(57)【要約】【課題】湿式無段変速機に用いることで、ベルトとプーリとの間の摩擦係数を大きくすることができ、かつ、両者の耐摩耗性を向上させることのできる樹脂材料を提供する。また、耐摩耗性に優れ、動力損失が小さく、伝達トルク容量の大きな湿式無段変速機用ベルトを提供する。【解決手段】湿式無段変速機に用いられる樹脂材料を、母材となる樹脂と、アルミナを４８ｗｔ％より大きな割合で含有するアルミナ・シリカ繊維およびアルミノホウケイ酸ガラス繊維の少なくとも一方からなる硬質繊維とを含むよう構成する。また、ブロック側接触面の少なくとも一部が、上記樹脂材料から形成された樹脂膜で形成されたブロックを用いて、湿式無段変速機用ベルトを構成する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿式無段変速機に用いられる樹脂材料であって、
母材となる樹脂と、
アルミナを４８ｗｔ％より大きな割合で含有するアルミナ・シリカ繊維およびアルミノホウケイ酸ガラス繊維の少なくとも一方からなる硬質繊維と、
を含む樹脂材料。
【請求項２】
前記硬質繊維の含有割合は、樹脂材料の質量を１００ｗｔ％とした場合の３０ｗｔ％以上８０ｗｔ％未満である請求項１に記載の樹脂材料。
【請求項３】
前記硬質繊維の平均繊維径は２μｍより大きい請求項１に記載の樹脂材料。
【請求項４】
前記硬質繊維の平均繊維長は１ｍｍ以下である請求項１に記載の樹脂材料。
【請求項５】
前記樹脂の含有割合は、樹脂材料の質量を１００ｗｔ％とした場合、１８．５ｗｔ％より大きく６８．５ｗｔ％以下である請求項１に記載の樹脂材料。
【請求項６】
前記樹脂は熱硬化性樹脂である請求項１に記載の樹脂材料。
【請求項７】
前記熱硬化性樹脂はフェノール樹脂である請求項６に記載の樹脂材料。
【請求項８】
フープと、該フープに係止されプーリのプーリ側接触面と接触して動力伝達を行うブロック側接触面を持つ複数のブロックとを備える湿式無段変速機用ベルトであって、
前記ブロックは、金属製の基体と、該基体の少なくとも一部を被覆し前記請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の樹脂材料から形成された樹脂膜とを有し、前記ブロック側接触面の少なくとも一部が該樹脂膜で形成されている湿式無段変速機用ベルト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湿式無段変速機に用いられる樹脂材料、および湿式無段変速機用ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等に用いられる無段変速機（以下、「ＣＶＴ」とも表す。）として、ベルト式ＣＶＴの開発が進められている。ベルト式ＣＶＴは、駆動軸と従動軸とにそれぞれ取り付けられた二つのプーリと、それらプーリに巻き付けられたベルトとから構成される。駆動軸に取り付けられたプーリが駆動されると、ベルトを介して従動軸に取り付けられたプーリへ動力が伝達される。二つのプーリの溝幅を変えることにより回転径を調整し、無段階の変速を可能にしている。
【０００３】
ベルト式ＣＶＴには、湿式と乾式とがある。湿式のＣＶＴでは、ベルトとプーリはともに金属製である。ベルトとプーリとの接触面の摩耗や焼付きを抑制するため、湿式のＣＶＴは、潤滑油の供給下で使用される。使用時に潤滑油が供給されるため、ベルトおよびプーリの摩耗は少ない。したがって、湿式のＣＶＴは、信頼性および耐久性が高い。一方、ベルトとプーリとの間には潤滑油が存在するため、両者間の摩擦係数（μ）は０．１程度と小さい。よって、動力の伝達に必要な摩擦力を生じさせるには、プーリの狭圧力を大きくする必要がある。つまり、湿式のＣＶＴでは、大きな狭圧力を必要とするため、動力損失が大きいという問題がある。
【０００４】
これに対して、乾式のＣＶＴでは、非金属材料を使用したベルトが用いられ、使用時に潤滑油は供給されない。乾式のＣＶＴでは、ベルトおよびプーリ間の摩擦係数（μ）は、０．２以上と大きくなる。よって、大きな狭圧力を必要とせず、動力損失を小さくできるという利点がある。しかし、ベルトとプーリとの間には潤滑油が存在しないため、両者の摩耗は大きくなる。そのため、乾式のＣＶＴでは、ベルトおよびプーリの耐摩耗性を向上させるべく、例えば、ベルトを構成するブロックにおけるプーリとの接触面を、炭素繊維とアラミド繊維とを含んだフェノール系樹脂で成形したベルトが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。また、ベルトを構成するブロックにおけるプーリとの接触面を、炭素繊維とチタン酸カリウム繊維とを含んだフェノール樹脂で被覆したベルトが開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−７４９３５号公報
