JP2009041768A - 歯付ベルト及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルト走行時に、歯部の根元部分において局所的に大きな応力が生じるのを防止することができ、高い耐久性を有する歯付ベルト及びその製造方法を提供する。
【解決手段】歯付ベルト１は、ベルト長手方向に沿って所定間隔で配置された複数の歯部２と、心線５が埋設された背部３と、歯部２と背部３との間に設けられた接着層４と、複数の歯部２を被覆する歯布６と、を備える。さらに、接着層４の歯部２と接する部分は、心線５に対して、背部３側に膨らんでいる。これにより、接着層４を心線５と平行に設けた場合に比べて、ベルト走行時に接着層４に生じる応力が低減される。従って、歯部２の根元部分に生じる応力集中が緩和される。そのため、歯部２と心線５との間での剥離が抑制され、それによる歯部２の根元部分における歯欠けの発生が抑制され、歯付ベルト１の耐久性が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、歯付ベルト及びその製造方法に関する。

従来から、自動車や一般産業機械等で用いられる歯付ベルトとして、ベルト長手方向に沿って所定間隔で配置された複数の歯部と、心線が埋設された背部と、歯部を被覆する歯布とを備えるものが知られている。

このような歯付ベルトの製造方法として、歯部と歯布を予め成形した後、ベルトを製造する予備成形工法がある（例えば、特許文献１参照）。具体的には、溝付金型に歯部となる未加硫ゴムシートと歯布を設置した後、プレスにより加熱加圧して、歯部が成形された予備成形体を製造する。この予備成形体を円筒状の溝付金型に設置した後、心線を螺旋状に巻き付け、さらにその上に背部となる未加硫のゴムシートを巻き付けて、加熱加圧して加硫ベルトスリーブを製造する。

一般的に、歯付ベルトは、隣接する歯部間における心線と歯布と間のゴムの厚みは薄い方が好ましい。そのため、特許文献１の予備成形工法では、未加硫ゴムシートを構成するゴムの大部分を溝付金型の歯溝内に押し込んで歯部を成形するとともに、残りのゴムによって隣接する歯部間にできるだけ薄い歯底部を成形している。

しかしながら、上述したように薄い歯底部を成形しようとすると、加熱により流動状態となったゴムが歯布の織目に入り込み、隣接する歯部間において歯布の上にゴムが残らない状態となる場合がある。そこで、心線と歯部との間にゴム組成物で構成された薄い接着層を設ける場合がある。このような接着層は、心線と平行に設けられている。

特開２００３-１４５６３５号公報

しかし、上述したような接着層を有する歯付ベルトを歯付プーリに巻き掛けて走行させた時、歯部の根元部分に心線と平行なせん断力が作用するため、接着層にせん断応力が集中する。そのため、特に高負荷条件下での走行時において、接着層と心線との間での早期剥離や、接着層自体の破壊による心線と歯部との早期剥離が発生しやすくなる。

そこで、本発明は、ベルト走行時に、歯部の根元部分において局所的に大きな応力が生じるのを防止することができ、高い耐久性を有する歯付ベルト及びその製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び発明の効果

請求項１の歯付ベルトは、ベルト長手方向に沿って所定間隔で配置された複数の歯部と、心線が埋設された背部と、前記歯部と前記背部との間に設けられた接着層と、前記複数の歯部を被覆する歯布と、を備え、前記接着層の前記歯部と接する部分が、前記心線に対して、前記背部側又は前記歯部側に膨らんでいることを特徴とする。

歯付ベルトを歯付プーリに巻き掛けて走行させた時、歯部の根元部分に、ベルト長手方向に関してせん断力が作用する。接着層が心線と平行に設けられている場合、上記のせん断力が接着層に集中的に作用するため、接着層に大きなせん断応力が生じる。一方、本発明では、接着層は、歯部と接する部分において、背部側又は歯部側に膨らんでおり、心線に対して角度を有する。これにより、上記のせん断力が接着層に集中して作用するのが防止され、接着層に生じるせん断応力が低減する。従って、歯部の根元部分において局所的に大きな応力が生じるのを防ぐことができる。即ち、歯部の根元部分に生じる応力集中を緩和することができる。その結果、歯部と心線との間での剥離が抑制され、それにより歯部の根元部分における歯欠けの発生が抑制され、歯付ベルトの耐久性が向上する。

