專利名稱：V型肋條帶及使用它的汽車輔機驅動用皮帶傳動裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種V型肋條帶(V ribbed belt)以及使用它的汽車輔機驅動用皮帶傳動裝置，且該V型肋條帶為各自沿皮帶的長度方向延伸的多條V型肋條以在皮帶的寬度方向上排列的方式配置于皮帶內側，并且以該多條V型肋條與皮帶輪接觸的方式被卷繞在皮帶輪上來傳遞動力。
背景技術：
作為驅動汽車輔機的摩擦傳動皮帶，V型肋條帶被廣泛使用。
然而，因為汽車的引擎中，在一定周期發生爆發性燃燒，它給曲軸的角速度帶來了微小的影響，所以引擎的轉數產生了轉數變動。并且，一旦產生該轉數變動，被卷繞在曲軸皮帶輪上的V型肋條帶則無法跟上轉數變動而在皮帶輪上引起粘滯滑動(stick slip)。而且，一旦V型肋條帶在皮帶輪上引起粘滯滑動，就將產生作為異音的該粘滯滑動異音。因此，一般來說，在V型肋條帶中，為了防止該粘滯滑動異音的產生，所采取的措施是在皮帶內周一側的壓縮橡膠層中摻入沿皮帶的寬度方向定向(orientation)的短纖維，同時使該短纖維從皮帶表面露出，由此來降低皮帶表面的摩擦系數。還有，除此之外也提出了降低V型肋條帶轉動時所產生的噪音的各種技術方案。
例如，在專利文獻1中所公開的是將相對摩擦驅動面設置在壓縮層部的V型肋條帶中，在靠近壓縮層的頂端部的頂端構成部內以易于原纖維(fibril)化的芳香族聚酰胺短纖維為主體，還有在壓縮層的其余部分即基礎構成部內以難于原纖維化的芳香族聚酰胺短纖維為主體，在分別保持沿皮帶的寬度方向的定向性的狀態下進行埋設。并且，還記載有根據上述方法，在具有V形壓縮層的動力傳動用皮帶中，使在壓縮層里為實現耐磨耗性、耐側壓性而摻入的芳香族聚酰胺短纖維中產生材質變化，由此在皮帶壓縮層部繼續確保耐磨耗性、耐側壓性的基礎上，還能夠抑制在使這種皮帶卷繞在皮帶輪上進行運轉時所產生的擦過音(摩擦音)。
專利文獻2中所公開的是，由沿皮帶的長度方向埋設了芯線的粘合橡膠層、和具有沿皮帶的長度方向延伸的多個肋條部的壓縮橡膠層形成的V型肋條帶，其構成為在肋條部的頂端部，配置有下述橡膠組合物，即向雙鍵在80％以上的加入了氫的氫化丁腈橡膠中，添加了與上述橡膠相同或者類似的氫化丁腈橡膠和纖維直徑在1.0μm以下的聚酰胺纖維接枝(graft)聚合而成的微小纖維強化橡膠的橡膠組合物；而且在肋條部的其他部分使用的是氫化丁腈橡膠中含有比聚酰胺纖維的纖維直徑大的短纖維的橡膠組合物。并且，還記載有根據上述方法構成的皮帶，具有優良的耐龜裂性、耐熱性、耐側壓性，同時還有良好的耐彎曲性，并且皮帶的壽命得以大幅度延長，還能夠降低噪音。
專利文獻3中所公開的是在粘合橡膠層內埋設了抗張體的抗張體層的下面，具有使沿皮帶的長度方向延伸的多條V型肋條進行并列設置的壓縮橡膠層的V型肋條帶中，壓縮橡膠層是由相對于100重量份的以氯丁二烯聚合物(chloroprene polymer)為主體的橡膠，摻入了0.75～1.50重量份的融點為40～80℃的石蠟(wax)配合而成的橡膠配合物構成的。并且，還記載有根據上述方法，對形成V型肋條的壓縮橡膠層的橡膠配合物進行改善，從而能夠防止因運轉初期的過張力出現的粘著而產生的聲音、以及在張力隨著運轉降低了的狀態下附加突如其來的負荷時所產生的皮帶滑動的聲音。
利用在上述以往技術里所記載的V型肋條帶，如果是在剛剛開始使用新皮帶的時候，能夠期待其抑制異音產生的效果。然而，在汽車行駛了2萬～4萬公里以后，則出現了無法保持上述效果、并產生粘滯滑動異音的問題。
例如，專利文獻1所揭示的技術里，在新的V型肋條帶中，因為皮帶輪接觸面即V型肋條表面由多數的短纖維覆蓋，所以由于短纖維發揮了像滾子(roller)那樣的作用因而V型肋條表面的摩擦系數降低，由此能夠防止粘滯滑動的發生。然而，在汽車進行了長時間行駛以后，V型肋條表面的短纖維由于與皮帶輪之間的摩擦而磨損，因此伴隨著在V型肋條表面的橡膠露出比例的增加其摩擦系數上升，導致粘滯滑動異音產生。
在專利文獻2所揭示的技術中，利用微小纖維強化橡膠，橡膠的耐龜裂性和耐彎曲性確實達到優良的程度，然而這也是在汽車進行了長時間行駛以后，伴隨著皮帶輪接觸面即V型肋條表面的橡膠露出比例的增加出現摩擦系數上升的現象，從而導致了粘滯滑動異音的產生。
專利文獻3所揭示的技術里，在新的V型肋條帶中，由于所使用的是摻入了融點為40～80℃的石蠟的橡膠組合物，所以利用其潤滑效果，皮帶輪接觸面即V型肋條表面的摩擦系數降低，由此能夠防止粘滯滑動的發生。然而，在汽車進行了長時間行駛以后，因為經歷了皮帶溫度上升到80～110℃的情況，所以石蠟熔化蒸發并基本上沒有殘留在V型肋條表面，從而其摩擦系數上升，并導致粘滯滑動異音產生。
