(57)【要約】【課題】ブロックとセンターベルトとの間のベルト幅方向の動きが強く規制されることでブロックの揺動やブロックがベルト幅方向に対して傾きを生じたまま走行する斜行になることがなく、しかもセンターベルトを保護することで摩耗や発熱、劣化等による切断の問題を防止した高負荷伝動ベルトを提供する。【解決手段】センターベルトと、上ビームと下ビームをピラーによって連結し、センターベルトを装着するブロック２とからなる高負荷伝動ベルトにおいて、前記溝部１４、１５内にはブロック２とセンターベルトとの間でベルト長手方向およびベルト幅方向の動きを規制する規制手段２０、２１、２２を設けてなるとともに、少なくともセンターベルト表面のブロック２と接する箇所には繊維部材が存在してなる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマー中に芯体を埋設したセンターベルトと、上ビームと下ビームをピラーによって連結し、センターベルトを装着するための上下ビームとピラーによって囲まれた溝部を有するブロックとからなる高負荷伝動ベルトにおいて、前記溝部内にはブロックとセンターベルトとの間でベルト長手方向およびベルト幅方向の動きを規制する規制手段を設けてなるとともに、少なくともセンターベルト表面のブロックと接する箇所には繊維部材が存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】
ブロックとセンターベルトとの間でベルト長手方向の動きを規制する手段が、ブロックの溝部内の溝上面および溝下面に設けたベルト幅方向の凸条部とセンターベルトに設けたベルト幅方向の凹条部が互いに嵌合した構成である請求項１記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項３】
ブロックとセンターベルトとの間でベルト幅方向の動きを規制する手段が、ブロックの溝部内の溝上面もしくは溝下面の少なくとも片方に設けた凹凸をセンターベルトに食い込ませた構成である請求項１〜２記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項４】
溝部内の溝上面および溝下面に設けた凸条部の少なくとも一方の頂部から突出した１つ以上の突起を設けてなる請求項３記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項５】
溝部内の溝上面および溝下面に設けた凸条部の少なくとも一方のベルト進行方向の前後面に凹部を設けてなる請求項３記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項６】
溝部内の溝上面および溝下面に設けた凸条部の少なくとも一方の頂部にジグザク状の凹凸を設けてなる請求項３記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項７】
溝部内の溝上面および溝下面に設けた凸条部のブロックの側端側に凸部を設けてなる請求項３記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項８】
溝部内の溝上面および溝下面のいずれか少なくとも一方の面においてベルト長手方向に連続して延びる突起を設けてなる請求項３記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項９】
凹凸の高低差が０．０５〜０．３ｍｍである請求項１〜８記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項１０】
繊維部材が、センターベルトの表面に被覆したカバー帆布である請求項１〜９記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項１１】
繊維部材が、センターベルトを形成するエラストマー中に埋設した短繊維である請求項１〜９記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項１２】
ブロックにはインサート材を埋設してない請求項１〜１１記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項１３】
前記ブロックが熱可塑性樹脂と、繊維状補強材とを主成分とし、前記繊維状補強材が１〜６０質量％の割合で配合されている請求項１〜１２記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項１４】
前記熱可塑性樹脂が、４，６−ナイロン、９Ｔ−ナイロン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミドのいずれかである請求項１３記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項１５】
前記繊維状補強材が、炭素繊維単独若しくは炭素繊維とアラミド繊維を組み合わせたものである請求項１３〜１４記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項１６】
前記ブロックには、ウィスカ状補強材が１〜３０質量％の割合で配合されている請求項１３〜１５記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項１７】
前記ウィスカ状補強材が、酸化亜鉛ウィスカである請求項１６記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項１８】
ブロックのセンターベルトとの接触面にはウィスカ状補強材を配合していない熱可塑性樹脂組成物を配置し、プーリとの接触面には繊維状補強材とウィスカ状補強材を配合した熱可塑性樹脂組成物を配置してなり、ブロックのセンターベルトとの接触面の全面積の中でウィスカ状補強材を配合していない熱可塑性樹脂組成物の占める割合と、ブロックのプーリとの接触面の全面積の中でウィスカ状補強材を配合した熱可塑性樹脂組成物の占める割合が、それぞれ７０％以上である請求項１６〜１７記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項１９】
センターベルト表面のカバー帆布は接着処理がなされており、接着処理剤に摩擦係数低減材が配合されてなる請求項１〜１８記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項２０】
カバー帆布は接着処理によって収縮した後の幅が接着処理前の５５〜７０％の幅にしたものを用いてなる請求項１〜１９記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項２１】
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複数のブロックを設けた高負荷伝動ベルトにおいて、センターベルトはエラストマー中に心体を埋設すると共に少なくともブロックと接触する部位の表面に厚みが１〜１００μｍの保護層を有している請求項１〜２０に記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項２２】
保護層がウレタン樹脂からなる請求項２１記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項２３】
保護層が金属メッキ層である請求項２１記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項２４】
金属メッキ層にはフッ素樹脂が含まれてなる請求項２３記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項２５】
センターベルト上下面のカバー帆布は少なくともベルト長手方向の緯糸がアラミド繊維からなる帆布である請求項１〜２４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関し、詳しくは軽量であり曲げ弾性率、耐衝撃性、耐摩耗性、寸法精度に優れ、またセンターベルトとブロックとの間の動きを防止した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】
また、特許文献２には金属製のインサートを埋設していないブロックを用いたベルトであり、金属製のインサートを有していないことから多少ブロックの強度面では劣るところがあるものの、ベルトを大幅に軽量化することが可能となっている。インサートを埋設したブロックを用いたベルトが比較的重量があり、ベルトを高速で回転させると遠心力によるセンターベルトの劣化が早いという問題があるのであまり高回転の用途に向いていないということがあった。それに対して特許文献２に開示されているような金属製のインサートを埋設していないベルトでは遠心力の問題が少なく高回転にも適用できる。
