TWI762335B - 齒型皮帶傳動裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種齒型皮帶傳動裝置，其具備：齒型皮帶，其具有在皮帶長度方向上延伸地埋設之芯線、及在皮帶長度方向上以特定間隔配設之複數個皮帶齒部；以及複數個齒型皮帶輪，其等在外周具有與前述皮帶齒部相對之複數個皮帶輪齒部，供前述齒型皮帶捲掛。前述芯線包含將複數條包含碳纖維之下撚線一同上撚而成之碳纖維簾線，前述下撚線之下撚之撚向與前述上撚之撚向相同，前述下撚之下撚係數為0.62～1.30，前述上撚之上撚係數為2.06～3.95，前述齒型皮帶之齒距相對於捲掛該齒型皮帶之前述齒型皮帶輪之齒距處於-0.4%～+0.1%之範圍。

Description

齒型皮帶傳動裝置
本發明係關於一種齒型皮帶傳動裝置，其使用於藉由皮帶傳遞高負載之裝置之同步傳動用。
傳遞動力之傳動皮帶大致分為摩擦傳動皮帶與嚙合傳動皮帶。作為摩擦傳動皮帶可舉出平皮帶、V皮帶、V型肋帶等，作為嚙合傳動皮帶可舉出齒型皮帶。齒型皮帶具有：背部，其將芯線與皮帶長度方向大致平行地埋設；齒部，其於皮帶長度方向上以特定間隔配設；及齒布，其被覆齒部之表面。齒型皮帶之齒部藉由與具有與其相對之槽之皮帶輪嵌合而進行動力之傳遞。因齒型皮帶可不在皮帶輪之間產生打滑、確實地傳動高負載，因此近年來代替鏈條作為機車之後輪驅動用而使用之例增加。
作為用於機車之後輪驅動用等高負載傳動用途之齒型皮帶，已知對於芯線採用碳纖維之撚合簾線者。例如，於專利文獻1中，揭示一種埋設有如下所述之芯線之齒型皮帶，該芯線包含順撚之碳纖維、且以1.1 mm以上2.5 mm以下之直徑形成。且，記載有如下內容，即：藉由設為上述構成，而可防止彎曲剛度降低、因芯線之伸長變大所致之齒缺損、因芯線之抗撓屈疲勞性之降低所致之芯線切斷之發生(特別是於段落0009)。又，亦記載有芯線之下撚係數可為0.65～1.61，上撚係數可為1.14～3.61(段落0021)，於實施例中使用下撚係數0.97、上撚係數2.07之芯線製作齒型(齒形)：H14M(齒距14 mm)之齒型皮帶。
包含專利文獻1中所揭示之芯線之齒型皮帶作為機車之後輪驅動用而顯示某程度之耐久性，但存在因14 mm節距之大齒形而無法對應小型化之問題，且因近年來之傳遞動力之增大而出現耐久性不足之情況。特別是，若與皮帶輪之嚙合惡化，則因促進齒布之磨耗而皮帶之耐久性容易降低。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2015-64103號公報 [專利文獻2]日本特開平4-331844號公報
[發明所欲解決之課題]
為此，本發明之第1目的在於提供一種齒型皮帶，其即便為小型之配置亦可進行高負載傳動，且提高耐久性。
且說，於討論齒型皮帶與皮帶輪之嚙合時，重要的是各者之齒距及PLD(Pitch Line Differential，節距線差)。例如，於專利文獻2中，揭示一種齒型皮帶傳動裝置，其特徵在於將正時皮帶(齒型皮帶)之節距線差(PLD)相對於皮帶輪之設計PLD(皮帶輪之PLD)提高(增大)10～20%，且將節距(齒型皮帶之齒距)相對於皮帶輪之設計節距(皮帶輪之齒距)增大0.02～0.15%。
而且，作為先前之技術揭示有：一般而言係使齒型皮帶之齒距與皮帶輪之齒距、及皮帶之PLD與皮帶輪之PLD一致，但另一方面，於皮帶與皮帶輪之節距差為稍許負數(齒型皮帶之齒距較皮帶輪之齒距稍許小)時壽命變長。對此，說明為因在被施加負載轉矩時，齒型皮帶伸長，故齒型皮帶之齒距與皮帶輪之齒距為一致。
如專利文獻2所揭示般，雖然已周知存在藉由使齒型皮帶之齒距較皮帶輪之齒距稍許小而可將嚙合最佳化之情形，但於使用於機車之後輪驅動用之傳動裝置中，存在影響嚙合之另外之要因。於戶外行駛之機車中，砂礫等異物易於咬入於齒型皮帶與皮帶輪之間並堆積(夾石、夾砂)。於發生夾砂時，成為與齒型皮帶之PLD變大為相同之狀態，因此齒型皮帶與皮帶輪之嚙合惡化。即，即便在行駛初期(新車時)齒型皮帶與皮帶輪理想地嚙合，但隨著行駛距離增加而嚙合惡化，而齒型皮帶之耐久性降低之虞變高。
為此，本申請案之第2目的在於提供一種齒型皮帶傳動裝置，其即便在存在如夾砂之使齒型皮帶與皮帶輪之嚙合惡化之要因之情形下，亦可將嚙合盡量保持為理想之狀態，且可提高齒型皮帶之壽命。 [解決問題之技術手段]
為了解決上述課題，本發明之齒型皮帶傳動裝置具備：齒型皮帶，其具有在皮帶長度方向上延伸地埋設之芯線、及在皮帶長度方向上以特定之間隔配設之複數個皮帶齒部；以及複數個齒型皮帶輪，其等在外周具有與前述皮帶齒部相對之複數個皮帶輪齒部，供前述齒型皮帶捲掛；前述芯線包含將複數條包含碳纖維之下撚線一同上撚而成之碳纖維簾線，前述下撚線之下撚之撚向與前述上撚之撚向相同，前述下撚之下撚係數為0.62～1.30，前述上撚之上撚係數為2.06～3.95，前述齒型皮帶之齒距相對於捲掛該齒型皮帶之前述齒型皮帶輪之齒距處於-0.4%～+0.1%之範圍。
根據上述構成，藉由埋設於齒型皮帶之芯線包含碳纖維而拉伸強力提高，且高負載傳動下之耐久性提高。 又，關於芯線，藉由將複數條下撚線一同上撚，且使下撚之撚向與上撚之撚向相同(順撚)而提高抗撓屈疲勞性。 又，藉由將下撚係數及上撚係數設為上述範圍，而可確保抗撓屈疲勞性且可抑制芯線與齒型皮帶之伸長，而耐久性提高。若下撚係數及上撚係數小於上述範圍，則抗撓屈疲勞性降低，反之若大則拉伸強力降低且齒型皮帶之伸長變大而耐久性降低。 於齒型皮帶之齒距相對於捲掛齒型皮帶之齒型皮帶輪之齒距偏移-0.4%～+0.1%之範圍，則有齒型皮帶之齒與齒型皮帶輪之齒之嚙合惡化，而齒型皮帶之耐久性降低之情形，因此設為上述範圍內，可抑制齒型皮帶之齒與齒型皮帶輪之齒之嚙合惡化，而可防止齒型皮帶之耐久性降低。
又，本發明之上述齒型皮帶傳動裝置中，其特徵可為前述齒型皮帶之齒距相對於前述齒型皮帶輪之齒距處於-0.2%～+0.1%之範圍。
藉由相對於齒型皮帶輪之齒距將齒型皮帶之齒距設定在較先前品(使齒型皮帶之齒距小於齒型皮帶輪之齒距，企圖對應因使用所致之齒型皮帶之伸長之齒型皮帶)稍大之範圍內，而可抑制因夾砂所致之嚙合之惡化，而可進一步提高齒型皮帶之耐久性。
又，本發明之上述齒型皮帶傳動裝置可使用於機車之後輪驅動用。
根據上述構成，即便在因機車之後輪驅動所致之高負載而齒型皮帶伸長時，於驅動側之齒型皮帶輪(小徑皮帶輪)與從動側之齒型皮帶輪(大徑皮帶輪)任一者均可將齒彼此之嚙合保持為良好，而可實現一種提高齒型皮帶之耐久性之齒型皮帶傳動裝置。 [發明之效果]
可提供一種齒型皮帶及齒型皮帶傳動裝置，該齒型皮帶即便為小型之配置亦可進行高負載傳動，提高耐久性；該齒型皮帶傳動裝置即便存在如夾砂之使齒型皮帶與皮帶輪之嚙合惡化之要因之情形下，亦可將嚙合盡量保持為理想之狀態，而可提高齒型皮帶之壽命。
