JPS59197640A - Ｖ型動力伝達ベルト及びベルト製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、通常農業機械用及び自動車索引装置を含む可
変速装置において使用さｆ′１．ろ重負荷用のＶ型部＠
にルト及びその製造方法に関する。

（従来技術及びその欠点） 上述の如きベルトは、自動車用の自動変速イ幾、あるし
・は、犬馬力の負荷を動力源から駆動歯車列に伝達する
コンバイン等の農業用機械において使用されている。こ
のようなベルトが使用さ、１１ろ環境が苛酷であ牛こと
及び極めて大きな引張り負荷がベル）Ｋかかることによ
り、このようなベルトは、一般に軽負荷用のＶ型ベルト
よりも厚く、すなわち、ベルトの厚さに対する頂部幅の
比の小さなものが製造さハる。こ第１ら重負荷用■型ベ
ルトは、主となる張力部材の平担性を維持し、それによ
り、ベルトに張力がかかつている間、ベルトの幅全体に
わたって均一に負荷を負担するようにするため横断方向
の剛性が犬ぎくなければならない。

重負荷用Ｖ型ベルトの大きな引張応力がかかる部分は、
引張部分として従来周知であり、圧縮応力がかかるベル
トの部分は圧縮部分として周知である。ベルトは、引張
部分と圧縮部分との間に位置し、主として縦方向に配列
された実質的に非伸張性の緊密にねじられた張力支持コ
ードから構成された中立軸部分を中心として湾曲、ずな
わち屈曲する。一般的に、ベルトにがかる引張負荷は、
はぼ平担な平面から張力部材が外れようとする傾向に正
比例することが知られている。あるＶ型ベルトの負荷支
持能力は、主として、ベルトの圧縮部分が構造内の張力
支持部材に付与することができる支持力の程度に依存す
る。従って、横断力向の剛性は、重負荷駆動ベルトによ
って伝達し得ろ動力を最大とする上でイ１ホめて重要で
ある。

ベルトの圧縮部分に種々のファイバー強化コ゛ム合成体
を使用したものは、ファイバーで強化していないゴム合
成体に比較して張力部材に対する支持を改善することが
できる。ゴム化合物から得られろ剛性の程度は限られた
ものであり、これらは、自動車の自動変速機（ＣＶＴ）
あるいはコンパ・インの索引駆動等の大きな動力を伝達
する実施例に対する横断方向の剛性としては不充分であ
ることが分っている。米国特許第６．．４８５，７０７
号は、ベルトの引張部分又は圧縮部分のいずれかに少な
（とも一層の縮れていない（ｕｎｃｒ　ｉｍｐｅｄ）単
繊維を配置することにより、横断方向の剛性手段を提供
させた工業用ベルトを開示している。この単繊維は、綿
又は織編物固定要素を全単繊維表面の周囲に編成するよ
うにして、ベルト内に横断方向に配置されている。すな
わち、単繊維層は、固定要素のエラストマーに対する接
着力によってベルト構造に接着され、単繊維、そのもの
は、ベルトのエラストマ一本体と実質的な接触をもって
はいない。米国特許第６，４８５．７ＣＩ７号に開示さ
れた構造は、低負荷用の動力伝達装置に対しては適当な
ものであったが、ベルト構造内の接着されていない単繊
維が連続的に運動し、摩擦熱を発生して負荷状態におい
て操作温度が極めて高くなるという結果となるため、重
負荷用の動力伝達装置には使用できなかった。操作温度
が高いと、ベルト構造は、矧時間に破壊される。さらに
、ベルトの圧縮部分に配置された接着されていない状態
の単繊維は、ベルトの圧縮部分に連続的にかかつている
圧縮応力により、ベルトの端縁から突き出てくる（ｗａ
ｌｋ　ｏｕｔ）傾向を有している。ベルトを外方ニ押圧
する横断方向の単繊維のこの傾向は、重負荷用伝達装置
においては短時間で破壊する原因°となっていた。

