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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-10-07
(54)【発明の名称】センターコードラインＶベルト
(51)【国際特許分類】
F16G 5/06 20060101AFI20220930BHJP
F16G 5/20 20060101ALI20220930BHJP
【ＦＩ】
F16G5/06 A
F16G5/06 C
F16G5/20 B
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022504117
(86)(22)【出願日】2020-07-23
(85)【翻訳文提出日】2022-03-15
(86)【国際出願番号】 US2020043348
(87)【国際公開番号】W WO2021016495
(87)【国際公開日】2021-01-28
(31)【優先権主張番号】62/877,763
(32)【優先日】2019-07-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】504005091
【氏名又は名称】ゲイツ コーポレイション
(74)【代理人】
【識別番号】100090169
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 孝
(74)【代理人】
【識別番号】100124497
【弁理士】
【氏名又は名称】小倉 洋樹
(72)【発明者】
【氏名】セドラチェク，ダグラス アール．
(72)【発明者】
【氏名】ブッシュホールズ，ウイリアム
(72)【発明者】
【氏名】サウス，ボビー イー．
(72)【発明者】
【氏名】ダットン，マーク エル．
(57)【要約】
非常に高い弾性率の接着ゴムに埋設された螺旋状に巻かれた抗張コードからなる径方向の中心に配置されたコードラインと、オーバーコード層と、アンダーコード層とを備えるセンターコードラインＶベルト。接着ゴムが実質的に等方性の弾性率を有し、オーバーコード層とアンダーコード層がウイズグレインとクロスグレイン弾性率において異方性を有する。オーバーコードおよびアンダーコードのクロスグレイン弾性率は、接着ゴムの弾性率よりも低い。異方性の弾性率は配向された短繊維により、ウイズグレイン弾性率はベルト内において軸方向を向く。接着ゴムは好ましくは短繊維を含まない。ベルトは好ましくは補強帆布層や帆布によるラップを備えない。接着ゴム、オーバーコード層、アンダーコード層は、好ましくはエチレン・アルファ・オレフィン・エラストマーをベースとし、過酸化物硬化、強化充填剤、およびα－β－不飽和有機酸の金属塩を使用する。ベルトは、更なる柔軟性のために内側、外側のラジアル表面の一方または両方にノッチを備える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
非常に高い弾性率の接着ゴムに埋設された螺旋状に巻かれた抗張コードからなる径方向の中心に配置されたコードラインと、オーバーコード層と、アンダーコード層とを備え、前記接着ゴムは実質的に等方性の弾性率を有し、前記オーバーコード層と前記アンダーコード層は均一でないウイズグレインおよびクロスグレインの弾性率を有し、前記オーバーコードおよび前記アンダーコードのクロスグレイン弾性率は、前記接着ゴムの弾性率よりも低い
ことを特徴とするセンターコードラインＶベルト。
【請求項2】
１７７℃以上での可動ダイ硬化レオメータでのＭＨの値によって示される非常に高い弾性率の接着ゴムの弾性率が、８０インチポンド、すなわち９．０Ｎｍよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のセンターコードラインＶベルト。
【請求項3】
１７７℃以上での可動ダイ硬化レオメータでのＭＨの値によって示される前記オーバーコード層と前記アンダーコード層の弾性率は、８０インチポンド、すなわち９．０Ｎｍ未満であることを特徴とする請求項２に記載のセンターコードラインＶベルト。
【請求項4】
前記オーバーコード層と前記アンダーコード層の異方性比率は、配向された短繊維によるもので、ウイズグレインの弾性率はベルト内で軸方向に向けられていることを特徴とする請求項１に記載のセンターコードラインＶベルト。
【請求項5】
前記オーバーコード層と前記アンダーコード層の異方性比率は、２．０よりも大きいウイズグレイン／クロスグレイン比率で示されることを特徴とする請求項４に記載のセンターコードラインＶベルト。
【請求項6】
前記接着ゴムが短繊維を含まないことを特徴とする請求項１に記載のセンターコードラインＶベルト。
【請求項7】
前記接着ゴムの実質的に等方性比率は、２．０未満のウイズグレイン／クロスグレイン比率で示されることを特徴とする請求項１に記載のセンターコードラインＶベルト。
【請求項8】
補強帆布層および帆布によるラップがないことを特徴とする請求項１に記載のセンターコードラインＶベルト。
【請求項9】
前記接着ゴム、前記オーバーコード層および前記アンダーコード層が、エチレン・アルファ・オレフィン・エラストマーをベースとし、過酸化物硬化、強化充填剤、およびα－β－不飽和有機酸の金属塩を使用していることを特徴とする請求項１に記載のセンターコードラインＶベルト。
【請求項10】
内側および外側のラジアル表面の一方または両方にノッチを備えることを特徴とする請求項１に記載のセンターコードラインＶベルト。
【請求項11】
請求項２から１０の限定事項の任意の組み合わせからなる請求項１に記載のセンターコードラインＶベルト。
【請求項12】
２点無トルク試験機においてｍＷで測定される動力損失が、６０分のニュートンに１５ｍＷを足したハブ荷重以下の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のセンターコードラインＶベルト。
【請求項13】
２点無トルク試験機においてｍＷで測定される動力損失が、６０分のニュートンに１５ｍＷを足したハブ荷重以下の範囲にあることを特徴とするセンターコードラインＶベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、広くは帆布補強を備えていないセンターコードラインＶベルトに関し、より具体的には、非常に高い弾性率を有する接着ゴムと、繊維が充填された相対的に低い弾性率のオーバーコードおよびアンダーコードとを備えるＶベルトに関する。
【背景技術】
【0002】