【０００７】
また、特許文献３にはブロックの溝の幅よりもセンターベルトの厚みを大きく設定することによってセンターベルトとブロックとのがたつきをなくしてブロックの揺動を抑えることによって、両者の間で生じる摩耗や発熱を防止するといった技術が開示されている。
【０００８】
特許文献４には上ブロックに凹凸面を設けるとともにセンターベルト上面に設けた高度の低いエラストマーを配置して前記凹凸面をエラストマーに食い込ませることによってブロックとセンターベルトを強固に固定したベルトが開示されている。
【０００９】
更に、このような引張伝動式の高負荷伝動ベルトはベルトの走行中にブロックとセンターベルトとの間で常に摩擦を生じ、応力の集中や発熱によりセンターベルトやブロックが劣化するという問題がある。また、このようなベルトの場合、上記のように無段変速の用途として使われるために、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、ベルトは小プーリ径で用いられることになる。
【００１０】
特に小プーリ径にベルトが巻きかかる際に、センターベルトの内周面側がブロックに挟まれた状態になって応力が集中するとともに大きな摩擦力が発生し、センターベルトを構成するゴムが劣化してクラックが生じたり、ベルト切断の原因となったりしていた。
【００１１】
そこでそのようなセンターベルトにかかる応力の集中を緩和するために特許文献５には、センターベルトの内周面に設けた凸部上端がブロックの凸部下端位置よりも上に位置するように設定して、ベルトがプーリに巻きかかって屈曲した際にセンターベルトの凸部がブロックによって挟まれることがないようにしたベルトが提案されている。
【００１２】
また、特許文献６にはブロックとセンターベルトの嵌合する部分においてセンターベルト内周面に形成する凹部の曲率半径よりブロックの形成する凸部の曲率半径を小さく設定することによって両者の間に隙間を設けるようにしたベルトが開示されている。
【００１３】
また、特許文献７にはブロックとして熱可塑性樹脂に対して炭素繊維などの繊維状補強材と酸化亜鉛ウィスカなどのウィスカ状の補強材を配合した樹脂組成物を用いることによって強度を向上させてブロックの軽量化を可能としベルトに作用する遠心力を小さくするといった技術が開示されている。
【００１４】
特許文献８にはセンターベルトとブロックとの間を凹凸の嵌め合い構造としたベルトが開示されている。
【００１５】
【特許文献１】特開昭６３−３４３４２号公報
【特許文献２】特開２００１−３１１４５３号
【特許文献３】実開平１−５５３４４号公報
【特許文献４】特開平７−１９７９９７号公報
【特許文献５】特開昭６２−１５１６４６号公報
【特許文献６】特開平９−２５９９９号公報
【特許文献７】特開２００１−３１１４５３号公報
【特許文献８】実開昭６０−１５４６４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところで、最近はニーズの多様化により、高負荷ではあるが、従来のものより負荷が少し低く、高速で回転させることができる高負荷伝動ベルトが要求されるようになってきている。
【００１７】
このため、例えば特許文献１に開示されているベルトは、アルミニウム合金等をインサート材として使用しているため、高速で回転すると、その重量のため、大きな遠心力がかかり、ベルトに大きな張力が作用して、ベルトが早期破損するという問題が生じるようになった。
【００１８】
特許文献２のベルトはブロックにインサート材を有していない。アルミニウム合金等金属製のインサート材を用いなければブロックが軽量化されてひいてはベルト全体の重量も大幅に軽量することができる。よって高速回転に有利なベルトとすることができる。
【００１９】
しかし、ベルトの軽量化と引き換えにブロックの強度の面では低下を避けることができず、比較的撓みなどが発生しやすいブロックとなってしまう。このようなベルトではブロックに設けた溝部にエラストマー製のセンターベルトを装着する構造となっているが、センターベルトを装着する際にもブロックの上下ビームに撓みが発生することから、センターベルトとブロックの間で緩みを生じる。
【００２０】
一方で特許文献３に記載されているようなブロックの揺動による摩耗や発熱といった問題を解決するためにはブロックの溝の幅よりもセンターベルトの厚みを大きく取るといった方策があるが、インサート材を埋設していないブロックにおいては、上下ビームの撓みが更に大きくなってしまうという問題がある。センターベルトとブロックとの間におけるベルト幅方向の動きは、ベルトの伝達性能が低下したり騒音発生の原因になったりする問題があった。がたつきを防止するためにブロックに設けた溝部の幅をセンターベルトの厚みに対して小さく設定することで圧縮比を大きくすることが考えられるが、大きくしすぎるとベルトの組立て時においてセンターベルトの装着作業が困難になるという問題やベルト屈曲時の発熱が大きくなるといった問題にもつながる。
【００２１】
特許文献４は、上ブロックと下ブロックが独立してセンターベルトを挟んでリベット等で止着するものであり、ブロックの溝部にセンターベルトを嵌合装着するものではない。また、上ブロックのジグザグ形状をセンターベルトに食い込ませているが、ベルト長手方向のみ動きを規制するものである。
【００２２】
前記特許文献５や特許文献６のような構成を採ることによって、ベルトの屈曲によってブロックとセンターベルトとの間で摩擦が発生するとともにの内周面に応力が集中して、センターベルトに亀裂を生じることや、発熱を来たしてゴムなどの材料が劣化するといった問題が発生することは緩和することができる。
【００２３】
しかし、基本的にブロックによって拘束されたセンターベルトが屈曲する、特に小プーリ径にて屈曲することによってより強くブロックとセンターベルトとの間の摩擦が発生して発熱すること、また内周面が大きく圧縮されてどうしても内部発熱が発生し、センターベルトの摩耗につながるといった問題が解消されない。
【００２４】
また、特許文献７のようにブロックに酸化亜鉛ウィスカなどのウィスカ状補強材を配合した樹脂組成物を用いた場合に、ブロックとセンターベルトとの間で摩擦が起こったときにウィスカ状補強材がセンターベルトの摩耗をより促進するという結果になり、センターベルトの切断といった故障を生じやすくすることにつながっていた。
【００２５】
特許文献８のベルトはセンターベルトを複数配置して、センターベルト同士も凹凸で嵌め合っており、センターベルト同士のズレを防止することを目的としたものである。また、センターベルトにも凹を設けてブロックの凸と嵌め合わせており、ブロックの凸をセンターベルトに食い込ませたものではない。
【００２６】
そこで本発明はこのような問題を解消し、しかもブロックとセンターベルトとの間のベルト幅方向の動きが強く規制されることでブロックの揺動やブロックがベルト幅方向に対して傾きを生じたまま走行する斜行になることがなく、しかもセンターベルトを保護することで摩耗や発熱、劣化等による切断の問題を防止した高負荷伝動ベルトの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
以上のような課題を達成するために本発明の請求項１では、エラストマー中に芯体を埋設したセンターベルトと、上ビームと下ビームをピラーによって連結し、センターベルトを装着するための上下ビームとピラーによって囲まれた溝部を有するブロックとからなる高負荷伝動ベルトにおいて、前記溝部内にはブロックとセンターベルトとの間でベルト長手方向およびベルト幅方向の動きを規制する規制手段を設けてなるとともに、少なくともセンターベルト表面のブロックと接する箇所には繊維部材が存在してなることを特徴とする。
【００２８】
請求項２は、ブロックとセンターベルトとの間でベルト長手方向の動きを規制する手段が、ブロックの溝部内の溝上面および溝下面に設けたベルト幅方向の凸条部とセンターベルトに設けたベルト幅方向の凹条部が互いに嵌合した構成である高負荷伝動ベルトである。
【００２９】
請求項３は、ブロックとセンターベルトとの間でベルト幅方向の動きを規制する手段が、ブロックの溝部内の溝上面もしくは溝下面の少なくとも片方に設けた凹凸をセンターベルトに食い込ませた構成である高負荷伝動ベルトである。
【００３０】
