(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
補強材の少なくともベルト幅方向両側部が樹脂によって補強された多数のブロックがエンドレスの張力帯にベルト長手方向全長に亘って所定ピッチで並設された高負荷伝動用Ｖベルトであって、
上記補強材は、ＪＩＳ  Ｈ  Ａ２０２４Ｐ  Ｔ８６１のアルミニウム合金からなる圧延材の人工時効処理材で構成され、
上記補強材に樹脂層が積層されて成形されたブロックは、上記樹脂層を硬化させるためにアニーリング処理されてい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】
この発明は、ブロックＶベルトと呼ばれる高負荷伝動用Ｖベルトに関し、特にブロックの強化対策に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンバインやトラクタ等の農業用機械及び自動車等の変速装置として、変速時の操作性の向上や燃費の改善等を図る観点から、ベルト式無段変速装置の開発が進められている。このベルト式無段変速装置は、駆動軸及び従動軸の各々に溝間隔が可変なプーリを取り付けるとともに、この２個のプーリ間にＶベルトを巻き掛け、上記各プーリの溝間隔を調整して回転ピッチを変化させることで無段階に変速するように構成されている。
【０００３】
このようなＶベルトとして、例えばエンドレスの一対のゴム製張力帯と、ベルト幅方向両側部に上記各張力帯を嵌合する嵌合溝及びプーリのベルト溝側部と接触する接触部を有する多数のブロックとで構成され、上記各張力帯の上下面に形成された凹溝と各ブロックの嵌合溝の上下面に形成された凸部とを互いに係合させることにより、各ブロックが両張力帯に係止されてベルト長手方向全長に亘って所定ピッチで並設されたいわゆるブロックＶベルトと呼ばれる高負荷伝動用Ｖベルトが知られている（例えば特開平９―２５９９９号公報参照）。
【０００４】
このブロックＶベルトは、プーリの側圧を各ブロックで受けるとともに、動力伝達を張力帯で行うようになされており、従来のゴムＶベルトに比べて屈曲性が良く、高側圧に耐え得るようにすることが可能であり、また、金属Ｖベルトに比べて軽量化が図れて潤滑が不要になるとともに、騒音が少ない等の多くの利点を有している。
【０００５】
そして、上記各ブロックとして、アルミニウム合金製の補強材の少なくともベルト幅方向両側部（プーリのベルト溝側部と接触する箇所である接触部）がフェノール系複合材料等の樹脂で被覆されたタイプのものも採用されている。
【０００６】
一般に、このタイプのブロックに使用される補強材は、次のようにして製造される。まず、アルミニウム合金製の金属素材を溶体化処理してＣｕ，Ｍｇ等の溶質元素の過飽和固溶体を形成し、次いで、これを時効処理して溶質元素を微細析出させることで硬化させ鋼に匹敵する強度を得る。その後、この金属素材を打抜きプレス成形して得た補強材を金型のキャビティにセットして樹脂を射出又は圧入し、補強材の少なくともベルト幅方向両側部を樹脂によって被覆して樹脂層が補強材表面に一体に積層されたブロックを成形する。この成形されたブロックは樹脂層を十分硬化させるためにアニーリング処理される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記アニーリング処理の条件は、図７に示すブロックの樹脂層の比耐摩性とアニーリング温度との関係から明らかなように、２００℃×４ｈｒで比耐摩性が２倍に向上していることが判る。しかし、実際には、このアニーリング処理条件は、時効処理条件を考慮して低い温度でかつ短時間で行われているのが一般的である。このことは、アニーリング温度が時効温度よりも高い場合には、折角、時効によりＣｕ，Ｍｇ等の微細析出した溶質元素の析出粒子が消失して金属素材が軟化し、金属素材の強度が低下するからであり、また、アニーリング温度が時効温度よりも低い場合であっても、アニーリング処理中にその温度影響で時効が進行し、溶質元素の析出粒子が粗大化して補強材自身が軟化し、ブロック強度が低下するからである。このことは、アニーリング処理前のブロック成形時にも成形温度の影響を受けて起こり得る。
【０００８】
また、このようなブロックを用いるブロックＶベルトにおいては、補強材の温度がベルト走行中に受ける熱影響で上昇するため、例えばエンジンの高出力化に伴い高温状態が長時間続く雰囲気では、上記と同様に溶質元素の析出粒子が消失又は粗大化して補強材が軟化し、補強材の機械的性質が低下することが懸念される。