（発明の概要） 本発明は、ベルトのエラストマ一本体、すなわち弾性本
体に直接的に固定、接着せしめられた少なくとも一層の
単繊維を張力部材の直ぐ下の圧縮部分に組み込むことＩ
Ｃよって、所望の横断方向０）剛性を得１このである、
１ 本発明の１つの、態様は、 頂部表面及び底部表面を有し、引張部分を含むエラスト
マ一本体； 上記本体の頂部表面に平行に配置された１又は２以上の
張力部材層を有する、上記引張部分の下側に位置する実
質的に非伸張の中立軸部分；１又は２以上の単繊維層を
有し上記中立軸部分と上記本体の底部表面とによって境
界づけられた圧縮部分であって、手配単繊維層は、上記
張力部材に対してほぼ直角に配置さ才１ても・ると共に
、各々、各独立した単繊維の全長にわたって十記弾性本
体に強固に接着されており、それによって、はルトの横
断方向の剛性をもたせるようにした圧縮部分； を備えて構成さね、てなる横断方向の剛性を改産したＶ
型動力伝達にルトに関するものである。

本発明に係るベルトは、単繊維層６てよって大きな横断
方向の剛性が付与されたため、ｊワいベルトのもつ負荷
支持化力を卸持しつつ、ベルトのノー９さを小さくする
ことが可能となづた。断面を薄くすることができたため
、ベルトの可撓性は向上し、ベルトの操作温度は低下し
、そして、ベルトの寿命は長くなった。さらに、本発明
に係るベルトを使用することにより、より直径の小さな
駆動プーリーを使用することができるこ七となり、こ」
１は、可変速駆動システムの速度の変化の幅を増大させ
る役割を果たす。

（好ましい実施例） 第１図を参照すると、全体的に台形形状を有し、頂部表
面７と底部表面８を有するＶ型ベルト１０が図示されて
いる。Ｖ型ベルト１０は、引張１１５分１４、中立軸部
分１５及び圧縮部分１６を含むエラストマ一本体９を備
えて構成されている。中立軸部分１５ば、縦方向に配列
された実１的に非伸張性の緊密にねじられたコードから
構成さねている。このコードが、張力部Ａ第１１として
の役割を果たす。張力部材は、本目的のために有用な従
来周知の材料、例えばポリエステル、ナイロン、スチー
ル、ファイバーグラス、レイヨンあるいはアラミドより
製造することができろ。中立軸部分１５は、圧縮部分１
６によってその底部が境界つけられている。中立軸部分
の下側の圧縮部分において、張力部相１１とほぼ直角に
且つ頂部表面７に平行に配置された個々の単繊維からな
る少（とも１つの層が位置決めされている。単繊維には
、ナイロン又はポリエチレン・テレフタレート、あるい
はポリブチレン・テレフタレートを含むポリエステル等
の適当な旧材から構１茂されている。

“単繊維　すなわち、モノファラメント″という用語は
、本発明に望まれている程度の横断方向の剛性を提供す
ることのできない縮れたコード、ねじられたコード又は
布帛構造を持つ部材を排除する意味である。単繊維の直
径は、ベル１〜の負荷支持量に応じて１ムい範囲にわた
って変化する。好ましくは、約０．０１０〜０１５０イ
ンチ（０２５〜４、０　ｍｍ）の範囲とする。単繊維層
は、間隔を広くあけられたヒ０ンクヤーン（図示されて
いない）によって平担状態に保持されろ。このビックヤ
ーンは、単繊維がベルト構造内に組み【ΔまれＺ・まで
、それを平担な形態に保持してお（１、−めにのみ使）
１」されろものである。これらピックヤーンレま、本発
明のベルトにおいて構造的要素を構成するものではな（
、もし適当な手段が０１１作され、ベルトの成形前に個
々の単繊維を層内で平担に維持できるようになったなら
ばこれを省略することができる。

第２図を参照すると、湾曲した横断面を有するベルト２
０が図示されている。ベルト２０においては、張力部材
２１シま、ベルト２０の湾曲した頂ＨＵＢ表面２７及び
湾曲した底部表面２８にほぼ平行に位置決めされる。こ
の湾曲した横断面を有するベルトは、厳しい負荷の高動
力の伝達に適したものである。最高負荷状態では、ベル
トの中央部分は下方に向って変形せしめられる傾向を有
する。

