(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルト本体の表面側に一定間隔毎に形成されたベルト歯を構成する歯ゴムと、
前記ベルト本体の背面側に設けられる背ゴム層と、
前記歯ゴムと前記背ゴム層の境界部分に埋設され前記ベルト本体の長手方向に延在する心線と、
前記背ゴム層の表面を被覆する背面帆布とを備え、
前記背面帆布が前記ベルト本体の幅方向に対して傾斜した継ぎ目において突き合わせて縫合され、前記継ぎ目の縫い角度が前記ベルト本体の長手方向に対して、２０°〜８０°または１００°〜１６０°の範囲にあり、前記継ぎ目の全体が、前記心線を挟んで前記ベルト歯の歯底部または歯元部に相対するベルト背面位置に一致しないように定められることを特徴とする歯付きベルト。
【請求項２】
前記背面帆布が織布から成り、前記織布の経糸が、前記ベルト本体の長手方向に対して２０°〜８０°または１００°〜１６０°の角度で傾斜した方向に延びることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項３】
前記背面帆布が、織布の綾筋に対して３０°〜９０°の範囲の角度をなすように裁断された両端を縫合して成形された無端状の布であることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項４】
前記背面帆布が前記ベルト本体の長手方向に伸縮性を有する織布であることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項５】
前記背ゴム層が水素化ニトリルゴムを主成分とするゴム組成物から成形され、前記背面帆布がＲＦＬ処理されたことを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項６】
前記ＲＦＬ処理が、レゾルシン―ホルムアルデヒドとラテックスの固形分重量比が１：３〜１：２０の間である処理液を用いて行われることを特徴とする請求項５に記載の歯付きベルト。
【請求項７】
前記水素化ニトリルゴムにおける結合アクリロニトリル量が２５％〜４０％であることを特徴とする請求項５に記載の歯付きベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は歯付きベルトに関し、特に背面におけるクラックの発生を防止するための改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、多くの歯付きベルトの背面はゴムで構成されている。このような歯付きベルトは、例えば−４０℃以下の冷間時ではゴムの柔軟性が低下するので、背面にクラックが入りやすく、これが起点となってベルトが切断するおそれがある。背面にクラックが入るのを防止することができる歯付きベルトとして、特許文献１に開示されたように、ＲＦＬ液により処理された帆布によって背面を被覆する構成が従来知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２５５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
歯付きベルトの背面において、最も大きな曲げ荷重が作用する部位は歯元に対応した部分である。一方、ベルト背面を被覆する背面帆布は通常、帯状の布の両端を縫合して無端状に成形したものであり、歯付きベルトの背面において、縫合部分すなわち継ぎ目は他の部分に比べて強度が低い。したがって、ＲＦＬ処理された背面帆布であっても、継ぎ目が歯元に対応した部分に位置することはできるだけ避けるが好ましい。しかし歯付きベルトの製造工程において、背面帆布の継ぎ目がベルト歯の歯元に一致しないように調整することは非常に困難である。
【０００５】
