专利名称：V型肋条带及使用它的汽车辅机驱动用皮带传动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种V型肋条带(V ribbed belt)以及使用它的汽车辅机驱动用皮带传动装置，且该V型肋条带为各自沿皮带的长度方向延伸的多条V型肋条以在皮带的宽度方向上排列的方式配置于皮带内侧，并且以该多条V型肋条与皮带轮接触的方式被卷绕在皮带轮上来传递动力。
背景技术：
作为驱动汽车辅机的摩擦传动皮带，V型肋条带被广泛使用。
然而，因为汽车的引擎中，在一定周期发生爆发性燃烧，它给曲轴的角速度带来了微小的影响，所以引擎的转数产生了转数变动。并且，一旦产生该转数变动，被卷绕在曲轴皮带轮上的V型肋条带则无法跟上转数变动而在皮带轮上引起粘滞滑动(stick slip)。而且，一旦V型肋条带在皮带轮上引起粘滞滑动，就将产生作为异音的该粘滞滑动异音。因此，一般来说，在V型肋条带中，为了防止该粘滞滑动异音的产生，所采取的措施是在皮带内周一侧的压缩橡胶层中掺入沿皮带的宽度方向定向(orientation)的短纤维，同时使该短纤维从皮带表面露出，由此来降低皮带表面的摩擦系数。还有，除此之外也提出了降低V型肋条带转动时所产生的噪音的各种技术方案。
例如，在专利文献1中所公开的是将相对摩擦驱动面设置在压缩层部的V型肋条带中，在靠近压缩层的顶端部的顶端构成部内以易于原纤维(fibril)化的芳香族聚酰胺短纤维为主体，还有在压缩层的其余部分即基础构成部内以难于原纤维化的芳香族聚酰胺短纤维为主体，在分别保持沿皮带的宽度方向的定向性的状态下进行埋设。并且，还记载有根据上述方法，在具有V形压缩层的动力传动用皮带中，使在压缩层里为实现耐磨耗性、耐侧压性而掺入的芳香族聚酰胺短纤维中产生材质变化，由此在皮带压缩层部继续确保耐磨耗性、耐侧压性的基础上，还能够抑制在使这种皮带卷绕在皮带轮上进行运转时所产生的擦过音(摩擦音)。
专利文献2中所公开的是，由沿皮带的长度方向埋设了芯线的粘合橡胶层、和具有沿皮带的长度方向延伸的多个肋条部的压缩橡胶层形成的V型肋条带，其构成为在肋条部的顶端部，配置有下述橡胶组合物，即向双键在80％以上的加入了氢的氢化丁腈橡胶中，添加了与上述橡胶相同或者类似的氢化丁腈橡胶和纤维直径在1.0μm以下的聚酰胺纤维接枝(graft)聚合而成的微小纤维强化橡胶的橡胶组合物；而且在肋条部的其他部分使用的是氢化丁腈橡胶中含有比聚酰胺纤维的纤维直径大的短纤维的橡胶组合物。并且，还记载有根据上述方法构成的皮带，具有优良的耐龟裂性、耐热性、耐侧压性，同时还有良好的耐弯曲性，并且皮带的寿命得以大幅度延长，还能够降低噪音。
专利文献3中所公开的是在粘合橡胶层内埋设了抗张体的抗张体层的下面，具有使沿皮带的长度方向延伸的多条V型肋条进行并列设置的压缩橡胶层的V型肋条带中，压缩橡胶层是由相对于100重量份的以氯丁二烯聚合物(chloroprene polymer)为主体的橡胶，掺入了0.75～1.50重量份的融点为40～80℃的石蜡(wax)配合而成的橡胶配合物构成的。并且，还记载有根据上述方法，对形成V型肋条的压缩橡胶层的橡胶配合物进行改善，从而能够防止因运转初期的过张力出现的粘着而产生的声音、以及在张力随着运转降低了的状态下附加突如其来的负荷时所产生的皮带滑动的声音。
利用在上述以往技术里所记载的V型肋条带，如果是在刚刚开始使用新皮带的时候，能够期待其抑制异音产生的效果。然而，在汽车行驶了2万～4万公里以后，则出现了无法保持上述效果、并产生粘滞滑动异音的问题。
例如，专利文献1所揭示的技术里，在新的V型肋条带中，因为皮带轮接触面即V型肋条表面由多数的短纤维覆盖，所以由于短纤维发挥了像滚子(roller)那样的作用因而V型肋条表面的摩擦系数降低，由此能够防止粘滞滑动的发生。然而，在汽车进行了长时间行驶以后，V型肋条表面的短纤维由于与皮带轮之间的摩擦而磨损，因此伴随着在V型肋条表面的橡胶露出比例的增加其摩擦系数上升，导致粘滞滑动异音产生。
在专利文献2所揭示的技术中，利用微小纤维强化橡胶，橡胶的耐龟裂性和耐弯曲性确实达到优良的程度，然而这也是在汽车进行了长时间行驶以后，伴随着皮带轮接触面即V型肋条表面的橡胶露出比例的增加出现摩擦系数上升的现象，从而导致了粘滞滑动异音的产生。
专利文献3所揭示的技术里，在新的V型肋条带中，由于所使用的是掺入了融点为40～80℃的石蜡的橡胶组合物，所以利用其润滑效果，皮带轮接触面即V型肋条表面的摩擦系数降低，由此能够防止粘滞滑动的发生。然而，在汽车进行了长时间行驶以后，因为经历了皮带温度上升到80～110℃的情况，所以石蜡熔化蒸发并基本上没有残留在V型肋条表面，从而其摩擦系数上升，并导致粘滞滑动异音产生。
