(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のブロックがベルト長さ方向に並ぶように配設されると共にそれぞれがエンドレスの張力帯に係止され、該複数のブロックの両側面がプーリ接触面に構成された高負荷伝動用Ｖベルトであって、
上記複数のブロックのそれぞれは、金属補強材と、該金属補強材を被覆すると共に上記プーリ接触面を構成する両側面を形成するように設けられマトリクス樹脂にカーボン短繊維が添加されたカーボン短繊維補強樹脂で形成された樹脂被覆層と、を有し、
上記樹脂被覆層を形成するカーボン短繊維補強樹脂に含まれるカーボン短繊維は、その平均繊維長が１００μｍ以上であって、上記複数のブロックのそれぞれの両側面において、上下方向に配向している高負荷伝動用Ｖベルト。
【請求項２】
請求項１に記載された高負荷伝動用Ｖベルトにおいて、
上記樹脂被覆層を形成するカーボン短繊維補強樹脂に含まれるカーボン短繊維は、その１００質量％がポリアクリロニトリル系カーボン短繊維である高負荷伝動用Ｖベルト。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された高負荷伝動用Ｖベルトにおいて、
上記樹脂被覆層を形成するカーボン短繊維補強樹脂のマトリクス樹脂はフェノールアラルキル樹脂を含む高負荷伝動用Ｖベルト。
【請求項４】
請求項３に記載された高負荷伝動用Ｖベルトにおいて、
上記樹脂被覆層を形成するカーボン短繊維補強樹脂のマトリクス樹脂は、フェノールアラルキル樹脂に加えて、ノボラックフェノール樹脂を含む高負荷伝動用Ｖベルト。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載された高負荷伝動用Ｖベルトにおいて、
上記金属補強材がジュラルミンで形成されている高負荷伝動用Ｖベルト。
【請求項６】
請求項５に記載された高負荷伝動用Ｖベルトにおいて、
上記金属補強材を形成するジュラルミンがＪＩＳ Ｈ ４０００におけるＡ２０２４Ｐ Ｔ３６１のジュラルミンである高負荷伝動用Ｖベルト。
【請求項７】
複数のブロックがベルト長さ方向に並ぶように配設されると共にそれぞれがエンドレスの張力帯に係止され、該複数のブロックの両側面がプーリ接触面に構成された高負荷伝動用Ｖベルトの製造方法であって、
キャビティ内に、金属補強材を配置した後に、マトリクス樹脂にカーボン短繊維を添加したカーボン短繊維補強樹脂材料を溶融させて供給することにより、金属補強材と該金属補強材を被覆すると共にプーリ接触面を構成する両側面を形成するように設けられカーボン短繊維補強樹脂で形成された樹脂被覆層とを有するブロックを成型するブロック成型工程を備え、
上記キャビティに供給するカーボン短繊維補強樹脂材料として、シリンダ内にスクリューが挿通された混練機を用いて、該シリンダ内でマトリクス樹脂を溶融させて練ると共に、該シリンダの下流側部分で平均繊維長が３〜１０ｍｍのカーボン短繊維をサイドフィードして混練して得たものを用い、
上記キャビティへのカーボン短繊維補強樹脂材料の供給を、該キャビティの内壁における金属補強材の側面に対向する部分から行うことにより、上記ブロックの上記樹脂被覆層を形成するカーボン短繊維補強樹脂に含まれるカーボン短繊維を、その平均繊維長を１００μｍ以上とし、且つ該ブロックの両側面において、上下方向に配向させる高負荷伝動用Ｖベルトの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載された高負荷伝動用Ｖベルトの製造方法において、
カーボン短繊維補強樹脂材料のマトリクス樹脂として熱硬化性樹脂を用い、上記混練機における上記シリンダの下流側部分で硬化剤をサイドフィードする高負荷伝動用Ｖベルトの製造方法。
【請求項９】
請求項７又は８に記載された高負荷伝動用Ｖベルトの製造方法において、
上記シリンダ内にスクリューが挿通された混練機が二軸混練機である高負荷伝動用Ｖベルトの製造方法。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれかに記載された高負荷伝動用Ｖベルトの製造方法において、
上記シリンダにおけるカーボン短繊維をサイドフィードする位置を、該シリンダの下流側部分のうち、該シリンダの長さ方向の７０〜９０％の位置とする高負荷伝動用Ｖベルトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高負荷伝動用Ｖベルト及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
農業用機械や自動車等における変速装置として、変速時の操作性の向上や燃料消費率の改善等を図ることができるベルト式無段変速装置が知られている。かかるベルト式無段変速装置に用いられる高負荷伝動用のＶベルトは、多数のブロックがエンドレスの張力帯にベルト長さ方向に間隔をおいて係止固定された構成を有し、また、各ブロックが、金属補強材が樹脂被覆層で被覆された構成を有していることにより、プーリに巻き掛けたときに、両側面がプーリからの高い側圧に耐え得ると共にプーリとの接触による摩耗にも耐え得るように設計されている。
【０００３】
