(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルト長さ方向に延びるエンドレスの張力帯と、左右両側面にプーリの溝面に摺接する摺接部を有しかつ上記張力帯にベルト長さ方向に所定ピッチ間隔をあけて取り付けられた多数のブロックとを備えた高負荷伝動用Ｖベルトにおいて、
上記張力帯は、第１のゴム層と該第１のゴム層よりもベルト幅方向の弾性率が低い第２のゴム層とがベルト厚み方向に少なくとも１層ずつ積層されてなり、
上記第２のゴム層は、上記張力帯の背面側及び内面側の両端部に設けられていることを特徴とする高負荷伝動用Ｖベルト。
【請求項２】
請求項１記載の高負荷伝動用Ｖベルトにおいて、
第２のゴム層に、第１のゴム層よりも多くの耐寒性可塑剤が配合されていることを特徴とする高負荷伝動用Ｖベルト。
【請求項３】
ベルト長さ方向に延びるエンドレスの張力帯と、左右両側面にプーリの溝面に摺接する摺接部を有しかつ上記張力帯にベルト長さ方向に所定ピッチ間隔をあけて取り付けられた多数のブロックとを備えた高負荷伝動用Ｖベルトにおいて、
上記張力帯は、第１のゴム層と該第１のゴム層よりもベルト幅方向の弾性率が低い第２のゴム層とがベルト厚み方向に少なくとも１層ずつ積層されてなり、
上記第２のゴム層は、上記張力帯の少なくとも背面側端部に設けられており、
上記第２のゴム層に、上記第１のゴム層よりも多くの耐寒性可塑剤が配合されていることを特徴とする高負荷伝動用Ｖベルト。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の高負荷伝動用Ｖベルトにおいて、
第１のゴム層のベルト幅方向の弾性率は、６００ＭＰａ以上であり、
第２のゴム層のベルト幅方向の弾性率は、５５０ＭＰａ未満であることを特徴とする高負荷伝動用Ｖベルト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、張力帯に複数のブロックがベルト長さ方向に取り付けられていて、例えば、自動車、農業用機械又は汎用機械のベルト式変速装置に使用される高負荷伝動用Ｖベルトに関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の高負荷伝動用Ｖベルトは、各々、固定シーブ及び可動シーブからなりかつプーリ溝間隔が変化する駆動側及び従動側の２つの変速プーリ間に巻き掛けられてベルト式無段変速機を構成する際に用いられるものであって、ベルト長さ方向に延びるエンドレスの張力帯と、左右両側面にプーリの溝面に摺接する摺接部を有しかつ上記張力帯にベルト長さ方向に所定ピッチ間隔をあけて取り付けられた多数のブロックとを備えている。上記張力帯は１層のゴム層からなり、このゴム層のベルト厚み方向略中央部には、スパイラル状に巻かれた複数の心線がベルト幅方向に所定ピッチ間隔をあけて埋設されている。また、上記ゴム層の背面及び内面は、通常、上帆布及び下帆布によりそれぞれ被覆されている。
【０００３】
そして、このような高負荷伝動用Ｖベルトにおいて、例えば実開平６−６９４９０号公報に示されているように、張力帯のゴム層の弾性率を６００ＭＰａ以上とすることで、プーリからベルトに加わる側圧に対する張力帯の荷重分担率を高めてノイズやスリップの発生を少なくするようにすることが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記提案例（実開平６−６９４９０号公報）のように張力帯のゴム層の弾性率（特にベルト幅方向の弾性率）を高くすれば、上記効果に加えて、Ｖベルトのプーリに巻き付けられた部分において、ゴム層内の心線の張力分布を均一化し、かつ心線の各ブロックに対応する部分に局所的な応力が生じるのを防止することができる。このため、心線の屈曲疲労性を向上させることができ、Ｖベルトの長寿命化を図ることができる。
【０００５】
しかし、ゴム層を単純に高弾性率化するのみでは張力帯が固くなり過ぎて耐寒クラック性が悪化し、特にゴム層の引張応力が生じる部分に低温下でクラックが生じ易くなる。このようなクラックが生じると、心線が疲労の促進により早期に切断してしまう可能性があり、改良の余地がある。
