JPS61223352A - エンドレス強制駆動動力伝達ベルトおよびその製造方法 - 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】 本発明６才、表面にエラストマを実質的に含有せぬ剪断
、摩耗および雑音に対し抵抗性の内側カバー素子を有す
る嵌歯型エンドレス−・ルトおよびその製造方法に関す
る。

本発明は、本出願人の米国特許第３７７２９２９号明細
書に記載された発明をさらに改善したものである。

注型可能なエラストマ、例えば液体ボリウｌ／タンで構
成した動力伝達ベルトが従来のゴムベルトより著しく優
れた多数の利点を有することが既知である。これらの利
点として、液体注型ベルトは屈曲疲労を受げ鐘＜、小型
のスプロケットのまわりに駆動することができ、しかも
負荷寿命が良好である。これらの注型へ４川−は、従来
のゴム歯型ベルトの製造に多数の工程を要するのとは対
照的に、単一操作にて真空スピン注型することができる
。しかし、多くの注型タイミングベル［、特にウレタン
製のベルトは、主として材料の摩擦係数の相違のために
、対照ゴムベルトに較べて雑音が多くかつ高温で走行す
るようになる。＝般にウレタンベルトは、スプロケット
、トまたは鋼車に対し進入および脱出するとき接触界面
の著しく大きな熱を発生するので有害的である。この熱
発生によって、ベルトの効率が低下し、作動温度が高い
と嵌歯の引裂き強さが低下する、またはエラストマ本体
およびこれに埋設された張力コード間の結合が弱められ
るのでベルトの寿謔が著しく短くなる。

雑音および熱発生の問題に対する１つの解決策け、でき
るだけ多くのエラストマをスプロケット歯またはフラン
ジと接触ｊ！、ベルトの表面付近から隔離または除去す
るこ午によって、ベルトのス　　　′プロケラト係合面
の摩擦係数を減少させることである。この解決策は前記
米国特許明細書で提案されており、これによれば耐摩耗
性布層をベルトの表面に沿って組込むとともにクロスコ
ー、ドを嵌歯の本体内によってエラストマの大部分をベ
ルトのスプロケット係合面から隔離し、かくて臨界領域
の多くのエラストマを除去する。しかし、前記米国特許
明細書に記載されているように、ベルトの表面上にエラ
ストマの外側スキム被覆層が存在する。この夕（側スキ
ム層は、例えば厚さ約０．０５ミリ　（約２ミルすなわ
ち１０００分の２インチ）のようにｌヒ較的薄いが、高
い摩滅および摩耗抵抗を呈し、その摩擦係数が高いので
、特に重荷重用途の場合ベル１−の発熱および雑音レベ
ルが著しく増加する原因となる。

本発明の目的は、従来の構成の欠点を除去し、注型エラ
ストマをベルトのスプロケット係合面に沿って配置した
耐摩耗性布層の外側表面から隔離した構造のベルトおよ
びその製造方法を提供することにある。

本発明のエンドレス強制駆動動力伝達ベルトは摩擦係数
の高い液体注型エラストマ′材料から作った本体部分と
１、本体部分内に長手方向に配置された本体部分と結合
を形成する張力層と、本体部分の内側周縁に沿ってラン
ド部分と交互に形成され−ｈ記周縁に結合された複数個
の離間した歯と、歯およびランド部分の周縁に沿って配
置された耐摩耗性布層とを有するエンドレス強制駆動力
伝達へルトにおいて、注型エラストマ材料と比べて摩擦
係数の低いエラストマ材料 前記耐摩耗性布層の片側に形成しかつペルー・の歯およ
びランド部分のスプロケット保合例の面に沿って位置さ
せ、前記耐摩耗性布層に浸透する注型エラストマ材料が
ベルトのスプロケット係合面に露出するのを、前記エラ
ストマ不浸透性合性樹脂材料層が阻止することを特徴と
する。

本発明の方法によれば、上記動力伝達ベルトは、耐摩耗
性布の片側にエラストマ不浸透製材料の層を接着し、 注型マンドレルおよび外側シェルによって画成される注
型空所を形成し、上記マンドレルおよび・ シェルの一方に嵌歯の形状に一致する複数個のノツチを
設け、 結合した耐摩耗性布をノツチ付注型部分の表面に巻きつ
けてエラストマ不浸透製材料の層をノツチ付注型部分に
隣接させ、 耐摩耗性布のまわりに張力層を付け、さらに注型空所に
実質的に液体のエラストマ材料を導入し、この上・うに
導入した止成物を重合さ−Ｉ・ることによって製造され
る。

