JP5735371B2 - 伝動用vベルト並びにその製造方法及び使用方法 - Google Patents
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本発明の伝動用Vベルトは、ベルトの長手方向に心線を埋設した接着ゴム層と、この接着ゴム層の一方の面に形成された圧縮ゴム層と、前記接着ゴム層の他方の面に形成された伸張ゴム層とを備えた伝動用Vベルトにおいて、前記伸張ゴム層の側面で短繊維が突出し、かつ前記圧縮ゴム層の側面が前記伸張ゴム層よりも短繊維の突出高さが低い平滑領域を有しているため、伝達効率を低下させずに、変速機に使用しても加速性能を長期間安定して維持できるとともに、燃費も向上できる。
伸張ゴム層は、ゴム成分及び短繊維を含むゴム組成物で形成されている。本発明では、伸張ゴム層において、ベルト幅方向に平行又は略平行に配向して埋設された短繊維は、プーリとの接触面である側面で突出している。そのため、プーリに対する摺動性を向上でき、表面の摩擦係数を下げて発音を抑制したり、プーリとの擦れによる摩耗を低減できる。
伸長ゴム層の側面全体における短繊維の平均突出高さは、50μm以上であればよく、例えば、50〜200μm、好ましくは60〜180μm、さらに好ましくは70〜160μm(特に80〜150μm)程度である。平均突出高さが小さすぎると、表面の摩擦係数を充分に低減できず、大きすぎると、破損や脱落が起こり易くなる。平均突出高さは、例えば、ベルト幅方向に切断した断面を電子顕微鏡などで拡大観察を行ない、ベルト側面より突出する短繊維の長さ(突出高さ)を複数本(例えば、10〜1000本、好ましくは30〜500本、さらに好ましくは50〜200本、特に100本程度)測定し、これらを平均して算出することができる。
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できる。
ゴム組成物には、必要により、慣用の添加剤、例えば、加硫剤又は架橋剤(又は架橋剤系)(例えば、硫黄系加硫剤など)、共架橋剤(例えば、ビスマレイミド類など)、加硫助剤又は加硫促進剤(例えば、チウラム系促進剤など)、加硫遅延剤、金属酸化物(例えば、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化鉄、酸化銅、酸化チタン、酸化アルミニウムなど)、増強剤(カーボンブラック、含水シリカなどの酸化ケイ素など)、充填剤(クレー、炭酸カルシウム、タルク、マイカなど)、軟化剤(パラフィンオイル、ナフテン系オイルなどのオイル類など)、加工剤又は加工助剤(ステアリン酸、ステアリン酸金属塩、ワックス、パラフィン、脂肪酸アマイドなど)、老化防止剤(酸化防止剤、熱老化防止剤、屈曲き裂防止材、オゾン劣化防止剤など)、着色剤、粘着付与剤、可塑剤、カップリング剤(シランカップリング剤など)、安定剤(紫外線吸収剤、熱安定剤など)、難燃剤、帯電防止剤などを含んでいてもよい。なお、金属酸化物は架橋剤として作用してもよい。これらの添加剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
圧縮ゴム層も、ゴム成分及び短繊維を含むゴム組成物で形成されている。本発明では、伸張ゴム層の側面全体で短繊維が突出した非平滑領域を形成しているのに対して、圧縮ゴム層の側面では、前記伸張ゴム層の側面全体における短繊維の平均突出高さよりも短繊維の平均突出高さが低い平滑領域を有することを特徴とする。圧縮ゴム層の側面に、このような平滑領域を形成することにより、プーリとの摩耗により、圧縮ゴム層における側面の表面状態の変化を小さくでき、変速ベルトにおける加速性能を長期間一定に維持できる。
接着ゴム層は、心線及びゴム成分を含むゴム組成物で形成されている。心線は、接着ゴム層中において、ベルト長手方向に延びて埋設され、通常、複数本の心線が、ベルトの長手方向に平行に所定のピッチで並列的に埋設されており、隣接する心線の間隔(スピニングピッチ)は、例えば、0.5〜3mm、好ましくは0.8〜1.5mm、さらに好ましくは1〜1.3mm程度である。