本発明は、背面帆布の継ぎ目がベルト背面においてベルト歯の歯元に対応した部分にベルト全幅にわたって一致しないように構成された歯付きベルトを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る歯付きベルトは、ベルト本体の背面側に設けられる背ゴム層と、背ゴム層の表面を被覆する背面帆布とを備え、背面帆布がベルト本体の幅方向に対して傾斜した継ぎ目において突き合わせて縫合され、継ぎ目の縫い角度がベルト本体の長手方向に対して、２０°〜８０°または１００°〜１６０°の範囲にあることを特徴としている。
【０００７】
背面帆布が織布から成り、織布の経糸がベルト本体の長手方向に対して２０°〜８０°または１００°〜１６０°の角度で傾斜した方向に延びることが好ましい。また、背面帆布が、織布の綾筋に対して３０°〜９０°の範囲の角度をなすように裁断された両端を縫合して成形された無端状の布であることが好ましい。背面帆布は例えば、ベルト本体の長手方向に伸縮性を有する織布である。
【０００８】
好ましくは、背ゴム層は水素化ニトリルゴムを主成分とするゴム組成物から成形され、背面帆布はＲＦＬ処理される。この場合、ＲＦＬ処理は例えば、レゾルシン―ホルムアルデヒドとラテックスの固形分重量比が１：３〜１：２０の間である処理液を用いて行われる。また、水素化ニトリルゴムにおける結合アクリロニトリル量は２５％〜４０％であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、背面帆布の継ぎ目がベルト背面においてベルト歯の歯元に対応した部分にベルト全幅にわたって一致しないように構成された歯付きベルトを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態である歯付きベルトを示し、ベルトの長手方向に垂直な平面で切断した斜視図である。
【図２】図１の歯付きベルトを背面側から見た平面図である。
【図３】２／２綾織の構成を示す織布組織図である。
【図４】背面帆布を成形するための素材帆布を示す平面図である。
【図５】背面帆布の継ぎ目の傾斜角度と背面帆布の周長に対する素材帆布の長さの割合との関係を示す図である。
【図６】背面帆布の継ぎ目の傾斜角度と背面帆布の周長に対する素材帆布の長さの割合との関係を示す図である。
【図７】歯付きベルトの耐寒性を評価するための試験機の概略構成を示す図である。
【図８】図７に示す試験機による耐寒試験における駆動サイクルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図示された実施形態を参照して本発明を説明する。
図１は本発明の一実施形態である歯付きベルト１０を示す。歯付きベルト１０は無端状に形成され、例えば内燃機関において、原動および従動プーリに掛け回され、原動プーリの駆動力を従動プーリに伝動する。
【００１２】
歯付きベルト１０は、ベルト本体の表面側に一定間隔毎に形成されたベルト歯を構成する歯ゴム１１と、ベルト本体の背面側に設けられ、ベルト本体の全体にわたって略均一の厚さを有する背ゴム層１２とを備える。歯ゴム１１と背ゴム層１２の境界部分には、ベルト本体の長手方向に延在する心線１３が埋設される。歯ゴム１１の表面は接着ゴム層１４を介して歯布１５により被覆される。背ゴム層１２の表面は背面帆布１６により被覆される。
【００１３】
歯ゴム１１は水素化ニトリルゴムを主成分とするゴム組成物によって構成され、短繊維２１が混入される。背ゴム層１２も同様に水素化ニトリルゴムを主成分とするゴム組成物から構成されるが、その成分は歯ゴム１１と同一であってもよく、異なっていてもよい。また背ゴム層１２にも短繊維２２が混入される。歯ゴム１１と背ゴム層１２には、短繊維２１、２２とゴムの接着強度を高めるために内添型接着剤が含有される。
【００１４】
