JPH0135222B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、表面にエラストマを実質的に含有せ
ぬ剪断、摩耗および雑音に対し抵抗性の内側カバ
ー素子を有する嵌歯型エンドレスベルトおよびそ
の製造方法に関する。

本発明は、本出願人の米国特許第3772929号明
細書に記載された発明をさらに改善したものであ
る。

注型可能なエラストマ、例えば液体ポリウレタ
ンで構成した動力伝達ベルトが従来のゴムベルト
より著しく優れた多数の利点を有することが既知
である。これらの利点として、液体注型ベルトは
屈曲疲労を受け難く、小型のスプロケツトのまわ
りに駆動することができ、しかも負荷寿命が良好
である。これらの注型ベルトは、従来のゴム歯型
ベルトの製造に多数の工程を要するのとは対照的
に、単一操作にて真空スピン注型することができ
る。しかし、多くの注型タイミングベルト、特に
ウレタン製のベルトは、主として材料の摩擦係数
の相違のために、対象ゴムベルトに較べて雑音が
多くかつ高温で走行するようになる。一般にウレ
タンベルトは、スプロケツトまたは鋼車に対し進
入および脱出するとき接触界面の著しく大きな熱
を発生するので有害的である。この熱発生によつ
て、ベルトの効率が低下し、作動温度が高いと嵌
歯の引裂き強さが低下する、またはエラストマ本
体およびこれに埋設された張力コード間の結合が
弱められるのでベルトの寿命が著しく短くなる。

雑音および熱発生の問題に対する１つの解決策
は、できるだけ多くのエラストマをスプロケツト
歯またはフランジと接触するベルトの表面付近か
ら隔離または除去することによつて、ベルトのス
プロケツト係合面の摩擦係数を減少させることで
ある。この解決策は前記米国特許明細書で提案さ
れており、これによれば耐摩耗性布層をベルトの
表面に沿つて組込むとともにクロスコードを嵌歯
の本体内によつてエラストマの大部分をベルトの
スプロケツト係合面から隔離し、かくて臨界領域
の多くのエラストマを除去する。しかし、前記米
国特許明細書に記載されているように、ベルトの
表面上にエラストマの外側スキム被覆層が存在す
る。この外側スキム層は、例えば厚さ約0.05ミリ
（約２ミルすなわち1000分の２インチ）のように
比較的薄いが、高い摩滅および摩耗抵抗を呈し、
その摩擦係数が高いので、特に重荷重用途の場合
ベルトの発熱および雑音レベルが著しく増加する
原因となる。

本発明の目的は、従来の構成の欠点を除去し、
注型エラストマをベルトのスプロケツト係合面に
沿つて配置した耐摩耗性布層の外側表面から隔離
した構造のベルトおよびその製造方法を提供する
ことにある。

本発明のエンドレス強制駆動動力伝達ベルトは
摩擦係数の高い液体注型エラストマ材料から作つ
た本体部分と、本体部分内に長手方向に配置され
た本体部分と結合を形成する張力層と、本体部分
の内側周縁に沿つてランド部分と交互に形成され
上記周縁に結合された複数個の離間した歯と、歯
およびランド部分の周縁に沿つて配置された耐摩
耗性布層とを有するエンドレス強制駆動力伝達ベ
ルトにおいて、注型エラストマ材料と比べて摩擦
係数が低いかつ摩滅抵抗が小さいエラストマ不浸
透性合成樹脂材料層を、前記耐摩耗性布層の片側
に形成しかつベルトの歯およびランド部分のスプ
ロケツト係合側の面に沿つて位置させ、前記耐摩
耗性布層に浸透する注型エラストマ材料がベルト
のスプロケツト係合面に露出するのを、前記エラ
ストマ不浸透性合性樹脂材料層が阻止することを
特徴とする。

