JP2005054851A - 動力伝動用ベルト及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】クラックの発生を防止し、ベルト寿命の向上を図るのに加えて、ベルトピッチラインを安定させ、異音の減少、ベルト寿命のアップを図る。
【解決手段】円筒状の成形金型１１（内金型）に、圧縮ゴム層２となる材料を巻き付ける。それから、その外側にフラットなゴムスリーブを被せて、半加硫処理をする。この半加硫処理は、通常の加硫成形よりも、加硫温度を低くすると共に、加硫時間を短くすることにより行う。半加硫成形後、半加硫成形品の上面側（ゴム部分）を切削、研削、又は研磨加工することにより、フラットにする。この切削、研削、又は研磨加工を終了した後、前記半加硫成形品の上面側に、芯体層及び伸長ゴム層となる材料を巻き付け、ベルト成形体を製作する。このようにして、成形金型上に形成されたベルト成形体の外側に、コグ形状のゴムスリーブを被せ、通常の加硫処理する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、動力伝動用ベルト及びその製造方法に関するものである。

従来、屈曲性に優れる動力伝動ベルトとして、ベルト下面にコグを有するコグドベルトが知られている。そのようなベルトにおいては、加硫成形時の加熱・加圧により未加硫ゴムをコグ成形用金型のコグ成形溝部に流し込み、コグを成形する方法が一般的である。すなわち、外周面に軸方向に延びかつ周方向に所定のピッチで設けられた多数のコグ成形溝部（圧縮ゴム層のコグ形状に対応）を備えた円筒状のコグ成形用金型の外周面上に、補強帆布（ゴム加工済みの帆布）、短繊維入りゴムシート、接着ゴムシート、芯体コード（接着処理済みのコード）、接着ゴムシート、短繊維入りゴムシート及び補強帆布を順に巻き付けて、ベルト成形体を成形する。それから、その外周に、内周面がフラットなゴムスリーブを被せ、前記ベルト成形体を内側と外側とから加熱・加圧することによって加硫成形する。このとき、コグ成形用金型のコグ成形溝部にてベルト下面側のコグが成形される。なお、ベルト上面側にも、コグを成形する場合には、前記フラットなゴムスリーブに代えて、内周面に軸方向に延びかつ周方向に所定のピッチで設けられた多数のコグ成形溝部（ベルト上面側のコグ形状に対応）が設けられたゴムスリーブを用いることになる。このゴムスリーブのコグ成形溝部にてベルト上面側のコグが成形される。

この加硫成形時に、金型（あるいはゴムスリーブ）のコグ成形溝部内に短繊維入りゴムが流れ込むが、そのような溝部がある部分と溝部がない部分とでゴムの流れが異なったり、また、そのような短繊維入りゴムが流れ込む際に、接着ゴムを巻き込んだりすることで、加硫成形時にゴムの流れが不均一になる。その結果、コグを有する圧縮ゴム層の厚さが、ベルト長手方向において、均一な厚さとならず、コグ部が成形される部位に対応して圧縮ゴム層にへこみ部Ａが形成される。すなわち、図３に示すように、圧縮ゴム層１０１、芯体層１０２及び伸長ゴム層１０３が順に積層され上下にコグ部１００Ａ，１００Ｂを有する動力伝動用ベルト１０４において、圧縮ゴム層１０１と芯体層１０２との界面において、芯体層１０２の下側接着ゴムが圧縮ゴム層１０１内に侵入する、前述したへこみ部Ａが形成される。

このような動力伝動用ベルトを、高負荷・高荷重伝動が要求される大型ＡＴＶ、スクータ、スノーモービル（登録商標）などに用いると、ベルトに作用する剪断力が大きいことから、前記へこみ部Ａを起点として、割れＢ（亀裂）が発生し、早期にベルト寿命となってしまうおそれがある。

