(57)【要約】【課題】ベルトと変速プーリの間の摩擦係数を低減して、ベルトの摩耗を抑制しつつ、摩擦係数を安定化させるとともに、ベルト走行時の騒音を抑制することのできるベルト式変速装置を提案する。【解決手段】ベルト式変速装置１は、それぞれ外周部に溝幅が可変のＶ溝４ｃ、５ｃが形成された駆動側変速プーリ４及び従動側変速プーリ５と、Ｖ溝４ｃ、５ｃの両面で挟持された状態で両変速プーリ４、５に巻き掛けられるベルト１０とから構成される。ベルト１０は、センターベルト３０とこのセンターベルト３０の長手方向に沿って設けられる複数のブロック２０とを有し、ブロック２０は、熱可塑性樹脂に少なくとも繊維補強材が配合された樹脂組成物で形成されている。Ｖ溝表面４ｄ、５ｄには、ポリアミドイミド樹脂と、グラファイト、ポリ四フッ化エチレン、及び二硫化モリブデンのうちの少なくとも１つの固体潤滑材とを含む樹脂層６ｂ、７ｂが設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ外周部に溝幅が可変のＶ溝が形成された、駆動側変速プーリと従動側変速プーリとを含む複数の変速プーリと、
センターベルトとこのセンターベルトの長手方向に沿って設けられる複数のブロックとを有し、前記ブロックが前記変速プーリのＶ溝の両面で挟持された状態で、前記複数の変速プーリに巻き掛けられるベルトとから構成されるベルト式変速装置であって、
前記ブロックが、熱可塑性樹脂に少なくとも繊維補強材が配合された樹脂組成物で形成されており、
前記複数の変速プーリのうち少なくとも１つの変速プーリの、前記Ｖ溝の表面に、ポリアミドイミド樹脂と、グラファイト、ポリ四フッ化エチレン、及び二硫化モリブデンのうちの少なくとも１つの固体潤滑材とを含む樹脂層が設けられていることを特徴とするベルト式変速装置。
【請求項２】
前記樹脂層が、前記変速プーリの前記Ｖ溝の表面のうち、前記Ｖ溝の溝幅が最小のときに前記ベルトが接触する領域を含む外周側領域にのみ設けられていることを特徴とする請求項１に記載のベルト式変速装置。
【請求項３】
前記樹脂層が、前記駆動側変速プーリ及び前記従動側変速プーリのうち、前記従動側変速プーリの前記Ｖ溝の表面にのみ設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のベルト式変速装置。
【請求項４】
前記樹脂層を設けていない前記変速プーリの前記Ｖ溝の表面、又は、前記樹脂層を設けた前記変速プーリの前記Ｖ溝の表面の前記樹脂層以外の領域のうち、少なくとも一方の領域に、パウダー状の滑り抑制材が付着していることを特徴とする請求項２又は３に記載のベルト式変速装置。
【請求項５】
前記滑り抑制材が、前記変速プーリの前記Ｖ溝の表面のうち、前記Ｖ溝の溝幅が最大のときに前記ベルトが接触する領域を含む内周側領域にのみ設けられていることを特徴とする請求項４に記載のベルト式変速装置。
【請求項６】
前記滑り抑制材が、カーボンブラック、タルク、炭酸カルシウム、クレー、及びシリカのうちの少なくとも１つからなることを特徴とする請求項４又は５に記載のベルト式変速装置。
【請求項７】
前記樹脂層の厚さが、１〜１００μｍであることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のベルト式変速装置。
【請求項８】
前記固体潤滑材が、１００重量部のポリアミドイミド樹脂に対して、３０〜８０重量部の割合で配合されていることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のベルト式変速装置。
【請求項９】
前記樹脂組成物を構成する前記熱可塑性樹脂が、ポリアミド４６、ポリアミド６Ｔ、ポリアミド９Ｔ、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアセタール、ポリイミド、ポリアミドイミド、及びフッ素樹脂のうちの少なくとも１つからなることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載のベルト式変速装置。
【請求項１０】
前記繊維補強材が、カーボン繊維であることを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載のベルト式変速装置。
【請求項１１】
前記樹脂組成物が、摩擦低減材を含有することを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載のベルト式変速装置。
【請求項１２】
前記摩擦低減材が、モース硬度が４以下の無機物、又はフッ素樹脂であることを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載のベルト式変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外周部にＶ溝が形成された変速プーリと、この変速プーリのＶ溝の両面に挟持されるブロックを有するベルトとを含むベルト式変速装置であって、ブロックが、繊維補強材が配合された樹脂組成物で形成されたベルト式変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、外周部に溝幅が可変のＶ溝が形成された駆動側変速プーリ及び従動側変速プーリと、変速プーリのＶ溝の両面に挟持された状態で両変速プーリに巻き掛けられるベルトとを有するベルト式変速装置が知られている。このベルトは、センターベルトと、このセンターベルトの長手方向に沿って設けられる複数のブロックとを有しており、ブロックの両側面は、Ｖ溝表面に接触している。ベルトを介して駆動側変速プーリの回転を確実に従動側変速プーリに伝達するために、変速プーリのＶ溝表面とブロックとの間には、ある程度の大きさの摩擦を生じさている。