如上所述汽车进行了长时间行驶以后所产生的粘滞滑动异音，特别是在像点亮了前照灯时或打开了空调时那样的辅机驱动负荷大、并且像用前进级(Drive range)将节气门全开(WOTWide Open Th rottle)时那样的转数变动大的情况时，因为对于V型肋条带的张力变动增大所以是更容易产生的。
还有，伴随着转数变动而产生的粘滞滑动异音，具有负载于V型肋条带的张力越低就越容易产生的特点。V型肋条带，在所负载的张力低并且辅机的驱动负荷大的情况下，不能进行动力传递而引起打滑(sliding slip)。并且，V型肋条带在从通常的动力传递阶段即弹性滑动向打滑过渡的阶段，是收紧(grip)皮带轮进行动力传递、或者不能收紧而进行滑动的一个微妙阶段。因此，V型肋条带，在该阶段一旦出现负荷变动，则伴随着该变动当负荷高时进行滑动，相反地当负荷低时进行收紧，在转数变动的周期中相互交替反复地进行了滑动和收紧，所以在滑动的瞬间断断续续地反复出现“嘎”的异样声响，从而产生“嘎、嘎”的不悦耳的间断音、也就是粘滞滑动异音。特别是皮带安装方式为对V型肋条带附加规定的张力从而对皮带轮进行固定的固定张力方式时，由于汽车的长时间行驶其张力随着时间逐渐降低，所以容易产生上述的粘滞滑动异音。
针对于此，本发明的发明者们，作为即使在汽车进行了长时间行驶以后也不产生粘滞滑动异音的皮带规格，开发出用相对于作为生橡胶(raw rubber)的三元乙丙橡胶(EPDM)掺入了25质量份的纤维直径为28μm的尼龙短纤维的橡胶组合物形成的V型肋条带，并进行了批量生产。当时，该种皮带规格，因为摩擦系数低且相对于100质量份的生橡胶大量地掺入了高达25质量份的粗直径尼龙短纤维，所以即使在汽车进行了长时间行驶以后，由于皮带轮接触面即V型肋条表面中的短纤维的露出比例高，因而能够保持低摩擦系数，由此可以防止粘滞滑动异音的产生。实际上，在现实中由于粘滞滑动异音所导致的问题也大幅度地减少了。再者，从降低粘滞滑动异音的角度考虑，所想到的是更多地掺入直径更大的尼龙短纤维是更为理想的，但这样一来耐弯曲疲劳性劣化，所以使用纤维直径为28μm以及将此纤维相对于100质量份的生橡胶的掺入量设定为25质量份的情况已为最大限度。
本发明的发明者们，认为由此粘滞滑动异音的问题已经得到了解决。然而，近年来情况发生了很大的变化。
具体来说，从提高汽车燃料经济性的必要性出发，引擎的直喷化和稀薄燃烧化得到了发展。这两者中的任一方的发展都使引擎的转数变动显著地增加，因此粘滞滑动异音产生的原因即对于V型肋条带的张力变动也增大了。
再者，还发现了一个新情况，即在V型肋条带上负载的张力对于汽车的燃料消耗率有很大的影响。也就是，一旦在V型肋条带上负载的张力增加，则在各辅机以及曲轴上被负载的轴荷载也增大，因此摩擦损耗加大燃料消耗率上升。所以，通过降低负载在V型肋条带上的张力从而能够实现燃料消耗率的降低。以往，V型肋条带，在安装时每条V型肋条负载了150～200N的张力，由此汽车进行了长时间行驶后的安定张力变成每条V型肋条为80～120N(平均为100N)。然而，可以看出为了实现燃料消耗率的大幅度降低，必须将初期安装时的张力设定成每条V型肋条为80～120N，并必须将安定张力设定成每条V型肋条平均为60N(40～80N)。在V型肋条带上所负载的张力低，则容易产生如上所述粘滞滑动异音的情况，安定张力变成每条V型肋条平均为60N的这一状况，极其接近V型肋条带产生打滑的阶段。
这样一来，对于V型肋条带提出的新要求是，即使在被用于转数变动非常大的引擎中并且所负载的张力低的状态下，在汽车进行了长时间行驶以后，也不产生粘滞滑动异音。在使由相对于100质量份的上述生橡胶，即EPDM掺入了25质量份的纤维直径为28μm的尼龙短纤维的橡胶组合物形成的V型肋条带运行了100小时后(估计相当于汽车行驶了2万公里)，将其以每条肋条负载60N张力的方式安装在转数变动大的引擎的辅机驱动用皮带传动装置中并使其运转的结果是，观测到了粘滞滑动异音。
(专利文献1)实用新型公开平5-59012号公报(专利文献2)专利公开平7-35201号公报(专利文献3)专利公开平7-293641号公报
发明内容
本发明是鉴于所述问题点而研究开发的，其目的在于提供一种即使在被用于转数变动大的汽车辅机驱动用皮带传动装置中并且所负载的张力低的情况下，也能在汽车进行了长时间行驶后抑制粘滞滑动异音产生的V型肋条带以及使用该V型肋条带的汽车辅机驱动用皮带传动装置。
