JPS6184435A - Ｖベルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、Ｖベルトに関し、特にＶベルトにおける横方
向および長手方向の補強構造に関する。

従来技術とその問題点 周知の通り、Ｖベルトのエラストマーから成る本体には
、可撓性に富みかつ伸張しない材料から作られ、同一平
面上にあり、かつベルトの長手方向に配向された複数本
のコードにより形成される抵抗力に富むインサートが埋
設されている。

運転中、ベルトとプリーとの間の運動の伝達作用は、側
面により限定されるべｚ）の一部分とプリーの頂部との
間の密着による。

■ベルトは多くの用途において横方向には充分に強靭で
はなく、かなり変形するので、一定の伝達効率を長期間
保有することができない。更に、横方向の強さが小さい
ため、プリーの溝内においてベルトの横方向の変形が生
じて伝達の全効率が著しく低下するのである。

また、横方向の強さが不十分であるため過度の動力を吸
収するという欠陥を生じ、そのため弾性材料が過熱し疲
労寿命が短くなる。

上記の欠陥を克服するための一つの解決法は、一般に弾
性材料である非常ｉＹ高い硬度を有する重合材料を使用
することである。しかし、この場合にシま、横方向の硬
度は横方向に硬さをもたらすが、小さな曲率半径のプリ
ーに対するベルトの長手方向１！ｌ＋を応件に直接影響
を及ぼす。−更に、ベルトの底部に歯列を設けて柔軟性
と小さな曲率半径のプリーに対する順応性の改善を行な
うこと妃より前記のような欠陥を克服することが回部で
ある。

しかし、またこの場合、プリーとの接触面が減少すると
、ベルト側面とプリー側面との接触部位においてベルト
本体が耐えられない程の過大な圧力が生じるおそれがあ
るため、更に多くの欠陥に遭遇することになる。

上記の欠陥を克服するため更に他の解決法を求めること
、特に、弾性を有するベルト本体に種々の材料を埋設す
ると同時に適当な歯列をベルトの下部に設けることがで
きる。

このような解決法により有効な結果を得るが、ある用途
においては、ベルトの本体に組込まれる接触材料に剥離
を生じて、ベルトの使用寿命を短くするおそれがある。

また、繊維性または鉱物質の材料の繊維を用いてプリー
の側面と接触しようとするベルト部分を横方向に補強す
ることも考えることができる。

しかし、公知の解決法においては、横方向の強度を高め
れば長手方向に過大な強度を生じることになり、この解
決法においても上記の欠陥、即ち小さな曲率半径のプリ
ーに対するＶベルトの順応性を欠くことになる。

更にまた、上記の解決法ておいては、繊維の埋設は工業
製品において望ましい再現性に乏しい傾向がある。換言
すれば、特に弾性材料の機能の方向における繊維の確実
な配向に対する更に適当な条件を的確に、あるいはまた
実験的に決定することが不可能であることも考え・るべ
きである。

本発明は、小さな曲率半径に対する馴染みを許容するた
めに必要な長手方向の柔軟性を損なうことなく、応力の
存在下でプリーの溝に対するベルトの申合接触を避けよ
うとする非常に大きな横方向の剛性を備えたＶベルトを
実現して、大？生産規模において適用可能な解決法によ
り水準技術の全ての欠陥を克服することを目的とする。

本発明のＶベルトは、可撓性に富む重合材料の本体と、
ベルトと同心状のリング上に相互に平行に配置されかつ
べＩレトの長手方向に従って配向された複数の抵抗力の
大きなインサートとからなる。

前記本体の一部分は伝達装置におけるプリーの溝の接触
面と接触しようとする側面により限定される。このベル
トの特徴は、少なくとも前記部分は、各々が単一方向に
配向された繊維な含みかつその一部の繊維が実質的に長
手方向に配向され仙のものが実質的に横方向に配向され
た交互に重合した複数の層を含み、繊維を含む各層の厚
さはこの層に存在する繊維の平均的な長さより小さいか
あるいはこれと等しいことである。

本文において用いられる如ぎ用語［繊維の平均長さ」は
、前記層中に存在する大多数の繊維により決定される長
さを指すものである。

従って、本発明の特徴は二つである。

第１の特徴は、異なる方向に重合された柔軟性に富む重
合材料、特に弾性材料の複数の層に関する。

この解決方法においては、それぞれ単一方向に配向され
た繊維を有しており、その方向は、一層の繊維はベルト
の長手方向に延び、これに隣接する層の繊維は横方向に
延びるよ５Ｋ、交互て定められている。