【０００９】
この補強材の機械的性質の低下を防止するためには、高温であっても溶質元素の析出粒子が消失したり粗大化し難いアルミニウム合金を採用する必要がある。また、これによりアニーリング温度を理想値に近づけることができてブロックの樹脂層の耐摩耗性を向上させることができる。
【００１０】
この発明はか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、補強材が熱により軟化し難いようにしてブロック強度を高めるようにしたことにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明は、熱により軟化し難い特定のアルミニウム合金素材で補強材を構成したことを特徴とする。
【００１２】
具体的には、この発明は、補強材の少なくともベルト幅方向両側部が樹脂によって被覆された多数のブロックがエンドレスの張力帯にベルト長手方向全長に亘って所定ピッチで並設された高負荷伝動用Ｖベルトを対象とし、次のような解決手段を講じた。
【００１３】
すなわち、請求項１に記載の発明は、上記補強材を、ＪＩＳ  Ｈ  Ａ０２４Ｐ  Ｔ８６１のアルミニウム合金からなる圧延材の人工時効処理材で構成し、上記補強材に樹脂層が積層されて成形されたブロックを、上記樹脂層を硬化させるためにアニーリング処理したことを特徴とする。
【００１４】
上記の構成により、請求項１に記載の発明では、補強材はその素材の特性からして高温に十分に耐え得るので、補強材に樹脂を被覆するブロック成形時やその後のアニーリング処理時、さらにはベルト走行時に熱が加わっても、溶質元素の析出粒子は消失したり粗大化せず、よって補強材は軟化せず、高強度のブロックが得られる。また、アニーリング温度を高めることができるため、樹脂層の耐摩耗性が向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１〜３はこの発明の実施の形態に係る高負荷伝動用ＶベルトであるブロックＶベルトＡを示す。図１〜３において、１はエンドレスの左右一対の張力帯であって、この各張力帯１は保形ゴム層２を備えてなり、この保形ゴム層２の内部には、心線３がベルト長手方向にスパイラル状にかつ平行に埋設されている。
【００１７】
上記保形ゴム層２の上面には、ベルト幅方向に延びる多数の上向き係止凹溝４がベルト長手方向全長に亘って所定ピッチで並設されているとともに、下面にもベルト幅方向に延びる多数の下向き係止凹溝５が上記上向き係止凹溝４に対応してベルト長手方向全長に亘って所定ピッチで並設されている。上記各上向き係止凹溝４は矩形の断面形状であり、上記各下向き係止凹溝５は緩やかに凹状に湾曲した断面形状であり、上記保形ゴム層２の上下両面には帆布６が一体に被着されている。
【００１８】
上記両張力帯１には、略「Ｈ」形に形成された多数のブロック７がベルト長手方向全長に亘って所定ピッチで並設されている。この各ブロック７は上側ビーム７ａと下側ビーム７ｂとをセンタピラー７ｃで一体に連結して構成され、上記上側ビーム７ａと下側ビーム７ｂとの間に嵌合溝８が「コ」の字形に形成され、この両嵌合溝８に上記各張力帯１を嵌合するようになっている。そして、各ブロック７のベルト幅方向両側部、つまり上側ビーム７ａ及び下側ビーム７ｂの各々の端面をプーリＢのベルト溝側部ｂ１に接触する接触部９としている。
【００１９】
上記各嵌合溝８上面である上側ビーム７ａ下面には、張力帯１の各上向き係止凹溝４に係合するベルト幅方向に延びる下向き係合凸部１０が下向きに突出して形成されているとともに、各嵌合溝８下面である下側ビーム７ｂ上面にも張力帯１の各下向き係止凹溝５に係合するベルト幅方向に延びる上向き係合凸部１１が上記下向き係合凸部１０に対応して上向きに突出して形成されている。上記下向き係合凸部１０は上記張力帯１の各上向き係止凹溝４に対応して矩形の断面形状であり、上記上向き係合凸部１１は上記張力帯１の各下向き係止凹溝５に対応して緩やかに凸状に湾曲した断面形状になっている。そして、上記各ブロック７の嵌合溝８に張力帯１を嵌合させて各ブロック７の下向き係合凸部１０を各張力帯１の上向き係止凹溝４に係合させるとともに、各ブロック７の上向き係合凸部１１を各張力帯１の下向き係止凹溝５に係合させることにより、各ブロック７を張力帯１に係止してベルト長手方向全長に亘って所定ピッチで並設するようになっている。この係止並設状態で、上記各張力帯１は各ブロック７の接触部９から所定寸法だけ側方に突出しており、図１に示すように、この突出部はベルト走行時にプーリＢのベルト溝側部ｂ１に圧接して実質的に両側の接触部９と面一になされる。