請求項２の歯付ベルトの製造方法は、ベルト長手方向に沿って所定間隔で配置された複数の歯部と、心線が埋設された背部と、前記歯部と前記背部との間に設けられた接着層と、前記複数の歯部を被覆する歯布とを備えた歯付ベルトの製造方法であって、未加硫ゴムシートに前記複数の歯部を予め成形し、前記複数の歯部と前記接着層と前記歯布とを含む予備成形シートを製造する、予備成形工程と、円筒状のベルトスリーブ製造用金型に前記予備成形シートを設置してから、心線と、前記背部を構成する未加硫ゴムシートとを巻き付けた後、加硫してベルトスリーブを製造する、ベルトスリーブ製造工程とを備え、前記予備成形工程は、さらに、第１金型と第２金型からなる１対のプレス金型のうち、複数の歯溝が形成された前記第１金型に、前記歯布と、その体積が前記複数の歯溝の総容積よりも大きくなるような厚みを有する未加硫の第１ゴムシートを積層する第１積層工程と、前記歯布と前記第１ゴムシートとを、前記１対のプレス金型間で、所定の圧力条件、及び、所定の温度条件下でプレスして、前記第１ゴムシートを半加硫状態にして、その半加硫状態のゴムを前記複数の歯溝内に押し込んで前記複数の歯部を成形する第１プレス工程と、前記第２金型を一旦外し、成形された前記複数の歯部に、前記接着層を構成する未加硫の第２ゴムシートを積層する第２積層工程と、前記複数の歯部に積層された前記第２ゴムシートを、前記１対のプレス金型間で、所定の圧力条件、及び、所定の温度条件下でプレスして、前記第２ゴムシートを前記複数の歯部に圧着して前記接着層を形成する第２プレス工程と、を含むことを特徴とする。

上記の構成によると、第１ゴムシートの体積は、複数の歯溝の総容積よりも大きいため、歯部の体積は、歯溝の容積よりも大きい。これにより、歯部に積層される第２ゴムシートからなる接着層は、歯部と接する部分において、背部側に膨らんだ形状となる。そのため、ベルト走行時に接着層に生じるせん断応力は、心線と平行に設けられている場合と比べて低減される。従って、歯部の根元部分に生じる応力集中が緩和される。その結果、心線と歯部との間での剥離が抑制され、それにより歯部の根元部分における歯欠けの発生が抑制され、歯付ベルトの耐久性が向上する。

請求項３の歯付ベルトの製造方法は、請求項２において、前記第１プレス工程の後に、前記第２金型が外されたとき、前記歯部を構成するゴムが、前記歯溝から盛り上がっていることを特徴とする。

上記の構成によると、第２プレス工程において、第２ゴムシートを複数の歯部にプレスで圧着して接着層を形成した後、第２金型を外すと、接着層は歯部と接する部分において、歯部の反対側に膨らんだ形状となる。

請求項４の歯付ベルトの製造方法は、請求項２又は３において、前記第１ゴムシートの体積が、前記複数の歯溝の総容積の１．１〜１．３倍であることを特徴とする。

上記の構成によると、接着層に生じるせん断応力を確実に低減することができると共に、ベルトの縦振れを抑えることができる。

請求項５の歯付ベルトの製造方法は、ベルト長手方向に沿って所定間隔で配置された複数の歯部と、心線が埋設された背部と、前記歯部と前記背部との間に設けられた接着層と、前記複数の歯部を被覆する歯布とを備えた歯付ベルトの製造方法であって、未加硫ゴムシートに前記複数の歯部を予め成形し、前記複数の歯部と前記接着層と前記歯布とを含む予備成形シートを製造する、予備成形工程と、円筒状のベルトスリーブ製造用金型に前記予備成形シートを設置してから、心線と、前記背部を構成する未加硫ゴムシートとを巻き付けた後、加硫してベルトスリーブを製造する、ベルトスリーブ製造工程とを備え、前記予備成形工程は、さらに、第１金型と第２金型からなる１対のプレス金型のうち、複数の歯溝が形成された前記第１金型に、前記歯布と、その体積が前記複数の歯溝の総容積よりも小さくなるような厚みを有する未加硫の第１ゴムシートを積層する第１積層工程と、前記歯布と前記第１ゴムシートとを、前記１対のプレス金型間で、所定の圧力条件、及び、所定の温度条件下でプレスして、前記第１ゴムシートを半加硫状態にして、その半加硫状態のゴムを歯溝内に流入させて前記複数の歯部を成形する第１プレス工程と、前記第２金型を一旦外し、成形された前記複数の歯部に、前記接着層を構成する未加硫の第２ゴムシートを積層する第２積層工程と、前記複数の歯部に積層された前記第２ゴムシートを、前記１対のプレス金型間で、所定の圧力条件、及び、所定の温度条件下でプレスして、前記第２ゴムシートを前記複数の歯部に圧着して前記接着層を形成する第２プレス工程と、を含むことを特徴とする。

上記の構成によると、第１ゴムシートの体積は複数の歯溝の総容積よりも小さいため、歯部の体積は歯溝の容積よりも小さい。これにより、複数の歯部に積層された第２ゴムシートからなる接着層は、歯部と接する部分において、歯部側に膨らんだ形状となる。そのため、ベルト走行時に接着層に生じるせん断応力は、心線と平行に設けられている場合と比べて低減する。従って、歯部の根元部分に生じる応力集中が緩和される。その結果、心線と歯部との間での剥離が抑制され、それにより歯部の根元部分における歯欠けの発生が抑制され、歯付ベルトの耐久性が向上する。

請求項６の歯付ベルトの製造方法は、請求項５において、前記第１プレス工程において、成形された前記歯部と、前記歯溝の内面との間に、隙間が存在していることを特徴とする。

