(57)【要約】【課題】伝達効率に優れた伝動ベルトを提供すること。【解決手段】伝動ベルト１は、エンドレスの張力帯２と、張力帯２の長手方向に沿って配列され、張力帯２が嵌合される嵌合溝１４を有する複数のブロック１０とを備えている。張力帯２は、張力帯２の外面に形成された複数の外側凹溝２１ａと内面に形成された複数の内側凹溝２１ｂを有する。各ブロック１０の嵌合溝１４には、張力帯２の外側凹溝２１ａと係合する外側凸部１５ａと、張力帯２の内側凹溝２１ｂと係合する内側凸部１５ｂが設けられ、各ブロック１０のベルト長手方向を含む断面において、外側凸部１５ａの曲率半径Ｒ１５ａは、内側凸部１５ｂの曲率半径Ｒ１５ｂよりも小さい。張力帯２は、ゴム層５と、ゴム層５に埋設された心線４を含み、心線４は、ゴム層５の厚み方向の中心よりも外側に配置されている。【選択図】図３
2019007589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンドレスの張力帯と、前記張力帯の長手方向に沿って所定ピッチで配列され、前記張力帯が嵌合される嵌合溝を有する複数のブロックとを備える伝動ベルトであって、
前記張力帯は、前記張力帯の外面に形成された複数の外側凹溝と内面に形成された複数の内側凹溝を有し、
各ブロックの前記嵌合溝には、前記張力帯の前記外側凹溝と係合する外側凸部と、前記張力帯の前記内側凹溝と係合する内側凸部が設けられ、
ベルト長手方向を含む断面において、前記外側凸部の曲率半径は、前記内側凸部の曲率半径よりも小さく、
前記張力帯は、ゴム層と、前記ゴム層に埋設された心線を含み、
前記心線は、前記ゴム層の厚み方向の中心よりも外側に配置されることを特徴とする伝動ベルト。
【請求項２】
前記張力帯の長手方向における凹溝間の部分において、前記ゴム層の厚み方向における前記心線の中心と前記ゴム層の外側の面との距離をｄ、前記ゴム層の厚みをＤとしたときに、
ｄ／Ｄ＜＝０．４５であることを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
【請求項３】
前記ベルト長手方向を含む前記断面において、
前記外側凸部の前記曲率半径は０．８ｍｍ以下であり、
前記内側凸部の前記曲率半径は１．０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の伝動ベルト。
【請求項４】
前記ゴム層の前記心線よりも外側部分の硬度が前記ゴム層の前記心線よりも内側部分の硬度よりも高いことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の伝動ベルト。
【請求項５】
前記ゴム層の前記心線よりも前記外側部分の硬度が前記ゴム層の前記心線よりも前記内側部分の硬度よりも２度以上高いことを特徴とする請求項４に記載の伝動ベルト。
【請求項６】
前記ゴム層の前記心線よりも前記内側部分の圧縮永久歪が７０％以下であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の伝動ベルト。
【請求項７】
前記ゴム層の前記心線よりも前記外側部分において、
ＨＮＢＲとメタクリル酸亜鉛含有ＨＮＢＲの混合比が質量比で４５：５５〜０：１００の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の伝動ベルト。
【請求項８】
前記ゴム層の前記心線よりも前記内側部分において、
前記ＨＮＢＲと前記メタクリル酸亜鉛含有ＨＮＢＲの混合比が質量比で９０：１０〜５０：５０の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の伝動ベルト。
【請求項９】
無段変速装置に用いられることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の伝動ベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、張力帯の長手方向に沿って複数のブロックを取り付けた構成を有する伝動ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、自動二輪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。ベルト式無段変速装置に用いられるＶベルトのうち、比較的低負荷用としては、ゴム製のローエッジＶベルトが用いられる。通常のゴムベルトでは耐久性が不足するような高負荷伝動用ベルトとしては、エンドレスの張力帯に、複数の樹脂製ブロックをベルト長手方向に間隔を空けて配列させて取り付けた構成の樹脂ブロックベルトが用いられる。
