JP4995930B2 - 歯付きベルト - Google Patents

Description

本発明は、自動車用エンジン等に用いられる歯付きベルトに関する。

歯付きベルトは、自動車用エンジン等で幅広く使用されている。自動車のエンジンのコンパクト化に伴う細幅化等により、歯付きベルトには、高負荷に耐えられるだけの耐久性を備えることがこれまで以上に必要とされている。

歯付きベルトの耐久性を向上させるために、帆布に処理を施したり（例えば特許文献１参照）、プラストマーとエラストマーとから成る層を歯の表面に接着させること（例えば特許文献２参照）などが知られている。

特開２０００−２４０７３０号公報 特開２００２−３９２７６号公報

歯面を覆う帆布に対するＲＦＬ処理やゴム糊による処理によっては、歯付きベルトの耐久性を十分に向上させることができない可能性がある。例えば、このように処理された帆布といえども耐摩擦性が十分には向上されない結果、歯欠けが生じるおそれがある。また、エンジンの周囲等の高温下で使用される歯付きベルトにおいては歯部の変形量が特に大きくなり、これが内部発熱による劣化、歯元部分等におけるクラックの発生の原因となり得る。

歯部の表面に、プラストマーとエラストマーとから成る接着層を設けた場合においても、やはり十分な耐久性が得られないおそれがある。接着層が、プラストマー成分を多く含有することにより十分な耐久性を有さなかったり、あるいは接着面から剥離し得るからである。

また、帆布で覆われた歯部の硬度を単に高めることにより、歯付きベルトの耐久性を向上させることも考えられるが、帆布での応力集中によりクラックが比較的早期に発生し易くなる。

そこで本発明は、高温下で高い負荷が加えられるといった厳しい条件下で長期間使用されても、帆布および歯部を確実に保護できる耐久性に優れた歯付きベルトを実現することを目的とする。

本願発明の歯付きベルトは、エラストマーにより形成された歯部と、歯部の表面を覆う歯表面帆布とを備え、歯表面帆布の外側に設けられたゴムシートによる歯面保護層をさらに備えたことを特徴とする。歯面保護層は、フッ素ゴム又はＨＮＢＲ（水素添加ニトリルゴム）を含むことが好ましく、フッ素ゴム及びＨＮＢＲの両方を含むことがさらに好ましい。

歯部の厚さに対する歯面保護層の厚さの比は、０．０３〜０．２０となることが好ましい。歯付きベルトは、歯部の硬度を向上させるための補強材をさらに有することが好ましい。また、歯付きベルトは、背面に設けられたゴムシートによる背面保護層をさらに有することが好ましい。この場合、背面保護層の内側において背面帆布が積層されていることがより好ましい。

歯面保護層の厚さは、例えば０．１〜０．５ｍｍである。また、歯付きベルトは、歯表面帆布と歯面保護層とを圧着させた後で歯部の表面に応じた形状の歯面成形体を形成する予成型工程と、予成型工程の後の加硫工程とにより製造されることが好ましい。

本発明に係る歯付きベルトの製造方法は、歯表面帆布と歯面保護層とを圧着させ、これらをコルゲート形状として、歯面成形体を得る第１予成型工程と、ベルトの歯部を形成するための歯ゴム層を、歯面成形体の歯表面帆布側に積層して歯部成形体を得る第２予成型工程と、歯部成形体を、歯面保護層が内側に配置されるように、成型金型上に装着する第１装着工程と、成形金型上において、歯部成形体の外側に心線及び背ゴム層を装着する第２装着工程と、第２装着工程の後に、加硫成形することにより、ベルトスラブを得る加硫工程とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、高温下で高い負荷が加えられるといった厳しい条件下で長期間使用されても、帆布および歯部を確実に保護できる耐久性に優れた歯付きベルトを実現できる。

第１の実施形態の歯付きベルトの一部を破断して示す斜視図である。 歯表面帆布と歯面保護層とを圧着させた後で歯部の表面に応じた形状とする予成型工程を示す断面図である。 歯面成形体に材料部材を押し込んで歯部成形体を形成する予成型工程を示す断面図である。 第２の実施形態の歯付きベルトの一部を破断して示す斜視図である。 第３の実施形態の歯付きベルトの一部を破断して示す斜視図である。 サーボパルサー試験の概要を示す図である。 実施例と比較例の歯付きベルトにおける、サーボパルサー試験の結果を示す図である。

以下、第１の実施形態の歯付きベルトを、図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態の歯付きベルトの一部を破断して示す斜視図である。

