(57)【要約】【課題】センターベルトとブロックとのベルト幅方向の動きを抑制し、両者の間の摩擦がすくなく、摩耗によりセンターベルトが切断してベルトが寿命になるといった故障を防止することができる、より長寿命な高負荷伝動ベルトを提供する。【解決手段】センターベルト３と上ビーム部１１と下ビーム部１２をピラー１３によって連結しており上下ビーム部１１、１２とピラー１３によって囲まれた前記センターベルト３を挿入する嵌合溝８、９を有するブロック２とからなる高負荷伝動ベルト１において、上下ビーム部の少なくともいずれか一方にはその先端部において他方のビーム部側に突出する抑制部１４を設けてなり、センターベルト３を嵌合溝に挿入した状態でセンターベルトが抑制部１４によってベルト側面方向に移動しないよう抑えられている構成とする。【選択図】図３
2006090542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマー中に心体を埋設したセンターベルトと、上ビーム部と下ビーム部をピラーによって連結しており上下ビーム部とピラーによって囲まれた前記センターベルトを挿入する嵌合溝を有するブロックとからなる高負荷伝動ベルトにおいて、上下ビーム部の少なくともいずれか一方にはその先端部において他方のビーム部側に突出する抑制部を設けてなり、センターベルトを嵌合溝に挿入した状態でセンターベルトが抑制部によってベルト側面方向に移動しないよう抑えられていることを特徴とする高負荷伝動ベルト。
【請求項２】
抑制部を上ビーム部のみに設けた請求項１記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項３】
抑制部の突出高さが０．３〜０．６ｍｍの範囲である請求項１〜２記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項４】
抑制部の側面はブロックの側面が形成する平面よりも内方に位置しており、ベルト走行時にプーリと接触しないよう構成してなる請求項１〜３記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項５】
抑制部の側面はブロックの側面が形成する平面に対して抑制部の先端へ行くほど内方へ向かう傾きを有しており、一方抑制部のセンターベルトとの接触面はセンターベルトの側面に沿う面を有し、ブロックに対してセンターベルトを挿入しやすく且つ抜けにくい構成となっている請求項１〜４記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項６】
抑制部のベルト長手方向の厚みは該抑制部を設けたビーム部の厚みよりも小さく設定してなる請求項１〜５記載の高負荷伝動ベルト。
【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複数のブロックを固定した高負荷伝動ベルトに関し、詳しくはセンターベルトとブロックとの間のベルト幅方向の相対的な動きを抑制することによってセンターベルトとブロックとの嵌合の緩みを防止したより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４には一本のセンターベルトの周囲をブロックで取り囲んだような構造のベルトが開示されている。
【０００９】
特許文献５には二本のセンターベルトを嵌め込む溝を有するブロックであり、センターベルトを溝に嵌め込んだ状態で上下部材からなるブロックで挟持してリベットなどで固着する構造のベルトが開示されている。
【００１０】
【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
【特許文献４】特開昭６３−３１８３４５号公報
【特許文献５】特開昭６１−１０３０３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１のような二本のセンターベルトがブロックの側面から突出するように装着されているベルトはセンターベルトがプーリと接触して摩擦することによって、発音を防止することはできるが発熱を生じる面ではあまり好ましい形態ということができない。
【００１２】
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の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。
【００１３】
しかし、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際に受ける応力以外にも、ベルト走行中にセンターベルトのブロックに対するベルト幅方向の動きが発生し、ブロックやセンターベルトの変形や摩耗を生じると共に発熱を引き起こすといった問題がある。両者が嵌合している箇所で変形や摩耗が生じると、ベルト走行時におけるブロックの姿勢制御ができなくなり、なおさら摩耗が促進されてセンターベルトがダメージを受けベルトの故障につながってしまう。
【００１４】
特許文献４のようなベルトの構造では、センターベルトがブロックによって上下左右全面から拘束されており、ブロックに対してセンターベルトが動くことはない。ただし、センターベルトが一本であり、高負荷に対する耐久力の面で不安が残る。
【００１５】
