(57)【要約】【課題】リブ部表面の摩擦係数の精度を高めてスティックスリップやミスアライメントによる発音を軽減し、かつ耐磨耗性に優れたＶリブドベルトを提供することを目的とする。【解決手段】伸張部５とベルト周方向に延びる複数のリブ部６からなる圧縮層４を有し、ベルト長手方向に沿って心線２を伸張部５と圧縮部４の間に埋設したＶリブドベルト１であって、上記リブ部表面１１には、短繊維が分散して付着して、その露出部分がプーリに接する一部の領域を形成している。短繊維端面１２の全露出面積は、プーリに接する全領域に対して１０〜３０％になっている。これにより該短繊維端面１２の全露出面積とリブ部表面１１の摩擦係数の関係が明らかになり、スティックスリップやミスアライメントによる発音を軽減し、かつ優れた耐磨耗性を確保することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸張部とベルト周方向に延びる複数のリブ部からなる圧縮層を有し、ベルト長手方向に沿って心線を伸張部と圧縮部の間に埋設したＶリブドベルトであり、上記リブ部表面に短繊維が分散して付着し、短繊維の露出部分がプーリに接する一部の領域を形成し、そして該短繊維端面の全露出面積がプーリに接する全領域に対して１０〜３０％になっていることを特徴とするＶリブドベルト。
【請求項２】
短繊維端面の露出面積は、短繊維の露出部分した領域を含むリブ部表面を走査型電子顕微鏡により撮影することによって画像データをとり、これを解析することによって算出した値である請求項１記載のＶリブドベルト。
【請求項３】
上記短繊維がポリアミド繊維である請求項１記載のＶリブドベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スティックスリップやミスアライメントによる発音を軽減し、かつ耐磨耗性に優れたＶリブドベルトに関する。
【０００２】
近年、ゴム工業分野、なかでも自動車用部品の高機能、高性能化が望まれている。そのような状況の中で、通常走行時に限らず、被水時においても高い伝達性能を有する動力伝動ベルトが求められている。また静粛化についても厳しい要求があり、特に駆動装置においてはエンジン音以外の音は異音とされるため、ベルト発音対策についても要請がある。
【０００３】
動力伝動ベルト駆動装置における異音としては、回転変動の大きな条件や高負荷条件において発生するスリップ音や、圧縮ゴム層が粘着摩耗を起こし、その結果リブ間の溝底に付着した粘着ゴムにより発生する騒音が指摘されているが、これら発音に対しては、従来から前述のように圧縮ゴム層に有機短繊維を配合してベルト側面（リブ部表面）に該繊維を突出させることでベルト側面を覆い摩擦係数を低下させ異音発生の対策とすることが一般的であった。（例えば、特許文献１に開示）
【特許文献１】特開平０７−１５１１９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来から圧縮ゴム層に有機短繊維を配合してリブ部表面に該繊維を突出させる場合であっても、繊維種、繊維の添加量、またリブ部表面の研磨条件によってリブ部表面の短繊維の露出面積は変動し、リブ部表面の摩擦係数が変わり、正確に騒音を制御することが困難であった。このため、現実には主に短繊維の添加量によってリブ部表面の摩擦係数を調節していたが、正確性に欠けていた。
【０００５】
本発明はこのような問題点を改善するものであり、リブ部表面の摩擦係数の精度を高めてスティックスリップやミスアライメントによる発音を軽減し、かつ耐磨耗性に優れたＶリブド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】
【０００６】
本願請求項１記載の発明は、伸張部とベルト周方向に延びる複数のリブ部からなる圧縮層を有し、ベルト長手方向に沿って心線を伸張部と圧縮部の間に埋設したＶリブドベルトであり、上記リブ部表面に短繊維が分散して付着し、短繊維の露出部分がプーリに接する一部の領域を形成し、そして該短繊維端面の全露出面積がプーリに接する全領域に対して１０〜３０％になっており、このために短繊維端面の全露出面積とリブ部表面の摩擦係数の関係が明らかになり、スティックスリップやミスアライメントによる発音を軽減し、かつ優れた耐磨耗性を確保することができる。
【０００７】
本願請求項２記載の発明は、短繊維端面の露出面積では、短繊維の露出部分した領域を含むリブ部表面を走査型電子顕微鏡により撮影することによって画像データをとり、これを解析することによって算出した値であるため、正確なリブ部表面の摩擦係数を得ることができる。
【０００８】