【００２０】
上記各ブロック７は、アルミニウム合金製の略「Ｈ」形に形成された補強材１２を備えてなり、この補強材１２の表面全体には、フェノール系複合材料等の樹脂が被覆されて樹脂層１３が一体に積層されている。この樹脂層１３は必ずしも補強材１２全体に設ける必要はなく、少なくともブロック７の接触部９となる補強材１２のベルト幅方向両側部に設けられていればよい。
【００２１】
そして、上述の如く構成されたブロック７と張力帯１との組合わせからなるブロックＶベルトＡは、駆動側及び従動側の２つの変速プーリＢ間に巻き掛けられてベルト式無段変速装置を構成し、ベルト走行時、各ブロック７の接触部９がプーリＢのベルト溝側部ｂ１と接触するようになっている。
【００２２】
この発明の特徴として、上記補強材１２は、ＪＩＳ規格における合金番号２０２４のアルミニウム合金からなる金属素材の時効処理材で構成されている。具体的には、ＪＩＳ  Ｈ  Ａ２０２４Ｐ  Ｔ８６１の圧延材の人工時効処理材で構成されている。この補強材１２は、表面全体に樹脂層１３が積層されてブロック７が成形され、この成形されたブロック７は、上記樹脂層１３を硬化させるためにアニーリング処理される。ここで、「Ａ２０２４Ｐ」とはアルミニウム合金の圧延材であることを、「２０２４」とは金属組成を、「Ｔ８６１」とは溶体化処理後強さを増加させるために断面減少率がほぼ６％の冷間加工を行い、さらに人工時効硬化処理したことをそれぞれ表す。上記合金番号の圧延材は、高温に十分に耐え得て軟化し難いという性質を有している。このことを他の合金番号のものと比較して図４〜６に示す。比較例としては、ＪＩＳ  Ｈ  Ａ２０１４Ｐ  Ｔ３の圧延材の自然時効処理材と、ＪＩＳ  Ｈ  Ａ２０１７Ｐ  Ｔ３の圧延材の自然時効処理材とを用いた。ここで、「Ａ２０１４Ｐ」及び「Ａ２０１７Ｐ」とはアルミニウム合金の圧延材であることを、「２０１４」及び「２０１７」とは金属組成を、「Ｔ３」とは溶体化処理後冷間加工を行い、さらに自然時効させたことをそれぞれ表す。以下、ＪＩＳ  Ｈ  Ａ２０２４Ｐ  Ｔ８６１の圧延材の人工時効処理材を実施例とし、この実施例に対し、ＪＩＳ  Ｈ  Ａ２０１４Ｐ  Ｔ３の圧延材の自然時効処理材を比較例１、ＪＩＳ  Ｈ  Ａ２０１７Ｐ  Ｔ３の圧延材の自然時効処理材を比較例２とする。
【００２３】
図４は比較例１，２のアルミニウム合金製金属素材の等温時効中における硬度変化を示すデータであり、そのうち（ａ）は時効温度が１２０℃である場合を、（ｂ）は時効温度が１５０℃である場合を、（ｃ）は時効温度が１８０℃である場合をそれぞれ示す。このデータから明らかなように、時効温度が高いほど時効曲線が短時間側にシフトして時効硬化が短時間で達成されることが判る。つまり、時効硬化が早いということは、過時効も早く起こるということであり、したがって、時効温度が高いほど溶質元素の析出粒子が早期に消失又は粗大化して金属素材が軟化することになる。
【００２４】
図５は実施例及び比較例１，２のアルミニウム合金製金属素材に対する時効温度と最高硬度到達時間との関係を示すデータであり、このデータより１８０℃で実施例は２８ｈｒ、比較例１は２．１ｈｒ、比較例２は７時間で最高硬度が得られることが判る。また、１９０℃では実施例は１０ｈｒ、比較例１は１ｈｒ、比較例２は４時間で最高硬度が得られることが判る。したがって、後者の１９０℃で時効処理して最高硬度となった補強材１２を用いてブロック成形及びアニーリング処理する際の温度条件は、溶質元素の析出粒子が消失したり粗大化して補強材１２が軟化しないように時効温度よりも低い１９０℃未満で行う必要がある。
【００２５】
図６は実施例及び比較例１，２のアルミニウム合金製金属素材の１８０℃で等温時効中における硬度変化を示すデータであり、このデータよりブロック成形及びアニーリング処理を、実施例では１８０℃で８ｈｒまで行っても補強材１２の硬度が低下しないことが判る。比較例１では１８０℃で４ｈｒまで、比較例２では１８０℃で２ｈｒまでしか硬度が低下しないことが判る。
【００２６】
