JP2004108576A - 歯付ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】歯付ベルトの歯部に使用される材料の摩擦係数を下げることにより、高負荷下で発生するベルト背面の亀裂、損傷及びベルトのプーリフランジ部への移動によるベルトの端面摩耗、損傷が防止でき、それによりエンジンの正常な動きを維持するベルトを提供する。
【解決手段】背部２に心線１を埋設した歯付ベルト５に長手方向に沿って複数の歯部３２を設け、歯部３表面を歯布４で被覆して形成される歯付ベルトに関する。少なくとも前記歯部３に使用される歯布４の動摩擦係数を０.２よりも小さくする。その手段として、前記歯部を構成する繊維材料にポリテトラフルオロエチレン繊維とナイロン繊維とからなる歯布を使用する。
【選択図】図１

Description

　本発明は、例えば自動車用エンジンのカム軸又はカム軸とインジェクションポンプの駆動用、一般産業用機械の同期伝動用などに使用される歯布被覆の歯付ベルトに関し、特に高負荷用ベルトに関して、耐摩耗性及び耐歯欠け性を維持しつつ、特にベルト端面損傷を防ぐとともに、心線の伸びを小さくしてジャンピングを低減して伝達能力を高めた歯付ベルトに関する。

　自動車用エンジンのカム軸、インジェクションポンプ、オイルポンプ、ウォーターポンプ等を駆動する歯付ベルトは、エンジンの高出力化に伴うベルトへの負荷の増大及び、エンジンルームのコンパクト化に伴う雰囲気温度の上昇等歯付べルトの使用環境は近年特に厳しくなってきている為、更なる耐久性の向上が要求されている。又、一般産業用に使用される歯付ベルトについても、射出成形機等の高負荷駆動用等取替え周期の延長を要求されている。

　歯付ベルトの故障形態は、心線の屈曲疲労及びゴムの耐熱性不足による亀裂発生からのベルト切断と過負荷や歯布及び歯ゴムの耐熱性不足、歯布の摩耗による歯欠けに大別される。心線の屈曲疲労及びゴムの耐熱性不足によるベルト切断に対しては、心線材質、心線構成の細径化等の改良、心線処理剤の耐熱性改良が実施されている。又、ゴムの耐熱性改良についても水素添加ニトリルゴムの使用等により故障は減少している。

　又、上記心線として、ガラス繊維やアラミド繊維に代わって炭素繊維を使用した伝動ベルトも提案されている。例えば、特許文献１にはウレタンエラストマーのベルト素材に心線として炭素繊維コードを使用し、又特許文献２には熱可塑性エラストマーのベルト素材に、片撚りの炭素素材で撚る前にベルト本体と同じ材質の熱可塑性エラストマーで処理して接着を改善したものが使用されている。また特許文献２には、上撚り係数が２.０〜４.０であって、下撚り係数が上撚り係数の１／２〜３／２にして、初期強力が大きく、伸びが小さく、耐水性、耐屈曲疲労性を改善した歯付ベルトが開示されている。

　しかし、従来の歯付ベルトでは、高負荷伝動の場合には、心線の伸びによってベルトのジャンピングが発生し、又走行後のベルト残存強力も走行前に比べて大きく低下することがあった。
特許第２９５４５５４号 特開平１０−２３７９号公報 特公平０３−４７８２号公報

　特に、ベルトに高負荷が掛かるエンジン又は産業用駆動装置を駆動する歯付ベルトは、高負荷の為プーリ軸が撓んだり、ベルトの片寄り走行が発生しプーリフランジ等との摩擦によるベルト側面の異常摩耗及び側面の損傷による切断、歯欠けが発生し易い。

　又、高負荷によりベルトが伸びて、オートテンショナーが作動せず、ベルトに適正な負荷が掛からなくなり、エンジンの正常な動作を妨げる現象が生じる。

　ベルト側面摩耗、損傷、ベルトの伸びに対し、プーリ歯とかみ合う歯付ベルト表面の葉布材料に摩擦係数低減作用のあるフッ素樹脂や層状のグラファイト等を添加した処理を施すことや、心線材料の検討が実施されているが、未だに十分な改良策が見出されていない。

　本発明は、上記課題を解決する為、歯付ベルトの背部に使用されるゴムの摩擦係数を下げることにより、高負荷下で発生するベルト背面の亀裂、損傷及びベルトのプーリフランジ部への移動によるベルトの端面摩耗、損傷が防止でき、それによりエンジンの正常な動きを維持するベルトを提供する。

　その手段として、本発明は長手方向に沿って所定間隔で配置した複数のゴムを基材とした歯部と、心線を埋設したゴムを基材とした背部を有し、上記歯部の表面に歯布を被覆した歯付ベルトにおいて、少なくとも前記歯部に使用される織物の構成がポリテトラフルオロエチレンからなる歯付ベルトにある。

