JPH076569B2 - 伝動ベルト及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、底ゴム中に短繊維が主としてシート幅方向に
配列されると共に短繊維がシート上下方向及びシート長
手方向にも配列された伝動ベルト及びその製造方法に関
するものであり、平ベルト、変速ベルト、Ｖリブドベル
ト、ラップドＶベルト及びローエッジベルト等に用いる
ことができる。

（従来の技術） 従来より、Ｖベルト等の伝動ベルトにおいて、短繊維を
ベルト幅方向に配列し、耐側圧性を高めたものは知られ
ている（例えば特公昭58−10611号公報参照）。

（発明が解決しようとする課題） ところが、第９図に示すように、ベルトの側面は傾斜し
ており、該傾斜面がプーリのプーリ面接触している。そ
のため、ベルト走行時にはベルトはプーリ面に直交する
方向の力Ｐ（力Ｐはベルト幅方向の力P1とベルト情報方
向の力P2とに分解される）を受けるので、上述した如き
ベルトの補強がベルト幅方向にのみ集中してなされてい
ると、ベルト上下方向の力P2によってプーリ半径方向の
中心側にベルトが変形して沈むおそれがあるる。そのた
め、そのプーリ半径方向に対応するベルト上下方向の補
強も同時にする必要がある。そして、その程度はプーリ
角が例えば40度の場合、 P1/P2＝tan20゜＝0.264＝26.7/73.3 である。

しかしながら、実際には、そのような値に近付けること
は困難であるが、そのような値に近付ける程、ベルトが
プーリと張力によって変形や変形によるケーブルコード
と接着ゴム層とのベルト長手方向の亀裂や剥離（セパレ
ーション）等に対する抵抗性が上昇する。また、ベルト
上下方向に短繊維を配列すると、ベルト上下方向に補強
効果が生じ、それによって亀裂に対する抵抗性も生じ
る。

さらに、ベルト長手方向の短繊維の配列はベルト幅方向
の短繊維の配列と交叉させることにより、側圧剛性が向
上し、いわゆるベルトの反りを防止できる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、短繊維を３
次元的に調整して配列することで、耐側圧性だけでな
く、耐亀裂性、ベルト幅方向の反りの防止も併せて向上
させることができる伝動ベルト及びそのような伝動ベル
トを容易に製造することができる伝動ベルトの製造方法
を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 請求項（１）の発明は、短繊維で補強された底ゴムを有
し、該底ゴム中に短繊維がシート幅方向、シート上下方
向及びシート長手方向に配列されている伝動ベルトを前
提とするもので、上記短繊維の配列率は、下記の式に基
づいて計算され、ベルト幅方向においては60〜90％であ
り、ベルト上下方向及びベルト長手方向に配列される残
余の短繊維のうち上下方向においては35％以上を占める
構成とする。

Ｍ＝100/（Ａ−１）/L Ｎ＝100/（Ｂ−１）/L Ｏ＝100/（Ｃ−１）/L Ｌ＝1/（Ａ−１）＋1/（Ｂ＋１）＋1/（Ｃ−１） M:ベルト長手方向の配列率 N:ベルト幅方向の配列率 O:ベルト上下方向の配列率 A:常温で50時間トルエン中に浸漬したときのベルト長手
方向の膨潤度 B:常温で50時間トルエン中に浸漬したときのベルト幅方
向の膨潤度 C:常温で50時間トルエン中に浸漬したときのベルト上下
方向の膨潤度 ここで、ベルト幅方向における短繊維配列率を60〜90％
としているのでは、60％よりも少ないとベルトとして十
分な側圧性を確保できず、90％を越えるとベルト上下方
向及びベルト長手方向に配列される短繊維による効果が
期待できなくなるからである。また、ベルト上下方向及
びベルト長手方向に配列される残余の短繊維のうち上下
方向において短繊維配列率を35％以上としているのは、
35％よりも少ないと、ベルト上下方向の補強効果が期待
できず、亀裂に対する抵抗性を発揮できないからであ
る。

また、請求項（２）の発明は、短繊維で補強された底ゴ
ムを有し、該底ゴム中に繊維維がシート幅方向、シート
上下方向及びシート長手方向に配列されている伝動ベル
トの製造方法を前提とし、短繊磯を60〜90％の配列率で
もってシート幅方向に配列すると共に、シート上下方向
又はシート長手方向に配列される残余の短繊維のうちシ
ート上下方向の配列率が35％以上となるゴムシートを作
り、これをシート長手方向において所望の長さとなるよ
うに裁断してベルト体を作り、該ベルト体の幅方向をマ
ンドレルの軸線方向に一致させて該マンドレルに巻き付
け、それを底ゴムとし、短繊維の配列率は、下記の式に
基づいて計算される構成とする。