請求項４は、溝部内の溝上面および溝下面に設けた凸条部の少なくとも一方の頂部から突出した１つ以上の突起を設けてなる高負荷伝動ベルトである。
【００３１】
請求項５は、溝部内の溝上面および溝下面に設けた凸条部の少なくとも一方のベルト進行方向の前後面に凹部を設けてなる高負荷伝動ベルトである。
【００３２】
請求項６は、溝部内の溝上面および溝下面に設けた凸条部の少なくとも一方の頂部にジグザク状の凹凸を設けてなる高負荷伝動ベルトである。
【００３３】
請求項７は、溝部内の溝上面および溝下面に設けた凸条部のブロックの側端側に凸部を設けてなる高負荷伝動ベルトである。
【００３４】
請求項８では、溝部内の溝上面および溝下面のいずれか少なくとも一方の面においてベルト長手方向に連続して延びる突起を設けてなる高負荷伝動ベルトとしている。
【００３５】
請求項９は、凹凸の高低差が０．０５〜０．３ｍｍである高負荷伝動ベルトとしている。
【００３６】
請求項１０は、繊維部材がセンターベルトの表面に被覆したカバー帆布である高負荷伝動ベルトとしている。
【００３７】
請求項１１は、繊維部材がセンターベルトを形成するエラストマー中の短繊維である高負荷伝動ベルトとしている。
【００３８】
請求項１２は、ブロックにはインサート材を埋設してない高負荷伝動ベルトとしている。
【００３９】
請求項１３では、ブロックが熱可塑性樹脂と、繊維状の補強材とを主成分とし、前記繊維状の補強材が１〜６０質量％の割合で配合されている高負荷伝動ベルトとしている。
【００４０】
請求項１４では、前記熱可塑性樹脂が、４，６−ナイロン、９Ｔ−ナイロン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミドのいずれかである高負荷伝動ベルトとしている。
【００４１】
請求項１５では、前記繊維状の補強材が、炭素繊維単独若しくは炭素繊維とアラミド繊維を組み合わせたものである高負荷伝動ベルトとしている。
【００４２】
請求項１６では、前記ブロックには、ウィスカ状補強材が１〜３０質量％の割合で配合されている高負荷伝動ベルトとしている。
【００４３】
請求項１７では、前記ウィスカ状の補強材が、酸化亜鉛ウィスカである高負荷伝動ベルトとしている。
【００４４】
請求項１８では、ブロックのセンターベルトとの接触面にはウィスカ状補強材を配合していない熱可塑性樹脂組成物を配置し、プーリとの接触面には繊維状補強材とウィスカ状補強材を配合した熱可塑性樹脂組成物を配置してなり、ブロックのセンターベルトとの接触面の全面積の中でウィスカ状補強材を配合していない熱可塑性樹脂組成物の占める割合と、ブロックのプーリとの接触面の全面積の中でウィスカ状補強材を配合した熱可塑性樹脂組成物の占める割合が、それぞれ７０％以上である高負荷伝動ベルトとしている。
【００４５】
請求項１９では、センターベルト表面のカバー帆布は接着処理がなされており、接着処理剤に摩擦係数低減材が配合されてなる高負荷伝動ベルトとしている。
【００４６】
請求項２０では、カバー帆布は接着処理によって収縮した後の幅が接着処理前の５５〜７０％の幅にしたものを用いてなる高負荷伝動ベルトとしている。
【００４７】
請求項２１では、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複数のブロックを設けた高負荷伝動ベルトにおいて、センターベルトはエラストマー中に心体を埋設すると共に少なくともブロックと接触する部位の表面に厚みが１〜１００μｍの保護層を有している高負荷伝動ベルトとしている。
【００４８】
請求項２２では、保護層がウレタン樹脂からなる高負荷伝動ベルトとしている。
【００４９】
請求項２３では、保護層が金属メッキ層である高負荷伝動ベルトとしている。
【００５０】
請求項２４では、金属メッキ層にはフッ素樹脂が含まれてなる高負荷伝動ベルトとしている。
【００５１】
請求項２５ではセンターベルト上下面のカバー帆布は少なくともベルト長手方向の緯糸がアラミド繊維からなる帆布である高負荷伝動ベルトであるとしている。
【発明の効果】
【００５２】
本発明の請求項１から請求項９に係る高負荷伝動ベルトでは、ブロックとセンターベルトとの間の固定・保持するために、ブロックとセンターベルトとの間でベルト長手方向およびベルト幅方向の動きを規制する規制手段を設けてなるとともに、少なくともブロックと接するセンターベルトの表面に繊維部材が存在してなる高負荷伝動ベルトであり、ブロックとセンターベルトとの間で緩みが発生することにより、両者の間で摩擦が発生し、発熱して最後にはベルトの故障につながるといった問題を長期に渡って防止することができる。そして、センターベルト表面に繊維部材を存在させることで、センターベルトのクラックの発生を防止するとともにブロックとの間の摩擦が起こったとしても発熱量を低減することができる。
【００５３】
また、具体的にはブロックの溝部内の溝上面もしくは溝下面の少なくとも片方の凸条部にはブロックに対するセンターベルトのベルト幅方向の動きを規制する凹凸を設けることによってセンターベルトを構成するエラストマー素材に食いつき、ブロックとセンターベルトとの間の動きが強く規制されるものである。ゆえにセンターベルトやブロックの摩耗や発熱といった問題を防止することができる。またセンターベルトの上下面にカバー帆布を設けていることから、ベルト走行時におけるブロックとの間の摩擦が生じたとしてもセンターベルトの摩耗を防止することができ、センターベルトとブロックとの嵌合の緩みの発生やベルトの切断といった故障を低減することができる。
【００５４】
請求項９のようにブロックの凹凸の高低差を所定の範囲とすることで、ブロックとセンターベルトの動きを規制する働きを十分に発揮させることができるとともに、凹凸が大きすぎて逆にセンターベルトの強度を低下させることのない高負荷伝動ベルトとすることができる。
【００５５】
請求項１０では、繊維部材をカバー帆布としており、ブロックに設けた凹凸による食い込みからセンターベルト保護することができ、センターベルトの亀裂の発生といった問題を防止することができる。
【００５６】
請求項１１では、繊維部材をセンターベルトを構成するエラストマー中の短繊維としており、より簡単に低コストにてセンターベルトの表面に繊維部材を配置させることができる。
【００５７】
請求項１２では、ブロックとしてアルミ合金などのインサート材を埋設していないことからベルトが軽量で走行中の遠心力で破損するといったこともなく高速回転での使用にも向いている反面、ブロックの撓みが生じやすいという問題があるが、それを請求項１に記載したようなブロックの溝上面もしくは溝下面に設けたブロックに対するセンターベルトのベルト幅方向の動きを規制する凹凸を設けることによって両者のがたつきを防止することができる。
【００５８】
請求項１３では、熱可塑性樹脂からなるブロックの補強材として繊維状の補強材を添加して強度を向上させることで、ブロック重量を軽量にすることが可能となり、作用する遠心力を小さくすることができる。
【００５９】
請求項１４では、熱可塑性樹脂に、４，６−ナイロン、９Ｔ−ナイロン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミドのいずれか、特に好ましくは４，６−ナイロンを使用することで、射出成形が可能となり、ブロックの作製を容易に行うことができる。
【００６０】
請求項１５では、炭素繊維を添加することで、硬度が高くなり、耐摩耗性に優れたものとできる。また、炭素繊維とアラミド繊維を組み合わせることにより、炭素繊維の有する特性である硬度と、アラミド繊維の有する特性である靭性が向上し、耐摩耗性に優れるとともに、耐衝撃性にも優れたものとできる。
【００６１】
請求項１６では、熱可塑性樹脂からなるブロックの補強材として繊維状の補強材に加えてウィスカ状の補強材を添加して強度を向上させており、更なるブロック重量の軽量化が可能になるとともに、センターベルトの表面のカバー帆布にアラミド繊維等の高強度の帆布を用いたとしてもブロックが摩耗してしまうといったことがなく、発熱も少なくなるのでブロックを構成する樹脂材料の劣化の防止にもなる。
【００６２】
請求項１７では、酸化亜鉛ウィスカは高比重、高剛性であるため、ブロックがプーリに突入する時の振動を低減させ、ベルト騒音を低くすることができる。また、酸化亜鉛ウィスカを添加することで摩擦係数が安定するため、耐摩耗性が一層向上する。
【００６３】
請求項１８では、センターベルトを摩耗させるのを防止して尚且つブロックをウィスカにて補強しプーリとの摩擦によりブロックの摩耗を防止することができる。
【００６４】
