(57)【要約】【課題】靭性に優れた熱可塑性樹脂を用いた第１ブロックと、耐摩耗性に優れた熱硬化性樹脂を用いた第２ブロックを併用した高負荷伝動ベルトとすることによって、ベルト走行時のブロック破損の問題を抑えるとともにベルト側面における摩耗の問題も抑え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と該センターベルトに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であって、ブロックはプーリと接触する面に熱可塑性樹脂を配置した第１ブロック２ａと、熱硬化性樹脂を配置した第２ブロック２ｂを混在させた構成としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマー中に心体を埋設したセンターベルトと、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、ブロックの少なくともプーリとの当接面が熱可塑性樹脂からなる第１ブロックと、熱硬化性樹脂からなる第２ブロックとが混在してなることを特徴とする高負荷伝動ベルト。
【請求項２】
第１ブロックの個数：第２ブロックの個数を１０：１〜１：１０の範囲とした請求項１記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項３】
第１ブロックと第２ブロックがランダムに配置されている請求項１〜２記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項４】
第１ブロックと第２ブロックがある特定の並びを繰り返すように規則的に配置されている請求項１〜２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に係り、詳しくはこのようなベルトにおいてブロックの摩耗を抑えるとともに破損を緩和することができる高負荷伝動ベルトに関する。
【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高負荷伝動ベルトがあり、具体的な構成としては、心体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や、特許文献１に示すようにブロックの両側面に溝を有しており、一対のセンターベルトを前記側面に設けた溝に嵌合したようなベルトがある。
【０００４】
このような引張伝動式の高負荷伝動ベルトの要求品質としては、上記のように無段変速の用途として使われる。無段変速ではベルトを巻きかけるプーリの有効径を変化させることによって変速するような仕組みとなっており、ベルトはプーリの径の変化に応じて大プーリ径や小プーリ径を行き来しながら用いられることになる。
【０００５】
ブロックに用いられる素材としては、アルミニウムやそれらの合金などからなる芯材の少なくともプーリとの接触面やブロック同士の接触面にフェノール樹脂やエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、またポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂を被覆したものが用いられている。
【０００６】
また、それらの樹脂素材中に炭素繊維やガラス繊維、またウィスカなどの補強材を混入して硬度を上げると共に摩擦係数を調整して、プーリからの側圧に十分耐えうるものとしている。
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−３４３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のゴム製のベルトと比べると前記のような素材をブロックとして用いていることから、ベルトはより大きなプーリからの側圧に耐えることができるようになっているが、自動車や自動二輪車の駆動系など大きなトルクを伝達する用途において、ブロックが摩耗したり破損したりするといった問題は十分に危惧される。
【０００９】
ブロックとして用いる素材のうち熱可塑性樹脂は靭性が高く、大きな負荷がかかったり衝撃を受けたりしても破損しにくいという長所を有している反面、耐摩耗性が低く摩耗量が多いという欠点がある。一方で熱硬化性樹脂は耐摩耗性に優れていているが、破損しやすいという欠点を有している。
【００１０】
そこで、本発明では大きな負荷がかかる用途において少ない摩耗量に抑えることができ、しかも破損の問題を低減することができる高負荷伝動ベルトの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上のような目的を達成するために、請求項１ではエラストマー中に心体を埋設したセンターベルトと、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、ブロックの少なくともプーリとの当接面が熱可塑性樹脂からなる第１ブロックと、熱硬化性樹脂からなる第２ブロックとが混在してなることを特徴とする。
【００１２】
請求項２では、第１ブロックの個数：第２ブロックの個数を１０：１〜１：１０の範囲とした請求項１記載の高負荷伝動ベルトとしている。
【００１３】
請求項３では、第１ブロックと第２ブロックがランダムに配置されている請求項１〜２記載の高負荷伝動ベルトとしている。
【００１４】
請求項４では第１ブロックと第２ブロックがある特定の並びを繰り返すように規則的に配置されている請求項１〜２記載の高負荷伝動ベルトとしている。
【発明の効果】
【００１５】
ブロックとして熱可塑性樹脂を用いた靭性が高く衝撃を受けても破損しにくい第１ブロックと熱硬化性樹脂を用いた耐摩耗性に優れた第２ブロックを混在していることによって両者のよい面を持ち併せ摩耗が少なくしかも破損しにくいベルトを提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ本発明を具体的に説明する。
【００１７】
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。
【００１８】
ブロック２の形状は図１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を嵌めこむ溝１４、１５が形成されている。また、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に設けた凹条部１８と下面７に設けた凹条部１９に係合する凸条部２０、２１が設けられている。
【００１９】
ブロック２は、樹脂材４１の内部にアルミニウムなどの合金や別の樹脂からなるインサート材４２が埋設された図３に示すようなブロックでもよいし、樹脂のみでなるブロックでもよい。本発明では少なくともプーリと接触する部分を構成する樹脂素材が熱可塑性樹脂からなっている第１ブロック２ａと熱硬化性樹脂からなっている第２ブロック２ｂの少なくとも２種類のブロックを混在してセンターベルトに装着したものであり、熱可塑性樹脂からなる第１ブロック２ａによって高トルクがかかったり衝撃を受けたりした際に緩衝して破損しないようにする働きを持たせ、熱硬化性樹脂からなる第２ブロック２ｂによって特にプーリから側圧を受けるベルト側面の摩耗を低減することができ、両方の長所を併せ持ったベルトとすることができる。