湾曲形状をもつことにより、張力部セはその最大負荷状
態のとぎにほぼ平担（（整列ずろこととなる。

これにより、張力部材の全体νこわ１こって均一に負荷
が分、１ｊＪｉされる。張力部材２１及び単繊維Ｊ？Ａ
１２２は、第１図に関連しても述べた如く選択すること
ができ、本実施例においてはゴム層２９の内部に埋設さ
れている。

このゴム層２９は、張力部拐及び単繊維に対し強さと大
きな接合力とを有するように合成せしめられる。ベルト
２０は、引張部分２４、中立軸ト１６分２５及び圧縮部
分２６を有している。これら部分は、第１図のものと同
様に配置されている。圧縮部分は、好ましくは剛いゴム
化合物から構成さねている。

このゴム化合物６ろは、ベルトに負荷がかかったとき、
ゴム化合物の上方１に位動する構造層を爵犬眼に支持す
るようにファイバー強化さハている。

第２図に図示された実施例は、ベルト構造の全体を敗り
囲む重いゴムで飽和さ、ｌ′１Ｊ、−布帛ジャケント２
ろをオゾショナルとして含んて・いる。この布帛ジャケ
ット２ろは、特殊な用途では１又は２．Ｌ−１上の布帛
層６１から構成されろ。層３１は、適当な布帛構造、例
えば、それらに限定されるもの−ではないが、タイアコ
ード布帛、編成又は４成布帛等から構成される。編成布
帛としては、直角編み又は太き／エマ差角度の布帛とす
ることができろ。

層３１シま、オプションとして面４久性のあろ月つ［耐
摩耗性のコ゛ム化合物６２によって飽和さ牙１、それに
よって取り囲まれるようにすることかて゛きる。

第２図に図示されたベルトの周囲を完全に取り囲むよう
にした布帛ジャケット２６は、シーノス又はヲーリーの
フランジと摩擦係合することによってベルトの横の而の
摩滅及び摩耗を最小とし、そ牙ｔにより動力伝達ベルト
の寿命を改善するためイータめで好ましいものでル、る
。この−ジャケット２ろは、好ましいものではあるが、
本発明の操作に対しては必須のものではない。

第６図は、本発明の更に他の実施例を開示している。ベ
ルト４口は、湾曲した頂部表面Ａ７及び湾曲した底部表
面４８を有し且つ湾曲した横断面をもつベルトである。

ベルトＡＯは、２つのエラストマ一層ろ６、ろ７より構
成さ、Ｉｔたエラストマ一本体Ａ９を備えている。上方
のエラストマ一層ろ６は、頂部表面４７に最も近く、頂
部表面４７にほぼ平行に配置された張力部材４１の層を
含んでいる。張力部材Ａ１の下方に、少な（とも−１層
の単繊維４２が間隔をあげて設けられて（・る。単繊維
４２は、張力部材４１に対して直角（Ｃ目２つベルトの
）１育行方向を横断する方向に配置さジする。エラスト
マ一層６６は、天然ゴム、合成ゴムを問わず動力伝達ベ
ルトで使用されてきた任意のエラストマー又はエラスト
マー合成物より構成することができる。このエラストマ
一層は、エラストマーと張力部材と個々の単繊維との間
に強固な結合を与えるように合成されている。下方のエ
ラストマ一層６７は、上方のエラストマ一層６６と同じ
エラストマーで構成しても、あるいは他の又は複数のエ
ラストマーを混１合して構成してもよい。このエラスト
マ一層は、ベルト構造内でその十に位置する張力部材及
び単繊Ｐｎ層に最大の支持を提供するように合成される
。このエラストマ一層内の好ましい構成要素として、短
か℃・天然又は合成繊１イ１がある。これは、可撓性を
最大限に維持しつつ、下方のエラストマ一層に剛性を付
与する役割を果たす。、布帛ジャケット６Ｂを、オプシ
ョナルとしてベルト構造に組み込むことができろ。１図
″示された布帛ジャケットろ８は、耐摩耗性ゴ゛ム化合
物３５によって飽和された２つの層の布帛ろ９から構成
されている。

