歯付きベルト
【課題】 歯付きベルトの耐久性を高める。
【解決手段】 歯付ベルト１０は、ベルト本体１１を有する。ベルト本体１１の一方の面には、歯部１４と歯底部１５をその長手方向に沿って交互に設ける。ベルト本体１１の歯部１４と、歯底部１５が設けられた面に、帆布２０を接着する。帆布２０において、ベルトの長手方向に延在する糸は、弾性糸と芳香族アラミド繊維糸とを含む複合糸である。帆布２０のベルト成型後の長手方向の破断伸びは、元の長さに対して９０％以上１２０％以下である。
【解決手段】 歯付ベルト１０は、ベルト本体１１を有する。ベルト本体１１の一方の面には、歯部１４と歯底部１５をその長手方向に沿って交互に設ける。ベルト本体１１の歯部１４と、歯底部１５が設けられた面に、帆布２０を接着する。帆布２０において、ベルトの長手方向に延在する糸は、弾性糸と芳香族アラミド繊維糸とを含む複合糸である。帆布２０のベルト成型後の長手方向の破断伸びは、元の長さに対して９０％以上１２０％以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯付きベルトに関し、特に帆布の破断伸びが改良された歯付きベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用、一般産業用等に幅広く使用されるタイミングベルトとして歯付きベルトが知られている。歯付きベルトは、その耐久性を向上させるため、通常歯部と歯底部が設けられた歯ゴム層の表面に帆布が被覆されており、その帆布構成は、例えば特許文献１〜３に詳細に記載されている。
【０００３】
特許文献１、２に記載の帆布は、ベルトの長手方向に延びる糸が、芳香族ポリアミド繊維（芳香族アラミド繊維）とウレタン弾性糸の混合糸が使用されることが記載されている。このような帆布は、芳香族アラミド繊維の高強度性により、ベルトの耐久性を向上させることができるとともに、ウレタン弾性糸の伸縮性により、例えば帆布に伸縮性を持たせることができる。したがって、帆布を歯付きベルトの歯形に沿うように型付けする際に、充分に歯形に沿うように伸張させることができる（例えば特許文献１の３頁右段２行目〜１０行目参照）。
【０００４】
また、特許文献３にはベルトに被覆貼着される前の帆布の特性が記載されており、この被覆貼着前の帆布は、原寸帆布に対し２０〜６０％巾方向に収縮させることにより、その巾方向の破断伸びが１２０％程度となっている（例えば実用新案登録請求の範囲および第４図参照）。
【特許文献１】特公平７−１０５４号公報
【特許文献２】実公昭６３−１５６２８号公報
【特許文献３】実願昭５８−１６９９７９号（実開昭６０−７７８３６号）のマイクロフィルム
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、歯付きベルトは、その寿命を長くするために、帆布には一定の柔軟性を持たせることが重要であり、ベルト成型後においても、帆布はある程度の伸縮性を有することが要求される。また、ベルト本体のゴム部分の摩耗を防止するために、帆布はある程度の単位面積当たりの繊維量が要求される。
【０００６】
しかし、上述したように、帆布は、歯形に成形されるために、伸張されなければならず、伸張される際に帆布の伸縮性は大きく失われる。したがって、特許文献１〜３のように、ベルト成型前に優れた伸縮性を有する帆布を用いたところで、ベルト成型後の帆布の伸縮性は大きく失われてしまい、充分にベルト寿命を伸ばすことはできない。
【０００７】
本願発明は、以上の問題点に鑑みて成されたものであり、ベルト成型後においても、一定の伸縮性のある帆布を有する歯付きベルト、およびこのような歯付きベルトを製造するための方法を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る歯付きベルトは、一方の表面に歯部と歯底部がベルトの長手方向に沿って交互に設けられたベルト本体が形成され、一方の表面に帆布が接着されるように成形された歯付きベルトであって、ベルトの長手方向における成形後の帆布の破断伸びが、９０％以上１２０％以下であることを特徴とする。
【０００９】
帆布は、ベルトの長手方向における成形前の破断伸びが、９５％〜１３０％であることが好ましい。このように、帆布の成形後の破断伸びが、成形前の破断伸びに近似していると、成形前の帆布の伸び特性が成形後においても維持されるので、耐クラック性に優れたベルトを得ることができる。
【００１０】
当該発明に係る帆布において、ベルトの長手方向に延在する糸は、芳香族アラミド繊維糸を含むことが好ましい。これにより、本発明においては、長手方向の耐荷重性に優れた歯付きベルトを提供することができる。さらに好ましくは、帆布において、ベルトの長手方向に延在する糸は、弾性糸と芳香族アラミド繊維糸を少なくとも含む複合糸である。また帆布において、ベルトの長手方向に延在する糸は、例えば弾性糸である芯糸と、この芯糸の周囲に巻き付いている中間糸と、この中間糸のさらに外側に巻き付いている被覆糸から成る複合糸であって、中間糸が芳香族アラミド繊維糸である。
【００１１】
本発明に係る歯付きベルトの製造方法は、一方の表面に歯部と歯底部がベルトの長手方向に沿って交互に設けられたベルト本体が形成され、一方の表面に帆布が接着されように成形された歯付きベルトを製造する歯付きベルトの製造方法であって、張力が作用されないように歯部と歯底部の形状に沿うように凹凸状に予成形された予成形帆布を、ベルト本体に接着することを特徴とする。この製造方法によれば、成形後のベルト長手方向における帆布の破断伸びが９０％〜１２０％である歯付きベルトを得ることができる。
【００１２】
本製造方法は、例えば帆布を張力が作用されないように凹凸状に予成形し、予成形帆布を得る工程と、予成形帆布の一方の面に歯ゴムシートを接着する工程と、歯ゴムシートが接着された予成形帆布をベルト成型ドラムの外周面に取り付ける工程と、ベルト成型ドラムにおいて、予成形帆布の上に心線コードを螺旋状に巻き付ける工程と、ベルト成型ドラムにおいて、心線コード上にさらに背ゴムシートを取り付ける工程と、歯ゴムシートおよび背ゴムシートを加硫させ、予成形帆布、歯ゴムシート、心線コード、および背ゴムシートを一体化する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明においては、ベルトの長手方向における成形後の帆布の破断伸びを、９０％〜１２０％とすることにより、耐久性を顕著に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態である歯付ベルト１０の一部の断面図を示す。歯付きベルト１０は無端状ベルトであり、ベルト本体１１を有する。ベルト本体１１は、後述するゴム成分を主成分とする加硫ゴムから成り、歯ゴム層１２、接着ゴム層２２、背ゴム層１６により一体的に形成される。
【００１５】
歯ゴム層１２の一方の面には、長手方向に沿って歯部１４および歯底部１５が交互に繰り返されて構成され、歯ゴム層１２の歯部１４および歯底部１５の外表面には帆布２０が覆うように接着されている。歯ゴム層１２の他方の面には、背ゴム層１６が設けられる。歯ゴム層１２と背ゴム層１６の間には、接着ゴム層２２が設けられる。接着ゴム層２２の中には、ベルトの長手方向に延びる心線１８が埋設される。
【００１６】
歯ゴム層１２、接着ゴム層２２、および背ゴム層１６の原料ゴムは、それぞれ、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレン、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体配合物（ＥＰＤＭ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）、ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、カルボキシル化ニトリルゴム、またはフッ素ゴム等の単体またはこれらの混合物である。なお、本実施形態においては、ベルト本体１１は、説明のために、歯ゴム層１２、接着ゴム層２２、背ゴム層１６に分けて説明されるが、これら層は実質的に一体化されている。また、ベルト本体１１を構成する層は、３層に分かれる必要はなく、他の構成であっても良く、例えば心線の埋設する位置を境界面として、背ゴム層と歯ゴム層が設けられても良い。
【００１７】
