(57)【要約】エラストマー本体内に埋設された抗張部材を有する抗張部材層と、本体から突き出た複数の規則的間隔の横方向の歯を備えた歯面と、歯面を覆うジャケットと、ジャケットと抗張部材層との間でベルト内に保持され、ジャケットの略輪郭に沿った一方向帆布層とを備える同期ベルト。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマー本体内に埋設された抗張部材を有する抗張部材層と、
前記本体から突き出た複数の規則的間隔の横方向の歯を有する歯面と、
前記歯面を覆うジャケットと、
前記ジャケットと前記抗張部材層との間でベルト内に保持され、前記ジャケットの略輪郭に沿った一方向帆布層と
を備える同期ベルト。
【請求項２】
前記ジャケットと前記一方向帆布層との間に存在するエラストマー材料のクッション層をさらに備える請求項１に記載の同期ベルト。
【請求項３】
前記一方向帆布層が炭素繊維の一方向フィラメントを備える請求項２に記載の同期ベルト。
【請求項４】
前記一方向帆布が接着剤組成物で処理されている請求項１に記載の同期ベルト。
【請求項５】
前記接着剤組成物がプライマー材料、高分子電解質、及び硬化剤を備える請求項４に記載の同期ベルト。
【請求項６】
エラストマー本体内に埋設された抗張部材を有する抗張部材層と、
前記本体から突き出た複数の規則的間隔の横方向の歯を有する歯面と、
前記歯面を覆うジャケットと、
前記ジャケットと前記抗張部材層との間でベルト内に保持され、前記ジャケットの略輪郭に沿い、前記ベルトの略長手方向に配向された前記炭素繊維を有する一方向炭素繊維を有する帆布と
を備える同期ベルト。
【請求項７】
同期ベルトの製造方法であって、
前記ベルトに対する所望の歯のプロファイルに合う溝を有する溝付きモールドに適合するようにジャケットを予成型すること、
前記予成型されたジャケットの形状に適合するように一方向帆布を予成型すること、
前記予成型されたジャケット及び一方向帆布を前記モールドに付与すること、
前記ジャケット及び一方向帆布の上の前記モールドの周囲に抗張心線を螺旋状に巻くこと、
前記モールドの周囲の前記抗張心線の上にゴム層を付与すること、
熱と圧力とを加えて前記ジャケット、帆布、心線、及びゴム層をベルトスリーブに形成及び硬化すること、
前記ベルトスリーブを切断して所定の幅の個々のベルトを形成すること
を備える同期ベルトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概略的に同期ベルト構造物に関し、より詳しくは、内部に埋設された一方向帆布の層を備えて歯部を強化した同期ベルトに関する。
【０００２】
歯付きベルト、タイミングベルト、及びポジティブドライブベルトとも呼ばれる同期ベルトは、機械的な動力伝達及び同期に広く用いられる。例えば、それらは、自動車バルブタイミングシステム、事務機器、自転車及びオートバイの駆動装置、及び多くの他の用途に用いられる。かかる多くの用途において、ベルトの負荷容量を改善すること又は要求されるベルト幅を縮小すること又はその両方が好都合である。負荷容量における一つの要素は歯の剛性である。この技術分野は歯部の剛性を増大させるための多くのアプローチを開示している。
【０００３】
従来のベルトデザインアプローチの一部は、例えば短繊維又は特定の充填剤を配合することによる、負荷下で歯の剛性を増大させる高モジュラスゴム配合物を選択することを含んでいる。このアプローチは、歯部において生じることがありそして最終的にはベルトからの歯の剪断に至ることがある高い歪又は応力の集中によって制限されることがある。
【０００４】