【０００３】
ブロックの張力帯への固定は、ブロックの嵌合溝に張力帯を圧入嵌合することでなされている。より詳細には、張力帯に形成された凹溝に、ブロックに形成された凸部が係合することによって、張力帯とブロックとがしっかりと連結されている。プーリの駆動力は、まず、各ブロックに伝わり、さらに、ブロックから張力帯に伝達される。
【０００４】
そのようなブロックベルトの中でも、特許文献１には、張力帯の心線の位置が、ゴム層の厚み方向の中心よりもベルト内側に位置している伝動ベルトが開示されている。この特許文献１の伝動ベルトは、ベルトが屈曲したときの張力帯の内側を形成するエラストマーからの発熱が少なく、張力帯やブロックの熱による劣化を緩和し、ひいてはベルト寿命を長くすることができる。
【０００５】
特許文献２で開示されている伝動ベルトでは、張力帯の外側部分のゴム硬度が、内側部分のゴム硬度よりも高くなっている。この特許文献２の伝動ベルトでは、張力帯の内側部分において屈曲疲労による亀裂が発生したり、張力帯の外側部分において永久歪やへたりが生じることによって張力帯とブロックとの嵌合が緩んで斜行やガタツキが発生したりすることが抑えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−４９９０７号公報
【特許文献２】特開２００９−１０８９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１，２のブロックベルトでは、各ブロックにおける嵌合溝には、張力帯の外面側と内面側にそれぞれ凸部が形成されている。そして、外側凸部と内側凸部はそれぞれ張力帯の外面と内面の凹溝に係合している。ここで、ベルト長手方向を含む断面において、ブロックの外側凸部の表面形状は、内側凸部の表面形状よりも、曲率半径が小さくなっている。そのため、張力帯の外側における凹溝と凸部の係合は、内側における係合と比べて強固となり、ブロックから張力帯への駆動力の伝達は、主として外側の係合部から行われる。
【０００８】
特許文献１では、ゴム層の中心よりも内側に偏って心線が配置されている。よって、ゴム層の心線よりも外側部分の厚みが内側部分よりも大きくなる。そのため、張力帯の外側から大きな駆動力が伝達される際に、厚みが大きい外側部分のゴムの変形によって大きなエネルギーが消費され、伝達効率が低下するという問題がある。
【０００９】
なお、特許文献２では、ゴム層の心線よりも外側部分が内側部分よりも硬いため、動力伝達を行うゴム層の外側部分における変形によるエネルギー消費はある程度抑えられると考えられる。しかし、この構成だけでは、伝達効率の向上という観点では十分とは言えない。
【００１０】
そこで、本発明は伝達効率に優れた伝動ベルトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、エンドレスの張力帯と、前記張力帯の長手方向に沿って所定ピッチで配列され、前記張力帯が嵌合される嵌合溝を有する複数のブロックとを備える伝動ベルトであって、前記張力帯は、前記張力帯の外面に形成された複数の外側凹溝と内面に形成された複数の内側凹溝を有し、各ブロックの前記嵌合溝には、前記張力帯の前記外側凹溝と係合する外側凸部と、前記張力帯の前記内側凹溝と係合する内側凸部が設けられ、ベルト長手方向を含む断面において、前記外側凸部の曲率半径は、前記内側凸部の曲率半径よりも小さく、前記張力帯は、ゴム層と、前記ゴム層に埋設された心線を含み、前記心線は、前記ゴム層の厚み方向の中心よりも外側に配置される。
【００１２】
外側凸部の表面の曲率半径は、内側凸部の表面の曲率半径よりも小さい（曲率がきつい）ため、張力帯とブロックとの外側の係合は内側の係合と比べて強固となり、伝動ベルトの外側部分において主にブロックから張力帯への動力伝達が行われる。その上で、本発明では、張力帯の心線の位置がゴム層の厚み方向の中心よりも外側に配置されているため、ゴム層の外側部分の厚みが内側部分よりも薄くなる。従って、ゴム層の外側部分の変形による駆動力の伝達ロスを抑えることができ、伝達効率が向上する。
