(57)【要約】【課題】歯付ベルトの耐久性を向上させ、使用時の騒音を低減させる。【解決手段】歯付ベルト１０のベルト本体１３は短繊維４０が混入されたエラストマーから形成する。ベルト本体１３の一方の面に複数の歯部２０を形成する。ベルト本体１３には、ベルトの長手方向に延びる心線１４を歯付ベルト１０の幅方向に離間するように埋設する。心線１４付近におけるエラストマーに対する短繊維４０の密度は、歯部２０の歯先部３０付近における短繊維４０の密度より高くする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の歯部が長手方向に所定間隔毎に設けられ短繊維が混入されたエラストマーから形成される歯付ベルトであって、
前記歯部の歯先部を通る横断面において、前記歯部の歯元部の近傍に複数の心線が埋設され、
前記心線付近における前記エラストマーに対する前記短繊維の密度が、前記歯部の歯先部付近における前記密度より高いことを特徴とする歯付ベルト。
【請求項２】
前記歯先部に前記短繊維が混入されないことを特徴とする請求項１に記載の歯付ベルト。
【請求項３】
前記歯部とは反対側のベルト本体の表面には前記短繊維が混入されないゴム層が形成されることを特徴とする請求項１に記載の歯付ベルト。
【請求項４】
前記短繊維の長さが２〜６ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の歯付ベルト。
【請求項５】
前記複数の心線が離間して埋設され、前記短繊維の長さと隣接する前記心線の間隔の比が、５０：２〜５０：３であることを特徴とする請求項１に記載の歯付ベルト。
【請求項６】
一方の面に長手方向に所定間隔毎に複数の歯部が形成され、短繊維が混入されたエラストマーから形成されるベルト本体と、
前記ベルト本体に埋設され前記ベルト本体の長手方向に延びるように設けられる心線とを備え、
前記心線付近における前記エラストマーに対する前記短繊維の密度が、前記歯部の歯先部付近における前記密度より高いことを特徴とする歯付ベルト。
【請求項７】
歯形に形成され凹部を有する金型に、前記凹部が並ぶ方向に延び互いに離間するように心線を取り付ける心線取付工程と、
前記心線の上に短繊維が配合された配合ゴムを取り付けるゴム取付工程と、
前記短繊維および前記配合ゴムを前記心線同士の間から前記凹部に流入させ、前記配合ゴムから得られるエラストマーから形成される歯付ベルトを得るベルト成型工程とを備え、
前記凹部への前記短繊維の流入を前記心線が妨げることにより、前記心線付近における前記エラストマーに対する前記短繊維の密度を、前記歯部の歯先部付近における前記密度より高くすることを特徴とする歯付ベルトの製造方法。
【請求項８】
前記配合ゴムが、前記心線の上に取り付けられる前記短繊維が添加された第１のゴムシートにより形成されることを特徴とする請求項７に記載の歯付ベルトの製造方法。
【請求項９】
前記配合ゴムが、前記第１のゴムシートと、前記第１のゴムシートの上に取り付けられる前記短繊維が添加されない第２のゴムシートにより形成されることを特徴とする請求項８に記載の歯付ベルトの製造方法。
【請求項１０】
前記短繊維が前記第１のゴムシートのゴム成分であるポリマー１００重量部に対して３〜５重量部であることを特徴とする請求項８に記載の歯付ベルトの製造方法。
【請求項１１】
前記短繊維の長さが２ｍｍ〜６ｍｍであることを特徴とする請求項７に記載の歯付ベルトの製造方法。
【請求項１２】
前記短繊維の長さと隣接する前記心線の間隔の比が、５０：２〜５０：３であることを特徴とする請求項７に記載の歯付ベルトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車のエンジンのカムシャフト駆動および一般産業において用いられる動力を伝達するための歯付ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