【０００３】
このようなベルト式変速装置では、ベルトのブロックは、変速プーリから受ける大きな側圧に耐えられる剛性を有することが求められる。この要求を満たすブロックとして、ポリアミド等の熱可塑性樹脂に、カーボン繊維などの繊維補強材を配合した樹脂組成物で形成されたブロックが提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１―３１１４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ベルト式変速装置のベルト走行時の騒音には、ベルトのブロックが変速プーリに接触する際に生じる衝突音と、ベルトのブロックが変速プーリから抜け出す際に生じる摩擦音がある。ベルトが変速プーリから抜け出すときに生じる摩擦音は、ベルトがＶ溝表面に強く押し付けられた状態から、引っ張られて離れる際に、ベルトとＶ溝表面と擦れることにより生じていると考えられる。
上述した特許文献１のように、繊維補強材が配合された樹脂組成物からなるブロックを用いた場合、ブロックの硬度が高くなるため、ブロックが変速プーリに接触した際に生じる衝突音と、ブロックが変速プーリから抜け出す際に生じる摩擦音の両方が大きくなるという問題が生じる。
【０００６】
また、ブロックの硬度が高くなることによって、ブロックの耐摩耗性が向上するものの、十分に満足できるものではなく、長期にわたってベルトを走行させると、ブロックが摩耗し、その結果、ブロックとＶ溝表面の間の摩擦係数が不安定になり、変速比を確実に制御できなくなる等の問題が生じる。
【０００７】
本発明の目的は、ベルトと変速プーリの間の摩擦係数を低減して、ベルトの摩耗を抑制しつつ、摩擦係数を安定化させるとともに、ベルト走行時の騒音を抑制することのできるベルト式変速装置を提案することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
請求項１のベルト式変速装置は、それぞれ外周部に溝幅が可変のＶ溝が形成された、駆動側変速プーリと従動側変速プーリとを含む複数の変速プーリと、センターベルトとこのセンターベルトの長手方向に沿って設けられる複数のブロックとを有し、前記ブロックが前記変速プーリのＶ溝の両面に挟持された状態で、前記複数の変速プーリに巻き掛けられるベルトとから構成されるベルト式変速装置であって、前記ブロックが、熱可塑性樹脂に少なくとも繊維補強材が配合された樹脂組成物で形成されており、前記複数の変速プーリのうち少なくとも１つの変速プーリの、前記Ｖ溝の表面に、ポリアミドイミド樹脂と、グラファイト、ポリ四フッ化エチレン、及び二硫化モリブデンのうちの少なくとも１つの固体潤滑材とを含む樹脂層が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
駆動側変速プーリの回転軸の回転は、ベルトを介して、従動側変速プーリの回転軸に伝達される。変速プーリのＶ溝の溝幅を変化させて、変速プーリのベルト巻き掛け径を変化させることにより、駆動側変速プーリの回転軸と従動側変則プーリの回転軸との回転速度比（変速比）を変化させることができる。
【００１０】
このベルト式変速装置では、変速プーリのベルトが当接するＶ溝表面に、固体潤滑材を含有する樹脂層が設けられているため、ベルトとＶ溝表面との間の摩擦係数を低減することができる。そのため、ブロックが変速プーリに接触する際に生じる衝突音と、ブロックが変速プーリから抜け出す際に生じる摩擦音の発生を抑制することができる。さらに、生じた騒音を樹脂層によって緩和することができる。
また、樹脂層によって、ベルトとＶ溝表面との間の摩擦係数が低減するため、ベルトの摩耗が抑制されるとともに、ベルトとＶ溝表面との間の摩擦係数が安定化する。
【００１１】
請求項２のベルト式変速装置は、請求項１において、前記樹脂層が、前記変速プーリの前記Ｖ溝の表面のうち、前記Ｖ溝の溝幅が最小のときに前記ベルトが当接する領域を含む外周側領域にのみ設けられていることを特徴とする。
【００１２】
Ｖ溝の外側側領域にベルトが接触する場合（Ｖ溝幅が小さい場合）には、Ｖ溝の内周側領域にベルトが接触する場合（Ｖ溝幅が大きい場合）に比べて、変速プーリのベルト巻き掛け径が大きくなり、ベルトと変速プーリとの接触面積が大きくなるため、ベルト走行時の騒音がより大きくなる。
また、Ｖ溝表面の全域に樹脂層を設けた場合、Ｖ溝の内周側領域にベルトが接触する際、ベルトとＶ溝表面との接触面積が小さいため、ベルトがスリップして動力伝達性能が低下したり、燃費が悪くなる虞がある。
本発明では、変速プーリのＶ溝表面のうち、Ｖ溝の溝幅が最小のときにベルトが当接する領域を含む外周側領域にのみ、樹脂層が設けられているため、高い動力伝達性能の維持しつつ、Ｖ溝幅が小さいときのベルト走行時の大きい騒音を確実に抑制することができる。
【００１３】
請求項３のベルト式変速装置は、請求項１又は２において、前記樹脂層が、前記駆動側変速プーリ及び前記従動側変速プーリのうち、前記従動側変速プーリの前記Ｖ溝の表面にのみ設けられていることを特徴とする。
【００１４】