接著，對於本發明之實施形態參照圖式進行說明。
(齒型皮帶3及齒型皮帶傳動裝置21) 齒型皮帶3如圖1及圖2所示般，由複數個齒部7及背部4構成，該等複數個齒部7沿著皮帶長度方向(X方向)以特定間隔配置，表面由齒布11被覆，該背部4於皮帶長度方向上延伸地埋設有芯線9。
上述齒型皮帶3捲掛於複數個皮帶輪間，被廣泛用作動力傳遞機構。例如，齒型皮帶3使用於機車之後輪驅動用等高負載傳動用途之齒型皮帶傳動裝置。具體而言，如圖6及圖3所示般，齒型皮帶3實現為捲掛於驅動皮帶輪22(齒型皮帶輪)與從動皮帶輪23(齒型皮帶輪：圖3中未圖示)之間之齒型皮帶傳動裝置21。
於驅動皮帶輪22之外周，如圖3所示般，設置有複數個與齒型皮帶3之齒部7(相當於皮帶齒部)相對之驅動皮帶輪齒221(相當於皮帶輪齒部)。於從動皮帶輪23之外周，亦設置有複數個與齒型皮帶3之齒部7相對之從動皮帶輪齒231(相當於皮帶輪齒部)(未圖示)。
設想本實施形態之驅動皮帶輪22為中型(排氣量500 cc左右)之機車用，外徑相對於67 mm～90 mm之範圍之專利文獻1之驅動皮帶輪為較小者。具體而言，專利文獻1之驅動皮帶輪之齒形為H14M、齒數為33齒(外徑約144 mm)，成為大型機車用。相對於此，設想本實施形態之驅動皮帶輪22為中型(排氣量500 cc程度)之機車用，齒形為H11M、齒數為26齒(外徑約89 mm)之小型皮帶輪(因小型化之要求，齒距PP及皮帶輪之外徑小)。
再者，從動皮帶輪23之外徑OD大於驅動皮帶輪22之外徑OD。因此，從動皮帶輪23之齒231之數目較驅動皮帶輪22之驅動皮帶輪齒221之數目多，但驅動皮帶輪22之PLD(節距線差)與從動皮帶輪23之PLD一致，且驅動皮帶輪22之齒距PP與從動皮帶輪23之齒距PP一致。
此處，參照圖2及圖3，對於說明齒型皮帶3及驅動皮帶輪22(從動皮帶輪23)之構成(尺寸)之名稱予以定義。 齒型皮帶3之齒距BP：相鄰之齒部7與齒部7之間之距離(再者，齒型皮帶3之齒距BP因拉伸力或彎曲半徑而變化，因此藉由『齒型皮帶3之長度(周長)/齒部7之數(齒數)』而決定) 齒型皮帶3之PL(節距線)：連結齒型皮帶3之芯線9之中心位置之線 齒型皮帶3之PLD(節距線差)：自齒部7之底部至齒型皮帶3之PL(芯線9之中心)之距離 皮帶輪之外徑OD：皮帶輪之齒頂圓直徑 皮帶輪節圓PPL：於將齒型皮帶3捲掛於皮帶輪之狀態下，在皮帶輪之外周上連接齒型皮帶3之芯線9之中心位置而成之線 節距徑PD：皮帶輪節圓PPL之直徑 皮帶輪之齒距PP：於皮帶輪節圓上之相鄰之齒部與齒部之間之距離(圓弧之長度) 皮帶輪之PLD(節距線差)：自皮帶輪之齒頂至皮帶輪節圓PPL之距離(『(藉由節距徑PD-皮帶輪之外徑OD)/2』而決定)
(齒型皮帶3之詳情：芯線9) 於背部4，芯線9以在皮帶長度方向上捲繞成螺旋狀之狀態埋設，於皮帶寬度方向(Y方向)之剖面觀察下，以特定間隔配設(參照圖1)。
芯線9包含下撚之撚向與上撚之撚向相同之順撚之碳纖維簾線。藉由將芯線9設為順撚，而與多撚或單撚相比彎曲剛度變低，可獲得優異之抗撓屈疲勞性。碳纖維例如使用東麗(TORAY)株式會社製、商品名「TORAYCA」等。順撚之碳纖維簾線可如下述般形成。首先，使線密度為300～1000 tex之碳纖維之複絲紗含浸附著將橡膠乳膠及環氧樹脂熔解於甲苯等溶劑所得之處理液而製作接著處理紗。然後，將製作出之接著處理紗以0.62～1.30之下撚係數於S或Z方向上進行下撚而製作下撚線，且進一步以2.06～3.95之上撚係數朝與下撚相同方向將2～4條下撚線一同實施上撚。藉由以上操作而獲得順撚之碳纖維簾線。此處，撚係數TF係由TF=(線密度(tex))1/2 ×T/960(T：每1 m之撚數)表示。
碳纖維之複絲紗可自絲數不同之6 K、12 K等複絲紗選擇。6 K表示絲數為6000條、12 K表示絲數為12000條之複絲紗。6 K之複絲紗之線密度為約400 tex，12 K之複絲紗之線密度為約800 tex。
若碳纖維之複絲紗之線密度大於1000 tex，則有抗撓屈疲勞性降低之虞。反之，碳纖維之複絲紗之線密度小於300tex者之材料成本上升，且為了製作具有充分之拉伸強力之芯線9所需之下撚線之條數增加，因此招致作業工時之增加。為此，為了充分地確保抗撓屈疲勞性、及成本/作業工時之適切，作為碳纖維之複絲紗之線密度之範圍，較佳的是下限值為500 tex或700 tex，上限值為900 tex。
於本實施形態中，將1條12 K之複絲紗(線密度為約800 tex)下撚而製作下撚線，將4條製作出之下撚線一同上撚而成為順撚之碳纖維簾線(12 K-1/4)，將其作為芯線9。再者，「12 K-1/4」表示將1條12 K之複絲紗1進行下撚而製作下撚線、且將4條製作出之下撚線一同上撚而成之撚合簾線。同樣地，「12 K-1/3」表示將1條12 K之複絲紗1進行下撚而製作下撚線、將3條製作出之下撚線一同上撚而成之撚合簾線。又，「12 K-4/0」表示將4條12 K之複絲紗一同單撚而成之撚合簾線。
在形成順撚之碳纖維簾線時所使用之處理液中之橡膠乳膠較佳的是包含與構成背部4及齒部7之橡膠組成物為同種橡膠組成物。作為環氧樹脂，使用乙二醇二縮水甘油醚、丙三醇聚縮水甘油醚、三羥甲基丙烷聚縮水甘油醚、山梨醇 縮水甘油醚、己二醇二縮水甘油醚等之一種或二種以上。
芯線9之芯線徑較佳為1.1 mm以上2.5 mm以下。若芯線徑未達1.1 mm，則因芯線9之伸長變大，而易於產生齒缺損(齒部7之欠缺)。若芯線徑超過2.5 mm，則因芯線9之抗撓屈疲勞性之降低，而易於發生芯線切斷。又，齒型皮帶3之PLD如圖5(a)般係由齒布11之厚度與芯線9之芯線徑之關係決定。因此，若芯線徑未達1.1 mm，則圖5(b)般僅可設定小的PLD，而難以獲得適切之PLD。又，即便芯線徑小，但若增厚齒布11，則可如圖5(c)般獲得較大之PLD，但齒部7之橡膠之容積減小，其結果為，耐齒缺損性降低。芯線9之芯線徑之下限值較佳為1.2 mm，更佳為1.6 mm以上，尤佳為1.9 mm以上，上限值較佳為2.4 mm以下，更佳為2.2 mm以下。
此處，齒型皮帶3之PLD可兼顧抗撓屈疲勞性與耐齒缺損性，因此可為0.8～2.0 mm，較佳為0.9～1.5 mm，更佳為1.0～1.2 mm。又，較佳的是齒型皮帶3之PLD與驅動皮帶輪22之PLD大致一致。具體而言，可謂齒型皮帶3之PLD若相對於驅動皮帶輪22之PLD處於-5%～+5%之範圍則大致一致。
