(57)【要約】【課題】耐屈曲疲労性が優れ、しかも、高負荷をかけたときにも十分な伝動能力を発揮する変速用ベルトを提供する。【解決手段】変速用ベルトＢは、プーリ径可変のプーリを含む複数のプーリに巻き掛けられて使用され、摩擦伝動によって動力を伝達する。変速用ベルトＢは、エンドレスでゴム製のベルト本体と、ベルト本体にベルト幅方向に所定ピッチの螺旋を形成するように埋設された心線１２と、を備える。心線１２は、ガラス繊維によって構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プーリ径可変のプーリを含む複数のプーリに巻き掛けられて使用され摩擦伝動によって動力を伝達する変速用ベルトであって、
エンドレスでゴム製のベルト本体と、該ベルト本体にベルト幅方向に所定ピッチの螺旋を形成するように埋設された心線と、を備え、
上記心線は、ガラス繊維によって構成されていることを特徴とする変速用ベルト。
【請求項２】
請求項１に記載された変速用ベルトにおいて、
上記心線を構成するガラス繊維は高強度ガラス繊維であることを特徴とする変速用ベルト。
【請求項３】
請求項１に記載された変速用ベルトにおいて、
上記ベルト本体は、内周側にベルト長手方向に沿って一定ピッチで下コグが形成されていると共に外周側にベルト長手方向に沿って一定ピッチで上コグが形成されたダブルコグドＶベルト本体であることを特徴とする変速用ベルト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、径可変プーリを含む複数のプーリに巻き掛けられて使用され摩擦伝動によって動力を伝達する変速用ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
２輪車の変速用ベルトは、高負荷条件下での動力伝達能力が要求されることから、ベルト長手方向に対して高い弾性率が要求される。そのため、ベルト本体に埋設される心線としてアラミド繊維によって構成されたものが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、アラミド繊維製の心線を埋設した変速用ベルトは耐屈曲疲労性が低いという問題がある。
【０００４】
これは、２輪車では、そのエンジンの特性上、変速用ベルトが大きなトルク変動及び回転変動を受けるためであると考えられる。つまり、２輪車のエンジンの駆動によって変速用ベルトを走行させた際、図５に示すように、変速用ベルトＢ’に振動が発生し、この振動がアラミド繊維製の心線の強度を著しく低下させるのである。伝動ベルト用の心線として最も広く使用されているポリエステル繊維製の心線を用いた場合、耐屈曲疲労性は優れるものの、高負荷をかけたときの伝動能力が不十分となる。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、耐屈曲疲労性が優れ、しかも、高負荷をかけたときにも十分な伝動能力を発揮する変速用ベルトを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アラミド繊維よりも弾性率が低く且つポリエステル繊維よりも弾性率が高いガラス繊維によって心線を構成し、それによってトルク変動及び回転変動を吸収して耐屈曲疲労性を優れたものすると共に、高負荷をかけたときにも十分な伝動能力を発揮するようにしたものである。
【０００７】
具体的には、本発明は、プーリ径可変のプーリを含む複数のプーリに巻き掛けられて使用され摩擦伝動によって動力を伝達する変速用ベルトであって、
エンドレスでゴム製のベルト本体と、該ベルト本体にベルト幅方向に所定ピッチの螺旋を形成するように埋設された心線と、を備え、
上記心線は、ガラス繊維によって構成されていることを特徴とする。
【０００８】
ガラス繊維製の心線によってトルク変動を吸収するとはいえ、強度低下は生じるので、ベルトの安全率を高める観点から心線は初期強度が高いことが望ましい。従って、本発明は、上記心線を構成するガラス繊維が高強度ガラス繊維であることが好ましい。ここで、高強度ガラス繊維とは、ＥガラスよりもＳｉＯ２組成分率が高い例えばＳガラス、Ｋガラス、Ｐガラス等のものをいう。
【０００９】
高負荷条件で使用される変速用ベルトとしては、ベルト形状の観点からダブルコグドＶベルトが優れた性能を有する。従って、本発明は、上記ベルト本体が内周側にベルト長手方向に沿って一定ピッチで下コグが形成されていると共に外周側にベルト長手方向に沿って一定ピッチで上コグが形成されたダブルコグドＶベルト本体であるものであってもよい。