特許文献１には、金属補強材がジュラルミンで形成され、また、樹脂被覆層が、フェノールアラルキル樹脂及びノボラックフェノール樹脂が５０／５０以上８０／２０以下の重量比率で配合され、少なくとも引張り弾性率が３００ＧＰａ以上のポリアクリロニトリル系カーボン短繊維が配合されたブレンド樹脂のフェノール樹脂で形成されたブロックを備えた高負荷伝動用のＶベルトが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２３９４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、高負荷伝動用Ｖベルトを１Ｌを越える高排気量の自動車で使用する場合、使用条件は従来よりも厳しいものとなるため、ブロックには従来よりも高い耐衝撃性が要求される。
【０００６】
本発明の課題は、高負荷伝動用Ｖベルトのブロックの耐衝撃性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数のブロックがベルト長さ方向に並ぶように配設されると共にそれぞれがエンドレスの張力帯に係止され、該複数のブロックの両側面がプーリ接触面に構成された高負荷伝動用Ｖベルトであって、
上記複数のブロックのそれぞれは、金属補強材と、該金属補強材を被覆すると共に上記プーリ接触面を構成する両側面を形成するように設けられマトリクス樹脂にカーボン短繊維が添加されたカーボン短繊維補強樹脂で形成された樹脂被覆層と、を有し、
上記樹脂被覆層を形成するカーボン短繊維補強樹脂に含まれるカーボン短繊維は、その平均繊維長が１００μｍ以上であって、上記複数のブロックのそれぞれの両側面において、上下方向に配向している。
【０００８】
本発明は、複数のブロックがベルト長さ方向に並ぶように配設されると共にそれぞれがエンドレスの張力帯に係止され、該複数のブロックの両側面がプーリ接触面に構成された高負荷伝動用Ｖベルトの製造方法であって、
キャビティ内に、金属補強材を配置した後に、マトリクス樹脂にカーボン短繊維を添加したカーボン短繊維補強樹脂材料を溶融させて供給することにより、金属補強材と該金属補強材を被覆すると共にプーリ接触面を構成する両側面を形成するように設けられカーボン短繊維補強樹脂で形成された樹脂被覆層とを有するブロックを成型するブロック成型工程を備え、
上記キャビティに供給するカーボン短繊維補強樹脂材料として、シリンダ内にスクリューが挿通された混練機を用いて、該シリンダ内でマトリクス樹脂を溶融させて練ると共に、該シリンダの下流側部分で平均繊維長が３〜１０ｍｍのカーボン短繊維をサイドフィードして混練して得たものを用い、
上記キャビティへのカーボン短繊維補強樹脂材料の供給を、該キャビティの内壁における金属補強材の側面に対向する部分から行うことにより、上記ブロックの上記樹脂被覆層を形成するカーボン短繊維補強樹脂に含まれるカーボン短繊維を、その平均繊維長を１００μｍ以上とし、且つ該ブロックの両側面において、上下方向に配向させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、樹脂被覆層を形成するカーボン短繊維補強樹脂に含まれるカーボン短繊維が各ブロックの両側面において上下方向に配向していることにより、高負荷伝動用Ｖベルトにおいて、ブロックの高い耐衝撃性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】高負荷伝動用Ｖベルトの斜視図である。
【図２】図１におけるII-II断面図である。
【図３】ブロックの側面図である。
【図４】ブロックの側面表面の拡大図である。
【図５】張力帯の側面図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）はベルト式無段変速装置のプーリレイアウトを示す図である。
【図７】混練機を模式的に示す図である。
【図８】ブロックの成型を示す説明図である。
【図９】ベルト走行試験のプーリレイアウト図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
（高負荷伝動用Ｖベルト）
図１及び２は本実施形態に係る高負荷伝動用ＶベルトＢを示す。この高負荷伝動用ＶベルトＢは、例えば１Ｌを越える高排気量の自動車等におけるベルト式無段変速装置に用いられるものである。
【００１３】
本実施形態に係る高負荷伝動用ＶベルトＢは、複数のブロック１０がベルト長さ方向に並ぶように配設されると共にそれぞれが一対のエンドレスの張力帯２０に係止され、そして、複数のブロック１０の両側面１１がプーリ接触面に構成されている。この高負荷伝動用ＶベルトＢは、例えば、ベルト長さが４５０〜７５０ｍｍ、ベルトピッチ幅が２０〜３０ｍｍである。高負荷伝動用ＶベルトＢは、例えば、ブロック１０の数が９０〜３７５個、ブロックピッチが２〜５ｍｍである。
【００１４】
図３はブロック１０を示す。
【００１５】
各ブロック１０は、平面視で上底が下底よりも長い台形状の板状体のベルト幅方向の両側部のそれぞれに側方に開口したスリット状の嵌合部１２が形成された「Ｈ」の文字を横にしたような形状に構成されている。各ブロック１０は、側面視で嵌合部１２より上側部分が均一厚さに形成されている一方、嵌合部１２より下側部分が下方に向かうに従って厚さが薄くなるように形成されている。各ブロック１０は、例えば、高さが１０〜１６．５ｍｍ、幅が２０〜３０ｍｍ、及び厚さが２〜５ｍｍである。両側部のなす角度、すなわち、ベルト角度は例えば１５〜２６°である。
【００１６】
