(57)【要約】【課題】ブロックに用いる素材としてフェノール樹脂に炭素繊維を配合すると共に硫酸バリウムを配合していることから、炭素繊維を配合したことにより向上させたブロックの曲げ強度などの物性を低下させることなく、摩擦係数を上げることができると共に摩擦係数を安定させることもできるベルトを提供する。【解決手段】センターベルト３ａ、３ｂをブロック２に設けた嵌合溝１４、１５に嵌合挿入することによってブロック２をセンターベルト３ａ、３ｂに固定する高負荷伝動ベルトにおいて、該ブロック２を構成する樹脂材料は少なくともジアリルフタレート樹脂に対して炭素繊維１０〜４０質量％とシリカ５〜２０質量％からなり、該シリカは径が５〜８００ｎｍの繊維または粒子を用いている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センターベルトと、該センターベルトにベルト長手方向に所定ピッチで設けた複数のブロックとからなり、センターベルトをブロックに設けた溝に嵌合挿入することによってブロックをセンターベルトに固定する高負荷伝動ベルトにおいて、該ブロックを構成する樹脂材料は少なくともジアリルフタレート樹脂に対して炭素繊維１０〜４０質量％とシリカ５〜２０質量％からなり、該シリカは径が３〜８００ｎｍの繊維または粒子を用いたことを特徴とする高負荷伝動ベルト。
【請求項２】
酸化亜鉛ウィスカを５〜２０質量％配合した請求項１記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項３】
アラミド繊維を２〜１５質量％配合した請求項１〜２記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項４】
グラファイトを２〜１５質量％配合した請求項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、エラストマー製のセンターベルトと耐側圧性を補強するブロックからなり、自動車や農機具などの無段変速や特に大きなトルクを伝える用途に用いる高負荷伝動ベルトに関するものである。
【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に用いる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】
このような高負荷伝動ベルトとして、例えば、特許文献１や特許文献２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炭素繊維とアラミド繊維を配合してブロックの衝撃強度や曲げ強度の物性を向上させて、ブロックを長持ちさせてベルトの寿命を延ばそうとしたものである。
【０００６】
特許文献３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からなっているものである。
【０００７】
また、特許文献４にはブロックの素材としてジアリルフタレート樹脂を用いることが記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−７４９３５号公報
【特許文献２】特開平８−１４３６８２号公報
【特許文献３】特開昭６３−３４３４２号公報
【特許文献４】特開２００２−６１７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このようなベルトにより、ブロックの曲げ強度などの物性を高めることができて、ベルトを走行させた場合にでもベルトの寿命を延ばすことができるものであるが、炭素繊維を配合することによってブロックの摩擦係数が下がりすぎてしまう傾向があり、プーリとの間でのスリップ率が大きくなってしまうという問題があった。
【００１０】
また、ゴム分を配合した樹脂材料を用いていると摩擦係数を高めることはできるが、ブロックの曲げ強度に関しては低下してしまう上に摩擦係数が不安定になってしまうといった問題も起きてくる。
【００１１】
樹脂材料としてジアリルフタレートを使用することによって摩擦特性を向上させることができるが、例えばフェノール樹脂と比べると強度的に多少劣るところがあり、接着性にも劣るので繊維や改質材などによる強化が難しいという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記のような課題を解決するために本発明の請求項１では、ジアリルフタレート樹脂に対して炭素繊維を加えて補強する配合をベースとして、更にブロックの摩擦係数を高め、なおかつブロックの物性を低下させることなく摩擦係数の安定性も確保するために、センターベルトと、該センターベルトにベルト長手方向に所定ピッチで設けた複数のブロックとからなり、センターベルトをブロックに設けた溝に嵌合挿入することによってブロックをセンターベルトに固定する高負荷伝動ベルトにおいて、該ブロックを構成する樹脂材料は少なくともジアリルフタレート樹脂と炭素繊維とシリカからなり、炭素繊維を１０〜４０質量％およびシリカを５〜２０質量％配合しており、該シリカの粒径が５〜８００ｎｍである繊維を用いている。
【００１３】
請求項２では、酸化亜鉛ウィスカ５〜２０質量％を配合した高負荷伝動ベルトとしている。
【００１４】
請求項３では、アラミド繊維２〜１５質量％を配合した高負荷伝動ベルトとしている。
【００１５】