【特許文献２】
特開２００１−６５６４３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１および特許文献２に開示されたベルトは、使用時に潤滑油を用いない乾式のＣＶＴを構成するものである。つまり、ブロックにおけるプーリとの接触面（ブロック側接触面）を形成する樹脂に含まれる炭素繊維等は、ベルトおよびプーリの潤滑性や耐摩耗性を確保するために混合されたものである。したがって、ベルトとプーリとの間の摩擦係数を大きくするものではない。すなわち、潤滑油の供給下で使用される湿式のＣＶＴでは、上記特許文献１等に開示されたベルトを用いても、ベルトとプーリとの間の摩擦係数は大きくならない。
【０００７】
本発明は、湿式のＣＶＴにおける上記問題を解決するためになされたものであり、湿式無段変速機に用いることで、ベルトとプーリとの間の摩擦係数を大きくすることができ、かつ、両者の耐摩耗性を向上させることのできる樹脂材料を提供することを課題とする。また、その樹脂材料を使用することで、耐摩耗性に優れ、動力損失が小さく、伝達トルク容量の大きな湿式無段変速機用ベルトを提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の樹脂材料は、湿式無段変速機に用いられる樹脂材料であって、母材となる樹脂と、アルミナを４８ｗｔ％より大きな割合で含有するアルミナ・シリカ繊維およびアルミノホウケイ酸ガラス繊維の少なくとも一方からなる硬質繊維とを含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の樹脂材料に硬質繊維として含まれる、アルミナを４８ｗｔ％より大きな割合で含有するアルミナ・シリカ繊維およびアルミノホウケイ酸ガラス繊維の硬度は、Ｈｖ約１０００以上である。これに対して、通常、プーリ等を形成する鋼材の硬度は、Ｈｖ約６００〜８００である。したがって、例えば、湿式無段変速機を構成するベルトにおけるプーリとの接触面を、本発明の樹脂材料から形成された樹脂膜により形成した場合には、樹脂材料に含まれる硬質繊維が、相手材となるプーリとの間に、微小な掘り起こしによる摩擦を生じさせる。その結果、ベルトとプーリとの間の摩擦係数は大きくなる。また、本発明の樹脂材料から形成された樹脂膜の表面には、微細な凹部が存在する。そのため、湿式無段変速機の使用時における、高すべり速度領域、低荷重領域等のベルトとプーリとの間に油膜が形成され易い条件下でも、固体接触を確保でき、大きな摩擦係数を維持することができる。特に、樹脂材料に含まれる硬質繊維の繊維径が大きい場合には、硬質繊維は、樹脂膜の表面から内部へ埋没し難い。また、摩擦による硬質繊維の脱落も抑制される。そのため、樹脂材料に含まれる硬質繊維の繊維径が大きい場合には、ベルト・プーリ間の摩擦係数が大きいという良好な摩擦特性を安定して得られる。さらに、本発明の樹脂材料から形成された樹脂膜は、硬質繊維を含むことにより、耐摩耗性に優れる。
【００１０】
したがって、湿式無段変速機において、ベルトとプーリとが接触する面を本発明の樹脂材料から形成された樹脂膜により形成することにより、ベルトとプーリとの間の摩擦係数を大きくすることができ、かつ、ベルトおよびプーリの摩耗をも抑制することができる。
【００１１】
本発明の湿式無段変速機用ベルトは、フープと、該フープに係止されプーリのプーリ側接触面と接触して動力伝達を行うブロック側接触面を持つ複数のブロックとを備える湿式無段変速機用ベルトであって、前記ブロックは、金属製の基体と、該基体の少なくとも一部を被覆し、上述した本発明の樹脂材料から形成された樹脂膜とを有し、前記ブロック側接触面の少なくとも一部が該樹脂膜で形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の湿式無段変速機用ベルトは、フープとブロックとから構成される。ベルトは、ブロックにおけるプーリとの接触面によりプーリと接触する。ここで、プーリ側接触面とは、プーリにおけるブロックとの接触面を指す。また、ブロック側接触面とは、ブロックにおけるプーリとの接触面を指す。対向するプーリ側接触面とブロック側接触面とが接触して、動力伝達が行われる。本発明の湿式無段変速機用ベルトは、動力伝達が行われるブロック側接触面の少なくとも一部が、上述した本発明の樹脂材料から形成された樹脂膜で形成されている。ブロック側接触面の一部のみが本発明の樹脂材料から形成された樹脂膜で形成されている態様でもよく、ブロック側接触面の全てが本発明の樹脂材料から形成された樹脂膜で形成されている態様でもよい。また、ブロック全体が本発明の樹脂材料から形成された樹脂膜で被覆されている態様であっても構わない。
