(57)【要約】【課題】高温環境下の使用においても、熱劣化による背面割れを防止して、かつベルト側面を補強する。【解決手段】心線層６と背面ゴム層８との間に、ベルト幅方向にスダレコード７ａが配向された補強層７を設ける。前記ベルト背面から補強層７までの距離Ｓが心線層６の背面側からベルト背面の間の背面ゴム層８の厚さｔ１の少なくとも１０％以上である。そして、補強層７の厚さｔ２は、心線層６の背面側からベルト背面の間の背面ゴム層８の厚さｔ１の１０％〜８０％とされる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
心線層の外側に背面ゴム層が、内側に歯部ゴム層がそれぞれ配置される歯付ベルトであって、
前記背面ゴム層内に、ベルト幅方向にスダレコードを配向させた補強層が設けられていることを特徴とする歯付ベルト。
【請求項２】
前記ベルト背面から前記補強層までの距離は、前記心線層の背面側からベルト背面の間の背面ゴム層の厚さの少なくとも１０％以上であり、
前記補強層の厚さは、前記心線層の背面側からベルト背面の間の背面ゴム層の厚さの１０％〜８０％であることを特徴とする請求項１記載の歯付ベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温環境下で使用される歯付ベルトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンのカムシャフト駆動、燃料噴射ポンプ、ウォータポンプ、オイルポンプ、バランサーシャフト駆動などに用いられる歯付ベルトは、エンジンの軽量化・高出力化にともない、ベルトに作用する負荷は増加傾向にあり、より厳しい使用条件での耐久性能が要求されている。特にディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ駆動に用いられる歯付ベルトは、高負荷耐久性能のみならず、高温環境下での耐久性能が要求されている。
【０００３】
さらに、歯付ベルトの高負荷使用条件下では、プーリのベル走行位置を規制するプーリフランジとベルト側面の接触によるベルト側面の摩耗損傷が発生し、ベルト側面の損傷に起因するベルト破損が問題となるケースがあり、ベルト側面の耐摩耗性能が要求されている。
【０００４】
前記問題を解決するために、背部を編布が積層するとともに、背面は研磨面であって表面に編布が露出するように構成されたものや、背部にファブリック（帆布）を設けるようにしたものが知られている(例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２００４−３５３８０６号公報（段落００１２〜００１７および図１）
【特許文献２】独国特許第１００２９４７０号明細書（第３欄、第４欄）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ベルトがプーリに巻き付いたときにベルト曲げ歪みが最大のベルト背面最外層を編布あるいは帆布で構成すれば、高温環境下の使用条件では、曲げ歪みによる疲労に加えて、熱により編布あるいは帆布が劣化し、ベルト背面に亀裂などの損傷が生じやすくなる。そして、ベルト背面が帆布などで構成されるベルトは、高温環境下での背面割れ耐久性が、ベルト背面が帆布などで構成されないベルトに対して低くなるのが現状である。
【０００６】
本発明は、高温環境下の使用においても、熱劣化および曲げ歪みによる背面割れを防止して、ベルト側面を補強することができる歯付ベルトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、心線層の外側に背面ゴム層が、内側に歯部ゴム層がそれぞれ配置される歯付ベルトであって、前記背面ゴム層内に、ベルト幅方向にスダレコードを配向させた補強層が設けられていることを特徴とする。ここで、背面ゴム層はゴムまたは短繊維が配合されたゴムからなり、補強層は接着ゴム中にスダレ（経糸であるスダレコード、緯糸）が埋設されている。
【０００８】
このようにすれば、ベルト背面を構成する最も外側の層を、（ゴムまたは短繊維が配合されたゴムからなる）背面ゴム層とし、心線層と背面ゴム層との間に、ベルト幅方向にスダレコードを配向させた補強層を設けているので、補強層（スダレ）が背面ゴム層によって保護され、高温環境下の使用においても、熱劣化および背面歪みによる背面割れを防止して、ベルト側面を補強することができる。
【０００９】