(背部4) 背部4係由JIS-A硬度為80度以上89度以下之硬度之橡膠組成物構成。此處，所謂JIS-A硬度，係依照JIS K 6253(2012)之硬度，且係使用A型硬度計測定到之齒型皮帶3之背部4表面之硬度。藉由將背部4之JIS-A硬度設為80度以上89度以下，而背部4之彎曲剛度變低，可獲得優異之抗撓屈疲勞性。若背部4之JIS-A硬度未達80度，則有可能因異物之碰撞等而於背部4產生裂痕。若背部4之JIS-A硬度超過89度，則抗撓屈疲勞性降低，而容易在背部4產生裂痕。
構成背部4之橡膠組成物(橡膠組成物(B)，以下稱為「背部橡膠」)較佳的是使用氫化腈橡膠(以下，稱為「HNBR」)與包含不飽和羧酸金屬鹽之氫化腈橡膠(以下，稱為「包含不飽和羧酸金屬鹽之HNBR」)之混合物，硬度之調整藉由變更兩者之混合比率而達成。具體而言，為了獲得80度以上89度以下之硬度，較佳的是將「HNBR」：「包含不飽和羧酸金屬鹽之HNBR」之質量比設為40：60～100：0而進行混合。作為包含不飽和羧酸金屬鹽之HNBR，例如可使用使不飽和羧酸金屬鹽即甲基丙烯酸鋅高度地微分散於HNBR者(例如，日本瑞翁(ZEON)製、商品名「Zeoforte(ZSC)」等)。
所謂HNBR，為了維持先前之丁腈橡膠之優點即耐油性，且防止因熱老化中之硫黃之再結合反應所致之橡膠彈性之老化，藉由將先前之丁腈橡膠所具有之不飽和鍵(碳-碳鍵)化學性地氫化，而不易產生熱老化中之再化合反應，而將耐熱性予以改良者。所謂不飽和羧酸金屬鹽，係具有1個或2個以上之羧基之不飽和羧酸與金屬離子結合而成者。所謂不飽和羧酸，可例示有丙烯酸、甲基丙烯酸等單羧酸、或馬來酸、富馬酸、衣康酸等二羧酸。又，作為金屬，可例示鎂、鈦、鐵、銅、鋅、鋁、鉛、鎳等。
本發明中使用之HNBR係碘值為7～30 mg/100 mg之範圍、較佳為11～28 mg/100 mg之範圍之不飽和橡膠。此處，不飽和橡膠是指在聚合物分子鏈中具有包含碳-碳雙鍵(C=C鍵)之不飽和鍵之橡膠。又，碘值乃表示不飽和鍵之量的指標，碘值愈高，則表示聚合物分子鏈中所含之不飽和鍵之量愈多。作為碘值之測定方法，藉由對測定試料加入過量之碘使其完全反應(碘與不飽和鍵之反應)，藉由氧化還原滴定法將剩餘之碘之量加以定量而求得。若HNBR之碘值未達7 mg/100 mg，則HNBR彼此之交聯反應不充分，齒部之剛性變低，因而有在皮帶移行時產生齒缺損等不良狀況之虞。另一方面，若HNBR之碘值超過30 mg/100 mg，則不飽和鍵之量過量地變多，而有齒部之耐熱性降低、或因氧化致使劣化進展從而皮帶壽命變短之虞。
(齒部7) 齒部7係由JIS-D硬度(使用D型硬度計測定到之值)為60度以上66度以下之硬度的橡膠組成物構成。此處，所謂JIS-D硬度是指依照JIS K 6253(2012)之硬度，且為使用D型硬度計測定到之齒型皮帶3之齒部7側面之硬度。再者，D型硬度計係高硬度用之試驗機，若使用A型硬度計測定到之值超過90度，較理想為使用D型硬度計。構成齒部7之橡膠組成物之硬度高於構成背部4之橡膠組成物之硬度，JIS-A硬度超過90度。因此，構成齒部7之橡膠組成物之硬度設為使用D型硬度計測定到之值。
構成齒部7之橡膠組成物(橡膠組成物(A)，以下稱為「齒部橡膠」)與背部4同樣地，較佳為使用HNBR與包含不飽和羧酸金屬鹽之HNBR之混合物，硬度之調整乃藉由變更兩者之混合比率而達成。具體而言，較佳為將「HNBR」：「包含不飽和羧酸金屬鹽之HNBR」之質量比設為50：50～0：100而進行混合。
進而，較佳的是於構成齒部7之橡膠組成物中埋設芳香族聚醯胺等之短纖維5。短纖維5較佳的是靠近齒布11之側沿著齒部7之外形狀而配向、且隨著靠近芯線9而短纖維5以與芯線9大致平行之方式配向地埋設。短纖維5之種類並無特別限定，例如可適宜地使用芳香族聚醯胺纖維、PBO(聚對苯撐苯并二噁唑)纖維、聚乙烯醇纖維、碳纖維等高模量之纖維。
又，於構成齒部7之橡膠組成物中，粉末狀之補強性無機填充劑較佳的是相對於包含HNBR及包含不飽和羧酸金屬鹽之HNBR之橡膠成分之總量100質量部以10質量部以下之調配量調配，更佳之範圍為0.1～8質量部、0.5～5質量部、1～3質量部。若粉末狀之補強性無機填充劑之調配量相對於橡膠成分之總量100質量部超過10質量部，則構成齒部7之橡膠組成物之發熱變大，而橡膠組成物之耐熱性降低，因此有因熱老化而產生齒缺損或亀裂之虞。
於本實施形態中，無須一定在構成齒部7之橡膠組成物中調配碳黑或二氧化矽等之粉末狀之補強性無機填充劑。特別是，碳黑只要調配為可將構成齒部7之橡膠組成物著色成黑色之程度即可，較佳為相對於包含HNBR及包含不飽和羧酸金屬鹽之HNBR之橡膠成分之總量100質量部為10質量部以下，更佳之範圍為0.1～8質量部、0.5～5質量部、1～3質量部。該碳黑用作著色劑，為了將橡膠組成物著色成黑色，碳黑為最佳。
又，於構成齒部7之橡膠組成物中，較佳的是調配非補強性填充劑。作為非補強性填充劑，例如可例示：多價金屬碳酸鹽類(碳酸鈣、碳酸鎂等)、多價金屬氫氧化物(氫氧化鋁等)、多價金屬硫酸鹽(硫酸鋇等)、矽酸鹽(矽酸鋁、矽酸鎂、矽酸鋁鎂等之矽之一部分經多價金屬原子置換之天然或合成矽酸鹽；或者以矽酸鹽為主成分之礦物，例如包含矽酸鋁之黏土、包含矽酸鎂之滑石及雲母等之矽酸鹽礦物等)、立德粉、矽砂等。該等非補強性填充劑可單獨或組合二種以上使用。較佳的是，非補強性填充劑係選自碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鋁、硫酸鋇、矽酸鹽(矽酸鋁、矽酸鎂、矽酸鋁鎂等之矽酸鹽、或者矽酸鹽礦物(滑石、黏土、雲母等))之至少一種。進而，非補強性填充劑自皮帶之加工性或調配劑之分散性之提高之效果大、且不易產生調配劑之分散不良之點而言，較佳的是包含選自包含碳酸鈣、矽酸鎂或矽酸鎂之滑石、包含矽酸鋁或矽酸鋁之黏土之至少一種，特別是包含碳酸鈣為較佳。作為非補強性填充劑，可使用作為橡膠之填充劑而市售之粉末狀之填充劑。