【００１３】
通常、湿式無段変速機におけるプーリとブロックとの接触面圧は、百ＭＰａ以上と大きい。また、すべり速度条件は、数十〜数百ｍｍ／ｓ程度となる。ブロック側接触面の少なくとも一部を、本発明の樹脂材料から形成された樹脂膜で形成することで、上記高接触面圧条件においても、ブロックとプーリとの間、換言すれば、ベルトとプーリとの間の摩擦係数を大きくすることができる。また、高すべり速度領域、低荷重領域等のベルトとプーリとの間に油膜が形成され易い条件であっても、大きな摩擦係数を維持することができ、両者の接触状態を良好に保つことができる。このように、本発明の湿式無段変速機用ベルトを用いれば、ベルトとプーリとの間の摩擦係数が増大し、伝達トルク容量が大きく耐摩耗性に優れた湿式無段変速機を構成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の樹脂材料およびそれを用いた湿式無段変速機用ベルトについて詳細に説明する。なお、本発明の樹脂材料およびそれを用いた湿式無段変速機用ベルトは、下記の実施形態に限定されるものではない。本発明の樹脂材料およびそれを用いた湿式無段変速機用ベルトは、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。
【００１５】
〈樹脂材料〉
本発明の樹脂材料は、母材となる樹脂と、アルミナを４８ｗｔ％より大きな割合で含有するアルミナ・シリカ繊維およびアルミノホウケイ酸ガラス繊維の少なくとも一方からなる硬質繊維とを含む。
【００１６】
母材となる樹脂は、特に限定されるものではない。耐熱性および成形性を考慮した場合には、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることが望ましい。なかでも、成形性および硬質繊維とのなじみ性が良好であるという観点から、フェノール樹脂を用いることが望ましい。フェノール樹脂としては、変性あるいは未変性のノボラック、レゾール等が挙げられる。特に、カシューオイルで変性されたカシュー変性フェノール樹脂を用いると好適である。
【００１７】
また、本発明の樹脂材料における樹脂の含有割合は、特に限定されるものではない。成形し易く、かつ、成形体の耐摩耗性が良好であるという理由から、樹脂材料全体の質量を１００ｗｔ％とした場合、樹脂の含有割合を１８．５ｗｔ％より大きく６８．５ｗｔ％以下とすることが望ましい。樹脂の含有割合を、４９．５ｗｔ％以上とするとより好適である。
【００１８】
本発明の樹脂材料に含まれる硬質繊維は、アルミナを４８ｗｔ％より大きな割合で含有するアルミナ・シリカ繊維およびアルミノホウケイ酸ガラス繊維の少なくとも一方からなる。硬質繊維として、アルミナを４８ｗｔ％より大きな割合で含有するアルミナ・シリカ繊維、あるいはアルミノホウケイ酸ガラス繊維を単独で使用してもよく、両者を混合して使用してもよい。
【００１９】
硬質繊維の繊維径は、特に限定されるものではない。例えば、樹脂材料を膜状に成形した場合、硬質繊維の繊維径が大きいと、樹脂膜の表面から内部へ硬質繊維が埋没し難い。また、樹脂膜表面の摩擦による硬質繊維の脱落も抑制される。このように、樹脂材料の成形体の摩擦特性を向上させるという観点から、硬質繊維の平均繊維径が２μｍより大きい態様が望ましい。５μｍ以上であるとより好適である。硬質繊維の繊維径は、硬質繊維を光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等で観察して測定すればよい。そして、測定された繊維径の平均値を平均繊維径として採用すればよい。
【００２０】
また、硬質繊維の繊維長は、特に限定されるものではない。樹脂と均一に混合させ易いという理由から、硬質繊維の平均繊維長は１ｍｍ以下であることが望ましい。硬質繊維の繊維長は、上記繊維径の測定方法と同様に、硬質繊維を光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等で観察して測定すればよい。そして、測定された繊維長の平均値を平均繊維長として採用すればよい。
【００２１】
本発明の樹脂材料における硬質繊維の含有割合は、特に限定されるものではない。成形し易く、かつ、成形体の耐摩耗性が優れるという理由から、樹脂材料全体の質量を１００ｗｔ％とした場合、硬質繊維の含有割合を３０ｗｔ％以上８０ｗｔ％未満とすることが望ましい。硬質繊維の含有割合を、４９ｗｔ％以下とするとより好適である。
