものに水素を添加
し、共役ジエン単量体単位に存在する二重結合を飽和さ
せて得たゴムのことである。例えばアクリロニトリルと
１，３−ブタジエンとの共重合体を水素化した水素添加
アクリロニトリルブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）が挙げ
られる。これを例にとると、Ｈ−ＮＢＲに占めるアクリ
ロニトリルゴム単量体単位の割合は１０〜６０重量％、
共役ジエン単量体単位の割合は部分水素化等の手段によ
り３０重量％以下とする。また、Ｈ−ＮＢＲの分子量、
ガラス転移温度および水素化率等は特に限定されない
が、通常、共役ジエン単量体単位の二重結合の水素化率
としては１０〜９９％、好ましくは８０〜９５％がよ
い。

【００２１】不飽和カルボン酸金属塩はカルボキシル基
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
のであり、例えばアクリル酸亜鉛やメタクリル酸亜鉛等
が好ましい。この不飽和カルボン酸金属塩の含有量は、
水素化ゴム；１００重量部に対して１０〜１００重量部
に設定することが好ましく、例えばメタクリル酸亜鉛の
場合には、その添加量が水素化ゴムとメタクリル酸亜鉛
との合計量に対し１５％以上になるように設定する。こ
のような範囲に設定したのは、１５％未満では期待する
ほどのゴム強度を得ることができないからである。

【００２２】有機過酸化物は水素化ゴムの架橋剤として
用いられるものであり、例えば過酸化ベンゾイル、過酸
化ラウロイル、過酸化ジターシャリーブチル、過酸化ア
セチル、ターシャリーブチルペルオキシ安息香酸、過酸
化ジクミル、ペルオキシ安息香酸、ターシャリーブチル
ペルオキシピバレート及びアゾビスイソブチロニトリル
等のジアゾ化合物類が好ましい。これらの有機過酸化物
は単独にて用いられたりあるいは併用される。この有機
過酸化物の含有量は水素化ゴム；１００重量部に対して
０．２〜１０重量部に設定することが好ましい。このよ
うな範囲に設定したのは、０．２重量部未満では架橋が
十分に行われなくなる一方、１０重量部を超えると十分
なゴム弾性を得ることができなくなるからである。

【００２３】保形ゴム層３に混入される短繊維２として
は、例えばポリエステル短繊維、ナイロン短繊維及びア
ラミド短繊維等であり、特に耐側圧性を向上させるため
と摩擦係数を低減させるために添加されるものである。

【００２４】なお、必要に応じて硫黄成分を添加しても
よい。この硫黄成分は有機過酸化物加硫に際して共架橋
剤なるものであり、硫黄、硫黄化合物および硫黄と硫黄
化合物との混合物等の形態として用いられる。前記各成
分と共にカーボンブラック、シリカ等の補強剤、炭酸カ
ルシウム、タルク等の充填剤、架橋助剤、加硫促進剤、
可塑剤、安定剤、加工助剤、老化防止剤及び着色剤等、
ゴム工業で通常使用される種々の薬剤等が使用目的に応
じて適宜配合される。

【００２５】したがって、上述の如く構成された張力帯
１の保形ゴム層３は、水素化ゴムの架橋中に重合が進行
したメタクリル酸亜鉛による補強効果によってゴム強度
を大きくでき、カーボンブラックを混入しなくても高硬
度、高弾性率及び低圧縮永久歪等の優れた物性を得るこ
とができる。また、このように物性が優れていることか
ら、補強材としての短繊維２を多量に混入しなくて済
み、耐屈曲疲労性が損われない。さらに、有機過酸化物
加硫によって耐熱性を向上させることができる。そし
て、この保形ゴム層３の優れた耐熱性と形状保持性とに
よって、過酷な条件下においても長期間使用に耐え得る
ブロックベルトＡを得ることができる。

【００２６】また、図３及び図４に示すブロックベルト
Ａは別の実施例であり、本実施例では、１つの張力帯１
を複数のブロック８，８，…で上下方向から挟み、上下
のブロック８，８にそれぞれスペーサ１３，１３をセッ
トした状態で、これらをボルト１４で上下方向に串刺に
してボルト１４とナット１５とによって締め付けてブロ
ックベルトＡを構成したものである。なお、張力帯１の
構造及び保形ゴム層３の材質等は上記実施例と同一であ
るので、その説明は省略する。