ベルト走行時の騒音は、主にベルトの張り側で生じる。つまり、ブロックが変速プーリに接触する際に生じる衝突音は、主に、駆動側変速プーリで発生し、ブロックが変速プーリから抜け出す際に生じる摩擦音は、主に、従動側変速プーリで発生している。従動側変速プーリで生じる摩擦音は、駆動側変速プーリで生じる衝突音よりも大きい。
また、駆動側変速プーリは、ベルトを走行させるためのものであるため、駆動側変速プーリとベルトとの間には、ある程度高い摩擦抵抗が生じていることが必要となる。
本発明では、従動側変速プーリにのみ樹脂層が設けられているため、駆動側変速プーリの高い動力伝達性能を維持しつつ、従動側変速プーリで発生する大きな騒音を抑制することができる。
【００１５】
請求項４のベルト式変速装置は、請求項２又は３において、前記樹脂層を設けていない前記変速プーリの前記Ｖ溝の表面、又は、前記樹脂層を設けた前記変速プーリの前記Ｖ溝の表面の前記樹脂層以外の領域のうち、少なくとも一方の領域に、パウダー状の滑り抑制材が付着していることを特徴とする。
【００１６】
この構成によると、Ｖ溝の表面に付着する滑り抑制材によって、ベルトの走行初期におけるスリップを防止すると同時に、異音の発生を防止することができる。
【００１７】
請求項５のベルト式変速装置は、請求項４において、前記滑り抑制材が、前記変速プーリの前記Ｖ溝の表面のうち、前記Ｖ溝の溝幅が最大のときに前記ベルトが接触する領域を含む内周側領域にのみ設けられていることを特徴とする。
【００１８】
この構成によると、Ｖ溝の表面の内周側領域に付着する滑り抑制材によって、Ｖ溝幅が大きいときのベルトのスリップを防止することができる。
【００１９】
請求項６のベルト式変速装置は、請求項４又は５において、前記滑り抑制材が、カーボンブラック、タルク、炭酸カルシウム、クレー、及びシリカのうちの少なくとも１つからなることを特徴とする。
【００２０】
請求項７のベルト式変速装置は、請求項１〜６の何れかにおいて、前記樹脂層の厚さが、１〜１００μｍであることを特徴とする。
【００２１】
樹脂層の厚さが１μｍ未満であると、ベルトとの摩擦により樹脂層が剥離しやすくなり、樹脂層の厚さが１００μｍを超えると、厚さにばらつきが生じやすくなる。従って、樹脂層の厚さを１〜１００μｍにすることにより、剥離が生じにくく、均一な厚みの樹脂層を得ることができる。
【００２２】
請求項８のベルト式変速装置は、請求項１〜７の何れかにおいて、前記固体潤滑材が、１００重量部のポリアミドイミド樹脂に対して、３０〜８０重量部の割合で配合されていることを特徴とする。
【００２３】
固体潤滑材の配合量が３０重量部未満であると、樹脂層によるＶ溝表面の摩擦係数を低減させる効果が得られず、ベルトが摩耗するため、ベルトとＶ溝表面の間の摩擦係数がより不安定となる。その上、ベルトとの摩擦により樹脂層が摩耗するため、ベルトとＶ溝表面との間の摩擦係数がより不安定となる。一方、固体潤滑材の配合量が８０重量部を超えると、ポリアミドイミド樹脂の割合が少なくなって、樹脂層の密着力が低下して剥離しやすくなる。そのため、ベルトとＶ溝表面との間の摩擦係数が不安定となる。従って、固体潤滑材の配合量を上記範囲とすることにより、樹脂層の剥離が生じにくく、且つ、ベルトとＶ溝表面との間の摩擦係数を安定化させることができる。
【００２４】
請求項９のベルト式変速装置は、請求項１〜８の何れかにおいて、前記樹脂組成物を構成する前記熱可塑性樹脂が、ポリアミド４６、ポリアミド６Ｔ、ポリアミド９Ｔ、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアセタール、ポリイミド、ポリアミドイミド、及びフッ素樹脂のうちの少なくとも１つからなることを特徴とする。
【００２５】
これらの熱可塑性樹脂を用いることにより、耐熱性、耐摩耗性に優れたブロックを得ることができる。
【００２６】
請求項１０のベルト式変速装置は、請求項１〜９の何れかにおいて、前記繊維補強材が、カーボン繊維であることを特徴とする。
【００２７】
カーボン繊維を繊維補強材として用いることにより、硬度の高い、より耐摩耗性に優れたブロックを得ることができる。
【００２８】
請求項１１のベルト式変速装置は、請求項１〜１０の何れかにおいて、前記樹脂組成物が、摩擦低減材を含有することを特徴とする。
【００２９】
ブロックを構成する樹脂組成物に、摩擦低減材を含有させることにより、ブロックとＶ溝表面との間の摩擦係数をより低減させて、ブロックの摩耗をより抑制することができる。
【００３０】
請求項１２のベルト式変速装置は、請求項１〜１１の何れかにおいて、前記摩擦低減材が、モース硬度が４以下の無機物、又はフッ素樹脂であることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態に係るベルト式変速装置の増速時の状態を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ―Ａ線断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施形態に係るベルト式変速装置の減速時の状態を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ―Ｂ線断面図である。
【図３】ベルト式変速装置に用いられるベルトの部分斜視図である。
【図４】ベルト式変速装置に用いられるベルトの断面図である。
【図５】ベルト式変速装置に用いられるベルトの部分側面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係るベルト式変速装置の断面図である。