歯付ベルトは、歯ゴム層の一方の面に歯部を形成するとともに、歯ゴム層の他方の面に背ゴム層を有しており、歯ゴム層と背ゴム層の間には心線が埋設されている。従来、歯付ベルトの耐久性を向上させる必要がある場合、歯ゴム層全体に短繊維を均一に配合している（例えば特許文献１）。
【０００３】
しかし、歯ゴム層全体に短繊維を均一に配合すると、歯部全体の剛性が高くなるため、歯付ベルトとプーリ歯との噛み合い衝撃音が生じやすく、さらには、応力が歯元に集中すると早期の歯欠けが生じやすい。
【０００４】
なお、従来、歯付ベルトによる騒音を低減するための構成として、軟性の高いゴム層を歯部の歯先部の表面側に、剛性の高いゴム層を歯部の歯元部に配置することが知られている（例えば特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−８９４１８号公報
【特許文献２】
特許第２５２１５３８号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の問題点に鑑みて成されたものであり、耐久性が良く、使用時に異音が発生しにくい歯付ベルトを得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る歯付ベルトは、複数の歯部が長手方向に所定間隔毎に設けられ短繊維が混入されたエラストマーから形成される歯付ベルトであって、歯部の歯先部を通る横断面において、歯部の歯元部の近傍に複数の心線が埋設され、心線付近におけるエラストマーに対する短繊維の密度は、歯部の歯先部付近における密度より高いことを特徴とする。これにより、耐久性が良く、使用時に騒音が発生しにくい歯付ベルトを得ることができる。
【０００８】
歯先部には短繊維が混入されないことが好ましい。これにより、さらに耐久性が高く、使用時に騒音が発生しにくい歯付ベルトを得ることができる。
【０００９】
歯部とは反対側のベルト本体の表面には短繊維が混入されないゴム層が形成されることが好ましい。例えば、短繊維の長さは２〜６ｍｍである。例えば、複数の心線は離間して埋設され、短繊維の長さと隣接する心線の間隔の比は、５０：２〜５０：３である。
【００１０】
本発明に係る歯付ベルトは、一方の面に長手方向に所定間隔毎に複数の歯部が形成され、短繊維が混入されたエラストマーから形成されるベルト本体と、ベルト本体に埋設されベルト本体の長手方向に延びるように設けられる心線とを備え、心線付近におけるエラストマーに対する短繊維の密度が、歯部の歯先部付近における密度より高いことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る歯付ベルトの製造方法は、歯形に形成され凹部を有する金型に、凹部が並ぶ方向に延び互いに離間するように心線を取り付ける心線取付工程と、心線の上に短繊維が配合された配合ゴムを取り付けるゴム取付工程と、短繊維および配合ゴムを心線同士の間から凹部に流入させ、配合ゴムから得られるエラストマーから形成される歯付ベルトを得るベルト成型工程とを備え、凹部への短繊維の流入を心線が妨げることにより、心線付近におけるエラストマーに対する短繊維の密度を、歯部の歯先部付近における密度より高くすることを特徴とする。これにより、使用時に騒音が発生しにくい歯付ベルトを容易に製造することができる。
【００１２】
配合ゴムは、好ましくは、心線の上に取り付けられる短繊維が添加された第１のゴムシートにより形成され、さらに好ましくは、配合ゴムは、第１のゴムシートと、第１のゴムシートの上に取り付けられる短繊維が添加されない第２のゴムシートにより形成される。
【００１３】
例えば、短繊維は第１のゴムシートのゴム成分であるポリマー１００重量部に対して３〜５重量部である。例えば短繊維の長さは２ｍｍ〜６ｍｍである。例えば、短繊維の長さと隣接する心線の間隔の比は、５０：２〜５０：３である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は実施形態における歯付ベルト１０の側面図を示す。
【００１５】