如上所述汽車進行了長時間行駛以后所產生的粘滯滑動異音，特別是在像點亮了前照燈時或打開了空調時那樣的輔機驅動負荷大、并且像用前進級(Drive range)將節氣門全開(WOTWide Open Th rottle)時那樣的轉數變動大的情況時，因為對于V型肋條帶的張力變動增大所以是更容易產生的。
還有，伴隨著轉數變動而產生的粘滯滑動異音，具有負載于V型肋條帶的張力越低就越容易產生的特點。V型肋條帶，在所負載的張力低并且輔機的驅動負荷大的情況下，不能進行動力傳遞而引起打滑(sliding slip)。并且，V型肋條帶在從通常的動力傳遞階段即彈性滑動向打滑過渡的階段，是收緊(grip)皮帶輪進行動力傳遞、或者不能收緊而進行滑動的一個微妙階段。因此，V型肋條帶，在該階段一旦出現負荷變動，則伴隨著該變動當負荷高時進行滑動，相反地當負荷低時進行收緊，在轉數變動的周期中相互交替反復地進行了滑動和收緊，所以在滑動的瞬間斷斷續續地反復出現“嘎”的異樣聲響，從而產生“嘎、嘎”的不悅耳的間斷音、也就是粘滯滑動異音。特別是皮帶安裝方式為對V型肋條帶附加規定的張力從而對皮帶輪進行固定的固定張力方式時，由于汽車的長時間行駛其張力隨著時間逐漸降低，所以容易產生上述的粘滯滑動異音。
針對于此，本發明的發明者們，作為即使在汽車進行了長時間行駛以后也不產生粘滯滑動異音的皮帶規格，開發出用相對于作為生橡膠(raw rubber)的三元乙丙橡膠(EPDM)摻入了25質量份的纖維直徑為28μm的尼龍短纖維的橡膠組合物形成的V型肋條帶，并進行了批量生產。當時，該種皮帶規格，因為摩擦系數低且相對于100質量份的生橡膠大量地摻入了高達25質量份的粗直徑尼龍短纖維，所以即使在汽車進行了長時間行駛以后，由于皮帶輪接觸面即V型肋條表面中的短纖維的露出比例高，因而能夠保持低摩擦系數，由此可以防止粘滯滑動異音的產生。實際上，在現實中由于粘滯滑動異音所導致的問題也大幅度地減少了。再者，從降低粘滯滑動異音的角度考慮，所想到的是更多地摻入直徑更大的尼龍短纖維是更為理想的，但這樣一來耐彎曲疲勞性劣化，所以使用纖維直徑為28μm以及將此纖維相對于100質量份的生橡膠的摻入量設定為25質量份的情況已為最大限度。
本發明的發明者們，認為由此粘滯滑動異音的問題已經得到了解決。然而，近年來情況發生了很大的變化。
具體來說，從提高汽車燃料經濟性的必要性出發，引擎的直噴化和稀薄燃燒化得到了發展。這兩者中的任一方的發展都使引擎的轉數變動顯著地增加，因此粘滯滑動異音產生的原因即對于V型肋條帶的張力變動也增大了。
再者，還發現了一個新情況，即在V型肋條帶上負載的張力對于汽車的燃料消耗率有很大的影響。也就是，一旦在V型肋條帶上負載的張力增加，則在各輔機以及曲軸上被負載的軸荷載也增大，因此摩擦損耗加大燃料消耗率上升。所以，通過降低負載在V型肋條帶上的張力從而能夠實現燃料消耗率的降低。以往，V型肋條帶，在安裝時每條V型肋條負載了150～200N的張力，由此汽車進行了長時間行駛后的安定張力變成每條V型肋條為80～120N(平均為100N)。然而，可以看出為了實現燃料消耗率的大幅度降低，必須將初期安裝時的張力設定成每條V型肋條為80～120N，并必須將安定張力設定成每條V型肋條平均為60N(40～80N)。在V型肋條帶上所負載的張力低，則容易產生如上所述粘滯滑動異音的情況，安定張力變成每條V型肋條平均為60N的這一狀況，極其接近V型肋條帶產生打滑的階段。
這樣一來，對于V型肋條帶提出的新要求是，即使在被用于轉數變動非常大的引擎中并且所負載的張力低的狀態下，在汽車進行了長時間行駛以后，也不產生粘滯滑動異音。在使由相對于100質量份的上述生橡膠，即EPDM摻入了25質量份的纖維直徑為28μm的尼龍短纖維的橡膠組合物形成的V型肋條帶運行了100小時后(估計相當于汽車行駛了2萬公里)，將其以每條肋條負載60N張力的方式安裝在轉數變動大的引擎的輔機驅動用皮帶傳動裝置中并使其運轉的結果是，觀測到了粘滯滑動異音。
(專利文獻1)實用新型公開平5-59012號公報(專利文獻2)專利公開平7-35201號公報(專利文獻3)專利公開平7-293641號公報
發明內容
本發明是鑒于所述問題點而研究開發的，其目的在于提供一種即使在被用于轉數變動大的汽車輔機驅動用皮帶傳動裝置中并且所負載的張力低的情況下，也能在汽車進行了長時間行駛后抑制粘滯滑動異音產生的V型肋條帶以及使用該V型肋條帶的汽車輔機驅動用皮帶傳動裝置。