【００１３】
本発明の伝動ベルトは、前記張力帯の長手方向における凹溝間の部分において、前記ゴム層の厚み方向における前記心線の中心と前記ゴム層の外側の面との距離をｄ、前記ゴム層の厚みをＤとしたときに、ｄ／Ｄ＜＝０．４５であることが好ましい。
【００１４】
上記の構成によれば、ｄ／Ｄ＜＝０．４５を満たすように張力帯の心線をゴム層の厚み方向の中心よりも外側に偏らせて配置することで、ゴム層の外側部分の変形によるエネルギーロスが小さくなり、伝達効率向上の効果は高くなる。
【００１５】
本発明の伝動ベルトは、前記ベルト長手方向を含む前記断面において、前記外側凸部の前記曲率半径は０．８ｍｍ以下であり、前記内側凸部の前記曲率半径は１．０ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１６】
上記の構成によれば、外側凸部の曲率半径と内側凸部の曲率半径の差が大きくなるため、ブロックに伝わった駆動力の大部分が外側凸部から張力帯に伝達されることになる。このような構成に本発明を適用することにより、伝達効率向上の効果は高くなる。
【００１７】
本発明の伝動ベルトは、前記ゴム層の前記心線よりも外側部分の硬度が前記ゴム層の前記心線よりも内側部分の硬度よりも高いことが好ましい。
【００１８】
上記の構成によれば、主に駆動力を伝達するゴム層の外側部分の硬度が高く、圧縮変形や永久歪の発生が少ないため、ゴム層の外側部分における変形によるエネルギー消費が抑えられ、伝動ベルトの伝達効率がさらに向上する。また、ゴム層の外側部分において張力帯とブロックとの間の緩みが発生しにくいのでガタツキの発生を防止することができる。一方で硬度の低い内側のゴム層においては、厳しい条件で繰り返し屈曲が行われても亀裂の発生を遅らせることができ、耐久性が向上し、ベルトの寿命が長くなる。
【００１９】
本発明の伝動ベルトは、前記ゴム層の前記心線よりも前記外側部分の硬度が前記ゴム層の前記心線よりも前記内側部分の硬度よりも２度以上高いのが好ましい。
【００２０】
上記の構成によれば、ゴム層の心線よりも外側部分の硬度と内側部分の硬度の差が大きくなるため、耐久性と伝達効率向上の効果は高くなる。
【００２１】
本発明の伝動ベルトは、前記ゴム層の前記心線よりも前記内側部分の圧縮永久歪が７０％以下であってもよい。
【００２２】
上記の構成によれば、ゴム層の心線よりも内側部分の圧縮永久歪が小さいため、張力帯とブロックの間のがたつきの発生が抑制され、耐久性が向上し、伝動ベルトの寿命が長くなる。
【００２３】
本発明の伝動ベルトは、前記ゴム層の前記心線よりも前記外側部分において、ＨＮＢＲとメタクリル酸亜鉛含有ＨＮＢＲの混合比が質量比で４５：５５〜０：１００の範囲内であることが好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、ゴム層の心線よりも外側部分が高硬度で高モジュラスなゴムから成るため、圧縮変形や永久歪の発生が少なく、張力帯とブロックとの間の緩みが発生しにくいのでガタツキの発生を防止することができ、伝達効率と耐久性が向上する。
【００２５】
本発明の伝動ベルトは、前記ゴム層の前記心線よりも前記内側部分において、前記ＨＮＢＲと前記メタクリル酸亜鉛含有ＨＮＢＲの混合比が質量比で９０：１０〜５０：５０の範囲内であることが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、ゴム層の心線よりも内側部分が低硬度で小さな圧縮永久歪を有するゴムから成るため、厳しい条件で繰り返し屈曲が行われても亀裂の発生を遅らせることができ、耐久性が向上し、伝動ベルトの寿命が長くなる。
【００２７】
本発明の伝動ベルトは無段変速装置に用いられてもよい。
【発明の効果】
【００２８】
以上の説明に述べたように、本発明によれば、伝達効率に優れた伝動ベルトを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態に係る伝動ベルトを採用したベルト式無段変速装置を示す一部省略断面図であり、（ａ）は伝動ベルトの各プーリへの巻き掛け半径が同じ場合、（ｂ）は巻き掛け半径が異なる場合を示す。
【図２】図１の伝動ベルトを示す一部切欠き斜視図である。
【図３】図２の伝動ベルトをベルト幅方向から見た側面図である。
