JP6110463B2 - Vリブドベルト - Google Patents
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Description
以下、図面を参照しつつ、本願発明に係るVリブドベルトの実施形態を説明する。
本実施形態のVリブドベルト1は、図2に示すように、ゴム組成物で構成され、Vリブドベルト背面1Aを形成する伸張層11と、伸張層11の一方面に設けられ、Vリブドベルト長手方向Mに沿って互いに平行して延びる複数のリブ13を有する圧縮層12と、伸張層11と圧縮層12との間にVリブドベルト長手方向Mに沿って埋設される心線14と、伸張層11と圧縮層12との間に接着層15とを備えている。なお、接着層15は、必須のものではなく、心線14、伸張層11及び圧縮層12の接着性を向上させる目的で設けられるものであり、本実施形態のように接着層15と伸張層11との間に心線14を埋設する形態の他に、接着層15に心線14を埋設する形態でもよく、圧縮層12と接着層15との間に心線14を埋設する形態であってもよい。
a:心線中央[2]からVリブドベルト背面[1]までの距離であり、伸張層11の厚みに相当する。
b:心線14のリブ13側の外周部に相当する心線底部[3]からVリブドベルト背面[1]までの距離である。
c:リブ底部[4]からVリブドベルト背面[1]までの距離である。
d:リブ先端部[5]からVリブドベルト背面[1]までの距離であり、Vリブドベルト1の厚みに相当する。
e:リブ13のVリブドベルト幅方向Nの幅であり、リブピッチに相当する。
f:リブピッチeとリブ数とを掛け合わせたものであり、Vリブドベルト1の幅に相当する。
g:リブ底部[4]からリブ先端部[5]までのリブ13の傾斜面の長さである。
h:リブ底部[4]から心線底部[3]までの距離である。
i:リブ先端部[5]からリブ底部[4]までの距離であり、リブ13の高さに相当する。
j:心線底部[3]からリブ先端部[5]までの距離である。
k:リブ先端部[5]から心線中央[2]までの距離であり、圧縮層12の厚みに相当する。
圧縮層12を形成するゴム組成物のゴム成分としては、加硫又は架橋可能なゴム、例えば、ジエン系ゴム(天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(ニトリルゴム)、水素化ニトリルゴムなど)、エチレン−α−オレフィンエラストマー、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリル系ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムなどが例示できる。これらのゴム成分は単独で又は二種以上組み合わせて使用してもよい。好ましいゴム成分は、エチレン−α−オレフィンエラストマー(エチレン−プロピレンゴム(EPR)、エチレン−プロピレン−ジエンモノマー(EPDMなど)などのエチレン−α−オレフィン系ゴム)、クロロプレンゴムである。特に好ましいゴム成分は、クロロプレンゴムに対し耐久性に優れ、ハロゲンを含まないエチレン−α−オレフィンエラストマーである。EPDMの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を挙げることができる。
圧縮層12には、図2に示すように、Vリブドベルト長手方向Mに沿って互いに平行して延びる複数のリブ13が形成されている。そして、図4に示すように、このリブ13の先端部のエッジ13Aは、角形状をしている。このように、リブ13の先端部のエッジ13Aを角形状としているので、リブ13と駆動プーリ2・従動プーリ3の溝とが接触する面積を大きくすることができ、伝達性能を維持することができる。
図1に示すように、Vリブドベルト1が駆動プーリ2と従動プーリ3との間に巻き掛けられた際に、心線14を中心にしてVリブドベルト1の背面側は伸張されるため、Vリブドベルト1の背面側を形成する伸張層11は伸びが大きいゴム組成物で構成されるのが好ましい。このように伸張層11にゴム組成物を使用する理由としては、従来使用されていた帆布にゴム組成物を積層(コーティング)、又は刷り込み(フリクション)したものでは、ゴム組成物単体に比べて伸びが小さいため、ベルトを曲げて伸張層を伸ばすにはより大きな力(引張応力)を必要とし、この引張応力が高いとVリブドベルトの屈曲損失が大きくなり、エンジンのトルクロスが増大してしまうからである。