帆布２０は、ベルトの長手方向に沿って延びる第１の糸と、ベルトの幅方向に沿って延びる第２の糸とが織られて構成された織物であり、例えば、平織、綾織、朱子織等により織られる。本実施形態では、第１の糸は緯糸であり、第２の糸が経糸となるように織られるが、第１の糸が経糸であり、第２の糸が緯糸となるように織られても良い。第１の糸は、伸縮性を有する複合糸であって、好ましくは芳香族アラミド繊維等の高剛性繊維糸を含む複合糸である。
【００１８】
第１の糸は、さらに詳述すると、芯糸と、この芯糸の周囲に巻き付いている中間糸と、この中間糸のさらに外側に巻き付いている被覆糸から成る複合糸である。ここで芯糸は弾性糸であって、例えばポリウレタン、ナイロン、ポリエステル等の合成繊維から構成されるが、好ましくはポリウレタン弾性糸である。中間糸は、非伸縮性糸であって、例えば先述した芳香族アラミド繊維等の高剛性繊維糸から構成される。一方、被覆糸は例えば捲縮加工されることにより伸縮性を有する伸縮性糸であって、例えばポリウレタン、ナイロン、ポリエステル等の合成繊維、または綿等の天然繊維から構成されるが、好ましくはナイロンで構成される。この複合糸は例えば芯糸が伸ばされて、元の長さの２．０倍以上４．０倍以下の長さで保持されて、中間糸、被覆糸が撚られた後、芯糸の伸びが開放され製造される。なお、被覆糸は中間糸と逆方向に巻かれる方が好ましく、例えば中間糸がＳ方向に巻かれると、被覆糸はＺ方向に巻かれ、中間糸がＺ方向に巻かれると、被覆糸はＳ方向に巻かれる。
【００１９】
第２の糸は、特にその材質が限定されるわけではないが、例えばポリウレタン、ナイロン、カーボン、ポリエステル、ポリエチレン等の合成繊維、または綿等の天然繊維から構成され、好ましくはナイロンで構成される。また、第２の糸は、フィラメント糸である。
【００２０】
帆布２０は、歯ゴム層に加硫接着されやすいように、後述する予成形前に、ＲＦＬ（レゾルシンホルマリンラテックス）やゴム糊等の配合物が付着された後加熱される処理が施される。具体的には、予成形前にＲＦＬ処理またはゴム糊処理のうち少なくとも一方の処理が施される。
【００２１】
ＲＦＬ処理では、帆布２０がＲＦＬ溶液に浸漬された後加熱乾燥される。これにより、ＲＦＬは帆布２０の繊維内に含浸するとともに、帆布２０の表面に一定の厚みを有するＲＦＬ膜が形成される。ＲＦＬ溶液は、レゾルシンとホルムアルデヒドとの初期縮合物であるＲＦ樹脂と、ラテックスとを混合した水溶液である。ラテックスは、例えばスチレンブタジエンラテックス、ビニルピリジン・スチレン・ブタジエン共重合ラテックス、クロロプレンラテックス、水素添加ニトリルゴムラテックス、カルボキシル化ニトリルゴムラテックス等の単体またはこれらの混合物である。
【００２２】
ゴム糊処理では、帆布２０がゴム糊液に浸漬された後加熱乾燥される。これにより、ゴム糊は帆布２０内に含浸するとともに、帆布２０の表面に一定の厚みを有するゴム糊膜が形成される。ゴム糊液は、未加硫ゴムがＭＥＫ（メチルエチルケトン）やトルエン等の溶剤に溶解され、加硫剤、カーボンブラック等の所定の添加剤が添加されて、作成される。未加硫ゴムは、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレン、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体配合物（ＥＰＤＭ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）、ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、カルボキシル化ニトリルゴム、またはフッ素ゴム等の単体またはこれらの混合物であるが、好ましくは、フッ素ゴムが含まれる。
【００２３】
このようにゴム糊処理または（および）ＲＦＬ処理を施された帆布は、ベルト成型前においては、第１の糸の延びる方向（すなわちベルトの長手方向）における破断伸びが元の長さの９５〜１３０％となる。ここで、このような帆布は、歯付きベルトの成型時、歯形に沿うように伸ばされるので、従来の方法によれば、ベルト成型後の帆布の破断伸びは大きく損失される。しかし、本実施形態においては、後述するように、ベルトの長手方向における帆布の破断伸びは、ほとんど損失されず、元の長さの９０〜１２０％に保持される。
【００２４】
このように、成型後の帆布の破断伸びが９０％以上となると、帆布は歯の変形に対して無理なく追従するので、帆布クラックの発生を遅らせることができる。さらに、帆布の単位面積当たりの繊維量が多くなるので、ベルトの耐摩耗性が向上し、ベルト寿命を延ばすことができる。
【００２５】
一方、破断伸びが１２０％以上になると、帆布の伸縮性が高くなり過ぎ、歯付きベルトの歯部に掛かる荷重が帆布に支持されなくなり、歯ゴムに荷重が集中して、歯部の耐久性が悪くなる。また、繊維量が多くなり過ぎ、帆布厚が大きくなり、歯ゴム層のゴム部分が薄くなるので、耐歯欠け性能が落ちる。よって、本実施形態においては、ベルト成型後の帆布のベルト長手方向の破断伸びは、元の長さに対して９０％以上１２０％以下に設定される。
【００２６】
以下、図２〜図５を用いて、本実施形態の歯付きベルトの製造方法について、説明するが、本発明の歯付きベルトの製造方法は、以下述べる製造方法に限定されるわけではない。
【００２７】
先ず、図２に示すように、外周面に歯部２６と、歯底部２７が交互に設けられた予成形ドラム２４が用意される。予成形ドラム２４の外周面に近接する位置には、それぞれ異なる位置に、歯付きローラ２８（図２参照）およびスチールベルト３２（図３参照）が設けられる。歯付きローラ２８には歯部３０が設けられ、歯部３０は、予成形ドラム２４の外周面に設けられた歯底部２７に噛み合っている。予成形ドラム２４及び歯付きローラ２８はそれぞれ矢印Ａ及びＢに示す方向に回転させられる。一方、スチールベルト３２は、図３に示すように、予成形ドラム２４の周速度と同じ速度で走行させられる。
【００２８】
帆布材料（図示せず）は、供給される方向に長い連続的な織物であって、予成形ドラム２４と歯付きローラ２８間の噛み合い領域に供給される。このとき帆布材料は、双方の歯部２６及び３０の協働作用により凹凸状に予成形され、予成形帆布２０’となる。すなわち、予成形帆布２０’には、その長手方向に沿って、歯部１２と歯底部１４（図１参照）に沿うように凸部４０と凹部４１が交互に形成される。なお、帆布材料は上述したＲＦＬ処理またはゴム糊が処理された帆布であって、最終的には歯付きベルト１０の帆布２０となるものであり、その長手方向（供給方向）に上述の第１の糸が延在している。また、この予成形においては、予成形帆布２０’は充分にベルトの歯形に沿った形状までは成形されない。
【００２９】
凹凸状に予成形された予成形帆布２０’は、予成形ドラム２４の回転とともに進行し、図３に示すように、スチールベルト３２と予成形ドラム２４の間に供給される。また、スチールベルト３２と予成形ドラム２４の間には、歯ゴムシート１２’が供給され、予成形帆布２０’に歯ゴムシート１２’が圧着される。ここで、歯ゴムシート１２’は、一定の流動性をもって、かつスチールベルト３２により押圧されて、予成形帆布２０’に圧着される。したがって、歯ゴムシート１２’は、図３に示すように、予成形帆布２０’の凹部４０内に相対的に多く充填されるとともに、凸部４１には相対的に少なく圧着される。ここで、歯ゴムシート１２’が相対的に多く充填された凹部４０は、ベルト成型後において歯部１４となる一方、歯ゴムシート１２’があまり圧着されなかった凸部４１はベルト成型後において歯底部１５となる。歯ゴムシート１２’が圧着された後、予成形帆布２０’は、予成形ドラム２４から徐々に離され、予成形ゴム付き帆布２１’として回収される。
【００３０】
予成形ゴム付き帆布２１’は所定長さに順次切断された後、切断縁辺が互いに接合され、円筒形状に形成される。このとき、帆布の緯糸の延びる方向が円筒形状の周方向（ベルトの長手方向）となるように接合される。円筒形状に形成された予成形ゴム付き帆布２１’は図４に示すようにベルト成型ドラム３４の周囲に被せられる。ベルト成型ドラム３４には歯部３６及び歯溝部３８が交互に形成されており、歯部３６の輪郭形状は歯付きベルト１０の歯底部１５の輪郭形状に一致し、また歯溝部３８の輪郭形状は歯付きベルト１０の歯部１４の輪郭形状に一致する。なお、予成形ゴム付き帆布２１’は、凸部４１が歯部３６の位置に、凹部４０が歯溝部３８の位置に配置されるように、ベルト成型ドラム３４に被せられる。
【００３１】
次に、心線コード１８’がベルト成型ドラム３４に螺旋状に巻き付けられる。その後、接着ゴムシート２２’が更に心線コード上に巻き付けられ、接着ゴムシート２２’の上には、さらに背面ゴムシート１６’が巻き付けられる。なお、歯ゴムシート１２’、接着ゴムシート２２、心線コード１８’、および背面ゴムシート１６’は、歯付きベルト１０においては、それぞれ歯ゴム層１２、接着ゴム層２２、心線１８、および背面ゴム層１６となる。