この場合、請求項２に記載のように、前記ベルト背面から前記補強層までの距離は、前記心線層の背面側からベルト背面の間の背面ゴム層の厚さの少なくとも１０％以上であり、前記補強層の厚さは、前記心線層の背面側からベルト背面の間の背面ゴム層の厚さの１０％〜８０％である構成とすることが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように構成したから、本発明は、高温環境下の使用においても、熱劣化による背面割れを防止して、ベルト側面を補強することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。
【００１２】
図１は本発明に係る高負荷用歯付ベルトを、一部断面で示す斜視図である。
【００１３】
図１に示すように、高負荷用歯付ベルト１は、歯部ゴム層２の歯表面を覆う歯布層３を有する。
【００１４】
歯部ゴム層２と歯布層３との間に接着性改善剤が添加された内側糊ゴム層４が設けられている。歯布層３は、接着処理が施され、かつ糊ゴム処理または歯表面側に耐摩耗性機能が付加された糊ゴム処理が施されている。接着処理剤としては、エポキシ樹脂、イソシアネート、ＲＦＬなどが用いられる。前記接着性改善剤としては、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミド（以下バルノックＰＭという）が用いられる。「耐摩耗性機能が付加された」とは、低摩擦剤（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））が添加されることを意味する。
【００１５】
歯部ゴム層２の上側には、歯部ゴムと同一の材料のゴムである接着ゴム６ａ中に心線６ｂが埋設される心線層６が配置されている。心線６ｂとしては、高強度ガラス心線（ＳＣＧ）、標準ガラス心線、アラミド心線などが用いられるが、材質、構造、接着処理については特に制限されない。
【００１６】
心線層６の上側には、ベルト幅方向にスダレコード７ａを配向させた補強層７、およびゴム（または短繊維が配合されたゴム）からなる背面ゴム層８が順に配置されている。つまり、背面ゴム層８内に、ベルト幅方向にスダレコード７ａを配向させベルト側面の補強に有効である補強層７が設けられている。ベルト背面からスダレコード７ａが露出しないように、前記ベルト背面から補強層７までの距離Ｓが心線層６の背面側からベルト背面の間の背面ゴム層８の厚さｔ１の少なくとも１０％以上である。そして、補強層７の厚さｔ２は、心線層６の背面側からベルト背面の間の背面ゴム層８の厚さｔ１の１０％〜８０％とされる。
【００１７】
歯部ゴム層２と背面ゴム層８を構成するゴムは、(i)水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、(ii)水素化ニトリルゴムと、水素化ニトリルゴムにメタクリル酸亜鉛の添加により補強したゴムをブレンドしたゴム、(iii)ＥＰＤＭとにメタクリル酸亜鉛の添加により補強したゴムをブレンドしたゴム、及び(iv)これらのゴムに短繊維を添加して補強したゴム、あるいは極度の高温耐久性が要求されない場合はクロロプレンゴム、クロロプレンゴムに短繊維を添加して補強したゴムが用いられる。
【００１８】
また、背面ゴムに短繊維が添加されたゴムを用いる場合には、背面ゴムの短繊維の配向をベルト幅方向とするとベルト幅方向の背面ゴムの剛性が増しベルト側面の補強効果が得られ、かつ短繊維の添加による背面ゴムのベルト曲げ方向の剛性の増大を抑制できる。
【００１９】
歯布に用いられる帆布の構造は織物であり、綾織り、朱子織りなどからなり、ポリアミド繊維、アラミド繊維などが用いられるが、構造・材質はこれらに制限されない。
【００２０】
補強層７に埋設されるスダレコード７ａ（経糸）としては、前記６６ナイロンのほか、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維、カーボン繊維の一種または複数の繊維が用いられる。一方、スダレコード７ａを結合する緯糸としては、前記綿のほか、ポリアミド、ポリエステル、アラミド繊維などが用いられるが、材質は特に制限されない。
【００２１】
補強層７は、スダレコードに接着処理が施され、歯部または背面ゴムと同一の組成からなるゴムシートをトッピングしたシート状態で用いられる。接着処理剤としては、エポキシ樹脂、ＲＦＬ、イソシアネートなどが用いられる。
【００２２】
上記歯付ベルトを製造するには、金型に、円筒状に結合された歯布を挿入し、その上からＳ・Ｚ撚りの心線６ｂを一定のピッチで螺旋状に巻き付け、その上にゴムシート、補強層を構成するスダレ（スダレコード、綿糸）、背面ゴム層８を構成するゴムシートを積層する。そして、加硫工程での加熱および背面側からの外圧力で歯部を押し出し成形され、スリーブ状の加硫品とし、背面を研磨し、ベルト厚さを一定とする。その後一定幅にカットして、歯付ベルトとする。