　請求項２に記載の発明は、前記歯部を構成する歯布の横糸がポリウレタン弾性糸を中核として、ポリテトラフルオロエチレン繊維とナイロン繊維を混撚りした織物を周囲に配したものである請求項１に記載の歯付ベルトにある。

　請求項３に記載の発明は、前記歯部を構成する歯布の横糸がポリウレタン弾性糸を中核としてポリテトラフルオロエチレン繊維を周囲に配した横糸とポリウレタン弾性糸を中核としてナイロン繊維を周囲に配した横糸とを交互に並べたものである請求項１に記載の歯付ベルトにある。

　請求項４に記載の発明は、前記歯部を構成する織物にレゾルシン−ホルマリン−ラテックス処理した請求項１から３のいずれかに記載の歯付ベルト。

　請求項５に記載の発明は、レゾルシン−ホルマリン−ラテックスにラテックス１００質量部に対してフッ素樹脂を１質量部から８０質量部含んだ請求項１から４のいずれかに記載の歯付ベルトにある。

　請求項６に記載の発明は、前記歯部を構成する織物をゴム１００質量部に対してグラファイトを１０質量部から２００質量部含んだゴム糊で処理した請求項１から５のいずれかに記載の歯付ベルトにある。

　請求項７に記載の発明は、少なくとも前記背部のゴム層に短繊維を１〜２０質量部配合した請求項１から６に記載の歯付ベルトにある。

　請求項８に記載の発明は、前記ゴムが水素化ニトリルゴムに不飽和カルボン酸金属塩と有機過酸化物又は硫黄化合物を配合したものである請求項１から７のいずれかに記載の歯付ベルトにある。

　請求項９に記載の発明は、前記ゴムが水素化ニトリルゴムに不飽和カルボン酸金属塩を総ポリマーに対して１５〜４０質量部添加した請求項１から６のいずれかに記載の歯付ベルトにある。

　請求項１０に記載の発明は、前記ゴムが水素化ニトリルゴムに不飽和カルボン酸金属塩を総ポリマーに対して５〜１５質量部添加した請求項７に記載の歯付ベルトにある。

　請求項１１に記載の発明は、前記歯付ベルトの背面硬度が８０度（ＪＩＳＡ型硬度計）以上である請求項１から１０のいずれかに記載の歯付ベルトにある。

　請求項１２に記載の発明は、前記歯付ベルトの心線が総デニール数１,０００〜１０，０００の炭素繊維のマルチフィラメント糸にゴムラテックスとエポキシ樹脂からなる処理液を含浸付着させた後、これを５〜１０回／１０ｃｍで片撚りし、その表面に接着層を被覆したコードであり、更にコード断面積に占める繊維断面積の割合が７０〜９０％であり、かつベルトの引張弾性率が５０〜８５Ｎ／ｍｍ^２である請求項１から１１のいずれかに記載の歯付ベルトにある。

　請求項１３に記載の発明は、前記歯付ベルトの心線が総デニール数１，０００〜１０，０００の炭素繊維のマルチフィラメント糸にゴムラテックスとエポキシ樹脂からなる処理液を含浸付着させた後、これを５〜１０回／１０ｃｍで下撚りし、更に２.５〜５回／１０ｃｍで上撚りし、その表面に接着層を被覆したコードであり、更にコード断面積に占める繊維断面積の割合が７０〜９０％であり、かつベルトの引っ張り弾性率が５０〜８５Ｎ／ｍｍ^２である請求項１から１１のいずれかに記載の歯付ベルトにある。

　請求項１４に記載の発明は、接着層がレゾルシン−ホルムアルデヒド−ラテックス液から得られた１層である請求項１２又は１３に記載の歯付ベルトにある。

　請求項１５に記載の発明は、接着層がレゾルシン−ホルムアルデヒド−ラテックス液からなる下層とゴム糊からなる上層の２層からなる請求項１２又は１３に記載の歯付ベルトにある。

　本発明の歯付ベルトは、長手方向に沿って所定間隔で配置した複数のゴムを基材とした歯部と、心線を埋設したゴムを基材とした背部を有し、上記歯部の表面に歯布を被覆した歯付ベルトにおいて、少なくとも前記歯部に使用される織物の構成がポリテトラフルオロエチレン繊維とナイロン繊維とからなる歯付ベルトであることから、織物の摩擦係数を０.２よりも小さくでき、高負荷下で発生するベルト背面の亀裂、損傷及びベルトのプーリフランジ部への移動によるベルトの端面摩耗、損傷を防止することができる効果が有る。