ところで、耐屈曲性に優れるとともにコグ谷部からの早期亀裂の発生を防止してベルト走行寿命を向上させる動力伝動用ベルトの製造方法として、１枚の補強布と圧縮ゴム層用シートとの積層物を、歯部と溝部とを交互に配した平坦な金型を設置し、８０℃で加圧することによってコグ部を型付けしたコグパッドを利用するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。つまり、円筒状モールド（金型）に装着した内母型に上記コグパッドを巻き付けてバイアスにジョイントし、更に下側接着ゴム用シート、芯体コード、上側接着ゴムシート及び伸長ゴムシートを順に巻き付けて成形体を作製する。それから、母型を挿入し、加硫ゴム製ジャケットを被せてモールドを加硫缶に設置し、加硫してベルトスリーブを得る。このスリーブをカッターによって切断して、ダブルコグベルトに仕上げる。
特開２００１−３１７５９６号公報（段落番号００２９，００４０，００４１）

この場合には、圧縮ゴム層はあらかじめコグが型付けされているので、加硫時のゴムの流れによる厚さの不均一は生じない。しかしながら、コグパッドは、コグ部が単に型付けされたに過ぎない未加硫ゴムシートとであるため、型付け加工終了後に、円筒状モールドに装着するために、金型より取り外す必要がある。そしてそのように取り外してフリーな状態にすると、不均一に収縮するため、加硫成形での厚さがベルト周方向・ベルト幅方向において大きくばらつく。それにより、ベルトのピッチライン（圧縮ゴム層で支持される芯体コードの位置）が安定しない。

請求項１の発明は、圧縮ゴム層、芯体コードを有する芯体層及び伸長ゴム層が順に積層され、前記圧縮ゴム層にコグ山部とコグ谷部とが交互に配されるコグ部を有する動力伝動用ベルトを、コグ成形用金型を用いて加硫成形により製造する動力伝動用ベルトの製造方法であって、前記コグ成形用金型に、圧縮ゴム層となる材料（例えば、帆布、短繊維入りゴムシート）を巻き付け、その外側に内周面がフラットなゴムスリーブを被せて、前記圧縮ゴム層の加硫がすべて終了するだけの熱量より少ない熱量を加える半加硫成形を行い、その後、その半加硫成形品の上面を、切削、研削又は研磨加工することにより、平滑にすると共に圧縮ゴム層の厚さを一定にし、それから、前記半加硫成形品の上面に、芯体層及び伸長ゴム層となる材料（例えば接着ゴムシート、コード、接着ゴムシート、短繊維入りゴムシート）を巻き付け、その外側にゴムスリーブを被せ、前記加硫成形を実行することを特徴とする。ここで、「コグ成形用金型」とは、外周面に軸方向に延びかつ周方向に所定のピッチで設けられた多数のコグ成形溝部（圧縮ゴム層のコグ形状に対応）を備えた、周知の円筒状の金型をいう。また、ゴムスリーブは、伸長ゴム層にもコグを成形する場合には、フラットなゴムスリーブではなく、内周面に軸方向に延びかつ周方向に所定のピッチで設けられた多数のコグ成形溝部（伸長ゴム層のコグ形状に対応）を備えた、周知のゴムスリーブが用いられる。

このようにすれば、加圧・加熱による圧縮ゴム層の半加硫成形後に、芯体層（下側接着ゴム層）が積層される境界面（圧縮ゴム層の上面）をフラットにしているので、従来割れの起点となっていたへこみ部（Ａ参照）をなくすことができる。しかも、従来より周知の切削、研削又は研磨加工によってフラットにするので、その作業も簡単である。また、コグ成形用金型上で圧縮ゴム層に対応する材料を半加硫し、それから、芯体層及び伸長ゴム層に対応する材料を巻き付けて、加硫成形するようにしているので、前述した特許文献１に記載の製造方法のように、コグパッド（圧縮ゴム層）の主ジョイント部の形状、その主ジョイント部とその外側の下側接着ゴムシートの副ジョイント部との位置などについて、特別に配慮する必要がなくなる。