【０００６】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上述の如く張力帯と多数のブロックとで構成された高負荷伝動用Ｖベルトにおいて、その張力帯のゴム層の構成を改良することによって、ゴム層の高弾性率化によりベルト寿命の向上化を図りつつ、耐寒クラック性をも向上させて、低温下でクラックが生じるのを抑制しようとすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明では、第１のゴム層と該第１のゴム層よりもベルト幅方向の弾性率が低い第２のゴム層とをベルト厚み方向に積層して張力帯を形成するとともに、上記第２のゴム層を上記張力帯の背面側及び内面側の両端部に設けるか、又は、上記第２のゴム層を上記張力帯の少なくとも背面側端部に設けかつ第２のゴム層に第１のゴム層よりも多くの耐寒性可塑剤を配合するようにした。
【０００８】
具体的には、請求項１の発明では、ベルト長さ方向に延びるエンドレスの張力帯と、左右両側面にプーリの溝面に摺接する摺接部を有しかつ上記張力帯にベルト長さ方向に所定ピッチ間隔をあけて取り付けられた多数のブロックとを備えた高負荷伝動用Ｖベルトを前提とする。
【０００９】
そして、上記張力帯は、第１のゴム層と該第１のゴム層よりもベルト幅方向の弾性率が低い第２のゴム層とがベルト厚み方向に少なくとも１層ずつ積層されてなり、上記第２のゴム層は、上記張力帯の背面側及び内面側の両端部に設けられているものとする。
【００１０】
このことにより、低温下でクラックが生じ易い部分（張力帯の背面側及び内面側）に第２のゴム層を配置し、他の部分に第１のゴム層を配置することで、第１のゴム層による心線の屈曲疲労性の向上効果が得られるようにしつつ、第２のゴム層によりクラックが生じ易い部分の耐寒クラック性を向上させることができる。よって、ベルトの屈曲疲労寿命の向上化を図りつつ、低温下でのクラックによるベルトの破損を抑制することができる。しかも、ベルトの背面側にアイドルプーリを設けてベルトを逆曲げ状態で使用したとしても、張力帯の内面側端部の第２のゴム層により、低温下でその内面側端部にクラックが生じるのを有効に抑制することができる。よって、ベルトを逆曲げ状態で使用する場合に最適なものとすることができる。
【００１１】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、第２のゴム層に、第１のゴム層よりも多くの耐寒性可塑剤が配合されているものとする。
【００１２】
この発明により、耐寒性可塑剤を多く配合することにより弾性率を容易に低くすることができ、その低弾性率化と耐寒性可塑剤とにより耐寒クラック性を最大限に向上させることができる。よって、最適な第２のゴム層が容易に得られる。
【００１３】
請求項３の発明では、ベルト長さ方向に延びるエンドレスの張力帯と、左右両側面にプーリの溝面に摺接する摺接部を有しかつ上記張力帯にベルト長さ方向に所定ピッチ間隔をあけて取り付けられた多数のブロックとを備えた高負荷伝動用Ｖベルトを前提として、上記張力帯は、第１のゴム層と該第１のゴム層よりもベルト幅方向の弾性率が低い第２のゴム層とがベルト厚み方向に少なくとも１層ずつ積層されてなり、上記第２のゴム層は、上記張力帯の少なくとも背面側端部に設けられており、上記第２のゴム層に、上記第１のゴム層よりも多くの耐寒性可塑剤が配合されているものとする。
【００１４】
このことで、低温下でクラックが生じ易い部分（張力帯の背面側）に第２のゴム層を配置し、他の部分に第１のゴム層を配置することで、第１のゴム層による心線の屈曲疲労性の向上効果が得られるようにしつつ、第２のゴム層によりクラックが生じ易い部分の耐寒クラック性を向上させることができる。よって、ベルトの屈曲疲労寿命の向上化を図りつつ、低温下でのクラックによるベルトの破損を抑制することができる。また、耐寒性可塑剤を多く配合することにより弾性率を容易に低くすることができ、その低弾性率化と耐寒性可塑剤とにより耐寒クラック性を最大限に向上させることができる。よって、最適な第２のゴム層が容易に得られる。
【００１５】
請求項４の発明では、請求項１〜３のいずれか１つの発明において、第１のゴム層のベルト幅方向の弾性率は、６００ＭＰａ以上であり、第２のゴム層のベルト幅方向の弾性率は、５５０ＭＰａ未満であるものとする。
【００１６】
