JPWO2011045984A1 - 歯付きベルト - Google Patents

Abstract

歯付きベルト１０の歯部１５の内部を、芯ゴム層１４で構成するとともに、歯部１５の外周を歯ゴム層１２で構成する。芯ゴム層１４に短繊維を配合する。歯ゴム層１２は、マトリックスゴム１００重量部に対して高密度ポリエチレンを１０重量部以下含むゴム組成物を加硫して形成されたものである。歯ゴム層１２の１００〜１２０℃におけるｔａｎδを０．１００〜０．１２０とする。

Description

本発明は、高負荷環境下、特に自動車の内燃機関等で使用される歯付きベルトに関する。

自動車等の内燃機関において、クランクシャフトからカムシャフトに動力を伝達するために、歯付きベルトが広く使用されている。内燃機関で使用される歯付きベルトには一般的に高い負荷が作用されるので、歯付きベルトの寿命は比較的短くなる傾向にある。近年、内燃機関は小型化されつつあり、それに伴い歯付きベルトも細幅化されているので、歯付きベルトにはより高い負荷が作用される。したがって、歯付きベルトは、その寿命がさらに短くなる傾向にあり、さらにはプーリとの噛み合い時等に異音が発生しやすくもなってきている。

ベルト寿命を延ばす１つの方法としては、歯ゴムのモジュラスを向上させ、ベルト歯の剛性を高めることが考えられる。しかし、ベルト歯の剛性を上げてしまうと、ベルト運転時の異音がさらに発生しやすくなる。特に、内燃機関は、高温環境下（例えば、１００〜１２０℃程度）で運転されることが多いが、このような環境下では歯付きベルトの音性能や耐久性能は低下しやすい。

特許文献１では、破壊特性を損なうことなく、低発熱性、耐熱性、高硬度性、耐へたり性を高めるために、架橋可能部分を有する高密度ポリエチレンを２０重量％以上含む高密度ポリエチレンを、ゴム組成物に配合させることが開示されている。しかし、特許文献１には、高密度ポリエチレンをベルトで使用することは示唆していない。また、低発熱性を実現させるために、高密度ポリエチレンを架橋させてヒステリシスロス性（ｔａｎδ）を低くしているので、特許文献１のゴム組成物をベルトにそのまま適用してもベルト運転時の音性能を十分に向上させることは困難であると考えられる。
特開平１０−６７８８６号公報

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、高温環境下で使用されるベルトであっても、ベルトの耐久性を良好なものとしつつ、音性能を向上させることができる歯付きベルトを提供することを目的とする。

本発明に係る歯付きベルトは、一方の面に長手方向に沿って歯部と歯底部が交互に設けられたベルト本体を備え、ベルト本体は、歯部外周に沿うように配置される歯ゴム層を有し、歯ゴム層は、マトリックスゴム１００重量部に対して高密度ポリエチレンを１０重量部以下含むゴム組成物を加硫して形成されることを特徴とする。

ベルト本体はさらに歯部の内部を構成する芯ゴム層を有し、歯ゴム層は芯ゴム層の一方の面側を取り巻くように配置されていることが好ましく、芯ゴム層は、歯ゴム層よりもモジュラスが高い。また、芯ゴム層には短繊維が混入されていることが好ましい。

ベルト本体は、他方の面側に設けられた背ゴム層を有する。芯ゴム層は背ゴム層と歯ゴム層との間に設けられ、芯ゴム層と背ゴム層との境界面には、ベルト長手方向に沿って延びる心線要素が埋設される。歯付きベルトは、歯部外周を被覆する歯布をさらに備える。歯布は高密度ポリエチレンを含むゴム糊によって含浸処理されていることが好ましい。歯付きベルトは、例えば内燃機関で使用される。

本発明においては、歯ゴム層に高密度ポリエチレンを配合することにより、高温環境下におけるｔａｎδを高めつつ、ベルト本体と歯布との接着性を改善することができるので、高温環境下における歯付きベルトの耐久性を良好なものとし、かつ音性能を向上させることができる。

本実施形態に係る歯付ベルトの側面図である。 歯付ベルトの製造方法を模式的に示す断面図である。 歯付ベルトの製造方法を模式的に示す断面図である。 接着強度試験に使用された接着試験サンプルを示す斜視図である。 接着試験サンプルを引張試験機に取り付けた状態を示す斜視図である。 耐久性能試験で使用される伝動システムのレイアウトを示す模式図である。 耐久性能試験の結果を示すグラフである。