歯ゴム１１と背ゴム層１２は、歯付きベルト１０が−５０℃〜１４０℃の広い範囲であり、かつ油が付着するような環境下で使用されることを想定し、耐寒性、耐熱性と耐油性を兼ね備えた性能を有する水素化ニトリルゴムを用いて成形される。このような水素化ニトリルゴムとしては、アクリロニトリル含有量（結合ＡＮ量）が２５％〜４０％であることが必要であり、好ましくは３２％である。
【００１５】
短繊維２１、２２は、歯ゴム１１および背ゴム層１２に成形される前のゴムシートの状態において、ゴムシートの長手方向に配向されているが、歯付きベルト１０の成形工程において、歯ゴム１１内の短繊維２１はベルト歯の形状に従って変位する。すなわち、歯ゴム１１内の短繊維２１は、ベルト歯の中央領域ではベルトの厚さ方向を向いているが、中央領域から歯面に近づくに従って歯面に沿うように傾斜し、ベルト歯の頂部近傍ではベルト本体の長手方向に沿って配向される。一方、背ゴム層１２内の短繊維２２は全体的に、ベルト本体の長手方向に沿って配向される。
【００１６】
歯ゴム１１内に混入される短繊維２１はポリアミド繊維またはアラミド繊維等からなり、その長さは０．５〜１．０ｍｍである。背ゴム層１２内に混入される短繊維２２もポリアミド繊維またはアラミド繊維等からなり、その長さは０．５〜３．０ｍｍである。これらの短繊維２１、２２は、歯ゴム１１と背ゴム層１２の強度を高めてクラックの発生あるいは発達を防止するために設けられる。短繊維２２の量として、背ゴム層１２の主成分であるポリマー１００重量部に対して短繊維２２が１〜２０重量部であるが、好ましくは２〜６重量部である。より好ましくは、ポリマー１００重量部に対して短繊維２２が４重量部である。
【００１７】
心線１３は例えば高強度ガラス繊維から構成され、歯ゴム１１と背ゴム層１２に対する密着性を高めるために接着処理が施される。
【００１８】
歯布１５はベルト本体の長手方向に伸縮性を有し、例えばアラミド繊維から構成された織布である。また歯布１５は、その表面がエポキシ樹脂の硬い層によって被覆されている。エポキシ樹脂の層は歯布をエポキシ処理液に含浸処理することによって形成される。
【００１９】
接着ゴム層１４は歯ゴム１１と同じゴム組成物であるが短繊維２１は混入されず、歯ゴム１１に対する歯布１５の接着力を向上させるために設けられるもので、内添型接着剤が含入される。
【００２０】
背面帆布１６は、耐熱性に優れるポリアミド、アラミド、ポリアリレート繊維等から成る経糸および緯糸によって構成され、ベルト本体の長手方向に伸縮性を有する織布をＲＦＬ処理することによって得られる。織布にベルト本体の長手方向の伸縮性を持たせるため、その長手方向に沿って延びる緯糸は、例えばウーリー加工された捲縮糸である。織り方の種類としては、平織、綾織、朱子織が可能であるが、綾織または朱子織が好ましい。背面帆布１６の伸縮性としては、原反の状態において、ベルト本体の長手方向の破断伸縮率が５０％以上である。またＲＦＬ処理後における背面帆布１６のベルト本体の長手方向の低荷重伸び率は、１５％以上／２Ｋｇｆ・５０ｍｍ幅である。
【００２１】
背面帆布１６に施すＲＦＬ処理は、背面帆布１６の耐寒性、耐熱性と耐油性を向上させるためである。ＲＦＬ処理は、レゾルシン―ホルムアルデヒドとラテックスの固形分重量比が１：３〜１：２０の間である処理液を用いて行われ、好ましくは、レゾルシン―ホルムアルデヒドとラテックスの固形分重量比が１：５である処理液を用いて行われる。
【００２２】
背ゴム層１２が背面帆布１６によって覆われることにより、背ゴム層１２の酸素や油に直接触れる箇所がベルト側面に限定されるので、背ゴム層１２の劣化が防止される。また背ゴム層１２の厚さを背面帆布１６の厚さ分だけ薄くすることができるので、劣化しやすい材料（ゴム）を少なくすることができ、歯付きベルト１０の耐久性を向上させることができる。
【００２３】