為實現上述目的的本發明，是關于各自沿皮帶的長度方向延伸而成的多條V型肋條以在皮帶的寬度方向上排列的方式配置于皮帶內側、并且以所述多條V型肋條與皮帶輪接觸的方式被卷繞在皮帶輪上來傳遞動力的V型肋條帶，其特征在于上述多條V型肋條，是由相對于100質量份的作為生橡膠的乙烯-α-烯烴合成橡膠(ethylene-α-olefin elastomer rubber)摻入了5～50質量份的融點在110℃以上的熱塑性樹脂的橡膠組合物形成的。
V型肋條一旦由以氯丁橡膠(CR)作為生橡膠的橡膠組合物形成，則皮帶輪接觸面即V型肋條表面由于摩擦產生的發熱引起硬化劣化、并形成鏡面化，從而導致其摩擦系數異常升高，因此該種皮帶在汽車輔機驅動用皮帶傳動裝置中被加以使用時，由于引擎的轉數變動而引起張力變動之際將對皮帶輪進行收緊直至極限并突然進行滑動，所以容易產生粘滯滑動異音。然而，根據上述的構成，由于V型肋條是由乙烯-α-烯烴合成橡膠作為生橡膠的橡膠組合物形成的，所以耐熱性高，因此V型肋條表面沒有由于摩擦產生的發熱而引起硬化劣化及鏡面化的現象，從而不容易產生粘滯滑動異音。在此，所謂乙烯-α-烯烴合成橡膠是例如二元乙丙橡膠(EPM)或三元乙丙橡膠(EPDM)、或者它們的混合物。
因為在形成V型肋條的橡膠組合物中摻入了熱塑性樹脂，所以即使V型肋條磨損，也可以利用在皮帶輪接觸面即V型肋條表面露出的熱塑性樹脂來降低它的摩擦系數，還有，在從彈性滑動向打滑過渡的瞬間，由對于皮帶輪進行收緊的狀態向滑動狀態過渡時，因為熱塑性樹脂產生適度的彈性變形從而能夠順利地實現上述狀態之間的過渡，所以不容易產生粘滯滑動異音。并且，由于熱塑性樹脂的融點在110℃以上，所以像在汽車輔機驅動用皮帶傳動裝置中被加以使用時即使皮帶溫度上升到80～100℃，熱塑性樹脂也不會熔化消失，其效果能長時間地保持。
因此，根據上述構成，即使在被用于轉數變動大的汽車輔機驅動用皮帶傳動裝置中并且所負載的張力低的情況下，也可在汽車進行了長時間行駛后抑制粘滯滑動異音的產生。
在此，將熱塑性樹脂相對于生橡膠的摻入量設定在5質量份以上50質量份以下是因為當不滿5質量份時，將無法充分地獲得利用熱塑性樹脂所能實現的上述效果，而當比50質量份多時，皮帶整體中存在有許多將熱塑性樹脂作為核心材料而出現的缺陷，并且耐彎曲疲勞性下降。
還有，作為融點在110℃以上的熱塑性樹脂，能夠列舉出例如、融點在110～140℃的聚乙烯樹脂、融點為176℃的聚丙烯樹脂、融點為265℃的6，6-尼龍樹脂、融點為264℃的聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂、以及融點為327℃的四氟化乙烯樹脂。
本發明的V型肋條帶可以為上述熱塑性樹脂的熱變形溫度在80℃以下。
根據以上的構成，因為熱塑性樹脂的熱變形溫度在80℃以下，并且在被用于汽車輔機驅動用皮帶傳動裝置中的皮帶溫度(80～100℃)以下，所以從收緊狀態向滑動狀態過渡時，已軟化的熱塑性樹脂發生良好地彈性變形。
在此，熱變形溫度是，利用ASTM D-648且荷載在18.6kg/cm2的條件下測定得出的值。
還有，作為熱變形溫度在80℃以下的熱塑性樹脂，能夠列舉出熱變形溫度為32～52℃的聚乙烯樹脂、熱變形溫度為60～70℃的聚丙烯樹脂、以及熱變形溫度為60～65℃的6，6-尼龍樹脂。
本發明的V型肋條帶最好是上述熱塑性樹脂為聚乙烯樹脂。
根據上述構成，因為聚乙烯樹脂的摩擦系數低且熱變形溫度為32～52℃，所以與其他樹脂相比在汽車輔機驅動用皮帶傳動裝置中被加以使用時，在皮帶溫度(80～100℃)時的彈性變形大，能夠從收緊狀態向滑動狀態順利地過渡。還有，因為聚乙烯樹脂，與含有聚乙烯成份的乙烯-α-烯烴合成橡膠之間的親和性高，所以能夠實現良好的分散狀態。
本發明的V型肋條帶更好的是上述熱塑性樹脂的聚乙烯樹脂為粘度平均分子量在50萬以上的超高分子量聚乙烯樹脂。
根據上述構成，因為粘度平均分子量在50萬以上的超高分子量聚乙烯樹脂的摩擦系數低而且耐磨耗性非常優良，所以即使在被用于汽車輔機驅動用皮帶傳動裝置中，且在進行了長時間運轉以后，也能被保持在皮帶輪接觸面即V型肋條表面。在此，粘度平均分子量是利用粘度法測量而得出的。
本發明的V型肋條帶可以為上述熱塑性樹脂呈粉末狀或者顆粒狀。
根據上述構成，因為熱塑性樹脂為粉末狀或者顆粒狀，所以阻礙形成V型肋條的橡膠組合物的延伸變形從而給耐彎曲疲勞性帶來不良影響的現象可以得到抑制。
此時，本發明的V型肋條帶最好是上述粉末狀或者顆粒狀的熱塑性樹脂的顆粒直徑為25～300μm。
因為當熱塑性樹脂的顆粒直徑不滿20μm時，則經過一段時間后皮帶輪接觸面即V型肋條表面容易被磨耗粉覆蓋，利用熱塑性樹脂而實現的效果降低，而當顆粒直徑比300μm大時，形成V型肋條的橡膠組合物不能產生均勻地變形并在熱塑性樹脂的周圍產生應力集中，所以導致耐彎曲疲勞性下降。