为实现上述目的的本发明，是关于各自沿皮带的长度方向延伸而成的多条V型肋条以在皮带的宽度方向上排列的方式配置于皮带内侧、并且以所述多条V型肋条与皮带轮接触的方式被卷绕在皮带轮上来传递动力的V型肋条带，其特征在于上述多条V型肋条，是由相对于100质量份的作为生橡胶的乙烯-α-烯烃合成橡胶(ethylene-α-olefin elastomer rubber)掺入了5～50质量份的融点在110℃以上的热塑性树脂的橡胶组合物形成的。
V型肋条一旦由以氯丁橡胶(CR)作为生橡胶的橡胶组合物形成，则皮带轮接触面即V型肋条表面由于摩擦产生的发热引起硬化劣化、并形成镜面化，从而导致其摩擦系数异常升高，因此该种皮带在汽车辅机驱动用皮带传动装置中被加以使用时，由于引擎的转数变动而引起张力变动之际将对皮带轮进行收紧直至极限并突然进行滑动，所以容易产生粘滞滑动异音。然而，根据上述的构成，由于V型肋条是由乙烯-α-烯烃合成橡胶作为生橡胶的橡胶组合物形成的，所以耐热性高，因此V型肋条表面没有由于摩擦产生的发热而引起硬化劣化及镜面化的现象，从而不容易产生粘滞滑动异音。在此，所谓乙烯-α-烯烃合成橡胶是例如二元乙丙橡胶(EPM)或三元乙丙橡胶(EPDM)、或者它们的混合物。
因为在形成V型肋条的橡胶组合物中掺入了热塑性树脂，所以即使V型肋条磨损，也可以利用在皮带轮接触面即V型肋条表面露出的热塑性树脂来降低它的摩擦系数，还有，在从弹性滑动向打滑过渡的瞬间，由对于皮带轮进行收紧的状态向滑动状态过渡时，因为热塑性树脂产生适度的弹性变形从而能够顺利地实现上述状态之间的过渡，所以不容易产生粘滞滑动异音。并且，由于热塑性树脂的融点在110℃以上，所以像在汽车辅机驱动用皮带传动装置中被加以使用时即使皮带温度上升到80～100℃，热塑性树脂也不会熔化消失，其效果能长时间地保持。
因此，根据上述构成，即使在被用于转数变动大的汽车辅机驱动用皮带传动装置中并且所负载的张力低的情况下，也可在汽车进行了长时间行驶后抑制粘滞滑动异音的产生。
在此，将热塑性树脂相对于生橡胶的掺入量设定在5质量份以上50质量份以下是因为当不满5质量份时，将无法充分地获得利用热塑性树脂所能实现的上述效果，而当比50质量份多时，皮带整体中存在有许多将热塑性树脂作为核心材料而出现的缺陷，并且耐弯曲疲劳性下降。
还有，作为融点在110℃以上的热塑性树脂，能够列举出例如、融点在110～140℃的聚乙烯树脂、融点为176℃的聚丙烯树脂、融点为265℃的6，6-尼龙树脂、融点为264℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、以及融点为327℃的四氟化乙烯树脂。
本发明的V型肋条带可以为上述热塑性树脂的热变形温度在80℃以下。
根据以上的构成，因为热塑性树脂的热变形温度在80℃以下，并且在被用于汽车辅机驱动用皮带传动装置中的皮带温度(80～100℃)以下，所以从收紧状态向滑动状态过渡时，已软化的热塑性树脂发生良好地弹性变形。
在此，热变形温度是，利用ASTM D-648且荷载在18.6kg/cm2的条件下测定得出的值。
还有，作为热变形温度在80℃以下的热塑性树脂，能够列举出热变形温度为32～52℃的聚乙烯树脂、热变形温度为60～70℃的聚丙烯树脂、以及热变形温度为60～65℃的6，6-尼龙树脂。
本发明的V型肋条带最好是上述热塑性树脂为聚乙烯树脂。
根据上述构成，因为聚乙烯树脂的摩擦系数低且热变形温度为32～52℃，所以与其他树脂相比在汽车辅机驱动用皮带传动装置中被加以使用时，在皮带温度(80～100℃)时的弹性变形大，能够从收紧状态向滑动状态顺利地过渡。还有，因为聚乙烯树脂，与含有聚乙烯成份的乙烯-α-烯烃合成橡胶之间的亲和性高，所以能够实现良好的分散状态。
本发明的V型肋条带更好的是上述热塑性树脂的聚乙烯树脂为粘度平均分子量在50万以上的超高分子量聚乙烯树脂。
根据上述构成，因为粘度平均分子量在50万以上的超高分子量聚乙烯树脂的摩擦系数低而且耐磨耗性非常优良，所以即使在被用于汽车辅机驱动用皮带传动装置中，且在进行了长时间运转以后，也能被保持在皮带轮接触面即V型肋条表面。在此，粘度平均分子量是利用粘度法测量而得出的。
本发明的V型肋条带可以为上述热塑性树脂呈粉末状或者颗粒状。
根据上述构成，因为热塑性树脂为粉末状或者颗粒状，所以阻碍形成V型肋条的橡胶组合物的延伸变形从而给耐弯曲疲劳性带来不良影响的现象可以得到抑制。
此时，本发明的V型肋条带最好是上述粉末状或者颗粒状的热塑性树脂的颗粒直径为25～300μm。
因为当热塑性树脂的颗粒直径不满20μm时，则经过一段时间后皮带轮接触面即V型肋条表面容易被磨耗粉覆盖，利用热塑性树脂而实现的效果降低，而当颗粒直径比300μm大时，形成V型肋条的橡胶组合物不能产生均匀地变形并在热塑性树脂的周围产生应力集中，所以导致耐弯曲疲劳性下降。