センターコードライン（ＣＣＬ）Ｖベルトは、何十年前から知られている。コードラインがベルトの中央に配置されていることから、硬化後のベルトスラブまたはスリーブを材料の無駄を最小限に抑えるか、まったく無駄にすることなく、倒立した(inverted)ベルトと正立した(upright)ベルトを交互に配置しながら個々のベルトに切断することができる。センターコードラインは、Ｖベルトをより安定させることもできる。すなわち、使用中に横転する可能性が低下する。しかし、コードラインが低いため、ＣＣＬ Ｖベルトは、コードラインがベルト上部に近い最近のＶベルトと比較して、「低品質」ベルト（すなわち、耐荷重能力が低い）として知られている。Ｖ字型のため、中央のコードラインでは、ベルトの幅の広い上部近くのコードラインに比べてベルト幅に亘って配置できるコードの数が少なくなり、引張強度が低下する。中央に配置されたコードは、その下の支持材料が少なく、横方向の剛性が低下する傾向があり、端にあるコードが中央のコードよりも長くなりやすく（カッピングまたはサッギング）、ベルトの早期破損を招く。コードの上方の引張セクションに多くの材料があるため、センターコードラインベルトはバッククラックが発生しやすくなる。これらの問題に対するこれまでの解決策は、一般に、補強帆布層を使用してベルトを補強するなどしていたが、それはベルトのコストを増加させ、製造工程を増大させる。これらの問題から、センターコードラインベルトは３０年以上に亘ってどちらかと言うと避けられてきた。
【0003】
代表的なセンターコードラインＶベルトは、米国特許第３，９４１，００５号明細書および第３，８６９，９３３号明細書に開示されており、代表的なハイコードラインベルトは、米国特許第４，２３１，８２６号明細書および第３，８６９，９３３号明細書に開示されている。後者の特許は、ＣＣＬ Ｖベルトにおけるコードラインのサッギングの問題について説明し、帆布層を追加する解決策や、コードラインを上げる解決策を提示している。
【0004】
ＥＰＤＭや他のエチレンαオレフィンエラストマー材料をベースとするベルトは、米国特許第５，６１０，２１７号明細書および第６，６１６，５５８号明細書に開示されている。
【0005】
ノッチ付きまたはコグ付きのＶベルトおよび方法は、米国特許第４，１０６，９６６号明細書および第２，０１６，１４０号明細書に開示されている。
【0006】
多くの生地層を備えた最新式のＥＰＤＭ ＣＣＬ Ｖベルトは、ティムケン社（The Timken Company）のパンフレット、「ＨＶＡＣ用のカーライル スパー ＩＩ Ｖベルト（Carlisle Super II V-Belt for HVAC）」、２０１７年、注文番号１０９５２に開示されている。
【0007】
必要とされているのは、最小限のスクラップで製造できながらも、商業的に実現するのに十分な性能を備え、十分低コストであるセンターコードラインＶベルトである。必要とされているのは、帆布による補強がないＣＣＬ Ｖベルトである。
【発明の概要】
【0008】
本発明は、無駄になる材料を最小にする方法を用いて製造可能な、良好な性能特性を備え、より柔軟でより費用対効果が高いＣＣＬ Ｖベルトを提供するシステムおよび方法に向けられている。
【0009】
本発明は、非常に高い弾性率の接着ゴムに埋設された螺旋状に巻かれた抗張コードからなる径方向の中心に配置されたコードラインと、オーバーコード層と、アンダーコード層とを備えるセンターコードラインＶベルトに関する。接着ゴムが実質的に等方性の弾性率を有する一方、オーバーコード層とアンダーコード層が均一でないウイズグレインとクロスグレイン弾性率を備える。オーバーコードおよびアンダーコードのクロスグレイン弾性率は、接着ゴムの弾性率よりも低い。異方性の弾性率は配向された短繊維によるもので、ウイズグレイン弾性率はベルト内において軸方向を向いている。接着ゴムは好ましくは短繊維を含まない。ベルトは好ましくは補強帆布層や帆布によるラップを備えない。接着ゴム、オーバーコード層、アンダーコード層は、エチレン・アルファ・オレフィン・エラストマーをベースとすることが好ましく、過酸化物硬化、強化充填剤、およびα-β-不飽和有機酸の金属塩を使用する。
【0010】
好ましい構造は、軸方向、すなわち横方向の剛性と曲げ剛性のバランスまたは比率を最大化する。ベルトは、内側と外側のラジアル表面の一方または両方にノッチを備えていてもよく、これはベルトの柔軟性を更に高める。
【0011】
上記では、本発明の機能と技術的な利点を、以下の本発明の詳細な説明をよりよく理解するために、幾分大雑把に説明した。本発明の特許請求の範囲の主題を形成する本発明の追加の特徴および利点は以下に説明される。開示された概念および特定の実施形態は、本発明と同じ目的を実行するための他の構造を修正または設計するための基礎として容易に利用され得ることが当業者によって理解されるであろう。そのような同等の構造は、添付の特許請求の範囲に記載されている本発明の範囲から逸脱しないことも当業者によって認識されるであろう。本発明の構成および操作方法の両方に関して本発明の特徴であると考えられる新規の特徴は、更なる目的および利点とともに、添付の図とともに考え合わせることで、以下の説明からよりよく理解されるであろう。しかしながら、各図は、例示および説明のみを目的として提供されており、本発明の限界を定義することを意図されていないことを明確に理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【0012】
本明細書に組み込まれ、その一部を形成し、同様の数字が同様の部材を表す添付の図面は、本発明の例示的な実施形態を説明し、詳細な説明とともに本発明の原理を説明するために提示される。図面には以下のものが含まれる。
【0013】
【図1】本発明の第１実施形態の部分的に断片化された斜視図である。
【0014】
【図2】本発明の第２実施形態の部分的に断片化された斜視図である。
【0015】
【図3】本発明の第３実施形態の部分的に断片化された斜視図である。
【0016】
【図4】本発明の第４実施形態の部分的に断片化された斜視図である。
【0017】
【図5】本発明の一実施形態を製造するプロセスのある時点での部分的に断片化された図である。
【0018】
【図6】本発明を特徴づけるために使用される荷重試験のレイアウトの概略図である。
【0019】
【図7】本発明を特徴づけるために使用される屈曲試験のレイアウトの概略図である。
【0020】
【図8】本発明を特徴づけるために使用される安定性試験のレイアウトの概略図である。
【0021】
【図9】実施例のベルトに関する動力損失とベルト張力のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0022】
本発明は、台形断面を有する無端伝動ベルトであるＶベルトに関し、軸方向側面はＶ字または部分的にＶ字形に角度が付けられている。本発明のＶベルトは、エラストマーベルト本体と、エラストマーベルト本体内に埋設され、長手方向に延在してらせん状に巻かれた抗張コードとを有する。センターコードラインＶベルトは、ベルト本体の実質的に略中央の層にラジアル状に抗張コードを備える。背景技術で述べたように、Ｖベルトの性能は、ベルト伝動における負荷を牽引するための高い引張強度と、ＶシーブやプーリにおいてＶ字に傾斜された側面に掛かる楔力に抗する高い横剛性と、ベルト伝動におけるプーリ周りの屈曲によるエネルギー消費と熱の蓄積を最小限に抑えるための長手向の高い柔軟性とに依存する。これらの３つの目標は、多くの場合相反する。横方向の剛性が高いゴムコンパウンドは、多くの場合、長手方向への剛性も同等である。異方性ゴムコンパウンドでさえ、横方向と長手方向の剛性に十分な違い（すなわち十分に高い剛性比）をもたらさない。ベルトを補強するための様々な布地の利用が十分とは言えないのにかかわらず、ベルトのコストと製造の複雑さは確実に増加する。通常、剛性を高めるには、屈曲時引張歪が最も大きくなるベルト上部に向けて（径方向に外表面に向けて）コードラインをシフトする必要がある。したがって、ベルトの性能や品質を維持あるいは改善しながら、ＣＣＬ Ｖベルトの製造上の利点を得るのは困難である。