【図７】騒音レベル測定試験で用いたベルト走行試験機の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態のベルト式変速装置１は、入力軸２に取り付けられた駆動側変速プーリ４と、出力軸３に取り付けられた従動側変速プーリ５と、両変速プーリ４、５に巻き掛けられたベルト１０とから構成されている。このベルト式変速装置１では、入力軸２の回転が、駆動側変速プーリ４とベルト１０と従動側変速プーリ５とを介して、出力軸３に伝達されるようになっている。
【００３３】
詳細については後述するが、図３に示すように、ベルト１０は、平行に並んで配置される２つのセンターベルト３０と、これら２つのセンターベルト３０に、ベルト長手方向に沿って固定された複数のブロック２０とから構成されている。また、図４に示すように、ブロック２０の両側面２０ａ、２０ｂがなす角度は、駆動側変速プーリ４及び従動側変速プーリ５の後述するＶ溝４ｃ、５ｃの角度と同じになっている。
【００３４】
図１及び図２に示すように、駆動側変速プーリ４は、入力軸２に固定された固定プーリ片４ａと、入力軸２に回転一体で且つ軸方向に摺動可能に取り付けられた可動プーリ片４ｂとを有する。入力軸２は、図示しないエンジン等の駆動装置に連結されている。
【００３５】
固定プーリ片４ａ及び可動プーリ片４ｂは、互いに対向する面が円錐状に形成されており、固定プーリ片４ａと可動プーリ片４ｂとの間には、Ｖ字状のＶ溝４ｃが形成されている。このＶ溝４ｃの両面４ｄ、４ｄによりベルト１０のブロック２０が挟持される。可動プーリ片４ｂは、図示しない溝幅調整装置によって入力軸２の軸方向に移動可能となっている。つまり、駆動側変速プーリ４の外周部には、溝幅が可変のＶ溝４ｃが形成されている。可動プーリ片４ｂを移動させることにより、Ｖ溝４ｃの溝幅を変化させて、駆動側変速プーリ４のベルト巻き掛け径ｒ１を変化させることができる。
【００３６】
固定プーリ片４ａ及び可動プーリ片４ｂは、主に金属材料からなる基材６ａ（図４参照）と、で構成されており、Ｖ溝４ｃの表面４ｄには、樹脂層６ｂが設けられている。また、Ｖ溝表面４ｄのうち、樹脂層６ｂ以外の領域には、パウダー状の滑り抑制材６ｃが付着している。樹脂層６ｂは、Ｖ溝表面４ｄのうち、Ｖ溝４ｃの溝幅が最小のときにベルト１０が接触する領域を含んだ外周側領域に設けられている。なお、滑り抑制材６ｃは設けなくもよい。
【００３７】
樹脂層６ｂは、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂に、固体潤滑材が配合されたものである。ポリアミドイミド樹脂を用いることにより、耐摩耗性や耐熱性に優れ、強度や伸びの高い樹脂層６ｂとすることができる。
【００３８】
固体潤滑材は、例えば、グラファイト、ポリ４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、及び二硫化モリブデンを単体または組み合わせたものが用いられる。固体潤滑材の配合量は、ＰＡＩ樹脂１００重量部に対して、３０〜８０重量部が好ましい。その理由については後述する。
【００３９】
樹脂層６ｂの厚さは、例えば１〜１００μｍであることが好ましい。樹脂層６ｂの厚さが１μｍ未満であると、ブロック２０との摩擦により樹脂層６ｂが剥離しやすく、樹脂層６ｂの厚さが１００μｍを超えると、厚さにばらつきが生じやすくなるので好ましくない。従って、樹脂層６ｂの厚さを１〜１００μｍにすることにより、剥離が生じにくく、均一な厚みの樹脂層６ｂとすることができる。
【００４０】
なお、樹脂層６ｂは、液状の樹脂組成物を塗布して硬化させることによって形成されていてもよく、フィルム状の樹脂組成物を接着剤等によって貼り付けることによって形成されていてもよい。
【００４１】
パウダー状の滑り抑制材６ｃとしては、カーボンブラック、タルク、炭酸カルシウム、クレー、シリカのうちの少なくとも１つが用いられ、特にカーボンブラックを用いることが好ましい。カーボンブラックの１種であるグラファイト粉末を用いる場合、グラファイト粉末としては、粒径が５〜１５０μｍのものを用いることが好ましい。
【００４２】
また、滑り抑制材６ｃをＶ溝表面４ｄに付着させる方法としては、例えば、滑り抑制材６ｃの材料となる粉末とバインダと希釈剤とを混合した液状物質を塗布する方法を採ることができる。バインダは、滑り抑制材６ｃをＶ溝表面４ｄに固着させるためのものであって、樹脂が用いられる。樹脂としては、上記液状物質の乾燥時間等を考慮すると、アクリル系樹脂又はオレフィン系樹脂が適している。
また、希釈剤は、上記液状物質の粘度を適正に保つことで、滑り抑制材６ｃの密度と厚みを調整しやすくすると共に、塗布する際の作業性を向上させるためのものである。希釈剤としては、例えば酢酸ブチル等のエステル系溶剤や、メチルエチルケトン等のケトン系溶剤や、ヘキサン等の石油系溶剤や、メチルアルコール等のアルコール系溶剤を用いることができる。また、上記液状物質中の滑り抑制材６ｃ、バインダ及び希釈剤の配合割合は、滑り抑制材６ｃを２〜８０重量％とし、残りの２０〜９８重量％をバインダ及び希釈剤とすることが好ましい。  
【００４３】
従動側変速プーリ５は、出力軸３に固定された固定プーリ片５ａと、出力軸３に回転一体で且つ軸方向に摺動可能に取り付けられた可動プーリ片５ｂとを有する。
【００４４】