各ブロック１０の各嵌合部１２は、中央側の奥部から側部の開口に向かって均一な間隔で水平に延びるように形成されている。各嵌合部１２は、上側面にベルト幅方向に延びる断面半円状の突条からなる上側嵌合凸部１２ａが形成されていると共に、下側面にベルト幅方向に延びる断面円弧状の突条からなる下側嵌合凸部１２ｂが形成されている。各嵌合部１２は、奥部が上側面から連続して奥側に傾斜した面とその面に連続して外側に傾斜して下側面に続く面とによって構成されている。各嵌合部１２は、例えば、ベルト厚さ方向の隙間の隙間ｔ１が１〜３ｍｍ、及びベルト幅方向の奥行きが２〜５ｍｍである。
【００１７】
各ブロック１０は、骨格をなすように中央に配された金属補強材１３が樹脂被覆層１４で被覆された構成を有する。なお、金属補強材１３全体が樹脂被覆層１４で被覆されている必要はなく、少なくとも張力帯２０との接触部分及びプーリ接触面を構成する両側面１１（嵌合部１２より上側の上側側面及び嵌合部１２より下側の下側側面）を形成するように被覆されていればよく、その他の部分では金属補強材１３が露出していてもよい。
【００１８】
金属補強材１３は、ブロック１０と同様に「Ｈ」の文字を横にしたような形状に形成され、ベルト幅方向に延びる上側及び下側ビーム１３ａ，１３ｂの中央部間がセンターピラー１３ｃで上下に連結された構成を有する。金属補強材１３は、アルミニウム等の金属で形成されており、ジュラルミンで形成されていることが好ましく、特に、ＪＩＳ Ｈ ４０００におけるＡ２０２４Ｐ Ｔ３６１のジュラルミンで形成されていることが好ましい。金属補強材１３は、例えば、上側ビーム１３ａの高さが５．０〜９．５ｍｍ、及び下側ビーム１３ｂの高さが５．０〜９．５ｍｍである。
【００１９】
樹脂被覆層１４は、マトリクス樹脂にカーボン短繊維が添加されたカーボン短繊維補強樹脂で形成されている。樹脂被覆層１４の層厚さは例えば０．８〜１．５ｍｍである。
【００２０】
樹脂被覆層１４を形成するカーボン短繊維補強樹脂のマトリクス樹脂は、熱硬化性樹脂であってもよく、また、熱可塑性樹脂であってもよい。
【００２１】
熱硬化性樹脂としては、特に限定されるものではなく、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられるが、フェノールアラルキル樹脂を含むことが好ましい。フェノールアラルキル樹脂のマトリクス樹脂における含有量は５０質量％以上であることが好ましい。
【００２２】
フェノールアラルキル樹脂は、フェノール成分とアラルキル成分とを含有するポリマーである。フェノール成分としては、例えば、フェノール、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、ｏ−エチルフェノール、ｍ−エチルフェノール、ｐ−エチルフェノールなどのアルキルフェノール；１−ナフトール、２−ナフトールなどのナフトール類；ヒドロキシビフェニルなどのヒドロキシアリール化合物；多価フェノールやサリチル酸などの水酸基以外の官能基を有するフェノール化合物等が挙げられる。アラルキル成分としては、例えば、ｐ−キシリレン、ｍ−キシリレン、ｏ−キシリレン、ビフェニルジメチレン、ナフチレンジメチレン等が挙げられる。フェノールアラルキル樹脂は、単一種で構成されていてもよく、また、複数種で構成されていてもよい。
【００２３】
また、この場合、マトリクス樹脂は、フェノールアラルキル樹脂に加えて、ノボラックフェノール樹脂を含んでいてもよい。ノボラックフェノール樹脂のマトリクス樹脂における含有量は５０質量％以下である。
【００２４】
ノボラックフェノール樹脂は、フェノール成分とアルデヒド成分とを含有するポリマーである。フェノール成分としては、例えば、フェノール、ナフトール、ビスフェノールＡなどの一価のフェノール性化合物；レゾルシン、キシレノールなどの二価のフェノール性化合物；ピロガロール、ヒドロキシヒドロキノンなどの三価のフェノール性化合物；これらフェノール化合物のアルキル、カルボキシル、ハロゲン、アミンなどの誘導体等が挙げられる。アルデヒド成分としては、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドなどの脂肪族アルデヒド；ベンズアルデヒド、フルフラールなどの芳香族アルデヒド等が挙げられる。ノボラックフェノール樹脂におけるフェノール成分及びアルデヒド成分の含有モル比はそれらの価数バランスが考慮されて適宜設定される。ノボラックフェノール樹脂は、単一種で構成されていてもよく、また、複数種で構成されていてもよい。
【００２５】
熱可塑性樹脂としては、特に限定されるものではなく、例えば、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。
【００２６】
マトリクス樹脂は、熱硬化性樹脂のみで構成されていてもよく、また、熱可塑性樹脂のみで構成されていてもよく、さらに、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とがブレンドされたものであってもよい。マトリクス樹脂は、その他にゴム成分等を含んでいてもよい。
【００２７】
樹脂被覆層１４に含まれるカーボン短繊維は、平均繊維長が１００μｍ以上であることが好ましく、１５０μｍ以上であることがより好ましい。なお、カーボン短繊維の平均繊維長は、樹脂被覆層１４の表面観察写真の画像解析から任意の２０本のカーボン短繊維の繊維長を測定して数平均し、それを２回繰り返した平均値として求められる。
【００２８】
