JP2005240925A - 動力伝動ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】 雨天走行時にエンジンルーム内に水が入っても、ベルトスリップの発生を抑制し、その効果を経時的に持続させることが可能な伝動ベルトを提供することにある。
【解決手段】 ベルト長手方向に沿って心線３を埋設した接着ゴム層２に隣接してリブを設けた圧縮ゴム層４を配置し、ベルト背面に基布５を積層したＶリブドベルト１であり、圧縮ゴム層４が、ゴム１００質量部に対して、竹繊維６を１０〜３５質量部配合したゴム組成物で構成されてなる。プーリとの接触部を該ゴム組成物で構成することで、注水時において水膜除去効果を呈し、スリップを抑制できる。また走行時における発音抑制効果も高い。
【選択図】 図１

Description

本発明は動力伝動ベルトに係り、詳しくは伝達面に水が付着しても高い伝動力を発揮することができる動力伝動ベルトに関する。

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、注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。

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、圧縮ゴム層に綿、ナイロン、ポリエステル等の短繊維を配合したり、カーボンブラックなどの補強材を増量することによる対処が可能である。

しかし、雨天走行時などにおいてエンジンルーム内に水が入り、ベルトとプーリの間に水が付着した際には、前記ベルトは水膜除去効果が低いためにスリップ率が高く、伝達性能が低下したり、騒音が発生するなどの問題があった。このような注水時におけるスリップ対策としては、タルク等のパウダーを圧縮ゴム層表面に塗布したり、ベルト張力を高めてスリップ率を小さくする試みがなされている。また特定繊維（パラ系アラミド繊維）を配合したゴム組成物で圧縮ゴム層を形成するといった提案もある。（特許文献１参照）
特開平０７−１５１１９１号公報

しかし、パウダー塗布に関しては作業工程増によるコストアップとなるとともに、経時的にベルト表面のパウダーが剥がれ落ちてスリップ抑制効果が低下するといった問題があった。一方、初期にベルト張力を高く設定した場合、ベルトの摩耗や心線の伸び等でベルトの張力が徐々に低下していき、経時的にスリップが起こりやすくなるといった問題が指摘されている。またパラ系アラミド繊維を配合したベルトにあっては吸水性能が低く、水膜除去効果が充分とは言えない。

上記問題に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、本発明を提案するものであり、その目的とするところは、注水時においてもベルトスリップ発生を抑制し、その効果を経時的に持続させることが可能な伝動ベルトを提供することにある。

即ち、本願請求項１記載の発明では、動力伝動ベルトにあって、ベルト長手方向に沿って埋設された心線と、圧縮ゴム層を含む弾性体からなる動力伝動用ベルトにおいて、少なくとも前記圧縮ゴム層表面が、竹繊維を配合したゴム配合物で構成されていることを特徴とする。

本願請求項２記載の発明では、請求項１記載の動力伝動ベルトにあって、前記ゴム配合物は、ゴム１００質量部に対して竹繊維が１０〜３５質量部配合されていることを特徴とする。

本願請求項３記載の発明では、請求項１または２記載の動力伝動ベルトにあって、動力伝動ベルトが、圧縮ゴム層に少なくとも１つのリブ部をもつＶリブドベルトであることを特徴とする。

本願請求項記載の発明によれば、少なくとも圧縮ゴム層側表面を、竹繊維を配合したゴム配合物で構成することで、注水時における伝達性能が高く、またスリップ音の発生を改善したベルトを提供することができた。また竹繊維の配合量を特定量にすることで、注水時においてより高い伝達性能が得られると共に、ベルト物性にも影響を与えない。またＶリブドベルトに適用することで、注水時においても高い摩擦伝動が得られる。

以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。
図１に本発明に係る動力伝動ベルトの一例としてＶリブドベルト１を示す。Ｖリブドベルト１は、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維などを素材とする繊維コードよりなる心線３を接着ゴム層２中に埋設し、その下側に圧縮ゴム層４を有している。この圧縮ゴム層４にはベルト長手方向に伸びる断面略三角形の複数のリブが設けられ、またベルト表面には基布５が積層されている。

本実施形態においては、少なくとも前記リブ部表面９が、竹繊維６を配合したゴム組成物で構成されている。リブ部表面、即ちプーリとの接触部を該ゴム組成物で構成することで、注水時にリブ部表面に水膜が形成され難くなり、走行時のスリップを抑制できる。また補強性についても高い効果がある。