【００１０】
【発明の効果】
本発明によれば、心線がアラミド繊維よりも弾性率が低く且つポリエステル繊維よりも弾性率が高いガラス繊維によって構成されているので、トルク変動及び回転変動を吸収して耐屈曲疲労性が優れたものとなると共に、高負荷をかけたときにも十分な伝動能力を発揮する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１〜３は、本発明の実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢを示す。このダブルコグドＶベルトＢは、２輪車の変速用ベルトとして用いられるものである。
【００１３】
このダブルコグドＶベルトＢは、エンドレスの心線埋設部１０と、心線埋設部１０の内周側に一体に設けられた下コグ形成部２０と、心線埋設部１０の外周側に一体に設けられた上コグ形成部３０と、からなる。
【００１４】
心線埋設部１０は、ゴム組成物で形成された心線埋設部本体１１と、それにベルト幅方向に所定ピッチの螺旋を形成するように埋設された心線１２と、からなる。心線埋設部本体を構成するゴム組成物は、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン・プロピレン・ジエン・ターポリマーゴム（ＥＰＤＭ）、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＡＣＳＭ）、水素添加ＮＢＲ（Ｈ−ＮＢＲ）等のものである。
【００１５】
心線１２は、Ｓガラス等の高強度ガラス繊維で構成されている。この心線１２は、繊維径が５〜１０μｍである単繊維１００〜３００本で構成されたガラス繊維束を１〜５本集めて引き揃え、これに対してレゾルシン・ホルマリン・ラテックス（ＲＦＬ）水溶液に浸漬した後に加熱する処理を施して帯状体を形成し、その帯状体に対して一方向に１０ｃｍ当たり６．０〜２０．０回の下撚りを加え、さらにその下撚りを加えた帯状体を１０〜１５本引き揃えて下撚りとは反対方向に１０ｃｍ当たり６．０〜２０．０回の上撚りを加えたもので構成されている。また、心線埋設部本体を構成するゴム組成物への接着のため、上撚りを加えた後に必要に応じて、ゴム糊に浸漬した後に乾燥させる処理が施される。心線の外径ｄは、ｄ＝０．８〜１．５ｍｍである。
【００１６】
下コグ形成部２０は、短繊維２１がベルト幅方向に配向するように混合分散されたゴム硬度が７０度（ＪＩＳ−Ｃ硬度）以上で且つベルト幅方向の動的弾性率が４００ＭＰａ以上のゴム組成物で形成された下コグ形成部本体２２と、その表面を被覆する帆布２３とからなり、その厚さが５．０〜８．０ｍｍである。下コグ形成部本体２２を構成するゴム成分は、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン・プロピレン・ジエン・ターポリマーゴム（ＥＰＤＭ）、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＡＣＳＭ）、水素添加ＮＢＲ（Ｈ−ＮＢＲ）等である。短繊維２１は、引張弾性率４０ＧＰａ以上の例えば、高強度ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維、パラ系アラミド繊維、芳香族ポリエステル繊維、ヘテロ環含有芳香族繊維等であり、ゴム成分１００質量部に対して１５〜２５質量部が混合されている。これらのうち、パラ系アラミド繊維（例えば、デュポン社製　商品名：ケブラー２９、ケブラー１１９，帝人社製　商品名：テクノーラ）は、ゴム成分中に短繊維を混練した時の耐切断性が優れ（混練中に繊維が切断されにくい）、少量で弾性率を高めることができるという観点から好適に用いられる。帆布２３は、ナイロン繊維、綿、それらの混合繊維、綿とポリエステル繊維との混合繊維、アラミド繊維等からなる伸性を有する織布にゴム糊に浸漬した後に乾燥させる接着処理を施したものからなる。下コグ形成部２０は、ベルト長手方向に沿って一定ピッチＰ１（例えば、Ｐ１＝６ｍｍ）で配設された下コグ２４を有し、相互に隣接した下コグ２４間にベルト幅方向に延びる溝２５が構成されている。下コグ２４の縦断面外形は、コグ高さＤ１が４〜６ｍｍの略正弦波形に形成されており、溝２５の底が外向きに凹である半径Ｒ１（例えば、Ｒ１＝２．０ｍｍ）の円弧状に形成されている。
【００１７】