このようにすることで、第１のゴム層により心線の屈曲疲労性を確実に向上させることができる一方、第２のゴム層により耐寒クラック性を確実に向上させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２は、本発明の実施形態に係る高負荷伝動用ＶベルトＢを示し、このＶベルトＢは、図示は省略するが、各々、固定シーブ及び可動シーブからなる駆動側及び従動側の２つの変速プーリ間に巻き掛けられてなるベルト式無段変速装置を構成する際に用いられるものであって、左右両側部にベルト長さ方向に延びる１対のエンドレスの張力帯１，１を備え、この各張力帯１に多数のブロック１２，１２，…がベルト長さ方向に所定ピッチ間隔をあけて取付固定されている。
【００１８】
上記各張力帯１は、弾性率が互いに異なる高弾性率ゴム層２と低弾性率ゴム層３とがベルト厚み方向（上下方向）に１層ずつ積層されてなる。この低弾性率ゴム層３は各張力帯１の背面側（上面側）端部に設けられており、その背面側端部よりも内面側（下面側）の部分は高弾性率ゴム層２で構成されている。この高弾性率ゴム層２及び低弾性率ゴム層３は共に、水素化ニトリルゴムに不飽和のジカルボン酸金属塩（メタクリル酸亜鉛、アクリル酸亜鉛等）を添加して有機過酸化物架橋したものからなっていて、アラミド、ナイロン等の短繊維がベルト幅方向に延びるように混入されている。そして、低弾性率ゴム層３には、高弾性率ゴム層２よりも多くの耐寒性可塑剤が配合されて、低弾性率ゴム層３の弾性率は高弾性率ゴム層２よりも低くされている。具体的には、高弾性率ゴム層２のベルト幅方向の弾性率は６００ＭＰａ以上に設定されている一方、低弾性率ゴム層３のベルト幅方向の弾性率は５５０ＭＰａ未満に設定されている。このことで、高弾性率ゴム層２は第１のゴム層に相当し、低弾性率ゴム層３は第２のゴム層に相当する。上記耐寒性可塑剤としては、ＤＯＡ（ジオクチルアジペート）等のアジペート系、ＤＯＳ（ジオクチルセバケート）等のセバケート系、ポリエーテル系のものが用いられ、低弾性率ゴム層３にはその耐寒性可塑剤が水素化ニトリルゴム１００重量部に対して５〜１５重量部となるように配合されている。尚、高弾性率ゴム層２及び低弾性率ゴム層３のベルト長さ方向の弾性率は、それぞれ１１０ＭＰａ以上及び９０ＭＰａ未満とすることが望ましい。
【００１９】
上記高弾性率ゴム層２内における各張力帯１の上下方向中央部に相当する位置には、複数の心線４，４，…がベルト幅方向に所定ピッチ間隔をあけて埋設されている。そして、各張力帯１の上面つまり低弾性率ゴム層３の上面は上帆布５により、また各張力帯１の下面つまり高弾性率ゴム層２の下面は下帆布６によりそれぞれ被覆されている。
【００２０】
上記各張力帯１の上面には、各々、断面凹字状をなす多数の上面溝８，８，…が、また下面には、各々、上記上面溝８，８，…に上下に対応して断面円弧状をなす多数の下面溝９，９，…がそれぞれベルト長さ方向に所定ピッチ間隔でベルト幅方向に延びるように設けられている。尚、上記各上面溝８は上記低弾性率ゴム層３内に形成されている。
【００２１】
一方、上記各ブロック１２は略逆台形板状をなしていて、その左右両側面は、変速プーリの溝面に摺接する摺接部１３，１３とされている。そして、各ブロック１２の左右両側部には、各々、ベルト長さ方向に貫通しかつベルト幅方向に延びるスリット状の嵌合部１４，１４が、側方に向けて開放された状態で設けられている。この各嵌合部１４の上縁部は、下方に向けて突出する断面凸字状をなしていて、上記各張力帯１の各上面溝８に上帆布５を介して係合する下向き突条１５とされている。また、上記各嵌合部１４の下縁部は、上方に向けて隆起する断面円弧状をなしていて、上記各張力帯１の各下面溝９に下帆布６を介して係合する上向き突条１６とされている。
【００２２】