　又、請求項２に記載の発明によると、前記歯部を構成する歯布の横糸がポリウレタン弾性糸を中核として、ポリテトラフルオロエチレン繊維とナイロン繊維を混撚りした織物を周囲に配したものである請求項１に記載の歯付ベルトであるから、ポリウレタン弾性糸を配することにより、量産時の歯付ベルトの寸法精度を容易に向上させることができると共に自動車用歯付ベルトとして確実に機能を発揮できる寸法が発現できる。

　請求項３に記載の発明によると、前記歯部を構成する歯布の横糸がポリウレタン弾性糸を中核としてポリテトラフルオロエチレン繊維を周囲に配した横糸とポリウレタン弾性糸を中核としてナイロン繊維を周囲に配した横糸とを交互に並べたものである請求項１に記載の歯付ベルトであることから、歯付ベルトの寸法精度が容易に成形できると共に自動車用歯付ベルトとして使用可能な寸法が発現できるという効果が有る。

　又、請求項４に記載の発明によると、前記歯部を構成する織物にレゾルシン−ホルマリン−ラテックス処理した請求項１から３のいずれかに記載の歯付ベルトであることから、ポリテトラフルオロエチレン繊維であっても歯部のゴムとの接着性に優れるという効果瓦ある。

　請求項５に記載の発明は、レゾルシン−ホルマリン−ラテックス中にフッ素樹脂を分散させることによりフッ素樹脂とフッ素繊維のなじみが良くなることにより接着性が向上する効果がある。

　請求項６に記載の発明は、織物にグラファイトを分散させることにより高負荷下で発生するベルト背面の亀裂、損傷及びベルトのプーリフランジ部への移動によるベルトの端面摩耗、損傷を防止できる効果がある。

　請求項７に記載の発明によると、短繊維の配合量が、ゴム１００質量部に対して１質量部よりも少ない場合は、短繊維を配合する効果が小さく、２０質量部を越えて配合すると、ゴムのムーニ粘度が上がりすぎて、加工工程（練り工程で分散不良、シート圧延工程で圧延できない、表面肌が悪く厚みが出ない等）で問題となる。又、歯が精度良く形成されない等の問題がある。

　請求項８に記載の発明によると、前記ゴムが水素化ニトリルゴムに不飽和カルボン酸金属塩と有機過酸化物又は硫黄化合物を配合したことから、背部に使用されるゴムの動摩擦係数が０.５よりも小さくできる効果が有る。

　請求項９に記載の発明によると、前記ゴムが水素化ニトリルゴムに不飽和カルボン酸金属塩を総ポリマーに対して１５〜４０質量部添加した請求項１から６のいずれかに記載の歯付ベルトであることから、高負荷下で発生するベルト背面の亀裂、損傷及びベルトのプーリフランジ部への移動によるベルトの端面摩耗、損傷を防止することができるという効果が有る。

　請求項１０に記載の発明によると、前記ゴムが水素化ニトリルゴムに不飽和カルボン酸金属塩を総ポリマーに対して５〜１５質量部添加した請求項７に記載の歯付ベルトであることから、請求項８に記載の発明と同様に背部に使用されるゴムの動摩擦係数を０.５よりも小さくできると共に、高負荷下で発生するベルト背面の亀裂、損傷及びベルトのプーリフランジ部への移動による端面摩耗、損傷を防止することができる。

　請求項１１に記載の発明によると、前記歯付ベルトの背面硬度が８０度（ＪＩＳＡ型硬度計）以上である請求項１から１０のいずれかに記載の歯付ベルトであることから、応力が付加された場合であっても、ゴムの変形を抑制することができる。この為、ベルト走行時の発熱が抑制されると共に、摩擦時の抵抗も小さくすることができる。

　請求項１２から１５に記載の発明によると、前記歯付ベルトの心線が総デニール数１,０００〜１０，０００の炭素繊維のマルチフィラメント糸にゴムラテックスとエポキシ樹脂からなる処理液を含浸付着させた後、これを５〜１０回／１０ｃｍで片撚りし、その表面に接着層を被覆したコードであり、更にコード断面積に占める繊維断面積の割合が７０〜９０％であり、かつベルトの引張弾性率が５０〜８５Ｎ／ｍｍ^２である請求項１から１１のいずれかに記載の歯付ベルト駆動装置であることから、心線の伸びを小さくして、ジャンピングを低減して伝達容量も高くでき、そして高温高張力下及び高温多湿下での走行における耐久性を改善することができる。