上コグ形成部３０は、短繊維３１がベルト幅方向に配向するように混合分散されたゴム硬度が７０度（ＪＩＳ−Ｃ硬度）以上で且つベルト幅方向の動的弾性率が４００ＭＰａ以上のゴム組成物で形成されており、その厚さが１．５〜３．０ｍｍである。上コグ形成部３０を構成するゴム成分は、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン・プロピレン・ジエン・ターポリマーゴム（ＥＰＤＭ）、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＡＣＳＭ）、水素添加ＮＢＲ（Ｈ−ＮＢＲ）等である。短繊維３１は、引張弾性率４０ＧＰａ以上の例えば、高強度ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維、パラ系アラミド繊維、芳香族ポリエステル繊維、ヘテロ環含有芳香族繊維等であり、ゴム成分１００質量部に対して１５〜２５質量部が混合されている。これらのうち、パラ系アラミド繊維（例えば、デュポン社製　商品名：ケブラー２９、ケブラー１１９，帝人社製　商品名：テクノーラ）は、ゴム成分中に短繊維を混練した時の耐切断性が優れ（混練中に繊維が切断されにくい）、少量で弾性率を高めることができるという観点から好適に用いられる。上コグ形成部３０は、ベルト長手方向に沿って一定ピッチＰ２（例えば、Ｐ２＝６ｍｍ）で配設された上コグ３４を有し、相互に隣接した上コグ３４間にベルト幅方向に延びる溝３５が構成されている。上コグ３４の縦断面外形は、所定コグ高さＤ２（例えば、Ｄ２＝２．２ｍｍ）の略台形に形成されており、溝３５の底が外向きに凹である半径Ｒ２（例えば、Ｒ２＝１．２ｍｍ）の円弧状に形成されている。
【００１８】
このダブルコグドＶベルトＢでは、心線埋設部本体１１と、下コグ形成部本体２２と、上コグ形成部３０と、が一体となったダブルコグドＶベルト本体を構成している。
【００１９】
下コグ２４の配設ピッチＰ１は上コグ３４の配設ピッチＰ２以下である。また、上コグ３４のコグ高さＤ２に対する下コグ２４のコグ高さＤ１の比Ｄ１／Ｄ２は１．７以上である。さらに、下コグ形成部２０の溝２５の底と上コグ形成部３０の溝３５の底との間の距離ＴＣ（ＴＣは、下コグ形成部２０の溝２５の底から心線１２の中心までの距離Ｔ１と上コグ形成部３０の溝３５の底から心線の中心までの距離Ｔ２との和である）に対するベルト厚さＴの比Ｔ／ＴＣは２．５以上である。これらの形状パラメータはダブルコグドＶベルトＢとして、優れた耐側圧性と耐屈曲性とを実現するための必要条件である。また、ベルト厚さＴに対する心線１２のベルト厚さ方向の中心位置でのベルト幅Ｗの比は１．５〜２．５である。この比が１．５より小さいと変速用ベルトとして成立しないものとなってしまう。この比が２．５より大きいと側圧によるベルト幅方向の座屈変形が大きくなって伝動能力が低いものとなってしまう。
【００２０】
なお、上記実施形態では、ダブルコグドＶベルトＢとしたが、特にこれに限定されるものではなく、内周側にのみにコグが形成されたシングルコグドＶベルト等の他のタイプの摩擦伝動ベルトであってもよい。
【００２１】
また、上記実施形態では、高強力ガラス製の心線１２としたが、特にこれに限定されるものではなく、Ｅガラスからなるガラス繊維のものであってもよい。
【００２２】
【実施例】
（試験用ダブルコグドＶベルト）
以下のベルト１〜４の試験用ダブルコグドＶベルトを準備した。それぞれの心線の構成は表１にも示す。
【００２３】
＜ベルト１＞
高強度ガラス繊維により構成された心線を有するダブルコグドＶベルトをベルト１とした。心線の弾性率は２８０ｃＮ／ｄｔｅｘであった。
【００２４】
＜ベルト２＞
一般のガラス繊維（Ｅガラス）を用いた同等の太さの心線を用いたことを除いてベルト１と同一構成のダブルコグドＶベルトをベルト２とした。心線の弾性率は２６０ｃＮ／ｄｔｅｘであった。
【００２５】
＜ベルト３＞
アラミド繊維を用いた同等の太さの心線を用いたことを除いてベルト１と同一構成のダブルコグドＶベルトをベルト３とした。心線の弾性率は４５０ｃＮ／ｄｔｅｘであった。
【００２６】
＜ベルト４＞
ポリエステル繊維を用いた同等の太さの心線を用いたことを除いてベルト１と同一構成のダブルコグドＶベルトをベルト４とした。心線の弾性率は９０ｃＮ／ｄｔｅｘであった。
【００２７】
（試験方法）
＜静的特性＞
ベルト１〜４の各ダブルコグドＶベルトについて、短冊状のテストピースを作成して引張試験を実施し、ベルト強度を測定した。また、ポリエステル繊維製の心線を有するベルト４のベルト弾性率を１．０としてベルト１〜３のベルト弾性率の相対比を求めた。
