(57)【要約】【課題】ベルト走行時においてブロックとセンターベルトとの間で摩擦が発生したとしてもセンターベルトの摩耗を少なく抑えることができるとともに発熱も少なく、ブロックとセンターベルトとの嵌合の緩みによるガタツキの発生やセンターベルトの切断によるベルトの寿命を防止できるとともに、熱によるブロックやセンターベルトの劣化を緩和した高負荷伝動ベルトを提供する。【解決手段】上下ビーム部とピラー部とで囲まれた前記センターベルトを嵌合装着する嵌合溝を有する複数のブロック２をセンターベルト３の長手方向に沿って所定ピッチで装着してなり、上ビーム部１１下面に設けた凸条部１７がセンターベルト上面の凹条部１５に噛み合うようしてなる高負荷伝動ベルトにおいて、前記凸条部１７および凹条部１５は上ビーム部１１下面のベルト走行方向の中央よりも後側にずれた位置に配置されてなる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センターベルトと、上ビーム部と下ビーム部とそれらを連結するピラー部からなっており、上下ビーム部とピラー部とで囲まれた前記センターベルトを嵌合装着する嵌合溝を有する複数のブロックをセンターベルトの長手方向に沿って所定ピッチで装着してなり、上ビーム部下面に設けた凸条部がセンターベルト上面の凹条部に噛み合うようしてなる高負荷伝動ベルトにおいて、前記凸条部および凹条部は上ビーム部下面のベルト走行方向の中央よりも後側にずれた位置に配置されてなることを特徴とする高負荷伝動ベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センターベルトの長手方向に沿って多数のブロックを固定した高負荷伝動ベルトに係り、詳しくはセンターベルトとブロックとの摩擦によって発生する摩耗を低減し、ブロックとセンターベルトとの嵌合が緩みガタツキが発生する問題や、センターベルトの切断といったベルトの故障を防止した長寿命な高負荷伝動ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルト式無段変速装置に使用するベルトは、プーリのＶ溝幅を変えることによってプーリに巻きかかる有効径を変化させ変速比を調節する様な変速プーリに巻き掛けて使用するものであり、プーリからの側圧が大きくなるのでベルトは大きな側圧に耐えるものでなくてはならない。また、無段変速の用途以外にも通常のゴムベルトでは寿命が短くなりすぎるような高負荷伝動の用途には特別に高負荷に耐えうるようなベルトを用いる必要がある。
【０００３】
そのようなベルトとして使用されるものの中に、センターベルトにブロックを固定してベルト幅方向の強度を高めた高負荷伝動ベルトがあり、具体的な構成としては、心体をゴムなどのエラストマー中に埋設したセンターベルトにボルトやリベットなどの止着材を用いてセンターベルトに使用しているエラストマーよりも比較的硬質のエラストマーからなるブロックを止着固定したものや、特許文献１に示すようにブロックの両側面に溝を有しており、一対のセンターベルトを前記側面に設けた溝に嵌合したようなベルトがある。
【０００４】
このような引張伝動式の高負荷伝動ベルトはベルトの走行中にブロックとセンターベルトとの間で常に摩擦を生じ、応力の集中や発熱によりセンターベルトやブロックが劣化するという問題がある。また、このようなベルトの場合、上記のように無段変速の用途として使われるために、ベルトを巻きかけるプーリの有効径を変化させることによって変速するような仕組みとなっており、ベルトは小プーリ径で用いられることになる。
【０００５】
特に小プーリ径にベルトが巻きかかる際に、センターベルトの内周面側がブロックに挟まれた状態になって応力が集中するとともに大きな摩擦力が発生し、センターベルトを構成するゴムが劣化してクラックが生じたり、ベルト切断の原因となったりしていた。
【０００６】
そこでそのようなセンターベルトにかかる応力の集中を緩和するために特許文献２には、センターベルトの内周面に設けた凸部上端がブロックの凸部下端位置よりも上に位置するように設定して、ベルトがプーリに巻きかかって屈曲した際にセンターベルトの凸部がブロックによって挟まれることがないようにしたベルトが提案されている。
【０００７】
また、特許文献３にはブロックとセンターベルトの嵌合する部分においてセンターベルト内周面に形成する凹部の曲率半径よりブロックの形成する凸部の曲率半径を小さく設定することによって両者の間に隙間を設けるようにしたベルトが開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−３４３４２号公報
【特許文献２】特開昭６２−１５１６４６号公報