【0023】
本発明の実施形態によれば、ＣＣＬ Ｖベルトは、高い横方向剛性、高い引張強度、高い柔軟性を備えており、屈曲および耐負荷試験で良好なベルト寿命をもたらす。本発明のベルトは、抗張コード以外に帆布や生地の補強を備えていない。センターコードラインを使用すると、製造効率と廃棄物を最小限に抑えることができる。中央の抗張コード層には、螺旋状に巻かれた抗張コードと非常に高い弾性率の接着ゴムが含まれる。ベルト本体の残りの部分（つまり、オーバーコード層とアンダーコード層）は、繊維を充填した高弾性ゴムコンパウンドからなる。
【0024】
【0025】
本発明の第１実施形態は、図１に示される。図１において、Ｖベルト１０は、抗張コード１３を含む抗張力層１２と、本明細書では接着ゴム１４として参照される非常に高い弾性率のコンパウンド１４とを含む。Ｖベルト１０は、オーバーコード１６とアンダーコード１８も備える。
【0026】
本発明の第２実施形態は、図２に示される。図２において、Ｖベルト２０は、抗張コード１３および接着ゴム１４を含む抗張力層１２を備える。Ｖベルト１０は、オーバーコード１６およびアンダーコード１８も備える。Ｖベルト２０は、ベルトの内面または底面にある一組のノッチ２５を備える。ノッチは、凹部や窪みとコグや歯部のような突起が交互に配置されたものである。これら交互に配置された凹部と突起は、ベルトがベルト作動中にプーリやシーブの周りを走行するときに曲げ応力を分散し最小化するように、一般的には、図に示されるように正弦波の軌道に沿っていることが好ましい。
【0027】
本発明の第３実施形態は、図３に示される。図３において、Ｖベルト３０は、抗張コード１３および接着ゴム１４を含む抗張力層１２を備える。Ｖベルト１０は、オーバーコード１６およびアンダーコード１８も備える。Ｖベルト３０は、ベルトの外側面または上面に設けられた一組のノッチ３７も備える。
【0028】
本発明の第４の実施形態は、図４に示されている。図４において、Ｖベルト４０は、抗張コード１３および接着ゴム１４を含む抗張力層１２を備える。Ｖベルト１０は、オーバーコード１６およびアンダーコード１８も備える。Ｖベルト２０は、アンダーコードおよびオーバーコードに、２組のノッチ２５および３７をそれぞれに備える。
【0029】
各実施形態において、抗張コード層は、抗張コードと本明細書では「接着ゴム」としても参照される非常に高い弾性率のゴムコンパウンドとを含む。抗張コードおよびアンダーコードおよびオーバーコードへの接着は、接着ゴムの役割の１つにすぎないことを理解されたい。このコンパウンドは、高い横方向の剛性の鍵でもある。高弾性の抗張コード層は、ベルト本体の中心にある比較的薄い層に制限され、抗張力層が長手方向に十分に柔軟なままであることに貢献する。抗張コード層の厚さは、例えばコード直径よりわずかに厚く、コード直径の数倍までであってもよい。直径が約１ｍｍ程度のコードの場合、抗張コード層は、厚さが約１ｍｍから約７ｍｍ、あるいは、厚さが１．５ｍｍから５ｍｍ、あるいは２から３ｍｍの厚さの範囲にあり得る。他のサイズのＶベルトおよびコードの場合、抗張コードと接着ゴムの両方を含む抗張コード層の厚さは、１～７、あるいは１～５、あるいは１．５～５、あるいは２～３のコード直径の範囲にあり得る。
【0030】
熟練した専門家であれば、図１～４のいくつかにおいて、接着剤ゴム１４をベルトの他のエラストマー部と視覚的に区別するために誇張された形で示されていることを容易に理解するであろう。実際には、硬化後の合成物は、特定の場合、例えば、接着剤ゴム１４とアンダーコード１８および／またはオーバーコード１６の一方に繊維が充填され、他方には充填されていない場合などを除いて、周囲のエラストマーベルト本体部と視覚的に区別できないことが多い。接着ゴムは更に、オーバーコードまたはアンダーコードで完全に平坦な境界面を形成する必要はなく、また、図１によって示唆される比率に似通っている必要もない。接着ゴムの塗布方法とベルトの成形方法によっては、接着ゴムは、図に示される滑らかな境界面の代わりに、ローブまたは他の形状のフローラインを含んでもよい。
【0031】
抗張コードは、Ｖベルトで知られている任意の所望の高弾性繊維素材である。抗張コードは、例えばポリエステル、ナイロン、グラスファイバー、炭素繊維、アラミド（パラ、メタ、またはコポリアラミドの何れか）、スチールワイヤまたはケーブル、あるいはそれらの組み合わせである。ポリエステル、ナイロン、およびアラミドが好ましいコード素材である。抗張コードは、任意の所望の構造、すなわち、ヤーンスタイル、ツイストレベル、プライ状やケーブル状などである。抗張コードは、任意の所望のサイジング、コーティング、接着剤などで処理することができる。
【0032】
ベルト本体の引張セクション、すなわちオーバーコード１６は、抗張コード層の径方向外側にあり、ベルトが正立しているときのベルトの最上層である。ベルト本体の圧縮セクション、すなわちアンダーコード１８は、抗張コード層の径方向内側にあり、ベルトが正立した向きにあるときのベルトの最下層である。したがって、引張セクションのゴムコンパウンドはオーバーコードと呼ばれる。圧縮セクションのゴムコンパウンドはアンダーコードと呼ばれる。抗張コード層が中央に位置することから、オーバーコードは、アンダーコードと略同じ厚さである。オーバーコードとアンダーコードは、例えば同じ組成であり、倒立したベルトや正立したベルトが同じスリーブから切り出されても、同じ組成と同等の特性を有する。好ましくは、アンダーコードとオーバーコードのコンパウンドは、同じ組成である。好ましくは、アンダーコードとオーバーコードのコンパウンドは、接着ゴムよりも高い柔軟性および耐亀裂性を有する。一般的に、より高い柔軟性は、低い弾性率や高い伸長などを必要とする。オーバーコードおよびアンダーコードのコンパウンドは、傾斜した両側面とシーブの間に所望の摩擦係数（「ＣＯＦ」）を与えるように選択できる。オーバーコードとアンダーコードのＣＯＦは、抗張コード層の接着ゴムに比べて表面積が大きいことからＶベルトの摩擦特性を支配する。短繊維は、オーバーコードおよびアンダーコード化合物に含まれ得る。短繊維は、所望のＣＯＦを提供するのに役立つ。軸方向に（つまり、ベルト内で横方向に）配向されると、短繊維は、縦方向の柔軟性への影響を最小限に抑えながら、横方向の剛性を与えるのに役立つ。
【0033】