背面帆布１６がベルト本体の長手方向に伸縮性を有するため、歯付きベルト１０の屈曲性が改良され、長期の使用によってベルト背面にクラックが生じることが防止される。また背面帆布１６が、ＲＦＬ処理されているので、背面帆布１６の耐久性が向上し、これによってもクラックの発生を防止する効果が得られる。
【００２４】
背面帆布１６は背ゴム層１２を効果的に保護するため、目の詰まった密度の高い織布であることが好ましいが、実際には極小の空孔が存在する。しかし、この空孔は歯付きベルト１０の成形工程において背ゴム層１２のゴムによって閉塞される。
【００２５】
図２に示されるように、背面帆布１６は継ぎ目３１において突き合わせてミシン縫い等により縫合される。継ぎ目３１は背面帆布１６の表面と同一平面上にあり、突出していない。継ぎ目３１は通常、背面帆布１６の表面において、ベルト本体の長手方向に直交する方向、すなわちベルト本体の幅方向に延在させるが（想像線Ｉ）、本実施形態ではベルト本体の幅方向に対して傾斜している。継ぎ目３１の縫い角度はベルト本体の長手方向に対して２０°〜８０°または１００°〜１６０°の範囲にある。
【００２６】
継ぎ目３１をベルト本体の幅方向に対して傾斜させるのは以下の理由による。歯付きベルト１０がプーリ軸周りに曲げられるとき、ベルト背面に発生する応力は心線を挟んでベルト歯の歯頂部に相対するベルト背面位置において最も小さく、ベルト歯の歯底部または歯元部に相対するベルト背面位置において最も大きい。したがって継ぎ目３１はベルト歯の歯頂部に相対するベルト背面位置に位置するように定めることが理想的であるが、製造誤差等により、継ぎ目３１はベルト歯の歯頂部に相対するベルト背面位置からずれる可能性があり、ベルト歯の歯底部または歯元部に相対するベルト背面位置に位置するかもしれない。そこで本実施形態では、継ぎ目３１はベルト本体の幅方向に対して傾斜するように設定している。これにより、継ぎ目３１の位置がどこにあっても、継ぎ目３１の全体がベルト歯の歯底部または歯元部に相対するベルト背面位置に一致することはなく、大きな応力が継ぎ目３１に生じることが防止される。
【００２７】
図３は織布の構成の一例として、いわゆる２／２綾織の構成を示している。この図において、経糸Ａは上下方向に延び、緯糸Ｂは左右方向に延びており、綾筋Ｃは右上がりに４５°だけ傾斜している。背面帆布１６を成形するための素材帆布Ｅは、図４に示すように細長い平行四辺形に裁断される。すなわち素材帆布Ｅは、緯糸Ｂがベルト本体の長手方向に合致するように裁断され、幅方向に関しては、経糸Ａに対して傾斜する方向に裁断され、両端Ｄを縫合して無端状に成形される。両端Ｄは、綾筋Ｃに対して３０°〜９０°の範囲の角度θをなす。
【００２８】
このようにして成形された素材帆布Ｅの長さＬはベルト本体の周長よりも短く、歯付きベルト１０の製造工程では、素材帆布Ｅは長さＬがベルト本体よりも長くなるように伸長されてベルト本体に被せられる。したがって歯付きベルト１０において、背面帆布１６の経糸はベルト本体の長手方向に対して２０°〜８０°または１００°〜１６０°の範囲の角度で傾斜した方向に延びる。
【実施例】
【００２９】
次に図４〜６を参照して、素材帆布Ｅの幅方向に延びる直線Ｆ（経糸Ａに平行）に対する両端Ｄの適切な傾斜角度αの決定方法について説明する。
【００３０】
図５、６のグラフにおいて、横軸は背面帆布１６の周長に対する素材帆布Ｅの長さＬの割合を示し、縦軸は背面帆布１６の継ぎ目３１の幅方向に対する縫い角度を示す。この例において、背面帆布１６の周長は８９０ｍｍである。素材帆布Ｅの長さＬを８４５ｍｍ（すなわち背面帆布１６の周長の９５％）としたとき、素材帆布Ｅの長さＬを８０１ｍｍ（すなわち背面帆布１６の周長の９０％）としたとき、および素材帆布Ｅの長さＬを７５７ｍｍ（すなわち背面帆布１６の周長の８５％）としたときの３つの例について、これらの素材帆布Ｅの両端Ｄの傾斜角度αを０°として無端状に縫い合わせた。そして、これらの無端状の素材帆布Ｅをそれぞれ８９０ｍｍに引き伸ばして背面帆布１６と同じ周長とし、継ぎ目３１の縫い角度がどのくらいになるかを調べた。その結果、図５に示すように、例えば素材帆布Ｅの周長が背面帆布１６の周長の８５％である場合、継ぎ目３１の縫い角度は約４°となることがわかった。