米国特許第４，６３２，６６５号明細書は、ゴムのクッション層によって通常の外側の歯を覆う帆布から分離された帆布補強の層を各歯の本体に備えたベルトを開示している。両方の帆布が全ベルトの周囲に延伸しており、このようにして、両方の帆布はランド領域において心線を支持して、ピッチラインの位置に寄与する。開示された帆布は両方とも、好ましくは、ナイロン６−６の平衡構成帆布であり、好ましくは、たて糸とよこ糸がそれぞれベルトの長手方向軸に対して３０度と６０度との間の角度をなすようにバイアスカットされている。このアプローチに伴う一つの困難は、ランド領域に存在する両方の帆布層がベルトのピッチラインに影響を与え、このことが帆布の性質に実際的な制限を課しているということである。ベルトの製造において、帆布及びクッションゴムの２つの層がモールド内に配置され、抗張部材及び追加のゴムが適用される前に歯の全体的な形に予成型される。これがいわゆる「予成型」法である。
【０００５】
必要とされるのは、材料の選択に関する高い柔軟性及び高いベルト性能の潜在力を与える方法及びベルト設計である。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は強化された歯部を備えたタイミングベルトを提供する系及び方法に関する。本発明に係る強化された歯部によって、歯の荷重の抗張心線への移動が改善されて、負荷容量又はベルト強度の増大、又は歯の剪断破損の傾向の低減、又はタイミングエラー又はバックラッシュの低減がもたらされ、又はベルトはより幅狭く又は小さく作られてなおも同じ荷重を支持することができる。ピッチライン又は心線位置への影響は最小化されることができる。
【０００７】
本発明は、エラストマー本体内に埋設された抗張部材を有する抗張部材層と、本体から突き出た複数の規則的間隔の横方向の歯を有する歯面と、歯面を覆うジャケットとを備えた同期ベルトであって、一方向帆布である少なくとも１つの強化性帆布層が抗張部材とジャケットとの間に位置され、歯部内で概してベルトの長手方向に配向された一方向繊維を備え、歯の略輪郭又は形状に沿って、ベルトの全周囲にわたって伸びた、同期ベルトに関する。一方向帆布層は炭素繊維から成っていてもよい。その厚さは同様の強度の織布に対して要求されるよりはるかに少なくてもよく、このことはベルトのピッチラインの最小の移動をもたらす。強化性帆布層はベルトの長手方向の一方向に配向された炭素繊維を有していてもよく、ベルトの横方向に織られた他の繊維を有していてもよい。１層より多い層の強化性帆布がベルトに存在していてもよい。
【０００８】
以上は、後述する本発明の詳細の記述をよりよく理解するために、本発明の特徴と技術的利点を広く説明したものである。本発明のさらなる特徴と利点は以下に記載され、これは、本発明の特許請求の範囲の主題を形成する。開示された概念と特定の実施形態は、本発明の同じ目的を達成するために他の構造を設計し又は修正するための基礎として容易に使用され得ることが当業者により理解されるべきである。また、そのような均等な構造が添付された特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱するものではないことが当業者によって理解されるべきである。構成及び操作方法の両方についての本発明の特徴であると考えられる新しい特徴は、さらなる目的及び利点とともに、添付の図面とともに考慮されれば以下の記載からよりよく理解されよう。しかし、各図面は図示と記載だけの目的で提供されるものであり、本発明の範囲の定義として意図されるものでないことは、明確に理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
この明細書に組み込まれその一部を構成し、同様の数字が同様の部分を示す添付図面は、本発明の実施形態を示し、説明とともに本発明の原理を説明するために用いられる。図において、
【００１０】
【図１】本発明の実施形態の部分的に破断した斜視図である。
【００１１】
【図２】本発明に有用な一方向帆布である。
【００１２】
【図３】本発明に有用な積層された一方向帆布である。
【００１３】