【特許文献３】特開平９−２５９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記特許文献２や特許文献３のような構成を採ることによって、ベルトの屈曲によってブロックとセンターベルトとの間で摩擦が発生するとともに内周面に応力が集中して、センターベルトに亀裂を生じることや、発熱を来たしてゴムなどの材料が劣化するといった問題が発生することは緩和することができる。
【００１０】
しかし、基本的にブロックによって拘束されたセンターベルトが屈曲する、特に小プーリ径にて屈曲することによってより強くブロックとセンターベルトとの間の摩擦が発生して発熱すること、また内周面が大きく圧縮されてどうしても内部発熱が発生し、センターベルトの摩耗につながるといった問題が解消されない。
【００１１】
また、センターベルトの摩耗は前記のような、圧縮される問題だけでなく、ブロックがセンターベルトに対して揺動して擦れ合うことで摩耗するという問題がある。
【００１２】
ベルトが走行してプーリに巻きかかった部分では、センターベルト上面が伸ばされた状態になっており、ブロックの上ビームとセンターベルトとの嵌合にどうしても緩みを生じてしまう。前述のブロックの揺動は、ブロックとセンターベルトとの間の嵌合の緩みによって更に動きが大きくなり、それだけセンターベルトの摩耗も大きくなると考えられる。
【００１３】
そこで本発明ではベルト走行時においてブロックとセンターベルトとの間で摩擦が発生したとしてもセンターベルトの摩耗を少なく抑えることができるとともに発熱も少なく、ブロックとセンターベルトとの嵌合の緩みによるガタツキの発生やセンターベルトの切断によるベルトの寿命を防止できるとともに、熱によるブロックやセンターベルトの劣化を緩和した高負荷伝動ベルトの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記のような課題を解決するために本発明の請求項１は、センターベルトと、上ビームと下ビームとそれらの中央部同士を連結するセンターピラーからなっており、上下ビームとセンターピラーとで囲まれた前記センターベルトを嵌合装着する嵌合溝を有する複数のブロックをセンターベルトの長手方向に沿って所定ピッチで装着してなり、上ビーム下面に設けた凸条部がセンターベルト上面の凹条部に噛み合うようしてなる高負荷伝動ベルトにおいて、前記凸条部および凹条部は上ビーム下面のベルト走行方向の中央よりも後側にずれた位置に配置されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１では、ブロックの凸条部とセンターベルトの凹条部の位置を上ビーム下面のベルト走行方向の中央よりも後側にずれた位置としており、ベルトが駆動プーリに巻きかかろうとするときに、凸条部とベルトがプーリに巻きかかって屈曲した際に凹条部は開くものの、その開き量は少なくなり、ブロックとの嵌合における緩みも少なくなって、ブロックの揺動幅が小さくなるのでセンターベルトの摩耗も低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明に係る高負荷伝動ベルト１の一例を示す斜視概略図であり、図２はその側断面図である。本発明の高負荷伝動ベルト１は、エラストマー４内にロープ状の心体５をスパイラル状に埋設してなる同じ幅の二本のセンターベルト３と、このセンターベルト３に所定ピッチで取り付けられた複数のブロック２とから構成されている。ブロックの側面６、７に嵌合溝８、９を有しており、該嵌合溝にセンターベルト３が装着されている。このブロック２の両側面６、７は、プーリのＶ溝と接触する傾斜面となっており、駆動されたプーリから動力を受け取って、係止固定されているセンターベルト３を引張り、駆動側プーリの動力を従動側プーリに伝達する。また、センターベルト３の表面にはカバー帆布１０がセンターベルトと一体的に積層配置されている。
【００１７】
ブロック２は、図１に示すように、上ビーム部１１および下ビーム部１２と、上下ビーム部１１、１２の中央部同士を連結したセンターピラー１３からなっており、ブロック２の両側面には前述のようにセンターベルト３の嵌合溝８、９が形成されており、嵌合溝８、９内の溝上面および溝下面にはセンターベルト３の上面に設けた凹条部１５と下面に設けた凹条部１６に係合する凸条部１７、１８が設けられている。
【００１８】
図３は、別のベルトの例であり、ビーム部２１の両端から上方に向かって一対のサイドピラー２２、２３が延びており、このサイドピラー２２、２３の上端からそれぞれブロック２の中心に向かって延びるロック部２４、２５が対向するように設けられている。そして、これらビーム部２１、サイドピラー２２、２３及びロック部２４、２５によってセンターベルト３が嵌合する嵌合溝２０が形成されている。この嵌合溝２０に、センターベルト３が、ロック部２４、２５間の開口部より挿入され装着される。また、ロック部２４、２５の嵌合溝２０側には、凸部２７がそれぞれ設けられており、この凸部２７が、センターベルト３に所定ピッチで設けられている凹条部２６に嵌合する。これによって、センターベルト３は、装着後はブロック２から抜けにくい状態となる。そして、センターベルト３の表面にはカバー帆布１０がセンターベルトと一体的に積層配置されている。