【図４】図２の伝動ベルトをベルト長手方向から見た正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００３１】
［ベルト式無段変速装置３０の構成］
まず、図１を参照しつつ、本実施形態に係る伝動ベルト１を採用したベルト式無段変速装置３０について説明する。図１に示すように、ベルト式無段変速装置３０は、駆動プーリ３１と従動プーリ３２とにエンドレスの伝動ベルト１が巻き掛けられた構造を有している。そして、伝動ベルト１の側面がプーリ３１、３２のＶ溝と接触した状態で伝動ベルト１を二軸間で回転走行させ、さらに変速比を無段階で変化させるものである。
【００３２】
各プーリ３１、３２は、軸方向に固定された固定プーリ片３１ａ、３２ａと、軸方向に移動可能とされた可動プーリ片３１ｂ、３２ｂとからなる。可動プーリ片３１ｂ、３２ｂが軸方向に移動することで、固定プーリ片３１ａ、３２ａと可動プーリ片３１ｂ、３２ｂとで形成されるプーリ３１、３２のＶ溝の幅を連続的に変更できるようになっている。伝動ベルト１は、ベルト幅方向両端面が各プーリ３１、３２のＶ溝対向面と傾斜が合致するテーパ面で形成され、変更されたＶ溝の幅に応じて、Ｖ溝対向面の任意の位置に嵌まり込む。例えば、図１（ａ）に示す状態から、図１（ｂ）に示すように、駆動プーリ３１のＶ溝の幅を狭く、従動プーリ３２のＶ溝の幅を広くした状態に変更すると、伝動ベルト１は、駆動プーリ３１側ではＶ溝中を外径側に向かって移動し、従動プーリ３２側ではＶ溝中を内径側に向かって移動する。その結果、各プーリ３１、３２への巻き掛け半径が連続的に変化して、変速比が無段階で変えられる。
【００３３】
［伝動ベルト１の構成］
次に、図２〜図４をさらに参照しつつ、伝動ベルト１の構成について説明する。なお、以下の説明では、伝動ベルト１においてプーリ３１、３２に巻き掛けられた際に、エンドレスベルトの外側となる方向を「上方」、エンドレスベルトの内側となる方向を「下方」と称する。
【００３４】
図２に示すように、伝動ベルト１は、平行な２本のエンドレスの張力帯２の長手方向（図２に示すベルト長手方向）に沿って、複数の板状のブロック１０を配列したものである。各ブロック１０に嵌合溝１４が形成され、この嵌合溝１４に張力帯２が嵌合されている。プーリの駆動力は、まず、各ブロック１０に伝わった後、このブロックと嵌合している張力帯２に伝達される。
【００３５】
［張力帯２の詳細］
図２に示すように、張力帯２は、心線４が埋設されたゴム層５と、ゴム層５の上下面を被覆する補強布６とからなる。
【００３６】
ゴム層５には心線４が埋設されている。一般的なベルトでは、心線４はゴム層５の厚み方向のほぼ中央位置に埋設されているのが普通であるが、本実施形態では、心線４の位置に工夫がなされており、心線４は、ゴム層５の中心よりも外側に偏った位置に配置されている。具体的には、張力帯２の長手方向における凹溝間の部分において、ゴム層５の厚み方向における心線４の中心とゴム層５の外側の面との距離をｄとし、ゴム層の厚みをＤとしたときに、ｄ／Ｄ＜＝０．４５となるように心線４を配置している。心線４を外側に偏らせている理由については後述する。
【００３７】
なお、心線４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、炭素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。心線４の替わりに、上記の繊維からなる織布や編布、または金属薄板等を埋設してもよい。
【００３８】
ゴム層５の外側の面と内側の面には、それぞれベルト幅方向に延びる外側凹溝２１ａ、内側凹溝２１ｂがベルト長手方向に所定のピッチで設けられる。外側凹溝２１ａには、後述するブロック１０の外側凸部１５ａが係合し、内側凹溝２１ｂには、ブロック１０の内側凸部１５ｂが係合する。なお、外側凹溝２１ａの表面の曲率半径Ｒ２１ａは、内側凹溝２１ｂの表面の曲率半径Ｒ２１ｂよりも小さくなっている。凹溝及び凸部の曲率半径については、ブロック１０の説明のところで改めて説明する。
【００３９】