本發明的V型肋條帶可以為上述形成多條V型肋條的橡膠組合物是相對于100質量份的作為生橡膠的乙烯-α-烯烴合成橡膠摻入了3～30質量份的沿皮帶的寬度方向定向的短纖維。
雖然僅使熱塑性樹脂摻入到形成V型肋條的橡膠組合物中就可實現抑制粘滯滑動異音產生的效果，而與此同時一并摻入短纖維則能夠實現更大的抑制效果。V型肋條進入、退出皮帶輪凹槽的動作是粘滯滑動異音產生的根源。也就是，V型肋條咬合在皮帶輪凹槽中時，一旦V型肋條受到側壓變形深深陷入到皮帶輪凹槽中將產生很高的楔效應(wedge effect)，而與之相反當V型肋條從皮帶輪凹槽離開時，就產生了粘滯滑動異音。因此，從防止粘滯滑動異音的觀點來看V型肋條最好盡可能地不要因為側壓而產生變形。針對于此，為了使V型肋條不會由于側壓而產生變形，可使用的方法有添加碳黑或樹脂系列的補強材料，但這樣一來將導致V型肋條變硬、耐彎曲疲勞性降低。而根據上述構成，因為在V型肋條中摻入了沿皮帶的寬度方向定向的短纖維，所以雖然對于V型肋條上的側壓顯示出良好的剛性，但長度方向的彎曲性也基本上沒有被損害，因此沒有引起V型肋條進入到皮帶輪凹槽中的過大的楔效應，結果是不容易產生粘滯滑動異音。
在此，相對于100質量份的生橡膠而言，短纖維的摻入量不滿3質量份時，則不能顯著地提高V型肋條在皮帶寬度方向上的剛性，而一旦比30質量份高時，短纖維不能均勻地分散，因此導致耐彎曲疲勞性降低。
作為短纖維，能夠列舉出的有尼龍短纖維、間位(meta)芳香族聚酰胺短纖維、對位芳香族聚酰胺短纖維、棉短纖維等。
在此，本發明的V型肋條帶最好是上述短纖維為尼龍短纖維。
這是因為尼龍纖維，不但提高了V型肋條在皮帶寬度方向上的剛性，而且其自身的摩擦系數低，所以即使在磨損后也殘留在皮帶輪接觸面即V型肋條表面，具有降低摩擦系數的效果。
本發明的V型肋條帶可以是以在皮帶的寬度方向上形成具有間距的螺旋形的形態，埋設了由聚萘二甲酸乙二醇酯纖維制作的芯線。
根據上述構成，通過將上述構成與V型肋條是由在乙烯-α-烯烴合成橡膠中摻入了熱塑性樹脂的橡膠組合物形成的這一構成相結合，從而對于防止粘滯滑動異音的產生起到了極大的作用。也就是，例如在以負載低張力的狀態被安裝到轉數變動大的汽車輔機驅動用皮帶傳動裝置上時，當處于與從彈性滑動向打滑過渡的臨界狀態相接近的狀態下進行了動力傳遞，而聚萘二甲酸乙二醇酯纖維制作的芯線與聚對苯二甲酸乙二醇酯制作的芯線相比皮帶的彈性率變高，所以即使在張力變動時，也不能輕而易舉地從彈性滑動向打滑過渡，其結果是粘滯滑動異音的產生得到抑制。
本發明的汽車輔機驅動用皮帶傳動裝置，包括各自沿皮帶的長度方向延伸而成的多條V型肋條以在皮帶的寬度方向上排列的方式配置于皮帶內側的V型肋條帶和、以固定張力方式被卷繞上該V型肋條帶的多個皮帶輪，其特征在于上述V型肋條帶的上述多條V型肋條，是由相對于100質量份的作為生橡膠的乙烯-α-烯烴合成橡膠摻入了5～50質量份的融點在110℃以上的熱塑性樹脂的橡膠組合物形成的，并且在皮帶未運轉時，負載在上述V型肋條帶上的張力是每條V型肋條為50～80N。
根據上述的構成，即使在汽車進行了長時間行駛以后，粘滯滑動異音的產生也能被抑制，并且V型肋條帶上所負載的張力低，因此負載在各個皮帶輪上的軸荷載小，其結果是能夠實現引擎的低燃料消耗率。
圖1是本發明的實施例所涉及的V型肋條帶的立體圖。
圖2是表示輔機驅動用皮帶傳動裝置的皮帶輪配置的附圖。
圖3是表示劣化促進用皮帶運轉試驗機器的皮帶輪配置的附圖。
圖4是表示多軸彎曲試驗用皮帶運轉試驗機器的皮帶輪配置的附圖。
圖5是表示例1～例8的V型肋條帶的聲音特性的棒狀圖表。
圖6是表示例1～例8的V型肋條帶的彎曲耐久壽命的棒狀圖表。
具體實施例方式
下面，根據附圖對本發明的實施例進行詳細說明。
圖1表示的是本發明的實施例所涉及的V型肋條帶B。
該V型肋條帶B，包括V型肋條帶帶體10；在V型肋條帶帶體10中以在皮帶的寬度方向上形成具有間距的螺旋形的形態而埋設的芯線16；以覆蓋V型肋條帶帶體10的背面一側的方式設置而成的背面補強布17。
V型肋條帶帶體10，是由下述橡膠組合物形成的，即以乙烯-α-烯烴合成橡膠作為生橡膠，且在該橡膠中摻入了碳黑等填充材料、可塑劑等橡膠配合藥品等，并對其進行加熱及加壓，其中的生橡膠成分通過利用有機過氧化物、硫磺而被交聯的橡膠組合物。乙烯-α-烯烴合成橡膠是例如二元乙丙橡膠(EPM)或三元乙丙橡膠(EPDM)、或者它們的混合物。V型肋條帶帶體10構成為由埋設有芯線16的粘合橡膠層11、和在粘合橡膠層11的下側設置的壓縮橡膠層12疊合而成的一體結構。
粘合橡膠層11，是埋設有芯線16并抗拒張力的部分，形成為帶狀。
