(57)【要約】【課題】センターベルトの永久歪やへたりが生じることによりセンターベルトとブロックとの嵌合が緩んで斜行が発生したりガタツキが発生するのを抑えると共に、センターベルトの内周面側における屈曲疲労による亀裂の発生を抑制して、より寿命の長い高負荷伝動ベルトを提供する。【解決手段】内外周面にそれぞれブロックと嵌合するためのベルト幅方向の凸条部を有するセンターベルト３と、該センターベルト３に嵌合装着された複数のブロック２とからなる高負荷伝動ベルト１において、センターベルト３の外周面Ｇと内周面Ｎは異なる硬度のゴム組成物からなっており、外周面は９０〜９５ＪＩＳ  Ａ、内周面は８０〜８８ＪＩＳ  Ａの硬度のゴム組成物からなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム中に心線を埋設し、内外周面にそれぞれブロックと嵌合するためのベルト幅方向の凸条部を有するセンターベルトと、該センターベルトに嵌合装着され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、センターベルトの外周面と内周面は異なる硬度のゴム組成物からなっており、外周面に配置するゴム組成物は９０〜９５ＪＩＳ  Ａ、内周面に配置するゴム組成物は８０〜８８ＪＩＳ  Ａの硬度のゴム組成物からなることを特徴とする高負荷伝動ベルト。
【請求項２】
センターベルトの外周面に配置するゴム組成物は、ゴム１００質量部に対してカーボンブラックを５０〜８０質量部、短繊維を２０〜５０質量部配合してなるゴム組成物であり、内周面に配置するゴム組成物はゴム１００質量部に対してカーボンブラックを１０〜４５質量部、短繊維を０〜１５質量部配合してなる請求項１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複数のブロックを装着固定した高負荷伝動ベルトに係わり、センターベルトとブロックとの間の嵌合が緩むのを防止しつつセンターベルトの亀裂による切断等の故障の発生を低減したベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルト式無段変速装置等に使用するベルトとして、心体をゴム中に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複数のブロックを装着したタイプのベルトがある（特許文献１）。
【０００３】
このタイプのベルトの問題点として、センターベルトがブロックにて常に圧縮された状態で嵌合しているために、ベルトの走行が長期にわたるとセンターベルトとブロックとの嵌合が緩んでガタツキが発生し、センターベルトに対してブロックが傾いて走行する斜行が発生したり、騒音の原因となったり、ブロックの破損やセンターベルトの切断につながったりしてベルトの故障となってしまうことがあった。
【０００４】
特許文献２には、センターベルトとブロックとの間の嵌合の緩みを防止するために、センターベルトを構成するゴム組成物として硬度の高い材料を用いることによって、ブロックからの圧縮によるセンターベルトの圧縮変形や永久歪を軽減したベルトが開示されている。ゴムの硬度を上げると、屈曲疲労性が低下してプーリに巻きかかって走行するベルトが繰り返し屈曲することで、センターベルトにクラックが発生して早期に切断するなどの問題がある。引用文献２では、不飽和カルボン酸金属塩及び有機化酸化物が添加された水素化にトリルゴムを用いることでカーボンブラックや短繊維の配合量を少なくして耐屈曲性をできるだけ損なわないようにするといった工夫がなされていた。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−４９１５１号公報
【特許文献２】特開平５−２７２５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ゴムの硬度を上げることで、ブロックの圧縮によりセンターベルトに永久歪が発生する時期を先に延ばすことができるのは確かであるが、やはり硬度が高くなると基本的にクラックの発生は早く、耐屈曲性が優れているとはいえない。
【０００７】
本発明者らは、これらのようなセンターベルトにブロックを嵌合装着したタイプのベルトを走行させた場合に、特に小径プーリに巻きかけて使用した際のセンターベルト内周面側に位置するゴムにおいて屈曲疲労の影響が出やすく、亀裂が発生しやすいことに注目し、センターベルトの永久歪やへたりが生じることによりセンターベルトとブロックとの嵌合が緩んで斜行が発生したりガタツキが発生するのを抑えると共に、センターベルトの内周面側における屈曲疲労による亀裂の発生を抑制して、より寿命の長い高負荷伝動ベルトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１では、ゴム中に心線を埋設し、内外周面にそれぞれブロックと嵌合するためのベルト幅方向の凸条部を有するセンターベルトと、該センターベルトに嵌合装着され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、センターベルトの外周面と内周面は異なる硬度のゴム組成物からなっており、外周面は９０〜９５ＪＩＳ  Ａ、内周面は８０〜８８ＪＩＳ  Ａの硬度のゴム組成物からなることを特徴とする。
