(57)【要約】【課題】高速での走行においても発生する遠心力は小さく、強度的も十分に有し、高温の環境下においても樹脂が溶融してしまうということがなく耐摩耗性にも優れた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の長手方向に沿って所定ピッチで設けた複数のブロック２とからなる高負荷伝動ベルト１において、布材１０を複数層積層したものを熱硬化性樹脂からなるバインダー１１で固めたインサート材２ａの表面に熱硬化性樹脂を被覆材２ｂとして設けたブロックを用いている。【選択図】図５
2005308172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センターベルトと、該センターベルトの長手方向に沿って所定ピッチで設けた複数のブロックとからなる高負荷伝動ベルトにおいて、布材を複数層積層したものを熱硬化性樹脂で固めたインサート材の表面に熱硬化性樹脂を被覆材として設けたブロックを用いることを特徴とする高負荷伝動ベルト。
【請求項２】
インサート材に用いる布材がガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維のいずれかからなる請求項１記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項３】
インサート材に用いる熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂もしくはフェノール樹脂からなる請求項１〜２記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項４】
被覆材に用いる熱硬化性樹脂がジアリルフタレート樹脂に繊維状補強材と酸化亜鉛ウィスカを配合した樹脂からなる請求項１〜３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所定ピッチでブロックを固定した高負荷伝動ベルト及びそのブロックに関する。
【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引張伝動式の高負荷伝動ベルトがあり、具体的な構成としては、心線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がある。
【０００４】
このような引張伝動式の高負荷伝動ベルトのブロックの要求品質としては、上記のように摩擦伝動において高負荷の伝動を目的としているために、曲げ疲労性、耐摩耗性、耐熱性、剛性、耐衝撃性等の性質をバランス良く保有する必要がある。さらにプーリを摩耗させないようにすることも大切な要素である。
【０００５】
これらの要求を満たす高負荷伝動ベルトとして、例えば、特許文献１に開示されているようなものがある。このベルトは、ブロックとプーリの接触する部分が、フェノール系樹脂成分にゴム成分が添加された樹脂成形材料によって、金属等によって形成されているインサート材を被覆した２重構造のブロックを用いたものである。
【０００６】
特許文献２にはポリアミドなどの熱可塑性樹脂に炭素繊維を配合したもので、金属製のインサート材を埋設していないブロックを用いた高負荷伝動ベルトが開示されている。
【０００７】
また、特許文献３にはベルトに関するものではないが熱可塑性樹脂をインサート材として表面に熱硬化性樹脂を被覆した成形体に関する技術が開示されている。特許文献４にはブロック中に複数層の板状の補強部材を埋設したベルトが開示されており、特許文献５にはフェノール樹脂を含浸した帆布を積層や渦巻状に巻いたものをブロックとして使用することが開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−３４３４２号公報
【特許文献２】特開２００１−３１１４５３号公報
【特許文献３】特開平５−３１８５２７号公報
【特許文献４】実公平２−３７３０９号公報
【特許文献５】実開昭５９−１３６０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示されているような樹脂中にアルミニウムなどの金属製のインサート材を埋設したベルトであると、インサート材を有する分、ブロックの重量がどうしても大きなものとなってしまい、ベルト走行時の遠心張力も必然的に大きなものとなってしまう。そうするとそのベルトを走行させる駆動装置側においても、軸荷重を高くかつプーリの剛性も高いものにする必要があるので、駆動装置全体として大きなものとなってしまう傾向があり、高価になってしまうことや小型化することが難しいという欠点がある。また、高速回転に不向きであるといった欠点もある。
【００１０】
特許文献２に開示されているようなベルトであると、ブロックがポリアミドなどの樹脂からなっており、インサート材が埋設されていないのでブロックの重量は比較的軽いものとなり、ベルト走行時の遠心張力も小さなものとなることから、そのベルトを駆動するベルト駆動装置に求められる軸荷重やプーリの剛性なども程々のものでよく、安価に済ませることができるようになるほかにも高速回転に向いており、例えば小さい排気量で回転数の高いエンジンに適用することが可能である。
【００１１】
しかし、例えばポリアミドなどの熱可塑性樹脂では、融点が低くガラス転移点も低いためにプーリとの摩擦により高温になると、ブロックが溶融状態となって摩耗してしまうという問題がある。
【００１２】
