(57)【要約】【課題】伸張ゴム層においてカバー帆布を使用せずにベルトの屈曲性を良好に保ち、尚且つベルトの振動を低減することで寿命を延長すると共にコンパクト設計にも適した伝動ベルトを提供することを目的とする。【解決手段】心線３を埋設した接着ゴム層２に隣接して圧縮ゴム層６と伸張ゴム層５を配し、圧縮ゴム層６がコグ山部９とコグ谷部８を交互に配したコグ部１２を有しており、ベルト背面にはカバー帆布を配置していない伝動用ベルト１であり、伸張ゴム層５には繊維をベルト幅方向に配した繊維補強樹脂からなる補強層１３を少なくとも１層埋設した構成からなる。【選択図】図１
2010230146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
心線を埋設した接着ゴム層に隣接して圧縮ゴム層と伸張ゴム層を配し、少なくとも圧縮ゴム層がコグ山部とコグ谷部を交互に配したコグ部を有している伝動用ベルトにおいて、繊維強化樹脂からなる補強層を伸張ゴム層内に埋設もしくは伸張層の表面に積層してなり、該繊維強化樹脂を構成する繊維をベルト幅方向に配向してなることを特徴とする伝動用ベルト。
【請求項２】
補強層として使用する繊維強化樹脂を構成する繊維が炭素繊維である請求項１記載の伝動用ベルト。
【請求項３】
補強層として使用する繊維強化樹脂を構成する樹脂が熱硬化樹脂である請求項１〜２のいずれかに記載の伝動用ベルト。
【請求項４】
補強層として使用する繊維強化樹脂を構成する熱硬化樹脂がエポキシ樹脂である請求項３記載の伝動用ベルト。
【請求項５】
伸張ゴム層にはカバー帆布を配置していない請求項１〜４のいずれかに記載の伝動用ベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は伝動用ベルトに係り、スノーモービル、スクーター及び一般産業用のベルトで主に高負荷の変速ベルトとして使用される伝動用ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、スクーター、バギー、雪上車（スノーモービル）または一般産業用の機械分野の駆動系においては、駆動プーリと従動プーリに伝動用ベルトを懸架し、プーリの有効径を変化させて変速させるベルト式変速装置が用いられている。ここで使用されている伝動用ベルトは圧縮ゴム層と伸張ゴム層の両層もしくは圧縮ゴム層のゴム層にコグ山部とコグ谷部を交互に配したコグ部を有し、心線を接着ゴム層内に埋設した構成からなり、ローエッジダブルコグドベルトあるいはローエッジシングルコグドベルトなどのローエッジコグドベルトとして知られている。
【０００３】
これらのベルトはベルト走行中にプーリから大きな側圧を受けるために、断面形状で皿のように下方向に凸に湾曲するディッシング現象といったベルトが変形することがある。ディッシングが発生するとベルトがスリップしたり、ベルトを構成する心線等の部材が剥離する等の問題を生じていた。よって、ベルトが変形しないように繊維等の材料で補強することが考えられる。例えば、ベルト全面をカバー帆布で被覆してしまうとベルトの変形を防止し形状を保持するという意味では効果が得られるが、一方で屈曲性が損なわれてしまうため、小径のプーリで使用した場合にベルトがプーリに十分に沿っていない状態で走行してスリップを発生させる原因になったり、強制的に屈曲させることでベルト背面側に亀裂が生じたりするといった問題が発生していた。屈曲性を改善する工夫が各種なされている。
【０００４】
ダブルコグドベルトの場合は特許文献１や特許文献２のように、背面の伸張ゴム層の表面にカバー帆布が積層されておらずゴムが露出したものや、特許文献３や特許文献４に開示されているように背面の伸張ゴム層の表面にはカバー帆布が積層されているものがあった。
【０００５】