【００１９】
本発明の高負荷伝動ベルト１では、図２に示しているように、ブロック２の嵌合溝８内の上ビーム部１１側である溝上面に設けた凸条部１７は、上ビーム部１１のベルト進行方向の厚みの中央よりも後側にずれた位置に配置されており、その凸条部１７と係合するセンターベルトの上面に設けた凹条部１５も、前記凸条部１７の位置に合わせて後にずれて配置されている。
【００２０】
本発明の対象となるセンターベルトに多数のブロックを装着した高負荷伝動ベルトの場合、プーリに巻きかかった際にセンターベルトの上面側が伸ばされて、センターベルトの凹条部の間隔が開き、ブロック２の凸条部との係合に緩みが生じてしまう。センターベルト上面の凹条部の間隔が開く状況を細かく見ると、ベルトがプーリ間にて直線状態で走行しているときには凹条部の間隔は開いておらず、ブロックの凸条部との係合にも緩みはない。それがプーリに入って屈曲が始まったところから凹条部の間隔は開き始める。また、ブロックのプーリに進入してからの動きであるが、駆動プーリの場合、ブロックはプーリによってベルト進行方向に引っ張られ、ブロックにセンターベルトが引っ張られることになる。そのときにセンターベルト上面の凹条部の間隔が開きブロックの凸条部との間に緩みが生じると、ブロックの上ビームがセンターベルトに対して前方に動く。他方、センターベルト下面では屈曲によって圧縮される側なので係合が緩むことはなく、下ビーム部とセンターベルトとの間で動きが生じることはない。そこで、センターベルトに対してブロックが下ビーム部を中心として揺動することになる。ブロックがプーリに進入した直後に、ブロックがプーリによって前方向に引っ張られ、センターベルト上面の凹条部が開いて瞬間的に揺動が起きると考えられる。
【００２１】
ところが、図４に示すように、プーリに進入しようとしているブロック２ｄに注目すると、まず、そのブロックの最も進行方向の前側のみ（図中の網掛け部分）が駆動プーリに侵入したときに、ブロックはプーリに挟まれた状態で動力を伝達され、プーリによってブロックが前方向に引っ張られる。しかし、ブロックの中央から後側はまだプーリに進入しておらず、プーリ間の直線状態にあるので、センターベルトも屈曲していない。本発明ではブロックの上ビーム部の凸条部とセンターベルト上面の凹条部は上ビーム部の中央よりも後よりに配置されており、凹条部はまだ開いていない状態なので、ブロックがプーリによって前方向に引っ張られてもそれによる揺動の発生を抑えることができる。
【００２２】
ブロック２は、基本的に樹脂組成物からなるブロックであり、樹脂組成物のみからなるブロック２と樹脂組成物中に金属等からなりブロックと同じ略エ字形状を有するインサート材の表面に樹脂材を被覆したものでもよい。
【００２３】
インサート材を有するブロックの場合のインサート材は、ブロック２の耐側圧性や曲げ剛性を持たせる部分となるものであり、素材としてはアルミ合金、セラミックス、セラミックスとアルミニウムとの複合材料、炭素繊維強化樹脂や鉄などの素材が挙げられる。
【００２４】
耐側圧性や曲げ剛性を持たせるという面では金属材料が好ましく、金属材料の中ではアルミ合金の弾性率が７０００ｋｇｆ／ｍｍ２で比重が２．８であるのに対し、鉄は弾性率が２２０００ｋｇｆ／ｍｍ２で比重が７．８であり、強度的には鉄を用いるほうが高いといえるが、高速で回転するベルトにとって、ベルト重量は寿命に大きく影響を与えるため軽量化の面で有利なアルミ合金を用いることが好ましい。ただし、耐側圧性や曲げ剛性を持たせるという面では金属材料が優れており、インサート材の所定箇所に樹脂材を被覆したブロック２を用いることが好ましい。
【００２５】
樹脂材を所定の箇所に配置する場合、ブロック２の大きさよりもひと回り小さい金属材料からなるインサート材を用いてそのほぼ全面を樹脂材で被覆したものを用いると、部分的に樹脂材を被覆配置したものに比べて、樹脂材の剥離などの問題が発生しにくいので好ましい形態ということができる。ただし、全面といっても製造工程の上で樹脂材を被覆する際にインサート材を固定する部材が接触しているところは、インサート材が露出する箇所が発生することになるが、少なくともブロックのプーリと接触する箇所やブロック同士が接触する箇所について樹脂で覆われていれば問題はない。
【００２６】
もちろん前述もしたようにブロック２としては前記のようなインサート材を有さない樹脂材のみからなっているものも使用できる。このようなインサート材を埋設していないブロック２を用いた場合、インサート材を埋設したブロックを用いたベルトよりも、軽量化が可能なので高回転で使用してもベルトに発生する遠心力が小さいという優位点があるが、自動二輪などの比較的軽負荷で高回転の用途に向いている。