上記の構成によると、ベルトスリーブ製造工程において、予備成形シートをスリーブ製造用金型に設置した際、スリーブ製造用金型に設けられた歯溝の内面と歯部との間に隙間が存在する。加硫の際、この隙間に歯部を構成するゴムを充填することにより、接着層は歯部と接する部分において歯部側に膨らんだ形状に形成される。

請求項７の歯付ベルトの製造方法は、請求項５又は６において、前記第１ゴムシートの体積が、前記複数の歯溝の総容積の０．７〜０．９倍であることを特徴とする。

上記の構成によると、加硫後の歯部の高さを確保することができると共に、接着層に生じるせん断応力を確実に低減することができる。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態の歯付ベルト１は、ベルト長手方向に所定間隔で配置された複数の歯部２と、ベルト長手方向に沿って心線５が埋設された背部３と、歯部２と背部３との間に設けられた接着層４と、複数の歯部２を被覆する歯布６とから構成される。尚、背部３は帆布で被覆されてもよい。

接着層４は、歯部２と接する部分が、心線５に対して、背部３側に膨らんでいる。また、接着層４は、隣接する２つの歯部２の間において、心線５と歯布６との間に介在している。

歯部２及び背部３はゴム組成物で構成されており、そのゴム成分としては、例えば、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴムに不飽和カルボン酸金属塩を添加したもの、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭ）等のエチレン・α−オレフィン系共重合体ゴム、クロロプレンゴム、天然ゴム等の単独又は混合したものが挙げられる。

上記ゴム組成物には、ナイロン６やナイロン６６などのポリアミド、ポリエステル、綿、アラミドなどから１種又は２種以上選ばれる短繊維を混入してもよい。これにより、歯部２及び背部３には亀裂が入りにくく、しかも亀裂が入っても伝播しにくくなる。

さらに、上記ゴム組成物には、硫黄や有機過酸化物などの加硫剤、マレイミド等の加硫助剤、加硫促進剤、カーボンブラックやシリカなどの増強剤、炭酸カルシウムやタルクなどの充填剤、軟化剤、加工助剤、老化防止剤等が配合される。

接着層４はゴム組成物で構成されており、そのゴム成分としては、例えば、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）が用いられる。また、このゴム組成物には、有機過酸化物などの加硫剤、マレイミド等の加硫助剤、加硫促進剤、カーボンブラックやシリカなどの増強剤、充填剤、軟化剤、加工助剤、老化防止剤等が配合される。

心線５としては、ナイロン繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ガラス繊維、カーボン繊維等の低伸度高強度の撚りコードが用いられる。これら撚りコードには、ゴムとの接着性を高める目的で接着処理が施される。

接着処理としては、未処理の撚りコードをエポキシ化合物やイソシアネート化合物からなる処理液に浸漬させてプレディップした後、加熱乾燥し、続いてＲＦＬ（レゾルシン−ホルマリン−ラテックス）液に浸漬した後、加熱しながら延伸し、接着処理と延伸処理の両方を行ってもよい。ＲＦＬ液は、レゾルシンとホルマリンとの初期縮合物をラテックスに混合したものであり、ラテックスとしては、クロロプレンゴム、スチレン・ブタジエン・ビニルピリジン三元共重合体、水素化ニトリルゴム、ニトリルゴムなどのラテックスを用いることができる。

歯布６としては、ベルト長手方向に延在する緯糸と、幅方向に延在する経糸とで織られた繊維織物で構成される。この繊維織物の材料としては、例えば、ナイロン繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、綿等であって、これらが単独あるいは組み合わせたものが用いられる。また、緯糸と経糸を構成する繊維の形態は、フィラメント糸及び紡績糸の何れでもよい。また、上記繊維織物の織物構造としては、平織物、綾織物、朱子織物等の何れでもよい。この場合、緯糸には伸縮性を有するウーリーナイロン糸、ウレタン弾性糸、又は、ウレタン弾性糸とナイロン糸との混撚りを一部使用するのが好ましい。

さらに、上記繊維織物としては、少なくとも２種類の緯糸と一種類の経糸とが織成された多重織（２重織）構造のものを採用することもできる。この場合、経糸にはナイロン繊維を使用し、緯糸にはフッ素系繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、又は、ウレタン弾性糸を使用することが好ましい。緯糸のうちの、少なくとも歯布６の表面側（歯付プーリとのかみ合い側）の緯糸としては、例えば、ＰＴＦＥ繊維などの摩擦係数が低いフッ素系繊維を使用することが好ましい。これにより、歯布６と歯付プーリとの間の摩擦を低減することができる。一方、歯布６の歯部２に接する側の緯糸には、ナイロン繊維やウレタン弾性糸などのフッ素系繊維以外の繊維を使用することが好ましい、これにより、歯布６とゴムとの接着力を高めることが可能となる。