このようにして成形されたベルトは、割れの起点となる部分がなくなるので、ベルト寿命が延びる。しかも、圧縮ゴム層について半加硫成形を行ってから、芯体層及び伸長ゴム層の成形を行うようにしているので、芯体層が成形されるに基礎となる圧縮ゴム層によって芯体コードがしっかりと支持され、ベルトピッチラインが安定し、異音の減少、ベルト寿命のアップが図れる。

そのような場合には、請求項２に記載のように、前記半加硫成形は、前記加硫成形より加硫温度が低く加硫時間が短くすることで、前記圧縮ゴム層の加硫がすべて終了するだけの熱量より少ない熱量を加えることが望ましい。

このようにすれば、加硫温度に関係する処理蒸気圧や加硫時間を調整することで、圧縮ゴム層の加硫がすべて終了するだけの熱量より少ない熱量を加える半加硫処理を簡単に実現することができる。

請求項３の発明は、圧縮ゴム層、芯体コードを有する芯体層及び伸長ゴム層が順に積層され、前記圧縮ゴム層にコグ山部とコグ谷部とが交互に配されるコグ部を有し、コグ成形用金型を用いて加硫成形により製造される動力伝動用ベルトであって、前記圧縮ゴム層と芯体層との境界面が、切削、研削又は研磨加工によりフラットにされた面で構成されていることを特徴とする。ここで、「切削、研削又は研磨加工によりフラットにされた面で構成されている」とは、圧縮ゴム層が、完成品とされる加硫成形前に半加硫状態とされ、その状態で圧縮ゴム層の上面が切削、研削又は研磨加工によりフラットにされ、そのフラットな面（圧縮ゴム層の上面）が芯体層の下面と加硫接着された境界面となっていることを意味する。つまり、請求項３の動力伝動用ベルトは、請求項１，２の製造方法によって製造されたベルトである。

このようにすれば、加硫成形後の製品（完成品）となった状態で、圧縮ゴム層と芯体層との境界面が、切削、研削又は研磨加工によるフラットな面であり、従来のように割れが生ずる起点となるへこみ部分などがないので、高負荷・高荷重伝動が必要とされる大型ＡＴＶ、スクータ、スノーモービル（登録商標）などに用いても、ベルト寿命が延びる。

この発明は、圧縮ゴム層と芯体層との間の境界面（圧縮ゴム層の上面）に、へこみ部が成形されず、高負荷・高荷重条件での使用時に割れの起点となる部分がなくなるので、ベルト寿命が延びる。また、半加硫成形品である圧縮ゴム層の上面に、芯体層及び伸長ゴム層となる材料を巻き付けて加硫成形するので、ベルトピッチラインが安定し、異音の減少、ベルト寿命のアップを図ることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に沿って説明する。

図１は本発明に係る動力伝動用ベルトを示す図である。

図１に示すように、動力伝動用ベルト１は、下側から、圧縮ゴム層２、芯体層３および伸長ゴム層４が順に積層されてなる。圧縮ゴム層２は、補強帆布層１２と短繊維入りゴム層１３とが積層されてなる。芯体層３は、上側及び下側接着ゴム層３ａ，３ｂの間に螺旋状に配置された芯体コード３ｃが埋設されてなる。圧縮ゴム層２と芯体層３との境界面（圧縮ゴム層２の上面）が、切削、研削又は研磨加工によりフラットにされた面で構成されている。また、伸長ゴム層４は、短繊維入りゴムによって構成される。

ここで、圧縮ゴム層２および伸長ゴム層４のゴム成分としては、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などのゴム材料単独、又はこれらの混合物が用いられる。また、これらのゴムには、短繊維成分として、アラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、綿繊維などからなる短繊維が混合されている。