ゴム層５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（ＨＮＢＲ）、メタクリル酸亜鉛含有ＨＮＢＲ、エチレン−α−オレフィンエラストマー（エチレン−プロピレン共重合体（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭなど）などのエチレン−α−オレフィン系ゴム）等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で形成される。なかでも、伝動ベルトに要求される諸物性に優れ、ブレンドした場合の相溶性に優れ、硬度やモジュラスを調整しやすい点からＨＮＢＲとメタクリル酸亜鉛含有ＨＮＢＲとのブレンドが好ましい。ＨＮＢＲとメタクリル酸亜鉛含有ＨＮＢＲとの混合比（質量比）は１００：０〜０：１００の間の任意の割合で選択可能である。ＨＮＢＲの割合が多くなると、ゴム層の硬度は低くなり圧縮永久歪は小さくなる。一方、メタクリル酸亜鉛含有ＨＮＢＲの割合が多くなると、ゴム層の硬度は高くなり圧縮永久歪は大きくなる。なお、本願明細書及び特許請求の範囲において「ＨＮＢＲ」とはメタクリル酸亜鉛などの不飽和カルボン酸金属塩を実質的に含まない水素化ニトリルゴムを意味する。また、「実質的に含まない」とは、不可避不純物として混入するものを除いて含まれないことを意味し、その含有量の上限値は、ＨＮＢＲ全体に対して例えば０．１質量％程度である。
【００４０】
本実施形態では、例えば、ゴム層５の外側部分５ａにおいて、ＨＮＢＲとメタクリル酸亜鉛含有ＨＮＢＲの混合比が質量比で４５：５５〜０：１００の範囲内であることが好ましい。
【００４１】
また、ゴム層５の内側部分５ｂにおいて、ＨＮＢＲとメタクリル酸亜鉛含有ＨＮＢＲの混合比が質量比で９０：１０〜５０：５０の範囲内であることが好ましい。また、ゴム層５の内側部分５ｂの圧縮永久歪が７０％以下であることが好ましい。
【００４２】
ゴム層５の、心線４よりも外側部分５ａの硬度は、心線４よりも内側部分５ｂの硬度よりも高くなっている。後で詳細説明するが、伝達効率向上の効果を高める観点からは、外側部分５ａと内側部分５ｂの硬度差はある程度大きいのがよい。具体的には、外側部分５ａの硬度が内側部分５ｂの硬度よりも２度高いのが好ましく、４度高いのがより好ましく、７度高いのが特に好ましい。
【００４３】
補強布６は、ベルト走行時にゴム層５がブロック１０との摩擦により摩耗するのを防止するためのものであり、平織り、綾織り又は朱子織り等の織布で形成される。その繊維材料としては、アラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維等が用いられる。なお、ブロック１０と張力帯２の擦れによる摩耗を防止する観点では、耐摩耗性に優れるアラミド繊維が好ましいが、アラミド繊維に比べて耐摩耗性の劣るナイロン繊維を使用することもできる。また、ナイロン繊維はアラミド繊維に比べて伸縮性がよいので、ブロック１０の嵌合溝１４の形状に正確に沿わせることができる。
【００４４】
［ブロック１０の詳細］
図２に示すように、ブロック１０は、上面１０ａがベルト厚み方向の外側、下面１０ｂがベルト厚み方向の内側になるように配列される。また、ブロック１０は、側面１０ｃが、隣接するブロック１０の側面１０ｃと対向するように配列される。各ブロック１０としては、例えば、ジュラルミン等で形成されたインサート材が、接着材を介して樹脂で被覆されたものを採用できる。
【００４５】
複数のブロック１０は、全て同一形状を有しているため、そのうちの１つについて説明する。各ブロック１０は、ベルト厚み方向の上方及び下方に並ぶ２本のビーム部（上側ビーム部１１及び下側ビーム部１２）をベルト幅方向の中央部でセンターピラー部１３によって連結して略「Ｈ」形に形成されている（図４参照）。ブロック１０は、嵌合溝１４を有する。嵌合溝１４は、上下のビーム部１１、１２、とセンターピラー部１３とによって囲まれて形成されている。嵌合溝１４は、ベルト幅方向の中央部を挟んだ両側に一対で設けられている。各張力帯２は、各ブロック１０の各嵌合溝１４にベルト幅方向の両側から圧入嵌合され、各ブロック１０が２本の張力帯２と一体化されている。
【００４６】
図４に示すように、ブロック１０のベルト幅方向に関する長さは、ベルト厚み方向の上方の端部が最も長く下方の端部に行くほど短くなっている。伝動ベルト１が各プーリ３１、３２に巻き掛けられたときに、各ブロック１０の上側ビーム部１１は張力帯２よりもベルト厚み方向の外側に位置し、下側ビーム部１２は張力帯２よりもベルト厚み方向の内側に位置する。
【００４７】