歯付ベルト１０において、ベルト本体１３は短繊維４０が混入された加硫ゴム（エラストマー）から形成される。ベルト本体１３は、歯ゴム層１１と背ゴム層１２により一体的に形成される。歯ゴム層１１は、一方の面に複数の歯部２０が形成される。歯部２０は歯付ベルト１０の長手方向に所定間隔毎に設けられる。歯部２０は、先端部すなわち歯先部３０と、根元すなわち歯元部３１を有する。歯元部３１には、短繊維４０が大量に混入されている一方、歯先部３０には短繊維４０がほとんど混入されていない。
【００１６】
歯ゴム層１１の歯部２０側の表面は、帆布２７で覆われている。歯ゴム層１１の歯部２０とは反対側の表面には、背ゴム層１２が密接する。歯ゴム層１１と背ゴム層１２の間には、歯付ベルト１０の長手方向に延びる心線１４が埋設されている。
【００１７】
背ゴム層１２は、第１の背ゴム層１２ａと第２の背ゴム層１２ｂによって一体的に形成される。第１の背ゴム層１２ａの一方の面は、歯ゴム層１１に密接する。第２の背ゴム層１２ｂは、第１の背ゴム層１２ａの他方の面に密接する。第１の背ゴム層１２ａには、短繊維４０が大量に混入されている一方、第２の背ゴム層１２ｂには短繊維４０が混入されていない。
【００１８】
すなわち、本発明の実施形態では、歯付ベルト１０において、心線１４付近におけるエラストマーに対する短繊維４０の密度が、歯部２０の歯先部３０付近における短繊維４０の密度より高い。なお、短繊維４０は例えばアラミド繊維、ナイロン繊維、コットン繊維、ポリエステル繊維およびＰＶＡ（ポリビニルアルコール）繊維等であり、特にアラミド繊維が好ましい。短繊維４０の長さは、例えば２〜６ｍｍ程度である。
【００１９】
図２は歯先部３０を通る歯付ベルト１０の横断面を示す。歯付ベルト１０の歯元部３１の近傍には、複数の心線１４が歯付ベルト１０の幅方向に離間して埋設される。心線１４同士の間隔Ｌは、例えば０．１２〜０．３１ｍｍである。短繊維４０の長さと心線の間隔Ｌの比は、例えば５０：２〜５０：３である。なお、心線１４は例えばガラス心線であり、心線１４の径は例えば１．１〜１．１５ｍｍである。
【００２０】
図３および図４はそれぞれ歯付ベルト１０の製造過程を順に示したもので、それぞれ対応する部分には同符号が記されている。
【００２１】
図３は、歯付ドラム６５に帆布２７、心線１４、第１および第２のゴムシート７１、７２を巻きつける工程を示す。歯付ドラム６５は、歯形に形成され凹部６６および凸部６７を有する。歯付ドラム６５には、まず帆布２７が凸部６７に接するように装着される。
【００２２】
帆布２７装着後、帆布２７の上面に、心線１４が巻きつけられる。心線１４は、凹部６６が並ぶ方向に延びるように、隣接する心線１４同士が互いに離間して巻きつけられる。ここで隣接する心線１４同士の間隔は、例えば０．１２〜０．３１ｍｍである。
【００２３】
巻きつけられた心線１４の上には、第１の配合ゴムによって形成される第１のゴムシート７１が巻きつけられる。第１のゴムシート７１の上には、第２の配合ゴムから形成される第２のゴムシート７２が巻きつけられる。第１および第２の配合ゴムのゴム成分は例えば水素添加ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ），ミラブルウレタン、フッ素ゴムおよびシリコンゴム等であり、特にＨ−ＮＢＲが好ましい。第１および第２の配合ゴムにはカーボンブラックが所定量配合されており、その配合量（対Ｈ−ＮＢＲ）は、第１の配合ゴムに比べ第２の配合ゴムの方が多い。第１の配合ゴムには、さらに短繊維４０が配合されており、短繊維４０の配合量は第１の配合ゴムのＨ−ＮＢＲに対して３〜５重量部である。一方、第２の配合ゴムには短繊維４０は配合されていない。また、第１および第２のゴムシート７１、７２の厚さは例えば、それぞれ１．５ｍｍ程度である。また、配合される短繊維４０の長さは例えば２〜６ｍｍである。すなわち、短繊維４０の長さと心線１４の間隔Ｌの比は、例えば５０：２〜５０：３程度である。
【００２４】