図５は、本発明のＣＣＬ Ｖベルトを製造するための１つの製造プロセスにおける、ある時点を模式的に示す。ベルト材料をビルドアップするためのマンドレル５０が例えば用意される。内面および外面の一方または両方が滑らかなＶベルトを製造するために、円筒形のマンドレル（滑らかな円筒表面を有する）が使用されてもよい。ノッチ付きの実施形態をビルドアップ、および／またはモールドするために、溝付き、または波状のマンドレルが使用されてもよい。あるいは、溝付きまたは波状のマトリックスを滑らかなマンドレルの周りに巻き付けて、ノッチ付きの実施形態を成形することができる。例えば、アンダーコードまたはオーバーコードの何れかが最初にマンドレルに適用される。次に、例えば抗張コード層の材料がその上に適用される。抗張コード層１２は、幾つかの方法で適用され得る。抗張コードは、マンドレルに螺旋状に巻くことができる。抗張コードは、並行して同時に適用される、「Ｓ」ツイストコードおよび「Ｚ」ツイストコードなどの２つのコードを含んでもよい。接着ゴム１４は、抗張コードの前または後に、または抗張コード前後の２つの層として適用できる。最後に、オーバーコードとアンダーコードの内のもう一方が、その上に適用される。最終的にビルドアップされた材料の層は、ベルトスラブまたはベルトスリーブ５２と呼ばれる。
【0034】
ベルトスリーブ５２は、マンドレル５０上で硬化されてもよく、または硬化（または加硫）のために第２のマンドレルまたはモールドに移されてもよい。硬化は、当技術分野で知られている任意の方法で達成される。典型的な方法は、マンドレルに取り付けられたベルトスリーブの周りに硬化バッグを置き、ベルトスリーブを硬化させるのに十分な熱と圧力を加えるものである。ノッチが必要な場合、硬化バッグは溝付きまたは波状とされ得る。あるいは、ノッチが必要な場合、滑らかな硬化バッグ内に配置する前に、溝付きまたは波状のマトリックスをベルトスラブに巻き付けることができる。硬化後、ベルトスリーブをマンドレルまたはモールドから取り外されるか、マンドレルまたはモールド上で更に処理され得る。最も重要な更なる処理ステップは、個々のＣＣＬ Ｖベルトを形成するためのベルトスリーブの切断である。好ましい方法は、図５に示されるように切断角度を交互にし、正立するベルト５４は、倒立ベルト５５と交互に切断される。この切断アプローチは、材料を最大限に活用し、各ベルトスリーブからは２つの部分的なベルトエンドピース５３のみが廃棄物とされる。マンドレルまたはモールドの損傷を避けるために、独立した切断装置で切断を実行してもよい。
【0035】
実行され得る他の処理ステップには、ベルトへのラベルの貼付または印刷、所望の仕上がりや外観のための１以上の表面のタッチ研削(touch griding)または機械加工、および正立方向とするための倒立させたベルトの裏返し処理が含まれる。
【0036】
オーバーコードとアンダーコードに異なるコンパウンドを使用したい場合、スリーブをＶカットするか、正方形のカットに続いてＶアングルを研磨することにより、ベルトを同じにすることができる。したがって、好ましい製造プロセスに応じて、全てのベルトを倒立させることも、全て正立させることもできる。もちろん、このことは、ＣＣＬ Ｖベルトを製造する主な理由である廃棄物の削減が、このプロセスでは達成されないことを意味する。
【0037】
ベルトの両側のノッチは実質的に同等であるが、それらは互いに鏡写しであるわけではない。ベルトを経済的に製造するのに必要なプロセスでは、上下のノッチピッチを完全に等しくすることはできない。そのため、上部と下部のノッチの山と谷は、ある程度の周期性を持って位相が一致したりずれたりする。一方のノッチパターンが内側に曲がり、もう一方のノッチパターンが外側に曲がることにより、周期性またはピッチは、ベルトの周長に依存し得る。したがって、任意のベルトの任意のポイントでの上から下へのノッチの向きは、通常ランダムである。
【0038】
接着ゴム、オーバーコード、およびアンダーコードのコンパウンドは、ベースエラストマーがエチレン・アルファ・オレフィンコポリマーから選択されるゴム配合物であることが好ましい。適切なエチレン・アルファ・オレフィンコポリマーには、ポリ（エチレンプロピレン）、ポリ（エチレンブテン）、ポリ（エチレンペンテン）などから、ポリ（エチレンオクテン）までが含まれる。適切なコポリマーには、キュア・サイト・ジエン・モノマーや、他の不飽和成分などの１つ以上の追加のモノマーを含み得る、上記の何れかが含まれる。最も重要な例は、エチレン・プロピレン・ジエン・ターポリマーエラストマー（ＥＰＤＭ）である。本明細書では、このような全てのエチレン・アルファ・オレフィンベースのエラストマーおよびそれらの混合物は、「エチレンエラストマー」（「ＥＥ」）として参照される。
【0039】
接着ゴム、オーバーコードおよびアンダーコードのコンパウンドのゴム配合には、α－β－不飽和有機酸の金属塩が含まれることが好ましい。本発明において有用なα－β－不飽和有機酸の金属塩は、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、エタクリル酸、ビニルアクリル酸、イタコン酸、メチルイタコン酸、アコニット酸、メチルアコニット酸、クロトン酸、アルファメチルクロトン酸、アスコルビン酸、桂皮酸、および２、４－ジヒドロキシケイ皮酸などの酸の金属塩である。これらの塩類は、例えば、亜鉛、カドミウム、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、またはアルミニウムのものであり、好ましくは亜鉛のものである。α－β－不飽和有機酸の好ましい金属塩は、亜鉛ジアクリレートおよび亜鉛ジメタクリレートである。不飽和有機酸の最も好ましい金属塩は、亜鉛ジメタクリレートである。本発明で有用な金属塩の量は、ベルトのどの成分が配合されるかに依存する。
【0040】
接着ゴム、オーバーコードおよびアンダーコードのコンパウンドのゴム配合には、１つ以上の強化充填剤が含まれることが好ましい。好ましい強化充填剤には、シリカやカーボンブラックが含まれる。充填剤の量と種類は、ベルトのどの成分が配合されているかに依存する。一般的に、より高次構造(higher structure)、より小さな粒子サイズの充填剤は補強力が強く、したがって、本発明で有用な高弾性コンパウンドを得るのに好ましい。
【0041】