【図４】本発明に有用な一方向炭素繊維を有する帆布である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は本発明の実施形態を示す。図１において、同期ベルト１０は抗張心線１３の層の一方の側に配置された歯ゴム１２を有する歯１１を含む。ベルトの他方の側（歯側の反対側）は背ゴム配合物を有する背側１４である。歯面すなわちプロファイルは歯先１５、歯側部１６、歯基部１７及びランド領域１８を含む。歯、背側、及び心線１３が埋設されていてもよい抗張部材層のゴムは、相互に異なっていてもよく、同様であるか若しくは同一であってもよい。歯１１は歯ジャケット１９で被覆され、このジャケットは帆布及び１以上の種々の処理剤を含んでいてもよい。本発明の実施形態によれば、歯１１は、一方向フィラメントの埋設層、すなわち、一方向帆布２０を含むことによって強化される。帆布２０は、例えば、歯ゴム、心線又はジャケットによる浸透又はそれらへの接着を促進し、又は取扱いを容易にするために、種々の処理剤を含んでいてもよい。一方向帆布２０はクッションゴム２１又は他のエラストマー材料の層によってジャケット１９から分離されていてもよく、これらは歯ゴム１２と同一若しくは同様であるか又は異なっていてもよい。クッションゴム層２１は厚さが変化し、例えばランド領域１８では非常に薄く、歯先１５あるいは歯側部１６の近傍では厚くてもよい。一方向帆布とクッション層は概して歯の輪郭すなわちプロファイルに沿う。
【００１５】
図２は多くの整列したフィラメント２２を有する一方向帆布２０を示し、フィラメントは横方向の縫合、結合あるいは糸２４により、取扱い目的のために一緒に保持されていてもよい。一方向帆布を用いる利点は、最小厚さの材料で所望の方向における強度を最大化することを含み、これはひいては最大の可撓性を保持する。帆布は、例えば、炭素繊維、アラミド、ガラス、ポリベンゾビスオキサゾール（「ＰＢＯ」）、ポリエステルなどのような、高い強度と可撓性を提供する任意の適切な繊維タイプであってもよい。好ましくは、一方向繊維はガラス又はアラミドであり、最も好ましくは炭素繊維である。結合又は糸は、例えば、ホットメルト材料の細いストリップなどのような、熱可塑性バインダーであってもよい。
【００１６】
一方向帆布は、典型的には製造者によって、仕上げ剤、サイズ剤あるいはバインダーにより処理されていてもよい。好ましくは、少量の仕上げ剤又はサイズ剤が付与されて、歯ゴム材料との適合性、又は用いられる場合の後続の接着剤処理との適合性を高める。商業的に入手可能な炭素繊維帆布は、構造的複合物に用いるためにエポキシ、ビニルエステル、又はポリエステル樹脂と適合するようにサイズ剤で処理されてもよい。しばしば同じサイズ剤が繊維、又はそのサイズ剤と、歯ゴムとの間の適合性を高めるために接着剤処理とともに用いられなければならない。接着剤処理は、ラテックス、水系及び／又は溶媒系のゴム処理を含むエラストマー材料を含んでもよい。接着剤処理は硬化剤を含んでもよく、あるいは架橋材料若しくは熱硬化性材料でもよい。例として、レゾシノール・ホルムアルデヒド・ラテックス接着剤（「ＲＦＬ」）、官能化ポリブタジエン、プライマー、及びオーバーコート／セメントを挙げることができる。ＲＦＬのラテックスは、これらに限定されるものではないが、ニトリル・ブタジエン（「ＮＢＲ」）、水素化ＮＢＲ（「ＨＮＢＲ」）、エチレンエラストマー、例えば、ＥＰＭ及びＥＰＤＭ、ＣＳＭ、及びＶＰＳＢＲ等を含んでもよい。プライマー及びオーバーコートのタイプとして、イソシアネート、エポキシ、ウレタン、ＣＳＭなどを挙げることができる。帆布の処理は噴霧、ブラッシング、ロール又はナイフ塗布、あるいは浸漬法により行われてもよい。炭素帆布表面へ帯電された極性又は非極性の官能基を導入する他の方法（例えば、化学蒸着法、プラズマ処理、及び表面活性化）も適用可能である。
【００１７】
接着剤材料は、ゴム又は他のエラストマー組成物への接着を与えるために生の（処理されていない）帆布へ付与されてもよい。一方向炭素繊維帆布を用いてなされた実験室での接着研究は、ＨＮＢＲゴムに対してＣｉｌｂｏｎｄ（登録商標）８１オーバーコートを有するＨＮＢＲ ＲＦＬの良好な接着を示した。一方向帆布は、最大の一方向強化を与えることに加えて、接着剤又は歯材料のより容易な浸透及びより良好な機械的及び／又は化学的結合のための繊維の最大露出表面積を提供する。