さらに、上記繊維織物は、ＲＦＬ液に浸漬後、加熱乾燥したものを用いることができる。これにより、歯布６とゴムとの接着力が高くなる。また、このＲＦＬ処理の後に、未加硫のゴムを摺り込むフリクション処理や、ゴム組成物を溶剤に溶かしたゴム糊を塗布するスプレディング処理を行ったものを用いてもよい。ラテックスとしては、スチレン・ブタジエン・ビニルピリジン三元共重合体、クロロスルフォン化ポリエチレン、水素化ニトリルゴム、クロロプレンゴムなどのラテックスを用いることができる。

以上の構成を有する歯付ベルト１は、上述したように、接着層４が隣接する２つの歯部２間において心線５と歯布６との間に介在している。そのため、心線５と歯布６との接着性が向上している。

歯付ベルト１を図示しない歯付プーリに巻き掛けて走行させた時、歯部２の根元部分に、ベルト長手方向に関してせん断力が作用する。そのため、接着層が心線と平行に設けられている場合には、接着層にせん断応力が集中するため、接着層に大きなせん断応力が生じる。一方、上述したように本実施形態の接着層４は、歯部２と接する部分が心線５に対して背部３側に膨らんでおり、心線５に対して角度を有する。これにより、上記のせん断力が接着層４に集中して作用するのが防止され、接着層４に生じるせん断応力が低減する。従って、歯部２の根元部分において局所的に大きな応力が生じるのを防ぐことができる。即ち、歯部２の根元部分に生じる応力集中を緩和することができる。その結果、歯部２と心線５との間での剥離が抑制され、それにより歯部２の根元部分における歯欠けの発生が抑制され、歯付ベルト１の耐久性が向上する。

次に、上記の歯付ベルト１の製造方法について説明する。歯付ベルト１の製造工程としては、最初に、歯部が成形された予備成形シートを製造する予備成形工程を行い、続いて、この予備成形シートを用いてベルトスリーブを製造するベルトスリーブ製造工程を行う。先ず、予備成形工程について説明する。

（第１積層工程）
複数の歯溝２３が形成された平板状の第１金型２１と、平坦に形成された平板状の第２金型２２とからなる１対のプレス金型２０を準備する。第１金型２１の歯溝２３は、歯付ベルト１の歯部２の凸状に対応する凹状に形成されている。図２（ａ）に示すように、下側に配置された第１金型２１に、歯布６と、歯部２形成用の未加硫の第１ゴムシート１０を順に積層する。第１ゴムシート１０としては、その体積が複数の歯溝２３の総容積よりも大きくなるような厚みを有するものが用いられる。特に、その体積が複数の歯溝２３の総容積の１．１〜１．３倍となるような厚みを有するものが好適に用いられる。

次に、積層された第１ゴムシート１０の表面を剥離フィルム２４で被覆する。剥離フィルム２４としては、例えば、ポリメチルペンテンやポリエチレンテレフタレートなど、耐熱性に優れ、且つ、ゴム及び金属に対する剥離性が優れているものが用いられる

（第１プレス工程）
剥離フィルム２４の上に第２金型２２を設置した後、歯布６と第１ゴムシート１０と剥離フィルム２４とを、１対のプレス金型２０間で、所定の圧力条件、及び、所定の温度条件下でプレスして、第１ゴムシート１０を半加硫状態にする。このプレスの加熱加圧条件としては、例えば、温度８０〜１４０℃、加圧力１〜５ＭＰａで、１〜５分程度行う。

図２（ｂ）に示すように、このプレスの際、第１ゴムシート１０は加熱加圧によって流動状となり、歯布６を押し広げながら第１金型２１の複数の歯溝２３内に流れ込む。歯溝２３内がゴム（及び歯布６）で満たされた後もさらに加圧され、半加硫状態のゴムのほぼ全てが歯溝２３内に押し込まれる。これにより、第１金型２１の複数の歯溝２３に対応する複数の歯部２が成形される。また、第１ゴムシート１０を構成するゴムのほぼ全てが複数の歯溝２３内に押し込まれ、隣接する２つの歯部２間において歯布６の表面がほぼ露出している。

（第２積層工程）
次に、第２金型２２を一旦取り外す。このとき、第１ゴムシート１０の体積は複数の歯溝２３の総容積よりも大きいため、１つの歯溝２３に押し込まれた歯部２の体積は、歯溝２３の容積よりも大きくなる。そのため、ゴムの反発弾性力により、歯部２を構成するゴムが、第１金型２１の歯溝２３から盛り上がる。

次に、剥離フィルム２４を歯部２の表面から剥離する。その後、図２（ｃ）に示すように、複数の歯部２及び露出した歯布６の上に、接着層４形成用の未加硫の第２ゴムシート１１と、剥離フィルム２５を積層する。尚、剥離フィルム２５は、剥離フィルム２４と同様のものを用いる。