したがって、実施例で得たブロック７は、比較例１，２で得たブロック７よりも高温に十分に耐えることができる。つまり、実施例では、補強材１２に樹脂層１３を積層するブロック成形時、その後のアニーリング処理時及びベルト走行時に熱が加わっても、溶質元素の析出粒子は消失したり粗大化せず、析出粒子の消失等に起因する補強材１２の軟化をなくして高強度にすることができる。また、アニーリング温度を高めることで樹脂層の耐摩耗性を向上させることができる。
【００２７】
下記の表１は、上記条件に沿って製造した実施例及び比較例１，２のブロック７を用いたブロックＶベルトＡのベルト耐久テスト結果である。ただし、このテストでは、アニーリング温度を図６で得られた値の半分に設定している。なお、このデータは、直径６７．５ｍｍの駆動プーリと直径１２９ｍｍの従動プーリにブロックＶベルトＡを巻き掛け、駆動プーリの回転数２６００ｒｐｍ、入力トルク５０Ｎ・ｍ、雰囲気温度１３０℃（ベルト温度１５０℃）の条件下で２００ｈｒ走行させて得たものである。
【００２８】
【表１】
0004222529.tif 000002
【００２９】
このデータから明らかなように、実施例のブロックを用いたブロックＶベルトＡでは２００ｈｒ走行後でもブロック７は破損しなかったが、比較例１のブロック７を用いたブロックＶベルトＡでは５２ｈｒ走行でブロック７が破損し、比較例２のブロック７を用いたブロックＶベルトＡではたったの６ｈｒ走行でブロック７が破損した。また、樹脂層１３の摩耗量は、実施例では２００ｈｒ走行しているにもかかわらず０．１ｍｍと少なかったが、比較例１は走行時間が実施例に比べて５２ｈｒと大幅に短いわりに実施例よりも多く０．１５ｍｍであった。これらのことから、実施例のブロック７に用いたアルミニウム合金は耐熱性のものであり、比較例１，２に比べてブロック成形時やアニーリング処理時ばかりでなくベルト走行時にも十分に熱に耐え得ることを物語るものである。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、補強材を、ＪＩＳ  Ｈ  Ａ２０２４Ｐ  Ｔ８６１のアルミニウム合金からなる圧延材の人工時効処理材で構成し上記補強材に樹脂層が積層されて成形されたブロックを、上記樹脂層を硬化させるためにアニーリング処理したので、補強材の高温に十分に耐え得るという性質により、ブロック成形時、アニーリング処理時及びベルト走行時に高温になっても、溶質元素の析出粒子の消失又は粗大化による補強材の軟化をなくし、高強度のブロックを得ることができるとともに、アニーリング温度を高めて樹脂層の耐摩耗性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図３のＩ−Ｉ線における断面図である。
【図２】  ブロックＶベルトの斜視図である。
【図３】  ブロックＶベルトの側面図である。
【図４】  比較例１，２のアルミニウム合金製金属素材の等温時効中における硬度変化を示すデータであり、（ａ）は時効温度が１２０℃である場合を、（ｂ）は時効温度が１５０℃である場合を、（ｃ）は時効温度が１８０℃である場合をそれぞれ示す。
【図５】  実施例及び比較例１，２のアルミニウム合金製金属素材に対する時効温度と最高硬度到達時間との関係を示すデータである。
【図６】  実施例及び比較例１，２のアルミニウム合金製金属素材の１８０℃で等温時効中における硬度変化を示すデータである。
【図７】  ブロックの樹脂層の比耐摩性とアニーリング温度との関係を示すデータである。
【符号の説明】
１              張力帯
７              ブロック
９              接触部（ベルト幅方向両側部）
１２              補強材
１３              樹脂層
Ａ              ブロックＶベルト（高負荷伝動用Ｖベルト）
Ｂ              プーリ
ｂ１            ベルト溝側部
【図１】
0004222529.tif 000003
【図２】
0004222529.tif 000004
【図３】
0004222529.tif 000005
【図４】
0004222529.tif 000006
【図５】
0004222529.tif 000007
【図６】
0004222529.tif 000008
【図７】
0004222529.tif 000009