【００２８】
＜伝達能力＞
ベルト１〜４の各ダブルコグドＶベルトについて、図３に示すように、駆動プーリ６１をプーリ径６８ｍｍのものとすると共に従動プーリ６２をプーリ径１１２ｍｍのものとし、それらにベルトＢを巻き掛けて所定荷重をかけ、室温下で駆動プーリ６１を２０００ｒｐｍで回転させた。そのとき、駆動プーリ６１及び従動プーリ６２の回転数を計測し、負荷変動率が１０％となるように伝達トルクを変えたときの見掛けのスリップ率（ベルトの変形によるベルトのプーリ内側への落ち込み及びベルトの伸びによるスリップ率をも含むもの）を求めた。そして、伝達トルクと、理論駆動プーリ径（心線中心位置でのベルト幅（ベルトピッチ幅）とが変化しないと仮定して、そのベルト幅と同一のプーリ幅を有する位置でのプーリ径）と、レイアウトとから下記関係式で定義されるＳＴ値をベルトの伝達能力指標として求めた。
【００２９】
【数１】
2004028119.tif 000003
【００３０】
＜実機耐久性＞
ベルト１〜４の各ダブルコグドＶベルトについて、２５０ｃｃの１気筒エンジンを搭載した２輪スクーターに取り付け、ベルトが破損するまで２輪スクーターをシャーシダイナモで走行させ、その走行距離を計測すると共に走行後のベルトの残存強度を測定した。走行パターンは、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、駆動プーリ８１のプーリ径が６８．７ｍｍ、従動プーリ８２のプーリ径が１５８．０２ｍｍで且つエンジン回転数が７５５ｒｐｍの状態から駆動プーリ８１のプーリ径が１２６．１８ｍｍ、従動プーリ８２のプーリ径が１０４．７３ｍｍで且つエンジン回転数が７６００ｒｐｍの状態まで２０秒間で変化し、その後、その状態を４０秒間維持し、その後再び、駆動プーリ８１のプーリ径が６８．７ｍｍ、従動プーリ８２のプーリ径が１５８．０２ｍｍで且つエンジン回転数が７５５ｒｐｍの状態まで３０秒間で変化するサイクルの繰り返しとした。
【００３１】
（試験結果）
試験結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
2004028119.tif 000004
【００３３】
表１によれば、心線の弾性率が高くなるのに伴ってベルト弾性率が高くなり、それに対応して伝達能力（ＳＴ値）も高くなることが分かる。
【００３４】
ガラス繊維製の心線を有するベルト１及び２は、アラミド繊維製の心線を有するベルト３やポリエステル繊維製の心線を有するベルト４に比べて実機耐久性が高いことが分かる。これは、ガラス繊維製の心線は、アラミド繊維製の心線よりも弾性率が低いためにトルク変動及び回転変動を吸収して耐屈曲疲労性を優れたものとし、ポリエステル繊維製の心線よりも弾性率が高いために高負荷をかけたときにも十分な伝動能力を発揮することによるものであると考えられる。
【００３５】
高強度ガラス繊維製の心線を有するベルト１は、一般のガラス繊維製の心線を有するベルト２に比べて実機耐久性が低いことが分かる。これは、高強度ガラス繊維の方が一般のガラス繊維よりも脆性破壊しやすいためではないかと推測される。しかしながら、ベルト１は、ベルト強度がベルト２よりも大幅に高く、従って、安全率が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るダブルコグドＶベルトの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るダブルコグドＶベルトの縦断面図及び横断面図である。
【図３】ベルトの伝動能力を求める走行試験のレイアウト図である。
【図４】ベルトの実機発進耐久性を試験するための走行試験のレイアウト図及び走行モードを示す図である。
【図５】従来の変速用ベルトの走行状態を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｂ　ダブルコグドＶベルト（変速用ベルト）
１２　心線
２４　下コグ
３４　上コグ
【図１】
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【図２】
2004028119.tif 000006
【図３】
2004028119.tif 000007
【図４】
2004028119.tif 000008
【図５】
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