歯付きベルト１０は、歯部１２Ａが長手に沿って複数設けられた歯ゴム層１２と、背ゴム層１４と、歯表面帆布１８と、歯面保護層２０を含む。歯ゴム層１２の外表面は、歯表面帆布１８によって覆われている。さらに、歯表面帆布１８の外側、すなわち歯付きベルト１０の歯面には、ゴムシートの歯面保護層２０が設けられている。歯ゴム層１２と背ゴム層１４との間には、歯付きベルト１０の長手方向に平行な複数の心線１６が埋設されている。

歯ゴム層１２には、アラミドの短繊維２４（補強材）が含まれている。歯ゴム層１２には、可能な限り硬度を高めるべく短繊維を多く含有させることが好ましい。具体的には、短繊維２４は、歯ゴム層１２のゴム成分１００重量部に対して、例えば１〜３６重量部、好ましくは１２〜２４重量部加えられている。

短繊維２４は、概ね歯付きベルト１０の長手方向に沿うように、かつ歯ゴム層１２の表面形状にも対応するように配置されている。歯ゴム層１２は、短繊維２４によって補強され、硬度が高められている。歯ゴム層１２の硬度は、例えば８５〜１００である。なお、硬度とは、ＪＩＳ Ｋ ６２５３のタイプＡデュロメータ（Ａ型）で測定されたものである。

歯面保護層２０は、ＨＮＢＲ、フッ素ゴム、又はＨＮＢＲとフッ素ゴムとの混合物で形成されることが好ましい。歯付きベルト１０が、油が付着する環境下で使用される場合、ベルトの耐油性を向上させるために、歯面保護層２０は、フッ素ゴムを含んでいたほうが良い。この場合、歯面保護層２０は、歯表面帆布１８との接着性を良好にしてベルトの耐久性を向上させるために、ＨＮＢＲとフッ素ゴムとの混合物で形成されることがより好ましい。一方、歯付きベルト１０が油が付着しない環境下で使用される場合、歯面保護層２０は、フッ素ゴムを含まず、ＨＮＢＲ単体で形成されていたほうが良い。

歯面保護層２０がＨＮＢＲとフッ素ゴムとの混合物で形成される場合、ＨＮＢＲ：フッ素ゴムの重量比率は、９０：１０〜１０：９０、好ましくは７０：３０〜３０：７０である。重量比率をこれら範囲とすることにより、歯表面帆布１８との接着性を良好にしつつ、ベルトの耐油性能も良好なものとすることができる。

歯面保護層２０の硬度は、例えば６０〜１００である。また歯面保護層２０は、ある程度の衝撃吸収性を確保するために、短繊維が混入されていないものが好ましい。歯表面帆布１８は、例えばアラミド繊維で形成されるが、それ以外の材質で形成されても良い。

歯部１２Ａの厚さＤ１に対する歯面保護層２０の厚さＤ２の比（Ｄ２／Ｄ１）は、例えば０．０３〜０．２０である。ただし、厚さ比（Ｄ２／Ｄ１）は好ましくは、０．０５〜０．１３である。厚さ比をこのような範囲にすることにより、歯面の衝撃吸収性を良好なものにしつつ、歯部の強度を良好なものに保つことができる。さらに、厚さ比（Ｄ２／Ｄ１）は、０．０８〜０．１０であることがより好ましい。このような範囲とすることにより、ベルトの耐久性、特に高負荷作用時におけるベルトの耐久性をさらに向上させることができる。

歯面保護層２０の厚さＤ２は、概ね０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内にあり、例えば、０．２ｍｍ〜０．３ｍｍほどである。なお、歯部１２Ａの厚さＤ１とは、図１から明らかなように、歯先が設けられた部分における歯ゴム層１２の厚さである。

背ゴム層１４及び歯ゴム層１２は、例えばＨＮＢＲで形成される。ＨＮＢＲで形成される場合、これらのゴム層の帆布、心線に対する接着性を向上させるために、背ゴム層１４及び歯ゴム層１２にはカルボン酸金属塩が添加されていることが好ましい。また、歯面保護層２０がＨＮＢＲを含む場合、カルボン酸金属塩は歯面保護層２０に加えられても良い。

本実施形態では、比較的硬質で肉厚のゴムシートによる歯面保護層２０が設けられることにより、歯付きベルト１０の歯面の耐久性、すなわち耐摩耗性、耐熱性等が向上する。

さらには、歯面の耐久性を向上させるための歯面保護層２０が最外層に設けられるとともに、歯面保護層２０の下に歯表面帆布１８が配置されている。歯面保護層２０と歯表面帆布１８とがこのように配置されることにより、衝撃吸収性を向上させることができる。