本发明的V型肋条带可以为上述形成多条V型肋条的橡胶组合物是相对于100质量份的作为生橡胶的乙烯-α-烯烃合成橡胶掺入了3～30质量份的沿皮带的宽度方向定向的短纤维。
虽然仅使热塑性树脂掺入到形成V型肋条的橡胶组合物中就可实现抑制粘滞滑动异音产生的效果，而与此同时一并掺入短纤维则能够实现更大的抑制效果。V型肋条进入、退出皮带轮凹槽的动作是粘滞滑动异音产生的根源。也就是，V型肋条咬合在皮带轮凹槽中时，一旦V型肋条受到侧压变形深深陷入到皮带轮凹槽中将产生很高的楔效应(wedge effect)，而与之相反当V型肋条从皮带轮凹槽离开时，就产生了粘滞滑动异音。因此，从防止粘滞滑动异音的观点来看V型肋条最好尽可能地不要因为侧压而产生变形。针对于此，为了使V型肋条不会由于侧压而产生变形，可使用的方法有添加碳黑或树脂系列的补强材料，但这样一来将导致V型肋条变硬、耐弯曲疲劳性降低。而根据上述构成，因为在V型肋条中掺入了沿皮带的宽度方向定向的短纤维，所以虽然对于V型肋条上的侧压显示出良好的刚性，但长度方向的弯曲性也基本上没有被损害，因此没有引起V型肋条进入到皮带轮凹槽中的过大的楔效应，结果是不容易产生粘滞滑动异音。
在此，相对于100质量份的生橡胶而言，短纤维的掺入量不满3质量份时，则不能显著地提高V型肋条在皮带宽度方向上的刚性，而一旦比30质量份高时，短纤维不能均匀地分散，因此导致耐弯曲疲劳性降低。
作为短纤维，能够列举出的有尼龙短纤维、间位(meta)芳香族聚酰胺短纤维、对位芳香族聚酰胺短纤维、棉短纤维等。
在此，本发明的V型肋条带最好是上述短纤维为尼龙短纤维。
这是因为尼龙纤维，不但提高了V型肋条在皮带宽度方向上的刚性，而且其自身的摩擦系数低，所以即使在磨损后也残留在皮带轮接触面即V型肋条表面，具有降低摩擦系数的效果。
本发明的V型肋条带可以是以在皮带的宽度方向上形成具有间距的螺旋形的形态，埋设了由聚萘二甲酸乙二醇酯纤维制作的芯线。
根据上述构成，通过将上述构成与V型肋条是由在乙烯-α-烯烃合成橡胶中掺入了热塑性树脂的橡胶组合物形成的这一构成相结合，从而对于防止粘滞滑动异音的产生起到了极大的作用。也就是，例如在以负载低张力的状态被安装到转数变动大的汽车辅机驱动用皮带传动装置上时，当处于与从弹性滑动向打滑过渡的临界状态相接近的状态下进行了动力传递，而聚萘二甲酸乙二醇酯纤维制作的芯线与聚对苯二甲酸乙二醇酯制作的芯线相比皮带的弹性率变高，所以即使在张力变动时，也不能轻而易举地从弹性滑动向打滑过渡，其结果是粘滞滑动异音的产生得到抑制。
本发明的汽车辅机驱动用皮带传动装置，包括各自沿皮带的长度方向延伸而成的多条V型肋条以在皮带的宽度方向上排列的方式配置于皮带内侧的V型肋条带和、以固定张力方式被卷绕上该V型肋条带的多个皮带轮，其特征在于上述V型肋条带的上述多条V型肋条，是由相对于100质量份的作为生橡胶的乙烯-α-烯烃合成橡胶掺入了5～50质量份的融点在110℃以上的热塑性树脂的橡胶组合物形成的，并且在皮带未运转时，负载在上述V型肋条带上的张力是每条V型肋条为50～80N。
根据上述的构成，即使在汽车进行了长时间行驶以后，粘滞滑动异音的产生也能被抑制，并且V型肋条带上所负载的张力低，因此负载在各个皮带轮上的轴荷载小，其结果是能够实现引擎的低燃料消耗率。
图1是本发明的实施例所涉及的V型肋条带的立体图。
图2是表示辅机驱动用皮带传动装置的皮带轮配置的附图。
图3是表示劣化促进用皮带运转试验机器的皮带轮配置的附图。
图4是表示多轴弯曲试验用皮带运转试验机器的皮带轮配置的附图。
图5是表示例1～例8的V型肋条带的声音特性的棒状图表。
图6是表示例1～例8的V型肋条带的弯曲耐久寿命的棒状图表。
具体实施例方式
下面，根据附图对本发明的实施例进行详细说明。
图1表示的是本发明的实施例所涉及的V型肋条带B。
该V型肋条带B，包括V型肋条带带体10；在V型肋条带带体10中以在皮带的宽度方向上形成具有间距的螺旋形的形态而埋设的芯线16；以覆盖V型肋条带带体10的背面一侧的方式设置而成的背面补强布17。
V型肋条带带体10，是由下述橡胶组合物形成的，即以乙烯-α-烯烃合成橡胶作为生橡胶，且在该橡胶中掺入了碳黑等填充材料、可塑剂等橡胶配合药品等，并对其进行加热及加压，其中的生橡胶成分通过利用有机过氧化物、硫磺而被交联的橡胶组合物。乙烯-α-烯烃合成橡胶是例如二元乙丙橡胶(EPM)或三元乙丙橡胶(EPDM)、或者它们的混合物。V型肋条带带体10构成为由埋设有芯线16的粘合橡胶层11、和在粘合橡胶层11的下侧设置的压缩橡胶层12叠合而成的一体结构。
粘合橡胶层11，是埋设有芯线16并抗拒张力的部分，形成为带状。