カバー帆布が積層されていないものはベルトの屈曲性については優れているものの、ベルの形状保持性に劣るために走行中に振動を発生してしまい、摩耗を早めたり伝達効率を悪くしたりする問題や、特にプーリに巻きかけたベルトの緩み側の振動が大きくエンジン中のベルトケースのコンパクト化を妨げていたという問題があった。
【０００６】
一方、ベルト背面にカバー帆布を積層したものの場合、ベルトの形状が安定して走行中の振動は大幅に小さくすることができるが、屈曲性を悪くしてしまうためにベルトが繰り返して屈曲することによって表面に亀裂を発生し、切断の原因となるといった問題があった。
【０００７】
特許文献５にはベルトの圧縮ゴム層のみならず伸張ゴム層にもベルト幅方向のスダレを埋設して、プーリから受ける過大な側圧に対して、耐側圧性、耐摩耗性を向上させたようなベルトが開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−４１２９２号公報
【特許文献２】特開２００１−２６３４３２号公報
【特許文献３】特開２００１−２６３４３１号公報
【特許文献４】特開２００１−３１７５９６号公報
【特許文献５】特開２００６−１５３０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ベルトの形状保持性を向上させて走行中のベルトの振動を防止することと、ベルトの屈曲性を良好にして亀裂の発生を防止することは、上記のように相反する性能であって、片方の性能を向上させれば他方の性能が低下してしまうといった片方の性能を満たせば他方の性能を満たすことができないといったところがある。
【００１０】
そこで本発明では、ベルトの屈曲性を損なうことなく、ベルト走行中の伝動効率を高く維持するとともにベルトの振動を防止して騒音の発生も低減することができるような形状保持性の高い伝動用ベルトの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記した目的を達成すべく本願請求項記載の発明は、心線を埋設した接着ゴム層に隣接して圧縮ゴム層と伸張ゴム層を配し、少なくとも圧縮ゴム層がコグ山部とコグ谷部を交互に配したコグ部を有している伝動用ベルトにおいて、繊維強化樹脂からなる補強層を伸張ゴム層内に埋設もしくは伸張層の表面に積層してなり、該繊維強化樹脂を構成する繊維をベルト幅方向に配向してなることを特徴とする。
【００１２】
請求項２では、補強層として使用する繊維強化樹脂を構成する繊維が炭素繊維である請求項１記載の伝動用ベルトとしている。
【００１３】
請求項３では、補強層として使用する繊維強化樹脂を構成する樹脂が熱硬化樹脂である請求項１〜２のいずれかに記載の伝動用ベルトとしている。
【００１４】
請求項４では、補強層として使用する繊維強化樹脂を構成する熱硬化樹脂がエポキシ樹脂である請求項３記載の伝動用ベルトとしている。
【００１５】
請求項５では、伸張ゴム層にはカバー帆布を配置していない請求項１〜４のいずれかに記載の伝動用ベルトとしている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の伝動用ベルトでは、繊維強化樹脂からなる補強層を伸張ゴム層内に埋設もしくは伸張ゴム層表面に積層配置していることから、ベルトの形状保持性に優れており、ディッシングの発生を防止することができるのでいるので伝達効率も高くすることができるとともに、更には走行中の振動の発生も抑えることができる伝動ベルトを提供することができる。
【００１７】
請求項２によると、補強層に使用する繊維を炭素繊維に限定しており、補強層の強度や耐摩耗性を向上させることができ、高負荷の条件であってもプーリから大きな側圧に耐えることができ、ベルト側面の摩耗も少なくする効果が期待できる。
【００１８】
請求項３では、補強層に使用する樹脂を熱硬化樹脂に、また請求項４では、熱硬化性樹脂をエポキシ樹脂に限定しており、補強層の強度や耐摩耗性も高く、ベルトの耐側圧性、形状保持性や耐摩耗性も向上させることができるものである。