以上のように、本実施形態によれば、主として、ゴムシートの歯面保護層２０による歯部表面の被覆と歯ゴム層１２の高硬度化とにより、高温下で高い負荷が加えられるといった厳しい条件下でも歯付きベルト１０の耐久性が向上し、長い期間に渡って正常に使用できる。また、心線１６が、高硬度のゴム層（歯ゴム層１２）により覆われているため、アンカー効果により、ゴム層が心線１６との界面で剥離してしまうことも防止できる。

次に、歯付きベルト１０の製造方法につき説明する。図２は、歯表面帆布１８と歯面保護層２０とを圧着させた後に歯部の表面に応じた形状の歯面形成体を形成する予成型工程を示す断面図である。図３は、歯面成形体に材料部材を押し込んで歯部成形体を形成する予成型工程を示す断面図である。

まず、必要に応じて歯表面帆布１８に、帆布１８と歯面保護層２０との接着性を高めるために、イソシアネート接着処理、レゾルシン-ホルマリン-ラテックス液への浸漬処理（ＲＦＬ処理）、ゴム糊処理等の前処理を施す。この処理の後、歯表面帆布１８と歯面保護層２０とを積層させ、圧着させる。こうして重ねられた状態の歯表面帆布１８と歯面保護層２０とを、予成型ドラム３２上に連続的に送り出す。予成型ドラム３２の表面には、所定のピッチで歯溝５２が設けられている。予成型ドラム３２は、矢印Ａの示す方向に回転する。

さらに、歯付ローラ３４を予成型ドラム３２に連動させて矢印Ｂの方向に回転させる。積層された歯表面帆布１８および歯面保護層２０は、予成型ドラム３２と共に矢印Ａの示す方向に移動する。そして、予成型ドラム３２と歯付ローラ３４とが係合する領域において、予成型ドラム３２の歯部３６と歯付ローラ３４の歯部３８との協働作用により、歯表面帆布１８と歯面保護層２０とを変形させる。この結果、歯表面帆布１８と歯面保護層２０とは、図１に示された歯ゴム層１２の表面形状に類似したコルゲート状に成型され、歯面成形体４２となる。

続いて、歯面成形体４２の歯表面帆布１８の上に、短繊維２４を含むＨＮＢＲ（水素化ニトリルゴム）等のエラストマーによる歯ゴム層１２の材料部材１３（図３参照）を積層させる。この材料部材１３を、矢印Ｃに示す方向に押圧して予成型ドラム３２の歯溝５２に押し込み、歯面成形体４２と一体化させて歯部成形体４５とする。

この歯部成形体４５を所定の長さに裁断し、成型金型（図示せず）上に装着する。このとき、歯面保護層２０は、成型金型側、すなわち内側に配置される。そして歯部成形体４５の上に心線１６を巻きつけ、さらに心線１６の上に、背ゴム層１４の材料部材を積層させ、歯付きベルト中間体（いずれも図示せず）を形成する。

成型金型上に配置された歯付きベルト中間体を加圧、加熱する（加硫工程）。こうして加硫される歯ゴム層材料と背ゴム層材料とが変形し、歯付きベルト１０と同一の断面形状を有するベルトスラブ（図示せず）が形成される。このスラブを冷却し、所定の幅となるように輪切り状に切断する。この結果、歯付きベルト１０が製造される。

なお本実施形態では、歯面保護層２０の材料であるゴムシートを、加硫工程のみによっては歯面形状に変形させることが困難であるために予成型工程を設けている。しかしながら、歯面保護層２０の材料として流れ性の良いゴム等を用いる場合、予成型工程を省略し、加硫工程のみによってスラブを形成しても良い。

加硫工程においては、歯ゴム層１２の材料部材１３が歯表面帆布１８内に含浸する。この歯ゴム層１２の材料の含浸量を適宜調整しても良い。例えば、歯面保護層２０（図１参照）の厚さむらが生じることを防ぐために、歯ゴム層１２の材料の歯表面帆布１８への含浸を適度に抑制しても良い。これとは反対に、ベルト完成後に歯表面帆布１８を通じて歯面保護層２０と接するように歯ゴム層１２の材料を十分に浸透させ、歯面保護層２０と溶着させても良い。この場合、歯ゴム層に接着させただけの表面保護シートが剥離し得る歯付きベルト等に比べ、歯面の耐久性をより向上させることができる。

次に、第２の実施形態について説明する。図４は、第２の実施形態の歯付きベルトの一部を破断して示す斜視図である。

本実施形態の歯付きベルト１０の背面には、ゴムシートの背面保護層３０が設けられている。このように、背面を覆う背面保護層３０を設けたことにより、本実施形態の歯付きベルト１０の耐熱性、耐油性を含む耐久性を第１の実施形態よりも向上させることができる。背面保護層３０の厚さは、歯面保護層２０と同様に概ね０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲内にあり、例えば０．２ｍｍ〜０．５ｍｍほどである。