実際には、この第１の特徴によれば、少なくとも側面に
より限定されかつプリーの頂部と接触しようとするベル
ト部分において、各網状組織の網目が耕維即ちその間で
略々９０°で交差する不連続要素により形成される縦横
の網目が形成される。

この形成された様々に重なり合う網目は、非常に多くの
数、例えばベルトの形成のための未完成の製品として使
用され、かつ、その後未硬化の接着状態を経てベルトの
硬化工程の間エラストマの架橋結合過程において形成さ
れ安定化される所要厚さの単一層を形成するように繊維
を埋設する弾性に富む生乾きソートを接触させることに
より形成される層を２０乃至３０層得ることが可能な数
となる。

の各々の厚さの寸法と関連している。

この特徴によれば、各層の厚さはそれ自体のどんな値で
もなく、この層中に埋設されたｙ：維の平均長さの値と
密接に関連し、即ち各層の厚さは繊維の平均長さより小
さく・かあるいは略々等しい。

２つの上記の特性の組合せが従来のＶベル１ｍおいて見
出された全ての欠陥の克服に導く理由については明確に
説明することは不可能である。

この点に関しては、本出願人は僅かにいくつかの仮説を
提供することができるのみであるが、これが本発明の目
的の妥当性を限定するものではない。

第１の方向に繊維が配向された層を、第１０方向に対し
て横切る方向に繊維が配向された２つの隣接層間に設け
る本解決法の妥当性は、Ｖベルトが運動の伝達中に種々
の応力を受けることと関連させて理解すべきである。

例えばもしベル）Ｋ横方向に大きな剛性を持たせかつ長
手方向に大きな柔軟性を持たせるため桶強彬維を交差さ
せずに全て横方向に配向させて実施するならば、本発明
の効果は得られない。

実際に、加工中プリーの溝により及ぼされる横方向の圧
縮作用は半径方向および長手方向における変形を餅ない
、これは前記方向における応力が単一の弾性材料により
支えられるため、前記層および崖維間に「剥離」効果を
生じるようとする。

層の配置を交番させれば、横方向の圧縮応力によって生
じる変形量を減少することが可能となり、ベルトの横方
向の剛性およびその疲労寿命の双方を増大させる結果と
なる。

実際には、繊維を即設するどの層に対しても明らかに有
効であると思われる・この結果は、層の厚さがその内部
に埋設した繊維の長さに比して太きい時には得られない
。

実際において、隣接する面の繊維間の網目構造の達成、
即ち各繊維の陽さより層厚を薄くすると、相互１系止状
態が改善されることが判ったが、更に、最も望ましい結
果もまた層の厚さを繊維の平均長さの半分よりも小さい
値とすることによって達成される。

層の厚さな各層に埋設された繊維の平均長さよりかなり
小さいかあるいは等しくすることと関連する解決法の妥
当性のこれ以上の説明は、厚さがこのような値であれば
、弾性材料中の繊維を配向させるカレンダニ程において
ほぼ確かに繊維を単一方向に配向させ得るという事実に
依存し得る。

かかる単一方向の配向は、繊維自体の長さよりもかなり
大きいかあるいはこれ以上の厚さでは確実シζ得られる
。

使用において要求される応力の存在下のベルトの抵抗力
の増大の説明に対する更に別の理由は、串維がプリーの
溝との接触において横方向に配向されかつ圧縮荷重が課
された層に対しベルトに対し長手方向に配向された繊維
によって形成されるベルト締め効果によって決定するこ
とができる。

実施例 本発明については、図面に関して限定されない事例によ
る以下の詳細な記述によって更によく理解されよう。

第１図においては、■ベルト１は、プリーの溝の対応す
る面と接触する側面６により制限された部分２を有する
弾性材料の本体と、ベルトの長手方向に対して横向きに
配置されベルトの内表面６から突出し、空間５と交互に
なった複数の歯４により構成される歯列とからなる。

この歯列は、対応するプリーの側面と接触状態となろう
とする側面部により側方に制限されるベルトの部分を実
質的に占有する。

ベルト１０部分２は、硬度がショアＡ硬さ８０乃至９０
の範囲内にある複数の弾性材料層からなっている。

部分２の各層は単一方向、即ちベルトの長手方向もしく
は線断方向に配向された複数の繊維を埋設し、部分２の
各層は、その数の如何に拘らず例えばベルトの長手方向
に配向された繊維を有する層７が最初に接着剤で接合さ
れ、次いで共だ横方向に配向された中９．「を有する上
下の２つの隣接する層８　、９’に対し架橋結合によっ
て化学的に結合される。