芯体コード３ｃは、ポリエステル繊維、ＰＥＮ繊維、アラミド繊維、ガラス繊維などのコードからなる。

補強帆布層１２の補強帆布は、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維などを平織り、綾織り等で製織した布またはウーリ布が用いられる。また、いわゆる広角帆布を用いることも可能である。なお、補強帆布は、ＲＦＬ処理した後、接着ゴムをフリクション・コーティングしてなるゴム引き帆布である。

圧縮ゴム層２と伸長ゴム層４には、コグ山部５Ａ，６Ａとコグ谷部５Ｂ，６Ｂとがベルト長手方向において交互に繰り返されてなる上下コグ部５，６が設けられている。

圧縮ゴム層２の上面２ａ（芯体層３との境界面）は、ベルト製造途中において、圧縮ゴム層２が完全な加硫状態にまでは至らない半加硫状態とされ、その状態で上側部分を切削、研削、又は研磨加工によりフラットな面とされたものであるので、最終製品としての動力伝動ベルトにおいてほぼ一様な厚さとなっている。

このようなほぼ一様厚さの圧縮ゴム層２の上面２ａ上に、芯体層３が積層されるので、圧縮ゴム層２による芯体コード３ｃの支持従ってピッチラインが安定し、低振動に起因する異音の発生が抑制される。

続いて、本発明に係る動力伝動用ベルトの製造方法について説明する。

まず、図２に示すように、円筒状のコグ成形用金型１１（内金型）に、圧縮ゴム層２となる材料である補強帆布（補強帆布層１２となるもの）及び短繊維入りゴムシート（短繊維入りゴム層１３となるもの）を順に巻き付ける。

それから、その外側にフラットなゴムスリーブを被せて、周知の加硫缶を用いて、加圧・加熱により半加硫処理をする。この処理後においては、半加硫成形品の上面には、圧縮ゴム層２のコグ山部５Ａに対応してへこみ部Ａ’が形成されることになる。

この半加硫処理は、未加硫ゴムを成形金型のコグ成形溝部（コグ形状に対応する）に流し込むため、また、後加工をしやすくするためのもので、後述する通常の加硫成形よりも、加硫温度を低くすると共に、加硫時間を短くすることにより、前記圧縮ゴム層２の加硫がすべて終了するだけの熱量より少ない熱量を加えることで行う。つまり、この半加硫処理においては、圧縮ゴム層の加硫がすべて終了（完了）するだけの熱量は加えられず、圧縮ゴム層を構成するゴムがコグ成形溝部に流動するだけの熱量にする。

なお、半加硫成形のための加硫時間は、例えば５〜３０分間で、加硫のための処理蒸気圧（外圧）は１〜２ＭＰａ、内圧は０．１〜１ＭＰａとされているが、この範囲において、ベルトを構成するゴムの組成などに応じて好適値が選択決定される。その好適値は、後述するベルト完成品とするための通常の加硫成形との関係で、通常の加硫成形よりも、加硫温度を低くすると共に加硫時間を短くするように設定される。また、加硫温度は、上記実施の形態では特に定めていないが、加硫のための蒸気圧（内圧・外圧）と相関があるので（ボイル・シャルルの法則参照）、内圧・外圧を決定することで、間接的にて決定される。

半加硫成形後、前記半加硫の成形品の上側部分（ゴム部分）を、周知の手段で切削、研削、又は研磨加工することにより、前記へこみ部Ａ’をなくす。これにより、圧縮ゴム層２の厚さ精度及び圧縮ゴム層２の上面２ａの平滑度を高める。ここで、切削、研削、又は研磨加工後に残す圧縮ゴム層の厚さｔ（ｍｍ）は、
ｔ＝（製品総厚）−（ベルト上面から芯体コードの中心までの距離）−０．６
である。例えば製品総厚が１４．６ｍｍで、ベルト上面から芯体コードの中心までの距離が４．８ｍｍであるときには、９．２ｍｍが残す厚さとなる。この場合、半加硫成形後、圧縮ゴム層２の上面２ａ側のゴムを、切削、研削、又は研磨加工により除去するので、その除去量を見込んで、コグ成形用金型１１に巻き付けられる短繊維入りゴムシート（短繊維入りゴム層１３となるもの）としては従来よりゴム量の多いものが用いられる。