【００２７】
樹脂材としては、比較的摩擦係数の大きく耐摩耗性に優れ、センターベルト３を構成するエラストマー４と比べると剛性の高い、具体的には硬度９０°ＪＩＳ  Ａ以上の硬質ゴム、硬質ポリウレタン樹脂、液晶樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、メタアクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂等のゴムや合成樹脂が用いられる。
【００２８】
これらの中でもブロックを効率よく製造するために射出成形法にて製造するには、ポリアミド樹脂のような熱可塑性樹脂を用いることになる。また低摩擦係数で耐摩耗性に優れ、剛性があるとともに曲げに対しても弾力性を有しており、簡単に破損してしまうことのない樹脂がよいということからすると、ポリアミド樹脂の中でも４，６−ナイロンが好ましいといえる。
【００２９】
また、これらの樹脂中に、綿糸、ポリアミド繊維やアラミド繊維等の化学繊維、ガラス繊維、金属繊維、カーボン繊維等からなる織布、フィラー、ウィスカ、シリカ、炭酸カルシウムなどの無機材料等を混入した強化樹脂からなる。
【００３０】
本発明では前述のようにブロックを形成する樹脂材中に繊維状の補強材やウィスカ状の補強材を配合することは可能であり、繊維状の補強材は１５〜４０重量％の範囲で配合する。１５重量％未満であると補強効果が少なくブロックの耐摩耗性が十分でないなどの問題があり、４０重量％を超えると樹脂への配合が困難になったり射出成形が困難になったりするなどの問題があるので好ましくない。
【００３１】
合成樹脂に配合する繊維状補強材としては、アラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維などを挙げることができる。その中でも前記のブロックを構成する樹脂で好ましい例である４，６−ナイロンと炭素繊維を組み合わせて用いることによって炭素繊維が４，６−ナイロンの吸水性の欠点を改善し、剛性を大幅に向上させることができて、且つ４，６−ナイロンの有する耐摩耗性、耐衝撃性、耐疲労性を生かすことができるものである。前記繊維状補強材として上記の有機繊維のほかにも酸化亜鉛ウィスカ、チタン酸カリウムウィスカ、ホウ酸アルミニウムウィスカなどの無機繊維を配合してもよい。
【００３２】
また、他にも二硫化モリブデン、グラファイト、フッ素系樹脂から選ばれてなる少なくとも一つを混入することによってもブロック２の潤滑性を向上させることができる。フッ素系樹脂としては、ポリ４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化エチレンプロピレンエーテル（ＰＦＰＥ）、４フッ化エチレン６フッ化プロピレン共重合体（ＰＦＥＰ）、ポリフッ化アルコキシエチレン（ＰＦＡ）等が挙げられる。
【００３３】
センターベルト３のエラストマー４として使用されるものは、クロロプレンゴム、天然ゴム、ニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、水素化ニトリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレンなどの単一材またはこれらを適宜ブレンドしたゴムあるいはポリウレタンゴム等が挙げられる。そして、心体５としてはポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、スチールワイヤ等から選ばれたロープが用いられる。また、心体５はロープをスパイラル状に埋設したもの以外にも、上記の繊維の織布、編布や金属薄板等を使用することもできる。
【００３４】
なお、本実施形態では、２本のセンターベルト３、３を用いて、ブロック２の嵌合溝２０に装着した場合について説明しているが、別に１本のセンターベルトを使用したものであっても構わない。
【００３５】
センターベルト３は上下両面にカバー帆布１４が配置されており、ベルト走行時に発生するセンターベルトとブロックとの摩擦からセンターベルトを保護するようになっている。このような構成を採ることによって、ブロック２との間の摩擦によるセンターベルト３の摩耗が防止される。特にブロック２に酸化亜鉛ウィスカなどのウィスカ状補強材を配合している場合は、センターベルトと摩擦する中でウィスカのためにセンターベルト側の摩耗が非常に大きくなりやすいが、カバー帆布１４によって摩耗を防止することができる。また、カバー帆布１４の素材としてアラミド繊維を用いることによって更に摩耗防止の効果を高めることができ、ベルトの切断による故障を低減することができる。
【００３６】