第１および第２のゴムシート７１、７２等が貼り付けられた歯付ドラム６５は、加硫釜（図示せず）内に入れられ、所定の温度、圧力で加圧加熱される。加熱により、第１および第２の配合ゴムの流動性は増し、加圧により第２のゴムシート７２が第１のゴムシート７１を押圧し、第１の配合ゴム、続いて第２の配合ゴムが心線１４同士の間から凹部６６に流入する。これにより、帆布２７が押され、図４に示すように帆布２７は歯付ドラム６５の凹部６６および凸部６７に接するようになる。また加圧加熱により、第１および第２の配合ゴムは加硫され、加硫ゴム（エラストマー）から形成されるベルトスラブが得られる。ベルトスラブは、歯付ドラム６５から取りはずされ研磨後裁断されることにより、歯付ベルト１０が得られる（図１参照）。
【００２５】
第１のゴムシート７１に配合された短繊維４０は、第１および第２の配合ゴムの流れとともに、移動して、心線１４同士の間から凹部６６に流入する。しかし、短繊維４０の長さは心線１４同士の間隔より非常に長いので、短繊維４０の凹部６６への流入は心線１４によって妨げられる。したがって、図４に示すように短繊維４０は、心線１４付近には大量に混入される一方、歯先部３０にはほとんど混入されない。これにより、短繊維４０の加硫ゴムに対する密度は、心線１４付近のほうが、歯先部３０付近より高くなる。また、第２の背ゴム層１２ｂは、第２の配合ゴムのみによって形成される。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態における歯付ベルト１０は、歯元部３１に短繊維４０を集中して混入させることにより、歯元部３１の剛性を歯先部３０よりも高くしている。これにより、応力が集中する歯元部３１の剛性は高められているので、歯付ベルト１０の耐久性を向上させることができる。また、歯先部３０の剛性を低下させることにより、プーリとの噛み合いで生ずる騒音を低減することができる。さらに、本実施形態では、背ゴム層１２の歯部２０とは反対側のベルト本体の表面には短繊維４０が混入されない第２の背ゴム層１２ｂを形成することにより、背ゴム層１２と例えばテンショナプーリとの密着性を向上させることができる。
【００２７】
なお、本実施形態では、歯先部３０に短繊維４０が混入される割合が低い歯付ベルト１０について説明したが、歯先部３０に短繊維４０が全く混入されない構成にしても良い。これにより、さらに耐久性が良く、騒音の発生を低減できる歯付ベルト１０を得ることができる。なお、この構成は、心線１４同士の間隔Ｌ、短繊維４０の長さおよび配合部数を調整することにより実現できる。
【００２８】
また、本実施形態においては、第１および第２のゴムシート７１、７２によって歯付ベルト１０を製造する方法を示したが、第１のゴムシート７１によってのみ歯付ベルト１０を製造する構成にしても良い。この場合、第２の背ゴム層１２ｂは形成されず、背ゴム層１２は第１の背ゴム層１２ａのみによって形成される。
【００２９】
【実施例】
以下本発明について実施例を用いて説明する。表１に示す第１および第２のゴムシートのポリマー成分はＨ−ＮＢＲである。短繊維の重量部は第１のゴムシートのポリマー成分１００重量部に対する配合部数を、ＳＰＩは１インチあたりの心線の埋設される本数を、間隔は隣接する心線同士の間隔（Ｌ）を、比は短繊維の長さと隣接する心線の間隔の比をそれぞれ示す。なお、表中に示さないが、第１および第２のゴムシートには、それぞれのポリマー成分に対してカーボンブラック４０重量部、６０重量部等を配合した。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
実施例１、３、４および５は、第１のゴムシートのみを使用して歯付ベルトを製造した例であり、第１のゴムシートの厚さを２．６ｍｍとした。短繊維の長さをそれぞれ３，３，２，６ｍｍとし、短繊維の配合部数をそれぞれ５，３，５，５重量部とした。実施例１，３および４は、心線のＳＰＩを２０とし、心線間隔を０．１２ｍｍとした。実施例５は、ＳＰＩを１８とし、心線間隔を０．３１ｍｍとした。その他の条件はそれぞれ同条件とした。
【００３２】
実施例２は、第１および第２のゴムシートを使用して歯付ベルトを製造した例であり、第１および第２のゴムシートの厚さをそれぞれ１．５ｍｍとした。このとき、短繊維の長さを３ｍｍとし、短繊維の配合部数を５重量部とした。その他の条件は実施例１、３および４と同条件とした。