（第２プレス工程）
次に、剥離フィルム２５の上に、再び第２金型２２を設置する。そして、第２ゴムシート１１及び剥離フィルム２５を、歯部２及び歯布６ごと、１対のプレス金型２０の間で、所定の圧力条件、及び、所定の温度条件下でプレスする。図２（ｄ）に示すように、第２ゴムシート１１は、この加熱加圧によって複数の歯部２に圧着されることにより、接着層４となる。即ち、この工程で接着層４が形成される。このときの加熱加圧条件は、第１プレス工程の条件よりも低く設定されており、温度８０〜１４０℃、加圧力１ＭＰａ以下で、プレス時間は１分間以内とする。

以上の工程により、複数の歯部２と接着層４と歯布６とからなる予備成形シート１２を製造した後、１対のプレス金型２０から脱型する。上述したように、成形された歯部２は第２金型２２を外すと盛り上がった形状となるため、歯部２に圧着された第２ゴムシート１１からなる接着層４は、歯部２に沿って膨らんだ形状となる。即ち、接着層４は、歯部２と接する部分において、歯部２の反対側に膨らんだ形状に形成される。

そして、予備成形シート１２の歯部２の数が、歯付ベルト１の歯部２の数と同じ又はそれ以上の場合は、ベルトスリーブ製造工程に移る。一方、歯付ベルト１の歯部２の数よりも少ない場合は、予備成形シート１２を歯部２の数に応じて複数枚製造した後、ベルトスリーブ製造工程に移る。

次に、ベルトスリーブ製造工程について説明する。先ず、外周面に周方向に沿って複数の歯溝２７が形成されている円筒状の金型（ベルトスリーブ製造用金型）２６を準備する。この金型２６の歯溝２７の容積及び形状は、第１金型２１の歯溝２３と同じである。図３（ａ）に示すように、予備成形シート１２の歯部２を金型２６の歯溝２７を嵌合させながら、予備成形シート１２を金型２６の外周面に設置する。この予備成形シート１２の外周上に、心線５を螺旋状に巻き付ける。このとき、心線５は、接着層４の膨らんだ部分に食い込み、さらに、接着層４の膨らんでいない部分に接するように巻き付けられる。尚、図３（ａ）及び（ｂ）は、螺旋状に巻き付けられた心線５の隙間を通る断面図である。次に、心線５を巻き付けた上から背部３を構成する未加硫の第３ゴムシート１３を巻き付け、さらにその外周面にジャケット２８を被せて加熱加圧し、歯部２と接着層４と未加硫の第３ゴムシート１３を加硫する。このときの加熱加圧条件は、例えば、温度１３０〜１８０℃、加圧力０．２０〜０．８５ＭＰａで、４０〜６０分間程度行う。

図３（ｂ）に示すように、この加熱加圧の際、第３ゴムシート１３は加熱加圧によって流動状となり、心線５の隙間に流れ込む。これにより、心線５を埋設する背部３が形成される。

ここで、予備成形シート１２の歯部２は、既にある程度加硫が進んでいる。そのため、歯部２と心線５とが直接接する場合、その接着性は低くなる。そこで、歯部２と心線５との間に、ほとんど加硫の進んでいない接着層４を介在させることにより、歯部２と心線５との接着性が向上する。

以上の工程により、歯布６と複数の歯部２と接着層４と心線５と背部３とからなるベルトスリーブ１４が製造される。このベルトスリーブ１４を脱型して後、２つの回転ロールに懸架し、所定の張力を与えて回転させながらカッターによって所定の幅に切断することで図１に示す個々の歯付ベルト１に仕上げる。

第１ゴムシート１０の体積が、複数の歯溝２３の総容積の１．１倍よりも小さい場合、接着層４の背部３側への膨らみが小さくなるため、ベルト走行時に接着層４に生じるせん断応力が、心線５と平行に設けられた場合と比べてほとんど低減しない場合がある。一方、第１ゴムシート１０の体積が、複数の歯溝２３の総容積の１．３倍よりも大きい場合、第１プレス工程において、半加硫状態のゴムのほぼ全てを歯溝２３内に押し込むことができない場合がある。このような場合に、予備成形シート１２を複数枚使用して歯付ベルト１を製造すると、ベルトの厚みがベルト長手方向に関して一定でないため、ベルト走行時にベルトの縦振れが大きくなる。従って、第１ゴムシート１０の体積を複数の歯溝２３の総容積の１．１〜１．３倍とすることにより、接着層４に生じるせん断応力を確実に低減することができると共に、ベルトの縦振れを抑えることができる。

尚、本実施形態では、第２金型２２として平坦に形成されたものを使用しているが、第１金型２１の歯溝２３に対向する位置に凹部が形成されているものを用いてもよい。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、第１実施形態と相違する点を中心に説明する。但し、第１実施形態と同じ構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

図４に示すように、本実施形態の歯付ベルト１Ａは、第１実施形態の歯部２、背部３、接着層４に代えて、それぞれ同じ材料で構成された歯部２Ａ、背部３Ａ、接着層４Ａを備える。

