(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面にベルトの長手方向に沿って歯部および歯底部が交互に形成される歯ゴム層と、
前記歯ゴム層の他方の面に設けられる背ゴム層と、
前記背ゴム層と歯ゴム層との境界部分において、ベルトの長手方向に延在し、かつ幅方向において離間して埋設される心線とを備え、
前記歯ゴム層の一部は、前記心線の間から背ゴム層側にはみ出すように形成され、はみ出し部を構成し、
前記はみ出し部のベルト長手方向に沿う単位長当たりの体積は、前記歯底部において相対的に小さくなると共に、前記歯部において相対的に大きくなる
ことを特徴とする歯付きベルト。
【請求項２】
前記はみ出し部は、前記心線の間隔より大きく膨らんで形成され、前記背ゴム層側において、前記心線の表面に密着してい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】
前記歯ゴム層は、前記一方の面側に設けられる表面歯ゴム層と、前記背ゴム層側に設けられる接着ゴム層とを備え、
前記接着ゴム層の少なくとも一部が前記はみ出し部を構成す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】
前記接着ゴム層のモジュラスが前記表面歯ゴム層のモジュラスより大きいことを特徴とする請求項３に記載の歯付きベルト。
【請求項５】
前記接着ゴム層には、短繊維が混入されることを特徴とする請求項４に記載の歯付きベルト。
【請求項６】
前記表面歯ゴム層には、前記接着ゴム層に混入される短繊維よりモジュラスの小さい短繊維が混入さ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】
一方の面にベルトの長手方向に沿って歯部および歯底部が交互に形成される歯ゴム層と、
前記歯ゴム層の他方の面に設けられる背ゴム層と、
前記背ゴム層と歯ゴム層との境界部分において、ベルトの長手方向に延在し、かつ幅方向において離間して埋設される心線とを備え、
前記歯ゴム層の一部は、前記心線の間から背ゴム層側にはみ出すように形成され、はみ出し部を構成し、
前記はみ出し部は、前記心線の間隔より大きく膨らんで形成され、前記背ゴム層側において、前記心線の表面に密着していることを特徴とする歯付きベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、高負荷環境下で使用される歯付きベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関や一般産業用途の各種装置において、動力を伝達するためのベルトとして歯付きベルトが広く使用されている。内燃機関や各種装置は近年小型化され、それに伴い歯付きベルトも小型化されつつあり、これにより、歯付きベルトは、高い負荷が作用されるようになってきている。歯付きベルトは、高い負荷が作用されると、歯元部分に高い応力が作用され、その歯元部分を基点に早期に歯欠けが生じる問題がある。
【０００３】
従来、例えば特許文献１に記載されるように、歯ゴム層と背ゴム層の間に接着ゴム層を設け、その接着ゴム層に心線を埋設させた歯付きベルトが知られている。この歯付きベルトにおいては、接着ゴム層に短繊維が混入されており、それにより歯元部分の剛性が高められ、早期の歯欠けが防止されている。
【０００４】
上記歯付きベルトを製造するときには、予め歯形に成形された帆布に、歯ゴムシートを接合した予成形帆布が用意される。そして、加硫釜のモールドに、予成形帆布、心線、接着ゴムシート、背ゴムシートを順に巻いた後、加圧・加熱により加硫成型されて歯付きベルトが製造される。この製造過程において、接着ゴムシートは、背面側から内側に向けて加圧されることにより、心線間を通って内側に流入して、歯ゴム層に一体的に接着されると共に、その内部に心線を埋設させる。
【特許文献１】特開２００５−１８０４８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載される歯付きベルトによれば、接着ゴム層は、背面側から押されて歯ゴム層側に流れ込んでいるので、心線より背面側における接着ゴム層の厚さが比較的厚くなる。そのため、背面側のベルト剛性が高くなり、ベルトの柔軟性が損なわれるおそれがある。
【０００６】