　以下、本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
図１は、本発明形態に係る歯付ベルトの全体斜視概略図である。図１において、歯付ベルト５は、長手方向に沿って所定間隔で配置した複数の歯部３と、歯部３と連続する背部２と、背部２に埋設された心線１と、歯部３の表面に被覆された歯布４とを有する構造である。背部２と歯部３は、ゴム層９で形成されたベルト本体を構成する。又、歯布４は、ベルトの長手方向に延在する緯糸７と、ベルトの幅方向に延在する経糸８とを織成してなる繊維材料を基材として構成される。

　ここで、少なくとも前記歯部に使用される織物の摩擦係数が０.２よりも小さいことが好ましい。
前記動摩擦係数が０.２より大きいベルトを使用した場合、スラスト力が大きくなり、軸手前にベルトが移動したままになり、それによりベルト端面の損傷が発生しベルト破損等の問題が生じる。
ここで使用する織物の構成は、縦糸として６６ナイロン繊維（４００デニール）、横糸としてウレタン弾性糸（７０デニール）を中核としてポリテトラフルオロエチレン繊維（４００デニール）とナイロン繊維（２５０テックス）を混撚りした織物を周囲に配したものを使用した。

又、他の歯布の構成としては、横糸がポリウレタン弾性糸（１００テックス）を中核としてポリテトラフルオロエチレン繊維（１４００テックス）を周囲に配した横糸とポリウレタン弾性糸（１００テックス）を中核としてナイロン繊維（２５０テックス）を周囲に配した横糸とを交互に並べたものである歯布を使用した。

ポリテトラフルオロエチレン繊維の材質としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（４フッ化エチレン、６フッ化プロピレン共重合体）、ＥＴＦＥ（４フッ化エチレン、オレフィン共重合体）などがある。この材料を使用しても問題はないが、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）から繊維化した。

　前記ベルト背面硬度は少なくとも８０度以上、好ましくは８５度以上（ＪＩＳＡ）である。背面硬度を少なくとも８０度以上とする為には、ゴム配合物としては、Ｈ−ＮＢＲを使用する、又はＨ−ＮＢＲに不飽和カルボン酸金属塩を総ポリマーに対して１５〜４０質量部、或いは５〜１５質量部添加する。不飽和カルボン酸金属塩の量が５質量部未満であるとゴム硬度が所定の硬度にならず、一方４０質量部を越えるとゴム硬度が大きくなりすぎ、ベルト剛性が高くなり、屈曲疲労性に劣りベルト寿命が短くなる。

　また上記の水素化ニトリルゴムとしては、耐熱性の観点から水素添加率が少なくとも９０％以上であることが必要であり、９２〜９８％が好適である。そしてこの水素化ニトリルゴムに不飽和カルボン酸金属塩を配合することによって、モジュラス（引張弾性率）ゆ切断伸度、さらに高い引き裂き強度や硬度を確保する為には、上記のように水素化ニトリルゴムに不飽和カルボン酸金属塩を総ポリマーに対して１５〜４０質量部配合することが望ましい、或いは５〜１５質量部混合する場合に短繊維をポリマー成分１００に対して１〜２０質量部配合することが必要となる。

　上記心線３としては、５〜９μｍのＥガラス又は高強度ガラスのフィラメント、或いは０.５〜２.５デニールのパラ系アラミド繊維のフィラメントを撚り合わせ、ＲＦＬ液、エポキシ溶液、イソシアネート溶液とゴムコンパウンドとの接着剤で処理された撚りコードが使用される。

　又、心線３として炭素繊維を使用するのが好ましい。心線３は総デニール数１，０００〜１０，０００の炭素繊維のマルチフィラメント糸をゴムラテックスとエポキシ樹脂からなる処理液を含浸付着させた後、これを５〜１０回／１０ｃｍで片撚り、あるいは５〜１０回／１０ｃｍで下撚りをし、更に２．５〜５回／１０ｃｍで上撚りをした諸撚りコードであってもよい。

　炭素繊維のマルチフィラメント糸を構成するモノフィラメント（単繊維）は、その断面形状が実質的に真円形状に近いものであり、数多くのフィラメントを効率よく集合して、密接したフィラメント間の空間を減少させてコードの強度を高めている。具体的には、コード断面積に占める繊維断面積の割合が７０〜９０％であり、フィラメント群が効率よく高充填しており、ベルトの引張り弾性率が５０〜８５Ｎ／ｍｍ^２になる。もし楕円形になると、モノフィラメント同士が擦れ合いよりコードが破断しやすくなる。また、これ以外の形状になると、フィラメントを集合しても密接したフィラメント間の空間が多くなってコードの強度が向上しなくなる。

　コード中の処理液（固形分）の含有量は、炭素繊維のマルチフィラメント糸１００質量部に対して１０〜４０質量部、好ましくは１５〜３５質量部である。１０質量部未満であると、モノフィラメント同士の擦れ合いによりコードの耐疲労性が低下することがあり、一方４０質量部を越えるとコードの耐熱性、耐水性、耐溶剤性が低下することがある。