さらに、歯ゴム層１２のみならず、背ゴム層１４にもアラミドの短繊維２４（補強材）が含まれている。このため、背ゴム層１４は短繊維２４によって補強されており、硬度が高められても良い。したがって、歯ゴム層１２に加えて背ゴム層１４によるアンカー効果によって、ゴム層と心線との間で生じる界面剥離をより効果的に防止することができる。また、背面保護層３０が設けられたことにより、背ゴム層１４の短繊維が起点となって背ゴム側にクラックが生じることも防止される。

背面保護層３０は、フッ素ゴム、又はＨＮＢＲとフッ素ゴムとの混合物で形成される。背面保護層３０は、背ゴム層との接着性を良好にするためには、ＨＮＢＲとフッ素ゴムとの混合物で形成されることが好ましい。背ゴム層１４は、ＨＮＢＲ単独で形成されても良いが、ＨＮＢＲ及びフッ素ゴムの混合物で形成されても良い。

背面保護層３０がＨＮＢＲとフッ素ゴムとの混合物で形成される場合、ＨＮＢＲ：フッ素ゴムの重量比率はそれぞれ、９０：１０〜１０：９０、好ましくは７０：３０〜３０：７０である。重量比率をこれら範囲とすることにより、背ゴム層１４との接着性を良好にしつつ、ベルトの耐油性能も良好なものとすることができる。背ゴム層１４に関しても、ＨＮＢＲとフッ素ゴムとの混合物で形成される場合、これらの重量比率は上記範囲から適宜選択されることが好ましい。

本実施形態では、フッ素ゴムを含む背面保護層３０が設けられているため、特に、ベルトが油が付着する環境で使用される場合に、その耐久性を向上させることができる。

本実施形態の歯付きベルトの製造工程は、成型金型（図示せず）上で、背ゴム層１４の材料部材とともに完成後には背面保護層３０となる層部材を積層させて歯付きベルト中間体（いずれも図示せず）を形成する点を除き、第１の実施形態と同じである。

次に、第３の実施形態について、第２の実施形態との相違点を中心に説明する。図５は、第３の実施形態の歯付きベルトの一部を破断して示す斜視図である。

本実施形態の歯付きベルト１０においては、背面保護層３０の内側であって背ゴム層１４と背面保護層３０との間に、背面帆布２８が積層されている。このように、背ゴム層１４の外表面を覆う背面帆布２８を設けたことにより、第２の実施形態よりもさらに歯付きベルト１０の耐久性を向上させることができる。背面帆布２８により、背ゴム層１４におけるクラックの発生が防止されるなど、ベルト背面の強度がさらに増すとともに、耐熱性、耐油性もさらに向上するからである。背面帆布２８は、伸縮性を有する織布あるいは編布などであり、縫い目があっても、シームレスであっても良い。背面帆布２８は、例えばアラミド繊維で形成され、歯表面帆布１８と背面帆布２８とが同じ材質で形成されても良いが、異なる材質で形成されても良い。

本実施形態の歯付きベルトの製造においては、背面帆布２８を背面保護層３０の材料であるゴムシート（図示せず）に予め貼り合わせる。そしてこれを所定の長さに裁断して継ぎ合わせた帆布ジャケットを、背ゴム層１４の材料部材に積層させて歯付きベルト中間体（いずれも図示せず）とする。

なお、上記各実施形態において、歯付きベルト１０の各部材の材質、形状等は、上述のものに限定されない。例えば、歯面保護層２０は、上述のＨＮＢＲとフッ素ゴム以外のエラストマー、樹脂で形成されても良い。

さらに歯ゴム層１２および背ゴム層１４を、ＨＮＢＲやフッ素ゴム以外のゴム、あるいは熱可塑性エラストマー等によって形成しても良い。また、歯ゴム層１２に含まれる補強材はアラミド短繊維２４に限られず、例えば、アラミド以外のナイロン等の短繊維、シリカ、微細な繊維であるＳＨＰ等であっても良い。また第２及び第３の実施形態において、背面保護層３０がＨＮＢＲを含む場合、カルボン酸金属塩が背面保護層３０に加えられても良い。

次に、本発明の実施形態について、実施例を用いて詳細に説明するが、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。

まず、フッ素ゴムとＨＮＢＲの混合物で、歯表面ゴム層を形成したときの効果を示すために、以下に示す剥離試験及び耐油浸漬試験を行った。

［剥離試験］
ＪＩＳ Ｋ ６２５６−１に準ずる試験によって、ゴムに対する帆布の接着力を測定した。本試験では、まず、幅２５ｍｍ、長さ１２０ｍｍ、厚さ３ｍｍのゴムシートに、ＲＦＬ処理を行ったアラミド帆布を、１６０℃、４〜５ＭＰａでプレス加熱により加硫接着して試験片を得た。この試験片において、ゴムシートから帆布を速度５０ｍｍ／分で剥離させたときに要した力を接着力として表１に示す。