また、図３に示すように、各ブロック１０のベルト長手方向に関する長さは、ベルト厚み方向の上方に位置する上側ビーム部１１においては、ベルト厚み方向に一定の肉厚で形成されおり、ベルト厚み方向の下方に位置する下側ビーム部１２においては、ベルト厚み方向の下方に行くほど肉厚が漸減するように形成されている。
【００４８】
ブロック１０は、例えば、ベルト厚み方向の長さが１０〜１７ｍｍ、ベルト幅方向の長さが２０〜３０ｍｍ、及びベルト長手方向の長さが２〜５ｍｍであり、ベルト幅方向の両側部のなす角度、すなわち、ベルト角度は例えば２４〜３０°である。
【００４９】
図２に示すように、各ブロック１０の嵌合溝１４には、それぞれベルト幅方向に延びる２つの凸部が形成されている。まず、上側ビーム部１１の、張力帯２と対向する下側の面に、外側凸部１５ａが形成されている。また、下側ビーム部１２の、張力帯２と対向する上側の面に、内側凸部１５ｂが形成されている。外側凸部１５ａは、張力帯２のゴム層５に形成された外側凹溝２１ａと係合し、内側凸部１５ｂは、ゴム層５に形成された内側凹溝２１ｂと係合する。
【００５０】
図３に示すように、ベルト長手方向を含む断面では、外側凸部１５ａと内側凸部１５ｂの形状が異なっている。外側凸部１５ａは、ほぼ長方形の断面形状を有しており、長方形の角部が丸みを帯びた形状である。このような形状であるから、外側凸部１５ａの表面の曲率は一定ではないが、角部において最も曲率はきつくなっており、その角部における曲率半径Ｒ１５ａは、例えば、０．３ｍｍである。一方、内側凸部１５ｂは弧状の形状を有する。弧状の内側凸部１５ｂの曲率半径Ｒ１５ｂは、例えば、１．５ｍｍである。以上から明らかなように、外側凸部１５ａの表面のカーブ（曲率）は内側凸部１５ｂよりもきつい。つまり、外側凸部１５ａの曲率半径Ｒ１５ａは、内側凸部１５ｂの曲率半径Ｒ１５ｂよりも小さくなっている。
【００５１】
外側凸部１５ａ，内側凸部１５ｂの形状の違いに伴い、張力帯２のゴム層５に形成された外側凹溝２１ａと内側凹溝２１ｂの形状も異なっている。即ち、外側凹溝２１ａの曲率半径Ｒ２１ａは、内側凹溝２１ｂの曲率半径Ｒ２１ｂよりも小さい。
【００５２】
以上のように、外側と内側とで凸部形状が異なることにより、張力帯２とブロック１０との外側の係合は張力帯２とブロック１０との内側の係合と比べて強固になっている。従って、プーリからブロック１０を介して張力帯２へ動力が伝達される際には、特に伝動ベルト１の外側部分５ａにおいて大きな駆動力が張力帯２へ伝達される。
【００５３】
ところで、張力帯２の主体がゴム層５である以上、プーリからブロック１０を介して張力帯２へ動力が伝達される際に、ゴムの変形によってエネルギーの一部が消費されてしまうのはある程度は避けられない。ここで、上に述べたように、本実施形態の伝動ベルト１では、主に、張力帯２のゴム層５の外側部分５ａに大きな駆動力が伝わる。このときに、ゴム層５の外側部分５ａのゴムが厚いと、ゴムの変形量が大きくなり、そのゴム変形によって消費されるエネルギー量も大きくなるために伝達効率が低下する。
【００５４】
この点、本実施形態の伝動ベルト１では、張力帯２の心線４の位置がゴム層５の厚み方向の中心よりも外側に偏って配置されているため、ゴム層の外側部分５ａの厚みが内側部分５ｂよりも薄くなる。従って、ゴム層５の外側部分５ａの変形によるエネルギーロスが小さくなり、伝動ベルト１の伝達効率が向上する。
【００５５】
これに加えて、本実施形態では、ゴム層５の外側部分５ａのゴム硬度が、内側部分５ｂのゴム硬度よりも高くなっている。硬度の高い外側部分５ａにおいては、圧縮変形や永久歪の発生が少ないため、外側部分５ａにおける変形によるエネルギー消費は多少抑えられる。そのため、伝動ベルト１の伝達効率が向上する。また、硬度の高い外側部分５ａにおいては、圧縮変形や永久歪の発生が少なく、張力帯２とブロック１０との間の緩みが発生しにくいのでガタツキの発生を防止することができ、硬度の低い内側部分５ｂにおいては、厳しい条件で繰り返し屈曲が行われても亀裂の発生を遅らせることができ、耐久性が向上し、伝動ベルト１の寿命が長くなる。
【００５６】
さらに、本実施形態では、ゴム層５の心線４よりも内側部分５ｂの圧縮永久歪が７０％以下と、小さくなっている。そのため、伝動ベルト１のがたつきの発生が抑制され、耐久性が向上し、伝動ベルト１の寿命が長くなる。
【００５７】