１０ 歯付きベルト
１１ ベルト本体
１２ 歯ゴム層
１３ 背ゴム層
１４ 芯ゴム層
１５ 歯部
１６ 歯底部
１７ 歯布
１８ 心線要素
２０ 短繊維
２１ 中間帆布

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態における歯付きベルトを示す。歯付きベルト１０は、例えば、自動車の内燃機関等で使用される無端状のタイミングベルトであって、プーリ等と噛み合うことにより、例えばクランクシャフトからカムシャフトに、動力を伝達するために使用される動力伝達ベルトである。

歯付きベルト１０は、ベルト本体１１と、ベルト本体１１に埋設され、ベルトの長手方向に沿って延びる心線要素１８を備える。心線要素１８は、例えば一対の心線が歯付きベルト１０の長手方向に沿って螺旋状に巻回されることにより幅方向に複数本並べられたものであり、ベルト１０の抗張部材となる。ベルト本体１１の一方の面（歯面）１１Ａには、長手方向に沿って歯部１５と歯底部１６が交互に設けられている。ベルト本体１１の一方の面１１Ａ、すなわち歯部１５と歯底部１６の外周には、歯布１７が被覆されている。

ベルト本体１１は、ベルト本体１１の歯面１１Ａ側に設けられた歯ゴム層１２と、ベルト本体１１の他方の面（背面）１１Ｂ側に設けられた背ゴム層１３と、これら歯ゴム層１２と背ゴム層１３の間に設けられる芯ゴム層１４とが一体となって形成される。心線要素１８は、背ゴム層１３と芯ゴム層１４との境界面に配置されており、背ゴム層１３と芯ゴム層１４との境界面は、ベルト１０のピッチ面に略一致する。すなわち本実施形態では、心線要素１８より背面側のベルト本体１１は背ゴム層１３によって形成されると共に、心線要素１８より歯面側のベルト本体１１は、芯ゴム層１４に歯ゴム層１２が積層されて形成される。

芯ゴム層１４と歯ゴム層１２との境界面は、歯面１１Ａの形状に応じた形状を呈しており、歯部１５のベルト長手方向における中央で最もピッチ面（心線要素１８）から遠ざかるとともに、歯底部１６に近づくに従ってピッチ面（心線要素１８）に近づく。すなわち、芯ゴム層１４は、歯部１５内部において歯部１５の形状に合わせて上側に膨らんでおり、歯部１５内部の中心部分を構成する。また、歯部１５における歯ゴム層１２は、芯ゴム層１４の歯面１１Ａ側を取り巻くように積層され、歯面１１Ａに沿って配置される。一方、歯底部１６や歯底部１６近傍では、芯ゴム層１４と歯ゴム層１２はともに、相体的に薄い層となっている。

歯ゴム層１２、背ゴム層１３、及び芯ゴム層１４は、ゴム組成物が加硫して形成されたものである。ゴム層１２〜１４のゴム成分としては、ＨＮＢＲ（水素添加ニトリルゴム）、フッ素ゴム、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、これらの混合物、またはこれら１以上のゴムに他の種類のゴムが混合されたもの等が使用されるが、これらゴム成分の中でも、ＨＮＢＲが好適に使用される。またゴム層１２〜１４のゴム成分としては、互いに同種のゴムが使用されることが好ましい。

各ゴム層１２〜１４のゴム組成物には、ゴム成分に加えて、加硫剤、老化防止剤、加硫助剤、カーボンブラック等の各種添加剤が含まれている。また、ゴム層１２〜１４のゴム組成物には、これらの強度を向上させるために、（メタ）アクリル酸亜鉛等のα，β−エチレン性不飽和カルボン酸の金属塩が含まれていることが好ましい。また、歯ゴム層１２のゴム組成物には、後述するようにさらに高密度ポリエチレンが、芯ゴム層１４には短繊維が配合されている。

芯ゴム層１４は、多数の短繊維２０が略均等に混入されており、短繊維２０が混入されない歯ゴム層１２及び背ゴム層１３に比べてモジュラスが高くなる。短繊維２０としてはモジュラスの比較的高いアラミド短繊維が好適に使用される。本実施形態では、芯ゴム層１４のモジュラスを歯ゴム層１２より高めることにより、歯部１５全体の剛性が低下することを抑制しつつ、歯表面部分を柔らかくすることができる。したがって、ベルト運転時の異音を抑制しつつ、芯ゴム層１４が歯の変形を抑えることができるため、歯元や歯底におけるクラックの発生を抑制し、歯部１５の耐久性能を向上させることができる。