Ｍ＝100/（Ａ−１）/L Ｎ＝100/（Ｂ−１）/L Ｏ＝100/（Ｃ−１）/L Ｌ＝1/（Ａ−１）＋1/（Ｂ−１）＋1/（Ｃ−１） M:ベルト長手方向の配列率 N:ベルト幅方向の配列率 O:ベルト上下方向の配列率 A:常温で50時間トルエン中に浸漬したときのベルト長手
方向の膨潤度 B:常温で50時間トルエン中にに浸漬したときのベルト幅
方向の膨潤度 C:常温で50時間トルエン中に浸漬したときのベルト上下
方向の膨潤度 （作用） 請求項（１）の発明によれば、60〜90％の短繊維配列率
でもってベルト幅方向に配列される短繊維によって側圧
性が高まり、ベルト上下方向及びベルト長手方向に配列
される残余の短繊維のうち上下方向において短繊維配列
率が35％以上を占めるので、ベルト上下方向の短繊維に
よってベルト上下方向に補強効果が生じ、亀裂に対する
抵抗性も生じ、さらにベルト長手方向の短繊維も加わる
ことによって、ベルト幅方向及びベルト長手方向の短繊
維の相乗効果により側圧剛性が高まり、いわゆるベルト
の反りが防止される。

請求項（２）の発明によれば、上述した如く短繊維が配
列された伝動ベルトが容易にに製造される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に沿って詳細に説明する。
尚、以下の説明において、Ｘ方向はベルト長手方向、Ｙ
方向はベルト幅方向、Ｚ方向はベルト上下方向を示すも
のとする。

本発明を適用したＶベルトを示す第１図において、１は
伝動ベルトとしてのＶベルトで、上側から、上側帆布層
２、高張力体層３、低ゴム層４及び下側帆布層５が順に
積層されている。上記杭張力体層３は、心体コード６が
接着ゴム７中に埋設されている。

上記底ゴム層４は短繊維が混入されて補強されており、
短繊維は主としてシート幅方向に配列すると共にシート
上下方向及びシート長手方向にも配列した３次元的に配
列されている。その底ゴム層４におけるベルト幅方向の
短繊維の配列率は60〜90パーセントで、残余のベルト長
手方向及びベルト上下方向の短繊維のうちベルト上下方
向の短繊維の配列率が35パーセント以上を占めている。

尚、押出されたゴム−シートを加硫して、そこから直径
37mmの試験片を打ち抜き、常温で50時間トルエン中に浸
漬して３次元方向の膨潤度を測定し、その逆数の百分率
をとって配列率とした。

従って、M,Y,OをそれぞれX,Y,Z方向の配列率とし、A,B,
CをX,Y,Z方向の膨潤度とすれば、次式により配列率は求
まる。

Ｍ＝100/（Ａ−１）/L Ｎ＝100/（Ｂ−１）/L Ｏ＝100/（Ｃ−１）/L Ｌ＝1/（Ａ−１）＋1/（Ｂ−１）＋1/（Ｃ−１） また、第２図に本発明を適用したＶリブベルト11を示
す。このＶリブドベルト11は、上側から、上側帆布層1
2、高張力体層13及びリブゴム層14が順に積層されてな
る。そして、底ゴムに対応するリブゴム層14において、
短繊維が３次元的に即ちシート幅方向、シート上下方向
及びシート長手方向に配列されている。

また、上述したもののほか、第３図乃至第５図に示すラ
ップドＶベルト21の底ゴム層21a、平ベルト22の高張力
体22aの上下に位置する底ゴム層22b、コグ付Ｖベルト23
の底ゴム層23aに対しても、また、図示していないが歯
付ベルトに対しても、短繊維を３次元的に配列すること
で、本発明の効果が得られる。

そして、上記Ｖベルト１を製造するには、第６図に示す
拡張ダイ31（温度100度）が取付けられた押出機（押出
口直径270mm、スクリュー回転数10rpm）にて、筒状のゴ
ムシートを押出すことで、短繊維が３次元的配列に配列
された筒状のゴムシートが得られるので、それを用いる
ことにより容易に製造することができる。