压缩橡胶层12，是与皮带内侧的皮带轮接触并直接传递动力的部分，为了确保它与皮带轮之间较大的接触面积，沿皮带长度方向延伸且呈突起的条状的V型肋条13并排形成在皮带的宽度方向上。
在形成压缩橡胶层12的以乙烯-α-烯烃合成橡胶作为生橡胶的橡胶组合物中，加入碳黑等的基础上，还分散地掺入了融点在110℃以上并且热变形温度在80℃以下(利用ASTM D-648且荷载在18.6kg/cm2的条件下)的热塑性树脂15。相对于100质量份的生橡胶而言，掺入了5～50质量份的该热塑性树脂15。还有，该热塑性树脂15是粘度平均分子量在50万以上的超高分子量聚乙烯树脂。再者，该热塑性树脂15是颗粒直径为25～300μm的粉末状或者颗粒状。
在形成压缩橡胶层12的橡胶组合物中，也分散地掺入了沿皮带的宽度方向定向的短纤维14。相对于100质量份的生橡胶而言，掺入了3～30质量份的该短纤维14。还有，该短纤维14是尼龙短纤维。在V型肋条13表面露出的短纤维14，从V型肋条13表面突出。再者，该短纤维14的纤维长度为0.2～3.0mm。
芯线16是由聚萘二甲酸乙二醇酯纤维(下面简称为“PEN”)的捻线构成的。为了使芯线16相对于V型肋条带带体10具有粘合性，所采取的措施是在成型加工之前，将其浸泡在间苯二酚·甲醛·胶乳水溶液(以下简称为“RFL水溶液”)后实施进行延伸加热的延伸热固定处理以及浸泡在橡胶糊之后使其干燥的处理。构成芯线16的PEN纤维的捻线的结构是单纤维直径为10～40μm，总计4000～8000dtex，具有例如捻系数为700即1100dtex/2×3的各种加捻结构(捻系数是每10cm长度的捻回数乘以旦数的平方根计算得出的)。还有，PEN纤维的捻线，在延伸热固定处理以及利用橡胶糊进行处理之前，根据JISL1017“化学纤维轮胎帘子线试验方法”所测得的干热时的收缩应力为0.2～0.5cN/dtex，而在延伸热固定处理以及利用橡胶糊进行处理之后的干热状态时的收缩应力为0.3～0.7cN/dt ex。
背面补强布17是由纵向丝及横向丝织成的平织结构等的织布构成的。为了使背面补强布17相对于V型肋条带带体10具有粘合性，所采取的措施是在成型加工之前，浸泡在RFL水溶液中并进行加热处理，以及在作为V型肋条带带体10一侧的表面上涂敷橡胶糊并使其干燥的处理。
在上述结构的V型肋条带B中，由于V型肋条13是由乙烯-α-烯烃合成橡胶作为生橡胶的橡胶组合物形成的，因而耐热性高，所以V型肋条13的表面没有因为摩擦产生的发热而引起硬化劣化及镜面化的现象，从而不容易产生粘滞滑动异音。
在本V型肋条带B中，因为在形成V型肋条13的橡胶组合物中掺入了热塑性树脂15，所以即使V型肋条13磨损，也可以利用在皮带轮接触面即V型肋条13表面露出的热塑性树脂15来降低它的摩擦系数，还有，在从弹性滑动向打滑过渡的瞬间，由对皮带轮进行收紧的状态向滑动状态过渡时，热塑性树脂15发生适度的弹性变形，从而能够顺利地进行上述状态之间的过渡，其结果是能够抑制粘滞滑动异音的产生。而且，因为热塑性树脂15是摩擦系数低且热变形温度为32～52℃的聚乙烯树脂，所以与其他树脂相比当被用于汽车辅机驱动用皮带传动装置中时，在皮带温度(80～100℃)时容易产生弹性变形，因此能够顺利地从收紧状态向滑动状态过渡。还有，因为该热塑性树脂15是粘度平均分子量在50万以上的超高分子量聚乙烯树脂，所以摩擦系数低并且耐磨损性非常优良，即使被用于汽车辅机驱动用皮带传动装置且在汽车进行了长时间行驶以后，超高分子量聚乙烯树脂也能够保持在皮带轮接触面即V型肋条13的表面。再者，因为热塑性树脂15的超高分子量聚乙烯树脂为粉末状或者颗粒状，所以阻碍形成V型肋条13的橡胶组合物的延伸变形从而给耐弯曲疲劳性带来不良影响的现象得到了抑制。还有，因为该聚乙烯树脂，与含有聚乙烯成份的乙烯-α-烯烃合成橡胶之间的亲和性高，所以能够实现良好的分散状态。
在本V型肋条带B中，由于热塑性树脂15的融点在110℃以上，所以像被用于汽车辅机驱动用皮带传动装置中时即使皮带温度上升到80～100℃，热塑性树脂15也不会熔化消失，能够使该效果长时间地持续下去。
在本V型肋条带B中，因为在压缩橡胶层12里掺入了沿皮带的宽度方向定向的短纤维14，所以虽然对于V型肋条13上的侧压显示出良好的刚性，但长度方向的弯曲性也基本上没有被损害，因此没有引起V型肋条13进入到皮带轮凹槽中的过大的楔效应，其结果是能够不容易产生粘滞滑动异音。而且，因为该短纤维14是尼龙短纤维，所以提高V型肋条13在皮带宽度方向上的刚性，而且其自身的摩擦系数低，即使在磨损后也残留在皮带轮接触面即V型肋条13的表面，从而能够实现降低摩擦系数的效果。