【００１９】
請求項５では、伸張ゴム層にはカバー帆布を配置していないベルトを対象としており、ベルトの形状の保持性が悪くなりやすいベルトにおいて、ベルト幅方向に繊維を配向した繊維強化樹脂からなる補強層を伸張層に埋設することで十分に形状保持をすることができ、また、ベルトの屈曲性も大きく損なうことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。図１は本発明に係る伝動用ベルトの部分正面図、そして図２は本発明に係る他の伝動用ベルトの部分正面図である。
【００２１】
本発明の伝動用ベルト１は、接着ゴム層２内に繊維コードからなる心線３が埋め込まれ、接着ゴム層２の上部には背面にゴムが露出した状態の伸張ゴム層５を有しており、また下部にはカバー帆布４を積層した圧縮ゴム層６がある。圧縮ゴム層６には、それぞれ一定ピッチでベルト長手方向に沿ってコグ谷部８とコグ山部９とを交互に配した下コグ部１２が設けられている。伸張ゴム層５には、一層の補強層１３が高さ方向の中央付近の位置にゴム内に埋設している。
【００２２】
図１に示す伝動用ベルト１はベルトに優れた屈曲性を持たせるために背面にカバー帆布を配置していない。一般的にカバー帆布を配置していないベルトが変形しやすく、ベルトの縦方向のみならず横方向に曲がってしまったりねじれが生じたりし、形状保持性が高いとはいえなかった。よって、ベルト走行時に変形の発生によるベルトの振動を発生してしまうといった問題があった。しかし、特にベルト背面にカバー帆布を配置するとベルトの屈曲性は低下することになるので、繰り返し屈曲による亀裂の発生は生じやすくなる。
【００２３】
そこで本発明では、ベルト背側の表面にはカバー帆布を配置することなく、伸張ゴム層５には繊維強化樹脂からなる補強層を埋設もしくは表面に積層しており、繊維強化樹脂を構成する繊維はベルト幅方向に配向している。そうすることによって、ベルトの横剛性を持たせることができるので形状保持性を高めることができ、且つ、繊維を幅方向に配向していることがベルトの屈曲性を阻害しないことにも寄与している。図１では、補強層１３を伸張ゴム層５内の厚み方向の略中央に配置しているが、図２に示すようにベルト背面の表面に積層するようなかたちで設けても構わない。ベルトの屈曲を優先する場合は慎重ゴム内に埋設することが好ましいが、ベルトの背面を保護するという意味では表面に積層するほうが有利である。
【００２４】
またこの補強層１３は、図３に示すように伸張ゴム層５のみならず圧縮ゴム層６にも埋設することができる。圧縮ゴム層６にも補強層１３を配置することによりベルトの形状保持性を更に高めることができて、ベルト走行中の振動の発生も更に低下させることができるものである。
【００２５】
繊維強化樹脂を補強層９として用いることで、ベルトの耐側圧性、形状保持性を大幅に向上させることができる。繊維強化樹脂に用いる繊維としては、炭素繊維を挙げることができ、また補強層９の繊維に含浸する熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂を挙げることができる。補強層に用いる繊維はベルト幅方向に配向して配列することが、ベルトの耐側圧性および形状保持性を高める目的において好ましい。例えば、図４にも示すように複数層の補強層９を配置してすべての補強層の繊維をベルト幅方向に配列してもよいし、幅方向と長手方向に配列したものを組み合わせて使用することも可能である。但し、ベルト長手方向に炭素繊維を配向することにより、ベルトの屈曲性を阻害することになるので、好ましい形態としてはすべて幅方向に配向したものである。
【００２６】