特許文献３は熱可塑性樹脂を熱硬化性樹脂で被覆する技術に関する開示はあるが、本発明のようなブロックを用いたベルトに関するものでない。また、熱可塑性樹脂は曲げ弾性率、強度の面で弱く熱硬化性樹脂との間の接着性に劣ることからブロックとして十分な強度を出しにくいという問題がある。
【００１３】
特許文献４に開示されたブロック中に埋設されている補強部材は金属やプラスチックなどの高弾性率材料が挙げられており、板状の補強部材を複数用いているものの重量が大きくなってしまうという問題は避けることができない。
【００１４】
特許文献５のブロックはセンターベルトに対してリベットを用いてブロックを固着するタイプのベルトであり、またブロックの表面には別途被覆材を設けるといった構成にはなっていないので、プーリとの間で伝達がスムーズに行われず伝動効率が下がってしまうことやブロックの耐摩耗性に面で劣るといった問題があった。
【００１５】
本発明は、前記問題点に鑑みなされたものであり、ブロック重量を軽くし、高速回転した場合であっても、十分な強度を有するとともに、高温環境下においてもブロックの摩耗などの問題が少なく、より効率的な伝動を行うことができ高負荷伝動ベルトとして要求されている条件を高いレベルで満足できる引張伝動式の高負荷伝動ベルト及びそのブロック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】
【００１６】
前記課題を解決するために本発明の請求項１の高負荷伝動ベルトは、センターベルトと、該センターベルトの長手方向に沿って所定ピッチで設けた複数のブロックとからなる高負荷伝動ベルトにおいて、布材を複数層積層したものを熱硬化性樹脂で固めたインサート材の表面に熱硬化性樹脂を被覆材として設けたブロックを用いることを特徴とする。
【００１７】
請求項２では、インサート材に用いる布材がガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維のいずれかからなる高負荷伝動ベルトとしている。
【００１８】
請求項３では、インサート材に用いる熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂もしくはフェノール樹脂からなる高負荷伝動ベルトとしている。
【００１９】
請求項４では被覆材に用いる熱硬化性樹脂がジアリルフタレート樹脂に繊維状補強材と酸化亜鉛ウィスカを配合した樹脂からなる高負荷伝動ベルトとしている。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１のように布材を複数枚積層したものを熱硬化性樹脂で固めたインサート材の表面に熱硬化性樹脂を被覆した構成を採ることによって、ブロックは金属製のインサート材を用いるものよりも軽量になることからベルトの重量も軽くなり高速での走行においても発生する遠心力は小さく、またインサート材は布材を熱硬化性樹脂で固めたものであることから強度的にも高く、ブロックの表面も熱硬化性樹脂でなっているので、高温の環境下においても樹脂が溶融してしまうということがないので、溶融摩耗の問題を防止することができる。また、繊維状の補強材を配合することによって素材のもろさや耐摩耗性を改善することができる。
【００２１】
請求項２によるとインサート材に用いる布材としてガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維を用いており、本発明のベルトに用いるブロックとして十分な補強効果を得ることができる。
【００２２】
請求項３によるとインサート材に用いる熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂もしくはフェノール樹脂を挙げており、耐熱性や強度の高いブロックを得ることができる。
【００２３】
請求項４によると被覆材として用いる熱硬化性樹脂としてジアリルフタレート樹脂に繊維状補強材と酸化亜鉛ウィスカを配合した樹脂を挙げており、耐熱性に優れ高温環境下においてより高い耐久性を持たせることができるとともに耐摩耗性にも優れており、またブロックを成形後の収縮量が少なくより正確な寸法やブロック側面の角度を出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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３ａ、３ｂと、このセンターベルト３ａ、３ｂの上下面６、７に所定ピッチで形成された凹条部１８、１９に嵌合し、係止固定されている複数のブロック２とから構成されている。このブロック２の両側面８、９は、プーリのＶ溝と係合する傾斜のついた面となっており、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３ａ、３ｂを引張り、駆動側プーリの動力を従動側プーリに伝動している。
【００２５】
図２は、別のベルトの例であり、ビーム部３１の両端から上方に向かって一対のサイドピラー３２、３３が延びており、このサイドピラー３２、３３の上端からそれぞれブロック２の中心に向かって延びるロック部３４、３５が対向するように設けられている。そして、これらビーム部３１、サイドピラー３２、３３及びロック部３４、３５によってセンターベルト３ａ、３ｂが嵌合する嵌合溝３０が形成されている。この嵌合溝３０に、センターベルト３ａ、３ｂが、ロック部３４、３５間の開口部より挿入され装着される。
【００２６】