【０００９】
請求項２では、センターベルトの外周面に配置するゴム組成物は、ゴム１００質量部に対してカーボンブラックを５０〜８０質量部、短繊維を２０〜５０質量部配合してなるゴム組成物であり、内周面に配置するゴム組成物はゴム１００質量部に対してカーボンブラックを１０〜４５質量部、短繊維を０〜１５質量部配合してなる請求項１記載の高負荷伝動ベルトとしている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１によると、センターベルトの内外周面で異なる硬度のゴム組成物を用いており、外周面は９０〜９５ＪＩＳ  Ａと高く設定し、内周面は８０〜８８ＪＩＳ  Ａは外周面よりも低く設定しているので、硬度の高い外周面においては圧縮変形や永久歪の発生が少なく、センターベルトとブロックとの間の緩みが発生しにくいのでガタツキの発生を防止することができ、且つ、内周面の硬度を低くすることで小径のプーリに巻きかかった場合に、厳しい条件で繰り返し屈曲が行われても亀裂の発生を遅らせることができ、ベルトの寿命を延長することができるものである。
【００１１】
請求項２では、センターベルトの内周面と外周面に配置するゴム組成物それぞれのカーボンブラック及び短繊維の配合量を規定しており、請求項１と同様にセンターベルトとブロックとの間の緩みが発生しにくいのでガタツキの発生を防止することができ、且つ、内周面の硬度を低くすることで小径のプーリに巻きかかった場合に、厳しい条件で繰り返し屈曲が行われても亀裂の発生を遅らせることができ、ベルトの寿命を延長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】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ本発明を具体的に説明する。
【００１３】
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、ゴム４内に心線５をスパイラル状に埋設し必要に応じて表面にカバー帆布を被覆してなる同じ幅の二本のセンターベルト３（３ａ、３ｂ）と、このセンターベルト３（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３（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。
【００１４】
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の間と２ｃ、２ｄの間には一対のセンターベルト３（３ａ、３ｂ）を嵌めこむ溝部１４、１５が形成されている。また、溝部１５内の溝上面１６および溝下面１７にはセンターベルト３（３ａ、３ｂ）の溝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に係合するようになっている。
【００１５】
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であることが好ましい。このようにアルミニウム合金など金属などからなる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るが、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。
【００１６】
図２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。
【００１７】
本発明では、高負荷伝動ベルト１をプーリに巻きかけたときに外側に位置するセンターベルト３の面を外周面Ｇとし内側に位置する面を内周面Ｎとした場合、センターベルト３の内外周面で異なる硬度のゴム組成物を用いており、外周面Ｇを形成するゴムは９０〜９５ＪＩＳ  Ａと比較的硬度を高く設定し、内周面Ｎのゴムは８０〜８８ＪＩＳ  Ａは外周面Ｇよりも低く設定している。このような構成を採ることによって、硬度の高い外周面Ｇにおいては圧縮変形や永久歪の発生が少なく、センターベルトとブロックとの間の緩みが発生しにくいのでガタツキの発生を防止することができ、且つ、内周面Ｎの硬度を低くすることで小径のプーリに巻きかかった場合に、厳しい条件で繰り返し屈曲が行われても亀裂の発生を遅らせることができ、ベルトの寿命を延長することができるものである。
【００１８】
センターベルト３のゴム組成物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、クロロスルホン化ポリエチレン、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン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。
【００１９】
これらのゴム組成物４にカーボンブラックや短繊維を配合することによって、ゴム組成物の硬度を調整することができる。短繊維としては綿繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維などからなる短繊維を用いることができる。