このような繊維強化樹脂からなる補強層９を伸張ゴム層中に埋設配置する方法としては、円筒形の金型に圧縮ゴム層６を形成する未加硫ゴムシートを巻きつけ、その上に、心線３となるロープ、接着ゴム層２となる未加硫ゴムシート、伸張ゴム層５となる未加硫ゴムシートを巻きつけて、その上に繊維に半硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを準備して積層し、更に上からゴムシートを巻き付け、加熱・加圧することによってゴムを金型の形状に沿わせて加硫するとともにプリプレグの熱硬化性樹脂を伸張ゴム層内で完全に硬化してベルト内に一体的に配置することができる。プリプレグを積層した上にゴムシートを配置するのをやめることによって、伸張ゴム層５の表面に積層配置することができる。
【００２７】
このような補強層９を伸張ゴム層５内に埋設もしくは表面に積層することで、ベルトの耐側圧性や形状保持性を高めることができ、ベルト走行中のディッシングの防止や伝動効率の低下、振動、騒音の発生も低減することができる。
【００２８】
心線３としては、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維が使用され、中でもエチレン−２，６−ナフタレートを主たる構成単位とするポリエステル繊維フィラメント群を撚り合わせた総デニール数が４，０００〜８，０００の接着処理したコードが、ベルトスリップ率を低くでき、ベルト寿命を延長させるために好ましい。このコードの上撚り数は１０〜２３／１０ｃｍであり、また下撚り数は１７〜３８／１０ｃｍである。総デニールが４，０００未満の場合には、心線のモジュラス、強力が低くなり過ぎ、また８，０００を越えると、ベルトの厚みが厚くなって、屈曲疲労性が悪くなる。
【００２９】
エチレン−２，６−ナフタレートは、通常ナフタレン−２，６−ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体を触媒の存在下で適当な条件のもとにエチレングリコールと縮重合させることによって合成させる。このとき、エチレン−２，６−ナフタレートの重合完結前に適当な１種または２種以上の第３成分を添加すれば、共重合体ポリエステルが合成される。
【００３０】
接着処理されたコードは、スピニングピッチ、即ち心線の巻き付けピッチを１．０〜１．３ｍｍにすることで、モジュラスの高いベルトに仕上げることができる。１．０ｍｍ未満になると、コードが隣接するコードに乗り上げて巻き付けができず、一方１．３ｍｍを越えると、ベルトのモジュラスが徐々に低くなる。
【００３１】
図５に示す他の伝動用ベルト１では、伸張ゴム層５においてもコグ山部９とコグ谷部８を交互に配した上コグ部１１を有し、補強層１３がコグ形状に沿うように湾曲状態で伸張ゴム層６に埋設している。また、補強層１３は圧縮ゴム層５にも埋設している。これによって、圧縮ゴム層６とともに伸張ゴム層５は、短繊維をベルト幅方向へ埋設しなくても耐側圧性が高まることになる。
【００３２】
上記圧縮ゴム層６および伸張ゴム層５になるゴム組成物は、天然ゴム、ブチルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレンゴム、アルキル化クロロスルファン化ポリエチレン（ＡＣＳＭ）、水素化ニトリルゴム、水素化ニトリルゴムと不飽和カルボン酸金属塩との混合ポリマー等のゴム材の単独、またはこれらの混合物が使用され、これに通常用いられるカーボンブラック、可塑剤、老化防止剤、加工助剤、粘着剤、加硫促進剤、短繊維等と共に使用することができる。
【００３３】
カバー帆布４については必ずしも設ける必要はない。カバー帆布の配置を省略するとベルトの屈曲性にはプラスであり、小プーリ径で使用した場合でもベルトがよく屈曲してベルト表面から亀裂を発生したり、プーリとの間でスリップを発生したりするのを改善することができる。しかし、一般的にカバー帆布を配置していないベルトが変形しやすく、ベルトの縦方向のみならず横方向に曲がってしまったりねじれが生じたりし、形状保持性が高いとはいえなかった。よって、ベルト走行時に変形の発生によるベルトの振動を発生してしまうといった問題があった。本発明では、圧縮ゴム中に繊維強化樹脂からなる補強層を埋設配置していることから、ベルトの耐側圧性を向上させるとともに捩れ等の変形に対しても補強する効果があり、屈曲性の低下を極力少なくした上でベルトの形状保持性を向上させることができる。