なお、ゴム層のモジュラスとは、そのゴム層と同一のゴム組成物を加硫して得られた試験片を、ＪＩＳ Ｋ６２５１に従って測定した２０％伸びた時の応力をいう。なお、ゴム層に短繊維が混入している場合、試験片では短繊維を一方向に配向させ、その配向方向に試験片を引っ張ったときに測定されたモジュラスをいう。また、試験片はＪＩＳ Ｋ６２５１のダンベル状５号形を用いて採取した加硫ゴムである。

芯ゴム層１４において、短繊維２０は規則的に分布させられる。具体的には短繊維２０は、歯部１５の中央領域では、ほぼベルトの厚さ方向に配向されると共に、その中央領域から歯面に近づくにつれて、歯面に沿うように厚さ方向に対して傾いて配向され、歯部１５の頂部近傍や歯底部１６近傍ではほぼベルトの長手方向に沿って配向される。

本実施形態では、歯ゴム層１２は、高密度ポリエチレンが含まれるゴム組成物を加硫して形成されたものである。ゴム組成物に添加される高密度ポリエチレンとしては、例えば、粒子状、繊維状のものが使用され、その表面にＯＨ基及び／またはＣＯＯＨ基が付加されて表面処理されていても良い。なお、本明細書においては、高密度ポリエチレンとは、比重０．９２以上のものをいい、その比重は好ましくは０．９２〜０．９６である。また、ゴム組成物に添加される高密度ポリエチレンの荷重たわみ温度（ＡＳＴＭ−Ｄ６４８による）は、例えば１００〜１３０℃程度、粘度法による平均分子量は、３００，０００〜４００，０００程度である。なお、高密度ポリエチレンは、他の分子に架橋可能な部分を有していない。

歯ゴム層１２に上記高密度ポリエチレンが含まれることにより、動的粘弾性測定法により測定された歯ゴム層１２の１００〜１２０℃におけるｔａｎδは、０．１００〜０．１２０の範囲内となる。なお、ｔａｎδとは、弾性に相当する貯蔵弾性率（Ｅ’）と粘性に相当する損失弾性率（Ｅ”）の比である損失正接（＝Ｅ”／Ｅ’）をいう。本実施形態では歯ゴム層１２のｔａｎδが高温環境下で上記範囲となることにより、高温環境下でベルトの噛み合い面（歯面１１Ａ）に作用される負荷エネルギーを吸収しやすくなるので、ベルト１０を高温環境下で使用しても、噛み合い時等に生じる異音の発生が防止される。また、歯ゴム層１２に上記性質の高密度ポリエチレンを含有させることにより、ｔａｎδを上記範囲内としつつ、歯ゴム層１２と歯布１７との接着性を高めることができるので、ベルトの耐久性を高めることができる。また、上記性質の高密度ポリエチレンは、後述する方法でゴム組成物に良好に混合・相溶されることが可能である。さらに、歯部１５に使用されるゴムの粘弾性（ｔａｎδ）をあげるなどの方法によって剛性を低下させることなく、ベルト運転時の有効張力を低減させることも可能である。

なお、ｔａｎδは、歯ゴム層と同一のゴム組成物を、温度１２０℃で２０分間加硫して得られたサンプルから作製された厚み１．９〜２．７ｍｍ、幅６ｍｍ、長さ５ｍｍの試料を用いて測定したものをいう。また、測定装置としては、島津製作所社製の粘弾性スペクトロメータ（商品名．粘弾性試験機 トライトン製トライテック２０００）を用い、振幅±２．５％、周波数１Ｈｚの測定条件で測定するものとする。

高密度ポリエチレンは、歯ゴム層１２のゴム組成物において、マトリックスゴム１００重量部に対して１０重量部以下、好ましくは３〜１０重量部、特に好ましくは５〜１０重量配合される。高密度ポリエチレンを３重量部未満しか配合しないと、耐久性能や音性能の向上が限定的であるとともに、１０重量部より多く配合すると、耐久性能や音性能が実質的に向上しなくなる。また、５〜１０重量部配合した場合、耐久性能を特に効果的に向上させることができる。なお、“マトリックスゴム１００重量部”とは、ゴム組成物にα，β−エチレン性不飽和カルボン酸の金属塩が配合されている場合には、ゴムとα，β−エチレン性不飽和カルボン酸の金属塩との合計が１００重量部であることを示し、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸の金属塩が配合されていない場合には、ゴム単独で１００重量部であることを示す。