尚、第６図において、Ro/Ri＝6.5、Wc/Wi＞１、Wo/Wc≦
１、α＝15゜である。

そのような短繊維が３次元的に配列されたゴムシートを
製造するには、先ず、次のゴム配合のものを混練する。

ゴム配合 ネオプレンゴム Ｇタイプ 100重量部 カーボンブラック 40 ナイロン短繊維 35 （アスペクト比50〜200） 加硫剤、老防、軟化剤等の添加剤 25 計200 上記混練後、上記拡張ダイ31を取付けた押出機で押出せ
ば、ゴムマトリックス中の短繊維の配列がランダム又は
押出方向にあるが、拡張ダイ31に入ると、該拡張ダイ31
の流路32の入口部分32aにてＸ方向に対応する軸方向の
短繊維の配列が制御され、その入口部分32aに繋がる中
間部分32bに拡大空間部32dが設けられているので、ゴム
マトリックスは入口部分32aから中間部分32bに移るとこ
ろで座屈を起こし、その拡大の度合に応じてシート状の
ゴムマトリックスが積層状となって、その結果、軸方向
からＺ方向に対応する半径方向へと短繊維の配列の変換
が行われる。

その後、中間部分32bにおいて、半径が拡大して出口部
分32cに近付くにつれて、通路面積の拡大によりＹ方向
に対応する円周方向のゴムの流れが生じ、短繊維の配列
が円周方向に変化し、半径方向と円周方向の短繊維の配
列が制御され、出口部分32cで再び短繊維が軸方向に配
列され、軸方向の短繊維の配列が制御され、これらの総
合的な制御によって短繊維が３次元的に配列される。

そして、拡張ダイ31の出口部分32cから出た筒状体を該
筒状体の軸線方向に沿って例えば筒状体の上部で連続的
に切り開くと、短繊維が主としてシート幅方向配列され
と共にシート面と直交する方向であるシート上下方向ま
たはシート出し方向であるシート長手方向にも短繊維が
配列されたいわゆる３次元的配列の平板状のゴムシート
が得られる。

これをシート長手方向において所望の長さとなるように
裁断して未加硫のベルト体を作り、直ちにシート幅方向
をマンドレルの軸線方向に一致させてマンドレルにその
まま底ゴムシートとして巻き付けることで底ゴムとし、
その他必要な要素を巻き付けることにより周知の方法で
ベルトを成形加硫することができる。

この場合には、シート幅方向の短繊維の配列率が60〜90
パーセントであり、残余分のうち、シート上下方向の短
繊維の配列率が少なくとも35パーセント以上であること
が望ましい。

このように製造すれば、従来のカレンダ加工による場合
には得られなかった短繊維が３次元的に配列されたゴム
シートが得られるだけでなく、 従来のカレンダー加工では短繊維の配列は主としてシ
ート出し方向になるので、底ゴムに使用するためには、
これを成形幅で長手方向にカットし、それをジョイント
して方向を変える作業が必要であり、工数が多くなる
が、本発明の場合は方向を変える必要がなく、 カレンダー加工で短繊維を配列するにはシート厚さが
規制され、薄く押さえることが必要であり、所望のシー
ト厚さを得るためには多数枚のシートの積層が必要であ
るが、１枚のシート厚さは一定ではなく、またジョイン
ト部の厚さも一定ではなく、シート厚さの制御が難しい
が、上記方法によればそのようなことはなく、 カレンダー加工による場合には設備投資が大きくな
り、能力が大きいが、少量生産のときには無駄が多くな
るが、そのような不具合もないという利点を有する。

続いて、第１図に示すＶベルト１（総厚さ7mm、上幅10.
5mm、底ゴム層の厚さ2.1mm、ベルト周長975mm）及び第
２図に示す３つのリブ山を有するＶリブドベルト11（総
厚さ5.8mm、上幅10.7mm、底ゴム層の厚さ4.0mm、ベルト
周長975mm）を製造し、それらに対して行った試験につ
いて説明する。

走行試験Ａ 第７図に示すように、駆動プーリ41（直径120mm、回転
数4500rpm）及び従動プーリ42（直径120mm、12PS）、中
間プーリ43（直径45mm）に対してベルト44を巻き掛け、
中間プーリ43をS1方向に85kgの力で引張って、室温25±
７℃の状態で走行させた。尚、θ＝45゜である。

走行試験Ｂ 図示していないが、一対のプーリ（直径はいずれも65m
m）にベルトを巻き掛け、一方のプーリに80kgの荷重を
加え、4800rpmで走行させた。

走行試験Ｃ 第８図に示すように、駆動プーリ51（直径60mm、5100rp
m）及び従動プーリ52（直径60mm）、中間プーリ53（直
径60mm）、アイドルプーリ54,55（直径50mm）に対して
ベルト56を巻き掛け、従動プーリ52をS2方向に引張って
走行させた。