壓縮橡膠層12，是與皮帶內側的皮帶輪接觸并直接傳遞動力的部分，為了確保它與皮帶輪之間較大的接觸面積，沿皮帶長度方向延伸且呈突起的條狀的V型肋條13并排形成在皮帶的寬度方向上。
在形成壓縮橡膠層12的以乙烯-α-烯烴合成橡膠作為生橡膠的橡膠組合物中，加入碳黑等的基礎上，還分散地摻入了融點在110℃以上并且熱變形溫度在80℃以下(利用ASTM D-648且荷載在18.6kg/cm2的條件下)的熱塑性樹脂15。相對于100質量份的生橡膠而言，摻入了5～50質量份的該熱塑性樹脂15。還有，該熱塑性樹脂15是粘度平均分子量在50萬以上的超高分子量聚乙烯樹脂。再者，該熱塑性樹脂15是顆粒直徑為25～300μm的粉末狀或者顆粒狀。
在形成壓縮橡膠層12的橡膠組合物中，也分散地摻入了沿皮帶的寬度方向定向的短纖維14。相對于100質量份的生橡膠而言，摻入了3～30質量份的該短纖維14。還有，該短纖維14是尼龍短纖維。在V型肋條13表面露出的短纖維14，從V型肋條13表面突出。再者，該短纖維14的纖維長度為0.2～3.0mm。
芯線16是由聚萘二甲酸乙二醇酯纖維(下面簡稱為“PEN”)的捻線構成的。為了使芯線16相對于V型肋條帶帶體10具有粘合性，所采取的措施是在成型加工之前，將其浸泡在間苯二酚·甲醛·膠乳水溶液(以下簡稱為“RFL水溶液”)后實施進行延伸加熱的延伸熱固定處理以及浸泡在橡膠糊之后使其干燥的處理。構成芯線16的PEN纖維的捻線的結構是單纖維直徑為10～40μm，總計4000～8000dtex，具有例如捻系數為700即1100dtex/2×3的各種加捻結構(捻系數是每10cm長度的捻回數乘以旦數的平方根計算得出的)。還有，PEN纖維的捻線，在延伸熱固定處理以及利用橡膠糊進行處理之前，根據JISL1017“化學纖維輪胎簾子線試驗方法”所測得的干熱時的收縮應力為0.2～0.5cN/dtex，而在延伸熱固定處理以及利用橡膠糊進行處理之后的干熱狀態時的收縮應力為0.3～0.7cN/dt ex。
背面補強布17是由縱向絲及橫向絲織成的平織結構等的織布構成的。為了使背面補強布17相對于V型肋條帶帶體10具有粘合性，所采取的措施是在成型加工之前，浸泡在RFL水溶液中并進行加熱處理，以及在作為V型肋條帶帶體10一側的表面上涂敷橡膠糊并使其干燥的處理。
在上述結構的V型肋條帶B中，由于V型肋條13是由乙烯-α-烯烴合成橡膠作為生橡膠的橡膠組合物形成的，因而耐熱性高，所以V型肋條13的表面沒有因為摩擦產生的發熱而引起硬化劣化及鏡面化的現象，從而不容易產生粘滯滑動異音。
在本V型肋條帶B中，因為在形成V型肋條13的橡膠組合物中摻入了熱塑性樹脂15，所以即使V型肋條13磨損，也可以利用在皮帶輪接觸面即V型肋條13表面露出的熱塑性樹脂15來降低它的摩擦系數，還有，在從彈性滑動向打滑過渡的瞬間，由對皮帶輪進行收緊的狀態向滑動狀態過渡時，熱塑性樹脂15發生適度的彈性變形，從而能夠順利地進行上述狀態之間的過渡，其結果是能夠抑制粘滯滑動異音的產生。而且，因為熱塑性樹脂15是摩擦系數低且熱變形溫度為32～52℃的聚乙烯樹脂，所以與其他樹脂相比當被用于汽車輔機驅動用皮帶傳動裝置中時，在皮帶溫度(80～100℃)時容易產生彈性變形，因此能夠順利地從收緊狀態向滑動狀態過渡。還有，因為該熱塑性樹脂15是粘度平均分子量在50萬以上的超高分子量聚乙烯樹脂，所以摩擦系數低并且耐磨損性非常優良，即使被用于汽車輔機驅動用皮帶傳動裝置且在汽車進行了長時間行駛以后，超高分子量聚乙烯樹脂也能夠保持在皮帶輪接觸面即V型肋條13的表面。再者，因為熱塑性樹脂15的超高分子量聚乙烯樹脂為粉末狀或者顆粒狀，所以阻礙形成V型肋條13的橡膠組合物的延伸變形從而給耐彎曲疲勞性帶來不良影響的現象得到了抑制。還有，因為該聚乙烯樹脂，與含有聚乙烯成份的乙烯-α-烯烴合成橡膠之間的親和性高，所以能夠實現良好的分散狀態。
在本V型肋條帶B中，由于熱塑性樹脂15的融點在110℃以上，所以像被用于汽車輔機驅動用皮帶傳動裝置中時即使皮帶溫度上升到80～100℃，熱塑性樹脂15也不會熔化消失，能夠使該效果長時間地持續下去。
在本V型肋條帶B中，因為在壓縮橡膠層12里摻入了沿皮帶的寬度方向定向的短纖維14，所以雖然對于V型肋條13上的側壓顯示出良好的剛性，但長度方向的彎曲性也基本上沒有被損害，因此沒有引起V型肋條13進入到皮帶輪凹槽中的過大的楔效應，其結果是能夠不容易產生粘滯滑動異音。而且，因為該短纖維14是尼龍短纖維，所以提高V型肋條13在皮帶寬度方向上的剛性，而且其自身的摩擦系數低，即使在磨損后也殘留在皮帶輪接觸面即V型肋條13的表面，從而能夠實現降低摩擦系數的效果。