【００３２】
次に、これらゴムシート等が巻き付けられたベルト成型ドラム３４は図示されない加硫オーブンに入れられ、そこで所定の温度及び圧力下で加硫処理される。加硫処理においては、圧力がベルト成型ドラム３４の外側から内側に向けて作用されるので、接着ゴムシート２２’の一部が心線コード１８’の間からドラム３４の内側に向けて流入する。これにより、歯ゴムシート１２’は予成形帆布２０’を押圧し、予成形帆布２０’は完全にベルト成型ドラム３４の外周面に密着することとなる。そして、心線コード１８’は接着ゴムシート２２’中に埋設し、予成形帆布２０’、歯ゴムシート１２、接着ゴムシート２２’、心線コード１８’、および背ゴムシート１６’は、一体化され、円筒形のベルトスラブ１０’が成型される（図５参照）。
【００３３】
加硫処理後、ベルト成型ドラム３４は加硫オーブンから取り出されて、そこからベルトスラブ１０’が抜き出される。ベルトスラブ１０’はグラインダ等で研磨処理された後、適当な幅に輪切り状に切断されることにより、所望のベルト幅の歯付きベルト１０となる。なお、図５では、ベルトスラブ１０’のそれぞれの構成部品については、歯付きベルト１０のそれぞれの構成部品と同じ参照番号が付されている。なお、本実施形態では、接着ゴムシート２２’は設けられなくても良く、この場合ベルト本体は、歯ゴム層１２と背ゴム層１６から成る。また、歯ゴムシート１２’は、予め予成形帆布に圧着されていなくても良く、心線コード１８’が巻かれた後、接着ゴムシート２２’が巻かれる前に、ベルト成型ドラム３４に巻かれても良い。この場合においても、接着ゴムシート２２’は巻かれなくて良く、さらに接着ゴムシート２２’に加えて背ゴムシート１６’も巻かれなくても良い。この場合、歯ゴムシートによって、背ゴム層１６および歯ゴム層１２が形成される。
【００３４】
このような歯付きベルトの製造工程において、帆布材料の緯糸の延びる方向に作用される張力は制御され、帆布材料が予成形ドラム２４に供給される際、その緯糸の延びる方向（帆布材料の供給方向）には実質的に張力が作用されない。すなわち、帆布材料は、その供給方向において、その元の長さの１倍より長くならないように、僅かに弛ませて供給される。また、予成形帆布２０’は、予成形ドラム２４に沿って進行する際、および予成形ドラム２４から回収される際にも、同様に実質的に張力が作用されないように制御される。すなわち、予成形帆布２０’は僅かに弛ませて進行され、回収される。したがって、帆布材料は、予成形工程において、その緯糸の延びる方向にほとんど張力が作用されず、伸縮性もほとんど損なわれない。また、帆布材料は、予成形されることにより、歯形がほぼ成形されているので、加硫処理において加えられる圧力により、さらに伸ばされ伸縮性が損なわれることもほとんどない。すなわち、本実施形態ではベルト成型前において、ベルトの長手方向における帆布材料の破断伸びが９５〜１３０％である場合、成型後においてベルトの帆布の破断伸びを９０〜１２０％に維持することができる。このように本製造方法においては、帆布材料２０’の破断伸びを歯付きベルトにおいても維持することができるので、耐歯欠け性に優れた歯付きベルトを提供することができる。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例、比較例を用いて本実施形態をさらに詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されるわけではない。実施例および比較例１では、それぞれ歯付きベルトを製造し、その耐久性性能を比較することにより、本実施例での効果を実証した。また、実施例および比較例２では、製造方法の違いによるベルト成型後の破断伸びの相違について確認した。
【００３６】
［実施例］
実施例の歯付きベルトの帆布は、緯糸に、芯糸、芯糸の周囲に巻き付いている中間糸、およびこの中間糸のさらに外側に巻き付いている被覆糸から成る複合糸を用い、経糸にナイロン６６糸を用いた。緯糸の複合糸において、芯糸に重量繊度が４２０デニールのポリウレタン弾性糸、中間糸に重量繊度が２００デニールでありフィラメント糸である芳香族ポリアミド繊維糸、被覆糸に重量繊度が１００デニールである捲縮加工されたナイロン６６糸を用いた。なお、中間糸は２７０フィラメントの、被覆糸は３４フィラメントのフィラメント糸を用いた。中間糸はＳ方向に、被覆糸はＺ方向にそれぞれ巻かれ、それぞれの巻回数は４５０回／ｍであった。なお、複合糸は、芯糸が伸ばされて元の長さの２．４倍にされた状態で、中間糸、被覆糸が巻かれた後、芯糸の伸びが開放されて製造された糸であった。経糸は、ナイロン６６のフィラメント糸であり、重量繊度は２１０デニールであった。
【００３７】
【表１】
【表２】
【００３８】
緯糸と経糸とは２／２綾織りで織り、緯糸が幅方向になるように帆布を織成した。この帆布は、表１に示す配合のゴム糊によってゴム糊処理が施された。ゴム糊処理された帆布の緯糸が延びる方向の破断伸びＹ1は、元の長さに対して１２５％であった。この帆布（成型前）の破断伸びの測定方法を以下に示す。
【００３９】
［ベルト成型前の帆布の破断伸びの測定方法］
まず、ゴム糊処理が施された帆布材料を、緯糸が延びる方向が長手方向になるように、カッティングし、幅２５ｍｍ、長さ５０ｃｍの測定用帆布を作成した。測定用帆布において、長手方向の中央部を挟むように、長手方向における間隔がＡ1（１００ｍｍ）となるように２本の幅方向に延びる平行線を引いた。その後、この測定用帆布を加硫した（１７０℃、２０分間）。次に、この測定用帆布を引張試験機（株式会社島津製作所製、商品名：島津オートグラフＡＧ−Ｉ、以下同じ）において、長さ方向に２００ｍｍ／分の引っ張り速度で引っ張り、帆布が切断したときの帆布の元の長さに対する伸び率を破断伸びＹ1とした。すなわち、破断伸びＹ1は、帆布破断時の２本の平行線の長手方向の間隔をＡ2ｍｍとすると、以下の式（１）により算出される。
Ｙ1＝｛（Ａ2−Ａ1）／Ａ1｝×１００・・・・（１）
【００４０】
先述のゴム糊処理が施された帆布材料を用い、上記実施形態の製造方法に倣って、歯付きベルトを製造した。すなわち、ゴム糊処理済の帆布材料は、予成形により凹凸状にし、その予成形帆布に、歯ゴムシートを圧着した。歯ゴムシートが圧着された予成形ゴム付き帆布は、上述したように円筒形状に形成し、ベルト成型ドラムの周囲に被せた。予成形ゴム付き帆布の上には、心線コードを螺旋状に巻き付け、心線コード上には接着ゴムシート、および背面ゴムシートを巻き付けた。なお、歯ゴムシート、接着ゴムシート、および背面ゴムシートのゴム配合については、表２に示す。これら予成形ゴム付き帆布等を巻き付けたベルト成型ドラムを、加硫オーブンに入れ、加硫処理し、ベルトスラブを得た。このベルトスラブを研磨後、切断し、幅１９．１ｍｍ、長さ１０４０ｍｍ、歯数１３０の無端状の歯付きベルトを得た。なお、本実施例においては、緯糸の延びる方向がベルトの長手方向になるように製造した。この無端状の歯付きベルトに接着された成型後のベルト長手方向における剥ぎ取った帆布の破断伸びＹ2を以下のように測定したところ、破断伸びＹ2は、１０５％であった。
【００４１】
［ベルト成型後の帆布の破断伸びの測定方法］
まず、図６に示すように、歯付きベルト１０の任意の位置に第１線Ｌ１を幅方向に１本引き、その第１線Ｌ１から２歯離れた位置の幅方向に第２線Ｌ２を引いた。第１線Ｌ１およびＬ２で挟まれる領域が、中央部になるように、帆布２０を歯付きベルト１０から２０ｃｍ剥ぎ取った。次に、その剥ぎ取った帆布の帆布幅が、１．５ｃｍになるように緯糸（長手方向に延びる第１の糸）を抜き取った。幅１．５ｃｍに調整された帆布は、引張試験機により、２００ｍｍ／分の引っ張り速度でその長手方向に破断するまで引っ張った。帆布が破断したときの第１線Ｌ１及び第２線Ｌ２の間隔をＸ2とし、以下の式（２）により帆布の破断伸びＹ2を算出した。
Ｙ2＝｛（Ｘ2−Ｘ1）／Ｘ1｝×１００・・・・（２）
なお、式（２）において、Ｘ1は、図６に示すように、第１線Ｌ１及び第２線Ｌ２間の歯付きベルト表面に沿った表面長さＸ1である。
【００４２】
［比較例１］