［耐油浸漬試験］
ＪＩＳ Ｋ６２５８に準ずる試験条件により、耐油浸漬試験を実施し、その結果を表１に示す。試験用潤滑油としてはＩＲＭ９０３を用い、ゴム片としては幅２０ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚さ２ｍｍのものを用いた。また、浸漬温度１４０℃、浸漬時間７２時間で実施した。

上記剥離試験、耐油浸漬試験におけるゴムシート、ゴム片としては、表１から明らかなように、ゴム成分がＨＮＢＲ単体のゴム、フッ素ゴム（ＦＫＭ）単体のゴム、及びこれらゴムの混合物を用いた。混合物においては、ＨＮＢＲ：ＦＫＭの重量比率が、７０：３０、５０：５０、３０：７０のものについて実施した。なお、ＨＮＢＲとしてはカルボン酸金属塩が加えられたものを、ＦＫＭとしてはフッ化ビニリデン系のフッ素ゴムを用いた。

次に、実施例１〜６、比較例１〜３の歯付きベルトを作製し、これら歯付きベルトの耐久性をサーボパルサー試験により評価した。

［実施例１］
実施例１に係る歯付きベルトは、第２の実施形態に対応したものであって、歯面保護層及び背面保護層は、ＨＮＢＲと、ＦＫＭとを重量比５０：５０で混合させたゴムシートにより形成した。これらのゴムシートは短繊維を含んでいないものであった。歯ゴム層は、ＨＮＢＲ（ゴム成分）１００重量部に対して１６重量部のアラミド短繊維が加えられたＨＮＢＲのゴムシートにより形成するとともに、背ゴム層は、ＨＮＢＲ（ゴム成分）１００重量部に対して４重量部のアラミド短繊維が加えられたＨＮＢＲのゴムシートで形成した。また、歯表面帆布としてはＲＦＬ処理が施されたアラミド帆布を、心線としてはガラス繊維から成る心線を用いた。各層で使用したＨＮＢＲとしてはカルボン酸金属塩が加えられたＨＮＢＲを、ＦＫＭとしてはフッ化ビニリデン系のフッ素ゴムを用いた。なお、歯面保護層、歯ゴム層、背ゴム層、背面保護層を形成するためのゴムシートの成形前の厚さは、それぞれ０．２ｍｍ、１．５ｍｍ、０．５ｍｍ、０．２ｍｍであった。また、ベルトの歯形はＹＵ歯形、ベルト幅は１３ｍｍであった。

［実施例２］
実施例２に係る歯付きベルトは、第３の実施形態に対応したものであって、背ゴム層と背面保護層の間に、アラミド帆布から成る背面帆布が設けられた点以外は、実施例１と同様に実施した。

［実施例３］
歯面保護層をゴム成分がＨＮＢＲ単体から成り、短繊維を含まないゴムシートにより形成するとともに、背面保護層を、短繊維を含まない、ＨＮＢＲ：ＦＫＭの重量比率が７０：３０であるＨＮＢＲとＦＫＭの混合物のゴムシートで形成した点を除いて実施例２と同様に実施した。

［実施例４］
歯面保護層及び背面保護層を、ゴム成分がＦＫＭ単体から成り、短繊維を含まないゴムシートにより形成した点を除いて実施例１と同様に実施した。

［実施例５］
歯面保護層及び背ゴム層を、短繊維を含まない、ＨＮＢＲ：ＦＫＭの重量比率が７０：３０であるＨＮＢＲとＦＫＭの混合物のゴムシートで形成した点を除いて実施例４と同様に実施した。

［実施例６］
歯面保護層を、短繊維を含まない、ＨＮＢＲ：ＦＫＭの重量比率が３０：７０であるＨＮＢＲとＦＫＭの混合物のゴムシートで形成した点を除いて、実施例５と同様に実施した。

［比較例１］
歯ゴム層の構造を、比較的軟質のＨＮＢＲを外層に用い、より硬度の高いＨＮＢＲを内層に用いた二層構造とした点、歯面保護層及び背面保護層を設けなかった点を除いて、実施例１と同様に実施した。なお、２層構造の歯ゴム層の外層、内層、及び背ゴム層を形成するためのゴムシートの成形前の厚さは、それぞれ１．０ｍｍ、０．５ｍｍ、１．５ｍｍであった。