在本V型肋條帶B中，將使用PEN制作的芯線16的構成與由在乙烯-α-烯烴合成橡膠中摻入熱塑性樹脂15的橡膠組合物形成壓縮橡膠層12的構成相結合，從而對于防止粘滯滑動異音的產生能夠發揮極大的作用。也就是，在以負載低張力的狀態被安裝到轉數變動大的汽車輔機驅動用皮帶傳動裝置上時，當處于與由彈性滑動向打滑過渡的臨界狀態接近的狀態下進行了動力傳遞，而因為用PEN制作的芯線16與用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)制作的芯線相比皮帶彈性率提高，所以即使在張力變動時，也不能輕而易舉地從彈性滑動向打滑過渡，其結果是能夠抑制粘滯滑動異音的產生。
還有，在上述結構中，作為熱塑性樹脂15使用了聚乙烯樹脂，但并不是特別限定于該樹脂，也可以是耐磨耗性優良的尼龍樹脂、聚酯樹脂、聚丙烯樹脂、丙烯腈·丁二烯·苯乙烯共聚物樹脂(ABS樹脂)等。還有，在上述結構中，作為短纖維14使用了尼龍短纖維，但并不是特別限定于該短纖維，也可以是高強度的對位系列芳香族聚酰胺短纖維、耐磨耗性良好的間位系列芳香族聚酰胺短纖維、棉短纖維等。
下面，關于上述結構的V型肋條帶B的制作方法進行簡單地說明。
在V型肋條帶B的制作過程中，外周所使用的是具有使皮帶背面形成為規定形狀的成型面的內模具，且內周所使用的是具有使皮帶內面形成為規定形狀的成型面的橡膠套管(sleeve)。
首先，用實施了附著粘合劑處理的織布的背面補強布17將內模具的外周包覆上以后，再在它的上面，纏繞上用來形成粘合橡膠層11的背面一側部分的未交聯的橡膠薄板(sheet)。
然后，在其上以螺旋狀纏繞的方式纏繞上實施了附著粘合劑處理的由PEN制作的捻線的芯線16以后，在它的上面，纏繞上用來形成粘合橡膠層11的內面一側部分的未交聯的橡膠薄板，再在其上，纏繞上用來形成壓縮橡膠層12的未交聯的橡膠薄板。此時，作為用來形成壓縮橡膠層12的未交聯的橡膠薄板，所使用的是在作為生橡膠的乙烯-α-烯烴合成橡膠中除了碳黑等填充材料、可塑劑等橡膠配合藥品以外，還摻入了熱塑性樹脂15以及沿纏繞的周方向定向的短纖維14的橡膠薄板。再者，在纏繞各種未交聯的橡膠薄板時，分別將纏繞方向的兩端部之間在沒有相互交疊的狀態下進行對接。
然后，在內模具上的成型體上套嵌橡膠套管，并將其組合為成型套具，用高溫的水蒸氣等對內模具進行加熱的同時，施加高壓將橡膠套筒向半徑方向的內側擠壓。此時，橡膠成份流動并同時進行交聯反應，而且芯線16以及背面補強布17對于橡膠的粘合反應也在進行。于是，根據上述方法，筒狀的皮帶板(slab)成形。
然后，從內模具上取下皮帶板，并將其沿長度方向分割成數條以后，分別研磨它們的外周從而形成V型肋條13。
最后，通過將經過分割并在外周形成了V型肋條13的皮帶板按照規定的寬度進行切割，再將它們的表里面反過來從而就得到了V型肋條帶B。
圖2表示的是在使用了V型肋條帶B的汽車引擎中的固定配置方式的輔機驅動用皮帶傳動裝置20的配置。
該輔機驅動用皮帶傳動裝置20的配置，是由位于最上方的交流發電機皮帶輪21、設置在交流發電機皮帶輪21的左斜下方的曲軸皮帶輪22、設置在曲軸皮帶輪22的右方的空調皮帶輪23、以及設置在空調皮帶輪23的左斜上方并且在交流發電機皮帶輪21的左斜下方的水泵皮帶輪24構成的。在這些皮帶輪之中，除了平皮帶輪的水泵皮帶輪24以外，都是V型肋條皮帶輪(V ribbedpulley)。并且，V型肋條帶B被設置為以V型肋條13一側與交流發電機皮帶輪21接觸的方式被卷繞在該交流發電機皮帶輪21上，然后，以V型肋條13一側依次與曲軸皮帶輪22及空調皮帶輪23相接觸的方式被分別卷繞在曲軸皮帶輪22以及空調皮帶輪23上，其后以皮帶背面與水泵皮帶輪24接觸的方式被卷繞在水泵皮帶輪24上，最后再返回到交流發電機皮帶輪21。V型肋條帶B在皮帶未轉動時被負載的張力，為從安裝時開始隨著時間的推移而下降后(例如、汽車行駛了2萬～4萬km以后)將保持為一個定值。將此時的張力作為安定張力，則該輔機驅動用皮帶傳動裝置的安定張力是每條V型肋條為50～80N。
根據該輔機驅動用皮帶傳動裝置，即使在汽車進行了長時間行駛以后，也沒有產生粘滯滑動異音，并且負載在V型肋條帶B上的張力低，所以負載在各皮帶輪上的軸荷載小，其結果是能夠實現引擎的低燃料消耗率。
(實施例)關于對V型肋條帶所進行的試驗評價進行說明。
(試驗評價用皮帶)制作了下面的例1～例8所述的V型肋條帶。
<例1>
將由下述橡膠組合物形成了壓縮橡膠層并且具有與上述實施例相同構成的V型肋條帶作為例1，且該橡膠組合物是以EPDM來作為橡膠成份即生橡膠，并且相對于100質量份的該EPDM摻入50質量份的碳黑、14質量份的石蠟油的軟化劑、5質量份的氧化鋅、1質量份的硬脂酸、3質量份的老化防止劑、1.5質量份的作為交聯劑的硫磺、4質量份的加硫促進劑以及20質量份的尼龍短纖維構成的。