尚、上記走行試験において、走行試験A,Bではコード部
分でのセパレーションまでの時間、走行試験Ｃでは底ゴ
ム部での亀裂の発生までの時間でもって、ベルト寿命と
した。

試験結果 次表に示す通りである。即ち、ベルトは、３次元的に配
列することで、いずれの場合も良い結果が出ている。Ｖ
リブドベルトは、Ｙ方向の短繊維の配列率が60パーセン
ト以上、残余の短繊維のうちＺ方向に配列される短繊維
が35パーセント以上であるのがよく、［これは｛Z/（Ｚ
＋Ｘ）｝×100で表される］、この条件であれば、Ｖベ
ルトに対しても良い結果が得られている。

（発明の効果） 請求項（１）の発明は、上記のように、60〜90％の短繊
維配列率でもって配列されたベルト幅方向の短繊維によ
って側圧性を高め、ベルト上下方向及びベルト長手方向
に配列される残余の短繊維のうちベルト上下方向におい
て35％以上の短繊維配列率でもって配列されたベルト上
下方向の短繊維によって亀裂を防止することができ、さ
らにベルト長手方向の短繊維も加わることによってベル
ト幅方向の短繊維との相乗効果により側圧剛性を高め、
いわゆるベルトの反りを防止することができる。

請求項（２）の発明は、上述した効果を発揮するベルト
を容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はローエッジＶベ
ルトの断面図、第２図はＶリブドベルトの断面図、第３
図はラップドＶベルトの斜視図、第４図は平ベルトの斜
視図、第５図はコグ付Ｖベルトの斜視図、第６図は拡張
ダイの説明図、第７図及び第８図は試験装置の説明図、
第９図はベルトに作用する力の説明図である。 １……Ｖベルト、4a,21a,22a,23a……底ゴム層、11……
Ｖリブドベルト、21……ラップドＶベルト、22……平ベ
ルト、23……コグ付Ｖベルト、31……拡張ダイ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】短繊維で補強された底ゴムを有し、該底ゴ
   ム中に短繊維がシート幅方向、シート上下方向及びシー
   ト長手方向に配列されている伝動ベルトであって、 上記短繊維の配列率は、下記の式に基づいて計算され、
   ベルト幅方向においては60〜90％であり、ベルト上下方
   向及びベルト長手方向に配列される残余の短繊維のうち
   上下方向においては35％以上を占めることを特徴とする
   伝動ベルト。 Ｍ＝100/（Ａ−１）/L Ｎ＝100/（Ｂ−１）/L Ｏ＝100/（Ｃ−１）/L Ｌ＝1/（Ａ−１）＋1/（Ｂ−１）＋（Ｃ−１） M:ベルト長手方向の配列率 N:ベルト幅方向の配列率 O:ベルト上下方向の配列率 A:常温で50時間トルエン中に浸漬したときのベルト長手
   方向の膨潤度 B:常温で50時間トルエン中に浸漬したときのベルト幅方
   向の膨潤度 C:常温で50時間トルエン中に浸漬したときのベルト上下
   方向の膨潤度
2. 【請求項２】短繊維で補強された底ゴムを有し、該底ゴ
   ム中に短繊維がシート幅方向、シート上下方向及びシー
   ト長手方向に配列されている伝動ベルトの製造方法であ
   って、 短繊維を60〜90％の配列率でもってシート幅方向に配列
   すると共に、シート上下方向又はシート長手方向に配列
   される残余の短繊維のうちシート上下方向の配列率が35
   ％以上となるゴムシートを作り、これをシート長手方向
   において所望の長さとなるように裁断してベルト体を作
   り、該ベルト体の幅方向をマンドレルの軸線方向に一致
   させて該マンドレル巻き付け、それを底ゴムとし、短繊
   維の配列率は、下記の式に基づいて計算されることを特
   徴とする伝動ベルトの製造方法。 Ｍ＝100/（Ａ−１）/L Ｎ＝100/（Ｂ−１）/L Ｏ＝100/（Ｃ−１）/L Ｌ＝1/（Ａ−１）＋1/（Ｂ−１）＋1/（Ｃ−１） M:ベルト長手方向の配列率 N:ベルト幅方向の配列率 O:ベルト上下方向の配列率 A:常温で50時間トルエン中に浸漬したときのベルト長手
   方向の膨潤度 B:常温で50時間トルエン中に浸漬したときのベルト幅方
   向の膨潤度 C:常温で50時間トルエン中に浸漬したときのベルト上下
   方向の膨潤度