駆動側変速プーリ４の両プーリ片４ａ、４ｂと同様に、従動側変速プーリ５の両プーリ片５ａ、５ｂは、互いに対向する面が円錐状に形成されており、両プーリ片５ａ、５ｂの間には、Ｖ字状のＶ溝５ｃが形成されている。このＶ溝５ｃの両面５ｄ、５ｄによりベルト１０のブロック２０が挟持される。可動プーリ片５ｂは、図示しない溝幅調整装置によって出力軸３の軸方向に移動可能となっている。つまり、従動側変速プーリ５の外周部には、溝幅が可変のＶ溝５ｃが形成されている。可動プーリ片５ｂを移動させることにより、Ｖ溝５ｃの溝幅を変化させて、従動側変速プーリ５のベルト巻き掛け径ｒ２を変化させることができる。
【００４５】
駆動側変速プーリ４の両プーリ片４ａ、４ｂと同様に、従動側変速プーリ５の両プーリ片５ａ、５ｂは、主に金属材料からなる基材７ａ（図４参照）で構成されており、Ｖ溝５ｃの表面５ｄには、樹脂層７ｂが設けられている。また、Ｖ溝表面５ｄのうち、樹脂層７ｂ以外の領域には、パウダー状の滑り抑制材７ｃが付着している。樹脂層７ｂは、Ｖ溝表面５ｄのうち、Ｖ溝５ｃの溝幅が最小のときにベルト１０が接触する領域を含んだ外周側領域に設けられている。樹脂層７ｂの材質及び厚さは、上述した駆動側変速プーリ４の樹脂層６ｂと同じである。また、滑り抑制材７ｃの材料や付着方法は、上述した駆動側変速プーリ４の滑り抑制材６ｃと同じである。なお、滑り抑制材７ｃは設けなくもよい。
【００４６】
上述したように、ベルト１０は、２つのセンターベルト３０と、この２つのセンターベルト３０のベルト長手方向に沿って固定された複数のブロック２０とから構成されている。なお、以下のベルト１０の説明において、図３〜５中の上方向下方向を上下方向と定義する。
【００４７】
図３に示すように、センターベルト３０は、エラストマー３１内に心線３２がスパイラル状に埋設されたものである。センターベルト３０の上面（外周側の面）には、ベルト幅方向に延在する凹部３０ａが、ベルト長手方向に所定の間隔で並んで形成されている。また、センターベルト３０の下面（内周側の面）には、ベルト幅方向に延在する凹部３０ｂが、ベルト長手方向に関して凹部３０ａと同じ間隔で並んで形成されている。
【００４８】
エラストマー３１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などの単一材もしくはこれらを適宜ブレンドしたゴム、またはポリウレタンゴム等で形成されている。
【００４９】
心線３２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、ガラス繊維等からなるロープや、スチールワイヤ等が用いられる。なお、心線３２の代わりに、上記の繊維からなる織布や編布、または金属薄板等をエラストマー３１内に埋設してもよい。
【００５０】
複数のブロック２０は、ベルト長手方向に関して互いに隙間を空けて、センターベルト３０に固定されている。ブロック２０は、上ビーム２１及び下ビーム２２と、上下ビーム２１、２２の中央部同士を連結するピラー２３とから構成され、略Ｈ状に形成されている。上ビーム２１と下ビーム２２との間に形成された溝部２４に、センターベルト３０が嵌め込まれている。溝部２４の上面には、センターベルト３０の凹部３０ａに嵌合する凸部２４ａが形成され、溝部２４の下面には、センターベルト３０の凹部３０ｂに嵌合する凸部２４ｂが形成されている。凹部３０ａと凸部２４ａ、及び、凹部３０ｂと凸部２４ｂの嵌合によって、ブロック２０はセンターベルト３０に固定されている。また、図４に示すように、ブロック２０の側面２０ａ、２０ｂよりもセンターベルト３０の側面は内側に位置している。そのため、センターベルト３０は、Ｖ溝４ｃ、５ｃと接触しない。
【００５１】
また、図５に示すように、下ビーム２２のベルト長手方向の厚さは、下側ほど小さくなっている。つまり、下ビーム２２は、ベルト１０の走行方向の前後面の少なくとも一方の面が、下ビーム２２の厚さが下側ほど小さくなるような傾斜面となっている。下ビーム２２にこのような傾斜面を設けることによって、ベルト１０が変速プーリ４、５に巻き掛けられたときに、下ビーム２２同士が緩衝することなくベルト１０を屈曲させることができる。
【００５２】
ブロック２０は、熱可塑性樹脂に、繊維補強材と摩擦低減材等が配合された樹脂組成物によって形成されている。
【００５３】
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド４６（４，６‐ナイロン）、ポリアミド６Ｔ（６，Ｔ‐ナイロン）、ポリアミド９Ｔ（９，Ｔ‐ナイロン）等のポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、及びフッ素樹脂のうちの少なくとも１つが用いられる。これらの熱可塑性樹脂を用いることにより、耐熱性、耐摩耗性に優れたブロック２０とすることができる。
【００５４】
繊維補強材としては、例えば、カーボン繊維（ＣＦ）、ガラス繊維、アラミド繊維などが用いられる。これらの繊維補強材を配合することにより、ブロック２０の強度が高くなるとともに、ブロック２０の硬度が高くなるため耐摩耗性も高くなる。繊維補強材としては、特に、カーボン繊維を単独で、または他の繊維と組み合わせて用いることが好ましい。カーボン繊維を用いることで、硬度がより高く、耐摩耗性がより優れたブロック２０とすることができる。
【００５５】