特に、接着ゴム層は、心線より背面側においてその厚さが均一に形成されるので、歯部及び歯底部のいずれにおいても、その厚さが大きくなり、歯部の歯元部分のみならず、歯底部分も柔軟性が悪くなる。しかし、ベルトは、屈曲させられるとき、比較的薄肉の歯底部が大きく曲げられることとなるので、歯底部の柔軟性が低いと、その歯底部にクラックが生じやすくなる。
【０００７】
そこで、本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、ベルトの歯元部分の剛性を高めつつ、高い屈曲性を有する歯付き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】
【０００８】
本発明に係る歯付きベルトは、一方の面にベルトの長手方向に沿って歯部および歯底部が交互に形成される歯ゴム層と、歯ゴム層の他方の面に設けられる背ゴム層と、背ゴム層と歯ゴム層との境界部分において、ベルトの長手方向に延在し、かつ幅方向において離間して埋設される心線とを備え、歯ゴム層の一部は、心線の間から背ゴム層側にはみ出すように形成され、はみ出し部を構成することを特徴とする。
【０００９】
はみ出し部のベルト長手方向に沿う単位長当たりの体積は、歯底部において相対的に小さくなると共に、歯部において相対的に大きくなることが好ましい。また、はみ出し部は、心線の間隔より大きく膨らんで形成され、背ゴム層側において、心線の表面に密着していることが好ましい。
【００１０】
歯ゴム層は、一方の面側に設けられる表面歯ゴム層と、背ゴム層側に設けられる接着ゴム層とを備えていたほうが良い。この場合、接着ゴム層の少なくとも一部がはみ出し部を構成する。
【００１１】
接着ゴム層のモジュラスは表面歯ゴム層のモジュラスより大きいほうが良い。また、例えば、接着ゴム層には、短繊維が混入されている。さらには、表面歯ゴム層には、接着ゴム層に混入される短繊維よりモジュラスの小さい短繊維が混入されていたほうが良い。
【００１２】
本発明に係る歯付きベルトの製造方法は、外周に歯溝が周方向に複数並べられることにより、歯形に形成された歯付きモールドに、歯形に沿うように予め成形されたジャケットに歯ゴムシートが接合された予成形ジャケットを歯付きモールドに取り付ける予成形ジャケット取付工程と、歯ゴムシート上に心線が、隣接する心線同士が互いに離間するように周方向に巻き付けられる心線巻付工程と、心線の上に背ゴムシートを取り付けるゴム取付工程と、背ゴムシート側から内側に向けて圧力を付勢するとともに、少なくとも歯ゴムシートおよび背ゴムシートを加熱することにより、これらを加硫してベルトスリーブを成型する加硫工程を備え、その加硫工程において、歯ゴムシートの一部を隣接する心線同士の間から、心線に対して相対的に外側に流れ出させ、はみ出し部を形成することを特徴とする。
【００１３】
歯ゴムシートは、帆布に接合される表面歯ゴムシートと、表面歯ゴムシートの上に取り付けられる接着ゴムシートとを含んでいたほうが良く、この場合、接着ゴムシートによってはみ出し部が形成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、歯ゴム層側から背ゴム層側にはみ出して形成されるはみ出し部を設けることにより、ベルトの歯元部分の剛性を高めつつ、高い屈曲性を有する歯付きベルトを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明について、図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る歯付きベルト１０を示す。歯付きベルト１０は無端状ベルトであり、歯ゴム層１１及び背ゴム層１２により一体的にベルト本体１３が形成される。
【００１６】
歯ゴム層１１は、その一方の面（歯表面１１Ａ）側に長手方向に沿って歯部１４および歯底部１５が交互に形成されている。歯ゴム層１１の歯表面１１Ａは帆布２０によって覆われる。背ゴム層１２は、歯ゴム層１１の他方の面側に歯ゴム層１１に密着して設けられる。歯ゴム層１１と背ゴム層１２との境界部分には、スパイラル状に巻かれて、ベルトの長手方向に延在する心線３０が埋設される。
【００１７】
歯ゴム層１１は、歯表面１１Ａ側に設けられる表面歯ゴム層１６と、他方の面側（背ゴム層１２側）に設けられる接着ゴム層１７とを備え、これらは一体的に形成され、表面歯ゴム層１６は接着ゴム層１７を介して背ゴム層１２に接着される。表面歯ゴム層１６は、歯部１４の中央部において、歯表面１１Ａ側に向けて凹んでおり、その凹んだ部分には接着ゴム層１７が充填されている。また、接着ゴム層１７は、その一部が心線３０を越えて、背ゴム層１２側にはみ出してはみ出し部１８を形成している。