【００２２】
本発明の樹脂材料は、上記樹脂および硬質繊維に加え、必要に応じて補強材、充填材、分散剤、離型剤、着色材等の他の材料を含んでいても構わない。補強材としては、例えば、セルロース繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維等の有機繊維、シリカ繊維、ムライト繊維、チタン酸カリウム繊維等の無機繊維等が挙げられる。充填材としては、アルミナ、シリカ、ムライト、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア等の無機粒子が挙げられる。分散剤としては、各種のアルミニウムキレート剤等が挙げられる。離型剤としては、ステアリン酸カルシウム等の各種の界面活性剤等が挙げられる。着色材としては、カーボンブラック等が挙げられる。
【００２３】
本発明の樹脂材料の製造方法は、特に限定されるものではない。例えば、樹脂、硬質繊維等の所定の材料を加熱しながら混合することで、本発明の樹脂材料を得ることができる。また、本発明の樹脂材料を基体の表面に被覆する場合には、例えば、所定の金型に基体を設置し、該金型に本発明の樹脂材料を投入後、加圧成形すればよい。また、本発明の樹脂材料を含む樹脂材料液を調製し、該樹脂材料液を基体表面に塗布あるいはスプレーし、乾燥させてもよい。
【００２４】
本発明の樹脂材料は、湿式無段変速機に用いられる。例えば、ベルトにおけるプーリとの接触面を、本発明の樹脂材料から形成された樹脂膜により形成すればよい。また、プーリにおけるベルトとの接触面を、本発明の樹脂材料から形成された樹脂膜により形成してもよい。ベルトとプーリとが接触する面を本発明の樹脂材料から形成された樹脂膜により形成することにより、ベルトとプーリとの間の摩擦係数を大きくすることができ、かつ、ベルトおよびプーリの摩耗をも抑制することができる。
【００２５】
〈湿式無段変速機用ベルト〉
まず、本発明の一実施形態である湿式無段変速機用ベルトの構成を説明する。図１に、本発明の一実施形態であり、湿式無段変速機に組み込まれた湿式無段変速機用ベルトの概略図を示す。図１に示すように、湿式無段変速機１は、駆動側プーリ２１と、従動側プーリ２２と、ベルト３とから構成される。駆動側プーリ２１は、金属製であり、駆動軸（図略）に取り付けられている。駆動側プーリ２１は、対向する二つの円板体を備える。各々の円板体の対向面２１０は、テーパ状を呈している。従動側プーリ２２は、金属製であり、従動軸（図略）に取り付けられている。従動側プーリ２２は、対向する二つの円板体を備える。各々の円板体の対向面２２０はテーパ状を呈している。ベルト３は、駆動側プーリ２１と従動側プーリ２２とに巻き付けられている。ベルト３は、左右一対のフープ３１と、複数のブロック３２とからなる。複数のブロック３２は、一対のフープ３１に挟まれ、一対のフープ３１の周方向に連続的に係止されている。ベルト３は、本発明の湿式無段変速機用ベルトに相当する。
【００２６】
図２に、ベルト３の一部（図１中、Ａの部分）を拡大して示す。また、図３に、ベルト３の一部の分解図を示す。図２および図３に示すように、ベルト３は、左右一対のフープ３１と、ブロック３２とからなる。一対のフープ３１は、金属製の薄板が積層され形成されている。ブロック３２は、金属製の基体３２０と、樹脂膜３２１とを有する。基体３２０は、いかり状を呈している。すなわち、基体３２０は、上部に三角形状の突部３２２を有し、左右両側に、側方に開口した一対の係合溝３２３を有する。この係合溝３２３に、フープ３１の縁が挿入されることにより、ブロック３２はフープ３１に係止される。
【００２７】
図４に、ベルト３と駆動側プーリ２１とが接触している状態の拡大断面図を示す。図４は、駆動側プーリ２１の上部を拡大したものである。なお、ベルト３と従動側プーリ２２とが接触している状態も、図４と同様である。図４に示すように、ブロック３２は、係合溝３２３の下方に、左右一対のブロック側接触面３２４を持つ。一対のブロック側接触面３２４は、テーパ状を呈している。すなわち、一対のブロック側接触面３２４同士の間隔は、駆動側プーリ２１の内径方向（図中、下方向）に向かって、除々に狭くなっている。
【００２８】
ブロック側接触面３２４は、上記樹脂膜３２１により形成されている。樹脂膜３２１は、カシュー変性フェノール樹脂とアルミノホウケイ酸ガラス繊維とを含む樹脂材料から形成されている。樹脂材料に含まれるアルミノホウケイ酸ガラス繊維の平均繊維径は１１μｍであり、平均繊維長は１ｍｍである。樹脂材料におけるアルミノホウケイ酸ガラス繊維の含有割合は４５ｗｔ％である。つまり、樹脂膜３２１は、上述した本発明の樹脂材料から形成されている。