背ゴム層１３及び芯ゴム層１４には、高密度ポリエチレンが実質的に配合されていないのが望ましい。背ゴム層１３及び芯ゴム層１４は、プーリとの噛合面（歯面１１Ａ）から離れており、ベルトの噛み合い面に作用される負荷エネルギーを吸収する必要は無く、また、芯ゴム層１４に高密度ポリエチレンを配合すると、歯部の耐久性能を向上させることが難しくなるからである。

歯ゴム層１２のゴム組成物（すなわち、歯ゴムシート１２’（図２参照））は、以下のように用意される。まず、高密度ポリエチレンを含む、加硫剤以外の添加剤がゴム（マトリックスゴム）と共に混練される（一次練り）。このとき、混練温度は高密度ポリエチレンの荷重たわみ温度以上であり、したがって、高密度ポリエチレンは軟化した状態でゴムに混合され、ゴムに良好に混合・相溶される。一次練りを終えたゴム組成物にはさらに加硫剤が添加され、加硫剤の加硫温度未満（一次練りの混練温度未満）で混練された後（二次練り）、カレンダー処理により歯ゴムシート１２’が得られる。なお、歯ゴム層１２のゴム組成物は、高密度ポリエチレンが荷重たわみ温度以上の温度でゴム成分と混練されるとともに、加硫剤が加硫温度未満の温度でゴム成分に混練されるのならば、上記方法で混練されなくても良い。例えば、二次練りで加硫剤以外の添加剤を添加しても良い。

背ゴム層１３には、心線要素１８から離間した位置で、ピッチ面（心線要素１８）と略平行に配置された中間帆布２１が埋設される。中間帆布２１は、ベルトの長手方向及び幅方向に沿って面状に広がり、ベルトの長手方向及び幅方向の全体にわたって設けられるものである。中間帆布２１は、ベルト幅方向に剛性が高く、ベルト長手方向に伸縮性のある帆布である。中間帆布２１としては、好ましくはベルト幅方向における弾性率が１００ＧＰａ以上の帆布が使用されるが、特に好ましくは当該弾性率が１８０〜２４０ＧＰａである帆布が使用される。なお、弾性率は、ＪＩＳ Ｌ１０９５ ９．１３の初期引張抵抗度に基づいて測定されたものである。

中間帆布２１は、ベルト幅方向に延びるたて糸２２と、ベルト長手方向に延びるよこ糸２３によって織られた織布であって、例えば綾織、平織等で織られたものである。中間帆布２１のたて糸２２としては、高剛性の非伸縮糸が使用され、例えばアラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、カーボン繊維、またはこれらの混合繊維等から構成される糸が使用される。また、よこ糸２３としては、伸縮糸が使用され、例えばウーリーナイロン等の捲縮ナイロン糸が使用される。

本実施形態では、背ゴム層１３にベルト幅方向に剛性の高い中間帆布２１が埋設されることにより、歯部１５の剛性を上げることなく、歯付きベルト１０の捻り剛性が向上し、ベルト運転時の歯の幅方向における応力集中を低減させることが可能となる。歯の幅方向における応力集中が低減すると、ベルトに作用される負荷がベルト幅方向に均一に分散され、ベルトの耐久性を向上させることができる。また、中間帆布２１のベルト長手方向に延びる糸として伸縮糸が使用されることにより、後述する製造工程で中間帆布２１が歯付きモールドに容易に取り付けられ、ベルトの成型性を良好なものとすることができる。なお、本実施形態では、中間帆布２１は省略されても良い。

歯布１７はポリアリレート繊維を含むことが好ましい。歯布１７は例えば、ベルトの幅方向に延びるたて糸と、ベルトの長手方向に延びるよこ糸によって織られた織物で構成され、そのよこ糸にポリアリレートを含むことが好ましい。例えばよこ糸は、ポリアリレート繊維から成る糸と、ポリアリレート繊維よりも伸縮性の高い繊維から成る糸（以下高伸縮性繊維糸という）を含む複合糸である。複合糸は例えば、高伸縮性繊維糸を芯糸として、その周りにポリアリレート繊維糸が巻き回され、さらにポリアリレート繊維糸の周りに、カバー糸が巻き回されて構成されたものである。