【００１８】
表面歯ゴム層１６、接着ゴム層１７、及び背ゴム層１２は、所定のゴム成分に適宜添加物が配合されたものが加硫して得られたものである。ゴム成分としては、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、シリコンゴム、又はこれらの混合物等が使用されるが、Ｈ−ＮＢＲが使用されることが好ましい。各ゴム層１６、１７、１２のゴム成分には、同じものが使用されても良いし、異なるものが使用されても良い。また、各ゴム層のゴム成分に配合される添加物も同じものが使用されても良いし、異なるものが使用されても良い。
【００１９】
表面歯ゴム層１６及び接着ゴム層１７には、それぞれ、短繊維４０、４１が略均等に無数に混入される一方、背ゴム層１２には短繊維は混入されない。表面歯ゴム層１６に混入される短繊維４０は、接着ゴム層１７に混入される短繊維４１よりモジュラスが低い短繊維であって、例えばナイロン短繊維、好ましくは変性ナイロンミクロファイバーである。変性ナイロンミクロファイバーは、例えば、ナイロン繊維にポリオレフィンをグラフト共重合した共重合体から成る。接着ゴム層１７に混入される短繊維４１は、例えばアラミド短繊維である。
【００２０】
但し、短繊維４０、４１は、上述した種類以外の短繊維も使用することが可能であって、例えばガラス繊維、ポリエステル繊維等の合成繊維、また綿等の天然繊維を用いることも可能である。また、表面歯ゴム層１６には短繊維が混入されていなくても良い。
【００２１】
表面歯ゴム層１６に混入される短繊維４０が変性ナイロンミクロファイバーである場合、短繊維４０は、表面歯ゴム層１６において、ランダムに配向される。但し、短繊維４０がその他の種類の短繊維である場合、所定の方向に配向されていても良い。一方、接着ゴム層１７に混入される短繊維４１は、実質的にベルトの厚さ方向に沿って配向される。
【００２２】
接着ゴム層１７は、モジュラスの高い短繊維が配合されることにより、そのモジュラスが表面歯ゴム層１６及び背ゴム層１２のモジュラスよりも高くなり、そのモジュラスは例えば８ＭＰａ以上である。背ゴム層１２は、短繊維が混入されていないため、表面歯ゴム層１６よりモジュラスが低くなり、そのモジュラスは例えば４ＭＰａ未満である。なお、表面歯ゴム層１６のモジュラスは、例えば１〜９ＭＰａである。なお、各ゴム層のモジュラスとは、後述する各ゴムシートを歯付きベルトの製造方法と同様の温度・時間条件で加硫して得られた測定用サンプルについて、例えばＪＩＳ−Ｋ６２５１に準拠して測定した２０％モジュラスのことをいう。なお、各ゴム層において短繊維が所定の方向に配向されている場合には、モジュラスとは、そのサンプルにおいても短繊維を一方向に配向させ、その配向方向にサンプルを引っ張って測定したときの値である。
【００２３】
図２は、図１におけるII−II線、図３は図１におけるIII−III線上における断面図である。図２、３に示すように、スパイラル状に巻かれた心線３０は、幅方向において、隣接する心線３０と離間している。また、接着ゴム層１７の一部は、その幅方向に隣接する心線３０の間から、背ゴム層１２側にはみ出すように形成され、はみ出し部１８を構成している。各はみだし部１８は、隣接する心線３０の間隔Ｗより大きく幅方向に膨らんでおり、心線３０の表面の一部に密着しつつ心線３０の一部を取り巻いている。これにより、各心線３０は、その一部分がはみ出し部１８と接着ゴム層１７によって挟まれることとなる。
【００２４】
図１に示すように、各はみ出し部１８のベルト長手方向に沿う単位長当たりのはみ出し体積は、歯底部１５において相対的に小さくなると共に、歯部１４において相対的に大きくなる。すなわち図２、３に示すように、はみ出し部１８は、その厚さＬが歯部１４において相対的に大きくなると共に歯底部１５において相対的に小さくなり、歯部１４の中央部において最も背面側にはみ出す。
【００２５】
図４〜７は、本実施形態に係る歯付きベルトの製造方法を示すための図である。歯付きベルト１０の製造においては、まず予成形ドラム５１が用いられて、予成型ジャケット５０が作製される。
【００２６】