繊維補強材の配合量は、樹脂組成物の全量に対して、１０〜６０ｗｔ％の範囲とすることが好ましい。配合量が１０ｗｔ％未満であると、繊維補強材を配合することによる補強効果がほとんど得られず、配合量が６０ｗｔ％を超えると、ブロック２０の成形が困難になるとともに、靭性が低下してブロック２０の耐衝撃性の面では低くなるので好ましくない。
【００５６】
摩擦低減材としては、例えば、モース硬度が４以下の無機物、又はフッ素樹脂が用いられる。このような摩擦低減材を配合することにより、ブロック２０とＶ溝表面４ｄ、５ｄとの間の摩擦係数が低減されるため、ブロック２０の摩耗を抑制することができる。
【００５７】
無機物としては、例えば、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、チタン酸カリウム、グラファイト、ホウ酸アルミニウム、アルミナ、鉄粉、酸化亜鉛、二硫化モリブデン、マイカ、タルク（含水ケイ酸マグネシウム）、パイロフィライト（ろう石）等が挙げられる。
【００５８】
フッ素樹脂としては、例えば、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。
【００５９】
摩擦低減材の配合量は、樹脂組成物の全量に対して、１〜５０ｗｔ％の範囲とすることが好ましい。配合量が１ｗｔ％未満であると、ブロック２０の摩擦係数を低減する効果が少なく、配合量５０ｗｔ％を超えると樹脂への配合が困難になるので好ましくない。
【００６０】
次に、ベルト式変速装置１の動作について説明する。
入力軸２の回転は、駆動側変速プーリ４とベルト１０と従動側変速プーリ５とを介して出力軸３に伝達される。両変速プーリ４、５のＶ溝４ｃ、５ｃの溝幅を変化させて、両変速プーリ４、５のベルト巻き掛け径ｒ１、ｒ２を変化させることにより、駆動側変速プーリ４の回転軸（入力軸）２と従動側変速プーリ５の回転軸（出力軸）３との回転速度比（変速比）を変化させるようになっている。
【００６１】
具体的には、図１に示すように、駆動側変速プーリ４のＶ溝４ｃの溝幅を小さくして、駆動側変速プーリ４のベルト巻き掛け径ｒ１を大きくすると同時に、従動側変速プーリ５のＶ溝５ｃの溝幅を大きくして、従動側変速プーリ５のベルト巻き掛け径ｒ２を小さくすることにより、入力軸２の回転を増速して出力軸３に伝達することができる。このとき、ブロック２０の両側面２０ａ、２０ｂは、駆動側変速プーリ４のＶ溝表面４ｄの外周側領域に設けられた樹脂層６ｂと接触するとともに、従動側変速プーリ５のＶ溝表面５ｄの滑り抑制材７ｃと接触する。
【００６２】
また、図２に示すように、駆動側変速プーリ４のＶ溝４ｃの溝幅を大きくして、駆動側変速プーリ４のベルト巻き掛け径ｒ１を小さくすると同時に、従動側変速プーリ５のＶ溝５ｃの溝幅を小さくして、従動側変速プーリ５のベルト巻き掛け径ｒ２を大きくすることにより、入力軸２の回転を減速して出力軸３に伝達することができる。このとき、ブロック２０の両側面２０ａ、２０ｂは、従動側変速プーリ５のＶ溝表面５ｄの外周側領域に設けられた樹脂層７ｂと接触するとともに、駆動側変速プーリ４のＶ溝表面４ｄの滑り抑制材６ｃと接触する。
【００６３】
上述したように、両変速プーリ４、５のベルト１０が接触するＶ溝表面４ｄ、５ｄに、固体潤滑材を含有する樹脂層６ｂ、７ｂが設けられているため、ベルト１０とＶ溝表面４ｄ、５ｄとの間の摩擦係数を低減することができる。
そのため、ブロック２０がＶ溝表面４ｄ、５ｄに接触する際に生じる際に生じる衝突音と、ブロック２０がＶ溝表面４ｄ、５ｄから抜け出す際に生じる摩擦音の発生を抑制することができる。さらに、生じた騒音を樹脂層６ｂ、７ｂによって緩和することができる。
【００６４】
また、樹脂層６ｂ、７ｂにより、ベルト１０とＶ溝表面４ｄ、５ｄとの間の摩擦係数が低減するため、ベルト１０の摩耗が抑制されるとともに、ベルト１０とＶ溝表面４ｄ、５ｄとの間の摩擦係数が安定化する。
【００６５】
また、Ｖ溝４ｃ（５ｃ）の溝幅が小さい場合、溝幅が大きい場合に比べて、変速プーリ４（５）のベルト巻き掛け径ｒ１（ｒ２）が大きくなり、ベルト１０と変速プーリ４（５）との接触面積が大きくなるため、ベルト走行時のブロック２０による騒音がより大きくなる。
また、Ｖ溝表面４ｄ（５ｄ）の全域に樹脂層６ｂ（７ｂ）を設けた場合、Ｖ溝４ｃ（５ｃ）の内周側領域にベルト１０が接触する際、ベルト１０とＶ溝表面４ｄ（５ｄ）との接触面積が小さいため、ベルト１０がスリップして動力伝達性能が低下したり、燃費が悪くなる虞がある。
このベルト式変速装置１では、Ｖ溝表面４ｄ、５ｄのうち、Ｖ溝４ｃ、５ｃの溝幅が最小のときにベルト１０が接触する領域を含む外周側領域にのみ、樹脂層６ｂ、７ｂが設けられているため、高い動力伝達性能の維持しつつ、Ｖ溝４ｃ、５ｃの溝幅が小さいときのベルト走行時の大きい騒音を確実に抑制することができる。
【００６６】
また、樹脂層６ｂ、７ｂの固体潤滑材の配合量が、１００重量部のＰＡＩ樹脂に対して３０重量部未満であると、樹脂層６ｂ、７ｂによるＶ溝表面４ｄ、５ｄの摩擦係数を低減させる効果が得られず、ベルト１０が摩耗するため、ベルト１０とＶ溝表面４ｄ、５ｄの間の摩擦係数が不安定となる。その上、ベルト１０との摩擦により樹脂層６ｂ、７ｂが摩耗するため、ベルト１０とＶ溝表面４ｄ、５ｄの間の摩擦係数がより不安定となる。一方、固体潤滑材の配合量が、１００重量部のＰＡＩ樹脂に対して８０重量部を超えると、ＰＡＩ樹脂の割合が少なくなって、樹脂層６ｂ、７ｂの密着力が低下して剥離しやすくなるため、ベルト１０とＶ溝表面４ｄ、５ｄとの間の摩擦係数が不安定となる。従って、固体潤滑材の配合量を、１００重量部のＰＡＩ樹脂に対して３０〜８０重量部とすることにより、樹脂層６ｂ、７ｂの剥離が生じにくく、且つ、ベルト１０とＶ溝表面４ｄ、５ｄの間の摩擦係数を安定化させることができる。