カーボン短繊維は、ポリアクリロニトリル系カーボン短繊維（以下、「ＰＡＮ系カーボン短繊維」という。）を含むことが好ましく、その含有率が７８質量％以上であることが好ましく、１００質量％であることが最も好ましい。ＰＡＮ系カーボン短繊維のファイバ径は例えば５〜１５μｍである。ＰＡＮ系カーボン短繊維は、引張強さが２３００ＭＰａ以上であることが好ましく、切断時伸度が０．４％以上であることが好ましく、引張弾性率が２３０ＧＰａ以上であることが好ましい。
【００２９】
カーボン短繊維は、ピッチ系カーボン短繊維を含んでいてもよい。ピッチ系カーボン短繊維のカーボン短繊維における含有量は例えば０〜２２質量％である。ピッチ系カーボン短繊維のファイバ径は例えば５〜１５μｍである。ピッチ系カーボン短繊維は、引張強さが２３００ＭＰａ以上であることが好ましく、切断時伸度が０．４％以上であることが好ましく、引張弾性率が２３０ＧＰａ以上であることが好ましい。
【００３０】
カーボン短繊維は、ＰＡＮ系カーボン短繊維のみで構成されていてもよく、また、ピッチ系カーボン短繊維のみで構成されていてもよく、さらに、ＰＡＮ系カーボン短繊維及びピッチ系カーボン短繊維がブレンドされたもののみで構成されていてもよいが、その他に気相成長系カーボン短繊維等を含んでいてもよい。
【００３１】
図４に示すように、カーボン短繊維Ｆは、複数のブロック１０のそれぞれのプーリ接触面を構成する両側面１１において、上下方向（縦方向、ベルト走行方向に対して直交方向）に配向している。
【００３２】
樹脂被覆層１４を形成するカーボン短繊維補強樹脂は、マトリクス樹脂及びカーボン短繊維の他、パラアラミド短繊維、グラファイト粉末等を含んでいてもよい。パラアラミド短繊維は、例えば、繊維長が１〜３ｍｍであり、マトリクス樹脂１００質量部に対する添加量が２〜５質量部である。グラファイト粉末は、例えば、粒径が５〜１０μｍであり、マトリクス樹脂１００質量部に対する添加量が１５〜２０質量部である。
【００３３】
図５は張力帯２０を示す。
【００３４】
各張力帯２０は、エンドレスの平帯状に形成されている。各張力帯２０は、一方の側部がブロック１０の奥部の形状に対応するように上側及び下側のそれぞれで面取り加工されており、他方の側部がブロック１０の側部の傾斜に対応した傾斜面に形成されている。各張力帯２０は、上側面にベルト幅方向に延びる断面Ｕ字溝からなる上側嵌合凹部２１ａがベルト長さ方向に一定ピッチで形成されていると共に、上側嵌合凹部２１ａに対応するように、下側面にベルト幅方向に延びる断面円弧溝からなる下側嵌合凹部２１ｂがベルト長さ方向に一定ピッチで形成されている。各張力帯２０は、例えば、長さが４５０〜７５０ｍｍ、幅が２０〜３０ｍｍ、及び厚さが２〜５ｍｍである。特に上側嵌合凹部２１ａと下側嵌合凹部２１ｂとの底部間の最も薄い部分（嵌め入れ部分）の厚さｔ２は例えば１．０〜３．０ｍｍである。
【００３５】
各張力帯２０は、本体を構成する保形ゴム層２２のベルト厚さ方向の略中央に、ベルト幅方向にピッチを有する螺旋を形成するように配された心線２３が埋設されていると共に、上側面に上側補強布２４及び下側面に下側補強布２５がそれぞれ貼設された構成を有する。
【００３６】
保形ゴム層２２は、Ｈ−ＮＢＲやＥＰＤＭ等を原料ゴムとするゴム組成物で形成されている。保形ゴム層２２を構成するゴム組成物は、原料ゴムがジメタクリル酸亜鉛やジアクリル酸亜鉛等の不飽和カルボン酸金属塩が添加されて強化されていることが好ましく、また、補強材であるカーボンブラック或いはシリカの他、アラミド短繊維やナイロン短繊維等の有機短繊維が配合されて補強されていることが好ましく、さらに、ジクミルパーオキサイド等の有機過酸化物で架橋されていることが好ましい。保形ゴム層２２を構成するゴム組成物は、ＪＩＳ−Ｃ硬度計で測定したときに７５°以上のゴム硬度を有するものであることが好ましい。
【００３７】
心線２３は、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維、カーボン繊維等の高強度繊維の撚り糸或いは組紐にＲＦＬ水溶液に浸漬した後に加熱する処理及び／又はゴム糊に浸漬した後に乾燥させる処理が施されたもので構成されている。心線２３は、例えば、２６４０〜４４００ｄｔｅｘのフィラメント束で構成され、外径が０．５５〜０．７０ｍｍである。
【００３８】
上側及び下側補強布２４，２５のそれぞれは、アラミド繊維やナイロン繊維等の織布、編物、或いは不織布にＲＦＬ水溶液に浸漬した後に加熱する処理及び／又はゴム糊に浸漬或いはゴム糊をコートした後に乾燥させる処理が施されたもので構成されている。上側及び下側補強布２４，２５のそれぞれは、厚さが例えば０．６〜１．２ｍｍである。
【００３９】
この高負荷伝動用ＶベルトＢでは、複数のブロック１０の嵌合部１２にそれらを連結するように張力帯２０が嵌め入れられている。具体的には、各ブロック１０の各嵌合部１２には、面取り加工された一方の側部の方から張力帯２０が挿入され、嵌合部１２の上側面の上側嵌合凸部１２ａが張力帯２０の上側面の上側嵌合凹部２１ａに嵌合すると共に、嵌合部１２の下側面の下側嵌合凸部１２ｂが張力帯２０の下側面の下側嵌合凹部２１ｂに嵌合し、且つ嵌合部１２の奥部に張力帯２０の一方の側部が当接するように、嵌合部１２に張力帯２０が嵌め入れられている。そして、それによって複数のブロック１０が一対の張力帯２０にベルト長さ方向に間隔をおいて係止固定された構造が構成されると共に、複数のブロック１０の両側面１１及び外側に露出した張力帯２０の他方の側面がプーリ接触面に構成されている。
【００４０】