本願請求項３記載の発明は、上記短繊維がポリアミド繊維であるため、リブ表面を研磨した際に短繊維端面が拡大し、露出面積も効率よく増大するために、リブ部表面の摩擦係数を低減してスティックスリップやミスアライメントによる発音を軽減し、かつ優れた耐磨耗性を確保することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本願発明のＶリブドベルトでは、短繊維端面の露出面積とリブ部表面の摩擦係数の関係を明らかにして精度のよいリブ部表面の摩擦係数を得ることができ、その結果スティックスリップやミスアライメントによる発音を軽減し、かつ優れた耐磨耗性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１には本発明に係るＶリブドベルトの断面図、そして図２は図１のリブ部表面における部分拡大図を示す。Ｖリブドベルト１は、ゴム層からなる伸張部５と、撚糸コードよりなる心線２を埋設した接着部３、その下側に圧縮部５を配置した構成からなる。前記心線２は、その一部が伸張部５に接し、残部が接着部３に接した状態となっている。そして圧縮部４は、ベルト長手方向に延びる断面略三角形である台形の複数のリブ部６を有し、リブ部表面１１が摩擦伝動面となっている。
【００１１】
上記リブ部６はプーリと接触する摩擦伝動面となるリブ部表面１１で形成されている。リブ部表面１１には、短繊維１０が分散して付着してその端部１２の面積を拡大した露出部分になり、プーリに接する一部の領域になっている。これにより、低い摩擦係数を長時間維持してミスアライメントやスティックスリップによる発音を抑制することができる。
【００１２】
上記短繊維端面１２の全露出面積は、プーリに接する全領域に対して１０〜３０％占有し、これによりリブ部表面の摩擦係数を低減してスティックスリップやミスアライメントによる発音を軽減し、かつ優れた耐磨耗性を確保することができる。１０％未満では、露出面積が少なくてリブ部表面の摩擦係数が低減せず、一方３０％を超えると短繊維の添加量が多くなり、短繊維がゴム中に均一に分散しない問題が発生する。このため、リブ部７中における短繊維の配合量は、上記短繊維端面１２の全露出面積を確保するために、ゴム１００質量部に対して1０〜４０重量部に設定される。
【００１３】
上記短繊維端面１２の全露出面積は、リブ部表面１１を走査型電子顕微鏡により撮影することによって画像データをとり、これを画像解析ソフトによって繊維占有率（面積率とも言う。）を算出する。まず短繊維部分に対応する画素のグレー値を含むようにしきい値を目視で設定し、そして異なるグレー値をもつ画素領域間に１画素の線を引いてセパレータフィルター処理を行う。最後に所定の画素数以下の領域を引去ることでノイズを除去し、短繊維部分に対応する面積率を算出するができる。また、画面中のスケールバーを使ったキャリブレーションによって算出値を面積に変換することもできる。
【００１４】
短繊維端部１２の面積を拡大させるには、リブ部表面１１をグラインダーホイールによって研磨することが最適である。上記ホイールは１００〜１５０メッシュのダイヤモンド砥石粒をもつ砥石車であり、Ｖリブドベルトのリブ山に対応する複数条の円周方向に連続するＶ状突起を形成している一般的な構造のものである。
【００１５】
リブ部６に含有する短繊維１０としては、６ナイロン、６６ナイロン、６１０ナイロン等のポリアミド短繊維を用いることができる。ポリアミド短繊維は１〜８ｍｍ程度の範囲のものが好ましく、またその太さは５〜１０デニールのものが好ましい。この圧縮部６には、上記ポリアミド短繊維に加えて綿、レーヨン、アラミド繊維を用いることもできるが、ポリアミド短繊維単独で使用するほうがより効果的にスティックスリップ音を軽減することができる。
【００１６】
ここで使用する伸張部５、圧縮部４等のゴムは、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、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、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）やエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）からなるエチレン−α−オレフィンエラスト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る。ジエンモノマーの例としては、ジシクロペンタジエン、メチレンノルボルネン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエンなどがあげられる。
【００１７】