【００６７】
また、新品のベルト１０のブロック側面２０ａ、２０ｂには、ブロック２０の製造過程で形成された微細な凹凸が存在している。一方、Ｖ溝表面４ｄ、５ｄには、機械加工によって形成された微細な凹凸が存在する。ここで、仮にＶ溝表面４ｄ、５ｄに、樹脂層６ｂ、７ｂ及び滑り抑制材６ｃ、７ｃが設けられていない場合、新品のベルト１０を走行させると、上述した微細な凹凸同士が接触するため、ブロック側面２０ａ、２０ｂとＶ溝表面４ｄ、５ｄとの接触面積が小さく、スリップが生じやすい。一方、本実施形態では、Ｖ溝表面４ｄ、５ｄに設けた樹脂層６ｂ、７ｂ及び滑り抑制材６ｃ、７ｃによって、Ｖ溝表面４ｄ、５ｄの微細な凹部が埋められて平坦状となっているため、ブロック側面２０ａ、２０ｂとＶ溝表面４ｄ、５ｄとの接触面積が増加する。従って、ベルト走行初期におけるスリップを防止すると共に、スリップによる異音の発生を防止することができる。
【００６８】
また、ブロック側面２０ａ、２０ｂとＶ溝表面４ｄ、５ｄとの接触面積が大きいため、変速プーリ４、５によりベルト１０を挟持する力を大きくすることなく、ベルト走行初期のベルトと変速プーリ４、５との間の伝達効率を高めることができる。従って、慣らし運転が不要となる。
【００６９】
また、ベルト走行開始から一定時間が経過すると、Ｖ溝表面４ｄ、５ｄに付着している滑り抑制材６ｃ、７ｃの一部は、ブロック２０との接触により除去される。除去された滑り抑制材６ｃ、７ｃは、変速プーリ４、５との摩耗により削り取られたブロック２０の樹脂成分と共に、Ｖ溝表面４ｄ、５ｄ及びブロック側面２０ａ、２０ｂに生じる微細な凹部に入り込んで、表面を平坦化する。これにより、ブロック側面２０ａ、２０ｂとＶ溝表面４ｄ、５ｄとの接触状態が安定する。一方、樹脂層６ｂ、７ｂは、ベルト走行を継続すると、その一部が削られるものの大部分が残っており、上述したような摩擦低減作用を発揮する。
【００７０】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上記の実施形態は以下のように変更して実施することができる。
【００７１】
１］ベルト１０は、センターベルト３０と、このセンターベルト３０の長手方向に沿って固定された複数のブロック２０とからなるものであれば、図３に示す形状のものに限定されない。例えば、外形が略矩形のブロックと、このブロックに貫通して設けられる１本又は複数本のセンターベルトとから構成されていてもよい。また、片側側面に溝部が形成された略コ字形状のブロックと、このブロックの溝部に嵌めこまれたセンターベルトとから構成されていてもよい。
【００７２】
２］上記実施形態では、樹脂層６ｂ、７ｂは、Ｖ溝表面４ｄ、５ｄの外周側領域のみ設けられているが、Ｖ溝表面４ｄ、５ｄの全域に設けられていてもよい。
【００７３】
３］上記実施形態では、駆動側変速プーリ４と従動側変速プーリ５の両方に樹脂層６ｂ、７ｂと滑り抑制材６ｃ、７ｃを設けたが、図６に示すベルト式変速装置１０１のように、従動側変速プーリ５にのみ樹脂層７ｂと滑り抑制材７ｃを設けて、駆動側変速プーリ４には、滑り抑制材６ｃのみを設けてもよい。なお、図６では、駆動側変速プーリ４のＶ溝表面４ｄのうち、Ｖ溝４ｃの溝幅が最大のときにベルト１０が接触する領域を含む内周側領域にのみ滑り抑制材６ｃを設けたが、Ｖ溝表面４ｄの全領域に滑り抑制材を設けてもよい。また、Ｖ溝表面４ｄに何も設けなくてもよい。
ここで、ベルト走行時の騒音は、主にベルト１０の張り側で生じている。つまり、ブロック２０が変速プーリに接触する際に生じる衝突音は、主に、駆動側変速プーリ４で発生し、ブロック２０が変速プーリから抜け出す際に生じる摩擦音は、主に、従動側変速プーリ５で発生している。従動側変速プーリ５で生じる摩擦音は、駆動側変速プーリ４で生じる衝突音よりも大きい。
また、駆動側変速プーリ４は、ベルト１０を走行させるためのものであるため、駆動側変速プーリ４とベルト１０との間には、ある程度高い摩擦抵抗が生じていることが必要となる。本変更形態では、従動側変速プーリ５にのみ樹脂層７ｂが設けられていることにより、駆動側変速プーリ４の高い動力伝達性能を維持しつつ、従動側変速プーリ５で発生する大きな騒音を抑制することができる。また、駆動側変速プーリ４に樹脂層６ｂを設けないため、コストを抑制することができる。
【００７４】
４］本実施形態のベルト式変速装置１は、駆動側変速プーリ４と従動側変速プーリ５とベルト１０とから構成されているが、さらに、ベルト１０の張力を調整するためのアイドラープーリを加えてもよい。このアイドラープーリは、駆動側変速プーリ４及び従動側変速プーリ５と同じく、外周部に溝幅が可変のＶ溝が形成された変速プーリであってもよいが、外周部に溝幅が一定のＶ溝が形成されたプーリであってもよい。
【００７５】
［騒音レベル測定試験］
樹脂層を設けた場合と設けない場合での、ベルト走行時の騒音レベルの違いを検討する試験を行った。この試験では、図７に示すようなベルト走行試験機５０を用いた。
【００７６】
実施例１、比較例１として、ポリアミド４６（ＰＡ４６）樹脂７０ｗｔ％と、カーボン繊維（ＣＦ）３０ｗｔ％とからなる樹脂組成物で形成されたブロックを有する、図３〜図５に示すベルトと同様の形状のベルトＢを作製した。
【００７７】