尚、図１は具体的な一実施形態であって、圧縮ゴム層４全体を、竹繊維６を配合したゴム組成物で構成しているが、少なくともリブ部表面が該ゴムで構成されていればよいので、例えば圧縮ゴム層の表面層のみ該ゴム配合物で構成しても良い。

竹繊維は竹由来の天然繊維で、綿と比べて高い公定水分率（約１２〜１３％）を有し、吸放湿性に優れるといった特徴がある。尚、水分率（％）とは、２０℃×６５％ＲＨの条件で自重に対してどれだけ吸湿するかを示す数値であって、繊維そのものが有する吸水性能のキャパシティーを表す指標である。この竹繊維の優れた吸湿性により、該繊維を含有するゴム表面は水膜が形成され難く、一方で竹繊維の高い放湿性により、吸水された水のリリースが早く、吸湿性能を持続できるといった効果がある。また竹繊維は繊維径が１０〜３０μｍ、繊維長が１〜６ｍｍのものが好ましく用いられる。尚、繊維束の竹繊維より開繊された竹繊維のほうが濡れ性が高く、より水膜除去効果が高い。

ゴム配合物における竹繊維６の配合割合は、ゴム１００質量部に対して１０〜３５質量部配合されることが好ましい。１０質量部未満の場合は、注水時における耐スリップ効果が十分に得られないといった問題があり、一方、３５質量部を超えると分散不良など作業性に難があり、しかもゴム配合物の剛性が高くなるために屈曲性などベルト物性に問題がある。

圧縮ゴム層４に使用されるポリマーとしては、水素化ニトリルゴム、クロロプレンゴム、天然ゴム、ＣＳＭ、ＡＣＳＭ、ＳＢＲ、エチレン−α−オレフィンエラストマーが使用され、水素化ニトリルゴムは水素添加率８０％以上であり、耐熱性及び耐オゾン性の特性を発揮するために、好ましくは９０％以上が良い。水素添加率８０％未満の水素化ニトリルゴムは、耐熱性及び耐オゾン性は極度に低下する。耐油性及び耐寒性を考慮すると、結合アクリロニトリル量は２０〜４５％の範囲が好ましい。中でも、耐油性と耐寒性を有するエチレン−α−オレフィンエラストマーが好ましい。

上記エチレン−α−オレフィンエラストマーとしては、その代表的なものとしてＥＰＤＭがあり、これはエチレン−プロピレン−ジエンモノマーをいう。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。

上記ゴムの架橋には、硫黄や有機過酸化物が使用される。有機過酸化物としては具体的には、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、１．１−ｔ−ブチルペロキシ−３．３．５−トリメチルシクロヘキサン、２．５−ジ−メチル−２．５−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）ヘキサン、２．５−ジ−メチル−２．５−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）ヘキサン−３、ビス（ｔ−ブチルペロキシジ−イソプロピル）ベンゼン、２．５−ジ−メチル−２．５−ジ（ベンゾイルペロキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルペロキシベンゾアート、ｔ−ブチルペロキシ−２−エチル−ヘキシルカーボネートが挙げられる。この有機過酸化物は、単独もしくは混合物として、通常エチレン−α−オレフィンエラストマー１００ｇに対して０．００５〜０．０２モルｇの範囲で使用される。

また加流促進剤を配合しても良い。加硫促進剤としてはチアゾール系、チウラム系、スルフェンアミド系の加硫促進剤が例示でき、チアゾール系加硫促進剤としては、具体的に２−メルカプトベンゾチアゾール、２−メルカプトチアゾリン、ジベンドチアジル・ジスルフィド、２−メルカプトベンゾチアゾールの亜鉛塩等があり、チウラム系加硫促進剤としては、具体的にテトラメチルチウラム・モノスルフィド、テトラメチルチウラム・ジスルフィド、テトラエチルチウラム・ジスルフィド、Ｎ，Ｎ’−ジメチル− Ｎ，Ｎ’−ジフェニルチウラム・ジスルフィド等があり、またスルフェンアミド系加硫促進剤としては、具体的にＮ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド、Ｎ，Ｎ’−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド等がある。また、他の加硫促進剤としては、ビスマレイミド、エチレンチオウレアなども使用できる。これら加硫促進剤は単独で使用してもよいし、２種以上の組み合わせで使用してもよい。