心線２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て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。
【００１８】
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に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。
【００１９】
心線２にはゴムとの接着性を改善する目的で接着処理が施される。このような接着処理としては繊維をレゾルシン−ホルムアルデヒド−ラテックス（ＲＦＬ）液に浸漬後、加熱乾燥して表面に均一に接着層を形成するのが一般的である。しかし、これに限ることなくエポキシ又はイソシアネート化合物で前処理を行った後に、ＲＦＬ液で処理する方法等もある。
【００２０】
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。
【００２１】
一方、接着部３には耐熱性を有し、圧縮層６と同種のゴムが使用される。ただし、短繊維は混入されないが、必要に応じてカーボンブラック、シリカのような増強剤、炭酸カルシウム、タルクのような充填剤、可塑剤、安定剤、加工助剤、着色剤のような通常のゴム配合に用いるものが使用される。しかし、接着部３を特に設ける必要はない。
【００２２】
また、伸張部５の表面にカバー帆布を設ける場合には、上記カバー帆布としては織物、編物、不織布などから選択される繊維基材である。構成する繊維素材としては、公知公用のものが使用できるが、例えば綿、麻等の天然繊維や、金属繊維、ガラス繊維等の無機繊維、そしてポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリフロルエチレン、ポリアクリル、ポリビニルアルコール、全芳香族ポリエステル、アラミド等の有機繊維が挙げられる。織物の場合は、これらの糸を平織、綾織、朱子織等することにより製織される。無論、カバー帆布を使用しない場合もある。
【００２３】
Ｖリブドベルト１の製造方法の一例は以下の通りである。
【００２４】
第一の方法として、まず円筒状の成形ドラムの周面に１〜複数枚のカバー帆布とゴムシートからなる接着部とを巻き付けた後、この上にロープからなる心線を螺旋状にスピニングし、更に圧縮部を順次巻き付けて積層体を得た後、これを加硫して加硫スリーブを得る。
【００２５】
次に、加硫スリーブを駆動ロールと従動ロールに掛架され所定の張力下で走行させ、更に回転させた研削ホイールを走行中の加硫スリーブに当接するように移動して加硫スリーブの圧縮部表面に３〜１００個の複数の溝状部を一度に研削する。
【００２６】
このようにして得られた加硫スリーブを駆動ロールと従動ロールから取り外し、該加硫スリーブを他の駆動ロールと従動ロールに掛架して走行させ、カッターによって所定に幅に切断して個々のＶリブドベルトに仕上げる。ただし、この製造方法に限定されることはなく、研磨によりリブ形状を形成する手法ではなく、リブ形状を持つ金型を用いての成形方法をとっても何ら問題は生じない。
【００２７】
第２の方法としては、周面にリブ刻印を設けた円筒状の成形ドラムに、圧縮部を構成する圧縮ゴムシート、接着部を構成する接着ゴムシートを巻き付けた後、心線をスピニングし、伸張部を構成する部材を巻き付けて未加硫スリーブを配置する。その後、該未加硫スリーブを成形ドラムに押圧しながら加硫することで、圧縮部にリブを型付けする。得られた加硫スリーブにはリブ部が形成されてなるが、必要に応じてリブ表面を研磨し、所定幅に切断して個々のＶリブドベルトとする。
【００２８】
第３の方法としては、円筒状の成形ドラムに装着された可撓性ジャケットの上に伸張部を構成する部材、接着部を構成する接着ゴムシートを巻き、その上に心線をスピニングした後、さらに圧縮部を構成する圧縮ゴムシートを順次無端状に捲き付けて未加硫スリーブを形成する。そして、可撓性ジャケットを膨張させて、未加硫スリーブをリブ部に対応した刻印を有する外型に押圧して加硫成形する。得られた加硫スリーブにはリブが形成されてなるが、必要に応じてリブ表面を研磨し、所定幅に切断して個々のＶリブドベルトとする。
【００２９】
第４の方法としては、円筒状の成形ドラムに装着された可撓性ジャケットの上に圧縮部を構成する圧縮ゴムシートを配置した第１未加硫スリーブを形成した後、可撓性ジャケットを膨張させて、該第１未加硫スリーブをリブ部に対応した刻印を有する外型に押圧して、リブ部を有する予備成型体を作製する。そして、前記予備成型体を密着させた外型から、内型を離間させ、次いで、内型に伸張部を構成する部材、接着部を構成する接着ゴムシートを配置し、心線をスピニングして第２未加硫スリーブを形成する。そして、可撓性ジャケットを膨張させて、前記予備成型体を密着させた外型に、該第２未加硫スリーブを内周側から押圧して予備成型体と一体的に加硫する。得られた加硫ベルトスリーブにはリブが形成されてなるが、必要に応じてリブ表面を研磨し、所定幅に切断して個々のＶリブドベルトとする。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