この切削、研削、又は研磨加工を終了した後、前記半加硫成形品の上面側に、まず、芯体層となる材料を巻き付ける。すなわち、下側接着ゴムシート（下側接着ゴム層３ｂとなるもの）を巻き付け、その上に芯体コード３ｃを螺旋状に巻き付け、それから、さらに、上側接着ゴムシート（上側接着ゴム層３ａとなるもの）を巻き付ける。それから、伸長ゴム層４となる短繊維入りゴムシートを巻き付けて、ベルト成形体を製作する。

このようにして、成形金型上に形成されたベルト成形体の外側に、内周面にコグ成形溝部を有するゴムスリーブを被せ、周知の加硫缶を用いて、ベルト完成品とするための加硫成形処理を行う。この場合の加硫のための外圧は１〜２ＭＰａ、内圧は０．１〜１ＭＰａとされ、加硫時間は２０〜６０分間である。

これにより、圧縮ゴム層２には、ベルト完成品とするための加硫成形時のゴムの流れにより、圧縮ゴム層２の層厚さが不均一になるということがなくなる。また、厚さ（特に芯体コード下の厚さ）がベルト周方向・幅方向で均一となるため、ベルトピッチラインが安定し、異音の発生が抑制され、ベルト寿命が延びる。

本発明に係る動力伝動用ベルトの説明図である。 本発明に係る動力伝動用ベルトの製造方法の一工程の説明図である。 従来の動力伝動用ベルトの説明図である。

符号の説明

１ 動力伝動用ベルト
２ 圧縮ゴム層
２ａ 上面
３ 芯体層
３ａ，３ｂ 接着ゴム層
３ｃ 芯体コード
４ 伸長ゴム層
５ 上コグ部
６ 下コグ部
１１ コグ成形用金型
１２ 補強帆布層
１３ 短繊維入りゴム層

Claims (3)

1. 圧縮ゴム層、芯体コードを有する芯体層及び伸長ゴム層が順に積層され、前記圧縮ゴム層にコグ山部とコグ谷部とが交互に配されるコグ部を有する動力伝動用ベルトを、コグ成形用金型を用いて加硫成形により製造する動力伝動用ベルトの製造方法であって、
   前記コグ成形用金型に、圧縮ゴム層となる材料を巻き付け、その外側に内周面がフラットなゴムスリーブを被せて、前記圧縮ゴム層の加硫がすべて終了するだけの熱量より少ない熱量を加える半加硫成形を行い、
   その後、その半加硫成形品の上面を、切削、研削又は研磨加工することにより、平滑にすると共に圧縮ゴム層の厚さを一定にし、
   それから、前記半加硫成形品の上面に、芯体層及び伸長ゴム層となる材料を巻き付け、その外側にゴムスリーブを被せ、前記加硫成形を実行することを特徴とする動力伝動用ベルトの製造方法。
2. 前記半加硫成形は、前記加硫成形より加硫温度が低く加硫時間が短くすることで、前記圧縮ゴム層の加硫がすべて終了するだけの熱量より少ない熱量を加えるものである請求項１記載の動力伝動用ベルトの製造方法。
3. 圧縮ゴム層、芯体コードを有する芯体層及び伸長ゴム層が順に積層され、前記圧縮ゴム層にコグ山部とコグ谷部とが交互に配されるコグ部を有し、コグ成形用金型を用いて加硫成形により製造される動力伝動用ベルトであって、
   前記圧縮ゴム層と芯体層との境界面が、切削、研削又は研磨加工によりフラットにされた面で構成されていることを特徴とする動力伝動用ベルト。