非補強性填充劑之平均粒徑(平均一次粒徑)例如可自0.01～25 μm(例如，0.2～20 μm)、較佳為0.5～17 μm(例如，1～15 μm)左右之範圍選擇。非補強性填充劑之平均粒徑(平均一次粒徑)例如可為0.01～3 μm(例如，0.02～2 μm)，較佳為0.05～1.5 μm(例如，0.1～1 μm)左右，亦可比較大。例如，非補強性填充劑之平均粒徑(平均一次粒徑)為0.2～5 μm(例如，0.3～3 μm)，較佳為0.5～2.5 μm(例如，1～2 μm)左右。再者，有根據非補強性填充劑之種類、例如矽酸鎂或其礦物等而在與橡膠成分等之混煉過程中非補強性填充劑粉碎或破碎之情形。如此之具有粉碎性或破碎性之非補強性填充劑之平均粒徑可為與橡膠成分等之混煉前之平均粒徑。非補強性填充劑於齒部或該橡膠組成物中通常可具有前述範圍之平均粒徑(例如，0.1～10 μm、較佳為0.5～5 μm、更佳為1～3 μm)。非補強性填充劑之平均粒徑可利用雷射繞射式粒度分佈測定裝置測定為體積平均粒徑。又，奈米尺寸之填充劑之平均粒徑可藉由包含掃描型電子顯微鏡相片之電子顯微鏡相片之圖像解析而作為適當之樣品數(例如，50樣品)之算術平均粒徑而算出。 非補強性填充劑之比例可相對於橡膠成分之總量100質量部為3～50質量部(例如，5～40質量部)，較佳為5～30質量部(例如，6～25質量部)、更佳為7～20質量部(例如，8～15質量部)左右。若非補強性填充劑之含有量過少，則有無法充分地提高皮帶之加工性或調配劑之分散性之虞，若非補強性填充劑之含有量過多則有調配劑之分散性不良之虞。 若以比較多之比例使用非補強性填充劑，則可提高橡膠混煉中之各種調配劑(氧化鋅、補強性填充劑、短纖維等)之分散性，且可提高橡膠組成物之均一性，同時可在不使損失係數Tanδ較大地上升下，抑制因橡膠之變形所致之發熱。因此，可抑制亀裂之產生與生長之兩者，而可大幅提高齒型皮帶之耐齒缺損性。
又，於本實施形態之齒部7中所使用之橡膠組成物之硫化物較佳為在基於JIS K6394(2007)而測定到之70℃環境溫度下之儲藏彈性率(E´)為200～300 MPa，且損失係數(Tanδ)為0.1～0.2之範圍。若在該範圍內，則不易引起齒缺損等不良狀況，抑制齒部7之變形，藉此不對與齒型皮帶輪(驅動皮帶輪22、從動皮帶輪23)之嚙合帶來障礙，而耐久性提高。
所謂E´係根據賦予週期振動之動態狀態之試驗獲得之彈性率，定義為與應變為同相位之彈性應力之比率。E´愈高則物體愈不易變形，即便在如高負載條件之較強之外部之力下變形量亦較小，因此不易產生亀裂或切斷等。另一方面，若E´變低，則物體易於變形，因此即便以較小之外部力，物體亦容易地產生切斷、破壞。 所謂Tanδ，係將損失彈性率(E´´)利用E´相除而得者，成為在振動1個循環之期間作為熱而散出之能量與所儲藏之最大能量之比之尺度。亦即，Tanδ係表示施加於橡膠組成物之振動能量作為熱的散出難易度，Tanδ愈大則自外部施加之能量之大部分轉換成熱，因此橡膠組成物因自身發熱而溫度變高，耐熱性降低。另一方面，若Tanδ愈低則發熱量被抑制為愈低，因此橡膠組成物之耐熱性提高。
(齒布11) 齒布11以將在皮帶寬度方向上延伸之經紗6與在皮帶之長度方向上延伸之緯紗8編織而成之纖維織物為基材。又，該纖維織物包含平紋織物、斜紋織物、緞紋織物等。作為構成該纖維織物之纖維材料，例如，可使用芳香族聚醯胺纖維、胺基甲酸酯彈性紗、脂肪族纖維(6耐隆、66耐隆、聚酯、聚乙烯醇等)等。再者，亦可不設置齒布11。
作為本實施形態之纖維織物，可採用由2種緯紗8與1種經紗6編織而成之多重編織(雙重編織)構造者。該情形下，較佳的是於經紗6使用耐隆纖維，於緯紗8使用氟系纖維、耐隆纖維、及胺基甲酸酯彈性紗。又，作為緯紗8中之位於齒布11之表面側(與齒型皮帶輪之嚙合側)之(露出之)緯紗8，為了降低齒布11與齒型皮帶輪之間之摩擦，較佳的是使用摩擦係數低之氟系纖維(例如，PTFE纖維)。另一方面，藉由對位於齒布11之背面側(與齒部7之接著側)之緯紗8，使用氟系纖維以外之纖維(耐隆纖維或胺基甲酸酯彈性紗)，而可提高齒布11與構成齒部7之橡膠之接著力。
又，較佳的是於氟系纖維之周圍，配置具有在以橡膠為基材之齒部7及背部4之硫化溫度下熔解之熔點之低熔點纖維。具體而言，包含將氟系纖維與低熔點纖維混撚而成、或由低熔點纖維覆蓋氟系纖維等之形態。再者，齒部7及背部4之硫化條件(硫化溫度及硫化時間)並無特別限定，考量硫化劑及硫化促進劑之種類以及硫化方法等，通常參照使用孟納黏度計或其他硫化舉動測定機測定出之硫化曲線而決定。如此般予以決定之一般性之硫化條件為硫化溫度100～200℃、硫化時間1分鐘～5小時左右。可根據需要進行二次硫化。
該情形下，於齒部7及背部4之硫化時，低熔點纖維熔解，流入構成齒布11之纖維間之後，冷卻至熔點以下藉此將低熔點纖維結晶化。因此，在朝齒型皮帶輪之咬入時、或者自齒型皮帶輪咬出時，抑制因在齒布11之表面產生之衝擊或磨耗而氟系纖維切斷/飛散。藉此，可更長期間地保護齒部7及背部4，防止皮帶之齒缺損，而可實現高負載移行時之長壽命化。
此處，作為低熔點纖維，可使用熔點較佳為未達165℃、更佳為未達150℃之例如聚醯胺系纖維、聚酯系纖維、或烯烴系纖維。
作為可用作低熔點纖維之聚醯胺系纖維，有包含W-胺基羧酸成分或二羧成分與二胺之組合之共聚聚醯胺類者。
作為可用作低熔點纖維之聚酯系纖維，較佳為包含熔點較齒部7及背部4之硫化溫度高之芯成分之聚酯系聚合物及熔點較齒部7及背部4之硫化溫度低之鞘成分之共聚聚酯系聚合物之芯鞘型複合纖維。熔點較齒部7及背部4之硫化溫度高之芯成分之聚酯系聚合物，例如可舉出聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、及該等之共聚體。熔點較齒部7及背部4之硫化溫度低之鞘成分之共聚聚酯系聚合物，藉由二元酸與二元醇之縮聚反應而獲得，作為其例，於以對苯二甲酸與二甘醇為基礎，作為共聚成分可舉出間苯二甲酸、己二酸、癸二酸、丁二醇、已二醇、聚乙烯二醇、新戊二醇等，可藉由其組合及共聚比率而調整熔點。
作為可用作低熔點纖維之烯烴系纖維，可舉出聚丙烯纖維、聚乙烯纖維(例如，高密度聚乙烯纖維、中密度聚乙烯纖維、低密度聚乙烯纖維、線性低密度聚乙烯纖維、超高分子量聚乙烯纖維)等。
又，可為使該等共聚者，進而，若為在齒部7及背部4之硫化溫度下熔解之纖維，則對於其撚紗方法或構成並無特別限定。進而，於該等低熔點纖維之表面以提高與接著處理劑之親和性為目的，可施加電漿處理等。
該齒布11例如經由包含如以下之步驟之一系列接著處理，接著於構成齒部7之橡膠。
(1)將構成齒布11之纖維織物含浸於間苯二酚-福馬林-橡膠乳膠處理液(以下稱為RFL處理液)，並使其乾燥。
此處，較佳的是於RFL處理液中，添加硫黃化合物之水分散物、醌肟系化合物、甲基丙烯酸酯系化合物、順丁烯二醯亞胺系化合物中之至少1種硫化助劑、或使該等硫化助劑分散於水中而成者。
作為硫黃化合物之水分散物，例如，可採用硫黃之水分散物或四甲基秋蘭姆二硫化物等。作為醌肟系化合物，例如可採用p-苯醌二肟等。作為甲基丙烯酸酯系化合物，例如可採用乙二醇二甲基丙烯酸酯或三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯等。作為順丁烯二醯亞胺系化合物，例如可採用N,N’-間伸苯基雙馬來醯亞胺或N,N’-(4,4’-二苯甲烷雙馬來醯亞胺等。