【００１８】
適切な接着剤処理は、ゴム適用における炭素繊維抗張心線に対して用いられる処理、例えば、ゴムセメント、ポリウレア又はポリウレタン、ＲＦＬ又は他のラテックス型処理などを含んでもよい。構造的複合物産業に対して意図される市販のバインダーが充填された帆布は、結果として生じる取扱い剛性、歯ゴムとの適合性の欠如、及び処理由来の起こりうる強度損失のため、一般にこの適用には好ましくない。
【００１９】
好ましい処理は同時係属の米国特許出願第１５／３４８，７１２号に開示されており、これは参照することにより、その全体が本明細書に組み込まれる。この出願は、熱硬化性ポリマーマトリックスへの結合のために強化繊維を処理する水性接着剤組成物を開示している。接着剤組成物は、溶媒又は分散媒としての水と、ポリマーマトリックスと共硬化性の高分子電解質と、繊維と適合性がありかつ高分子電解質と共硬化性であるプライマー材料と、及び場合により高分子電解質及びポリマーマトリックスと適合性のゴム硬化剤とを含む。
【００２０】
適切な高分子電解質の例は、マレイン化ポリブタジエン又はスチレン−ブタジエンコポリマー、スルホン化ポリスチレン又はポリブタジエン又はスチレン−ブタジエンコポリマー、マレイン化エチレン−α−オレフィン−エラストマー等を含む。本明細書中で「マレイン化」とは、ポリマーがマレイン酸でグラフト化（すなわち、「マレイン酸グラフト化」）され（又は無水マレイン酸でグラフト化され、次いで二酸に加水分解され）次いで塩基、例えば、ＮａＯＨ、ＮＨ４ＯＨ、ＫＯＨ等で中和されることを意味する。本明細書中で「カルボキシル化」とは、ポリマーがカルボン酸でグラフト化され、次いで中和されることを意味する。同様に、本明細書中で「スルホン化」とは、ポリマーがスルホン酸でグラフト化され、次いで少なくとも部分的に中和されることを意味する。このように、アニオン性の有機酸基は、例えば、亜鉛、ナトリウム、アルミニウム、カルシウム、銅、鉄、マグネシウム、カリウム、リチウムなどを含む、アルカリ、アルカリ土類又は遷移金属カチオンで中和されてもよい。使用されてもよい他のイオン性基として、チオグリコレート又はホスホネート、及び、例えば、第四アンモニウム基を含む、カチオノマーを挙げることができる。「グラフト化」は、ポリマーに官能基を結合させるグラフト化反応によって、又は、官能性モノマーとの共重合によって達成されてもよい。好ましい高分子電解質は水溶性であるか、又は約３０重量％までのレベルで少なくとも易水分散性である。「マレエート」（ＭＡ）含有量は重量基準で１〜３０％の範囲であってもよく、１鎖当たりのＭＡ基の数は１鎖当たり１〜２０基であってもよい。１鎖当たり約１５モル％未満のイオン性基を有する高分子電解質は「アイオノマー」として分類されることが多い。本明細書中で、高分子電解質はアイオノマーを含むと理解される。好ましい高分子電解質は１鎖当たり１〜１５モル％のイオン性基、又は５モル％〜１５モル％のイオン性基を有していてもよい。マレイン化ポリマーの分子量は、好ましくは、３０００〜６０００Ｍｎであってもよく、それは１０〜３５重量％、好ましくは、約２８重量％の含有量でビニル基を含んでもよい。水性接着剤配合物中のマレイン化ポリマー材料の固形分は２０〜４０重量％でもよく、接着剤配合物はｐＨ４．０〜１２．０、好ましくは、約８．０〜約９．０、及び室温での粘度約１０００ｃｐｓ未満を有してもよい。マレイン化ポリマーは界面活性剤を用いて又は用いないでブレンドされた状態になって分散液の安定性を高めることができ、分散液は一般的に大きさが５００ｎｍ未満である固体粒子を有してもよい。かかる場合に、水性高分子電解質配合物はイオン性ラテックス（又はアイオノマー性ラテックス）であると考えられる。
【００２１】
