(57)【要約】【課題】長期にわたってブロックをセンターベルトに固定する効果が持続して、ブロックのがたつきや揺動を防止することができるのでベルトの寿命を延長することができるベルトを提供する。【解決手段】センターベルト３ａ、３ｂとその長手方向に複数嵌合配置したブロック２からなり、少なくともセンターベルト３ａ、３ｂの上面には溝条部１８が設けられ、該溝条部１８とブロックの嵌合溝１４、１５内に設けた凸条部２０を係合した高負荷伝動ベルトにおいて、ブロック２の凸条部元を形成する円弧部分Ｒ１の曲率半径を、センターベルト３ａ、３ｂの溝条部元を形成する円弧部分Ｒ２の曲率半径よりも大きく設定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマー中に心線を埋設した無端のセンターベルトと、該センターベルトの長手方向に複数嵌合配置したブロックからなり、少なくともセンターベルトの上面には溝条部が設けられ、該溝条部とブロックの嵌合溝内に設けた凸条部を係合した高負荷伝動ベルトにおいて、ブロックの嵌合溝内に設けた凸条部元を形成する円弧部分の曲率半径は、センターベルト上面の溝条部元を形成する円弧部分の曲率半径よりも大きく設定してなることを特徴とする高負荷伝動ベルト。
【請求項２】
ブロックの嵌合溝内に設けた凸条部先を形成する円弧部分の曲率半径が、センターベルト上面の溝条部底を形成する円弧部分の曲率半径よりも大きく設定してなる請求項１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、エラストマー製のセンターベルトと耐側圧を補強するブロックからなる高負荷伝動ベルトに係り、センターベルトとブロックとの間のがたつきの発生を防止してベルトの寿命をより長くすることができる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から無段変速装置等の高負荷伝動を要求される用途として適用されるベルトとして、ゴム製Ｖベルトも使用されているが、ゴム製Ｖベルトでは高負荷用のものであっても最大面圧が１０ｋｇ／ｃｍ２程度であり、それ以上のトルクのかかる用途であるとゴム製Ｖベルトが高い側圧に耐えられず座屈変形してしまう。
【０００３】
そこで、高負荷にも耐えうるベルトとして心体を埋設したゴムベルトに硬質の樹脂等からなるブロックを固定してベルト幅方向の強度を高め、耐久性を向上させたベルトも多数提案されている。
【０００４】
特許文献1には、センターベルト（張力帯）と該センターベルトに嵌合する多数のブロックからなるＶベルトであって、センターベルトの上下面に設けた凹溝部にブロック嵌合部の上下面に設けた凸条部を係合させてなるベルトにおいて、センターベルト上下面の凹溝部間の最小厚さがブロックの上下凸条部間の再大間隔よりも大に形成して、センターベルトの上下凹溝部が圧縮弾性変形された状態でセンターベルトとブロックとが嵌合しているベルトが開示されている。
【０００５】
このような構成を採ることによってブロックとセンターベルトとのがたつきの発生を防止し、ベルト走行中のブロックの揺動を少なくし、ブロックとセンターベルトとの摩擦による局部的な温度上昇やクラックの発生などによる早期切断の問題を抑える事を目的としたものである。
【０００６】
また、特許文献２にはブロックとセンターベルトの凹凸噛み合いにおいて凸部の最大厚さを凹部の最大厚さよりも大きく設定することによって、ベルトの横方向（ベルト長手方向）の圧縮力が発生してブロックのがたつきを抑えることができ、しかもブロックのセンターベルトの嵌合部を拡開する方向への力が発生しないのでブロックの嵌合部に残留応力を発生させることもないという技術が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】実開平１−５５３４４号公報
【特許文献２】特開２００４−７６８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に開示されたベルトではブロックとセンターベルトを圧縮的に嵌合する方法では、走行初期は効果を発揮するもののセンターベルトとブロックとの間の摩擦も大きく、またセンターベルトの嵌合部分が繰返し屈曲されるということもあって、センターベルトの厚みは比較的早期に減少してしまい、最終的には嵌合が緩んでがたつきを発生してしまう。
【０００９】
がたつきが発生するとブロックが走行中にセンターベルトに対して揺動し、動力伝達性能の低下や騒音の発生やブロックの破損などの問題につながってしまい、ベルトの寿命も短いものとなる。
【００１０】
特許文献２に開示されたベルトは、横方向の締め代でブロックとセンターベルトとのがたつきを防止しているが、十分に長期にわたってがたつきを防止しつづけるには十分でない。
【００１１】
そこで本発明では、ブロックとセンターベルトとの固定を長期間に渡って強固に保持し、ベルト走行時におけるブロックの揺動を防止して寿命の長いベルトの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以上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線を埋設した無端のセンターベルトと、該センターベルトの長手方向に複数嵌合配置したブロックからなり、少なくともセンターベルトの上面には溝条部が設けられ、該溝条部とブロックの嵌合溝内に設けた凸条部を係合した高負荷伝動ベルトにおいて、ブロックの嵌合溝内に設けた凸条部元を形成する円弧部分の曲率半径は、センターベルト上面の溝条部元を形成する円弧部分の曲率半径よりも大きく設定してなることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２ではブロックの嵌合溝内に設けた凸条部先を形成する円弧部分の曲率半径が、センターベルト上面の溝条部底を形成する円弧部分の曲率半径よりも大き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】