請求項１９では、カバー帆布の接着処理剤に摩擦係数低減材を配合したものを用いていることから、ブロックとカバー帆布との間の摩擦係数を低下させることができ、より摩耗の度合いを低下させることができると共に、発熱も少なくすることができる。
【００６５】
請求項２０では、カバー帆布は接着処理によって収縮した後の幅が接着処理前の５５〜７０％の幅にしたものを用いていることから伸縮性に富んでおり、センターベルトを成形する際に帆布が金型に沿いやすく、ブロックとセンターベルトとの間で噛み合うセンターベルトの凹凸形状を設計どおりの形状と高さに形成することができる。
【００６６】
請求項２１では、センターベルトの表面に保護層を配置することによってベルト走行時にブロックとの間で摩擦から更にセンターベルトを保護することができ、ベルトの切断といった故障を低減することができる。また、発熱を少なくすることもでき、ブロックを構成する樹脂材料の劣化の防止にもなる。
【００６７】
請求項２２では補強樹脂にウレタン樹脂を用いており、請求項２３では金属メッキ層を用いるとしており、耐摩耗性に優れていると共に耐熱性にも優れており、前記のような摩耗や熱による劣化も少ないものとすることができる。
【００６８】
また請求項２４のように金属メッキ層にフッ素樹脂を含有した場合は摩擦係数が低くブロックとの間で擦れあったとしても摩耗量を小さなものとすることができる。
【００６９】
請求項２５では、センターベルト上下面のカバー帆布をベルト長手方向の緯糸がアラミド繊維からなる帆布とすることによって帆布によるセンターベルトの摩耗に対する保護がより強化され、ベルトの長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７０】
以下、図面を参照しつつ本発明を具体的に説明する。
【００７１】
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２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ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。
【００７２】
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２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄには一対のセンターベルト３ａ、３ｂを嵌めこむ溝部１４、１５が形成されている。
【００７３】
本発明では、ブロック２とセンターベルト３ａ、３ｂとはベルト長手方向およびベルト幅方向の動きを規制する規制手段が設けられているとともにセンターベルト３ａ、３ｂの表面の少なくともブロック２と接触する箇所には繊維部材を配置している。ブロック２の側面２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに開口する溝部１４、１５にセンターベルト３ａ、３ｂを嵌合装着したようなベルトの場合、ブロックの上下ビーム１１、１２が撓み変形することやセンターベルト３ａ、３ｂを構成するエラストマー４の永久歪によりブロック２とセンターベルト３ａ、３ｂとの嵌合に緩みが発生し、ブロック２がセンターベルト３ａ、３ｂに対して揺動したりベルト幅方向に移動したりして、摩擦が起こって発熱しセンターベルトが切断する等ベルトの故障に至るといった問題があった。本発明のようにブロック２とセンターベルト３ａ、３ｂとはベルト長手方向およびベルト幅方向の動きを規制する規制手段を設けることによって、両者の嵌合緩みの発生を長期渡って防止することができ前記のような問題を解消することができる。
【００７４】
ブロック２とセンターベルト３ａ、３ｂとのベルト長手方向の動きを規制する手段として具体的には、溝部１４、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の上面に設けた凹条部１８と下面に設けた凹条部１９に係合する凸条部２０、２１が形成されているものが挙げられる。
【００７５】
ブロック２とセンターベルト３ａ、３ｂとのベルト幅方向の動きを規制する手段としては、例えばブロックの溝上面１６と溝下面１７の少なくともいずれか一方に形成した凸条部２０、２１の上にセンターベルトとブロックとのベルト幅方向の動きを規制する凹凸２２を設けている。具体的には図３および図４に示すように凸条部２０、２１の頂部に円筒形状または楕円筒形状などの突起２３を設けている。この突起２３を設けることによってブロックの溝部１４、１５にセンターベルトを装着すると、突起２３がセンターベルトを構成しているエラストマー素材に食い込んだ状態になり、ブロックとセンターベルトとの間で強く動きを規制することができるようになり、ベルトの走行中にブロックがプーリからの力を受けた際にもブロックの揺動を抑制してブロックとセンターベルトにおける摩耗や発熱を防止することができるものである。
【００７６】
図５および図６に示すように凸条部２０、２１の頂部にベルト幅方向に波打つ波形状の凹凸２２やジグザグ形状の凹凸２２を挙げることができる。このような構成を採ることによってセンターベルト３ａ、３ｂを構成しているエラストマー４にブロック２の凹凸２２が食い込んだ状態になり、ブロック２とセンターベルト３ａ、３ｂとの間で強く動きを規制することができるようになり、ベルト１の走行中にブロック２がプーリからの力を受けた際にもブロック２の揺動や斜行を抑制してブロック２やセンターベルト３ａ、３ｂにおける摩耗や発熱を防止することができるものである。
【００７７】
更に図７および図８に示すように凸条部２０、２１のベルト進行方向の前後面に円筒面状の凹部２４を設けるており、このような形態も本発明に含まれるものである。このような構成を採ることによってやはりセンターベルトがこの凹部２４に食い込んでブロックとセンターベルトとの間で強く動きを規制することができるようになる。また、凸条部２０、２１にもうけた凹凸にてブロックとセンターベルトの動きを規制する場合、凸条部２０、２１に突起を設けるとその突起の大きさによっては、センターベルトの嵌入が困難になるとともに嵌入後のベルト走行時において発熱の原因となる。しかし、図７、８の形態のように凹部２４を設けることで凹凸とするものではベルトの屈曲でエラストマーが圧縮されることによる発熱が少なく、逆にベルトの屈曲時において圧縮されたエラストマーが凹部２４内に逃げることができるので発熱の抑制につながる。また、凹部２４は凸条部２０、２１におけるベルト進行方向の前後面に設けていることから凸条部２０、２１の頂部に凹凸がないので心線の並びが乱れるといった心線に対する影響も少なく走行を安定させることができるというメリットもある。
【００７８】
図９に示すように溝上面１６の端部側のみに突起２３を設けて凹凸２２としたようなものでも構わない。このような突起２３を設けることでもセンターベルトと干渉し、ブロック２とセンターベルト３の間の動きを規制し、ベルトを走行させてもブロックに対するセンターベルトのベルト幅方向の動きやブロックがセンターベルトに対して前後方向に回転する揺動を抑制することができ両者の間の摩擦を低減するという効果を得ることができる。
【００７９】
図１０および図１１に設けた例では、ブロック２の溝部１４、１５内の溝上面１６の３箇所に凸条部２０上を含めてベルト長手方向に連続して延びる突起２３が設けられており、やはりこの突起２３がセンターベルト３ａ、３ｂの表面に食い込むことでブロック２とセンターベルト３ａ、３ｂとのベルト幅方向の動きを規制することができる。ベルト長手方向に延びる突起２３としていることから動きを規制する効果としてより大きなものを得ることができる形態である。
【００８０】
また、図示はしないが、ブロックの上ビームの数ヶ所にワイヤー等を巻きつけることによって凸条部２０上を含む溝上面１６に凸を設けてセンターベルト３ａ、３ｂに食い込ませるようにし、ブロックとセンターベルトとのベルト幅方向の動きを規制する手段として用いることもできる。
【００８１】
上記のような目的で凹凸を設けるに際して凹凸の高低差Ｄが０．０５〜０．３ｍｍの範囲、より好ましくは０．０５〜０．２ｍｍの範囲であり、特に凸の形状はセンターベルトに食い込みやすいよう先端が尖形であることが好ましい。また、設ける凹凸の個数は凸の個数が１〜１０、凹の個数が１〜１０の範囲とすることが好ましい。
【００８２】