上記高伸縮性繊維糸としては、例えばウレタン弾性糸等が使用され、カバー糸としては、例えばナイロン繊維、ポリエステル繊維等で構成される糸が使用される。よこ糸に使用されるポリアリレート繊維は、いわゆる全芳香族ポリエステルからなるものであり、その具体例として、例えばベクトラン（商品名．クラレ社製）が挙げられる。歯布１７のたて糸は、その材質が特に限定されるわけではないが、ナイロン繊維またはポリエステル繊維等で構成される。

歯布１７はベルト本体１１の歯面１１Ａに接着される前に、ゴム糊に浸漬された後乾燥されることにより、ゴム糊含浸処理が施されていることが好ましい。これにより、加硫成型時にゴム糊が加硫され、歯布１７は歯ゴム層１２に接着されやすくなる。ゴム糊は、ゴム成分に加えて高密度ポリエチレンを含むことが好ましい。高密度ポリエチレンとしては、歯ゴム層１２に配合されたものと同様のものが使用される。ゴム糊が上記高密度ポリエチレンを含むことによって、歯ゴム層１２と歯布１７との接着性をさらに良好にでき、さらには歯面の摩擦係数を低減させることができるので、ベルト１０の寿命をさらに延ばすことが可能である。さらに、上記性質を有する高密度ポリエチレンは、ゴム糊のゴム成分に十分に混合・相溶することができるので、ベルト運転に伴い歯布から離脱することが防止される。

高密度ポリエチレンは、ゴム糊において、ゴム成分１００重量部に対して、好ましくは１５〜４０重量部配合される。高密度ポリエチレンを１５重量部未満しか配合しないと、ベルトの摩擦係数を低減させる効果は限定的であり、また歯布１７の歯ゴム層１２に対する接着力も十分に上昇させることができない。また、４０重量部より多く配合すると、摩擦係数、特に高温環境下における摩擦係数が、高密度ポリエチレンの軟化による粘着が生じることで上昇し、ベルトの耐久性を十分に向上させることができない。ベルトの耐久性をより高めるために、高密度ポリエチレンは、ゴム糊のゴム成分１００重量部に対して特に好ましくは２４〜４０重量部配合され、また、摩擦係数を十分に低下させ、かつ歯布１７と歯ゴム層との接着強度を十分に高めるために最も好ましくは２４〜３２重量部配合される。

ゴム糊は、ゴムに、高密度ポリエチレン、加硫剤、老化防止剤、加硫助剤、カーボンブラック等の各種添加剤が配合されたゴム組成物に、フェノールレジン等の有機補強剤、および溶媒が加えられたものである。ゴム糊のゴム成分としては、ゴム層１２〜１４で例示したゴムと同様のものが使用されるが、ＨＮＢＲが使用され、及び／又は歯ゴム層１２と同種のゴムが使用されることが好ましい。また、ゴム糊のゴム組成物は、高密度ポリエチレンを含む場合、歯ゴム層１２のゴム組成物と同様の方法により混練りされて得られることが好ましい。

次に、図２、３を用いて歯付きベルト１０の製造工程について説明する。図２は、歯付きモールド３１に、予成型ゴム付き歯布３２、心線１８’、第１の背ゴムシート１３Ａ’が貼付された中間帆布２１’、及び第２の背ゴムシート１３Ｂ’を巻き付ける工程を示す。なお、図２における歯ゴムシート１２’、芯ゴムシート１４’、及び背ゴムシート１３Ａ’、１３Ｂ’は、加硫成型後にそれぞれベルト１０において歯ゴム層１２、芯ゴム層１４、背ゴム層１３となるものである。上記各ゴムシートは、未加硫のゴム組成物それぞれがシート状にされたものであり、芯ゴムシート１４’には短繊維２０が配合されている。また、歯布１７’、心線１８’、中間帆布２１’は、ベルト１０において歯布１７、心線要素１８、及び中間帆布２１となるものである。

本方法では、まず上記したゴム糊で含浸処理された歯布１７’がコルゲート状に予成型されて、歯布１７’に歯部１５’と歯底部１６’が所定の方向に沿って交互に設けられる。次いで、その予成型された歯布１７’に歯ゴムシート１２’及び芯ゴムシート１４’がこの順で圧着されて一体化され、予成型ゴム付き歯布３２が用意される。このとき、歯ゴムシート１２’及び芯ゴムシート１４’は押圧されることにより、歯布１７’の歯部１５’に相体的に肉厚に圧着される一方、歯底部１６’に相体的に薄く圧着される。また、芯ゴムシート１４’において、短繊維２０は圧着前上記所定の方向に配向されているが、歯布１７’に圧着されるとき、歯部１５’内部において歯部形状に沿うように傾けられる。