接着層４Ａは、歯部２Ａと接する部分が、心線５に対して、歯部２Ａ側に膨らんでいる。これにより、ベルト走行時に接着層４Ａに生じるせん断応力は、心線５と平行に設けられている場合と比べて低減する。従って、歯部２Ａの根元部分に生じる応力集中を緩和することができる。その結果、歯部２Ａと心線５との間での剥離が抑制され、それにより歯部２Ａの根元部分における歯欠けの発生が抑制され、歯付ベルト１Ａの耐久性が向上する。

次に、歯付ベルト１Ａの製造方法について説明する。尚、プレス金型２０及び金型（ベルトスリーブ製造用金型）２６は第１実施形態と同じものを使用する。さらに、第１プレス工程、第２プレス工程、及び、ベルトスリーブ製造の際の加硫工程での加熱加圧条件は、第１実施形態と同じとする。

歯部２形成用の第１ゴムシート１０Ａとしては、その体積が第１金型２１の複数の歯溝２３の総容積よりも小さくなるような厚みを有するものが用いられる。特に、その体積が歯溝２３の総容積の０．７〜０．９倍となるような厚みを有するものが好適に用いられる。

図５（ａ）に示すように、第１実施形態と同様に第１積層工程を行った後、第１プレス工程に移る。図５（ｂ）に示すように、このプレスの際、第１ゴムシート１０Ａは加熱加圧によって流動状となり、ほぼ全てが歯布６を押し広げながら第１金型２１の複数の歯溝２３内に流れ込み、複数の歯部２Ａが成形される。このとき、第１ゴムシート１０Ａの体積は複数の歯溝２３の総容積よりも小さいため、１つの歯溝２内に流れ込んだ歯部２Ａの体積は歯溝２３の容積よりも小さくなる。そのため、歯部２Ａと歯溝２３の内面との間には隙間が存在する。

次に、図５（ｃ）に示すように、第２積層工程を行った後、図５（ｄ）に示すように、第２プレス工程を行う。これにより、歯部２Ａに圧着された第２ゴムシート１１からなる接着層４Ａが形成される。

以上の工程により、複数の歯部２Ａと接着層４Ａと歯布６とからなる予備成形シート１２Ａを製造する。

次に、ベルトスリーブ製造工程について説明する。
図６（ａ）に示すように、予備成形シート１２Ａの歯部２Ａを金型２６の歯溝２７を嵌合させながら、予備成形シート１２Ａを金型２６の外周面に設置する。このとき、金型２６の歯溝２７の容積及び形状は、第１金型２１の歯溝２３と同じであるため、歯部２Ａと歯溝２７の内面との間には隙間が存在する。次に、予備成形シート１２Ａの外周上に心線５を螺旋状に巻き付け、その上に未加硫の第３ゴムシート１３Ａを巻き付けた後、加硫して、図６（ｂ）に示す加硫ベルトスリーブ１４Ａを製造する。

図６（ｂ）に示すように、この加熱加圧の際、予備成形シート１２Ａの歯部２Ａ及び接着層４Ａは加熱加圧によって流動状となり、歯布６を押し広げながら歯溝２７内の隙間に流れ込む。そして、この隙間にゴムを充填することにより、歯部２Ａの高さは歯溝２７の深さとほぼ同じになる。また、接着層４Ａは、歯部２Ａと接する部分が、歯溝２７内に入り込んで、歯部２Ａ側に膨らんだ形状に形成される。同時に、第３ゴムシート１３Ａも加熱加圧によって流動状となり、その一部が心線５の隙間を通過し、歯溝２７内に流れ込む。これにより、背部３Ａが形成される。

第１ゴムシート１０Ａの体積が複数の歯溝の総容積の０．９倍よりも大きい場合、接着層４Ａの歯部２Ａ側への膨らみが小さくなるため、ベルト走行時に接着層４Ａに生じるせん断応力が、心線５と平行に設けられた場合と比べてほとんど低減しない場合がある。一方、第１ゴムシート１０Ａの体積が複数の歯溝２３の総容積の０．７倍よりも小さい場合、金型２６の歯溝２７の内面と歯部２との隙間も大きくなるため、加硫の際、この隙間に完全にゴムを充填できず、ベルトスリーブ１４Ａの歯部２Ａの高さが歯溝２７の深さよりも小さくなる場合がある。従って、第１ゴムシート１０Ａの体積を複数の歯溝の総容積の０．７〜０．９倍とすることにより、加硫後の歯部２Ａの高さを確保することができると共に、接着層４Ａに生じるせん断応力を確実に低減することができる。

尚、本実施形態では、第１プレス工程において、歯部２Ａと歯溝２３の内面との間に隙間が存在しているとしたが、歯部２Ａの体積が、複数の歯溝２３の容積よりも小さければ、この隙間はなくてもよい。例えば、歯部２Ａを構成するゴムを歯溝２３の底部まで流し込むことにより、歯部２Ａと歯溝２３の内面との間に隙間を空けず、歯部２Ａと第２金型２２との間に隙間を空けるようにしてもよい。あるいは、第２金型２２として、第１金型２１の歯溝２３に対向する位置に凸部が形成されているものを用いて、歯部２Ａと１対のプレス金型２０との間に隙間が存在しないようにしてもよい。