また、ロック部３４、３５の嵌合溝３０側には、凸部３７がそれぞれ設けられており、この凸部３７が、センターベルト３ａ、３ｂに所定ピッチで設けられている凹部３６に嵌合する。これによって、センターベルト３ａ、３ｂは、装着後はブロック２から抜けにくい状態となる。
【００２７】
本発明においてブロック２は、図３、図４、図５に示すように布材１０を複数層積層したものを熱硬化性樹脂のバインダー１１で固めたインサート材２ａの表面を熱硬化性樹脂からなる被覆材２ｂで覆った構造からなっている。図３は図１に示すベルトに用いられるブロック２であり、インサート材２ａの全面が被覆材２ｂで覆われており、完全に埋設した形態である。図４は図２に示すベルトに用いられるブロック２であり、被覆材２ｂはインサート材２ａ全面を覆っておらず、インサート材２ａが部分的に露出した形態である。
【００２８】
インサート材２ａは通常それだけで略ブロックの形状をなすものであり、ブロックの物性の主要部分を担う部分であり、被覆材２ｂは例えば厚みが０．１〜０．５ｍｍ程度のもので、ベルトが走行する際にプーリと接触する部位、そして隣り合うブロック同士が接触する部位のインサート材２ａの表面を覆っている。被覆材２ｂは前記のような摩擦が発生する箇所のみを覆うようにしてもよいが、インサート材２ａの全面を覆ってしまうものであってもよい。
【００２９】
インサート材２ａに用いる布材の素材としては、ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ポリアミド繊維、ＰＰＳ繊維などを挙げることができ、それらの繊維からなる一般的にクロスと呼ばれるものや種々の織布、編布等を用いることができる。素材としては前記の種類の中でもガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維を用いることが好ましく、よりインサート材の強度を高いものとすることができる。
【００３０】
インサート材２ａで布材１０を固めるバインダー１１として用いる熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂などを用いることができ、その中でもフェノール樹脂かもしくはエポキシ樹脂を用いることが曲げ強度などの物性の面で好ましく、またコストの面を考えるとその中でもフェノール樹脂を用いることが好ましい。
【００３１】
また、これらの樹脂に短繊維などの繊維状補強材を配合して更に補強することも可能であり、炭素繊維、ポリアミド繊維、セルロース、綿、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ポリアリレート繊維、ガラス繊維、金属繊維などの長繊維、短繊維を挙げることができる。配合量としては３〜４０質量％の範囲とすることが好ましく、３質量％未満であると繊維を配合することによる補強効果がほとんど得られず、４０質量％を超えると、成形が困難になるとともに硬度は上がるが靭性が低下してブロックの耐衝撃性の面では低くなるので好ましくない。
【００３２】
次に被覆材２ｂを構成する熱硬化性樹脂は、インサート材に用いたものと同じく、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂などを用いることができるが、被覆材の場合はこれらの中でもフェノール樹脂かジアリルフタレート樹脂のいずれかであることが好ましい。フェノール樹脂の場合は耐熱性や曲げ強度や耐摩耗性の面で有利であり、ジアリルフタレート樹脂の場合はそれ自身が成形収縮の少ない樹脂であり、ブロック成形後の収縮量が少なくより正確な寸法やブロック側面の角度を出せるのでベルト走行時における騒音の低減や更には長寿命化にもつなげることができる。
【００３３】
被覆材３ｂにも同様に短繊維などを繊維状補強材として配合することが可能であり、炭素繊維、ポリアミド繊維、セルロース、綿、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ポリアリレート繊維、ガラス繊維、金属繊維などの長繊維、短繊維を挙げることができる。その配合量としては３〜４０質量％の範囲とすることが好ましく、３質量％未満であると繊維を配合することによる補強効果がほとんど得られず、４０質量％を超えると、成形が困難になるとともに硬度は上がるが靭性が低下してブロックの耐衝撃性の面では低くなるので好ましくない。
【００３４】
また、短繊維などの補強材以外にも酸化亜鉛ウィスカ、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、硫酸バリウムなどのウィスカを配合することも可能である。酸化亜鉛ウィスカは、テトラポット状に四方に手が延びた立体的形状をしている。この酸化亜鉛ウィスカは、これ単独でも耐熱性、耐摩耗性に優れたものであるが、前述のようにテトラポット状の立体的形状をしているため、炭素繊維とともに配合すると、炭素繊維の配向が抑制され、成形時のそりや成形収縮の異方性が改良される。
【００３５】
ウィスカの配合量は３〜１５質量％の範囲で配合することが好ましい。３質量％未満であると繊維を配合することによる補強効果がほとんど得られず、１５質量％を超えると成形が困難になるとともに硬度は上がるが靭性が低下してブロックの耐衝撃性の面では低くなるので好ましくない。
【００３６】