在本V型肋条带B中，将使用PEN制作的芯线16的构成与由在乙烯-α-烯烃合成橡胶中掺入热塑性树脂15的橡胶组合物形成压缩橡胶层12的构成相结合，从而对于防止粘滞滑动异音的产生能够发挥极大的作用。也就是，在以负载低张力的状态被安装到转数变动大的汽车辅机驱动用皮带传动装置上时，当处于与由弹性滑动向打滑过渡的临界状态接近的状态下进行了动力传递，而因为用PEN制作的芯线16与用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制作的芯线相比皮带弹性率提高，所以即使在张力变动时，也不能轻而易举地从弹性滑动向打滑过渡，其结果是能够抑制粘滞滑动异音的产生。
还有，在上述结构中，作为热塑性树脂15使用了聚乙烯树脂，但并不是特别限定于该树脂，也可以是耐磨耗性优良的尼龙树脂、聚酯树脂、聚丙烯树脂、丙烯腈·丁二烯·苯乙烯共聚物树脂(ABS树脂)等。还有，在上述结构中，作为短纤维14使用了尼龙短纤维，但并不是特别限定于该短纤维，也可以是高强度的对位系列芳香族聚酰胺短纤维、耐磨耗性良好的间位系列芳香族聚酰胺短纤维、棉短纤维等。
下面，关于上述结构的V型肋条带B的制作方法进行简单地说明。
在V型肋条带B的制作过程中，外周所使用的是具有使皮带背面形成为规定形状的成型面的内模具，且内周所使用的是具有使皮带内面形成为规定形状的成型面的橡胶套管(sleeve)。
首先，用实施了附着粘合剂处理的织布的背面补强布17将内模具的外周包覆上以后，再在它的上面，缠绕上用来形成粘合橡胶层11的背面一侧部分的未交联的橡胶薄板(sheet)。
然后，在其上以螺旋状缠绕的方式缠绕上实施了附着粘合剂处理的由PEN制作的捻线的芯线16以后，在它的上面，缠绕上用来形成粘合橡胶层11的内面一侧部分的未交联的橡胶薄板，再在其上，缠绕上用来形成压缩橡胶层12的未交联的橡胶薄板。此时，作为用来形成压缩橡胶层12的未交联的橡胶薄板，所使用的是在作为生橡胶的乙烯-α-烯烃合成橡胶中除了碳黑等填充材料、可塑剂等橡胶配合药品以外，还掺入了热塑性树脂15以及沿缠绕的周方向定向的短纤维14的橡胶薄板。再者，在缠绕各种未交联的橡胶薄板时，分别将缠绕方向的两端部之间在没有相互交叠的状态下进行对接。
然后，在内模具上的成型体上套嵌橡胶套管，并将其组合为成型套具，用高温的水蒸气等对内模具进行加热的同时，施加高压将橡胶套筒向半径方向的内侧挤压。此时，橡胶成份流动并同时进行交联反应，而且芯线16以及背面补强布17对于橡胶的粘合反应也在进行。于是，根据上述方法，筒状的皮带板(slab)成形。
然后，从内模具上取下皮带板，并将其沿长度方向分割成数条以后，分别研磨它们的外周从而形成V型肋条13。
最后，通过将经过分割并在外周形成了V型肋条13的皮带板按照规定的宽度进行切割，再将它们的表里面反过来从而就得到了V型肋条带B。
图2表示的是在使用了V型肋条带B的汽车引擎中的固定配置方式的辅机驱动用皮带传动装置20的配置。
该辅机驱动用皮带传动装置20的配置，是由位于最上方的交流发电机皮带轮21、设置在交流发电机皮带轮21的左斜下方的曲轴皮带轮22、设置在曲轴皮带轮22的右方的空调皮带轮23、以及设置在空调皮带轮23的左斜上方并且在交流发电机皮带轮21的左斜下方的水泵皮带轮24构成的。在这些皮带轮之中，除了平皮带轮的水泵皮带轮24以外，都是V型肋条皮带轮(V ribbedpulley)。并且，V型肋条带B被设置为以V型肋条13一侧与交流发电机皮带轮21接触的方式被卷绕在该交流发电机皮带轮21上，然后，以V型肋条13一侧依次与曲轴皮带轮22及空调皮带轮23相接触的方式被分别卷绕在曲轴皮带轮22以及空调皮带轮23上，其后以皮带背面与水泵皮带轮24接触的方式被卷绕在水泵皮带轮24上，最后再返回到交流发电机皮带轮21。V型肋条带B在皮带未转动时被负载的张力，为从安装时开始随着时间的推移而下降后(例如、汽车行驶了2万～4万km以后)将保持为一个定值。将此时的张力作为安定张力，则该辅机驱动用皮带传动装置的安定张力是每条V型肋条为50～80N。
根据该辅机驱动用皮带传动装置，即使在汽车进行了长时间行驶以后，也没有产生粘滞滑动异音，并且负载在V型肋条带B上的张力低，所以负载在各皮带轮上的轴荷载小，其结果是能够实现引擎的低燃料消耗率。
(实施例)关于对V型肋条带所进行的试验评价进行说明。
(试验评价用皮带)制作了下面的例1～例8所述的V型肋条带。
<例1>
将由下述橡胶组合物形成了压缩橡胶层并且具有与上述实施例相同构成的V型肋条带作为例1，且该橡胶组合物是以EPDM来作为橡胶成份即生橡胶，并且相对于100质量份的该EPDM掺入50质量份的碳黑、14质量份的石蜡油的软化剂、5质量份的氧化锌、1质量份的硬脂酸、3质量份的老化防止剂、1.5质量份的作为交联剂的硫磺、4质量份的加硫促进剂以及20质量份的尼龙短纤维构成的。