　上記処理液（固形分）に含まれるゴムラテックス（固形分）の含有量は、処理液（固形分）１００質量部に対して２０〜８０質量部、好ましくは３０〜７０質量部である。２０質量部未満であると、コードの柔軟性が低下してベルトの耐屈曲疲労性が低下することがあり、一方８０質量部を越えるとコードに粘着性が過剰になり、取扱い性が悪くなる。

　上記ゴムラテックスの具体例としては、アクリロニトリル−ブタジエンゴムラテックス、クロロプレンゴムラテックス、スチレン−ブタジエンゴムラテックス、水素化ニトリルゴムラテックス（Ｈ−ＮＢＲラテックス）、スチレン−ブタジエン−ビニルピリジン三元共重合体（ＶＰラテックス）、ＥＰＤＭゴムラテックスの一種又は二種以上のブレンド物が使用される。

　上記処理液（固形分）に含まれる処理液中のエポキシ樹脂の含有量は、処理液（固形分）１００質量部に対して２０〜８０質量部、好ましくは３０〜７０質量部である。２０質量部未満であると、コードとゴム界面の接着性が低下することがあり、８０質量部を越えるとコードの柔軟性が低下してベルトの耐屈曲疲労性が低下することがある。

　エポキシ樹脂の具体例としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリジルエーテル、ヘキサンジオールジグリシジルエーテル等の一種又は二種以上が使用される。

　上記のコードには、その表面に接着層を付着させるが、ここでは接着層がレゾルシン−ホルムアルデヒド−ラテックス液（ＲＦＬ液）から得られた１層であってもよく、またゴム糊から得られた１層であってもよく、更にはＲＦＬ液からなる下層とゴム糊からなる上層の２層であってもよい。

　ＲＦＬ液は、レゾルシンとホルムアルデヒドの初期縮合物とゴムラテックスとを混合したものであり、この場合レゾルシンとホルムアルデヒドのモル比は３／１〜１／３にすることが接着力を高めるうえで好適である。また、レゾルシンとホルムアルデヒドの初期縮合物は、これをゴムラテックスのゴム分１００質量部に対して樹脂分が５〜５０質量部になるようにゴムラテックスと混合し、更にフェノール樹脂を含むレゾルシンとホルムアルデヒドの初期縮合物とゴムラテックスとの固形分の質量比が５／９５〜４０／６０に調節する。５／９５未満では接着性が著しく低下し、また４０／６０を超えるとゴムラテックス分が少なくなり、耐熱性が悪くなって屈曲疲労性が低下する。

　ＲＦＬ処理液に使用するゴムラテックスとしては、水素化ニトリルゴムラテックス（Ｈ−ＮＢＲラテックス）、スチレン−ブタジエン−ビニルピリジン三元共重合体（ＶＰラテックス）、クロロプレンゴムラテックス、ＥＰＤＭゴムラテックスの一種又は二種以上のブレンド物が使用される。水素化ニトリルゴムラテックスとビニルピリジンゴムラテックスとは、固形分の質量比が６０／４０〜９５／５で混合される。その水素化ニトリルゴムの質量比が６０未満であれば、耐熱性が悪くなり屈曲疲労性が低下し、９５を超えると、耐水性が著しく低下する。

　使用する炭素繊維コードは下記方法によって処理される。まず未処理無撚りマルチフィラメント糸をゴムラテックスとエポキシ樹脂からなる処理液に含浸処理し、その後１３０〜２５０℃に調節したオ−ブンに通して熱処理する。続いて、上記処理したマルチフィラメント糸を５〜１０回／１０ｃｍで片撚り、あるいは５〜１０回／１０ｃｍで下撚りをし、更に２．５〜５回／１０ｃｍで上撚りをした諸撚りコードにした後、このコードをＲＦＬ液に含浸処理して接着層を形成する。

　また、該処理コードをゴム糊に漬けてゴム層を付着し、この後１３０〜１８０℃前後に調節したオ−ブンに通して熱処理する。
　このゴム糊としては、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）以外に、ＮＢＲ、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、エチレンプロピレン共重合体（ＥＰＲ）、ＳＢＲ、イソプレンゴム（ＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）のゴム配合物トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素などの溶剤に溶かして得られたものである。