以上のようなブロックの構成を採ることによってすべてが樹脂からなっているので、従来のアルミニウムなどの金属材料からなるインサート材を埋設したものよりも軽量に仕上げることができるので高速回転で使用しても遠心張力を低く抑えることができる。またインサート材２ａとしては布材を複数層積層したものを熱硬化性樹脂で固めたものを用いていることから軽量であっても強度的にはベルトとして十分なものを得ることができ、耐熱性や耐摩耗性にも優れたベルトとすることができる。
【００３７】
なお、これらの他に、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。
【００３８】
センターベルト３ａ、３ｂは、前述のように、上面、即ちブロック２のロック部８、９に接する面側に所定ピッチで凹部６が形成されている。この凹部６にブロック２のロック部８、９に設けられている凸部７が嵌合される。
【００３９】
センターベルト３ａ、３ｂ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、心線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、心線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。
【実施例１】
【００４０】
実施例１としては、図１に示すよう形状の高負荷伝動ベルトであって、インサート材としてはガラス繊維からなる平織布を４枚積層してエポキシ樹脂で固めたものを用い、被覆材としては炭素繊維の短繊維を３０質量％配合したフェノール樹脂を被覆したブロックからなるベルトとした。
【比較例１】
【００４１】
比較例１としては、インサート材の素材にアルミニウムを用いた以外は実施例１と全く同様のベルトとした。
【比較例２】
【００４２】
比較例２はインサート材の素材として６・６ナイロンにガラス繊維からなる短繊維を４０質量％配合したものを用いた以外は実施例１と全く同様のベルトとした。
【比較例３】
【００４３】
比較例３はブロック全体をフェノール樹脂に炭素繊維からなる短繊維を３０質量％配合した樹脂で構成したブロックとした以外は実施例１と全く同様のベルトとした。
【比較例４】
【００４４】
比較例４はブロック全体を４・６ナイロンに炭素繊維からなる短繊維を３０質量％配合した樹脂で構成したブロックとした以外は実施例１と全く同様のベルトとした。
【００４５】
また、使用した張力帯３ａ、３ｂは、全て共通であり、心線５はアラミド繊維、エラストマー４はクロロプレンゴムを用いた。ベルトのサイズは実施例、比較例２、比較例３についてはベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６９０ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍとした。これらのベルトを表１に示す条件で走行させて故障が発生するまでの時間を測定し、実施例１と比較例４についてはブロック側面の摩耗量を測定した。その結果を表２に示す。
【００４６】
【表１】
2005308172.tif 000003
【００４７】
【表２】
2005308172.tif 000004
【００４８】
表２の結果からわかるようにガラス織布をエポキシ樹脂で固めたインサート材の表面に炭素短繊維を配合したフェノール樹脂を被覆材として配置した実施例１は、３００時間以上走行させてもブロックの破損は発生していないのに対して、アルミニウムをインサート材として用いた比較例１はブロックの破損はないものの６２時間でセンターベルトが切断しており、重量の差が結果に現れていると考えられる。被覆材としてガラス繊維を配合した６・６ナイロンを用いた比較例２では８時間という短時間で被覆材の剥離が生じており、インサート材と被覆材との間の接着力が十分に得られていないことがわかる。ブロック全体を炭素繊維を配合したフェノール樹脂で構成した比較例３は２時間でブロックの破損が多数発生しており、靭性に乏しく衝撃によって破損しやすい欠点がでている。ブロック全体を炭素繊維を配合した４・６ナイロンで構成した比較例４においては３００時間以上走行してブロックの破損は生じていないが、ブロック側面の摩耗量は実施例と比べてかなり大きな値となっていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
自動車やスクータなどの自動二輪車、そして農業機械などの駆動に用いる高負荷を伝達することができるベルトである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る高負荷伝動ベルトの一例を示す斜視概略図である。
【図２】本発明に係る高負荷伝動ベルトの他の例を示す斜視概略図である。
【図３】図１にベルトに係るブロックの正面図である。
【図４】図２にベルトに係るブロックの正面図である。
【図５】図３におけるＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１    高負荷伝動ベルト
２    ブロック
２ａ  インサート材
２ｂ  被覆材
３ａ  センターベルト
３ｂ  センターベルト
４    エラストマー
５    心線
６    上面
７    下面
８    側面
９    側面
１０  布材
１１  バインダー
【図１】
2005308172.tif 000005
【図２】
2005308172.tif 000006
【図３】
2005308172.tif 000007
【図４】
2005308172.tif 000008
【図５】
2005308172.tif 000009