また、架橋助剤（ｃｏ−ａｇｅｎｔ）を配合することによって、架橋度を上げて粘着摩耗等の問題を防止することができる。架橋助剤として挙げられるものとしては、ＴＩＡＣ、ＴＡＣ、１，２ポリブタジエン、不飽和カルボン酸の金属塩、オキシム類、グアニジン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、Ｎ−Ｎ‘−ｍ−フェニレンビスマレイミド、硫黄など通常パーオキサイド架橋に用いるものである。

そして、それ以外に必要に応じてシリカ、カーボンブラックのような補強剤、炭酸カルシウム、タルクのような充填剤、可塑剤、老化防止剤、加工助剤、着色剤のような通常のゴム配合物に使用されるものが使用される。

また、圧縮ゴム層４には、上記竹繊維６以外の短繊維、例えばナイロン６、ナイロン６６、ポリエステル、綿、アラミドからなる短繊維を混入し、圧縮ゴム層４の耐側圧性を向上させることができる。また、プーリと接する面になる圧縮ゴム層４の表面に該短繊維を突出させ、圧縮ゴム層４の摩擦係数を低下させて、ベルト走行時の騒音を軽減させることもできる。これらの短繊維のうち、剛直で強度を有し、しかも耐摩耗性を有するアラミド短繊維が最も効果がある。

上記アラミド短繊維が前述の効果を十分に発揮するためには、アラミド繊維の繊維長さは１．５〜２０ｍｍで、その添加量はエチレン−α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して１〜３０重量部である。このアラミド繊維は分子構造中に芳香環をもつアラミド、例えば商品名コーネックス、ノーメックス、ケブラー、テクノーラ、トワロン等である。

アラミド短繊維の添加量が１重量部未満の場合には、圧縮ゴム層４のゴムが粘着しやすくなって摩耗する欠点があり、また一方３０重量部を超えると短繊維がゴム中に均一に分散しなくなる。ただし、このアラミド短繊維の添加は必須ではなく、他の素材からなる短繊維を添加したものでも良い。また単独で添加するに限るものではない。

基布５は、織物、編物、不織布から選択される帆布である。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。

上記基布５は、公知技術に従ってレゾルシン−ホルマリン−ラテックス液（ＲＦＬ液）に浸漬後、未加硫ゴムを基布５に擦り込むフリクションを行ったり、またＲＦＬ液に浸漬後にゴムを溶剤に溶かしたソーキング液に浸漬処理する。尚、ＲＦＬ液には適宜カーボンブラック液を混合して処理反を黒染めしたり、公知の界面活性剤を０．１〜５．０質量％加えてもよい。

心線３としては、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維などが使用され、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。

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。

心線３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−ホルマリン−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なった後に、ＲＦＬ液で処理する方法等もある。

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

一方、接着ゴム層２には耐熱性を有し、圧縮ゴム層４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、老化防止剤、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。

Ｖリブドベルトの代表的な製造方法は以下の通りである。まず、円筒状の成形ドラムの周面に帆布と接着ゴム層とを巻き付けた後、この上にコードからなる心線を螺旋状にスピニングし、更に接着ゴム層、圧縮ゴム層を順次巻きつけて積層体を得た後、これを架橋してスリーブを得る。

次に、架橋スリーブを駆動ロールと従動ロールに掛架して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架橋スリーブに当接するように移動して架橋スリーブの圧縮ゴム層表面に３〜１００個の複数の溝状部を一度に研磨する。

このようにして得られた架橋スリーブを駆動ロールと従動ロールから取り外し、該架橋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の幅に切断して個々のＶリブドベルトに仕上げる。

尚、上記Ｖリブドベルト１は本発明の実施の一形態であって、これに限定されるものではない。例えば、本発明に係る動力伝動ベルトの他の一例としてＶベルト１０を図２に示す。Ｖベルト１０は、接着ゴム層１２内にベルト長手方向に沿って心線１３が埋設され、接着ゴム層１２の上部下部に隣接して伸張ゴム層２０と圧縮ゴム層１４を有し、伸張ゴム層２０はその表面に基布１５が積層した構造を有する。そして少なくとも圧縮ゴム層表面１９が竹繊維６を配合したゴム組成物で構成されている。尚、必要に応じて、圧縮ゴム層１２にベルト長手方向に所定間隔でコグ部を設けてもよい。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
実施例１〜４、比較例１〜４
表１の配合からなるクロロプレンゴムシート（圧縮ゴム層）と、表１から繊維分を除いた配合のクロロプレンゴムシート（接着ゴム層）を準備した。円筒状モールドに、経糸と緯糸とが綿糸からなる平織物にクロロプレンゴムをフリクションしたゴム付帆布を１プライ巻き付けた後、クロロプレンゴムシート（接着ゴム層）を巻き、更にその上にコードをスピニングし、そしてクロロプレンゴムシート（圧縮ゴム層）を巻き付けて成形を終えた。これを公知の方法で１６０°Ｃ、３０分で加硫して円筒状の加硫ゴムスリーブを得た。