比較例１の歯付きベルトは、帆布の構成以外実施例１と同様にして製造した。比較例の歯付きベルトの帆布は、複合糸の中間糸および被覆糸の巻き方、および経糸の構成以外は実施例と同一の条件であった。実施例においては、複合糸は、芯糸が伸ばされて元の長さの２．４倍にされた状態で中間糸等が巻かれたが、本比較例１では、芯糸が伸ばされて元の長さの１．７倍にされた状態で、中間糸、被覆糸が巻かれ後、芯糸の伸びが開放されて製造された糸であった。また、経糸は、ナイロン６６のフィラメント糸であり、本比較例１では１００デニールのものを使用した。その他実施例と同一の条件であった。この帆布のベルト成型前の帆布の緯糸の延びる方向の破断伸びＹ1は、元の長さに対して４７％であり、ベルト成型後の剥ぎ取った帆布のベルト長手方向における破断伸びＹ2は４５％であった。
【００４３】
以上の実施例および比較例１の歯付きベルトについて、図７に示す装置で走行試験を行った。本走行試験は、油が被試験歯付きベルト１２８に付着する条件下で行われた。
【００４４】
［走行試験］
図７は、走行試験装置の概略構成を示す図である。走行試験装置１３３は、油がベルトに付着する状況で使用される自動車エンジンが想定された装置である。走行試験装置１３３には、箱状のハウジング１３４とヒータ（不図示）が備えられる。ハウジング１３４内には、歯付きプーリ１３５、１３６が設けられ、これらプーリの間であって歯付きプーリ１３５の斜め下方にはさらにテンショナ１３７が設けられる。ヒータは、ハウジング１３４の外側であって歯付きプーリ１３５、１３６に対向する前壁部に近接している。
【００４５】
ハウジング１３４の後壁部１３４ａには、上方に軸孔１３８が、下方に軸孔１３９が、その間に潤滑油流入孔１４０が形成される。歯付きプーリ１３５、１３６は、それぞれ軸孔１３８、１３９に挿入されたカムシャフト１４１、クランクシャフト１４２に支持され回転自在である。クランクシャフト１４２は、後壁部１３４ａの裏側に備えられたモータに連結されている。
【００４６】
被試験歯付きベルト１２８は、歯付きプーリ１３５、１３６に掛け回され、テンショナ１３７によりテンションが作用されている。このとき、被試験歯付きベルト１２８は、歯部に荷重が作用されている。
【００４７】
カムシャフト１４１にオイルポンプ（不図示）を用いて後壁部１３４ａの裏側から潤滑油が供給される。潤滑油は、カムシャフト１４１および後壁部１３４ａの裏側の面を伝い、軸孔１３８と潤滑油流入孔１４０からハウジング１３４の内側に流入する。
【００４８】
ヒータによりハウジング１３４内を１２０℃に保ち、クランクシャフト１４２を６０００ｒｐｍで回転させて走行試験を行った。被試験歯付きベルト１２８が損傷してベルトが走行不能になるまでの時間を走行時間とした。この走行試験の結果を図８に示す。図８に示すように、比較例１において、走行時間は２０００時間未満であったが、実施例においては２０００時間以上に延ばされ、走行時間は約３０％のびた。なお、実施例および比較例１において、ベルトの損傷は帆布クラックを起点とした歯欠けにより起こった。以上の走行試験の結果から明らかなように、歯付きベルトにおいて、ベルト成型後のベルト長手方向における破断伸びＹ2を９０％以上とすると、顕著に耐久性を向上させることができた。
【００４９】
［比較例２］
比較例２の歯付きベルトは、帆布材料の構成とともに、歯付きベルトの製造方法についても実施例とは相違する方法により製造した。比較例２の歯付きベルトの帆布は、緯糸に、７０デニールのナイロン６６糸、経糸に２１０デニールのナイロン６６糸を用い、２／２綾織りにより織成した。なお、緯糸は、２０４フィラメント、経糸には３４フィラメントのフィラメント糸を用いた。この帆布は、実施例と同様にゴム糊処理が施された。ゴム糊処理された帆布の緯糸が延びる方向の破断伸びＹ1は、元の長さに対して１２０％であり、実施例１に近似する値であった。
【００５０】
比較例２においては、帆布材料を予成形せずに歯付きベルトを製造した。すなわち、比較例２においては、予成形がされていない帆布材料を切断し、その切断縁辺を接合し筒状形状にし、筒状形状にした帆布材料をベルト成型ドラムに被せた。次に、心線コード、ゴムシートを巻き付け、この帆布材料等が取り付けられたベルト成型ドラムを加硫オーブンに入れ、加硫処理した。加硫処理においては、ゴムシートが心線コードの間からベルト成型ドラムの歯溝部に流入し、帆布材料はベルト成型ドラムの外周面に沿うように成形され、これにより歯部と歯底部が成形されたベルトスラブを得た。ベルトスラブは研磨後、切断し、実施例と同様の形状を有する比較例２の歯付きベルトが得た。比較例２の歯付きベルトにおいて、成型後の剥ぎ取った帆布のベルト長手方向における破断伸びＹ2は、５０％であった。なお、本比較例においても、緯糸の延びる方向がベルトの長手方向になるように製造した。なお、比較例２においてもその他の条件は実施例と同様であった。
【００５１】
以上のように、比較例２においては、帆布の緯糸の延びる方向の破断伸びは、ベルト成型前においては１２０％であったが、ベルト成型後においては、５０％と顕著に低下した。これは、比較例２では、帆布が予成形されておらず、加硫処理中において大きく伸ばされたためである。すなわち、本実施形態においては、帆布の破断伸びを維持するためには、例えば帆布を張力が作用されない状態で予成形し、加硫処理において伸びないようにしなければならないことが理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施形態に係る歯付ベルトを模式的に示す断面図である。
【図２】帆布を予成形する工程を示す断面図である。
【図３】予成形された帆布材料に歯ゴムシートを圧着する工程を示す断面図である。
【図４】ベルト成型ドラムに帆布材料、心線コード、接着ゴムシート、および背面ゴムシートを取り付ける工程を示す断面図である。
【図５】加硫処理後のベルトスラブを示す断面図である。
【図６】ベルト成型後の帆布の破断伸びを測定するための帆布の剥離方法を示す。
【図７】走行試験機の模式図である。
【図８】走行試験の試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 歯付きベルト
１１ ベルト本体
２０ 帆布
２０’ 予成形帆布
２１’ 予成形ゴム付き帆布
２４ 予成形ドラム
２８ 歯付きローラ
３２ スチールベルト
３４ ベルト成型ドラム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯付きベルトに関し、特に帆布の破断伸びが改良された歯付きベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用、一般産業用等に幅広く使用されるタイミングベルトとして歯付きベルトが知られている。歯付きベルトは、その耐久性を向上させるため、通常歯部と歯底部が設けられた歯ゴム層の表面に帆布が被覆されており、その帆布構成は、例えば特許文献１〜３に詳細に記載されている。
【０００３】
特許文献１、２に記載の帆布は、ベルトの長手方向に延びる糸が、芳香族ポリアミド繊維（芳香族アラミド繊維）とウレタン弾性糸の混合糸が使用されることが記載されている。このような帆布は、芳香族アラミド繊維の高強度性により、ベルトの耐久性を向上させることができるとともに、ウレタン弾性糸の伸縮性により、例えば帆布に伸縮性を持たせることができる。したがって、帆布を歯付きベルトの歯形に沿うように型付けする際に、充分に歯形に沿うように伸張させることができる（例えば特許文献１の３頁右段２行目〜１０行目参照）。
【０００４】
また、特許文献３にはベルトに被覆貼着される前の帆布の特性が記載されており、この被覆貼着前の帆布は、原寸帆布に対し２０〜６０％巾方向に収縮させることにより、その巾方向の破断伸びが１２０％程度となっている（例えば実用新案登録請求の範囲および第４図参照）。
【特許文献１】特公平７−１０５４号公報
【特許文献２】実公昭６３−１５６２８号公報
【特許文献３】実願昭５８−１６９９７９号（実開昭６０−７７８３６号）のマイクロフィルム
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、歯付きベルトは、その寿命を長くするために、帆布には一定の柔軟性を持たせることが重要であり、ベルト成型後においても、帆布はある程度の伸縮性を有することが要求される。また、ベルト本体のゴム部分の摩耗を防止するために、帆布はある程度の単位面積当たりの繊維量が要求される。
【０００６】
しかし、上述したように、帆布は、歯形に成形されるために、伸張されなければならず、伸張される際に帆布の伸縮性は大きく失われる。したがって、特許文献１〜３のように、ベルト成型前に優れた伸縮性を有する帆布を用いたところで、ベルト成型後の帆布の伸縮性は大きく失われてしまい、充分にベルト寿命を伸ばすことはできない。