次に本発明を図面を参照して説明する。各図面において
同一の部分には同一の符号を付して示しである。

第１図に本発明のエン］゛レス嵌歯動力伝達ベルトを１
０で総称して示す。このベルトは注型用エラストマ材料
のコード被覆部分１２および同じくエラストマ材料を含
有する一連の離間した嵌歯、すなわち歯１６を有する本
体を包含する。コード被覆および歯本体に使用されるエ
ラストマ材料は互に適合するもので、同一のまたは異な
る種類のエラストマーとすることができる。ガラスＩ・
マコード被覆部分１２に１つの補強張力層または複数個
の張力部材、例えば長手方向に延在する互に離間した張
力コード１８を装填するのが好適である。

これら張力部在を普通の耐応力材料の１本またはそれ以
上のス［・ランド、例えばポリアミドコード、ガラス繊
維、ポリエステルコードまたはワイヤフィラメントとす
ることができる。所望に応じて張力部材に予め応力付与
する（プレストレス化する）か、または適当な材料を含
浸させる。

注型可能であり、本発明のベルトに使用するのに適当な
エラストマ材料として多数の種類のエラストマ材料を入
手することができる。実例を挙げると硬化性液体エラス
トマ、例えばプラスチゾル、オルガノズル、液体クロロ
プレン、液体ポリサルファイド、液体ゴム、シリコーン
、エポキシド、ウレタン、カルボキシル化したブタジェ
ン−アクリロニトリル、ポリエステル基材樹脂、ポリエ
ーテル基材樹脂などがある。現在のところ、一般にポリ
ウレタンエラストマが好適である。・その理由は引張り
強さ、耐摩耗性が高く、干ジュラスおよび弾性率が十分
であるからであるｄポリウレタンは普通の方法で、例え
ばウレタンプレポリマー（活性水素含有化合物とポリア
ミドコ−ドとを反応させて形成する）を硬化剤と、さら
に所望に応じて適当量の可塑剤または他の添加剤と配合
することによって製造するこ止ができる。この場合、普
通の硬化剤、例えば置換芳香族アミンのようなオルガノ
水素含有化合物を使用することができる。

第１図に示すように、補強布２２は、交互に配置された
歯１６およびランド部分２４に沿って密接に適合され、
これら部分に対する表面カバ二を形成する。こ、の布番
才縦糸および横糸を任意所望の角度に配置してなる普通
の織物のような任意所望の構造のものとするか、または
縦糸を離間したビックコードでゴに保持した、ニットま
たはブレード編みのものなどとすることができる。１プ
ライ以上の布を使用してもよい。所望に応じて布をバイ
アス裁断し、ストランドがベルトの移動方向とある角度
をなすようにすることができる。木綿、ポリエステル、
ポリアミド、麻、ジュート、ガラス繊維および他の種々
の天然および合成繊維のような材料を用いた普通の布を
使用しても良い。本発明の好適例においては、布２２の
層を縦糸または横糸の少くとも一方をナイロン製とした
延伸性耐摩耗性布とする。　　　　　　　　　　　・：
本発明によれば、゛耐摩耗性布層２の層は、耐摩耗性布
層の片側に接着し、ベルトの歯およびランド部分の外側
スプロケット係合面に沿った位置されたエラストマ不浸
透性材料２０の接着層を有する。ここに「エラストマ不
浸透性材料」と称するのは、耐摩耗性布２２０層の片側
に接着し、従って注型処理の間上記エラストマ不浸透性
材料が布の外側だけシールし、これにより布層の最外側
表面に位置する繊維がエラストマで完全に被包されるの
を防Ｉ卜することによってエラストマを布層の外側表面
から隔離するような材料を意味するものとする。このよ
うな作用によって布層のスプロケット係合面の外側部分
にはエラストマが実質的に存在しない。この特徴を第４
図に詳細に示す。第４図において、エラストマ不浸透性
材料２０は複数本の縦糸２６および複数本の縦糸２６お
よび複数本の横糸２８（図面では１本だけ示す）よりな
る耐摩耗性布２２０層の外側表面の一部だけに接着して
いる。本例ではエラストマ不浸透性材料２０は点ａとｂ
との間、および点Ｃとｄとの間で横糸２８に接着してお
り、上記各２点は三次元的の一対の接線接触区域すなわ
ち接触面を構成し、これらの区域すなわち面は、例えば
コンタクトレンズまたはアーチの形状に［４１，１して
いる。エラストマがエラストマ不浸透性材料２０の層お
よびこれをかこむ縦糸２６および横糸２８によってかこ
まれた空間２７に進入する場合、このエラストマの浸透
は布層の表面まで到達せず、従って布層の表面は作動中
スプロケットとほぼ争独で係合する。