次いで、歯付きベルト１０を加硫成型するために使用される歯付きモールド３１が用意される。歯付きモールド３１は、円筒形状を有するとともに、その外周面がベルト１０の歯面の形状に一致する形状を呈し、周方向に沿って凹部３３と凸部３４が交互に設けられている。歯付きモールド３１の外周面には、まず予成型ゴム付き歯布３２が、各歯部１５’が各凹部３３の内部に配置されるようにして巻き付けられる。なお、各歯部１５’は、通常、凹部３３に完全に一致した形状となっておらず、歯部１５’と凹部３３の間には隙間がある。

次いで、予成型ゴム付き歯布３２の芯ゴムシート１４’の上に心線１８’が螺旋状に巻き付けられる。巻き付けられた心線１８’の上には、所定の厚みの第１の背ゴムシート１３Ａ’が貼付された中間帆布２１’が、背ゴムシート１３Ａ’がモールド３１の内側（心線１８’側）を向くように巻き付けられる。但し、第１の背ゴムシート１３Ａ’は、中間帆布２１’とは別体とされ、心線１８’の上に第１の背ゴムシート１３Ａ’、中間帆布２１’がこの順で巻き付けられても良い。なお、このとき、たて糸２２がモールド３１の軸方向に、よこ糸２３がモールド３１の周方向に沿って配置される。巻き付けられた中間帆布２１’の上にはさらに、第２の背ゴムシート１３Ｂ’が巻き付けられる。これら予成型ゴム付き歯布３２等が巻き付けられた歯付きモールド３１は、加硫釜（不図示）内に収容される。加硫釜内において、歯付きモールド３１に巻き付けられた予成型ゴム付き歯布３２等は、例えばスチームにより加熱され、加硫釜内に設けられた加硫バッグ等によって外側から内側に向けて加圧される。

上記加圧・加熱により、ゴムシート１２’、１３Ａ’、１３Ｂ’、１４’は流動性が増した状態で内側に押圧され、第２の背ゴムシート１３Ｂ’は、中間帆布２１’のたて糸２２、よこ糸２３の隙間から内部に流入し、第１の背ゴムシート１３Ａ'に一体化される。これにより、背ゴムシート１３Ａ’、１３Ｂ’の内部に中間帆布２１’が埋設される。さらには、心線１８’も、背ゴムシート１３Ａ’及び芯ゴムシート１４’の間に埋設される。また、歯布１７’はこれらゴムシートに押されて、モールド３１の外周面に一致した形状となり、ベルトの歯面が形成される。ここで、芯ゴムシート内部の短繊維２０は、一部がさらに厚さ方向に沿うように配向され、図１の配向を示すようになる。また、上記加圧・加熱により、各ゴムシートが加硫され、各ゴムシート、歯布１７’、中間帆布２１’、及び心線１８’が一体化され図３に示すようなベルトスラブ１０’が得られる。ベルトスラブ１０’は、歯付きモールド３１から取り外され研磨後裁断されることにより、歯付きベルト１０（図１参照）となる。

以下、本実施形態の具体例として実施例を示すが、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
歯布としてたて糸とよこ糸が２／２の綾織で織られた織布を用意した。歯布において、たて糸は、１１０ｄｔｅｘのナイロン６６のフィラメント糸であるとともに、よこ糸は、４７０ｄｔｅｘのウレタン弾性糸から成る芯糸の周りに、２８０ｄｔｅｘのポリアリレート繊維糸（ベクトラン（商品名．クラレ社製））を巻き回し、そのポリアリレート繊維糸の周りにさらに１１０ｄｔｅｘのナイロン６６から成るカバー糸を巻き回した複合糸であった。次いで、歯布を表１に示すゴム組成物を有するゴム糊に浸漬後、乾燥（１００℃、５分間）して含浸処理を施した。ゴム糊は、加硫剤以外の添加剤及びゴム成分を１２０℃以上で混練し（一次練り）、その後加硫剤を添加して加硫剤の加硫温度未満で混練してゴム組成物を得て（二次練り）、そのゴム組成物にＭＥＫ及びフェノールレジンを加えて作製した。ゴム糊において、ゴム組成物：フェノールレジン：ＭＥＫの重量比は１００：３３：５００であった。

※ゴム成分としてZetpol 2020（商品名．日本ゼオン社製）を、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）としてインヘンス（ＩＮＨＡＮＣＥ）ＰＥＦファイバー（商品名．フルオロシール社製）を使用した。