また、この高負荷伝動用ＶベルトＢでは、ブロック１０の嵌合部１２の隙間ｔ１が張力帯２０の嵌合凹部２１における厚さｔ２よりも若干小さい。従って、張力帯２０は圧縮状態でブロック１０の嵌合部１２に嵌め入れられている。ここで、その締め代ｔ２−ｔ１は例えば０．０３〜０．１５ｍｍであり、ブロック１０の嵌合部１２の隙間の隙間ｔ１に対する締め代ｔ２−ｔ１の割合である締め代率をα＝｛（ｔ２−ｔ１）／ｔ１｝×１００で表すとするとα＝１〜５％であることが好ましい。
【００４１】
さらに、この高負荷伝動用ＶベルトＢでは、張力帯２０はブロック１０からはみ出して突出した状態に設けられており、これによって高負荷伝動用ＶベルトＢがプーリに突入する際の衝撃を突出した張力帯２０により緩和することができる。ここで、その出代Δｄは例えば０．０３〜０．１５ｍｍであり、一方、ベルトピッチラインにおける張力帯２０の挿入ピッチ幅ｗは例えば７．５〜１２．０ｍｍであり、ベルトピッチラインにおけるブロック１０の張力帯噛合位置での張力帯２０の挿入ピッチ幅（又はブロック１０の張力帯噛合位置でのブロックピッチ幅の半分）ｗに対する出代Δｄの割合である出代率をβ＝（Δｄ／ｗ）×１００で表すとするとβ＝０．３〜１．５％であることが好ましい。なお、この出代Δｄは、高負荷伝動用ＶベルトＢの側面をコントレーサ（輪郭形状測定器）で走査すれば容易に測定することができる。
【００４２】
以上の本実施形態の高負荷伝動用ＶベルトＢによれば、樹脂被覆層１４を形成するカーボン短繊維補強樹脂に含まれるカーボン短繊維が各ブロック１０の両側面１１において上下方向に配向していることにより、耐摩耗性を維持しつつ、ブロック１０の高い耐衝撃性を得ることができる。
【００４３】
図６（ａ）及び（ｂ）は上記高負荷伝動用ＶベルトＢを用いたベルト式無段変速装置３０を示す。
【００４４】
このベルト式無段変速装置３０は、駆動軸３１とそれに平行に配置された従動軸３３とを備え、駆動軸３１上に駆動プーリ３２が、また、従動軸３３上に駆動プーリ３２と略同径の従動プーリ３４が、それぞれ設けられている。駆動プーリ３２は、駆動軸３１上に回転一体に且つ摺動不能に固定された固定シーブとそれに対向するように回転一体に且つ摺動可能に支持された可動シーブとを備えている。同様に、従動プーリ３４は、従動軸３３上に回転一体に且つ摺動不能に固定された固定シーブとそれに対向するように回転一体に且つ摺動可能に支持された可動シーブとを備えている。駆動プーリ３２及び従動プーリ３４のそれぞれは、固定シーブと可動シーブとの間にＶ溝が構成され、これらの駆動プーリ３２及び従動プーリ３４のＶ溝間に高負荷伝動用ＶベルトＢが巻き掛けられている。駆動プーリ３２及び従動プーリ３４のそれぞれは、プーリピッチ径が５５〜１５５ｍｍの範囲で可変に構成されている。
【００４５】
そして、このベルト式無段変速装置３０では、ベルト伝動に要する動力が駆動軸３１側で供給されて従動軸３３側で消費され、また、駆動プーリ３２のベルト巻き掛け径及び従動プーリ３４の巻き掛け径が変化することにより高負荷伝動用ＶベルトＢの走行速度が変化するように構成されている。具体的には、駆動プーリ３２の可動シーブを固定シーブに接近させ、且つ従動プーリ３４の可動シーブを固定シーブから遠ざけると、図６（ａ）に示すように、駆動プーリ３２のベルト巻き掛け径の方が従動プーリ３４のベルト巻き掛け径よりも大きくなり、その結果、高負荷伝動用ＶベルトＢは高速で走行することとなる。逆に、駆動プーリ３２の可動シーブを固定シーブから遠ざけ、且つ従動プーリ３４の可動シーブを固定シーブに接近させると、図６（ｂ）に示すように、駆動プーリ３２のベルト巻き掛け径の方が従動プーリ３４のベルト巻き掛け径よりも小さくなり、その結果、高負荷伝動用ＶベルトＢは低速で走行することとなる。
【００４６】
（高負荷伝動用Ｖベルトの製造方法）
次に、高負荷伝動用ＶベルトＢの製造方法について説明する。
【００４７】
＜ブロック成型工程＞
−カーボン短繊維補強樹脂材料の調製−
図７に示すようなシリンダ４１内にスクリューが挿通された混練機４０を用いてマトリクス樹脂を練ると共に、シリンダ４１の下流側部分でカーボン短繊維をサイドフィードして混練することによりカーボン短繊維補強樹脂材料の樹脂コンパウンドを得る。また、マトリクス樹脂が熱硬化性樹脂の場合には、シリンダ４１の下流側部分で硬化剤をサイドフィードする。
【００４８】
シリンダ４１内にスクリューが挿通された混練機４０としては、例えば、一軸混練機や二軸混練機が挙げられるが、混練性の高さの観点から二軸混練機が望ましい。
【００４９】
混練機４０は、シリンダ４１の上流側に原材料投入用のホッパー４２が及び下流側に独立した温度制御が可能なダイ４３がそれぞれ設けられている。また、シリンダ４１の下流側部分にはサイドフィーダー４４が設けられている。シリンダ４１は、上流側から下流側に複数のセグメントに分割されてそれぞれ独立した温度制御が可能に構成されていることが好ましい。カーボン短繊維補強樹脂材料の調製においては、シリンダ４１は上流側よりも下流側の方が高温となり、ダイ４３が最も高い温度となるように制御することが好ましい。シリンダ４１の温度は例えば８０〜９０℃であり、ダイ４３の温度は例えば１００〜１３０℃である。
【００５０】
カーボン短繊維をサイドフィードする位置は、シリンダ４１の下流側部分のうち、シリンダ４１の長さ方向の５０〜１００％の位置であることが好ましく、７０〜９０％の位置であることがより好ましい。カーボン短繊維のサイドフィードは一箇所のみで行ってもよく、また、複数箇所に分割して行ってもよい。なお、サイドフィードで投入するカーボン短繊維の平均繊維長は例えば３〜１０ｍｍである。