プライマー材料は、繊維表面に対する公知の親和性と高分子電解質との反応性とを有する化学製品又は化学製品の混合物である。例えば、水溶性であるエポキシプライマー材料は、繊維表面のサイズ剤又は仕上げ剤として、炭素繊維、ガラス繊維などと共に用いるのに通常好ましい。このようなエポキシプライマー材料は、主に、エポキシ型樹脂、例えば、グリシジルアミン型、ノボラック、クレゾールノボラック、ビスフェノールＡ、Ｆ、及びＳ、臭素化ビスフェノールＡ、ウレタン官能化ビスフェノールＡ型樹脂などから製造され又はそれらを基材として調製されることができる。他のプライマー材料の例として、水溶性又は水分散性のポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリアミド（例えば、ナイロン分散体）、ポリエチレン、シラン、ポリプロピレン、アクリル酸ビニルコポリマーなどを挙げることができる。プライマー材料は、繊維表面との親和性を促進し又は水中分散を補助する基でさらに官能化されてもよい。
【００２２】
本発明の実施形態において、プライマー材料はアニオン及びカチオン界面活性剤、１２０℃未満のガラス転移を有するポリマー又はモノマーを含むことができ、固形分＜６０％、粘度＜５０００ｃｐｓ、及びｐＨ２〜１２を有してもよい。アニオン系プライマー材料はその分子構造中に、例えば、スルフェート、スルホネート、ホスフェート、カルボキシレートなどの基を有してもよい。カチオン系プライマー材料は第一、第二、又は第三アミン、及び第四アンモニウム基に基づくものを含んでもよい。
【００２３】
硬化剤は熱硬化性ポリマーマトリックス中のポリマー分子間に架橋を形成するか又は形成を促進する反応性材料を意味する。接着剤組成物の架橋は、反応性中間体の生成を開始させることができる過酸化物硬化、硫黄硬化、熱又は光照射プロセス及び系によって実現されることができ、反応性中間体は、接着剤組成物の重合と、熱硬化性マトリックスへの架橋とを生じさせることができるラジカル、ラジカルカチオン／アニオンを含んでもよく、熱硬化性マトリクスは、例えば、ゴム又は他のエラストマー若しくはポリマーであってもよい。硬化剤は硫黄、硫黄促進剤、過酸化物、酸化亜鉛、ビスマレイミド、ジアミン、イソシアネートなどであってもよい。
【００２４】
１つの好ましい実施形態において、接着剤は、水と、プライマーとしてのエポキシ樹脂（好ましくは、エポキシ水性分散液又は水溶液）と、高分子電解質としてのマレイン化ポリブタジエン誘導体と、及び過酸化物硬化剤などの硬化剤とを含む水性接着剤組成物である。
【００２５】
一方向帆布は、ゴム材料、例えば、クッション材料２１などと積層されてもよい。図３は、歯１１の一般的な形状に予成型され、ゴム２１の層を有する帆布２０を含む積層体３０を示す。
【００２６】
図４は、歯に掛け回されて歯の輪郭に沿うことができる強化性帆布（図１の２０）の第２の実施形態を示す。帆布４０は好ましくは、他の繊維４４と共に織られ、好ましくは炭素の一方向繊維４２を含む。他の繊維４４は、アラミド、ガラス、ポリアミド、ポリエステル、アクリル系、綿又は他の適当な繊維又はそれらの組み合わせであってもよい。炭素繊維４２は主に、長手方向において薄層で高い強度又はモジュラスを与えるように選ばれるのに対し、他の繊維４４は、他の機能性、例えば、歯組成物への良好な接着性、又は横方向における所望の物理的特性などを与えるように選ばれてもよい。このように、強化性帆布は、高い強度及び可撓性を与える任意の適切な繊維型、例えば、炭素繊維、アラミド、ガラス、ＰＢＯ、ポリエステルなど、又はそれらの組み合わせである長手方向の一方向繊維を有するハイブリッド帆布であってもよい。好ましくは、一方向繊維はガラス又はアラミド繊維、最も好ましくは炭素繊維を含むか又はそれから成る。好ましくは、長手方向の一方向繊維４２の面積重量は全ての他の繊維４４のそれより大きい。
【００２７】