また、ゴム層５の外側部分５ａにおいて、ＨＮＢＲとメタクリル酸亜鉛含有ＨＮＢＲの配合比率を工夫することで、外側部分５ａを高硬度で高モジュラスなゴムとすることができる。これにより、圧縮変形や永久歪の発生が少なくなり、張力帯２とブロック１０との間の緩みが発生しにくいのでガタツキの発生を防止することができ、伝達効率と耐久性が向上する。
【００５８】
また、ゴム層５の内側部分５ｂにおいても、ＨＮＢＲとメタクリル酸亜鉛含有ＨＮＢＲの配合比率を工夫することで、内側部分５ｂを低硬度で小さな圧縮永久歪を有するゴムとすることができる。これにより、厳しい条件で繰り返し屈曲が行われても亀裂の発生を遅らせることができ、耐久性が向上し、伝動ベルト１の寿命が長くなる。
【００５９】
次に、本発明の効果を検証するために、仕様の異なる７種類のベルト（実施例１〜４、比較例１〜３）を作製して試験を行った。表１に、試験で用いたベルトのゴム層の仕様を示す。
【００６０】
ゴム層の硬度評価は次のようにして行う。表１に示すＡ〜Ｅのゴム組成物をシート状に圧延し、温度は１６５℃、時間は３０分でプレス加硫し、１００ｍｍ×１００ｍｍ×２ｍｍの寸法をしている加硫ゴムシートを作製した。加硫ゴムシートを３枚重ね合わせた積層物を試料とし、デュロメータＡ形硬さ試験機を用いて硬度を測定した。硬度はＪＩＳ  Ｋ６２５３（２０１２）に準じた。Ａ〜Ｅの組成の加硫されたゴム組成物の硬度の測定結果を表１に示す。
【００６１】
また、ゴム層の圧縮永久歪の評価は次のようにして行う。表１に示すＡ〜Ｅのゴム組成物をシート状に圧延し、型にはめて温度は１６５℃、時間は３０分で加硫し、直径約２９ｍｍ、厚み約１２．５ｍｍの円柱状の試料を作製した。なお、短繊維の列理方向が円柱状の試料の厚み方向と平行となるようにした。
【００６２】
圧縮率約１０％（スペーサの厚さ１１．２５ｍｍ）、試験温度１２０℃、試験時間２４時間の試験条件で圧縮し、圧縮前後の試料の厚さを測定し圧縮永久歪を計算した。圧縮歪はＪＩＳ  Ｋ６２６２（２０１３）の規格に準じた。Ａ〜Ｅのゴム組成物を加硫したゴム組成物の圧縮永久歪の測定結果を表１に示す。なお、圧縮前の試料の厚さをｈ0（ｍｍ）、圧縮後の試料の厚さをｈ1（ｍｍ）、スペーサの厚さをｈS（ｍｍ）とすると、圧縮永久歪：ＣＳ（％）は以下の式で求めた。
ＣＳ＝｛（ｈ0−ｈ1）／（ｈ0−ｈS）｝×１００
【００６３】
【表１】
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ＨＮＢＲ：日本ゼオン（株）製：「Ｚｅｔｐｏｌ（登録商標）２０１０Ｌ」
メタクリル酸亜鉛含有ＨＮＢＲ：日本ゼオン（株）製「Ｚｅｏｆｏｒｔｅ（登録商標）ＺＳＣ２２９５ＣＸ」
ポリアミド短繊維：旭化成（株）製「６，６−ナイロン」、平均繊維長６ｍｍ
アラミド短繊維：帝人（株）製「テクノーラ（登録商標）」、平均繊維径１２μｍ、平均繊維長３ｍｍ
シリカ：Ｏｒｉｅｎｔａｌ  Ｓｉｌｉｃａｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製「トクシール（登録商標）２２５Ｇ」
老化防止剤１：精工化学（株）製「ノンフレックス（登録商標）ＤＢＤ」
老化防止剤２：大内新興化学工業（株）製「ノクラック（登録商標）ＭＢ」
老化防止剤３：精工化学（株）製「ノンフレックス（登録商標）ＲＤ」
架橋剤：日油（株）製「パーブチル（登録商標）Ｐ−４０」
【００６４】
［耐久走行試験］
実施例１〜４と比較例１〜３の伝動ベルトの耐久性を評価するため、耐久走行試験を行った。表２に、試験に用いた実施例１〜４のベルトと比較例１〜３のベルトのそれぞれについて、心線位置やゴム層の組成物についての仕様と、試験結果を示す。
【００６５】
耐久走行試験では、実施例１〜４及び比較例１〜３の各伝動ベルトを駆動プーリと従動プーリとに巻き掛けて、５０℃の雰囲気下で駆動プーリを回転させた。ここで、駆動プーリのピッチ径は１２０ｍｍ、従動プーリのピッチ径は７０ｍｍとし、プーリのＶ溝の角度はそれぞれ２６°とした。無負荷の場合の駆動プーリの回転数が４５００ｒｐｍとなるように設定し、耐久走行試験中の従動プーリの負荷は３０ｋＷとした。駆動プーリと従動プーリの軸荷重は、負荷に対して伝動ベルトがスリップしない程度とし、具体的には４０００Ｎとした。尚、耐久走行試験中の軸荷重が一定となるように、両プーリの軸間距離は固定しなかった。以上の走行試験条件の下で、走行時間４００時間を上限として打ち切り、耐久走行試験を行った。走行時間４００時間までに伝動ベルトが破損した場合は、その破損形態を評価した。