【０００７】
本願発明は、以上の問題点に鑑みて成されたものであり、ベルト成型後においても、一定の伸縮性のある帆布を有する歯付きベルト、およびこのような歯付きベルトを製造するための方法を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る歯付きベルトは、一方の表面に歯部と歯底部がベルトの長手方向に沿って交互に設けられたベルト本体が形成され、一方の表面に帆布が接着されるように成形された歯付きベルトであって、ベルトの長手方向における成形後の帆布の破断伸びが、９０％以上１２０％以下であることを特徴とする。
【０００９】
帆布は、ベルトの長手方向における成形前の破断伸びが、９５％〜１３０％であることが好ましい。このように、帆布の成形後の破断伸びが、成形前の破断伸びに近似していると、成形前の帆布の伸び特性が成形後においても維持されるので、耐クラック性に優れたベルトを得ることができる。
【００１０】
当該発明に係る帆布において、ベルトの長手方向に延在する糸は、芳香族アラミド繊維糸を含むことが好ましい。これにより、本発明においては、長手方向の耐荷重性に優れた歯付きベルトを提供することができる。さらに好ましくは、帆布において、ベルトの長手方向に延在する糸は、弾性糸と芳香族アラミド繊維糸を少なくとも含む複合糸である。また帆布において、ベルトの長手方向に延在する糸は、例えば弾性糸である芯糸と、この芯糸の周囲に巻き付いている中間糸と、この中間糸のさらに外側に巻き付いている被覆糸から成る複合糸であって、中間糸が芳香族アラミド繊維糸である。
【００１１】
本発明に係る歯付きベルトの製造方法は、一方の表面に歯部と歯底部がベルトの長手方向に沿って交互に設けられたベルト本体が形成され、一方の表面に帆布が接着されように成形された歯付きベルトを製造する歯付きベルトの製造方法であって、張力が作用されないように歯部と歯底部の形状に沿うように凹凸状に予成形された予成形帆布を、ベルト本体に接着することを特徴とする。この製造方法によれば、成形後のベルト長手方向における帆布の破断伸びが９０％〜１２０％である歯付きベルトを得ることができる。
【００１２】
本製造方法は、例えば帆布を張力が作用されないように凹凸状に予成形し、予成形帆布を得る工程と、予成形帆布の一方の面に歯ゴムシートを接着する工程と、歯ゴムシートが接着された予成形帆布をベルト成型ドラムの外周面に取り付ける工程と、ベルト成型ドラムにおいて、予成形帆布の上に心線コードを螺旋状に巻き付ける工程と、ベルト成型ドラムにおいて、心線コード上にさらに背ゴムシートを取り付ける工程と、歯ゴムシートおよび背ゴムシートを加硫させ、予成形帆布、歯ゴムシート、心線コード、および背ゴムシートを一体化する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明においては、ベルトの長手方向における成形後の帆布の破断伸びを、９０％〜１２０％とすることにより、耐久性を顕著に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態である歯付ベルト１０の一部の断面図を示す。歯付きベルト１０は無端状ベルトであり、ベルト本体１１を有する。ベルト本体１１は、後述するゴム成分を主成分とする加硫ゴムから成り、歯ゴム層１２、接着ゴム層２２、背ゴム層１６により一体的に形成される。
【００１５】
歯ゴム層１２の一方の面には、長手方向に沿って歯部１４および歯底部１５が交互に繰り返されて構成され、歯ゴム層１２の歯部１４および歯底部１５の外表面には帆布２０が覆うように接着されている。歯ゴム層１２の他方の面には、背ゴム層１６が設けられる。歯ゴム層１２と背ゴム層１６の間には、接着ゴム層２２が設けられる。接着ゴム層２２の中には、ベルトの長手方向に延びる心線１８が埋設される。
【００１６】
歯ゴム層１２、接着ゴム層２２、および背ゴム層１６の原料ゴムは、それぞれ、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレン、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体配合物（ＥＰＤＭ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）、ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、カルボキシル化ニトリルゴム、またはフッ素ゴム等の単体またはこれらの混合物である。なお、本実施形態においては、ベルト本体１１は、説明のために、歯ゴム層１２、接着ゴム層２２、背ゴム層１６に分けて説明されるが、これら層は実質的に一体化されている。また、ベルト本体１１を構成する層は、３層に分かれる必要はなく、他の構成であっても良く、例えば心線の埋設する位置を境界面として、背ゴム層と歯ゴム層が設けられても良い。
【００１７】
帆布２０は、ベルトの長手方向に沿って延びる第１の糸と、ベルトの幅方向に沿って延びる第２の糸とが織られて構成された織物であり、例えば、平織、綾織、朱子織等により織られる。本実施形態では、第１の糸は緯糸であり、第２の糸が経糸となるように織られるが、第１の糸が経糸であり、第２の糸が緯糸となるように織られても良い。第１の糸は、伸縮性を有する複合糸であって、好ましくは芳香族アラミド繊維等の高剛性繊維糸を含む複合糸である。
【００１８】
第１の糸は、さらに詳述すると、芯糸と、この芯糸の周囲に巻き付いている中間糸と、この中間糸のさらに外側に巻き付いている被覆糸から成る複合糸である。ここで芯糸は弾性糸であって、例えばポリウレタン、ナイロン、ポリエステル等の合成繊維から構成されるが、好ましくはポリウレタン弾性糸である。中間糸は、非伸縮性糸であって、例えば先述した芳香族アラミド繊維等の高剛性繊維糸から構成される。一方、被覆糸は例えば捲縮加工されることにより伸縮性を有する伸縮性糸であって、例えばポリウレタン、ナイロン、ポリエステル等の合成繊維、または綿等の天然繊維から構成されるが、好ましくはナイロンで構成される。この複合糸は例えば芯糸が伸ばされて、元の長さの２．０倍以上４．０倍以下の長さで保持されて、中間糸、被覆糸が撚られた後、芯糸の伸びが開放され製造される。なお、被覆糸は中間糸と逆方向に巻かれる方が好ましく、例えば中間糸がＳ方向に巻かれると、被覆糸はＺ方向に巻かれ、中間糸がＺ方向に巻かれると、被覆糸はＳ方向に巻かれる。
【００１９】
第２の糸は、特にその材質が限定されるわけではないが、例えばポリウレタン、ナイロン、カーボン、ポリエステル、ポリエチレン等の合成繊維、または綿等の天然繊維から構成され、好ましくはナイロンで構成される。また、第２の糸は、フィラメント糸である。
【００２０】
帆布２０は、歯ゴム層に加硫接着されやすいように、後述する予成形前に、ＲＦＬ（レゾルシンホルマリンラテックス）やゴム糊等の配合物が付着された後加熱される処理が施される。具体的には、予成形前にＲＦＬ処理またはゴム糊処理のうち少なくとも一方の処理が施される。
【００２１】
ＲＦＬ処理では、帆布２０がＲＦＬ溶液に浸漬された後加熱乾燥される。これにより、ＲＦＬは帆布２０の繊維内に含浸するとともに、帆布２０の表面に一定の厚みを有するＲＦＬ膜が形成される。ＲＦＬ溶液は、レゾルシンとホルムアルデヒドとの初期縮合物であるＲＦ樹脂と、ラテックスとを混合した水溶液である。ラテックスは、例えばスチレンブタジエンラテックス、ビニルピリジン・スチレン・ブタジエン共重合ラテックス、クロロプレンラテックス、水素添加ニトリルゴムラテックス、カルボキシル化ニトリルゴムラテックス等の単体またはこれらの混合物である。
【００２２】
ゴム糊処理では、帆布２０がゴム糊液に浸漬された後加熱乾燥される。これにより、ゴム糊は帆布２０内に含浸するとともに、帆布２０の表面に一定の厚みを有するゴム糊膜が形成される。ゴム糊液は、未加硫ゴムがＭＥＫ（メチルエチルケトン）やトルエン等の溶剤に溶解され、加硫剤、カーボンブラック等の所定の添加剤が添加されて、作成される。未加硫ゴムは、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレン、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体配合物（ＥＰＤＭ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）、ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、カルボキシル化ニトリルゴム、またはフッ素ゴム等の単体またはこれらの混合物であるが、好ましくは、フッ素ゴムが含まれる。