【００１４】
請求項１、２のようにブロックの嵌合溝内に設けた凸条部を形成する各円弧部分の曲率半径を、センターベルト上面の溝条部を形成する各円弧部分の曲率半径よりも大きく設定することによって、ブロックの凸条部はセンターベルトによってベルト進行方向の前後方向および上下方向からセンターベルトを形成するゴムによって固定されることになり、長期にわたってブロックを固定する効果が持続して、ブロックのがたつきや揺動を防止することができるのでベルトの寿命を延長することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明を具体的に説明する。
【００１６】
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。
【００１７】
ブロック２の形状は図３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の両側面にはセンターベルト３ａ、３ｂを嵌めこむ嵌合溝１４、１５が形成されている。また、嵌合溝１５内の溝上面１６および溝下面１７にはセンターベルト３ａ、３ｂの上面６に設けた溝条部１８と下面７に設けた溝条部１９に係合する凸条部２０、２１が設けられ、互いに係合することによってベルト長手方向にブロック２が係止されている。
【００１８】
このようなベルトを駆動プーリと従動プーリに巻きかけて走行させる場合、センターベルト３ａ、３ｂの溝条部１８、１９においてブロック２の嵌合溝１５の厚みに常に圧縮された状態であり、厚みが薄くなってくることによってブロック２とセンターベルト３ａ、３ｂとの間の嵌合が徐々に緩んでがたつきを生じる。がたつきを生じるとベルト走行中のブロック２のセンターベルト３ａ、３ｂに対する揺動が大きくなってブロック２の破損につながり早期に寿命に至ってしまうといった問題がある。
【００１９】
本発明では、図４、図５に示すようにセンターベルト３ａ、３ｂの上面６の溝条部１８とブロックの嵌合溝１４、１５内に設けた凸条部２０との関係において、ブロック２の嵌合溝１４、１５内に設けた凸条部元を形成する円弧部分Ｒ１の曲率半径ｒ１は、センターベルト３ａ、３ｂの上面６の溝条部元を形成する円弧部分Ｒ２の曲率半径ｒ２よりも大きく設定している。更にブロック２の嵌合溝１４、１５内に設けた凸条部先を形成する円弧部分Ｒ３の曲率半径ｒ３は、センターベルト３ａ、３ｂの上面６の溝条部底を形成する円弧部分Ｒ４の曲率半径ｒ４よりも大きく設定している。
【００２０】
このような構成を採ることによって、ブロックの凸条部元を形成する円弧部分Ｒ１の曲率半径ｒ１がセンターベルト３ａ、３ｂの上面６の溝条部元を形成する円弧部分Ｒ２の曲率半径ｒ２よりも大きいので、ブロック２の凸条部２０がセンターベルトの溝条部１８に係合したときに両者が干渉することになり、ブロックのセンターベルトに対する動きが規制される。更に、凸条部先を形成する円弧部分Ｒ１の曲率半径ｒ１の方が溝条部底を形成する円弧部分Ｒ２の曲率半径ｒ２よりも大きいために、センターベルトの溝条部１８の側壁１８ａとの間で干渉してやはりブロックのセンターベルトに対する動きが規制される。そして結果的にブロック２の凸条部２０はセンターベルト３ａ、３ｂによってベルト進行方向の前後方向および上下方向の両方からセンターベルトを形成するゴムに挟まれた状態で固定され、ブロックのがたつきや揺動を防止することができるのでベルトの寿命を延長することができる。
【００２１】
また、この場合の曲率半径ｒ１と曲率半径ｒ２の大きさの比は１．５〜２．５の範囲とすることが好ましい。大きさの比が１．５未満であると互いの干渉が少なく、ブロックを固定する効果があまり得られず、２．５を超えると互いの干渉が大きくなりすぎてセンターベルト側の劣化が早くなって亀裂を生じるなど故障の原因となるので好ましくない。
【００２２】
ブロック２の嵌合溝１４、１５内に設けた凸条部先を形成する円弧部分Ｒ３の曲率半径ｒ３と、センターベルト３ａ、３ｂの上面６の溝条部底を形成する円弧部分Ｒ４の曲率半径ｒ４との大きさの比は１．０〜１．２の範囲とすることが好ましく、１．０未満であるとやはりブロックを固定する効果があまり得られず、１．２を超えると互いの干渉が大きくなりすぎてセンターベルト側の劣化が早くなってしまうので好ましくない。
【００２３】
ブロック２は図３に示すように樹脂材４１中にインサート材４２が埋設されたものであるが、インサート材４２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。
【００２４】
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４２の所定箇所に樹脂材４１を被覆したブロック２を用いることが好ましい。
【００２５】
樹脂材４１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４２を用いてそのほぼ全面を樹脂材４１で被覆したものを用いると、部分的に樹脂材４１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４１を被覆する際にインサート材４２を固定する部材が接触しているところは、インサート材４２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４２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。