請求項４では、グラファイト２〜１５質量％を配合した高負荷伝動ベルトとしている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の高負荷伝動ベルトでは、ブロックに用いる素材としてジアリルフタレート樹脂を用いていることから、ブロック成形後の収縮量をごく小さなものにすることができるとともに耐摩耗性を向上させることができる。また、炭素繊維を配合すると共に粒径が５〜８００ｎｍのシリカを配合しているので、ブロックの曲げ強度などの物性を十分に持たせることができるとともに、走行中にプーリを傷つけることもなく摩耗の問題も解消することができる。
【００１７】
また、酸化亜鉛ウィスカを配合することによって耐摩耗性を向上させることができ、アラミド繊維、グラファイトを配合することによって摩擦係数を調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ本発明を具体的に説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る高負荷伝動ベルト１の一例を示す要部斜視図であり、図２は同じく要部側面図である。本発明の高負荷伝動ベルト１は、エラストマー４内に心線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に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６、７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。
【００２０】
ブロック２は、上ビーム１１および下ビーム１２と、上下ビーム１１、１２の中央部同士を連結したピラー１３からなっており、ブロック２の両側面６、７には一対のセンターベルト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８に設けた凹条部１８と下面９に設けた凹条部１９に係合する凸条部２０、２１に係合するようになっている。
【００２１】
図３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。
【００２２】
本発明ではブロックの樹脂として、ジアリルフタレート樹脂を主体とし、少なくとも炭素繊維とシリカを配合した樹脂組成物を用いており、炭素繊維が１０〜４０質量％の割合で、シリカは５〜２０質量％の割合で配合したものである。炭素繊維を配合することによって曲げ強度や耐摩耗性といった物性を向上させることができ、更にシリカを配合することによって強度を補強することができる。また、シリカとして粒子の場合は粒径が繊維の場合は繊維径が５〜８００ｎｍの範囲のものを用いていることから、ベルトの走行時に接触する相手であるプーリを傷つけたり摩耗させたりすることもなく、ブロック自身の摩耗も防止することができる。
【００２３】
炭素繊維の配合量が１０質量％未満であると、ブロックの補強効果が不十分であり、プーリからの側圧に耐えることができずに破損したり変形が大きくなったりして伝達効率が悪くなるなどの問題がある。４０質量％を超えて配合しようとしてもジアリルフタレート樹脂への配合が困難で分散も悪くなり物性的にも劣化するので好ましくない。
【００２４】
シリカの配合量が５質量％未満であるとブロックの補強効果が不足し、２０質量％を超えると強度が低下するので好ましくない。また、シリカの径が５ｎｍ未満であるとシリカを配合することによる補強効果が少なく、８００ｎｍを超える径のものを配合すると、プーリを傷つけて摩耗させるようになりブロック自身の摩耗にもつながることになるので好ましくない。
【００２５】
シリカ以外にも酸化亜鉛ウィスカを５〜２０質量％の範囲で配合することによって耐摩耗性を向上させ摩耗量を減らすことができる。また、アラミド繊維を２〜１５質量％の範囲で配合することも可能であり、耐摩耗性を向上させることができる。更にグラファイトを２〜１５質量％の範囲で配合した樹脂とすることによってブロック側からプーリ側へグラファイトが移着して、ブロックの摩耗量を減らすことができる。
【００２６】
酸化亜鉛ウィスカの配合量が５質量％未満であると摩擦係数を上げる効果が少なく耐摩耗性もあまり向上させることができない。２０質量％を超えて配合すると強度が低下するので好ましくない。アラミド繊維の配合量が２質量％未満であると十分に耐衝撃性を向上させることができず、１５質量％を超えると樹脂に対して配合することが困難となるので好ましくない。グラファイトの配合量が２質量％未満であると、やはりブロックの摩耗量を減らす効果が得られず、１５質量％を超えると強度低下するので好ましくない。
【００２７】
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。
【００２８】
本発明のブロック２は前記のような樹脂からなるブロックであるが、全てが樹脂材からなっているブロックのみならず、樹脂中に例えばアルミ合金などからなるインサート材を埋設したブロックでもよい。
【００２９】
ブロック２中にインサート材を埋設したものの場合インサート材としては、ブロックの耐側圧性や曲げ剛性を持たせる部分となるものであり、素材としてはマグネシウムの含有率が９０％以上のマグネシウム合金、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。
【００３０】
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、金属材料の中では例えば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マグネシウム合金やアルミ合金、特にマグネシウム合金を用いることが好ましい。
【００３１】