【００２７】したがって、本実施例では、上記実施例と
同様の作用効果を奏することができるものである。

【００２８】次に、本発明の実施例を具体的に説明す
る。

【００２９】表１に示すＨ−ＮＢＲ組成物をバンバリー
ミキサーにて混練した後、カレンダーロールにて圧延し
て未加硫ゴムシートとし、この未加硫ゴムシートを１７
０℃で３０分間加硫して加硫ゴムシートを得た。この加
硫ゴムシートの性質を表１に示す。また、上記未加硫ゴ
ムシートを張力帯の保形ゴム層に用いて、図１に示すよ
うなブロックベルトを作製し、ベルト走行寿命、初期の
騒音レベル、５０時間走行後における張力帯とブロック
とのガタ及び５０時間走行後における音圧レベルの上昇
を調べた。その結果を表１に示す。

【００３０】なお、ベルト走行寿命の測定要領は、図５
に示すように、ブロックベルトＡを直径；１３０ｍｍの
プーリ１６と直径；７０ｍｍのプーリ１７に巻き掛け、
雰囲気温度；８５℃の下で４０ｍ／sec の速度で走行さ
せて寿命に至るまでの時間を調べた。

【００３１】

【表１】

【００３２】その結果、比較例では、短時間で保形ゴム
層にクラックが発生し切断した。これは保形ゴム層のマ
トリックスが比較例１を除いてクロロプレンゴムである
ため耐熱性が不足することや、耐屈曲疲労性が不足する
ことによるものである。さらに、比較例では、５０時間
走行後における張力帯とブロックとのガタが大きく、５
０時間走行後における音圧レベルの上昇も大きかった。
また、比較例１では短繊維を混入していないためにプー
リとの摩擦係数が大きく、初期の騒音レベルが大きかっ
た。

【００３３】一方、本実施例では、ベルト走行寿命が比
較例に比べて長くなり、しかも寿命に至る原因はゴムに
クラックが発生したことによるものではなく、心線の切
断によるものである。したがって、心線の疲労性改善に
よりさらに長寿命化を期待できるものである。また、初
期の騒音レベルは比較例に比べて低く、５０時間走行後
における張力帯とブロックとのガタや、５０時間走行後
における音圧レベルの上昇も比較例に比べていずれも小
さかった。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜４に係
る本発明によれば、張力帯の保形ゴム層を不飽和カルボ
ン酸金属塩及び有機過酸化物が添加されたエチレン性不
飽和ニトリル−共役ジエン系共重合体からなる水素化ゴ
ムをマトリックスとして構成する。この際、保形ゴム層
のゴム硬度（ＪＩＳ Ｋ ６３０１のスプリング式硬さ
試験のＡ形）を９０°以上にし、かつ不飽和カルボン酸
金属塩をメタクリル酸亜鉛にするとともに、その添加量
を水素化ゴムとメタクリル酸亜鉛との合計量に対し１５
％以上にしたので、ゴム強度を大きくできて高硬度、高
弾性率及び低圧縮永久歪等の優れた物性を得ることがで
き、かつ少ない短繊維混入量によって耐屈曲疲労性を確
保することができるとともに、有機過酸化物加硫によっ
て耐熱性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例に係るブロックベルトの一部を拡大し
て示す斜視図である。

【図２】一実施例に係るブロックベルトの縦断面図であ
る。

【図３】別の実施例に係るブロックベルトの縦断面図で
ある。

【図４】別の実施例に係るブロックベルトの側面図であ
る。

【図５】ベルト走行寿命の測定要領を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１ 張力帯 ２ 短繊維 ３ 保形ゴム層 ４ 心線 ８ ブロック Ａ ブロックベルト（高負荷用伝動ベルト）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 短繊維が混入された保形ゴム層を備え、
   該保形ゴム層の内部に心線が埋設された一対の張力帯
   と、該両張力帯にベルト長手方向に並んで取り付けられ
   た多数のブロックとからなる高負荷用伝動ベルトであっ
   て、上記各張力帯の保形ゴム層は、不飽和カルボン酸金
   属塩及び有機過酸化物が添加されたエチレン性不飽和ニ
   トリル−共役ジエン系共重合体からなる水素化ゴムをマ
   トリックスとして構成されていることを特徴とする高負
   荷用伝動ベルト。
2. 【請求項２】 保形ゴム層のゴム硬度（ＪＩＳ Ｋ ６
   ３０１のスプリング式硬さ試験のＡ形）が９０°以上で
   あることを特徴とする請求項１記載の高負荷用伝動ベル
   ト。
3. 【請求項３】 水素化ゴムに添加される不飽和カルボン
   酸金属塩がメタクリル酸亜鉛であることを特徴とする請
   求項１記載の高負荷用伝動ベルト。
4. 【請求項４】 メタクリル酸亜鉛の添加量が水素化ゴム
   とメタクリル酸亜鉛との合計量に対し１５％以上である
   ことを特徴とする請求項３記載の高負荷用伝動ベルト。