本文にお（・て用いられる如（ベルトの長手方向および
＋苗方向に従って実質的に配向されるという表現は、１
つの層に埋設された繊維がベルトの長手方向に対して＋
５°乃至−５°の範囲内の角度で傾斜させることができ
るが、この層に隣接する層内では各繊維が常にベルトの
長手方向に対して８５乃至９５°の範囲内の角度で配向
されることを示す。

層内に埋設された誹維は、特にガラスの如き鉱物性材料
、またはＫｅｖｌａｒとして知られるａｒａｍｉｄｉｃ
樹脂の如き護雄性材料、あるいはナイロン、ポリエステ
ルまたはレーヨンの如き実質的に伸張性のない材料等の
色々な種類のものでよい。

本発明の目的のため、部分２０層は、埋設されている繊
維の最大長さに関連した特有の厚みを有する。

本発明によれば、どの層でもその厚さＳ（第２図）は下
式疋より繊維の平均長さｔよりも小さい。

即ち、 Ｓ≦ｔ この厚さは繊維の平均長さの半分よりも小さいことが望
ましい。

繊維は、０．５乃至５闘の範囲内の長さ、および１０μ
乃至４００μの範囲内の直径を有する。

繊維が平均長さＬ　＝　１．５　ｍｘｘのＫｅｖｌａｒ
である特定の事例においては、厚さは０．４闘である。

実施可能な一例においては、ベル１末、プリーと接触し
ようとする側面部により制限される部分２の上に、相互
に同一面内にありかつベルトの長手方向に配向された複
数本の網もしくはＫｅｖｌａｒのコード１３を有する。

また別の実施例においては、下側の部分における如き交
番層に従って配列さ・れた繊維を埋設する弾性材料の更
に別の層１５をコード１５上に設けることができる。

部分２において予め決められた方向に従って配向された
ｍ維を有するｊ※は、ベルトの２つの横断層面ａ、　−
ａおよびｂ−ｂ（第３図）に認められるようにＩ’ｌ＋
硫処理全処理ったベルトにおいて特定の経路をとる。

歯列の高さは、２つの歯列１１．１２間にある空間１０
における最小値Ｓ。から歯列の中心線における最大値ｓ
１まで変化する。　　　〜第ろ図で判るように、成形工
程における歯列の「形出し」は、層が補強コード１５の
内側区域から離れてベルトの内表面に接近するに従い歯
の形状に益々近い形状を有するように行なう。

これは歯列間の中間区域におけろ層の薄化及び歯列の区
域における層の肥厚の結果中じる。前記層を形成するエ
ラストマはこのように薄化区域かＩ−１除去されて肥厚
区域に装入され、第３図に示された層の最終的な形態を
形造るのである。

このエラストマの流れの他に繊維の運動も生じることを
避けるため、厚さＳｏは、層の数と繊維の直径とのの積
から得られる直よりも決して小さくてはならない。

無論、本発明の原理によれば、歯の中心線における各層
の厚さは噛維の平均長さよりも小さいかあるいはこれと
等しい。

いくつかの事例によれば、値ｓｏはｓｌの５％乃至２０
％の範囲内にあるよう圧することができる。

以下において明らかになるように、ベルトの長手方向を
横切る方向に測定し、た各歯の根元における幅りと、内
表面６から突出するベルトの歯の最大高さＳｌとの間の
予め定めた比率による解を用いることが適当であること
が判った。

この比率Ｌ：ｓ、は３乃至６の範囲内にあることが望ま
しい。

更に別の解決法によれば、歯列のピッチｐと空間の深さ
との間の比率は０，６と１の間にある。

上記の実施例においては、前記空間は不平行四辺形もし
くは曲線的な形状を、呈し得る。ある用途における非常
に深い空間の場合には、湾曲形状を用いてこの空間の底
部の曲率半径を前記深さに拘束することにより更なる改
善を得ることもできる。

このような場合には、ある強度を有するべＩレトにおい
ては、空間底部の半径と空間深さの間の比率は［１，１
よりも大きい、即ち’　／　’　＋　＞　０．１となる
。

多くの可能な解決法の１つにおいては、本ベル１−〇製
竜プロセスは、成形ドラムを用い、また相互に直角をな
す２つの方向に配向された鍋維を有する種々の層からな
る部分２を得るための平坦なプレスを用いることにより
実施される。