【００６６】
［結果］
【表２】
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【００６７】
心線４が張力帯２の中心よりも外側に位置する実施例１〜４は、心線が張力帯の中心に位置する比較例１〜３よりスリップ率が低かった。このことから、心線を張力帯の中心よりも外側に配置することで、伝達効率が向上することがわかる。
【００６８】
心線が張力帯の中心に位置する比較例１〜３は、心線４が張力帯２の中心よりも外側に位置する実施例１〜４より、ベルト側面温度が高かった。ベルト側面温度が高いほど、プーリからの動力が摩擦のエネルギーに変化し、伝達効率が悪くなっていると考えられる。また、ベルト側面温度が高いほど、ベルトが痛みやすく、耐久性が悪いと考えられる。以上より、心線を張力帯の中心よりも外側に配置することで、伝達効率と耐久性が向上することがわかる。
【００６９】
心線４が張力帯２の中心よりも外側に位置する実施例１〜４は、心線が張力帯の中心に位置する比較例１〜３より、走行時間が長かった。特に、実施例３、４は４００時間走行してもまったく破損がなかった。心線を張力帯の中心よりも外側に配置することで、耐久性が向上することがわかる。
【００７０】
実施例３と比較例２は、心線よりもゴム層の外側部分と内側部分の組成は同じである。実施例３ではｄ／Ｄ＝０．３であり、心線４が張力帯２の中心よりも外側に位置するのに対し、比較例２では、ｄ／Ｄ＝０．５であり、心線は張力帯の中心に位置している。実施例３は比較例２よりもベルト側面温度は低く、スリップ率も低く、走行時間も大幅に長かった。実施例３と比較例２の比較から、心線を張力帯の中心よりも外側に配置することで、伝達効率と耐久性が向上することが分かる。
【００７１】
比較例１と比較例２は、張力帯における心線の位置は同じである。比較例１のゴム層の外側部分と内側部分のゴム組成物は共にＣであるのに対し、比較例２のゴム層の外側部分のゴム組成物はＤであり、内側部分のゴム組成物はＢである。比較例２は比較例１よりもベルト側面温度は低く、スリップ率は低かった。比較例２において、伝動ベルトは１２０時間走行したところで切断されたのに対し、比較例１においては、５０時間走行したところでブロックの上側ビーム部１１が折損した。比較例１と比較例２の比較から、ゴム層の外側部分の硬度をゴム層の内側部分の硬度よりも大きくすることで、外側部分の硬度と内側部分の硬度が同じよりも、伝達効率及び耐久性が向上することが分かる。
【００７２】
実施例１〜４の中で、特に実施例３、４は伝達効率と耐久性が優れている。実施例３のゴム層５の内側部分５ｂのゴム組成物はＢであり、実施例４の内側部分５ｂのゴム組成物はＡである。実施例３、４の内側部分５ｂは低硬度で小さな圧縮永久歪をもつゴム組成物から成るため、厳しい条件で繰り返し屈曲が行われても亀裂の発生を遅らせることができ、伝動ベルト１の耐久性が向上したと考えられる。また、実施例３のゴム層５の外側部分５ａのゴム組成物はＤであり、実施例４の外側部分５ａのゴム組成物はＥである。実施例３、４のゴム層５の外側部分５ａが高硬度で高モジュラスなゴムから成るため、圧縮変形や永久歪の発生が少なく、張力帯２とブロック１０との間の緩みが発生しにくいのでガタツキの発生を防止することができ、伝動ベルト１の伝達効率と耐久性が向上したと考えられる。
【００７３】
実施例３は実施例１〜４と比較例１〜３の中でも特に伝達効率と耐久性が優れている。このことから、伝動ベルトにおいて、心線の位置を張力帯の中心よりも外側に配置することと、ゴム層の外側部分の硬度を内側部分の硬度よりも大きくすることを組み合わせることで、伝達効率及び耐久性の向上の顕著な効果が得られることがわかる。
【符号の説明】
【００７４】
１    伝動ベルト
２    張力帯
４    心線
５    ゴム層
５ａ  外側部分
５ｂ  内側部分
１０  ブロック
１４  嵌合溝
１５ａ  外側凸部
１５ｂ  内側凸部
２１ａ  外側凹溝
２１ｂ  内側凹溝
３０  ベルト式無段変速装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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