<例2>
将由对于100质量份的EPDM掺入了2质量份的聚乙烯树脂粉末的橡胶组合物形成了压缩橡胶层，并且除此以外与例1具有相同构成的V型肋条带作为例2。
<例3>
将由对于100质量份的EPDM掺入了5质量份的聚乙烯树脂粉末的橡胶组合物形成了压缩橡胶层，并且除此以外与例1具有相同构成的V型肋条带作为例3。
<例4>
将由对于100质量份的EPDM掺入了10质量份的聚乙烯树脂粉末的橡胶组合物形成了压缩橡胶层，并且除此以外与例1具有相同构成的V型肋条带作为例4。
<例5>
将由对于100质量份的EPDM掺入20质量份的聚乙烯树脂粉末的橡胶组合物形成了压缩橡胶层，并且除此以外与例1具有相同构成的V型肋条带作为例5。
<例6>
将由对于100质量份的EPDM掺入了40质量份的聚乙烯树脂粉末的橡胶组合物形成了压缩橡胶层，并且除此以外与例1具有相同构成的V型肋条带作为例6。
<例7>
将由对于100质量份的EPDM掺入了60质量份的聚乙烯树脂粉末的橡胶组合物形成了压缩橡胶层，并且除此以外与例1具有相同构成的V型肋条带作为例7。
<例8>
将由下述橡胶组合物形成压缩橡胶层，并且除此以外与例1具有相同构成的V型肋条带作为例8，该橡胶组合物是使用氯丁橡胶来作为橡胶成份即生橡胶，且相对于100质量份的该氯丁橡胶掺入50质量份的碳黑、5质量份的可塑剂、5质量份的氧化锌、1质量份的硬脂酸、3质量份的老化防止剂、4质量份的氧化镁以及20质量份的尼龙短纤维构成的。
还有，在表1中也记载了例1～例8的各种橡胶组合物的配合比例。
(试验评价方法)
<实机试验>
图3表示的是用来促进V型肋条带劣化的劣化促进用皮带运转试验机器30的皮带轮配置。
该劣化促进用皮带运转试验机器30，是由在上下侧分别设置的皮带轮直径为120mm的大直径V型肋条皮带轮(上侧为从动皮带轮、下侧为驱动皮带轮)31、在它们的上下方向的中间处设置的皮带轮直径为70mm的空转轮32、在它的右方设置的皮带轮直径为45mm的小直径V型肋条皮带轮31构成的。空转轮32以及小直径的V型肋条皮带轮31，被放置在可使缠绕在皮带轮上的皮带在这两个皮带轮处均形成为90°拐角的位置上。
首先，在例1～例8中分别所示的V型肋条带(6条V型肋条的规格、皮带周长为1210mm6PK1210)B，以V型肋条一侧与三个V型肋条皮带轮31接触的方式被卷绕在这三个V型肋条皮带轮31上，同时以皮带背面与空转轮32接触的方式被卷绕在空转轮32上，并且，以被附加上1117N的组装重量(setweight)的方式将小直径的V型肋条皮带轮31向右侧方拉紧，同时在大直径的V型肋条皮带轮31上施加8.826kW荷载的状态，且环境温度为85±5℃的这一情况下，使驱动皮带轮即下侧的V型肋条皮带轮31以4900rpm的旋转速度进行旋转并且使V型肋条带B进行了100小时的运转。
然后，在将进行运转的各V型肋条带B，以附加规定张力的方式安装在与图2所示的配置相同的直列3气筒引擎的辅机驱动用皮带传动装置上，并且，向交流发电机皮带轮21上施加可使60A电流产生的负荷，同时还在空调皮带轮23上安装有排气能力是每2000rpm为1.47MPa的压缩机的状态下，实行WOT(节气门全开Wide Open Throttle)状态的运转(曲轴的转数为800rpm)，对此时的声音特性以0没有声音、1很小、2小、3中、4大、5超大为评价等级进行了主观评价。评价是在将V型肋条带B上所负载的张力分别设定成每条V型肋条为60N、45N及30N的情况下进行的。
<台上试验>
图4表示的是用来对V型肋条带的弯曲疲劳性进行试验评价的多轴弯曲皮带运转试验机器40的皮带轮配置。
该多轴弯曲皮带运转试验机器40，是由在上下侧分别设置的皮带轮直径为45mm的V型肋条皮带轮(上侧为从动皮带轮、下侧为驱动皮带轮)41、在它们的上下方向中间部分的右侧以一上一下的方式分别设置的皮带轮直径为50mm的空转轮42、以及在它们的上下方向中间部分的右侧设置的皮带轮直径为45mm的V型肋条皮带轮41构成的。
在例1～例8中分别所示的V型肋条带(3条V型肋条的规格、皮带周长为1210mm3PK1210)B，以V型肋条一侧与三个V型肋条皮带轮41接触的方式被卷绕在这三个V型肋条皮带轮41上，同时以皮带背面与两个空转轮42接触的方式被卷绕在这两个空转轮42上，并且，以被附加上588.4N的载重量(dead weight)的方式将位于最上方的V型肋条皮带轮41向上方拉紧的状态下，使驱动皮带轮即位于最下侧的V型肋条皮带轮41以5100rpm的旋转速度进行旋转并使V型肋条带B运转直至在V型肋条上产生了裂纹为止，并对皮带开始运转到V型肋条上产生裂纹为止所需要的时间进行了测量。