［比較例２］
比較例２は、歯面保護層及び背面保護層を設けず、また、歯ゴム層に混入されるアラミド短繊維をＨＮＢＲ（ゴム成分）１００重量部に対して、４重量部とした点を除いて実施例１と同様に実施した。なお、歯ゴム層及び背ゴム層を形成するためのゴムシートの成形前の厚さは、それぞれ１．５ｍｍ、１.５ｍｍであった。

［比較例３］
ゴム成分がＦＫＭ単体から成り、短繊維を含まないゴムシートから形成された背面保護層を設けるとともに、背ゴム層にＨＮＢＲ（ゴム成分）１００重量部に対して４重量部のアラミド短繊維を含有させた点を除いて比較例２と同様に実施した。歯ゴム層、背ゴム層、及び背面保護層を形成するためのゴムシートの成形前の厚さは、それぞれ１．５ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍであった。

図６は、サーボパルサー試験の概要を示す図である。図７は、上記各実施例、比較例のサーボパルサー試験の結果を示す図である。サーボパルサー試験は、サーボパルサー試験機４０により以下のように行った。サーボパルサー試験機４０は、歯付きベルトの歯形に対応する凹凸形状を有する金属製チップ４３とクランプ４４を含む。

評価試験には、各実施例、比較例の歯付きベルトを切断し、部分的に採取した試験片４６を用いた。試験片４６の上端を固定部４８に固定させ、下端の歯４６ａを金属製チップ４３に噛み合わせる。金属製チップ４３と試験片４６の下端は、クランプ４４によって、動かないように左右から挟み込まれる。なお、試験は１２０℃の空気雰囲気下で行われた。

金属製チップ４３と試験片４６を挟み込んだクランプ４４には、下方向に周期的に０から所定の上限値までの正弦波の荷重が負荷され、正弦波の周波数は１Ｈｚであった。負荷の上限値を、図７に示されるように３００〜５００Ｎ／ベルト幅１３ｍｍの範囲内で変更することにより、各試験片４６の試験を複数回ずつ行った。そして歯４６ａの破断までの正弦波の周期回数（サイクル数）が測定された。歯４６ａの破断までの荷重ごとのサイクル数が、図７の横軸に示されている。

図７から明らかなように、概ね同等の結果を示す比較例１および２に比べ、実施例１では、負荷を増しても破断までのサイクル数が多かった。例えば、負荷の上限が４００Ｎ／ベルト幅１３ｍｍであった場合、比較例１、２では、１０００〜２０００ほどの周期回数で試験片４６が破断したのに対し、実施例１では、破断時までの周期回数が７００００を超えた。このように、実施例１の歯付きベルト１０の耐久性が、比較例１、２よりも優れていることが確認された。

この理由は、実施例１において歯表面帆布１８の外側を歯面保護層２０で覆い、耐摩耗性等を向上させつつ衝撃吸収性を良好に保ち、さらに歯ゴム層１２を硬くしたことであると考えられる。このように、歯部全体の剛性が高い実施例の歯付きベルト１０においては、負荷耐性が向上されているため歯部の変形が少なく、内部発熱やクラックの発生を抑制できる。

これに対し比較例１では、帆布を介して歯ゴム層に加えられる衝撃に対する衝撃吸収性を軟質ＨＮＢＲにより確保しつつ、主として硬質ＨＮＢＲにより歯ゴム層全体としての硬度を高め、耐久性が増している。しかし、軟質ＨＮＢＲを含むため、実施例のように歯ゴム層全体で硬度を十分に増すことは不可能である。

また、比較例１と同様に歯面保護層２０のない比較例２では、短繊維で硬度を高めたＨＮＢＲによる均一な成分で歯ゴム層が形成されている。このように、外部からの衝撃を吸収する部材に欠く比較例２は、歯ゴム層の衝撃吸収性に劣る。従って、帆布での応力集中によるクラックの早期発生を防止できない等、耐久性を総合的に向上させることは困難である。

すなわち、比較例１および２では、歯ゴム層全体を硬質にすることと、衝撃吸収性の維持とが両立されない。よって比較例１、２は実施例１よりも耐久性に劣っていた。なお、実施例２も実施例１と同様に、比較例１、２に比べて耐久性が良好な結果となった。

また、歯面保護層をＨＮＢＲ単体で形成した実施例３は、実施例１，２に比べて、耐久性が向上した。一方、歯面保護層及び歯面保護層の両方をＦＫＭ単体で形成した実施例４は、実施例１〜３に比べて耐久性が劣っていた。これら結果から、油が付着しない環境下では、歯面保護層は、ＨＮＢＲを含んでいたほうが良く、ＨＮＢＲ単独で形成したほうがより好ましいことが理解できる。但し、実施例４に関しても、比較例１〜３との対比から明らかなように、歯面保護層を設けたことによって、耐久性が向上していたことが理解できる。