エラストマ不浸透性材料２０が布２２の層の最外側表面
をシールし、これによりエラストマが上記区域に進入す
るのを防止することは本発明にとって必須のことであり
、布層の内側がエラストマ不浸透性材料による侵害を受
けず、従って布層の内側がベルトの本体のエラストマに
適正に被着し、これにより使用中に布がベルトの歯から
脱落するのを防１卜することも同等に重要である。この
点に関し、布層の外側面はシールし、最内側面はヘルド
のエラストマ本体と結合するのに適当な自由区域とする
だけが必要であるが、エラストマ不浸ｉ♂性材料の布層
−１の浸透深さを約６０％以下、好ましくは約２０％以
下、特に好ましくは４〜８！１６の範囲とするのが好適
である。しかし、エラストマ不浸透性材料もエラストマ
と強固な結合を形成し得る場合には、浸透深さを１００
％とすることができる。

エラストマ不浸透性材料は多数の種類の材料でつくるこ
とができ、特定の所望の使用目的に従って多数の異なる
方法で被着することができる。好適例においてはエラス
トマ不浸透性材料を熱プラスチツク材料のポリマーシー
トをもって構成し、これを例えば高い温度および圧力を
用いる普通の熱接着技術によって耐摩耗性布に接着する
。この目的には厚さ０．０２５〜０．０５０ミリ（１・
〜２ミル）のポリエチレンシートが満足なものであるこ
とを確かめた。接着温度を１１０〜ｌ　２１　”Ｃ（２
３０〜２４０°Ｆ）とし、圧力を適当に変化させて、注
型時にエラストマが布の外側繊維を浸潤および被包しな
いようにする。この点に関連して二重板プレスを使用す
るのがよい。種々の他のシート材料、例えば接点紙なら
びに共重合性合成材料および種々の天然材料、例えばセ
ルロース系材ト３ 料のフィルムまたは薄膜が有用である。本発明において
は、耐摩耗性布層に別の処理を加える。例えばカレンダ
ーリ□ング、ブラッシング、・浸漬またはスプレーによ
・って好ましくは布の片側だけに適当な密封剤を被着す
ることもできる。例えば適当なキャリヤまたは溶剤に分
散または溶解したポリマー材料のペーストまたは樹脂層
を布の片側表面に被着する。このような材料としてはラ
テックスおよびシリコーンが有用である。同様にポリテ
トラフルオロエチレンの層を被着することにより布表面
を処理することができる。いずれにしろエラストマ不浸
透性材料と耐摩耗性布との結合は機械的、化学的、静電
的などとすることができるｉ本発明の好適例においては
、エラストマ不浸透性材料は著しく小さい摩滅抵抗を有
し、従って、ベルト材料を使用する際に上記材料の層が
部分的にまたは完全に摩耗消失し、耐摩耗性布の外側の
エラスト！−のな番′）表面を回転しているスプロケッ
トと係合せしめ為ようにする。ポリエチレンシートは容
易に摩耗消失する。ペル１−のエラストマ目 本体が十分に硬化処理されていれば、ベル１−には使用
時に外側布層のすき間から流出または浸透する恐れがな
い。十分に処理されていないと、このような傾向により
エラストマがスプロケットと望ましくない接触をしてし
まう。