【００２０】
通常、カーボンブラックや短繊維の配合量を多くすることによって硬度は上昇し、センターベルト３の外周面Ｇに配置するゴムの場合は、用いるポリマーの種類にもよるが、ゴム１００質量部に対してカーボンブラックを５０〜８０質量部、短繊維を２０〜５０質量部の範囲で添加することによって、硬度が９０〜９５ＪＩＳ  Ａのゴム組成物とすることができる。
【００２１】
ゴムに対するカーボンブラックの配合量が５０質量部未満であると、ゴム組成物の硬度を十分に高めることができず、圧縮変形や永久歪が大きくなってしまいブロックのガタツキの発生にもつながるので好ましくない。また、８０質量部を超えてカーボンブラックを配合すると耐屈曲性が急激に失われてベルトの早期切断につながるので好ましくない。短繊維の配合量がゴム１００質量部に対して２０質量部未満であると硬度が不足してしまいブロックからの圧縮による歪が大きくなってしまう。逆に５０質量部を超えた場合もカーボンブラックと同様に耐屈曲性が失われるので好ましくない。
【００２２】
また、逆にカーボンブラックや短繊維の配合量を少なくすることで硬度を低く抑えることができ、ゴム１００質量部に対してカーボンブラックを１０〜４５質量部、短繊維は配合しない場合も含み０〜１５質量部を配合することでセンターベルト３の内周面Ｎに配置するのに適した硬度が８０〜８８ＪＩＳ  Ａの範囲のゴム組成物とすることができる。
【００２３】
カーボンブラックの配合量がゴム１００質量部に対して１０質量部未満であると、屈曲性は優れるが硬度が低すぎて強度不足になることとセンターベルトとブロックの嵌合力が十分に得られないので好ましくない。カーボンブラックの配合量が４５質量部を超えると内周面側に使用するには硬度が高くなりすぎて耐屈曲性が悪くクラックの発生につながるので好ましくない。
【００２４】
このようにセンターベルト３の外周面Ｇには、比較的硬度の高いゴム組成物を配置して、センターベルトとブロックとの嵌合の緩みが発生しにくいような形にして、繰り返し屈曲の影響を大きく受けて特にクラックの発生しやすい内周面Ｎにおいて、比較的硬度の低いゴム組成物を配置することによって、クラックによる故障が発生しにくくしているので、ガタツキの防止とクラックの発生防止を両方の目的をより効率よく達成することができる。
【００２５】
カーボンブラックと短繊維以外にも、通常架橋剤、硫黄、テトラメチルチウラムジサルファイドなどのような硫黄供給性化合物、各種加硫促進剤からなる硫黄加硫系、またジクミルパーオキサイドなどの有機過酸化物加硫系を配合する。
【００２６】
また、使用する架橋剤は硫黄系、ペルオキシド系のいずれでも構わない。硫黄系としては硫黄、４，４’−ジチオビスジモルフォリン、テトラメチルチウラムジスルフィドが挙げられ、ペルオキシド系としてはジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、１，１−ｔ−ブチルペロキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、２，５−ジ−メチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）ヘキサン−３、ビス（ｔ−ブチルペロキシ−ジ−イソプロピル）ベンゼン、２，５−ジ−メチル−２，５−ジ（ベンゾイルペロキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルペロキシベンゾアート、ｔ−ブチルペロキシ−２−エチル−ヘキシルカーボネートなどを挙げることができる。本発明において架橋剤は硫黄を用いることが好ましく、そうすることによってセンターベルトの屈曲性を優れたものとすることができる。
【００２７】
必要に応じて加硫促進剤を配合してもよく、具体例としてはグアニジン系、チウラム系、ジチオカルバミン酸系、チアゾール系、スルフェンアミド系の加硫促進剤を挙げることができる。
【００２８】
また、上記以外にも通常ゴムに配合される炭酸カルシウム、タルクなどの耐摩耗性を向上させる充填剤、可塑剤、安定剤、加工補助剤、老化防止剤、着色剤などの添加剤を使用目的に応じて配合することは可能である。これらの配合剤を混合する方法も通常用いられる手段、例えばバンバリーミキサやニーダーなどを用いて混練する方法が挙げられる。
【００２９】
心体５に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。
【００３０】
なお、本実施形態では、２本のセンターベルト３、３を用いて、ブロック２の嵌合溝２０に装着した場合について説明しているが、別に１本のセンターベルトを使用したものであっても構わない。
【００３１】
ブロック２は合成樹脂素材からなっているものであるが、例えばアルミニウム合金などの金属などからなる略ブロックの形状を呈したインサート材を内部に埋設したものでもよいし、インサート材を埋設していないものでも構わない。インサート材以外に例えば合成樹脂素材中に配合する形で加える短繊維やウィスカなどの補強材を添加したものであってもよい。
【００３２】