接着ゴムは、非常に高弾性のコンパウンドであることが好ましい。弾性率は、ＡＳＴＭＤ４１２やＩＳＯ３７などの適切な直接測定によって測定できる。弾性率は、ショア高度計などの間接測定、好ましくは、例えばＡＳＴＭ Ｄ２２４０で示されるＡまたはＤスケール、または例えばＡＳＴＭ Ｄ１４１５で示されるＩＲＨＤスケールを使用して示すこともできる。硬化レオメータテスト（ＡＳＴＭ Ｄ５２８９に記載されている可動ダイレオメーターなど）でのＭＨ（つまり、達成された最高トルク）も、高温での接着ゴムの非常に高い弾性率に適した指標である。接着ゴムは、短繊維補強材を含まないことが好ましい。短繊維は、特にアスペクト比が高い場合に弾性率を劇的に増加させることが知られているが、この効果はＣＣＬ Ｖベルトの抗張コード層では有利であることはない。したがって、好ましい接着ゴムは、その物理的特性においてかなり等方的である。例えば、ウイズグレイン(with-grain)／クロスグレイン(cross-grain)の比率として定義される接着ゴムの異方性は、２．０未満、または１．５未満、または１．２未満であることが好ましい。接着ゴムの場合、α－β－不飽和有機酸の金属塩の量は、例えば約２０ｐｈｒから約５０ｐｈｒの範囲であり、好ましくは、約２５から約３５ｐｈｒである。Ｐｈｒは、ゴムまたはエラストマーの１つ以上の成分の１００分率である。接着ゴム用の強化充填剤は、好ましくは殆どがシリカであり、選択的にカーボンブラックも含まれる。シリカは、しばしば同様の充填率でカーボンブラックよりも高い弾性率を示す。強化充填剤の全体のレベルは、例えば約３０ｐｈｒから約２００ｐｈｒの範囲にあり、約４０ｐｈｒから約１００ｐｈｒの範囲にあることが好ましい。シラン、チタン酸塩、またはジルコン酸塩のカップリング剤を強化充填剤と一緒に使用して、コンパウンドの弾性率およびその他の物理的特性を更に高めることもできる。非常に高い弾性率の接着ゴムは、短繊維または不連続な繊維の使用に関する内容を除いて、米国特許第５，６１０，２１７号明細書および米国特許第６，６１６，５５８号に記載されているその関連する内容に基づき配合することができる。
【0042】
ＲＴ（室温）におけるＡＳＴＭＤ４１２に基づいて決定された１０％伸長での引張応力（「Ｍ１０」）に基づく接着ゴムの弾性率の推奨範囲は、５００ｐｓｉ（３．４５ ＭＰａ）よりも大きい。１２５度Ｃ（２５７°Ｆ）における接着ゴムのＭ１０の推奨範囲は、ウイズグレインおよびクロスグレイン方向において、２５０ｐｓｉ（１．７２ＭＰａ）よりも高いか、３５０ｐｓｉ（２．４１ＭＰａ）よりも高いか、４００ ｐｓｉ（２．７６ＭＰａ）から約６００ｐｓｉ（約４．１４ＭＰａ）である。デュロメータ硬度によって示される好ましい弾性率は、約９０ショアＡよりも大きいか、または約４０ショアＤよりも大きいか、あるいは４０から６０ショアＤである。好ましいＭＨ値は８０インチポンド（９Ｎｍ）よりも大きいか、９０インチポンド（１０Ｎｍ）よりも大きいか、１００インチポンド（１１Ｎｍ）よりも大きいか、１１０インチポンド（１２Ｎｍ）よりも大きいか、または８０から１４０インチポンド（９～１６Ｎｍ）の範囲か、９０から１３０インチポンド（１０～１５Ｎｍ）の範囲、あるいは１００から１２０インチポンド（１１～１４Ｎｍ）の範囲か、あるいは１１０から１３０インチポンド（１２～１５Ｎｍ）の範囲である。ＭＨは、１７７℃以上、好ましくは１９８℃または２００℃の温度で測定することができる。
【0043】
オーバーコードは、接着ゴムよりも低い弾性率の配合物であることが好ましい。オーバーコードは、カレンダリング、押し出し、または他の加工処理によって配向された短繊維を追加することによって、特性が異方性となることが好ましい。繊維の配向方向は「ウイズグレイン(with-grain)」方向と呼ばれ、繊維に直交する方向は「クロスグレイン(cross-grain)」方向と呼ばれる。オーバーコードは、接着ゴムの弾性率よりも低いクロスグレイン弾性率であることが好ましいが、繊維によって、接着ゴム弾性率と比較してウイズグレイン方向に同等または更に大きい弾性率であってもよい。重要なのは、オーバーコードがベルトの長手方向（コンパウンドのクロスグレイン方向）に対して適度に柔軟であり、使用中にベルトのその部分がシーブに巻き付けられるときに受けるより高い歪による繰り返しの屈曲に耐えることである。一方、接着ゴムは、抗張コード層の領域に限定されており、ベルトの使用中にそのような激しい歪および応力に曝されない。したがって、接着ゴムの弾性率を非常に高くすることがでる。
【0044】
アンダーコードも、接着ゴムよりも低い弾性率の配合物であることが好ましい。アンダーコードもまた、カレンダリング、押し出し、または他の加工処理によって配向された短繊維を追加することによって、特性が異方性になることが好ましく、それにより、ウイズグレイン方向はベルト幅を横切って整列する。アンダーコードの配合は、オーバーコードの配合と同じであってもよい。オーバーコードとアンダーコードが同じ配合であり、両者がベルトにおいてコード方向に対して横方向に配向されている場合、同じベルトスリーブから倒立した向きおよび正立した向きで切断された個々のベルトは、同一の構造を有する（図５に示される）。
【0045】
室温（「ＲＴ」）におけるオーバーコードおよびアンダーコードのＭ１０の推奨範囲は、クロスグレイン方向において１００ｐｓｉ（０．６９ＭＰａ）よりも大きいか、２００ｐｓｉ（１．３８ＭＰａ）よりも大きいか、３００ｐｓｉ（２．０７ＭＰａ）よりも大きいか、４００ｐｓｉ（２．７６ＭＰａ）よりも大きく、ウイズグレイン方向において２００ｐｓｉ（１．３８ＭＰａ）よりも大きいか、４００ｐｓｉ（２．７６ＭＰａ）よりも大きいか、６００ｐｓｉ（４．１４ＭＰａ）よりも大きいか、９００ｐｓｉ（６．２１ＭＰａ）よりも大きい。したがって、オーバーコードおよびアンダーコードのＲＴにおけるＭ１０に基づく異方性比率は、２．０より大きいか、２．５より大きいか、約３あるいは３．０より大きいことが好ましい。１２５度ＣにおけるオーバーコードとアンダーコードのＭ１０の推奨範囲は、クロスグレイン方向において５０ｐｓｉ（０．３５ＭＰａ）よりも大きいか、１００ｐｓｉ（０．６９ＭＰａ）よりも大きいか、２００ｐｓｉ（１．３８ＭＰａ）よりも大きいか、２５０ｐｓｉ（１．７２ＭＰａ）よりも大きいか、あるいは最大約２００ｐｓｉ（約１．３８ ＭＰａ）、４００ｐｓｉ（２．７６ＭＰａ）、または６００ｐｓｉ（４．１４ＭＰａ）であり、ウイズグレイン方向において１００ ｐｓｉ（０．６９ ＭＰａ）よりも大きいか、２００ｐｓｉ（１．３８ＭＰａ）よりも大きいか、５００ｐｓｉ（３．４５ＭＰａ）よりも大きいか、あるいは６００ｐｓｉ（４．１４ＭＰａ）よりも大きい。したがって、オーバーコードおよびアンダーコードに対する１２５℃でのＭ１０に基づく異方性比率は、２．０より大きいか、２．５より大きいか、または約３または３．０より大きいことが好ましい。ＲＴにおいてデュロメータ硬度によって示される、オーバーコードおよびアンダーコードの好ましい弾性率は、約７５、８０、８５、あるいは９０ショアＡよりも大きいか、約３０または４０ショアＤよりも大きいか、あるいは４０から６０ショアＤである。デュロメータ硬度によって示される、オーバーコードおよびアンダーコードの好ましい弾性率は、接着ゴムの弾性率よりも数ポイント低いか、３から２０ポイント低いか、あるいは５から１０ポイント低い。推奨されるＭＨ値は８０インチポンド（９Ｎｍ）未満か７０インチポンド（８Ｎｍ）未満か、６０インチポンド（７Ｎｍ）未満か、５０インチポンド（６Ｎｍ）未満か、あるいは２０から８０インチポンド（２～９Ｎｍ）の範囲か、２５から７０インチポンド（３～８Ｎｍ）か、あるいは３０から６０インチポンド（３～７Ｎｍ）である。ＭＨは、１７７℃以上、好ましくは１９８℃または２００℃の温度で測定することができる。
【0046】