凹凸の高低差が０．０５ｍｍ未満であるとセンターベルト３ａ、３ｂへの食い込み量が少なく、ブロック２とセンターベルト３ａ、３ｂとの間の動きを規制する効果が少なく、０．３ｍｍよりも大きくなるとブロック２とセンターベルト３ａ、３ｂの動きを規制する効果は大きくなるが、上下ビームの厚みが十分に確保できなくなり、撓み量が大きくなってブロックとプーリとの間の接触に問題が出て騒音や伝達効率の低下につながったりセンターベルトを傷つけてしまうといったりすることにもなるので好ましくない。また、１つの凸条部に設ける凹凸の数が１０個を超えて多くなりすぎると、一つ一つの凹凸が細くなりすぎて凹凸が簡単に摩耗してしまったり破損したりしてブロック２とセンターベルト３ａ、３ｂの動きを規制することができなくなってしまう。
【００８３】
また、本発明におけるブロック２は樹脂材のみからなっているもの、またアルミニウム合金などの金属などからなるインサート材の表面に樹脂材を被覆した構造からなるインサート材を埋設したもののいずれでもよい。インサート材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り、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が、インサート材を有していないので剛性が低いといった面があり、上下ビーム１１、１２に撓みが生じやすく、ブロックとセンターベルトとの嵌合におけるゆるみが発生しやすく両者の間で摩耗や発熱などの問題が発生するという欠点がある。
【００８４】
インサート材の表面に樹脂材を被覆したブロック２は、図示はしないがブロックと略同じエ字形状のインサート材を用い、少なくともブロック同士が接触する箇所やプーリとの接触箇所を樹脂材で被覆したものである。インサート材は、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。
【００８５】
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。
【００８６】
樹脂材を所定の箇所に被覆配置する場合、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を用いてそのほぼ全面を樹脂材で被覆したものでもよく、部分的に樹脂材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。一方、ブロック２の軽量化という面からは部分的に樹脂材を被覆したものが有利である。
【００８７】
樹脂材としては、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３ａ、３ｂを構成するエラストマー４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。
【００８８】
これらの中でもブロック２の割れの発生といった問題が少なくしかも効率よく製造するために射出成形法にて製造できるといったことを考慮すると、熱可塑性樹脂、その中でも４，６−ナイロン、９Ｔ−ナイロン、６，６−ナイロン、６−ナイロン等のポリアミド樹脂が好ましい。また低摩擦係数で耐摩耗性に優れ、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、更にポリアミド樹脂のなかでも４，６−ナイロンが好ましいといえる。
【００８９】
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。
【００９０】
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補強材やウィスカ状補強材を配合することは可能であり、繊維状補強材を配合することによって樹脂の強度や剛性を高めることができ、樹脂への繊維補強材の配合量は、１〜６０質量％の範囲とすることが好ましい。１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、６０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。
【００９１】
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４，６−ナイロン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４，６−ナイロン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４，６−ナイロンの有する耐摩耗性、耐衝撃性、耐疲労性を生かすことができるものである。
【００９２】
前記繊維状補強材に加えてウィスカ状補強材を配合することで強度を向上させて軽量化に結びつけることができることや耐摩耗性を向上させることができる。ウィスカ状補強材としては酸化亜鉛ウィスカ、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を挙げることができる。この中でも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おり、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、繊維補強材とともに配合すると、繊維補強材の配向が抑制され、成形時のそりや成形収縮の異方性が改良されることから最も好ましい。さらに、このように繊維補強材の配向を低減できるため、ブロック２の靭性、曲げ剛性等の強度についての異方性も低減することができ、かつ、摩擦係数が安定するため耐摩耗性が向上する。また、酸化亜鉛ウィスカは、高比重、高剛性であるため、プーリとの接触時の振動を低減でき、ノイズの発生を小さくする効果も期待できる。
【００９３】
ウィスカ状補強材の配合量は対して１〜３０質量％の範囲で配合する。１質量％未満であると耐摩耗性を向上させる効果が低く好ましくない。また３０質量％を超えると配合することが困難になり成形性も悪くなるので好ましくない。
【００９４】
また、他にも二硫化モリブデン、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。
【００９５】
ブロックに前記のようにウィスカ状補強材を配合するとブロックのプーリとの摩擦による摩耗を防止することができるが、一方でセンターベルトのブロックと接触している部分がウィスカによって摩耗してしまうという問題がある。そこでブロックのセンターベルトとの接触面には酸化亜鉛ウィスカを配合していない熱可塑性樹脂組成物を配置し、プーリとの接触面には繊維補強材と酸化亜鉛ウィスカを配合した熱可塑性樹脂組成物を配置することによってブロックのプーリとの接触面での摩耗を防止することができ、尚且つセンターベルトの摩耗もなくすことができる。
【００９６】
その場合、必ずしもブロックのセンターベルトと接触する面全てをウィスカを配合していない樹脂組成物で構成する、またはブロックのプーリと接触する面全てをウィスカを配合した樹脂組成物で構成する必要はなく、ブロックのセンターベルトとの接触面の全面積の中で前記熱可塑性樹脂組成物の占める割合と、ブロックのプーリとの接触面の全面積の中で前記熱可塑性樹脂組成物の占める割合が、それぞれ７０％以上とすることによって上記の効果を得ることができる。
【００９７】
要するにブロック２において基本的にセンターベルトと接触する部分はウィスカを配合していない熱可塑性樹脂組成物で構成し、ベルト走行時においてプーリと接触する部分は繊維補強材とウィスカを配合した熱可塑性樹脂組成物で構成しているが、夫々全面積の中で３０％未満を限度にそれ以外のものが配置されていることを許容するものである。そのようなブロック２の例を図１２に挙げる。
【００９８】
図１２に示すのは請求項１２に係るブロック２の形態であり、ウィスカ状補強材を配合していない熱可塑性樹脂組成物からなるブロック本体部３０は上下ビーム１１、１２とそれらを中央で連結するピラー１３とからなり、ブロックの側面となる上下ビーム１１、１２の端部に設けた孔３１にはウィスカ状補強材を配合した熱可塑性樹脂組成物からなるプーリとの接触部材３２が差し込まれて配置されている。必ずしもこのような形状に限定されるものではなく、他にも図１３に示すように、ブロック２はウィスカ状補強材を配合していない熱可塑性樹脂組成物からなるインサート材２ｅとその表面をウィスカ状補強材を配合した熱可塑性樹脂組成物からなる被覆材２ｆで覆った構造からなっている。そして、嵌合溝１４、１５内のセンターベルト３と接触する部分は完全に被覆材２ｆがなくインサート材２ｅが露出している形態も挙げられる。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