接着層15は、ゴム組成物としてエチレンとα−オレフィンと非共役ジエンとの共重合体であるEPDMまたはその他の種類ゴムからなる相手ゴムを混ぜ合わせたブレンドゴムを用いている。エチレンとα−オレフィンと非共役ジエンとの共重合体であるEPDMにブレンドする相手ゴムとしては、ブタジエンゴム(BR)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、ニトリルゴム(NBR)、水素化ニトリルゴム(H−NBR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)、天然ゴム(NR)の少なくとも一種のゴムを挙げることができる。なお、上述したように、接着層15は、必須のものではなく、心線14、伸張層11及び圧縮層12の接着性を向上させる目的で設けられるものであり、本実施形態のように接着層15と伸張層11との間に心線14を埋設する形態の他に、接着層15に心線14を埋設する形態でもよく、圧縮層12と接着層15との間に心線14を埋設する形態であってもよい。
心線14としては特に限定されず、例えばポリブチレンテレフタレート(PBT)繊維、ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)繊維、ポリエチレンナフタレート(PEN)繊維などのポリエステル繊維、6ナイロン繊維、66ナイロン繊維、46ナイロン繊維などのナイロン繊維、コポリパラフェニレン・3,4'オキシジフェニレン・テレフタルアミド繊維、ポリ−p−フェニレンテレフタルアミド繊維などのアラミド繊維、ポリアリレート繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、PBO繊維などで形成されたコードを用いることができる。これらの繊維は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
Vリブドベルト1を駆動プーリ2と従動プーリ3との間に巻き掛けた際に、リブ底部[4]から心線底部[3]までの距離hにおいて、心線14がプーリ側(Vリブドベルト1の圧縮層12側)に位置する心線位置Aと、その外側にある心線位置Bとでは、心線位置Aの方がトルクロスは低減される(図5参照)。これは、図5に示すようにVリブドベルト1がプーリに巻き付いたときに、心線14の位置がプーリ側にあると圧縮層12の厚みkが薄くなり(心線位置Aにおける圧縮層12の厚みk1<心線位置Bにおける圧縮層12の厚みk2)、圧縮層12を曲げるのに要する力(圧縮応力)が小さくなるためである。また、心線位置Aは、心線位置Bに比べて、プーリに対する心線14の巻き付き長さが短くなるため、心線14を曲げるのに要する力(曲げ応力)が小さくなる。
次に、Vリブドベルト1の製造方法について説明する。
まず、表1の配合表に記載した材料を混合した、伸張層形成用のゴム組成物、圧縮層形成用のゴム組成物、及び、接着層形成用のゴム組成物をバンバリーミキサーなど公知の方法を用いてゴム練りを行い、この練りゴムをカレンダーロールにとおして所定の厚みを有する、伸張層形成用シート、圧縮層形成用シート、及び、接着層形成用シートを作製する。
上記では、Vリブドベルト1の構成、及び、その製造方法について説明した。次に、Vリブドベルト1のトルクロスの比較実験及び伝達性能の比較実験について説明する。なお、下記実施例、及び、比較例に係るVリブドベルトの寸歩測定には、VリブドベルトをVリブドベルト幅方向Nと平行方向に切断し、この切断面を走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製「JSM5900LV」)を用いて拡大観察して、Vリブドベルトの各部位の寸法を測定している。
作製したVリブドベルトは、表2に示すように、実施例及び比較例を含めて7水準である。実施例1に係るVリブドベルトは、心線中央[2]からVリブドベルト背面[1]までの距離aが0.80mm、心線底部[3]からVリブドベルト背面[1]までの距離bが1.20mm、リブ底部[4]からVリブドベルト背面[1]までの距離cが2.30mm、リブ先端部[5]からVリブドベルト背面[1]までの距離dが3.80mm、リブピッチeが2.34mm、Vリブドベルトの幅fが18.72mm、心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離hが1.10mm、リブ先端部[5]からリブ底部[4]までの距離iが1.50mm、リブ先端部[5]から心線底部[3]までの距離jが2.60mmである。