【００３４】
カバー帆布４は綿、ポリエステル繊維、ナイロン等からなり、平織、綾織、朱子織等に製織した布で、経糸と緯糸との交差角が９０〜１２０°程度の広角度帆布でもよい。補強布４はＲＦＬ処理した後、ゴム組成物をフィリクション・コーチングしてゴム付帆布とする。ＲＦＬ液はレゾルシンとホルマリンとの初期縮合物をラテックスに混合したものであり、ここで使用するラテックスとしてはクロロプレン、スチレン・ブタジエン・ビニルピリジン三元共重合体、水素化ニトリル、ＮＢＲなどである。
【００３５】
また、ＲＦＬ液はレゾルシン・ホルムアルデヒド初期縮合物とゴムラテックスの固形分質量比が１／１〜１／５で、かつＲＦＬ液の固形分付着量が３〜１０質量％であることがＲＦＬ液による接着力の効果を高める上で好ましい。１／１を超えると、短繊維の凝集力が大きくなって分散性が悪くなり、逆に１／５未満になると、ゴムと短繊維との接着力が低下し、引張強さも低下する。更に、ＲＦＬ液の固形分付着量が１０質量％を超えると、処理液が固まって短繊維のフィラメント同士が分割しにくくなり、逆に３質量％未満の場合にはＲＦＬ液による分散性及び引張強さの向上効果が期待できない。また、ゴムラテックスとしては、スチレン−ブタジエン−ビニルピリジン三元共重合体、クロロスルフォン化ポリエチレン、水素化ニトリルゴム、エピクロルヒドリン、天然ゴム、ＳＢＲ、クロロプレンゴム、オレフィン−ビニルエステル共重合体、ＥＰＤＭ、ＣＳＭ、ＡＣＳＭ等のラテックスが挙げられる。
以下、更に具体的な実験例により本発明の効果を確認する。
【実施例】
【００３６】
（実施例１）
実施例１として圧縮ゴム層にコグ部を有すると共に伸張ゴム層には、心線より上の厚みの１／２の位置に繊維強化樹脂からなる補強層を配置したコグドベルトを作成した。繊維強化樹脂としては炭素繊維にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグであり、エポキシ樹脂の含有割合は３３％のものを使用した。炭素繊維はベルト幅方向に配向した状態で前記エポキシ樹脂にて固め、ＲＦＬ液を浸漬して熱処理をし、更にゴム糊をソーキング処理したものとした。
【００３７】
心線として１，５００デニールのアラミド繊維（商品名：トワロン）を上撚り数１９．７回／１０ｃｍ、下撚り数１５．８回／１０ｃｍで上下逆方向に撚糸して２×３の撚り構成とし、トータルデニール９，０００の未処理コードを準備した。次いで、この未処理コードをイソシアネート系接着剤でプレディプした後、約１７０〜１８０°Ｃで乾燥し，ＲＦＬ液に浸漬した後、２００〜２４０°Ｃで延伸熱固定処理を行ない処理コードにした。
【００３８】
カバー帆布として、アラミド繊維（商品名：トワロン）とポリエチレンテレフタレート繊維を重量比で５０：５０の混撚糸を使用したワイドアングルの平織帆布を用いた。これらの帆布をＲＦＬ液に浸漬した後、１５０°Ｃで２分間熱処理して処理帆布とした。その後、これらの処理帆布にゴム組成物をフリクション・コーチングして、ゴム付帆布とした。
【００３９】
圧縮ゴム層と伸張ゴム層はアラミドの短繊維を含んだクロロプレンゴムからなるゴム組成物を用い、また接着ゴム層は短繊維を含まないクロロプレンゴムからなるゴム組成物を用いた。
【００４０】
コグパッドとして、１枚の補強布、所定厚みの圧縮ゴム層用シートの積層物を、歯部と溝部を交互に配した平坦なコグ付き型に設置し、７５°Ｃで加圧することによってコグ部を型付けしたコグパッドに形成した。上記コグパッドの両端をコグ山部の頂部から垂直に切断した。
【００４１】