　また、該処理コードを前述と同様にＲＦＬ液に含浸処理して下層を形成した後、ゴム糊でオーバーコート処理して上層の２層を形成してもよい。

　次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。実施例１として表１に示す配合からなるゴムを通常の方法で混練し、カレンダーロールにて所定の厚さのゴムシートＡ−１からＡ−２を調整した。又、歯布は、表２に示す繊維を用いて、表３に示す処理を行った。表３におけるＲＦＬ処理は、表３に示すＣ−１の配合からなるＲＦＬ処理液に、歯布を浸漬し、１２０°Ｃにて乾燥後１８０°Ｃにて２分間熱処理したものである。又、表３におけるゴム糊処理は、表４に示すゴム配合物を表３に示すＣ−２及びＣ−３のように、ＭＥＫ、トルエンに溶かした後にイソシアネート化合物としてポリアールポリイソシアネート（商品名ＰＡＰＩ）を添加した処理液に、適宜、ＭＢＩやＮ−（１,３−Ｄｉｍｅｔｙｌ−Ｂｕｔｙｌ）−Ｎ´−ｐｈｅｎｙｌ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｄｉａｍｉｎｅ、フッ素樹脂粉末又はグラファイト等の減摩材を添加混合した処理液に歯布を浸漬し乾燥したものである。

　又、織物をＲＦＬ処理及びゴム糊処理をする前に摩擦係数を測定すると０.２であった。相手材はＪＩＳＫＢ０６０１に規定する中心線平均粗さ（Ｒａ）が０.４μｍＲａ以下で材質はＳ４５Ｃの鉄板であるテーブルを用いた。測定方法は、ＪＩＳＫ７１２５Ｋ「プラスチックフィルム及びシートの摩擦係数試験方法」及びＪＩＳＫ７２１８の「プラスチックの滑り摩耗試験方法」のＡ法による測定とした。又、このとき用いた織物は、ポリテトラフルオロエチレン繊維としては東レ・ファインケミカル(株)製のトヨフロンを、ウレタン弾性糸は富士紡績(株)製スパンデックスを使用した。ナイロン６，６としては旭化成(株)製レオナ６６を使用した。

　次に、ベルト作製用のＺＢＳ歯形１２０歯数の金型に上記の葉布を巻き付け、ＳＺ撚り１対のＲＦＬ及び水素化ニトリルゴムをトルエン等の溶剤にて溶かしたゴム糊にて接着処理された表５に示す心線を表６のピッチにてスパイラルに所定の張力で巻き付けた。この心線の上に、表１のゴムシートを貼り付けた。更に、加硫缶に投入して通常の圧入方式により歯形を形成させた後１６５°Ｃにて３０分加圧加硫して、ベルト背面を一定厚さに研磨し一定幅（３０ｍｍ）にカットして走行用歯付ベルトを得た。歯付ベルトの歯布とゴムの接着性を表７に示す。歯布とゴムの接着性については、歯底部においては、接着力が６０Ｎ／２５ｍｍ幅以上あれば、歯付ベルトの実走行においては、歯布が歯付ベルトから剥がれることが無く十分な耐久性を有する。従って、上記接着力は６０Ｎ／２５ｍｍ以上が基準値となる。

　作製したベルトのサイズは、ベルト幅３０ｍｍ、ベルト歯形ＺＢＳ、歯数１２０歯、歯ピッチ９.５２５ｍｍであり、通常１２０ＺＢＳ３０と表示される。走行試験装置としては、図２に示す２２歯のクランクプーリ１１、４４歯のカムプーリ１３、１９歯のウォータポンププーリ１５、偏心プーリ１９、アイドラー２１からなるレイアウトの試験装置を使用する。クランクプーリ回転数４０００ｒｐｍでベルトに掛かる有効張力を３７００Ｎとし、初張力を３５０Ｎにて走行試験を行った。そして、走行試験用ベルトの両端歯部に白インクで歯部前面にマーク（塗りつぶす）を入れた。走行条件は４０００ｒｐｍで２００時間走行し、走行後のマークの消え具合により端面損傷を評価した。その端面現象と評価点との関係を表８に示す。

　表７の結果より実施例は歯布とゴムとの接着力が高く、十分基準値を満たし、又表８の結果より白マークが８５％以上残っている実施例は、ベルトのプーリ上での移動が小さく、端面損傷に至らないということがわかる。

　実施例４〜６
　次に、実施例４から６として、炭素繊維の無撚のマルチフィラメント糸（Ｔ７００ＧＣ・６Ｋ・３１Ｅ（型番、東レ（株）製）繊度４，３００デニール）を、処理液（固定分濃度４０質量％のビニルピリジン−スチレン−ブタジエンゴムラテックス：ＪＳＲ社製２００質量部とエチレングルコールジグリシジルエーテル２００質量部を水５００質量部に溶かした水溶液）を含む処理液槽に通過させて含浸させた後、１４０℃の温度調節したオ−ブンに通して熱処理する。続いて、上記処理したマルチフィラメント糸を５回／１０ｃｍで片撚りしてコードにした後、このコードを表９に示すＲＦＬ液に浸漬し、１３０〜１８０℃の範囲で熱処理して接着層を形成した。