再者，上述之「使該硫化助劑分散於水而成者」中之「水」可為例如包含若干程度甲醇等之醇類者。藉此，即便在「該硫化助劑」相對於水為不溶性之情形下，提高「該硫化助劑」之相對於水之親和性，而「該硫化助劑」易於分散。
如此般，藉由對RFL處理液添加硫化助劑而期待以下之效果。亦即，藉由強化RFL處理液中所含之橡膠乳膠成分與外層橡膠(意指後述(2)之橡膠糊處理或(3)之塗佈處理中所使用之橡膠糊或軋製橡膠。於省略塗佈處理之情形下意指構成齒部7之橡膠)之層間之化學性結合力，而接著性提高，從而抑制齒布11之剝離。作為進一步被期待之效果，考量RFL處理液中所含之橡膠乳膠成分自身之化學性結合力(交聯之力)被強化，其結果為與因接著層之凝集破壞所致之剝離(亦即，層間剝離)相比，先進行因接著對象即上述外層橡膠之破壞所致之剝離。
又，於在RFL處理液中添加硫化助劑之情形下，可將纖維織物之含浸處理分成2次執行。該情形下，首先，於第1次RFL含浸處理中，於RFL處理液中，不添加前述之任何硫化助劑。此係緣於在第1次之處理步驟中，與橡膠乳膠成分之交聯相比將RF成分之熱硬化予以優先之故。
另一方面，於第2次RFL含浸處理中，與第1次之RFL處理液相比較多地包含橡膠乳膠成分，使用RFL處理液，該RFL處理液添加硫黃化合物之水分散物、醌肟系化合物、甲基丙烯酸酯系化合物、順丁烯二醯亞胺系化合物中之至少1種硫化助劑、或使硫化助劑分散於水而成者。再者，藉由第1次之含浸處理與第2次之含浸處理，而於RFL處理液之橡膠乳膠成分之比例中設置差，係緣於提高RFL層對親和性不同之纖維與橡膠之兩者之接著性之故。
(2)在使包含將橡膠組成物溶解於溶劑而成之橡膠糊之接著處理劑附著於纖維織物之後進行熱處理之2種橡膠糊處理(P1處理、S1處理)。
(3)於纖維織物之表面依序塗佈橡膠糊與軋製橡膠。本步驟亦稱為塗佈處理。所謂「依序」，詳細而言係指「自纖維織物朝向齒部7依序」之意思。此處，於RFL處理液中添加有硫化助劑之情形下，較佳的是於該塗佈處理中所使用之橡膠糊與軋製橡膠，亦添加與添加於RFL處理液之硫化助劑相同之硫化助劑。藉此，可期待由RFL處理液處理之纖維織物與橡膠糊之間之接著力之顯著改善。
再者，上述(1)～(3)之處理無需進行全部，可根據需要進行1者、或組合2者以上之複數個而進行。例如，於(1)之處理中當在RFL處理液中添加硫化助劑之情形下，僅藉由該處理而纖維織物與橡膠間之接著力頗為提高，因此可省略(2)之橡膠糊處理。
本實施形態之齒型皮帶3藉由預成型法而製作。所謂預成型法係如下之方法，即：首先藉由具有齒型之模具將齒布11與齒部7預先成型，獲得預成形體，接著，將所獲得之預成形體捲繞於模具，並於其上將芯線9旋壓成螺旋狀。然後，於在其上鋪入構成背部4之未硫化橡膠之後，利用硫化罐將整體進行硫化。於該預成型法中，由於在硫化前齒布11與齒部7預先成型，因此無需在硫化時使構成背部4之未硫化橡膠自芯線9之間朝內側(腹側)流動、使齒布11擴展而形成齒部7。因此，可縮窄芯線間距離(節距)。
(齒部7之齒形、齒距BP) 齒部7之齒形可為JISB1856(2018)及ISO5294(1989)中所規定之台形齒形(MXL、XXL、XL、L、H、XH、XXH)、JISB1857-1(2015)及ISO13050(2014)中所規定之圓弧齒形(H、P、S、R、G)任一者，但自可降低齒型皮帶3與齒型皮帶輪(驅動皮帶輪22、從動皮帶輪23)之干擾，而可提高齒型皮帶3之耐久性之點而言，較佳為圓弧齒形。
又，齒部7之齒距BP(於皮帶之長度方向(X方向)上之齒部7與齒部7之間之距離，參照圖2)可在8 mm～14 mm之範圍內選擇。相當於此之圓弧齒形可舉出H8M、P8M、S8M、R8M、G8M(各者之齒距BP為8 mm)、H14M、P14M、S14M、G14M(各者之齒距BP為14 mm)等。又，亦可為於上述規格中未規定之廠商單獨之齒形，例如H11M(齒距BP為11 mm)。若齒距BP小於8 mm，則有傳動容量不足、且齒型皮帶3之耐久性降低之虞。反之，若齒距BP大於14 mm，則有齒型皮帶傳動裝置21大型化、且齒型皮帶3之抗撓屈疲勞性降低之虞。由於可兼顧齒型皮帶3之耐久性與齒型皮帶傳動裝置21之小型化，因此齒距BP較佳為11 mm，齒形較佳為H11M。
又，齒型皮帶3之齒距BP相對於驅動皮帶輪22之齒距PP處於-0.4%～+0.1%之範圍。進而，齒型皮帶3之齒距BP更佳的是相對於驅動皮帶輪22之齒距PP處於-0.2%～+0.1%(特別是-0.1%～+0.1%)之範圍。亦即，較佳的是齒型皮帶3之齒距BP與驅動皮帶輪22之齒距PP一致。再者，考量在齒型皮帶傳動裝置21中之使用後之齒型皮帶3之伸長，而可使齒型皮帶3之齒距BP小於驅動皮帶輪22之齒距PP。
根據上述構成之齒型皮帶3，藉由埋設於齒型皮帶3之芯線9包含碳纖維而拉伸強力提高，且高負載傳動下之耐久性提高。 又，關於芯線9，藉由將複數條下撚線一同上撚，且使下撚之撚向與上撚之撚向相同(順撚)而提高抗撓屈疲勞性。
又，上述齒型皮帶3之芯線9之下撚係數為0.62～1.30(較佳為0.75～1.15，更佳為0.90～1.00)，上撚係數為2.06～3.95(較佳為2.45～3.55，更佳為2.80～3.20)。 藉此，可確保抗撓屈疲勞性且抑制芯線9與齒型皮帶3之伸長，耐久性提高。若下撚係數及上撚係數小於上述範圍，則抗撓屈疲勞性降低，反之若大於上述範圍，則拉伸強力降低且齒型皮帶3之伸長變大，耐久性降低。
又，根據上述齒型皮帶傳動裝置21，齒型皮帶3之齒距BP設計為相對於驅動皮帶輪22之齒距PP處於-0.4%～+0.1%之範圍。根據該構成，即便在齒型皮帶3因齒型皮帶傳動裝置21(機車之後輪驅動)之高負載而伸長時，於驅動皮帶輪22(小徑皮帶輪)與從動皮帶輪23(大徑皮帶輪)任一者均可良好地保持齒彼此之嚙合，而可提高齒型皮帶3之耐久性。若脫離上述範圍，則齒型皮帶3之齒部7與驅動皮帶輪22之驅動皮帶輪齒221或從動皮帶輪23之從動皮帶輪齒231之嚙合惡化，而有齒型皮帶3之耐久性降低之情形。
又，齒型皮帶3之齒距BP相對於驅動皮帶輪22之齒距PP設定為-0.2%～+0.1%(特別是-0.1%～+0.1%)之範圍，盡量使齒型皮帶3之齒距BP與驅動皮帶輪22之齒距PP一致，藉此與先前品(使齒型皮帶之齒距BP小於齒型皮帶輪之齒距PP而企圖因應齒型皮帶在使用下伸長之齒型皮帶)相比，設定為較大之範圍。藉此，可抑制因夾砂所致之嚙合惡化，而可進一步提高齒型皮帶3之耐久性。
又，根據上述構成，即便在齒型皮帶傳動裝置21之驅動皮帶輪22之外徑OD為67 mm～90 mm之較小之情形下，仍可維持傳動容量之高度且提高齒型皮帶3之耐久性，因此可將齒型皮帶傳動裝置21小型化。 [實施例]