【００２９】
一方、駆動側プーリ２１を構成する二つの円板体の対向面２１０も、ブロック側接触面３２４と同様に、テーパ状を呈している。すなわち、一対の対向面２１０同士の間隔も、ブロック側接触面３２４と同様に、駆動側プーリ２１の内径方向に向かって、除々に狭くなっている。そして、各々の対向面２１０の一部は、各々のブロック側接触面３２４に接触している。対向面２１０のうち、ブロック側接触面３２４に接触している一部が、プーリ側接触面２１１となる。
【００３０】
次に、本実施形態の湿式無段変速機用ベルトにおける動力伝達機構を説明する。駆動側プーリ２１が駆動され回転すると、駆動側プーリ２１のプーリ側接触面２１１とブロック３２のブロック側接触面３２４との接触により、ベルト３が回転し、駆動側プーリ２１からベルト３へ動力が伝達される。動力は、ベルト３を介して従動側プーリ２２へ伝達される。
【００３１】
さらに、本実施形態の湿式無段変速機用ベルトにおける変速機構を説明する。駆動側プーリ２１の溝幅を広くすると、ベルト３は、対向面２１０のテーパ形状に沿って、駆動側プーリ２１の内径方向に沈み込む。その結果、駆動側プーリ２１と接触しているベルト３の回転径は小さくなる。反対に、駆動側プーリ２１の溝幅を狭くすると、ベルト３は、対向面２１０のテーパ形状に沿って、駆動側プーリ２１の外径方向に押し上げられる。その結果、駆動側プーリ２１と接触しているベルト３の回転径は大きくなる。なお、駆動側プーリ２１の溝幅に対応して、従動側プーリ２２の溝幅も変化する。このように、プーリの溝幅を変化させることにより、ベルトの回転径が調整され、無段階の変速が可能となる。
【００３２】
本実施形態では、ブロック側接触面３２４が、本発明の樹脂材料から形成された樹脂膜３２１により形成されている。このため、ブロック３２と、駆動側プーリ２１および従動側プーリ２２との間の摩擦係数が大きい。また、ブロック３２と駆動側プーリ２１および従動側プーリ２２との摩耗も抑制される。したがって、このようなブロック３２を含んで構成されるベルト３を用いた湿式無段変速機は、伝達トルク容量が大きく、耐摩耗性に優れる。一方、ブロック３２のうち、ブロック側接触面３２４を含む一部のみが樹脂膜３２１で被覆されている。このため、ブロック３２の全体を樹脂膜３２１で被覆する態様と比較して、本実施形態のベルト３は安価となる。
【００３３】
本実施形態では、ベルトを構成するブロックの形状をいかり状とした。しかし、ブロックの形状は、特に限定されるものではない。また、ブロック側接触面の全体を樹脂膜で形成したが、ブロック側接触面の一部のみを樹脂膜で形成した態様であってもよい。さらに、ブロック全体が樹脂膜で被覆されている態様であってもよい。本実施形態では、樹脂膜の形成を、金型に基体を設置し、該金型に樹脂材料を投入後、加圧成形して行った。しかし、樹脂膜の形成方法は、特に限定されるものではない。例えば、本発明の樹脂材料を含む樹脂材料液を調製し、該樹脂材料液を基体表面に塗布あるいはスプレーし、乾燥させることにより、樹脂膜を形成してもよい。また、樹脂膜は、本発明の樹脂材料から形成されたものであれば、その組成が特に限定されるものではない。母材となる樹脂、および硬質繊維等を適宜選択して用いればよい。
【００３４】
【実施例】
上記実施の形態に基づいて、本発明の樹脂材料を製造した。製造した樹脂材料を用いて基体表面に樹脂膜を形成し、ブロック・オン・リング型試験により、樹脂膜の摩擦特性を評価した。また、製造した樹脂材料から形成された樹脂膜を持つブロックを用いて湿式無段変速機用ベルトを作製し、ベルト・プーリ型試験により、湿式無段変速機用ベルトの摩擦特性を評価した。以下、順に説明する。
【００３５】
〈樹脂膜の摩擦特性〉
（１）樹脂材料の製造
母材となる樹脂としてカシュー変性フェノール樹脂を用い、含まれる繊維の異なる種々の樹脂材料を製造した。製造した樹脂材料の組成を表１に示す。なお、表１における「成形の可否」については後述する。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
以下、樹脂材料の製造方法として、＃１１の樹脂材料の製造方法を説明する。＃１１以外の樹脂材料は、用いた繊維の種類、および樹脂と繊維との配合割合が異なる以外は、＃１１の樹脂材料と同様にして製造した。＃１１〜＃１５の樹脂材料は、本発明の樹脂材料となる。＃２１〜＃２５の樹脂材料は、比較例の樹脂材料となる。なお、＃２１の樹脂材料には、繊維が配合されていない。
【００３８】