【００５１】
マトリクス樹脂が熱硬化性樹脂の場合、カーボン短繊維をサイドフィードする位置と硬化剤をサイドフィードする位置とは、同一であってもよく、また、異なっていてもよい。硬化剤をサイドフィードする位置は、シリンダ４１の下流側部分のうち、樹脂の硬化の進行を抑制する観点から、シリンダ４１の長さ方向の５０〜１００％の位置であることが好ましく、７０〜１００％の位置であることがより好ましい。硬化剤のサイドフィードは一箇所のみで行ってもよく、また、複数箇所に分割して行ってもよい。なお、硬化剤としては、例えば、ヘキサメチレンテトラミン（ヘキサミン）等が挙げられる。硬化剤の投入量はマトリクス樹脂１００質量部に対して例えば１０〜２０質量部である。
【００５２】
回収したカーボン短繊維補強樹脂材料の樹脂コンパウンドは粉砕して粉状化乃至粒状化する。樹脂被覆層１４に含まれるカーボン短繊維の平均繊維長が長くなるという観点からは、粉状乃至粒状のカーボン短繊維補強樹脂材料に含まれるカーボン繊維短繊維の平均繊維長は１５０μｍ以上であることが好ましい。
【００５３】
−ブロック成型−
図８に示すようにブロック成型機の金型のキャビティＣ内に金属補強材１３を配置して型締めした後、キャビティＣ内に、カーボン短繊維補強樹脂材料Ｍを、マトリクス樹脂を溶融させて供給することによりブロック１０を成型する。
【００５４】
キャビティＣへのカーボン短繊維補強樹脂材料Ｍの供給は、キャビティＣの内壁における金属補強材１３の側面に対向する部分から行う。これによりブロック１０の両側面１１においてカーボン短繊維の上下方向への配向が容易となる。特に対称性の観点からは、金属補強材１３の上側側面中央及び／又は下側側面中央に対向する部分から供給を行うことが好ましい。
【００５５】
金型を冷却した後に型開きしてブロック１０を取り出す。また、マトリクス樹脂が熱硬化性樹脂の場合、その後、ブロック１０にアニール処理等することにより樹脂被覆層１４を十分に硬化させる。アニール温度は例えば１９０〜１９５℃であり、アニール時間は例えば２〜４時間である。
【００５６】
＜張力帯作製工程＞
−シート状未架橋ゴム組成物準備−
バンバリーミキサー等のゴム練り加工機に原料ゴム素練りした後、これにゴム配合剤を投入して混練りする。そして、練り上がった未架橋ゴム組成物をカレンダロールによりシート状に加工する。
【００５７】
−心線準備−
撚り糸又は組紐に、ＲＦＬ水溶液に浸漬した後に加熱する処理及び／又はゴム糊に浸漬した後に乾燥させる処理を施したものを心線２３とする。なお、これらの処理の前に撚り糸等にエポキシ溶液やイソシアネート溶液に浸漬した後に乾燥させる処理を施してもよい。
【００５８】
−上側及び下側補強布準備−
織布、編物、或いは不織布に、ＲＦＬ水溶液に浸漬した後に加熱する処理及び／又はゴム糊に浸漬或いはゴム糊をコートした後に乾燥させる処理を施したものを上側及び下側補強布２４，２５とする。なお、これらの処理の前に織布等に、エポキシ溶液やイソシアネート溶液に浸漬した後に乾燥させる処理を施してもよい。
【００５９】
−張力帯成型−
張力帯２０の嵌合凹部形状の金型軸方向に延びる突条が周方向に等ピッチで設けられた円筒金型を筒状に形成した下側補強布２５で被覆し、その上にシート状に加工した未架橋ゴム組成物を所定層設ける。
【００６０】
次いで、加熱加圧装置の中に円筒金型を入れ、未架橋ゴム組成物の架橋が半分程度進行するように、装置内を所定の温度及び圧力に設定して所定時間その状態を保持する。このとき、未架橋ゴム組成物の架橋が半分程度進行して保形ゴム層２２の下側半分の形状が成形されると共に、未架橋ゴム組成物が流動して円筒金型に設けられた突条が下側補強布２５を押圧し、嵌合凹部２１が形成される。
【００６１】
続いて、加熱加圧装置の中から円筒金型を取り出し、半架橋したゴム組成物の上から心線２３を等ピッチで螺旋状に巻き付け、その上に再びシート状に加工した未架橋ゴム組成物を所定層設け、その上から筒状に形成した上側補強布２４を被せる。
【００６２】
次いで、内周面が平坦な筒状のスリーブを最外層に被せる。
【００６３】
そして、加熱加圧装置の中に材料をセットした円筒金型を入れ、装置内を所定の温度及び圧力に設定して所定時間その状態を保持する。このとき、半架橋及び未架橋ゴム組成物の架橋が進行して保形ゴム層２２が構成される。また、心線２３表面の接着剤と保形ゴム層２２とが相互拡散することにより、心線２３が保形ゴム層２２に一体に接着すると共に、上側及び下側補強布２４，２５に付着した接着剤と保形ゴム層２２とが相互拡散することにより、上側及び下側補強布２４，２５が保形ゴム層２２に一体に接着する。以上のようにして、円筒金型表面に円筒状のスラブが成型される。
【００６４】
最後に、加熱加圧装置から円筒金型を取り出し、その周面上に形成された円筒状のスラブを脱型し、これを所定幅の帯状に輪切りし、それを面取り加工等を行うことにより張力帯２０を得る。
【００６５】
＜組立工程＞
一方の張力帯２０の嵌合凹部２１にブロック１０の嵌合凸部１２を対応させ、嵌合凹部２１に嵌合凸部１２が嵌め入れられるように、ブロック１０の一方の嵌合部１２に張力帯２０を挿入し、ブロック１０を張力帯２０に係止させる。この操作を張力帯２０の全周について行う。同様に、他方の張力帯２０をブロック１０の他方の嵌合部１２に挿入し、それによって高負荷伝動用ＶベルトＢを得る。