オーバーコードおよびアンダーコードコンパウンドに有用な短繊維は、例えば綿、ケナフ、木材、レーヨン、ポリエステル、アラミド、カーボン（ナノチューブを含む）、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ナイロンやファイバーガラスなど、従来の材料、適切な材料や形態の任意のものであり得る。そして形態としては、ステープル、チョップドファイバー、パルプ化やフロックファイバーなどが含まれる。繊維は、選択的にサイジング、接着剤や、当技術分野で知られている他の従来のおよび／または適切な繊維処理で処理することができる。好ましい繊維は、綿、ナイロン、ポリエステル、およびアラミドである。最も好ましい繊維は綿である。必要なレベルは、強化充填剤や他の成分のレベルを考慮して、熟練した専門家が容易に識別できる必要がある。一般的に、繊維の量は、体積比において約１ｐｈｒから約７５ｐｈｒ、あるいは約１０％から約２０％の範囲であり得る。短繊維の長さは、例えば最大約７ｍｍの範囲である。一部の天然ステープルファイバーは、より長い長さを持ち得る。細断された合成繊維は、通常１～３ｍｍの範囲で有用である。
【0047】
アンダーコードおよびオーバーコードの配合物は、米国特許第５，６１０，２１７号明細書および米国特許第６，６１６，５５８号明細書に記載されている関連する内容を利用することができ、短繊維や不連続な繊維の使用に関する内容が含まれる。
【0048】
接着ゴム、オーバーコードおよびアンダーコードのコンパウンドには、所望の特性が得られる限り、重量比でエラストマー全体の５０％未満、あるいは好ましくは２０％未満でブレンドされた他のエラストマー；その他の強化充填剤および非強化充填剤；加工助剤および分散助剤；抗分解剤；可塑剤、軟化剤、およびオイル；架橋助剤；硬化剤などが含まれる。
【0049】
任意の適切な硬化システムを接着ゴム、オーバーコードおよびアンダーコードに使用することができ、それらは全て、最大の互換性および接着のために似通ったものとなり得る。コンパウンドは、混合硬化システムにおいて少量の硫黄の存在下、選択的に有機過酸化物や他のフリーラジカル促進材で硬化されることが好ましい。エチレンエラストマーを硬化させるための適切な過酸化物には、例えば、過酸化ジクミル、ビス（ｔ－ブチルペルオキシ－ジイソプロピルベンゼン、ｔ－ブチルペルベンゾエート、ジ－ｔ－ブチルペルオキシド、２，５－ジメチル－２，５－ジ－ｔ－ブチルペルオキシヘキサン、α－α－ビス（ｔ－ブチルペルオキシ）ジイソプロピルベンゼンが含まれる。好ましい有機過酸化物硬化剤は、α－α－ビス（ｔ－ブチルペルオキシ）ジイソプロピルベンゼンである。本発明の目的のための硬化有効量の有機過酸化物は、通常約２から約１０ｐｈｒである。有機過酸化物の好ましいレベルは、約４から約６ｐｈｒである。混合硬化システムの一部として、約０．０１から約１．０ｐｈｒの量で有機過酸化物硬化剤に選択的に硫黄を添加することができる。
【0050】
コンパウンドの柔軟性または耐屈曲性は、ＡＳＴＭ Ｄ４３０のメソッドＢに記載されているＤｅＭａｔｔｉａ疲労試験、またはＡＳＴＭ Ｄ８１３の穴あきＤｅＭａｔｔｉａ亀裂成長試験により測定できる。最初の亀裂が１インチ（試験片の幅）に成長するまでのキロサイクル（「kcycles」）で測定された屈曲破損寿命は、屈曲の下でのコンパウンドの性能の相対的な指標として使用できる。
【0051】
コンパウンドは、既知の方法で混合することができる。例えば、それらは、内部ミキサーで混合され、ミルで仕上げられ、繊維を配向し、マンドレル上にＶベルトを構築するために、所望の幅および厚さにカレンダー加工されてもよい。例えば一般的な硬化温度と圧力が使用される。
【0052】
接着性ゴムおよびオーバーコードとアンダーコードの両方の配合例を表１に示し、値はｐｈｒで示される。コンパウンドの幾つかの特性は表２に示される。表２において、Ｔｂは破断時の引張応力であり、Ｅｂは６インチ／分（１５０ｍｍ／ｍｉｎ）で引っ張られたＡＳＴＭ Ｄ４１２のダイＣによる破断点伸びである。記載されている特性に加えて、ＤｅＭａｔｔｉａ亀裂成長試験が、オーバーコード／アンダーコードのコンパウンドに対して３００ｃｐｍ、０．５インチ（１．２７ｃｍ）ストローク、１２５℃、ｗ／ｇで実行された。綿繊維を除いたオーバーコードのコンパウンドで同じテストを繰り返した。繊維を使用した場合の平均屈曲破損寿命は約５ｋｃｙｃｌｅｓ／インチであり、繊維を使用しない場合の平均屈曲破損寿命は約１９ｋｃｙｃｌｅｓ／インチであった。これは、非常に高い弾性率の配合である場合、接着ゴムから繊維を省き、繊維を充填したオーバーコード／アンダーコードのコンパウンドの弾性率を低下させることができることを示している。
【0053】
【表1】
【0054】
【表2】
【0055】
実施例（「Ｅｘ．」）のＣＣＬ Ｖベルトは、図５に関連して本明細書に記載されるように作製された。ベルトは、公称長さ４２インチ（１０７ｃｍ）、外周４５インチ（１１４ｃｍ）のいわゆる「Ｂセクション」ベルトであった。実施例のベルトは、前述のコンパウンドとポリエステル抗張コード（Ｓツイスト、直径約０．０５０インチ（１．２７ｍｍ）、１６．５コード／インチ）で構成された。実施例１は、図１の実施形態に従って、ノッチなしで構成された。抗張コード層を構成するカレンダー加工された接着ゴム全体の厚さは０．０２４インチ（０．０６１ｃｍ）であった。実施例１のベルトの全体の厚さは０．３９インチ（９．９ｍｍ）であった。実施例２は、実施例１のように構成されるが、接着ゴムの厚さは０．０６０インチ（０．１５２ｃｍ）である。実施例２のベルトの全体の厚さは０．３６インチ（９．１ｍｍ）であった。
【0056】
実施例４は、図４の実施形態に従って、デュアルノッチで構成された本発明のＣＣＬ Ｖベルトである。実施例４のベルトの全体の厚さは、０．４３インチ（１０．９ｍｍ）であった。
【0057】
本発明のベルトとの比較のために、比較例（「Ｃｏｍｐ． Ｅｘ．」）ベルトも作成または入手された。比較例３は実施例１や実施例２と同様のＣＣＬ Ｖベルトであったが、全て上記オーバーコード／アンダーコードの配合で作成され、非常に高い弾性率の接着ゴムは使用されていない。同様に、比較例５は実施例４と同様のＣＣＬ Ｖベルトであるが、全て上記オーバーコード／アンダーコードの配合で作成され、非常に高い弾性率の接着ガムは使用されていない。
【0058】
比較例６は、ゲイツ コーポレイションからＨｉ－Ｐｏｗｅｒ（登録商標）ＩＩの商標で販売されている従来市販のＢ４２帆布ラップＶベルトであった。比較例６は、図１のようにフラットで、ノッチを備えていない。比較例６のポリエステル抗張コードは、ベルト本体の上部１／３に配置されているためＣＣＬベルトではない。実施例７は、ティムケン社からＣａｒｌｉｓｌｅ（登録商標） Ｓｕｐｅｒ ＩＩの商標で販売されている生のエッジのラミネートＣＣＬ Ｖベルトであった。比較例７は、外周が６５インチ（１６５ｃｍ）のＢ６２構造であった。したがって、比較例７のベルト試験の結果は、ＳＡＥ Ｊ６３７の寿命期間２．７５のべき乗則の関係を使用して、他の例と比較するために同等の長さに調整する必要があった。比較例７は、ラップされたＶベルトよりも優れていると宣伝されている。したがって、比較例６および比較例７は、最先端の商用ベルトを代表している。