第６図に図示された本発明の実施例は、ベルトの底部表
面Ａ８に横断方向に延びる等間隔の多数の波状部５０を
含んで構成されている。かかる横断方向の波状部５０は
、ベルトの曲げ疲労を改商するため重負荷Ｖ型イルトに
対しては好ましいものである。これにより、動力伝達シ
ステムの種々の直径をもつシーブスの周囲を廻って駆動
される時、ベルトの下１則部分に加えられろ圧縮応力に
ｌ−ｑ因する底部のひび割れが最小とされ、ベルトの可
撓性が改善される。横断方向の波状部しま、モールド、
又は機械加工により突起又は溝を形成することによって
画成されろ。かがる特徴は、ベルトの寿命にとっては好
ましいものであるが、従来周知の如く本発明の操作に対
しては必須のものｆば４よい。

本発明の基本的特徴は、形状を変えるというベルトのデ
ザイン及び製造方法を採用した点である。

本発明の好まし℃・実施例は、農業機械の字引駆動、ロ
ータ駆動、あるいはシリンダ駆動で要求されるような大
きな馬力の伝達を行なう場合に使用さ才する。かかる実
施例は、またいわゆるＣＶＴすなわち自動車の駆動列で
使用される連続変速機にも使用ずろことができる。かか
る高馬力用の実施例で゛の要求は、本発明で開示した如
く横断方向の剛性を大きくすることであり、それにより
、ベルトは、従来のベルトに比較してその寿命が極めて
長くなる。

本発明に伴ろベルト製造方法は、製造操作中、個々の多
（の単繊維をベルト構造内に組み込む前に、それらをほ
ぼ平担な層に整合する行程を含んでいる。単繊維をほぼ
平担な層に堆持するだめの１つの好ましい方法は、単繊
維層を未硬化のゴ′ム化合物内に埋設し、それにより、
寸法的に安定した単繊維層を形成する方法で歩）る。こ
の方法は、製造行梶中、簡単に制御し得る利点を有して
し・る。

カレンダー加工も、単繊維層をゴ゛ム化合物内に埋設す
るのに使用ずろことができる。ゴム化合物は、個々の単
繊維に対する強い接着力とともに耐久性をもつように合
成しなければならない。単繊維層が正確に準備された後
は、本発明のはルトは、動力伝達ベルトの製造方法とし
て従来周知の方法によって構成且つ硬化することができ
る。好ましい製造方法は、無端ベルトを製造する時のや
り方である。横断方向の剛性を改善した無端動力伝達ベ
ルトの好ましい製造方は、所望の無端ベルトを製造する
ため適当な長さ及び直径を有するシリング状のマンドレ
ルに、未硬化のゴム圧縮化合物層を付与する行程を含ん
でいる。ゴム圧縮化合物は、動力伝達ベルトの圧縮部分
を製造する業界にお（・て周知の方法１によって合成さ
れる。上述の如く準備された平担な単繊維層は、マンド
レル上の未硬化のイム圧縮化合物の層と親密に接触して
載置さＡ１ろ。従って、個々の単繊維は最終製品たるベ
ルトの進行方向に対してそれを士か断する方向に配置６
されろ。この方向は、マンドレルの回転軸に平行となっ
ている。次の行程は、１又は２以十の所望の張力部材層
を平担な単繊維層の上方に付与ずろ行程である。張力部
材を付与する郁も好ましい方法は、゛わ終製品たるベル
トの負荷要求に見合う適当な寸法を有する緊密にねじら
れた。ｐｏ　ＩＪエステルコード等の連続的な単繊維張
力部材を、ら旋状に付与する方法である。張力部材は、
個々の張力部材が最終製品たるベルト内部で所望の距離
だけ隔てられろように、マンドレル上にら旋状に巻き付
けらプ１ろ。端縁をカットしたベルト、すなわちＶ型ベ
ルトを製造する場合には、カバーとして耐久性のあるゴ
ム化合物を、オプショナルとして前もってイ・１与され
た張力部材層の上方に被覆ずろことが好ましい。布帛で
被覆されたベルトを製造ずろ場合には、布帛ジャケット
で一体的なベルト合成体の周囲を取り囲み、しかる後、
硬化させる。被覆ベルトを製造しない場合には、一体重
なベルト合成体は途中に何んらの行程も含むことなく硬
化せしめられ、その後、所望の幅及び寸法乙で切断せし
められろ。