【００２０】
第１ブロック２ａと第２ブロック２ｂはそれぞれセンターベルト３に装着されるが、長手方向に前記２種類のブロック２ａ、２ｂをランダムに配置するかもしくはある特定の並びを繰り返すように規則的に配置している。
【００２１】
また、第１ブロック２ａの個数：第２ブロックの個数の割合は１０：１〜１：１０の範囲とすることが好ましい。またそれぞれのブロックの最低個数は２個である。
【００２２】
前記の個数割合の範囲を外れると、第１ブロック２ａが少ない場合はベルト全体としての耐衝撃性に劣ることになりブロックの破損の問題が起きてしまう。また第２ブロック２ｂが少なくなると耐摩耗性が低くなって摩耗しやすくなり、早期に摩耗による寿命に達してしまうので好ましくない。
【００２３】
第１ブロック２ａと第２ブロック２ｂの配置に関しては、ある特定の並びを繰り返すように規則的に、例えば特定の個数毎に交互に配置することによって、ベルト全体でバランスがよくより性能が均質になる。規則的に並べる場合の並べかたは１個おきに交互に並べたり、２個おきに交互に並べたりといった場合もあるが、続けて同じブロックを並べる個数をブロックごとに変えて第１ブロック２ａを２個並べた後に第２ブロック２ｂを１個挟んでまた第１ブロック２ａを２個並べるといったものも可能である。しかし、特に配列を決めることなくランダムに配置したものでも本発明の効果を得ることはできる。
【００２４】
第１ブロック２ａ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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
第１ブロック２ａの熱可塑性樹脂として用いることができるものとしては、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）樹脂等を挙げることができる。熱可塑性樹脂の中では低摩擦係数で比較的耐摩耗性に優れ、剛性があるとともに曲げに対しても弾力性を有しており、簡単に破損してしまうことのない樹脂がよいということからすると、ポリアミド樹脂なかでもナイロン４６が好ましいといえる。
【００２８】
第２ブロック２ｂの熱硬化性樹脂として用いることができるものとしては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、硬質ポリウレタン樹脂、液晶樹脂等を挙げることができる。
【００２９】
また、以上のような樹脂素材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。
【００３０】
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の有機繊維、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挙げることができる。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
図４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。
【００３６】
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。ブロック２が樹脂材４１中にインサート材４２を埋設した第１ブロック２ａと、そうでない第２ブロック２ｂを併用しており、ランダムもしくは規則的に並べたものであれば本発明の範囲に入るものである。
【００３７】
次に本発明の実施例に係るベルトと本発明の範囲から外れた比較例となるベルトを作成してそれぞれを走行させて比較試験を行った。
【実施例１】
【００３８】
実施例１としてはベルト幅が１８ｍｍで周長が８３１ｍｍのベルトであり、第1ブロックがナイロン４６からなり、第２ブロックがジアリルフタレート樹脂からなるブロックを用いており、第１ブロックと第２ブロックの個数比が１００：１７７の図１に示すような構造のベルトを作成した。そのベルトを表１に示すような条件で走行させ２００時間走行後のブロックの割れ状況と幅方向の摩耗量を測定した。その結果を表２に示す。
【実施例２】
【００３９】
実施例２としてはベルト幅が２５ｍｍで周長が６１２ｍｍのベルトであり、第１ブロックがナイロン４６からなり、第２ブロックがアルミインサートを有するジアリルフタレート樹脂からなるブロックを用いており、第１ブロックと第２ブロックの個数比が１００：１７７の図１に示すような構造のベルトを作成した。そのベルトを表１に示すような条件で走行させ２００時間走行後のブロックの割れ状況と幅方向の摩耗量を測定した。その結果を表２に示す。
【比較例１】
【００４０】
比較例１としてはベルト幅が２５ｍｍで周長が６１２ｍｍのベルトであり、２７７個全てのブロックがナイロン４６からなる図１に示すような構造のベルトを作成した。そのベルトを表１に示すような条件で走行させ２００時間走行後のブロックの割れ状況と幅方向の摩耗量を測定した。その結果を表２に示す。
【比較例２】
【００４１】
比較例１としてはベルト幅が１８ｍｍで周長が８３１ｍｍのベルトであり、２７７個全てのブロックがジアリルフタレート樹脂からなるからなる図１に示すような構造のベルトを作成した。そのベルトを表１に示すような条件で走行させ２００時間走行後のブロックの割れ状況と幅方向の摩耗量を測定した。その結果を表２に示す。
【００４２】
【表１】
2005155852.tif 000003
【００４３】
【表２】
2005155852.tif 000004
【００４４】
表２の結果より本発明のベルトはブロックのわれも見られず、またブロック幅方向の摩耗も少なくなっており、熱可塑性樹脂からなるブロックと熱硬化性樹脂からなるブロックを混在させることによる効果が確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
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】
【００４６】
【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】高負荷伝動ベルトの側断面図である。
【図３】ブロックの一例を示す高負荷伝動ベルトの断面図である。
【図４】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。
【符号の説明】
【００４７】
１    高負荷伝動ベルト
２    ブロック
２ａ  第１ブロック
２ｂ  第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
【図１】
2005155852.tif 000005
【図２】
2005155852.tif 000006
【図３】
2005155852.tif 000007
【図４】
2005155852.tif 000008