別の例として、エラストマ不浸透性材料を良好な摩滅抵
抗を有する材料でつくることができ、この場合材料はベ
ルトの寿命の少くとも可成りの期間に亘ってベルトの表
出およびランド部分の内表面に残存する。この場合には
、ポリマー不浸透性材料は、使用したエラストマの摩擦
係数より著しく小さい摩擦係数を有し、これにより熱発
生を低め、雑音を減らし、ベルトの全体効率を改善する
・ ことが必要である。

ベルト構成の他の例を第２図に示す。第２図のベルトは
、第１図に示す標準ピッチ型ペルー・とは異なって、高
トルク性能向けに設計されている。

このベルトは、周囲のエラストマ不浸透性材料２０の層
を除けば、前記米国特許明細書に記載したものと同一で
ある。すなわち、このベルトは周囲方向に延在する張力
コードまたは層３４を有する普通のエラストマーコード
被覆部分３２を具える。

ベルトのコード下側には外側耐摩耗および耐摩滅性布２
２を有する複数個の離間した歯または表出３６を設ける
。上記布２２にエラストマ不浸透性材料２０の層を接着
する。複数個の横方向部材３０が表出３６の主要部分を
充填し、特に張力コードまたは層３４と表出の歯末のた
けとの間の垂直距離を充填する。横方向部材３０および
耐摩耗性布２２のカバーの双方を組合せて表出の区域の
エラスト７量を最小にする。さらに本発明によればエラ
ストマ不浸透性材料２０の層によりエラストマをベルト
のスプロケット係合表面から実質的に隔離する。

第２図に示す構造と本質的に同一であるポリウレタンヘ
ルドを試験したところ、７１〜８２℃（１６０〜１８０
°Ｆ）の範囲の温度で作動することを確かめた。エラス
トマ不浸透性材料２０の層およびポリウレタンのスキム
層をもたない同一のベルトを同一条件下で作動させたと
ころ、９３〜１１６℃（２００〜２４０°Ｆ）の範囲の
温度を発生することを確かめた。本発明の構成になるベ
ルトは、エラストマ不浸透性材料層をもたない同一のベ
ルトに較ぺて作動温度が平均してｐ２℃（３５”Ｆ）低
い。負荷寿命試験を行ったととろ、すべての種類のＶベ
ルト寿命が作動温度が１．０℃（１８’Ｆ）低下する毎
に一般に倍加することを確かめた。

（ランドストロムおよびショック著［マシン・デザイン
Ｊ１９７１年１２月９日発行、第１２９〜１゛３０頁参
照）。本発明のタイミングベルトの低い作動湿度璧、エ
ラストマのスプロケット係合表面からの隔ｉにもっとも
゛原因する。

第１図および第２図の表両ベルトを注型するのに適当な
装置を第３図に示す。本発明のベルトを製造するのに好
適な一般的技術は、特に述べた本出願人の米国特許第３
７７２９２９号明細書ならびに米国特許第３１３８９６
２号および第３２００１８０号明細書に記載されている
。第３図に示すように、注型装置３３は概略、外側真空
室３５、上記真空室を載置すべきブラットボーム３７、
上記真空室の外部からプラットホームを経て真空室内ま
で延在し、内部マンドレル４０を支持する中央回転輪３
８、およびマンドレルの外側に離間して位置する同心の
鋳型シェル４２を具える。真空ポンプ（図示・口ず）に
連結した排気管４４によって真空室３５を排気する。分
布プレート４８の頂部の方向に配向した入口４６によっ
て液体注型用材料を導入する。

装置を回転すると、液体エラストマは遠心力によって、
また分布プレート４８の部分として組込まれているパン
フル装置および案内装置によって外側領域に押しつけら
れる。プレートの外側領域上で、上記液体は中央マンド
レル４０と列側注型シェル４２との間の環状空所に導び
かれる。

マンドレルおよび外側注型シェル配置の詳細は前記米国
特許第３７７２９２９号明細書に記載されている。普通
、マンドレル４０には、それぞれベルトの表出およびラ
ンド部分に一致する交互に離間して配置された軸方向延
在ノツチおよび直立部分が設けられている。