ベルトの形状は図１に示したものに限られず、ブロックの側面に開口部を有しセンターベルトのベルト幅方向に動きが発生しやすいタイプのベルトであれば本発明を適用することができる。図示はしないが、例えば略コ字形状のブロックを用い、片側の側面に開口した溝部にセンターベルトを嵌め込んだ構成となったようなベルトにであっても、溝部の溝上面、溝下面に設けた凸条部の少なくともいずれか一方にブロックとセンターベルトの間でベルト幅方向の動きを規制する凹凸を設けることによって、同様にブロックの揺動や斜行を抑制してブロックやセンターベルトにおける摩耗や発熱を防止することができる。また凹凸の形状も図３、図５、図７、図９、図１０に示したものに限られるものではなく、凸条部の前面に例えば部分球面状の多数の凸や凹を均一もしくは不均一な配置で設けたもの、先述もしたようにブロックの上ビームの数ヶ所にワイヤー等を巻きつけることによって凸条部２０上を含む溝上面１６に凸を設けてセンターベルト３ａ、３ｂに食い込ませるようにし、ブロックとセンターベルトとのベルト幅方向の動きを規制したもの、複数の突起を設けることでベルト長手方向とベルト幅方向の規制手段を兼ねたものでも構わない。
【０１０２】
また、本発明ではセンターベルト３の少なくともブロックの接触する面に繊維部材を配置している。繊維部材を配置する例としてはカバー帆布をセンターベルト３の上下面に接着積層させることや、センターベルト３を構成するエラストマー中に短繊維を配合することによってセンターベルト表面に短繊維の端部を露出させるといった形態を挙げることができる。
【０１０３】
図２に示す例では、センターベルト３は上下両面にカバー帆布１０が配置されており、ベルト走行時に発生するセンターベルトとブロックとの摩擦からセンターベルトを保護するようになっている。このような構成を採ることによって、センターベルト３の摩耗が防止される。本発明のブロック２は上述のように嵌合溝内の凸条部に凹凸を有しており、センターベルトに食い込ませることでセンターベルト３とブロック２との動きを規制しており、ベルト走行中にブロックの凹凸によってセンターベルトに大きな力がかかり摩耗したり劣化したりするといったことが起こるが、カバー帆布１０を接着配置してセンターベルトの上下面を被覆することによって、前記のような摩耗からセンターベルトを保護することができ、センターベルトとブロックとの緩みの発生やベルトの切断による故障を低減することができる。
【０１０４】
また、ブロックを構成する樹脂に酸化亜鉛ウィスカなどのウィスカ状補強材を配合した場合には、ベルト走行中にブロックとセンターベルトとの摩擦でウィスカ状補強材がセンターベルトを攻撃して摩耗させるといった問題があるが上記カバー帆布の配置によってその問題も防止することができる。
【０１０５】
カバー帆布１０として用いられる織物としては、平織物、綾織物、朱子織物などを挙げることができ、カバー帆布１０やセンターベルト中に配合する短繊維の素材としてはアラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維等を用いることができる。その中でもアラミド繊維を用いたもの、具体的には少なくともベルト長手方向の緯糸にアラミド繊維を使用したカバー帆布１０によって、センターベルトの保護をより強化することができ、ベルトを長寿命化することができる。アラミド繊維としてはパラ系アラミド繊維でもメタ系アラミド繊維でもいずれでもよいが、０．３〜１．２デニールの原糸を収束したマルチフィラメント糸を用いることが好ましい。また、アラミド繊維以外にポリアミド繊維やウレタン弾性糸を混撚りした糸も用いることができるが、アラミド繊維の占める割合が緯糸の全重量の２０〜８０％であることが好ましい。原糸の太さが０．３デニール未満であるとベルト長手方向のカバー帆布１０の引張強さが低下し、耐摩耗性にも劣ることになるので好ましくない。逆に１．２デニールを超えるような太さであると製織後にカバー帆布１０としての剛性が高くなりすぎて経糸と緯糸とのバランスが取れなくなったり帆布にしわを発生させたりする原因となるので好ましくない。
【０１０６】
パラ系アラミド繊維としては、例えば商品名をケブラー、テクノーラ、トワロンを挙げることができ、メタ系アラミド繊維としたは、商品名でノーメックス、コーネックスを挙げることができる。
【０１０７】
また、ベルト幅方向の経糸についても緯糸と同様にパラ系アラミド繊維やメタ系アラミド繊維などのアラミド繊維からなるフィラメント糸としてもよく、その他６−ナイロン、６，６−ナイロン、１２−ナイロン等のポリアミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維などのフィラメント糸を用いることができる。
【０１０８】
このような構成のカバー帆布１０をセンターベルトの表面に積層接着するために接着処理がなされる。接着処理としては例えばＲＦＬ液、イソシアネート溶液あるいはエポキシ溶液による処理が挙げられる。ＲＦＬ液はレゾルシンとホルマリンとの初期縮合物をラテックスに混合したものであり、ここで使用するラテックスとしてはスチレン・ブタジエン・ピリジン三元共重合体、水素化ニトリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、エピクロルヒドリンなどのラテックスである。また、ゴムを溶剤に溶かしてゴム糊状にしたものをカバー帆布１０の表面に付着させる糊引き処理も接着処理として挙げることができる。
【０１０９】
これらの接着処理においてＲＦＬ液、イソシアネート溶液、エポキシ溶液、ゴム糊などの接着処理剤に摩擦係数低減材を配合することによって、ブロックとセンターベルトのカバー帆布との間の摩擦係数を下げることができ、酸化亜鉛などのウィスカを含んだブロックとセンターベルトとの摩擦による摩耗を防止することができる。摩擦係数低減材としては、具体的にはポリテトラフルオロエチレン、ポリトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体などのフッ素樹脂、セラミックパウダー、ガラスビーズ、超高分子量ポリエチレン、グラファイト、二硫化モリブデン、フェノール樹脂、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維等をあげることができ、これらのうちの少なくとも１種、好ましくはセラミックパウダー、ガラスビーズ、超高分子量ポリエチレン、グラファイト、二硫化モリブデン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、フェノール樹脂のなかの少なくとも１種、更に好ましくはポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂を用いることが好ましい。
【０１１０】
また、センターベルト３には上下両面に所定ピッチで凹条部１８、１９等が設けられることで凹凸形状が形成されており、ブロック２との間で噛み合うようになっている。本発明においてカバー帆布１０は接着処理後の幅が接着処理前の幅の５５〜７０％、より好ましくは５８〜６５％の範囲とすることがよい。カバー帆布として用いられる帆布は、元々伸縮性を有する帆布を用いているが接着処理を行うことによって縮む。縮みが大きいほど帆布は厚手となり逆に縮みが小さいほど薄手になる。特にカバー帆布１０としてアラミド繊維を用いると他の繊維と比べて剛性が高く、センターベルトの凸条部を形成する際にもその剛性のために金型の形状に沿いにくく凹凸形状の高さや形状が設計どおりに形成されにくい。そこで、前記のようにカバー帆布１０の接着処理後の幅を接着処理前の幅の５５〜７０％とすることで帆布の厚みを調整し、凹凸形状を形成する金型の形状に沿うことができるようにした。この数値が５５％未満になると縮みが大きく帆布が厚手になるので加硫時に金型に沿うことができずセンターベルトの凹凸形状の高さや形状が設計どおりに形成されにくくなり、７０％を超えると帆布の伸縮性が乏しくなるので同様にセンターベルトの凹凸形状の高さや形状が設計どおりに形成されにくくなる。５５〜７０％、より好ましくは５８〜６５％の範囲とすることで伸縮性と沿いやすさを兼ね備えた帆布とすることができる。
【０１１１】
また、センターベルト３の上下両面に保護層を配置しても構わない。センターベルト３の表面には前記のようなカバー帆布を配置してセンターベルト３を保護しているが更に保護層を設けることによってベルト走行時に発生するセンターベルトとブロックとの摩擦からより強固にセンターベルトを保護することができる。このような構成を採ることによって、センターベルト３の摩耗が防止されるのでベルトの切断による故障を低減することができる。
【０１１２】