次に、トルクロスの測定方法について説明する。図6(a)に示すように、直径55mmの駆動(Dr.)プーリと、直径55mmの従動(Dn.)プーリで構成される2軸走行試験機にVリブドベルトを巻き掛け、450〜950N/ベルト1本の張力範囲でVリブドベルトに所定の初張力を付与し、従動プーリ無負荷で駆動プーリを2000rpmで回転させたときの駆動トルクと従動トルクとの差をトルクロスとして算出した。なお、この測定で求められるトルクロスは、Vリブドベルトの屈曲損失によるトルクロス以外に、試験機の軸受けに起因するトルクロスも含まれている。そのため、Vリブドベルトとしてのトルクロスが実質0と考えられる金属ベルト(材質:マルエージング鋼)を予め走行させておき、このときの駆動トルクと従動トルクとの差が軸受けに起因するトルクロス(軸受け損失)と考え、Vリブドベルトを走行させて算出したトルクロス(Vリブドベルトと軸受けの二つに起因するトルクロス)から軸受けに起因するトルクロスを差し引いた値をVリブドベルト単体に起因するトルクロスとして求めた。ここで、差し引くトルクロス(軸受け損失)は所定の初張力で金属ベルトを走行させたときのトルクロス(例えば、初張力500N/ベルト1本でVリブドベルトを走行させた場合、この初張力で金属ベルトを走行させたときのトルクロス)である。このVリブドベルトのトルクロスが小さいほど省燃費性に優れていることを意味する。
トルクロスとベルト張力との関係を図7に示した。実施例1〜4のVリブドベルトは比較例1、及び、比較例2に比べてベルト張力に対するトルクロスは低く推移しており、省燃費性に優れているのが分かる。実施例1〜4を比較すると、リブ高さiを小さくした実施例4が最も低く、リブ高さiが大きい実施例2が最もトルクロスが大きくなった。また、リブ高さiが同じである実施例1と実施例3とを比較すると、実施例3の方がトルクロスは小さくなった。これは、実施例3のリブ先端部[5]から心線底部[3]までの距離j(心線底部[3]からリブ底部[4]までの距離h)が実施例1に対し0.30mm小さかったためである。
次に、伝達性能の測定方法について説明する。図6(b)に示すように、直径120mmの駆動(Dr.)プーリと、直径120mmの従動(Dn.)プーリで構成される2軸走行試験機にVリブドベルトを巻き掛け、初張力(329、400、526N/ベルト1本の3水準)をVリブドベルトに付与した後、駆動プーリ回転数2000rpm、室温雰囲気の条件で従動プーリの負荷(従動トルク)を上げていき、従動プーリに対するVリブドベルトのスリップ率が2%になったときの従動トルクを測定した。従動トルクの数値が高いほどVリブドベルトの伝達性能が優れていることを意味する。
リブ高さiの伝達性能への影響を調べるため、リブ高さiの異なる実施例1(1.50mm)と比較例3(2.00mm)のVリブドベルトについて伝達性能を測定した。なお、伝達性能は圧縮層12のゴム組成物が同じであればリブ高さi、リブ数に依存するものである。従って、実施例1、3、比較例2は同程度の伝達性能と考えることができる。また、実施例2、比較例1も同様である。測定結果を表3に示した。実施例1の2%スリップ時の従動トルクは比較例3に比べて若干小さい結果となった。これは実施例1が比較例3に比べてVリブドベルト幅fが小さいためである。この従動トルクをベルト幅1cm当たりに換算して比較すると、実施例1の従動トルクは比較例3に比べて高くなった。これはリブピッチeを小さくしてVリブドベルトの単位幅当たりのリブ数を多くしたためである。具体的には、Vリブドベルトの幅1cm当たりのリブ数(1cm/リブピッチe)は、実施例1が4.3で、比較例3が2.8である。リブ高さiを小さくしても、リブピッチeを小さくしてVリブドベルトの単位幅当たりのリブ数を多くすることによって、伝達性能を維持できることがわかる。
以上、本発明の実施形態・実施例について説明したが、本発明は上述の実施形態・実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。
1A Vリブドベルト背面
2 駆動プーリ
3 従動プーリ
11 伸張層
12 圧縮層
13 リブ
13A エッジ
14 心線
15 接着層
16、32 短繊維
M Vリブドベルト長手方向
N Vリブドベルト幅方向
Claims (2)
- プーリ間に巻き掛けられて使用されるVリブドベルトであって、
当該Vリブドベルト背面を形成する伸張層と、
前記伸張層の一方面に設けられ、当該Vリブドベルトの長手方向に沿って互いに平行して延びる複数のリブを有する圧縮層と、
前記伸張層と前記圧縮層との間に当該Vリブドベルト長手方向に沿って埋設される心線とを備え、
前記リブの幅が3.56mmであり、
前記心線の前記リブ側の外周部から前記リブの先端部までの距離が2.0〜2.6mm、かつ、前記心線の前記リブ側の外周部から前記リブの底部までの距離が0.3〜0.7mmであり、
前記伸張層が帆布を含まないゴム組成物で形成され、
前記心線の中央からVリブドベルト背面までの距離が、0.6〜1.5mmであることを特徴とするVリブドベルト。 - 前記心線の直径が0.6〜1.25mmであることを特徴とする請求項1に記載のVリブドベルト。
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