【００２３】
このようにゴム糊処理または（および）ＲＦＬ処理を施された帆布は、ベルト成型前においては、第１の糸の延びる方向（すなわちベルトの長手方向）における破断伸びが元の長さの９５〜１３０％となる。ここで、このような帆布は、歯付きベルトの成型時、歯形に沿うように伸ばされるので、従来の方法によれば、ベルト成型後の帆布の破断伸びは大きく損失される。しかし、本実施形態においては、後述するように、ベルトの長手方向における帆布の破断伸びは、ほとんど損失されず、元の長さの９０〜１２０％に保持される。
【００２４】
このように、成型後の帆布の破断伸びが９０％以上となると、帆布は歯の変形に対して無理なく追従するので、帆布クラックの発生を遅らせることができる。さらに、帆布の単位面積当たりの繊維量が多くなるので、ベルトの耐摩耗性が向上し、ベルト寿命を延ばすことができる。
【００２５】
一方、破断伸びが１２０％以上になると、帆布の伸縮性が高くなり過ぎ、歯付きベルトの歯部に掛かる荷重が帆布に支持されなくなり、歯ゴムに荷重が集中して、歯部の耐久性が悪くなる。また、繊維量が多くなり過ぎ、帆布厚が大きくなり、歯ゴム層のゴム部分が薄くなるので、耐歯欠け性能が落ちる。よって、本実施形態においては、ベルト成型後の帆布のベルト長手方向の破断伸びは、元の長さに対して９０％以上１２０％以下に設定される。
【００２６】
以下、図２〜図５を用いて、本実施形態の歯付きベルトの製造方法について、説明するが、本発明の歯付きベルトの製造方法は、以下述べる製造方法に限定されるわけではない。
【００２７】
先ず、図２に示すように、外周面に歯部２６と、歯底部２７が交互に設けられた予成形ドラム２４が用意される。予成形ドラム２４の外周面に近接する位置には、それぞれ異なる位置に、歯付きローラ２８（図２参照）およびスチールベルト３２（図３参照）が設けられる。歯付きローラ２８には歯部３０が設けられ、歯部３０は、予成形ドラム２４の外周面に設けられた歯底部２７に噛み合っている。予成形ドラム２４及び歯付きローラ２８はそれぞれ矢印Ａ及びＢに示す方向に回転させられる。一方、スチールベルト３２は、図３に示すように、予成形ドラム２４の周速度と同じ速度で走行させられる。
【００２８】
帆布材料（図示せず）は、供給される方向に長い連続的な織物であって、予成形ドラム２４と歯付きローラ２８間の噛み合い領域に供給される。このとき帆布材料は、双方の歯部２６及び３０の協働作用により凹凸状に予成形され、予成形帆布２０’となる。すなわち、予成形帆布２０’には、その長手方向に沿って、歯部１２と歯底部１４（図１参照）に沿うように凸部４０と凹部４１が交互に形成される。なお、帆布材料は上述したＲＦＬ処理またはゴム糊が処理された帆布であって、最終的には歯付きベルト１０の帆布２０となるものであり、その長手方向（供給方向）に上述の第１の糸が延在している。また、この予成形においては、予成形帆布２０’は充分にベルトの歯形に沿った形状までは成形されない。
【００２９】
凹凸状に予成形された予成形帆布２０’は、予成形ドラム２４の回転とともに進行し、図３に示すように、スチールベルト３２と予成形ドラム２４の間に供給される。また、スチールベルト３２と予成形ドラム２４の間には、歯ゴムシート１２’が供給され、予成形帆布２０’に歯ゴムシート１２’が圧着される。ここで、歯ゴムシート１２’は、一定の流動性をもって、かつスチールベルト３２により押圧されて、予成形帆布２０’に圧着される。したがって、歯ゴムシート１２’は、図３に示すように、予成形帆布２０’の凹部４０内に相対的に多く充填されるとともに、凸部４１には相対的に少なく圧着される。ここで、歯ゴムシート１２’が相対的に多く充填された凹部４０は、ベルト成型後において歯部１４となる一方、歯ゴムシート１２’があまり圧着されなかった凸部４１はベルト成型後において歯底部１５となる。歯ゴムシート１２’が圧着された後、予成形帆布２０’は、予成形ドラム２４から徐々に離され、予成形ゴム付き帆布２１’として回収される。
【００３０】
予成形ゴム付き帆布２１’は所定長さに順次切断された後、切断縁辺が互いに接合され、円筒形状に形成される。このとき、帆布の緯糸の延びる方向が円筒形状の周方向（ベルトの長手方向）となるように接合される。円筒形状に形成された予成形ゴム付き帆布２１’は図４に示すようにベルト成型ドラム３４の周囲に被せられる。ベルト成型ドラム３４には歯部３６及び歯溝部３８が交互に形成されており、歯部３６の輪郭形状は歯付きベルト１０の歯底部１５の輪郭形状に一致し、また歯溝部３８の輪郭形状は歯付きベルト１０の歯部１４の輪郭形状に一致する。なお、予成形ゴム付き帆布２１’は、凸部４１が歯部３６の位置に、凹部４０が歯溝部３８の位置に配置されるように、ベルト成型ドラム３４に被せられる。
【００３１】
次に、心線コード１８’がベルト成型ドラム３４に螺旋状に巻き付けられる。その後、接着ゴムシート２２’が更に心線コード上に巻き付けられ、接着ゴムシート２２’の上には、さらに背面ゴムシート１６’が巻き付けられる。なお、歯ゴムシート１２’、接着ゴムシート２２、心線コード１８’、および背面ゴムシート１６’は、歯付きベルト１０においては、それぞれ歯ゴム層１２、接着ゴム層２２、心線１８、および背面ゴム層１６となる。
【００３２】
次に、これらゴムシート等が巻き付けられたベルト成型ドラム３４は図示されない加硫オーブンに入れられ、そこで所定の温度及び圧力下で加硫処理される。加硫処理においては、圧力がベルト成型ドラム３４の外側から内側に向けて作用されるので、接着ゴムシート２２’の一部が心線コード１８’の間からドラム３４の内側に向けて流入する。これにより、歯ゴムシート１２’は予成形帆布２０’を押圧し、予成形帆布２０’は完全にベルト成型ドラム３４の外周面に密着することとなる。そして、心線コード１８’は接着ゴムシート２２’中に埋設し、予成形帆布２０’、歯ゴムシート１２、接着ゴムシート２２’、心線コード１８’、および背ゴムシート１６’は、一体化され、円筒形のベルトスラブ１０’が成型される（図５参照）。
【００３３】
加硫処理後、ベルト成型ドラム３４は加硫オーブンから取り出されて、そこからベルトスラブ１０’が抜き出される。ベルトスラブ１０’はグラインダ等で研磨処理された後、適当な幅に輪切り状に切断されることにより、所望のベルト幅の歯付きベルト１０となる。なお、図５では、ベルトスラブ１０’のそれぞれの構成部品については、歯付きベルト１０のそれぞれの構成部品と同じ参照番号が付されている。なお、本実施形態では、接着ゴムシート２２’は設けられなくても良く、この場合ベルト本体は、歯ゴム層１２と背ゴム層１６から成る。また、歯ゴムシート１２’は、予め予成形帆布に圧着されていなくても良く、心線コード１８’が巻かれた後、接着ゴムシート２２’が巻かれる前に、ベルト成型ドラム３４に巻かれても良い。この場合においても、接着ゴムシート２２’は巻かれなくて良く、さらに接着ゴムシート２２’に加えて背ゴムシート１６’も巻かれなくても良い。この場合、歯ゴムシートによって、背ゴム層１６および歯ゴム層１２が形成される。
【００３４】
このような歯付きベルトの製造工程において、帆布材料の緯糸の延びる方向に作用される張力は制御され、帆布材料が予成形ドラム２４に供給される際、その緯糸の延びる方向（帆布材料の供給方向）には実質的に張力が作用されない。すなわち、帆布材料は、その供給方向において、その元の長さの１倍より長くならないように、僅かに弛ませて供給される。また、予成形帆布２０’は、予成形ドラム２４に沿って進行する際、および予成形ドラム２４から回収される際にも、同様に実質的に張力が作用されないように制御される。すなわち、予成形帆布２０’は僅かに弛ませて進行され、回収される。したがって、帆布材料は、予成形工程において、その緯糸の延びる方向にほとんど張力が作用されず、伸縮性もほとんど損なわれない。また、帆布材料は、予成形されることにより、歯形がほぼ成形されているので、加硫処理において加えられる圧力により、さらに伸ばされ伸縮性が損なわれることもほとんどない。すなわち、本実施形態ではベルト成型前において、ベルトの長手方向における帆布材料の破断伸びが９５〜１３０％である場合、成型後においてベルトの帆布の破断伸びを９０〜１２０％に維持することができる。このように本製造方法においては、帆布材料２０’の破断伸びを歯付きベルトにおいても維持することができるので、耐歯欠け性に優れた歯付きベルトを提供することができる。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例、比較例を用いて本実施形態をさらに詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されるわけではない。実施例および比較例１では、それぞれ歯付きベルトを製造し、その耐久性性能を比較することにより、本実施例での効果を実証した。また、実施例および比較例２では、製造方法の違いによるベルト成型後の破断伸びの相違について確認した。