保護層としては、ポリイソシアネート樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などを挙げることができ、耐摩耗性に優れていることと耐熱性に優れていることから熱硬化性樹脂で構成することが好ましい。センターベルト３への付着が容易であるという面からすると、液状のものを硬化させることができるでポリイソシアネート樹脂やウレタン樹脂を用いることが好ましい。また樹脂素材以外にも金属メッキ層を保護層４０とすることができ具体的には無電解ニッケルメッキをセンターベルト３の表面に施すものが挙げられ、メッキ液に浸漬することで保護層を容易に形成することができる。金属メッキ層にフッ素樹脂の粒子を含有させることも可能でありブロックとの間の滑りがよくなり摩耗を防止することができる。
【０１１３】
金属メッキ層に含有させるフッ素樹脂としては、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＰＦＥＰ）、四フッ化エチレン・エチレン共重合体樹脂（ＰＥＴＦＥ）、ビニリデンフルオライド樹脂（ＰＶＤＦ）、ビニルフルオライド樹脂（ＰＶＦ）、クロロトリフルオロエチレン樹脂（ＣＴＦＥ）、エチレン・クロロトリフルオロエチレン樹脂（ＥＣＴＦＥ）、エチレン・四フッ化エチレン共重合体樹脂（ＰＥＴＦＥ）等を挙げることができる。フッ素樹脂の中では耐摩耗性や発熱を少なく抑えるという面で四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）を用いることが好ましい。
【０１１４】
また、保護層の厚みとしては１〜１００μｍ、より好ましくは１０〜５０μｍの範囲で設定することが好ましい。１μｍ未満であるとブロックとの摩擦で容易に摩耗・剥離してしまい保護の効果が薄く、１００μｍを超えると厚くなりすぎて屈曲性に乏しくなるので好ましくない。
【０１１５】
保護層をセンターベルト３に設ける方法としては、限定されるものではないが熱硬化性樹脂などの場合、未架橋で液状の樹脂にセンターベルト３を浸漬して全面に付着させて架橋硬化させるといった方法を採ることができる。付着させる樹脂層の厚みは浸漬する際の樹脂の粘度によって調整することもできるが、場合によっては複数回浸漬することによって必要な厚みを確保することもできる。
【０１１６】
図２に示す例では保護層はエラストマー４の表面に設ける構造となっているが、エラストマー４上にカバー帆布を積層して、更にそのカバー帆布上に保護層を設けたものでも同様に本発明が目的とする効果を得ることができる。
【０１１７】
本発明の実施例である高負荷伝動ベルトと本発明から外れる比較例となる高負荷伝動ベルトをそれぞれ作製し表１に示すような条件で走行させて耐久テストを行った。
【実施例】
【０１１８】
（実施例１）
実施例１に使用した高負荷伝動ベルトは、図１に示すようなベルトを用いたものであり、ブロック両側面に開口した溝内には図５、６に示すようなジグザグ状凹凸を上ビーム側の溝上面に形成しており、４つの凸条部全てに高低差が０．１５ｍｍの均一な凹凸を設けた。ブロックに用いる樹脂としては、４，６−ナイロンに対して炭素繊維を３０質量％配合したものを用いた。センターベルトとしては心線にアラミド繊維、エラストマーに水素化ニトリルゴムを用いたものとし、表面にアラミド繊維をベルト長手方向の緯糸に用いたカバー帆布を設けたものを使用した。ベルトの仕様及び耐久テストの結果を表１に示し、走行条件は表２に示す。
【０１１９】
（実施例２）
実施例２に使用した高負荷伝動ベルトは、図１に示すようなベルトを用いたものであり、ブロック両側面に開口した溝内の溝上面には図７、８に示すような凸条部の前後面に凹部を設けるかたちで凹凸を形成しており、４つの凸条部全てに高低差が０．１５ｍｍの均一な凹凸を設けた。ブロックに用いる樹脂としては、４，６−ナイロンに対して炭素繊維を３０質量％配合したものを用いた。センターベルトとしては心線にアラミド繊維、エラストマーに水素化ニトリルゴムを用いたものとし、表面にアラミド繊維をベルト長手方向の緯糸に用いたカバー帆布を設けたものを使用した。ベルトの仕様及び耐久テストの結果を表１に示し、走行条件は表２に示す。
【０１２０】
（実施例３）
実施例３ではセンターベルトの表面にナイロン繊維からなるカバー帆布を設けたものを使用した以外は実施例１と同様のベルトを用いた。走行条件は表１に示すような条件とした。ベルトの仕様及び耐久テストの結果を表１に示し、走行条件は表２に示す。
【０１２１】
（比較例１）
比較例１は凸条部に凹凸を設けなかった以外は実施例１と全く同様のベルトを用いた。ベルトの仕様及び耐久テストの結果を表１に示し、走行条件は表２に示す。
【０１２２】
（比較例２）
比較例３は凸条部に凹凸を設けなかった以外は実施例３と全く同様のベルトを用いた。ベルトの仕様及び耐久テストの結果を表１に示し、走行条件は表２に示す。
【０１２３】
【表１】
2007263355.tif 000003
【０１２４】
【表２】
2007263355.tif 000004
【０１２５】
表１の結果からわかるようにブロックの溝内の溝上面における凸条部に凹凸を設けた実施例１および２ではいずれも５００時間走行させてもベルトに以上が発生していないが、比較例１では２３１時間にてブロックの下ビームが破損し故障に至った。これはブロックとセンターベルトとの間の嵌合の緩みにより動きが発生してブロックの破損につながったものと考えられる。また実施例３では２８０時間でセンターベルトが切断しており、ブロックには凹凸を設けていることで比較例１よりも優れた結果となっているが、カバー帆布としてはナイロンを用いていることで、実施例１、２と比較すると早期にセンターベルトが切断してしまうことがわかる。
【０１２６】
（実施例４〜９）
次に、ブロックを構成する樹脂に酸化亜鉛ウィスカを配合することによるセンターベルトの摩耗の状況を本発明の実施例および比較例を挙げて確認した。高負荷伝動ベルトを表３に示すような構成で作製し、ベルトの走行試験を行い、走行後におけるセンターベルト表面のカバー帆布の状態とブロックとセンターベルトとの間の嵌合の緩み具合を観察し、ブロックの摩耗量（上幅変化）を測定した。
【０１２７】
なお、使用した高負荷伝動ベルトのブロックの形状は、溝上面の凸条部に図３に示すような凹凸を有するブロックを用いたものであり、そのセンターベルト表面のカバー帆布の構成を表３に示すように変えて、実施例４〜９の高負荷伝動ベルトとした。
【０１２８】
ブロックに用いる樹脂としては、４，６−ナイロンと炭素繊維及び酸化亜鉛ウィスカからなり、その配合は炭素繊維が３０質量％で酸化亜鉛ウィスカが１０質量％とした。なお実施例７と実施例９については酸化亜鉛ウィスカを配合しなかった。ベルトの仕様及び耐久テストの結果を表３に示し、走行条件は表４に示す。
【０１２９】
尚、ブロックの摩耗量（幅変化）は、走行後のベルトからブロックを抜き取り投影機で測定した。
【０１３０】
【表３】
2007263355.tif 000005
【０１３１】
【表４】
2007263355.tif 000006
【０１３２】
表３より判るように、カバー帆布として緯糸にアラミド繊維を用いている実施例４〜７では５００時間走行後もカバー帆布は異常なしであるか小さな亀裂が発生している程度であった。それに対してブロックに酸化亜鉛ウィスカを含んでおり、カバー帆布にアラミド繊維を含まないナイロン帆布を使用した実施例８では走行２００時間でカバー帆布に大きな亀裂が発生してベルトが切断した。
【０１３３】
実施例９はカバー帆布としてはナイロン帆布を用いており、ブロックを構成する樹脂中には酸化亜鉛ウィスカを配合していないもののブロック側の凹凸との擦れでカバー帆布に亀裂が発生し３００時間で切断となった。また、ブロックにはウィスカが配合されていないので摩耗は０．５ｍｍと大きく、ブロックとセンターベルトとの嵌合も大きく緩んでいた。
【０１３４】
実施例４、５に対して実施例６ではカバー帆布の緯糸に用いるアラミド繊維をパラ系に対してメタ系としている違いがあるが、実施例６では５００時間走行後にカバー帆布に小さな亀裂の発生となっており、同じアラミド繊維であってもメタ系アラミド繊維よりもパラ系アラミド繊維の使用が好ましいということがわかった。更に実施例７ではブロックにウィスカを配合しておらずブロックの摩耗量が大きくなった。
【０１３５】
次にセンターベルトの表面に保護層を設けたベルトと設けていないベルトについて比較試験を行った。
【０１３６】
（実施例１０）