(试验评价结果)在表1、图5及图6中公开了试验结果。
声音评价0没有声音，1很小，2小，3中，4大，5超大由表1及图5可以看出无论将负载在V型肋条带上的张力设定成每条V型肋条为60N、45N及30N中的任一种情况时，在压缩橡胶层掺入了聚乙烯树脂粉末的例2～例7，与在压缩橡胶层没有掺入聚乙烯树脂粉末的例1及CR规格的例8相比，都具有较高的抑制异音产生的效果。
还有，从在例2～例7之间进行比较的结果可以看出相对于100质量份的EPDM所掺入的聚乙烯树脂粉末的掺入量为5～60质量份的例3～例7，与掺入量为2质量份的例2相比，抑制异音产生的效果显著提高。
根据表1及图6可以看出在压缩橡胶层掺入了聚乙烯树脂粉末的例2～例7为，随着聚乙烯树脂粉末掺入量的增加，其耐弯曲疲劳性能逐渐下降。相对于100质量份的EPDM所掺入的聚乙烯树脂粉末的掺入量为2质量份的例2，与没有掺入聚乙烯树脂粉末的例1具有同等的耐弯曲疲劳性能。相对于100质量份的EPDM所掺入的聚乙烯树脂粉末的掺入量为40质量份的例6，与CR规格的例8具有同等的耐弯曲疲劳性能。相对于100质量份的EPDM所掺入的聚乙烯树脂粉末的掺入量为60质量份的例7，与其他的示例相比耐弯曲疲劳性能明显下降。
从上述的情况可以看出，如果对抑制异音产生的效果和耐弯曲疲劳性之间的平衡关系加以考虑的话，相对于100质量份的EPDM所掺入的聚乙烯树脂粉末的掺入量最好大于2质量份并且小于60质量份。
(产业上的利用可能性)如上述说明所示，本发明对于各自沿皮带的长度方向延伸而成的多条V型肋条以在皮带的宽度方向上排列的方式配置于皮带内侧，并且以该多条V型肋条与皮带轮接触的方式被卷绕在皮带轮上来传递动力的V型肋条带、以及使用该V型肋条带的汽车辅机驱动用皮带传动装置是有用的。
权利要求
1.一种V型肋条带，各自沿皮带的长度方向延伸而成的多条V型肋条以在皮带的宽度方向上排列的方式被配置于皮带内侧，且以该多条V型肋条与皮带轮接触的方式被卷绕在皮带轮上来传递动力，其特征在于上述多条V型肋条，是由相对于100质量份的作为生橡胶的乙烯-α-烯烃合成橡胶掺入了5～50质量份的融点在110℃以上的热塑性树脂的橡胶组合物形成的。
2.根据权利要求1所述的V型肋条带，其特征在于上述热塑性树脂的热变形温度在80℃以下。
3.根据权利要求2所述的V型肋条带，其特征在于上述热塑性树脂是聚乙烯树脂。
4.根据权利要求3所述的V型肋条带，其特征在于上述热塑性树脂的聚乙烯树脂是粘度平均分子量在50万以上的超高分子量聚乙烯树脂。
5.根据权利要求1所述的V型肋条带，其特征在于上述热塑性树脂为粉末状或者颗粒状。
6.根据权利要求5所述的V型肋条带，其特征在于上述粉末状或者颗粒状的热塑性树脂的颗粒直径是25～300μm。
7.根据权利要求1所述的V型肋条带，其特征在于上述形成多条V型肋条的橡胶组合物为相对于100质量份的作为生橡胶的乙烯-α-烯烃合成橡胶掺入了3～30质量份的沿皮带的宽度方向定向的短纤维。
8.根据权利要求7所述的V型肋条带，其特征在于上述短纤维是尼龙短纤维。
9.根据权利要求1所述的V型肋条带，其特征在于以在皮带的宽度方向上形成具有间距的螺旋形的形态，埋设了由聚萘二甲酸乙二醇酯纤维制作的芯线。
10.一种汽车辅机驱动用皮带传动装置，包括各自沿皮带的长度方向延伸而成的多条V型肋条以在皮带的宽度方向上排列的方式被配置于皮带内侧的V型肋条带、和以固定张力方式被卷绕上该V型肋条带的多个皮带轮，其特征在于上述V型肋条带的上述多条V型肋条，是由相对于100质量份的作为生橡胶的乙烯-α-烯烃合成橡胶掺入了5～50质量份的融点在110℃以上的热塑性树脂的橡胶组合物形成的，在皮带未运转时，负载在上述V型肋条带上的张力是每条V型肋条为50～80牛顿。
全文摘要
本发明涉及一种V型肋条带以及包括该V型肋条带的汽车辅机驱动用皮带传动装置。V型肋条带(B)为各自沿皮带的长度方向延伸而成的多条V型肋条(13)以在皮带的宽度方向上排列的方式被配置于皮带内侧，并且以所述多条V型肋条(13)与皮带轮接触的方式被卷绕在皮带轮上来传递动力。多条V型肋条(13)，是由相对于100质量份的作为生橡胶的乙烯－α－烯烃合成橡胶掺入了5～50质量份的融点在110℃以上的热塑性树脂(15)的橡胶组合物形成的。
文档编号C08L23/08GK101076679SQ20058003999
公开日2007年11月21日 申请日期2005年10月24日 优先权日2004年11月24日
发明者中村贵司, 尻池宽之 申请人:阪东化学株式会社