特許文献５のようなベルトはセンターベルトが二本であり、且つセンターベルトがブロックによって全面から拘束されており、ブロックに対してセンターベルトが動くという問題はないが、ブロックにセンターベルトを装着する際は上下ブロックでセンターベルトを挟持してリベットなどの固定具で固定するといった作業になり、ベルトの組立て手間がかかるといった問題がある。
【００１６】
そこで本発明ではセンターベルトをブロック側面に開口する嵌合溝に装着するタイプのベルトであって、センターベルトとブロックとの少なくともベルト幅方向の動きを抑制することによって、互いに摩擦することによる摩耗を緩和すると共に発熱も少なくし、センターベルトの切断によるベルトが寿命に至る期間を長期化した高負荷伝動ベルトの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記のような目的を達成するために本発明の請求項１では、エラストマー中に心体を埋設したセンターベルトと、上ビーム部と下ビーム部をピラーによって連結しており上下ビーム部とピラーによって囲まれた前記センターベルトを挿入する嵌合溝を有するブロックとからなる高負荷伝動ベルトにおいて、上下ビーム部の少なくともいずれか一方にはその先端部において他方のビーム部側に突出する抑制部を設けてなり、センターベルトを嵌合溝に挿入した状態でセンターベルトが抑制部によってベルト側面方向に移動しないよう抑えられていることを特徴とする。
【００１８】
請求項２では抑制部を上ビーム部のみに設けた高負荷伝動ベルトとしている。
【００１９】
請求項３においては、抑制部の突出高さが０．３〜０．６ｍｍの範囲である高負荷伝動ベルトとしている。
【００２０】
請求項４では、抑制部の側面はブロックの側面が形成する平面よりも内方に位置しており、ベルト走行時にプーリと接触しないよう構成してなる高負荷伝動ベルトとしている。
【００２１】
請求項５では、抑制部の側面はブロックの側面が形成する平面に対して抑制部の先端へ行くほど内方へ向かう傾きを有しており、一方抑制部のセンターベルトとの接触面はセンターベルトに沿う面を有し、ブロックに対してセンターベルトを挿入しやすく且つ抜けにくい構成となっている高負荷伝動ベルトとしている。
【００２２】
請求項６では、抑制部のベルト長手方向の厚みは該抑制部を設けたビーム部の厚みよりも小さく設定してなる高負荷伝動ベルトとしている。
【発明の効果】
【００２３】
センターベルトとブロックとのベルト幅方向の動きを抑制することによって、両者の間の摩擦がすくなくなり、摩耗によりセンターベルトが切断してベルトが寿命になるといった故障を防止することができ、より長寿命な高負荷伝動ベルトとすることができる。
【００２４】
抑制部を上ビーム部のみに設けることによってセンターベルトの幅を広めに設定することができるとともにセンターベルトの挿入作業も比較的容易なものになる。
【００２５】
また、抑制部の突出高さを適正な範囲とすることによって、センターベルトの嵌合溝への挿入が著しく困難なものとならず、且つセンターベルトのブロックに対するベルト幅方向の動きを抑制することができる。
【００２６】
ベルト走行時に抑制部の側面をプーリに接触させないことでブロックがプーリから抜けにくく発音が増加したりベルトの振れが発生したりしてひいてはベルトの耐久性を低下させるといった問題を起こすことがない。
【００２７】
抑制部の側面にブロックの内方へ向かう傾きをつけることでベルトの組立て時におけるセンターベルトのブロックへの挿入作業が容易になり、一方で抑制部のセンターベルトとの接触面はセンターベルトの側面に沿う角度となっており、センターベルトに押しつけられて密着し、センターベルトがブロックから抜けにくいようになっている。
【００２８】
抑制部の厚みをその抑制部を設けた上ビーム部もしくは下ビーム部の厚みよりも小さく設定することで、センターベルトのブロックへの挿入も容易になり、ベルト走行時に抑制部がプーリと接触する場合でもその影響を少なくすることができ、ブロックがプーリから抜ける際の発音やベルト振動の増加を緩和することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
また、上ビーム部１１にはガイド凸部２１を設け反対側の面にはガイド凸部２１と嵌合するガイド凹部２２を設けている。このようにブロックの進行方向の前後で凹凸嵌合することによって、複数あるブロック２を整列させることができ、伝動効率の向上や騒音防止となる。
【００３２】
また、図３に示すように上ビーム部１１の端部には下ビーム部１２の方向に向かって突出する抑制部１４を設けている。センターベルト３は上下ビーム部１１、１２の付け根から抑制部１４までの幅を有しており、嵌合溝８、９に嵌め込むとセンターベルトの側面３ａが抑制部１４に接触した状態になるので、その後は嵌合溝８、９の中でベルト幅方向に移動するのを抑制されることになる。そのような構成を採ることで両者の間の摩擦がすくなくなり、摩耗によりセンターベルトが切断してベルトが寿命になるといった故障を防止することができる。
【００３３】
抑制部１４の上ビーム部１１からの突出高さｈは０．３〜０．６ｍｍの範囲とする。０．３ｍｍ未満であるとセンターベルトが比較的容易に抑制部を乗り越えてしまいセンターベルトのベルト幅方向の移動を抑制する効果が十分に得られず、０．６ｍｍを超えるとセンターベルトの嵌合溝への挿入が困難になるので好ましくない。
【００３４】