＃１１の樹脂材料は、硬質繊維として、平均繊維径が１１μｍのアルミノホウケイ酸ガラス繊維（ＳｉＯ2：５４ｗｔ％、Ａｌ2Ｏ3：１４ｗｔ％、ＣａＯ2：２０ｗｔ％、ＭｇＯ：３ｗｔ％、Ｂ2Ｏ2：３ｗｔ％）を使用した。まず、上記アルミノホウケイ酸ガラス繊維を、粉砕機により、平均繊維長が１ｍｍ以下になるよう粉砕した。次いで、粉砕したアルミノホウケイ酸ガラス繊維と、カシュー変性フェノール樹脂粉末と、分散剤と、離型剤と、着色材とを所定量秤量、混合して混合粉末とした。分散剤には、アルミニウムキレート剤であるアルキルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレートを用い、離型剤には、ステアリン酸カルシウムを用い、着色材には、カーボンブラックを用いた。上記混合粉末を、ラボプラストミルに収容し、１００℃に加熱しながら３分間混練し、樹脂材料を得た。得られた樹脂材料を、粉砕機により、粒子径が１ｍｍ以下となるように粉砕し、樹脂材料粉末とした。樹脂材料における硬質繊維の含有割合は４５ｗｔ％とした。また、カシュー変性フェノール樹脂の含有割合は５３．５ｗＴ％とした。
【００３９】
（２）ブロック試験片の作製
製造した各々の樹脂材料からなる樹脂膜を、基体となる金属製ブロック片の表面に形成したブロック試験片を作製した。まず、１８０℃に加熱した金型に、縦２．１ｍｍ×横７ｍｍ×高さ６ｍｍのブロック片を設置した後、樹脂材料粉末を流し込んだ。次いで、金型を３０ＭＰａの圧力で加圧しながら４分間保持し、ブロック片の表面に樹脂膜を形成した。ブロック片に形成された樹脂膜の厚さは、摺動面（縦２．１ｍｍ×横７ｍｍ）が１ｍｍであり、側面が０．３ｍｍであった。次に、樹脂膜が形成されたブロック片を、１８０℃の恒温槽に入れ、１時間保持することにより、樹脂膜中の樹脂成分をアフタキュアした。ブロック片に形成された樹脂膜の表面には、全組成のうち樹脂成分の割合が大きい不均一層が存在した。そのため、＃１５００のエメリー紙を用いて、摺動面に形成された樹脂膜を厚さ方向に０．２ｍｍ研磨することにより不均一層を除去し、ブロック試験片とした。ブロック試験片における樹脂膜の形成に用いた樹脂材料の番号を、そのままブロック試験片の番号とした。
【００４０】
なお、上記表１における「成形の可否」は、製造した各々の樹脂材料から、ブロック片の表面に樹脂膜を形成できたかどうかを示している。表１において、○印は形成できたことを、×印は形成できなかったことを示す。表１に示すように、＃２５の樹脂材料以外の樹脂材料は、すべて樹脂膜を形成できた。これに対して、＃２５の樹脂材料は、硬質繊維の含有割合が８０ｗｔ％と大きかったため、流動性が低く、樹脂膜を形成できなかった。
【００４１】
（３）ブロック・オン・リング型試験および摩擦特性の評価
作製した＃１１〜＃１５、＃２１〜＃２４のブロック試験片を用いて、ブロック・オン・リング型試験を実施した。試験は、ＡＳＴＭＤ２７１４−９４に準じ、相手リング材を１００ｍｌの潤滑油に浸漬した状態で行った。潤滑油には、ベルト式ＣＶＴ用フルードとして市販されているトヨタキャッスルオートフルードＴＣ（商品名、トヨタ自動車株式会社製）を用いた。相手リング材には、ＦＡＬＥＸ  Ｔｙｐｅ Ｓ−１０（材質：ＳＡＥ４６２０浸炭材、外周直径：３５ｍｍ、幅：８．１５ｍｍ）を用いた。
【００４２】
ブロック試験片を、ブロック・オン・リング型試験機に設置し、荷重３３４Ｎ、潤滑油温１００℃にて１２分間のなじみ運転の後、７５、１２５、２５０、５００ｍｍ／ｓの各すべり速度条件で摩擦係数を測定した。摩擦係数は、各々のすべり速度を設定した後、１分間経過した時点で測定した。
【００４３】
摩擦係数の測定結果の一例として、図５に、すべり速度２５０ｍｍ／ｓにおける各ブロック試験片の摩擦係数（μ）の値を示す。なお、図５には、比較のため、従来の湿式無段変速機のベルトに用いられる金属材、および乾式無段変速機のベルトに用いられる樹脂材からなるブロック試験片の摩擦係数の値をも併せて示す。図５に示すように、本発明の樹脂材料から樹脂膜を形成した＃１１〜＃１５のブロック試験片は、従来の湿式無段変速機のベルトに用いられる金属材からなるブロック試験片と比較して、摩擦係数が大きくなっている。すなわち、＃１１〜＃１５のブロック試験片は、摺動面に樹脂膜が形成されているため、摩擦係数が大きいことが確認できる。また、＃１１〜＃１５のブロック試験片は、硬質繊維以外の繊維を含む樹脂材料から樹脂膜を形成した＃２２〜＃２４のブロック試験片と比較しても、摩擦係数が大きい。これより、樹脂材料に含まれる繊維によって、摩擦係数の大きさが異なることがわかる。