これらの材料を用意した後、モールドに装着した内母型にコグパッドを巻き付けてジョイントし、更に所定厚みの接着ゴム用シートをジョイントした後、心線、平坦な伸張ゴム層を順次巻き付けて成形体を作製した。その後、ジャケットを被せてモールドを加硫缶に設置し、加硫してベルトスリーブを得た。このスリーブをカッターによってＶ状に切断してローエッジコグドベルトである変速ベルト（サイズ：上幅２２．０ｍｍ、厚さ１１．０ｍｍ、外周長８５０ｍｍ）に仕上げた。
【００４２】
得られたベルトを用いて耐久走行試験を行った。その結果（ベルト寿命とその故障原因）を表１に示す。耐久走行試験では、上記ベルトを直径１２０ｍｍの駆動プーリと直径９０ｍｍの従動プーリからなる恒温槽内に配置された２軸の横型走行試験機に懸架し、入力トルクを２．０ｋｇｆとし、従動プーリに荷重８０ｋｇｆをかけ、そして回転数は６，０００ｒｐｍ±５００ｒｐｍで変動させ、雰囲気温度は９０℃であった。
【００４３】
（比較例１）
比較例１では伸張ゴム層に補強層を埋設せず、代わりに表面に平織りで経糸と緯糸との交差角が１２０°の広角度帆布を使用した以外は実施例と全く同じベルトを作成し、同じ条件で耐久走行試験を行った。その結果を表１に示す。
【００４４】
（比較例２）
比較例２では伸張ゴム層に繊維強化樹脂からなる補強層に変えてスダレからなる補強層を埋設した以外は実施例と全く同じベルトを作成し、同じ条件で耐久走行試験を行った。その結果を表１にしめす。
【００４５】
【表１】
2010230146.tif 000003
【００４６】
この結果、実施例１は、かなりの長時間を走行したために打ち切りとした。後に最終的にコグ谷にクラックが発生することで故障となっており、伸張ゴム層に埋設配置している繊維強化樹脂からなる補強層によって、ベルトの形状の保持性が向上されているものと考えられる。
【００４７】
それに比べて圧縮ゴム層に補強材を埋設しなかった比較例１では、短時間で心線のポップアウトの発生により寿命に達しており、ベルトの形状を保持することができず、心線の部分にて層間剥離となったと推測される。
【００４８】
また、アラミド繊維からなるスダレの補強層を埋設した比較例２では、実施例よりも早期に心線のポップアウトによって故障となっており、繊維強化樹脂を補強層として使用した実施例に対して繊維径が太く屈曲時に伸張ゴムの歪が大きくなって短時間での故障が発生したものと思われる。
【００４９】
以上のことからも、本発明では、伸張ゴム層に繊維強化樹脂からなる補強層を配置することで、ベルトの形状安定性も確保することができ、伝達効率が高く、より寿命の長いベルトとすることができることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の伝動ベルトは、スノーモービル、スクーター及び一般産業用の変速ベルトに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る伝動用ベルトの部分正面図である。
【図２】本発明に係る他の伝動用ベルトの部分正面図である。
【図３】本発明に係る他の伝動用ベルトの部分正面図である。
【図４】本発明に係る他の伝動用ベルトの部分正面図である。
【図５】本発明に係る他の伝動用ベルトの部分正面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１    伝動用ベルト
２    接着ゴム層
３    心線
４    カバー帆布
５    伸張ゴム層
６    圧縮ゴム層
７    コグ谷部
８    コグ山部
１１    上コグ部
１２    下コグ部
１３    補強層
【図１】
2010230146.tif 000004
【図２】
2010230146.tif 000005
【図３】
2010230146.tif 000006
【図４】
2010230146.tif 000007
【図５】
2010230146.tif 000008