表２に示すゴム組成物を有する背ゴムシート（第１及び第２の背ゴムシート）、芯ゴムシート、歯ゴムシートを用意した。実施例１では歯ゴムシートに、高密度ポリエチレンをマトリックスゴム１００重量部に対して３重量部配合した。なお、歯ゴムシートは、ゴム糊のゴム組成物と同様の方法で混練されたゴム組成物を、カレンダー処理して得られたものであった。また、芯ゴムシートには繊維長１ｍｍのアラミド短繊維が配合されており、芯ゴムシートのモジュラスは、第１及び第２の背ゴムシート及び歯ゴムシートよりも高かった。ゴム糊で含浸処理した歯布を予成型し、この歯布に歯ゴムシート及び芯ゴムシートを圧着して、予成型ゴム付き歯布を得た。また、中間帆布の一方の面に、第１の背ゴムシートを貼付した。

※１ 表中において、ＨＮＢＲ／(ＨＮＢＲ＋ジメタクリル酸亜鉛)、ジメタクリル酸亜鉛／(ＨＮＢＲ＋ジメタクリル酸亜鉛)はこれらの重量比率を、それ以外は重量部であることを示す。
※２ ＨＮＢＲポリマーは水素添加率９９％のＨＮＢＲであった。
※３ ジメタクリル酸亜鉛含有ポリマー（１）は、ＨＮＢＲとジメタクリル酸亜鉛の配合比（重量比）が５５：４５のゴムマトリックスであり、ＨＮＢＲの水素添加率は９９％であった。
※４ ジメタクリル酸亜鉛含有ポリマー（２）は、ＨＮＢＲとジメタクリル酸亜鉛の配合比（重量比）が８３：１７のゴムマトリックスであり、ＨＮＢＲの水素添加率は９６％であった。
※５ ＨＤＰＥとして、インヘンス（ＩＮＨＡＮＣＥ）ＰＥＦファイバー（商品名．フルオロシール社製）を使用した。

次いで、予成型ゴム付き歯布、心線、第１の背ゴムシートが貼付された中間帆布、および第２の背ゴムシートを歯付きモールドにこの順に巻き付けた。中間帆布としては、ナイロン６６から成る４７０ｄｔｅｘのウーリーナイロン糸のよこ糸と、アラミド繊維（商品名．テクノーラＨＭ、帝人テクノプロダクツ社製）の撚り糸から成る４４０ｄｔｅｘのたて糸が平織された織布を用い、その織布のよこ糸がモールドの周方向に沿うように配置した。モールドに巻き付けられる前の中間帆布のたて糸方向（ベルトの幅方向に相当）の弾性率は１００ＧＰａであった。モールドに取り付けられたこれらゴムシート等を加硫釜内で、加熱・加圧により加硫成型しベルトスラブを得た。ベルトスラブを研磨・切断し、ベルト幅１６ｍｍ、周長さ９００ｍｍ、歯数９２の歯付きベルトを得た。

［実施例２］
実施例２は、歯ゴムシートに高密度ポリエチレンをマトリックスゴム１００重量部に対して５重量部配合した点を除いて実施例１と同様にして実施した。

［実施例３］
実施例３は、歯ゴムシートに高密度ポリエチレンをマトリックスゴム１００重量部に対して１０重量部配合した点を除いて実施例１と同様にして実施した。

［比較例１］
比較例１は、歯ゴムシートに高密度ポリエチレンを配合しなかった点を除いて実施例１と同様にして実施した。

［比較例２］
比較例２は、歯ゴムシートに高密度ポリエチレンをマトリックスゴム１００重量部に対して１５重量部配合した点を除いて実施例１と同様にして実施した。

［ベルト評価］
各実施例１〜３、比較例１〜２の歯ゴム層の１００、１２０、１４０℃それぞれのｔａｎδを上記方法に従って測定した。ｔａｎδの測定結果を表３に示す。表３に示すように、実施例１〜３における、１００℃、１２０℃のｔａｎδは、０．１００〜０．１２０の範囲内にあり、歯ゴム層の１００〜１２０℃のｔａｎδが０．１００〜０．１２０の範囲内になることが理解できる。一方、比較例１、２においては、表３に示すように、１００〜１２０℃におけるｔａｎδが０．１００〜０．１２０の範囲外にあることが理解できる。また、表３から明らかなように、高密度ポリエチレンを１０重量部以下添加することにより、１００℃〜１４０℃におけるｔａｎδはすべて０．１００〜０．１２０の範囲内にあり、高温環境下におけるｔａｎδの変化率は小さいことが理解できる。