本発明の方法によれば、上記動力伝達ベルト
は、耐摩耗性布の片側にエラストマ不浸透製材料
の層を被着しかつ部分的に浸透させ、 注型マンドレルおよび外側シエルによつて画成
される注型空所を形成し、上記マンドレルおよび
シエルの一方に嵌歯の形状に一致する複数個のノ
ツチを設け、 結合した耐摩耗性布をノツチ付注型部分の表面
に巻きつけてエラストマ不浸透製材料の層をノツ
チ付注型部分に隣接させ、 耐摩耗性布のまわりに張力層を付け、さらに注
型空所の実質的に液体のエラストマ材料を導入
し、このように導入した正成物を重合させること
によつて製造される。

次に本発明を図面を参照して説明する。各図面
において同一の部分には同一の符号を付して示し
てある。

第１図に本発明のエンドレス嵌歯動力伝達ベル
トを１０で総称して示す。このベルトは注型用エ
ラストマ材料のコード被覆部分１２および同じく
エラストマ材料を含有する一連の離間した嵌歯、
すなわち歯１６を有する本体を包含する。コード
被覆および歯本体に使用されるエラストマ材料は
互に適合するもので、同一のまたは異なる種類の
エラストマーとすることができる。エラストマコ
ード被覆部分１２に１つの補強張力層または複数
個の張力部材、例えば長手方向に延在する互に離
間した張力コード１８を装填するのが好適であ
る。これら張力部在を普通の耐応力材料の１本ま
たはそれ以上のスランド、例えばポリアミドコー
ド、ガラス繊維、ポリエステルコードまたはワイ
ヤフイラメントとすることができる。所望に応じ
て張力部材に予め応力付与する（プレストレス化
する）か、または適当な材料を含浸させる。

注型可能であり、本発明のベルトに使用するの
に適当なエラストマ材料として多数の種類のエラ
ストマ材料を入手することができる。実例を挙げ
ると硬化性液体エラストマ、例えばプラスチゾ
ル、オルガノズル、液体クロロプレン、液体ポリ
サルフアイド、液体ゴム、シリコーン、エポキシ
ド、ウレタン、カルボキシル化したブタジエン−
アクリロニトリル、ポリエステル基材樹脂、ポリ
エーテル基材樹脂などがある。現在のところ、一
般にポリウレタンエラストマが好適である。その
理由は引張り強さ、耐摩耗性が高く、モジユラス
および弾性率が十分であるからである。ポリウレ
タンは普通の方法で、例えばウレタンプレポリマ
ー（活性水素含有化合物とポリアソシアネートと
を反応させて形成する）を硬化剤と、さらに所望
に応じて適当量の可塑剤または他の添加剤と配合
することによつて製造することができる。この場
合、普通の硬化剤、例えば置換芳香族アミンのよ
うなオルガノ水素含有化合物を使用することがで
きる。

第１図に示すように、補強布２２は、交互に配
置された歯１６およびランド部分２４に沿つて密
接に適合され、これら部分に対する表面カバーを
形成する。この布は縦糸および横糸を任意所望の
角度に配置してなる普通の織物のような任意所望
の構造のものとするか、または縦糸を離間したピ
ツクコードで互に保持した、ニツトまたはブレー
ド編みのものなどとすることができる。１プライ
以上の布を使用してもよい。所望に応じて布をバ
イアス裁断し、ストランドがベルトの移動方向と
ある角度をなすようにすることができる。木綿、
ポリエステル、ポリアミド、麻、ジユート、ガラ
ス繊維および他の種々の天然および合成繊維のよ
うな材料を用いた普通の布を使用しても良い。本
発明の好適例においては、布２２の層を縦糸また
は横糸の少くとも一方をナイロン製とした延伸性
耐摩耗性布とする。