　上記処理コードの片撚り数と強力の関係をオートグラフで測定した結果を図２に示す。これによると、片撚りコードでは撚り数が５〜１０回／１０ｃｍであれば、高強度を維持できることが判る。

　歯部と背部用のゴムシートとして、表１に示す配合からなるゴムを通常の方法で混練してカレンダーロールによって所定の厚さに調整した。

　歯布及びその処理としては、実施例１にて用いた歯布同一の材質、処理法の歯布を使用した。

　次に、ベルト作製用のＳＴＰＤ歯形１２０歯数の金型に上記歯布を巻き付け、心線としてＳＺ撚一対の前記炭素繊維コード（片撚り数、５回／１０ｃｍ）をピッチ（１．０ｍｍ／本）にてスパイラルに所定の張力で巻き付けた。この心線の上に、表１のゴムシートを巻き付けた後、ジャケットを被せて加硫缶に投入し、通常の圧入方式により加圧加硫して歯形を形成させた。その後、ベルト背面を一定厚さに研磨し一定幅（１０．０ｍｍ）にカットして走行用歯付ベルトを得た。

　作製したベルトは３種あり、ベルト幅１０．０ｍｍ、ベルト歯形ＳＴＰＤ、歯数１２０、歯ピッチ５．００ｍｍのタイプ１、ベルト幅１９．０ｍｍ、ベルト歯形ＳＴＰＤ、歯数１０５歯、歯ピッチ８．００ｍｍのタイプ２、そしてベルト幅３０．０ｍｍ、ベルト歯形ＳＴＰＤ、歯数１００歯、歯ピッチ１４．００ｍｍのタイプ３であった。

　比較例３〜５
　心線として、無撚のガラス繊維（Ｅ−ガラス）を３本引き揃えたものを表２に示すＲＦＬ処理液に浸漬した後、２００〜２８０℃で熱処理した。これを撚り数８回／ｃｍでＳおよびＺ方向に片撚りコードを準備した。これを１１本引き揃え、１２回／ｃｍで上撚りした。更に、これをゴム糊に浸漬し、１３０〜１８０℃の範囲で熱処理した。その後、ゴムとしては、Ａ−１のゴム、歯布としてはＢ−１の帆布を用いた。又、歯布処理は比較例１と同じ処理をした。そして同様の製造条件にして３種の歯付ベルトを作製した。

　作製したベルトは３種あり、ベルト幅１０．０ｍｍ、ベルト歯形ＳＴＰＤ、歯数１２０、歯ピッチ５．００ｍｍのタイプ１、ベルト幅１９．０ｍｍ、ベルト歯形ＳＴＰＤ、歯数１０５歯、歯ピッチ８．００ｍｍのタイプ２、そしてベルト幅３０．０ｍｍ、ベルト歯形ＳＴＰＤ、歯数１００歯、歯ピッチ１４．００ｍｍのタイプ３であった。

　上記実施例４から６と比較例３から５に係る歯付ベルトのコード径、コードの断面積、コード断面積中の繊維断面積占有率、ベルト弾性率（幅当り）を求めた結果を表１０に示す。ベルト弾性率はベルトの軸間距離変化率と軸荷重の関係を室温下においてオートグラフによって測定した。

　これによると、実施例は比較例に比べて高強度、高弾性率により、伸びが小さくなっていることが判り、ベルト高張力時における寸法変化が小さくなっている。また、コード断面積中の繊維断面積占有率については、実施例の炭素繊維コードは比較例のガラス繊維コードに比べて繊維の充填量が多くなっていることが判る。

　また、歯付ベルトの伝動容量比較を行うため、ジャンピング試験を行った。このジャンピング試験では、ベルト走行中に従動軸の負荷を上げて行き、ジャンピング（歯飛び）が発生した際の負荷値を測定した。試験条件としては、２２歯の駆動プーリ、２０歯の従動プーリに歯付ベルトを懸架し、回転数３，６００ｒｐｍ、軸荷重１０．６ｋｇｆで測定した。その結果を表１１に併記する。

　これによると、実施例の歯付ベルトは、ジャンピング試験ではジャンピングが発生しにくく、伝達容量が高いことが判る。

　本発明の歯付ベルトは、駆動側の回転により従動側のロボットアームを移動させる駆動装置や自動車のオーバーヘッドカムシャフトの駆動装置に使用するものであり、歯付ベルトがコード断面積に占める繊維断面積の割合を７０〜９０％にして炭素繊維を多く充填するで、ベルトの引張り弾性率を５０〜８５Ｎ／ｍｍ^２に設定し、これにより心線の伸びを小さくして、起動時あるいは停止時の従動側のオーバーシュートを小さくすることができて、応答性を高めることができ、また伝達容量も高くなる。