一方、実施例５、６は、背面保護層をＦＫＭ単独で形成したにもかかわらず、その耐久性が実施例１〜３と同様かそれ以上であった。これは、通常の使用環境下（すなわち、油が付着しない環境下）における耐久性に関しては、背面保護層よりも歯面保護層の組成や構造による影響が大きく、歯面保護層にＦＫＭとＨＮＢＲの混合物を使用したことにより、耐久性が低下しなかったためと考えられる。

次に、実施例７〜９、比較例４の歯付きベルトを作製し、これら歯付きベルトの耐久性をサーボパルサー試験により評価した。

［実施例７］
実施例７に係る歯付きベルトは、第１の実施形態に対応したものであった。歯面保護層は、ゴム成分がＨＮＢＲ単体から成り、短繊維を含まないゴムシートにより形成した。歯ゴム層は、ＨＮＢＲ（ゴム成分）１００重量部に対して１６重量部のアラミド短繊維が加えられたゴムシートにより形成するとともに、背ゴム層は短繊維を含まないＨＮＢＲのゴムシートによって形成した。また、歯表面帆布としてはＲＦＬ処理が施されたアラミド帆布を、心線としてはガラス繊維から成る心線を用いた。歯面保護層、歯ゴム層、背ゴム層を形成するためのゴムシートの成形前の厚さは、それぞれ０．３ｍｍ、１.３ｍｍ、１.５ｍｍであった。なお、ＨＮＢＲのゴムシートとしては、実施例１と同様の配合のゴムのものを用いた。ベルトの歯形はＲＵ歯形、ベルト幅は１９ｍｍであった。

［実施例８］
歯面保護層、歯ゴム層、背ゴム層を形成するためのゴムシートの成形前の厚さを、それぞれ０．２ｍｍ、１．４ｍｍ、１.５ｍｍとした点を除いて実施例７と同様に実施した。

［実施例９］
歯面保護層、歯ゴム層、背ゴム層を形成するためのゴムシートの成形前の厚さを、それぞれ０．１５ｍｍ、１．４５ｍｍ、１.５ｍｍとした点を除いて実施例７と同様に実施した。

［比較例４］
歯面保護層を設けず、かつ歯ゴム層、背ゴム層を形成するためのゴムシートの成形前の厚さを、それぞれ１．５ｍｍ、１．６ｍｍとした点を除いて実施例７と同様に実施した。

実施例７〜９、比較例４において、サーボパルサー試験による評価は、上記した方法と同様の方法で行ったが、実施例１〜７、比較例１〜３のベルトよりも高い負荷を作用させた。具体的には、負荷の上限値を６５０Ｎ、６００Ｎとして、歯４６ａの破断までのサイクル数を測定した。その結果を表３に示す。また、表３には、成形後のベルトの歯面保護層の厚さＤ２と、歯部の厚さＤ１、及び厚さ比Ｄ２／Ｄ１についても記載した。

表３から明らかなように、厚さ比（Ｄ２／Ｄ１）を０．０６、０．０９程度とすると、高荷重（６５０Ｎ）、中荷重（６００Ｎ）下のいずれにおいても、耐久性能が良好になり、特に厚さ比０．０９では特に良好な結果が得られたことが理解できる。また、厚さ比を比較的大きい０．１２とすると、高荷重下では耐久性能が比較例と同様であったが、中荷重下では耐久性能が良好になったことが理解できる。

次に、上記実施例２に加えて、以下に示す実施例１０、及び比較例５、６の歯付きベルトを作製し、これらベルトについての耐油性を確認するために以下に示す走行試験を実施した。その結果を表４に示す。

［実施例１０］
実施例１０に係る歯付きベルトは、第１の実施形態に対応したものであった。歯面保護層は、ゴム成分がＨＮＢＲ単体から成り、短繊維を含まないゴムシートにより形成した。歯ゴム層は、ＨＮＢＲ（ゴム成分）１００重量部に対して１２重量部のナイロン短繊維が加えられたＨＮＢＲのゴムシートにより形成するとともに、背ゴム層は短繊維を含まないＨＮＢＲのゴムシートによって形成した。また、歯表面帆布としてはＲＦＬ処理が施されたアラミド帆布を、心線としてはガラス繊維から成る心線を用いた。歯面保護層、歯ゴム層、背ゴム層を形成するためのゴムシートの成形前の厚さは、それぞれ０．２ｍｍ、１.２ｍｍ、１.５ｍｍであった。ベルトの歯形はＹＵ歯形、ベルト幅は１３ｍｍであった。