したがって、上記実施形態では、各張力帯１は、弾性率が６００ＭＰａ以上とされた高弾性率ゴム層２と、弾性率が５５０ＭＰａ未満とされた低弾性率ゴム層３とがベルト厚み方向に１層ずつ積層されてなり、その低弾性率ゴム層３は各張力帯１の背面側端部に設けられているので、このＶベルトＢを駆動側及び従動側の２つの変速プーリ間に巻き掛けて使用した場合に、低弾性率ゴム層３の低い弾性率により、引張応力を受けてクラックが生じ易い背面側端部（特に各上面溝８の底部）の耐寒クラック性を向上させることができる。しかも、低弾性率ゴム層３は、高弾性率ゴム層２よりも多くの耐寒性可塑剤が配合されて弾性率が低くされているので、その耐寒性可塑剤により耐寒クラック性をより一層向上させることができる。一方、各心線４は高弾性率ゴム層２内に設けられ、各心線４よりも内面側部分は全て高弾性率ゴム層２であるので、ＶベルトＢが変速プーリから側圧を受けても各心線４の各ブロック１２に対応する部分に局所的な応力が生じるということはなく、各心線４の屈曲疲労性を向上させることができる。よって、高弾性率ゴム層２によりＶベルトＢの長寿命化を確実に図りつつ、低弾性率ゴム層３により低温下でのクラック発生によるＶベルトＢの破損を効果的に抑制することができる。
【００２３】
尚、上記実施形態では、低弾性率ゴム層３を各張力帯１の背面側端部に設けたが、図３に示すように、各張力帯１の各心線４よりも背面側の全ての部分を低弾性率ゴム層３とし、各心線４よりも内面側の全ての部分を高弾性率ゴム層２としてもよい。この場合、引張応力を受ける部分全体が低弾性率ゴム層３とされているので、低温下でのクラックの発生をより確実に抑制することができる一方、各心線４よりも内面側の高弾性率ゴム層２により各心線４の各ブロック１２に対応する部分に局所的な応力が生じるのを抑制することができる。
【００２４】
また、図４に示すように、２層の低弾性率ゴム層３，３を各張力帯１の背面側及び内面側の両端部にそれぞれ設け、その中間部に高弾性率ゴム層２を設けるようにしてもよい。こうすることで、ＶベルトＢの背面側にアイドルプーリを設けてＶベルトＢを逆曲げ状態にしたとしても、各張力帯１の内面側端部の低弾性率ゴム層３により、低温下でその内面側端部にクラックが生じるのを有効に抑制することができる。
【００２５】
【実施例】
次に、具体的に実施した実施例について説明する。先ず、上記実施形態と同様に、各張力帯の背面側端部を低弾性率ゴム層としかつ他の部分を高弾性率ゴム層とした高負荷伝動用Ｖベルトを作製した（実施例１）。このとき、両ゴム層には上記実施形態と同様の材料を使用し、高弾性率ゴム層のベルト幅方向の弾性率を７００ＭＰａとした。そして、低弾性率ゴム層にはポリエーテル系の耐寒性可塑剤を、水素化ニトリルゴム１００重量部に対して５〜１５重量部配合することにより、そのベルト幅方向の弾性率を５００ＭＰａとした。尚、高弾性率ゴム層及び低弾性率ゴム層のベルト長さ方向の弾性率は、それぞれ１１０ＭＰａ及び８０ＭＰａとした。また、各心線にはアラミド繊維を使用した。
【００２６】
続いて、図３に示したものと同様に、各張力帯の各心線よりも背面側の全ての部分を低弾性率ゴム層としかつ各心線よりも内面側の全ての部分を高弾性率ゴム層としたＶベルトを作製した（実施例２）。また、図４に示したものと同様に、各張力帯の背面側及び内面側の両端部を低弾性率ゴム層としかつその中間部を高弾性率ゴム層としたＶベルトを作製した（実施例３）。この実施例２及び実施例３のＶベルトは、低弾性率ゴム層の配置を除いて上記実施例１と同じものである。さらに、比較のために、各張力帯を上記高弾性率ゴム層と同じ材料からなる１層のゴム層で構成したＶベルトを作製した（比較例）。
【００２７】
次いで、上記実施例１〜３及び比較例のＶベルトに対して第１の耐寒クラック寿命試験を行った。すなわち、図５に示すように、各Ｖベルト２１を、駆動プーリ２２及び従動プーリ２３（従動プーリ２３の駆動プーリ２２に対する直径比は２．０）間に巻き掛け、各Ｖベルト２１に引張荷重５０ｋｇｆ（４９０Ｎ）を加える一方、従動プーリ２３には負荷を加えない状態で駆動プーリ２２を１０００ｒｐｍ（１６．７ 1/s）の速度で回転させた。そして、各Ｖベルト２１が切断するまでの時間を測定した。尚、この第１の耐寒クラック寿命試験は−３０℃で行った。
【００２８】
次に、第２の耐寒クラック寿命試験を行った。すなわち、図６に示すように、各Ｖベルト２１を、上記第１の耐寒クラック寿命試験と同じ駆動プーリ２２及び従動プーリ２３間に巻き掛けると共に、各Ｖベルト２１の背面側からアイドルプーリ２４により５０ｋｇｆ（４９０Ｎ）で押圧し、各Ｖベルト２１を逆曲げ状態とした。そして、上記第１の耐寒クラック寿命試験と同じ条件で、各Ｖベルト２１が切断するまでの時間を測定した。
【００２９】