カバー帆布１４として用いられるのは、平織物、綾織物、朱子織物などを挙げることができ、全てがアラミド繊維である必要はなく例えばベルト長手方向の緯糸にアラミド繊維を用いる形態が挙げられる。アラミド繊維としてはパラ系アラミド繊維でもメタ系アラミド繊維でもいずれでもよいが、０．３〜１．２デニールの原糸を収束したマルチフィラメント糸を用いることが好ましい。また、アラミド繊維以外にポリアミド繊維やウレタン弾性糸を混撚りした糸も用いることができるが、アラミド繊維の占める割合が緯糸の全重量の２０〜８０％であることが好ましい。原糸の太さが０．３デニール未満であるとベルト長手方向のカバー帆布１４の引張強さが低下し、耐摩耗性にも劣ることになるので好ましくない。逆に１．２デニールを超えるような太さであると製織後にカバー帆布１０としての剛性が高くなりすぎて経糸と緯糸とのバランスが取れなくなったり帆布にしわを発生させたりする原因となるので好ましくない。
【００３７】
パラ系アラミド繊維としては、例えば商品名をケブラー、テクノーラ、トワロンを挙げることができ、メタ系アラミド繊維としては、商品名でノーメックス、コーネックスを挙げることができる。
【００３８】
また、ベルト幅方向の経糸についても緯糸と同様にパラ系アラミド繊維やメタ系アラミド繊維などのアラミド繊維からなるフィラメント糸としてもよく、その他６ナイロン、６，６−ナイロン、１２ナイロン等のポリアミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維などのフィラメント糸を用いることができる。
【００３９】
このような構成のカバー帆布１４をセンターベルトの表面に積層接着するために接着処理がなされる。接着処理としては例えばＲＦＬ液、イソシアネート溶液あるいはエポキシ溶液による処理が挙げられる。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、ここで使用するラテックスとしてはスチレン・ブタジエン・ピリジン三元共重合体、水素化ニトリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、エピクロルヒドリンなどのラテックスである。また、ゴムを溶剤に溶かしてゴム糊状にしたものをカバー帆布１４の表面に付着させる糊引き処理、ソーキング処理、コーチング処理も接着処理として挙げることができる。
【００４０】
これらの接着処理においてＲＦＬ液、イソシアネート溶液、エポキシ溶液、ゴム糊などの接着処理剤に摩擦係数低減材を配合することによって、ブロックとセンターベルトのカバー帆布との間の摩擦係数を下げることができ、酸化亜鉛などのウィスカを含んだブロックとセンターベルトとの摩擦による摩耗を防止することができる。摩擦係数低減材としては、具体的にはポリテトラフルオロエチレン、ポリトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体などのフッ素樹脂、セラミックパウダー、ガラスビーズ、超高分子量ポリエチレン、グラファイト、二硫化モリブデン、フェノール樹脂、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維等をあげることができ、これらのうちの少なくとも１種、好ましくはセラミックパウダー、ガラスビーズ、超高分子量ポリエチレン、グラファイト、二硫化モリブデン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、フェノール樹脂のなかの少なくとも１種、更に好ましくはポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂を用いることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
自動車や自動二輪車、農業機械の無段変速装置など、プーリの有効径が変化し大きなトルクを伝達するようなベルトの製造に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の高負荷伝動ベルトの要部斜視図である。
【図２】本発明の高負荷伝動ベルトの側面図である。
【図３】本発明の別の例を示す高負荷伝動ベルトの斜視図である。
【図４】本発明に用いられるブロック正面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    高負荷伝動ベルト
２    ブロック
３    センターベルト
４    エラストマー
５    心線
６    側面
７    側面
８    嵌合溝
９    嵌合溝
１０  カバー帆布
１１  上ビーム部
１２  下ビーム部
１３  センターピラー
１５  凹条部
１６  凹条部
１７  凸条部
１８  凸条部
【図１】
2010151208.tif 000003
【図２】
2010151208.tif 000004
【図３】
2010151208.tif 000005
【図４】
2010151208.tif 000006