つまり、樹脂材料中に、アルミナを４８ｗｔ％より大きな割合で含有するアルミナ・シリカ繊維、およびアルミノホウケイ酸ガラス繊維の少なくとも一方からなる硬質繊維を含むことにより、良好な摩擦特性を達成することができるといえる。なお、繊維を含まない樹脂材料から樹脂膜を形成した＃２１のブロック試験片は、上記試験におけるなじみ運転中に、摩耗により樹脂膜が無くなったため、摩擦係数を測定することができなかった。  硬質繊維としてアルミナ含有率が７２ｗｔ％であるアルミナ・シリカ繊維を含み、その含有割合が３０〜４９ｗｔ％である＃１３〜＃１５のブロック試験片の摩擦係数は、いずれも大きく、ほぼ同じ値となった。これに対して、同アルミナ・シリカ繊維の含有割合が８０ｗｔ％と大きい＃２５の樹脂材料では、樹脂膜を形成できず、ブロック試験片を作製できなかった。したがって、成形性の観点からは、硬質繊維の含有割合を８０ｗｔ％未満とすることが望ましい。
【００４４】
また、比較例として挙げた、乾式無段変速機のベルトに用いられる樹脂材からなるブロック試験片は、従来の湿式無段変速機のベルトに用いられる金属材からなるブロック試験片よりもはるかに摩擦係数が小さい。このことは、湿式と乾式とでは、目的とする摩擦特性を得るための樹脂材料組成が異なることを意味する。例えば、炭素繊維を含む樹脂材料から樹脂膜を形成した＃２３のブロック試験片は、従来の湿式無段変速機のベルトに用いられる金属材からなるブロック試験片よりも摩擦係数が小さい。つまり、炭素繊維を含む樹脂材料は、湿式無段変速機には適さないといえる。
【００４５】
図６に、＃１１〜＃１３のブロック試験片、および従来の湿式無段変速機のベルトに用いられる金属材からなるブロック試験片における、摩擦係数とすべり速度との関係（μ−ｖ特性）を示す。ベルト式の無段変速機では、μ−ｖ直線の負の勾配が小さいことが、スクラッチノイズを発生し難いため望ましいとされている。図６に示すように、＃１１〜＃１３のブロック試験片は、いずれも従来の湿式無段変速機のベルトに用いられる金属材からなるブロック試験片より負の勾配が小さい。つまり、すべり速度を大きくしても、摩擦係数の低下が少ない。よって、＃１１〜＃１３のブロック試験片は、良好なμ−ｖ特性を有するといえる。
【００４６】
上記試験の後、＃１３のブロック試験片における摺動面、すなわち樹脂膜が形成された表面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察した。図７および図８に、＃１３のブロック試験片における樹脂膜表面のＳＥＭ写真を示す。図７には低倍率のものを、図８には高倍率のものを示す。図７より、樹脂膜には、長さ１００μｍ程度の細長い繊維が分散されていることがわかる。また、数μｍ〜数十μｍ程度の微細な凹部が多数存在していることがわかる。これら微細な凹部が存在することにより、摺動面における油膜が排除され、良好な固体接触が維持されると考えられる。図８より、上記試験の後であっても、樹脂膜の表面には、硬質繊維の多くが残存していることが確認できる。以上より、本発明の樹脂材料から形成された樹脂膜は、相手金属材との摩擦係数が大きく、かつ耐摩耗性に優れることが確認できた。
【００４７】
〈湿式無段変速機用ベルトの摩擦特性〉
上記＃１３の樹脂材料から形成された樹脂膜を持つブロックを用いて湿式無段変速機用ベルトを作製し、湿式無段変速機用ベルトの摩擦特性を評価した。
【００４８】
（１）湿式無段変速機用ベルトの作製
まず、ブロック側接触面を、上記＃１３の樹脂材料からなる樹脂膜で形成したブロックを作製した。なお、上記図４に示したように、ブロックの基体の正面および背面の一部も、樹脂膜により被覆した。ブロックの作製は、上述したブロック試験片の作製と同様の方法で行い、金属製の基体と樹脂材料とを加圧成形した。なお、樹脂膜が形成される基体表面を予め研磨し、該表面に、樹脂膜と基体との密着性を高めるためのショットブラスト処理を施しておいた。次に、作製したブロックの３９５個を一対のフープで係止して、上記本発明の実施形態の湿式無段変速機用ベルトを作製した。フープに係止されたブロック同士は、金属部分のみで接触し、樹脂膜で被覆された部分では接触しない。作製されたベルトは、本発明の湿式無段変速機用ベルトとなる。
【００４９】
（２）ベルト・プーリ型試験