以下、具体的な実施例を伴って本発明の効果を検証する。

歯部及び背部をそれぞれ構成する第１ゴムシート及び第３ゴムシートとして、表１に示す配合の未加硫のゴム組成物を用意した。

また、接着層を構成する第２ゴムシートとして、表２に示す配合のゴム組成物からなる未加硫ゴムシートを用意した。

歯布として、緯糸にポリエステル繊維とＰＴＦＥ繊維の混撚糸を使用し、経糸にナイロン繊維を使用した２重織帆布を用意した。そして、この２重織帆布をＲＦＬ液に浸漬した後、加熱乾燥して接着処理を行った。

また、心線として、アラミド繊維の撚りコードを用意した。そして、この未処理のコードをＲＦＬ液に浸漬した後、加熱乾燥して接着処理を行ったものを用意した。

次に、歯付ベルトの製造方法を示す。
実施例１では、第１ゴムシートとして、その体積が第１金型の複数の歯溝の総容積の１．２倍となる厚みを有するものを用いて、先の第１実施形態で述べた方法によって、接着層が歯部と接する部分において背部側に膨らんだ歯付ベルトを作製した。作製された歯付ベルトは、歯型：Ｙ、歯ピッチ：８ｍｍ、歯数：１０５、ベルト幅：１５ｍｍであった。尚、歯部を成形する第１プレス工程での加熱加圧条件は、温度１３０〜１４０℃、加圧力２．５〜３．５ＭＰａ、２〜３分間であり、第２プレス工程での加熱加圧条件は、温度１３０〜１４０℃、加圧力０．５〜１．０ＭＰａ、１５〜３０秒間であり、加硫ベルトスリーブを作製する際の加熱加圧条件は、温度１３０〜１８０℃、加圧力０．２５〜０．８５ＭＰａ、４０〜６０分間であった。

実施例２では、第１ゴムシートとして、その体積が第１金型の複数の歯溝の総容積の０．７倍となるような厚みを有するものを用いて、先の第２実施形態で述べた方法によって、接着層が歯部と接する部分において歯部側に膨らんだ歯付ベルトを作製した。

比較例１では、第１ゴムシートとして、その体積が第１金型の複数の歯溝の総容積とほぼ同じとなる厚みを有するものを用いた。実施例と同様に第１プレス工程において、第２ゴムシートを半加硫状態にしつつ、そのほぼ全てを第１金型の歯溝に流し込んで歯部を成形し、歯部と歯布からなる予備成形シートを作製した。そして、この予備成形シートをベルトスリーブ製造用金型に巻き付け、さらに心線と第３ゴムシートを巻き付けて加硫した後、所定の幅に切断し、接着層のない歯付ベルトを作製した。

比較例２では、比較例１と同じ厚みの第１ゴムシートを用いた。第１プレス工程で歯部を成形した後、実施例と同様に第２プレス工程において第２ゴムシートを歯部に圧着させて接着層を形成し、接着層と歯部と歯布からなる予備成形シートを作製した。そして、この予備成形シートを用いて、接着層が心線と平行に設けられた歯付ベルトを作製した。

上記の実施例及び比較例の歯付ベルトについて、高負荷走行試験を行った。１９歯の駆動プーリ、３８歯の従動プーリからなる試験装置に歯付ベルトを懸架し、駆動プーリ回転数７２００ｒｐｍ、従動プーリ負荷７．５Ｎｍ、初期張力３５０Ｎという高負荷条件で走行試験を行った。耐久寿命と、故障形態を表３に示す。尚、表３に示す「剥離」とは、心線と、心線の歯部側に付着しているゴムとの界面における剥離を意味する。また、表３に示す「歯部側」は、接着層の歯部と接する部分が、心線に対して歯部側に膨らんでいることを意味する。また、「背部側」は、接着層の歯部と接する部分が、心線に対して背部側に膨らんでいることを意味する。「平行」は、接着層が心線と平行であることを意味する。

試験の結果、実施例は比較例に比べて耐久寿命が長く、心線と歯部との間の剥離が抑制されていることが判った。また、実施例１は、実施例２よりも耐久寿命が長くなった。これにより、接着層が背部側に膨らんでいる場合には、歯部側に膨らんでいる場合と比べて、心線と歯部と間での剥離がより抑制されることが判った。

本発明の第１実施形態に係る歯付ベルトの斜視図である。 歯付ベルトの製造工程における、予備成形工程を示す図である。 歯付ベルトの製造工程における、ベルトスリーブ製造工程を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る歯付ベルトの斜視図である。 歯付ベルトの製造工程における、予備成形工程を示す図である。 歯付ベルトの製造工程における、ベルトスリーブ製造工程を示す図である。

符号の説明

１、１Ａ 歯付ベルト
２、２Ａ 歯部
３、３Ａ 背部
４、４Ａ 接着層
５ 心線
６ 歯布
１０、１０Ａ 第１ゴムシート
１１ 第２ゴムシート
１２、１２Ａ 予備成形シート
１３、１３Ａ 第３ゴムシート
１４、１４Ａ ベルトスリーブ
２０ プレス金型
２１ 第１金型
２２ 第２金型
２３ 歯溝
２６ 金型（ベルトスリーブ製造用金型）
２７ 歯溝