【００３６】
［実施例］
実施例の歯付きベルトの帆布は、緯糸に、芯糸、芯糸の周囲に巻き付いている中間糸、およびこの中間糸のさらに外側に巻き付いている被覆糸から成る複合糸を用い、経糸にナイロン６６糸を用いた。緯糸の複合糸において、芯糸に重量繊度が４２０デニールのポリウレタン弾性糸、中間糸に重量繊度が２００デニールでありフィラメント糸である芳香族ポリアミド繊維糸、被覆糸に重量繊度が１００デニールである捲縮加工されたナイロン６６糸を用いた。なお、中間糸は２７０フィラメントの、被覆糸は３４フィラメントのフィラメント糸を用いた。中間糸はＳ方向に、被覆糸はＺ方向にそれぞれ巻かれ、それぞれの巻回数は４５０回／ｍであった。なお、複合糸は、芯糸が伸ばされて元の長さの２．４倍にされた状態で、中間糸、被覆糸が巻かれた後、芯糸の伸びが開放されて製造された糸であった。経糸は、ナイロン６６のフィラメント糸であり、重量繊度は２１０デニールであった。
【００３７】
【表１】
【表２】
【００３８】
緯糸と経糸とは２／２綾織りで織り、緯糸が幅方向になるように帆布を織成した。この帆布は、表１に示す配合のゴム糊によってゴム糊処理が施された。ゴム糊処理された帆布の緯糸が延びる方向の破断伸びＹ1は、元の長さに対して１２５％であった。この帆布（成型前）の破断伸びの測定方法を以下に示す。
【００３９】
［ベルト成型前の帆布の破断伸びの測定方法］
まず、ゴム糊処理が施された帆布材料を、緯糸が延びる方向が長手方向になるように、カッティングし、幅２５ｍｍ、長さ５０ｃｍの測定用帆布を作成した。測定用帆布において、長手方向の中央部を挟むように、長手方向における間隔がＡ1（１００ｍｍ）となるように２本の幅方向に延びる平行線を引いた。その後、この測定用帆布を加硫した（１７０℃、２０分間）。次に、この測定用帆布を引張試験機（株式会社島津製作所製、商品名：島津オートグラフＡＧ−Ｉ、以下同じ）において、長さ方向に２００ｍｍ／分の引っ張り速度で引っ張り、帆布が切断したときの帆布の元の長さに対する伸び率を破断伸びＹ1とした。すなわち、破断伸びＹ1は、帆布破断時の２本の平行線の長手方向の間隔をＡ2ｍｍとすると、以下の式（１）により算出される。
Ｙ1＝｛（Ａ2−Ａ1）／Ａ1｝×１００・・・・（１）
【００４０】
先述のゴム糊処理が施された帆布材料を用い、上記実施形態の製造方法に倣って、歯付きベルトを製造した。すなわち、ゴム糊処理済の帆布材料は、予成形により凹凸状にし、その予成形帆布に、歯ゴムシートを圧着した。歯ゴムシートが圧着された予成形ゴム付き帆布は、上述したように円筒形状に形成し、ベルト成型ドラムの周囲に被せた。予成形ゴム付き帆布の上には、心線コードを螺旋状に巻き付け、心線コード上には接着ゴムシート、および背面ゴムシートを巻き付けた。なお、歯ゴムシート、接着ゴムシート、および背面ゴムシートのゴム配合については、表２に示す。これら予成形ゴム付き帆布等を巻き付けたベルト成型ドラムを、加硫オーブンに入れ、加硫処理し、ベルトスラブを得た。このベルトスラブを研磨後、切断し、幅１９．１ｍｍ、長さ１０４０ｍｍ、歯数１３０の無端状の歯付きベルトを得た。なお、本実施例においては、緯糸の延びる方向がベルトの長手方向になるように製造した。この無端状の歯付きベルトに接着された成型後のベルト長手方向における剥ぎ取った帆布の破断伸びＹ2を以下のように測定したところ、破断伸びＹ2は、１０５％であった。
【００４１】
［ベルト成型後の帆布の破断伸びの測定方法］
まず、図６に示すように、歯付きベルト１０の任意の位置に第１線Ｌ１を幅方向に１本引き、その第１線Ｌ１から２歯離れた位置の幅方向に第２線Ｌ２を引いた。第１線Ｌ１およびＬ２で挟まれる領域が、中央部になるように、帆布２０を歯付きベルト１０から２０ｃｍ剥ぎ取った。次に、その剥ぎ取った帆布の帆布幅が、１．５ｃｍになるように緯糸（長手方向に延びる第１の糸）を抜き取った。幅１．５ｃｍに調整された帆布は、引張試験機により、２００ｍｍ／分の引っ張り速度でその長手方向に破断するまで引っ張った。帆布が破断したときの第１線Ｌ１及び第２線Ｌ２の間隔をＸ2とし、以下の式（２）により帆布の破断伸びＹ2を算出した。
Ｙ2＝｛（Ｘ2−Ｘ1）／Ｘ1｝×１００・・・・（２）
なお、式（２）において、Ｘ1は、図６に示すように、第１線Ｌ１及び第２線Ｌ２間の歯付きベルト表面に沿った表面長さＸ1である。
【００４２】
［比較例１］
比較例１の歯付きベルトは、帆布の構成以外実施例１と同様にして製造した。比較例の歯付きベルトの帆布は、複合糸の中間糸および被覆糸の巻き方、および経糸の構成以外は実施例と同一の条件であった。実施例においては、複合糸は、芯糸が伸ばされて元の長さの２．４倍にされた状態で中間糸等が巻かれたが、本比較例１では、芯糸が伸ばされて元の長さの１．７倍にされた状態で、中間糸、被覆糸が巻かれ後、芯糸の伸びが開放されて製造された糸であった。また、経糸は、ナイロン６６のフィラメント糸であり、本比較例１では１００デニールのものを使用した。その他実施例と同一の条件であった。この帆布のベルト成型前の帆布の緯糸の延びる方向の破断伸びＹ1は、元の長さに対して４７％であり、ベルト成型後の剥ぎ取った帆布のベルト長手方向における破断伸びＹ2は４５％であった。
【００４３】
以上の実施例および比較例１の歯付きベルトについて、図７に示す装置で走行試験を行った。本走行試験は、油が被試験歯付きベルト１２８に付着する条件下で行われた。
【００４４】
［走行試験］
図７は、走行試験装置の概略構成を示す図である。走行試験装置１３３は、油がベルトに付着する状況で使用される自動車エンジンが想定された装置である。走行試験装置１３３には、箱状のハウジング１３４とヒータ（不図示）が備えられる。ハウジング１３４内には、歯付きプーリ１３５、１３６が設けられ、これらプーリの間であって歯付きプーリ１３５の斜め下方にはさらにテンショナ１３７が設けられる。ヒータは、ハウジング１３４の外側であって歯付きプーリ１３５、１３６に対向する前壁部に近接している。
【００４５】
ハウジング１３４の後壁部１３４ａには、上方に軸孔１３８が、下方に軸孔１３９が、その間に潤滑油流入孔１４０が形成される。歯付きプーリ１３５、１３６は、それぞれ軸孔１３８、１３９に挿入されたカムシャフト１４１、クランクシャフト１４２に支持され回転自在である。クランクシャフト１４２は、後壁部１３４ａの裏側に備えられたモータに連結されている。
【００４６】
被試験歯付きベルト１２８は、歯付きプーリ１３５、１３６に掛け回され、テンショナ１３７によりテンションが作用されている。このとき、被試験歯付きベルト１２８は、歯部に荷重が作用されている。
【００４７】
カムシャフト１４１にオイルポンプ（不図示）を用いて後壁部１３４ａの裏側から潤滑油が供給される。潤滑油は、カムシャフト１４１および後壁部１３４ａの裏側の面を伝い、軸孔１３８と潤滑油流入孔１４０からハウジング１３４の内側に流入する。
【００４８】
ヒータによりハウジング１３４内を１２０℃に保ち、クランクシャフト１４２を６０００ｒｐｍで回転させて走行試験を行った。被試験歯付きベルト１２８が損傷してベルトが走行不能になるまでの時間を走行時間とした。この走行試験の結果を図８に示す。図８に示すように、比較例１において、走行時間は２０００時間未満であったが、実施例においては２０００時間以上に延ばされ、走行時間は約３０％のびた。なお、実施例および比較例１において、ベルトの損傷は帆布クラックを起点とした歯欠けにより起こった。以上の走行試験の結果から明らかなように、歯付きベルトにおいて、ベルト成型後のベルト長手方向における破断伸びＹ2を９０％以上とすると、顕著に耐久性を向上させることができた。
【００４９】
［比較例２］
比較例２の歯付きベルトは、帆布材料の構成とともに、歯付きベルトの製造方法についても実施例とは相違する方法により製造した。比較例２の歯付きベルトの帆布は、緯糸に、７０デニールのナイロン６６糸、経糸に２１０デニールのナイロン６６糸を用い、２／２綾織りにより織成した。なお、緯糸は、２０４フィラメント、経糸には３４フィラメントのフィラメント糸を用いた。この帆布は、実施例と同様にゴム糊処理が施された。ゴム糊処理された帆布の緯糸が延びる方向の破断伸びＹ1は、元の長さに対して１２０％であり、実施例１に近似する値であった。