【００２６】
インサート材４２を被覆する樹脂材４１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４を構成するエラストマー２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。
【００２７】
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。
【００２８】
またブロック２としては樹脂材４１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４２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４２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。
【００２９】
ここでインサート材４２というのは、それだけでほぼブロックの形状を呈する骨組的なものことを指し、例えば合成樹脂素材中に配合する形で加える短繊維やウィスカなどの補強材を添加することはインサート材４２を埋設することを意味するものではない。
【００３０】
ブロック２の樹脂として用いることができるのは、インサート材を埋設したブロック２に用いる樹脂材と同様に具体的には硬度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。等の合成樹脂が用いられる。
【００３１】
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。
【００３２】
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。炭素繊維の中でも、ＰＡＮ系炭素繊維を用いることが好ましい。また、炭素繊維と組み合わせてアラミド繊維を配合することによってブロックの靭性が向上し、耐摩耗性や、耐衝撃性を一層向上させることができる。
【００３３】
また、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。
【００３４】
このような材料構成とすることによって、プーリと接する際に受ける側圧にも十分に耐えうる剛性、靭性等の強度を有するとともに、耐摩耗性に優れ、更には、摩擦時に発生する熱に対しても強いブロックとすることが可能となり、プーリから受ける動力を効率よくセンターベルト３ａ、３ｂに引張力として伝えることができ、引張伝動式の高負荷伝動ベルトを構成することができる。
【００３５】
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。
【００３６】
また、ブロック２の下ビームは屈曲を許容しベルトがプーリに巻きかかることができるようにしなければならず、ベルト走行方向の前後面の少なくともいずれか一方に傾斜面を設けている。傾斜面を設けることによってブロック同士が緩衝することなくベルトが屈曲することができる。
【００３７】
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】
図６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。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。
【００３９】
以上、説明したが本発明では要するにセンターベルト３ａ、３ｂとセンターベルト３ａ、３ｂを挿入する嵌合溝内において、センターベルト３ａ、３ｂの下面に設けた溝条部１９とブロック側の凸条部２１の係合においての上述したような構成になっていればよく、ブロックの形状自体は、特に限定されるものではない。よって、ブロックの側面に嵌合溝があって横からセンターベルトを嵌合するようなベルトや、センターベルトを上下一対のブロックで挟み込み、締着材で固定するようなベルトにも適用できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
ベルトに装着したブロックの複数方向の撓みをを抑えて割れを防止することができ、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として適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【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面図である。
【図３】ブロックの正面図である。
【図４】ブロックとセンターベルトの係合部分を示す側面図である。
【図５】凸条部の円弧部分と溝条部の円弧部分を説明する要部側面図である。
【図６】別のベルトの例を示す要部斜視図である。
【符号の説明】
【００４２】
１    高負荷伝動ベルト
２    ブロック
３ａ  センターベルト
３ｂ  センターベルト
４    エラストマー
５    心体
６    上面
７    下面
１１  上ビーム部
１２  下ビーム部
１３  センターピラー
１４  嵌合溝
１５  嵌合溝
１８  凸条部
１８  側壁
１９  凸条部
２０  溝条部
２１  溝条部
Ｒ１  円弧部分
Ｒ２  円弧部分
Ｒ３  円弧部分
Ｒ４  円弧部分
【図１】
2005308084.tif 000003
【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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