このプレスは図示しないが、平坦なプラテンが設けられ
、第１の平坦なプラテンと、ベルトの歯列に対応する歯
列が設けられた第１のプラテンの付近に近付けたりこれ
から遠去けたつすることができる第２のプラテンとから
なっている。

上記プラテンは加熱装置が設けられることが望ましい。

固定されたプラテン上には、前のカレンダニ程を別個に
実施して１１１７いシートに対して交互に配向された需
維からなる弾性材料の薄いシートが積重ねられる。

薄いノートの積層は、プラテンを相互に引付けることＫ
よりベルトの歯列に対応する１組の溝および突起が形成
される。

形出し突起の押込み工程の間、完成したベルトに関して
第３図に示されるように材料の厚さは空間に対応して小
さくされ、これと同時に歯列が圧縮作用によって形成さ
れる。

製造プロセスの工程は、更に、成形型に対してこのよう
にして得られた、歯列が設けられたベルトの部分２と対
応する未完成製品を直接定置すること゛によって完了す
る。

その後、この未完成の製品に対して鋼、または１（ｅｖ
ｌａｒ、もしくは伸張性の小さな材料の巻かれたコード
１３が定置され、このコードの上て層即ち最後の薄いノ
ートが置かれる。

最後に、全体ｆ加硫工程を施す。

上記の解決法による結果を達成する目的のため知は、彬
維を弾性層内に埋設するため必要なカレンダニ程が本プ
ロセスにおいて特に重要である。

適当な抵抗力を得るためには、各層に埋設される繊維の
平均長さより小さいかあるいはせいぜいこれと等しい厚
さを有するベルトの部分２を形成しようとする種々のノ
ートのカレンダ措置を行なうことがきわめて重要である
ことが判った。

本発明は、かかる全ての目的を達成することを可能にす
るものである。

第１に、本ベルトは小さな直径のプリーにおいて著しく
改善された性能をもたらす結果となる。

このような結果は、長手方向に配向された繊維と横方向
に配向された繊維とが交互に設けられた複数の補強層を
使用することてよって達成されるためむしろ予期されな
いものである。

かなりの重荷重の異なる用途に適する柔軟性の高イベル
トが、多（の層および補強要素によっても得られること
が判った。

更匠、プリーの側面により伝達される圧縮荷重の存在下
におけるベルトの横方向の安定性は、第３図および第４
ａ図に示されるように繊維を含む層の特定の分布状態に
対するこれらの実施例において最大限に促進することが
できる。

実際に、ベルトの側面とプリーの側面間の接触時に、幅
がＬおよび高さが５）の歯は、ベルトの歯の側面におい
て受ける圧縮推力と等しい圧縮荷重Ｐを受ける高さＬお
よび直径ｓｌのビームＴ（第４図参照）としての挙動を
呈することになる。

第４ｂ図の照合番号Ｆは、図示の如く、構造の安定性を
増大し、かつもし囲繞要素が存在しなかったならば安全
な条件下で適用し得るものよりも大きな荷重Ｐの付加を
許容するべく適用される囲繞要素を示している。

ベルトの歯列の交互の層において長手方向に配向される
繊維の存在は、前記ビームにおける要素Ｆのそれと同様
な効果を生じる。本発明の実施例において述べた圧縮応
力に対する歯列の安定性の増加はこのように説明される
。

実施において、圧縮荷重Ｐが横方向の繊維からなる層に
よって吸収され、またこれらの層が長手方向の繊維を含
む層により生じるベルト１堅動作用によって保持される
ため、歯は非常に小さな変形を生じてその元の形態を維
持するのである。

従って、本発明の目的にとって必須のものは、更に安定
した抵抗力を得るため予め定めた所定の方向、即ち前に
述べたベルト駆動作用を生じる長手方向に、および応力
を受ける歯列の膨張を生じることな（圧縮荷重を吸収す
るため横方向に、繊維を分布させた事実にある。

前述の如く、このような結果は、カレンダニ稈即ちパル
トが最も大きな応力を受けると考えられる事前処理が実
際に生じ得るため、繊維の一方向の経路の維持を確実に
するように堪維の平均長さよりも小さな値を有する層の
厚さの特性によって得られたものである。

と記の事柄に加えて、本発明の目的および達成された安
定性のためには、上記の値に関する比率Ｌ　／′ｓ　１
を選択することもまた有効であることが判った。

換言すれば、前言上の範囲内Ｖこ維持されるＳｌの値に
おいては、幅りの歯列の寸法的な安定性が得られろこと
が判った。

本発明のある特定の実施例について本文に示し記したが
、本発明はその範囲内に当業者が知り得る他のどのよう
な別の実施態様をも包含することが理解されよう。例え
ば、本発明は略々六角形の断面を有するＶベルト、即ち
ベルトの略々対称的な部分が第１図に示すように構成さ
れた第１の部分に対してコード１５を含む面に対して対
称的に重合されるベルトをも対象とするものである。