【0059】
本発明のベルトの性能を評価するために、３つの異なるベルト試験が実施された。試験は、耐荷重試験、屈曲試験、安定性試験であった。全てのサンプルベルトについて、全てのテストが完了しているわけではない。これらのテストの結果を表３に示す。最初の５つの実施例では、構築および切断プロセスからの倒立ベルトと正立ベルトの両方がテストされた。背面側のアイドラがテストにおいて最も厳しい曲げ応力を発生するため、倒立ベルトは屈曲試験で正立ベルトよりも優れていると予想される。
【0060】
図６に示す荷重試験は、２点テストであり、ベルト６０は直径４．７５インチ（１２．１ｃｍ）の原動シーブ６２および従動シーブ６２に掛け回され、室温の下、１７５０ｒｐｍで２つの異なる負荷条件で実行された。最初の負荷条件は、総張力２６２ポンド（１１７０Ｎ）、１０馬力（７．５ｋＷ）の負荷で実行された。２番目の負荷条件は、総張力３１３ポンド（１３９０Ｎ）、１２馬力（８．９ｋＷ）の負荷で実行された。荷重試験は、実際のベルトの運用で推奨されるよりも大幅に大きい馬力と大幅に高い張力を使用して大幅に加速される。また、第１近似としては、馬力が１０％増加するとベルトの寿命が半分になると予想される。比較として、比較例３の推奨最大馬力は約７０ポンド（３１０Ｎ）の総張力で約３．８馬力（２．８ｋＷ）である。
【0061】
図７に示される屈曲試験は、直径５インチ（１２．７ｃｍ）の平らな背面アイドラ７４とともに、直径４．７５インチ（１２．１ｃｍ）の原動シーブ７２と従動シーブ７３上において、室温の下、３６００ｒｐｍ、５０ポンド（２２０Ｎ）の総張力、無負荷状態で実行された。ベルトの実際の使用において推奨されるよりも大幅に小さいアイドラ直径を使用することにより、屈曲試験が大幅に加速された。これらのベルトに対してＡＲＰＭ規格で推奨されている背面アイドラの最小直径は約７．７インチ（約１９．６ｃｍ）である。
【0062】
図８に示される安定性試験は、ベルト６０が横転するまでミスアライメント角度８４を増加させることを含む。安定性試験のレイアウトは２点テストであり、室温で直径６．７５インチ（１７．１ｃｍ）のプーリ８２、８３を使用し、室温で７００ｒｐｍ、総張力２６０ポンド（１１６０Ｎ）で実行される。プーリ軸は平行であるが、１つのプーリ８２はベルト６０がひっくり返って故障するまで、その軸に沿って変位される。ひっくり返った時のミスアライメント角度８４が、ベルトの安定性を示している。
【0063】
利用可能なベルト試験の結果を表３に示す。このデータから幾つかの比較を行うことができる。まず、接着ゴムの厚さの影響を比較する。実施例２に見られるより厚い接着ゴムは、１２馬力（８．９ｋＷ）および１０馬力（７．５ｋＷ）の負荷テストで実施例１よりも実施例２の方が優れた性能を発揮する。これらの試験は高い張力で実行されるため、良好な横方向の剛性が必要であり、これは抗張コード層の接着ゴムによって提供される。両厚さレベルは、横方向応力をそれほど発生させない屈曲試験では良好に機能するが、長手向の柔軟性が必要であり、これは、より低い弾性率のオーバーコードとアンダーコードによって与えられる。実施例４にノッチを追加すると、屈曲試験の最高の結果が得られるが、１０馬力（７．５ｋＷ）の荷重試験では寿命が幾分短くなる。１２馬力（８．９ｋＷ）の試験は、これらのベルト構造の一部では全く非現実的である。
【0064】
同様に、接着ゴムを備えるベルト（実施例１、２および４）と接着ゴムなしのベルト（比較例３および５）を比較すると、接着ゴムを備える本発明のベルトは、一般に多少優れた性能となることを示している。
【0065】
最後に、本発明のＣＣＬ Ｖベルト（実施例１、２および４）は、市販の最先端のベルトである比較例６および７との比較において非常に有利である。
【0066】
【表3】
【0067】
したがって、本発明のＣＣＬ Ｖベルトは、多くの利点を提供する。帆布の通常のラミネートやラップを避けることで、製造が簡単になり、材料費が削減される。本明細書に記載されている高弾性材料を適用することにより、その性能は、予想外に従来のラミネートまたはラップされたＶベルトと同等またはそれよりも優れている可能性がある。したがって、ＣＣＬ Ｖベルトの品質が悪いという評判は驚くほど克服されている。
【0068】
ＣＣＬ Ｖベルトの両側にノッチを成形することにより、屈曲時の歪レベルが更に低減され、材料費がさらに削減される。同時に、帆布の使用が更に回避される。ダブルノッチＣＣＬ Ｖベルトは、従来のバンド（ラップ）Ｖベルトよりも優れた性能を発揮する。
【0069】
本発明のベルトが荷重試験および屈曲試験で良好に機能する理由は、軸方向の剛性および長手方向の柔軟性の最適な組み合わせであることが当業者によって認識されるであろう。ベルトが荷重を運ぶことができるようにするには、一定の軸方向の剛性が必要である。抗張コードは、プーリにトルクを与えるための引張強度のほとんどを提供するが、コードは、それをサポートするためにＶプーリを横切る「ブリッジ」を必要とする。十分にサポートされていない場合、端にあるコードは中央のコードよりも長くなり、ベルトの早期破損をもたらす。したがって、純粋な荷重伝達には、非常に剛性の高いエラストマー材料が必要とされる。
【0070】
しかし、ベルトはその走行（長手）方向にも屈曲する必要がある。そのため、非常に硬いベルトは、ヒステリシス損失のために効率が低下し、ベルトの高い動作温度により、より早く破損する。したがって、必要とされているのは、軸方向と長手方向の剛性の比率が高いベルトである。更に、比率だけが重要ではない。必要な最小限の軸方向剛性と最大限の許容曲げ剛性も存在する。
【0071】
軸方向の剛性（または横方向の剛性）と長手方向の柔軟性を提供する１つの手段は、異方性の特性を持つエラストマー材料を適用することである。カレンダリングと切断／反転によって適切に整列されると、短繊維強化エラストマーは明確な直交異方性の材料弾性率を生み出すことができる。従来、この手段は軸方向の剛性に大部分依存してきた。ここで、本手段は、優れた柔軟性を維持する手法を通してオーバーコードとアンダーコードに適用される。次に、軸方向の剛性を高めるための第２の手段、つまり接着ゴムも適用される。従来これらのゴムの機能は、単に周りを流れて抗張コードに接着することであった。本発明では、接着ゴムは、コードラインの周りの狭い帯域における超高弾性率の材料である。したがって、この材料は、従来のベルトよりもベルトの軸方向の剛性にはるかに大きな役割を与えると同時に、高剛性材料をベルトの中立軸の非常に近くに維持する。そのため、超高弾性率の材料は、ヒステリシス損失を引き起こし得る大きな歪みに曝されることがないが、それでも十分な軸方向の剛性をもたらす。その結果、中立軸から離れたベルトのオーバーコード領域とアンダーコード領域における柔軟なエラストマー材料に、より良いバランスがもたらされる。その結果、優れた耐荷重性と柔軟性を備えたベルトが得られる。その結果、エネルギー効率が高く、ヒステリシス損失や熱の蓄積が少ないベルトが得られる。ＥＥ素材を使用すると、ポリクロロプレンやスチレンブタジエンゴムなどの従来のエラストマーと比較して、非常に高い耐熱性（最大２８５°Ｆまたは１４０℃の動作温度）も得られる。