マグネシウム合金としては、マグネシウム含有量が９０％以上より好ましくは９４〜９８％のものを用いることができ、ＡＺ３１、ＡＺ６１、ＡＺ９１Ｄなどを挙げることができる。添加する合金成分はアルミニウム、スカンジウム、イットリウム、ランタンなどの希土類、マンガン、シリコン、タングステン、亜鉛などを挙げることができ、特に限定されるものではないが、強度的に優れていることからアルミニウム、亜鉛、シリコンなどを添加したものを用いることが好ましい。
【００３２】
また、マグネシウム合金を用いることによって振動エネルギーの吸収特性にも優れており、ベルトの騒音を低減する効果も得られ、ベルト走行中にプーリから繰り返し衝撃を受けたとしてもブロックの破断などにつながりにくい。また、走行時には高温になり停止時には低温になるといった温度変化に対しても寸法の変化が少なく安定した走行を提供することができる。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
次に、本発明の実施例および比較例となるベルトに用いるブロックを作成し、摩耗試験を行ってブロックの曲げ強度と摩擦係数と摩耗量を測定した。摩耗試験に使用した試験機は高千穂式摩擦摩耗試験機であり、試験条件は圧力：１０ＭＰａ、速度０．２ｍ／ｓ、時間５０ｈｒ、測定サンプル：ブロック（ピッチ幅２５ｍｍ、板厚３ｍｍ）とした。
【００３６】
（実施例１）
ジアリルフタレート樹脂４１質量部に対して炭素繊維２６質量部、酸化亜鉛ウィスカ１０質量部、アラミド繊維５質量部、粒径が１５０ｎｍのシリカを１０質量部、グラファイト６質量部、その他２質量部を配合した樹脂組成物からなるブロックを作成し、曲げ強度と摩擦係数と摩耗量を測定した。その結果を表１に示す。
【００３７】
（実施例２）
ジアリルフタレート樹脂５１質量部に対して炭素繊維２６質量部、アラミド繊維５質量部、粒径が１５０ｎｍのシリカを１０質量部、グラファイト６質量部、その他２質量部を配合した樹脂組成物からなるブロックを作成し、曲げ強度と摩擦係数と摩耗量を測定した。その結果を表１に示す。
【００３８】
（実施例３）
ジアリルフタレート樹脂４７質量部に対して炭素繊維２６質量部、酸化亜鉛ウィスカ１０質量部、アラミド繊維５質量部、粒径が１５０ｎｍのシリカを１０質量部、その他３質量部を配合した樹脂組成物からなるブロックを作成し、曲げ強度と摩擦係数と摩耗量を測定した。その結果を表１に示す。
【００３９】
（比較例１）
ジアリルフタレート樹脂５１質量部に対して炭素繊維２６質量部、酸化亜鉛ウィスカ１０質量部、アラミド繊維５質量部、グラファイト６質量部、その他２質量部を配合した樹脂組成物からなるブロックを作成し、曲げ強度と摩擦係数と摩耗量を測定した。その結果を表１に示す。
【００４０】
（比較例２）
ジアリルフタレート樹脂４１質量部に対して炭素繊維２６質量部、酸化亜鉛ウィスカ１０質量部、アラミド繊維５質量部、粒径が１５５０ｎｍのシリカを１０質量部、グラファイト６質量部、その他２質量部を配合した樹脂組成物からなるブロックを作成し、曲げ強度と摩擦係数と摩耗量を測定した。その結果を表１に示す。
【００４１】
（比較例３）
フェノール樹脂５１質量部に対して炭素繊維２６質量部、酸化亜鉛ウィスカ１０質量部、アラミド繊維５質量部、グラファイト６質量部、その他２質量部を配合した樹脂組成物からなるブロックを作成し、曲げ強度と摩擦係数と摩耗量を測定した。その結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
表１中の実施例１と比較例１とを比べると摩耗量は変わらず耐摩耗性は同等であるが、摩擦係数は実施例が低い結果となっており、曲げ強度は比較例が大幅に低い結果となっており、シリカを配合することによって強度を向上させることができることがわかる。
【００４４】
実施例１と比較例２とを比べると曲げ強度は比較例２が少し低い程度であるが、摩擦係数が大きく摩耗量も大きい結果となっており、用いるシリカの粒径が８００ｎｍを超えるものであると摩耗が問題になってくることがわかる。
【００４５】
実施例１と比較例３とを比べると比較例３において摩擦係数が低く、ベルトのブロックとして用いた場合に大きなスリップが発生することがわかる。
【００４６】
実施例１と実施例２とを比べると実施例２では摩耗量が大きく、酸化亜鉛ウィスカを配合することによって摩耗を少なくできることがわかる。
【００４７】
実施例１と実施例３とを比べるとやはり実施例３において摩耗量が大きい結果となっており、グラファイトを配合することによって摩耗量を少なくできることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
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】
【００４９】
【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】本発明の別の例を示す高負荷伝動ベルトの要部斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
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    側面
７    側面
８    上面
９    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
１９  凸条部
２０  溝条部
２１  溝条部
【図１】
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【図２】
2005226816.tif 000005
【図３】
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