熱論、第１図に示されたベルトが、並列関係に配置され
て単一の伝達要素を構成する多くのベルトの１つ、即ち
上側部分が平坦な部分に結合され、下側が複数の溝を有
するプリーの溝と対応する溝により分割された複数のベ
ルトにより構成されるベルトであると考えることができ
る。

本発明はまた、ポリウレタン、またはネオブレン、もし
くは繊維を埋設するその材料がベルトと関連するプリー
との間の運動の伝達において通常用いられる粘弾性材料
でよいベルトに対しても適用されるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるベルトを示す部分斜視図、第２図
は繊維を埋設した１つの層の厚さを１本の繊維の長さと
対比させて示す概略図、第３図は第１図のベルトを示す
更に別の部分図、第４ａ図は荷重下の第１図のベルトの
状態を示す図、および第４ｂ図は弾性座屈が生じる限界
荷重を有するＶベルトの歯と梁との同等性を示す図であ
る。 １・・・Ｖベルト、　３・・・側面、　４・・・歯列、
５・・・空間、　　６・・・内表面、　７．８．９・・
・繊維層、１０・・・空間、　　１１．１２・・・歯列
、　　１５・・・補強コード。 第１図 第２図　　　　第３図

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）可撓性に富む重合材料製の本体と、ベルトに対し
   て同心の環状に相互に平行に配置されかつベルトの長手
   方向に沿つて配向された複数の長手方向の抵抗力を有す
   るインサートとを含み、前記本体の一部が伝達装置にお
   けるプリーの溝の対応する表面と接触状態となる側面部
   により制限されるＶベルトにおいて、少なくとも前記の
   一部が各々が単一方向に配向された繊維を含む複数の層
   からなり、該層は実質的に長手方向に配向された繊維を
   有する一方の層と実質的に横方向に配向された繊維を有
   する他方の層とが交互に重合し、各層の厚さは該層内に
   存在する繊維の平均長さよりも短いかあるいはこれとほ
   とんど等しいことを特徴とするＶベルト。
2. （２）一方向に配向された繊維からなる層の厚さが、該
   層に含まれる繊維の平均長さの半分より小さいかあるい
   はこれと等しいことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のＶベルト。
3. （３）側面部により制限された前記部分における前記ベ
   ルトの長手方向を横切るように配置された複数の歯列を
   含み、該歯列と対応する前記層が前記ベルトの残りの部
   分に配置された層に関して比較的大きな厚さを有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に記
   載のＶベルト。
4. （４）２つの歯の間の中心線に対応する層の厚さが歯の
   中心線に対応する層自体の厚さの５％乃至２０％の範囲
   内で変化し、該厚さが前記ベルトの長手方向に対して直
   角の面に沿つて測定されることを特徴とする特許請求の
   範囲第３項記載のＶベルト。
5. （５）前記ベルトの長手方向を横切る方向に前記歯列の
   根元で測定された各歯の幅とベルトの内表面から突出す
   る歯の高さとの間の比率が３乃至６の範囲内にあること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項または第４項に記載
   のＶベルト。
6. （６）前記歯列のピッチと歯列間の空間の深さとの間の
   比率が０．６乃至１の間にあることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のＶベルト。
7. （７）前記空間が湾曲形状の輪郭を有し、該空間の曲率
   半径と深さとの間の比率が０．１より大きいことを特徴
   とする特許請求の範囲第３項記載のＶベルト。
8. （８）相互に同一面内にあり、関連するプリーと接触状
   態になる側面部により制限される前記部分の真上の位置
   において、前記ベルトの長手方向に配向された複数本の
   伸張しないコードを含むことを特徴とする特許請求の範
   囲の前記各項のいずれかに記載のＶベルト。
9. （９）単一方向に配向された繊維を含む可撓性に富む重
   合材料層が前記コード上に配置され、該層は実質的に長
   手方向に配向された繊維を含むものと実質的に横方向に
   配向された繊維を含むものとが交互に重合した状態にあ
   り、各層の厚さはこの各層に埋設された繊維の平均長さ
   より小さいかあるいはこれと等しいことを特徴とする特
   許請求の範囲第８項記載のＶベルト。