【実施例】
【００６６】
以下の実施例を行った。その内容は表１にも示す。
【００６７】
【表１】
0005519397.tif 000002
【００６８】
（カーボン短繊維補強樹脂材料）
＜樹脂材料１＞
二軸押出機（日本製鋼社製  型番：ＴＥＸ３０α−５９・５ＢＷ−３Ｖ）を用いてカーボン短繊維補強樹脂材料を調製した。
【００６９】
二軸押出機は、上流側から下流側に第２〜第１７セグメントに分割されたシリンダのうち第２及び第３セグメントを８０℃に、並びに第４〜第１７セグメントを９０℃にそれぞれ温度制御すると共に、ダイを１３０℃に温度制御した。また、スクリュー回転数を１００ｒｐｍに設定した。
【００７０】
そして、ホッパーからフェノールアラルキル樹脂（三井化学社製  商品名：ミレックスＸＬ３２５）５０質量％及びノボラックフェノール樹脂（旭有機材社製）５０質量％を含むマトリクス樹脂、並びにマトリクス樹脂１００質量部に対し、グラファイト粉末（日本黒鉛社製  商品名：青Ｐ）１７．５質量部を投入した。また、シリンダの第１４セグメント（シリンダの長さ方向の８０％の位置）に設けられたサイドフィーダーから、マトリクス樹脂１００質量部に対し、ＰＡＮ系カーボン短繊維（東邦テナックス社製  商品名：ＨＭ３５、繊維長６ｍｍ）７２．５質量部、及びパラアラミド短繊維（帝人社製  商品名：テクノーラ、繊維長１ｍｍ）２．８質量部をサイドフィードし、さらに、第１７セグメント（シリンダの長さ方向の９０％の位置）に設けられたサイドフィーダーから硬化剤のヘキサミン（三井化学社製）１５質量部をサイドフィードした。ダイからカーボン短繊維補強樹脂材料の樹脂コンパウンドを回収した。
【００７１】
回収したカーボン短繊維補強樹脂材料の樹脂コンパウンドを粉状乃至粒状に粉砕し、それを樹脂材料１とした。樹脂材料１に含まれるＰＡＮ系カーボン短繊維の平均繊維長は３８０μｍであった。カーボン短繊維の平均繊維長は、カーボン短繊維補強樹脂材料をＭＥＫで溶解し、それをろ過して残存したカーボン短繊維について、その観察写真の画像解析から任意の２０本のカーボン短繊維の繊維長を測定して数平均し、それを２回繰り返した平均値として求めた（以下同様）。
【００７２】
＜樹脂材料２＞
マトリクス樹脂としてフェノールアラルキル樹脂のみを用いたことを除いて樹脂材料１と同様にして得たカーボン短繊維補強樹脂材料を樹脂材料２とした。樹脂材料２に含まれるＰＡＮ系カーボン短繊維の平均繊維長は３４０μｍであった。
【００７３】
＜樹脂材料３＞
マトリクス樹脂としてノボラックフェノール樹脂のみを用いたことを除いて樹脂材料１と同様にして得たカーボン短繊維補強樹脂材料を樹脂材料３とした。樹脂材料３に含まれるＰＡＮ系カーボン短繊維の平均繊維長は３５０μｍであった。
【００７４】
＜樹脂材料４＞
ＰＡＮ系カーボン短繊維に代えてピッチ系カーボン短繊維（三菱樹脂社製  商品名：Ｋ２２３ＱＥ、繊維長６ｍｍ）を用い、その添加量をマトリクス樹脂１００質量部に対して８１質量部としたことを除いて樹脂材料１と同様にして得たカーボン短繊維補強樹脂材料を樹脂材料４とした。樹脂材料４に含まれるピッチ系カーボン短繊維の平均繊維長は３２０μｍであった。
【００７５】
＜樹脂材料５＞
ホッパーからマトリクス樹脂、ＰＡＮ系カーボン短繊維、パラアラミド短繊維、及びグラファイト粉末を投入し、そして、ダイから回収した硬化剤を含まないカーボン短繊維補強樹脂材料の樹脂コンパウンドをオープンロールで混練しながら硬化剤のヘキサミンを添加したことを除いて樹脂材料１と同様に調製した粉状乃至粒状のカーボン短繊維補強樹脂材料を樹脂材料５とした。樹脂材料２に含まれるＰＡＮ系カーボン短繊維の平均繊維長は６０μｍであった。
【００７６】
＜樹脂材料６＞
マトリクス樹脂としてノボラックフェノール樹脂のみを用いたことを除いて樹脂材料５と同様にして得たカーボン短繊維補強樹脂材料を樹脂材料６とした。樹脂材料６に含まれるＰＡＮ系カーボン短繊維の平均繊維長は５０μｍであった。
【００７７】
（高負荷伝動用Ｖベルト）
＜実施例１＞
ＪＩＳ Ｈ ４０００におけるＡ２０２４Ｐ Ｔ３６１のジュラルミンで形成された金属補強材を樹脂材料１の樹脂被覆層で被覆したブロックを用いた上記実施形態と同様の構成の高負荷伝動用Ｖベルトを作製し、それを実施例１とした。
【００７８】
ブロック成型時においては、キャビティへの樹脂材料１の供給はキャビティの内壁における金属補強材の上側側面中央に対応する部分から行った。また、アニール処理時においては、アニール温度は１９４℃とし、アニール時間は２時間とした。
【００７９】
なお、張力帯の保形ゴム層は、ジメタクリル酸亜鉛で補強されたＨ−ＮＢＲを原料ゴムとし、その原料ゴムにシリカ及びアラミド短繊維を添加して有機過酸化物で架橋したゴム組成物で形成した。心線は、アラミド繊維の組紐にＲＦＬ水溶液に浸漬した後に加熱する処理及びゴム糊に浸漬した後に乾燥させる処理を施したもので構成した。上側及び下側補強布のそれぞれは、ナイロン繊維の織布にＲＦＬ水溶液に浸漬した後に加熱する処理並びにゴム糊に浸漬及びゴム糊をコートした後に乾燥させる処理を施したもので構成した。
【００８０】
＜実施例２〜４並びに比較例１及び２＞
ブロックの樹脂被覆層に樹脂材料２〜４を用いたことを除いて実施例１と同一構成の高負荷伝動用Ｖベルトを作製し、それぞれ実施例２〜４とした。また、ブロックの樹脂被覆層に樹脂材料５及び６を用いたことを除いて実施例１と同一構成の高負荷伝動用Ｖベルトを作製し、それぞれ比較例１及び２とした。