【００２３】
つづいて、上記歯付ベルトに対して行った、ベルト側面耐久性テスト及び高温耐久試験によるベルト背面のクラック性のテストについて説明する。
(試験）
−試験ベルト−
歯ピッチは９．５２５ｍｍ、歯数１１０，ベルト背厚さ（歯底から背面までの厚さ）は２．８ｍｍとして、実施例ベルト、比較例１のベルト、比較例２のベルトとを製造した、その構成を表１に示す。なお、表１中、「ＺＳＣ」とは、日本ゼオン株式会社の商品（Zeoforte ZSC）で、耐熱性、耐油性に優れる水素化ニトリルゴムにメタクリル酸亜鉛を高度に微分散させたポリマーアロイであり、有機過酸化物（パーオキサイド）で架橋することにより、極めて高い破断強度を示すゴム弾性体である。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
つまり、表１から明らかなように、比較例１のベルトは、上記実施例のベルトで補強層を設けていないもの、比較例２のベルトは、上記実施例ベルトで、補強層の代わりにベルト背面に帆布を設けたものである。
【００２６】
なお、表１において、歯部ゴム層２の歯ゴムを構成するＨ−ＮＢＲとＺＳＣとのブレンドゴムは、ブレンドの比率が４５：５５で、ゴム硬度が８２度である。補強層７のスダレコード７ａは、４４０デニールで、１１９本／５ｃｍの割合で配置され、綿糸は、綿３０番手で、８本／５ｃｍの割合で配置されるものである。また、いずれのベルトも歯布の歯部ゴム側の処理ゴムはＨ−ＮＢＲ：ＺＳＣ＝２０：８０で、バルノックＰＭが配合されている一方、歯面側の処理ゴムは、Ｈ−ＮＢＲ：ＺＳＣ＝５０：５０で、ＰＴＦＥが配合されている。
−試験１−
試験１はベルト側面耐久性についての試験である。
【００２７】
試験装置は、図２に示すように、背面プーリ１１（外径５２ｍｍ、フランジ１１ａ付き）の軸に傾きを与え、駆動プーリ(１８歯、６０００ｒｐｍ）１２の入り口での歯付ベルト１（試験ベルト）の側面の位置が背面プーリ１１の軸に傾きを与えない状態での走行位置よりも１ｍｍ軸方向にずれるように調整し、１５０時間走行後のベルト側面の状態を比較する。なお、軸荷重は９８００Ｎ、従動プーリ１３は３６歯である。
【００２８】
試験結果は表２に示すとおりである。つまり、試験結果は、ベルト側面の補強効果は、背面に帆布を設けた比較例２のベルトと同等の効果が示された。
【００２９】
【表２】
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【００３０】
−試験２−
試験２は高温耐久試験によるベルト背面のクラック性についての試験である。
【００３１】
試験装置は、図３に示すように、駆動プーリ２１(１８歯、６０００ｐｍ）と従動プーリ２２（３６歯）との間に歯付ベルト１（試験ベルト）を巻き掛け、背面プーリ２３(外径５２ｍｍ）を適用して、高温（１４０℃）環境下でのベルト熱劣化に伴う背面のクラック性能についての試験を行った。尚、軸荷重は２９４Ｎである。
【００３２】
試験結果は、表３に示すとおりである。つまり、試験結果から、実施例のベルトは、背面クラック耐久性に優れることが示された。
【００３３】
【表３】
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【００３４】
よって、歯付ベルト１は、最外層を、ゴムまたは短繊維が配合されたゴムからなる背面ゴム層８とし、心線層６と背面ゴム層８との間に、ベルト幅方向にスダレコード７ａを配向させた補強層７を設けているので、ベルト側面の摩耗を抑制してベルト側面を補強し、高温環境下の使用において、熱劣化による背面割れを防止して、ベルト寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る高負荷用歯付ベルトを、一部断面で示す斜視図である。
【図２】ベルト側面耐久性試験の説明図である。
【図３】高温耐久試験によるベルト背面のクラック性の試験の説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    歯付ベルト
２    歯部ゴム層
６    心線層
６ａ    接着ゴム
６ｂ    心線
７    補強層
７ａ    スダレコード
８    背面ゴム層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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