(齒型皮帶) 於實施例1～6及比較例1～7中，使用下述各構件，製作皮帶尺寸120H11M25(齒部數：120齒，齒形：H11M，齒距BP：約11 mm，皮帶寬度：25 mm)之齒型皮帶。
又，於實施例7～10及比較例8～9中，使用下述各構件，製作皮帶尺寸144H14M21(齒部數：144齒，齒形：H14M，齒距BP：約14 mm，皮帶寬度：21 mm)之齒型皮帶。
(橡膠組成物：背部 齒部) [表1] 表1
   齒部 背部 塗佈處理
HNBR - 80 50
包含不飽和羧酸金屬鹽之HNBR 100 20 50
芳香族聚醯胺短纖維 1 - -
硬酯酸 1 1 1
碳黑SRF 2 2 -
二氧化矽 - 40 50
碳酸鈣 10 - -
氧化鋅 5 2 2
可塑劑 - 10 10
抗老化劑 2 2 2
有機過氧化物 2 2 2
合計 123 159 167
單位：質量部
(橡膠組成物之使用材料) HNBR：日本瑞翁(ZEON)(株)製「Zetpol2010」，碘值11 mg/100mg 包含不飽和羧酸金屬鹽之HNBR：日本瑞翁(ZEON)(株)製「Zeoforte ZSC2295CX」，HNBR：不飽和羧酸金屬鹽(質量比)=100：110，基礎HNBR之碘值28 mg/100mg 芳香族聚醯胺短纖維：帝人(株)製「Conex」，平均纖維長3 mm，平均纖維徑14 μm 硬酯酸：日油(株)製「Tsubaki Stearic Acid」 碳黑SRF：東海碳素(TOKAI CARBON)(株)製「Seast S」，平均粒徑66 nm，碘吸著量26 mg/g 二氧化矽：Evonik Degussa Japan(株)製「ULTRA-SIL VN-3」，比表面積155～195 m2 /g 碳酸鈣：Maruo Calcium(株)製「Super#1500」，平均粒徑1.5 μm 氧化鋅：堺化學工業(株)製「氧化鋅2種」、平均粒徑0.55 μm 可塑劑：(株)ADEKA製「Adekasizer RS700」 抗老化劑：p,p’-二辛基二苯胺(精工化學(株)製「NORFLEX OD3」) 有機過氧化物：1,3-雙(第三丁基過氧異丙基)苯理論活性氧量9.45%
(構成芯線之碳纖維之複絲紗) 東麗(Toray)(株)製「Torayca T700SC-12000」、拉伸彈性率230 GPa，絲線密度0.67 dtex，絲數12000，線密度800 tex
(芯線之處理) 含浸於將橡膠乳膠及環氧樹脂熔解於甲苯而得之處理液。
(齒布、及齒布之處理) 齒布之構成設為與專利文獻1相同。又，進行與專利文獻1相同之RFL處理(B-1及B-2)、塗佈處理。再者，不進行P1處理及S1處理。
(齒型皮帶之製造) 於實施例1～6及比較例1～7之藉由預成型法進行之齒型皮帶之製作中，首先，將作為齒布與齒部之未硫化橡膠片材(厚度：2.55 mm)載置於具有齒形之模具，在120℃、160秒、壓製壓力：4.51 MPa(面壓)之條件下進行按壓，而製作預成形體。接著，將所製作之預成形體捲繞於模具，並於其上在旋壓張力：460～700 N/條、旋壓節距：2.2 mm/條、旋壓速度：1.5 m/s之條件下將芯線9旋壓成螺旋狀。於在其上鋪入構成背部之未硫化橡膠片材(厚度：1.35 mm)之後，使用硫化罐將整體在硫化溫度179℃、硫化時間40分鐘、蒸氣壓：0.83 MPa之條件下進行硫化，而製作齒型皮帶。
又，於實施例7～10及比較例8～9之藉由預成型法進行之齒型皮帶之製作中，首先，將作為齒布與齒部之未硫化橡膠片材(厚度：2.90 mm)載置於具有齒形之模具，在120℃、160秒、壓製壓力：4.51 MPa(面壓)之條件下進行按壓，而製作預成形體。接著，將所製作之預成形體捲繞於模具，並於其上在旋壓張力：300～960 N/條、旋壓節距：2.2 mm/條、旋壓速度：1.5 m/s之條件下將芯線9旋壓成螺旋狀。於在其上鋪入構成背部之未硫化橡膠片材(厚度：2.10 mm)之後，使用硫化罐將整體在硫化溫度179℃、硫化時間40分鐘、蒸氣壓：0.83 MPa之條件下進行硫化，而製作齒型皮帶。
(齒型皮帶之PLD之測定) 齒型皮帶之PLD(自齒部之底部至芯線之中心之距離)如以下般進行了測定。首先，將齒型皮帶與寬度方向平行地切斷，將其剖面藉由顯微鏡放大20倍後進行觀察。如圖4所示般，對自齒部之底部至芯線之正上方之距離(t1)、與自齒部之底部至芯線之正下方之距離(t2)進行測定，並將該等予以平均((t1+t2)/2)，而求得自齒部之底部至芯線之中心之距離(t3)。針對在剖面處被切斷之所有之芯線求得該距離(t3)，進而計算該等之距離(t3)之算術平均值而作為齒型皮帶之PLD。此時，作為測定之對象之芯線限定於可觀察剖面之整體之芯線，將無法觀察剖面之整體(一部分掛於皮帶端面)之芯線自測定之對象排除。
(齒型皮帶之齒距BP之測定) 實施例1～6及比較例1～7之齒型皮帶之齒距BP係將由測長機測定到之齒型皮帶整體之長度(節圓長)利用齒型皮帶之齒部數相除而求得。2個測長皮帶輪之齒數均設為30齒，測長荷重設為966 N 。齒型皮帶之長度之測定係使驅動皮帶輪以30 rpm旋轉，且在旋轉開始後經過10秒鐘而在齒型皮帶與測長皮帶輪適應之後進行了測定。
實施例7～10及比較例8～9之齒型皮帶之齒距BP係將由測長機測出之齒型皮帶整體之長度(節圓長)利用齒型皮帶之齒部數相除而求得。2個測長皮帶輪之齒數均設為30齒，測長荷重設為1186 N。齒型皮帶之長度之測定係使驅動皮帶輪以30 rpm旋轉，且在旋轉開始後經過10秒鐘而在齒型皮帶與測長皮帶輪適應之後進行了測定。
(耐久移行試驗) 接著，對於實施例1～10及比較例1～9之齒型皮帶，在使用與圖6所示之齒型皮帶傳動裝置21相同配置之雙軸高負載移行試驗機之高負載條件下進行移行試驗，對實施例1～10之齒型皮帶之技術性效果進行了驗證(試驗結果：參照表2、表3)。
(試驗條件：實施例1～6及比較例1～7(實施例7～10及比較例8～9)) 試驗機：雙軸高負載移行試驗機(參照圖6) 皮帶輪齒形(驅動皮帶輪、從動皮帶輪)：H11M(H14M) 皮帶輪之PLD(驅動皮帶輪、從動皮帶輪)：1.10 mm(1.10 mm) 皮帶輪之齒距(驅動皮帶輪、從動皮帶輪)：11.000 mm(14.000 mm) 驅動皮帶輪齒數：26齒(30齒) 從動皮帶輪齒數：59齒(70齒) 皮帶初始張力：1050 N(1150 N)