さらに、屈曲疲労寿命試験を行った。すなわち、図７に示すように、各Ｖベルト２１を、駆動プーリ２６及び従動プーリ２７（従動プーリ２７の駆動プーリ２６に対する直径比は０．５７）間に巻き掛け、各Ｖベルト２１に引張荷重１１３ｋｇｆ（１．１ｋＮ）を加える一方、従動プーリ２７に、駆動プーリ２６において４．４５ｋｇｆ・ｍ（４３．６Ｎ・ｍ）となるトルクを加えた状態で駆動プーリを６０００ｒｐｍ（１００ 1/s）の速度で回転させ、各Ｖベルト２１が切断するまでの時間を測定した。尚、この屈曲疲労寿命試験は９５℃で行った。
【００３０】
上記各試験の結果を表１に示す。このことより、実施例１〜３のＶベルトでは、屈曲疲労寿命が従来例のものと同等レベルを維持しつつ、耐寒クラック寿命が従来例のものよりも格段に向上していることが判る。
【００３１】
また、実施例１，２と実施例３とを比較すると、実施例３のＶベルトでは、屈曲疲労寿命が実施例１，２のものよりも僅かに劣るものの、第２の耐寒クラック寿命試験においてその寿命が向上していることが判る。すなわち、逆曲げ状態で使用する場合には、張力帯の背面側及び内面側の両端部に低弾性率ゴム層を設けることで、耐寒クラック性を向上させることができる。
【００３２】
【表１】
0004057695.tif 000002
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によると、ベルト長さ方向に延びるエンドレスの張力帯と、この張力帯にベルト長さ方向に所定ピッチ間隔をあけて取り付けられた多数のブロックとを備えた高負荷伝動用Ｖベルトに対して、第１のゴム層と該第１のゴム層よりもベルト幅方向の弾性率が低い第２のゴム層とをベルト厚み方向に少なくとも１層ずつ積層して上記張力帯を形成するとともに、上記第２のゴム層を、上記張力帯の背面側及び内面側の両端部に設けるようにしたことにより、ベルトの屈曲疲労寿命を向上させつつ、低温下でのクラックによるベルト破損の抑制化を図ることができるとともに、逆曲げ状態で使用する場合に最適なベルトが得られる。
【００３４】
請求項２の発明によると、第２のゴム層に、第１のゴム層よりも多くの耐寒性可塑剤を配合するようにしたことにより、最適な第２のゴム層が容易に得られる。
【００３５】
請求項３の発明によると、ベルト長さ方向に延びるエンドレスの張力帯と、この張力帯にベルト長さ方向に所定ピッチ間隔をあけて取り付けられた多数のブロックとを備えた高負荷伝動用Ｖベルトに対して、第１のゴム層と該第１のゴム層よりもベルト幅方向の弾性率が低い第２のゴム層とをベルト厚み方向に少なくとも１層ずつ積層して上記張力帯を形成するとともに、上記第２のゴム層を上記張力帯の少なくとも背面側端部に設けかつ第２のゴム層に第１のゴム層よりも多くの耐寒性可塑剤を配合するようにしたことにより、ベルトの屈曲疲労寿命を向上させつつ、低温下でのクラックによるベルト破損の抑制化を図ることができるとともに、最適な第２のゴム層が容易に得られる。
【００３６】
請求項４の発明によると、第１のゴム層のベルト幅方向の弾性率を６００ＭＰａ以上とし、第２のゴム層のベルト幅方向の弾性率を５５０ＭＰａ未満としたことにより、心線の屈曲疲労性と耐寒クラック性とを確実に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係る高負荷伝動用Ｖベルトの一部を示す斜視図である。
【図２】  Ｖベルトの一部を示す側面図である。
【図３】  低弾性率ゴム層の配置を異ならせた他の形態を示す図２相当図である。
【図４】  低弾性率ゴム層の配置をさらに異ならせた他の形態を示す図２相当図である。
【図５】  Ｖベルトに対する第１の耐寒クラック寿命試験の要領を示す概略図である。
【図６】  Ｖベルトに対する第２の耐寒クラック寿命試験の要領を示す概略図である。
【図７】  Ｖベルトに対する屈曲疲労寿命試験の要領を示す概略図である。
【符号の説明】
Ｂ  高負荷伝動用Ｖベルト
１  張力帯
２  高弾性率ゴム層（第１のゴム層）
３  低弾性率ゴム層（第２のゴム層）
１２  ブロック
１３  摺接部
【図１】
0004057695.tif 000003
【図２】
0004057695.tif 000004
【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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