本発明に係る歯付ベルトの概略斜視図である。 歯付ベルトの走行試験装置の概略図である。 上記歯付ベルトの心線処理コードの片撚り数と強力の関係を示すグラフである。

符号の説明

　１　　心線
　２　　背部
　３　　歯部
　４　　歯布
　５　　歯付ベルト
　７　　緯糸
　８　　経糸
　９　　ゴム層
１１　　クランクプーリ
１３　　カムプーリ
１５　　ウォータポンププーリ
１９　　偏心プーリ
２１　　アイドラー
２３　　オートテンショナー

Claims (15)

1. 　長手方向に沿って所定間隔で配置した複数のゴムを基材とした歯部と、心線を埋設したゴムを基材とした背部を有し、上記歯部の表面に歯布を被覆した歯付ベルトにおいて、少なくとも前記歯部に使用される織物の構成がポリテトラフルオロエチレン繊維とナイロン繊維とからなることを特徴とする歯付ベルト。
2. 　前記歯部を構成する歯布の横糸がポリウレタン弾性糸を中核として、ポリテトラフルオロエチレン繊維とナイロン繊維を混撚りした織物を周囲に配したものである請求項１に記載の歯付ベルト。
3. 　前記歯部を構成する歯布の横糸がポリウレタン弾性糸を中核としてポリテトラフルオロエチレン繊維を周囲に配した横糸とポリウレタン弾性糸を中核としてナイロン繊維を周囲に配した横糸とを交互に並べたものである請求項１に記載の歯付ベルト。
4. 　前記歯部を構成する織物にレゾルシン−ホルマリン−ラテックス処理した請求項１から３のいずれかに記載の歯付ベルト。
5. 　レゾルシン−ホルマリン−ラテックスにラテックス１００質量部に対してフッ素樹脂を１質量部から８０質量部含んだ請求項１から４のいずれかに記載の歯付ベルト。
6. 　前記歯部を構成する織物をゴム１００質量部に対してグラファイトを１０質量部から２００質量部含んだゴム糊で処理した請求項１から５のいずれかに記載の歯付ベルト。
7. 　少なくとも前記背部のゴム層に短繊維を１〜２０質量部配合した請求項１から６に記載の歯付ベルト。
8. 　前記ゴムが水素化ニトリルゴムに不飽和カルボン酸金属塩と有機過酸化物又は硫黄化合物を配合したものである請求項１から７のいずれかに記載の歯付ベルト。
9. 　前記ゴムが水素化ニトリルゴムに不飽和カルボン酸金属塩を総ポリマーに対して１５〜４０質量部添加した請求項１から６のいずれかに記載の歯付ベルト。
10. 　前記ゴムが水素化ニトリルゴムに不飽和カルボン酸金属塩を総ポリマーに対して５〜１５質量部添加した請求項７に記載の歯付ベルト。
11. 　前記歯付ベルトの背面硬度が８０度（ＪＩＳＡ型硬度計）以上である請求項１から１０のいずれかに記載の歯付ベルト。
12. 　前記歯付ベルトの心線が総デニール数１,０００〜１０，０００の炭素繊維のマルチフィラメント糸にゴムラテックスとエポキシ樹脂からなる処理液を含浸付着させた後、これを５〜１０回／１０ｃｍで片撚りし、その表面に接着層を被覆したコードであり、更にコード断面積に占める繊維断面積の割合が７０〜９０％であり、かつベルトの引張弾性率が５０〜８５Ｎ／ｍｍ^２である請求項１から１１のいずれかに記載の歯付ベルト。
13. 　前記歯付ベルトの心線が総デニール数１，０００〜１０，０００の炭素繊維のマルチフィラメント糸にゴムラテックスとエポキシ樹脂からなる処理液を含浸付着させた後、これを５〜１０回／１０ｃｍで下撚りし、更に２.５〜５回／１０ｃｍで上撚りし、その表面に接着層を被覆したコードであり、更にコード断面積に占める繊維断面積の割合が７０〜９０％であり、かつベルトの引っ張り弾性率が５０〜８５Ｎ／ｍｍ^２である請求項１から１１のいずれかに記載の歯付ベルト。
14. 　接着層がレゾルシン−ホルムアルデヒド−ラテックス液から得られた１層である請求項１２又は１３に記載の歯付ベルト。
15. 　接着層がレゾルシン−ホルムアルデヒド−ラテックス液からなる下層とゴム糊からなる上層の２層からなる請求項１２又は１３に記載の歯付ベルト。
    

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