実施例１〜３、比較例１
本実施例で製造したＶリブドベルトでは、ポリエステル繊維のロープからなる心線を接着層内に埋設し、その上側にゴム付綿帆布を２プライ積層し、他方接着部の下側に設けた圧縮部に３個のリブをベルト長手方向に配したものである。
【００３１】
圧縮部はＥＰＤＭ１００重量部、ナイロンカット糸３ｍｍ変量、ステアリン酸１重量部、酸化亜鉛５重量部、ＦＥＦカーボン５０重量部、パラフィンオイル１０重量部、老化防止剤２重量部、有機過酸化物８重量部からなるゴム配合物（短繊維の含有量はゴム１００重量部に対してそれぞれ９，１８，２７重量部であった。）をバンバリーミキサーで混練後、カレンダーロールで圧延したものを用いたもので、ナイロン短繊維がベルト幅方向に配向している。接着部は上記圧縮部のゴム組成物から短繊維を除去したゴム配合を使用した。
【００３２】
Ｖリブドベルトの製造方法は従来の方法であり、まずフラットな円筒モールドに２プライのゴム付綿帆布を巻いた後、接着部を巻き付けて、心線をスピニングし、圧縮部を設置した後、圧縮部の上に加硫用ジャケットを挿入する。次いで、成形モールドを加硫缶内に入れ、加硫した後、筒状の加硫スリーブをモールドから取り出し、該スリーブの圧縮部をグラインダーホイールによってリブ部に成形し、成形体から個々のベルトに切断し、短繊維の含有量の異なる３種のベルトを作製した。
【００３３】
リブ部表面の写真を走査型電子顕微鏡（日本電子社製：ＪＳＭ５９００ＬＶ）によって撮影し、画像解析ソフト用いて繊維占有率を算出した。まず短繊維部分に対応する画素のグレー値を含むようにしきい値を目視で設定し、そして異なるグレー値をもつ画素領域間に１画素の線を引いてセパレータフィルター処理を行い、最後に所定の画素数以下の領域を引去ることで短繊維部分に対応する面積率を算出した。
【００３４】
また、上記Ｖリブドベルトの摩擦係数の測定では、Ｖリブドベルトを、案内ローラ（直径６０ｍｍ）にＶリブドベルトの巻付け角度が９０°となるように掛け、Ｖリブドベルトの片一端を固定し、他方一端に１．７５ｋｇｆ／３リブのウェイトを垂下させ、案内ローラを４３ｒｐｍで回転させたときの、ロードセルの値を検出することによって張り側の張力Ｔ１と緩み側の張力Ｔ２を検出し、張力比（Ｔ１／Ｔ２）から、摩擦係数μ＝（１／２π）ｌｎ（Ｔ１／Ｔ２）を求めた。
【００３５】
更に、注水異音評価試験を行った。この試験では、Ｖリブドベルトをステップワゴン（エンジン型式：Ｋ２０Ａ）に装着し、注水しながら走行させて異音の状態を実際に耳で観測した。評価方式では５点が異音もしくはわずかな音、４点が注意していないと聞き取れない音、３点が注意していなくても聞き取れる音、２点が走行中注意していなくても聞き取れる音、１点が大きな音であり、低い点数の方か異音レベルが高いことを示している。  表１に短繊維端面の占有率、摩擦係数、注水異音評価試験の結果を示す。
【００３６】
比較例１
短繊維の含有量がゴム１００重量部に対して４５重量部である点で実施例と相違しているが、その他は実施例と同様に短繊維端面の占有率、摩擦係数、そして注水異音評価試験を行った。この結果を表１に併記する。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
以上のように、本実施例における短繊維端面の占有率１４〜３０％のベルトは、評点が全て４点であり、注水時に異音が発生しにくいことを示している。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明にかかるＶリブドベルトは自動車用あるいは一般産業用の駆動装置などに装着できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係るＶリブドベルトの断面図を示す。
【図２】図１のリブ部表面における部分拡大図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  Ｖリブドベルト
２  心線
３  接着部
４  圧縮部
５  伸張部
６  リブ部
１０  短繊維
１１  リブ部表面
１２  短繊維端面
【図１】
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【図２】
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