本発明の方法においては、エラス］・マ不浸透性材料を
まず耐摩耗性布の片側のみに結合または接着して、第４
図に示す配置例のようにする。次に結合した耐摩耗性布
をノツチ付注型部分（マンドレル）の表面のまわりに巻
き付け、エラストマ不浸透性材料の層がノツチ付注型部
分に隣接するよう配置する。前述した米国特許第３７７
２９２９号明細書に記載されているように、ノツチに横
方向コード部材を組込むことによって耐摩耗層をノツチ
付注型部分に適合させる。次の工程で、張力層を被着す
る。例えば張力コードをノツチ付マンドレルの周縁に耐
摩耗性布層の頂部上に螺旋状に巻回し、結合した布を押
しつけてノツチの表面に十分に適合させる。最後に液体
エラストマ材料を・ 注型空所下へ導入し、材料を重合させて所望のベルト構
造体を形成する。遠心注型を真空適用と組合せて使用す
ると良好な結果が得られる。

重合を行って十分な硬化時間が経過した後、注型を分解
し、得られるベルトのスリーブを所望幅の各別のベルト
に切断する。みがき処理を行ってベルトの歯および／ま
たはコード被覆側に所望の最終形状を与えるのが良い。

この後者の点で、ベルトのコード被覆部分に多数のＶ型
、表両型または他の外形を所望に応じてつけることがで
きる。

本発明は本明細書に記載されたところに従って種々の変
更および変形を加え得ること明らかである。このような
変更および同等のものは本発明の要旨の範囲に包含され
ているものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の動力伝達ベルトの１実施例を一部分解
して示す斜視図、第２図は本発明のベルトの他の実施例
を示す線図的断面図、第３図は本発明のベルトを製造す
るのに用いる注型装置を一部破断して示す正面図、およ
び第４図は本発明のベルト構成における耐摩耗性布層お
よびエラストマ不浸透性層との結合状態を示す拡大断面
図である。 １０・・・ベルト、１２・・・コード被覆部分、１４・
・・エラストマ材料、１６・・・表出、１８・・・コー
ド、２０・・・エラストマ不浸透性材料層、２２・・・
布、２４・・・ランド部分、２６．２８・・・縦牽およ
び横糸、２７・・・空間、３０・・・横方向部材、３２
・・・ｐ−ド被覆部分、３４・・・コード層、３６・・
・歯。 ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、４

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）摩擦係数の高い液体注型エラストマ材料から作っ
   た本体部分と、本体部分内に長手方向に配置された本体
   部分と結合を形成する張力層と、本体部分の内側周縁部
   に沿ってランド部分と交互に形成され上記周縁に結合さ
   れた複数個の離間した歯と、歯およびランド部分の周縁
   に沿って配置された耐摩耗性布層とを有するエンドレス
   強制駆動力伝達ベルトにおいて、注型エラストマ材料と
   比べて摩擦係数の低いエラストマ不浸透性合性樹脂材料
   層を、前記耐摩耗性布層の片側に形成しかつベルトの歯
   およびランド部分のスプロケット係合側の面に沿って位
   置させ、前記耐摩耗性布層に浸透する注型エラストマ材
   料がベルトのスプロケット係合面に露出するのを、前記
   エラストマ不浸透性合性樹脂材料層が阻止することを特
   徴とするエンドレス強制駆動動力伝達ベルト。
2. （２）強力層を有し摩擦係数の高い液体注型エラストマ
   材料から作った本体部分に複数個の離間した嵌歯が被着
   され、上記嵌歯にはほぼその表面に沿った耐摩耗性布の
   層を配置した強制駆動注型エラストマ動力伝達ベルトを
   製造するに当り、耐摩耗性布の片側に注型エラストマ材
   料と比べて摩擦係数の低いエラストマ不浸透性合性樹脂
   材料の層を被着し、 注型マンドレルおよび外側シェルによって画成される注
   型空所を形成し、上記マンドレルおよびシェルの一方に
   嵌歯き形状に一致する複数個のノッチを設け、 結合した耐摩耗性布をノッチ付注型部分の表面に巻きつ
   けてエラストマ不浸透性合性樹脂材料の層をノッチ付注
   型部分に隣接させ、 耐摩耗性布のまわりに張力層を被着し、さらに注型空所
   に実質的に液体のエラストマ材料を導入しこのように導
   入した生成物を重合させることによってエラストマを布
   層の外側表面から隔離するようにしたことを特徴とする
   強制駆動動力伝達ベルトの製造方法。