コンバインのロータ駆！１ＩＩＩに使用さ牙１ろ無端ベ
ルトは、第６図の実施例に従って製造される。ベルトは
、頂部幅が２５インチ（６３，５ｍｍ）で厚さが０８８
インチ（２２ｍｍ）、！−なっている。第２図及び第６
図に図示されている如く、ベルトの横断面は横断方向に
湾曲した形状となっている。かかる形状は、最大の動力
伝達能力を発揮するために採用されたものである。小さ
な負荷状態ではベルトの横断面は湾曲形状をなしている
が、大きな負荷条件下では、ベルトの中央’ｉｇｆｙ、
分しよ、下方に変形せしめられる。特に、駆動シーブズ
のフランジがベルトの側面と圧縮係合する時には、その
傾向は顕著と゛なる。そのような高負荷状態でシよ、ベ
ルトの横断面はほぼ平担な頂部表面をもつ台形形状をと
ることとなる。この特徴により、張力部材は、かかる高
負荷状態においてベルトの進行方向にほぼ平行な平面内
ＩＣ最大数の張力部材を整列させることが可能となる。

こねにより、負荷は、ベルト構造内の全ての張力部材に
均一番τ分散せしめらｆする。

ベルトの縦方向１（平行に配列された緊密にねじら１１
だポリエステルコートゝからなる単一の層は、ベルトの
張力部材として用いられる。直径００４インチ（１，０
ｍｍ、）単繊維ナイロンからなる２つの平行な層が、張
力部材の下側に且つ中立軸の下方に位置されている。こ
の単繊維ナイロンは、短繊維の表面に大きな硬化接着力
を有するように合成されたコ゛ム化合物内に埋設されて
いる。ファイバー強化ゴム化合物が、単繊維層の下方の
圧縮部分の一部分に使用されている。ゴムで飽和された
タイアコード布帛からガる２つの層が、ベルト本体の周
囲を完全に取り囲む布帛ジャケットを形成すべく用いら
れている。第６図に図示されている如き断面形状は、ベ
ルトの圧縮部分の底部表面とし、てモールドされる。こ
のベルトは、２ＡＯ馬力のコンバインのロータ駆動とし
て使用さねろ。本発明のベルト構ハによって与えられた
横断方向のｉ剛性は、高馬力の実施例において朋待でき
なかつ１こ皆の寿命の延長をもたらした。

本発明に係るベルトの寿命の改善は、本発明して係るベ
ルトと横断方向の単繊維補強Ａオをもたない従来構造の
はルトとを並列比較試験を行なうことによって明らかと
なった。頂部幅１．７５インチ（ａ４．５ｍｍ）、厚さ
０６２５インチ（１５，９ｍｍ）そして全長５６インチ
（１，３５ｍ）の無端ベルトを製造した。従来構造のベ
ルトを″従来ベルト“と称し、本発明のベルトを“横断
ベルト“と称スることとする。横断方向に補強さねたベ
ルトは、ねじられたポリエステルコードからなる張力部
材の下側に横断方向に配列された直径００４インチ（１
ｍｍ）のナイロン単繊維からなる２つの層を含んでいる
。ベルトは、ゴムで飽和されたタイアコード布帛の２つ
の層によって被潰さね、ている。

各〈ルトを、駆動プーリーの直径が被駆動プーリーの直
径の半分であるような一対の駆動プーリと被駆動プーリ
ーとの間に載せろこと１Ｃより加速動力試験を行なった
。ベルトは、そね、が破壊するまで、制御された張力及
び速度の下で連転さＪまた。