【００３１】
そこで次に、素材帆布Ｅの両端Ｄを綾筋Ｃ（図３参照）と同方向に切断し、素材帆布Ｅの長さＬを８４５ｍｍ（すなわち背面帆布１６の周長の９５％）としたとき、および素材帆布Ｅの長さＬを７５７ｍｍ（すなわち背面帆布１６の周長の８５％）としたときの２つの例について、これらの素材帆布Ｅの両端Ｄの無端状に縫い合わせた。すなわち両端Ｄの傾斜角度αは４５°である。これらの無端状の素材帆布Ｅをそれぞれ８９０ｍｍに引き伸ばして背面帆布１６と同じ周長とし、継ぎ目３１の縫い角度がどのくらいになるかを調べた結果、図６に示すように、例えば素材帆布Ｅの周長が背面帆布１６の周長の８５％である場合、継ぎ目３１の縫い角度は約２０°となることがわかった。
【００３２】
以上の結果によれば、素材帆布Ｅが２／２綾織である場合、両端Ｄを綾筋に沿って切断し、背面帆布１６の周長の例えば８５％以下の周長の無端状帆布を作成すると、継ぎ目３１の縫い角度を、ベルト本体の長手方向に対して２０°〜８０°または１００°〜１６０°の範囲にすることができると考えられる。また、このようにして作成された背面帆布１６の経糸は、ベルト本体の長手方向に対して２０°〜８０°または１００°〜１６０°の角度で傾斜した方向に延びると考えられる。なお、素材帆布Ｅの両端Ｄの切断は、必ずしも綾筋に沿わせる必要はなく、綾筋に対して所定角度だけ傾斜した方向に沿って切断してもよい。
【００３３】
以上のようにして成形され、背面帆布の継ぎ目が傾斜した歯付きベルトを、図７に示す試験機に掛けて耐寒試験を行った。各歯付きベルトの寸法は、周長３１５ｍｍ、幅２７ｍｍで、ベルト歯は歯ピッチ２ｍｍの台形歯形である。試験機は駆動プーリ４１と被駆動プーリ４２とテンショナ４３を有し、駆動プーリ４１は図示しない駆動モータの出力軸に連結される。歯付きベルトが設けられた環境の温度を−４０℃に定め、駆動プーリ４１を３００ｒｐｍの回転速度で回転させて試験を行った。この試験では、図８に示すように、３時間放置した後、１分間駆動して１０分間放置するというサイクルを実施し、目視で歯付きベルトの様子を確認した。
【００３４】
継ぎ目のベルト本体の幅方向（図２の想像線Ｉ）に対する傾斜角度を２０°とした歯付きベルトでは、９０サイクルでは継ぎ目の両側においてクラックが発生しなかったが、１００サイクルで継ぎ目の両側においてクラックが発生する兆しが見えた。傾斜角度を１０°とした歯付きベルトでは、５０サイクルで継ぎ目の片側にクラックが発生し、傾斜角度を０°とした歯付きベルトでは５０サイクルで継ぎ目の両側にクラックが発生した。
【００３５】
以上のように、歯付きベルトの耐寒性能をより向上させるためには、背面帆布の継ぎ目の縫い角度がベルト本体の長手方向に対して２０°〜８０°または１００°〜１６０°の範囲に定めれば、背面帆布の継ぎ目位置を調整する必要なく、歯付きベルトの耐寒性能をより向上させることができる。また、図４から理解されるように、素材帆布Ｅにおいて傾斜角度αだけ傾斜させて切断された両端Ｄを縫合して無端状帆布を作成することにより、直線Ｆと両端Ｄにより挟まれる三角形の端切れが生じない。したがって材料歩留りを向上させることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１２  背ゴム層
１６  背面帆布
３１  継ぎ目
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0006577349.tif 000006
【図６】
0006577349.tif 000007
【図７】
0006577349.tif 000008
【図８】
0006577349.tif 000009