本発明によれば、耐摩耗性布２２の層は、耐摩
耗性布層の片側に接着し、ベルトの歯およびラン
ド部分の外側スプロケツト係合面に沿つた位置さ
れたエラストマ不浸透性材料２０の接着層を有す
る。ここに「エラストマ不浸透性材料」と称する
のは、耐摩耗性布２２の層の片側に接着し、従つ
て注型処理の間上記エラストマ不浸透性材料が布
の外側だけシールし、これにより布層の最外側表
面に位置する繊維がエラストマで完全に被包され
るのを防止することによつてエラストマを布層の
外側表面から隔離するような材料を意味するもの
とする。このような作用によつて布層のスプロケ
ツト係合面の外側部分にはエラストマが実質的に
存在しない。この特徴を第４図に詳細に示す。第
４図において、エラストマ不浸透性材料２０は複
数本の縦糸２６および複数本の縦糸２６および複
数本の横糸２８（図面では１本だけ示す）よりな
る耐摩耗性布２２の層の外側表面の一部だけに接
着している。本例ではエラストマ不浸透性材料２
０は点ａとｂとの間、および点ｃとｄとの間で横
糸２８に接着しており、上記各２点は三次元的の
一対の接線接触区域すなわち接触面を構成し、こ
れらの区域すなわち面は、例えばコンタクトレン
ズまたはアーチの形状に類似している。エラスト
マがエラストマ不浸透性材料２０の層およびこれ
をかこむ縦糸２６および横糸２８によつてかこま
れた空間２７に進入する場合、このエラストマの
浸透は布層の表面まで到達せず、従つて布層の表
面は作動中スプロケツトとほぼ単独で係合する。

エラストマ不浸透性材料２０が布２２の層の最
外側表面をシールし、これによりエラストマが上
記区域に進入するのを防止することは本発明にと
つて必須のことであり、布層の内側がエラストマ
不浸透性材料による侵害を受けず、従つて布層の
内側がベルトの本体のエラストマに適正に被着
し、これにより使用中に布がベルトの歯から脱落
するのを防止することも同等に重要である。この
点に関し、布層の外側面はシールし、最内側面は
ベルトのエラストマ本体と結合するのに適当な自
由区域とするだけが必要であるが、エラストマ不
浸透性材料の布層への浸透深さを約60％以下、好
ましくは約20％以下、特に好ましくは４〜８％の
範囲とするのが好適である。しかし、エラストマ
不浸透性材料もエラストマと強固な結合を形成し
得る場合には、浸透深さを100％とすることがで
きる。

エラストマ不浸透性材料は多数の種類の材料で
つくることができ、特定の所望の使用目的に従つ
て多数の異なる方法で被着することができる。好
適例においてはエラストマ不浸透性材料を熱プラ
スチツク材料のポリマーシートをもつて構成し、
これを例えば高い温度および圧力を用いる普通の
熱接着技術によつて耐摩耗性布に接着する。この
目的には厚さ0.025〜0.050ミリ（１〜２ミル）の
ポリエチレンシートが満足なものであることを確
かめた。接着温度を110〜121℃（230〜240〓）と
し、圧力を適当に変化させて、注型時にエラスト
マが布の外側繊維を浸潤および被包しないように
する。この点に関連して二重板プレスを使用する
のがよい。種々の他のシート材料、例えば接点紙
ならびに共重合性合成材料および種々の天然材
料、例えばセルロース系材料のフイルムまたは薄
膜が有用である。本発明においては、耐摩耗性布
層に別の処理を加える。例えばカレンダーリン
グ、ブラツシング、浸漬またはスプレーによつて
好ましくは布の片側だけに適当な密封剤を被着す
ることもできる。例えば適当なキヤリヤまたは溶
剤に分散または溶解したポリマー材料のペースト
または樹脂層を布の片側表面に被着する。このよ
うな材料としてはラテツクスおよびシリコーンが
有用である。同様にポリテトラフルオロエチレン
の層を被着することにより布表面を処理すること
ができる。いずれにしろエラストマ不浸透性材料
と耐摩耗性布との結合は機械的、化学的、静電的
などとすることができる。

本発明エラストマ不浸透性材料は著しく小さい
摩滅抵抗を有し、従つて、ベルト材料を使用する
際に上記材料の層が部分的にまたは完全に摩耗消
失し、耐摩耗性布の外側のエラストマーのない表
面を回転しているスプロケツトと係合せしめるよ
うにする。ポリエチレンシートは容易に摩耗消失
する。ベルトのエラストマ本体が十分に硬化処理
されていれば、ベルトには使用時に外側布層のす
き間から流出または浸透する恐れがない。十分に
処理されていないと、このような傾向によりエラ
ストマがスプロケツトと望ましくない接触をして
しまう。