適切な一方向炭素帆布の例として、東レ株式会社、へクセル社、東邦テナックス、三菱レイヨン株式会社、及びフォルモサ・プラスチックスなどの一次生産者からの（又はそれらからの炭素繊維を基材とする）一方向炭素帆布を挙げることができる。使用される繊維は直径４〜１５ミクロンの範囲であってもよく、トウサイズ３ｋ〜４８ｋの範囲であってもよい。一方向帆布は、約４０〜１２００ｇ／ｍ２の範囲の面積重量及び１ｃｍ〜１ｍ又はそれ以上の範囲の幅を有していてもよい。好ましい幅は使用されるベルト二次加工成形用具の幅である。代わりに、狭い幅のテープが螺旋巻きされて成形用具の幅の層を形成してもよい。一方向帆布の厚さは約０．０５ｍｍ〜約０．４ｍｍの範囲であってもよい。適切な帆布は構造的複合物の市場で広く入手可能であるが、動力伝達ベルトの市場では利用されていなかったか又は最適化されていなかった。
【００２８】
本明細書中で「ゴム」と呼ばれる、種々のゴム層に用いられるエラストマー配合物又はコンパウンドは、例えば、ニトリルエラストマー、ポリクロロプレン、天然ゴム、ジエンゴム、ポリウレタン、アクリル系エラストマー、エチレン−α−オレフィンエラストマー等を含む、任意の公知のエラストマーであって、液状エラストマーを含み、いずれもが架橋されるか又は加硫される（熱硬化される）ことができるエラストマーを基材としてもよく、熱可塑性エラストマーが用いられてもよい。好ましいエラストマーとして、ＨＮＢＲ、ポリウレタン、及びエチレン−α−オレフィンエラストマーを挙げることができる。
【００２９】
ジャケットは、例えば、ナイロン、ポリエステル、アクリル、天然繊維、レイヨン、アラミド、又はそれらの組み合わせの織布、メリヤス生地又は不織布を含む、ベルトに使用される任意の公知の帆布を用いてもよい。帆布はストレッチ生地、又はバイアスカット織布であってもよい。ジャケットは、上述したゴムセメント、ＲＦＬなどのような、この技術分野で公知の処理剤１種以上を含んでもよい。
【００３０】
抗張部材すなわち心線は、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド、ＰＢＯ、ポリエステル、ナイロン、スチール、又はそれらのハイブリッドなどを含む、ベルトに使用される任意の公知の抗張心線材料からなるものであってもよい。心線は所定の心線間隔を有して螺旋状に巻回つまり巻き付けられてもよい。２本の心線が並べて用いられ、例えば、Ｓ撚り心線及びＺ撚り心線などであってもよい。
【００３１】
本発明に係るベルトは予成型法によって最良に製造されることができる。ジャケットは溝付きのマンドレル又はモールドに付与されてもよく、ジャケットは同期ベルトの所望の歯のプロファイルに合うように設計された溝の概略の輪郭に沿う。ジャケットは分離したマンドレル又はモールドのかかる輪郭の形状に予成型された後に溝付きのマンドレル又はモールド上に配置されてもよく、あるいはジャケットの予成型は溝付きのマンドレル又はモールドそれ自体においてなされてもよい。ジャケットは、ジャケットをマンドレルに付与する前又は付与した後、円筒管の中で接合されてもよい。一方向帆布は同様に、ジャケット輪郭に沿ってマンドレル又はモールドの周囲に適合するように予成型されてもよい。端部は、ランド領域におけるベルト厚さに影響を与えないよう、好ましくは歯領域において、オーバーラップされるか又は突合せ継ぎされてもよい。予成型は、マンドレルの周囲に螺旋状に抗張心線を付与する前に歯ゴムで残りの歯の空洞を充填することを含んでもよく、背ゴムは最後に付与される。代わりに、心線が付与された後に歯ゴムの層が続いてもよく、この場合にゴムは部分的フロースルー成形法により成形の間に心線を通るよう強制される。
【００３２】
ベルト製造の予成型法の例は米国特許第３，２５０，６５３号、第３，９７３，８９４号、第４，２３５，１１９号、第６，４０６，３９７号、及び第９，３５３，８２７号明細書に記載されている。予成型法は、フロースルー法によって成形されることができない伸縮性が限定された又は伸縮性のないジャケットに対してとりわけ有用である。とはいえ、この場合には、抗張部材及び他の層が付与される前に、掛けられた一方向帆布が予成型されたジャケットの歯空洞内に配置されることを可能にすることにおいて有利である。このように、ジャケット及び一方向帆布は予成型され及び／又は別々の段階においてモールドに付与されてもよく、それらは一緒に積層されて予成型されてもよく、及び／又は積層体として一緒にモールドに付与されてもよい。