図４に示すように、予成形ドラム５１の外周には周方向に交互に歯溝５２及び凸部５５が設けられ、その外周の一部には歯付きローラ５３が係合させられる。歯付きローラ５３には予成形ドラム５１の歯溝５２と協働する歯部５４が設けられる。予成形ドラム５１及び歯付きローラ５３はそれぞれ矢印Ａ及びＢに示す方向に回転させられる。
【００２７】
帆布２０は予成形ドラム５１の外周の一部を取り巻くように予成形ドラム５１に供給されて歯付きローラ５３との係合領域に導入される。ここで、帆布２０は双方の凸部５５及び歯部５４の協働作用により凹部２０Ａと凸部２０Ｂが交互に形成されたコルゲート状に予成形される。
【００２８】
図５に示すように、予成形ドラム５１の外周の一部にはスチールバンド５７が適当な押圧力で予成形ドラム５１の周速度と同じ速度で走行させられる。予成形ドラム５１とスチールバンド５７との間には表面歯ゴムシート１６’、接着ゴムシート１７’が重ねられて、歯ゴムシート１１’として供給される。また、予成形後の帆布２０も、予成形ドラム５１の外周に取り巻いた状態で、スチールバンド５７の下側まで供給される。
【００２９】
予成形ドラム５１とスチールバンド５７との間において、歯ゴムシート１１’は、予成形後の帆布２０の上に積層されて一体化され、帆布２０に歯ゴムシート１１’が接合された予成形ジャケット５０が得られる。なお、表面歯ゴムシート１６’、接着ゴムシート１７’それぞれは、加硫成型後歯付きベルト１０において、表面歯ゴム層１６、接着ゴム層１７に成る。表面歯ゴムシート１６’には短繊維４０がランダムに配向されて混入されると共に、接着ゴムシート１７’には短繊維４１が周方向に沿って配向されている。
【００３０】
上記スチールバンド５７の押圧により、予成形ジャケット５０において、ゴムシート１６’、１７’は、帆布２０の凹凸に沿って変形し、凹部２０Ａ内部において相対的に厚く、凸部２０Ｂ上において相対的に薄くなる。これにより、予成形ジャケット５０には歯部１４’と歯底部１５’とが交互に形成されている。
【００３１】
また、歯表面ゴムシート１６’は、歯部１４’の中央部において、帆布２０の形状に沿うように、ドラムの内側に凹んで凹部１６Ａを形成する。そして、その凹部１６Ａの内部には、接着ゴムシート１７’が、ドラムの周方向に対して内側に傾けられるように変形して、凹部内部に充填される。したがって、接着ゴムシート１７’の内部に混入された多数の短繊維４１は、その傾きに合わせて周方向に対して内側に傾いて配向され、凹部１６Ａ内部の先端部近傍においては周方向に対して略垂直（ベルトの厚さ方向）に配向される。
【００３２】
予成形ジャケット５０は所定長さに順次切断された後、図６に示すように、帆布２０側が内側を向くように円筒状の歯付きモールド６０の外周に巻きつけられる。歯付きモールド６０は、その外周面に歯溝６１が、周方向に等間隔で複数並べられて歯形に形成される。予成形ジャケット５０は、歯付きモールド６０の歯形に沿うように予成形されている。したがって、予成形ジャケット５０は、歯付きモールド６０に巻き付けられるとき、その歯部１４’が歯溝６１内に配置されると共に、歯底部１５’が歯溝６１間の凸部６２の上に配置される。なお、歯部１４’の体積は、ベルト成型に使用される部分の歯溝６１内部の体積より大きく、歯部１４’は歯溝６１内部から外周側に溢れ出ている。
【００３３】
続いて、予成形ジャケット５０（すなわち、接着ゴムシート１７’）の上に心線３０が、隣接する心線３０同士が所定の隙間を置くように、スパイラル状に周方向に沿って巻き付けられる。次に、心線３０の上にさらに、加硫成型後背ゴム層１２と成る背ゴムシート１２’が巻き付けられる。
【００３４】
これらのゴムシート等が取り付けられた歯付きモールド６０は、加硫釜（図示せず）内に収容される。加硫釜内は、例えば蒸気により所定温度に加熱した状態に保たれるとともに、加硫釜内に設けられた加硫バッグ等によってモールド６０の外周側から内周側に向けて圧力が付勢される。上記蒸気加熱によりゴムシート１１’、１２’は流動性を増し、また、帆布２０、ゴムシート１１’、１２’及び心線３０は加圧により内側に押圧される。したがって、帆布３０は、歯付きモールド６０の外周形状に一致した形状に成形されると共に、歯ゴムシート１１’もその帆布３０に沿うように内側に流入される。
【００３５】