【００８１】
（試験評価方法）
＜アイゾット衝撃値＞
樹脂材料１〜６のそれぞれについて試験片を成形し、ＪＩＳ Ｋ ７１１０に基づいてアイゾット衝撃試験を実施した。そして、測定結果から求めた吸収エネルギーからアイゾット衝撃値を算出した。
【００８２】
＜摩擦・摩耗特性＞
樹脂材料１〜６のそれぞれについて試験片を成形し、ＪＩＳ Ｋ ７２１８−１９８６に基づいて鈴木式摩擦摩耗試験機を用い、１００℃の温度雰囲気下、相手材をＳ４５Ｃ（メッキ済）として摩擦摩耗試験を実施した。なお、面圧力は１４．５ＭＰａ、すべり速度は５０ｍｍ／秒、並びに予備試験時間１時間及び本試験時間３時間とした。そして、試験中の動摩擦係数を算出すると共に、試験後の摩耗減量から比摩耗量を算出した。
【００８３】
＜ブロックのカーボン短繊維の平均繊維長＞
実施例１〜４並びに比較例１及び２のそれぞれの高負荷伝動用Ｖベルトについて、プーリ接触面となるブロックの側面の拡大表面観察写真を撮り、そして、その画像解析から任意の２０本のカーボン短繊維の繊維長を測定して数平均し、それを２回繰り返した平均値をカーボン短繊維の平均繊維長とした。
【００８４】
＜カーボン短繊維の配向＞
実施例１〜４並びに比較例１及び２のそれぞれの高負荷伝動用Ｖベルトについて、プーリ接触面となるブロックの側面の拡大表面観察写真を撮り、そして、その画像からカーボン短繊維の配向の有無を観察した。
【００８５】
＜ベルト走行後ブロック摩耗量＞
図９に示すように、実施例１〜４並びに比較例１及び２のそれぞれの高負荷伝動用ＶベルトＢについて、プーリ径６７．５２ｍｍの駆動プーリ５１及びプーリ径１２８．９７ｍｍの従動プーリ５２に巻き掛け、従動プーリ５２に３４１２Ｎのデッドウエイトを負荷してベルト張力を付与し、９０℃の温度雰囲気下、駆動プーリ５１を駆動トルク７４．０Ｎ・ｍ及び回転数２６００ｒｐｍで回転駆動させて１００時間ベルト走行させた。そして、走行後の高負荷伝動用ＶベルトＢのブロックの側面における樹脂被覆層の摩耗量を測定した。摩耗量は、高負荷伝動用ＶベルトＢの４箇所について、Ｖゲージを用いて走行前後の減量を測定して平均した。
【００８６】
（試験評価結果）
アイゾット衝撃値は、樹脂材料１が２．６５ｋＪ／ｍ２、樹脂材料２が２．８０ｋＪ／ｍ２、樹脂材料３が２．５０ｋＪ／ｍ２、及び樹脂材料４が２．８５ｋＪ／ｍ２、並びに、樹脂材料５が１．９０ｋＪ／ｍ２、及び樹脂材料６が１．５０ｋＪ／ｍ２であった。
【００８７】
動摩擦係数は、樹脂材料１が０．１５、樹脂材料２が０．１４、樹脂材料３が０．１８、及び樹脂材料４が０．２０、並びに、樹脂材料５が０．１８、及び樹脂材料６が０．１８であった。
【００８８】
比摩耗量は、樹脂材料１が０．４４×１０−６ｍｍ３／Ｎ・ｍ、樹脂材料２が０．４１×１０−６ｍｍ３／Ｎ・ｍ、樹脂材料３が１．９０×１０−６ｍｍ３／Ｎ・ｍ、及び樹脂材料４が１．７５×１０−６ｍｍ３／Ｎ・ｍ、並びに、樹脂材料５が０．４１×１０−６ｍｍ３／Ｎ・ｍ、及び樹脂材料６が１．９０×１０−６ｍｍ３／Ｎ・ｍであった。
【００８９】
カーボン短繊維の平均繊維長は、実施例１〜４がいずれも１５０μｍ、並びに、比較例１及び２がいずれも５０μｍであった。
【００９０】
カーボン短繊維の配向は、実施例１〜４ではいずれもブロックの上下方向への配向が観察されたのに対し、比較例１及び２ではいずれも配向が観察されなかった。具体的には、実施例１〜４では、プーリ接触面となるブロックの両側面において観察された１０００本のカーボン短繊維のうち５０％以上が、ブロックの上下方向（ベルト厚さ方向）を基準軸として、その配向角度が±４０°以内であった。
【００９１】
ベルト走行後ブロック摩耗量は、実施例１が０．０４ｍｍ、実施例２が０．０４ｍｍ、実施例３が０．３０ｍｍ、及び実施例４が０．２５ｍｍ、並びに、比較例１が０．０４ｍｍ、及び比較例２が０．２８ｍｍであった。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は高負荷伝動用Ｖベルト及びその製造方法について有用である。
【符号の説明】
【００９３】
Ｂ  高負荷伝動用Ｖベルト
Ｃ  キャビティ
Ｆ  カーボン短繊維
Ｍ  カーボン短繊維補強樹脂材料
１０  ブロック
１１  側面
１２  嵌合部
１２ａ  上側嵌合凸部
１２ｂ  下側嵌合凸部
１２  側面
１３  金属補強材
１３ａ  上側ビーム
１３ｂ  下側ビーム
１３ｃ  センターピラー
１４  樹脂被覆層
２０  張力帯
２１ａ  上側嵌合凹部
２１ｂ  下側嵌合凹部
２２  保形ゴム層
２３  心線
２４  上側補強布
２５  下側補強布
３０  ベルト伝動装置
３１  駆動軸
３２  駆動プーリ
３３  従動軸
３４  従動プーリ
４０  混練機
４１  シリンダ
４２  ホッパー
４３  ダイ
４４  サイドフィーダー
５１  駆動プーリ
５２  従動プーリ
【図１】
0005519397.tif 000003
【図２】
0005519397.tif 000004
【図３】
0005519397.tif 000005
【図４】
0005519397.tif 000006
【図５】
0005519397.tif 000007
【図６】
0005519397.tif 000008
【図７】
0005519397.tif 000009
【図８】
0005519397.tif 000010
【図９】
0005519397.tif 000011