上記各加硫ゴムスリーブを研磨機の駆動ロールと従動ロールに装着して、張力を付与した後に回転させた。１５０メッシュのダイヤモンドを表面に装着した研磨ホイールを１，６００ｒｐｍで回転させ、これを加硫スリーブに当接させてリブ部を研磨した。研磨機から取り出したスリーブを切断機に設置した後、回転しながら切断した。

作製したＶリブドベルトは、心線が接着ゴム層内に埋設され、その上側にゴム付綿帆布を１プライ積層し、他方接着ゴム層の下側にはゴム圧縮部があって複数個のリブがベルト長手方向に設けられている。このＶリブドベルトはＲＭＡ規格による長さ１，１００ｍｍのＫ型３ＰＫ１１００であった。

これら作製した各Ｖリブドベルトについて、注水走行及びドライ時走行におけるベルトの伝達性能について試験した。上記Ｖリブドベルトを駆動プーリ（直径１２０ｍｍ）と従動プーリ（直径１２０ｍｍ）に巻き付けてベルト張力を一定（１０．２ｋｇｆ／ベルト）に調節し、雰囲気温度２３℃、駆動プーリの回転数２，０００ｒｐｍ、注水（注水量１２０ｍｌ／分）の条件下で負荷を上昇させながら、ベルトのスリップ率が２％になったときの負荷を求めた。またドライ時の評価においては、同一のレイアウトで注水を行わずに試験を行った。

また発音性能試験として、各ベルトの発音限界張力を試験した。上記Ｖリブドベルトを駆動プーリ（直径１２０ｍｍ）と従動プーリ（直径１２０ｍｍ）に巻き付けて負荷を０．９２ｋｇｆ・ｍに一定した後、雰囲気温度２３℃の条件下で、ベルト張力を下げていきながら走行させ、発音した時のベルト張力を発音限界張力とした。これらの結果を表１に併記する。

この結果、竹繊維を配合したゴム組成物で構成した実施例は、比較例に比べて注水時における伝達性能が向上していることが判る。特に、適量の竹繊維を配合した実施例２，３については発音限界張力も低く、優れた騒音低減効果も奏することが判明した。またドライ時と注水時のスリップ率の差が小さいといった効果もある。しかし、竹繊維を少量配合した実施例１では注水時における伝達性能は比較例１に比べて高いものの、発音抑制効果が顕著ではない。また竹繊維を多量に配合した実施例４では、注水時における伝達性能は良好なものの、ゴム組成物の剛性が高くなり、加工性が悪いといった問題があった。尚、比較例１〜４では一般に水分率が高いといわれる綿短繊維を配合しているが、同量配合した実施例に比べて注水時の伝達性能や、発音抑制効果が低いことが判明した。

本発明に係るＶリブドベルトの断面斜視図である。 本発明に係るＶベルトの断面斜視図である。

符号の説明

１ Ｖリブドベルト
２ 接着ゴム層
３ 心線
４ 圧縮ゴム層
５ 基布
６ 竹繊維
９ リブ表面
１０ Ｖベルト
１２ 接着ゴム層
１３ 心線
１４ 圧縮ゴム層
１５ 基布
１９ 圧縮ゴム層表面
２０ 伸張ゴム層

Claims (3)

1. ベルト長手方向に沿って埋設された心線と、圧縮ゴム層を含む弾性体からなる動力伝動用ベルトにおいて、少なくとも前記圧縮ゴム層表面が、竹繊維を配合したゴム配合物で構成されていることを特徴とする動力伝動ベルト。
2. 前記ゴム配合物は、ゴム１００質量部に対して竹繊維が１０〜３５質量部配合されている請求項１記載の動力伝動ベルト。
3. 動力伝動ベルトが、圧縮ゴム層に少なくとも１つのリブ部をもつＶリブドベルトである請求項１または２記載の動力伝動ベルト。
   

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