ここで、予成形ジャケット５０における、各歯部１４’の体積は、各歯溝６１内部の体積より大きく、接着ゴムシート１７’は歯溝６１内から溢れている。したがって、心線３０が加圧により内側に移動すると、接着ゴムシート１７’の一部は、歯溝６１内に入ることができず、隣接する心線３０の間に形成された隙間から、心線３０に対して相対的に外側に向けて流れ出ることとなる。この流れ出た接着ゴムシート１７’の一部は、図７に示すように、はみ出し部１８を形成することとなる。
【００３６】
なお、上述したように、歯部１４’における接着ゴムシート１７’は、歯底部１５’における接着ゴムシート１７’より厚い。したがって、心線３０の外側に向けて流れ出す接着ゴムシート１７’の量は、歯部１４’において相対的に多くなると共に、歯底部に１５’においては相対的に少なくなる。したがって、はみ出し部１８の厚さＬは、歯部１４’において相対的に大きくなる一方、歯底部１５’において相対的に小さくなる。
【００３７】
また、接着ゴムシート１７’が相対的に外側に流れ出るとき、短繊維４１も外側に流れ出され、接着ゴムシート１７’の流れに合わせて、その短繊維４１の長手方向がその流れ出る方向に向けられる。したがって、接着ゴムシート１７’において、すでにベルトの厚さ方向に配向されていた凹部１６Ａ先端部付近の短繊維４１以外の短繊維４１も、この流入時にゴムシート１７’のベルトの厚さ方向に配向させられる。
【００３８】
加圧加熱が進むと、ゴムシート１６’、１７’、１２’は、加硫させられ、表面歯ゴムシート１６’および背ゴムシート１２’は、接着ゴムシート１７’を介して加硫接着させられる。これと共に、表面歯ゴムシート１６’が帆布２０に加硫接着され、これにより加硫成型されたベルトスラブ１０’が得られる。ベルトスラブ１０’は、歯付きドラム６０から取り外され研磨後裁断されることにより、歯付きベルト１０（図１参照）が得られる。
【００３９】
以上のように、本実施形態においては、歯付きベルト１０において、心線３０が相対的に剛性の高い接着ゴム層１７によって取り囲まれている。したがって、歯付きベルトの歯元部の強度が向上し、歯付きベルトの歯欠け等による破断は有効に防止される。また、相対的に剛性の高い接着ゴム層１７は、歯部１４においては厚肉に、歯底部１５においては薄肉に形成され、歯底部１５の柔軟性が相対的に良好になる。したがって、ベルトはプーリに装着されるとき屈曲されて装着され、それに伴いベルトの歯底部１５が大きく曲げられるが、その曲げられたことによって、歯底部１５にクラック等が生じることはない。
【００４０】
また、接着ゴム層の短繊維が配向するベルトの厚さ方向は、ベルト回転時、ベルトの歯元部に作用する負荷方向と同一であるので、それによりベルトの耐久性が向上する。さらに、背ゴム層には短繊維が混入されていないので、背ゴムからのクラックは生じにくい。さらには、本実施形態では、高モジュラスの接着ゴム層で、心線が取り巻かれているので、アンカー効果により接着ゴム層と心線との接着強度を高めることができる。一方、表面歯ゴム層のモジュラスは、相対的に低いので、歯表面でのクラックの発生、及びプーリとの噛み合い時における騒音の発生も防止される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る一実施形態に係る歯付きベルトの側面図である。
【図２】図１におけるII−II線上に沿う横断面図である。
【図３】図１におけるIII−III線上に沿う横断面図である。
【図４】帆布が予成形される様子を示す縦断面図である。
【図５】予成形された帆布に歯ゴムシートが接合される様子を示す縦断面図である。
【図６】歯付きモールドに予成形ジャケット、心線、背ゴムシートが取り付けられたときの様子を示す縦断面図である。
【図７】加硫成型後の歯付きモールドの様子を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  歯付きベルト
１１  歯ゴム層
１２  背ゴム層
１４  歯部
１５  歯底部
１６  表面歯ゴム層
１７  接着ゴム層
１８  はみ出し部
２０  帆布（ジャケット）
３０  心線
４０、４１  短繊維
５０  予成形ジャケット
１１’  歯ゴムシート
１２’  背ゴムシート
１６’  表面歯ゴムシート
１７’  接着ゴムシート
【図１】
0004990109.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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