従来ベルトは破壊に致ろまで平均１２０時間かかり、一
方、横断ベル１−は平均２７０時間かがつ１こ。

本発明は、本発明の技術的範囲を逸脱ずＺ）ことなる種
々の変形、修正が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のはルトの横断面図である。 第２図は、湾曲した横断面と保護布帛シャケ′ノドを有
する本発明に係る池の実Ｍｒ！例の生菌断面図である。 そして、 第３図は、本発明に係るベルト部分の々イましい実＃２
例の余１祝断面図である。 ７・・・頂部表面　　　　８・・・底部菱面１０・・・
Ｖベリベルト　１Ａ・引張部分１５・・中立軸部分　１
６　・圧縮部分ＦＩＧ、Ｉ ＦＩＧ、２ ’＋８ ＦＩＧ、３ 一２′、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）頂部表面及び底部表面を有し、引張部分を含むエ
   ラストマ一本体； 上記本体の頂部表面に平行に配置された１又は２以上の
   張力部材層を有する、上記引張部分の下側に位置する実
   質的に非伸張の中立軸部分；１又は２以上の雫繊維層を
   有し上記中立軸部分と上記本体の底部表面とによって境
   界つけらねた圧縮部分であって、上記単繊維層は、上記
   張力部材に対してほぼ直角に配置されていると共に、各
   々、各独立した単繊維の全長にわたって上記弾性本体に
   強固に接着されており、それによって、ベルトの横断方
   向の剛性をもたせるようにした圧縮部分； を備えて構成されてなる横断方向の剛性を改善した■型
   動力伝達ベルト。 （２、特許請求の範囲第１項に記載のＶ型動力伝達ベル
   トにおいて、 上記ベルトが湾曲した横断面を有すると共に、厚さに対
   する頂部幅の比が低いような形状とされてなるベルト。 （３）特許請求の範囲第１項に記載のＶ型動力伝達ベル
   トにおいて、 上記エラストマ一本体を完全に取り囲む布帛ジャケット
   を備えてなるベルト。 （４）特許請求の範囲第１項に記載の■型動力伝達ベル
   トにお℃・て、 上記本体の底部表面は、上記中立軸部分から最も離れた
   上記圧縮部分の周縁表面上に等間隔に設けられた横断方
   向の波状部を含んでなるベルト。 （５）特許請求の範囲第４項に記載のＶ型動力伝達ベル
   トにおいて、 上記横断方向の波状部が、上記Ｒルトの縦方向の可撓性
   を改善する横断方向のモールド成形されたノツチから構
   成されてなるベルト。 （６）特許請求の範囲第１項に記載のＶ型動力伝達ベル
   トにおいて、 上記ベルトが、無端（ルト構造を有するようにされてな
   るベルト。 （７ｊ　　％許請求の範囲第１項に記載のＶ型動力伝達
   ベルトにおいて、 上記単繊維の各が、直径約０２５〜４．０　ｎｎの範囲
   のものとされてなるベルト。 （８）特許請求の範囲第７項に記載のＶ型動力伝達ベル
   トにおいて、 上記単繊維の各が、ナイロン及びＺ　ＩＪエステルのグ
   ループから選択された１つのｈ利により製造されてなる
   ベルト。 （９）横断方向の剛性を改善した無端動力伝達ベルトを
   製造する方法において、 多数の独立した単繊維をほぼ平担な単繊維層に整列させ
   る行程： 回転軸を有するマンドレルに、未硬化のゴム圧縮化合物
   層を（−ｊ与する行程； 上記未硬化ゴム圧縮化合物を上記マンドレルの回転軸に
   平行な個々の単繊維と親、密１（接触するようにして、
   平担な単繊維層を上記マンドルシル上に載置する行程； 上記単繊維層の上方に少なくとも一層の張力部材をイマ
   ］与し、それにより、一体重なベルト合成体を形成する
   行程；そして、 上記一体重なベルト合成体を硬化させる行程；を備えて
   構成されてなる方法。 （１０）％許請求の範囲第９項に記載の方法において、
   上記単繊維層を未硬化のゴム化合物内に埋設し、それに
   より、単繊維層を上記マンドレル上に載置ずろ行程の前
   に、寸法的に安定した単繊維層を形成ずろ行程；を備え
   てなる方法。 （１１）特許請求の範囲第９項に記載の方法において、
   上記一体重なベルト合成体を硬化させる行程σ）前に、
   一体重ベルト合成体を布帛ジャケットで被覆する行程；
   を備えてなる方法、２ （１２、特許請求の範囲第９項に記載の方法において、
   上記張力部材が、連続的な単繊維の張力部拐をら旋状に
   巻き付けろことによりイ」すされた連続単繊維張力部セ
   からなり、それにより、上記マンドレル上に上記単繊維
   層を形成するようにしてなる方法。