【００３３】
比較例１および２は、第１のゴムシートのみを使用して歯付ベルトを製造した比較例であり、短繊維の長さをそれぞれ３，１ｍｍとし、短繊維の配合部数をそれぞれ６．５，５重量部とした。その他の条件は実施例１〜４と同条件とした。
【００３４】
比較例３は、第１および第２のゴムシートを使用して歯付ベルトを製造した比較例であり、短繊維の長さを１ｍｍとし実施例１〜５に比べ短くし、短繊維の配合部数を５重量部とした。また、心線間隔を０．３１ｍｍとし、実施例１〜４に比べ長く設定した。その他の条件は、実施例２と同様とした。
【００３５】
比較例４は、第１および第２のゴムシートを使用して歯付ベルトを製造した比較例であり、短繊維の長さを６ｍｍとし、短繊維の配合部数を５重量部とした。また、第１のゴムシートの厚さは２．６ｍｍとし、実施例２に比べ厚くした。その他の条件は実施例２と同様とした。
【００３６】
比較例５は、第１および第２のゴムシートを使用して歯付ベルトを製造した比較例であり、短繊維の長さを３ｍｍとし、短繊維の配合部数を２重量部とした。その他の条件は比較例４と同様とした。
【００３７】
上記の条件で製造された歯付ベルトは、比較例１、２、３および５については歯部の歯先部および歯元部に短繊維が均一に混合し、短繊維の加硫ゴムに対する密度は、心線付近、歯先部付近ともに同一であった。比較例４については、ベルトの成型不良が発生した。これは、心線間隔に比べ短繊維が長すぎるため、短繊維が心線と心線との間隔を塞ぎゴムの歯先部への流入を阻害したためである。
【００３８】
一方、実施例１〜５については、歯先部よりも、心線付近に短繊維が大量に混入された。すなわち、心線付近における加硫ゴムに対する短繊維の密度は、歯部の歯先部付近における密度より高くなった。ここで、特に第２のゴムシートを使用して製造した第２の実施例は、歯先部には短繊維が混入されなかった。また、実施例３は、実施例１、４および５に比べ、歯先部に対して心線付近に混入される短繊維の割合が多かった。
【００３９】
以上実施例で示したように、短繊維の配合部数、短繊維の長さおよび心線間隔（短繊維の長さと心線間隔との比）を調整することにより、心線付近におけるエラストマーに対する短繊維の密度を、歯先部付近における短繊維の密度より高くすることができた。ここでは、例えば、短繊維の長さが２〜６ｍｍ、第１の配合ゴム（Ｈ−ＮＢＲ）に対する短繊維の配合量が３〜５重量部そして短繊維の長さと心線間隔の比が５０：２〜５０：３であれば心線付近における短繊維の密度を高くすることができた。また、第２のゴムシートを使用した場合、例えば、短繊維の長さを３ｍｍ、第１の配合ゴム（Ｈ−ＮＢＲ）に対する短繊維の配合量を５重量部、そして短繊維の長さと心線間隔の比を５０：２とすれば、歯先部に短繊維が混入されない歯付ベルトを得ることができた。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、短繊維を歯元部に集中させることにより、歯付ベルトの耐久性を向上させ、使用時の騒音を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】歯付ベルトの部分側面図を示す。
【図２】図１においてＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図を示す。
【図３】歯付ドラムに帆布、心線、第１および第２のゴムシートを巻きつける工程の部分断面図を示す。
【図４】加熱加圧により加硫成形された歯付ベルトの部分断面図を示す。
【符号の説明】
１０  歯付ベルト
１１  歯ゴム層
１２  背ゴム層
１４  心線
２０  歯部
３０  歯先部
３１  歯元部
４０  短繊維
７１  第１のゴムシート
７２  第２のゴムシート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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