ベルト構成の他の例を第２図に示す。第２図の
ベルトは、第１図に示す標準ピツチ型ベルトとは
異なつて、高トルク性能向けに設計されている。
このベルトは、周囲のエラストマ不浸透性材料２
０の層を除けば、前記米国特許明細書に記載した
ものと同一である。すなわち、このベルトは周囲
方向に延在する張力コードまたは層３４を有する
普通のエラストマ−コード被覆部分３２を具え
る。ベルトのコード下側には外側耐摩耗および耐
摩滅性布２２を有する複数個の離間した歯または
嵌歯３６を設ける。上記布２２にエラストマ不浸
透性材料２０の層を接着する。複数個の横方向部
材３０が嵌歯３６の主要部分を充填し、特に張力
コードまたは層３４と嵌歯の歯末のたけとの間の
垂直距離を充填する。横方向部材３０および耐摩
耗性布２２のカバーの双方を組合せて嵌歯の区域
のエラストマ量を最小にする。さらに本発明によ
ればエラストマ不浸透性材料２０の層によりエラ
ストマをベルトのスプロケツト係合表面から実質
的に隔離する。

第２図に示す構造と本質的に同一であるポリウ
レタンベルトを試験したところ、71〜82℃（160
〜180〓）の範囲の温度で作動することを確かめ
た。エラストマ不浸透性材料２０の層およびポリ
ウレタンのスキム層をもたない同一のベルトを同
一条件下で作動させたところ、93〜116℃（200〜
240〓）の範囲の温度を発生することを確かめた。
本発明の構成になるベルトは、エラストマ不浸透
性材料層をもたない同一のベルトに較べて作動温
度が平均して約２℃（35〓）低い。負荷寿命試験
を行つたところ、すべての種類のＶベルト寿命が
作動温度が10℃（18〓）低下する毎に一般に倍加
することを確かめた。（ランドストロムおよびシ
ヨツク著「マシン・デザイン」1971年12月９日発
行、第129〜130頁参照）。本発明のタイミングベ
ルトの低い作動湿度は、エラストマのスプロケツ
ト係合表面からの隔離にもつとも原因する。

第１図および第２図の嵌歯ベルトを注型するの
に適当な装置を第３図に示す。本発明のベルトを
製造するのに好適な一般的技術は、特に述べた本
出願人の米国特許第3772929号明細書ならびに米
国特許第3138962号および第3200180号明細書に記
載されている。第３図に示すように、注型装置３
３は概略、外側真空室３５、上記真空室を載置す
べきプラツトホーム３７、上記真空室の外部から
プラツトホームを経て真空室内まで延在し、内部
マンドレル４０を支持する中央回転軸３８、およ
びマンドレルの外側に離間して位置する同心の鋳
型シエル４２を具える。真空ポンプ（図示せず）
に連結した排気管４４によつて真空室３５を排気
する。分布プレート４８の頂部の方向に配向した
入口４６によつて液体注型用材料を導入する。装
置を回転すると、液体エラストマは遠心力によつ
て、また分布プレート４８の部分として組込まれ
ているバツフル装置および案内装置によつて外側
領域に押しつけられる。プレートの外側領域上
で、上記液体は中央マンドレル４０と外側注型シ
エル４２との間の環状空所に導びかれる。

マンドレルおよび外側注型シエル配置の詳細は
前記米国特許第3772929号明細書に記載されてい
る。普通、マンドレル４０には、それぞれベルト
の嵌歯およびランド部分に一致する交互に離間し
て配置された軸方向延在ノツチおよび直立部分が
設けられている。