実施例１０としては、図１に示すよう高負荷伝動ベルトであり、ブロックに用いた樹脂材料としてはカーボン繊維を３０質量％と酸化亜鉛ウィスカを１０質量％含有した４，６−ナイロンを使用した。そしてセンターベルトとして心線５にアラミド繊維、エラストマー４にクロロプレンゴムを用いたものとし表面にはアラミド繊維からなるカバー帆布を設けた。ベルトのサイズはベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６９０ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍとした。ブロックの溝上面の凸条部には図３に示すような突起を設けている。なお、センターベルトを液状のウレタン樹脂に浸漬して硬化させる工程を３回繰り返して約３０μｍ厚みの保護層を形成した。ベルトの仕様及び耐久テストの結果を表５に示し、走行条件は表６に示す。
【０１３７】
（実施例１１）
実施例１１としてはセンターベルトの表面に設ける保護層をポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とし、メッキによる付着を行った以外は実施例１０と同じ条件でベルトを作成した。ベルトの仕様及び耐久テストの結果を表５に示し、走行条件は表６に示す。
【０１３８】
（実施例１２）
実施例１２としてはセンターベルトの表面に保護層を設けなかった以外は実施例１０と全く同じ条件でベルトを作成した。ベルトの仕様及び耐久テストの結果を表５に示し、走行条件は表６に示す。
【０１３９】
【表５】
2007263355.tif 000007
【０１４０】
【表６】
2007263355.tif 000008
【０１４１】
表５の結果より、保護層を設けていない実施例１２のベルトが５００時間走行しているもののセンターベルトの摩耗によるブロックとセンターベルトとの緩みが発生しているのに対して実施例１０、１１では５００時間経過してもベルトに異常が見られることなく引き続き走行可能な状態であり、保護層によりセンターベルトが保護されて寿命を延長させることができるということがわかる。
【０１４２】
（実施例１３〜１６）
次に、本発明の高負荷伝動ベルトを表７に示すような構成で作製し、ベルトの走行試験を行い、ブロックの割れの発生を観察するとともにブロック側面の摩耗量を測定し、ブロックとセンターベルトとの間の緩み具合を観察した。
【０１４３】
なお、使用した高負荷伝動ベルトのブロックは、溝上面の凸条部に図３に示すような凹凸を有するブロックを用いたもの図１に示すようなブロックを用いたものであり、そのブロックのインサート材と被覆材の材料を表１に示すように変えて、実施例１０〜１３の高負荷伝動ベルトとした。なお、実施例１５および実施例１６はインサート材を被覆材で覆ったものではなく一種類の樹脂で構成したブロックを用いた。
【０１４４】
また、使用したセンターベルト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、表面にアラミド繊維をベルト長手方向の緯糸に用いたカバー帆布を設けたものを使用した。ベルトのサイズは実施例１３、実施例１５、実施例１６についてはベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長８３１ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍとし、実施例１４のみはベルトピッチ幅２５ｍｍ、ピッチ周長６９０ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍとした。
【０１４５】
ウィスカを配合していないものを熱可塑性樹脂組成物Ａとして、４，６−ナイロンに炭素繊維の短繊維を３０質量％配合したものを用いた。ウィスカを配合したものを熱可塑性樹脂組成物Ｂとして、４，６−ナイロンに炭素繊維の短繊維を３０質量％配合し、更に酸化亜鉛ウィスカを１０質量％配合したものを用いた。熱硬化性樹脂組成物としてはジアリルフタレート樹脂に対してＰＡＮ系炭素繊維５０質量％、グラファイト１５質量％を配合したものを用いた。
【０１４６】
ブロック側面の摩耗量は、走行後のベルトからブロックを抜き取り投影機で測定した。ベルトの仕様及び耐久テストの結果を表７に示し、走行条件は表８に示す。
【０１４７】
【表７】
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【０１４８】
【表８】
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【０１４９】
表７よりわかるように、実施例１３〜１６まで５００時間走行しており、実施例１３についてはブロックの割れ等の異常は発生しておらず、摩耗量も少なくブロックとセンターベルトの嵌合に緩みが発生することもなかった。酸化亜鉛ウィスカを配合していない熱可塑性樹脂組成物Ａと酸化亜鉛ウィスカを配合した熱可塑性樹脂組成物Ｂとをインサート材と被覆材とで使い分け、センターベルトとの接触部位には熱可塑性樹脂組成物Ａを、プーリとの接触部位には熱可塑性樹脂組成物Ｂを配置した効果が認められる。
【０１５０】
実施例１４ではブロックの摩耗は少ないがブロックとセンターベルトとの間に緩みが発生しており、これはベルトの重量が大きくセンターベルトに大きな遠心力がかかっているためだと考えられる。
【０１５１】
実施例１５では全てウィスカを配合していない樹脂からなっていることブロックが摩耗しておりブロックとセンターベルトとの嵌合が少し緩む結果となった。
【０１５２】
実施例１６は全てウィスカを配合した樹脂からなっているのでブロックの摩耗量は少なくなっているが、ブロックを観察したところ所々に割れが発生しているとともにセンターベルトを摩耗させて少し緩みが発生した。これはいずれセンターベルトの切断などの問題につながると考えられる。
【０１５３】
以上の結果より、本発明のようにウィスカを配合した熱可塑性樹脂組成物Ａとウィスカを配合していない熱可塑性樹脂組成物Ｂとをインサート材と被覆材とで使い分け、センターベルトとの接触部位には熱可塑性樹脂組成物Ａを、プーリとの接触部位には熱可塑性樹脂組成物Ｂを配置することによって、ブロックとの摩擦によりセンターベルトやブロックの摩耗などの問題が少ない高負荷伝動ベルトとなることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
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の製造に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【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】本発明に用いられるブロック正面図である。
【図４】図３のベルトにおいて凸条部を上から見たところの平面図である。
【図５】本発明に用いられるブロック正面図である。
【図６】図５のベルトにおいて凸条部を上から見たところの平面図である。
【図７】本発明に用いられるブロック正面図である。
【図８】図７のベルトにおいて凸条部を上から見たところの平面図である。
【図９】本発明に用いられるブロック正面図である。
【図１０】本発明に用いられるブロック正面図である。
【図１１】図１０のベルトにおける上ビームの側面図である。
【図１２】本発明に用いられるブロック正面図である。
【図１３】本発明に用いられるブロック正面図である。
【符号の説明】
【０１５６】
１    高負荷伝動ベルト
２    ブロック
２ａ  側面
２ｂ  側面
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
１０  カバー帆布
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
１６  溝上面
１７  溝下面
１８  凹条部
１９  凹条部
２０  凸条部
２１  凸条部
２２  凹凸
２３  突起
２４  凹部
【図１】
2007263355.tif 000011
【図２】
2007263355.tif 000012
【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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【図１０】
2007263355.tif 000020
【図１１】
2007263355.tif 000021
【図１２】
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【図１３】
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