Claims (7)

1. ベルト長手方向に沿って所定間隔で配置された複数の歯部と、
   心線が埋設された背部と、
   前記歯部と前記背部との間に設けられた接着層と、
   前記複数の歯部を被覆する歯布と、
   を備え、
   前記接着層の前記歯部と接する部分が、前記心線に対して、前記背部側又は前記歯部側に膨らんでいることを特徴とする歯付ベルト。
2. ベルト長手方向に沿って所定間隔で配置された複数の歯部と、心線が埋設された背部と、前記歯部と前記背部との間に設けられた接着層と、前記複数の歯部を被覆する歯布とを備えた歯付ベルトの製造方法であって、
   未加硫ゴムシートに前記複数の歯部を予め成形し、前記複数の歯部と前記接着層と前記歯布とを含む予備成形シートを製造する、予備成形工程と、
   円筒状のベルトスリーブ製造用金型に前記予備成形シートを設置してから、心線と、前記背部を構成する未加硫ゴムシートとを巻き付けた後、加硫してベルトスリーブを製造する、ベルトスリーブ製造工程とを備え、
   前記予備成形工程は、さらに、
   第１金型と第２金型からなる１対のプレス金型のうち、複数の歯溝が形成された前記第１金型に、前記歯布と、その体積が前記複数の歯溝の総容積よりも大きくなるような厚みを有する未加硫の第１ゴムシートを積層する第１積層工程と、
   前記歯布と前記第１ゴムシートとを、前記１対のプレス金型間で、所定の圧力条件、及び、所定の温度条件下でプレスして、前記第１ゴムシートを半加硫状態にして、その半加硫状態のゴムを前記複数の歯溝内に押し込んで前記複数の歯部を成形する第１プレス工程と、
   前記第２金型を一旦外し、成形された前記複数の歯部に、前記接着層を構成する未加硫の第２ゴムシートを積層する第２積層工程と、
   前記複数の歯部に積層された前記第２ゴムシートを、前記１対のプレス金型間で、所定の圧力条件、及び、所定の温度条件下でプレスして、前記第２ゴムシートを前記複数の歯部に圧着して前記接着層を形成する第２プレス工程と、
   を含むことを特徴とする歯付ベルトの製造方法。
3. 前記第１プレス工程の後に、前記第２金型が外されたとき、前記歯部を構成するゴムが、前記歯溝から盛り上がっていることを特徴とする請求項２に記載の歯付ベルトの製造方法。
4. 前記第１ゴムシートの体積が、前記複数の歯溝の総容積の１．１〜１．３倍であることを特徴とする請求項２又は３に記載の歯付ベルトの製造方法。
5. ベルト長手方向に沿って所定間隔で配置された複数の歯部と、心線が埋設された背部と、前記歯部と前記背部との間に設けられた接着層と、前記複数の歯部を被覆する歯布とを備えた歯付ベルトの製造方法であって、
   未加硫ゴムシートに前記複数の歯部を予め成形し、前記複数の歯部と前記接着層と前記歯布とを含む予備成形シートを製造する、予備成形工程と、
   円筒状のベルトスリーブ製造用金型に前記予備成形シートを設置してから、心線と、前記背部を構成する未加硫ゴムシートとを巻き付けた後、加硫してベルトスリーブを製造する、ベルトスリーブ製造工程とを備え、
   前記予備成形工程は、さらに、
   第１金型と第２金型からなる１対のプレス金型のうち、複数の歯溝が形成された前記第１金型に、前記歯布と、その体積が前記複数の歯溝の総容積よりも小さくなるような厚みを有する未加硫の第１ゴムシートを積層する第１積層工程と、
   前記歯布と前記第１ゴムシートとを、前記１対のプレス金型間で、所定の圧力条件、及び、所定の温度条件下でプレスして、前記第１ゴムシートを半加硫状態にして、その半加硫状態のゴムを歯溝内に流入させて前記複数の歯部を成形する第１プレス工程と、
   前記第２金型を一旦外し、成形された前記複数の歯部に、前記接着層を構成する未加硫の第２ゴムシートを積層する第２積層工程と、
   前記複数の歯部に積層された前記第２ゴムシートを、前記１対のプレス金型間で、所定の圧力条件、及び、所定の温度条件下でプレスして、前記第２ゴムシートを前記複数の歯部に圧着して前記接着層を形成する第２プレス工程と、
   を含むことを特徴とする歯付ベルトの製造方法。
6. 前記第１プレス工程において、成形された前記歯部と、前記歯溝の内面との間に、隙間が存在していることを特徴とする請求項５に記載の歯付ベルトの製造方法。
7. 前記第１ゴムシートの体積が、前記複数の歯溝の総容積の０．７〜０．９倍であることを特徴とする請求項５又は６に記載の歯付ベルトの製造方法。
   

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