<例2>
將由對于100質量份的EPDM摻入了2質量份的聚乙烯樹脂粉末的橡膠組合物形成了壓縮橡膠層，并且除此以外與例1具有相同構成的V型肋條帶作為例2。
<例3>
將由對于100質量份的EPDM摻入了5質量份的聚乙烯樹脂粉末的橡膠組合物形成了壓縮橡膠層，并且除此以外與例1具有相同構成的V型肋條帶作為例3。
<例4>
將由對于100質量份的EPDM摻入了10質量份的聚乙烯樹脂粉末的橡膠組合物形成了壓縮橡膠層，并且除此以外與例1具有相同構成的V型肋條帶作為例4。
<例5>
將由對于100質量份的EPDM摻入20質量份的聚乙烯樹脂粉末的橡膠組合物形成了壓縮橡膠層，并且除此以外與例1具有相同構成的V型肋條帶作為例5。
<例6>
將由對于100質量份的EPDM摻入了40質量份的聚乙烯樹脂粉末的橡膠組合物形成了壓縮橡膠層，并且除此以外與例1具有相同構成的V型肋條帶作為例6。
<例7>
將由對于100質量份的EPDM摻入了60質量份的聚乙烯樹脂粉末的橡膠組合物形成了壓縮橡膠層，并且除此以外與例1具有相同構成的V型肋條帶作為例7。
<例8>
將由下述橡膠組合物形成壓縮橡膠層，并且除此以外與例1具有相同構成的V型肋條帶作為例8，該橡膠組合物是使用氯丁橡膠來作為橡膠成份即生橡膠，且相對于100質量份的該氯丁橡膠摻入50質量份的碳黑、5質量份的可塑劑、5質量份的氧化鋅、1質量份的硬脂酸、3質量份的老化防止劑、4質量份的氧化鎂以及20質量份的尼龍短纖維構成的。
還有，在表1中也記載了例1～例8的各種橡膠組合物的配合比例。
(試驗評價方法)
<實機試驗>
圖3表示的是用來促進V型肋條帶劣化的劣化促進用皮帶運轉試驗機器30的皮帶輪配置。
該劣化促進用皮帶運轉試驗機器30，是由在上下側分別設置的皮帶輪直徑為120mm的大直徑V型肋條皮帶輪(上側為從動皮帶輪、下側為驅動皮帶輪)31、在它們的上下方向的中間處設置的皮帶輪直徑為70mm的空轉輪32、在它的右方設置的皮帶輪直徑為45mm的小直徑V型肋條皮帶輪31構成的。空轉輪32以及小直徑的V型肋條皮帶輪31，被放置在可使纏繞在皮帶輪上的皮帶在這兩個皮帶輪處均形成為90°拐角的位置上。
首先，在例1～例8中分別所示的V型肋條帶(6條V型肋條的規格、皮帶周長為1210mm6PK1210)B，以V型肋條一側與三個V型肋條皮帶輪31接觸的方式被卷繞在這三個V型肋條皮帶輪31上，同時以皮帶背面與空轉輪32接觸的方式被卷繞在空轉輪32上，并且，以被附加上1117N的組裝重量(setweight)的方式將小直徑的V型肋條皮帶輪31向右側方拉緊，同時在大直徑的V型肋條皮帶輪31上施加8.826kW荷載的狀態，且環境溫度為85±5℃的這一情況下，使驅動皮帶輪即下側的V型肋條皮帶輪31以4900rpm的旋轉速度進行旋轉并且使V型肋條帶B進行了100小時的運轉。
然后，在將進行運轉的各V型肋條帶B，以附加規定張力的方式安裝在與圖2所示的配置相同的直列3氣筒引擎的輔機驅動用皮帶傳動裝置上，并且，向交流發電機皮帶輪21上施加可使60A電流產生的負荷，同時還在空調皮帶輪23上安裝有排氣能力是每2000rpm為1.47MPa的壓縮機的狀態下，實行WOT(節氣門全開Wide Open Throttle)狀態的運轉(曲軸的轉數為800rpm)，對此時的聲音特性以0沒有聲音、1很小、2小、3中、4大、5超大為評價等級進行了主觀評價。評價是在將V型肋條帶B上所負載的張力分別設定成每條V型肋條為60N、45N及30N的情況下進行的。
<臺上試驗>
圖4表示的是用來對V型肋條帶的彎曲疲勞性進行試驗評價的多軸彎曲皮帶運轉試驗機器40的皮帶輪配置。
該多軸彎曲皮帶運轉試驗機器40，是由在上下側分別設置的皮帶輪直徑為45mm的V型肋條皮帶輪(上側為從動皮帶輪、下側為驅動皮帶輪)41、在它們的上下方向中間部分的右側以一上一下的方式分別設置的皮帶輪直徑為50mm的空轉輪42、以及在它們的上下方向中間部分的右側設置的皮帶輪直徑為45mm的V型肋條皮帶輪41構成的。
在例1～例8中分別所示的V型肋條帶(3條V型肋條的規格、皮帶周長為1210mm3PK1210)B，以V型肋條一側與三個V型肋條皮帶輪41接觸的方式被卷繞在這三個V型肋條皮帶輪41上，同時以皮帶背面與兩個空轉輪42接觸的方式被卷繞在這兩個空轉輪42上，并且，以被附加上588.4N的載重量(dead weight)的方式將位于最上方的V型肋條皮帶輪41向上方拉緊的狀態下，使驅動皮帶輪即位于最下側的V型肋條皮帶輪41以5100rpm的旋轉速度進行旋轉并使V型肋條帶B運轉直至在V型肋條上產生了裂紋為止，并對皮帶開始運轉到V型肋條上產生裂紋為止所需要的時間進行了測量。