【００５０】
比較例２においては、帆布材料を予成形せずに歯付きベルトを製造した。すなわち、比較例２においては、予成形がされていない帆布材料を切断し、その切断縁辺を接合し筒状形状にし、筒状形状にした帆布材料をベルト成型ドラムに被せた。次に、心線コード、ゴムシートを巻き付け、この帆布材料等が取り付けられたベルト成型ドラムを加硫オーブンに入れ、加硫処理した。加硫処理においては、ゴムシートが心線コードの間からベルト成型ドラムの歯溝部に流入し、帆布材料はベルト成型ドラムの外周面に沿うように成形され、これにより歯部と歯底部が成形されたベルトスラブを得た。ベルトスラブは研磨後、切断し、実施例と同様の形状を有する比較例２の歯付きベルトが得た。比較例２の歯付きベルトにおいて、成型後の剥ぎ取った帆布のベルト長手方向における破断伸びＹ2は、５０％であった。なお、本比較例においても、緯糸の延びる方向がベルトの長手方向になるように製造した。なお、比較例２においてもその他の条件は実施例と同様であった。
【００５１】
以上のように、比較例２においては、帆布の緯糸の延びる方向の破断伸びは、ベルト成型前においては１２０％であったが、ベルト成型後においては、５０％と顕著に低下した。これは、比較例２では、帆布が予成形されておらず、加硫処理中において大きく伸ばされたためである。すなわち、本実施形態においては、帆布の破断伸びを維持するためには、例えば帆布を張力が作用されない状態で予成形し、加硫処理において伸びないようにしなければならないことが理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施形態に係る歯付ベルトを模式的に示す断面図である。
【図２】帆布を予成形する工程を示す断面図である。
【図３】予成形された帆布材料に歯ゴムシートを圧着する工程を示す断面図である。
【図４】ベルト成型ドラムに帆布材料、心線コード、接着ゴムシート、および背面ゴムシートを取り付ける工程を示す断面図である。
【図５】加硫処理後のベルトスラブを示す断面図である。
【図６】ベルト成型後の帆布の破断伸びを測定するための帆布の剥離方法を示す。
【図７】走行試験機の模式図である。
【図８】走行試験の試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 歯付きベルト
１１ ベルト本体
２０ 帆布
２０’ 予成形帆布
２１’ 予成形ゴム付き帆布
２４ 予成形ドラム
２８ 歯付きローラ
３２ スチールベルト
３４ ベルト成型ドラム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の表面に歯部と歯底部がベルトの長手方向に沿って交互に設けられたベルト本体が形成され、前記一方の表面に帆布が接着されるように成形された歯付きベルトであって、ベルトの長手方向における成形後の前記帆布の破断伸びは、元の長さに対して９０％以上１２０％以下であることを特徴とする歯付きベルト。
【請求項２】
前記帆布は、前記長手方向における成形前の破断伸びが、元の長さに対して９５％以上１３０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項３】
前記帆布において、ベルトの長手方向に延在する糸は、芳香族アラミド繊維糸を含むことを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項４】
前記帆布において、ベルトの長手方向に延在する糸は、弾性糸と芳香族アラミド繊維糸を少なくとも含む複合糸であることを特徴とする請求項３に記載の歯付きベルト。
【請求項５】
前記帆布において、ベルトの長手方向に延在する糸は、弾性糸である芯糸と、この芯糸の周囲に巻き付いている中間糸と、この中間糸のさらに外側に巻き付いている被覆糸から成る複合糸であって、前記中間糸が芳香族アラミド繊維糸であることを特徴とする請求項４に記載の歯付きベルト。
【請求項６】
一方の表面に歯部と歯底部がベルトの長手方向に沿って交互に設けられたベルト本体が形成され、前記一方の表面に帆布が接着されように成形された歯付きベルトの製造方法であって、
張力が作用されないように前記歯部と前記歯底部の形状に沿うように凹凸状に予成形された予成形帆布を、前記ベルト本体に接着し、ベルトの長手方向における成形後の前記帆布の破断伸びが、９０％〜１２０％であることを特徴とする歯付きベルトの製造方法。
【請求項７】
帆布を張力が作用されないように凹凸状に予成形し、前記予成形帆布を得る工程と、
前記予成形帆布の一方の面に歯ゴムシートを圧着する工程と、
前記歯ゴムシートが圧着された予成形帆布をベルト成型ドラムの外周面に取り付ける工程と、
前記ベルト成型ドラムにおいて、前記予成形帆布の上に心線コードを巻き付ける工程と、
前記ベルト成型ドラムにおいて、前記心線コード上にさらに背ゴムシートを取り付ける工程と、
前記歯ゴムシートおよび背ゴムシートを加硫させ、前記予成形帆布、歯ゴムシート、心線、および背ゴムシートを一体化する工程と
を備えることを特徴とする請求項６に記載の歯付きベルトの製造方法。
【請求項１】
一方の表面に歯部と歯底部がベルトの長手方向に沿って交互に設けられたベルト本体が形成され、前記一方の表面に帆布が接着されるように成形された歯付きベルトであって、ベルトの長手方向における成形後の前記帆布の破断伸びは、元の長さに対して９０％以上１２０％以下であることを特徴とする歯付きベルト。
【請求項２】
前記帆布は、前記長手方向における成形前の破断伸びが、元の長さに対して９５％以上１３０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項３】
前記帆布において、ベルトの長手方向に延在する糸は、芳香族アラミド繊維糸を含むことを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項４】
前記帆布において、ベルトの長手方向に延在する糸は、弾性糸と芳香族アラミド繊維糸を少なくとも含む複合糸であることを特徴とする請求項３に記載の歯付きベルト。
【請求項５】
前記帆布において、ベルトの長手方向に延在する糸は、弾性糸である芯糸と、この芯糸の周囲に巻き付いている中間糸と、この中間糸のさらに外側に巻き付いている被覆糸から成る複合糸であって、前記中間糸が芳香族アラミド繊維糸であることを特徴とする請求項４に記載の歯付きベルト。
【請求項６】
一方の表面に歯部と歯底部がベルトの長手方向に沿って交互に設けられたベルト本体が形成され、前記一方の表面に帆布が接着されように成形された歯付きベルトの製造方法であって、
張力が作用されないように前記歯部と前記歯底部の形状に沿うように凹凸状に予成形された予成形帆布を、前記ベルト本体に接着し、ベルトの長手方向における成形後の前記帆布の破断伸びが、９０％〜１２０％であることを特徴とする歯付きベルトの製造方法。
【請求項７】
帆布を張力が作用されないように凹凸状に予成形し、前記予成形帆布を得る工程と、
前記予成形帆布の一方の面に歯ゴムシートを圧着する工程と、
前記歯ゴムシートが圧着された予成形帆布をベルト成型ドラムの外周面に取り付ける工程と、
前記ベルト成型ドラムにおいて、前記予成形帆布の上に心線コードを巻き付ける工程と、
前記ベルト成型ドラムにおいて、前記心線コード上にさらに背ゴムシートを取り付ける工程と、
前記歯ゴムシートおよび背ゴムシートを加硫させ、前記予成形帆布、歯ゴムシート、心線、および背ゴムシートを一体化する工程と
を備えることを特徴とする請求項６に記載の歯付きベルトの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−２３４１５３（Ｐ２００６−２３４１５３Ａ）
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５４０２２（Ｐ２００５−５４０２２）
【出願日】平成１７年２月２８日（２００５．２．２８）
【出願人】（０００１１５２４５）ゲイツ・ユニッタ・アジア株式会社 (101)
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２８日（２００５．２．２８）
【出願人】（０００１１５２４５）ゲイツ・ユニッタ・アジア株式会社 (101)
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