作製したベルトを、入力側（駆動側）プーリと出力側（従動側）プーリとに巻き付け、ベルト・プーリ型試験を行った。プーリは、入力側、出力側ともに金属製である。試験は、潤滑油に、上述したトヨタキャッスルオートフルードＴＣを用い、潤滑油の温度は、なりゆきで室温〜約６０℃とした。プーリと接触するベルトの回転半径は５９ｍｍと固定した（変速比：１．０）。ベルトおよびプーリのテーパ角度は１１゜とした。駆動回転数を３０００ｒｐｍ、軸間荷重（プーリの押し付け荷重と比例）を３４３０Ｎと一定とし、プーリの負荷トルクを段階的に上げていきながら、各トルク条件ですべり率を測定した。すべり率（Ｓ）は、入力側プーリの回転数（Ｎｉ）と、出力側プーリの回転数（Ｎｏ）との差から、式［Ｓ＝（Ｎｉ−Ｎｏ）／Ｎｉ×１００］により求めた。本試験では、すべり率が１．５％を超えるトルク条件において、トルクの増加量に対してすべり率が急激に上昇する現象、いわゆるマクロスリップの発生が認められた。そこで、すべり率が１．５％となる出力トルクを伝達トルクの限界値とみなした。この伝達トルクの限界値と軸間荷重とから、ベルトとプーリとの間の摩擦係数を求めた。
【００５０】
上記試験の結果として、図９に、出力トルクとすべり率との関係を示す。図９には、比較例として、従来の湿式無段変速機に用いられる金属ベルトの値も併せて示す。図９より、本発明のベルトでは、従来の金属ベルトと比較して、すべり率１．５％での出力トルクが大きく、マクロスリップを生じさせない伝達トルク容量が大きいことがわかる。また、出力トルクが同じ場合には、本発明のベルトのすべり率は、従来の金属ベルトのそれよりも低い。すなわち、本発明のベルトは、伝達効率も高いことがわかる。さらに、図９中に併記したように、本発明のベルトとプーリとの間の摩擦係数は０．１２６であるのに対し、従来の金属ベルトとプーリとの間の摩擦係数は０．１１７であった。つまり、本発明のベルトは、従来の金属ベルトに比べて、摩擦係数が約１０％大きくなっている。なお、上記試験を約５時間実施した後に、本発明のベルトを観察した結果、ブロック側接触面に形成された樹脂膜の摩耗および破損は認められなかった。これより、ブロック側接触面が、本発明の樹脂材料から形成された樹脂膜により形成されたブロックを含む本発明の湿式無段変速機用ベルトは、伝達トルク容量が大きく、耐摩耗性に優れるといえる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の樹脂材料は、母材となる樹脂と、アルミナを４８ｗｔ％より大きな割合で含有するアルミナ・シリカ繊維およびアルミノホウケイ酸ガラス繊維の少なくとも一方からなる硬質繊維とを含む。本発明の樹脂材料から形成された樹脂膜は、硬質繊維を含むことにより、耐摩耗性に優れ、相手材との間に摩擦を生じさせる。そのため、湿式無段変速機を構成するベルトにおけるプーリとの接触面を、本発明の樹脂材料から形成された樹脂膜により形成すれば、ベルトとプーリとの間の摩擦係数を大きくすることができ、耐摩耗性も向上させることができる。
【００５２】
また、本発明の湿式無段変速機用ベルトは、フープとブロックとを備え、プーリとの間で動力伝達が行われるブロック側接触面の少なくとも一部が、上述した本発明の樹脂材料から形成された樹脂膜で形成されている。そのため、本発明のベルトを用いて湿式無段変速機を構成すれば、耐摩耗性を維持しつつ、ベルトとプーリとの間の摩擦係数を大きくすることができ、伝達トルク容量が増大する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であって、湿式無段変速機に組み込まれた湿式無段変速機用ベルトの概略図を示す。
【図２】ベルト３の一部（図１中、Ａの部分）を拡大して示す。
【図３】ベルト３の一部（図１中、Ａの部分）の分解図を示す。
【図４】ベルト３と駆動側プーリ２１とが接触している状態の拡大断面図を示す。
【図５】各ブロック試験片の摩擦係数（μ）の値を示す。
【図６】摩擦係数とすべり速度との関係（μ−ｖ特性）を示す。
【図７】＃１３のブロック試験片における樹脂膜表面のＳＥＭ写真（低倍率）を示す。
【図８】＃１３のブロック試験片における樹脂膜表面のＳＥＭ写真（高倍率）を示す。
【図９】出力トルクとすべり率との関係を示す。
【符号の説明】
１：湿式無段変速機
２１：駆動側プーリ  ２２：従動側プーリ
２１０、２２０：対向面  ２１１：プーリ側接触面
３：ベルト
３１：フープ  ３２：ブロック
３２０：基体  ３２１：樹脂膜  ３２２：突部  ３２３：係合溝
３２４：ブロック側接触面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年12月25日(2002.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2004197829.tif 000013
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
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