(試驗評價結果)在表1、圖5及圖6中公開了試驗結果。
聲音評價0沒有聲音，1很小，2小，3中，4大，5超大由表1及圖5可以看出無論將負載在V型肋條帶上的張力設定成每條V型肋條為60N、45N及30N中的任一種情況時，在壓縮橡膠層摻入了聚乙烯樹脂粉末的例2～例7，與在壓縮橡膠層沒有摻入聚乙烯樹脂粉末的例1及CR規格的例8相比，都具有較高的抑制異音產生的效果。
還有，從在例2～例7之間進行比較的結果可以看出相對于100質量份的EPDM所摻入的聚乙烯樹脂粉末的摻入量為5～60質量份的例3～例7，與摻入量為2質量份的例2相比，抑制異音產生的效果顯著提高。
根據表1及圖6可以看出在壓縮橡膠層摻入了聚乙烯樹脂粉末的例2～例7為，隨著聚乙烯樹脂粉末摻入量的增加，其耐彎曲疲勞性能逐漸下降。相對于100質量份的EPDM所摻入的聚乙烯樹脂粉末的摻入量為2質量份的例2，與沒有摻入聚乙烯樹脂粉末的例1具有同等的耐彎曲疲勞性能。相對于100質量份的EPDM所摻入的聚乙烯樹脂粉末的摻入量為40質量份的例6，與CR規格的例8具有同等的耐彎曲疲勞性能。相對于100質量份的EPDM所摻入的聚乙烯樹脂粉末的摻入量為60質量份的例7，與其他的示例相比耐彎曲疲勞性能明顯下降。
從上述的情況可以看出，如果對抑制異音產生的效果和耐彎曲疲勞性之間的平衡關系加以考慮的話，相對于100質量份的EPDM所摻入的聚乙烯樹脂粉末的摻入量最好大于2質量份并且小于60質量份。
(產業上的利用可能性)如上述說明所示，本發明對于各自沿皮帶的長度方向延伸而成的多條V型肋條以在皮帶的寬度方向上排列的方式配置于皮帶內側，并且以該多條V型肋條與皮帶輪接觸的方式被卷繞在皮帶輪上來傳遞動力的V型肋條帶、以及使用該V型肋條帶的汽車輔機驅動用皮帶傳動裝置是有用的。
權利要求
1.一種V型肋條帶，各自沿皮帶的長度方向延伸而成的多條V型肋條以在皮帶的寬度方向上排列的方式被配置于皮帶內側，且以該多條V型肋條與皮帶輪接觸的方式被卷繞在皮帶輪上來傳遞動力，其特征在于上述多條V型肋條，是由相對于100質量份的作為生橡膠的乙烯-α-烯烴合成橡膠摻入了5～50質量份的融點在110℃以上的熱塑性樹脂的橡膠組合物形成的。
2.根據權利要求1所述的V型肋條帶，其特征在于上述熱塑性樹脂的熱變形溫度在80℃以下。
3.根據權利要求2所述的V型肋條帶，其特征在于上述熱塑性樹脂是聚乙烯樹脂。
4.根據權利要求3所述的V型肋條帶，其特征在于上述熱塑性樹脂的聚乙烯樹脂是粘度平均分子量在50萬以上的超高分子量聚乙烯樹脂。
5.根據權利要求1所述的V型肋條帶，其特征在于上述熱塑性樹脂為粉末狀或者顆粒狀。
6.根據權利要求5所述的V型肋條帶，其特征在于上述粉末狀或者顆粒狀的熱塑性樹脂的顆粒直徑是25～300μm。
7.根據權利要求1所述的V型肋條帶，其特征在于上述形成多條V型肋條的橡膠組合物為相對于100質量份的作為生橡膠的乙烯-α-烯烴合成橡膠摻入了3～30質量份的沿皮帶的寬度方向定向的短纖維。
8.根據權利要求7所述的V型肋條帶，其特征在于上述短纖維是尼龍短纖維。
9.根據權利要求1所述的V型肋條帶，其特征在于以在皮帶的寬度方向上形成具有間距的螺旋形的形態，埋設了由聚萘二甲酸乙二醇酯纖維制作的芯線。
10.一種汽車輔機驅動用皮帶傳動裝置，包括各自沿皮帶的長度方向延伸而成的多條V型肋條以在皮帶的寬度方向上排列的方式被配置于皮帶內側的V型肋條帶、和以固定張力方式被卷繞上該V型肋條帶的多個皮帶輪，其特征在于上述V型肋條帶的上述多條V型肋條，是由相對于100質量份的作為生橡膠的乙烯-α-烯烴合成橡膠摻入了5～50質量份的融點在110℃以上的熱塑性樹脂的橡膠組合物形成的，在皮帶未運轉時，負載在上述V型肋條帶上的張力是每條V型肋條為50～80牛頓。
全文摘要
本發明涉及一種V型肋條帶以及包括該V型肋條帶的汽車輔機驅動用皮帶傳動裝置。V型肋條帶(B)為各自沿皮帶的長度方向延伸而成的多條V型肋條(13)以在皮帶的寬度方向上排列的方式被配置于皮帶內側，并且以所述多條V型肋條(13)與皮帶輪接觸的方式被卷繞在皮帶輪上來傳遞動力。多條V型肋條(13)，是由相對于100質量份的作為生橡膠的乙烯－α－烯烴合成橡膠摻入了5～50質量份的融點在110℃以上的熱塑性樹脂(15)的橡膠組合物形成的。
文檔編號C08L23/08GK101076679SQ20058003999
公開日2007年11月21日 申請日期2005年10月24日 優先權日2004年11月24日
發明者中村貴司, 尻池寬之 申請人:阪東化學株式會社