・驅動皮帶輪轉速之控制模式： (1)於25秒內自0 rpm升高至3150 rpm (2)於3150 rpm下保持230秒 (3)於15秒內自3150 rpm下降至0 rpm (4)於20秒內自0 rpm升高至3150 rpm (5)於20秒內自3150 rpm下降至0 rpm (6)重複5次(4)～(5) 將以上作為1個循環而重複。 ・負載轉矩之控制模式： (1)於2秒內自0 N·m上升至690 N·m (2)於5秒內自690 N·m下降至220 N·m (3)於220 N·m下保持230秒 (4)於15秒內自220 N·m下降至0 N·m (5)於2秒內自0 N·m上升至690 N·m (6)於35秒內自220 N·m下降至0 N·m (7)重複5次(5)～(6) 將以上作為1個循環而重複。
加砂條件：砂之種類：矽砂與水泥砂之混合 加砂之部位：從動皮帶輪之嚙合入口 加砂之量與頻度：將5 g/循環連續進行5循環，後續之35循環不加砂。之後進行重複。
(實施例1) 將線密度800 tex之碳纖維之複絲紗於S方向上以32次/m施加下撚，而製作4條下撚線。拉引對齊所製作之4條下撚線並於S方向上以51次/m施加上撚，製作總線密度3200 tex之順撚簾線。又，對於撚合簾線藉由前述之方法進行接著處理，而製作處理簾線。以該處理簾線為芯線，藉由在前述齒型皮帶之製造方法中記載之方法將旋壓張力設為630 N/條而製造齒型皮帶。齒型皮帶之齒距為10.964 mm，齒型皮帶之PLD為1.10 mm。
(實施例2) 除了將旋壓張力設為500 N/條以外與實施例1同樣地製作齒型皮帶。齒型皮帶之齒距為11.000 mm，齒型皮帶之PLD為1.10 mm。
(實施例3) 將線密度800 tex之碳纖維之複絲紗於S方向上以44次/m施加下撚，製作4條下撚線，拉引對齊所製作之4條下撚線並於S方向上以67次/m施加上撚，製作總線密度3200 tex之順撚簾線，除此以外與實施例2同樣地製作齒型皮帶。
(實施例4) 將線密度800 tex之碳纖維之複絲紗於S方向上以21次/m施加下撚，製作4條下撚線，拉引對齊所製作之4條下撚線並於S方向上以35次/m施加上撚，製作總線密度3200 tex之順撚簾線，除此以外與實施例2同樣地製作齒型皮帶。
(實施例5) 除了將旋壓張力設為580 N/條以外與實施例1同樣地製作齒型皮帶。齒型皮帶之齒距為10.978 mm。
(實施例6) 除了將旋壓張力設為460 N/條以外與實施例1同樣地製作齒型皮帶。齒型皮帶之齒距為11.011 mm。
(比較例1) 將線密度800 tex之碳纖維之複絲紗於S方向上以32次/m施加下撚，而製作3條下撚線。拉引對齊所製作之3條下撚線於S方向上以39回/m施加上撚，製作總線密度2400 tex之順撚簾線，除此以外與實施例1同樣地製作齒型皮帶。齒型皮帶之齒距為10.964 mm，齒型皮帶之PLD為1.00 mm。
(比較例2) 將線密度800 tex之碳纖維之複絲紗於S方向上以32次/m施加下撚，而製作4條下撚線。拉引對齊所製作之4條下撚線於S方向上以34回/m施加上撚，製作總線密度3200 tex之順撚簾線，除此以外與實施例1同樣地製造齒型皮帶。齒型皮帶之齒距為10.964 mm，齒型皮帶之PLD為1.10 mm。
(比較例3) 拉引對齊4條線密度800 tex之碳纖維之複絲紗並於S方向上以16.2次/m進行撚合，製作總線密度3200 tex之單撚簾線，除此以外與實施例1同樣地製造齒型皮帶。齒型皮帶之齒距為10.964 mm，齒型皮帶之PLD為1.08 mm。
(比較例4) 將線密度800 tex之碳纖維之複絲紗於S方向上以32次/m施加下撚，而製作4條下撚線。拉引對齊所製作之4條下撚線於Z方向上以51回/m施加上撚，製作總線密度3200 tex之多撚簾線，除此以外與實施例1同樣地製造齒型皮帶。齒型皮帶之齒距為10.964 mm，齒型皮帶之PLD為1.11 mm。
(比較例5) 將線密度800 tex之碳纖維之複絲紗於S方向上以32次/m施加下撚，而製作4條下撚線。拉引對齊所製作之4條下撚線於S方向上以107回/m施加上撚，製作總線密度3200 tex之順撚簾線，除此以外與實施例1同樣地製造齒型皮帶。齒型皮帶之齒距為10.964 mm，齒型皮帶之PLD為1.11 mm。
(比較例6) 除了將旋壓張力設為700 N/條以外與實施例1同樣地製作齒型皮帶。齒型皮帶之齒距為10.945 mm。
(比較例7) 除了將旋壓張力設為420 N/條以外與實施例1同樣地製作齒型皮帶。齒型皮帶之齒距為11.022 mm。
(試驗結果) [表2] 表2
   實施例 比較例
   1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7
撚合構成 12 K-1/4 12 K-1/4 12 K-1/4 12 K-1/4 12 K-1/4 12 K-1/4 12 K-1/3 12 K-1/4 12 K-4/0 12 K- 1/4 12 K-1/4 12 K-1/4 12 K-1/4
撚合方法 順撚 順撚 順撚 順撚 順撚 順撚 順撚 順撚 單撚 多撚 順撚 順撚 順撚
下撚線線密度(tex) 800 800 800 800 800 800 800 800 3200 800 800 800 800
下撚次數(次/m) 32 32 44 21 32 32 32 32 51 32 32 32 32
下撚係數 0.94 0.94 1.30 0.62 0.94 0.94 0.94 0.94 0.95 0.94 0-94 0.94 0.94
總線密度(tex) 3200 3200 3200 3200 3200 3200 2400 3200 3200 3200 3200 3200 3200
上撚次數(次/m) 51 51 67 35 51 51 39 34 - 51 107 51 51
上撚係數 3.01 3.01 3.95 2.06 3.01 3.01 1.99 2.00 - 3.01 6.31 3.01 3.01
芯線徑(mm) 2.10 2.10 2.10 2.10 210 2.10 1.88 2.10 2.05 112 2.12 210 210
齒型皮帶之齒距(mm) 10.964 11.000 11.000 11.000 10.978 11.011 10.964 10.964 10.964 10.964 10.964 10.945 11.022
齒型皮帶之PLD(mm) 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.00 1.10 1.08 1.11 1.11 1.10 1.10
齒部硬度(JIS-D) 63 63 63 63 63 63 63 63 63 63 63 63 63
背部硬度(JIS-A) 83 83 83 83 83 83 83 83 83 83 83 83 83
壽命時間(h) 80 100 80 80 90 95 55 70 5 20 40 40 40