本発明の方法いおいては、エラストマ不浸透性
材料をまず耐摩耗性布の片側のみに結合または接
着して、第４図に示す配置例のようにする。次に
結合した耐摩耗性布をノツチ付注型部分（マンド
レル）の表面のまわりに巻き付け、エラストマ不
浸透性材料の層がノツチ付注型部分に隣接するよ
う配置する。前述した米国特許第3772929号明細
書に記載されているように、ノツチに横方向コー
ド部材を組込むことによつて耐摩耗層をノツチ付
注型部分に適合させる。次の工程で、張力層を被
着する。例えば張力コードをノツチ付マンドレル
の周縁に耐摩耗性布層の頂部上に螺旋状に巻回
し、結合した布を押しつけてノツチの表面に十分
に適合させる。最後に液体エラストマ材料を注型
空所下へ導入し、材料を重合させて所望のベルト
構造体を形成する。遠心注型を真空適用と組合せ
て使用すると良好な結果が得られる。

重合を行つて十分な硬化時間が経過した後、注
型を分解し、得られるベルトのスリーブを所望幅
の各別のベルトに切断する。みがき処理を行つて
ベルトの歯および／またはコード被覆側に所望の
最終形状を与えるのが良い。この後者の点で、ベ
ルトのコード被覆部分に多数のＶ型、嵌歯型また
は他の外形を所望に応じてつけることができる。

本発明は本明細書に記載されたところに従つて
種々の変更および変形を加え得ること明らかであ
る。このような変更および同等のものは本発明の
要旨の範囲に包含されているものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の動力伝達ベルトの１実施例を
一部分解して示す斜視図、第２図は本発明のベル
トの他の実施例を示す線図的断面図、第３図は本
発明のベルトを製造するのに用いる注型装置を一
部破断して示す正面図、および第４図は本発明の
ベルト構成における耐摩耗性布層およびエラスト
マ不浸透性層との結合状態を示す拡大断面図であ
る。 １０……ベルト、１２……コード被覆部分、１
４……エラストマ材料、１６……嵌歯、１８……
コード、２０……エラストマ不浸透性材料層、２
２……布、２４……ランド部分、２６，２８……
縦糸および横糸、２７……空間、３０……横方向
部材、３２……コード被覆部分、３４……コード
層、３６……歯。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 摩擦係数の高い液体注型エラストマ材料から
   作つた本体部分と、本体部分内に長手方向に配置
   された本体部分と結合を形成する張力層と、本体
   部分の内側周縁部に沿つてランド部分と交互に形
   成され上記周縁に結合された複数個の離間した歯
   と、歯およびランド部分の周縁に沿つて配置され
   た耐摩耗性布層とを有するエンドレス強制駆動動
   力伝達ベルトにおいて、注型エラストマ材料と比
   べて摩擦係数が低くかつ摩滅抵抗が小さいエラス
   トマ不浸透性合成樹脂材料層を、前記耐摩耗性布
   層の片側に形成しかつベルトの歯およびランド部
   分のスプロケツト係合側の面に沿つて位置させ、
   前記耐摩耗性布層に浸透する注型エラストマ材料
   がベルトのスプロケツト係合面に露出するのを、
   前記エラストマ不浸透性合成樹脂材料層が阻止す
   ることを特徴とするエンドレス強制駆動動力伝達
   ベルト。 ２ 強力層を有し摩擦係数の高い液体注型エラス
   トマ材料から作つた本体部分に複数個の離間した
   嵌歯が被着され、上記嵌歯科にはほぼの表面に沿
   つた耐摩耗性布の層を配置した強制駆動注型エラ
   ストマ動力伝達ベルトを製造するに当り、 耐摩耗性布の片側に注型エラストマ材料と比べ
   て摩擦係数の低いエラストマ不浸透性合成樹脂材
   料の層を被着しかつ部分的に浸透させ、 注型マンドレルおよび外側シエルによつて画成
   される注型空所を形成し、上記マンドレルおよび
   シエルの一方に嵌歯き形状に一致する複数個のノ
   ツチを設け、 結合した耐摩耗性布をノツチ付注型部分の表面
   に巻きつけてエラストマ不浸透性合成樹脂材料の
   層をノツチ付注型部分に隣接させ、 耐摩耗性布のまわりに張力層を被着し、さらに
   注型空所に実質的に液体のエラストマ材料を導入
   しこのように導入した生成物を重合させることに
   よつてエラストマを布層の外側表面から隔離する
   ようにしたことを特徴とする強制駆動動力伝達ベ
   ルトの製造方法。