実施例１、比較例１とも、騒音レベルを測定する前に、駆動プーリ５１（ベルト巻き掛け径５３ｍｍ、樹脂層なし）と、従動プーリ５２（ベルト巻き掛け径１０９ｍｍ、樹脂層なし）とに、上記のベルトＢを懸架して、２０〜３０℃の雰囲気下で、従動プーリ５２の回転軸の軸荷重を無負荷とした状態で、駆動プーリ５１の回転数を１０００ｒｐｍから１７０００ｒｐｍまで増加させた後、１０００ｒｐｍまで低下させ、これを１２０回繰り返した。
【００７８】
その後、このベルトを用いて騒音レベルを測定する試験を行った。
実施例１では、Ｖ溝５１ａの表面に樹脂層が設けられた駆動プーリ５１（ベルト巻き掛け径５３ｍｍ）と、Ｖ溝５２ａの表面に樹脂層が設けられた従動プーリ５２（ベルト巻き掛け径１０９ｍｍ）とを用いた。
樹脂層は、ＰＡＩ樹脂１００重量部に対して６０重量部の固体潤滑材（グラファイト及びＰＴＦＥ）が配合された樹脂組成物（住鉱潤滑剤株式会社のドライコーティング４７１０）で構成されている。この樹脂層は、液状の上記樹脂組成物を有機溶媒で希釈してから、エアスプレーでＶ溝の表面に塗布して、有機溶媒を乾燥除去した後、２５０℃で６０分間加熱してＰＡＩを焼成することによって形成した。樹脂層の厚さは１５μｍとした。
【００７９】
実施例１の両プーリ５１、５２にベルトＢを懸架して、２０〜３０℃の雰囲気下で、従動プーリ５２の回転軸の軸荷重を無負荷とした状態で、駆動プーリ５１の回転数を１０００ｒｐｍから１７０００ｒｐｍまで増加させた後、１０００ｒｐｍまで低下させ、ベルトの回転数が４００ｒｐｍの時点と、４６０ｒｐｍの時点での騒音レベルを測定した。騒音レベルを測定するマイクＭは、従動プーリ５２からベルトＢが出て行く位置からベルトＢの側面側に１００ｍｍ離れた位置に設置した。この測定を５回繰り返して、騒音レベルの平均値を求めた。その結果を表１に示す。
【００８０】
【表１】
2010249313.tif 000003
【００８１】
比較例１では、樹脂層が設けられていない駆動プーリ５１及び従動プーリ５２を用いて、実施例１と同様の条件で、ベルト走行時の騒音レベルを測定した。その結果も表１に示す。
【００８２】
表１から明らかなように、Ｖ溝表面に樹脂層を設けた実施例１は、樹脂層を設けない比較例１に比べて、ベルト走行時の騒音を低減できることがわかる。
【００８３】
［スラスト摩擦摩耗試験］
次に、ＪＩＳ Ｋ７２１８に準じたスラスト摩擦摩耗試験を行った。試験装置としては、株式会社オリエンテックのスラスト摩擦摩耗試験機を用いた。
【００８４】
摩擦材として、表２に示す配合の樹脂組成物からなる中空円筒状（外径２５．６ｍｍ、内径２０ｍｍ、高さ１７ｍｍ）の試験片Ａ〜Ｇを用意した。表２中のＰＴＦＥは、一次粒子径が約０．２μｍであって、二次粒子径が約２〜４μｍのものを用いた。また、炭酸カルシウムは、一次粒子径が約１μｍのものを用いた。
【００８５】
【表２】
2010249313.tif 000004
【００８６】
摩擦相手材として、表面粗さが０．６μｍのＳＵＳ３０４製の基材の表面に、表３に示す配合の樹脂層ａ〜ｈが形成された板材を用意した。この樹脂層ａ〜ｈは、実施例１と同様の手順で形成した。なお、樹脂層ｂ〜ｄは、住鉱潤滑剤株式会社のドライコーティング４７１０を用いて形成した。
【００８７】
【表３】
2010249313.tif 000005
【００８８】
実施例２〜１３及び比較例２〜６として、表４に示す組み合わせの摩擦材（試験片）と摩擦相手材（板材）とを用いて、面圧３ＭＰａ、滑り速度０．４ｍ／ｓ、６０℃雰囲気の条件で、１時間スラスト試験を行い、試験片の表面の摩擦係数を測定して、摩擦係数の変化を調べた。また、スラスト試験前後での試験片の摩耗量を測定した。さらに、樹脂層の剥離の有無を目視で確認した。これらの結果を表４に示す。
なお、表４中の摩擦係数の安定性の欄には、摩擦係数の平均値に対して、摩擦係数の下限値及び上限値が、±０．０５の範囲内の場合には丸印を表示し、±０．０８の範囲内の場合には三角の記号を表示した。
【００８９】
【表４】
2010249313.tif 000006
【００９０】
表４の結果から、樹脂層が固体潤滑材を含有しており、且つ、樹脂層の厚みが１μｍ以上の実施例２〜１３は、樹脂層が設けられていない比較例２、樹脂層が固体潤滑材を含有していない比較例３、５、６、及び樹脂層の厚みが０．５μｍの比較例４に比べて、摩耗量が小さく、摩擦係数が安定しており、樹脂層の剥離もほとんどないことがわかる。
【符号の説明】
【００９１】
１、１０１  ベルト式変速装置
２  入力軸
３  出力軸
４  駆動側変速プーリ
４ａ  固定プーリ片
４ｂ  可動プーリ片
４ｃ  Ｖ溝
４ｄ  Ｖ溝表面
５  従動側変速プーリ
５ａ  固定プーリ片
５ｂ  可動プーリ片
５ｃ  Ｖ溝
５ｄ  Ｖ溝表面
６ａ、７ａ  基材
６ｂ、７ｂ  樹脂層
６ｃ、７ｃ  滑り抑制材
１０  ベルト
２０  ブロック
２０ａ、２０ｂ  側面
２１  上ビーム
２２  下ビーム
２３  ピラー
２４  溝部
２４ａ、２４ｂ  凸部
３０  センターベルト
３０ａ、３０ｂ  凹部
３１  エラストマー
３２  心線
【図１】
2010249313.tif 000007
【図２】
2010249313.tif 000008
【図３】
2010249313.tif 000009
【図４】
2010249313.tif 000010
【図５】
2010249313.tif 000011
【図６】
2010249313.tif 000012
【図７】
2010249313.tif 000013