故障形態 齒缺損 齒缺損 齒缺損 齒缺損 齒缺損 齒缺損 切斷 切斷 切斷 切斷 切斷 切斷 切斷
相對於齒型皮帶輪之齒距之齒型皮帶之齒距 -0.33% ±0 ±0 ±0 -0.2% +0.1% -0.33% -0.33% -0.33% -0.33% -0.33% -0.5% +0.2%
(實施例7～10及比較例8～9) 實施例7～10、及比較例8～9如上述所說明般為齒形H14M之齒型皮帶，將上撚係數(3.01)及下撚係數(0.94)固定，而僅將旋壓張力(齒型皮帶之齒距)設為變量。
(實施例7) 芯線與實施例1相同，旋壓張力設為800 N/條，齒型皮帶之齒距設為13.944 mm。
(實施例8) 旋壓張力設為940 N/條，齒型皮帶之齒距設為13.972 mm。
(實施例9) 旋壓張力設為550 N/條，齒型皮帶之齒距設為14.000 mm。
(實施例10) 旋壓張力設為350 N/條，齒型皮帶之齒距設為14.014 mm。
(比較例8) 旋壓張力設為960 N/條，齒型皮帶之齒距設為13.930 mm。
(比較例9) 旋壓張力設為300 N/條，齒型皮帶之齒距設為14.028 mm。
(試驗結果) [表3] 表3
   實施例 比較例
   7 8 9 10 8 9
撚合構成 12 K-1/4 12 K-1/4 12 K-1/4 12 K-1/4 12 K-1/4 12 K-1/4
撚合方法 順撚 順撚 順撚 順撚 順撚 順撚
下撚線線密度(tex) 800 800 800 800 800 800
下撚次數(次/m) 32 32 32 32 32 32
下撚係數 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94
總線密度(tex) 3200 3200 3200 3200 3200 3200
上撚次數(次/m) 51 51 51 51 51 51
上撚係數 3.01 3.01 3.01 3.01 3.01 3.01
芯線徑(mm) 2.10 2.10 2.10 2.10 2.10 2.10
齒型皮帶之齒距(mm) 13.944 13.972 14.000 14.014 13.930 14.028
齒付皮帶之PLD(mm) 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10
齒部硬度(JIS-D) 63 63 63 63 63 63
背部硬度(JIS-A) 83 83 83 83 83 83
壽命時間(h) 80 90 100 95 40 60
故障形態 齒缺損 齒缺損 齒缺損 齒缺損 切斷 切斷
相對於齒型皮帶輪之齒距之齒型皮帶之齒距 -0.4% -0.2% ±0% +0.1% -0.5% +0.2%
(考察) 實施例1～6具有80小時以上之壽命時間，可謂因故障形態為齒缺損而易於進行齒型皮帶之更換等異常處置。另一方面，比較例1～7為70小時以下之壽命時間，成為切斷之預見較難之故障形態。 於比較例1中，考量為因使用將下撚線之拉引對齊條數設為3條之細徑之芯線，而拉伸強力不足。於比較例2中，考量為因上撚係數過小，而抗撓屈疲勞性不足。於比較例3及比較例4中，考量為因芯線之撚合方法為單撚或多撚，而抗撓屈疲勞性不足。於比較例5中，考量為因上撚係數過大而拉伸強力不足、或者齒型皮帶之伸長變大而嚙合惡化。比較例6、7係根據實施例1僅變更齒型皮帶之齒距者，由於齒型皮帶之齒距相對於齒型皮帶輪之齒距偏離-0.4%～+0.1%之範圍，故壽命時間降低。
另一方面，考量為實施例1可將拉伸強力與抗撓屈疲勞性一併提高，且亦將嚙合保持為比較良好。又，於實施例2中，考量為藉由使齒型皮帶之齒距與皮帶輪之齒距一致，而可抑制因夾砂所致之嚙合之惡化，故可進一步提高壽命時間。進而，於實施例5、6中，係根據實施例1僅變更齒型皮帶之齒距者，齒型皮帶之齒距相對於齒型皮帶輪之齒距在-0.2%～+0.1%之範圍內，而獲得良好之結果。
關於實施例7～10，齒型皮帶之齒距相對於齒型皮帶輪之齒距為±0%即實施例9之壽命時間最長，隨著其差變大而壽命時間降低。另一方面，關於比較例8、9，若齒型皮帶之齒距相對於齒型皮帶輪之齒距偏離-0.4%～+0.1%之範圍，則壽命時間大幅降低。又，故障形態亦成為難以預見之切斷。
對本發明詳細地或參照特定之實施態樣進行了說明，但本領域技術人員顯而易知，在不脫離本發明之精神與範圍之下可施加各種變更或修正。 本申請案係基於2020年5月29日申請之日本專利申請案2020-094540及2021年5月17日申請之日本專利申請案2021-083225而作成者，將其內容作為參照而納入本申請案中。
3:齒型皮帶 4:背部 5:短纖維 6:經紗 7:齒部 8:緯紗 9:芯線 11:齒布 21:齒型皮帶傳動裝置 22:驅動皮帶輪 23:從動皮帶輪 221:驅動皮帶輪齒 BP:齒距 OD:外徑 PD:節距徑 PL:節距線 PLD:節距線差 PP:齒距 PPL:皮帶輪節圓 t1,t2,t3:距離 X,Y:方向
圖1係實施形態之齒型皮帶之剖面立體圖。 圖2係實施形態之齒型皮帶之剖面圖，係顯示芯線與PLD之關係之圖。 圖3係與說明實施形態之齒型皮帶及驅動皮帶輪(從動皮帶輪)之構成(尺寸)之名稱相關之說明圖。 圖4係與齒型皮帶之PLD之測定相關之說明圖。 圖5(a)～(c)係齒型皮帶之剖面圖，且係顯示使芯線徑及齒布之厚度變化之情形之芯線與PLD之關係之圖。 圖6係實施形態之齒型皮帶傳動裝置之概略圖(亦係實施例之移行試驗機之概略圖)。
3:齒型皮帶
4:背部
5:短纖維
6:經紗
7:齒部
8:緯紗
9:芯線
11:齒布
X,Y:方向

Claims (2)

  1. 一種齒型皮帶傳動裝置，其係使用於機車之後輪驅動，且具備：齒型皮帶，其具有在皮帶長度方向上延伸地埋設之芯線、及在皮帶長度方向上以特定間隔配設之複數個皮帶齒部；以及複數個齒型皮帶輪，其等在外周具有與前述皮帶齒部相對之複數個皮帶輪齒部，供前述齒型皮帶捲掛；前述芯線包含將複數條包含碳纖維之下撚線一同上撚而成之碳纖維簾線，前述下撚線之下撚之撚向與前述上撚之撚向相同，前述下撚之下撚係數為0.62~1.30，前述上撚之上撚係數為2.06~3.95，前述齒型皮帶之齒距相對於捲掛該齒型皮帶之前述齒型皮帶輪之齒距處於-0.4%~+0.1%之範圍，且處於±0%附近時該齒型皮帶之耐久性最佳。
  2. 如請求項1之齒型皮帶傳動裝置，其中前述齒型皮帶之齒距相對於前述齒型皮帶輪之齒距處於-0.2%~+0.1%之範圍。
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