実施例１〜３、および比較例１〜２に係る歯布と歯ゴム層間の接着強度を、接着強度試験により評価した。図４に示すように、本試験においては、未加硫ゴムシートの上に歯布を配置し、プレス機により圧力を作用させつつ１６０℃で２０分間加硫して、これらが一体化された接着試験サンプル５０を用いた。接着試験サンプル５０は、長さ１００ｍｍ、幅２５ｍｍ、厚さ４ｍｍであった。本試験における未加硫ゴムシートには、各実施例、比較例の歯ゴム層と同じ配合のゴム組成物を用い、また歯布には各実施例、比較例と同様に含浸処理された歯布を用いた。

図５は、接着試験サンプルを引張試験機に取り付けた状態を示す。図５に示すように、接着試験サンプル５０において、歯布５２とゴムシート５１を僅かに剥がし、歯布５２の端部をチャック６１で挟み、ゴムシート５１の端部をチャック６２で挟み、両者を５０ｍｍ／分の速度で引っ張りこれらを剥離した。このときの剥離に要する力を接着強度とした。接着強度試験は、１２０℃の高温環境下で行った。表４に接着強度試験の結果を示す。

図６は、内燃機関における伝動システムの一例を示すレイアウトである。この伝動システムを用いて、上記各実施例、比較例の歯付きベルトについて耐久性能試験を実施した。伝動システム４０は、クランクシャフトに連結される２０歯・直径６０ｍｍの原動歯付きプーリ４１と、カムシャフトに連結される４０歯・直径１２１ｍｍの従動歯付きプーリ４２、４３と、直径８０ｍｍの平テンショナプーリ４４を有する。歯付きベルト１０をプーリ４１〜４３に架設し、ベルトの緩み側でテンショナプーリ４４によって外周側から張力を付与した状態で、４０００ｒｐｍで回転させ、ベルトが破損されるまでの耐久時間を測定した。なお、試験は１２０℃雰囲気下で行われた。比較例１のベルトが破損されたときの時間を１００とした場合の、各実施例、比較例についてのベルト耐久時間比を図７に示す。

また歯付きベルト１０を、耐久性能試験のときと同様にして伝動システム４０に組み込んで、走行させたときの異音の発生状態を聴感により確認した。その結果を表５に示す。表５において、○は異音の発生が少なかった、×は異音が多く発生した、ことを示す。

各実施例では、歯ゴム層に高密度ポリエチレンを１０重量部以下配合することにより、１００〜１２０℃のｔａｎδを０．１００〜０．１２０とし、かつ歯ゴム層と歯布との接着性を向上させ、これにより、高温環境下における歯付きベルトの耐久性を向上させるとともに、ベルト運転時の音性能も向上させることもできた。一方、歯ゴム層に高密度ポリエチレンを配合しなかった場合や、１５重量部以上配合した場合、音性能や耐久性能を十分に向上させることはできなかった。

Claims (7)

1. 一方の面に長手方向に沿って歯部と歯底部が交互に設けられたベルト本体を備え、
   前記ベルト本体は、歯部外周に沿うように配置される歯ゴム層を有し、
   前記歯ゴム層は、マトリックスゴム１００重量部に対して高密度ポリエチレンを１０重量部以下含むゴム組成物を加硫して形成されることを特徴とする歯付きベルト。
2. 前記ベルト本体はさらに前記歯部の内部を構成する芯ゴム層を有し、前記歯ゴム層は前記芯ゴム層の前記一方の面側を取り巻くように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
3. 前記芯ゴム層は、前記歯ゴム層よりもモジュラスが高いことを特徴とする請求項２に記載の歯付きベルト。
4. 前記芯ゴム層には短繊維が混入されていることを特徴とする請求項３に記載の歯付きベルト。
5. 前記ベルト本体は、他方の面側に設けられた背ゴム層を有し、前記芯ゴム層は前記背ゴム層と前記歯ゴム層との間に設けられ、
   前記芯ゴム層と前記背ゴム層との境界面には、ベルト長手方向に沿って延びる心線要素が埋設されることを特徴とする請求項２に記載の歯付きベルト。
6. 前記歯部外周を被覆する歯布をさらに備え、前記歯布は高密度ポリエチレンを含むゴム糊によって含浸処理されていることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
7. 内燃機関で使用されることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。

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