ブロックの樹脂として用いることができるのは、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよく、熱可塑性樹脂としては６，６−ナイロン、４，６−ナイロン、９，Ｔ−ナイロンなどのポリアミド樹脂、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）樹脂等の合成樹脂が用いられる。一方熱硬化性樹脂としては、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。
【００３３】
本発明では前述のようにブロックを形成する合成樹脂中に長繊維を配合しているが、その他にもウィスカ状の補強材を配合することは可能であり、具体的に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の無機繊維を配合してもよい。これらの中では、酸化亜鉛ウィスカを用いることが好ましい。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いる。この酸化亜鉛ウィスカは、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、炭素繊維とともに配合すると、炭素繊維の配向が抑制され、成形時のそりや成形収縮の異方性が改良される。さらに、このように炭素繊維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。
【００３４】
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ことができる。なお、この酸化亜鉛ウィスカの配合量が少ない場合は、添加した効果が発現せず、多すぎると、混練できず、成形することが困難となる。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
次に本発明の高負荷伝動ベルトとしてセンターベルトに用いるゴム組成物を変えて、本発明の範囲に属する実施例と本発明の範囲から外れる比較例のベルトを作成し、ベルトを走行させてベルトの状況を観察比較する試験を行った。
【実施例】
【００３８】
実施例１〜３、比較例１〜７としては、表１に示すゴム組成物を用いて内周面と外周面を形成したベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６００ｍｍのセンターベルトを用い、図１に示すような形状のブロックを４，６−ナイロンにて成形して前記センターベルトに装着し、ブロックピッチ３ｍｍのサイズのベルトを作製して表２に示す条件で走行試験を行った。ベルトの状況の観察結果を表３に示す、
【００３９】
【表１】
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【００４０】
【表２】
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【００４１】
【表３】
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【００４２】
表３の結果からわかるように、センターベルト３の外周面Ｇにおいてカーボンブラックの配合量が少なく硬度が所定の範囲よりも低くなっている比較例１では、斜行が大きくなる問題が発生しており、内周面Ｎにおいてカーボンブラック及び短繊維の配合量が多く硬度が高すぎる比較例２ではセンターベルト３に亀裂の発生が確認されると共に斜行の発生も見られた。また、内周面Ｎにおいてカーボンブラックの配合量が極端に多く硬度が更に高い比較例３では、亀裂が多数発生するという結果となった。またカーボンブラックの配合量が多い内周面Ｎとカーボンブラックの配合量が少ない外周面Ｇを用いており、両者の硬度が逆転している比較例４では、亀裂の発生も多く斜行の発生も確認された。
それに対して、カーボンブラック、短繊維の配合量も適当な範囲で、硬度も所定の範囲内である実施例では亀裂の発生はなく、斜行も小さなものでとどまる結果となった。このようにセンターベルト３の外周面と内周面を形成するゴム組成物の硬度が本発明にて設定した範囲を外れると、ベルトに早期に不具合が発生していることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
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に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【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】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】
【００４５】
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    心線
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
【図１】
2009108957.tif 000006
【図２】
2009108957.tif 000007