上記では抑制部１４を上ビーム部１１に設けた例を説明しているが、抑制部１４は上下ビーム部１１、１２のいずれか少なくとも一方に設ければよく、両方のビーム部に設けてもよい。但し、下ビーム部１２は元々上ビーム部１１よりも短いので下ビーム部１２に抑制部１４を設ける構造にするとセンターベルト３の幅が狭くなって強度的に不利になることと、センターベルト３を嵌合溝８、９に挿入する際にも下ビーム部１２に抑制部１４を設けていると挿入作業が困難になるということもあって、上ビーム部１２のみに設ける形態が好ましい形態である。
【００３５】
図４は本発明の別の例を示すブロックの側面図である。図４に示すブロック２では抑制部１４のベルト長手方向の厚みｔがブロック２の厚みＴよりも小さく設定されており、そうすることによってベルトが走行する際に抑制部１４も含めてブロックがプーリに接触する面積が少なくなる。抑制部１４を設けることによりプーリとの接触面積が大きくなりベルトがプーリから抜け出しにくくなって、発音が増加したりベルトの振動が大きくなったりするのを緩和することができる。この場合抑制部の厚みｔはブロックの厚みＴの３５〜７０％の範囲に設定することが好ましい。３５％未満であると抑制部１４の強度が不足し破損につながることがあり、７０％を超えると発音やベルトの振動への影響が大きくなる。
【００３６】
また、図５は本発明の別の例を示すベルトの断面図である。図５に示すブロックでは抑制部１４の側面１４ａは抑制部１４の先へいくにつれてブロック２の側面６、７を形成する平面に対してブロック中心のある内方へ向かう角度を有する面となっている。そうすることによって、ベルト走行中に抑制部１４がプーリに接触しなくなるので、抑制部１４を設けたとしてもプーリとブロックとの間の関係に影響を及ぼすことがない。更に、ブロックにセンターベルト３を挿入する作業は行いやすくなる。一方で抑制部１４のセンターベルト３と接触する面１４ｂをブロックに対して垂直方向へ向ける等センターベルト側面３ａに沿った面とすることで一旦挿入したセンターベルト３は抜けにくくなる。
【００３７】
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。
【００３８】
ブロック２は、図示はしないが略ブロックと同じ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く、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インサート材であり、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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、その程度のインサート材の露出は、実質的に全面を樹脂材で被覆している形態に含まれるといってよいものである。
【００４１】
またブロック２としては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。
【００４２】
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３ａ、３ｂ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。
【００４３】
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、ポリアミド樹脂なかでもナイロン４６が好ましいといえる。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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ナイロン４６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ナイロン４６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、且つナイロン４６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。
【００４７】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
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】
【００４９】
【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断面図である。
【図３】本発明の高負荷伝動ベルトの縦断面である。
【図４】別の例を示すブロックの側面図である。
【図５】図４に示すブロックを用いたベルトの断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
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
１１  上ビーム部
１２  下ビーム部
１３  センターピラー
１４  抑制部
１５  凹条部
１６  凹条部
１７  凸条部
１８  凸条部
【図１】
2006090542.tif 000003
【図２】
2006090542.tif 000004
【図３】
2006090542.tif 000005
【図４】
2006090542.tif 000006
【図５】
2006090542.tif 000007