【００３３】
結局、材料はマンドレル又はモールドに付与され、それらは熱及び圧力を加えることによって硬化されてジャケット、一方向帆布、心線、及びゴムをベルトスリーブに形成及び硬化することができる。次いで、ベルトスリーブはモールドから取り出され、場合により所望の厚さまで磨砕され、所定幅の個々のベルトに切断されてもよい。
【００３４】
この設計は、ベルトの疲れ寿命を改善し、ベルトの極限強さを改善し、そしてそうすることによって、ベルト設計者が、既存の設計に対してなおも同等の性能を達成しながら要求されるベルト幅を低減することを可能にすることを意図している。この設計は歯−心線の保全性、荷重−移動相互作用を改善すると考えられる。予成型された一方向のフィラメント層は、歯から心線への荷重移動の間に「柔軟なブリッジ」として作用することができる。このように「歯部剪断」破損の発生が低減され得る。歯部−剛性設計範囲は、所定のポリマー又はエラストマー歯組成物に対して、すなわち他の設計要素が同じであれば、広げられてもよい。ベルト設計者は、一方向層を含めることによってより高い強度のベルトを設計することができ、又は代わりに、強度又は耐久性を犠牲にすることなくベルト幅又は他の寸法を低減することができる。ベルト伝動系において、この設計の柔軟性は、設計者が、好ましくは低減されたベルト幅で、系の最大ベルト張力、最大ベルト有効張力、及び最大テンショナースパン張力における低減を達成することを可能にする。実験において、他の系のモディフィケーション、例えば、種々のベルトのガイド及びテンショナーなどは、このような所望の系の結果を達成することができなかった。
【００３５】
本発明の一例として、２つの歯付きベルトを作製したが、１つは本発明の歯部強化を有しておらず、１つは一方向の炭素繊維フィラメント帆布層を有していた。一方向炭素繊維帆布は重量約５１ｇ／ｍ２（１．５オンス／ヤード２）を有していた。一方向材料は、上記のように高分子電解質、エポキシ、及び硬化剤を含む接着剤処理によって処理された。歯付きベルトは、処理されたナイロン歯布、撚り合わされた抗張心線、及びＨＮＢＲゴムを基材とする本体エラストマーを含んでいた。各ベルトの部分は、歯が引張試験機において剪断力下に置かれそして歯がベルトから裂けるまで引っ張られる歯部剪断試験に付された。試験の間の最大荷重は歯部剪断力として記録される。一方向帆布層が付加されていない対照ベルトは歯部剪断力１４４Ｎ／ｍｍ幅を示したが、一方向帆布で強化された本発明のベルトは歯部剪断力２０６Ｎ／ｍｍ幅を示した。このように、本発明のベルトは対照のベルトより４３％の増加の歯部剪断力を示した。
【００３６】
本発明及びその利点が詳細に述べられてきたが、添付の特許請求の範囲によって定められる発明の範囲から逸脱することなく本発明において種々の変化、置換、及び変更がなされ得ることを理解されたい。さらに、本発明の適用の範囲は、明細書に記載されたプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法、及び段階の特定の実施形態に限定されることを意図するものではない。当業者であれば本発明の開示から容易に理解できるように、本明細書に記載された対応する実施形態と実質的に同じ機能を果たす又は実質的に同じ結果を達成する既存の又は後発のプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法又は段階が本発明に従って使用されることができる。従って、添付の特許請求の範囲は、その範囲内に、かかるプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法又は段階を含むことを意図するものである。本明細書に開示された発明は、本明細書に具体的には開示されていない任意の要素の非存在下で適切に実施されることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2020517877.tif 000008