［比較例５］
比較例５は、歯面保護層を設けずに、また、歯ゴム層及び背ゴム層を形成するためのゴムシートの成形前の厚さがそれぞれ１．４ｍｍ、１.５ｍｍである点を除いて実施例１０と同様に実施した。

［比較例６］
比較例６は、歯表面帆布に、ＲＦＬ処理を施した後、さらに歯表面側にＨＮＢＲゴム糊処理をした点を除いて比較例５と同様に実施した。

［走行試験］
走行試験では、１２０℃雰囲気下で原動及び従動プーリにベルトを架設し、テンショナでベルトに張力を付与した状態でベルトを走行させ、ベルト破損までの繰り返し荷重回数を測定した。ベルト走行時の回転数は６０００ｒｐｍであった。本走行試験では、走行中のベルトに、油温１４０℃の油滴を常時かけた。

表４から明らかなように、歯面保護層を設けた実施例２、１０は、比較例に比べて、耐油性能が良好となったことが理解できる。特に、実施例２では、歯面保護層に加えて、背面保護層が設けられ、かつこれらがＨＮＢＲとフッ素ゴムとの混合物で形成されたため、その耐油性能が一段と良好なものとなった。一方、歯面保護層をゴム糊処理で形成した比較例６では、その厚さが薄かったため、耐油性能は十分に向上させることができなかった。

１０ 歯付きベルト
１２ 歯ゴム層
１２Ａ 歯部
１４ 背ゴム層
１８ 歯表面帆布
２０ 歯面保護層
２４ 短繊維（補強材）
２８ 背面帆布
３０ 背面保護層

Claims (12)

1. エラストマーにより形成された歯部と、前記歯部の表面を覆う歯表面帆布とを備えた歯付きベルトであって、
   前記歯表面帆布の外側に設けられたゴムシートによる歯面保護層をさらに備え、前記歯面保護層が、フッ素ゴム及びＨＮＢＲを含むことを特徴とする歯付きベルト。
2. エラストマーにより形成された歯部と、前記歯部の表面を覆う歯表面帆布とを備えた歯付きベルトであって、
   前記歯表面帆布の外側に設けられたゴムシートによる歯面保護層と、
   前記歯付きベルトの背面に設けられたゴムシートによる背面保護層とをさらに備え、
   前記背面保護層の内側において背面帆布が積層され、前記背面保護層がフッ素ゴム及びＨＮＢＲを含むことを特徴とする歯付きベルト。
3. 前記背面保護層におけるＨＮＢＲとフッ素ゴムの重量比率が９０：１０〜１０：９０の範囲にあることを特徴とする請求項２に記載の歯付きベルト。
4. 前記背面保護層におけるＨＮＢＲとフッ素ゴムの重量比率が７０：３０〜３０：７０の範囲にあることを特徴とする請求項３に記載の歯付きベルト。
5. 前記背面帆布がアラミド繊維を含むことを特徴とする請求項２に記載の歯付きベルト。
6. 前記歯面保護層が、フッ素ゴム及びＨＮＢＲを含むことを特徴とする請求項２〜５の何れか一項に記載の歯付きベルト。
7. 前記歯面保護層におけるＨＮＢＲとフッ素ゴムの重量比率が９０：１０〜１０：９０の範囲にあることを特徴とする請求項１または請求項６に記載の歯付きベルト。
8. 前記歯面保護層におけるＨＮＢＲとフッ素ゴムの重量比率が７０：３０〜３０：７０の範囲にあることを特徴とする請求項７に記載の歯付きベルト。
9. 前記歯部の厚さに対する歯面保護層の厚さの比は、０．０３〜０．２０であることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の歯付きベルト。
10. 前記歯部の硬度を向上させるための補強材をさらに有することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の歯付きベルト。
11. 前記歯面保護層の厚さが０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の歯付きベルト。
12. 歯表面帆布と歯面保護層とを圧着させ、これらをコルゲート形状として、歯面成形体を得る第１予成型工程と、
    ベルトの歯部を形成するための歯ゴム層を、前記歯面成形体の歯表面帆布側に積層して歯部成形体を得る第２予成型工程と、
    背面帆布と背面保護層を張り合わせ、帆布ジャケットを得る第３予成型工程と、
    前記歯部成形体を、前記歯面保護層が内側に配置されるように、成型金型上に装着する第１装着工程と、
    前記成形金型上の前記歯部成形体の外側に心線及び背ゴム層を装着する第２装着工程と、
    前記背ゴム層の外側に前記帆布ジャケットを装着する第３装着工程と、
    前記第３装着工程の後に、加硫成形することにより、ベルトスラブを得る加硫工程と
    を備えることを特徴とする歯付きベルトの製造方法。

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