【0072】
以上のことから、本発明は以下のようなものに関する。
【0073】
長手方向の曲げ剛性を低く抑えながら、荷重を効率よく運ぶことができる十分な軸方向剛性（抗張コードサポート）を備えたベルト。
【0074】
軸方向剛性と曲げ剛性（または損失）の比率が最大にされたベルト。そのような比率の測定が計画されている。
【0075】
軸方向の剛性の大部分が、抗張コードを囲む非常に高い弾性率のエラストマー（つまり接着ガム）の薄い層によって提供されるベルト。この抗張コード層の厚さ（抗張コードおよび接着ゴムを含む）は、好ましくは１ｍｍから５ｍｍの間である。この層の厚さは、コード直径の倍数で指定することも、ベルト全体の厚さのパーセントとして指定することもできる。ベルトのオーバーコードおよびアンダーコードであるベルトの残りの部分は、曲げ剛性を最小限に抑えるために、より柔軟な材料で構成されてもよい。
【0076】
抗張コードはベルトの中心線に配置される好ましい。
【0077】
ベルトは片側または両側にノッチが設けられてもよい。
【0078】
本明細書に記載されている特徴の任意の組み合わせを適用することもできる。
【0079】
本明細書に記載の本発明のＶベルト構造は、多種多様なＶベルト用途において有用である。この構造は、布で包まれたＶベルト（バンド付きＶベルト）など、他のタイプまたはスタイルのＶベルトのベースベルトの本体としても使用できるものと認識される必要がある。本発明の構造は、パワーバンド、すなわち、一体的にバンドされたマルチＶベルトのベースとして使用することもできる。変速Ｖベルトにも使用できる。
【0080】
製造上の利点を放棄することをいとわないのであれば、本明細書に記載のベルト材料を、高いコードラインのＶベルトに適用することができる。
【0081】
別の一連の試験では、本発明のベルト構造が、他のＶベルト構造よりも高い効率、あるいはより効率的なベルト性能をもたらすことが見出されている。この試験において、レイアウトは図６に示される通りであり、プーリ６２、６３の外径は５．７５インチ、Ｂセクションベルトのピッチ径は５．４０インチであった。原動部は、トルクが掛けられていない状態において１７７０ＲＰＭで回転された。動力損失試験において、平均負荷、平均駆動速度、および平均駆動トルクが測定された。まず、非常に薄くて小さなベルトを各ハブ荷重において走行させることによって、駆動装置の寄生トルク、すなわちベアリング損失が特定された。次に、様々なベルトの実施例が走行され、ベルト構造による所与のハブ荷重における動力損失を特定するためにベアリング損失が差し引かれた。特定された動力損失は、ｍＷ（ミリワット）の単位で表４に示される。本発明のＣＣＬベルトは、倒立して切り出されたものも、正立して切り出されたものも、従来の比較例のベルトの何れに対しても著しく動力損失が少ない状態で動作する。
【0082】
動力損失は、図９においてハブ荷重に対してプロットされており、各ベルトに関する表４のデータが直線によく沿っていることが明らかである。実施例２の直線が、比較例の直線はるかに下回っている。本発明のベルトを比較例のベルトから別ける破線は、式１によって与えられ得る。
動力損失（ｍＷ）＝ハブ荷重（Ｎ）／６０（ｍＷ／Ｎ）＋１５（ｍＷ）
したがって、本発明のベルトは、不等式によって記述される設計領域：動力損失（ｍＷ）≦ハブ荷重（Ｎ）／６０（ｍＷ／Ｎ）＋１５（ｍＷ）によって特徴付けられ得る。この結果は、公称５／８インチのトップ幅と４５インチの長さのＢセクションＶベルトに対して生成されたものであるが、適切にスケーリングされたテストレイアウトにおいて測定されるのであれば、他のＶベルト断面、長さ、およびサイズに少なくとも近似的に適用されると期待される。「断面」という用語は、当技術分野でよく知られているように、ベルトの断面形状すなわちプロファイルを指す。
動力損失（ｍＷ）＝ハブ荷重（Ｎ）／６０（ｍＷ／Ｎ）＋１５（ｍＷ）
したがって、本発明のベルトは、不等式によって記述される設計領域：動力損失（ｍＷ）≦ハブ荷重（Ｎ）／６０（ｍＷ／Ｎ）＋１５（ｍＷ）によって特徴付けられ得る。この結果は、公称５／８インチのトップ幅と４５インチの長さのＢセクションＶベルトに対して生成されたものであるが、適切にスケーリングされたテストレイアウトにおいて測定されるのであれば、他のＶベルト断面、長さ、およびサイズに少なくとも近似的に適用されると期待される。「断面」という用語は、当技術分野でよく知られているように、ベルトの断面形状すなわちプロファイルを指す。
【0083】
【表4】
【0084】
再び要約すると、本発明のＶベルトは、半分が倒立して利用され、半分が正立して利用されることで、それらが無駄なくスラブから切り取られ製造されるようにセンターコードラインで構成される。本発明のベルトは、コードラインに非常に高い弾性率の接着ゴム層を使用し、コードラインの上下には共に相対的に低い弾性率の材料を使用する。本発明のベルトは、追加の帆布、すなわち布による補強層を備えない。それでも、本発明のベルトは、より高い位置にコードラインを備え、または帆布で補強されたＣＣＬ Ｖベルトである使い古された従来のラップされたＶベルトよりも、耐荷重試験および屈曲試験でより良い性能を発揮する。更に、本発明のＣＣＬ Ｖベルトは、従来のＶベルトよりも動力損失が低い。
【0085】
本発明およびその利点は詳細に説明されてきたが、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、様々な代替、置換、および変更をここで行うことができることを理解されたい。更に、本出願の範囲は、本明細書に記載されている特定のプロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、およびステップの実施形態に限定されることを意図するものではない。当業者は、本発明の開示から、ここで説明された実施形態に対応するのと実質的に同じ機能または実質的に同じ結果をもたらす現在存在し、または後に開発されるプロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、またはステップを、本発明に基づき用いることができることを容易に理解するであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、その範囲内に、そのようなプロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、またはステップを含むことを意図している。本明細書に開示される本発明は、本明細書に具体的に開示されていない要素が存在しない場合にも適切に実施することができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【国際調査報告】