伝動用Vベルトにおいて、前記圧縮ゴム層及び/又は前記伸張ゴム層の表面には、補強布を積層してもよい。補強布は、例えば、織布、広角度帆布、編布、不織布などの布材(好ましくは織布)を圧縮ゴム層及び/又は伸張ゴム層の表面に積層することにより形成でき、必要であれば、前記接着処理、例えば、RFL液で処理(浸漬処理など)したり、接着ゴムを前記布材にすり込むフリクションや、前記接着ゴムと前記布材とを積層(コーティング)した後、圧縮ゴム層及び/又は伸張ゴム層の表面に積層してもよい。
本発明の伝動用Vベルトのベルト角度は、プーリの角度に応じて選択されるが、例えば、プーリ角度と同一の角度に形成してもよく、プーリ角度よりも小さい角度に形成してもよい。本明細書において、ベルト角度とは、ベルトの両側面がなす角度、すなわち、両側面を図6及び図7の破線のように延長させて交差させたときの角度を意味する。特に、本発明では、非平滑領域(後述する研磨部)の両側面がなす角度をベルト角度と定義し、研磨部が形成されていない場合には、平滑領域(後述する未研磨部)の両側面がなす角度をベルト角度と定義することもある。同様に、プーリ角度とは、プーリの斜面同士がなす角度を意味する。
本発明の伝動用Vベルトを用いると、伸張ゴム層の側面に短繊維が突出した非平滑領域が形成されているため、伝達効率を向上できる。伝達効率とは、ベルトが駆動プーリからの回転トルクを従動プーリに伝える指標であり、この伝達効率が高いほどベルトの伝動ロスが小さく、省燃費性に優れることを意味する。図8に示す駆動(Dr.)プーリ32及び従動(Dn.)プーリ33の二つのプーリにベルト31を掛架した二軸レイアウトにおいて、伝達効率は以下のようにして求めることができる。
なお、実際は伝達効率が1以上の値になることはないが、1に近いほどベルトの伝動ロスが小さく、省燃費性に優れていることを表す。T2/T1は0.7以上であってもよく、例えば、0.7〜0.9、好ましくは0.75〜0.85程度である。
本発明の伝動用Vベルトの製造方法は、特に限定されず、各層の積層工程(ベルトスリーブの製造方法)に関しては、慣用の方法を利用できる。
ベルト幅方向と平行方向にベルトを切断し、この切断面を走査型電子顕微鏡(日本電子(株)製「JSM5900LV」)を用いて拡大観察して、側面より突出する短繊維(100本)の突出高さを測定し、100個の測定値を平均して平均突出高さを求めた。
ベルト厚み方向と平行方向(短繊維配向方向に対し直角方向)にベルトを切断し、この切断面を走査型電子顕微鏡(日本電子(株)製「JSM5900LV」)を用いて拡大観察して、所定の面積(例えば1mm2)に存在する短繊維の本数を数え、これを1cm2当たりに換算して求めた。
ベルト角度は、接触型形状測定器((株)ミツトヨ製「CBH−1」)を用いてベルトのV形状をトレースし、その形状データを基に解析ソフトを用いてベルトの両側面がなす角度を測定した。
ベルトの摩擦係数は、図11に示すように、切断したローエッジコグドVベルト61の一方の端部をロードセル62に固定し、他方の端部に3kgfの荷重63を載せ、プーリ64へのベルトの巻き付け角度を45°にしてベルト61をプーリ64に巻き付けた。そして、ロードセル62側のベルト61を30mm/分の速度で15秒程度引張り、摩擦伝動面の平均摩擦係数を測定した。なお、測定に際して、プーリ64は回転しないように固定した。この測定は、新品のベルトと下記条件で慣らし走行させた後のベルトについて行なった。
125ccの二輪スクーターにローエッジコグドVベルトをセッティングし、駆動プーリの回転数を1500rpm(アイドル状態)から8000rpm(フルスロット)まで1秒間で急激に上昇させ、このときの変速回転数(図1のベルトが変速開始するときの駆動プーリの回転数)を測定した。変速回転数は新品のベルトと慣らし走行後のベルトについて測定し、新品と慣らし後の変速回転数の変化を求めた。この変化が小さいほどベルトの加速性能が安定して長期間維持されることを表す。
この走行試験では、ベルトがプーリ上をプーリ半径方向外側に摺動させた状態で走行させたときのベルトの伝達効率を評価した。特に、駆動プーリの回転数が大きくなると、ベルトに遠心力が強く作用する。また、駆動プーリの緩み側(図12参照)の位置ではベルト張力が低く作用しており、前記遠心力との複合作用により、この位置でベルトはプーリ半径方向外側に飛び出そうとする。この飛び出しがスムーズに行なわれない、すなわちベルトの摩擦伝動面とプーリとの間に摩擦力が強く作用すると、その摩擦力によりベルトの伝動ロスが生じ、伝達効率が低下することになる。
耐久走行試験は、図13に示すように、直径50mmの駆動(Dr.)プーリ82と、直径125mmの従動(Dn.)プーリ83とからなる2軸走行試験機を用いて行なった。次に、各プーリ82,83にローエッジコグドVベルト(新品)81を掛架し、駆動プーリ82の回転数5000rpm、従動プーリ83に10N・mの負荷を付与し、雰囲気温度80℃にてベルト81を400時間走行させた。ベルト81が切断などにより停止することなく、走行した時間を評価した。
アラミド短繊維:帝人テクノプロダクツ(株)製「コーネックス短繊維」、平均繊維長3mm、平均繊維径14μm
綿短繊維:デニムカット糸、平均繊維長6mm、平均繊維径13μm
ナフテン系オイル:DIC(株)製「RS700」
カーボンブラック:東海カーボン(株)製「シースト3」
老化防止剤:精工化学(株)製「ノンフレックスOD3」
加硫促進剤:テトラメチルチウラム・ジスルフィド(TMTD)
シリカ:東ソー・シリカ(株)製「Nipsil VN3」
心線:1,000デニールのPET繊維を2×3の撚り構成で、上撚り係数3.0、下撚り係数3.0で緒撚りしたトータルデニール6,000のコードを接着処理した繊維。
(ゴム層の形成)
表1(圧縮ゴム層、伸張ゴム層)及び表2(接着ゴム層)のゴム組成物は、それぞれ、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通して圧延ゴムシート(圧縮ゴム層用シート、伸張ゴム層用シート、接着ゴム層用シート)を作製した。表1の配合Aと配合Bは、短繊維の種類及びその配合量が異なる以外は同じ配合とした。
補強布(下布)と圧縮ゴム層用シート(未加硫ゴム)との積層体を、補強布を下にして歯部と溝部とを交互に配した平坦なコグ付き型に設置し、75℃でプレス加圧することによってコグ部を型付けしたコグパッド(完全には加硫しておらず、半加硫状態にある)を作製した。次に、このコグパッドの両端をコグ山部の頂部から垂直に切断した。
2,6…補強布
3…伸張ゴム層
3a…突出短繊維
4…接着ゴム層
4a…心線
5…圧縮ゴム層
5a…短繊維
Claims (11)
- ベルトの長手方向に心線を埋設した接着ゴム層と、この接着ゴム層の一方の面に形成された圧縮ゴム層と、前記接着ゴム層の他方の面に形成された伸張ゴム層とを備えた伝動用Vベルトであって、
前記圧縮ゴム層及び前記伸張ゴム層に、短繊維がベルト幅方向に配向して埋設され、
少なくとも前記伸張ゴム層の側面で短繊維が突出し、かつ
前記圧縮ゴム層の側面が、前記伸張ゴム層の側面全体における短繊維の平均突出高さよりも短繊維の平均突出高さが低い平滑領域を有する伝動用Vベルト。 - 圧縮ゴム層の側面全体が平滑領域である請求項1記載の伝動用Vベルト。
- 圧縮ゴム層及び接着ゴム層の側面全体が平滑領域である請求項1又は2記載の伝動用Vベルト。
- 平滑領域において、短繊維が突出していない請求項1〜3のいずれかに記載の伝動用Vベルト。
- 平滑領域におけるベルト角度が、プーリ角度と略同一の角度であり、かつ伸張ゴム層におけるベルト角度がプーリ角度と略同一の角度又はプーリ角度よりも小さい角度である請求項1〜4のいずれかに記載の伝動用Vベルト。
- ローエッジコグドVベルトで構成された変速ベルトである請求項1〜5のいずれかに記載の伝動用Vベルト。
- 伸張ゴム層、接着ゴム層及び圧縮ゴム層の側面のうち、少なくとも伸張ゴム層の側面を研磨する研磨工程を含む請求項1〜6のいずれかに記載の伝動用Vベルトの製造方法。
- 圧縮ゴム層の側面のうち、少なくともベルト内周側の側面は研磨しない請求項7記載の製造方法。
- 圧縮ゴム層の側面全体を研磨しない請求項7又は8記載の製造方法。
- 伸張ゴム層の側面のみを研磨する請求項7〜9のいずれかに記載の製造方法。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の伝動用Vベルトを変速機に使用する方法。
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